方套零件的加工工艺及铣30+0.2+0.1 mm的方槽夹具设计（全套含CAD图纸）
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1机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：方套零件的机械加工工艺规程及夹具设计设 计 者： 指导教师： 年 月 日2内蒙古科技大学机械制造工艺学课程设计任务书题目：方套零件的机械加工工艺规程及夹具设计内容：1、零件图 1 张2、毛坯图 1张3、机械加工工艺规程 1套4、夹具结构设计装配图 1张5、夹具结构设计零件图 1张6、课程设计说明书 1份班 级： 3学 号： 学 生： 指导教师： 年 月 日目录设计任务书.1课程设计说明书正文.2绪论.2零件的分析3(一) 零件作用.4（二）零件的工艺分析 5二.工艺规程设计.7(一)确定毛坯的制造形式.8（二）基面的选择.9（三）制定工艺路线10（四）确定毛坯的加工余量及毛胚尺寸，设计毛坯零件综图合10（五）工序尺寸的确定.11(六) 确定切削用量及基本工时.12.三专用夹具设计. 134（一）设计主旨.14(二) 夹具设计17四. 心得体会.185一、零件的分析（如图 1 所示方套零件图，下面就该零件的工艺分析过程进行分析）图 1(一) 零件作用题目所给的零件方套用于其他零件的配合，要求有一定精度要求及适当刚度与强度，材料为 45 钢 方槽位联接结面用于呈受传递力之用。（二）零件的工艺分析方套零件主要有以 方孔和以 深孔为中心的俩组加工表面。1，是以 方孔为中心的加工表面。这组加工表面有 方孔面上顶面，凸台面 及其周围的 5 个直径为8.5 的（直径为 14 的）孔面。2. 以 深孔为中心的加工表面，两侧面及底面，与底面成 26 度的斜面。6二.工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件的材料为 45 钢，要求有一定的强度要求，轮廓尺寸不大，且形状亦不太复杂，又属大批大料生产，做毛坯可采用模锻成型。毛坯尺寸通过查表与计算加工余量后决定。（二）基面的选择就基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择正确、合理，可以保证加工质量，提高生产率。否则会使加工过程出现许多问题，产生废品，使生产无法进行。1. 粗基准的选择按照促基准的选择原则，为保证不加工面和加工面的位置要求，应选择不加工面为粗基准，故此处应选择 B 面为粗基准铣 A 面，在以铣好的 A 面作为基准铣 B 面，这样符合互为基准的原则。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。当工序基准与设计基准不重合时，应进行尺寸换算。主要以加工好的 A 面作为基准。（三）制定工艺路线制定工艺路线应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。生产纲领以确定为大批大量生产的条件下，可采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还应考虑经济，以降低生产成本。1、工艺路线方案一工序 1：模锻工序 2：热处理（正火）工序 3：铣 A 面工序 4：铣 B 面工序 5：铣凸台 R53 圆弧面工序 6：铣左右两侧面7工序 7：铣下侧面工序 8：铣上侧面及与圆弧 R67 相交的台阶面工序 9：铣 30 的方槽工序 10：倒角工序 11：钻 90 度锁紧螺钉孔工序 12：用麻花钻钻 5x8.5 孔钻通工序 13：用锪孔钻锪 5X14 的孔工序 14：用深孔钻钻 8 的孔工序 15：绞 8 的孔工序 16：去毛刺工序 17：检验2、工艺路线方案二工序 1：模锻工序 2：热处理（正火）工序 3：铣 A 面工序 4：铣 B 面工序 5：铣凸台 R53 圆弧面工序 6：铣左右两侧面及下侧面工序 7：铣上侧面及与圆弧 R67 相交的台阶面工序 8：铣 30 的方槽工序 9：倒角工序 10：钻 90 度锁紧螺钉孔工序 11：用麻花钻钻 5x8.5 孔钻通工序 12：用锪孔钻锪 5X14 的孔工序 13：用深孔钻钻、绞 8 的孔工序 14：去毛刺工序 15：检验工序 16：入库3、工艺方案的比较与分析8上述两种方案均无原则性错误，但方案一工序太分散不利于提高加工精度及生产率，方案二比方案一工序集中减少了装夹次数有利于提高加工精度及生产率，考虑到便与装夹和提高加工精度及生产率所以确定方案为。工序 1：模锻工序 2：热处理（正火）工序 3：铣 A 面工序 4：铣 B 面工序 5：铣凸台 R53 圆弧面工序 6：铣左右两侧面工序 7：铣下端面工序 8：铣上侧面及与圆弧 R67 相交的台阶面工序 9：铣 30 的方槽工序 10：倒角工序 11：钻 90 度锁紧螺钉孔工序 12：用麻花钻钻 5x8.5 孔钻通工序 13：用锪孔钻锪 5X14 的孔工序 14：用深孔钻钻、绞 8 的孔工序 15：去毛刺工序 16：检验工序 17：入库（4）确定毛坯的加工余量及毛胚尺寸，设计毛坯零件综合图 （5）(1) 确定机械加工余量：钢质模锻件的机械加工余量按有关标准确定。确定时根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由附表 1 可查的除孔外表面加工余量。锻件质量：零件质量 m=v7.88x(8x8x3.3-3x3.5x3.3-3.14x0.4x0.4x8- 13.14x0.7x0.7x3-0.3x3.4x8-0.5x2.8x8)=1.17kg由零件质量估算毛坯质量为 2.0kg。