吉林农业大学
《机械制造工艺学》课程设计说明书
学 院： 工程技术学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 三班___________________________ 学生姓名： 李炆阳_________________________ 学 号： 04102303________________________ 指导教师： 谢哲东_________________________
2013年 6 月 8 日
目录
1. 生产纲领、生产类型 ................................................................................................................ 2 2. 零件的分析 ................................................................................................................................... 3
2.1零件的工艺分析 ................................................................................................................ 3 3. 工艺规程设计 .............................................................................................................................. 4
3.1确定毛坯的制造形式 ...................................................................................................... 4 3.2基面的选择 ......................................................................................................................... 4 3.3制定工艺路线 确定加工顺序及进给路线 .............................................................. 4
3.3.1零件的具体工艺过程如下： ............................................................................ 4 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ....................................................... 5
3.4.1外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差。 ............................ 5
3.4.2内孔（12H11、4无锻造孔） ................................................................. 5 3.4.3车24P9、30f10、351.5 .................................................................... 5
4. 工艺规程确切削用量 ................................................................................................................ 5
4.1车削工艺 .............................................................................................................................. 5
4.1.1车削部分刀具的选择 .......................................................................................... 5 4.2铣削工艺 .............................................................................................................................. 9
4.2.1选择加工设备及工艺装备 ................................................................................. 9 4.3钻、扩孔工艺 .................................................................................................................. 10 4.4磨削工艺 ............................................................................................................................ 11
4.4.1机床和工艺装备的选择................................................................................. 11
5. 另附机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡片。 ................................. 11
1. 生产纲领、生产类型
生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所应选用的工艺方法和工艺装备。
根据零件的生产纲领和生产类型及产品大小和复杂程度，确定其生产类型为：中小批量生产。
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2. 零件的分析
2.1零件的工艺分析
制动器械杆有多处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 以24P9为中心的台阶轴类端面
本零件上由圆柱面、内孔、轴肩圆、弧面、键槽、退刀槽等部分组成。零件车削加工成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高
该零件重要的径向加工部位有24P9圆柱段（表面粗糙度Rɑ=0.8µm）、
、R0.5mm圆弧、12H11的内孔,退刀槽表30f10圆柱段（表面粗糙度Rɑ=0.8µm）
面粗糙度Ra=50,其余表面粗糙度均为Rɑ=12.5µm。轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为40×145×110mm。
由上面的分析可知，加工时应满足基准统一原则，即先加工完一组表面，再以这组加工后的表面为基准加工另外一组。
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3. 工艺规程设计
