《机械制造工艺学》课程设计说明书

设计题目：主轴承盖工艺规程设计    

2011 年 7月

前言

机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（主轴承盖）的工艺过程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定加工工艺方案，完成零件机械加工工艺过程设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术及编写技术文件等技能的一次实践机会，形成规范解决问题的理念，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。

设计是一项复杂细致的工作，在设计过程中常遇到一些困难和问题，但通过指导老师的指点加上自己努力都一一解决，积累了一些经验和教训，也发挥了自己的主观能动性，由于能力有限，经验不足和错误之处请老师多加指导。

1、任务介绍………………………………………4

2、主轴承盖工艺分析……………………………4

3、主轴承盖工艺规程设计………………………5

3.1、确定主轴承盖毛坯的形式……………………………5

3.2、基准选择………………………………………………5

3.3制订工艺路线……………………………………………5

3.4、加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定……………8

3.5、各种机床与道具选择…………………………………10

3.6、确定切削用量和基本工时……………………………10

3.7、计算时间定额和提高生产率的工艺途径简介………15

3.8、工艺方案的比较与技术经济分析……………………16

4、小结……………………………………………16

5、参考文献………………………………………17

6、附件……………………………………………17

 1、任务介绍

本次《机械制造工艺学》课程设计，我的题目是“主轴承盖工艺规程设计”。材料为HT200，生产批量为中批量生产，其他要求要求及零件参数见主轴承盖零件图，要求设计该主轴承盖的机械加工工艺规程，具体要求内容为：

（1）、根据生产类型，对零件进行工艺分析；

（2）、选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图；

（3）、制订零件的机械加工工艺过程，选择工序加工设备及工艺装备，确定各工序切削用量及工序尺寸，并计算工序的工时定额；

（4）、填写工艺文件；

（5）、撰写设计说明书。

2、主轴承盖工艺分析

主轴承盖的材料为HT200，即灰铸铁。根据《机械工程材料》等相关资料可以知道：HT200铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，易加工，需人工时效；有一定的机械强度及良好的减振性，流动性能好、体收缩和线收缩小；综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高约3-4倍；耐热性较好；可承受较大的弯曲应力；主要用于强度、耐磨性要求较高的重要零件和要求气密性的铸件。

因此，主轴承盖毛坯可选用铸造。

零件生产批量为中批量生产，可采用较详细的机械加工工艺卡，用工艺卡来管理生产。

根据零件图可知，其结构不是太复杂。主要加工内容是外圆、内孔和安装用的螺栓、螺钉孔。精度最高的是φ195K6外圆、φ5R7孔和φ78H7内孔，其粗糙度分别为Ra1.6、Ra1.6和Ra3.2，其它加工部位精度都在IT8以下。主要的设计基准是φ78H7内孔轴线的和飞边后端面，孔本身有圆度和对设计基准的同轴度、垂直度要求。6-φ9和3-M6有位置度公差要求，其公差值为φ0.2，要求不是很高。总体来说，该零件的加工难度不是很大，关键是如何保证同轴度、垂直度和位置度公差要求。

3、主轴承盖工艺规程设计

      3.1、确定主轴承盖毛坯的制造形式

  根据机油泵后盖材料（HT200）具有铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，易加工，需人工时效；有一定的机械强度及良好的减振性，流动性能好、体收缩和线收缩小；综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高约3-4倍；耐热性较好；可承受较大的弯曲应力；同时工件作用为连接，不承受外部应力，且没有动载荷之类的影响。为提高加工效率，尽量使毛坯和零件图接近，因此选择毛坯的制造形式为铸件形式。

3.2、基准选择

      根据零件图的要求及定位基准的选择原则，尽可能选择非加工表面为粗基准，而对于有若干非加工表面的工件，选用要求相对位置精度较高的非建工非加工表面作为粗基准。粗基准选择轴孔，加工肋板外圆面和飞边后端面。

