填料箱盖工艺夹具设计 工序卡片 工程图

机 械 制 造 工 艺 学

课 程 设 计 说 明 书

设计题目 设计“填料箱盖”零件的机械加工

工艺规程及工艺装备

设 计 者： 指导教师：

贵州大学 2013年12月25日

1

贵州大学

机械制造工艺学课程设计任务书

题目：设计“填料箱盖”零件的机械加工

工艺规程及工艺装备

1.零件图 1张 毛坯图 1张

3.机械加工工艺过程卡片 1张 4.机械加工工艺卡片 1套 5.夹具装配总图 1张 6.夹具体零件图 1张 7.课程设计说明书 1份

班 级： 学 生： 指导教师：

2013年12月25日

2

内容： 2.

目录

前言..... ................................................................... 4 一、零件分析 ............................................................... 4

1.1零件的作用 ........................................................... 4 1.2零件的工艺分析 ....................................................... 4

二、工艺规程设计 .......................................................... 5

2.1 确定毛坯的制造形式 ................................................... 5 2.2 基面的选择 ........................................................... 5 2.3制定工艺路线 ......................................................... 6 2.4选择加工设备及刀、夹、量具............................................8 2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定..................................9 2.6确定切削用量及基本工时...............................................10

三、铣?65端面的夹具设计.................................................24

3.1 确定夹具设计方案.....................................................24 3.2 定位装置设计.........................................................24 3.3 夹紧装置设计.........................................................24 3.4夹具技术要求..........................................................26

设计总结 .................................................................. 27 致谢........................................................................ 28 参考文献 .................................................................. 29 附录...............................................................30

3

前言

机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学、进行了生产实习之后的一个重要的实践环节，是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，同时也是锻炼了我们通过设计能获得综合运用过去所学的全部课程进行工艺及设计的基本能力。

就我个人而言，我希望能够通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的技术工作打下一个良好的基础。

由于能力和经验所限，本次设计尚有许多的不足之处，恳请各位老师给与指教。

一、 零件的分析

1.1零件的作用

本次设计所给定的零件是汽车的填料箱盖，它位于箱体的顶端。主要作用是与轴配合使用，保证与箱体联结起密封作用，使箱体在工作时不致让油液渗漏。

1.2零件的工艺分析

该零件的轴向和径向尺寸较大，要求加工外圆、端面及内孔（调头加工），孔既是装配基准又是设计基准，对内表面的加工精度要求比较高，对配合表面的表面粗糙度要求也比较高。对于同一轴线的孔有一定的同轴度及端面对孔轴线垂直度有一定的要求。 填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求，现分述如下：

?0.04801、以?60H8()孔为中心的加工表面这一组加工表面：尺寸为

78

?0.0480与?60H8()垂

直度为0.012的孔底面,其表面粗糙度要求高为0.4,须研磨。

?0.04802、以?60H8()孔为中心均匀分布的

12孔

包括6x?13.5、4xM10-6H深20孔深24、4xM10-6H。 3、以?65h5（

0?0.0130）轴为中心的加工表面包括：尺寸为?65h5（?0.013）的外圆面及尺

0?0.013?0.036?0.090寸为?80的与?65h5（）相接的肩面, 两处的表面粗糙度为1.6；尺寸为?100f8(0.025

)

0与?65h5（?0.013）同轴度为

0?0.0480的面； 尺寸为?60H8()与?65h5（?0.013）同轴度

0?0.0130?0.013为0.025的孔；尺寸为?80和?65h5（0.015。

）相接的肩面与?65h5（）轴线的垂直度

4、其它未注表面的粗糙度要求均为6.3,由工艺学书知进行粗加工即可满足要求。

4

二、工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形式

零件的材料为HT200，考虑到填料箱盖的毛坯形状的复杂程度、零件材料的综合性能（灰铸铁的铸造性能好）以及零件在工作过程中受到轴向力及摩擦力，因此选用铸件，以获得形状完整、轮廓清晰的毛坯，加上铸件有良好的减振性、减摩性及抗压能力，保证零件工作可靠。由于零件属于中批生产的水平，考虑到铸件内腔的复杂程度，并且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型（砂型铸造中的机器造型），能够提高生产率，并保证铸件的尺寸精度和表面质量，使其机械加工余量减小。此外，由于零件的内腔有孔需要铸造出来，故还应安排型芯。为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。

