方套零件的机械加工工艺规程及工艺装置设计.docx

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方套零件的机械加工工艺规程及工艺装置设计

优秀设计

目录

设计任务书………………………………………….1

课程设计说明书正文………………………………...2

绪论…………………………………………………...2

零件的分析…………………………………………………3

（一）零件作用……………………………………………….4

（二）零件的工艺分析………………………………………………………5

二.工艺规程设计.............................................................................................7

（一）确定毛坯的制造形式…………………………………………………..8

（二）基面的选择…….………………………………………………………9

（三）制定工艺路线……………………………………………………………10

（四）确定毛坯的加工余量及毛胚尺寸，设计毛坯零件综图

合……………………………………………………………….

（五）工序尺寸的确定……………………………………….11

（六）确定切削用量及基本工时……………………………..12.

三．专用夹具设计…………………………………………...13

（一）设计主旨………………………………………………..14

（二）夹具设计…………………………………………………18

四.心得体会………………………………………..24

机械制造工艺学课程设计任务书

设计题目设计“方套”零件的机械加工工艺规程及工艺装置

设计内容：

1、产品零件图

2、产品毛坯图

3、机械加工工艺过程卡片

4、机械加工工序卡片

5、夹具设计零件图

6、课程设计说明书

一、零件的分析

（如图1所示方套零件图，下面就该零件的工艺分析过程进行分析）

图1

（一）零件作用

题目所给的零件方套用于其他零件的配合，要求有一定精度要求及适当刚度与强度，材料为45钢

方槽位联接结面用于呈受传递力之用。

（二）零件的工艺分析

方套零件主要有以

方孔和以

深孔为中心的俩组加工表面。

1，是以

方孔为中心的加工表面。

这组加工表面有

方孔面上顶面，凸台面

及其周围的5个直径为8.5的（直径为14的）孔面。

2.以

深孔为中心的加工表面，两侧面及底面，与底面成26度的斜面。

二.工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

零件的材料为45钢，要求有一定的强度要求，轮廓尺寸不大，且形状亦不太复杂，又属大批大料生产，做毛坯可采用模锻成型。

毛坯尺寸通过查表与计算加工余量后决定。

（二）基面的选择就

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择正确、合理，可以保证加工质量，提高生产率。

否则会使加工过程出现许多问题，产生废品，使生产无法进行。

1.粗基准的选择

按照促基准的选择原则，为保证不加工面和加工面的位置要求，应选择不加工面为粗基准，故此处应选择B面为粗基准铣A面，在以铣好的A面作为基准铣B面，这样符合互为基准的原则。

2.精基准的选择

精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。

当工序基准与设计基准不重合

时，应进行尺寸换算。

主要以加工好的A面作为基准。

（三）制定工艺路线

制定工艺路线应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

生产纲领以确定为大批大量生产的条件下，可采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

还应考虑经济，以降低生产成本。

1、工艺路线方案一

工序1：

模锻

工序2：

热处理（正火）

工序3：

铣A面

工序4：

铣B面

工序5：

铣凸台R53圆弧面

工序6：

铣左右两侧面

工序7：

铣下侧面

工序8：

铣上侧面及与圆弧R67相交的台阶面

工序9：

铣30的方槽

工序10：

倒角

工序11：

钻90度锁紧螺钉孔

工序12：

用麻花钻钻5xΦ8.5孔钻通

工序13：

用锪孔钻锪5XΦ14的孔

工序14：

用深孔钻钻Φ8的孔

工序15：

绞Φ8的孔

工序16：

去毛刺

工序17：

检验

2、工艺路线方案二

工序1：

模锻

工序2：

热处理（正火）

工序3：

铣A面

工序4：

铣B面

工序5：

铣凸台R53圆弧面

工序6：

铣左右两侧面及下侧面

工序7：

铣上侧面及与圆弧R67相交的台阶面

工序8：

铣30的方槽

工序9：

倒角

工序10：

钻90度锁紧螺钉孔

工序11：

用麻花钻钻5xΦ8.5孔钻通

工序12：

用锪孔钻锪5XΦ14的孔

工序13：

用深孔钻钻、绞Φ8的孔

工序14：

去毛刺

工序15：

检验

工序16：

入库

3、工艺方案的比较与分析

上述两种方案均无原则性错误，但方案一工序太分散不利于提高加工精度及生产率，方案二比方案一工序集中减少了装夹次数有利于提高加工精度及生产率，考虑到便与装夹和提高加工精度及生产率所以确定方案为。

