箱体加工工艺规程及工装设计

目录1引言 22课程设计的目的 23箱体的工艺分析 3箱体的构造及其工艺性分析 3箱体的技术规定分析 34毛坯的选择 35箱体机械加工工艺路线的制订 4定位基准的选择 45.1.1精基准的选择 45.1.2粗基准的选择 4拟定工艺路线 45.2.1加工办法的选择和加工阶段的划分 45.2.2工艺路线的拟定 5加工余量和工序尺寸的拟定 6切削用量的拟定 76夹具设计设计 15拟定设计方案 16选择定位方式及定位元件 16拟定导向装置 16定位误差的分析与计算 16设计夹紧机构 167致谢 16参考文献 171引言工艺综合课程设计是机械类专业的一门主干专业基础课，内容覆盖金属切削原理和刀具、机械加工办法及设备、交换性与测量技术、机械制造工艺学及工艺装备等，因而也是一门实践性和综合性很强的课程，必须通过实践性教学环节才干使我们对该课程的基础理论有更深刻的理解，也只有通过实践才干培养我们理论联系实际的能力和独立工作能力。因此，工艺综合课程设计应运而生，也成为机械类专业的一门重要实践课程。2课程设计的目的工艺综合课程设计旨在继承前期先修基础课程的基础上，让我们完毕一次机械零件的机械加工工艺规程和典型夹具设计的锻炼，其目的以下。在结束了机械制造基础等前期课程的学习后，通过本次设计使我们所学到的知识得到巩固和加深。培养我们全方面综合地应用所学知识去分析和解决机械制造中的问题的能力。通过设计提高我们的自学能力，使我们熟悉机械制造中的有关手册、图表和技术资料，特别是熟悉机械加工工艺规程设计和夹具设计方面的资料，并学会结合生产实际对的使用这些资料。通过设计使我们树立对的的设计理念，懂得合理的设计应当是技术上先进的，经济上合理的，并且在生产实践中是可行的。通过编写设计阐明书，提高我们的技术文献整顿、写作及组织编排能力，为我们将来撰写专业技术及科研论文打下基础。箱体零件图模型3箱体的工艺分析箱体的构造及其工艺性分析由箱体零件图可知，该箱体构造形状为不对称布置。重要由底板、内孔和圆柱孔等部分构成。箱体的重要加工表面有：箱体底面、底孔面、箱体的内孔、左右、前后四个端面及某些螺纹孔等。其中箱体底面、底面圆柱孔、左右、前后四个端面的表面粗糙度Ra≤μm，箱体的内孔的表面粗糙度Ra≤μm，其它加工表面粗糙度为Ra≤μm。其中φ40J7的内孔、端面的垂直度、内孔φ50H7的装配尺寸是重要尺寸。箱体的技术规定分析该箱体零件的重要技术规定为：2×φ40J7的内孔的同轴度为φ40J7孔与A面垂直度允许误差为；内孔φ50H7的重要装配尺寸；4毛坯的选择题目给定的是箱体零件，该零件年产量为4000件，设其备品率α为4%，机械加工废品率β为1%，则该零件的年生产大纲为：N=Qn(1+α%+β%)=4000×1（1+4%+1%)=4200(件/年)。查表可知该产品为大批生产。在毛坯的制造办法及加工余量、机床设备及机床布置、夹具及尺寸确保、刀具量具、生产率、成本等各方面需要结合零件本身的特点，采用先进锻造办法、自动机床与专用机床、高效专用夹具、刀具量具以提高生产率和加工质量，减少生产成本。该箱体零件的构造形状较复杂以及大批量生产的生产大纲拟定采用熔模锻造方式生产，因此毛坯形状能够与零件的形状尽量靠近，锻造出肋板孔与圆柱孔。毛坯尺寸通过拟定加工余量后再决定。毛坯材料是HT200。5箱体机械加工工艺路线的制订箱体的工艺特点是：外形较复杂，装配精度、形状精度、和位置精度及表面粗糙度规定较高。上诉工艺特点决定了箱体在机械加工时存在一定的困难，因此在拟定箱体的工艺过程时应注意定位基准的选择，以减少定位误差；夹紧力方向和夹紧点的选择要尽量减少夹紧变形；对于重要表面，应粗、精加工分阶段进行，以减少变形对加工精度的影响。定位基准的选择基面选择是工艺规程中的重要工作之一。基面选择的对的与合理，能够使加工质量得到确保，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，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常运行。5.1.1粗基准的选择遵照“确保不加工表面与加工表面互相精度原则”的粗基准选择原则（即零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面规定相对精度较高的不加工表面作为粗基准）这里先选择圆柱孔上端面为粗基准。5.1.2精基准的选择根据精基准的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重叠的问题，即在可能的状况下，应尽量选择加工表面的设计基准作为定位基准。本箱体零件以加工好的箱体底面作为后续工序如铣圆柱孔上端面、镗肋板孔等工序的精基准。