2.2基准面的选择

基准面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准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百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择

粗基准的选择将影响到加工面与不加工面的相互位置，或影响到加工余量的分配，所以正确选择粗基准对保证产品质量有重要影响。按照有关的粗基准选择原则（当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。） （2）精基准的选择

选择精基准时应重点考虑基准重合的问题，如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。

按照精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；互为基准原则；自为基准原则；可靠方便原则）。对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法：

1.当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。 2.采用锥堵或锥套心轴。

3.精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。

5

2.3制定工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用组合机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。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。本次加工路线的加工方式主要有铣、车、钻、镗、磨。 1.工艺路线方案一

工序Ⅰ 铣削左、右两端面。

工序Ⅱ 粗车?65，?80，?75，?100，?155外圆、切槽及倒角。 工序Ⅲ 钻?30孔、扩?32孔，钻?47孔。

工序Ⅳ 钻6x?13.5孔,2xM10-6H,4xM10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹 工序Ⅴ 精车?65外圆及与?80相接的肩面。

?0.048工序Ⅵ 粗、精、细镗?60H8（

0)孔。

工序Ⅶ 铣?60孔底面。 工序Ⅷ 磨?60孔底面。 工序Ⅸ 镗?60孔底面沟槽。 工序Ⅹ 研磨?60孔底面。 工序Ⅺ 去毛刺，终检。 2.工艺路线方案二

工序Ⅰ 车削左、右两端面。

工序Ⅱ 粗车?65，?80，?75，?100，?155外圆、切槽及倒角。 工序Ⅲ 钻?30孔、扩?32孔，钻?47孔。 工序Ⅳ 精车?65外圆及与?80相接的端面。

?0.048工序Ⅴ 粗、精、细镗?60H8（

0)孔。

工序Ⅵ 铣?60孔底面 工序Ⅶ 磨?60孔底面。 工序Ⅷ 镗?60孔底面沟槽。 工序Ⅸ 研磨?60孔底面。

工序Ⅹ 钻6x?13.5孔,2xM10-6H,4xM10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹

6

工序Ⅺ 去毛刺，终检。

3.工艺方案的比较与分析

上述两个方案的特点在于：方案一是采用铣削方式加工端面，且是在先加工12孔的基

?0.0480础上才去精加工外圆面和ф60H8（

)孔。；方案二是使用车削方式加工两端面，12孔的

加工放在最后。两者相比较起来我们可以看出，由于零件的端面尺寸不大，从生产率方面及本次课程设计所要求（每人选取一道工序来设计夹具）来考虑，应铣削端面。综合考虑，我们选择工艺路线二。

但是在工艺路线二中，从工艺顺序的安排原则考虑，如果先加工工序Ⅳ 精车ф65外圆及与ф80相接的肩面，然后是工序Ⅹ 钻6x?13.5孔,2xM10-6H,4xM10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。由于钻孔属于粗加工，加工精度低。且在零件图纸中其精度要求不高，且切削力较大，可能会引起已加工表面变形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工艺路线确定如下：

工序Ⅰ 铣削左、右两端面。

工序Ⅱ 粗车?65，?80，?75，?100，?155外圆、切槽及倒角。 工序Ⅲ 钻?30孔、扩?32孔，扩?47孔。

工序Ⅳ 钻6x?13.5孔,2xM10-6H,4xM10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹 工序Ⅴ 精车?65外圆及与?80相接的肩面。

?0.0480工序Ⅵ 粗、精、细镗?60H8（

)孔。

工序Ⅶ 铣?60孔底面 工序Ⅷ 磨?60孔底面。 工序Ⅸ 镗?60孔底面沟槽。 工序Ⅹ 研磨?60孔底面。 工序Ⅺ 去毛刺，终检。

以上工艺过程详见附录中“机械加工工艺过程卡片”。

7

2.4选择加工设备及刀、夹、量具

由于生产类型为中批生产，故加工设备宜通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。

（1）铣削左、右两端面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用XA6132型万能升降铣台铣床。由切削用量简明手册选择YG6硬质合金刀，刀具直径为125、200mm,专用夹具、游标卡尺。