工序1：

模锻

工序2：

热处理（正火）

工序3：

铣A面

工序4：

铣B面

工序5：

铣凸台R53圆弧面

工序6：

铣左右两侧面

工序7：

铣下端面

工序8：

铣上侧面及与圆弧R67相交的台阶面

工序9：

铣30的方槽

工序10：

倒角

工序11：

钻90度锁紧螺钉孔

工序12：

用麻花钻钻5xΦ8.5孔钻通

工序13：

用锪孔钻锪5XΦ14的孔

工序14：

用深孔钻钻、绞Φ8的孔

工序15：

去毛刺

工序16：

检验

工序17：

入库

（4）确定毛坯的加工余量及毛胚尺寸，设计毛坯零件综合图

（5）

（1）确定机械加工余量：

钢质模锻件的机械加工余量按有关标准确定。

确定时根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由附表1可查的除孔外表面加工余量。

锻件质量：

零件质量m=ρv≈7.88x（8x8x3.3-3x3.5x3.3-3.14x0.4x0.4x8-3.14x0.7x0.7x3-0.3x3.4x8-0.5x2.8x8）=1.17kg

由零件质量估算毛坯质量为2.0kg。

加工精度：

零件的各表面均为一般加工精度。

锻件形状复杂系数S为S=M锻件/M外轮廓包容体

M外轮廓包容体=lxlxhxρ=8.4x8.4x3.7x7.85≈2050g=2.05kg故S=2/2.05≈0.976

按下表1查得形状复杂系数为S，属一般级别F1。

表1锻件形状复杂系数S

级别

S值范围

级别

S值范围

简单

一级

S1>0.63～1

S2>0.32～0.63

较复杂

复杂

S3>0.16～0.32

S4<=0.16

机械加工余量：

根据锻件质量，F1,S1，查【1】中附表1得该零件的单边余量：

厚度方向为1.7-2.0mm，水平方向为1.7-2.2mm。

（2）确定毛坯尺寸：

因该零件机械加工表面粗糙度要求均为Ra=12.8mm。

故单边加工余量均取2mm，则毛坯尺寸见下表2

表2方套毛坯（锻件）尺寸/mm

零件尺寸

单面加工余量

锻件尺寸

800-0.1

33

30—0.1+0.2

2

2

2

82

37

26

（3）设计毛坯的零件综合图。

确定毛坯尺寸公差：

毛坯尺寸公差根据锻件质量、形状复杂系数分模线形状种类及锻件精度等级从手册中查得。

本零件锻件质量2.0kg，形状复杂系数为S1，45号钢含碳量为0.42%～0.50%，其中最高含碳量为0.5%，按表3查得锻件材料系数为M1，采取平直线分模，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可从【1】中附表2、附表3查得，列表4

