机械制造工艺学课程设计丝杆座机加工工艺规程及夹具设计

1、机 械 制 造 工 艺 学 课 程 设 计一、 设计任务1. 设计课题：丝杆座加工工艺规程设计 铣槽8专用夹具设计2. 生产纲领：年产量10000件，属于大批量生产3. 设计要求：（1）零件毛坯图1张 （2）机械加工工艺过程卡片1套 （3）机械加工主要工序的工序卡片1套 （4）夹具装配图1张 （5）夹具零件图若干张 （6）设计说明书1份二、 设计说明书前言机械制造工艺学课程设计是学完机械制造工艺学课程后进行的一个实践教学环节，是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。它要求学生全面地综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹

2、具的设计。 我希望通过这次课程设计培养独立思考、独立工作以及综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。1. 零件加工工艺设计（1）. 零件的工艺性审核1) 零件的结构特点丝杆座零件图如附图1所示。该零件是丝杆座2) 主要技术要求零件图上的主要技术要求为：去毛刺、锐角倒钝。3) 加工表面及其要求 孔22：孔径22，对A的垂直度为0.05mm，表面粗糙度R1.6m B、C面：保证尺寸为55*37mm，平行度0.02mm，表面粗糙度R1.6m F、G面：保证尺寸为28*37mm，表面粗糙度R3.2m D面：保证尺寸为55

3、*28mm，对A的垂直度为0.02mm，表面粗糙度R1.6m E面：保证尺寸为55*28mm，表面粗糙度R3.2m 槽8：尺寸为8mm，对A的垂直度为0.05mm，对称度为0.2mm, 表面粗糙度R3.2m 6-M4不通螺纹孔（B面）：钻孔3.3mm深为14mm，攻丝螺纹长为12mm，其分布在与孔22同心圆上，该圆直径为32，轴线距顶面距离为190.02mm，各孔相距角度45 2-M6不通螺纹孔：钻孔5mm深为14mm，攻丝螺纹长为12mm，其轴线距F面距离为8mm，两螺纹孔轴线距离为39mm4) 零件材料零件材料为45#钢，是调质钢，其组织为回火索氏体，适用于各种受力复杂的重要力零件，可再进

4、行表面淬火和低温回火或滲氮处理，使零件不仅具有先前调质处理后良好的综合力学性能，还具有局部或整体表面硬度高，较好的耐磨性。（2）. 毛坯选择1) 确定毛坯的类型及制造方法由于零件的材料45#钢，零件形状较为规则，因此应选用锻造成形制造毛坯。由于零件年产量为10000件，属于大批量生产，零件的轮廓尺寸不大，而且工件上有许多表面不需要切屑加工，所以选用自由锻的锻造成形方法。2) 确定毛坯的形状、尺寸及公差毛坯的形状及尺寸如附图2所示，根据图示为自由公差3) 确定毛坯的技术要求锻件无明显的锻造缺陷；未注园角为R35；拔模斜度为30；机加工前调质处理，消除内应力。4)绘毛坯图根据附图1所示的零件结构形

5、状，在各加工表面上加工余量绘制毛坯图如附图2所示（3）. 基准选择由于附图1所示的丝杆座零件多数尺寸及形位公差以底面E及孔22为设计基准，因此必须首先将底面E及孔22加工好，为后续工序准备基准。根据粗、精基准的选择，确定各加工面的基准如下：1）.底面E：孔22（粗基准）2）.顶面D、前后面BC、两侧面FG：底面E3）.顶面D、前后面BC（精加工）：底面E4）.槽8：底面E5）. 钻、攻6-M4螺纹孔：底面E6）. 钻、攻2-M6螺纹孔：底面E7）. 孔22（粗镗）：底面E8）. 孔22（精镗）：底面E（4）. 拟定机械加工工艺路线工艺路线方案一工序 铣底面工序 粗铣顶面D、侧面FG、前后面BC

6、 工序 精铣顶面D 、前后面BC 工序 铣槽工序 钻63.3，攻6M4工序 钻25，攻2M6工序 粗镗孔工序 精镗孔工序 清洗、去毛刺、锐边倒钝工序 检验工艺路线方案二 工序 铣底面工序 粗镗孔工序 精镗孔工序 铣顶面工序 铣两侧面工序 铣前后面工序铣槽工序钻63.3，攻6M4工序钻25，攻2M6工序清洗、去毛刺、锐边倒钝工序检验工艺路线方案一是按照工序集中原则组织工作，铣各个面及槽采用X62W卧式铣床，专用夹具加工，优点是工艺路线短，钻、攻6-M4螺纹孔及2-M6螺纹孔加工可在一台机床上完成，减少工件的装夹次数，需要的机床数量少，减少工件再工序间的运输，减少辅助时间和准备终结时间。工艺路线方

