微电机壳的机械加工工艺及专用夹具设计本科毕业设计

西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）优秀西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文)题目：微电机壳的机械加工工艺及专用夹具设计系 别： 机电信息系 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年04月微电机壳的机械加工工艺及专用夹具设计摘 要本设计首先对微电机壳零件图样的技术特性，几何特性，尺寸及其工艺要求进行分析，其次明确加工内容和要求，确定加工方案，选择适合的数控机床（铣床），刀具和夹具，设置合理的工艺路线及选择合理的切削用量。最终的夹具设计是根据微电机壳的零件图，技术要求和加工批量，设计出适合于该电机壳的加工工艺的专用夹具3套和选择合适的加工工艺装备并最终加工出符合生产要求的合格零件。关键词：微电机壳零件 工艺分析 夹具设计 Micro-motor shell machining process and its special fixture design Abstract First of all on the technical characteristics of the motor shell parts drawing, geometry, dimensions and technical requirements analysis for this plan, clear process and requirements determine the processing options, choose a suitable CNC machine tools (milling machines), tool and fixture, set reasonable and reasonable choice of the route of cutting.Eventually under the micro motor shell parts, technical requirements and processing bulk designs suitable for the processing technology of the motor shell and choose the right processing equipment and mouth will eventually produce qualified parts to meet the production requirements.The entire design philosophy is simple, efficient and economical. Key words: process analysis of micro motor；shell parts；fixture design目 录第一章 绪论11.1微电机的发展趋势11.2夹具发展趋势41.3总结5第二章 工艺设计62.1零件分析62.1.1零件图的工艺分析62.1.2零件的结构功用性分析72.1.3计算生产纲领、确定生产类型72.1.4零件的工艺分析72.2毛坯的选择82.2.1选择毛坯的类型82.2.2毛坯余量的确定82.2.3毛坯-零件合图82.3基面的选择92.4表面加工方法的选择102.5工艺路线的确定102.6加工阶段的划分112.7机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定11第三章 机床及其工艺装备的选择143.1机床的选择143.2夹具的选择143.3刀具的选择143.4量具的选择15第四章 各工序的切削用量及基本工时的确定164.1工序1的切削用量及基本时间的确定164.2工序2的切削用量及基本时间的确定164.3工序3的切削用量及基本时间的确定174.4工序4的切削用量及基本时间的确定184.5工序5的切削用量及基本时间的确定194.6工序6-7的切削用量及基本时间的确定19第五章 工序40的夹具设计215.1制定相应的方案215.2工件的加工精度分析21第六章 工序50的夹具设计236.1问题提出236.2基准的选择236.3切削力及夹紧力的计算236.4定位误差的分析246.5夹具操作设计及操作说明24第七章 工序60的夹具设计257.1设计时注意的问题257.2定位基准的选择257.3切削力及夹紧力计算257.4定位误差分析267.5 夹具设计及操作说明26第八章 总结28参考文献29致 谢30毕业设计（论文）知识产权声明31毕业设计（论文）独创性声明32西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）第一章 绪论1.1微电机的发展趋势 我国微电机行业创建于20世纪50年代末期，从为满足国防武器装备需要开始，经历了仿制、自行设计和研究开发的阶段，至今已有40余年的发展历史，已形成产品开发、规模化生产和关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器配套的完整的工业体系。