加工精度：零件的各表面均为一般加工精度。 2锻件形状复杂系数 S 为 S=M 锻件/M 外轮廓包容体 39M 外轮廓包容体=lxlxhx=8.4x8.4x3.7x7.852050g=2.05kg 故S=2/2.050.976按下表 1 查得形状复杂系数为 S，属一般级别 F1。表 1 锻件形状复杂系数 S级别 S 值范围 级别 S 值范围简单一级S10.631S20.320.63较复杂复杂S30.160.32S4=0.65%=3.0%10表 4 方套毛坯（锻件）尺寸允许偏差/mm锻件尺寸 偏差 根据33 +1.00.4附表 384+1.40.6附表 226 +1.10.6附表 2确定圆角半径：本锻件 H/B 皆小于 2；故可用下式计算 2圆角半径 r=0.05H+0.5为简化起见，以最大 H 计算r=(0.05x37+0.5)mm=2.35mm (取 r=2.5mm)确定拔模角度： 3L/B=84/84=1 H=37/84=0.44查【1】中附表 4 得 a=5 度确定分模位置；由毛坯图所示 4确定毛坯热处理形式。钢质毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应 5力，并细化，均匀组织，从而改善其加工性能。五、工序尺寸的确定因该零件图的精度要求不高，每个加工面经过一道工序加工均能达到图纸所示的要求的尺寸，形状，位置，精度。工序号 工序尺寸3 35114 335 53 0-0.076 800-0.18 30+0.2+0.111 5x8.512 5x1413 80+0.04(六)确定切削用量及基本工时加工条件：45 钢正火 ，模锻，b=650MP 工序 3：铣 A 面选用机床 x51，铣刀为镶齿套式端面铣刀（高速钢）,外经为 100mm，齿数 z 为 20 见2中表 3.137 ,每齿进给量 0.04mm=fz=0.06mm ，取 fz=0.05mm/z 见【3】中表 2-21切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=30m/min 见【3】中表 2-22ns=1000 vc/d=1000x30/x100 r/min=95.6r/min ,按机床选取 nw=100r/min见【3】中表 3-9 故实际切削速度 v=dnw/1000=x100x100/1000 m/min=31.5 m/min 工作台的每分钟进给量 fm= fzznw=0.05x20x100 mm/min=100mm/min查机床说明书及【2】中表 4.237，刚好有 fm=100 mm/min 故直接选用。切削工时：tm=L/fm=(l+l1+l2+l3+d)/fm =(80+10+10+100)/100 min=2min工序 4：铣 B 面选用机床 x51，铣刀为镶齿套式端面铣刀（高速钢）,外经为 100mm，齿数 z 为 20 见2中表 3.1-37每齿进给量 0.04mm=fz=0.06mm ，取 fz=0.05mm/z 见【3】中表 2-21切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=30m/min 见【3】中表 2-22ns=1000 vc/d=1000x30/x100 r/min=95.6r/min ,按机床选取 nw=100r/min见【3】中表 3-9 故实际切削速度 v=dnw/1000=x100x100/1000 m/min=31.5 m/min 工作台的每分钟进给量 fm= fzznw=0.05x10x100 mm/min=50 mm/min12查机床说明书及【2】中表 4.237，刚好有 fm=50 mm/min 故直接选用。切削工时：tm=L/fm=(l+l1+l2+l3+d)/fm =(80+10+10+100)/50 min=4 min工序 5：铣凸台 R53 圆弧面 选用机床 xK5032 立式升降台数控铣床，铣刀为立铣刀 26 L=100mm 见【2】中表 3.1-29取 F=100 mm/min N=800 r/min v=dN/1000=x26x800/1000 m/min=65.31 m/min 铣刀的行程：作图计算 L=l+l1+l2+l3=900 切削工时： tm=L/F=900/100 min=9 min工序 6：铣左右两侧面 选用机床 x51 铣刀为立铣刀（高速钢）10 齿数 z 为 4 每齿进给量 0.1mm=fz=0.15mm ，取 fz=0.12mm/z 见【3】中表 2-21每转进给量 f= fzZ=0.12x4 mm/r=0.48mm/r切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=20m/min 见【3】中表 2-22ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按机床选取 nw=590 r/min故实际切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min切削工时：tm=2(l+l1+l2)/fnw =2(80+1515)/0.48x590 min =0.78 min工序 7：铣下端面选用机床 x51 铣刀为立铣刀（高速钢）10 齿数 z 为 4 每齿进给量 0.1mm=fz=0.15mm ，取 fz=0.12mm/z 见【3】中表 2-21每转进给量 f= fzZ=0.12x4 