工艺工装设计说明书.docx
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工艺工装设计说明书
设计任务
书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯工艺工装设计说明书正文
序言
一、零件分析与工艺路线拟订⋯⋯
二、工艺参数确定及工艺文件填写
三、拟订夹具结够方案⋯⋯⋯⋯⋯
四、夹具设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
五、设计总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
六、参考文献
生产纲领10000）
1份
1套
1份
1~2张
1份
机制专业工艺工装设计任务书
设计题目曲轴箱零件的工艺工装设计
设计内容：
1．零件图
2．工艺过程卡及工序卡
3．夹具设计装配图
4．夹具设计零件图
5．课程设计说明书
班级
学号
设计人员
指导教师
序≡
工艺工装设计是一项实践性很强的工作，也是对所学课程的一次深入综合性锻炼。
我希望通过这次课程设计，能从中锻炼和提高自己分析问题、解决问题的能力，为今后走上工作岗位打下一个良好的基础。
由于能力所限，设计中还会有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
零件分析与工艺路线拟定
1．零件的作用曲轴箱是箱体类零件，它是运动的主体部件，主要起支撑、保护和防尘作用，以及保证主轴回转精度，从而保证机器运转正常。
该曲轴箱ф98.4和ф52的孔同轴度的保证对机械性能的保证尤为重要，而且两孔的精度等级分别为7级和6极，加工难度很大。
为保证精度要求我们采用浮动镗保证。
其它表面加工为次加工表面，容易保证。
2．零件工艺分析
零件的材料为HT150，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是曲轴箱的加工表面之间的位置要求：
⑴曲轴箱上下面以及左右端面，ф98.4和ф52的同轴孔，4-M8、6-M8-25、6-M6的螺纹孔及4-ф9通孔。
⑵平面表面粗糙度均为3.2，螺纹孔及ф9孔表面粗糙度为6.3，ф98.4和ф52的孔粗糙度为1.6且两孔有同轴度和圆柱度要求，左右端面与ф98.4和ф52的中心线有垂直度要求。
由上面分析可知，可以以底面为基准粗加工顶面，再以顶面为基准加工底面。
以顶面作为精加工基准加工ф98.4和ф52的同轴孔，设计专用夹具，保证位置和尺寸要求。
再根据各种加工方法的经济精度及机床所达到的位置精度，并且曲轴箱没有复杂的加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
3.工艺规程设计⑴选择定位基准
a.粗基准选择：
以零件底面为主要定位粗基准，以箱体外行为辅助基准。
b.精基准的选择：
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以曲轴箱顶面半精加工后的表面为基准，以顶面两对角孔外圆表面为辅助的定位基准精基准。
⑵制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已经内确定的情况下，可以考虑采用万能性机床以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。
除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本降低。
方法及工艺路线如下：
工序01：
粗铣曲轴箱顶面，底面为粗基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。
工序02：
粗铣曲轴箱底面，顶面为定位基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。
工序03：
钻铰6-ф6孔至6-ф6.8，底面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。
工序04：
钻铰6-ф9，顶面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。
工序05：
半精铣曲轴箱顶面，底面为定位基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。
工序06：
半精铣曲轴箱低面，顶面为定位基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。
工序07：
粗铣曲轴箱左右端面，顶面为定位基准，采用组合铣床加专用铣夹具。
工序08：
粗镗ф98.4和ф52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。
工序09：
钻铰4-ф6至4-ф5，顶面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。
工序10：
钻铰6-ф6至6-ф5，顶面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。
工序11：
半精镗ф98.4和ф52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。
工序12：
攻左端面螺纹4-M8，顶面为定位基准，采用Z512钻床加专用夹具。
工序13：
攻右端面螺纹6-M6，顶面为定位基准，采用Z512钻床加专用夹具。
工序14：
精镗ф98.4和ф52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。
工序15：
半精铣曲轴箱左右端面，顶面为定位基准，采用组合铣床加专用铣夹具。
工序16：
浮动镗ф52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。
工序15：
攻顶面螺纹6-M8-25，底面为定位基准，采用Z512钻床加专用夹具。
工加表面
加工内容
加工余量
精度等级
工序尺寸
表面粗糙度
工序余量
最大
最小
ф
98.4
IT7
铸件
5.4
CT12
ф93±1.1
粗镗
3
IT12
ф960+0.35
6.3
1.55
4.45
半精镗
2
IT9
