尾座体课程设计说明书.docx
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尾座体课程设计说明书
机械制造技术课程设计
说明书
设计题目：
设计尾座体零件的机械加工工艺规程及钻Ф14孔工序的专用夹具
姓名：
学号：
班级：
指导教师：
河南机电高等专科学校
2012年2月20日
尾座体的机械加工工艺规程设计
第1章零件分析
1.1零件分析
题目所给的零件是机床尾座体，Φ17H6的孔与顶尖研配，底面和75°斜面与磨床工作台相连，通过Φ14mm孔用螺栓将“尾座体”紧固在工作台上。
主要作用是固定顶尖。
圆柱体形的部分有一个Φ17H6孔，并且有一个M6的螺纹孔，顶尖穿过Φ17H6孔，将螺钉拧紧，这样就将顶尖固定。
1.2零件的工艺分析
尾座体共有三组加工表面，其中两组有位置度要求:
（1）以Φ14mm孔为中心的加工表面。
这一组表面包括Φ14mm孔以及Φ26×1的沉头孔和粗糙度Ra=12.5μm的凸台面。
（2）以基准面A为中心的加工表面。
这一组表面包括Ra=1.6μm基准面A和基准面B，Ra=12.5μm的凹槽底面和Ra=6.3μm右端面和Ra=12.5μm下端面。
（3）以Φ17H6孔为中心的加工表面。
这一组表面包括Φ17H6孔和1×45°的倒角，左右端面和M6的螺纹孔。
其中主要加工面为Φ17H6孔内壁。
第二组和第三组加工表面有位置度要求，如下：
Φ17H6孔圆度公差为0.003mm；
Φ17H6孔圆柱度公差为0.004mm；
Φ17H6孔中心线与基准面A平行度公差的要求为0.005mm；
Φ17H6孔中心线与基准面B平行度公差的要求为0.005mm；
Φ17H6的孔轴心线与导轨面的位置度误差为0～0.1；
Φ17H6的孔与燕尾面的位置度误差不超过0.15；
Φ17H6各面的粗糙度达到需要的要求；
Φ17H6的孔需精加工、研配；
导轨面配刮10～13点/25
25。
第2章确定毛坯、画毛坯—零件合图
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200，硬度为170-241HB。
根据零件的材料确定毛坯为铸件。
又题目已知零件的生产纲领为
通过查表可确定其生产类型为小批量生产。
毛坯的铸造生产方法选用砂型机器造型。
这对提高生产率，保证产品质量有帮助。
此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。
2.2加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：
铣削加工加工余量依据《机械加工工艺手册设计实用手册》表8—31以及表15—50查得、公差依据《互换性与测量技术基础》表3—2查得表面粗糙度以及经济精度由《机械制造工艺学》表1—15查得
钻、扩、铰孔加工加工余量依据《机械加工工艺手册设计实用手册》表8—18查得、公差依据《互换性与测量技术基础》表3—2查得表面粗糙度以及经济精度由《机械制造工艺学》表1—15查得
“尾座体”零件材料为HT200，生产类型为小批量生产，采用砂模铸造。
根据上述原始资料及加工工艺，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：
（1） 尾座体基准面A。
据《金属机械加工工艺人员手册》（以下简称《人员手册》）表5-6，铸件偏差±1.0mm。
表面粗糙度Ra=1.6μm,要求粗加工和精加工。
参照《实用金属切削加工工艺手册》（以下简称《切削手册》）第414页可知，加工余量为：
粗铣：
Z=2mm，精铣：
Z=0.85mm。
粗铣削的加工精度IT11级，因此偏差±0.11。
精铣削偏差即为零件偏差：
（2）Ra=12.5μm的底面。
只要求粗加工。
参照《切削手册》第414页可知，加工余量：
Z=4mm。
（3）基准面B。
Ra=1.6μm,要求粗加工和精加工。
参照《人员手册》表5-72，粗刨Z=2mm,精铣Z=0.85mm。
刨削公差即为零件公差：
0.3mm。
（4）右端面。
Ra=6.3μm。
要求粗加工和半精加工。
参照《切削手册》第414页可知，粗铣Z=1.3mm，半精铣Z=0.7mm。
（5）凸台面。
Ra=12.5μm。
只要求粗加工。
参照《切削手册》第414页可知，加工余量Z=2mm。
（6）圆柱体形左右端面。
Ra=6.3μm。
要求粗加工和半精加工。
参照《切削手册》第414页可知，粗铣Z=1.3mm，半精铣Z=0.7mm。
（7） Φ17H6孔。
精铰和研配。
精铰2Z=0.15mm，研配2Z=0.05mm。
公差+0.011mm（见《互换性与测量技术》表1-8）。
由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。
