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机械制造工艺学课程设计说明书 连接件A机械加工工艺规程及夹具设计 学 生： XXX 学 号： xxx 班 级： 机制xxx 指导教师： xxx 目 录 序言 3一 零件加工工艺设计 1.1 零件的结构特点 3 1.2主要技术要求 31.3 加工表面及其要求 31.4零件材料 42毛坯选择 42.1确定毛坯的类型及其制造方法 42.2确定毛坯的形状、尺寸及公差 42.3确定毛坯的技术要求绘毛坯图 4 3基准选择 44拟定机械加工工艺路线 55确定机械加工余量、工序尺寸及公差 66选择机床设备及工艺装备 87确定切削用量及基本工时 9二 夹具设计 1问题提出 102 夹具设计 123定位方案及定位元件的选择、设计 124定位误差计算 135导向方案 146夹紧装置的设计 147绘制夹具草图 158加工工艺规程卡 169机械加工工序卡 18 序言 机械制造工艺学课程设计是机械制造工艺学课程的综合工艺设计实践环节之一。学生通过本设计实践进一步加深对机械制造工艺学课程内容的掌握和理解，强化制造工艺设计能力。它一方面要求学生在设计中能初步学会综合运用过去所学过的全部课程知识，另外也为以后搞好毕业设计做一次综合训练。本课程的教学目的是：通过该实践环节，加深机械制造工艺学课程中涉及的基本概念；学会对中等复杂零件的工艺安排和工艺尺寸链的计算；学会工装夹具的设计方法和掌握其设计步骤。 课程设计应在教师指导下由学生独立完成，因此，要求学生独立思考、深入钻研、创造性地进行工艺设计，正确处理工艺设计中遇到的各种矛盾，学会正确的工艺设计方法和工艺设计思想，既要善于学习和继承前人的经验，又要敢于运用所学知识及新技术进行创新设计。设计中要用到大量的标准、规范，每个学生都应亲自查阅，并能正确熟练运用。设计过程是逐步深入、不断修改的过程，是计算、制图交叉进行的过程，修改、返工是难免的。因此，必须要求学生养成独立思考、严肃认真、有错必改、精益求精的作风。通过课程设计，学生应在下述各方面得到锻炼： 1通过分析和解决工程实际问题，巩固和加深机械制造工艺学等先修课程的理论和知识，了解工艺设计的一般过程和方法。 2学会课题的方案分析，对中等复杂零件的工艺安排和工艺尺寸链的计算；学会工装夹具的设计方法和掌握其设计步骤。进行结构设计、绘制工程图等基本工程训练，强化学生的工艺设计能力。3树立科学的工艺设计思想，掌握运用标准、规范、手册、图册等工具书的能力，为今后从事工艺设计工作打下良好的基础 1：保证加工精度，工件通过机床夹具进行安装，其一是通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称作定位。二是通过夹紧机构使工件在既定位置上加工过程中保持不变，称为夹紧。从而准确确定工件与机床，刀具的相对位置，保证工件的精度。 2：提高生产效率，使用夹具来安装工件，可以免去工件逐个划线，找正对刀等辅助时间。 3：保证生产安全，降低对工人的技术要求和减轻对工人的劳动强度。 设计任务1.设计课题：连接件A机械加工工艺规程设计设计铣槽10.2专用夹具设计2.生产纲领：中批或大批量生产3.设计要求：（1）零件毛坯图 1张 （2）机械加工工艺卡片 1套 （3）机械加工主要工序的工序卡片 1套 （4）夹具装配图 1张 （5）设计说明书 1份4.夹具应具有良好的强度。刚度和结构工艺性 一、零件加工工艺设计1零件的加工工艺审查1） 零件的结构特点连接件A零件图如附图1所示。该零件是在中部有一个 的精度较高的通孔，接近通孔的一侧是一个 沉孔9 深5 ，并用螺栓与孔进行连接，M5的螺纹与该孔的另一侧是一个通槽。零件的主要工作表面为 与其它圆柱表面的高精度配合，因此，加工时应考虑周详。零件的形状较为普通，属普通型零件，结构简单。由于该零件在工作时承受一定的力，因此要有足够的强度、刚度和韧性。2）主要技术要求：零件图上的主要技术要求为：零件表面作防锈处理（发蓝）。去毛刺、锐边倒钝。3） 加工表面及其要求： 1 零件基本尺寸：542424mm,两边分别倒角 R2mm和R4mm,其表面粗糙度为Ra3.2um。 2 槽I宽度为10.2+0.10 mm,长度为19mm，精度要求不高。 3 槽H高度4+0.050mm,长度为13mm，精度要求略微提高。 4 14孔： 孔径为14+0.033-0.006mm，精度较高，表面粗糙度要求为Ra1.6um。 5 沉孔：5.5 沉孔9 深5，保证其相应的尺寸要求。 6 螺纹：保证其尺寸M5，与其他相应的零件进行配合。 7 槽G：小通槽连接圆孔和沉孔，保证尺寸2mm.4） 零件材料零件材料为40Cr，是含碳量为0.37到0.44的中碳钢，其强度与球铁相似，但其冲击韧性和疲劳极限却比球铁高的多，其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间，可进行热处理，以获得所需要的机械性能。 