（2）粗车外圆、倒角及槽。采用卧式车床C630-1。选择YG65车刀，刀具尺寸16mmx25mm,三爪卡盘和游标卡尺。

（3）钻?30扩至? 32 、? 47 ，孔口倒角0.5x45度。钻孔选择转塔车床365L，选用锥柄麻花钻、锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角。还有三爪卡盘、游标卡尺和塞规。

（4）钻12孔。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，选择摇臂钻床Z3025钻6x?13.5孔选择锥柄麻花钻，钻4xM10选择锥柄麻花钻，钻2xM10选择锥柄麻花钻。夹具采用专用夹具，量具为游标卡尺。4xM10，2xM10螺孔采用机用丝锥、丝锥夹头、专用夹具和螺纹塞规

（5）精车65外圆及91槽。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用卧式车床C616。选择YG65车刀，刀具尺寸16mmx25mm,三爪卡盘和游标卡尺。

（6）镗孔?60。采用的是金刚镗床T740，选择功率为1.5KW的镗削头，由简明机械加工工艺手册选择镗刀，专用夹具、游标卡尺。

（7）铣孔底面。采用卧式铣床X63，采用功率为1.5KW的1TXb20M型铣头，莫氏锥柄面铣刀、专用铣夹具、专用夹具。

(8)磨孔底面采用内圆端面磨床M115B，选择砂轮为G36YA6N、专用夹具，表面粗糙度仪。 （9）镗沟槽，采用镗床T68，选择内孔镗刀，专用夹具，游标卡尺。 （10）研磨孔底面，采用研磨机，专用夹具和表面粗糙度仪。

2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定

8

“填料箱盖”零件材料为HT200，时效处理，硬度为190～241HBS，生产类型为中批生产，

采用机器造型铸造毛坯。

根据上述材料及加工工艺，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如下：

（1）外圆表面(?65、?80、?75、?100、?91、?155)考虑到尺寸较多且相差不大，为简化铸造毛坯的外形，现直接按零件结构取为?84、?104、?160的阶梯轴式结构，除?65以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值为Ra6.3um,只要粗车就可满足加工要求。 (2）外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。查〈〈工艺手册〉〉表2.2-1,铸件轮廓尺寸(长度方向>100～160mm,故长度方向偏差为?2.5 mm.长度方向的余量查表2.2-4,其余量值规定为3.0～3.5 mm.现取3.0 mm。

(3）?32、?47内孔。选毛坯为实心（铸造方便），两内孔精度要求自由尺寸精度要求，Ra为6.3,钻孔再扩孔即可满足要求。

?0.0480(4）内孔?60H8(

)。要求以外圆面?65h5（

0?0.013）定位，铸出毛坯孔?55。

查表2-7：

粗镗?59.5 2Z=4.5 精镗?59.9 2Z=0.4 细镗?60H8(0?0.048(5) ?60H8(0?0.046) 2Z=0.1

)孔底面加工.

按照<<工艺手册>>表2.3-21及2.3-23 研磨余量 Z=0.010～0.014 取Z=0.010 磨削余量 Z=0.2～0.3 取Z=0.3 铣削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69

(6) 底面沟槽.采用镗削,经过底面研磨后镗可保证其精度，Z=0.5。

(7) 6×?13.5孔及2xM10—6H孔、4xM10—6H深20孔。均为自由尺寸精度要求。

其中6×?13.5孔可一次性钻出。查《工艺手册》表2.3-20得攻螺纹前用麻花钻钻直径8.5的孔，攻螺纹M10

2.6确定切削用量及基本工时

9

工序I：铣削左、右端面 1.加工条件

工件材料：HT200，抗拉强度为195MPa、铸造，时效处理。 加工要求：粗铣?155、?65端面，Ra=6.3； 机床：XA6132型万能升降铣台铣床。

刀具：刀片材料YG6，端铣刀直径｛d0=125mm（铣?65处端面），d0=200mm（铣?155处端面）｝。主偏角kr =80°,前角r =10°，后角?0 =8°， 刀齿螺旋角为15°，刀齿斜角为-20°。采用端铣刀能够获得较小的表面粗糙度和较高的劳动生产率。 2.计算切削用量 （1）铣?155端面

1）切削深度ap：由于加工余量不大，故可一次走刀切完，所以 ap=z=3mm

2）决定每齿进给量fz：采用不对称铣可以提高进给量。根据《切削用量简明手册》表3-5，当使用YG6，铣床功率为7.5KW（表3.30）时 fz=0.14～0.24mm/z 因采用不对称铣，所以取最大值，为0.24mm/z