      精基准的选择根据互为基准原则、基准重合原则和自为基准原则，主轴孔和肋板外圆面、飞边后端面互为精基准，进行加工。

     3.3、制定工艺路线

 根据零件的具体要求和各种加工方法所能够达到的精度和粗糙度能力，以及各种机床的加工特点，查阅和参考《机械制造工艺学》和《机械制造技术基础课程设计指南》等资料，可得到以下两种加工工艺路线方案。

方案一：以φ78H7底孔和前端面为粗基准，粗车后端面、φ195外圆和飞边后端面 以φ195外圆和飞边后端面为基准，粗车φ90、φ86、φ78孔、φ82和后端面 在专用钻床上钻φ6.7孔和φ5R7 以φ195外圆和飞边后端面为基准，在车床精加工φ90、φ80、φ78孔 以φ78H7底孔和前端面为精基准，在车床上半精车φ195k6外圆和精车飞边外端面 以φ78H7孔和前端面为精基准，加工6-φ20、6-φ9、3-M6、2-M8等孔和内螺纹 以φ78H7孔和前端面为精基准，粗磨φ195k6，然后再精磨。

 方案二：以φ78H7铸造孔定位（专用夹具）粗车φ195k6、飞边后端面 以前道工序加工好的外圆、端面定位，粗加工φ78H7、φ80H9、φ190H8等孔 在钻床上钻肋板外圆φ6.7孔 以φ195k6外圆、飞边后端面、一个φ20的圆弧定位，用专用夹具在台钻上钻2-M8、锪6-φ20、钻6-φ9、钻3-M6底孔及攻丝 用与一二道工序的同样的方法，精加工相应的外圆、内孔。

方案一采用半精磨和磨床来保证尺寸要求，但是磨床增加了投资，且磨床效率比较低，经济效益不是很好；而方案二采用了精车加金刚石车来达到尺寸要求，节约了磨床的投资成本，效率比较高，也节省了雇佣操作人员的成本，经济效益比较高。能适应这类零件的生产。所以，选择方工艺方案二。

主轴承盖各加工面的加工方法如表1，加工工艺工序安排入表2.

表1  主轴承盖各加工面的加工方法

      3.4、加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定

      根据主轴承盖的尺寸及技术要求，查阅《机械加工工艺设计员手册》等资料得到相关数据可计算得到加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸如表3：

