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1、机械制造工艺学课程设计设计计算说明书设计题目：设计自行车右曲柄的机械加工工艺规程学生姓名： 学号： 专业： 机械设计制造及其自动化指导老师: 学校： 2012年9月13日目录第一节 序 言1第二节 零件分析1一、零件的功用分析1二、零件的工艺分析1第三节 机械加工工艺规程制定2一 、确定生产类型2二、确定毛坯的制造形式3三、选择定位基准31、精基准的选择32、粗基准的选择4四、选择加工方法41、平面的加工42、孔的加工43、加工初步方案5五、制定工艺路线6六、加工余量及毛坯尺寸91、确定加工余量92、确定毛坯基本尺寸93、工序尺寸和公差的确定94、绘制毛坯图11七、工序设计121、选择加工设备
2、与工艺装备121、选择加工设备122、选择夹具143、选择刀具14八、确定切削用量和基本时间141、工序10切削用量及基本时间的确定151、切削用量152、基本时间162、工序20 钻铰9mm孔171、切削用量172、基本时间183、工序30 钻扩孔钻铰16mm孔19切削用量19基本时间214、工序40扩17孔工步22切削用量22基本时间235、工序50钻扩铰14孔23切削用量23基本时间256、工序60攻M14*1.25内螺纹25工艺过程25基本时间26九、零件图及毛坯图26第一节 序 言本次课程设计的任务是针对生产实际中的一个零件自行车右曲柄，制定其机械加工工艺规程。该零件的工艺过程包括了
3、铣平面、铣曲面、钻孔、攻螺纹、电镀等工序。生产纲领为中批或大批生产。设计要求包括以下几个部分：零件图 1张 毛坯图 1张机械加工工艺过程卡片 1份机械加工工序卡片 1份课程设计说明书 1份第二节 零件分析一、零件的功用分析题目所给定的零件是自行车右曲柄 ，其主要作用是与自行车中轴和脚踏板配合使用。曲柄通过17孔连接自行车中轴，并将销打入9孔，实现中轴与曲柄的安装和定位。曲柄通过M141.25来连接脚踏板，以保证曲柄对脚踏板力的传动，使自行车中轴转动起来。从而使中轴上的链轮带动链条，链条通过飞轮让后轮转动起来，达到自行车前进的目的。二、零件的工艺分析 由曲柄零件可知，其材料为45钢。该材料具有足
4、够的强度、刚度、韧度，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。 从零件图（见附图）上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有面A、面C、底面（K面）、内孔等。其中，表面粗糙度要求最高的是16mm孔，表面粗糙度为Ra=1.6m。从表面间的位置精度要求来看，K面（即下端面）应与M141.25和16的孔中心线垂直，且23与16的孔中心线重合，即同轴。 从工艺上看，M141.25螺纹孔和16的孔中心线垂直对K面的垂直度要求为0.5/100，可以通过专用夹具来保证。M141.25螺纹孔和16孔中心线平行度要求为0.5/100，可以通过定位原件跟专用夹具保证。16孔表面粗糙度为Ra=1.6m，可以通过精铣
5、保证。其余表面加工精度较低，不需要高精度的加工机床，通过模锻就能达到加工精度要求，而主要工作表面虽然加工精度较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较为经济的加工方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。该零件的主要工作表面为两端孔16mm和M141.25螺纹孔以6及mm，在设计工艺规程时应重点予以保证。第三节 机械加工工艺规程制定一 、确定生产类型 以设计题目以及生产实际可知：产品的的年产量为8000件/年，每台产品中该零件数量为1件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别为3%和0.5%，零件年产量为 N=8000台/年*1件/台*（1+3%）*(1+0.5%)=8281.2件/年
6、由“机械加工零件生产分类”知，自行车右曲柄为轻型零件，生产类型为大批量生产。二、确定毛坯的制造形式由该零件的功用及自行车的工作状况可知，该曲柄在工作工程中要承受一定的载荷冲击，为增强曲柄的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。由于零件生产类型为大批量生产，零件较为复杂，而锻造生产成本低，成形性高，力学性能好，故宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯材料为45钢。根据曲柄的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为中等精度。该零件的形状不是非常复杂，因此毛坯件的形状与零件的形状应尽量接近。由于17mm孔的孔壁较薄，考虑到直接锻造孔可能会影响其力学性能，故采用在后期采用精铣钻孔的方法达到加工尺寸要求。 三
7、、选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理地选择定位基准，可以保证加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产效率。 1、精基准的选择平面K是加工有台阶平面的设计基准曲柄的两个侧面是曲柄上台阶平面在垂直方向上的设计基准，所以在加工台阶平面时选用K平面曲柄的右侧面作为精基准定位，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的相对侧面侧面的垂直度以及相对于K平面的平行度。而且在加工时装夹是在曲柄两端的侧面，不会因为装夹变形而导致工件作废。钻两个空也是同样以K面和曲柄的右侧面作为精基准，同样也起到了设计基准和工艺基准重合的效果，