3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：由表3-7知，铣刀后刀面最大磨损限度为1.5mm，由于铣刀直径为125mm，故刀具寿命T=180min（表3-8）。 4）决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf

由表3-16知，当d0=125mm 齿数Z=12，ap《4mm，fz《0.24mm时，Vf =77m/min, nt =196r/min Vft =517mm/min

Kmv=Kmn=Kmvf =0.89 Ktv=Ktn=Ktvf=0.7

所以 Vc =77x0.89x0.7=47.97m/min Vf =517x0.89x0.7=322.09mm/min N=196x0.89x0.7=122.1r/min 根据铣床说明书选择

Nc=150r/min Vfc=375mm/min

所以实际切削速度和每分钟进给量为：

10

V=

?dn1000=

3.14?125?150=58.9 m/min

1000 fz=

Vfc375==0.208mm/z NZ150?12 5）验算机床功率 根据表3.24 当抗拉强度为190～240HBS，ap《4mm，Z=12，

Vfc=375mm/min时

Pcc=3.3KW

由机床说明书得 PcM=7.5x0.75=5.63KW Pcc＜PcM

所以选择的切削用量可以选用。

6）计算工时

T=

L，由表3.23知，L=140+40=180 VfT=

180=0.48min 375（2）铣?65端面

1）切削深度ap：由于加工余量不大，故可一次走刀切完，所以 ap=z=3mm

2）决定每齿进给量fz：采用不对称铣可以提高进给量。根据《切削用量简明手册》表3-5，当使用YG6，铣床功率为7.5KW（表3.30）时 fz=0.14～0.24mm/z 因采用不对称铣，所以取最大值，为0.24mm/z

3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：由表3-7知，铣刀后刀面最大磨损限度为1.5mm，由于铣刀直径为200mm，故刀具寿命T=240min（表3-8）。 4）决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf

由表3-16知，当d0=200mm 齿数Z=16，ap4mm，fz0.24mm时，Vf =70m/min,

nt =117r/min Vft =392mm/min

Kmv=Kmn=Kmvf =0.89 Ktv=Ktn=Ktvf=0.7

11

所以 Vc =70x0.89x0.7=43.61m/min Vf =392x0.89x0.7=244.2mm/min N=117x0.89x0.7=72.89r/min 根据铣床说明书选择

Nc=75r/min Vfc=300mm/min

所以实际切削速度和每分钟进给量为：

V=

?dn3.14?200?751000=

1000=47.1m/min

fVfc300z=

NZ=75?16=0.25mm/z 5）计算工时

T=

LV，由表3.23知，L=320+60=380 fT=

380300=1.27min 工序II：粗车?65, ?80, ?75, ?100外圆以及槽和倒角 卧式车床C630-1

（1）切削深度:先车?84至?80以及车?104至?100。 进给量: 见《工艺手册》表5-5

Vcvc=

Tmax(m/min)

vykvvpf =

1.58600.2?20.15?0.50.4?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97 =66.3(m/min) 确定机床主轴转速:

n1000VC1000?66s=

?d=.7=204(r/min) ?3.14?104

按机床选取n?=230 r/min。所以实际切削速度：

12

V=

检验机床功率: 主切削力：

?dn3.14?104?2301000=

1000=75.1 m/min

Fc=CFcapxFCf

yFCvcnFCkF

CCFC=900, xFC=1.0 , yFC=0.75 , nFC=-0.15

kMF=(

HBnF2000.4)?()?1.02 190190kkr=0.73

所以

FC=900?1.5?0.5切削时消耗功率：

Pc=

0.75?66.7?0.15?1.02?0.73?598(N)

FcVc598?66.7??0.665(KW) 446?106?10由《工艺手册》表4-1中C630-1机床说明书可知, C630-1主电动机功率为7.8KW,当主轴转速为230r/min时,主轴传递的最大功率为2.4KW,所以机床功率足够,可以正常加工。 计算切削工时