2 毛坯选择1） 确定毛坯的类型及其制造方法由于零件形状规则，以方形和圆形为主，并不复杂且产量为中，属大批量生产，因此选用型材毛坯。 2） 确定毛坯的形状、尺寸及公差毛坯的形状尺寸如图2所示。毛坯高度略微大于零件，根据零件的尺寸选择零件的加工余量为2.5mm,因此，毛坯选252554mm。 3） 确定毛坯的技术要求1型材无明显的锻造缺陷；2未注表面粗糙度为Ra3.2um；4） 绘毛坯图根据图1所示的零件结构形状，在各加工表面加上加工余量，绘制毛坯图如附图2所示3 基准选择 由于图1所示的连接件零件图上大多数尺寸以槽 及其端面为设计基准，因此必须首先将槽 及端面加工好，为后续工序准备基准。根据粗、细基准选择原则，确定各加工表面的基准如下： 4 拟定机械加工工艺路线1各端面以各对面端面为基准2钻-扩-铰孔14以端面F为基准3螺纹以通孔5.5和沉孔9深5重合轴线为基准4槽G端面B基准5槽H端面A基准6槽I端面A基准7孔4.25.59以端面F为基准 1) 确定各加工表面的加工方法及加工路线 该零件的加工表面为：各端面，14通孔，4+0.050mm，10.2+0.10 mm和2mm 的槽，5.5沉孔9深5。根据各表面的精度要求和表面粗糙度要求， 零件表面加工及倒角用铣削加工， 孔的加工路线为钻扩铰，三个不同尺寸通槽的加工方法为铣削加工，沉孔内表面加工路线为钻扩，最后底部的螺纹用丝锥攻出。 2) 拟定加工工艺路线 加工工艺路线 步骤 内容1准备合适的毛坯2铣端面C、D，保证尺寸20；铣端面E、F，保证尺寸20；铣端面A、B，保证尺寸493钻14的孔至13.8；扩孔钻14至13.85；铰孔14至尺寸要求；铰孔14至尺寸要求钻5的孔至4.2；扩孔钻5.5的孔至图纸要求；扩孔9的孔至图纸要求；攻螺纹M54铣键槽G至145铣键槽H,深13mm6铣键槽I,深19mm7锐边倒钝9清洗，去毛刺10检验，入库 工艺路线方案 是按工序集中原则组织工序， 孔及端面用普通钻床和通用铣床加工，优点是工艺路线短， 孔及沉孔9mm深度5mm的加工在一台机床上完成，减少工件装夹次数，易于保证加工面相互位置精度。每次装夹与加工时间短且每道工序加工的时间很接近，避免了流水线时间受阻的影响。由于本零件形状普通，加工面分散，而且生产纲领以确定为大批量生产，可以采用万能性机床配以专用夹具，提高生产效率。5确定机械加工余量、工序尺寸及公差 根据上述原始资料及加工工艺，查机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册），分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下：工序号 工序内容 单边余量 工序尺寸 表面粗糙度Ra 10 1.铣端面C 2mm 22mm 12.5um 2.铣端面 D 2mm 20mm 12.5um 3.铣端面E 2mm 22mm 12.5um 4.铣端面F 2mm 20mm 12.5um 5.铣端面A 3mm 52mm 12.5um 6.铣端面B 3mm 49mm 12.5um20 1.钻14+0.033-0.006mm孔 6.5mm 13mm 12.5um2.铰14+0.033-0.006mm孔 0.5mm 14+0.033-0.006mm 3.2um3.钻5mm的孔 2.1mm 4.2mm 12.5um4.扩孔钻5.5mm 0.65mm 5.5mm 12.5um5.扩孔钻9mm 1.75mm 9mm 12.5um 6.攻螺纹M5mm30 铣键槽G 1mm 2mm 12.5um40 铣键槽H 2mm 4mm 12.5um50 铣键槽I 5.1mm 10.2+0.210mm 12.5um60 1.锐边倒钝 2mm 2mm*45 12.5um2.锐边倒钝 4mm 4mm*45 12.5um6选择机床设备及工艺装备 根据一般厂现有的生产条件，为了满足生产需要，现选用各工序所需的加工设备工序10 X5032立式升降铣床，YT15圆柱铣刀，专用夹具，0-125/0.10mm游标卡尺。工序20 Z515钻床13.8，4.2，13.8G8YT15锥柄机用铰刀及5.59扩孔刀，M5丝锥，0-125/0.10mm游标卡尺，13.8G8孔用塞规。工序30 X5032立式升降铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0-125/0.10mm游标卡尺。工序40 X5032立式升降铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0-125/0.10mm游标卡尺。工序50 X62W卧式铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0-125/0.10mm游标卡尺。