实际上，加工余量有最大和最小之分。
本设计规定的零件为小批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。
基准面A与Φ17H6孔的中心线之间的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图如下：
基准面A与Φ17H6孔的中心线之间的尺寸公差分布图（调整法）
毛坯名义尺寸：
105+3=108（mm）
毛坯最大尺寸：
108+1.8=109.8（mm）
毛坯最小尺寸：
108-1.8=106.2（mm）
粗铣后最大尺寸：
105+0.61=105.61（mm）
粗铣后最小尺寸：
105.61-0.22=105.39（mm）
精铣后尺寸即达到105（mm）。
查表确定表面总余量整理成下表2-1所示。
“尾座体”的毛坯图见附图一。
表2-1各加工表面总余量
基本尺寸（mm）
加工余量等级
加工余量数值（mm）
说明
基准面A
Ra=12.5的底面
基准面B
右端面
凸台面
圆柱体形左右端面
Φ17H6孔
152
44
2
26
40
35
17
G
H
G
G
H
G
G
2+0.85
4
2+0.85
2
2
2
0.2
底面，双侧加工（取下行数据）
底面，双侧加工（取下行数据）
侧面，单侧加工（取上行数据）
侧面单侧加工
侧面单侧加工
侧面单侧加工
双侧加工
由参考文献查表可得铸件主要尺寸的公差，如表2-2所示。
表2-2主要毛坯尺寸及公差（mm）
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
基准面A轮廓尺寸
基准面A轮廓尺寸
A面距Φ17H6孔中心尺寸
B面距Φ17H6孔中心尺寸
圆柱体形左右端面
Φ17H6孔
152
152
105
140
40
Φ17
—
4+3
4
2+3
2+3
0.2+3
152
159
109
145
45
20.2
4
4
2.8
3.6
4
3.2
第3章工艺规程的设计
3.1定位基准的选择
3.1.1粗基准的选择。
对于一般零件而言，以加工面互为基准完全合理；但对于本零件来说，如果以Φ17的孔为粗基准可能造成位置精度不达标，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准）现在选择不加工Φ35的外圆表面和外表不加工面作为粗基准，利用一组两个锥套夹持两端作为主要定位面以消除五个不定度，再用一个支承板、支承在前面用以消除一个不定度，达到完全定位。
用来加工工件的底面。
3.1.2精基准的选择。
精度高的基准面A、基准面B和Φ17H6孔两个端面自然就成了精基准,。
因为A、B面既是设计及准又是装配基准这样符合“基准重合”原则，其它各面、孔的加工可以以A、B面为基准这符合“基准统一”原则。
考虑到要保证加工余量均匀以及要有较高的形状、位置精度，故要求Φ17H6孔和A、B面互为基准进行加工。
3.2制订工艺路线
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大批大量生产的条件下，可以考虑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。
除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本下降：
（1） 工艺路线方案一：
工序1：
钻Φ15mm孔
工序2：
粗铣基准面A与底部Ra=12.5μm的凹槽面
工序3：
粗铣2×2的槽
工序4：
粗铣基准面B
工序5：
钻Φ14mm孔，锪Φ26×1的沉头孔
工序6：
粗铣凸台面
工序7：
钻孔，扩孔和攻M6的螺纹
工序8：
粗铣圆柱体左右端面
工序9：
粗铣右端面
工序10：
粗、精磨Φ17H6孔
工序11：
精铣基准面A
工序12：
精铣基准面B
工序13：
精铣2×2的槽
工序14：
半精铣圆柱体左右端面
工序15：
半精铣右端面
工序16：
车Φ17H6孔1×45°倒角，去毛刺
工序17：
检查
（2）工艺路线方案二：
工序1：
粗铣基准面A与底部Ra=12.5μm的凹槽面
工序2：
粗铣2×2的槽
工序3：
粗刨基准面B
工序4：
钻Φ14mm孔，锪Φ26×1的沉头孔
工序5：
粗铣凸台面
工序6：
钻Φ15mm孔
工序7：
车M6螺纹
工序8：
粗铣圆柱体左右端面
工序9：
粗铣右端面
工序10：
粗、精磨Φ17H6孔
工序11：
精铣基准面A
工序12：
精刨基准面B
工序13：
精铣2×2的槽
工序14：
半精铣圆柱体左右端面
工序15：
半精铣右端面
工序16：
车Φ17H6孔1×45°倒角，去毛刺
工序17：
检查
（3）工艺方案的比较与分析
