箱体加工工艺规程及工装设计

1、1引言22课程设计的目的23箱体的工艺分析3箱体的结构及其工艺性分析3箱体的技术要求分析4毛坯的选择5箱体机械加工工艺路线的制定定位基准的选择45. 1. 1精基准的选择45.1.2粗基准的选择4拟定工艺路线45.2.1加工方法的选择和加工阶段的划分45.2.2工艺路线的拟定5加工余量和工序尺寸的拟定6切削用量的确定6夹具设计设计15确定设计方案16选择定位方式及定位元件16确定导向装置16定位误差的分析与计算16设计夹紧机构167致谢16参考文献171引言工艺综合课程设计是机械类专业的一门主干专业基础课，内容覆盖金属切削原理 和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学及工艺

2、装备等， 因而也是一门实践性和综合性很强的课程，必须通过实践性教学环节才能使我们对该 课程的基础理论有更深刻的理解，也只有通过实践才能培养我们理论联系实际的能力 和独立工作能力。因此，工艺综合课程设计应运而生，也成为机械类专业的一门重要 实践课程。2课程设计的目的工艺综合课程设计旨在继承前期先修基础课程的基础上，让我们完成一次机械零 件的机械加工工艺规程和典型夹具设计的锻炼，其口的如下。（1）在结束了机械制造基础等前期课程的学习后，通过本次设计使我们所学 到的知识得到巩固和加深。培养我们全面综合地应用所学知识去分析和解决机械制造 中的问题的能力。（2）通过设讣提高我们的自学能力，使我们熟悉机械

3、制造中的有关手册、图 表和技术资料，特别是熟悉机械加工工艺规程设计和夹具设计方面的资料，并学会结 合生产实际正确使用这些资料。（3）通过设计使我们树立正确的设计理念，懂得合理的设计应该是技术上先 进的，经济上合理的，并且在生产实践中是可行的。（4）通过编写设计说明书，提高我们的技术文件整理、写作及组织编排能力, 为我们将来撰写专业技术及科研论文打下基础。箱体零件图模型3箱体的工艺分析箱体的结构及其工艺性分析山箱体零件图可知，该箱体结构形状为不对称布置。主要由底板、内孔和圆柱孔 等部分构成。箱体的主要加工表面有：箱体底面、底孔面、箱体的内孔、左右、前后 四个端面及一些螺纹孔等。其中箱体底面、底面

4、圆柱孔、左右、前后四个端面的表面 粗糙度RaWum,箱体的内孔的表面粗糙度RaWum,其余加工表面粗糙度为RdW n mo其中4)40J7的内孔、端面的垂直度、内孔50H7的装配尺寸是重要尺寸。 箱体的技术要求分析该箱体零件的主要技术要求为：1. 2X 440J7的内孔的同轴度为2. 440J7孔与A面垂直度允许误差为；3. 内孔450H7的重要装配尺寸；4毛坯的选择题日给定的是箱体零件，该零件年产量为4000件，设其备品率a为4%,机械加 工废品率P为1%,则该零件的年生产纲领为:N=Qn(l+ a %+ P %) =4000 X 1 (l+4%+l%) =4200 (件/年)。查表可知该产

5、品为大批生产。在毛坯的制造方法及加工余量、机床设备及机床布 置、夹具及尺寸保证、刀具量具、生产率、成本等各方面需要结合零件自身的特点， 采用先进铸造方法、自动机床与专用机床、高效专用夹具、刀具量具以提高生产率和 加工质量，降低生产成本。该箱体零件的结构形状较复杂以及大批量生产的生产纲领确定采用熔模铸造方 式生产，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，铸造出肋板孔与圆柱孔。毛坯尺 寸通过确定加工余量后再决定。毛坯材料是HT200。5箱体机械加工工艺路线的制定箱体的工艺特点是：外形较复杂，装配精度、形状精度、和位置精度及表面粗糙 度要求较高。上诉工艺特点决定了箱体在机械加工时存在一定的困难，因此在