据统计，我国微特电机生产及配套厂家在1000家以上，从业人员超过10万人，工业总产值超过 100亿元。微特电机行业已成为国民经济和国防现代化建设中不可缺少的一个基础产品工业。自20世纪80年代以来，微特电机的国内需求在不断增长。我国已引进50余条生产线，实现25个大类、60个系列、400 个品种、2000个规格微特电机大批量、规模化生产。主要产品是有刷永磁直流电动机、小功率交流电动机、交直流串激电动机、罩极电动机、步进电动机、振动电机、手机用、等。1999年我国微特电机产量约30亿台、其中民营和国企的产量约 2.5亿台、独资企业的产量约12亿台、香港地区的产量约14亿台，德昌公司12亿台、台湾地区的产量约1.8亿台。2000年生产量约39亿台，占全球总产量的60。技术含量高的微特电机：如精密无刷电动机、高速同步电动机、高精度步进电动机、片状绕组无刷电动机、高性能伺服电动机以及新原理新结构超声波电动机国内尚未形成商品化或批量生产能力。所以国内对高精密微特电机还依赖进口。据海关统计、1995、2000年年均用汇增长26.9，2001年虽然增幅降至14.81，还达11.97亿美元。 我国自1995年至2000年微特电机出口年均创汇增长18.6，2001年比2000年减少6.02。受美国“9.11”事件的影响、美国、日本经济受到严重挫折全球经济不景气，是2001年出口减少的主要因素。2001年出口创汇在5000万美元的企业有6家。青岛三美电机有限公司14134万美元，天津三美电机有限公司12450万美元，珠海三美电机有限公司10803 万美元，东芝华强三洋马达有限公司9955万美元，万宝至马达大连有限公司9690万美元，珠海松下马达有限公司8082万美元，三协精机，福建，有限公司7271万美元。 丽水是国内工业微电机和家用缝纫机马达生产中心，年产100万台电机和50多万套马达。近年来，通过产业的改造和提升，丽水微电机在技术和产品结构上确立了新的比较优势，把竞争对手瞄准日本的“兄弟” “松下”、“三菱”等知名企业，把目标市场转向长期被日本和台湾厂商垄断的欧美市场。丽水的几家微电机龙头企业相继投巨资搞技改，陆续推出高技术含量的新产品，提升产品档次。“方正电机”与浙江大学联合开发成功变频调速交流伺服机电，不仅填补了国内空白，技术性能指标达到国际先进水平，迅速占领了欧美市场。目前 “方正电机”等 3个龙头企业的产量占了丽水微电机总产量的90%。每年“龙头”后面都连接着 100多家配件加工企业，形成了长长的“产业链”据不完全统计：除丽水本地外，丽水微电机在外地的联营配件厂还有200多家。 我国多年来由于重视制造技术提高与改造，特别是引进了先进技术和设备，微电机行业目前已经初步具备了现代化大规模生产的特点，主要集中在家用电器用交流单相电动机和直流有刷电动机。估计国内市场用于电风扇、洗衣机、冰箱、空调和小家电产品等家用电器的交、直流微型电动机年产量约2亿台，用于各种影音装置，激光视盘机等方面的有刷直流电动机年产量约2.5亿台，用于汽车电器的直流微电机约6000万台，用于计算机及外围设备的有刷和无刷直流电机超过1亿台。上述用途电机产量约占中国微电机市场总需求量的60%。另一方面:高档精度微电机，如无刷直流电动机、步进电动机、无磁芯电动机、盘式绕组电动机等需求急剧增加。此外，汽车、医疗器械与仪器仪表、照相机、玩具等产业对微电机的需求也在逐年增加，但与其他用途产品比较，增加速度较慢。 虽然中国成为微电机生产大国，但是技术水平与工业发达国家相比，仍有较大差距。中国微电机产量约占世界总产量60%以上，但是民营企业产品档次低，独资企业的产品虽属于中档产品，但许多独资企业的开发机构均设在本国，技术含量高的产品，如高速精密无刷主轴电机、高精度步进电机、高性能交流伺服电机、精密直线电机、超声波电机等尚未在我国生产。我国微电机行业发展水平较国外差距更大，大量的企业甚至没有开发能力，而是仿制为主。整个产业的产、学、研结构不理想、没有发挥企业、大学、研究所的特点和优势。项目开发进展慢，成果商品化率低。我国的民营企业普遍存在产品开发能力不强、产品更新换代慢等缺点，很难同国外公司竞争。近年来，随着科学技术的发展和控制系统的不断更新，对微特电机的要求越来越高。同时，新技术、新材料、新工艺的应用，推动了微特电机的发展，出现了新的发展趋势，主要有以下几个方面无刷化。