工序60 钳工台7确定切削用量及基本工时1）工序1 0 铣端面C加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具A 加工余量2B 每齿进给量fz=0.1C T=180minD Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0切削速度v=198.6m/min n=790.2r/min 所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min F 加工时间取l=55mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.66min 铣端面D加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具A 加工余量2B 每齿进给量fz=0.1C T=180minD Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0切削速度v=198.6m/min n=790.2r/min 所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min F 加工时间 取l=55mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.66min 铣端面E加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具A 加工余量2B 每齿进给量fz=0.1C T=180minD Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0切削速度v=198.6m/min n=790.2r/min 所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min F 加工时间 取l=55mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.66min 铣端面F加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具A 加工余量2B 每齿进给量fz=0.1C T=180minD Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0切削速度v=198.6m/min n=790.2r/min 所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min F 加工时间 取l=55mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.66min 铣端面A加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具A 加工余量2B 每齿进给量fz=0.1C T=180minD Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0切削速度v=198.6m/min n=790.2r/min 所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min F 加工时间 取l=20mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.295min 铣端面B加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具A 加工余量2B 每齿进给量fz=0.1C T=180minD Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0切削速度v=198.6m/min n=790.2r/min 所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min F 加工时间 取l=20mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.295min2）工序20钻14的孔至13 A f=0.22mm/r，钻头最大磨损量为0.8，耐用度T=45min B 查表得cv=6.6 zv=0.4 xv=0 yv=0.5 m=0.2 kv=1 kM=1 ks=0.95 故 V=14.2,n=323.3r/min，查表得n=272r/min,v=11.1m/minC加工时间 取l=20mm，l1=6mm， l2=4mm，故t=0.501min 铰孔14A