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机械制造技术课程设计说明书设计题目：制造连杆槽零件的加工工艺，设计槽45的铣床夹具要求加工2-3件一次 专 业： 机械电子工程 班 级： 机电12-3 学 号： 1230120304 姓 名： 陈哲 指导教师： 张中然 机械工程系2015年 11 月 20 日目录序 言1第1章 零件的分析21.1 零件的作用21.2 基面的选择31.3 制定工艺路线41.4 机械加工余量的确立41.5 连杆的偏差计算51.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）6第2章 铣槽夹具设计182.1 研究原始质料182.2 定位基准的选择182.3 切削力及夹紧分析计算182.4 误差分析与计算202.5 零、部件的设计与选用212.5.1 定位销选用212.5.2 夹紧装置的选用222.5.3 定向键与对刀装置设计222.6 夹具设计及操作的简要说明24总结25参考文献263序 言机械制造技术基础学是以机械制造中的工艺问题为研究对象，实践性较强的一门学科，通过对此门学科的课程设计，使我在下述各方面得到了锻炼：1、能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。2、提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。3、学会使用手册及图表资料。4、培养了一定的创新能力。通过对CA6140拔叉的工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如互换性与测量技术基础、机械设计、金属切削机床概论、机械制造工艺学、金属切削原理与刀具等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！1第1章 零件的分析1.1 零件的作用题目所给的零件是连杆。它位于变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。 （二）零件的工艺分析 CA6140车床共有四处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1） 以25孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：25的孔，以及其右端面。2） 以55为中心的加工表面3） 斜面的加工4） 拨槽的加工 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。三. 工艺规程设计（一） 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到车床在加工中的变速虽然不像其它机器那么频繁。但是，零件在工作过程中，也经常要承受变载荷及冲击性载荷，且它的外型复杂，不易加工。因此，应该选用铸件以提高劳动生产率，保证精度，由于零件的年生产量为5000件已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用金属型铸造，这样可以提高生产率，保证精度。1.2 基面的选择定位基准是影响连杆零件加工精度的关键因素。基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，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粗基准。（2）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，这在以后还要专门计算，应该进行尺寸互算。（3）加工阶段的划分该连杆加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。(4）工序的集中和分散本连杆选用工序集中原则安排连杆的加工工序。该连杆的生产类型为成批生产，可以采用万能型机床配以专用工装、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求。(5) 加工原则:1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准连杆下端面2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。3）遵循“先主后次”原则. 4）遵循“先面后孔”原则.1.3 制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：10锻造锻造开料20时效处理时效处理30铣粗铣、精铣上端面40铣粗铣、精铣上端面50钻、铰13孔1)钻13孔；2)铰13孔60钻扩铰钻扩铰25孔70铣槽铣宽度为45mm的槽80钳工去毛刺90检验检验入库1.4 机械加工余量的确立连杆的锻造采用的是45钢模锻制造，其材料是45，生产类型为中批量生产，采用模锻毛坯。连杆为锻造件，对毛坯的结构工艺性有一定要求：（1）由于模锻件尺寸精度较高和表面粗糙度值低，因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工，其表面均应设计为非加工表面。（2）为了使金属容易充满模膛和减少工序，模锻件外形应力求简单、平直的对称，尽量避免模锻件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。（3）模锻件的结构中应避免深孔或多孔结构。（4）模锻件的整体结构应力求简单。（5）工艺基准以设计基准相一致。（6）便于装夹、加工和检查。（7）结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。1.5 连杆的偏差计算（1）连杆底平面和大头孔上平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考文献4表1119。其余量值规定为，现取。查3可知其粗铣时精度等级为IT12，粗铣平面时厚度偏差取精铣：由参考文献3表2.359，其余量值规定为。（2）小头孔的偏差及加工余量计算参照参考文献3表2.22，2.225,2.313和参考文献15表18，可以查得：孔：钻孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。扩孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。铰孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。钻孔 参照参考文献3表2.347，表2.348。确定工序尺寸及加工余量为：加工该孔的工艺是：钻扩铰（3）粗、精铣45槽参照参考文献1表215，得其槽边双边粗加工余量2Z=45mm，再由参照参考文献1表215的刀具选择可得其极限偏差1.