ф960+0.087
3.2
1.13
2.35
精镗
0.4
IT7
ф960+0.035
1.6
0.365
0.487
ф52
IT6
铸件
5
CT9
ф47±1.0
粗镗
3
IT12
ф500+0.35
6.3
1.65
4
半精镗
1.5
IT9
ф960+0.087
3.2
1.413
1.85
精镗
0.4
IT7
ф960+0.035
1.6
0.365
0.487
浮动镗
0.1
IT6
ф960+0.019
1.6
0.081
0.135
6-M8
4-M8
钻
6.8
IT12
ф6.50+0.15
12.5
6.5
6.65
粗铰
0.2
IT9
ф6.50+0.036
6.3
0.264
0.215
攻螺纹
1
6-M6
钻
4.8
IT12
ф4.80+0.15
12.5
4.8
4.95
粗铰
0.2
IT9
ф6.50+0.036
6.3
0.164
0.35
攻螺纹
1
4-ф
9
钻
8.8
IT12
ф8.80+0.15
12.5
8.8
8.95
粗铰
0.2
IT9
ф6.50+0.036
6.3
0.164
0.35
⑶机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
1）圆柱表面工序尺寸：
前面资料已初步确定工件各表面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：
2）平面工序尺寸：
工序号
工序内容
加工余量
基本尺寸
经济精度
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
铸件
4.5
CT12
±3.5
01
粗铣顶面
3.5
162.5
12
0
-0.4
0
7.4
02
粗铣底面
3.5
160
12
0
-0.4
0
7.4
05
半精铣顶面
1
159
11
0
-0.25
0.6
1.25
06
半精铣底面
1
158
11
0
-0.25
0.6
1.25
07
粗铣左端面
3.5
208.5
12
0
-0.4
0
7.4
07
粗铣左端面
3.5
2.5
12
0
-0.4
0
7.4
15
半精铣左端面
1
204
11
0
-0.25
0.6
1.25
15
半精铣右端面
1
203
11
0
-0.25
0.6
1.25
3）确定切削用量及时间定额：
工序01粗铣顶面，
①加工条件
工件材料：
HT150，δb=120~175Mpa，铸造：
工件尺寸：
aemax=118m，ml=203mm
加工要求：
粗铣顶面，加工余量3.5mm
机床：
X51立式铣床，
刀具：
YG6硬质合金端铣刀。
铣削宽度ae≤120mm深,度ap≤6mm，铣刀直径100~200，根据《机械设计工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.16，取刀具直径do=160，Z=14，根据《切削手册》γo=5°,αo=8°,αo`=10°λs=-10°,κr`=5°,Krε=60°②切削用量
a、确定切削深度ap
因为余量较小，故选择ap=3.5mm,一次走刀即可完成
b、确定每齿进给量fz
由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，以提高进给量和加工效率。
根据《切削手册》表3.5使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5Kw（根据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时：
fz=0.14~0.24mm/z故选择fz=0.24mm/z
c、确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径do=160mm故刀具寿命T=180min（根据《简明手册》表3.8）
d、计算切削速度Vc和每分钟进给量Vf
根据《切削手册》表3.16，当do=160，Z=14，ap≤7.5mm，ap≤0.24mm时，vt=77m/min，nt=153r/min，vft=470mm/min。
各修正系数：
K=1.12，K=0.8。
切削速度计算公式为：
vC=cvdoqvkv/Tmapxvfzyvaeuvzpv其中ae=72mm，ap=3.5mm，cv=245mm，qv=0.2，xv=0.15，yv=0.35，kv=kMv*kSv=1.12*0.8=0.896,uv=0.2,pv=0,m=0.32,T=180min,fz=0.24mm/z,Z=14,将以上数据代入公式：
得vc=0.7m/min确定主轴转速：
ns=1000vc/doπ=200r/min.
根据《简明手册》表4.2-36，选择nc=210r/min,vfc=300mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：
vc=π
don/1000=3.14*160*210/1000=106m/minfzc=vfc/ncz=300/210*14=0.1mm/z
e、检验机床功率
根据《切削手册》表3.24近似为pcc=1.9kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率pcm=4.5*0.75=3.375kw>pcc.最终确定：
ap=3.5mm,nc=210r/min,vf=300mm/min,vc=106mm/min,fz=0.1mm/z。
f、计算基本工时
tm=L/vf,L=l+y+△,l=203mm。
根据《切削手册》表3.26，入切量及超切量为：
△+y=34mm则,：
tm=L/vf=0.79min。
工序02
粗铣底面，以顶面为基准
刀具：
YG6硬质合金端铣刀，do=40mm,Z=10
机床：
X51立式铣床
根据《切削手册》查得，fz=0.13mm/z,ap=3.5mm。
根据《切削手册》表4.2-36查得，取nw=300r/min,故实际切削速度为v=dwnwπ/1000=37.7m/min
当nw=300r/min时，工作台每分钟进给量应为fm=fz*Z*nw=0.13*10*300=390mm/min
查机床使用说明书得：
fm=400mm/min计算切削基本工时：
L=72+y+△=180+10=190mm，tm=L/fm=0.487mm工序03
钻、铰6×M8孔，以外形和底座为基准，保证对?
