机械制造工程原理说明书

机械制造工程原理

课程设计说明书

设计题目： 设计“底座”零件的机械加工工艺规程

设 计 者：胡 双 指导老师：张灶法

东南大学

机械工程学院

2012年9月28日

-I- 及相关工序的专用夹具

东南大学机械工程学院

机械制造工程原理课程设计任务书

一、设计题目

设计 _底座_零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具。

二、原始依据

1． 生产类型：成批生产；

2． 零件图样。

三、设计内容

1． 零件图1张（选做）；

2． 毛坯草图1张；

3． 制定零件的机械加工工艺规程，填写机械加工工艺过程卡片

及指定工序的机械加工工序卡片各1份。或填入机械加工工

艺过程综合卡片；

4． 设计指定的专用夹具，绘制夹具装配总图1张，绘制所设计

夹具的大件零件图1张；

5． 编写设计说明书1份。

学生姓名 胡双

班级学号

指导教师

月日

-II-

目录

序言 .................................................................................................................................................. 2

一、零件的分析 .............................................................................................................................. 2

零件的工艺分析 .......................................................................................................................... 2

二、工艺规程设计工艺规程设计 .................................................................................................. 2

1、确定毛坯的制造形式 ............................................................................................................ 2

2、基面的选择 ............................................................................................................................ 3

3、制定工艺路线 ........................................................................................................................ 3

4、机械加工余量、扩孔工序尺寸、毛坯尺寸的确定。 ........................................................ 4

5、确定扩孔切削用量 ................................................................................................................ 4

三、夹具设计 .................................................................................................................................. 5

1、夹具设计 ................................................................................................................................ 5

1）定位基准的选择 ................................................................................................................ 5

2）切削力以及夹紧力的计算 ................................................................................................ 5

2、夹具操作简要说明 ................................................................................................................ 6

四、设计心得 .................................................................................................................................. 7

参考文献 .......................................................................................................................................... 7

序言

机械制造工艺学设计是在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对自己末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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。

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

一、零件的分析

零件的工艺分析

该底座共有A、C、D三个平面/一个外个圆B和8-φ7、8-φ12的孔需要加工。

其中A、D两个平面间有平行度要求，外圆面B的轴线相对于底面A有垂直度要求，最后一个形位公差要求为8个孔相对于外圆轴线的位置度要求。

由以上需要保证和加工的平面可以知道，上下两端面可以先加工一个端面，然后借助专用夹具加工另一表面，然后车B、D两面，最后一步加工8个孔。

二、工艺规程设计工艺规程设计

1、确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200。考虑到零件在工作过程中的载荷，因此选用金属模铸造。生产纲领定为中批生产且零件轮廓尺寸并不很大，从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。

2、基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，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。

粗基准的选择。上下两表面可先选择一个作为粗基准，粗加工完毕后即可作为精基准。 精基准的选择。φ90的外圆和台阶面D加工完毕后可以作为钻孔的精基准。

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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外好应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

经讨论分析，确定工艺路线如下：

工序1：粗铣底面A，选用立式铣床X51；

工序2：以粗铣后的A面作为精基准铣上表面C，选用立式铣床X51；

工序3：再以表面C为基准精铣上表面A，仍用立式铣床X51；

工序4：检测零件尺寸，及时调整加工操作；

工序5：钻通孔4-φ14，利用已加工的上下表面和零件侧面加工者四个通孔，因零件图尚未做精度要求，所以直接以侧面定位即可，尽量保证孔对称分布于轴线两侧，选用立式钻床Z525；

工序6：通孔加工完毕后去毛刺；

工序7：以已加工好的上面表面和零件对角为定位基准，利用专用夹具，粗车端面D和外圆面B ，选用车床C620-1；

工序8：精车端面D和外圆面B；

工序9：检测:

工序10：以以加工完毕的外圆面B和台阶面D作为精基准定位，钻小孔8-φ7，选用立式

钻床Z525，设计专用专用夹具；

工序11：在上一道工序的基础上，锪孔8-φ12；

工序12：去毛刺；

工序13：检测；

工序14：入库。

4、机械加工余量、扩孔工序尺寸、毛坯尺寸的确定。

由于该零件的结构比较简单，在工作工程中不会受很大的力。由于该端盖在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其强度和冲击韧度，和较好的组织，毛坯选用铸件，该端盖的轮廓尺寸不大，为提高生产率和铸件精度，采用机器造型方法铸造毛坯，选择HT200。HT200灰铸铁具有良好的铸造性、减震性、耐磨性和切削加工性能，适合铸造该端盖零件。

台阶高度180.5，双向余量为4.6，零件高度23，余量为26.9，要求精加工，按长度方向查《工艺手册》。

外圆表面90，取直径余量2Z=5.4mm，可满足金属模铸造后的加工精度要求。

钻孔φ7，参照《工艺手册》，确定工序尺寸及余量。第一次：钻孔6.8，然后铰孔至7H8，实际加工中，可以直接一步到位。扩孔12与此相同。

5、确定扩孔切削用量

刀具：根据参照《机械加工工艺手册》表4.3-9高速钢锪钻。

扩孔12，所以D12mm。

钻削深度ap：根据扩孔切削用量，ap0.05D=0.6mm

进给量f：根据《机械加工工艺手册》，取f(2.2~2.4)f钻=2.30.35=0.805mm/r 切削速度v：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取