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）工序30：粗铣、精铣上端面。机床：铣床X52K刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度：精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.473，取：根据参考文献3表2.481，取铣削速度每齿进给量：根据参考文献3表2.473，取根据参考文献3表2.481，取铣削速度机床主轴转速：按照参考文献3表3.174，取 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量：根据参考文献3表2.481,取切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：机动时间：所以该工序总机动时间工序40：粗铣、精铣下端面机床：铣床X52K刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数8，此为细齿铣刀。因其单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度：精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.473，取根据参考文献3表2.481，取铣削速度每齿进给量：根据参考文献3表2.473，取：根据参考文献3表2.481，取铣削速度机床主轴转速：按照参考文献3表3.131，取 实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知，刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：机动时间：所以该工序总机动时间工序3：钻、扩、铰13孔。机床：立式钻床Z525刀具：根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。（1）钻孔13切削深度：进给量：根据参考文献3表2.438，取。切削速度：参照参考文献3表2.441，取。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.131，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：（2）扩孔刀具：根据参照参考文献3表4.331选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。片型号：E403切削深度：进给量：根据参考文献3表2.452，取。切削速度：参照参考文献3表2.453，取。机床主轴转速：按照参考文献3表3.131，取所以实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度有：刀具切出长度： ，取走刀次数为1机动时间： 铰孔刀具：根据参照参考文献3表4.354，选择硬质合金锥柄机用铰刀。进给量：根据参考文献3表2.458，取。切削速度：参照参考文献3表2.460，取。按照参考文献3表3.131取切削工时被切削层长度：刀具切入长度，刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：该工序的加工机动时间的总和是：工序60：钻扩铰25孔。机床：立式钻床Z525刀具：根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。（1）钻孔25切削深度：进给量：根据参考文献3表2.438，取。切削速度：参照参考文献3表2.441，取。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.131，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：（2）扩孔刀具：根据参照参考文献3表4.331选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。片型号：E403切削深度：进给量：根据参考文献3表2.452，取。切削速度：参照参考文献3表2.453，取。机床主轴转速：按照参考文献3表3.131，取所以实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度有：刀具切出长度： ，取走刀次数为1机动时间：（3）铰孔刀具：根据参照参考文献3表4.354，选择硬质合金锥柄机用铰刀。进给量：根据参考文献3表2.458，取。切削速度：参照参考文献3表2.460，取。按照参考文献3表3.131取切削工时被切削层长度：刀具切入长度，刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：该工序的加工机动时间的总和是：工序5：粗、精铣宽度为45mm的槽。机床：双立轴圆工作台铣床刀具：错齿三面刃铣刀（1）粗铣槽切削深度：根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献1表查得切削速度。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.174，取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：=63mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣槽根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献1表查得切削速度，机床主轴转速：，按照参考文献3表3.174，取。实际切削速度：进给量：工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：=81mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：本工序机动时间：第2章 铣槽夹具设计2.1 研究原始质料利用本夹具主要用来粗、精铣铣宽度为45mm的槽，该槽对孔的中心线要满足对称度要求以及其槽两边的平行度要求。在铣此槽时，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.2 定位基准的选择由零件图可知：在对槽进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工方案：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，用棱形销定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。