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課程設(shè)計（論文） 標(biāo) 題： 易拉罐成型工藝的設(shè)計 學(xué)生姓名： 楊 柯 系 部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械制造及其自動化 班 級： 2012級5班 指導(dǎo)教師： 秦 琴 目錄 引言 3 1、材料選擇 3 2、工藝規(guī)程設(shè)計 3 3、確定毛坯的制造形式 4 4、毛坯粗加工 4 5、基面的選擇 4 6、基準(zhǔn)的概念及其分類 4 7、定位基準(zhǔn)的選擇 5 8、制訂工藝路線 6 9、（精加工）工序內(nèi)容設(shè)計 6 10、具體工序： 7 10.1工序1：粗銑上表面23.88 7 10.2工序2：鉆4.35四個銷孔 8 10.3工序3：鉆螺紋底孔及攻#5/16-18UNC螺紋 10 10.4工序4：粗銑槽26.98 19.74 19.26 13.24 10.9 10 10.5工序5：銑R0.8 14 10.6工序6：清銑 15 10.7工序7：終檢 15 參考文獻(xiàn) 16 附錄（工序卡片） 17 引言 鋁質(zhì)易拉罐在飲料包裝容器中占有相當(dāng)大的比重。隨著飲料包裝市場競爭的不斷加劇,對眾多制罐企業(yè)而言,如何在易拉罐生產(chǎn)中最大限度地減少板料厚度,減輕單罐質(zhì)量,提高材料利用率,降低生產(chǎn)成本,是企業(yè)追求的重要目標(biāo)。本次課程設(shè)計旨在說明飲料食品用易拉罐的制作（粗精加工）的過程參數(shù)。 1、材料選擇 零件材料為鋁合金。其中材料分三種：罐體采用3004合金鋁，罐蓋采用5182合金鋁，而拉環(huán)部分則采用5042合金鋁。鋁的質(zhì)地輕，易于成型加工，特別是延展性好使得易拉罐更薄而輕，罐體易于加熱方便旅行中食用，鋁易于回收資源回收是現(xiàn)在各國非常重視的方面，不銹蝕成品外觀漂亮，鋁資源豐富是地球上最豐富的礦產(chǎn)資源?？紤]到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用沖壓。零件輪廓尺寸不大，再者，考慮到鑄造方法生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)周期短、適合批量生產(chǎn)，故可以采用沖壓成型，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。為了消除沖壓后的殘余應(yīng)力，在沖壓完成后的將壓件低溫加熱過程中使合金產(chǎn)生強(qiáng)化，以消除應(yīng)力即人工時效。 2、工藝規(guī)程設(shè)計 對于機(jī)器中的某一零件，可以采用多種不同的工藝過程完成。在特定條件下，總存在一種相對而言最為合理的工藝規(guī)程，將這工藝規(guī)程用工藝文件形式加以規(guī)定，由此得到的工藝文件統(tǒng)稱工藝規(guī)程。 工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)組織、計劃調(diào)度的主要依據(jù)，是指導(dǎo)工人操作的主要技術(shù)文件，也是工廠和車間進(jìn)行設(shè)計或技術(shù)改造的重要原始資料。工藝規(guī)程的制訂須嚴(yán)格按照規(guī)定的程序和格式進(jìn)行，并隨技術(shù)進(jìn)步和企業(yè)發(fā)展，定期修改完善。 (1) 根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備（包括技術(shù)準(zhǔn)備）。在產(chǎn)品投入生產(chǎn)以前，需要做大量的生產(chǎn)準(zhǔn)備和技術(shù)準(zhǔn)備工作，例如，技術(shù)關(guān)鍵的分析與研究；刀、夾、量具的設(shè)計、制造或采購；設(shè)備改裝與新設(shè)備的購置或定做等。這些工作都必須根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程來展開。 (2) 機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)計劃、調(diào)度、工人的操作、質(zhì)量檢查等的依據(jù)。 (3) 新建或擴(kuò)建車間（或工段），其原始依據(jù)也是機(jī)械加工工藝規(guī)程。根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程確定機(jī)床的種類和數(shù)量，確定機(jī)床的布置和動力配置，確定生產(chǎn)面積的大小和工人的數(shù)量等. 3、確定毛坯的制造形式 考慮到將大批量生產(chǎn)，且材料厚度為0.2~6mm，沖壓件有一定的尺寸、形狀精度，可滿足一般的裝配使用要求，故采用板料冷沖壓。 