机械制造工艺课程设计说明书零件工艺及铣槽专用夹具设计

1、内 蒙 古 科 技 大 学设 计 说 明 书目录1题目：22序 言33设计目的：44零件的分析：55 工艺规程设计86 夹具设计267 附 录29 附图1 零件图 附图2毛坯图 滑块零件机械加工工艺过程卡 滑块零件机械加工工序卡8 设计小结309 参考文献31题目：零件工艺及铣槽专用夹具设计（铣槽8-0.090） 要求： 1. 零件图 一张 2毛坯图 一张3机械加工工艺过程卡 一套4机械加工工序卡 2道工序 5. 零件某工序的夹具原理图或装配图 一套6. 工艺课程设计说明书 一份 序 言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业

2、设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，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，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 设计目的：机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节要求在设计中能初步学

3、会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1、 能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强我们解决工程实际问题的独立工作能力。 零件的分析：（1）加工表面的尺寸精度和形状精度。（2）主要加工表面

4、之间的相互位置精度。（3）加工表面的粗糙度及其他方面的表面质量要求。（4）热处理及其他要求。（一）零件的作用： 滑块机构的主要作用是在导轨上起一个直线往复运动，孔140+0.027和孔60+0.018的尺寸要求很高，因为在滑块滑移时如果孔的尺寸精度不高或间隙很大时，滑块得不到很高的位置精度。所以孔140+0.027和孔60+0.018与其对应的轴的配合精度要求很高。（二）确定生产类型： 生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。零件生产纲领可按下式计算。n=qn（1+a%+b%） 根据教材中生产纲领与生产类

5、型及产品大小和复杂程度的关系，确定其生产类型。如附图1为某产品上的一个滑块零件。该产品年产量为5000台。设其备品率为2%，机械加工废品率为1%，每台产品中该零件的数量为1件，现制定该滑块零件的机械加工工艺规程。 n=qn（1+a%+b%） =5000*1*（1+2%+1%） =5150 件/年滑块零件的年产量为5150件，现已知该产品属于轻型机械，根据生产类型与生产纲领的关系查机械制造工艺设计简明手册第2页表1.1-2，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。（三）零件的工艺分析：滑块的加工共有两组，它

6、们相互间有一定的尺寸和位置要求。现分析如下：（1） 14孔为中心的加工要素 这一组加工要素包括一个140+0.027的孔及与140+0.027的孔相垂直的两个平面，与140+0.027的孔轴心线相距230+0.2的平面。其中主要加工要素为140+0.027与距轴心线230+0.2的平面。（2） 6孔为中心的加工要素 这一组要素包括一个60+0.018的孔及与60+0.018的孔相垂直的两个平面以及以60+0.018的轴心线为基准的对称度为0.2的两侧面。其中加工要素为60+0.018两侧面。这两组加工要素有一定的技术要求，主要如下：这两组加工端面及斜面的粗糙度值是ra6.3，两孔的粗糙度均为r

7、a1.6上端两侧面的粗糙度为ra3.2大孔的上偏差为+0.027小孔的上偏差为+0.018两个孔轴线尺寸精度要保证在一定的公差为0.08范围零件上端两侧面的对称度为0.2，为了保证其耐磨性，两侧表面应进行淬火处理由以上分析可知对于这两组表面而言，可以先加工其中一组表面， 然后该组表面为基准，借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证他们之间的位置精度关系，最后在以第一组基准钻和绞两个孔，分别是140+0.027和60+0.018以及以6孔的轴心线为基准加工零件上端两侧面。工艺规程设计：（一） 确定毛坯的制造形式零件的材料为ht200 （倾向于逐层凝固，易于获得紧实铸件，切削性能好，价格低廉且减震性

8、和耐磨性也比较好，有较低的缺口敏感性）。考虑到此零件的工作过程中受较小载荷，因此选用铸件 ，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，形状并不复杂，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查机械制造手册第208页表5-3,选用铸件尺寸公差等级为ct-12。确定铸件加工余量及形状：查机械制造手册第208页表5-3，选用加工余量为ma-h级，并查表5-2确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：简 图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明114h3.52孔降一级双侧加工210h3.52双侧加工36h3.

