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2、6 3.切屑用量的计 算7 3时间定额的 计算 图索引 图1毛胚简 图图2零 件图图 3毛胚图 14表索引 表1零件各表面加工方 表2张紧轮支架机 械加工工序安排（初拟 表 3张紧轮支架机 械加工工艺路线（修改 艺装备表 表4加工设备及工 1零件分析 1.1零件的工艺分析 6 由零件图可知，其材料为HT200。该材料抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震 性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部 件。 1.2确定零件的生产类型 由设计题目以及生产实际可知：产品的年产量为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a和废品率B分别为3%和0.
3、5%,零件年产量 为:N=8000台/年*1件/台*(1+3% *(1+0.5%=8281.2件/年。由 机械加工零件生产 分类”知，张紧轮支架为轻型零件。查表可知，张紧轮支架的生产类型为大批量生 产。 2确定毛坯类型绘制毛坯简图 2.1零件的生产类型：大批量生产 2.2选择毛坯 由于零件生产类型为大批量生产，零件较为复杂,且零件所使用的材料灰铸铁属 于脆性材料，不能锻造和冲压，而铸造生产成本低，成形性高，力学性能好，故采用砂型 铸造方法制造毛坯。根据所学的金属工艺学可知该毛坯零件的铸造方法选用 砂型机器造型，根据相关资料可查得，该零件在铸造过程中的拔模斜度为3 由于 铸件从开始铸造到铸造出成
4、型零件，该零件存在很多的内应力，为了保证铸件的 质量, 在铸造后需安排热处理。在热处理后，要对铸件进行涂料，以免铸件表面被破坏。 2.3确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 1. 铸件的公差等级 由于该毛胚采用砂型铸造，且材料为灰铸铁，查表确定该铸件的公差等级为 CT10CT13。 2. 毛胚的尺寸公差 3. 毛胚的加工余量 毛胚加工余量分别如下：长:3mm，高2mm , 4. 零件表面粗糙度 由零件图可知，该支架各加工表面的粗糙度 Ra均大于等于6.3um 2.4绘制毛坯简图 毛坯简图如下图所示 Hi2go 图1毛胚简图 3工艺规程设计 3.1定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先
5、确定精基准，然后在确定粗基准。 1. 精基准的选择 底面是加工有台阶平面的设计基准，张紧轮支架的两个侧面是张紧轮支架上台 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张紧轮支架的侧面作 为精基准定位，实现了设计基准和工艺基准的重合。而且在加工时装夹是在张紧轮 支架两端的底面，不会因为装夹变形而导致工件作废。钻两个孔也是同样以底面和 张紧轮支架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。 这样，便于装夹又能保证精度。 2. 粗基准的选择 选择张紧轮支架底面作为粗基准。采用张紧轮支架底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，采用张紧轮支架的左端
6、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。 3.2拟定工艺路线 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。 1. 表面加工方法的确定 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
7、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，确定张紧轮支架各表 面的加工方法，如表1: 表1零件各表面加工方案 加工表而 尺寸及偏 尺寸箱度 表面粗糙 度伽1 加匸方案 支架底血 Ral2J 粗铳 支架上我而 IT9 Ra63 粗铳一半荊铳 四周表面 IT9 Ra6.3 粗铳一半稱铳 上表而台阶 粗铳一半棘铳 相3几 购第 钻“粗绞 相8几 1T9 Ra25 钻、粗绞 2. 加工阶段的划分 根据该张紧轮支架加工质量要求，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精 加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定 位加工，保证其他加工表面和精度要求；然后粗铣张紧轮