通过比较分析只有方案满足要求，孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差，选择小头孔和大头孔来定位，从而保证其尺寸公差要求。2.3 切削力及夹紧分析计算刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式：有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即：安全系数K可按下式计算：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数：由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如2.1.由表得：原动力计算公式即：由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。2.4 误差分析与计算该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：由参考文献5可得：（1）两定位销的定位误差 ：其中：， 且：L=135mm ，得（2）夹紧误差 ：其中接触变形位移值：查5表1215有。 （3）磨损造成的加工误差：通常不超过（4）夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。2.5 零、部件的设计与选用2.5.1 定位销选用本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位，其参数如下表：表2.1 定位销dHD公称尺寸允差141816150.01122514M124表2.2 定位棱销dHd公称尺寸允差40502022+0.0340.02365538161.52.5.2 夹紧装置的选用该夹紧装置选用移动压板，其参数如表2.3：表2.3 移动压板公称直径L645208196.67M652.5.3 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示：图2.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表2.4：表2.4 定向键BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图2.2所示： 图5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表2.5：表2.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.252.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。总结加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。完成了本次设计，通过做这次的设计，使对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。参考文献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社，20061陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社，200512 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社，20023 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社，20004 徐鸿本机床夹具设计手册M 辽宁科学技术出版社，2003105 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社，200346 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社，200157 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社，20038 王先逵机械制造工艺学M机械工业出版社，20009 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社，19941210 刘文剑夹具工程师手册M黑龙江科学技术出版社，200711 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社，2002826机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 1 页车 间工序号工序名称材料牌号03粗铣HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗铣A1面端面铣刀，游标卡尺12578.50.90.910.480编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 10 页车 间工序号工序名称材料牌号12镗HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数金钢镗床T68夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗镗93孔镗刀，游标卡尺3701000.370.910.4672半精镗93孔镗刀，游标卡尺3701000.370.910.364编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 11 页车 间工序号工序名称材料牌号13钻HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z3025夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1钻4-9通孔麻花钻，游标卡尺4001000.254.540.4672锪沉孔15深15锪孔钻，游标卡尺4001000.253.040.364编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 12 页车 间工序号工序名称材料牌号14车HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA6140夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗车43孔内孔车刀，游标卡尺32041.20.561.0112半精车43孔内孔车刀，游标卡尺32041.20.560.510.33编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 13 页车 