7、案二是按工序分散原则组织工序，各平面的铣屑加工可用通用夹具和通用铣床，钻、攻6-M4螺纹孔及2-M6螺纹孔可在普通钻床上加工，螺纹孔口倒角在另一台车床上加工。优点是可以采用通用机床和通用夹具，缺点是工艺路线长，增加另工件的装夹次数，再加上加工面分散，而且生产为大批生产，可以采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。综合以上两个工艺路线方案的优缺点，选择第一方案。（5）. 确定机械加工余量、工序尺寸及公差根据上述原始资料及加工工艺,查机械制造工艺设计简明手册(以下简称工艺手册),分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下:工序 工序内容 单边余量 工序尺寸 表面粗糙度工序

8、铣底面E 1.0mm 39mm 3.2m工序 粗铣顶面D 1.0mm 38mm 3.2m 粗铣侧面F 1.5mm 56.5mm 3.2m 粗铣侧面G 1.5mm 55mm 3.2m 粗铣前面B 1.0mm 31mm 3.2m 粗铣后面C 1.0mm 30mm 3.2m工序 半精铣顶面D 1.0mm 37mm 1.6m 半精铣前面B 1.0mm 29mm 1.6m 半精铣后面C 1.0mm 28mm 1.6m工序 铣槽8 4 .0mm 33.0mm 3.2m工序 1钻3.3mm孔深14mm 1.65mm 3.3mm 3.2m 2攻M4螺纹孔长12mm 0.35 mm 4mm 3.2m工序 1钻5

9、mm孔深14mm 2.5mm 5mm 3.2m 2攻M6螺纹孔长12mm 0.5 mm 6 mm 3.2m工序 粗镗孔22 0.6mm 21.2mm 3.2m工序 精镗孔22 0.4mm 22.0mm 1.6m（6）. 选择机床设备及工艺装备根据一般工厂现有的生产条件,现选用各工序所用的设备为：工序 X62W卧式铣床，铣夹具，端铣刀, 0200/0.02mm游标卡尺。工序 X62W卧式铣床，铣夹具，端铣刀, 0200/0.02mm游标卡尺。工序 X62W卧式铣床，铣夹具，端铣刀, 0200/0.02mm游标卡尺。工序 X62W卧式铣床，专用夹具，三面刃铣刀,0200/0.02mm游标卡尺。工序

10、 Z3025摇臂钻床3.3mm直柄麻花钻，M4细柄机用丝锥，钻夹具，攻夹具，0200/0.02mm游标卡尺。工序 Z3025摇臂钻床5.0mm直柄麻花钻，M6细柄机用丝锥，钻夹具，攻夹具，0200/0.02mm游标卡尺。工序 T68卧式镗床，镗夹具，斜楔式镗刀，0200/0.02mm游标卡尺。（7）. 确定切削用量及基本工作1) 工序 粗铣底面E加工条件：X62W卧式铣床，端铣刀，YT15硬质合金刀片，刀盘直径125mm，宽度90mm，齿数20，铣夹具,柴油冷却。确定被吃刀量 由毛坯图可知铣削宽度=32mm,粗铣深度=1.0mm。确定每齿进给量 取fz0.10.3/，因粗铣选fz0.2/。选择

11、铣刀磨钝标准及耐用度，刀齿后面最大磨损量为1.2mm，耐用度T200min确定切削速度和加工工作台每分钟进给量 根据切屑手册表，Cv=322， =0.2, Xv=0.1, yv=0.4, Uv=0.2, m0.2， Pv0, kv=1.0，Vc=,与594.5r/min相近的为600r/min，取n600r/min实际切屑速度为279m/min。工作台每分钟进给量为=0.2*20*60=240(mm/min)，X62W铣床与48mm/min相近的工作台进给量为235mm/min和300mm/min，选235mm/min，实际每齿进给量235/20*600.196mm/Z计算工作时间，铣屑长度e