3.1确定毛坯的制造形式
零件材料为45。在加工过程中的精度保证很重要，它对工件的定位有一
定的保证作用。采用锻造方式。
3.2基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可
以使加工质量得到保证，生产率得以提高。由图可知，Φ24P9外圆端面为定位基准加工Φ35端面，然后以Φ35端面为基准加工阶梯、槽和键。
3.3制定工艺路线 确定加工顺序及进给路线
加工顺序按粗到精、由近到远，由左到右的原则确定，由左到右进行外轮廓粗车(留0.9mm余量精车)，精加工外轮廓，切退刀槽，倒圆角。
①先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。
②先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。
③先面后孔 对于Φ12H11的孔可以先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。
④基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。
3.3.1零件的具体工艺过程如下：
一：备料； 二：锻造毛坯；
三：粗车24P9、30f10、351.5； 四：半精车24P9、30f10、351.5 五：；切退刀槽；倒角、倒圆，选用CA6140车床； 六：钻、扩12H11内孔，4；选用Z3025摇臂钻床；
七：铣键槽620mm；铣26两端面；选用X52K立式铣床； 八：去毛刺；
九：磨24P9、30f10的圆柱面；选用万能外圆磨床M131WB； 十：终检。
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3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
制动器械杆零件材料为45，硬度为207-255HBW，生产类型为中小批量生产，采用锻造。相关数据参见零件图。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 3.4.1外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差。
查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取端面长度余量均为12.5（均为双边加工）
铣削加工余量为：1mm 粗铣 6mm
3.4.2内孔（12H11、4无锻造孔）
工序尺寸加工余量充足
3.4.3车24P9、30f10、351.5
其他尺寸直接铸造得到
由于本设计规定的零件为中小批量生产，应该采用调整加工。
4. 工艺规程确切削用量
4.1车削工艺
4.1.1车削部分刀具的选择
刀具的选择是加工中的重要的工艺加工内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。在制定切削用量时应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工共建的表面尺寸和形状相适应。根据零件的分析所选择的刀具有
1. 车端面：选用硬质合金钢45°车刀、粗、精车用同一把车刀完成。 2. 粗、精车外圆：硬质合金90°车刀
3. 车槽：选用硬质合金车槽刀(刀长12mm，刀宽3mm) 4.1.2切削用量的选择和分析 切削用量包括： ⑴进给速度
是机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗
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糙和零件精度为原则，
粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度Vf可以按公式Vf =f×n计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm/r；精车时常取0.1～0.3mm/r；切断时常取0.05～0.2mm/r。 ⑵主轴转速
主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为45钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速500r/min,精加工选择1000r/min车削外圆，切槽的切削刀较大，采用350 r/min更稳妥。
⑶背吃刀量
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量)，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量。
对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量。
合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济和加工成本;半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的想能，兼顾切削效率，经济型和加工成本。
切削用量的选择与计算：
因选取YT类硬质合金到的硬度为125~175HBS经查询
主轴转速进给量s/(r/min) f/(mm/r) 粗车外圆 800 0.2——0.4 精车外圆 800 0.1-——0.2 车退刀槽 115 0.02——0.04 背吃刀量ap/mm 5——7 0.2——0.3 根据零件分析与道具的选择及其查阅资料所计算的切削用量如下： 粗车d=24的端面
确定端面的最大加工余量，已知毛坯的单边余量为3mm，则毛坯长度方向最大加工余量为4mm,分两次加工，ap=2mm计算，长度加工方向取IT12级，取±0.04mm。根据《切削用量用量简明手册》
当刀杆16mm×25mmm，ap≤2mm,时，以及工件直径为d=40 的时候
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按照《切削用量用量简明手册》表 切削速度的计算公式
cvVc=
Tapfmxvyvkv(m/min)
试中，Cv=1.58 Xv=0.15 Yv=0.4 m=0.2 修正系数见《切削用量用量简明手册》1.28
kmv=1.44, ksv=0.8, kkv=1.04, kkrv=0.81, kBV=0.97
Vc=1.58/(40×2×0.5) ×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97 =66(m/min) 确定机床主轴转速
n=1000Vc/πdn=1000×66.7/3.14×28=253 ( r/min )
按机床说明书见《工艺手册》表与253 r/min相近的机床转速有230 r/min及305 r/min。如果选230 r/min则速度损失比较大。所以实际切削速度V=80 m/mi
车床CA6140 专用夹具Φ24 Φ30 Φ35外圆及槽和倒角
检验机床功率：主切削力 Fp=CFpapxFP
fyFPVcnFP
kFP
式中CFC=900, xFC=1.0 , yFC=0.75 nFC=-0.15 kMF=(
HBnF2000.4)()1.02 kkr=0.73 1901900.1566.7所以 Fc=900×1.5×0.50.75 ×1.02×0.73=598N
切削时消耗功率
由切削手册中得知CA6140主动机的功率为7.8KW 当主轴转速为230 r/min时，主轴最大功率为2.4KW,所以机床功率足够，可以正常加工。