间工序号工序名称材料牌号15钻、攻HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z3025夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1钻3-M6的螺纹底孔5深15麻花钻，游标卡尺4001000.252.530.4672攻3-M6螺纹深15丝锥，量规4001000.250.530.364编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 14 页车 间工序号工序名称材料牌号16钻、攻HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z3025夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1钻6-M6的螺纹底孔5深20麻花钻，游标卡尺4001000.252.560.9.42攻6-M6螺纹深20丝锥，量规4001000.250.560.728编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 2 页车 间工序号工序名称材料牌号04粗铣HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗铣A面端面铣刀，游标卡尺12578.50.90.910.480编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 3 页车 间工序号工序名称材料牌号05粗铣HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗铣B1面端面铣刀，游标卡尺12578.50.90.910.480编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 4 页车 间工序号工序名称材料牌号06粗铣HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗铣B面端面铣刀，游标卡尺12578.50.90.910.480编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 5 页车 间工序号工序名称材料牌号07粗铣HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗铣C1面端面铣刀，游标卡尺12578.50.90.910.480编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 6 页车 间工序号工序名称材料牌号08粗铣HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗铣C面端面铣刀，游标卡尺12578.50.90.910.480编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 7 页车 间工序号工序名称材料牌号09镗HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数金钢镗床T68夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗镗46孔镗刀，游标卡尺3701000.370.910.4672精镗46孔镗刀，游标卡尺8001200.370.110.267编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 8 页车 间工序号工序名称材料牌号10镗HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数金钢镗床T68夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1镗61孔深3.5镗刀，游标卡尺3701000.370.910.267编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零（部）件图号共14 页产品名称涡轮箱零（部）件名称涡轮箱第 9 页车 间工序号工序名称材料牌号11镗HT250毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数金钢镗床T68夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗镗64孔镗刀，游标卡尺3701000.370.910.4672半精镗64孔镗刀，游标卡尺3701000.370.910.364编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期学生姓名：韩文凯 学 号：1230120307 专 业：机械电子工程 指导教师：张中然题 目：制定涡轮箱体零件的加工工艺，设计车R28孔的车床夹具内 容序号文 件 名 称数 量1说明书20页2夹具图纸5 张3加工过程卡片1 张4加工工序卡14张5学生姓名：韩文凯 学号：1230120307 专业：机械电子工程 指导教师：张中然设计题目：制定涡轮箱体零件的加工工艺，设计车R28孔的车床夹具 哈尔滨理工大学荣成校区机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称涡轮箱零件名称涡轮箱共1页第1页材 料 牌 号HT250毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸 每毛坯件数1每 台 件 数1备 注工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件01备料铸件02热人工时效03粗铣粗铣A1面X52K立式铣床专用夹具，端面铣刀，游标卡尺04粗铣粗铣A面X52K立式铣床专用夹具，端面铣刀，游标卡尺05粗铣粗铣B1面X52K立式铣床专用夹具，端面铣刀，游标卡尺06粗铣粗铣B面X52K立式铣床专用夹具，端面铣刀，游标卡尺07粗铣粗铣C1面X52K立式铣床专用夹具，端面铣刀，游标卡尺08粗铣粗铣C面X52K立式铣床专用夹具，端面铣刀，游标卡尺09镗粗镗、精镗46孔T68金钢镗床专用夹具，镗刀，游标卡尺10镗粗镗61孔T68金钢镗床专用夹具，镗刀，游标卡尺11镗粗镗、半精镗64孔T68金钢镗床专用夹具，镗刀，游标卡尺12镗粗镗、半精镗93孔T68金钢镗床专用夹具，镗刀，游标卡尺13钻钻4-9通孔，锪沉孔15深15Z3025摇臂钻床专用夹具，麻花钻，锪孔钻，游标卡尺14车粗车、半精车43孔CA6140卧式车床专用夹具，内孔车刀，游标卡尺15钻、攻钻、攻3-M6螺纹深15Z3025摇臂钻床专用夹具，麻花钻，丝锥，量规，游标卡尺16钻、攻钻、攻6-M6深20Z3025摇臂钻床专用夹具，麻花钻，丝锥，量规，游标卡尺17去毛刺去毛刺18终检检验至图纸要求并入库设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期哈尔滨理工大学课程设计说明书 