4、毛坯粗加工 變薄拉伸工藝分析。典型的鋁罐拉伸、變薄拉伸過程如圖2所示 圖2葉 凱，林明山。鋁質(zhì)易拉罐技術(shù)研究與應(yīng)用[J]中國包裝工業(yè)，2002（3）：6-9 在拉伸過程中,集中在凹模口內(nèi)錐形部分的金屬是力的變形區(qū),而傳力區(qū)則為凹模的筒壁及殼體底部。在變形區(qū),材料處于軸向方向的受拉、切向方向的受壓、徑向力的受壓的三向應(yīng)力狀態(tài),金屬在三向應(yīng)力的作用下,晶粒細(xì)化,強(qiáng)度增加,伴有加工硬化的產(chǎn)生。在傳力區(qū),各部分材料受力狀況是不相同的,其中位于凸模圓角區(qū)域的金屬受力情況最為惡劣,其在軸向、切向兩向受拉,徑向受壓,因而材料的減薄趨勢嚴(yán)重,金屬易從此處發(fā)生斷裂,從而導(dǎo)致拉伸失敗。比較變形區(qū)和傳力區(qū)金屬的應(yīng)力狀態(tài)可知:變薄拉伸工藝能否順利進(jìn)行主要取決于拉伸凸模圓角部位的金屬所受拉應(yīng)力的大小,當(dāng)拉應(yīng)力超過材料強(qiáng)度極限時就會引起斷裂,否則拉伸工藝可以順利進(jìn)行。因此,減小拉伸過程中的拉應(yīng)力成為保證拉伸順利進(jìn)行的關(guān)鍵。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，得到變薄拉伸拉伸比的選擇為:再拉伸:25.7%,第1次變薄拉伸:20%～25%,第2次變薄拉伸:23%～28%,第3次變薄拉伸:35%～40%。 5、基面的選擇 基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高，否則，加工工藝規(guī)程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 6、基準(zhǔn)的概念及其分類 基準(zhǔn)是指確定零件上某些點(diǎn)，線，面位置時所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面，或者說是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。 按其作用的不同，基準(zhǔn)可分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。 設(shè)計基準(zhǔn)是指零件設(shè)計圖上用來確定其他點(diǎn)，線，面位置關(guān)系所采用的基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn)是指在加工或裝配過程中所使用的基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)根據(jù)其使用場合的不同，又可分為工序基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)，測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)四種。 (1) 工序基準(zhǔn) 在工序圖上，用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸，形狀，位置的基準(zhǔn)，及工序圖上的基準(zhǔn)。 (2) 定位基準(zhǔn) 在加工時用作定位點(diǎn)基準(zhǔn)。它是工件上與夾具定位元件直接接觸的點(diǎn)，線，面。 (3) 測量基準(zhǔn) 在測量零件已加工表面的尺寸和位置時所采用的基準(zhǔn) (4) 裝配基準(zhǔn) 裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準(zhǔn)。 基準(zhǔn)問題的分析 分析基準(zhǔn)時，必須注意以下幾點(diǎn)： (1) 基準(zhǔn)是制訂工藝的依據(jù)，必須是客觀存在的。當(dāng)作為基準(zhǔn)的是輪廓要素，如平面，圓柱面等時，容易直接接觸到，也比較直觀。但是有些作為基準(zhǔn)的是中心要素，如圓心，球心，對稱軸線等時，則無法觸及，然而它們卻也是客觀存在的。 (2) 當(dāng)作為基準(zhǔn)的要素?zé)o法觸及時，通常由某些具體的表面來體現(xiàn)，這些表面稱為基面。如軸的定位則可以外圓柱面為定位基面，這類定位基準(zhǔn)的選擇則轉(zhuǎn)化為恰當(dāng)?shù)剡x擇定位基面的問題。 (3) 作為基準(zhǔn)，可以是沒有面積的點(diǎn)，線以及面積極小的面。但是工件上代表這種基準(zhǔn)的基面總是有一定接觸面。 (4) 不僅表示尺寸關(guān)系的基準(zhǔn)問題如上所述，表示位置精度的基準(zhǔn)關(guān)系也是如此。 7、定位基準(zhǔn)的選擇 選擇定位基準(zhǔn)時應(yīng)符合兩點(diǎn)要求： (1) 各加工表面應(yīng)有足夠的加工余量，非加工表面的尺寸，位置符合設(shè)計要求； (2) 定位基準(zhǔn)應(yīng)有足夠大的接觸面積和分布面積，以保證能承受打打切削力，保證定位穩(wěn)定可靠。 定位基準(zhǔn)可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。若選擇未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)被稱為粗基準(zhǔn)。若選擇已加工的表面作為定位基準(zhǔn)，則這種定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，而精基準(zhǔn)考慮的重點(diǎn)是如何減少誤差。在選擇定位基準(zhǔn)時，通常是保證加工精度要求出發(fā)的，因而分析定位基準(zhǔn)選擇的順序應(yīng)從精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn)。 (1) 精基準(zhǔn)的選擇。選擇精基準(zhǔn)的目的是使裝夾方便正確可靠，以保證加工精度。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合和統(tǒng)一基準(zhǔn)的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。按照有關(guān)的精基準(zhǔn)選擇原則（基準(zhǔn)重合原則；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；可靠方便原則），為了加工精基準(zhǔn)面才選擇了粗基準(zhǔn)面。 (2) 粗基準(zhǔn)的選擇。對于剛性差、批量較大、要求精度較高的箱體，一般要粗、精加工分開進(jìn)行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再進(jìn)行主要平面和各支承孔的精加工。這樣，可以消除由粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、切削熱、夾緊力對加工精度的影響，并且有利于合理地選用設(shè)備等。而箱體零件一般都選擇重要孔（如主軸孔）為粗基準(zhǔn)，但隨著生產(chǎn)類型不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的共建裝夾方式是不同的。大批生產(chǎn)時，毛坯精度較高，可直接以主軸孔在夾具上定位，采用專用夾具裝夾。 8、制訂工藝路線 擬訂零件的機(jī)械加工工藝路線是制訂工藝規(guī)程的一項(xiàng)重要工作，擬訂工藝路線時主要解決的問題有：選定各加工表面的加工方法；劃分加工階段；合理安排各工序的先后順序；確定工序的集中和分散程度。 制訂工藝路線時需要考慮的主題要問題有：怎樣選擇定位基準(zhǔn)，怎樣選擇加工方法，怎樣安排加工順序以及熱處理、檢驗(yàn)等工序。而制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定為大批生產(chǎn)的條件下，可考慮采用加工中心配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 9、（精加工）工序內(nèi)容設(shè)計 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故采用相關(guān)機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應(yīng)降低生產(chǎn)成本。 工藝路線方案： 工序1：粗銑上表面23.88 工序2：鉆4.35四個銷孔 工序3：鉆螺紋底孔及攻螺紋 工序4：粗銑槽26.98 19.74 19.26 13.24 10.9 工序5：銑R0.8 工序6：清洗 工序7：終檢 10、具體工序： 10.1工序1：粗銑上表面23.88 進(jìn)給量的確定：根據(jù)機(jī)械加工手冊，按機(jī)床功率5-10KW，工件-夾具系統(tǒng)鋼厚為中等條件，該工序的每齒進(jìn)給量取0.08mm/z 銑削速度計算：根據(jù)切削手冊，按鑲齒銑刀d/z=80/10的條件（d=80mm，z=10）選取。切削速度v取44.9m/min，有公式n=1000v/πd.可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速為 ==178.65r/min。 