上述两个方案的特点在于：
方案一是先加工Φ17H6孔，然后加工基准面A；而方案二是先加工基准面A和B，后加工Φ17H6孔。
经比较，方案一能保证Φ17H6孔中心线到基准面A和B的距离，符合位置度的要求。
方案二就不会确保Φ17H6孔到基准面A和B的距离，因此不满足位置度要求。
所以，可以知道，方案一优于方案二。
但是，方案一中有许多不合适的工序，比如，钻孔之前要先铣端面，还有，基准面B要刨。
凸台面先加工，然后钻孔等等。
所以，修改后确定工艺如下：
工序1：
粗铣圆柱体左右端面。
以底面为粗基准，选用X6042卧式铣床。
工序2：
钻Φ15mm孔。
以工序2加工的左右端面作为粗基准，选用Z525立式钻床。
工序3：
粗铣基准面A与底部Ra=12.5μm的凹槽面，粗铣2×2的槽以及底面。
以Φ17H6孔为定位粗基准，选用X6042卧式铣床。
工序4：
粗刨基准面B。
基准面A为定位粗基准，选用B6035牛头刨床。
工序5：
粗铣右端面,粗铣凸台面。
基准面A为定位粗基准，选用X6042卧式铣床。
工序6：
钻Φ14mm孔，锪Φ26×1的沉头孔。
以尾座体端面A，B定位，选用Z525立式钻床。
工序7：
钻孔，扩孔和攻M6的螺纹。
以Φ17H6孔为粗基准，选用Z525立式钻床。
工序8：
扩、铰Φ17H6孔。
基准面A和B为定位粗基准，选用Z525立式钻床。
工序9：
半精铣圆柱体左右端面。
以Φ17H6孔为精基准，选用X6042卧式铣床。
工序10：
半精铣右端面。
基准面A为定位精基准，选用X6042卧式铣床。
工序11：
精铣基准面A。
精铣2×2的槽。
以Φ17H6孔为精基准，选用X6042卧式铣床。
工序12：
精铣基准面B。
基准面A为定位精基准，选用X6042卧式铣床。
工序13：
锪Φ17H6孔1×45°倒角，去毛刺。
以Φ17H6孔为精基准，选用Z525立式钻床。
工序14：
研配Φ17H6孔。
基准面A和B,右端面与Φ17H6孔两端面为定位精基准。
工序15：
配刮A、B面
工序16：
检查。
3.3确定切削用量及基本工时（关键工序）
3.3.1圆柱体左右端面加工
加工要求：
粗糙度Ra=6.3
刀具选择：
套式端铣刀;材料：
YG8；基本参数：
D=50mm，L=36mm，d=2mm，z=8（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—83）
加工工步的具体参数：
粗铣
加工余量：
1.3mm; 表面粗糙度：
Ra=5~20; 经济精度：
IT12;
公差：
0.25mm；
加工长度L=35mm 吃刀深度
进给量f=2.8mm/r主轴转速n=600r/min计算切削速度查参考资料[2]《机械加工工艺手册》得耐用度
半精铣
加工余量：
0.7mm;表面粗糙度：
Ra=2.5~10; 经济精度：
IT10; 公差：
0.1mm
加工长度L=35mm 吃刀深度
进给量f=1.2mm/r主轴转速n=956r/min切削速度v=500m/min
3.3.2Φ17H6孔
加工要求：
直径17mm基孔制；六级精度；孔轴与A、B面分别由5的平行度要求；孔有3的圆度和4圆柱度的形状精度；孔壁粗糙度为0.4。
加工工步的具体参数：
钻孔至Φ15
表面粗糙度：
Ra=20~80 经济精度：
IT12公差：
0.11mm
刀具选择：
直径为15mm的通用麻花钻；材料：
高速钢；基本参数：
d=15mm，k=2.30mm，q=13.95mm，b=8.85mm，f=1.00mm，（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—26）
吃刀深度
f=0.35mm/rv=0.35m/s
按机床选取：
考虑其加工长度为
切削工时：
，
扩孔至Φ16.5
加工余量：
1.5mm表面粗糙度：
Ra=10~40 经济精度：
IT12公差：
0.18mm
刀具选择：
直径为16.5mm的标准扩孔钻；材料：
YG8；基本参数：
d=16.5mm，L=223mm，l=125mm， ≈11mm（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—41）
吃刀深度
进给量f=0.55mm/r主轴转速n=280r/min
切削速度v=15m/min
按机床选取：
粗铰Φ16.8孔
加工余量：
0.3mm表面粗糙度：
Ra=1.25~10 经济精度：
IT9公差：
0.043mm
刀具选择：
直径为16.8mm的直柄机用铰刀；材料：
YG8；基本参数：
d=16.8mm，L=175mm，l=54mm， =14mm（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—52）
吃刀深度