机械制造技术课程设计说明书 设计题目：制定涡轮箱体零件加工工艺，设计车 R28孔的车床夹具 专 业： 机械电子工程 班 级： 12-3 学 号： 1230120307 姓 名： 韩文凯 指导教师： 张中然 机械工程系2015年11月14日- 0 -目录序言- 3 -一 零件的分析- 4 -1.1 零件的作用- 4 -1.2 零件的工艺分析- 4 -二 工艺方案的分析及确定- 6 -2.1 确定毛坯的制造形式- 6 -2.2 基面的选择的选择- 6 -2.3 制定工艺路线- 7 -2.4 确定切削用量及基本工时- 7 -三 夹具设计- 16 -3.1定位方案- 16 -3.2夹紧方案- 17 -3.3定位误差分析- 18 -3.4辅助装置- 18 -总结- 19 -参考文献- 20 -序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。涡轮箱体零件的加工规程及其车R28孔夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。一 零件的分析1.1 零件的作用该箱体是用于专机的机壳，该机壳的主要作用是利用液压马达通过齿轮传递带动两轴的旋转，箱体通过导轨进行移动，两个传动轴输出，对外动作。该箱体保证各轴之间的中心距及平行度，并保证箱体部件与液压马达的正确安装。因此该专机箱体零件的加工质量，不但直接影响机壳的装配精度和运动精度，而且还会影响专机的工作精度、使用性能和寿命。该箱体的底面与导轨配合，前后端面支承孔用以安装传动轴，实现其输出功能。1.2 零件的工艺分析零件的材料为HT200，为珠光体类型的灰铸铁，其机械性能：强度极限=195Mpa，硬度：160210HBS。其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好，铸造性能较好，但脆性较大，需进行人工时效处理。由该专机箱体零件图可知，该箱体是一个壳体零件，由于受到专机空间的影响，该箱体的结构十分紧凑，两个传动轴的中心距很小，它有九个平面需要进行加工，其中箱体外壳由粗加工直接得到，其他表面则通过粗加工、半精加工达到表面粗糙度要求。C表面跟64+0.05 0孔上还需加工螺纹孔。各个孔加工中，除了61、9和15由粗加工可以达到表面粗糙度要求外，其他孔均要进行半精加工。其中孔43+0.025 0对平面C和孔46+0.025 0中心轴有垂直度要求。二 工艺方案的分析及确定2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200灰铸铁（硬度160229HBS）,考虑到灰铸铁具有良好的铸铁性能、减震性、耐磨性能以及切削加工性能低、缺口敏感性等特点，因此应该选择铸件，以便使涡轮箱在使用中耐磨性良好，保证零件工作可靠。2.2 基面的选择的选择1.确定毛坯零件加工余量及形状：由机械制造工艺设计简明手册表2.2选用加工余量为MA-F级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表2.1所示：表2.1加工余量简图加工面基本尺寸加工余量等级加工余量说明A、A1表面146.4F2.4单侧加工B、B1表面73.7F1.7单侧加工C、C1表面101.8F1.8单侧加工内孔42F4双侧加工2.基面的选择：1、粗基准的选择。选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。在该箱体零件的加工过程中，选择该箱体的底面为粗基准，再用精基准定位加工轴孔，这样的加工余量一定就是均匀的。2、精基准的选择。选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。从该箱体的零件零件图可以知道，C面、孔46+0.025 0中心轴可以作为加工过程的精基准，所以在工艺工程中必须保证这两个面的粗糙度以及位置精度。2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线见附表2.2机械加工工艺过程卡片2.4 确定切削用量及基本工时工序4 以A面为粗基准粗铣A1面1. 加工条件加工要求：以A面为粗基准粗铣A1面，加工余量0.9mm机床：X61W立式铣床；刀具：根据切削用量手册表1.2 选择YG6硬质合金刀。根据切削用量手册表3.1 取刀具直径d。=200mm齿数Z=15,由表3.2选择道具前角00后角08，副后角0=10，刃倾角：s=10,主偏角Kr=60,过渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。2. 切削用量1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=0.9mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削用量手册表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-38，X61W立式铣床）时： fz=0.140.24mm/z故选择：fz=0.15mm/z。3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削用量手册表3.7、表3.8，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.9mm；由于铣刀直径d0=200mm，故刀具使用寿命T=240min。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削用量手册表3.16，当d0=200mm，Z=12，1.5，fz0.18mm/z时，vt=89m/min,nt=142r/min,vft=368mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。故：= x kMV x kSV =89x1.0x0.8=71.2 m/min= x kMV x kSV =142x1.0x0.8=113.2 r/min= x kMV x kSV =368x1.0x0.8=294.4 m/min根据切削用量手册表3.29，选择nc=125r/min,vfc=300mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：x200x125/1000=78.5m/minf Zc=v fc/ncz=300/（12515 ）mm/z=0.16mm/z5)校验机床功率 根据切削用量手册表3.24，近似为Pcc=1.1kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=1.125kwPcc。故校验合格。