为了提高微特电机的可靠性，降低噪音，提高电磁兼容性能，延长电机寿命，除了在电机结构上不断改进，使其能长期可靠的运行外，国际上一直致力于发展各种无刷电机。经过近20年的研制开发，取得了显著的成果，如无刷直流电机，无刷自整角机，无刷旋转变压器等，许多电机新品种已经进入商品化生产。微型化，由于电子技术的快速发展和广泛应用，一方面要求微电机向微型化方向发，以适应电子产品日益微型化的需要。另一方面也为微特电机的微型化创造了条件。微特电机的微型化，不仅指它的质量和体积，还指它的功率消耗。现代电子产品(如手机)往往是耗电量最大的元件之一。而在宇航系统中，通常以燃料电池或太阳能电池供电，所有电器元件的耗电量受到严格控制。在高空飞行中，飞行物理量每增加1kg每小时就要多100kg左右的燃料。因此，微特电机的微型化是目前迫切需要解决的问题。为了使电机微型化，通常采取改进设计、简化结构、采用新材料、新工艺等措施。例如：日本一家公司推出了外径仅0.8ram，轴长1-2mm，重量仅4mg的微型电机，可在人的血管中穿行。一体化(模块化)。一体化是指多台电机组合，电机和传感器的组合，电机和其他机械组合，电机和控制组合，甚至将微特电机、变速器、传感器和控制器等构成一体，形成新一代电动伺服系统，从而明显提高系统的精度和可靠性。永磁化。随着微特电机向微薄轻化、无刷化和电子化的方向发展，永磁材料在微特电机中的普遍应用已是必然趋势。特别是我国稀土资源丰富，约占世界稀土储量的34%所研制生产的钕铁硼(NdFeB)永磁体的最大磁能积已达318.4Kj处于国际先进水平，为我国永磁电机的发展提供了良好的条件。数字化。微特电机的数字化是指在其控制单元中采用可编程控制器综合现代控制理论、电力电子技术、微电子技术等；实现电机速度和位置的自适应调整与控制。电动机控制策略的模拟实现正逐渐退出历史舞台，而采用微处理器、FPGA、CPLD、通用计算机、DSP控制器等现代手段构成的数字控制系统得到了快速发展，作为电动机控制系统也正朝着高精度、高性能、网络化、信息化、系统芯片化方面不断前进。同时，数字化的发展，改变了微特电机作为元件使用的概念，确立了微特电机作为一个小系统的设计、生产和使用的新概念、标志着微特电机发展已进入一个新阶段。根据我国微电机的发展和发展趋势，预计在今后510年微特电机要重点发展的产品是：交流微电机及变频控制技术、无刷电机及控制技术、永磁交流伺服电动机及控制系统、步进电动机及驱动控制技术、直线电动机及驱动控制技术、超声波电机及应用技术。我国微电机发展的优势 1、微电机的国内和国际市场空间非常大，新的应用领域不断拓展。 2、作为劳动密集型产业，我国拥有微电机产业发展需要的充足人力资源，较强的研发能力，这也是微电机产业迅速崛起和发展的基础优势。3、零部件专业化生产水平大幅提升，出现一大批较高水平的零部件制造厂家，产品不仅为国内企业和外资企业配套，还远销国外。 4、制造微电机的主要材料，我国不仅资源丰富，而且随着材料制造工艺水平的不断提高，需求和生产规模日益增大，完全能够满足不断发展的产业需求。 5、微电机专用设备制造水平有明显提高，许多设备与国外进口设备的差距逐步缩小，如绕线机、高速冲床、动平衡机、点焊机、综合测试仪、充磁机和换向器精车机等，不少设备可与国外产品媲美，价格却远比国外低，具有很强的国际竞争力。 总之、我国微电机行业无论从国际、国内市场前景还是从产业配套环境来讲，都有广阔的发展空间。 我国微电机发展策略，国际化是我国微电机企业最终的发展方向。现在全球微电机的生产、销售趋势已日趋明显，只有走国际化的道路，才能实现在全球环境下主动参与竞争才能立足国内占领国际市场，同时企业才能发展起来。 据统计，中国每1万美元国内生产总值的能耗是日本的40倍。英国金融时报的调查显示，如果中国企业都按照国际标准实施环保措施，中国经济的竞争力将丧失殆尽。“价廉物美不再是中国高品的优势，而是中国企业的悲哀以当前相当普遍的贴牌生产为例，中国的企业利用别人的品牌或技术，利润永远稀薄得只能够维持生计。我们只能做加工厂，给人家打工，挣加工费，是不可能使企业的国际竞争力上台阶的。 企业的最终的竞争力取决于三个因素，成本优胜、产品优胜、品牌优势。所谓品牌优势是指消费者愿意为一个企业生产的产品支付比其他竞争对手生产的质量、性能相同的产品更高的价格。一般来讲：成本优胜的取得所需的时间最短、产品优胜的取得需要较长的时间、品牌优势的积累需要的时间最长、也最困难。打造品牌就意味着放弃短期利益，长期不懈地满足客户的要求，培养客户的忠诚度，最终赢得客户的信赖。我们有世界规模的产品，无世界规模的品牌。“有 品无牌的最终结果就是中国企业很难在国际竞争中获胜。 中国的国内市场实际上已经是国际化市场，从这个意义证明：国际化是中国企业的现实选择。立足长远，我们的国际化道路不能紧紧依靠所谓的低成本，我们需要培养自已的核心竞争力和国际品牌。 