进给量f=1.1mm/r主轴转速n=250r/min
切削速度v=14m/min
精铰孔至Φ16.95
加工余量：
0.15mm；表面粗糙度：
Ra=0.32~5； 经济精度：
IT7； 公差：
0.011mm
刀具选择：
直径为16.95mm的直柄机用铰刀；材料：
YG8；基本参数：
d=16.8mm，L=175mm，l=54mm， =14mm（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—52）
吃刀深度
进给量f=0.5mm/r主轴转速n=300r/min
切削速度v=18m/min
配研
加工余量：
0.05mm；表面粗糙度：
Ra=0.32~0.65； 经济精度：
IT6；公差：
0.008mm
刀具选择：
研棒
锪Φ17H6孔1×45°倒角
表面粗糙度:
Ra=5~80；（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—46）
经济精度：
IT11；（见《机械制造工艺学》表1—15）
公差：
0.11mm；（见《互换性与测量技术基础》表3—2）
刀具选择：
带可换导柱椎柄锥面锪钻；基本参数：
L=180mm l=35mm
3.3.3A面
加工要求：
粗糙度1.6；配刮10~13/25*25。
刀具选择：
套式立铣刀；材料：
YG8；基本参数：
D=80mm，L=45mm，z=8
加工工步的具体参数：
粗铣
加工余量：
2mm；表面粗糙度：
Ra=5~20；经济精度：
IT12； 公差：
0.4mm
加工长度L=152mm吃刀深度
进给量f=2.7mm/r主轴转速n=600r/min切削速度v=420m/min
精铣
加工余量：
0.85mm；表面粗糙度：
Ra=0.63~5； 经济精度：
IT7； 公差：
0.04mm加工长度L=152mm吃刀深度
进给量f=1.2mm/r主轴转速n=1183r/min切削速度v=280m/min
配刮
加工余量：
0.15mm；表面粗糙度：
Ra=0.32~0.65
（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—82）
3.3.4槽
加工要求：
粗糙度Ra=12.5。
刀具选择：
粗齿锯片铣刀；材料：
YG8；基本参数：
D=50mm，L=2.0mm，d=13mm，z=20
加工工步的具体参数：
粗铣
加工余量：
2mm；表面粗糙度：
Ra=5~20 ；经济精度：
IT12； 公差：
0.25mm
（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—90）
3.3.5B面
加工要求：
粗糙度1.6，与A面有夹角。
加工工步的具体参数：
粗刨
加工余量：
2mm；表面粗糙度：
Ra=5~20； 经济精度：
IT12； 公差：
0.4mm加工长度L=90mm吃刀深度
进给量f=0.15mm/r主轴转速n=550r/min切削速度v=145m/min
精铣
加工余量：
0.85mm；表面粗糙度：
Ra=0.63~5； 经济精度：
IT7； 公差：
0.04mm加工长度L=90mm吃刀深度
进给量f=0.4mm/r主轴转速n=1183r/min切削速度v=180m/min
配刮
加工余量：
0.15mm；表面粗糙度：
Ra=0.32~0.65
刀具选择：
单角铣刀材料：
YG8；齿数：
10；D=40mm；L=10mm；（见《机械加工工艺手册设计实用手册》表12—96）
3.3.6右端面
加工要求：
粗糙度Ra=6.3
刀具选择：
套式端铣刀;材料：
YG8；基本参数：
D=50mm，L=36mm，d=2mm，z=8
加工工步的具体参数：
粗铣
加工余量：
1.3mm;表面粗糙度：
Ra=5~20; 经济精度：
IT12; 公差：
0.25mm加工长度L=90mm 吃刀深度
进给量f=2.8mm/r
主轴转速n=600r/min切削速度v=380m/min
半精铣
加工余量：
0.7mm;表面粗糙度：
Ra=2.5~10; 经济精度：
IT10; 公差：
0.1mm
加工长度L=90mm 吃刀深度
进给量f=1.2mm/r
主轴转速n=1183r/min切削速度v=380m/min
（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—83）
3.3.7凸台面
加工要求：
粗糙度Ra=12.5
刀具选择：
套式端铣刀;材料：
YG8；基本参数：
D=50mm，L=36mm，d=2mm，z=8
加工工步的具体参数：
粗铣
加工余量：
2mm表面粗糙度：
Ra=5~20 经济精度：
IT12公差：
0.25mm
加工长度L=40mm 吃刀深度
进给量f=1.2mm/r