8、支架底面、上表面和四周表 面,再钻孔1318在半精铣加工阶段，完成表面的精铣加 工和孔1318的 加工。 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，首先加工精基准，即张紧轮支架的底面；遵循先粗后 精”原则，先安 排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循先主后次”原则，先加工主要表面一一张 紧轮支架底面，后加工上表面和四周表面；遵循先面后孔”原则,先铣张紧轮支架表面 后加工张紧轮支架孔 1318由此初次拟张紧轮支架机械加工工序安排，见表 2: 表2张紧轮支架机械加工工序安排（初拟 1J?号 匸序内容 简耍说明 10 粗铳底面 先慕准后苴他 20 粗铳四周壺而 先堆准后苴他、先帛次
9、 30 粗铳上表面台阶 先面后孔、先主后次 40 钻、2x*13nmfl 先仙后孔 50 钻 t1 Siw 孑L 先面后孔 2辅助工序 粗加工张紧轮支架热处理后，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。综合所述，该张紧轮支架工序顺序的安排顺 序为:基准加工一一主要表面粗加工及一 些余量的表面加工一一主要表面半精加工 和次要表面加工一一钻孔一一主要表面精加工。 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，拟订张紧轮支架的机械加工工艺 路线，见表3: 表3张紧轮支架机械加工工艺路线（修改 工序号 工序内容 简要说明 10 粗铳底而 先堆准
10、后苴他 20 粗铳四尚表而 光墓准肩其他、先主序次 30 粗铳上表而存阶 先而后孔、先主后次 40 钻、钱2 x $】3irm孑L 先面后孔 50 先面后几 工序号 工斥内容 左位皋准 10 粗铳“半耕铳支架底血 前后面 20 粕铳.半特铳龙架上表血 3.3加工设备及工艺装备的选用 机床和工艺装备的选择应在满足零件的加工工艺的需要和可靠地保证零件加工 质量的前提下，与生产 批量与生产节拍相适应，并优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条 件,以降低生产准备费用。自行车张紧轮支架生产类型为大批量生产，可以选用高效 的转用设备和组合机床，也可以选用通用设备,所选的夹具均为专用夹具。各工序加 工
11、设备的选用如表4。 表4加工设备及工艺装备表 工序兮 L序名称 匸序内容 设备 工艺製祈 JO 粗血半粘诜支架底働 /式统床 恤床专用夬具、高爲钢套武血铁刀. 游标*尺 20 半林支榮上家* 工式険床 抚人赫出火具.岛速悄蠢式血抚刀* 30 粗虬半辅忱四廨农両 北式fit床 m用犬只.式血抚刀“ iff 标 KR 40 V、1山.|i/ Hi-L-U. 游标卡尺 50 朝轶、半粘毓呜帰形孔 60 帖13mm fL 70 钻血lmm /L 80 去毛刺 去兀剝洗 3.4加工余量、工序尺寸和公差的确定 1.工序10：粗铣半精铣支架底面 查表铣平面加工余量表1,粗铣和半精铣的余量分别为1.5mm和1
12、.7mm 2.工序60:钻孔绞？13mm孔 由一般孔的加工余量2可知，扩孔余量Z扩=0.8mm,半精镗余量0.5,绞孔余量 0.3,粗绞孔余量0.2,半精绞孔余量0.1。查表孔加工方案的经济度和表面粗糙度3,可 依次确定各工序尺寸的加工精度等级，半 精绞:IT8-IT9,Ra1.25Ra10扩孔:IT13 Ra1.25Ra10钻孔:IT12,Ra20Ra80根据上述结果，再查标准公差数值表可以确定 各工步的公差值 扩孔:0.058mm钻孔:0.09mm。 综上所述，按入体原则确定工序各工步的工序尺寸及公差，钻孔？13+0.09 mm;扩 孔:？13+0.058mm。 1摘自实用机械制造工艺设计
13、手册第119页表7-25 2摘自实用机械制造工艺设计手册第 114页表7-13。 3. 工序70钻一扩一粗铰一精铰？18mm孔 由表基孔制7、8、9级孔的加工余量可得，精铰余量Z精=0.05mm;c粗铰余量 Z粗=0.10mm扩孔余量Z扩=0.85mm;钻孔余量Z钻=?15mm;查表2.24孔加工方 案的经济度和表面粗糙度,可依次确定各工序尺寸的加工精度等级，精铰：IT7;粗 铰:IT10;扩孔:IT11;钻孔:IT12;根据上述结果，再查标准公差数值表可 以确定各工步 的公差值，精铰:0.018mm;粗铰:0.070mm扩孔:0.110mm ;钻孔:0.18mm; 综上所述，按入体原则确定工