1、产业发展思路，全行业产量、产值年增加速度不低于8%， 2010年产量达到100亿台，年产值达到500亿人民币。面向国际国内两个市场，发展品种，提高质量，加速结构调整，提高产品档次，创自主品牌产品，加大出口份额。 2、发展目标 ：稳定发展一般微电机产品，重点发展高技术含量产品，如机电一体化和数字化微电机，组合化微电机，稀土永磁微电机和精密步进电机等。同时要针对国外需求，研究市场，开发具有出口前景的微电机。 培育发展具有现代企业制度的国际水准的集团公司，参与国际竞争。建立自己的技术中心，开发具有国际先进水平、实用且外观精致的、具有自主知识产权的品牌产品。使重点产品接近世界水平，高技术产品占产品品种发展总数的20。加大引进技术消化与吸收，重点解决经济规模生产的制造工艺技术，加快在线检测和自动检测步伐实现装备现代化、自动化、提高效率、寿命和可靠性。新材料应用方面：一是解决钕铁硼的娇顽力和剩磁的温度系数大等问题。使其尽快大量应用于微电机中，以提高电机力能指标，二是加快工程塑料制品在电机中的应用，以减轻重量，降低生产成本。大力推进微电机国家强制性标准的实施，引导企业采用推荐性标准，积极采用国外先进标准，加速与国际标准接轨。1-41.2夹具发展趋势 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。1.2.1高精 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。1.2.2高效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。1.2.3模块、组合 夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。1.2.4通用、经济 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值1.3总结本设计是综合运用以前所学有关机械专业知识，进行零件加工工艺过程设计。其目的在于巩固、加深扩展机械制造技术及其他有关课程的理论知识，把理论知识和生产实践相结合，能够独立分析问题、解决问题，以及初步具备中等复杂程度零件工艺规程的能力。本设计包括四大部分内容：第一步为零件的分析，第二步为机械加工的工艺分析，第三步为夹具的设计。零件加工工艺规程设计是设计的核心部分，具体地列出了设计思路以及整个零件加工工艺过程。它包括定位基准的选择、确定表面的加工方法、确定机械加工余量、工序尺寸及公差、机床设备及工艺设备的选择、确定切削用量与基本工时。第四步未夹具的设计，针对不同的工序设计不同的夹具方案，使得工件达到完全定位，可以使工人们更好的更准确的加工工件。25第二章 工艺设计2.1零件分析2.1.1零件图的工艺分析如图2.1所示为电机壳零件图，图中有不清晰之处请参见CAD零件图。其年产量为4000件，备品为5%，废品为1%。图2.1 微电机壳零件图2.1.2零件的结构功用性分析题目给定的零件是微电机壳，是圆环形厚度为4mm。其作用，一是支撑和固定电机，二是固定电机转子，使转子能够平稳转动。零件的两端各有均布3xM57H螺纹孔，用以安装和固定端盖。距离圆心往下有支撑厚度为8mm，长度为100mm,从零件端面各缩进5mm的底座,有四个8锪孔12m均布用以固定电机。零件114mm内圆有6块宽为12mm，高为6mm的肋板均布。2.1.3计算生产纲领、确定生产类型所给任务的零件是微电机壳的设计，是机器中的零件。其年产量为4000台，且每台机器上仅有一件，若取其备品为5%，机械加工废品为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qm(1+5%+1%)=4000(1+5%+1%)=4240件/年由上式可知，该零件的年产量为4240件，由零件的特征可知，它属于机体小零件，因此可以确定其生产类型为单件大批量生产。2.1.4零件的工艺分析 该零件的机械加工工艺性我觉得很好，原因如下：1、因为其结构工艺性良好，需要精加工的内孔相对于不加工的内孔有台阶，便于退刀。2、完整的审核零件图，视图完整，表达清楚，标注完全。3、审查零件材料选用是否适当，微电机壳的材料为铸件，铸件不应有砂眼，气孔，疏松等铸造缺陷。且不加工表面应光洁，平滑，以保证零件的强度，硬度，和刚度。4、分析零件的结构工艺性，该零件为结构简单的微电机壳，主要对微电机壳内的转子，定子起保护作用，并与其它结构零件配合。5、分析技术要求是否合理 1）底平面的表面粗糙度Ra12.5 2）左右断面的表面粗糙度Ra12.5 3）102f9内圆表面的表面粗糙度为Ra3.2 4）10通孔的表面粗糙度Ra12.56、微电机壳共有3组加工表面，它们有一定的位置要求。