表3

级别

钢的最高含碳量

合金钢的最高含碳量

M1

M2

<0.65%

>=0.65%

<3.0%

>=3.0%

表4方套毛坯（锻件）尺寸允许偏差/mm

锻件尺寸

偏差

根据

33

+1.0

—0.4

附表3

84

+1.4

—0.6

附表2

26

+1.1

—0.6

附表2

确定圆角半径：

本锻件H/B皆小于2；故可用下式计算

圆角半径r=0.05H+0.5

为简化起见，以最大H计算

r=（0.05x37+0.5）mm=2.35mm（取r=2.5mm）

确定拔模角度：

L/B=84/84=1H=37/84=0.44

查【1】中附表4得a=5度

确定分模位置；由毛坯图所示

确定毛坯热处理形式。

钢质毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，并细化，均匀组织，从而改善其加工性能。

五、工序尺寸的确定

因该零件图的精度要求不高，每个加工面经过一道工序加工均能达到图纸所示的要求的尺寸，形状，位置，精度。

工序号

工序尺寸

3

35

4

33

5

Φ530-0.07

6

800-0.1

8

30+0.2+0.1

11

5xØ8.5

12

5xØ14

13

Ø80+0.04

（六）确定切削用量及基本工时

加工条件：

45钢正火，模锻，σb=650MP

工序3：

铣A面

选用机床x51，铣刀为镶齿套式端面铣刀（高速钢）,外经为100mm，齿数z为20见[2]中表3.1—37,

每齿进给量0.04mm=

切削速度20m/min=

ns=1000vc/πd=1000x30/πx100r/min=95.6r/min,按机床选取nw=100r/min

见【3】中表3-9故实际切削速度v=πdnw/1000=πx100x100/1000m/min=31.5m/min工作台的每分钟进给量fm=fzznw=0.05x20x100mm/min=100mm/min

查机床说明书及【2】中表4.2—37，刚好有fm=100mm/min故直接选用。

切削工时：

tm=L/fm=（l+l1+l2+l3+d）/fm=（80+10+10+100）/100min=2min

工序4：

铣B面

选用机床x51，铣刀为镶齿套式端面铣刀（高速钢）,外经为100mm，齿数z为20见[2]中表3.1--37

每齿进给量0.04mm=

切削速度20m/min=

ns=1000vc/πd=1000x30/πx100r/min=95.6r/min,按机床选取nw=100r/min

见【3】中表3-9故实际切削速度v=πdnw/1000=πx100x100/1000m/min=31.5m/min工作台的每分钟进给量fm=fzznw=0.05x10x100mm/min=50mm/min

