角板的工艺流程及夹具设计.docx
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角板的工艺流程及夹具设计
沈阳理工大学课程设计专用纸
目 录
一 、角板的工艺分析及生产类型的确定.......................2
（ 1） 角板 的零件图 及要求 ............................2
（ 2） 角板的工艺性 分析 ..............................3
（ 3） 确定角板的生产类型............................3
二 、确定毛坯、绘制毛坯 简图 ........................4
（ 1） 选择毛坯 ......................................4
（ 2） 确定毛 坯 公差等级 及铸造角度 ....................4
（ 3）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量..............4
（ 4） 绘制角板毛坯简图..............................6
三 、拟定角板工艺路线 ..............................7
1 粗基准的选择原则 .................................7
2 精基准的选择 原则 .................................8
3 定位基准的选择 ...................................8
4 零件 表面加工方法的确定...........................9
5 制定工艺路线 .....................................9
四 、确定机械加工余量及毛坯尺寸...................12
五 、 确定 切削用量 及基本工时 .......................12
六 .夹具设计 ......................................21
（ 1） 提出问题 .....................................21
（ 2）定位基准的选择...............................21
（ 2）定位基准的选择...............................21
（3）切削力及夹紧力的计算...........................22
（4）定位误差的分析 .................................11
. 设计心得 ......................................12
参考文献 .........................................13
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一 、角板的工艺分析及生产类型的确定：
零件图如图所示
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（ 1） 设计要求：
通过所给的工程图 ,需要设计相应的机械加工工艺规程,并
对工艺加工流程中所要用到的夹具进行设计。
（ 2） 角板的 工艺性分析：
角板零件 图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求
齐全。
基准孔 Φ40H7mm, 其表面粗糙度要 Ra 为 1.6um 较高。
可以通过粗 镗 ，半精 镗 ，精 镗 进行加工。
本零件各表面加工
精度低，加工并不困难。
角 板的 沟 槽加工精度不高，可以 用
立铣刀铣 出。
角板 凸 台的螺纹孔，需经过钻底孔，再攻丝。
角板加工 表面和 Φ40H7mm 有一定的位置要求 ， 主要是上表面
与 Φ40H7mm 轴线平行度为 0.06。
通以上 分析，我们可以选定粗基准，加工精基准表面所在的表
面然后借助夹具对其他表而进行加工，从而保证相应的位置精
度。
（ 3） 确定角板的 生产类型 ：
零件材料为 HT250。
在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用
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这种材料零件的强度也能保证。
取 零件成批生产，年生产量为60000 件，而且零件的轮廓尺
寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2
级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度
上考虑也是应该的。
二 、确定毛坯、绘制毛坯简图：
（1）选择毛坯 ：
由于角板 零件 材料 HT250，生产类型为大批生产，查 《机
械加工工艺设计实用手册 》表 6-68，因为 角板属于 箱体类零
件、形状复杂所以采用砂型铸造毛坯；
（ 2）确定毛坯公差等级及铸造角度：
查 《机械加工工艺设计实用手册 》表 6-90，根据为砂型机
械造型材料为灰铸铁选取铸造公差等级为CT8，；查书 《机械
加工工艺设计实用手册 》常用斜度值砂型一般选为铸造斜度为
3°，查书 《机械加工工艺设计实用手册 》对于砂型铸造一般
圆角半径为 R3。
（ 3）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量：
查 《机械加工余量与公差手册 》表 3-1，为砂型机械造型
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选取铸件加工余量等级为F；查 《机械加工余量与公差手
册 》表 3-3，根据毛坯加工面的基本尺寸选取铸件机械加工余
量； 查 《机械加工余量与公差手册 》表 3-6，根据铸件的基
本尺寸选取铸件尺寸公差值。
通过分析零件图 可知，有以下一些加工表面 与 孔 需要 设计铸
件的机械加工余量：
（ 3.1） 主要平面：
60mm2 端面查 《机械加工余量与公差手册 》
知，长度为 60mm 的铸件的加工余量为单边2mm。
（ 3.2） Φ40 孔：
Φ40 孔因为 孔径相对比较大，且我们是大批
量生产，因此我们铸造出孔，因为孔的粗糙度为Ra=1.6，需
