工艺工装设计说明书(doc 24页)优选文档

目录

设计任务书…………………………………………………………………………工艺工装设计说明书正文

序言

一、零件分析与工艺路线拟订………………………………………

二、工艺参数确定及工艺文件填写…………………………………

三、拟订夹具结够方案………………………………………………

四、夹具设计…………………………………………………………

五、设计总结…………………………………………………………

六、参考文献…………………………………………………………

机制专业工艺工装设计任务书

设计题目曲轴箱零件的工艺工装设计（生产纲领10000）

设计内容：1．零件图 1份 2．工艺过程卡及工序卡 1套 3．夹具设计装配图 1份 4．夹具设计零件图 1~2张 5．课程设计说明书 1份

班级

学号

设计人员

指导教师

序言

工艺工装设计是一项实践性很强的工作，也是对所学课程的一次深入综合性锻炼。我希望通过这次课程设计，能从中锻炼和提高自己分析问题、解决问题的能力，为今后走上工作岗位打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计中还会有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

一、零件分析与工艺路线拟定

1．零件的作用

曲轴箱是箱体类零件，它是运动的主体部件，主要起支撑、保护和防尘作用，以及保证主轴回转精度，从而保证机器运转正常。该曲轴箱ф98.4和ф52的孔同轴度的保证对机械性能的保证尤为重要，而且两孔的精度等级分别为7级和6极，加工难度很大。为保证精度要求我们采用浮动镗保证。其它表面加工为次加工表面，容易保证。

2．零件工艺分析

零件的材料为HT150，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是曲轴箱的加工表面之间的位置要求：

⑴曲轴箱上下面以及左右端面，ф98.4和ф52的同轴孔，4-M8、

6-M8-25、6-M6的螺纹孔及4-ф9通孔。

⑵平面表面粗糙度均为3.2，螺纹孔及ф9孔表面粗糙度为6.3，

ф98.4和ф52的孔粗糙度为1.6且两孔有同轴度和圆柱度要求，左右端面与ф98.4和ф52的中心线有垂直度要求。

由上面分析可知，可以以底面为基准粗加工顶面，再以顶面为基准加工底面。以顶面作为精加工基准加工ф98.4和ф52的同轴孔，设计专用夹具，保证位置和尺寸要求。再根据各种加工方法的经济精度及机床所达到的位置精度，并且曲轴箱没有复杂的加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

3.工艺规程设计

⑴选择定位基准

a.粗基准选择：以零件底面为主要定位粗基准，以箱体外行为

辅助基准。

b.精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，

依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以曲轴箱顶面半精加工后的表面为基准，以顶面两对角孔外圆表面为辅助的定位基准精基准。

⑵制定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已经内确定的情况

下，可以考虑采用万能性机床以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本降低。

方法及工艺路线如下：

工序01：粗铣曲轴箱顶面，底面为粗基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。

工序02：粗铣曲轴箱底面，顶面为定位基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。

工序03：钻铰6-ф6孔至6-ф6.8，底面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。

工序04：钻铰6-ф9，顶面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。

工序05：半精铣曲轴箱顶面，底面为定位基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。

工序06：半精铣曲轴箱低面，顶面为定位基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。

工序07：粗铣曲轴箱左右端面，顶面为定位基准，采用组合铣床加专用铣夹具。

工序08：粗镗ф98.4和ф52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。

工序09：钻铰4-ф6至4-ф5，顶面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。

工序10：钻铰6-ф6至6-ф5，顶面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。

工序11：半精镗ф98.4和ф52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。

工序12：攻左端面螺纹4-M8，顶面为定位基准，采用Z512钻床加专用夹具。

工序13：攻右端面螺纹6-M6，顶面为定位基准，采用Z512钻床加专用夹具。

工序14：精镗ф98.4和ф52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。

工序15：半精铣曲轴箱左右端面，顶面为定位基准，采用组合铣床加专用铣夹具。

工序16：浮动镗ф52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。

工序15：攻顶面螺纹6-M8-25，底面为定位基准，采用Z512钻床加专用夹具。

⑶机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

1）圆柱表面工序尺寸：

前面资料已初步确定工件各表面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：

2）平面工序尺寸：

3）确定切削用量及时间定额：

工序01 粗铣顶面，

①加工条件

工件材料：HT150，δb=120~175Mpa，铸造：工件尺寸：aemax=118mm，l=203mm

加工要求：粗铣顶面，加工余量3.5mm

机床：X51立式铣床，

刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤120mm,深度ap≤6mm，铣刀直径100~200，根据《机械设计工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.16，取刀具直径d o=160，Z=14，根据《切削手册》γo=5°,αo=8°, αo`=10°λs=-10°,κr`=5°,K rε=60°