8、但是保证其对K面的垂直度和对两个侧面的平行度。方便装夹又能保证精度。 2、粗基准的选择选择曲柄大端的外圆面和曲柄左侧面作为粗基准。采用曲柄大端的外圆面作为粗基准可以保证空的壁厚的均匀程度和相对于外圆的平行度，采用曲柄的左端面作为粗基准进行加工，可以保证上平面相对于侧面的垂直度和内孔加工后相对于侧面的平行度。四、选择加工方法 1、平面的加工平面的加工方法有很多，有车、刨、铣、磨、拉等。由于曲柄表面的精度等级要求不高，其表面的尺寸、粗糙度要求可以通过模锻的方式达到。故可以减少模锻之后对零件毛坯表面的机加工。 2、孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨、铰等。对于16mm孔的公差等级为IT10级，
9、上偏差为0.07mm，下偏差为0mm，表面粗糙度要求为Ra=1.6m。可以在实体上定位后通过钻扩粗铰精铰得到。对于17mm孔，尺寸公差为GB/T1804-m，粗糙要求为Ra=12.5m可以在16mm基础上通过扩孔方式得到。对于9mm孔，公差等级为IT6级，上偏差为0.09mm，下偏差为0，粗糙度要求为Ra=6.3m，可以实体上定位后通过钻孔扩孔的方式得到。对于螺纹孔M14*1.25，在实体上定位后可以通过钻攻螺纹的方式得到。 3、加工初步方案根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；查表孔加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定曲柄零件各表面的加工方法，
10、如下表：曲柄零件各表面加工方案加工表面尺寸及偏差/mm尺寸精度等级表面粗糙度/m加工方案备注曲柄底面30IT9Ra6.3模锻四周的表面18IT9Ra6.3模锻上表面台阶23-0.28-0.07IT9Ra6.3粗铣半精铣钻孔99 0+0.09IT9Ra6.3钻粗铰钻孔1616 0+0.07IT10Ra12.5钻粗铰攻M141.25内螺纹M141.25钻攻M11.25五、制定工艺路线工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分加工阶段、决定工序的集中于分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备
11、投资、车间面积、生产成本等。因此，拟定工艺路线是制定工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。因为17和9要保持较高的垂直度，16和M141.25要保持较高的平行度，故他们的加工宜采用工序集中原则，即分别在一次装夹下将孔加工出来，以保证其位置精度。工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分加工阶段、决定工序的集中于分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟定工艺路线是制定工艺规程的关键性
12、一步，必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1. 加工阶段的划分该曲柄加工质量要求一般，外表面尺寸要求在模锻过程中就可以得到保证。故可以先加工上表面台阶，然后钻孔9、17、14，攻螺纹M141.25，和孔9、17的钻、铰加工。2. 采用工序集中原则因为17和9要保持较高的垂直度，17和M1.25要保持较高的平行度，故他们的加工宜采用工序集中原则，即分别再一次装夹下将面或孔加工出来，以保证其位置精度。3. 加工顺序的确定（1） 机械加工工序 遵循“先基准后其他”原则，遵循“先面后孔”原则，先铣曲柄表面，在加工曲柄孔17、9和钻螺纹M141.25。由
13、此初次拟曲柄机械加工工序安排，见表：曲柄机械加工工序安排（初拟）工序号工序内容简要说明10铣上表面台阶先面后孔20钻、铰9mm孔先面后孔30钻、铰16mm孔先面后孔40钻孔14mm孔先面后孔50攻M141.25内螺纹（2） 热处理工序 模锻成型后切边，进行调质处理，调质硬度为241285HBS,并进行酸洗、喷丸处理。（3） 辅助工序粗加工曲柄热处理后，应安排校正直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验；精加工后，安排去毛刺，清洗，最后电镀铬，按轻工业标准QB20021994一级件施工。综合所述，该曲柄工序顺序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一些余量的表面加工主要表面半精加工和次要表面加工钻孔攻螺纹热处理主要表面精加工。4. 确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟订曲柄的机械加工工艺路线，见下表：曲柄机械加工工艺路线（修改）工序号工序内容定位基准10粗铣、半精铣上表面台阶底面K、30mm、2420钻、粗铰9mm孔底面K、16mm、2430钻，粗铰16mm孔底面K、30mm、2440扩17mm底面K、30mm、2450钻，粗铰14mm孔底面、30mm、2460攻M141.25内螺纹底面、30mm、2470去毛刺80镀铬90清洗、检验六、加工余量及毛坯尺寸1、确定加工余量
