机械制造技术基础课程设计说明书

1、机械制造技术基础课程设计说明书题目：设计底板座架零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具内容： 被加工零件的零件图 1张 毛坯图 1张 机械加工工艺过程卡片 1张 机械加工工序卡片 8张 夹具设计装配图 1张 夹具体主要零件图 1张 课程设计说明书 1份目 录序言-一、分析零件图纸并确定其生产类型-二、选择毛坯尺寸，设计毛坯图-三、选择加工方法，制定工艺路线-四、工序设计-五、确定切削用量及基本时间-六、工艺过程卡和加工工序卡-七、夹具设计-设计小结-主要参考文献-底板座架工艺与工装设计 摘要：本设计对底板座架的各个加工难点、生产类型进行了分析，针对零件的结构特点进行毛坯设计、对其工艺过程进

2、行了设计。为提高生产效率，设计了各个加工工序的工装夹具，对十字孔加工的夹具进行了详细的分析，对其它座架零件的加工有一定的借鉴意义。关键词：底板座架 工艺 工装夹具 设计序 言械制造技术基础课程是在学完了机械制造技术基础和在部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后和毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。一、分析零

3、件图纸并确定其生产类型1、零件的作用零件底板座架(见 实体图1-1)在机械设备中是不可缺少的，其主要作用是：、构架设备的支撑基础，并在此基础上安装轴类零件及轴上零件。、利用它们的工艺结构起到其他重要零件的定位作用。、用以连接机器设备与地面的基础零件。 图1-1 底板座架实体图2、 零件的工艺分析 图1-2 底板座架零件图通过对该零件的重新绘制，知道了原图的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。但是该零件外圆和几个孔的尺寸精度要求比较的高，加工会存在困难。该零件是一个不规则零件，它的结构复杂不对称，以轴的中心线为基准，需加工面的表面粗糙度都不难获得。十字孔的位置度要求虽说并不高，但需要经过一

4、番尺寸链的计算才能获得。上端几个台阶平面较为难加工，各平面是以斜面和圆面连接，加工费时。3、 零件的生产类型零件生产纲领的计算公式：N=Qn(1+)(1+)由设计任务书可知，零件是机床上的底板座架，生产纲领为中批或是大批生产。二、选择毛坯尺寸，设计毛坯图1、选择毛坯的类型该零件材料是HT200，形状不规则，结构比较复杂，在加工过程中多半是在车床和铣床上，零件可以静止不动，但也有回转运动，零件承受着交变载荷及冲击载荷，零件属于批量生产，再者零件的轮廓尺寸不大，因此选用铸造件，既可较好的保证零件的形状结构也可提高生产效率。2、 确定制造方式和加工余量该零件采用砂型铸造手工造型的制造方式，要确定毛坯

5、的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。（1）基本概念 、铸件基本尺寸R 机械加工前的毛坯铸件的尺寸，包括必要的机械加工余量。、尺寸公差CT 允许尺寸的变动量。、要求的机械加工余量RMA 在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。单侧作机械加工时,RMA与铸件其他尺寸之间的关系如(2-1)表示。对圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下，RMA要加倍，如（2-1）表示。对内腔作机械加工相对应的表达式如（2-3）表示。 R=F+RMA+CT/2 （2-1） R=F+2RMA+CT/2 （2-2） R=F-2R

6、MA+CT/2 （2-3）F为最终机械加工后的尺寸（2）公差等级铸件公差有16级，常用的为CT4CT13，该零件采用砂型铸造手工造型，材料是灰口铸铁，根据表4-1查得，尺寸公差等级CT为CT11CT13，加工余量等级MA为H。3、要求的机械加工余量根据表4-3查得，铸件的机械加工余量为24mm。4、确定毛坯尺寸由零件图可知，所有的表面粗糙度都3.2um,所以所有表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上加工余量即可。分析本零件，有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值，需要精加工和半精加工时可取其大值。 5、确定毛坯尺寸公差由于零件是铸件，所以尺寸公差一般非常大，根据表4-2查得，公差带在5.6至11

7、mm. 6、绘制毛坯图零件尺寸单面加工余量铸件尺寸零件尺寸单面加工余量铸件尺寸13291522154182141242128M104M236H742822H741445453根据以上数据，绘出该零件的毛坯图如下 图2-1 图2-1 底板座架毛坯图三、选择加工方法，拟定工艺路线1、定位基准的选择本零件总体是带通孔的轴，后加一个半圆带孔的底座。以轴的中心线为其设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应以轴为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。2、零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有外圆、内孔、端面、平面及小孔等，材料为HT200。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有