9、52孔降一级双侧加工48h3.52双侧加工544h3.52双侧加工（二）基准面的选择1 粗基准的选择：对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对于有若干个不加工面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。根据这个基准选择原则，选择其中一个侧面作为粗基准，加工另一侧面。2 精基准的选择： 精基准的选择主要考虑的是基准的重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算，以14的孔的轴心线为基准。(3） 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、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。工艺路线方案一：工序1：砂型铸造（ht200）工序

10、2：清砂（去冒口）工序3：检验（检验铸件是否有残缺）工序4：热处理（时效）工序5：铣削两侧面工序6：铣削轮廓工序7：钻铰140+0.027孔（z3025立式钻床及专用钻模）工序8：钻铰60+0.018孔（z3025立式钻床及专用钻模）工序9：铣削槽工序10：去毛刺工序11：感应加热表面淬火工序12：检验工序13：入库工艺路线方案二：工序1：砂型铸造（ht200）工序2：清砂（去冒口）工序3：检验（检验铸件是否有残缺）工序4：热处理（时效）工序5：钻铰140+0.027孔（ca6140车床及专用夹具）工序6：钻铰60+0.018孔 （ca6140车床及专用夹具）工序7：铣削两侧面工序8：铣削轮廓

11、工序9：铣削槽工序10：去毛刺工序11：感应加热表面淬火工序12：检验工序13：入库工艺方案的比较与分析: 上述两套方案的区别在于：方案一是将铣削加工放在钻削前，而钻削时选择在z3025立式钻床上加工。方案二是将铣削加工放在钻削后，而。钻削时选择在ca6140车床上加工 以上两种方案看似一致，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，发现仍有问题，具体表现在：方案一中在z525上钻孔时，工件不动，钻头旋转（主运动），钻头容易引，偏使得被加工孔的轴线发生歪斜，而孔径无显著变化。方案二中在ca6140上钻孔时，钻头不动，工件旋转（主运动），钻头的引偏仅仅引起孔径的变化，发生锥度和腰鼓

12、等缺陷，而被加工轴线是直的，并且与工件的回转轴线一致。而该零件对孔的尺寸精度要求不高，而且钻削前为防止钻头钻偏，应先铣削一个工艺平台。所以钻削加工前应先进行铣削加工。综上所述，方案一优于方案二，故选择方案一。根据工序方案一制定详细的工序内容如下：工序1：砂型铸造（ht200）工序2：清砂（去冒口）工序3：检验（检验铸件是否有残缺）工序4：热处理（时效）工序5：铣削前后两端面,保证其厚度为10mm工序6：铣削上、下两端面保证其高度为40mm工序7：铣削两斜侧面工序8：铣削两外圆面r10工序9：钻铰140+0.027孔（z3025立式钻床及专用钻模）工序10：钻铰60+0.018孔（z3025立式

13、钻床及专用钻模）工序11：铣削槽工序12：去毛刺工序13：感应加热表面淬火工序14：检验工序15：入库选择机床及夹具、刀具、量具(1)根据零件加工精度、轮廓尺寸和批量等因素，合理确定机床种类及规格。(2)根据质量、效率和经济性选择夹具种类和数量。(3)根据工件材料和切削用量以及生产率的要求，选择刀具，应注意尽量选择标准刀具。(4)根据批量及加工精度选择量具。由于生产类型为中、大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。a：工序5，6，7，8：是粗铣和半精铣。本零件外轮廓尺寸不大。精度要求不是很高，选用x53t。b：工序9