111v(1

2~3)V钻=(2~3)0.35=0.41m/s=0.146m/s

机床主轴转速n，有：

n1000v10000.14660232.48r/min， d3.1412

查Z525机床主轴参数，取n272r/min

所以实际切削速度v：vdn

10003.14122720.171m/s 100060

切削工时：被切削层长度l：l8mm，刀具切入长度l1：1~2mm，取1mm，刀具切出长度l2：锪沉孔时，l2=0，走刀次数为1，扩孔数为8个

机动时间t：tL810880.33min fn0.805272

三、夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。经过与老师协商。我分配的任务是，设计工序11——锪孔8-φ12，需要设置专用夹具。本夹具用于Z525立式钻床。

1、夹具设计

1）定位基准的选择

由零件图可知，这八个孔表面精度无要求，仅仅在中心线的位置度上存在形位公差。其定位基准和夹紧力的位置如图所示。以刚加工完毕的外圆面和台阶面作为定位基准。采用钩形压板作为压紧装置。

2）切削力以及夹紧力的计算

刀具为高速钢标准锪钻，钻头直径12mm，走刀量f=0.805mm/r，钻头转速

n=272r/min=4.53r/s。

轴向力：

xFyF2100.6F=CFd0fKF588.61210.8050.8()9872.4N

切削扭矩：

2100.6M=CMdoxMfyMKM103225.63121.90.8050.8()10322.62Nm

切削功率：

P2Mn103222.624.531030.64kW

由于轴向力主要由定位套和夹具体承受，所以夹紧力的主要作用在于对工件施加足够大的压力，以使得摩擦能够抵消锪孔产生的扭矩。夹紧力是保证定位稳定、夹具可行的因素。夹紧力不能太小，否则加工时容易发生工件位移而破坏定位。夹紧力也不太过大，否则工件易变形，

增大结构尺寸。本次钻孔孔径较小，所需夹紧力较小；综合考虑加工因素，选用M10的夹紧螺母，能够满足夹紧要求。采用钩形压板，可以达到这一目的。

2、夹具操作简要说明

夹具装配图如下图所示。夹具体上是分度盘，分度盘上有可换定位衬套。定位衬套依靠三个内六角圆柱头螺钉固定在分度盘上，当定位衬套磨损时，可以更换，延长了夹具的使用寿命。定位衬套的内孔和上表面为定位基面，需要精加工，以保证位置精度。

分度盘上有两个180度布置的钩形压板和两个180度分布的操作手柄。定位衬套与分度盘固定后，即可将工件放入定位衬套内，然后用扳手拧紧钩形压板螺母，完成工件夹紧与定位。随后将安装好快换钻套的钻模支架放下，接着转动分度盘，使得定位销进入分度盘底部分度孔，然后开始锪孔。

由于8个沉孔的对称度要求不高（未标注公差），设计一般精度的分度装置即可。分度盘与定位心轴做成一体，在夹具体的回转套中回转，采用对定销对定，锁紧螺母锁紧，结构简单，动作迅速可靠。

钻完第一个孔后，抬起手柄，拔出对定销，转动分度盘，当下一个分度孔与对定销对准时，

对定销在弹簧作用下，插入分度孔，即可钻第二个孔，以次类推。

四、设计心得

持续三周的机械制造课程设计算是真让人体会到了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的感觉。以前学习机械制造工程学，就觉得这门课特别繁琐，等到自己来做课程设计的时候，更是感受到了其中艰辛。从最开始的分析零件图，思考确定加工工序，到夹具设计方案，再到最后的画图，每一次都是一种历练，以前从未做过。从网上查资料，发现别人画的全是错误，还不如自己画。于是只好一步步走到现在，再回头看看，真心不太容易。

此外，我还是觉得，在具体出图之前，理论分析计算一定要有，不然的话，尺寸不确定，本质上来说，是没法画下去的，因为未经校核的尺寸很有可能就是错误。再则，体会很深的是机械行业的经验价值，每一道工序，不同的人来做，效果绝对不一样。

张老师在课程设计期间对我们的指导颇多，尽职尽责，深表感谢！

由于时间仓促，水平有限，不少地方都存在不足和错误，欢迎大家批评指正。

参考文献

[1] 程序，吴国梁，机械制造工程原理，东南大学出版社，1998

[2] 唐宗军，机械制造基础，机械工业出版社，1997

[3] 赵家齐编．机械制造工艺学课程设计指导书. 第2版. 北京：机械工业出版社，2002

[4] 马贤智主编．实用机械加工手册．沈阳：辽宁科学技术出版社，2002

[5] 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，2002

[6] 数字化手册编委会编．机床夹具设计手册（软件版V1.0），TG75—62/1

[7] WM2U3-573A8-7M537-Q6EP6, ftp://202.119.8.5

[8] 数字化手册编委会编．机械加工工艺手册（软件版 ）

[9] 龚定安，蔡建国，机床夹具设计原理，陕西科技出版社，1987

[10] 顾崇衔编机械制造工艺学西安：陕西科学技术出版社，1990

[11] 李洪主编．机械加工工艺手册 北京：北京出版社，1990

[12] 孟少农主编．机械加工工艺手册，第一卷．北京：机械工业出版社，1991