T=

L1?L2?L105?4==3.27min

nf66.7x0.5（2） 粗车?65外圆

取 nw=305r/min

实际切削速度

V=

?dwnw3.14?305?65=?62.3m/min 10001000计算切削工时 取：L=17mm, L1=3mm, L2=0mm

T=

L?L1?L217?3==0.262min

nf305x0.5（3) 粗车?75外圆

13

取 nw=305r/min

实际切削速度 V=

?dwnw1000=3.14?305?751000?71.9m/min 计算切削工时，取L=83mm, L1=3mm, L2=0mm T=

L?L1?L283nf=?3305x0.5=0.564min

（4） 粗车?100外圆

取 nw=305r/min

实际切削速度

V=

?dwnw1000=3.14?305?100?95.78m/min 1000计算切削工时 取 L=15mm，L1=3mm, L2=0mm T=

L?L1?L215?nf=3305x0.5=0.104min

（5）粗车?155外圆

取 nw=305r/min

实际切削速度

V=

?dwnw=3.14?305?15510001000?148.44m/min计算切削工时 取 L=15mm，L1=3mm, L2=0mm T=L?L1?L215?nf=3305x0.5=0.104min

（6）车槽7.5 采用切槽刀，rR=0.2mm

14

取 f=0.25mm/r nw=305r/min

取：L=9mm, L1=3mm, L2=0mm

T=

（7）倒角、倒圆角

工序III 钻、扩?32mm及?47孔 转塔车床365L （1）钻孔?25mm

选择进给量 f=0.41mm/r

选择切削速度（见《切削手册》表5-6，按5类加工性考虑）

V=12.25m/min 所以ns???dw 按机床选取：

l?l1?l29?3??0.08min nf305?0.51000v1000?12.25?130(r/min)

??30nw=136r/min

则实际切削速度 v??dn1000???25?1361000?10.68m/min

计算切削工时，取：l?65mm， l1=10mm， l2=4mm

t ?（2）扩孔?32mm

l?l1?l2nwf=

65?10?4?1.41min

136?0.41根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为

f=（1.2～1.3）f钻 v=（

11~）v钻 23公式中f钻、v钻为加工实心孔时的切削用量，查《切削手册》

得 f钻=0.56mm/r（表2.7）

v钻=19.25m/min（表2.13）

并令： f=1.35

f钻=0.76mm/r

按机床取f=0.76mm/r；

15

v=0.4v钻=7.7m/min

ns?

按照机床选取：

1000v1000?7.7??76.6r/min ?d??32nw?97r/min

所以实际切削速度：

v??dwnw1000???32?971000?7.84m/min

计算切削工时，取：l1?7mm， l2?2mm， l?65mm

t?(3)扩孔?47mm

l1?l2?l7?2?65=?1.22minnwf0.76?78

根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为

f=（1.2～1.3）f钻 v=（

11~）v钻 23公式中f钻、v钻为加工实心孔时的切削用量，查《切削手册》

得 f钻=0.56mm/r（表2.7）

v钻=19.25m/min（表2.13）

并令： f=1.35

f钻=0.76mm/r

按机床取f=0.76mm/r

v=0.4v钻=7.7m/min

ns?按照机床选取：

1000v1000?7.7??52.6r/min ?d??47nw?97r/min

所以实际切削速度：

16

v??dwnw1000???47?971000?14.13m/min

计算切削工时，取：l1?2mm， l2?0mm， l?17mm

t?l1?l2?l2?17n= wf52.6x0.76=0.48min

工序IV 钻6x?13.5, 4-M10-6H深20孔深24，2xM10-6H 摇臂钻床Z3025

（1）钻6x?13.5：

由《工艺手册》取 f=0.35mm/r V=17mm/min 所以 n=

1000V??13.5=401(r/min)

