機械工藝課程設計動掌工藝設計

1、課程設計：機械工藝課程設計設計題目：“動掌”工藝設計目錄前言.3一、 工藝審核4二、 成型工藝設計5三、 機械加工工藝設計.15四、 經(jīng)濟核算與設計綜述.17參考文獻前言機械工藝課程設計，是綜合運用了我們之前學過的金屬工藝學、機械制圖等知識，同時在金工實習所獲得的知識和經(jīng)驗的幫助下，完成對零件的工藝審核、成形工藝設計、機械加工工藝設計、經(jīng)濟成本核算等一系列工作。這種細致并且接近生產(chǎn)實踐的機械設計訓練，可以把理論與實踐結合起來，使所學知識得到進一步鞏固、加深和拓展。通過本次設計課程，我們的知識變得更加系統(tǒng)化，能力得到了鍛煉和提高，這正是本門課程對于我們的意義所在。我的進步主要體現(xiàn)在：一、機械制圖

2、：上機制圖的能力有了很大進步，得到了更急系統(tǒng)的訓練。并且繪圖更加規(guī)范。二、設計成型工藝：在繪制鑄造工藝圖的過程中，使我對分型面與澆注系統(tǒng)的選擇，機加工余量的確定，起模斜度，砂芯和芯頭，冷鐵和不足以及冒口等有了更詳細的了解。在選擇最佳方案中有了更多的理論依據(jù)，掌握了判斷原理。并且熟悉了各種參數(shù)的查找和計算方法，為以后從事工作打下了堅實的基礎。三、機械加工工藝：通過對機械加工工藝的設計，鞏固了自己對車、銑、刨、磨、鉗等各種工種的認識，熟悉了各種工種的加工方法和適用范圍。相信通過這次學習以及以后的各種課程，我們會成為知識豐富的人才，將來投身鋼鐵事業(yè)中，設計出更加科學，更具創(chuàng)新性的零件，增強我國機械器

3、材的使用壽命和工作性能，為祖國的經(jīng)濟發(fā)展和繁榮富強出一份力。下面就讓我來介紹一下我對“動掌”的工藝設計，由于水平有限，知識面也比較狹窄，經(jīng)驗更加不豐富，難免會有些不科學的設計和說明，望老師能耐心加以傳授和指導，幫我改正自己的錯誤認識和不足，提高自己的設計水平和能力。9我會努力的學習，爭取讓老師滿意，也讓自己滿意。一、 工藝審核1、數(shù)量與材料本零件“動掌”要求加工數(shù)量為10件，根據(jù)金屬工藝學的知識，該零件生產(chǎn)數(shù)量小于100件，并且重量小于100千克，屬于單件、小批生產(chǎn)。該零件結構比較簡單，但是形狀不是很規(guī)則，工作條件一般以承受摩擦力為主。故要求該零件有良好的剛性和耐磨性，采用灰鑄鐵材料，流動性較

4、好，適于鑄造。2、圖樣該零件圖給出了主視圖、左視圖、俯視圖和一個右視圖。尺寸標注基本完整 清晰，粗糙度、鑄造圓角等技術要求基本明確。3、 零件的結構工藝性（1）成型工藝的結構工藝性材料為HT150，單件生產(chǎn)，采用砂型鑄造中的手工造型，即可獲取毛坯。該零件中有4個孔，其中36的孔需要鑄出，剩下的2個螺紋孔和1個28的孔因為小于鑄鐵可以鑄出的最小直徑30mm，故需要機加工出來的。另外，長*寬為5.5*2的槽由于小于鑄鐵可以鑄出的最小槽，故需要機加工出來。（2）切削工藝的結構工藝性零件外表面除了上下表面和右側面外均無精度要求，不需要機加工。其余需要機加工的部分包括2個螺紋孔和零件中心兩個孔。以零件主

5、視圖前后兩個平行平面做為粗基準定位，在虎鉗上安裝，28和36的孔則可以在一次加工中完成，這樣就保證同軸度的要求。底平面和右端面在銑床上加工，精度和效率都比較高。2個螺紋孔需先在鉆床上鉆出，再攻絲。（3）裝配工藝的結構工藝性裝配工藝的結構工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下，裝配連接的可行性和經(jīng)濟性或者說機器裝配的難易程度。它包括便于裝配、便于拆卸和正確的裝配基面。該零件沒有配合要求所以裝配和拆卸是比較容易的，底平面為該零件的裝配基準面。二、成形工藝設計1、工藝方案的的制定以及確定依據(jù)型鑄造是一種傳統(tǒng)的造型方法，它使用與各種形狀、大小、批量及各種合金鑄件的生產(chǎn)。掌握砂型鑄造是合理選擇鑄造