參照切削手冊所列X51立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=160r/min,再將此公式代入上述公式重新計算，可求出該工序的實(shí)際切削速度v為 該工序切削用量為： 主軸轉(zhuǎn)速n=160r/min,切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=1.5，每齒進(jìn)給量=0.08mm/z 基本時間的計算 根據(jù)機(jī)械加工手冊中銑刀銑平面基本時間計算公式可求出該工序的基本時間= 當(dāng)主偏角=時 切入行程= 切出行程= 式中 則該工序的基本時間為 == 輔助時間的計算 輔助時間與基本時間的關(guān)系為=，則工序的輔助時間分別如下： 所以工序1的總時間 10.2工序2：鉆4.35四個銷孔 （a）鉆孔5 確定進(jìn)給量f：根據(jù)《切削手冊》，選 時，，進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，根據(jù)Z535機(jī)床說明書，現(xiàn)取=0.25mm/r, 切削速度：根據(jù)《切削手冊》查得切削速度，所以 根據(jù)機(jī)床說明書，取，故實(shí)際切削速度為： 切削工時，根據(jù)切削手冊22鉆孔的基本時間計算公式可求出鉆孔的基本時間 式中切入行程mm 切出行程mm 式中，，mm 基本時間為 輔助時間為 = 總時間 （b） 擴(kuò)孔為孔 采用刀具：專用孔鉆 進(jìn)給量： 查機(jī)床說明書取f=0.72mm/r 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：取n=68r/min,則其切削速度 切削工時： 輔助時間：= 總時間： （c）鉸刀工步 背吃刀量的確定：取=0.04mm 進(jìn)給量的確定：根據(jù)切削手冊，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3mm/r 切削速度的計算：根據(jù)切削手冊，切削速度v=4m/min,由公式n=1000v/πd,求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速 根據(jù)切削手冊所列Z525立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速n=97r/min,將此轉(zhuǎn)速代入公式重新計算，可求得該工序的實(shí)際切削速度。 基本時間： 輔助時間： = 工序2所有時間 10.3工序3：鉆螺紋底孔及攻#5/16-18UNC螺紋 （a） 鉆螺紋底孔 由切削手冊得 選Z525立式鉆床 按機(jī)床取 再代入公式得 倒角采取，手動進(jìn)給。 （b）攻螺紋#5/16-18UNC 根據(jù)切削手冊查的，取v=0.1m/s, 按機(jī)床選取，則v=4.9m/min 攻螺紋工時： 輔助時間： 10.4工序4：粗銑槽26.98 19.74 19.26 13.24 10.9 （a）粗銑槽26.98 進(jìn)給量的確定：根據(jù)切削手冊14，按機(jī)床功率為510Kw,工件-夾具系統(tǒng)鋼度為中等條件選取該工序，每齒進(jìn)給量取為0.08mm/z 銑削速度計算：根據(jù)切削手冊，按鑲齒銑刀，d/z=80/10（d=80mm,z=10）的條件選取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速為: 參照切削手冊所列X51立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=160r/min,再將此公式代入上述公式重新計算，可求出該工序的實(shí)際切削速度v為 該工序切削用量為：主軸轉(zhuǎn)速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齒進(jìn)給量=0.08mm/z 切削工時：根據(jù)切削手冊中銑刀銑平面的基本時間計算公式可求出該工序的基本時間為 = = 輔助時間： 工序的總時間 （b）粗銑槽19.74 進(jìn)給量的確定：根據(jù)切削手冊，按機(jī)床功率為510Kw,工件-夾具系統(tǒng)鋼度為中等條件選取該工序，每齒進(jìn)給量取為0.08mm/z 銑削速度計算：根據(jù)切削手冊，按鑲齒銑刀，d/z=80/10（d=80mm,z=10）的條件選取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速為: 參照切削手冊所列X51立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=160r/min,再將此公式代入上述公式重新計算，可求出該工序的實(shí)際切削速度v為 