14、序各工步的工序尺寸及公差，精铰:?18+0.018粗 铰:?17.95+0.07;扩孔:?17.85+0.110m m 钻孔？17+0.18mm。 3.5切屑用量的计算 1.工序10粗铣张紧轮支架底面1背吃刀量 工步10的背吃刀量ap1取4mm;工序20的背吃刀量取6.5mm。2进给量 X51型立式铣床功率为4.5KW ,查表高速钢套式面铣刀粗铣平面进给量4 ，按机床、工件、夹具系统刚 度中等系统选取。该工序的每步进给量取为 0.08mm/r。3铣削速度 由本工序采用高速镶齿铣刀dw=40mm,齿数Z=6。查表高速钢套式面铣刀铣削 速度,确定铣削速度 Ve=42.7m/min。 则主轴转速如下
15、：Ns= d vc 1000=40 *14. 37 .42*1000r/min=339.97r/min由本工序采用 X51型立式铣床，查表，取转速 nw=300r/min,故实际铣削速度 Vc=3.14dnw/1000 =3.14*40*300/1000=37.68m/min 当 nw=300r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm 应为 Fm=fe *Z *nw=0.08*6*300mm/min =144mm/min也可根据表查得机床的进给量为 125mm/min。2.工序20、30、40、 50切削用量计算同工序10,详略。3.工序60钻铰?13mm孔1钻？12.8+0.15 孔工步 由
16、工件材料为HT200，孔?12.8+0.15mm,高速钢钻头，查表高速钢麻花钻钻削碳 钢的切削用量得：切 削速度 Vc=20m/mi n,进给量 f=0.20mi n/r,取 ap=7.8m mJ则 Ns=1000v/(3.14dw=1000*20/(3.14*7.8 =816.2r/min 由本工序采用 Z3025 型立式 钻床，由表3.15得转速nw=630r/min,故实际切削速度为 Vc= 1000*14. 3nw dw =1000 14 .3*630*8. 7m/min =15.43m/mi n 2铰?13+0.09孔工步 取背吃刀量ap=0.6mm,由工件材料为45钢，孔79.0+
17、0.09查表高速钢铰刀铰削 切削用量得：切削速度Vc=14m/min,进给量f=0.8mm/r,则Ns= d vc n 1000=9*14. 314*1000 r/min=495.46r/mir由本工序采用 z3025 型立式钻床， 取转速n w=500r/mi n,故实际切削速度为 Vc= 1000*14. 3nw dw =1000 500 9*14. 3m/mi n=14.13m/min 4. 工序70钻一一扩一一铰?18孔1钻？17mm孔工序 切削速度 Vc=20m/min进给量f=0.2mm,背吃刀量为ap=6.5mm则n= d vc n 1000=13100020 n r/min=4
18、89.96r/m由于本工序采用 Z3025 型钻床。由 表3.15得实际转速取n=400r/min,则实际切削速度为Vc= 1000 400 *13*14. 3 =16.328m/min 2扩孔?17.85mm孔工步 高速钢扩孔钻取其切削速度 Vc=20m/min进给量f=0.2mm/r,背吃刀量 即=0.425mm 则 n= d vc n 1000=85. 13*14. 3100020 r/min=459.89m/min由于本工序采用Z3025型钻床，由表得实际转速为 n=400r/mi n,则实际切削速度 Vc= 1000 400 *85. 13*14. 3=17.395m/mi n 3铰
19、?18mm孔工步 查表5.23取切削速度 Vc=11.4m/min,进给量取f=0.8mm/r,背吃量 即=0.075mm. n= d vc n 1000 =14*14. 34 .11*1000 =259.32r/min由于本工序采用 Z3025型钻床，由表3.15得实际转速 n=250r/min则实际切削速度 Vc= 1000 250 *14*14. 3 =10.99m/mi n 3.6时间定额的计算 1. 基本时间tj的计算 1工序10粗铣支架底面 由面铣刀对铣平面、主偏角 Kr=90度，查表铣削基本时间计算5 丄仁(e e a d a -+(13mm , L2=25mm。确定 L1= 1