要我们粗 镗 ，半精 镗 ，精 镗 3 个工序加工方可满足要求，查
《机械加工余量与公差手册 》可以知道孔的单边余量也为
2.5mm。
（ 4） 绘制角板毛坯 简图 :
要据以上分析，可以确定 该角板零件 各个需要加工的表面和
孔的加工余量，并设计相应的工序尺，该毛坯图如下：
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三 、 拟定角板工艺 路线 :
1 粗基准的选择原则：
（ 1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。
目的是为了保证
加工面 与不加工面的相互位置关系精度。
如果工件上表面上有
好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置
精度要求较高的表面作为粗基准。
以求壁厚均匀、外形对称、
少装夹等。
（ 2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。
例如：
机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。
因而在加工时
选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基
准加工导轨面。
这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层
保留而细致的组织，以增加耐磨性。
（ 3） 应选 择加工 余量最小的表面作为粗基准。
这样可以保证
该面有足够的加工余量。
（ 4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基
准，以保证定位准确夹紧可靠。
有浇口 、冒口、飞边、毛 刺
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的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
（ 5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗
糙不规则的。
多次使用难以保证表面间的位置精度。
2 精基准的选择原则 ：
（ 1）“基准重合 ”原则应尽量选择加工表面的设计基准
为定位基准，避免基准不重合引起的误差。
（ 2）“基准统一 ”原则尽可能在多数工序中采用同一组
精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生
的误差，简化夹具设计与制造。
（ 3）“自为基准 ”原则某些精加工和光整加工工序要求
加工余量小而均匀， 应选择该加工 表面本身为精基准，该表
面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。
（ 4）“互为基准 ”原则当两个表面相互位置精度及自身
尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准 ”方法，
反复加工。
（ 5）所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具
简单、操作方便。
3 定位基准的选择 :
综合以上原则分析有， 本零件是带孔的角板，孔是设计
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基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基
准，即遵循 “基准重合原则 ”由于角板除去 下底面不需要加
工，其他均需加工，选定Φ52 外圆为粗基准，加工
Φ40H7mm ,此后选用 Φ40H7mm 孔为精基准加工其余各表
面及铣槽。
4 零件表面加工方法的确定 ：
本零件的加工表面有内孔，上表面、槽及螺纹孔等，材料为
HT250，查 《机械加工实用手册 》《机械加工工艺员手册 》
选取该零件的加工方法如下：
（ 1）Φ40H7mm 的内孔，表面粗糙度为1.6um, 基公差等级
为 IT7，需粗 镗 ，半精 镗 ，精 镗 。
（ 2）角板 端面 的粗糙度为 12.5um，粗铣即可 .
（ 3）角板上表而的粗糙度为6.3um, 公差等级为 IT10，
需要粗铣，半精 铣 。
（ 4）角板上槽内表面粗糙度为6.3um, 公差等级为
IT10，需要粗铣，半精 铣 。
（ 5）凸 台 Φ16 粗糙度为 12.5um，粗铣即可。
（ 6）螺纹孔 M8 需经过钻孔攻丝。
5制定工艺路线 :
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铣削加工在排工序，一般遵循基准先行、先主后次、先粗后
精、 先面后 孔的原则。
提出两种加工方案如下：
（ 1） 工艺路线方案 一 ：
工序 一 ：
铸造
工序二：
时效处理
工序三：
铣 60mm 2 端面
工序四； 粗 镗 ，半精 镗 ， 精 镗 Φ40 孔
工序五：
铣 2 个 74x60 平 面
工序六：
铣 半径为 R3 的 2 个半圆槽
工序七：
铣 Φ16 端面
工序八：
钻 M8 螺纹底孔，攻丝 M8
工序九：
去毛刺
工序十：
质检，入库
（ 2） 工艺路线方案二：
工序 一 ：
铸造
工序二：
时效处理
工序三：
铣 60mm2 端面
工序四； 铣 2 个 74x60 端面
工序五：
粗 镗 ，半精 镗 ， 精 镗 Φ40 孔
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工序六：
铣 半径为 R3 的 2 个半圆槽
工序七：
铣 Φ16 端面
工序八：
钻 M8 螺纹底孔，攻丝 M8
工序九：
去毛刺
工序十：
质检，入库
（ 3）、工艺方案的分析：
上述两个工艺方案的特点在于：
方案一 加工好宽 60mm 2
端面后，就开始加工Φ40 的孔，然后以 Φ40 的孔定位加工
其余各面和孔，这样能为后续的加工提供定位基准，从而很好
的保证了精度要求。
因此我们选择方案一。
具体的工艺过程如下：
工序 一 ：
铸造 。
工序二：
时效处理 。
工序三：
铣 60mm2 端面 。
工序四； 粗 镗 ，半精 镗 ， 精 镗 Φ40 孔 。
工序五：
铣 2 个 74x60 平 面 。
工序六：
铣 半径为 R4 的 2 个半圆槽 。
工序七：
铣 Φ16 端面 。
工序八：