12、58mm，=13mm，取1mm， B32mm， D125mm ，得5mm，235mm/min，i1， （约16s）2）工序2.1粗铣顶面D加工条件：X62W卧式铣床，端铣刀，YT15硬质合金刀片，刀盘直径125mm，宽度90mm，齿数20，铣夹具,柴油冷却。确定被吃刀量 由毛坯图可知铣削宽度=32mm,粗铣深度=1.0 mm。确定每齿进给量 取0.10.3/，因粗铣选0.2/。选择铣刀磨钝标准及耐用度，刀齿后面最大磨损量为1.2mm，耐用度T200min确定切削速度和加工工作台每分钟进给量 根据切屑手册表，Cv=322， =0.2, Xv=0.1, yv=0.4, Uv=0.2, m0.2，

13、Pv0, kv=1.0，Vc=,与592.4r/min相近的为600r/min，取n600r/min实际切屑速度为279m/min。工作台每分钟进给量为=0.2*20*60=240(mm/min)，X62W铣床与48mm/min相近的工作台进给量为235mm/min和300mm/min，选235mm/min，实际每齿进给量235/20*600.196mm/Z计算工作时间，铣屑长度e58mm，=13mm，取1mm， B32mm， D125mm ，得5mm，235mm/min，i1， （约16s）2.2粗铣侧面F加工条件同上，其中，铣屑宽度=32mm,粗铣深度=1.5mm，Vc=,与569.0r/

14、min相近的为600r/min，取n600r/min实际切屑速度为268.0m/min。工作台每分钟进给量为=0.2*20*60=240(mm/min)，X62W铣床与48mm/min相近的工作台进给量为235mm/min和300mm/min，选235mm/min，实际每齿进给量235/20*600.196mm/Z计算工作时间，铣屑长度e38mm，=13mm，取1mm， B32mm， D125mm ，得5mm，235mm/min，i1，(约11s)2.3粗铣侧面G加工条件同上，其中，铣屑宽度=32mm,粗铣深度=1.5mm，Vc=,与569r/min相近的为600r/min，取n600r/mi

15、n实际切屑速度为268m/min。工作台每分钟进给量为=0.2*20*60=240(mm/min)，X62W铣床与48mm/min相近的工作台进给量为235mm/min和300mm/min，选235mm/min，实际每齿进给量235/20*600.196mm/Z计算工作时间，铣屑长度e38mm，=13mm，取1mm， B32mm， D125mm ，得5mm，235mm/min，i1，(约11s) 2.4粗铣前面B加工条件同上，其中，铣屑宽度=38.0mm,粗铣深度=1.0mm，Vc=,与573.5r/min相近的为600r/min，取n600r/min实际切屑速度为273m/min。工作台每分

16、钟进给量为=0.2*20*60=240(mm/min)，X62W铣床与48mm/min相近的工作台进给量为235mm/min和300mm/min，选235mm/min，实际每齿进给量235/20*600.196mm/Z计算工作时间，铣屑长度e55mm，=13mm，取1mm， B38mm， D125mm ，得6mm，235mm/min，i1，（约16s）2.5粗铣后面C加工条件同上，其中，铣屑宽度=38.0mm,粗铣深度=1.0mm，Vc=,与573.5r/min相近的为600r/min，取n600r/min实际切屑速度为273m/min。工作台每分钟进给量为=0.2*20*60=240(mm/

17、min)，X62W铣床与48mm/min相近的工作台进给量为235mm/min和300mm/min，选235mm/min，实际每齿进给量235/20*600.196mm/Z计算工作时间，铣屑长度e55mm，=13mm，取1mm， B38mm， D125mm ，得6mm，235mm/min，i1，(约16s) 3）工序 半精铣顶面D、半精铣前面B、半精铣后面C加工条件：X62W卧式铣床，端铣刀,YT15硬质合金刀片刀片，刀盘直径125mm，宽度90mm，齿数20，铣夹具,柴油冷却。3.1半精铣顶面Da) 确定被吃刀量 由毛坯图可知铣削宽度=55mm,铣削深度=1.0mm。b) 确定每齿进给量 根

18、据切屑手册，每齿进给量0.10.2/，因半精铣，选0.1/。c) 选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切屑手册，铣刀刀齿后面最大磨损量为1.2mm，耐用度T200mind) 确定切削速度和加工工作台每分钟进给量 根据切屑手册， =322， =0.2, =0.1, =0.4, =0.2, 0.2， 0, =1.0，Vc=,根据工艺手册，与701.3r/min相近的为600r/min和750r/min，取n750r/min实际切屑速度为353m/min。工作台每分钟进给量为=0.1*20*60=120(mm/min)，根据工艺手册，X62W铣床与120mm/min相近的工作台进给量为118mm/min和