8、关指南资料，其加工方法选择如下。（1）面的加工方法 、两个端面的尺寸精度要求不高，表面粗糙度只有Ra6.3um,经过粗车即可达到要求。、几个台阶面和轴上铣的平面的尺寸精度要求和表面粗糙度要求也都较低，经过粗铣即可达到，R52前端面也同样如此。、前后两个端面尺寸精度要求和表面粗糙度要求较低，经过粗铣即可。、45h6mm外圆面 公差等级为IT6，面粗糙度为Ra3.2um,需进行粗车、半精车及精车。（2）孔的加工方法、13mm内孔 没有注公差尺寸,根据规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra25um,只需要进行钻销即可。、18mm内孔 没有注公差尺寸, 表面粗糙度为Ra25um, 只需要钻销即可。

9、、22H7mm内孔 公差等级为IT7，面粗糙度为Ra3.2um, 需进行钻孔、粗铰及半精铰。 、36H7mm内孔 公差等级为IT7，面粗糙度为Ra3.2um, 需进行钻孔、粗镗及半精镗。、M10-6H螺纹孔 粗糙度为Ra6.3，加工到小径尺寸后，考虑到加工效率选用机加攻丝。3、制定工艺路线按照先加工基准面和先粗后精的加工原则，该零件加工可以按下述工艺路线进行。工序1： 以36H7mm内孔以及上端面定位，平左端面，粗车45h6mm外圆，切槽、倒角。工序2： 以36H7mm内孔以及上端面定位，半精车、精车45h6mm外圆。工序3： 夹持轴45h6mm的外圆，钻孔13mm，钻孔18mm，镗孔、粗铰、

10、半精铰孔22H7mm。工序4： 以右端面和孔22H7mm定位，平R52左面，钻孔M10，做工艺孔。工序5： 以孔22H7mm和工艺孔定位，铣销台阶面和轴上平面。工序6： 以孔22H7mm和工艺孔定位，铣销平前后两端面。工序7： 以右、上、前三端面定位，粗镗、半精镗孔36H7mm。工序8： 机动攻丝M10-6M螺纹孔。工序9： 钳工去毛刺。 工序10： 终检入库。 四、工序设计1、 选择机床 根据不同的工序选择机床1 工序1是粗车。大批生产要求有很高的生产率，所以选用数控卧式车床能满足要求。本零件的外廓尺寸不大，但精度要求比较高，故选用CK6140型数控卧式车床。2 工序2是半精车、精车。选用C

11、K6140型数控卧式车床。3 工序3中有粗车、钻孔、镗孔、粗铰、半精铰。由于加工的零件尺寸不大，使用平衡块之后可以进行回转运动，故宜在车床上加工。本工序的工步比较多，有尺寸的加工精度比较高，选用较精密的数控车床比较适合，所以选用Z3025摇臂钻床。4 工序4要加工平面和打孔。由于加工的面不能回转加工，加工的孔是工艺孔，尺寸和精度要求都不高，但考虑到加工效率，所以选用CA6140车。5 工序5加工平面。由于有角度的变化，工步也比较的多，考虑到加工的效率，选用加工中心，选用XQ6225龙门铣床。6 工序6加工左右两端面。考虑加工效率，因此可在加工中心上进行，所以选用XQ6225龙门铣床。7 工序7

12、有粗镗、半精镗孔。加工中要换刀，加工精度比较高，所以选用卧式镗床。8 工序8加工螺纹。由于螺纹的孔径比较小，所以采用机动攻丝，选用Z525型普通立式钻床。2、 选择夹具 本零件加工时除工序3使用三爪自定心卡盘外，其他所有工序都要使用专用夹具。3、 选择刀具 根据不同的工序选择刀具、在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工采用YG类硬质合金车刀。铰孔用相应大小铰刀，切槽选用相应宽硬质合金刀。为了提高生产率及经济性，应选用可转位车刀。、铣刀选直柄立铣刀（摘自GB/T 6117.1-1996）。、钻孔选用相应大小直径的钻头。由于螺纹要求的精度高，所以所用的丝锥要六级精度。、加工中心上粗