該工序切削用量為：主軸轉(zhuǎn)速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齒進(jìn)給量=0.08mm/z 切削工時：根據(jù)切削手冊中銑刀銑平面的基本時間計算公式可求出該工序的基本時間為 = = 輔助時間： 工序的總時間 （c）粗銑槽19.26 進(jìn)給量的確定：根據(jù)切削手冊，按機(jī)床功率為510Kw,工件-夾具系統(tǒng)鋼度為中等條件選取該工序，每齒進(jìn)給量取為0.08mm/z 銑削速度計算：根據(jù)切削手冊，按鑲齒銑刀，d/z=80/10（d=80mm,z=10）的條件選取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速為: 參照切削手冊所列X51立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=160r/min,再將此公式代入上述公式重新計算，可求出該工序的實(shí)際切削速度v為 該工序切削用量為：主軸轉(zhuǎn)速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齒進(jìn)給量=0.08mm/z 切削工時：根據(jù)切削手冊中銑刀銑平面的基本時間計算公式可求出該工序的基本時間為 = = 輔助時間： 工序的總時間 （d）粗銑槽13.24 進(jìn)給量的確定：根據(jù)切削手冊，按機(jī)床功率為510Kw,工件-夾具系統(tǒng)鋼度為中等條件選取該工序，每齒進(jìn)給量取為0.08mm/z 銑削速度計算：根據(jù)切削手冊，按鑲齒銑刀，d/z=80/10（d=80mm,z=10）的條件選取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速為: 參照切削手冊所列X51立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=160r/min,再將此公式代入上述公式重新計算，可求出該工序的實(shí)際切削速度v為 該工序切削用量為：主軸轉(zhuǎn)速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齒進(jìn)給量=0.08mm/z 切削工時：根據(jù)切削手冊中銑刀銑平面的基本時間計算公式可求出該工序的基本時間為 = = 輔助時間： 工序的總時間 （e）粗銑槽10.9 進(jìn)給量的確定：根據(jù)切削手冊，按機(jī)床功率為510Kw,工件-夾具系統(tǒng)鋼度為中等條件選取該工序，每齒進(jìn)給量取為0.08mm/z 銑削速度計算：根據(jù)切削手冊，按鑲齒銑刀，d/z=80/10（d=80mm,z=10）的條件選取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速為: 參照切削手冊所列X51立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=160r/min,再將此公式代入上述公式重新計算，可求出該工序的實(shí)際切削速度v為 該工序切削用量為：主軸轉(zhuǎn)速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齒進(jìn)給量=0.08mm/z 切削工時：根據(jù)切削手冊中銑刀銑平面的基本時間計算公式可求出該工序的基本時間為 = = 輔助時間： 工序的總時間 10.5工序5：銑R0.8 進(jìn)給量的確定： 根據(jù)切削手冊按機(jī)床功率為510Kw工件——夾具系統(tǒng)鋼度為中等條件選取該工序每齒進(jìn)給量取為0.08mm/z 銑削速度計算： 根據(jù)切削手冊按鑲齒銑刀d/z=80/10（d=80mm,z=10）的條件選取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速為 參照切削手冊所列的X51立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=160r/min，再將公式代入上述公式重新計算，可求出該工序的實(shí)際切削速度v為 該工序切削量為：主軸轉(zhuǎn)速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齒進(jìn)給量=0.08mm/z 切削工時：根據(jù)切削手冊中銑刀銑平面的基本時間計算公式可求出該工序的基本時間為 = 輔助時間； 該工序的總時間 10.6工序6：清銑 10.7工序7：終檢  參考文獻(xiàn) [1]葉 凱，林明山。鋁質(zhì)易拉罐技術(shù)研究與應(yīng)用[J]中國包裝工業(yè)，2002（3）：6-9 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