19、150mm/min，选118mm/min，则实际的每齿进给量为118/20*600.098mm/Ze) 计算基本时间 根据工艺手册，30mm，=3-5mm，取4mm， 55mm， d125mm ，得7.4mm，i1， （约21s）3.2半精铣前面Ba) 确定被吃刀量 由毛坯图可知铣削宽度=55mm,铣削深度=1.0mm。b) 确定每齿进给量 根据切屑手册，每齿进给量0.10.2/，因半精铣，选0.1/。c) 选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切屑手册，铣刀刀齿后面最大磨损量为1.2mm，耐用度T200mind) 确定切削速度和加工工作台每分钟进给量 根据切屑手册， =322， =0.2, =0.1

20、, =0.4, =0.2, 0.2， 0, =1.0，Vc=根据工艺手册，与701.3r/min相近的为600r/min和750r/min，取n750r/min实际切屑速度为330m/min。工作台每分钟进给量为=0.1*20*60=120(mm/min)，根据工艺手册，X62W铣床与120mm/min相近的工作台进给量为118mm/min和150mm/min，选118mm/min，则实际的每齿进给量为118/20*600.098mm/Ze) 计算基本时间 根据工艺手册，37mm，=3-5mm，取4mm， 55mm， d125mm ，得7.4mm，i1， （约25s）3.3半精铣后面Ca) 确

21、定被吃刀量 由毛坯图可知铣削宽度=55mm,铣削深度=1.0mm。b) 确定每齿进给量 根据切屑手册，每齿进给量0.10.2/，因半精铣，选0.1/。c) 选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切屑手册，铣刀刀齿后面最大磨损量为1.2mm，耐用度T200mind)确定切削速度和加工工作台每分钟进给量 根据切屑手册， =322， =0.2, =0.1, =0.4, =0.2, 0.2， 0, =1.0，Vc=根据工艺手册，与701.3r/min相近的为600r/min和750r/min，取n750r/min实际切屑速度为330m/min。工作台每分钟进给量为=0.1*20*60=120(mm/min)，

22、根据工艺手册，X62W铣床与120mm/min相近的工作台进给量为118mm/min和150mm/min，选118mm/min，则实际的每齿进给量为118/20*600.098mm/Ze)计算基本时间 根据工艺手册，37mm，=3-5mm，取4mm， 55mm， d125mm ，得7.4mm，i1，（约25s）4） 工序 铣槽8加工条件：X62W卧式铣床，三面刃铣刀,YT15硬质合金刀片刀片，刀盘直径125mm，宽度13mm，齿数20，专用夹具,柴油冷却。a) 确定被吃刀量 由毛坯图可知铣削宽度=8mm,铣削深度=4mm。b) 确定每齿进给量 取0.06/。c)选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切

23、屑手册，铣刀刀齿后面最大磨损量为1.2mm，耐用度T200mind)确定切削速度和加工工作台每分钟进给量 根据切屑手册， =270， =0.2, =0.1, =0.4, =0.2, 0.3， 0, =1.0。Vc=根据工艺手册，与543.7r/min相近的为500r/min，实际切屑速度为256.1m/min。工作台每分钟进给量为=0.06*20*60=72(mm/min)，根据工艺手册，X62W铣床与72mm/min相近的工作台进给量为=75mm/min，则实际的每齿进给量为75/20*600.0625mm/Zd).计算基本时间 根据工艺手册，28mm，=2-5mm，取4mm，8mm， d1

24、25mm ，得32.6mm，i1，（约52S）5）工序 钻螺纹孔M4至3.3mm深14mm的盲孔，攻M4深12mm的螺纹孔5.1钻螺纹孔M4至3.3mm深14mm的盲孔加工条件：根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-11选摇臂钻床 Z3025 3.3mm直柄麻花钻，通用夹具。确定进给量 根据机械加工工艺手册表10.4-1 f=0.080.10mm/r, f=0.08.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据机械加工工艺手册表 1.8-6 钻头后面的最大磨损量为0.8mm ，耐用度T=15mm。确定切削速度 根据机械加工工艺手册表10.4-9 ,得 =4.8, =0.4, =0, =0.7, m=0.2,

25、 =1, =1, =0.95, =6.8, =15, 12.5。 =25.06m/min =2416.8r/min根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-12 ，按机床实际转速选取=2500r/min ，实际切削速度=25.918m/min,取26m/min。计算基本时间 根据机械加工工艺手册表3.1-5 =2.5mm, =0根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-5 =14mm，=0.083min。5.2攻M4深12mm的螺纹孔加工条件：选摇臂钻床 Z3025， M4细柄机用丝锥 ，通用夹具 确定转速及切削速度 查实用机械制造工艺设计手册，表8-19，切削速度=8.5m/min，则根据v=，得n