6、确定箱 体的工艺过程时应注意定位基准的选择，以减少定位误差；夹紧力方向和夹紧点的选 择要尽量减少夹紧变形；对于主要表面，应粗、精加工分阶段进行，以减少变形对加 工精度的影响。定位基准的选择基面选择是工艺规程中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加 工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题白出，更有甚者， 还会造成零件的大批报废，使生产无法正常运行。5. 1. 1粗基准的选择遵照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则(即 零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干 个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗

7、基准)这里先选择圆柱孔上端面为粗基准。5.1.2精基准的选择根据精基准的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重合 的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准作为定位基准。 本箱体零件以加工好的箱体底面作为后续工序如铳圆柱孔上端面、镇肋板 孔等工序的精基准。拟定工艺路线5. 2. 1加工方法的选择和加工阶段的划分1、箱体的底面与内孔端面的表面粗糙度要求较高，RaW,所以确定最终加工方 法为精铳。精铳前要进行粗铳。2、箱体内孔的表面粗糙度要求较高，RaW,且有垂直度度要求，所以要一次装 夹完成加工。确定最终加工方法为精镇。精镇前要进行粗镇、半精镇。3、装配内孔的精度要求较高，最终加工

8、方法为精僮。精较前要进行粗镇。4、圆柱孔没有位置精度与表面粗糙度要求，故采用钻孔、铳孔就能达到图纸上 的设计要求。完成其他次要表面的加工。5、2. 2工艺路线的拟定在工艺路线的拟定过程中要遵循机械加工工序顺序的安排原则。即：(1)基准先行按照“先基面后其它”的顺序，先加工精基准面，再以加工出的精基准面为定位基准，安排其它表面的加工。(2)先粗后精按先粗后精的顺序，对精度要求髙的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工。(3)先主后次先考虑主要表面加工，再考虑次要表面加工。次要表面的加工，通常从加工方便与经济角度出发进行安排。次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主

9、要表面定位加工主要表面。(4)先面后孔当零件有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位孔加工，这样可以保证定位准确、稳定。(5)关键工序对易出现废品的工序，精加工或光整加丄可适当提前。在一般情况下，主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的儿何形状，尺寸精度及位置精度等技术 要求能得到合理保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能 机床配以专用夹具，并尽量使工序分散来提高生产效率。除此之外，还应该考虑经济 效果，以便使生产成本尽量降低。工艺路线方案：工序10粗铳箱体底面工序20精铳箱体底面工序30粗铳箱体左右端面及箱体的上

10、底面工序40精铳箱体左右端面及箱体的上底面工序50粗镇箱体40J7内孔工序60半精锂箱体440J7内孔工序70精锂箱体40J7孔工序80粗铳箱体询后端面工序90精铳箱体前后端面工序100粗镇箱体t)50H7孔工序110半精锂箱体 50H7孔工序120精锂箱体“ 50H7孔工序130锂箱体92孔工序140钻4)24的孔至20工序150铳24的孔至尺寸工序160钻M6装配孔至然后攻牙合尺寸工序170检验加工余量和工序尺寸的拟定工序余量是指相邻两工序的工序尺寸之差八也就是在一道工序中所切除的金属层厚度，在确定工序间加工余量时，应遵循两个原则:1. 加工余量应尽量小，以缩短加工时间；提高效率；降低制造

11、成本； 延长机床刀具使用寿命。2. 加工余量应保证按此余量加工后，能达到零件图要求的尺寸、形状、 位置公差和表面粗糙度，工序公差不应超出经济加工精度范围；本工序的余量应 大于上工序留下的尺寸公差、行为公差和表面缺陷厚度。根据经验法选取毛坯公差取T二2mm,其余各工序尺寸及公差查机械加工工艺 手册可得。表1各工序尺寸及公差的计算结果加工 表面工步（工步）名 称丄序（工序）余量1?:（I】步） 基本尺 寸经 济精度 公差表面粗糙度工序尺寸 及公差箱体 底面毛坯粗铳IT12精铳047IT10RdW47左右 端面毛坯粗铳IT12精铳0148IT10RdW14850H7 孔毛坯4949粗锂2Z 二IT1

