机械制造技术课程设计-XHKS-18机壳零件加工工艺及铣缺口面夹具设计

1、目 录第1章 工艺规程制定11.1机械加工工艺规程制订11.2机械加工工艺规程的组成11.3制订机械加工工艺规程的原始资料2第2章 零件的分析32.1零件的作用32.2零件的工艺分析3第3章 工艺规程设计43.1确定毛坯的制造形式43.2基面的选择43.2.1粗基准的选择43.2.2精基准的选择53.3制订工艺路线63.4 确定切削用量及基本工时6第4章 铣夹具设计224.1问题的提出224.2定位分析224.3定位误差分析224.4切削力的计算与夹紧力分析234.5定向键与对刀装置设计244.6夹具设计及操作简要说明27参 考 文 献28结束语29心得体会30第1章 工艺规程制定全套图纸加V

2、信 sheji1120或扣 33463894111.1机械加工工艺规程制订1、工艺规程 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。2、制订工艺规程的原则 保证图样上规定的各项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。3、制订工艺规程的原始资料 4、制订工艺规程的程序 计算生产纲领，确定生产类型；分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查；确定毛坯的种类、形状、尺寸及精度；拟订工艺路线（划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序、选择机床设备等）；进行工序设计（确定各工序加工余量、工序尺寸及公差，选择工艺装备，计算时间定额等；确定工序的技术

3、要求及检验方法，填写工艺文件。1.2机械加工工艺规程的组成工艺过程由若干个按着一定顺序排列的工序组成。工序是工艺过程的基本单元，也是生产组织和计划的基本单元。工序又可细分为若干个安装、工位及工步等。1、 工序 一个或一组人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的一部分工艺过程。2、 安装 工件经一次装夹后所完成的那一部分工序3、 工位 为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分相对刀具或设备的固定部分占据每一位置所完成的那部分工序。4、 工步 在加工表面和加工工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序5、 走刀 在一个工步内当被加工表面的切削余量较大，需分几次切

4、削时，则每进行一次切削称为一次走刀。1.3制订机械加工工艺规程的原始资料产品装配图及零件图；产品质量的验收标准；产品的生产纲领及生产类型；原材料及毛坯的生产水平；现场生产条件（机床设备与工艺装备、工人技术水平等）；国内外有关工艺、技术发展状况。第2章 零件的分析2.1零件的作用题目所给的零件是机壳。壳通常指各种电子产品所使用的外壳。根据用途可分为：电脑机壳、电视机壳、手机机壳、仪器仪表机壳电机机壳，微型电机机壳等。根据材料可分为塑料机壳、合金机壳、复合材料机壳等。2.2零件的工艺分析零件的材料为40Cr，合金钢生产工艺简单，锻造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是机壳需要加工的

5、表面： 1. 150右端面、106端面、54端面、90槽左端面、106外圆、90孔、86孔、90槽 2. 粗车150左端面、60.3端面、150外圆、60.3外圆、27.7孔、35沉孔、38.7沉孔、50.2沉孔3. 缺口4. 螺旋槽5. 钻3-9孔、4-M3螺纹孔6. 3-M5螺纹孔7. 4孔   第3章 工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为40Cr。考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择锻件毛坯。选用锻件尺寸公差等级CT8级，已知此拨叉零件的生产纲领中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当

6、集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。  3.2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。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。 3.2.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面

7、作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非

8、常重要的。3.2.2精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单

9、、操作方便。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。3.3制订工艺路线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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的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。工序01：型材工序02：调质处理:HB200-250工序03：粗车150右端面、106端面、54端面、90槽左端面、106外圆、90孔、86孔、90槽、倒角工序04：粗车150左端面、60.3端面、

10、150外圆、60.3外圆、27.7孔、35沉孔、38.7沉孔、50.2沉孔工序05：铣缺口工序06：时效稳定处理130°C-140°C，时效24小时工序07：精车106端面、86右端面、90孔工序08：精车38.7沉孔工序09：车螺旋槽工序10：钻3-9孔；钻、攻4-M3螺纹孔工序11：钻、攻3-M5螺纹孔工序12：装配时钻、铰4孔工序13：去毛刺工序14：检验至图纸要求并入库3.4 确定切削用量及基本工时工序01：型材工序02：调质处理:HB200-250工序03：粗车150右端面、106端面、54端面、90槽左端面、106外圆、90孔、86孔、90槽、倒角工步一：粗车1