14、、10：可以在立式钻床上加工。可选用z3025立式钻床。c：工序9、10：可以在卧式铣床上加工，可选用x60w。选择夹具本零件除铣宽8mm的槽需设计专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。选择刀具a，铣端面时，铣刀选yt15圆柱铣刀。b，钻、扩14mm和6mm的孔至尺寸14h7 mm和6h7mm，选用高速钢麻花钻。c，铣槽时，铣刀选用端面铣刀。选择量具本零件属中大批生产，一般均采用量具选择量具的方法有两种一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量具的测量方法极限误差选择。a：按计量器具的不确定度选择该表面的加工时所用量具，按工艺人员手册计量器具的不确定度允许值为u=0.016。各端面加工面的量具

15、：可选择分度值为0.01，测量范围为0150游标卡尺。b：选择加工孔用量具，可选内径百分尺，选分度植为0.01mm。c：选择加工槽所用量具，选用分度植为0.02mm,测量范围为0150mm游标尺进行测量。机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:根据上述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如下：铣上下两端面：查机械加工工艺手册，表3.2-25得：铣上、下两端面半精铣 10mm 2z=1mm it=11粗铣 11.4mm 2z=2mm it=13毛坯 13mm铣两个斜侧面半精铣 18mm 2z=1mm it=11粗铣 20mm 2z=2mm it=13毛坯 24mm铣两圆

16、弧半精铣 r10mm 2z=1mm it=11粗铣 r11mm 2z=2mm it=13毛坯 r13mm孔140+0.027 毛坯为实心不冲孔。孔的精度要求介于it7it8之间，参照工艺手册表2.39及表2.312确定工序尺寸及余量。 钻孔 13.8mm 铰削 14孔60+0.018 毛坯为实心不冲孔。孔的精度要求介于it7it8之间，参照工艺手册表2.39及表2.312确定工序尺寸及余量。 钻孔 5.8mm 铰削 6 确定切屑用量及基本工时制订切削用量，就是要已经选择好刀具材料和几何角度基础上，合理确定切削深度ap、进给量f和切削速度c。 所谓合理切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床性能，

17、保证加工质量前提下，获高生产率和低加工成本切削用量。 不同加工性质，对切削加工要求是不一样。，选择切削用量时，考虑侧重点也应有所区别。粗加工时，应尽量保证较高金属切除率和必要刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大切削深度ap，其次选择较大进给量f，最后刀具耐用度要求，确定合适切削速度。精加工时，首先应保证工件加工精度和表面质量要求，故一般选用较小进给量f和切削深度ap，而尽可能选用较高切削速度c。单件小批生产时，一般可由操作工人自定，大批生产条件下，工艺规程必须给定切削用量的详细数值，选择的原则是确保质量的前提下具有较高的生产率和经济性，具有选用可参考各类工艺人员手册。1） 工序5：铣削两侧面，机

18、床选用立式铣床x-53t。选择刀具: 由于是铣端面，所以选用端面铣刀，刀具直径120mm.选择切削用量：查有关手册平面加工余量表，得半精加工余量z为0.5 mm，已知端面总余量z总为3 mm，故粗加工余量z粗=（3-1）mm=2 mm。查阅有关资料手册，取粗铣的每齿进给量fz=0.08mm/z;半精铣的每转进给量f=0.8mm/z,粗铣走刀1次，背吃刀量ap =0.5mm;半精铣走刀1次，背吃刀量ap=0.4mm。取粗铣的主轴转速为130r/min，取半精铣的主轴转速为260r/min，又前面已选定铣刀直径d为100 mm，故相应的切削速度分别为：粗加工 v粗=m/min=40.84m/min

19、半精加工 v半精=m/min=81.68m/min校核机床功率（只须校核粗加工即可）由文献【1】表2.496，得切削功率pm为：pm=92.4x10-5d00.14ae0.86af0.72apznkpm取z=10 n=2.17r/s ae=51mm af=0.08mm/z ap=0.5mm kpm=kvkfz由文献【1】表2.494可知，kv=1，kfz=1,故kpm=kv*kfz=1pm=92.4x10-5x1200.14x510.86x0.080.72x0.5x10x1x2.17=0.91其所耗功率远小于机床功率，故可用。2)工序6、7、8：铣削外轮廓（1） 机床选用立式铣床x-53t（2