12、2RaW半精镇2Z 二50IT9RdW502 92 孔922IT1RaM6孔钻孔2IT1RaW&0严攻牙6（1）24钻孔202IT1RaW14.5严孔铳孔4242IT1RdW15.0严切削用量的确定工序40精铳箱体左右端面（1）选择加工设备与工艺装备本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度及要求 尺寸。根据工艺综合课程设计表5-5选择X5032立式铳床。工作台面尺寸宽320mm、 长1320mm,工作台面最大行程纵向700mm、横向255mm、垂向370mm,主电动机功率、 总功率。根据机械加工工艺手册表，选用镶齿套式面铳刀，刀片材料选用硬质合金钢, 牌号为YT15,查

13、表选铳刀的规格尺寸为，D=50o夹具选用专用夹具。（2）确定切削用量a.确定背吃刀量粗铳时，为提高切削效率，一般选择铳削背吃刀量等于加工余量, 一个工作行程铳完。因为粗铳的余量为，一次走刀完成，所以选择背吃刀量b. 确定进给量根据工艺综合课程设计表5-72,选择每齿进给量fz为0. 3mm/zoc. 初选切削速度根据工艺综合课程设计表5-72,选择切削速度Vc=34. 6m/mino（3）确定铳刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表取粗铳时镶齿套式面铳刀的磨钝标准为1.7mm。山表查得刀具的耐用度T=180mino（4）确认机床主轴转速口冬和切削速度乞lOOOv 1000 x 34.6 ?

14、nd3一 - 一 3.14，50 r/m220r/m按照X5032铳床说明书选取实有的机床主轴转速为270r/m,故实际的切削速度为nnd10003.14 x 270 x 501000r/m=m（5）校验机床功率根据工艺综合表3-1知，单位切削力kc二iii8N/mnF,KfFc二1；查表3-3,得Kvbff；其它切削条件修正系数为1,故切削力Fc二kcApfKfFcKvBFc二 1118X X XIX二 切削功率Pm 二 Fc Vc/60000二 X 60000kW=山机床说明书知，X5032机床主电动机功率Pe二，取机床效率Q二，则Pm/ Q=Pe故机床功率够用。工序80粗铳箱体前后端面（

15、1）选择刀具根据工艺综合课程设计表5-18,选用镶齿套式面铳刀。（2）确定切削用量a. 确定背吃刀量半精铳时的背吃刀量一般为一2mm,所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量,即a=ob. 确定进给量根据工艺综合课程设计表5-72,选择每齿进给量fz为0. 2mm/zoc. 初选切削速度根据工艺综合课程设汁表5-72,选择切削速度VcMOm/mino（3）确定铳刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表取半铳时镶齿套式面铳刀的磨钝标准为1.8mm。山表查得刀具的耐用度T=180mino（4）确认机床主轴转速n買和切削速度乞lOOOv 1000 x 40 ”n1 一3.1 八 50“25庆/皿按照

16、X5032铳床说明书选取实有的机床主轴转速为270r/m,故实际的切削速度为nnd10003-14 x 270 x 50-r； m=m1000（5）校验机床功率根据工艺综合表3-1知，单位切削力kc=1118N/inm2, KfFc=l；查表3-3,得KvbFf；其它切削条件修正系数为1,故切削力Fc=kcapfKfFcKvBFni8X xxix =切削功率PnF Fc Vc/60000二 X 60000kW=由机床说明书知，X5032机床主电动机功率Pe=,取机床效率n二，则Pm/ q=Pe故机床功率够用。工序90精铳箱体前后端面（1）选择刀具根据工艺综合课程设计表5-18,选用镶齿套式面铳