按机床选取： nw?400r/min 所以实际切削速度为：

v??dwnw1000???13.5?4001000?16.96m/min

计算切削工时，取：l1?4mm， l2?3mm， l?15mm

t?l1?l2?ln=4?3?15wf400?0.35?0.157min

T1=6t=6?0.157=0.942min

（2）钻2xM10-6H底孔（底孔直径为?8.5）：

取 f=0.35mm/r v=13m/min 所以 n=

1000v??8.5=487r/min

按机床选取 nw?500r/min 实际切削速度

v??dwnw??8.5?5001000?1000?13.35m/min

17

计算切削工时，取：l?15mm， l1?4mm， l2?3mm

t?l1?l2?l4?3nf=?15?0.126w500?0.35min

T2=2t=2x0.126=0.252min （3）钻4xM10-6H深20，孔深24（底孔?8.5mm）：

f=0.35mm/r v=13m/min

所以 n=

1000v??8.5=486.8r/min

按机床选取 nw?500r/min 实际切削速度

v??dwnw??8.5?5001000?1000?13.35m/min

计算切削工时，取：l?24mm， l1?4mm， l2?0mmt?l1?l2?ln=4?24wf500?0.35?0.16min

T3=4t=4x0.16=0.64min

(4) 攻螺纹孔2xM10-6H：

V=0.2m/s=12m/min

所以 ns?382r/min 按机床选取

nw?315r/min

则实际切削速度

v??dwnw?10?3151000??1000?9.9m/min

计算切削工时，取：l?15mm， l1?3mm， l2?3mm

t?l1?l2?l15?3?n=3wf315?1?0.067min

T4=2t=2x0.067=0.134min 18

（5）攻螺纹4xM10-6H：

r=0.2m/s=12m/min

所以 ns?382r/min 按机床选取

nw?315r/min

则实际切削速度：

v??dwnw1000???10?3151000?9.9m/min

计算切削工时，取：l?20mm， l1?3mm， l2?0mm

t?L?L1?L220?3?0??0.073minnwf315x1

T5=4t=4x0.073=0.292min

工序V 精车?65mm的外圆及其与?80mm相接的肩面 ?100外圆 卧式车床C616

（1）精车?65外圆：

2Z=0.3mm f=0.1mm/r

ap?0.2mm

vc?cvkv(m/min)

Tmapxvfyv式中cv?158， xv?0.15, yv?0.4， m?0.15修正系数kv见《切削手册》表5-1

所以：

vc?cvxTmapvfyvkv?158?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97?257m/min

600.15?0.20.15?0.10.4

nw?1200r/min

19

所以实际切削速度：

v?1200???65?245m/min

1000计算切削工时，取：l?17mm， l1?3mm， l2?0mm

t?（2）精车肩面

l1?l2?l17?3?i=?2?0.33minnwf1200?0.1

Z=0.4mm

ap?0.2mm

f?0.1mm/r

计算切削速度：按《工艺手册》表5-2，切削速度的计算公式为（寿命选T=90min）

vc?cvkv(m/min)

Tmapxvfyv式中cv?158， xv?0.15, yv?0.4， m?0.15修正系数kv见《工艺手册》

表5-1

所以：

vc?cvxTmapvfyvkv?158?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97?257m/min

600.15?0.20.15?0.10.4ns?1000vc1000?257??1023r/min ?dw??80按机床说明书（见《工艺手册》表5-2）选择1200r/min(考虑速度损失问题) 所以实际切削速度 ：

v?1200???80?301m/min

1000计算切削工时，取：l=12.5mm， l1?2mm， l2?0mm， ls?0

t?

（3）精车外圆?100mm

l1?l2?l?i=0.24minnwf

20

2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/min

计算切削速度：

vc?cvxTmapvfyvkv?158?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97?257m/min

600.15?0.20.15?0.10.4

按机床说明书 取 nw?1200r/min实际切削速度：

v?1200???100?376.8m/min

1000计算切削工时，取:l?30mm， l1?3mm， l2?0mm

t?

l1?l2?l30?3?i=?2?0.6min nwf1200?0.1?0.048工序Ⅵ：精、粗、细镗?60H8(0)mm孔 金刚镗床T740

（1）粗镗孔至?59.5mm

2Z=4.5mm

则

Z=2.25mm

nw?1000v1000?35??185r/min ?d??60确定金刚镗床的切削速度为v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金刚镗主轴转数为

无级调数，故以上转数可以作为加工时使用的转数。

计算切削工时，取：l?78mm， l1?3mm， l2?0mm

t?