拟定工艺路线5.2.1加工办法的选择和加工阶段的划分1、箱体的底面与内孔端面的表面粗糙度规定较高，Ra≤，因此拟定最后加工办法为精铣。精铣前要进行粗铣。2、箱体内孔的表面粗糙度规定较高，Ra≤，且有垂直度度规定，因此要一次装夹完毕加工。拟定最后加工办法为精镗。精镗前要进行粗镗、半精镗。3、装配内孔的精度规定较高，最后加工办法为精镗。精铰前要进行粗镗。4、圆柱孔没有位置精度与表面粗糙度规定，故采用钻孔、铣孔就能达成图纸上的设计规定。完毕其它次要表面的加工。5.2.2工艺路线的拟定在工艺路线的拟定过程中要遵照机械加工工序次序的安排原则。即：基准先行按照“先基面后其它”的次序，先加工精基准面，再以加工出的精基准面为定位基准，安排其它表面的加工。先粗后精按先粗后精的次序，对精度规定高的各重要表面进行粗加工、半精加工和精加工。先主后次先考虑重要表面加工，再考虑次要表面加工。次要表面的加工，普通从加工方便与经济角度出发进行安排。次要表面和重要表面之间往往有互相位置规定，经常规定在重要表面加工后，以重要表面定位加工重要表面。先面后孔当零件有较大的平面能够作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位孔加工，这样能够确保定位精确、稳定。核心工序对易出现废品的工序，精加工或光整加工可适宜提前。在一般状况下，重要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术规定能得到合理确保。在生产大纲已经拟定为大批生产的条件下，能够考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序分散来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，方便使生产成本尽量减少。工艺路线方案：工序10粗铣箱体底面工序20精铣箱体底面工序30粗铣箱体左右端面及箱体的上底面工序40精铣箱体左右端面及箱体的上底面工序50粗镗箱体φ40J7内孔工序60半精镗箱体φ40J7内孔工序70精镗箱体φ40J7孔工序80粗铣箱体前后端面工序90精铣箱体前后端面工序100粗镗箱体φ50H7孔工序110半精镗箱体φ50H7孔工序120精镗箱体φ50H7孔工序130镗箱体φ92孔工序140钻φ24的孔至20工序150铣φ24的孔至尺寸工序160钻M6装配孔至然后攻牙合尺寸工序170检查加工余量和工序尺寸的拟定工序余量是指相邻两工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金属层厚度，在拟定工序间加工余量时，应遵照两个原则：加工余量应尽量小，以缩短加工时间；提高效率；减少制造成本；延长机床刀具使用寿命。加工余量应确保按此余量加工后，能达成零件图规定的尺寸、形状、位置公差和表面粗糙度，工序公差不应超出经济加工精度范畴；本工序的余量应不不大于上工序留下的尺寸公差、行为公差和表面缺点厚度。根据经验法选用毛坯公差取T=±2mm。其它各工序尺寸及公差查《机械加工工艺手册》可得。表1各工序尺寸及公差的计算成果加工表面工步（工步）名称工序（工序）余量工序（工步）基本尺寸经济精度公差表面粗糙度工序尺寸及公差箱体底面毛坯粗铣IT12精铣047IT10Ra≤47左右端面毛坯粗铣IT12精铣0148IT10Ra≤148φ40J7内孔毛坯39粗镗2Z=IT12Ra≤半精镗2Z=40IT9Ra≤40前后端面毛坯粗铣IT12Ra≤精铣082IT10Ra≤82φ50H7孔毛坯4949粗镗2Z=IT12Ra≤半精镗2Z=50IT9Ra≤50φ92孔镗92IT12Ra≤M6孔钻孔IT12Ra≤攻牙6φ24孔钻孔20IT12Ra≤铣孔424IT12Ra≤切削用量的拟定工序40精铣箱体左右端面（1）选择加工设备与工艺装备本工序及随即两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达成规定的表面粗糙度及规定尺寸。根据《工艺综合课程设计》表5-5选择X5032立式铣床。工作台面尺寸宽320mm、长1320mm，工作台面最大行程纵向700mm、横向255mm、垂向370mm，主电动机功率、总功率。根据《机械加工工艺手册》表，选用镶齿套式面铣刀，刀片材料选用硬质合金钢，牌号为YT15，查表选铣刀的规格尺寸为，D=50。夹具选用专用夹具。（2）拟定切削用量a.拟定背吃刀量粗铣时，为提高切削效率，普通选择铣削背吃刀量等于加工余量，一种工作行程铣完。由于粗铣的余量为，一次走刀完毕，因此选择背吃刀量a=b.