最终确定:ap=0.9mm，nc=125r/min，vf=300mm/s，vc=78.5m/min，fz=0.16mm/z。6）计算基本工时 tmL/ vf，L=l+ y+，l=100mm.查切削用量手册表3. 26，入切量及超切量为：y+=44mm，则：tmL/ Vf=(100+44)/300=0.48min。工序5 以A1面为基准粗铣A面；工序6 以B面为粗基准粗铣B1面；工序7 以B1面为基准粗铣B面；工序8 以C1面为粗基准粗铣C面；工序9 以C面为基准粗铣C1面切削用量和时间定额及其计算过程同工序4。工序10以A面为基准粗镗、精镗46+0.025 0通孔，刀具为YG6的硬质合金刀，且直径为20mm的圆形镗刀 1.粗镗46+0.025 0通孔1)确定切削深度2)确定进给量f根据切削手册表1.5 当粗镗铸铁，镗刀直径为：20mm, 2mm时f=0.30.4mm/r按T68机床进给量（机械制造工艺设计简明手册表4.2-21）选f=0.37mm/r3)确定切削速度 v=100m/min 转速n=500r/min（8.33r/s）4）计算工时选镗刀的主偏角xr=45o ，则 l1=3.5mm，l2=4mm，l=72mm ，l3=0，又f=0.37mm/r，n=370r/min ，i=1所以 =（72+3.5+4）/（0.37x8.33）=28s2.半精镗46+0.025 0通孔1）确定切削深度2）确定进给量f根据切削手册表1.5 当粗镗铸铁，镗刀直径为20mm, 2mm时f=0.30.4mm/r 按T68机床进给量（机械制造工艺设计简明手册表4.2-21）选f=0.37mm/r3）确定切削速度 v=120m/min 转速n=800r/min（13.3r/s）4）计算工时选镗刀的主偏角xr=45o 则 l1=3.5mm，l2=4mm，l=72mm ，l3=0，又f=0.37mm/r，n=13.3r/s，i=1工序11以46+0.025 0孔为基准粗镗61孔，以A1面为基准孔深3.5mm；工序12以46+0.025 0孔为基准粗镗、半精镗64+0.05 0孔，以A面为基准孔深53+0.2 +0.1mm；工序13以46+0.025 0孔为基准粗镗、半精镗93孔，以A面为基准孔深11mm；切削用量和时间定额及其计算过程同工序10工序14以C面、孔46+0.025 0为基准钻25通孔根据切削手册表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=25mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角o11，二重刃长度b=5.5mm,横刀长b=3mm,宽l=6mm,棱带长度=2mm， 按加工要求确定进给量：查切削用量手册，=0.780.96mm/r，l/d=100/25=4，由切削用量手册表2.7,系数为0.9,则： =（0.780.96）x0.9=0.7020.864mm/r；按钻头强度选择:查切削用量手册表2.8,钻头允许进给量为：2mm/r；按Z525机构强度选择：查切削用量手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为=0.75mm/r。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.7060.864mm/r，根据简明手册表4.2-16,最终选择进给量 =0.81；由于工件材料为铸铁，钻削速度范围为2025mm/min，取=20mm/min。查切削用量手册表2.12由=25mm 磨钝限度为0.81.2mm，取1.0mm，刀具寿命T=60min。由切削用量手册表2.14 对于强度小于220HBS的HT200铸铁加工种类属于第4类。由切削用量手册表2.13当加工性为第四类时=0.81mm/r =25mm，切削速度=14mm/min切削速度弓修正系数为：=0.85，= 1.0，=0.85，=1.0 故=14x0.85x1.0x0.85x1.0=11.125mm/min=1000x11.125/（3.14x25）=141r/min按Z525钻床资料，切削用量手册表2.35 可选=195r/min，但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取=0.62，也可选择低一级转数=140r/min，仍可用=0.81mm/r，比较两种方案，选择=0.62mm/r，=195r/min基本工时较少，故=0.62mm/r，=195r/min，=11.125mm/min计算工时=，L=l+ y+，由切削用量手册表2.29，l=100，入切量y+=12，故=112/（0.62x195）=55.6s工序16以46+0.025 0孔为基准钻9*4通孔工序17以9*4通孔为基准，钻15*4孔，以A面为基准孔深15mm工序18以46+0.025 0孔为基准钻3*5孔，以64+0.05 0孔端面为基准孔深15mm工序20以43+0.025 0通孔为基准钻6*5孔，以C面为基准孔深20mm切削用量和时间定额及其计算过程同工序14工序15以25孔为基准粗车、半精车43+0.025 0通孔， YG6硬质合金车刀，刀杆尺寸为BxH 16x25mm，刀片厚度4.5mm1.粗车43+0.025 0通孔1）确定切削深度 =（41-25）/2=8mm 可在一次走刀内切完2）确定进给量 根据切削用量手册表1.4，在粗车铸铁，刀杆尺寸为16x25mm，=58mm以及工件直径为60100mm时 =0.50.6mm/r按CA6104车床说明选择=0.56mm/r3)选择车刀磨钝标准及寿命 根据车削用量手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取1mm，车刀寿命T=60min4）确定切削速度 根据车削用量手册表1.11，当用YG6硬质合金车刀加工200220HBS铸铁材料，=58mm，=0.56mm/r，切削速度=63m/min，切削速度的修正系数为0.68（钧见表1.28）故=0.68=63x0.68=42.84m/min，n=1000x42.84/（3.14x41）=333r/min根据CA6104车床选择=320r/min，这时实际转速=3.14x41x320/1000=41.2m/min5）计算工时=,L=100+3.5+4=107.5，故=107.5/（0.56x320）=1min2.半精车43+0.025 0通孔1）确定切削深度 =（43-41）/2=1mm 可在一次走刀内切完2）确定进给量 根据切削用量手册表1.4，在粗车铸铁，刀杆尺寸为16x25mm，3mm以及工件直径为60100mm时 =0.81.2mm/r按CA6104车床说明选择=1.02mm/r3)选择车刀磨钝标准及寿命 根据车削用量手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取0.6mm，车刀寿命T=60min4）确定切削速度 根据车削用量手册表1.11，当用YG6硬质合金车