11、50右端面 1、 切削用量铣机床为C620-1型卧式车床，所选刀具为YT5硬质合金可转换车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。1） 确定切削深度由于单边余量为1.0mm，可在1次走刀内切完。2） 确定进给量根据表1.4，在粗车QT500-7、刀杆尺寸为16mm×25mm、3mm、工件直径为0100mm时，=0.10.6mm/r按C6

12、20-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.27mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当2mm,0.35mm/r，=400m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =760×1.17N=889.2N 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.27mm/r可用。3） 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4） 确定切削速

13、度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，3mm，0.27mm/r，切削速度=400m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,=1.0(均见表1.28），故=4000.80.650.811.15m/min193.8m/min 411r/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=460r/min 则实际切削速度=193.8m/min5） 校验机床功率由表1.24，3mm，0.27mm/r，46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，=1.13，=0.

14、8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=460r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。<，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。最后决定的切削用量为=1.0mm，=0.27mm/r，=460r/min，=193.8m/min2、 确定粗车150右端面 的基本时间 ， 式中 =152mm，=108mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步二：粗车106端面， 式中 =108mm，=84mm，=0.9mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步三：粗车

15、54端面， 式中 =84mm，=25.7mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步四：粗车90槽左端面， 式中 =84mm，=54mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步五：粗车106外圆， 式中 =120.1mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步六：粗车86孔， 式中=121.1mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步七：粗车90孔， 式中 =90mm，=1.9mm，=4mm，=

16、0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步八：粗车90槽， 式中 =20mm，=2.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步九：倒角工序04：粗车150左端面、60.3端面、150外圆、60.3外圆、27.7孔、35沉孔、38.7沉孔、50.2沉孔工步一：粗车150左端面， 式中 =152mm，=62.3mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步二：粗车60.3端面， 式中 =62.3mm，=25.7mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=

17、1 则 工步三：粗车150外圆， 式中 =10mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步四：粗车60.3外圆， 式中 =18mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步五：粗车27.7外圆， 式中 =30.5mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步六：粗车35沉孔， 式中 =19mm，=2.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=2 则 工步七：粗车38.7沉孔， 式中 =13mm，=1.75mm，=4mm，=

18、0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步八：粗车50.2沉孔， 式中 =50.2mm，=38.5mm，=2.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=2 则 工序05：铣缺口1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X62型立式铣床说明书，其功率为为6.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取4753）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序06：时效稳定处理130&#

19、176;C-140°C，时效24小时工序07：精车106端面、86右端面、90孔工步一：精车106端面 1、切削用量铣机床为C620-1型卧式车床，所选刀具为YT5硬质合金可转换车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。1）确定切削深度由于单边余量为0.1mm，可在1次走刀内切完。2）确定进给量根据表1.4，在粗车QT500-7、刀杆尺

20、寸为16mm×25mm、3mm、工件直径为0100mm时，=0.10.6mm/r按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.17mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当2mm,0.35mm/r，=600m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =760×1.17N=889.2N 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.27mm/r可用。3）选择车刀磨钝标准及耐用度

21、根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4）确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，3mm，0.27mm/r，切削速度=600m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,=1.0(均见表1.28），故=6000.80.650.811.15m/min290.7m/min 617r/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=610r/min 则实际切削速度=290.7m/min5）校验机床功率由表1.24，3mm，0.27

22、mm/r，46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=610r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。<，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。最后决定的切削用量为=0.1mm，=0.17mm/r，=610r/min，=290.7m/min2、确定精车106端面 的基本时间 ， 式中 =150mm，=89.8mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.17mm/r，=610r/min,=1 则 工步二：精车106端面的基本时间 ， 式中 =89.8mm，=86