mm/r=0.48mm/r切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=20m/min 见【3】中表 2-22ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按机床选取 nw=590 r/min故实际切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min切削工时：tm=(l+l1+l2)/fnw =(80+1515)/0.48x590 min =0.39 min工序 8：铣上侧面及与圆弧 R67 相交的台阶面选用机床 x51 铣刀为立铣刀（高速钢）10 齿数 z 为 4 (1) 工步 1：铣上侧面每齿进给量 0.1mm=fz=0.15mm ，取 fz=0.12mm/z 见【3】中表 2-21每转进给量 f= fzZ=0.12x4 mm/r=0.48mm/r13切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=20m/min 见【3】中表 2-22ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按机床选取 nw=590 r/min故实际切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min切削工时：t1=(l+l1+l2)/fnw =(80+1515)/0.48x590 min =0.39 min(2) 工步 2：铣与圆弧 R67 相交的台阶面每齿进给量 0.1mm=fz=0.15mm ，取 fz=0.12mm/z 见【3】中表 2-21每转进给量 f= fzZ=0.12x4 mm/r=0.48mm/r切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=20m/min 见【3】中表 2-22ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按机床选取 nw=590 r/min故实际切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min切削工时：t2=(l+l1+l2)/fnw =(80+1515)/0.48x590 min =0.39 min则总切削工时：tm=t1+t2=0.39+0.39 min=0.78 min工序 9：铣 30+0.2+0.1的方槽选用机床 x63 高速钢镶齿三面刃铣刀 160mm L=30mm 齿数 z 为 26 每齿进给量 0.04mm=fz=0.06mm ，取 fz=0.05mm/z 见【3】中表 2-21每转进给量 f= fzZ=0.05x26 mm/r=1.3mm/r切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=30m/min 见【3】中表 2-22ns=1000 vc/d=1000x30/x160 r/min=59.7 r/min ,按机床选取 nw=60r/min故实际切削速度 v=dnw/1000=x160x60/1000 m/min=30.14 m/min切削工时：tm=(l+l1+l2+d)/fnw =(33+20+10+160)/1.3x60 min =2.86 min其中: 切入 l1=20mm 切出 l2=10mm ,l=33mm , d=160mm工序 10：倒角选用机床 x51 铣刀为立铣刀（高速钢）10 齿数 z 为 4 每齿进给量 0.1mm=fz=0.15mm ，取 fz=0.12mm/z 见【3】中表 2-21每转进给量 f= fzZ=0.12x4 mm/r=0.48mm/r切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=20m/min 见【3】中表 2-22ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按机床选取 nw=590 r/min故实际切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min作图计算铣刀的路径 L=2（l1+l2+l3+l4+l5+l6）=2（5.7+10+10+12+10+10）14=105.4 mm则切削工时：tm=L/fnw =105.4/0.48x590 min=0.38min工序 11：钻 90 度锁紧螺钉孔选用机床 Z525 8 的沉头孔钻 进给量 f =0.20mm/r 见【3】中表 2-23切削速度取 vc=30m/min 见【3】中表 2-20ns=1000 vc/d=1000x30/x8 r/min=1194 r/min ,按机床选取 nw=960r/min 见【3】中表 3-9故实际切削速度 v=dnw/1000=x8x960/1000 m/min=24.12m/min切削工时：tm=(l+l1)/fnw =(5+3)/0.20x960min =0.042 min工序 12：用麻花钻钻 5x8.5 孔钻通选用机床 Z525 8.5 的麻花钻 进给量 f =0.20mm/r 见【3】中表2-23切削速度取 vc=30m/min 见【3】中表 2-20ns=1000 vc/d=1000x30/x8.5 r/min=1124 r/min ,按机床选取nw=960r/min 见【3】中表 3-9故实际切削速度 