6、方法和正確設計鑄件的基礎。砂型鑄造的工藝流程可表述如下：鑄造工藝分析與設計鑄造工藝方案的確定砂型制造砂芯制造砂型和砂芯的烘干合型及澆注鑄件的落砂與清理鑄件缺陷分析與質量檢測。砂型鑄造分為手工鑄造和機器鑄造兩種方式，其中手工鑄造操作靈活，大小鑄件均適合。手工造型主要用于但見、小批生產(chǎn)；機器造型實現(xiàn)了工序機械化，適應不同形狀、尺寸和不同批量鑄件生產(chǎn)的需要。鑒于本冊課程主要涉及砂型鑄造工藝流程的制定過程，所以在這里只簡要介紹一下“動掌”砂型鑄造的工藝方案與參數(shù)選擇。11、 澆注位置和分型面的選擇（1）澆注位置的選擇原則：1、鑄件重要的加工面應朝下。鑄件上表面容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷，組織也不如

7、下表面細致。如果這些表面難以朝下，則應盡量位于側面。2、鑄件的大平面應該朝下。澆注過程中金屬液對型腔的上表面有強烈的熱輻射，型砂因急劇熱膨脹和因強度下降而拱起或開裂，致使上表面容易產(chǎn)生夾砂或結疤缺陷。3、為防止鑄件薄壁部分產(chǎn)生澆不到或冷隔等缺陷，應將面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于垂直或傾斜的位置。 4、若鑄件圓周表面質量要求較高，應進行立鑄（三箱造型或平作立澆），以便補縮。應將厚的部分放在鑄型上部，以便安置冒口，實現(xiàn)順序凝固。（2）分型面的選擇原則：1、應盡量是分型面平直、數(shù)量少。2、應避免不必要的型芯和活塊，以簡化造型工藝。3、應盡量是鑄件全部或者大部分置于下箱，不僅便于造型、下芯

8、、合型，之便于保證鑄件精度。就“動掌”而言，分型面選擇方案有很多，我認為最好的方法就是不放型芯。因為對于小批量生產(chǎn)地零件而言，制作型芯的過程相對于整個鑄造過程來說也占了很大的工作量。下面就我選擇最好的方案與其他方案之一進行一下對比，闡述我選擇本方案的理由。方案一：澆注位置和分型面如第一個視圖所示選擇此澆注位置的優(yōu)勢有三：一、鑄件最重要的加工面粗糙度為1.6的底面，如按此方案澆注的話此重要加工面朝下，鑄件此表面不容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷。二、鑄件的大平面朝下。在澆注過程中此重要平面不會因金屬液對型腔上表面強烈的熱輻射而急劇膨脹，則不會因強度下降導致拱起或開裂而產(chǎn)生夾砂或結疤。三、鑄件圓周表

9、面要求不高，所以不需要立鑄。選擇此分型面的優(yōu)勢：此方案不需要砂芯，簡化了造型工藝。方案二：分型面如圖二所示此方案的優(yōu)勢在于：鑄件全部在下沙箱，便于造型、合型，便于保證鑄件精度。此方案的不足在于：一、鑄件最重要的加工表面沖上，容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷，組織不細致。二、鑄件的大平面朝上，澆注過程中金屬液對型腔上表面強烈的熱輻射會使型砂因急劇膨脹而拱起或開裂，致使此重要表面容易產(chǎn)生夾渣或結疤。三、此方案需要放型芯，所以造型之前需要制作型芯，工藝過程太復雜。綜上所述：選擇方案一比方案二好。2、工藝參數(shù)的確定及確定依據(jù)（1）機械加工余量所有標注粗糙度的表面均需要進行機加工處理，及加工余量隨著鑄件的

