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1、机 械 制 造 工 程 原 理 课 程 设 计 说 明 书 第 1 页共 15 页 目录 第一部分工艺设计 1.设计任务 2 2.零件工艺分析 2 3.毛坯的选择 3 4.工艺过程设计 4 5.确定毛坯尺寸、机械加工余量及工序尺寸. 7 第二部分夹具设计 1.设计任务 13 2.确定定位方案、选择定位元件14 小结.15 参考书目 .15 机 械 制 造 工 程 原 理 课 程 设 计 说 明 书 第 2 页共 15 页 第一部分工艺设计 1.设计任务 本次所要加工的零件为底板，示意图如下图1： 图 1 技术要求： 1.4-M10-7H 配作 2.锐角倒钝 R0.5 3.去毛刺 材料： 45
2、零件生产类型：中等批量。 2.零件工艺性分析 底板零件图的视图正确、完整，尺寸、公差齐全， 但技术要求中未注明淬火层的 深度，且底板下表面及与其他部件配合的地方的表面粗糙度要求最高，为0.8。所 有的螺栓紧固孔粗糙度要求适中，为1.6。其他的表面精度要求不高，为6.3。 机 械 制 造 工 程 原 理 课 程 设 计 说 明 书 第 3 页共 15 页 表 1 车安装底板的技术要求 加工表面基本尺寸 /mm 公差及精度等级表面粗糙度 Ra/ m 安装的下底板表面- IT7 0.8 螺纹孔?10 IT7 1.6 两侧紧固螺栓孔R10 IT8 6.3 底板表面精度要求高， 刨削需要刨床或者铣床，
3、然而表面的精度要用磨床磨削加 工来要保证。 零件为长方体形状，所以在表面磨削加工和键槽加工过程中可设计专用夹具在机 床上加工。 3.毛坯的选择 由于安装底板所受载荷不大， 底板的生产纲领为中等批量生产，所以可以选用型 材直接加工，以提高生产效率，节约成本。 毛坯的尺寸通过确定加工余量后确定为45520525，毛坯示意图如图2： 图 1 长高 图 1 长宽 机 械 制 造 工 程 原 理 课 程 设 计 说 明 书 第 4 页共 15 页 4.工艺过程设计 4.1 零件定位基准的选择 对于此底板的各表面的加工均利用外表面定位，对于相对的面定位以“基准重合” 原则，当掉头装夹的时候使用相对的那面来
4、定位。 加工槽平面使用外表面以及与之最靠近的表面来定位，这也符合“基准重合” 原 则，示意图如图3： 图 3 4.2 零件表面加工方法的选择 本零件的加工表面有上下表面、螺纹孔、槽等，这里只列举其中较为典型的三个 表面来说明其加工方法： （1）底板与其他部件配合的地方的表面粗糙度要求最高，粗糙度：为Ra0.8， 精度等级： IT7 能达此要求的加工经济精度的加工路线有： 粗铣 精铣 刮研 /宽刃精刨（加工经济精度：IT6IT7 ，表面粗糙度： Ra0.10.8 ） 粗铣 精铣磨削（ IT7，Ra0.20.8 ） 粗铣 精铣粗磨精磨（ IT6IT7 ，Ra0.0250.4 ） 第一种方法对中等大
5、批量生产的零件而言成本成本较高， 第三种方法精度太 机 械 制 造 工 程 原 理 课 程 设 计 说 明 书 第 5 页共 15 页 高，在此处用不着，所以第二种方法比较容易实现。 （2）配作的螺纹孔内表面粗糙度精度要求也比较高，粗糙度：为Ra1.6，精 度等级： IT7 能达此要求的加工经济精度的加工路线有： 钻粗铰精铰（加工经济精度： IT7IT8 ，表面粗糙度：Ra0.81.6 ） 钻扩粗铰精铰（IT7，Ra0.81.6 ） 钻扩机铰手铰（IT6IT7 ，Ra0.20.4 ） 第二、三种方法适用于孔径较大的孔加工（大于 15mm20mm) ， 第三种方法 精度太高，在此处用不着，所以第
6、一种方法比较容易实现。 （3）其他的表面精度要求不高，粗糙度：为Ra6.3，精度等级： IT8 能达此要求的加工经济精度的加工路线有： 粗铣（加工经济精度： IT8IT10 ，表面粗糙度：Ra12.550 ） 粗铣 精铣（加工经济精度： IT8IT10 ，表面粗糙度：Ra1.66.3 ） 粗铣 精铣 刮研 /宽刃精刨（加工经济精度：IT6IT7 ，表面粗糙度： Ra0.10.8 ） 相对来说第二种方法才适用。 4.3 制定工艺路线 机 械 加 工 工 序 （ 1） 遵 循“ 先 基 准后 其 他 ”原 则 ， 首先 加 工 精 基 准 板 件 底 面 。 （ 2） 遵 循 “ 先 粗 后 精
7、” 原 则 ， 先 安 排 粗 加 工 工 序 ， 后 安 排 精 加 工 工 序 。 （ 3） 遵 循 “ 先 面 后 孔 ” 原 则 ， 即 先 加 工 上 面 ， 后 加 工 螺 纹 孔 以 及 紧 固 螺 栓 圆 槽 。 这里制定了两种工艺路线方案，并进行比较，从中选出最合理的一种方案。 方案一： 工序 00：下料 工序 05：粗铣上表面及侧表面 工序 06：粗铣下表面及精铣下表面 机 械 制 造 工 程 原 理 课 程 设 计 说 明 书 第 6 页共 15 页 工序 10：精铣上表面及侧表面 工序 12：中检 1 工序 15：铣两侧紧固螺栓孔 工序 20：钻螺纹孔 工序 30：粗铰
8、螺纹孔 工序 35：精铰螺纹孔 工序 40：攻螺纹孔 工序 45：中检 2 工序 50：铣底面槽 工序 51：铣侧面斜角 工序 55：中检 3 工序 60：高频淬火 工序 65：去应力退火 工序 70：中检 4 工序 75：磨削上表面及侧表面 工序 76：粗磨底面精磨底面 工序 80：中检 5 工序 85：去应力退火 工序 90：终检 工序 95：油封入库 方案二： 工序 00：下料 工序 05：粗铣各个外表面 工序 10：精铣各个外表面 工序 15：中检 1 工序 20：磨削各个表面 工序 30：钻螺纹孔 工序 35：铰螺纹孔 机 械 制 造 工 程 原 理 课 程 设 计 说 明 书 第