52的轴线的位置度不超过0.05，孔的粗糙度为6.3。
1.钻孔至?
6.7
（1）选择钻头
根据《切削手册》表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d0=6.7，钻头采用标准钻头。
（2）选择切削用量
a.确定进给量
按加工要求确定进给量：
查《切削手册》，f=0.36~0.44mm/r，l/d=25/6.7=3.67>3，由《切削手册》表2.7，系数为0.9，则：
f=（0.36~0.44）×0.9=（0.324~0.396）mm/r按钻头强度选择：
查《切削手册》表2.8，钻头允许进给量为f=0.86mm/r；
按机床进给机构强度选择：
查《切削手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为4270N时，进给量为f=0.81mm/r。
以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：
0.324~0.265mm/r。
根据《简明手册》表4.2-16，最终选择进给量f=0.33mm/r。
根据《切削手册》表2.9查出，钻孔时轴向力Ff=2110N，轴向力修正系数为0.85，故Ff=1793.5N。
根据Z512台式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为4900N>Ff，故所选进给量可用。
b.确定钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度查（《简明手册》）为0.6mm，寿命T=45min。
c.确定切削速度
查《切削手册》表2.15，v=23m/min，计算主轴转速ns=1000v/πd0=1000×23/π×6.7=1093.36r/min
按机床选取850r/min，所以实际切削速度为：
v=πd0ns/1000=π×6.7×850/1000=17.88m/min
d.检验机床扭矩及功率查《切削手册》表2.20，当f≤0.26,do≤11.1mm时，MC=7.35N·m,修正系数均为0.85，故MC=6.2475N·m。
根据机床使用说明书：
Mm并无要求。
查《切削手册》表2.23，钻头消耗功率：
PC=0.5kw。
查机床使用说明书，PE=0.6×0.9=0.54kw。
由于MCe.计算切削基本时间
tm=（l+y+Δ）/nf=（25+5）/850×0.33=0.11min
2.粗铰孔至Φ7mm刀具：
专用铰刀机床：
Z512台式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz=0.5~1.0mm/r,进给量
取fz=0.6mm/r,机床主轴转速取为nw=850r/min,则切削速度为：
v=nπd=18.683m/min。
机动时切削工时，l=15+5=30mm,
tm=30/nwfz=0.059min
工序04
钻、铰4×φ9孔，以上表面和外形为基准。
刀具：
专用刀具
机床：
Z512台式钻床
粗钻时do=8.8㎜
确定进给量f：
根据《切削手册》表2.7查得，f=0.22~0.26㎜/r，查Z512机床使用说明书，现取f=0.25㎜/r。
查《切削手册》表2.15，v=26m/min，计算机床主轴转速：
ns=1000v/πdw=1000×26/π×8.8=940.938r/min按机床选取nw=850r/min，所以实际切削速度为：
v=πdwnw/1000=π×8.8×850/1000=23.487m/min计算切削基本工时：
tm=l＋y＋Δ/fm=14＋5/850×0.25=0.09min铰至φ9㎜
刀具：
专用铰刀
机床：
Z512台式钻床
根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz=0.5～1㎜/z，进给量取fz=0.6㎜/r，机床主轴转速取为nw=850r/min，则其切削速度为：
v=nπd=850×3.14×9=24.021m/min
机动时切削工时，l=14＋5=19㎜
tm=19/nw·f=19/850×0.6=0.038min
工序05
半精铣顶面
刀具：
YG6硬质合金端铣刀
机床：
X51立式铣床
根据《切削手册》表3.5查得fz=0.5~1.0mm/min，取为0.5mm/min，《切削手册》表3.16切削速度V=124mm/min，do=160mm,Z=14则
ns=1000vc/doπ=1000*124/160*π=247r/min
现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取nw=255r/min
故实际切削速度：
v=dwnwπ/1000=128.2m/min
当nw=255r/min时工作台每分钟进给量是：
fm=fz*Z*nw=0.5*14*255=1785mm/min，取为980mm/min。
本工序切削时间为：
t=2L/fm=2*（203+34）/980=0.48min工序06
半精铣底面
刀具：
YG6硬质合金端铣刀
机床：
X51立式铣床
根据《切削手册》表3.5查得fz=0.5~1.0mm/min，取为0.5mm/min，《切削手册》表3.16切削速度V=124mm/min，do=40mm,Z=10则
ns=1000vc/doπ=1000*124/40*π=987r/min