10、大小、材質，以及加工面在鑄件中的位置而改變。如：鑄鋼加工余量比鑄鐵大；有色金屬及加工余量較?。昏T鐵中灰鑄鐵比可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵的及加工余量小些。確定及加工余量可以通過查表來獲得。如下表：注：1、此表帶括號的機加工余量值為手工造型的機加工余量數(shù)值。2、有些數(shù)據(jù)表格每項機加工余量數(shù)值有兩個數(shù)據(jù)，第一個數(shù)據(jù)是以一側為基準，另一側進行單側加工的加工余量值；第二個數(shù)據(jù)是進行雙側面加工的加工余量數(shù)值。3、對圓柱體以及雙側面加工的表面，及加工余量值（RMA）應加倍。4、對同一鑄件所有加工表面，一般只規(guī)定一個機加工余量（RMA）值。對于零件“動掌”，其零件最大尺寸為110，則可以選擇單側加工余量為3。因此，規(guī)

11、定此鑄件的所有加工表面機加工余量均為3。（2）不鑄出的孔和槽對于過小的孔或者槽，由于鑄造困難，一般不予以鑄出。單件、小批生產(chǎn)的小鑄鐵件上直徑小于30的孔一般不予以鑄出；一般對于長*寬小于20*10的鑄鐵件中的槽不予以鑄出。因此，零件“動掌”中，兩個直徑為6，深16的孔不予以鑄出，另外直徑為28的孔也不予以鑄出；長*寬為5.5*2的槽也不予以鑄出。這些不鑄出的孔或槽，在鑄造工藝圖中以紅X表示，剖面處涂以紅色。（3）起模斜度起模斜度隨垂直壁高度增加而減小機器造型起模斜度比手工造型小外壁起模斜度比內壁小起模斜度一般在0.55°之間本零件“動掌”所有加工面起模斜度計算方法可以通過查表確定我采

12、用的方法是利用直角邊兩邊比例算出起模斜度。比如說壁高19 通過查表知在1040之間的壁高 偏移量為0.8如圖通過比例式 1：X=0.8：19 得出 X=23.75則此壁的起模斜度為 1：23.75通過這種方法將所有需要機加工的面的起模斜度都算出來，并且標注。另外，此“動掌”零件的所有非加工面的起模斜度均設定為30。不在工藝圖上表現(xiàn)出來。（4）鑄造圓角鑄件壁與壁之間應該以圓弧過渡，圓角半徑一般為相交兩壁平均厚度的1/31/2。因此除要求的鑄造圓角R5，R2等，其余未標注的鑄造圓角通過以下計算：壁厚A 壁厚B 兩壁相交 則鑄造圓角的半徑范圍應該在,之間通過計算得到未注明的鑄造圓角半徑范圍應該在R2

13、R3范圍內。（5）鑄造收縮率1、 澆注到鑄型的金屬液，隨溫度降低發(fā)生冷卻、凝固及各部分尺寸的縮減。產(chǎn)生鑄造收縮率。2、 根據(jù)收縮率大小將模型或芯盒放大，保證尺寸的要求。3、 鑄造合金收縮率隨鑄造合金的種類、成分而改變。通常： 灰鑄鐵：0.71.0% 鑄鋼：1.52.0% 有色：1.01.5%由于零件“動掌”的材質為灰鑄鐵，所以收縮率定位1.0%。（6）芯頭設計1、 按芯頭位置分垂直和水平兩類。2、 立芯頭的高度主要取決于直徑大小，范圍為15150mm。A、高度較小而且較粗的芯子可以省去上芯頭。B、細長而且高的芯子應有上下芯頭，且下芯頭斜度小一點，高度大一點。3、水平芯頭長度隨型芯長度和芯頭直徑

14、的增大而增大，芯頭和芯座之間留14mm的間隙，以便于下芯與合型。注意：無論是水平還是垂直芯頭，當其數(shù)量不止一個時，若排成一條直線只留兩個芯頭；若排成一個平面要留三個芯頭，且選擇對稱性好的的三個芯頭。至于芯頭斜度、間隙、定位等可查鑄造工藝設計手冊。本零件的優(yōu)選方案一不需要型芯。（7）冷鐵及補貼冷鐵：用鑄鐵、鋼或者銅制成，是控制鑄件凝固順序和冷卻速度的一種激冷物。因其冷卻速度快，可以調節(jié)鑄件的凝固方式：順序凝固或者同時凝固。冷鐵不僅可以防止鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松、裂紋和變形、而且可以細化組織，提高鑄件表面硬度和耐磨性。 補貼：在垂直壁與冒口根部增加一個楔形，使壁厚朝冒口方向張開，形成大的溫度梯度，以消