1. 粗车外圆时，选取Vc=110m/min ap=3mm f=0.3mm 加工时候选取加工直径为：d=40 因：Vc=πdn/1000 F=f×n
故主轴转速： n=(1000×110)/3.14×40=875 r/min 进给速度：F=f×n =0.3×875=262 mm/min
考虑到刀具强度、机床强度等时机情况，选择n=600 r/min F=200 mm/min ap=3mm
2.半精车外圆时，选取，Vc=130 m/min ap=0.2mm f=0.1mm 加工时选取加工直径为：d=36.2
故主轴转速为：n=(1000×110)/ ( 3.14×36.2 ) = 960 r/min
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进给速度：F=f×n =0.1×960=96 mm/min
根据实际情况，选择n=900 r/min F=90 mm/min ap=0.2mm 3车槽时，选取Vc=100 m/min f=0.1mm 加工直径d=23mm 故主轴转速：n=(1000×100)/ ( 3.14×23) = 102r/min 进给速度：F=f×n =0.1×102=10.2 mm/min 根据实际情况，选择n=100r/min
加工过程：
1.加工Φ24的圆柱：
粗车直径为Φ24mm的圆柱，毛坯为Φ40mm,分为3次加工得到Φ24.9mm。再通过一次半精车，获得直径为Φ24mm的圆柱体。 2.加工Φ30的圆柱：
粗车直径为Φ30mm的圆柱，毛坯为Φ40mm，分为2次加工得到Φ30.9mm。
再通过一次半精车，获得直径为Φ30mm的圆柱体。
3.加工Φ35的圆柱：
因为其精度要求Ra=12.5，我们不需要对其进行半精车。因此，只需要对其进行一次粗车就可满足其要求，因而获得了Φ35的圆柱。
R4的两个圆角，粗加工
毛坯尺寸为R6。
查有关手册平面加工余量表，得粗加工余量 ZN粗=（6-4）mm=2mm ap=1mm
因此可以走刀2次。
进给量: 见《切削手册》表1.4 Vc=
F=20mm/min
cvmxvyvTapf =62.3(m/min) 确定机床主轴转速: ns=
kv(m/min)
1000VC=202.4(r/min) d按机床选取n=230 r/min。所以实际切削速度 V=
dn=72.6 m/min 1000 8
关于机床功率检验，在非常重要的轴向部分已经完成。考虑其在整个工作过程及其功能，此部分已经初略验算，不再进行书面描述。
选取Vc=62.3m/min ap=2mm f=1mm
4.2铣削工艺
4.2.1选择加工设备及工艺装备
由于生产类型为小批量生产，故加工设置宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。
(1).粗铣铣26两端面；。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X52K立式铣床。选择直径D为50的C类可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺。
(2).粗铣斜面：通过专用夹具的角度转化，选择X52K立式铣床。选择直径D为50的C类可转位端面铣刀，专用夹具和游标卡尺。 (3).粗铣键槽：选用6的立铣刀，专用夹具和游标卡尺。 4.2.2加工工序设计
确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后的工序尺寸按零件图样的要求标注，当无基准面转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转化时，工序尺寸应用工艺尺寸链结算。 (1).工序粗铣端面工序
查有关手册平面加工余量表，得粗加工余量
ZN粗=（20-13）mm=7mm
因为加工等级为IT=13不需要精铣，所以加工余量足够。 工序三的切削用量及基本工时的确定：铣26两端面；
选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见《工艺手册》表3.1－27） F=2,ap=3，走到次数为1
另一端面fZ0.15mm/Z ap=2，走到次数为2
《切削》表3.7和《切削》表3.8） d050mm，T180min（《切削》表3.9） Vc查20m/min（
按机床主轴转速选取n机160r/min
n机dn1605025.12(m/min) 实际粗加工切削速度：Vc机10001000（2)．粗铣斜端面： 用工具先划出划线
进行两次铣削， ap=3mm，走刀次数为3，ap=1mm，走刀次数1。
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Vc查20m/m in n查1000Vc查127.4(r/min) d0 选用主轴为n机160r/min 实际切削速度：Vc查n机d0100025.12(m/min)
铣斜面的最后走刀次时需观察切削面与划线之间的重合度，适当调节被背吃刀量ap。
（3)..铣键槽
进行两次铣削， ap=3mm，走刀次数为3，ap=2.2mm，走刀次数为1 选用主轴为n机160r/min 实际切削速度：Vc查n机d0100025.12(m/min)
铣削第一次完毕用游标卡尺测量键槽深度以及长度，并作适当的尺寸调整。
4.3钻、扩孔工艺
采用钻孔后再铰孔的方法加工12H11的孔，加工余量见下表。
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4.4磨削工艺
4.4.1机床和工艺装备的选择
1）用中心孔定位，粗磨φ28外圆，考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用万能外圆磨床M131WB，型号是JC-588，选用平行砂轮，专用夹具和千分尺。
2）用中心孔定位，粗磨左端φ24外圆，，采用万能外圆磨床M131WB，型号是JC-588，选用平行砂轮，专用夹具和千分尺。
3）用中心孔定位，粗磨左端φ24外圆，采用万能外圆磨床M131WB，型号是JC-588，选用平行砂轮，专用夹具和千分尺。
4.4.2加工工序设计
确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后的工序尺寸按零件图样的要求标注，当无基准面转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转化时，工序尺寸应用工艺尺寸链结算。
根据工件所要求的粗糙度等级，需先经过粗加工，然后再精加工。 4.4.2.1 磨削φ30外圆
（1） 粗磨削φ30外圆 查表知，粗加工的工序余量为0.4mm， 粗加工时ap=0.4mm 走刀次数为10，f=0.04mm,Vc= 20m＼min,n=1500r＼min 4.4.2.2磨削左端φ24外圆
(1） 粗磨削左端φ24外圆 查表知，粗加工的工序余量为0.4mm， 粗加工时ap=0.4mm 走刀次数为10，f=0.04mm , Vc= 20m＼min ,n=1500r＼min 4.4.2.3磨Φ26的圆柱
在磨削过程中，粗磨后都要用千分尺测量，以确保最终尺寸的公差在合格的范围内。
5. 另附机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡片。
参考文献 1. 2012.5
2.
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李旦等编著. 机械制造技术基础第2版. 北京：高等教育出版社，李洪编. 机械加工工艺手册. 北京出版社，1998.12
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