13、镗选用单刃镗刀，半精镗选用双刃镗刀 4、选择量具 本零件属于大批生产，一般情况下尽量用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点， 表4-1 加工所用的量具工序加工面尺寸尺寸公差量具1长152自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺槽3×1外圆450016读数值0.05、测量范围0200深度游标卡尺2外圆450016读数值0.01、测量范围2550千分尺3长225自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺深95读数值0.05、测量范围0200深度游标卡尺深55内孔13钻头保证内孔18内孔220025读数值0.01、测量范围530内径千分尺450圆台自由公差读数值0

14、.05、测量范围0300游标卡尺8孔5台阶面自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺6端面自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺736孔0025读数值0.01、测量范围530内径千分尺8M10螺纹孔0016螺纹通止规 5、 确定切削用量及基本时间：（1） 工序1：粗车外圆53mm、车端面、切槽、倒角1、车外圆53mm、确定背吃刀量粗车时，=2.0mm、确定进给量f粗车时，根据附表4.12，取f=0.3 mm/r 、确定切削速度Vc粗车时，查附表4.12，取Vc=120m/min、确定机床主轴转速n. 粗车时， 、计算基本时间 。被加工轴的长度l=154mm=、确定辅助时间查阅

15、相关资料得到变换刀架的时间为3s，变速或变换进给量的时间为1.2s，启动和调节切削液的时间为3s，共计=7.2s。2、车端面查阅相关资料，约为10s左右。3、倒角C2取n=760r/min,基本时间=1.8s，辅助时间=4.8s。4确定加工时间 Tj=总+总启动机床的时间为1.2s,取量具并测量的时间为30s,所以工序1单件时间定额t 为144.2s。（2） 工序2：半精车、精车外圆53mm 1、半精车 、确定背吃刀量 半精车时，=1.0mm 、确定进给量f 半粗车时，根据附表4.12，取f=0.2 mm/r 、确定切削速度Vc 半精车时，查附表4.12，取Vc=135m/min 、确定机床主

16、轴转速n. 半精车时， 、计算基本时间 。 被加工轴的长度l=154mm = 、确定辅助时间 查阅相关资料得到变换刀架的时间为3s，变速或变换进给量的时间为1.2s，启动和调节切削液的时间为3s，共计=7.2s。 2、精车外圆 、确定背吃刀量精车时，=0.5mm 、确定进给量f精车时，根据附表4.12，取f=0.15 mm/r 、确定切削速度Vc精车时，查附表4.12，取Vc=150m/min 、确定机床主轴转速n.精车时， 、计算基本时间 。 被加工轴的长度l=154mm = 、确定辅助时间查阅相关资料得到变换刀架的时间为3s，变速或变换进给量的时间为1.2s，启动和调节切削液的时间为3s，

17、共计=7.2s。 3、确定加工时间 Tj=总+总 启动机床的时间为1.2s,取量具并测量的时间为30s,所以单件加工的时间定额T为159.6s.（3） 工序3：钻13孔，锪18孔，铰22H7孔。1.钻孔13mm 钻头选用直柄长麻花深孔钻 1）进给量 f=0.15 mm/r 2）切削速度 v=18m/min = = =573 (r/min)所以实际切削速度 v= =18.83 (m/min)切削工时 t= =2.47(min)其中：切入=6mm ,切出=4, l=225mm 2.锪18mm孔采用120°直柄锥面锪钻根据有关资料介绍，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/21/3,故

18、 f=1/30.63=0.2 mm/r v=1/3=18 m/min =382 (r/min) v= =18.06(m/min)切削工时 切入=2mm ,l=150mm t= =5.8 min3.铰22mmH7 孔用高速钢直柄机用铰刀，刀头直径22，铰22mm的孔进给量f=0.5 mm/r,切削速度v=6 m/min（参考机械制造技术设计指南表5-135）所以 =86.86 r/min 参照机床说明书，取=125 r/min实际切削速度：v=8.6 m/min切削工时 l=95mm,=60 mm,=3mt= = = 2.5 min（4） 工序4：车50mm的外圆的端面、钻中心孔。1、加工条件工

19、件材料：HT200， HBS=160MPa,铸件。加工要求：粗车50mm的外圆的端面。机床：普通机床CA6140 刀具：高速钢车刀，刀杆尺寸25×25（查机械加工工艺手册表3.1-7），Kr=90°，0=12°，=8°，r=1.5mm。（查机械加工工艺手册表4.2-1）2、计算切削用量粗车50mm的外圆的端面1）切削深度 加工余量Z=4mm，分两次加工，ap=2mm2）进给量 根据CA6140车床刀架进给量,取f=0.5mm/r。3）计算切削速度按表得，切削速度计算公式为（取寿命T=60min）其中，m=0.1。修正系数KV即 所以，V=60m/min4