表3 主轴承盖加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸等参数表

     3.5、各种机床与道具选择

综合考虑所要加工零件的尺寸及要加工表面所要达到的粗糙度

机床与刀具如下：

卧式车床CA6140--------硬质合金端面车刀、硬质合金外圆车刀、硬质合金镗刀（粗车，半精车选材料YG8，精车选材料YG6）；金刚石车刀

钻床ZA5025-------------高速钢钻头、高速钢锪钻、高速高铰刀

    3.6、确定切削用量及基本工时（以下数据和公式查自《机械加工工艺手册》和《机械制造技术课程设计指导》）

     1、工序04--粗车

     刀具：硬质合金端面车刀、硬质合金外圆车刀，材料YG8，刀杆尺寸16×25

1）粗车后端面

单边粗车余量1.5mm,一次走刀，车削深度=1.5㎜

进给量f=0.8～1.2㎜/r，根据车床选f=0.7mm/r

切削速度 v=55m/min

转速： n===194.6r/min

根据机床型号，选择转速n=195 r/min

L=（90-72）/2=9mm

车削基本时间 t===0.066min=4.0s

2）粗车飞边后端面

单边粗车余量1.5mm,一次走刀，车削深度=1.5㎜

进给量f=0.8～1.2㎜/r，根据车床选f=0.7mm/r

切削速度 v=55m/min

转速： n===81.5r/min

根据机床型号，选择转速n=80r/min

L=（215-200）/2=7.5mm

车削基本时间 t===0.134min=8.0s

3）粗车肋板外圆

双边粗车余量4mm,一次走刀，车削深度=2㎜

进给量f=1.0～1.4㎜/r，选f=1.2mm/r

切削速度 v=55m/min

转速： n===87.6r/min

根据机床型号，选择转速n=90r/min

L=19.5mm

车削基本时间 t===0.18min=10.8s

     2、工序05—粗车

     1）粗车前端面

采用硬质合金端面车刀，材料YG8，刀杆尺寸16×25

粗车余量1mm,一次走刀，车削深度=1㎜

进给量f=0.8～1.2㎜/r，根据车床选f=0.7mm/r

切削速度 v=55m/min

转速： n===203.7r/min

根据机床型号，选择转速n=200r/min

L=（86-72）/2=7mm

车削基本时间 t===0.05min=3s

     2）镗φ78H7孔

硬质合金镗刀TG8，刀圆截面直径16mm，伸出部分长度80mm

双边粗车余量5.5mm,一次走刀，车削深度=2.75㎜

进给量f=0.15～0.25㎜/r，选f=0.2mm/r

切削速度 v=55m/min

转速： n===243.3r/min

根据机床型号，选择转速n=240r/min

L=53.5mm

车削基本时间 t===1.115min=66.9s

     3）镗φ80H8孔

硬质合金镗刀TG8，刀圆截面直径16mm，伸出部分长度80mm

双边粗车余量0.5mm,一次走刀，车削深度=0.25㎜

进给量f=0.2～0.3㎜/r，选f=0.3mm/r

切削速度 v=55m/min

转速： n===220.3r/min

根据机床型号，选择转速n=220r/min

L=13mm

车削基本时间 t===0.197min=11.8s

    4）粗车φ190H8孔

硬质合金端面车刀YG8，刀圆截面直径16mm，伸出部分长度80mm

单边粗车余量3.5mm,两次走刀，车削深度=1.75㎜

进给量f=1.0～1.4㎜/r，根据机床选f=0.7mm/r

切削速度 v=55m/min

转速： n===103.0r/min

根据机床型号，选择转速n=100r/min

L=（1-170）/2=9.5mm

车削基本时间 t===0.271min=16.3s

     3、工序06--钻、铰

     1）加工肋板孔φ6.7和φ7H8

高速钢钻直径D1=6.7、高速钢铰刀直径D2=6.9和D3=7，

吃刀量分别为3.35mm、0.1mm,0.05mm

进给量f1= 0.36～0.44㎜/r，选f1= 0.4mm/r

      f2=f3=0.65～1.3,选f2=f3=1.0 mm/r

切削速度 v1= 12m/min

         v2= 11.2m/min

         v3=7 m/min

转速： n1===570.4r/min

 n2===516.9r/min

 n3===318.5r/min

根据机床型号，选择转速n1=570r/min

                      n2=515r/min

                      n3=320r/min

L1=59.7mm    L1=10mm     L1=10mm

切削基本时间 t=

 t1= =15.7s     t2= =1.2s     t3= =1.9s        