23、mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.17mm/r，=610r/min,=1 则 工步三：精车90孔的基本时间 ， 式中 =91mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.17mm/r，=610r/min,=1 则 工序08：精车38.7沉孔， 式中 =9mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.17mm/r，=610r/min,=1 则 工序09：车螺旋槽选择M106mm高速钢机用螺纹车刀 等于工件螺纹的螺距，即f=30mm/r45.1r/min 按机床选取n=46r/min切削工时： ，则机动工时为工序10：钻3-9孔；钻、攻4-M3螺纹孔工步一：钻3-9孔选用高速钢锥柄麻花

24、钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 531r/min 按机床选取n=500r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：4-M3螺纹底孔2.55选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 500r/min 按机床选取n=500r/min 切削工时： ，则机动工时为工步三：攻4-M3螺纹选择M3mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.225mm/r425r/min 按机床选取n=400r/min切削工时： ，则机动工时为 工序11：钻、攻3-M5螺纹孔工步一：钻3-M5螺纹底孔4.25选用

25、高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 525r/min 按机床选取n=500r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：攻3-M5螺纹选择M5mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.375mm/r382r/min 按机床选取n=400r/min切削工时： ，则机动工时为工序12：装配时钻、铰4孔工步一：钻3.8孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 503r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：铰3.8孔至4选用高速钢锥柄铰（工艺

26、表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 637r/min 按机床选取n=680r/min 切削工时： ，则机动工时为工序13：去毛刺工序14：检验至图纸要求并入库第4章 铣夹具设计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。由指导老师的分配，决定设计缸口面的铣床夹具。4.1问题的提出 本夹具主要用铣缸口面，表面粗糙度Ra3.2，精度要求一般靠上，故设计夹具时主发考虑如何提高生产效率，也要考虑缸口面的质量。4.2定位分析六点定位原理对于任何形状工件的定位都是适用的，如果违背这个原理，工件在夹具中的位置就不能完全确定。然而，用工件六点定位原理进

27、行定位时，必须根据具体加工要求灵活运用，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况会各不相同，宗旨是使用最简单的定位方法，使工件在夹具中迅速获得正确的位置。此工序的夹具我们采用机壳106端面和90孔定位，对应的定位元件为心轴。定位分析如下：机壳106端面与心轴配合定位，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。机壳90孔与波纹套配合定位，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。机壳此时为回转类零件，欠定位是合理的。4.3定位误差分析1.基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以90孔在轴上定位铣缸口，如

28、果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.0375mm2.基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为

29、= 式中 基准不重合误差，mm 工件的最大外圆面积直径公差，mm =4.4切削力的计算与夹紧力分析查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M12螺母锁紧，查表得夹紧力为3550N夹紧力远大于铣削力，故夹紧可靠。4.5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。根据GB220780

30、定向键结构如图所示：图 5-1 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如下：表 5.1 定向键数据表 BLHhDd1夹具体槽形尺寸 公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0.013-0.03325105126.618+0.0774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。对刀块选用圆形对刀块，其结构如下图所示： 图 5-2 圆形对刀块图 5-3 圆形对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 5-4 平塞尺图塞尺尺寸为：表 5.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC20/-0.0180.54.6夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提

31、高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择用六角螺母、圆垫圈、心轴、波纹套和六角法兰面螺母等组成的夹紧机构夹紧工件。本工序为铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 参 考 文 献1邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京： 机械工业出版社 2004，8 2赵志修 主编 机械制造工艺学 北京： 机械工业出版社 1984，23孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 北京：冶金工业出版社 2002，12 4李洪 主编 机械加工工艺手册 北京： 北京出版社 1990，125邓文英 主编 金属工艺学 北京：

32、高等教育出版社 20006黄茂林 主编 机械原理 重庆： 重庆大学出版社 2002，77丘宣怀 主编 机械设计 北京： 高等教育出版社 19978储凯 许斌 等主编 机械工程材料 重庆： 重庆大学出版社 1997，129廖念钊 主编 互换性与技术测量 北京： 中国计量出版社 2000，110乐兑谦 主编 金属切削刀具 北京： 机械工业出版社 1992，1211李庆寿 主编 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 1983，412陶济贤 主编 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 1986，413机床夹具结构图册 贵州：贵州人民出版社 1983，714龚定安 主编 机床夹具设计原理 陕西：陕西科技出版社，1981,715李益民 主编 机械制造工艺学习题集 黑龙江： 哈儿滨工业大学出版社 1984, 716周永强等 主