20、）确定机床主轴转速nn=382r/min按机床说明书，所以，实际的切削速度5）切削工时 ， ， 所以：T=1.04 1.钻孔8mm 1）进给量 f=0.2 mm/r (见机械制造工艺设计简明手册表4.2-13) 2）切削速度 v=32m/min (见切削手册表2.13 及表2.14，按5类加工性考虑) = = 1273(r/min)所以实际切削速度 v= =32.52 (m/min)切削工时 t= =2.47(min)其中：切入=6mm ,切出=4, l=225mm （五） 工序5：粗铣1、平顶面，铣第一个台阶面，铣第二个台阶面，铣外圆上平面。、确定切削深度（背吃刀量）平顶面时，=4.0mm铣

21、第一个台阶面时，=4.0mm铣第二个台阶面时，=3.0mm铣外圆上平面时，=5.0mm、确定进给量f平顶面时，根据机械制造技术基础课程设计表4.23，取f=0.35 mm/r铣第一个台阶面时，根据机械制造技术基础课程设计表4.23，取f=0.3 mm/r铣第二个台阶面时，根据机械制造技术基础课程设计表4.23，取f=0.3 mm/r铣外圆上平面时，根据机械制造技术基础课程设计表4.23，取f=0.2 mm/r、确定切削速度Vc平顶面时，根据机械制造技术基础课程设计表4.23，取Vc=70m/min铣第一个台阶面时，根据机械制造技术基础课程设计表4.23，取Vc=70m/min铣第二个台阶面时，

22、根据机械制造技术基础课程设计表4.23，取Vc=70m/min铣外圆上平面时，根据机械制造技术基础课程设计表4.23，取Vc=70m/min、确定机床主轴转速n.n1 =1000Vc/d=1000*70/(3.14*80)=278.7279n2 =1000Vc/d=1000*70/(3.14*80)=278.7279n3=1000Vc/d=1000*70/(3.14*80)=278.7279n4 =1000Vc/d=1000*70/(3.14*80)=278.7279、计算基本时间 。1=LZ/nf=130*4/(0.35*279*4)=1.33min=80s2= LZ/nf=2*120*4/

23、(0.3*279*4)=2.86min=172s3= LZ/nf=2*120*3/(0.3*279*3)=2.86min=172s4= LZ/nf=90*5/(0.2*279*5)=1.62min=97s、确定辅助时间根据机械制造技术基础课程设计一书相关资料有，变换零件方位的时间为3s，变速或变换进给量的时间为1.2s，启动和调节切削液的时间为3s，共计=7.2s。3确定加工时间 Tj=总+总=80+172+172+97+7.2*4=549.8启动机床的时间为1.2s,取量具并测量的时间为30s,共计T=581s。 （六）工序6：粗铣 铣削时，左右两端面同时进行、确定切削深度（背吃刀量） 根据

24、机械制造技术基础课程设计表4.23，取=4.0mm、确定进给量f根据机械制造技术基础课程设计表4.23，取f=0.35 mm/r、确定切削速度Vc根据机械制造技术基础课程设计表4.23，取Vc=70m/min、确定机床主轴转速n.n1 =1000Vc/d=1000*70/(3.14*80)=278.7279、计算基本时间 。1=LZ/nf=130*4/(0.35*279*4)=1.33min=80s、确定辅助时间根据机械制造技术基础课程设计一书相关资料有，变换零件方位的时间为3s，变速或变换进给量的时间为1.2s，启动和调节切削液的时间为3s，共计=7.2s。3确定加工时间 Tj=总+总=80

25、+7.2=87.2s启动机床的时间为1.2s,取量具并测量的时间为30s,共计T=118.4s。 （七）工序7:粗镗、半精镗孔36H7mm1. 粗镗 背吃刀量a=0.8mm,查表4.13，得进给量f=0.6mm/r 切削速度v=40m/min ,故n=455r/min 辅助工时t2=6.4s 所以单件工时定额T为34.6s. 2.半精镗背吃刀量a=0.6mm,查表4.13，得进给量f=0.18mm/r 切削速度v=60m/min ,故n=510r/min 辅助工时t2=6.4s所以单件工时定额T为89.8s. （八）工序8：攻M10-6H螺纹钻孔时，背吃刀量a=0.8mm,查表4.16，得进给

