毕业设计-微电机壳的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计

1、毕毕 业业 设设 计计 课题课题 : 1 设计题目：设计题目：微电机壳的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计 微电机壳的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计 生产纲领：生产纲领：中批或大批量生产 设计内容：设计内容： 1、绘制零件图 1 张 2、绘制零件毛坯图 1 张 3、编制机械加工工艺过程卡片 1 份。 4、机械加工工序卡设计。 5、专用夹具设计图 1 套 6，设计说明书一份 2 目录目录 1.11.1 零件的分析零件的分析 1 1.1.1 零件的作用 1 1.1.2 零件的工艺分析 1 1.21.2 工艺规程的设计工艺规程的设计 2 1.2.1 确定毛坯的制造形式 2 1.2.2 基面的选择

2、 2 1.2.3 制造工艺路线 3 1.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定 3 1.2.5 切削用量确定及基本工时 3 1.31.3 夹具的设计夹具的设计 4 1.3.1 制定设计方案 4 1.3.2 确定定位方法、选定位元件 4 .3.3 确定夹紧方案、设计夹紧结构 5 1.3.4 定位误差分析 5 1.41.4 结论结论 6 1.51.5 参考文献参考文献 7 3 摘要 “机械制造工艺”是一门机械类专业的主干专业课程，它涉及面 广，实践性强， 综合性强灵活性大。此课程的毕业设计是重要的实践 性教学环节和总结环节，不仅可以帮助牢固掌握知识， 培养综合知识 的能力，而且有利于将知识转化

3、为技术能力， 为我们即将走向的就业 岗位做好准备。生产中的实际问题往往是千差万别的， 生产的产品不 同，批量不同，现场生产条件不同，其制造方法也不一样. 微电机壳是设计的薄壁件，其构造为底座四个通孔、 内表面六个 凸台和断面上六个螺纹孔，便于零件上的安装。其作用是为转子和定 子起保护作用，用途广泛。 就个人而言，在对微电机壳的设计过程中，有定位基准的选择 确定加工各表面所需工时，每到工序所选机床的切削速度、 进给量以 及刀具的选则都是事关重要的， 尤其夹具的定位夹紧在每到工序上都 有不同的要求。 通过这些设计， 锻炼自己分析问题、 解决问题的能力， 便于以后的设计，打下良好的基础。 通过设计，

4、微电机壳在工业发展趋势有良好势头。在以后进工 厂工作过程中，能对微电机壳的结构和安装上有较深刻的认识。 由于能力有限，设计中有许多不足之处，希望老师给予批评与 指导。 4 一，零件的工艺分析一，零件的工艺分析 1.1.1 零件的作用 题目给定的零件是微电机壳，是圆环形厚度为4mm。其作用，一是 支撑和固定电机，二是固定电机转子，使转子能够平稳转动。零件的 两端各有均布 3xM57H 螺纹孔，用以安装和固定端盖。距离圆心往 下 65-0.1/-0.4mm 有支撑厚度为 8mm， 长度为 100mm,从零件端面各缩 进5mm的底座,有四个 8鍯孔 12m均布用以固定电机。 零件 114mm 内圆有

5、6块宽为12mm， 高为6mm的肋板均布。 在机座顶端有2*M4-7H 和 10 的通孔用作油孔和吊环孔。 1.1.2 零件的工艺分析 电机壳共有 3 组加工表面， 它们有一定的位置要求。 现分述如下： 1、以厚度为 8mm 的底座底面和上表面 这一组加工表面包括： 两个底面尺寸为 30 x100mm， 粗糙度为 3.2， 平行度为0.05， 还有以底面为基准在平面上的4个 8mm鍯孔 12mm， 其中孔中心与零件中心线尺寸为 50+/-0.085mm,孔的中心度为 0.6mm 最大要求。还有底座与零件连接的倒圆角为5mm。 2、 114mm 孔为中心的加工两端表面 这一组加工表面包括：两端