17、刀。（2）确定切削用量a. 确定背吃刀量精铳时一般为-1mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=ob. 确定进给量根据工艺综合课程设汁表5-72,选择每齿进给量fz为0. 12mm/zoC.初选切削速度根据工艺综合课程设讣表5-72,选择切削速度Vc=58. 5m/mino（3）确定铳刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表取精铳时镶齿套式面铳刀的磨钝标准为0. 4mmo ill表查得刀具的耐用度T=180mino（4）确认机床主轴转速口刁和切削速度乞lOOOv 1000 x 58.5ns=. /m373r/mnd 3.14 x 50按照X5032铳床说明书选取实有的机床主

18、轴转速为360r/m,故实际的切削nnd Vc=二10003.14 x 360 x 501000r/m=m（5）校验机床功率根据工艺综合表3-1知，单位切削力灶二1118N/mm2,心氏二h查表3得Kvbff；其它切削条件修正系数为1，故切削力Fc二kcpfKfF匚KvBFFl 118X X X 1 X =切削功率Pm 二 Fc Vc/60000二 X 60000kW=山机床说明书知，X5032机床主电动机功率PE二，取机床效率耳二，则Pm/ H=Pe故机床功率够用。工序50粗镇箱体4MOJ7内孔（1）选择机床与刀具根据工艺综合课程设计表5-9,选择T618卧式镇床，由表5-26选择机夹单刃镇

19、刀的杆部直径d （g7）为25mm,最小镇孔直径D为40mm。（2）确定切削用量a. 确定背吃刀量由表5-69,选择粗锂的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=ob. 确定进给量由表 569 知，f=0. 2mm/rc. 初选切削速度由表 5-69 知,Vc=O. 4m/s（3）确定镇刀的磨钝标准及耐用度根据工艺综合课程设汁表3-7取粗镇时单刃镇刀刀具的耐用度T二50min。（4）确认机床主轴转速和切削速度冬60000V 60000 x 04nd5 一 3： 4 0 E191r/m按照T618锂床说明书选取实有的机床主轴转速为200r/m,故实际的切削速度

20、为nnd10003.14 x 200 x 401000r/m=m（5）校验机床功率根据工艺综合表3-1知，单位切削力kc=iii8N/mni2, KfFc=；查表3-3,得kVBFc=；其它切削条件修正系数为1,故切削力Fc=kcapfKfFcKvBFc=ni8X x x x =切削功率Pm 二 Fc Vc/60000二 X 60000kW=山机床说明书知，T618机床主电动机功率Pe二，取机床效率几二，则Pm/ H=40J7内孔（1）选择机床与刀具根据工艺综合课程设计表5-9,选择T618卧式镇床,由表5-26选择机夹单刃镇刀的杆部直径d （g7）为25mm,最小镇孔直径D为40mm =（2

21、）确定切削用量a. 确定背吃刀量由表5-69,选择粗锂的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=ob. 确定进给量由表 5-69 知,f=0. 5mm/rc. 初选切削速度由表 5-69 知,Vc=O. 6m/s（3）确定镇刀刀的磨钝标准及耐用度根据工艺综合课程设计表3-7取半精镇时单刃镇刀刀具的耐用度T二50min。（4）确认机床主轴转速和切削速度冬60000v 60000 x 0.6 ,nd，一 -_ 3空 乂 40 r/m287r/m按照T618镇床说明书选取实有的机床主轴转速为300r/m,故实际的切削速度为nnd10003-14 x 300 x 4

22、01000T/m=m（5）校验机床功率根据工艺综合表3-1知，单位切削力kc二1118N/mm2, KfFc二；查表3-3,得KvbFf；其它切削条件修正系数为1,故切削力Fc=kcapf Kf1 isx x x x二切削功率Pm 二 Fc Vc/60000二 X 60000kW=山机床说明书知，T618机床主电动机功率Pe二，取机床效率n二，则Pm/ H= 24孔底孔(1) 选择刀具根据工艺综合课程设计表5-21,选用直径为20的标准高速钢麻花钻。由表 5-6选择Z5125A立式钻床，工作台面尺寸为(550X400) mm,总功率为，主电动机 功率为。(2) 确定切削用量a. 确定背吃刀量因