l1?l2?l78?3?i=?3?1.64min nwf185?0.8（2）精镗孔至?59.9mm

21

2Z=0.4mm， Z=0.2mm

f=0.1mm/r

取 v=80m/min

nw?1000v1000?80??425r/min ?d3.14?60计算切削工时，取：l?78mm， l1?3mm， l2?0mm

t?（3）细镗孔至?60H8(0l1?l2?l78?3?i=?2?3.18min nwf425?0.1?0.048)mm

由于细镗与精镗孔时共用一个镗杆，利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故切

削用量及工时均与精樘相同。

ap?0.05mm

f=0.1mm/r

nw=425r/min

V=80m/min

工序Ⅶ：铣?60孔底面 卧式铣床X63 铣刀：选用立铣刀 d=10mm L=115mm 齿数Z=4 切削速度：参照有关手册，确定v=15m/min

aw?7mm

ns?1000v1000?15=477.7r/min ??dw??10采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见《工艺手册》表4.2-39） 取 nw=475r/min 故实际切削速度为：

v??dwnw1000???10?4751000?14.9m/min

当nw=475r/min时，工作台的每分钟进给量

fm应为

fm?fzznw?0.08?4?475?150mm/min查机床说明书，刚好有

fm?150m/min故直接选用该值。

22

计算切削工时，取：L=（60mm-30mm）=30mm

tm=

30?0.2min 150倒角0.5x45°采用90°锪钻

工序Ⅷ：磨?60孔底面 内圆端面磨床M115B (1）选择砂轮：查《工艺手册》选择A36KV6P 20x6x8mm。 (2)切削用量的选择：

砂轮转速 n砂?1500r/min，v砂?27.5m/s 轴向进给量 fa?3mm 径向进给量 fr?0.015mm

计算切削工时，当加工一个表面时，L=30mm，b=30mm，zb=0.2mm，K=1.1

t1?2lbzbk2?30?30?1.1=?4.4min

10000rfafr1000?10?3?0.015r：工作台移动速度（m/min） fa：工作台往返一次砂轮轴向进给量 fv：工作台往返一次砂轮径向进给量

工序Ⅸ： 镗Φ60mm孔底沟槽 镗床T68

内孔车刀 保证t=0.5mm，d=?32mm 工序Ⅹ： 研磨Φ60mm孔底面

采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm ①．选择磨床：

选用M7232B型立轴矩台磨床。 ②．选择砂轮：

查《工艺手册》选用I-30x10x10-A60P6V ③．切削用量的选择：

砂轮转速 n砂=970r/min， 轴向进给量 fr=0.017mm/r 径向进给量 fa?3mm

最后将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入工序过程卡片及工序卡片，见附录。

23

三、夹具设计

3.1 确定夹具设计方案

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。

经过各方面的比较,决定设计第1道工序——铣削大端面的钻床专用夹具。本夹具将用于XA6132型万能升降台铣床，刀具材料为YG6硬质合金。

3.2 定位装置设计

由零件图可知，铣削左右大小两端面为对称分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为直径为?84的外圆柱面，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以?84外圆面作为定位基准。

为了提高加工效率及方便加工，决定刀具材料使用硬质合金，用于对铣削大端面进行加工。

3.3 夹紧装置设计

已知铣削宽度

ae=160mm,铣削深度ap≤4mm,由《切削用量简明手册》变

3.1

选择铣削直径d0=200mm,齿数Z=16。

铣刀几何形状：由工件材料Бp=195mpa，由表

3-2选

ro=10?，αo=8?，主

偏角Kr=60?,Kr’=8?。 选择切削用量：

1.切削深度ap：由于加工余量不大，故可以一次走刀完成，ap=Z=3mm。

2.决定每齿进给量fZ：采用不对称铣以提高进给量。根据表3-5，当使用YG6铣床

功率为7.5KW时：

fZ=0.14～0.24mm/Z

采用不对称铣削，所以取 fZ=0.24/Z

3.选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：由表3-7知，铣刀后刀面最大磨损限度为1.5mm，由于d0=200mm，故刀具寿命T=240。

4.决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf:

由表3-6知： 当铣削直径d0=200mm，齿数Z=16，铣削深度ap≤4mm,，

fZ=0.24/Z时:

根据XA5032立式铣床说明书选择：

24

Vf=70m/min，nt=117r/min,Vft=392mm/min

修正系数：Kmn=Kmv=Kmvf=0.89 Ktv=Ktn=Ktvf=0.7 Vc=Kmv× Ktv×Vf=70×0.89×0.7=43.61mm/min Vf=Vft×Kmvf×Ktvf=392×0.89×0.7=244.2mm/min n=nt×Kmn×Kt=117×0.89×0.7=72.89r/min 根据资料选其：

nc=75r/min, Vfc=300mm/min 故实际的切削速度和每步进给量为：

Vc=π×d0×nc/1000=3.14×200×75/1000=47.1m/min Fzc=Vfc/nc×Z=300/75×16=0.25mm/Z 刀具：刀具材料为YG6硬质合金，尺寸为?19.5。 则轴向力：见《工艺师手册》表28.4