②切削用量

a、确定切削深度ap

因为余量较小，故选择ap=3.5mm,一次走刀即可完成

b、确定每齿进给量f z

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，以提高进给量和加工效率。根据《切削手册》表3.5使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5Kw（根据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时：f z=0.14~0.24mm/z故选择f z=0.24mm/z

c、确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d o=160mm故刀具寿命T=180min（根据《简明手册》表

3.8）

d、计算切削速度Vc和每分钟进给量Vf

根据《切削手册》表3.16，当d o=160，Z=14，ap≤7.5mm，ap≤0.24mm时，v t=77m/min，n t=153r/min，v ft=470mm/min。各修正系数：K=1.12，K=0.8。切削速度计算公式为：v C=c v d o q v k v/T m a p x v f z y v a e u v z pv其中a e=72mm，a p =3.5mm，c v=245mm，q v=0.2，x v=0.15，y v=0.35，k v=k Mv*k Sv=1.12*0.8=0.896,u v=0.2,p v=0,m=0.32,T=180min,f z=0.24m m/z,Z=14,将以上数据代入公式：得v c=0.7m/min

确定主轴转速：n s=1000v c/d oπ=200r/min.

根据《简明手册》表4.2-36，选择n c=210r/min,v fc=300mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：v c=πd o n/1000=3.14*160*210/1000=106m/min

f zc=v fc/n c z=300/210*14=0.1mm/z

e、检验机床功率

根据《切削手册》表3.24近似为p cc=1.9kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率p cm=4.5*0.75=3.375kw>p cc.最终确定：ap=3.5mm,n c=210r/min,v f=300mm/min,v c=106mm/min,f z=0.1mm/z。

f、计算基本工时

t m=L/v f,L=l+y+△ ,l=203mm。

根据《切削手册》表3.26，入切量及超切量为：△+y=34mm,则：t m=L/v f=0.79min。工序02

粗铣底面，以顶面为基准

刀具：YG6硬质合金端铣刀，d o=40mm,Z=10

机床：X51立式铣床

根据《切削手册》查得，f z=0.13mm/z,ap=3.5mm。根据《切削手册》表4.2-36查得，取n w=300r/min,故实际切削速度为v=d w n wπ/1000=37.7m/min

当n w=300r/min时，工作台每分钟进给量应为f m=f z*Z*n w=0.13*10*300=390mm/min

查机床使用说明书得：f m=400 mm/min

计算切削基本工时：

L=72+y+△=180+10=190 mm，t m=L/ f m=0.487 mm

工序03

钻、铰6×M8孔，以外形和底座为基准，保证对?52的轴线的位

置度不超过0.05，孔的粗糙度为6.3。

1.钻孔至?6.7

（1）选择钻头

根据《切削手册》表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d0=6.7，钻头采用标准钻头。

（2）选择切削用量

a. 确定进给量

按加工要求确定进给量：查《切削手册》，f=0.36~0.44mm/r，l/d=25/6.7=3.67＞3，由《切削手册》表2.7，系数为0.9，则：f=(0.36~0.44)×0.9=（0.324~0.396）mm/r

按钻头强度选择：查《切削手册》表 2.8，钻头允许进给量为f=0.86mm/r；

按机床进给机构强度选择：查《切削手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为4270N时，进给量为f=0.81mm/r。

以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.324~0.265mm/r。根据《简明手册》表 4.2-16，最终选择进给量f=0.33mm/r。

根据《切削手册》表2.9查出，钻孔时轴向力F f=2110N，轴向力修正系数为0.85，故F f=1793.5N。根据Z512台式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为4900N＞F f，故所选进给量可用。