v=dnw/1000=x8.5x960/1000 m/min=25.6m/min切削工时：tm=(l+l1+l2)/fnw =(30+6+3)/0.20x960 min =0.2 min其中: 切入 l1=6mm 切出 l2=3mm ,l=30mm 工序 13：用锪孔钻锪 5X14 的孔选用机床 Z525 14 的锪孔钻 根据有关资料，锪孔时进给量及切削速度均为钻孔式的 1/21/3故进给量 f =0.4xf 钻=0.4x0.32=0.128mm/r 取 f =0.13mm/r 切削速度取 vc=40x1/3 m/min=13.33 m/min ns=1000 vc/d=1000x13.3/x14r/min=302.5 r/min ,按机床选取nw=272r/min 见【3】中表 3-9故实际切削速度 v=dnw/1000=x14x272/1000 m/min=11.96m/min切削工时：tm=(l+l1)/fnw =(25+5)/272x0.13 min =0.84 min其中: 切入 l1=5mm , l=25mm 15工序 14：用深孔钻钻、绞 8 的孔选用机床 Z525 8 的麻花钻 及 8 的铰刀 (1) 工步 1：用深孔钻钻 8 的孔进给量 f =0.20mm/r 见【3】中表 2-23切削速度取 vc=30m/min 见【3】中表 2-20ns=1000 vc/d=1000x30/x8 r/min=1194r/min ,按机床选取 nw=960r/min 见【3】中表 3-9故实际切削速度 v=dnw/1000=x8x960/1000 m/min=24.12m/min切削工时：tm=(l+l1+l2)/fnw =(80+10+4)/0.20x960 min =0.49 min其中: 切入 l1=10mm 切出 l2=4mm ,l=80mm (2) 工步 2：绞 8 的孔进给量 f =2f 钻=2x0.20=0.40 mm/r 切削速度取 vc=(1/21/3)v 钻 取 vc=0.4v 钻=0.4x30 m/min=12 m/min 见【3】中表 2-20ns=1000 vc/d=1000x12/x8 r/min=477r/min ,按机床选取 nw=392r/min 见【3】中表 3-9故实际切削速度 v=dnw/1000=x8x392/1000 m/min=9.85m/min切削工时：tm=(l+l1+l2)/fnw =(80+10+4)/0.40x392min =0.599min其中: 切入 l1=10mm 切出 l2=4mm ,l=80mm 16三、专用夹具设计为了提高劳动效率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过和指导老师协商，决定设计第九道工序铣 30+0.2+0.1 mm 的方槽的铣床夹具。本夹具用于 x63 卧式铣床。高速钢镶齿三面刃铣刀。（一）设计主旨本夹具主要用来粗铣深 30+0.2+0.mm，宽 30+0.2+0.mm 的方槽，因为采用直径为 160mm 的高速钢镶齿三面刃铣刀铣削 30+0.2+0.1 mm 的方槽,因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度。 （二）夹具设计1、定位基准的选择经分析可知，由于 32 孔和其两端面已经经过精加工，且采用 32 孔定位便于保证加工质量和位置要求，避免了夹具在结构上过于复杂，因此采用 32的孔作为主要定位基准面。为了保证加工强度采用辅助支承。2、切削力及夹紧力的计算切削刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，160mm，z=26，则F= f f fzyf enfz/doqfnwf式中， f=650， =2 f=1.0 fz=0.05 yf=0.65 e=6 nf=0.83 z=26 do=160 qf=0.83 n=475 wf=0F=3030.0260.6560.8320/800.834750=19.56N水平分力：F H=1.1F=1.119.56=21.516N垂直分力：F V=0.3F=0.319.56=5.868N夹紧力计算： F j=KF 计其中 F 计 =21.516N,K=K1K2K3K4 ,K1基本安全系数，K 1=1.5；K2加工性质系数，K 2=1.1；K3刀具钝化系数，K 3=1.1；K4断续切削系数，K 4=1.1。则 F j=KF 计 =1.51.11.11.121.516=42.96N17因此，夹紧力大于切削力，故本夹具可安全工作。3、定位误差分析、定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为 32 的短心轴和相应的平面，因此该定位轴的尺寸与公差与相配的孔的尺寸公差相同，即为32H8。、基准不重合误差：因其定位基准和工序基准不重合，因此存在基准不重合误差。为自由误差，由毛坯决定。、基准位移误差： 因为是心轴和孔定位，因此，存在基准位移误差。Y= D+ d+ min=0.027+0.027=0.054mm4、夹具设计及操作的简要说明在设计夹具时，为了提高生产率，应使夹紧装置简单易于装夹。为了满足夹紧力要求采用螺纹螺母夹紧。夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件加工之前与塞尺配合使用很好的对刀；同时，夹具体底面上的一对
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