 t= t1+ t2+ t3=15.7+1.2+1.9=18.8s

      2）加工φ5R7孔

高速钢钻直径D1=4.8、高速钢铰刀直径D2=4.9、D3=4.95和D4=5，

吃刀量分别为2.4mm、0.5mm、0.025mm、0.025mm

进给量f1= 0.27～0.33㎜/r，选f1= 0.3mm/r

      f2=f3=f4=0.65～1.3㎜/r,选f2=f3=f4=1.0 mm/r

切削速度 v1= 14m/min

         v2= 12.6m/min

         v3=9 m/min

         v4=7 m/min

转速： n1===928.9r/min

 n2===818.9r/min

 n3===579.0r/min

 n3===445.9r/min

根据机床型号，选择转速n1=930r/min

                      n2=820r/min

                      n3=580r/min

                      n4=445r/min

切削基本时间 t=

t1= =1.9s  t2= =0.7s  t3= =0.9s  

t4= =1.2s      

 t= t1+ t2+ t3+ t4=1.9+0.7+0.9+1.2=4.7s

     4、工序10—精车

     精车肋板外圆，然后金刚石车肋板外圆

采用硬质合金外圆车刀，材料YG6，金刚石车刀，刀杆尺寸16×25

精车双边余量0.6mm,一次走刀，车削深度=0.3㎜

进给量f1= f2=0.1～0.3㎜/r，根据车床选f1= f2=0.2mm/r

切削速度 v1=90m/min

         v2=100m/min

转速： n1===146.2r/min

 n2===163.0r/min

根据机床型号，选择转速n1=150r/min

                     n2=160r/min

L1= L1=20mm

车削基本时间 t1===0.667min=40s

          t2===0.625min=37.5s

          t= t1+ t2=40+37.5=77.5s

  说明：在计算基本时间的过程中，没有把刀具的切入长度和刀具的切出长度算进去，只计算了切削时间。

3.7、计算时间定额和提高生产率的工艺途径简介

单件时间的计算公式为：

由于生产批量为中批量，所以时间定额为：

本次设计没有具体计算辅助时间、布置工作地点时间和休息和生理需要时间，在中批量生产中，辅助时间可按基本时间的百分比进行估算，并在实际中修改，使之趋于合理。基本时间和辅助时间总和称为操作时间，布置工作地点时间一般按操作时间的2%7%来计算，休息和生理需要时间一般按操作时间的2%来计算。另外，生产批量为中批量，准备与终结时间可以按照基本时间的20%计算。

为了提高生产率，必须尽量减少时间定额，由于此处加工工艺已确定，故不能再减少基本时间，应从以下三方面着手来减少时间定额以提高生产效率：

（1）减少辅助时间和辅助时间与基本时间重叠；

（2）减少布置工作地点时间；

（3）减少准备于终结时间。

3.8、工艺方案的比较与技术经济分析

在工艺规程设计最后一般还应该对所设计工艺方案进行比较与技术经济分析，主要评价指标为零件（或工序）的全年工艺成本和单个零件（或单个工序）的工艺成本，其计算公式分别如下：

VN

V

式中V为每件零件的可变费用（元/件），N为零件的年生产纲领（件），为全年不变费用（元）。本文未就对所设计工艺方案进行工艺方案的比较与技术经济分析。

4、小结

    本次《机械制造工艺学》课程设计的设计题目是主轴承盖的工艺规程设计，在老师确定了图纸的难度后，我就首先开始画图，分析零件的结构和重点加工的表面，选择合适的加工方法，按照要求初步完成了主轴承盖的加工工艺规程设计和工艺卡，然后经过问老师和同学，进行反复修改，最终确定了现在的方案。

通过本次课程设计，对主轴承盖有了一定的了解，对零件的工艺过程的设计也有了初步的训练，这对我将来进入企业后会有很大的帮助。同时又对过去所学的相关的理论知识进行了复习，并进行实际应用，是对结合课本知识解决实际问题能力的一次锻炼，同时也锻炼了自学能力和查阅资料的能力。这次课程设计对我以后的进一步学习和工作都会有很大帮助。

但是由于自己相关专业知识知贫乏以及是第一次做工艺设计，当中出现了很多问题，希望老师谅解，并多多批评和指正。

    5、参考文献

[1] 王先逵.机械制造工艺学（第2版）.北京：机械工业出版社，2006.1

[2] 机械制造技术课程设计指导

[3] 沈莲.机械工程材料（第2版）.北京：机械工业出版社，2007.8

[4] 李军.互换性与测量技术基础.华中科技大学出版社，2007.9

[5] 孟少农.机械加工工艺手册（第1、2版）.机械工业出版社

6、附件

附件1：主轴承盖零件图

附件2：主轴承盖毛坯图

附件3：主轴承盖加工工艺卡下载本文