6、3xM57H 螺纹孔深度为 12mm，并与 肋板界线圆中心度为 0.4，分别以端面和肋板面为基准。端面的粗 糙度为 12.5。 3、在 102 -0.051 +0.036肋板界线圆中的各个肋板表面 这一组加工表面包括：圆心与底座底面的平行度为0.1，肋板表 5 面的粗糙度为 3.2，内圆与肋板的倒圆为 2mm。其中，主要加工 12mmX6mm 的均布肋板。还要加工尺寸为 9mm，11mm，47mm 中 2xM4 7H 和 10mm 的通孔。 10mm 孔的粗糙度为 12.5。 由以上分析可知，对于这几组加工表面而言，可以先加工底座的 两个表面，然后借助于专用夹具加工另外的几个表面， 并且保证它

7、们 之间的位置精度要求。 二，毛坯的制造方式 零件材料为 HT20-40。考虑到电机在运行中是高速运行的，产生 热量，零件在工作过程中经常承受高温及交变载荷， 因此应该选用铸 造，以使材料不易变形，保证零件工作的可靠性。由于零件大批量生 产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型铸造。这对于提高生产 率，保证价格质量也是有利的 6 三、工艺规程设计 （1）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、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工 艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 1、粗基准的选择 对于一般的腔类零件而言，以外圆作为

8、粗基准是完全合理的。按 照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时， 应以这些不加 工表面做粗基准；若零件有若干个不加工表面时， 则应以与价格表面 要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准） ， 现选取外圆122 的不加工外轮廓表面为粗基准， 利用一组短 V 形块支承这个外轮廓作 7 为主要定位面，以消除,y,z 中四个自由度，再利用专用的夹具夹持 外圆用以消除 x 轴中的两个自由度，达到完全定位。 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 。当设计基准与工 序基准不重合时，应该进行尺寸换算。 （2）制定工艺路线 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

9、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量 生产的条件下，可以采用 c6130 卧式车床和 XA6132 卧式铣床配以专 用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济 效果，以便降低生产成本。 工序 1：铣零件底座底面尺寸为 30mmX 100mm，并铣两个底面内 侧 6x100mm，厚度为 2mm 的阶梯面。选用立式铣床和专用 夹具。 工序 2：4 次钻底座上的孔 8mm，鍯沉头孔 12mm立式钻床 和专用夹具。 工序 3： 车零件 122 0 -0.63 mm 两端面圆选用 CA6130 车 床 工序 4： 铣零件内圆中的 6 个肋板表面选用 XA613

10、2 卧 式铣床和专用夹具。 工序 5：钻M47H 中底孔和 10mm 的通孔选用 Z535 立式钻 床和专用夹具。 8 工序 6：2 次攻 M47H 的螺纹通孔选用 Z535 立式 钻床和专用夹具。 工序 7：6 次攻两端面 111mm 上的 M5-7H 的螺纹孔，深度为 12 mm选用 Z535 立式钻床和专用夹具。 工序 8：冲箭头 工序 9：终检 （） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “微电机壳”零件材料为HT20-40，硬度为170241HBS，生产类 型为大批量生产，可采用砂型铸造。 根据上述原始资料及加工工艺， 分别确定各加工表面的机械加工 余量、工序尺寸及毛坯尺寸： 1、

11、底座底面（30mmX 100mm） 考虑其厚度为 8mm，与其连接外圆 1220 0.03 mm 的连接处为倒圆 5mm，为了简化加工余量，现直接铸造两侧底座的尺寸为32X102mm， 厚度为 10mm，底面 30X100 和其中尺寸为 6X100mm，高为 2mm 的阶梯 面为自由尺寸公差，表面粗糙度值要求为3.2，只要求粗加工，此时 尺寸加工余量 2Z=2mm 已能满足加工要求。 2、4 个孔 8mm 鍯 12mm（底座） 毛坯为实心，不冲孔。 4 个孔精度要求介于 IT10IT11 之间，以 零件的轴线来定位。参考相关书籍和手册可以确定工序尺寸及余量 为： 钻孔： 7.8mm 9 钻孔：

12、 8 mm 2Z=0.2mm 镗鍯孔： 11mm 2Z=3mm 扩鍯孔： 12 mm 2Z=1mm 03、两个端面圆（1140mm- 122 -0.63 mm） 0.22 要求表面粗糙度为 12.5， 外壳长度为 1140则可以采用粗加 0.22 mm， 工。参照相关手册确定 122mm0 -0.63 外壳毛坯长度为 119mm，以及加工 余量分配： 粗车两个端面： 115mm 2Z=4mm 半精车端面： 1140 0.22 mm 4、内圆中 6 个肋板表面（ 102mm） 要求内圆心轴线与底面的平行度为 0.1，肋板表面粗糙度为3.2， 肋板表面界线圆尺寸为 102f9，肋板与内圆连接的倒圆