主轴转速n=600r/min切削速度v=373m/min
（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—83）
3.3.8Φ14孔
加工要求：
直径14mm；粗糙度Ra=12.5；沉头孔粗糙度为12.5
刀具选择：
直径为14mm的通用麻花钻；材料：
高速钢钻头； 基本参数：
d=14mm，k=2.20mm，q=13.00mm，B=8.25mm，f=1.00mm，加工工步的具体参数：
钻孔
表面粗糙度：
Ra=5~20； 经济精度：
IT12；公差：
0.18mm
吃刀深度
进给量f=0.42mm/r主轴转速n=210r/min
切削速度v=13m/min
（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—26）
锪Φ26×1的沉头孔
刀具选择：
带可换导柱椎柄平底锪钻；基本参数：
L=180mm l=35mm
表面粗糙度:
Ra=5~80；（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—46）
经济精度：
IT11；（见《机械制造工艺学》表1—15）
公差：
0.11mm；（见《互换性与测量技术基础》表3—2）
3.3.9M6螺纹
加工要求：
螺纹直径为6mm
加工工步的具体参数：
钻孔
表面粗糙度：
Ra=5~80； 经济精度：
IT12；公差：
0.12mm
刀具选择：
直径为5.80mm的通用麻花钻；材料：
高速钢钻头；基本参数：
d=5.80mm，k=1.00mm，q=5.40mm，B=3.50mm，f=0.55mm，（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—26）
攻丝（M6丝锥）
3.3.10底面
加工要求：
粗糙度Ra=12.5。
刀具选择：
套式立铣刀；材料：
YG8；基本参数：
D=80mm，L=32mm，d=16mm，z=8
加工工步的具体参数：
粗铣
加工余量：
1.2mm表面粗糙度：
Ra=5~20 经济精度：
IT12公差：
0.25mm
加工长度L=90mm 吃刀深度
进给量f=1.0mm/r
主轴转速n=600r/min切削速度v=420m/min
（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—82）
第4章尾座体专用夹具的设计
为了提高劳动生产效率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
经过分析，决定设计以下三个主要的夹具：
零件底面的加工夹具和主视图Φ17孔加工夹具。
4.1问题的提出
利用这些夹具用来加工零件底面和Φ17孔，这些都有很高的技术要求。
但加工的部分都尚未加工，因此，在设计时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，并且精度也是非常重要的。
4.2夹具设计
（一）
孔的加工夹具
（1）定位基准的选择
由于工件的孔Φ14和Φ17都要以底面做为基准加工，故首先得做出底面的加工夹具。
加工底面的时间为保证相对Φ14的孔于A和B面的平行度我们就得要准确的设计出以导轨面和燕尾面为主要定位的夹具。
还考虑到工件的圆度和圆柱度的误差小，我们设计的夹具就具有对孔Φ14的夹具定位准确，夹紧时主要是限制工件的在平面上的转动和翻滚，由于外表面基本上是不用加工的，所以在加工的时候采用两侧面作为夹紧。
（2）夹紧力的选择
在钻孔是夹紧力产生的力矩，必须满足
查资料[1]《机床夹具设计手册》
其中
——钻削的力，其值由切削原理的公式计算确定；
——钻削时，压板产生力。
（3）定位误差
定位元件尺寸及公差的确定。
夹具的主要定位是
的孔，该孔与该面有平行度有一定的要求为0.0005，以及位置度的要求为
（二）主视图孔Φ17的加工夹具
（1）定位基准的选择
由零件图可知，Φ17的孔应对导轨面和燕尾面有平行度的及位置度的要求，而且本身有圆度和圆柱度的要求。
为了使定位误差为零，应该采用互定位，但是由于其他的各面都未加工，因此这里只选用已加工的底面和75度斜面作为主要定位基准。
由于孔Φ17的精度要求高，和定位尺寸误差小，为保证孔的位置和加工准确性我们在加工底面的时间要求通过精加工后作为加工Φ17的孔的基准。
这样就可以更好的保证孔Φ17的位置和加工精度！
夹紧时主要是限制工件的在平面上的转动，由于外表面基本上是不用加工的，所以在加工的时候采用不加工的面作为夹紧。
图4.1
（2）夹紧力的选择
在钻孔是夹紧力产生的力矩，必须满足
（查资料[1
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