f=0.22mm/rB查表得n=545r/min，v=24.0m/minC 加工时间 取l=20，l1=4mm，l2=45mm，故t=0.352min钻5 A 最大磨损量为0.8mm，耐用度T=15min B f=0.16mm/r，查表得v=17m/min，n=1082,查手册，按实际转速取n=960，十几切削速度v=12.7m/min C加工时间 l=1020，l1=4mm，l2=4mm，故t=0.18 钻5.5 A 查表得f=0.48，n=680r/min，v=11.7m/min B加工时间 取l=10，l1=4，l2=4，故t=0.05 钻9 A查表得f=0.48 mm/r，n=680r/min，v=11.7m/min B加工时间l=5mm，l1=3mm，l2=0mm，故t=0.025min攻丝 3）工序30铣键槽G、，倒角加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15高速钢立铣刀，专用夹具A 每齿进给量fz=0.01mm/zB T=60minC Cv=21.5 qv=0.45 x v=0.1 y v=0.5 uv=0.5 Pv=0 m=0.33 kv=1.0 pv=0.1所以v=76.1m/min,n=303r/min，查表得n=300r/min，v=75.4m/minf=12mm/minD 加工时间l=20mm，l1=42mm，l2=2mm，故t=4min 4）工序40 铣键槽H加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15高速钢立铣刀，专用夹具 A 每齿进给量fz=0.01mm/zB T=60minC Cv=21.5 qv=0.45 x v=0.1 y v=0.5 uv=0.5 Pv=0 m=0.33 kv=1.0 pv=0.1所以v=76.1m/min,n=303r/min，查表得n=300r/min，v=75.4m/minf=12mm/minD 加工时间l=20mm，l1=42mm，l2=2mm，故t=4min 5）工序50 铣键槽I加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金三面刃铣刀，刀具直径125mm，宽10mm，专用夹具A 每齿进给量fz=0.1mm/zB T=150minC cv=200 qv=0.65 x v=0.18 y v=0.28 uv=0.32 Pv=0.23 m=0.5 kv=1.0 所以v=101.5m/min，n=259r/min，查表得n=235r/min，v=92.3m/min D 加工时间l=20mm，l1=45mm，l2=4mm，fMZ=0.1*20*60=120故t=69/120=0.575min 6）工序60 倒角二、 夹具设计问题的提出 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师的协商，决定设计第十五道工序铣槽I的铣床夹具。 槽I为通槽，槽宽10.2mm，长度为20mm，精度要求不高，但需保证零件中心线与被加工槽的中心线重合。 本工序的加工条件为：工件六面以及倒角都均已加工，达设计图要求。该工序加工时，主要应考虑要保证零件中心线与被加工槽的中心线重合。 1） 定位方案及定位元件的选择、设计1 定位方案的选择 以两侧面为定位基准，限制了5个自由度，再以底面作为辅助支撑，限制3个自由度。方案一以孔为基准，方案二以上端面为基准，相比较之下，方案2比较合适，因为图纸中对槽1的位置精度要求不高，如果选择方案2，在加工时可以减少一道工序，选择的机床种类可以减少，大大节约了加工时间，从经济上来考量选择方案2。而且，从加工时工件上所受的切削力来考虑，夹紧点靠近加工面，夹紧力方向与切削力方向相反，可以抵消部分切削力，有利于提高加紧刚性。2 定位元件的设计 根据定位方案，见装配图，工件左侧有以挡块限制，工件的一侧有一挡板限制，便于工件的放置，工件右侧有压紧螺栓控制一挡块进行卡紧，并有夹具体对工件的下端面进行辅助支撑。3 .定位误差计算 通槽上偏差为+0.1，下偏差为0，此工件相应的位置误差要求不高，所以定位方案能够满足加工要求。2) .导向方案及导向元件的选择和设计 因为是设计铣夹具，所以导向方案及导向元件可以不用考虑。3).夹紧装置的设计a 夹紧装置见装配图所示两块压板和两块螺栓夹紧板都有一定的夹紧和定位作用，能保证工件的装夹与固定，保证工件中心线与通槽的中心线重合，而且结构简单，操作方便。b 对刀元件的选择 查机床夹具设计手册对刀选择： 选择直角对刀块（GB224280 技术条件：按GB69988优质碳素结构钢钢号和一般技术条件： 材料渗碳深度0.81.2HRC 5864 热处理 其他技术条件按机床夹具零件及部件技术条件4）夹具体设计：在夹具体设计方面，我们采用了一个直角块，来进行大体上的定位，而且要设