26、量f=0.75mm/r进给速度v=7m/min所以取n=160r/min,其中计算的13.68.辅助时间t2=0.55s.所以单件时间定额t为4.23s. 6、 工艺过程卡和加工工序卡工艺过程卡和加工工序卡如下七、夹具设计由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。 4.1定位方案的确定 工序要求本次设计选择设计工序钻，攻M10mm螺纹孔的夹具，该工序要求M10mm螺纹孔轴线与25H8mm和10H7mm两孔中心线成，同时螺纹孔轴线距45mm圆柱小端面11mm，因而工序基准为45mm小端面，同时为了便于立式钻床加工，零件应斜角定位，因而也应以25H

27、8mm和10H7mm两孔为定位基准，保证角度。夹具设计应首先满足这些要求，并保证较高的生产效率，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性，加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，夹具体应具有较好的刚性。 定位方案的确定为了加工M10螺纹孔，应限制自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案如附图图纸夹具体装配图所示，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。在该定位方案中，45mm圆柱小端面被夹具体上的三个支撑钉顶住，限制，三个移动自由度。25H8mm孔内插入短销，限制了，10H7mm孔中插入削边销，限制了，这样6个自由度全部被限制。定位面板如附图图纸夹具体零件图所示。 定位误差分

28、析定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对于夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的1/3，或满足+T,即可认为定位方案符合加工要求。对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：保证螺纹孔轴线距45mm圆柱小端面11mm，保证螺纹孔轴线与25H8mm和10H7mm两孔的中心线成。对于11mm的要求，由于定位基准也是45mm圆柱小端面，故基准不重和误差为0，且由于45mm圆柱小端面经过半精铣，表面粗糙度达到Ra3.2mm，故可认为45mm圆柱小端面的平面度误差为0，即不存在基准位置度误差，综上所述，只要三个支撑钉的标准尺寸得到

29、保证，是不存在定位误差的。对于工序要求，定位基准与工序基准同为两孔中心线，故基准不重合误差为0。基准位置误差则取决于两孔直径尺寸公差以及圆度误差，由于两孔的表面精度都达到Ra1.6mm，都经过精铰，故基准位置误差也可以忽略，只要两销的标准尺寸以及相对位置关系得到保证，定位误差也是很小的。综上所述，该定位方案是符合加工要求的。定位元件的型号，尺寸和安装方式 .1支撑钉查机械制造技术基础课程设计指导教程，确定支撑钉为A8×4mmJB/T8029.2-1999标准，它和定位面板上的6mm支撑钉孔呈H7/r6过盈配合。.2削边销本设计方案选用固定式定位销，查课程设计指导教程，确定削边销为B1

30、0×22JB/8014.2-1999标准：它和定位面板上的10mm销孔呈H7/r6mm过盈配合。.3短销本设计方案选用固定式定位销，由于加工的M10mm螺纹孔恰好在定位基准25H8mm孔内表面上，若采用标准件，势必影响M10mm螺纹孔的加工，因此可专门设计一个短销：在标准销元件上加上了直径为21mm的轴颈，在轴颈上正对M10mm轴线处开12mm 的贯孔，这样当钻头钻M10mm孔至终点时不会损伤销，销也不会影响钻孔。销与25H8mm孔内表面仅有长度为6mm的面接触，且为间隙配合，既保证了短销定位，又方便了装夹工件。该销与定位面板上的销孔呈H7/r6过盈配合。 4.2夹紧方案的确定夹紧装

31、置的设计夹紧力方向原则：（1）夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置；（2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；（3）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。夹紧作用点原则：（1）夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；（2）夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；（3）夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式。本设计方案选用的是螺旋夹紧机构，夹紧方向水平向右，通过螺杆的转动，带动套在螺杆头部的压块轴向向右移动，进而作用在工件45mm圆柱大端面上，实现夹紧，具体夹紧装置的布置见图纸。这种夹紧方式和夹紧装置简单实用，且对于大批量生产能较快装夹工件，劳动强度较小，成本低，简单可靠。另外，考虑到工件沿25H8mm孔中心线轴向装卸，因此为便于装卸工件，螺杆的轴向行程至少要大于1.5倍的工件宽度（