23、为第一次钻孔的加工余量为20mm. 次工作行程钻完，所以选择背吃刀量a=5. 8mmob. 确定进给量根据工艺综合课程设计表5-64,选择进给量f为0. 27mm./rc. 确定切削速度根据工艺综合课程设计表5-66,选择切削速度Vc=0. 42m/s(3) 确定狡刀的磨钝标准及耐用度根据工艺综合课程设计表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=100mino(4) 钻削基本时间的计算根据工艺综合课程设计表3-11知，钻孔的基本时间计算公式为：L1 + lg. + 丄 2Tb = i =fnfn式中，11= (D/2) cot kr + (丄 2); 12=1-4计算得Tb二工序150钻M6孔底

24、孔(2)选择刀具根据工艺综合课程设计表5-21,选用直径为的标准高速钢麻花钻。由表5-6 选择Z5125A立式钻床，工作台面尺寸为(550X400) mm,总功率为，主电动机功率 为。(2) 确定切削用量a.确定背吃刀量因为第一次钻孔的加工余量为5.8mm, 次工作行程钻完，所以选择背吃刀量a二5. 8mmob. 确定进给量根据工艺综合课程设汁表5-64,选择进给量f为0. 27mm/rc. 确定切削速度根据工艺综合课程设计表5-66,选择切削速度Vc二0.42m/s（3）确定狡刀的磨钝标准及耐用度根据工艺综合课程设讣表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=100mino（4）钻削基本时间的汁

25、算根据工艺综合课程设讣表3-11知，钻孔的基本时间计算公式为：1 + 11 + 12 _fn式中，11= (D/2)cotkr + (丄2); 12=1-4计算得Tb二工序160攻M6孔D的螺纹牙（1）选择刀具根据工艺综合课程设计表5-21,选择d二6mm的直柄机用牙刀。由表5-6选 择Z5125A立式钻床，工作台面尺寸为（550X400） mm，总功率为，主电动机功率为。（2）确定切削用量&确定背吃刀量因为较孔的加工余量为0.2mm, 次工作行程狡完，所以选择背 吃刀量a=0. 2mm。b. 确定进给量根据工艺综合课程设计表5-68,选择进给量f为1. 00mm/rc. 确定切削速度根据工艺

26、综合课程设计表5-66,选择切削速度Vc二0.20m/s6夹具的设计机床夹具（简称夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功能是实 现对被加工工件的定位和夹紧。通过定位，使各被加工工件在夹具中占有一个正确的 加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置得到保证， 从而使加工过程得以顺利进行。专用夹具是针对某一种工件机械加工工艺过程中的某一工序而专门设讣的。由于 不需要考虑通用性，因此夹具的结构紧凑，操作迅速方便。按实际需要可采用各种省 力机构、动力装置、防护装置、分度装置等。因此，专用夹具可以保证较高的加工精 度和劳动生产率。专用夹具通常曲使用厂根据要求自行设讣与制造，它的设计与制造 周期较长。当生产的产品或工艺过程变更时，往往无法继续使用，故此类夹具只适合 在产品固定工艺过程稳定的大批量生产中使用。夹具的设汁是工艺设计与机械制造中的一项重要内容，它对机床性能的发挥与延 伸、生产率的高低、生产成本的控制、工件的加工质量都有很大的影响，在其设计时 应特别注意以下儿个问题；1、所设计的专用夹具，应当既能保证工序的加工精度乂能保证工序的生 产节拍。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助 时间。2、夹具的操作要方便、省力和安全。若有条件，尽可能采用气动、液压 以及其它机械化自动化的夹紧机构，以减轻劳动强度。同时，为保