20、2mm, L2=5mm, L=180;则该 工序的基本时间为： Tj=(L1+L2+L/fmz=(12+5+180/125=1.576min 2 工序 20铣支架上表面 L仁12mm, L2=5mm,L=180;则该工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L/fmz=(12+5+180/125=1.576min 3 工序 30铣支架四周表面 L仁 12mm, L2=5mm,L=(110+22 *2+3.14*2*(15+10+4*30=541;则该工序的基本 时间为 Tj=(L1+L2+L/fmz=(12+5+541/125=4.64min 4 工序 40铣上表面台阶 L仁12mm, L2=5m
21、m,L=302 ? =60;则该工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L/fmz=(12+5+60/125 =0.616 5工序50铣马蹄形孔 L仁 12mm, L2=5mm,L=211016214. 3? +? =320.48则该工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L/fmz=(12+5+320.48/125=2.700 6工序60:钻扩铰?13mm a 钻孔工步。查表钻削基本时间的机械算 6 ，可知该工步中：L仁(D/2 *cot(k叶(12mm=(12/2*cot45+1mm=7mm, L2=1mm, L=45;则工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L/Fn =(7+1+45/(0.
22、2*680 =0.390mi n b 扩孔工步。钻削基本计算时间得，L1=(D-d1/2*cot(k叶 (12mm=0.85/2*1+1mm=1.425mm,L2=2mm,L=45mm;则工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L/Fn 5摘自实用机械制造工艺设计手册第 155页表8-32. =(1.425+2+45/(0.2*680 =0.356min c 粗铰孔工步。Ap=(D-d/2=(12.95-12.85/2=0.05mm;查表得, L1=0.05mm,L2=13mm,L=45mm;则工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L/Fn =(0.05+13+45/(0.4*545 =0.26
23、6mi n d、精铰孔的工步。原理同粗叫一样得 ；L仁0.02m m,L 2=13mm,L=45mm;则工 序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L/Fn =(0.02+13+45/(0.3*97 =1.994mi n 7工序70扩孔？18mm 由表钻削基本计算时间得，L1=(D-d1/2*cot(k叶 (12mm=0.5*1+1mm=1.5mm,L2=2mm,L=30-16=14mm;则工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L/Fn =(1.5+2+14/(0.2*680 =0.027mi n 2. 辅助时间的计算 辅助时间Tf与基本时间Tj之间的关系为Tf=(0.150.2 Tj。取Tf=0
24、.15Tj,则各 工序的辅助时间分别为： 工序 10的辅助时间:Tf=0.15*1.576min=0.236min 工序 20的辅助时间：Tf=0.15*1.576min=0.236min 工序 30的辅助时间：Tf=0.15*4.64=0.696min 工序 40的辅助时间：Tf=0.15*0.616=0.0924min 工序 50的辅助时间:Tf=0.15*2.7min=1.041min 工序 60的辅助时间：Tf=0.15*(0.39+0.266+0.356+1.994 min=4.509min 工序 70的辅助时间：Tf=0.15*0.027min=0.041min 3、其他时间的计算各工序的其他时间(Tb+Tx可以按关系3% * Tj计算,他们分 别为： 工序 10的其他时间：Tb+Tx=3%*1.576min =0.047min 工序 20的其他时间:Tb+Tx=3%*1.576min= 0.047min 工序 30的其他时间:Tb+Tx
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