b. 确定钻头磨钝标准及寿命

后刀面最大磨损限度查（《简明手册》）为0.6mm，寿命T=45min。

c.确定切削速度

查《切削手册》表2.15，v=23m/min，计算主轴转速n s=1000v/πd0=1000×23/π×6.7=1093.36r/min

按机床选取850r/min，所以实际切削速度为：v=πd0ns/1000=π×6.7×850/1000=17.88m/min

d.检验机床扭矩及功率

查《切削手册》表2.20，当f≤0.26,do≤11.1mm时，M C=7.35N·m,修正系数均为0.85，故M C=6.2475N·m。

根据机床使用说明书：M m并无要求。

查《切削手册》表2.23，钻头消耗功率：P C=0.5kw。

查机床使用说明书，P E=0.6×0.9=0.54kw。

由于M C＜M m，P C＜P E，故切削用量可用，即f=0.33mm/r，n=850r/min，v=17.88m/min

e.计算切削基本时间

t m=(l+y+Δ)/nf=(25+5)/850×0.33=0.11min

2.粗铰孔至Φ7mm

刀具：专用铰刀

机床：Z512台式钻床

根据有关手册的规定，铰刀的进给量为f z=0.5~1.0mm/r,进给量取f z=0.6mm/r,机床主轴转速取为n w=850r/min,则切削速度为：v=nπd=18.683m/min。

机动时切削工时，l=15+5=30mm,

t m=30/n w f z=0.059min

工序04

钻、铰4×φ9孔，以上表面和外形为基准。

刀具：专用刀具

机床：Z512台式钻床

粗钻时do=8.8㎜

确定进给量f：根据《切削手册》表2.7查得，f=0.22~0.26㎜/r，查Z512机床使用说明书，现取f=0.25㎜/r。查《切削手册》表2.15，v=26m/min，计算机床主轴转速：

n s=1000v/πd w=1000×26/π×8.8=940.938r/min

按机床选取n w=850r/min，所以实际切削速度为：

v=πd w n w/1000=π×8.8×850/1000=23.487m/min

计算切削基本工时：

t m=l＋y＋Δ/f m=14＋5/850×0.25=0.09min

铰至φ9㎜

刀具：专用铰刀

机床：Z512台式钻床

根据有关手册的规定，铰刀的进给量为f z=0.5～1㎜/z，进给量取f z=0.6㎜/r，机床主轴转速取为n w=850r/min，则其切削速度为：

v=nπd=850×3.14×9=24.021m/min

机动时切削工时，l=14＋5=19㎜

t m=19/n w·f=19/850×0.6=0.038min

工序05

半精铣顶面

刀具：YG6硬质合金端铣刀

机床：X51立式铣床

根据《切削手册》表3.5 查得f z=0.5~1.0 mm/min，取为

0.5 mm/min，《切削手册》表 3.16切削速度V=124 mm/min，

d o=160mm,Z=14则

n s=1000v c/d oπ=1000*124/160*π=247 r/min

现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取n w=255 r/min

故实际切削速度：

v=d w n wπ/1000=128.2m/min

当n w=255 r/min时工作台每分钟进给量是：f m=f z*Z*n w=0.5*14*255=1785mm/min，取为980 mm/min。

本工序切削时间为：t=2L/ f m=2*（203+34）/980=0.48 min 工序06

半精铣底面

刀具：YG6硬质合金端铣刀

机床：X51立式铣床

根据《切削手册》表3.5 查得f z=0.5~1.0 mm/min，取为0.5 mm/min，《切削手册》表3.16切削速度V=124 mm/min，d o=40mm,Z=10则

n s=1000v c/d oπ=1000*124/40*π=987 r/min

现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取n w=945 r/min，故实际切削速度：

v=d w n wπ/1000=128.2m/min

当n w=945 r/min时工作台每分钟进给量是：f m=f z*Z*n w=0.5*10*945=4725mm/min，取为980 mm/min。

本工序切削时间为：t=2L/ f m=2*（180+10）/980=0.39 min 工序07

粗铣曲轴箱左右端面。

①加工条件

机床：组合机床。

右端刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z≤10，故根据〈〈机械制造工艺设计简明手册〉〉（后简称〈〈简明手册〉〉）表3.1，取刀具直径d0=125mm，根据〈〈切削用量手册〉〉（后简称〈〈切削手册〉〉）表3.16，选择刀具前角γ0=0o 后角α0=8o,副后角α0，=10o，刃倾角：