现分析如下：（1）以厚度为8mm的底座底面和上表面这一组加工表面包括：两个底面尺寸为30x100mm，粗糙度为3.2，平行度为0.05，还有以底面为基准在平面上的4个8mm锪孔12mm，其中孔中心与零件中心线尺寸为 ,孔的中心度为0.6mm最大要求。还有底座与零件连接的倒圆角为5mm。（2）114mm孔为中心的加工两端表面这一组加工表面包括：两端3xM5-7H螺纹孔深度为12mm，并与肋板界线圆中心度为0.4，分别以端面和肋板面为基准。端面的粗糙度为12.5。（3）在102肋板界线圆中的各个肋板表面这一组加工表面包括：圆心与底座底面的平行度为0.1，肋板表面的粗糙度为3.2，内圆与肋板的倒圆为2mm。其中，主要加工12mmX6mm的均布肋板。还要加工尺寸为9mm，11mm，47mm中2xM4-7H和10mm的通孔。10mm孔的粗糙度为12.5。由以上分析可知，对于这几组加工表面而言，可以先加工底座的两个表面，然后借助于专用夹具加工另外的几个表面，并且保证它们之间的位置精度要求。对于提高生产率，保证价格质量都是有利的。5-72.2毛坯的选择2.2.1选择毛坯的类型 本零件的主要作用是支撑作用，根据零件的复杂程度，考虑到电机在运行中是高速运行的，产生热量，零件在工作过程中经常承受高温及变载荷，我们选择铸造制作毛坯，选择HT200，其强度，耐磨性，耐热性均比较好，减震性良好，铸造性能比较优，以使材料不易变形，保证零件工作的可靠性，由于产品为薄壁件，且生产纲领为成批生产，故课采用砂型铸造，毛坯铸造后需要进行人工时效处理，既将铸件重新加热到530-630，经长时间保温（2-6h），利用塑性变形降低应力，然后在炉内缓慢冷却到200C 以下出炉空冷，经时效退火后可消除90%以上的内应力。2.2.2毛坯余量的确定毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上，加减总加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的设计基准一般同零件图一致。查阅书籍后认为这种设计方法并不合理，这是因为从毛坯尺寸的作用来讲并不要求它和零件图一致，对它提出的要求是:(1)保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量：(2)保证非加工面与加工面有最准确的位置及尺寸。根据该零件的图纸要求，可确定该零件的毛坯类型为铸件，面的余量为3mm，孔全部为实心孔。2.2.3毛坯-零件合图绘制毛坯-零件合图如图2.2所示。图2.2 毛坯-零件图2.3基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。（1）粗基准的选择对于一般的腔类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），现选取外圆122的不加工外轮廓表面为粗基准，利用一组短V形块支承这个外轮廓作为主要定位面，以消除x,y中四个自由度，再利用专用的夹具夹持外圆用以消除z轴中的两个自由度，达到完全定位。（2）精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题 。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。1，以114中心线加工底平面（粗基准）2，以底平面及4-8的阶梯孔为基准加工左右端面，（精基准）3，以底平面及114的中心线，左右端面加工10的通孔。（精基准）2.4表面加工方法的选择（1）底座底面 粗铣（表面粗糙度为6.3）精铣（表面粗糙度3.2）；（2）底座上4个8孔 钻中心孔钻孔。（3）底座上4个122mm沉孔 铣。（4）两端螺纹孔 钻中心孔钻螺纹底孔攻丝。（5）两侧端面 铣削或者车削。（6）122外圆 车削。（7）6-12筋板 铣削。（8）壁上螺纹孔 钻中心孔钻螺纹底孔攻丝。（9）壁上通孔 钻中心孔钻孔。2.5工艺路线的确定制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以采用铣床配专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。（1）工艺路线方案一：工序1：铣零件底座底面尺寸为30mmX 100mm，并铣两个底面内侧6x2mm的阶梯面。工序2：铣零件122 0-0.63 mm两端面工序3：铣零件内圆中的6个肋板表面工序4：4次钻底座上的孔8mm，锪沉头孔12mm工序5：2次钻M47H的螺纹通孔，钻10mm的通孔工序6：6次攻两端面122上的M5-7H的螺纹孔，深度为12mm工序7：终检（2）工艺路线方案二：工序1：铣零件122 0-0.63两端面圆工序2：6次攻两端面122上的M5-7H的螺纹孔，深度为12mm工序3：铣零件内圆中的6个肋板表面工序4：铣零件底座底面尺寸为24mmX 80mm工序5：4次钻底座上的孔8mm，锪沉头孔12mm工序6：2次钻M47H的螺纹通孔，钻10mm的通孔工序7：终检（3）工艺方案的比较和分析上述两个工艺方案的特点在与：方案一是先加工底座的底面，然后以此为基面加工零件的两个端面；而方案二则与其相反，先加工零件122 0-0.63两端面圆，然后再以此端面为基准加工底座的底面。