查机床说明书及【2】中表4.2—37，刚好有fm=50mm/min故直接选用。

切削工时：

tm=L/fm=（l+l1+l2+l3+d）/fm=（80+10+10+100）/50min=4min

工序5：

铣凸台R53圆弧面

选用机床xK5032立式升降台数控铣床，铣刀为立铣刀Ф26L=100mm见【2】中表3.1-29

取F=100mm/minN=800r/minv=πdN/1000=πx26x800/1000m/min=65.31m/min铣刀的行程：

作图计算L=l+l1+l2+l3=900

切削工时：

tm=L/F=900/100min=9min

工序6：

铣左右两侧面

选用机床x51铣刀为立铣刀（高速钢）Ф10齿数z为4

每齿进给量0.1mm=

每转进给量f=fzZ=0.12x4mm/r=0.48mm/r

切削速度20m/min=

ns=1000vc/πd=1000x20/πx10r/min=636r/min,按机床选取nw=590r/min

故实际切削速度v=πdnw/1000=πx10x590/1000m/min=18.5m/min

切削工时：

tm=2（l+l1+l2）/fnw=2（80+1515）/0.48x590min=0.78min

工序7：

铣下端面

选用机床x51铣刀为立铣刀（高速钢）Ф10齿数z为4

每齿进给量0.1mm=

每转进给量f=fzZ=0.12x4mm/r=0.48mm/r

切削速度20m/min=

ns=1000vc/πd=1000x20/πx10r/min=636r/min,按机床选取nw=590r/min

故实际切削速度v=πdnw/1000=πx10x590/1000m/min=18.5m/min

切削工时：

tm=（l+l1+l2）/fnw=（80+1515）/0.48x590min=0.39min

工序8：

铣上侧面及与圆弧R67相交的台阶面

选用机床x51铣刀为立铣刀（高速钢）Ф10齿数z为4

（1）工步1：

铣上侧面

每齿进给量0.1mm=

每转进给量f=fzZ=0.12x4mm/r=0.48mm/r

切削速度20m/min=

ns=1000vc/πd=1000x20/πx10r/min=636r/min,按机床选取nw=590r/min

故实际切削速度v=πdnw/1000=πx10x590/1000m/min=18.5m/min

切削工时：

t1=（l+l1+l2）/fnw=（80+1515）/0.48x590min=0.39min

（2）工步2：

铣与圆弧R67相交的台阶面

每齿进给量0.1mm=

每转进给量f=fzZ=0.12x4mm/r=0.48mm/r

切削速度20m/min=

ns=1000vc/πd=1000x20/πx10r/min=636r/min,按机床选取nw=590r/min

故实际切削速度v=πdnw/1000=πx10x590/1000m/min=18.5m/min

切削工时：

t2=（l+l1+l2）/fnw=（80+1515）/0.48x590min=0.39min

则总切削工时：

tm=t1+t2=0.39+0.39min=0.78min

工序9：

铣30+0.2+0.1的方槽

选用机床x63高速钢镶齿三面刃铣刀Ф160mmL=30mm齿数z为26

每齿进给量0.04mm=

每转进给量f=fzZ=0.05x26mm/r=1.3mm/r

切削速度20m/min=

ns=1000vc/πd=1000x30/πx160r/min=59.7r/min,按机床选取nw=60r/min

故实际切削速度v=πdnw/1000=πx160x60/1000m/min=30.14m/min

切削工时：

tm=（l+l1+l2+d）/fnw=（33+20+10+160）/1.3x60min=2.86min

其中:

切入l1=20mm切出l2=10mm,l=33mm,d=Ф=160mm

工序10：

倒角

选用机床x51铣刀为立铣刀（高速钢）Ф10齿数z为4

每齿进给量0.1mm=

每转进给量f=fzZ=0.12x4mm/r=0.48mm/r

切削速度20m/min=

ns=1000vc/πd=1000x20/πx10r/min=636r/min,按机床选取nw=590r/min

故实际切削速度v=πdnw/1000=πx10x590/1000m/min=18.5m/min

作图计算铣刀的路径L=2（l1+l2+l3+l4+l5+l6）=2（5.7+10+10+12+10+10）=105.4mm

则切削工时：

tm=L/fnw=105.4/0.48x590min=0.38min

工序11：

钻90度锁紧螺钉孔

选用机床Z525Ф8的沉头孔钻进给量f=0.20mm/r见【3】中表2-23

切削速度取vc=30m/min见【3】中表2-20

ns=1000vc/πd=1000x30/πx8r/min=1194r/min,按机床选取nw=960r/min见【3】中表3--9

故实际切削速度v=πdnw/1000=πx8x960/1000m/min=24.12m/min

切削工时：

tm=（l+l1）/fnw=（5+3）/0.20x960min=0.042min

工序12：

用麻花钻钻5xΦ8.5孔钻通

选用机床Z525Ф8.5的麻花钻进给量f=0.20mm/r见【3】中表2-23

切削速度取vc=30m/min见【3】中表2-20

ns=1000vc/πd=1000x30/πx8.5r/min=1124r/min,按机床选取nw=960r/min见【3】中表3--9

故实际切削速度v=πdnw/1000=πx8.5x960/1000m/min=25.6m/min

切削工时：

tm=（l+l1+l2）/fnw=（30+6+3）/0.20x960min=0.2min

其中:

切入l1=6mm切出l2=3mm,l=30mm

工序13：

用锪孔钻锪5XΦ14的孔

选用机床Z525Ф14的锪孔钻

根据有关资料，锪孔时进给量及切削速度均为钻孔式的1/2—1/3

故进给量f=0.4xf钻=0.4x0.32=0.128mm/r取f=0.13mm/r

切削速度取vc=40x1/3m/min=13.33m/min

ns=1000vc/πd=1000x13.3/πx14r/min=302.5r/min,按机床选取nw=272r/min见【3】中表3--9

故实际切削速度v=πdnw/1000=πx14x272/1000m/min=11.96m/min

切削工时：

tm=（l+l1）/fnw=（25+5）/272x0.13min=0.84min

其中:

切入l1=5mm,l=25mm

工序14：

用深孔钻钻、绞Φ8的孔

选用机床Z525Ф8的麻花钻及Ф8的铰刀

（1）工步1：

用深孔钻钻Φ8的孔

进给量f=0.20mm/r见【3】中表2-23

切削速度取vc=30m/min见【3】中表2-20

ns=1000vc/πd=1000x30/πx8r/min=1194r/min,按机床选取nw=960r/min见【3】中表3--9

故实际切削速度v=πdnw/1000=πx8x960/1000m/min=24.12m/min

切削工时：

tm=（l+l1+l2）/fnw=（80+10+4）/0.20x960min=0.49min

其中:

切入l1=10mm切出l2=4mm,l=80mm

（2）工步2：

绞Φ8的孔

进给量f=2f钻=2x0.20=0.40mm/r切削速度取vc=（1/2~1/3）v钻

取vc=0.4v钻=0.4x30m/min=12m/min见【3】中表2-20

ns=1000vc/πd=1000x12/πx8r/min=477r/min,按机床选取nw=392r/min见【3】中表3--9

故实际切削速度v=πdnw/1000=πx8x392/1000m/min=9.85m/min

切削工时：

tm=（l+l1+l2）/fnw=（80+10+4）/0.40x392min=0.599min

其中:

切入l1=10mm切出l2=4mm,l=80mm

三、专用夹具设计

为了提高劳动效率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。

经过和指导老师协商，决定设计第九道工序——铣30+0.2+0.1mm的方槽的铣床夹具。

本夹具用于x63卧式铣床。

高速钢镶齿三面刃铣刀。

（一）设计主旨

本夹具主要用来粗铣深30+0.2+0.mm，宽30+0.2+0.mm的方槽，因为采用直径为Ф160mm的高速钢镶齿三面刃铣刀铣削30+0.2+0.1mm的方槽,因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度。

（二）夹具设计

1、定位基准的选择

经分析可知，由于φ32孔和其两端面已经经过精加工，且采用φ32孔定位便于保证加工质量和位置要求，避免了夹具在结构上过于复杂，因此采用φ32的孔作为主要定位基准面。

为了保证加工强度采用辅助支承。

2、切削力及夹紧力的计算

切削刀具：

高速钢镶齿三面刃铣刀，Ф160mm，z=26，则

F=Сfархffzyfаenfz/doqfnwf

式中，Сf=650，ар=2хf=1.0fz=0.05yf=0.65аe=6nf=0.83z=26do=160qf=0.83n=475wf=0

F=30×3×0.0260.65×60.83×20/800.83×4750=19.56N

水平分力：

FH=1.1F=1.1×19.56=21.516N

垂直分力：

FV=0.3F=0.3×19.56=5.868N

夹紧力计算：

Fj=KF计

其中F计=21.516N,K=K1K2K3K4,

K1——基本安全系数，K1=1.5；

K2——加工性质系数，K2=1.1；

K3——刀具钝化系数，K3=1.1；

K4——断续切削系数，K4=1.1。

则Fj=KF计=1.5×1.1×1.1×1.1×21.516=42.96N

因此，夹紧力大于切削力，故本夹具可安全工作。

3、定位误差分析

⑴、定位元件尺寸及公差的确定。

本夹具的主要定位元件为φ32的短心轴和相应的平面，因此该定位轴的尺寸与公差与相配的孔的尺寸公差相同，即为φ32H8。

⑵、基准不重合误差：

因其定位基准和工序基准不重合，因此存在基准不重合误差。

为自由误差，由毛坯决定。

⑶、基准位移误差：

因为是心轴和孔定位，因此，存在基准位移误差。

ΔY=δD+δd+Χmin=0.027+0.027=0.054mm

4、夹具设计及操作的简要说明

在设计夹具时，为了提高生产率，应使夹紧装置简单易于装夹。

为了满足夹紧力要求采用螺纹螺母夹紧。

夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件加工之前与塞尺配合使用很好的对刀；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置