λs=-10o,主偏角Kγ=60 o,过渡刃Kγε=30o，副偏角Kγ，=5o。

左端铣刀参数与工序01刀具参数相同。

②切削用量

a.确定切削深度ap

因为余量较小，故选ap=3.5mm，两端均可一次走刀即可完成。

b.确定每齿进给量fz

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可

采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据〈〈切削

手册〉〉表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为

4.5kw（据〈〈简明手册〉〉表4.2-35，X51立式铣床）时：

fz=0.14~0.24mm/z

故选择： fz=0.18mm/z

c.确定刀具寿命及磨钝标准

根据〈〈切削手册〉〉表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为

1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min(据

〈〈简明手册〉〉表3.8)。

d.计算切削速度vc和每分钟进给量vf

右端

根据〈〈切削手册〉〉表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap≤7.5, fz

≤0.18mm/z时，vt=86m/min, nt=275r/min, vft=432mm/min。

各修正系数为Kmv=1.0，kSV=0.8切削速度公式为：

V c=c v d0q v k v/T m a p x v f z y v a e u v z pv

其中a e=66mm, a p=3.5mm, c v=245, q v=0.2, x v=0.15, y v=0.35, k v=k Mv.k Sv=1.26×

0.8=1.008, u v=0.2,pv=0,m=0.32,T=180min,

f z=0.18mm/z,z=10,将以上数据代入公式：

v c=245×100×0.2×1.008/1800.32×4×0.15×0.18×0.35×66×0.2×10=186m/min

确定机床主轴转速：

n s=1000v c/πd w=1000×186/π×100=592r/min

根据《简明手册》表4.2-36，选n c=590r/min v fc=390mm/min，因此，实际进给量和每分钟进给量为：

v c= πd0n c/1000=3.14×100×590/1000=185m/min

f zc= v fc/n c×Z=390/185×10=0.2mm/z

左端

根据〈〈切削手册〉〉表3.16，当d0=160，Z=14，ap≤7.5, fz

≤0.18mm/z时，vt=77m/min, nt=153r/min, vft=470mm/min。

各修正系数为Kmv=1.12，kSV=0.8切削速度公式为：

V c=c v d0q v k v/T m a p x v f z y v a e u v z pv

其中 a e=113mm,a p=3.5mm,c v=245, q v=0.2,x v=0.15, y v=0.35,

k v=k Mv.k Sv=1.12×0.8=0.896, u v=0.2,p v=0,m=0.32,T=180min,

f z=0.18mm/z,Z=14,将以上数据代入公式：

V c=c v d0q v k v/T m a p x v f z y v a e u v z pv

v c=245×160×0.2×0.896/1800.32×3.5×0.15×0.24×

0.35×113×0.2×14=96m/min

确定机床主轴转速：

n s=1000v c/πd w=1000×96/π×160=191r/min

根据《简明手册》表4.2-36，选n c=590r/min v fc=380mm/min，因此，实际进给量和每分钟进给量为：

v c= πd0n c/1000=3.14×160×80/1000=40.2m/min

f zc= v fc/n c×Z=380/80×14=0.3mm/z

e.计算基本工时

t m=L/v f ,L=l+ y+Δ,l=113

查《切削手册》表 3.26，入切量及超切量为：y+Δ=40mm,则：t m= L/v f=(113+15)/380=0.34mi

工序08

粗镗Φ52，以底面及两孔作定位基准。

机床：T616卧式镗床

单边余量Z=1.5，可以一次切除，则ap=1.5mm。根据《简明手册》4.2-20查得,取 f=0.41mm/r。根据《简明手册》4.2-21查得,取:n=245r/min。计算切削基本工时:

T m=L/f m=18+2×1/245×0.41=0.2min

粗镗Φ98.4孔计算过程同以上工序。

工序09

钻、铰4×M8孔，以右侧面和外形为基准，保证对?52的轴线的位置度不超过0.05。

刀具：专用刀具

机床：Z512台式钻床

1．钻孔至φ6.7

a.确定进给量f：根据《切削手册》表 2.7查得，

f=0.324~0.396mm/r，查Z512机床使用说明书，现取

f=0.33mm/r。

b.查《切削手册》表2.15，v=23m/min，计算机床主轴转速：

n s=1000v/πd w=1000×23/π×6.7=1093.26r/min 按机床选取850r/min，所以实际切削速度为：v=π

d0ns/1000=π×6.7×850/1000=17.88m/min

c. 计算切削基本时间

t m=(l+y+Δ)/nf=(11+5)/850×0.33=0.057min 2．铰孔至φ7

刀具：专用铰刀

机床：Z512台式钻床

根据有关手册的规定，铰刀的进给量为f z=0.5~1.0mm/r,进给量取f z=0.6mm/r,机床主轴转速取为n w=850r/min,则切削速度为：v=nπd=18.683m/min。