20、） 选择刀具：选用圆柱铣刀，刀具直径=60mm（3） 选择切削用量查阅有关资料手册，取粗铣的每齿进给量fz=0.12mm/z;半精铣的每转进给量f=1.2mm/z,粗铣走刀1次，背吃刀量ap =0.5mm;半精铣走刀1次，背吃刀量ap=0.4mm。取粗铣的主轴转速为130r/min，取半精铣的主轴转速为260r/min，又前面已选定铣刀直径d为100 mm，故相应的切削速度分别为：粗加工：v粗=m/min=24.5m/min半精加工：v半精=m/min=49m/min工序9：钻140+0.027孔（1） 钻床选用z3025（2） 选择钻头，选用高速钢麻花钻，由文献【1】5-133取直径d0=8

21、（3） 选择切削用量，由文献【1】表5-133取钻孔的进给量f=0.13mm/r,钻孔的切削速度v=29m/min 由此得出转速为：n=1154r/min钻、扩、铰12的孔到14h8的加工余量加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸深度14钻孔5.9it1112.81014h7粗铰0.5（单边）it10（58m）13.8+0.0581014h7精铰0.1（单边）it8（27m）14+0.02710按钻床的实际转速取n=1300r/min则实际切削速度v=32.7m/min由文献【1】表2.4-69得f=9.81x43.3xd0xf0.8xkfm=9.81x0.021d02xf0.8xkm因为加工可

22、锻铸铁时kf=km且由文献【1】表2.447可查的kf=0.92故：f=9.81x43.3x8x0.30.8x0.92n=1485nm=9.81x0.021x82x0.30.8x0.92n.m=4.61n.m他们均小于机床所能提供的进给力和扭转力矩，故机床刚度足够。扩孔： =10mm 由文献【1】表5128取扩孔钻进给量f=0.5mm/r铰孔：11 由文献【1】表-133，取机床标准 1.13r/s所以实际切削速度： v=0.039mm/s工序10：钻、铰6mm孔查切削用量手册，取转速n=1500r/min 所以实际切削速度： v=0.471m/s工序11：用端铣刀对铣槽进行铣削加工1. 铣床

23、型号：x60w2. 刀具，端面铣刀 =40mm3. 切削用量：查文献【1】5144，取粗铣的每齿进给量fz=0.04mm/z;半精铣的每转进给量f=1.0mm/z,粗铣走刀1次，背吃刀量ap =0.5mm;半精铣走刀1次，背吃刀量ap=0.4mm。取粗铣的主轴转速为100r/min，取半精铣的主轴转速为200r/min，又前面已选定铣刀直径d为40mm 故相应的切削速度分别为：v=0.21m/sv=0.42m/s间定额计算：对钻14mm孔时间定额。（1）机动时间。由文献【1】表2.57得钻孔的计算公式为：t=公式中：l1=cotky+(12) l2=14，钻盲孔时l2=0。对钻12mm的孔有：

24、 l1=d/2cotkr+（12）=12/2cot（118/2）+1.5 mm5.1mml=46mm，取 l2=0 mm，f=0.13 mm/ r，n=1300r/min将以上数据及前面已选定的f及n代入公式得： tj=（46+5.1+0）/0.13*1300 min0.30min参考有关资料，得扩孔的计算公式为：tj=（l+l1+l2）/fnl1=（d-d1）/2cotkr+（12）扩孔和铰孔时l2=0mm。对扩孔13.8 mm有：l1= （d-d1）/2cotkr+（12）=（13.8-12）/2cot60+1.5 mm2mml=46mm，取 l2=0 mm，f=0.5 mm/ r，n=7