9、7 页共 15 页 工序 40：攻螺纹孔 工序 45：铣底面槽 工序 50：中检 2 工序 55：高频淬火 工序 60：去应力退火 工序 70；磨削各个外表面 工序 75：去应力退火 工序 80：终检 工序 85：油封入库 方案比较：方案二中将磨削放在钻孔加工之前，其理由是为其后的钻孔加工 和铰孔加工准备较好的辅助基准，但这样做会使工件在两台机床之间来回移 动，浪费工时，降低了生产效率，而且这样做对提高钻孔加工精度的意义并不 大。在淬火前进行磨削加工，由于材料较软，对磨削加工不利，且会在零件的 表面产生很大的残余应力。方案二在磨削后无去应力处理，会使表面有较大的 残余应力。综上所述，选择方案一
10、作为此零件的加工路线。 5.确定毛坯尺寸、机械加工余量及工序尺寸 5.1 确定毛坯尺寸 铣削安装底板的上表面 1. 加工条件： 工件材料： #45,b =170240MPa; 加工要求：铣削安装底板的上表面，加工余量3mm； 机床： X61W 万能铣床 刀具： YG6 硬质合金端铣刀。铣削宽度ae90,深度 ap6,齿数 z=8,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=100mm。 根据切削用量手册 （后简称切削手册 ）表 3.2，选择刀具前角 00后角 08，副后角 0=10，刃倾角： s =10,主偏角 Kr=60,过渡刃 Kr =30,副偏角 K
11、r=5。 2.零件的长、宽、高最大值为45020022 外表面的路线为： 粗铣精铣 粗铣的余量为 2mm 精铣的余量为 1mm 所以选择的毛坯的尺寸：长为450+（1+2）2=456mm ，宽为 200+（1+2） 机 械 制 造 工 程 原 理 课 程 设 计 说 明 书 第 8 页共 15 页 2=206mm ，高为 22+（1+2）2=28mm 的长方体块料。 3.1.0 粗铣上表面切削用量 1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=2mm ，一次走刀即可完成。 2）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
12、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 ，X61W万能铣床）时： fz=0.20.29mm/z 故选择： fz=0.2mm/z 3）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=100mm ，故刀具使用寿命T=180min（据简明手册表3.8 ） 。 4）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 d0=100mm ，Z=8，ap7.5 ，fz0.18mm/z 时， vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min
13、 。各修正系数为：kMV= 1.0 ，kSV= 0.8 。切 削速度计算公式为： v p vevzvpT vv ck zuayfxa qdc v v m 0 其中mmae66，mm ap 2，203 vC ，2. 0qv， 15.0 xv ，35.0yv， 8.08. 00.1 kkkSvMvv ，2.0 uv ，0pv，32.0m，min180T， zmmf z /18.0，8Z，将以上数据代入公式： min/111 8. 0 102. 06635. 02 .015. 04180 2 .0100203 032. 0 m vc 确定机床主轴转速：min/353 1000 r d v n w c
14、 s 。 根据简明手册表4.2-36 ，选择 nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进 机 械 制 造 工 程 原 理 课 程 设 计 说 明 书 第 9 页共 15 页 给量和每分钟进给量为： vc= 1000 0n d = 1000 30010014.3 m/min=94m/min f zc= zn v c fc = 8300 390 mm/r=0.16mm/r 5)校验机床功率 根据切削手册表3.24 ，近似为 Pcc=3.3kw, 根据机床使用说明书，主轴允 许 功率 Pcm=4.5 0.75kw=3.375kwPcc。故校 验 合格 。最 终确 定:ap=2.
15、0mm ， nc=300r/min ，vf=390mm/s ，vc=94m/min，fz=0.16mm/r。 6）计算基本工时 t mL/ vf，L=l+ y+ ，l=456mm. 查切削手册表3. 26 ，入切量及超切量为：y+=40mm ，则： tm2L/ Vf=(456+40)/390=2.54min 。 3.1.1粗铣下表面切削用量 由于零件为长方体形，故两侧加工方法相同。 3.2.0精铣上表面切削用量 1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=1mm ，一次走刀即可完成。 2）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
16、进给量提高加工效率。根据切削手册表3.15 ，使用 YT15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 ，X61 万能铣床）时： fz=0.070.33mm/z 故选择： fz=0.30mm/z 3）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0.25mm ；由于铣刀直 径 d0=80mm ，故刀具使用寿命T=180min（据简明手册表3.8 ） 。 4）计算切削速度vc和每分钟进给量 vf 机 械 制 造 工 程 原 理 课 程 设 计 说 明 书 第 10 页共 15 页 根据切削手册表3.16，当 d0=80mm ，Z=8，ap7.5 ，fz0.18mm/z 时， vt=98m/min,nt=250r/min,v ft=471mm/min 。各修正系数为：kMV= 1.0 ，k