13、为 2mm。参照 相关的工艺手册确定肋板的毛坯尺寸为宽14mmX长114mm,厚度为8mm 和加工余量分配： 铣肋板了两个侧面和倒圆：12mm 2Z=2mm 粗铣肋板表面： 6.4mm 2Z=1.6mm 半精铣肋板表面： 6mm 2Z=0.4mm 5、螺纹孔 (9mm、47mm -2*M47H) 攻螺纹孔： 3.9mm通孔 攻螺纹孔： 4mm 2Z=0.1mm通孔 通孔（20mm- 10mm） 钻孔： 9.8mm通孔 10 钻孔：10mm 2Z=0.2mm通孔 由于毛坯以及各道工序（或工步）的加工都有加工工差，因此所 规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。 实际上，加工余量有最 大及最小之分

14、。 由于本设计规定的零件为大批量生产， 应该采用调整法加工，因 此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。 （）确定切削用量及基本时间 切削用量包括背吃刀量、进给量 f和切削速度 V。确定顺 序应该是，再确定。 工序 1 切削用量及基本时间的确定 1 切削用量 本工序铣底座的两个阶梯面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀其直径 为 d=6mm，齿数 z=8。已知铣削宽度 b=6mm，铣削深度 2mm 故机床选 用立式铣床。 1.确定每次进给量 根据机械制造技术基础查得每齿进给 fz=0.200.30mm/z， 现取 fz=0.20mm/z。 2.选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据机械制造技术

15、基础查得铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 0.8mm，耐用度 T=120min。 3.确定切削速度和每齿进给量 根据 切削用量简明手册 所知， 依据上述参数， 查取 V c85mm/s， n=425r/min,V f=438mm/s。 根据型立式铣床主轴转速表查取，n c=250r/min,Vfc=400mm/s。 则实际切削： 4.校验机床功率 根据资料所知，根据以上参数可知切削功率的修正系数k =1， 则 P = 2.5kw，P =0.8 kw，P =7.5 P = PP 11 P =7.50.8=6P = 2.5kw 可知机床功率能满足要求。 2 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本

16、时间为： T=(1+y+/nf)i=0.2min 辅助工时 t =0.2min t =0.15min 工序 2 的切削用量及基本时间的确定 1、 切削用量 本工序为钻底座 8mm 孔并锪沉头孔 12mm，刀具选用高速钢复 合钻头，使用切削液 、确定进给量 f 由于孔径和深度都不是很大，宜采用手动进给，fz=0.02mm/r。 、选择钻头磨钝标准及耐用度 根据 切削用量简明手册 查得， 钻头后刀面最大磨损量为0.8mm， 耐用度 T=50min。 、确定钻削速度 V 根据切削用量简明手册查得 =670MPa 的 HT200 的加工性为 5 类，进给量 f=0.20mm/r，主轴转速 V=17m/

17、min，n=1082r/min。根 据 Z535 立式钻床说明书选择主轴实际转速. 2 、基本时间 钻 8mm 的通孔，基本时间为 25s辅助工时 t=10s 锪沉头孔 4x 8mm 孔，基本时间为 50s辅助工时 t=15s 工序 3：切削用量及基本时间的确定 1、切削用量的确定 本工序为车 122mm 的端面。所选刀具为后角120，45 度 车刀，选用 CA6130 车床。 a: 粗加工切削用量的确定 背吃刀量根据加工余量确定。由资料可知端面加工时一般可取： =(2/33/4)Z其中 Z 为单边加工余量。因此可知 =0.7Z。 即： =0.7x4=2.8. 2、进给量 f进给量 f 的选择

18、主要受刀杆、刀片、工件及机床进 12 给机构等的强度、刚性的限制。实际生产中由查表确定。查表得：f = 0.4mm。 切削速度车削端面时：刀量确定后由公式可就算得切削速 度。 计算公式为： 公式中的系数查表可得: 则计算得：端面加工 = 42m/min 主轴转速 n=189.5r/min 3 、基本时间 粗车114mm 端面 Tj1= 辅助工时 t=0.15min 工序 4：切削用量及基本时间的确定 1 切削用量的确定 本工序为铣宽为 12 mm 的内圆肋板面。所选刀具为切槽铣刀，铣 刀直径 d=6mm，z=10，已知铣削宽度 a =12mm 故机床选用 XA6132 卧 式铣床。 、确定每齿