经比较可见，先加工底座底面再加工两个端面和钻表面上的通孔，这时的位置较易保证，并且定位及装夹都比较方便。但方案二的装夹次数比较少。故决定将两个方案合理结合，具体工艺过程和加工路线确定如下：工序1：铣零件底座底面尺寸为30mm100mm，并铣两个底面内侧6100mm，厚度为2mm的阶梯面。工序2：4次钻底座上的孔8mm，锪沉头孔12mm。工序3：车零件122mm两端面圆。工序4：铣零件内圆中的6个肋板表面。工序5：钻M47H中底孔和10mm的通孔。工序6：6次攻两端面122mm上的M5-7H的螺纹孔，深度为12mm。工序7：2次攻M47H的螺纹通孔。工序8：终检。2.6加工阶段的划分零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可划分如下几个阶段：（1）粗加工阶段这阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率问题。（2）半精加工阶段这阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。（3）精加工阶段对于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这阶段的主要任务是提高加工表面的各项精度和降低表面粗糙度。82.7机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“微电机壳”零件材料为HT200，硬度为170-241HBS，生产类型为大批量生产，可采用砂型铸造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸：（1）底座底面（30mmx 80mm）考虑其厚度为8mm，与其连接外圆122mm的连接处为倒圆5mm，为了简化加工余量，现直接铸造两侧底座的尺寸为32X102mm，厚度为10mm，底面30X100和其中尺寸为6X100mm，高为2mm的阶梯面为自由尺寸公差，表面粗糙度值要求为3.2，只要求粗加工，此时尺寸加工余量2Z=2mm已能满足加工要求。（2）4个孔8mm锪12mm（底座）毛坯为实心，不冲孔。4个孔精度要求介于IT10IT11之间，以零件的轴线来定位。参考相关书籍和手册可以确定工序尺寸及余量为：钻孔： 7.8mm 钻孔： 8 mm 2Z=0.2mm镗锪孔： 11mm 2Z=3mm扩锪孔： 12 mm 2Z=1mm（3）两个端面圆（114mm-122 0-0.63 mm） 要求表面粗糙度为12.5，外壳长度为114mm，则可以采用粗加工。参照相关手册确定122mm 0-0.63外壳毛坯长度为119mm，以及加工余量分配：粗铣两个端面： 115mm 2Z=4mm半精铣端面： 114mm（4）内圆中6个肋板表面（102mm）要求内圆心轴线与底面的平行度为0.1，肋板表面粗糙度为3.2，肋板表面界线圆尺寸为102；肋板与内圆连接的倒圆为2mm；参照8确定肋板的毛坯尺寸为宽14mmX长114mm,厚度为8mm和加工余量分配：铣肋板了两个侧面和倒圆：12mm 2Z=2mm粗铣肋板表面： 6.4mm 2Z=1.6mm半精铣肋板表面： 6mm 2Z=0.4mm（5）螺纹孔 (65mm、9mm、47mm -2xM47H) 攻螺纹孔：3.9mm 通孔攻螺纹孔：4mm 2Z=0.1mm 通孔通孔（65mm、9mm、11mm -10mm）钻孔：9.8mm 通孔钻孔：10mm 2Z=0.2mm 通孔 （6）计算各工序尺寸的基本尺寸精镗后孔径应达到图样规定尺寸，因此图样上的尺寸mm（设计尺寸）。其他各道工序基本尺寸依次为精镗D1=（102-0.5）mm=101.5mm毛坯D0=（101.5-2）mm=99.5mm （7）确定各道工序尺寸的公差及其偏差。工序尺寸的公差按各加工方法所能达到的经济精度确定，查阅相关9中各种加工方法的经济加工精度表选择半精镗取IT9级，查表的T2=0.15mm（12）粗镗取IT11级，查表得T1=0.20mm（12）毛坯公差取白毛坯图，这里查阅的是7，取T0=0.7mm.由于毛坯以及各道工序（或工步）的加工都有加工工差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大及最小之分。由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。