机动时切削工时，l=11+5=16mm,

t m=16/n w f z=0.032min

工序10

钻、铰6×M6孔，以左端面和外形为基准，保证对Ф52孔轴线的位置度误差不超过Ф0.5㎜。

粗钻时d0=4.8㎜

刀具：专用刀具

机床：Z512台式钻床

确定进给量f：根据《切削手册》表2.7查得，f=0.135～0.165㎜/r,查Z512机床使用说明书，现取f=0.16㎜/ r。查《切削手册》表2.15，

v=29m/min，计算机床主轴转速：

n s=1000v/πd w=1000×29/4.8×π=1924.1r/min

按机床选取n w=1610r/min，所以实际切削速度为：

v=πd w n w/1000=π×4.8×1610/1000=24.27m/min

计算切削基本工时：

t m=l＋y＋Δ/f m=18＋2.5/1610×0.16=0.08min

铰孔至Φ5㎜

刀具：专用铰刀

机床：Z512台式钻床

根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz=0.3～0.5㎜/z，进给量取fz=0.4㎜/r，机床主轴转速取为n w=1610r/min，则其切削速度为：v=nπd=1610×3.14×5=25.277m/min

机动时切削工时，l=18＋2.5=20.5㎜

tm=/n w·f=20.5/1610×0.4=0.032min

工序11

半精镗Φ52孔, 以底面及两孔作定位基准。

单边余量Z=0.75，可以一次切除，则ap=0.75mm.

由《切削手册》表1.6查得,进给量 F z=0.15-0.25mm/r,取为0.2 mm/r。由《切削手册》表1.1查得,v=80m/min,则:

n w=1000v/πd w=1000×80/π×51.5=495r/min

查《简明手册》表4.2-20，n w取为550 r/min。

加工基本工时: t=L/ n w×f=18+2/550×0.2=0.182min。

半精镗Φ98.4孔, 以底面及两孔作定位基准。

单边余量Z=1.0mm,可一次切除，则:ap=1.0mm。

由《切削手册》表1.6查得, 进给量 f z=0.15-0.25mm/r取为0.2mm/r。由《切削手册》表1.1查得,v=80mm/min 则:

n w=1000v/πd w=1000×80/π×98=260r/min

查《简明手册》表4.2-20，n w取为370 r/min。

加工基本工时: t=L/ n w×f=18+2/370×0.2=0.270min。

考虑刀具烧伤的因素，选n w=370 r/min

工序12 攻螺纹4×M8

机床：Z512台式钻床

刀具：丝锥M8，P=1.25mm

切削用量选为：v=0.1m/s=6m/min,机床主轴转速为：n s=460r/min,按机床使用说明书选取：n w=320r/min,则v=8.04m/min；机动时，l=11+5=16mM，计算切削工时:

t m=l/fn=16/1.25×320=0.04min

工序13

功螺纹M6

机床：Z512台式钻床

刀具：丝锥M6，P=1㎜

切削用量选为：v=0.1m/s=6m/min,机床主轴转速为：n s=460r/min,按机床使用说明书选取： n w=320r/min,则 v=6.03m/min,机动时，l=18＋5=23㎜计算切削基本工时时：

t m=l/P·n=(18＋5)/320×1=0.08min

工序14

精镗Φ52，以底面及两孔作定位基准。

单边余量Z=0.2mm，可以一次切除，则ap=0.2mm。

由《切削手册》表 1.6查得,进给量 f z=0.15-0.25mm/r, 取为0.1 mm/r。由《切削手册》表1.1查得，v=65 m/min。则:

n w=1000v/πd w=1000×65/π×51.9=401r/min。

根据《简明手册》4.2-21查得,n w取为370r/min。

加工基本工时: t=L/ n w×f=18+2/370×0.1=0.541min。

精镗Φ98.4，以底面及两孔作定位基准。

单边余量Z=0.2mm，可以一次切除，则ap=0.2mm。

由《切削手册》表 1.6查得,进给量 f z=0.10-0.15mm/r, 取为0.1 mm/r。由《切削手册》表1.1查得，v=65 m/min。则:

n w=1000v/πd w=1000×65/π×98.4=210r/min。

根据《简明手册》4.2-21查得,n w取为245r/min。

加工基本工时: t=L/ n w×f=18+2/245×0.1=0.816min。

考虑刀具烧伤的因素，选n w=245 r/min

浮动镗Φ52，以底面及两孔作定位基准。

单边余量Z=0.05，可以一次切除，则ap=0.05mm。

计算过程同精镗Φ52孔的计算过程。

工序15

半精铣左右端面

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