19、进给量 f 根据机械制造技术基础 ，用切槽铣刀加工铸铁，查得每齿进给 量 f =0.520.10mm/z、现取 f =0.52mm/z。 、选择铣刀磨损标准及耐用度 根据机械制造技术基础 ，查得用铣刀加工铸铁，铣刀刀齿后刀 面的最大磨损量为 0.20mm，耐用度 T=60min。 、确定切削速度和每齿进给量 f 根据切削用量简明手册所知，依据铣刀直径 d=6mm，铣削宽 度a=12mm ， 耐 用 度T=60min时 查 取Vc 98mm/s ， 13 n=439r/min,V f=490mm/s。 根据 XA6132 型立式铣床主轴转速表查取，n c=300r/min,Vfc =475mm/

20、s。 、校验机床功率 据资料可知，切削功率的修正系数 =1，则 P = 2.8kw，P =0.8 kw，可知机床功率能满足要求。 2 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： T 基 =0.25min 辅助工时 t =0.01min 工序 5 切削用量及基本时间的确定 本工序为钻 2*M47H 的底孔和钻 10 通孔 1、切削用量 刀具选用高速钢复合钻头，使用切削液 、确定进给量 f 由于孔径和深度都不是很大，宜采用手动进给，fz=0.02mm/r。 、选择钻头磨钝标准及耐用度 根据 切削用量简明手册 查得， 钻头后刀面最大磨损量为0.8mm， 耐用度 T=50min。 、确定钻削

21、速度 V 根据切削用量简明手册查得 =670MPa 的 HT200 的加工性为 5 类，进给量 f=0.20mm/r，主轴转速 V=17m/min，n=1082r/min。根 据 Z535 立式钻床说明书选择主轴实际转速. 2 、基本时间 钻 10mm 的通孔，基本时间为 25s辅助工时 t=10s 钻 2xM4mm 的通孔，基本时间为 20s辅助工时 t=10s 工序 67 的切削用量及基本时间的确定 本工序为攻孔 M5mm、M4mm 螺纹。 1 切削用量 刀具选用锥柄阶梯麻花钻， 直径 d1=4mm、 d2=3mm,以及机用丝锥。 14 钻床选用 Z525 卧式钻床，使用切削液。对于 M5

22、mm： 、确定进给量 f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。 、选择钻头磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明手册 ，钻头后到面最大磨损量为 0.6mm， 耐用度 T=20min。 、确定切削速度 V 根据切削用量简明手册 ， =670MPa 的 HT200 的加工性为 5 类，进给量可取 f=0.16mm/r, V=13m/min,n=1063r/min,根据 Z525 卧 式钻床说明书选择主轴实际转速。 2、 基本时间攻 5mm 螺纹孔,攻丝,基本时间为 45s. 辅助工时大约为 t=45s 3、基本时间攻 4mm 螺纹孔，攻丝，基本时间为 40s 辅助工时大约为 t=40s 三 1.3

23、夹具设计 1.3.1）制定设定方案 本夹具是工序钻 4- 8 孔，由于孔有位置精度要求，故在保证精 度要求外，提高生产效率，降低劳动生产强度 1.3.2）确定定位方法，选择定位元件。 考虑到微电机壳为薄壁件，且批量生产，故在定位上符合“六点 定位原则”的基础上。力求结构设计简单，便于生产化，故选标准件 V 形块和 1 定位销及支承钉。 1.3.3）确定夹紧方式，设计夹紧机构。 为了使夹紧装置满足钻孔要求，故采用手动压板，压紧内圆凸 台表面，满足夹紧力的方向与切削力 F，工件的重力 G 的方向重合， 使夹紧力为最小 15 1.3.4）定位误差分析： 由 V 形块和定位销及支承钉定位，由于定位基准和工序基准不重 合，故存在基准不重合误差，则B 为： B=0.63mm 本夹具设计中设定的定位元件正好限制六个自由度， 属完全定位 且定位元件的定位基准在加工尺寸方向上不存在移动， （