F=CFFdz0fyFkF

式中： CF=405， ZF=0.8, yF=0.7, f=0.65 kHB190)nF=(

F?(200190)1.3?1.07 0.8

F=410×19.5 ×0.65 0.7

×1.07=2504N

转矩

T=CZTTd0fyTkT

式中: CT=0.198, ZT=2.0, yT=0.9 T=0.198×19.5 2.0 ×0.65

0.9

×1.07=19.74N?M 功率 Pm=Tv/30d0=0.854KW

在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=K1K2K3K4

式中 K1—基本安全系数，1.5; K2—加工性质系数，1.1;

K3—刀具钝化系数, 1.1; K4—断续切削系数, 1.1

则 F/=KF=1.5?1.1?1.1?1.1?2123?4239(N)

夹紧拉杆D=30mm。

25

N=π(100×100-30×30)×0.6/4=4286N

N>F

T=19.241 N?M 切向方向所受力:

F1=T/L=19.241/0.065=296N

取f?0.1

Ff=4286×0.1=428.6N

Ff> F1

所以,故本夹具可安全工作。

3.4夹具技术要求

1、夹具应有完善的装配定位基准，便于夹具制造、装配、检测、调试和维 修。

2、夹具设计应充分考虑操作方便和安全可靠、维护修理方便，应保证焊接 装卸方便，使焊接件处于最佳焊接位置，并应防止机构压手和松开打手。 3、夹具设计在保证工艺要求和刚性的情况下结构应简单合理，降低制造成 本。

4、夹具结构设计时，应充分考虑保证夹具具有足够的强度和刚度。

设计总结

为期三周的课程设计即将接近尾声，回顾整个过程，经过老师和同学的帮助，还有自己

26

不懈的努力，终于定时定量的完成了这次课程设计。本次工艺学课程设计是我们在结束所有基础课、一些专业课程以后的一次综合性设计，它不仅检验了我们大学三年对于所学的知识是否掌握扎实，同时还为我们接下来的毕业设计打下了基础。

课程设计作为《机械制造工艺学》课程的一个重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是某一道工序专用夹具设计。第一阶段运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关加工手册、工艺手册等等。在设计过程中我们不能够全面地考虑问题，造成走了许多弯路，设计进度缓慢，这些都说明我对所学的知识掌握不够。但幸运的是：我经过小组讨论以及老师的细心教导，使我们小组一次次地突破困难，最终在规定时间内完成了设计。

总的来说，这次设计使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练，提高了我的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了良好的基础。

27

致谢

经过林维、卢剑峰两位老师的悉心指导，为期3个星期的机械工艺学课程设计终于结束了。在此过程中，两位老师一步一步的指导我们进行着课程设计，不断的讲解那些设计所需要的知识，教会了我们如何查阅设计有关的资料等等。在此感谢老师的辛勤指导，向两位老师说一声：老师，你们辛苦了！

28

参考文献

【1】赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书(第二版).北京：机械工业出版社，2000.10 【2】王先逵.机械制造工艺学（第二版）.北京：机械工业出版社，2006.1 【3】杨叔子.机械加工工艺师手册.北京：机械工业出版社.2001.8

【4】徐鸿本，徐浩等编著.机床夹具设计手册.北京：机械工业出版社.2003.10 【5】艾兴，肖诗刚主编.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社.1994

【6】华楚生，王忠魁等编著.机械制造技术基础（第三版）.重庆：重庆大学出版社.2011.4 【7】李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社.1994

【8】浦林祥，王启平等编著.金属切削机床夹具设计手册.北京：机械工业出版社.1995.12 【9】孙丽媛主编.机械制造工艺及专用夹具设计指导（第二版）.冶金工业出版社.2002.12 【10】肖继德，陈宁平主编.机床夹具设计(第二版).机械工业出版社.2000.5

29

附录

内 容：

（1）零件毛坯图 1（2）机械加工工艺过程卡片（3）机械加工工艺卡片 1（4）夹具装配总图 1（5）夹具体零件图 1

张 张 套 张 张

30

1

31

32

33

34

35

36

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7nx.html