25、20r/min将以上数据及前面已选定的f及n代入公式得：tj=（46+2+0）/0.3*720 min0.22min对铰孔14 mm有：l1= （d-d1）/2cotkr+（12）=（14-13.8）/2cot45+1.5 mm 1.6 mm将以上数据及前面已选定的f及n代入公式得：tj=（46+1.6+0）/0.3*720 min0.22min总机动时间tj（既基本时间tb）为：tb=2*（0.30+0.22+0.22）=1.48min。(2) 辅助时间：ta：由文献【1】表2.541确定开停车 0.015min升降钻杆 0.015min主轴运转 0.02min清除销削 0.04min卡尺测

26、量 0.10min装卸工作时间由文献【1】表2.542取1min,所以辅助时间：ta=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)min=1.19min(3)作业时间tbtb=tb+ta=（1.48+1.19）min=2.67min (4)常量工作场地时间ts.由手册查得，取a=3x ts=tb*a=0.046min(5）休息与生理需要时间tr： tr=0.046min（6）准备与终结时间te： 查手册得，取部分时间 简单件 26min 深度定位 0.3min 使用钻模 6min 有设计给定1000件，则 te=（26+0.3+6）/1000min=0.032min（7）单时间t

27、d：td=tb+ta+ts+tr+te=(1.48+1.19+0.046+0.046+0.032)min=3.622min填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡工艺过程综合卡片简要写明各道工序，作为生产管理使用。工艺卡片详细说明整个工艺过程，作为指导工人生产和帮助管理人员、技术人员掌握整个零件加工过程的一种工艺文件，除 写明工序内容外，还应填写工序所采用的切削用量和工装设备名称、代号等。工序卡片用于指导工人进行生产的更为详细的工艺文件，在大批量生产的关键零件的关键工序才使用。（1）简图可按比例缩小，用尽量少的投影视图表达。简图也可以只画出与加工部位有关的局部视图，除加工面、定位面夹紧面、主要轮

28、廓面，其余线条可省略，以必需、明了为度。（2）被加工表面用粗实线（或红线）表示，其余均用细实线。应标明本工序的工序尺寸，公差及粗糙度要求。（3）定位、夹紧表面应以规定的符号标明。 工艺文件详见表零件的铣床夹具设计一、确定夹具类型所要加工的工序是铣槽，而且工件质量较小，轮廓尺寸也不是很大，所以直线进给式铣床夹具。二、拟订定位方案和选择定位元件 定位方案 根据工件结构特点，其定位方案如下： 图1. 定位方案图 以14的孔及6的孔作为定位基准，再选后端面作为定位基准，限制了工件的6个自由度。如图所示：以6孔作为定位基准限制了z轴方向移动；以14孔作为定位基准限制了x的移动和y的移动及x的转动和y的转

29、动。以后端面作为定位基准限制了y方向的移动和z轴及x轴的转动。选择定位元件根据定位方式，14的孔选用的定位元件为长圆柱销，6的孔选择菱形销。后端面可选择可调支承板。定位误差分析夹具的主要定位元件为14孔和6孔的定位销，孔与销间隙配合。由于零件是一面两销定位，由于孔与心轴存在最大配合间隙，因此在会产生直线位移误差。计算如下：经表查得：14孔的上下偏差分别为+0.027，0； 13.96h6轴的上下偏差分别为0，-0.013。d=b+y =d1+d1+x1min =x1max =14.027-13.947 =0.081/3k6孔的定位误差的计算与14孔定位误差的计算相同。由于加工要求不高，其他精度

30、可以不必计算。工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在立式铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则起定位误差为：td=dmax-dmin。本工序采用两个定位销，工件始终靠近定位销的一面，自重带来一定的平行与夹具底板的水平力，因此，工件不会在定位销的正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由误差，故应当能满足定位要求。三.工件的夹紧铣削加工的切削力较大，又是断续切削，加工中容易引起