拟定进给量根据《工艺综合课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.3mm/z。c.初选切削速度根据《工艺综合课程设计》表5-72，选择切削速度Vc=34.6m/min。（3）拟定铣刀的磨钝原则及耐用度根据《机械加工工艺手册》表取粗铣时镶齿套式面铣刀的磨钝原则为1.7mm。由表查得刀具的耐用度T=180min。（4）确认机床主轴转速ns和切削速度ns=1000vπd=1000×按照X5032铣床阐明书选用实有的机床主轴转速为270r/m,故实际的切削速度为vc=πnd1000=（5）校验机床功率根据《工艺综合》表3-1知，单位切削力kc=1118N/mm2,KfFc=1Fc=kcapfKfFc切削功率Pm=Fcvc由机床阐明书知，X5032机床主电动机功率PE=,取机床效率ηPm/η==＜故机床功率够用。工序80粗铣箱体前后端面（1）选择刀具根据《工艺综合课程设计》表5-18，选用镶齿套式面铣刀。（2）拟定切削用量a.拟定背吃刀量半精铣时的背吃刀量普通为―2mm，因此取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=。b.拟定进给量根据《工艺综合课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.2mm/z。c.初选切削速度根据《工艺综合课程设计》表5-72，选择切削速度Vc=40m/min。（3）拟定铣刀的磨钝原则及耐用度根据《机械加工工艺手册》表取半铣时镶齿套式面铣刀的磨钝原则为1.8mm。由表查得刀具的耐用度T=180min。（4）确认机床主轴转速ns和切削速度ns=1000vπd=1000×40按照X5032铣床阐明书选用实有的机床主轴转速为270r/m,故实际的切削速度为vc=πnd1000=（5）校验机床功率根据《工艺综合》表3-1知，单位切削力kc=1118N/mm2,KfFc=1Fc=kcapfKfFc切削功率Pm=Fcvc由机床阐明书知，X5032机床主电动机功率PE=,取机床效率ηPm/η==＜故机床功率够用。工序90精铣箱体前后端面（1）选择刀具根据《工艺综合课程设计》表5-18，选用镶齿套式面铣刀。（2）拟定切削用量a.拟定背吃刀量精铣时普通为-1mmb.拟定进给量根据《工艺综合课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.12mm/z。c.初选切削速度根据《工艺综合课程设计》表5-72，选择切削速度Vc=58.5m/min。（3）拟定铣刀的磨钝原则及耐用度根据《机械加工工艺手册》表取精铣时镶齿套式面铣刀的磨钝原则为0.4mm（4）确认机床主轴转速ns和切削速度ns=1000vπd=1000×按照X5032铣床阐明书选用实有的机床主轴转速为360r/m,故实际的切削速为vc=πnd1000=（5）校验机床功率根据《工艺综合》表3-1知，单位切削力kc=1118N/mm2,KfFc得KVBFcFc=kcapfKfFc切削功率Pm=Fcvc由机床阐明书知，X5032机床主电动机功率PE=,取机床效率ηPm/η==＜故机床功率够用。工序50粗镗箱体φ40J7内孔（1）选择机床与刀具根据《工艺综合课程设计》表5-9，选择T618卧式镗床，由表5-26选择机夹单刃镗刀的杆部直径d（g7）为25mm，最小镗孔直径D为40mm。（2）拟定切削用量a.拟定背吃刀量由表5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=。b.拟定进给量由表5-69知，f=0.2mm/rc.初选切削速度由表5-69知，Vc=0.4m/s（3）拟定镗刀的磨钝原则及耐用度根据《工艺综合课程设计》表3-7取粗镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min。（4）确认机床主轴转速ns和切削速度ns=60000vπd=60000×按照T618镗床阐明书选用实有的机床主轴转速为200r/m,故实际的切削速度为vc=πnd1000=（5）校验机床功率根据《工艺综合》表3-1知，单位切削力kc=1118N/mm2,KfFc=Fc=kcapfK切削功率Pm=Fcvc由机床阐明书知，T618机床主电动机功率PE=,取机床效率ηPm/η==＜故机床功率够用。工序60半精镗箱体φ40J7内孔（1）选择机床与刀具根据《工艺综合课程设计》表5-9，选择T618卧式镗床，由表5-26选择机夹单刃镗刀的杆部直径d（g7）为25mm，最小镗孔直径D为40mm。（2）拟定切削用量a.拟定背吃刀量由表5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=。