钻 M8 螺纹底孔，攻丝 M8。
工序九：
去毛刺 。
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零件尺寸 /mm
单面加工余量 /mm
铸件尺寸 /mm
Φ40
2.5
Φ35
10
2
12
28
1.5
29.5
60
2
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工序十：
质检，入库 。
四、确定机械加工余量及毛坯尺寸 ：
五 、 确定切削用量、刀具、机床、及基本工时 ：
工序 一 ：
铸造
工序二：
时效处理
工序三：
铣 宽 60mm 2 端面，60mm2 端面粗糙度要求为
12.5.一 次粗铣加工即可满足要求，我们选用X51 立式铣床，
高速钢端铣刀加工 :
工步 一 ：
铣 60mm 上端面，
1. 选择刀具
刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,
a p = 2mm ， d0 = 60mm ， v = 125m / min ， z = 4 。
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2. 决定铣削用量 :
（1）决定铣削深度
因为加工余量不大，一次加工完成:
a p = 2mm
（2）决定每次进给量及切削速度
查 <<机床 设计 手册 >>根据 X51 型铣床 ， 有 其功率为 为
7.5kw， 为 中等系统刚度。
根据表查出
f z = 0.2mm / z ，则
ns =
1000v
πd
=
1000 ⨯125
π ⨯ 60
= 621.5r / min
按机床标准选取 nw ＝ 750 r / min
v =
πdnw
1000
=
π ⨯ 60 ⨯ 750
1000
= 152.3m / min
当 nw ＝ 750r/min 时
f m = f zznw = 0.2 ⨯ 4 ⨯ 750 = 600mm / r
按机床标准选取f m = 600mm / r
（3）计算工时
切削工时：
l = 120mm ， l1 = 5mm ， l2 = 3mm ，则机动工时为
tm =
l + l1 + l2
nw f
=
120 + 5 + 3
750x0.2
= 0.8533 min .
工步二 铣 60mm 下端面的切削用量及基本工时的计算如上在
此不再累述：
工序四：
粗 镗 ，半精 镗 ，精 镗 Φ40 孔
选用 CA6140 车床上进行 ,直径为 20mm 圆形 镗 刀。
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工步 一 粗 镗 至 φ38.5
确定 切削用量 ：
ap=（38.5-35）/2=1.75mm
根 据 《机械加工 工 艺实用手册 》有：
f=
0.3～ 0.8mm/r ，
V=0.6～ 1m/s选取 f= 0.6mm/r , V=0.8m/s。
所以 有 :
ns =
1000v
πd w
=
1000 ⨯ 48
π ⨯ 35
= 437r / min
选取 n=6.33r/s,v=0.87m/s
切削工时：
l = 60mm ， l1 = 9mm ， l2 = 3mm ，则机动工时
为
t m =
l + l1 + l2
nw f
=
60 + 9 + 3
475 ⨯ 0.6
= 0.2526 min
工步二 ：
半精 镗 φ39.5
确定切削用量：
ap=（39.5-38.5）/2=0.5mm
查 《机械加工工艺实用手册 》有
f= 0.2～ 0.6mm/r ， V=0.8～ 1.32m/s选取 v=1,f=0.2 则有：
ns =
1000v
πd w
=
1000 ⨯ 60
π ⨯ 38.5
= 496r / min
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故选取 n=8 r/s,v=0.97m/s
切削工时：
l = 60mm ， l1 = 6mm ， l2 = 3mm ，则机动工时为
tm =
l + l1 + l2
nw f
=
60 + 6 + 3
496 ⨯ 0.2
= 0.6956 min
工步 3 ； 精镗 孔 φ40
确定切削用量：
ap=（40-39.5）/2=0.25mm
查 《机械加工工艺实用手册 》有
V=0.30～ 0.66m/s, f= 1.0～ 1.4mm/r初选 V=0.30m/s， f=
2.0mm/r
1000v1000 ⨯18
πd wπ ⨯ 39.5
故取 n=2r/s, v=0.25m/s
= 145r / min
切削工时：
l = 60mm ， l1 = 9mm ， l2 = 3mm ，则机动工时为
tm =
l + l1 + l2
nw f
=
60 + 9 + 3
145 ⨯ 2
= 0.2517 min
工序五：
铣 2 个 74x60mm 端面， 60mm2 端面粗糙度要求为
6.3 一 次粗铣加工即可满足要求，我们选用X51 立式铣床，
高
速钢端 铣刀加工
工步 一 ：
铣 74x60 上表 面，
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1. 选择刀具 :
刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,
a p = 1.5mm ， d0 = 60mm ， v = 125m / min ， z = 4 。
2. 决定铣削用量
（1）决定铣削深度
因为加工余量不大，一次加工完成
a p = 1.5mm
（2）决定每次进给量及切削速度
根据 X51 型铣床说明书，其功率为 为 7.5kw，中等系统刚
度。
根据表查出
f z = 0.2mm / 齿 ，则
ns =
1000v
πd
=
1000 ⨯125
π ⨯ 60
= 621.5r / min
按机床标准选取 nw ＝ 750 r / min
v =
πdnw
1000
=
π ⨯ 60 ⨯ 750
1000
= 152.3m / min
当 nw ＝ 750r/min 时
f m = f zznw = 0.2 ⨯ 4 ⨯ 750 = 600mm / r
按机床标准选取f m = 600mm / r
（3）计算工时
切削工时：
l = 74mm ， l1 = 5mm ， l2 = 3mm ，则机动工时为
tm =
l + l1 + l2
nw f
=
74 + 5 + 3
750x0.2
= 0.5467 min .