15、除縮孔和縮松。由于本零件澆注位置的選擇，已經(jīng)使毛坯為順序凝固，而且壁厚比較均勻，所以不需要冷鐵。（8）澆注系統(tǒng)設計以及冒口設計鑄鐵小件一般采用封閉式澆注系統(tǒng)，擋渣能力好；防止?jié)沧⒕砣霘怏w、易清理；阻流截面在內澆道上，金屬液易充滿澆注系統(tǒng)，金屬液消耗少。澆注位置取在分型面。根據(jù)灰鑄鐵件澆注系統(tǒng)簡易計算表及基本公式經(jīng)查表經(jīng)驗系數(shù)M=0.75，通過計算該鑄件質量G=1kg，可以得到內澆口總截面積=0.75，安裝封閉澆注系統(tǒng)一般比例：F直：F橫：F內 =1.15:1.1:1可以計算得F直=0.9,F橫=0.81,設計為一個橫澆道， (可確定截面梯形的長、寬、高依次為（10mm、9mm、9mm)，設計內

16、澆道為3個，故每個的截面積為0.25（截面梯形的長、寬、高依次為10mm、5mm、5mm）.修正后比例為F直：F橫：F內 =1.2：1.17：1根據(jù)模型結構及尺寸確定內澆道位置、數(shù)目和引入方向如鑄造工藝圖。直澆道位置為鑄型上方，查表高度為200mm，兩端面直徑分別為15mm和19mm。橫澆道設計關于軸線基本對稱，3個內澆道位置連接在較為薄壁處，易于清理。本設計中內澆道位置可以使金屬液順型壁注入，不直接沖刷鑄型。冒口的選?。夯诣T鐵的流動性比較好，可依靠順序凝固的澆注系統(tǒng)自行進行補縮，一般不需要冒口來補縮。但是由于該鑄件所用材料是HT150，碳含量比較低，偏離共晶點，粘稠狀凝固，流動性差，所以需要

17、在鑄件最高處加冒口進行補縮。根據(jù)冒口位置的選取原則，如不設在鑄件受力部位，防止鑄件組織粗大，降低力學性能；最好選在加工面上，這樣可以減少清理冒口根部的工作量和能量消耗；設在鑄型的最高處。所以在上端加工面處加冒口。冒口直徑D=(1.362)b=(1.322)*16=19.232 選取20冒口高度H=(2.54.5)D=(2.54.5)*20=5090 選取50三、機械加工工藝設計（一）零件表面加工方法的選擇該零件屬于單件生產(chǎn)，所以采用通用（萬能）設備來加工，很少采用專用夾具，用一般的刀具和通用量具即可。零件表面加工方法：1.底平面，粗糙度6.3微米，粗刨+半精刨，或粗銑+半精銑即可實現(xiàn)。2.兩個

18、螺紋孔 對小尺寸的內螺紋，攻絲幾乎是唯一的加工方法。由于是單件生產(chǎn)和普通螺紋，所以用手用絲錐手工攻絲。4.36和28的孔 對于鑄出來的孔一般采用擴孔和鏜孔進行機加工。5.底面兩個槽采用臥銑加工。（二）選擇定位基準此零件底面為重要表面，一般為安裝基準，所以將此選為精基準，使加工基準和安裝基準重合，可以提高尺寸精度，避免基準不重合引起的定位誤差。粗基準就選為右端面，用平口鉗裝卡工件，銑底平面。（三）制定工藝路線合理的加工順序，可以得到好的技術經(jīng)濟效果和加工質量，所以制定工藝路線很重要。安排切削加工工序時，應滿足“粗精加工要分開”、“基準面先加工”、“主要表面先加工”的原則。對于形狀較復雜的鑄件的單

19、件生產(chǎn)，為了給安裝和加工提高依據(jù)，在切削之前要安排劃線工序。同時為了改變該鑄件的組織和切削加工性，先對其進行去應力退火。為了保證產(chǎn)品質量，最后還要安排檢驗工序。方案一：1.鑄出毛坯，清理檢查，退火。2.劃線，劃出各加工面的加工線。3.銑底平面，上平面和右端面，平口鉗裝卡前后表面平面部分，以此為粗基準。此時左端面處于垂直位置，底平面處于水平位置，在臥式銑床上，可以在一次裝卡中完成對這兩個面的加工，用端面銑刀。4.車床上，單刃鏜刀鏜36和28的孔。5.在臺鉆鉆右端面的兩個孔。6.檢驗。鏜孔可在多種機床上進行，回轉體零件上的孔多在車床上加工，不一定非要在銑鏜床上加工。不像擴孔只能加工標準孔，由刀具本