第三章 机床及其工艺装备的选择3.1机床的选择经分析，工序1和工序2可以在同一次装夹中完成，由于所加工内容较多，所需刀具较多，在普通机床上难以，故选择在数控机床上完成，这里选择在立式铣削加工中心上完成，其特点是加工内容多，可自动换刀，大大提高了加工效率。工序3中的工步少，加工精度低，故选在在普通上完成，及普通车床。工序4中的工步也较少，加工精度较高，故选择在精度较高的普通卧式铣床上加工。工序5与工序6可以在同一装夹中完成，其工步较多，所需刀具也较多，为了提高加工效率，减少装夹次数，故选择钻床。工序7选择在立式钻床。工序8选择在冲床上加工。3.2夹具的选择该零件结构复杂，采用通用夹具无法装夹，故该零件的加工需要设计专用夹具进行装夹。3.3刀具的选择从零件图中分析，根据其加工特性，确定该零件的加工刀具如表所示。表3-1 机械加工刀具卡片刀具名称刀具材料刀具规格加工部位面铣刀YT1550mm，4齿铣底座大平面立铣刀YT1520mm铣底座62台阶平面中心钻高速钢2mm钻中心孔麻花钻合金8mm钻4-8孔立铣刀合金12mm铣沉孔4-12麻花钻合金5mm钻6-M5螺纹底孔麻花钻合金5mm钻2-M4螺纹底孔麻花钻合金10钻10孔丝锥合金M5-2H攻6-M5螺纹丝锥合金M4-2H攻2-M4螺纹外圆车刀合金90刀尖车两端面及122外圆3.4量具的选择根据该零件图的分析，确定该零件的量具选用如下：6-M5螺纹：M5螺纹塞规；2-M4螺纹：M4螺纹塞规；10通孔：游标卡尺；4-8孔：8H9光滑塞规；其余尺寸均使用游标卡尺进行测量。第四章 各工序的切削用量及基本工时的确定切削用量包括背吃刀量、进给量f和切削速度V。确定顺序应该是先尽可能选取大的背吃刀量，然后尽可能选取大的进给量，最后再确定切削速度。4.1工序1的切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 本工序铣底座的两个阶梯面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀其直径为d=6mm，齿数z=8。已知铣削宽度b=6mm，铣削深度2mm故机床选用XA6132卧式铣床。1）确定每次进给量 根据9查得每齿进给fz=0.200.30mm/z，现取fz=0.20mm/z。2）选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据9查得铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.8mm，耐用度T=120min。3）确定切削速度和每齿进给量 根据10所知，Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv,依据上述参数，查取Vc85mm/s，n=425r/min,Vf=438mm/s。根据XA6132卧式铣床主轴转速表查取，nc=250r/min,Vfc=400mm/s。4）校验机床功率 根据资料所知，根据以上参数可知切削功率的修正系数k=1，则P = 2.5kw，P2 =0.8 kw，P3 =7.5P = P2P3 P =7.50.8=6P = 2.5kw可知机床功率能满足要求。（2）基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： T基=0.2min 辅助工时t =0.15min4.2工序2的切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 本工序为钻底座8mm孔并锪沉头孔12mm，刀具选用高速钢复合钻头，使用切削液1）确定进给量f 由于孔径和深度都不是很大，宜采用手动进给，fz=0.02mm/r。2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据10查得，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=50min。3） 确定钻削速度V 根据10所知，Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv,根据10查得=670MPa的HT200的加工性为5类，进给量f=0.20mm/r，主轴转速 V=17m/min，n=1082r/min。根据Z535立式钻床说明书选择主轴实际转速。（2） 基本时间 T基=钻8mm的通孔，基本时间为25s 辅助工时 t=10s锪沉头孔4x8mm孔，基本时间为50s 辅助工时 t=15s4.3工序3的切削用量及基本时间的确定（1）切削用量的确定 本工序为车122mm的端面。所选刀具为后角0120，45度车刀，选用CA6140车床。a: 粗加工切削用量的确定 1）背吃刀量 根据加工余量确定。