26、=676 r/min，查表可得，n取630 r/min，则实际切削速度为7.92 m/min，取8m/min。 确定进给量 查表确定f同钻孔时的值，即f=0.08 mm/r,计算基本时间 =12mm, =（13）p，=0，p=0.7mm，查表可确定：=0.072min（约4s）6）工序 钻螺纹孔M6至5mm深14mm的盲孔，攻M6深12mm的螺纹孔 6.1钻螺纹孔M6至5mm深14mm的盲孔加工条件：根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-11选摇臂钻床 Z3025 5mm直柄麻花钻，通用夹具。确定进给量 根据机械加工工艺手册表10.4-1 f=0.140.18mm/r, f=0.16.选择钻头

27、磨钝标准及耐用度 根据机械加工工艺手册表 1.8-6 钻头后面的最大磨损量为0.8mm ，耐用度T=25mm。确定切削速度 根据机械加工工艺手册表10.4-9 ,得 =4.8, =0.4, =0, =0.7, m=0.2, =1, =1, =0.95, =6.8, =15, 12.5。 =17.31m/min =1102.1r/min根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-12 ，按机床实际转速选取=1000r/min ，实际切削速度=15.708r/min(约16r/min)。计算基本时间 根据机械加工工艺手册表3.1-5 =3mm, =0根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-5 =14mm，

28、=0.106min。6.2攻M6深12mm的螺纹孔加工条件：选摇臂钻床 Z3025， M6细柄机用丝锥 ，通用夹具确定转速及切削速度 查实用机械制造工艺设计手册，表8-19，切削速度=3.8m/min，则根据v=，得n=200 r/min，查表可得，n取200r/min，则实际切削速度为3.8 m/min，取4m/min。确定进给量 查表确定f同钻孔时的值，即f=0.16 mm/r,计算基本时间 =12mm, =（13）p，=0，p=1mm，查表可确定：=0.438min（约26s）7）工序 镗22的孔至22，保证孔的轴线顶面尺寸为19，与两端面的垂直度不超过0.05mm，要求表面粗糙度为1.

29、67.1粗镗孔22至21.2加工条件：卧式镗床T68，斜楔式镗刀，通用夹具 确定进给量，转速，及切削速度 查实用机械制造工艺设计手册表8-15和机械制造工艺设计简明手册4.2-20及4.2-21，综合考虑，取主轴进给量f=0.37 mm/r，v=26.64 m/min（取27m/min），n=400 r/min 计算基本时间 查机械制造工艺设计简明手册，表6-2-1，取=28mm =2.5mm, =4mm， =0.233min（约14s）7.2半精镗孔21.2至22加工条件：卧式镗床T68，斜楔式镗刀，通用夹具确定进给量，转速，及切削速度 查实用机械制造工艺设计手册表8-15和机械制造工艺设计

30、简明手册4.2-20及4.2-21，综合考虑，取主轴进给量f=0.37 mm/r，v=13.32 m/min，n=200 r/min计算基本时间 查机械制造工艺设计简明手册，表6-2-1，取=28mm =2.5mm, =4mm， =0.466min（约28s）8）填写工艺文件按上述确定的工艺过程填写机械加工工艺过程卡片（附表1）及机械加工工序卡片（附表2附表7）。2. 夹具设计（1）问题的提出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，以下将设计第四道工序铣槽的专用夹具。槽为通槽。本工序的加工要求：表面粗糙度为3.2，槽的中心线对A面的垂直度和对称度分别为0.05mm和0.2mm。铣刀粗铣精度一般能达到3.2，故本道工序主要考虑槽中心线的位置关系。（2）夹具设计铣床夹具：1.没有引导道具的导套；（故无需导向方案及元件）。2.铣削加工时切削力很大，故夹紧力及它对各部分的刚性和强度要求都比较大。1）定位方案及定位元件选择、设计定位方案的选择 根据工序加工要就，工件在夹具中的定位有两种方案可供选择。方案一：如图一所示，以孔20为主要定位基准，限制4个自由度，在侧面加一个支撑点起止推作用的同时，与前一基准结合可以防转，从而限制两个自由度。方案二：如图二所示，以底面为主要定位基准，限制3个自由度，在侧面以窄挡板定位，限制两个自由度。方案一以孔为主要定位基准，故避