20、身尺寸保證，一把鏜刀可以加工不同直徑的孔，尺寸由操作者保證。鏜孔還可以校正原有孔的軸線歪斜或位置偏差，但是它的生產(chǎn)率低。由于這是單件生產(chǎn)，所以影響不是太大。（四）確定機械加工余量對于單件生產(chǎn)，可以根據(jù)加工方法、加工表面、加工性質，用查表法獲得機加工余量?？偟臋C加工余量已在成形工藝設計中給出。參照機械制造工藝設計簡明手冊李益民主編 哈爾濱工業(yè)出版社P63 表2.3-5 端面精車及磨削余量P66 表2.3-10 按照7級與8級精度加工預先鑄出或熱沖出的孔P74 表2.3-21 平面加工余量可以確定每一工步的余量，如下表：工序名稱工步名稱加工表面加工余量毛坯總加工余量銑粗銑底平面2.54左端面2.5

21、4半精銑底平面1.5左端面1.5車粗鏜（車）48的通孔610右端面3.55半精鏜（車）48的通孔4右端面1.5四、經(jīng)濟核算與設計綜述（一）經(jīng)濟核算要進行成本核算，首先要確定單件時間額定，它有以下個部分時間組成：1.基本時間2.輔助時間3.布置工作地時間4.休息與生理需要時間和準備與終結時間。1.基本時間的計算:參照機械制造簡明工藝手冊P193 表6.2-1 車削和鏜削機動時間計算公式P197 表6.2-7 銑削機動時間的計算公式P205表6.2-14 螺紋加工機動時間的計算公式P197 表6.2-7 銑削機動時間的計算公式，選擇如下：（1）粗銑右端面的基本時間：(用圓柱銑刀，X62臥式銑床)

22、=75mm/min 計算得=6min=300s（2）粗銑底平面的基本時間：（用端面銑刀，X62臥式銑床） 其中=6.4min（3）半精銑底平面的基本時間：=95mm/min ,=5min（4）半精銑右端面的基本時間：=95mm/min, =4.7min=284s.（5）粗車右端面的基本時間： 其中，d工件直徑，車圓環(huán)的內徑， ，單件小批生產(chǎn)時的試切附加長度，工件每轉刀具的進給量，機床主軸轉速（6）粗鏜通孔的基本時間：公式類似于上述公式，選鏜刀的主偏角，則（7）半精車右端面的基本時間：（8）半精鏜通孔的基本時間：（9）鉆2個6深16mm的通孔，基本時間約40s（10）手動絞刀絞2個螺紋孔的時間約

23、為1.5min2.輔助時間的計算：裝卡：臥式銑床 ；臥式車床 ；臺鉆 0.07min卸下：臥式銑床 臥式車床 0.19min 鉆床 0.06min估算 手動攻螺紋裝卡和卸下工件的時間及劃線時間、穿鉬絲時間等約0.5min.根據(jù)P208 表6.3-3 臥式車床上各種操作所需時間可得車床上各種操作時間約1min根據(jù)P210 表6.3-7 在萬能臥式、立式銑床上各種操作所需時間計算銑床上各種操作時間約1min. 鉆床各種操作時間約0.5min 由于操作時間的長短與工人的數(shù)量程度有很大關系，這里只估算出一個值，且它的時間相對較短，對核算成本影響不是很大。測量工件時間：臥式銑床：0.14min*6(次)=0.84min臥式車床：0.10min*6(次)=0.6min3.布置工作地、休息和生理需要時間：各類車床占作業(yè)時間百分比分別是：臥式車床 21.8%；立式鉆床 15.7%；臥式銑床 16.5%；計算：車床作業(yè)時間：16min 總時間：16*（1+21.8%）=19.49min銑床作業(yè)時間：23.2min 總時間：23.2*（1+16.5%）=27min鉆床作業(yè)時間：2min 總時間2*（1+15.7%）=2.3min鉗工(劃線，攻絲)時間：5min線切割：20min根據(jù)網(wǎng)絡提供的信息：車床加工費用15元/時