b.拟定进给量由表5-69知，f=0.5mm/rc.初选切削速度由表5-69知，Vc=0.6m/s（3）拟定镗刀刀的磨钝原则及耐用度根据《工艺综合课程设计》表3-7取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min。（4）确认机床主轴转速ns和切削速度ns=60000vπd=60000×按照T618镗床阐明书选用实有的机床主轴转速为300r/m,故实际的切削速度为vc=πnd1000=（5）校验机床功率根据《工艺综合》表3-1知，单位切削力kc=1118N/mm2,KfFc=Fc=kcapfK切削功率Pm=Fcvc由机床阐明书知，T618机床主电动机功率PE=,取机床效率ηPm/η==＜故机床功率够用。工序140钻φ24孔底孔选择刀具根据《工艺综合课程设计》表5-21，选用直径为20的原则高速钢麻花钻。由表5-6选择Z5125A立式钻床，工作台面尺寸为（550×400）mm，总功率为，主电动机功率为。（2）拟定切削用量a.拟定背吃刀量由于第一次钻孔的加工余量为20mm。一次工作行程钻完，因此选择背吃刀量a=5.8mm。b.拟定进给量根据《工艺综合课程设计》表5-64，选择进给量f为0.27mm/rc.拟定切削速度根据《工艺综合课程设计》表5-66,选择切削速度Vc=0.42（3）拟定铰刀的磨钝原则及耐用度根据《工艺综合课程设计》表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=100min。（4）钻削基本时间的计算根据《工艺综合课程设计》表3-11知,钻孔的基本时间计算公式为:T式中,l1=(D/2)cotk计算得Tb工序150钻M6孔底孔选择刀具根据《工艺综合课程设计》表5-21，选用直径为的原则高速钢麻花钻。由表5-6选择Z5125A立式钻床，工作台面尺寸为（550×400）mm，总功率为，主电动机功率为。（2）拟定切削用量a.拟定背吃刀量由于第一次钻孔的加工余量为5.8mm。一次工作行程钻完，因此选择背吃刀量a=5.8mm。b.拟定进给量根据《工艺综合课程设计》表5-64，选择进给量f为0.27mm/rc.拟定切削速度根据《工艺综合课程设计》表5-66,选择切削速度Vc=0.42（3）拟定铰刀的磨钝原则及耐用度根据《工艺综合课程设计》表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=100min。（4）钻削基本时间的计算根据《工艺综合课程设计》表3-11知,钻孔的基本时间计算公式为:T式中,l1=(D/2)cotk计算得Tb工序160攻 M6孔D的螺纹牙（1）选择刀具根据《工艺综合课程设计》表5-21，选择d=6mm的直柄机用牙刀。由表5-6选择Z5125A立式钻床，工作台面尺寸为（550×400）mm，总功率为，主电动机功率为。（2）拟定切削用量a.拟定背吃刀量由于铰孔的加工余量为0.2mm。一次工作行程铰完，因此选择背吃刀量a=0.2mm。b.拟定进给量根据《工艺综合课程设计》表5-68，选择进给量f为1.00mm/rc.拟定切削速度根据《工艺综合课程设计》表5-66,选择切削速度Vc=0.206夹具的设计机床夹具（简称夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的重要功效是实现对被加工工件的定位和夹紧。通过定位，使各被加工工件在夹具中占有一种对的的加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的多个作用力，使这一对的的位置得到确保，从而使加工过程得以顺利进行。专用夹具是针对某一种工件机械加工工艺过程中的某一工序而专门设计的。由于不需要考虑通用性，因此夹具的构造紧凑，操作快速方便。按实际需要可采用多个省力机构、动力装置、防护装置、分度装置等。因此，专用夹具能够确保较高的加工精度和劳动生产率。专用夹具普通由使用厂根据规定自行设计与制造，它的设计与制造周期较长。当生产的产品或工艺过程变更时，往往无法继续使用，故这类夹具只适合在产品固定工艺过程稳定的大批量生产中使用。夹具的设计是工艺设计与机械制造中的一项重要内容，它对机床性能的发挥与延伸、生产率的高低、生产成本的控制、工件的加工质量都有很大的影响，在其设计时应特别注意下列几个问题；所设计的专用夹具，应当既能确保工序的加工精度又能确保工序的生产节拍。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。夹具的操作要方便、省力和安全。若有条件，尽量采用气动、液压以及其它机械化自动化