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工步二 ：
半精 铣 74x60 表 面的切削用量及基本工时的计算如
下 :
1. 选择刀具 :
刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,
a p = 0.5mm ， d0 = 60mm ，
v = 145m / min ，
z = 4 。
2. 决定铣削用量
（1）决定铣削深度
因为加工余量不大，一次加工完成
a p = 0.5mm
（2）决定每次进给量及切削速度
根据 X51 型铣床说明书，其功率为 为 7.5kw，中等系统刚
度。
根据表查出
f z = 0.2mm / 齿 ，则
ns =
1000v
πd
=
1000 ⨯145
π ⨯ 60
= 769.6r / min
按机床标准选取 nw ＝ 800 r / min
v =
πdnw
1000
=
π ⨯ 60 ⨯ 800
1000
= 150.72m / min
当 nw ＝ 800r/min 时
f m = f zznw = 0.2 ⨯ 4 ⨯ 800 = 640mm / r
按机床标准选取f m = 650mm / r
（3）计算工时
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切削工时：
l = 74mm ， l1 = 5mm ， l2 = 3mm ，则机动工时为
tm =
l + l1 + l2
nw f
=
74 + 5 + 3
800x0.2
= 0.5125 min .
工序六：
铣 长为 12 的 R4 的半圆槽
选择刀具
刀具选取高速钢三面 刃 铣刀，刀片采用 YG8,
a p = 1.5mm ， d0 = 8mm ， v = 25m / min ， z = 4 。
2. 决定铣削用量
（1）决定铣削深度
因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣 完，则
a p = 1.5mm
（2）决定每次进给量及切削速度
根据 X51 型铣床说明书，其功率为 为 7.5kw，中等系统刚
度。
根据表查出
f z = 0.2mm / 齿 ，则
ns =
1000v
πd
=
1000 ⨯ 25
π ⨯ 8
= 995r / min
按机床标准选取 nw ＝ 1450 r / min
v =
πdnw
1000
=
π ⨯ 8 ⨯1450
1000
= 36.424m / min
当 nw ＝ 1450r/min 时
f m = f zznw = 0.2 ⨯ 4 ⨯1450 = 1160mm / r
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按机床标准选取f m = 1160mm / r
（3）计算工时
切削工时：
l1 = 12mm ，，则机动工时为
tm =
l1
nw f
=
12
475
= 0.042 min
铣削其余机床的切削用量及基本工时的计算，如上在此不再
累述。
工序 VII:
Φ15 端面 . 选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,
a p = 1.5mm ， d0 = 20mm ， v = 75m / min ， z = 4 。
2. 决定铣削用量
（1）决定铣削深度
因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣 完，则
a p = 1.5mm
（2）决定每次进给量及切削速度
根据 X51 型铣床说明书，其功率为 为 7.5kw，中等系统刚
度。
根据表查出
f z = 0.2mm / 齿 ，则
ns =
1000v
πd
=
1000 ⨯ 75
π ⨯ 20
= 1194.37r / min
按机床标准选取 nw ＝ 1450 r / min
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v =
πdnw
1000
=
π ⨯ 35 ⨯1450
1000
= 159.35m / min
当 nw ＝ 1450r/min 时
f m = f zznw = 0.2 ⨯ 4 ⨯1450 = 1160mm / r
按机床标准选取f m = 1160mm / r
（3）计算工时
切削工时：
l = 15mm ， l1 = 5mm ， l2 = 3mm ，则机动工时为
tm =
l + l1 + l2
nw f
=
15 + 5 + 3
475
= 0.04842 min
工序 VIII：
钻 M8 螺纹孔的切削用量及基本工时的确定：
选用 Z525 立式钻床，选用 d=Φ6.8 的麻花钻， M8 的机用丝
锥
选用 φ 6.8mm 高速钢锥柄麻花钻（ 《工艺 》表 3.1－ 6）
由 《切削 》表 2.7 和 《工艺 》表 4.2－ 16 查得
f机 = 0.28mm/r
Vc = 8m / min （ 《切削 》表 2.15）
n机 =
1000 vc机
πD
=
1000 x16
πx6.8
= 636r / min
按机床选取 n机 = 545r / min
Vc机 =
πDn 机
1000
=
πx 6.8x 545
1000
= 6.8542m / min
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基本工时：
t =
l + l1 + l2
n机f机
=
20 + 3 + 3
545x0.28
= 0.17 min
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