由资料可知端面加工时一般可取：ap =(2/33/4)Z 其中Z为单边加工余量。因此可知ap =0.7Z。 即：ap =0.7x4=2.8.2）进给量f 进给量f的选择主要受刀杆、刀片、工件及机床进给机构等的强度、刚性的限制。实际生产中由查表确定。查表得：f = 0.4mm。3）切削速度 车削端面时：刀量确定后由公式可就算得切削速度。计算公式为：Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv公式中的系数查表可得: Cv=235, m=0.20 , Xv=0.15 ,Yv=0.45, Kv=1则计算得：端面加工Vc=42m/min主轴转速 n=189.5r/min（2） 基本时间 T基= 粗车114mm端面T基=0.2min 辅助工时 t=0.15min4.4工序4的切削用量及基本时间的确定粗镗102的内圆表面A. 确定背吃刀量粗镗时，为提高效率，一般选择镗削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程镗完，所以粗镗打孔时加工余量为2mm，选择背吃刀量ap=2mmB.确定进给量和切削速度（1）根据11表5-69，选择进给量为f=0.5mm/r切削速度为0.5m/s (2)确定镗刀得磨钝标准及耐用度 根据11表3-7取粗镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min (3)确认机床主轴转速公式为： (4)确认时间定额3）=4.29mm其中asp=1.5mm：kr=40L2=35mm 取l2=4mm基本时间T基=1.02min=61.2s其中l=114mm为切削加工长度：l1为刀具切入长度：l2为刀具的切出长度：f为主轴没转刀具的进给量。 半精镗102的内圆表面（A)确定切削用量（1) a 确定背吃刀量半精镗时一般为0.51.5mm或者更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，既ap=0.5mm b 确定进给量和切削速度 c 根据11表中5-69，选择进给量为0.4mm/r , 切削速度为 0.6mm/s (2) 确定镗刀得磨钝标准及耐用度 根据11表3-7 取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min (3)确认机床主轴转速 (B)确定时间额其中l=114mm为切削加工长度，l1为刀具切入长度，l2为刀具切出长度，f为主轴每转刀具的进给量 +（23）=2.819mm其中asp=0.2mm kr=40 l2=35mm 取l2=4mm 基本时间T基=4.5工序5的切削用量及基本时间的确定本工序为钻2M47H的底孔和钻10通孔（1）切削用量刀具选用高速钢复合钻头，使用切削液。1）确定进给量f 由于孔径和深度都不是很大，宜采用手动进给，fz=0.02mm/r。2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据10查得，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=50min。3） 确定钻削速度V 根据10所知，Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv, 根据10查得=670MPa的HT200的加工性为5类，进给量f=0.20mm/r,主轴转速V=17m/min,n=1082r/min.根据Z535立式钻床说明书选择实际转速。4) 基本时间 T基= 钻10mm的通孔，基本时间为25s 辅助时间 t=10s 钻2XM4的通孔，基本时间为20s 辅助工时 t=10s4.6工序6-7的切削用量及基本时间的确定本工序为攻孔M5mm、M4mm螺纹。(1)切削用量 刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d1=4mm、d2=3mm,以及机用丝锥。钻床选用Z525卧式钻床，使用切削液。对于M5mm：1）确定进给量f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据10知钻头后到面最大磨损量为0.6mm，耐用度T=20min。3） 确定切削速度V 根据10所知，Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv,根据10选取=670MPa的HT200的加工性为5类，进给量可取f=0.16mm/r, V=13m/min,n=1063r/min,根据Z525卧式钻床说明书选择主轴实际转速。（2） 基本时间的计算公式： T基=1）基本时间攻5mm螺纹孔,攻丝,基本时间为45s辅助工时