现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取nw=945r/min，故实际切削速度：
v=dwnwπ/1000=128.2m/min
当nw=945r/min时工作台每分钟进给量是：
fm=fz*Z*nw=0.5*10*945=4725mm/min，取为980mm/min。
本工序切削时间为：
t=2L/fm=2*（180+10）/980=0.39min工序07
粗铣曲轴箱左右端面。
①加工条件
机床：
组合机床。
右端刀具：
YG6硬质合金端铣刀。
铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z≤10，故根据〈〈机械制造工艺设计简明手册〉〉（后简称〈〈简明手册〉〉）表3.1，取刀具直径d0=125mm，根据〈〈切削用量手册〉〉（后简称〈〈切削手册〉〉）表3.16，选择刀具前角γ0=0后角α0=8,副后角α0，=10o，刃倾角：
λs=-10o,主偏角Kγ=60o,过渡刃Kγε=30o，副偏角Kγ，=5o。
左端铣刀参数与工序01刀具参数相同。
②切削用量
a.确定切削深度ap
因为余量较小，故选ap=3.5mm，两端均可一次走刀即可完成。
b.确定每齿进给量fz
由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。
根据〈〈切削手册〉〉表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据〈〈简明手册〉〉表4.2-35，X51立式铣床）时：
fz=0.14~0.24mm/z
故选择：
fz=0.18mm/z
c.确定刀具寿命及磨钝标准
根据〈〈切削手册〉〉表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为
1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据〈〈简明手册〉〉表3.8）。
d.计算切削速度vc和每分钟进给量vf
右端根据〈〈切削手册〉〉表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap≤7.5,fz
≤0.18mm/z时，vt=86m/min,nt=275r/min,vft=432mm/min。
各修正系数为Kmv=1.0，kSV=0.8切削速度公式为：
其中
Vc=cvd0qvkv/Tmapxvfzyvaeuvzpv
ae=66mm,ap=3.5mm,cv=245,qv=0.2,xv=0.15,yv=0.35,kv=kMv.kSv=1.26×0.8=1.008,
uv=0.2,pv=0,m=0.32,T=180min,fz=0.18mm/z,z=10,将以上数据代入公式：
0.32
vc=245×100×0.2×1.008/1800.32×4×0.15×0.18×0.35
×66×0.2×10=186m/min
确定机床主轴转速：
ns=1000vc/πdw=1000×186/π×100=592r/min
根据《简明手册》表4.2-36，选nc=590r/minvfc=390mm/min，因此，实际进给量和每分钟进给量为：
vc=πd0nc/1000=3.14×100×590/1000=185m/min
fzc=vfc/nc×Z=390/185×10=0.2mm/z
左端
根据〈〈切削手册〉〉表3.16，当d0=160，Z=14，ap≤7.5,fz
≤0.18mm/z时，vt=77m/min,nt=153r/min,vft=470mm/min。
各修正系数为Kmv=1.12，kSV=0.8切削速度公式为：
其中
Vc=cvd0qvkv/Tmapxvfzyvaeuvzpv
ae=113mm,ap=3.5mm,cv=245,qv=0.2,xv=0.15,
yv=0.35,kv=kMv.kSv=1.12×0.8=0.896,
pv
uv=0.2,pv=0,m=0.32,T=180min,fz=0.18mm/z,Z=14,将以上数据代入公式：
Vc=cvd0qvkv/Tmapxvfzyvaeuvz
vc=245×160×0.2×0.896/1800.32×3.5×0.15×0.24×
0.35×113×0.2×14=96m/min确定机床主轴转速：
ns=1000vc/πdw=1000×96/π×160=191r/min
根据《简明手册》表4.2-36，选nc=590r/minvfc=380mm/min，
因此，实际进给量和每分钟进给量为：
vc=πd0nc/1000=3.14×160×80/1000=40.2m/min
fzc=vfc/nc×Z=380/80×14=0.3mm/z
e.计算基本工时
tm=L/vf,L=l+y+Δ,l=113
查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为：
y+Δ=40mm则,：
tm=
L/vf=（113+15）/380=0.34mi
工序08
粗镗Φ52，以底面及两孔作定位基准。
机床：
T616卧式镗床
单边余量Z=1.5，可以一次切除，则ap=1.5mm。
根据《简明手册》4.2-20查得,取f=0.41mm/r。
根据《简明
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