设计方案说明书马本战学士学位论文.docx

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设计方案说明书马本战学士学位论文

毕业论文（设计）

类型：

□毕业设计说明书□毕业论文

题目：

精密平面磨床垂直进给机构

壳体工艺夹具设计

指导教师：

周小青

学生姓名：

马本战

专业：

数控技术

班级：

数控082

学号：

080107224

时间：

2011

年

4

月

精密平面磨床垂直进给机构壳体工艺夹具设计

摘要

数控技术及装备是发展新兴高技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使用技术和最基本的装备。

当今世界各国机械制造业广泛应用数控技术，以提高制造能力和水平、提高对动态多变市场的适应能力和集中竞争能力，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

本毕业设计的题目是精密平面磨床垂直进给机构壳体工艺夹具设计及编程。

通过对零件工艺分析、选择加工刀具来加工零件，并对其进行检测，最后得出结论。

本毕业论文不仅完成了对该零件加工的综合分析，还综合阐述了车削加工原理、特点及应用。

关键词：

数控技术，工艺分析，刀具

Abstract

Theabstractnumericalcontroltechnologyandtheequipmentarethedevelopmentemerginghigh-techindustryandthestate-of-artindustry（forexampledefenseindustryandsooninformationtechnologyanditsindustry,aviation,astronautics）usetechnologyandmostbasicequipment.Nowthevariouscountriesmechanicalmanufacturingindustrywidespreadapplicationnumericalcontroltechnology,sharpensthemanufacturingcapacityandthelevel,theenhancementtothedynamicchangeablemarketadaptivenessandthecentralismcompetitiveability,vigorouslydevelopstakethenumericalcontroltechnologyasthecoreadvancedmanufacturetechnology,hasbecomeworldeachdevelopedcountrytoaddthebookfasteconomydevelopment,theenhancementcomprehensivenationalstrengthandthenationalstatusimportantway.

Thetopicofthisgraduationdesignisprecisionsurfacegrinderverticallatheshellprocessfixturedesignandprogramming.Throughtheanalysisofthetechnologyofpartsprocessingcuttingtool,choosetoprocessingparts,andcarriesonthedetection,finallyconcluded.Thegraduationthesisisnotonlyfinishedtothepartsprocessing'scomprehensiveanalysis,alsocomprehensiveexpoundsturningprocessingprinciple,characteristicsandapplications.

Keywords:

Numericalcontroltechnology，Processanalysis，cutter

1绪论1

2零件的分析2

2.1零件的作用2

2.2零件的工艺分析2

3确定毛胚、画毛胚---零件图（附图）3

3.1确定毛胚的制造形式3

3.2确定毛胚的加工余量3

4工艺规程设计4

4.1基面的选择4

4.2制定工艺路线4

4.3选择加工设备及刀、夹、量具6

4.4量具设计7

4.5加工工序设计8

4.6填写机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡33

5夹具设计34

5.1直径45孔本身有尺寸精度34

5.2夹具设计34

结论36

参考文献37

致谢38

1绪论

机械制造工艺是研究如何科学地、最优地生产和使用各种机械装备，研究在机械制造中优质、高产、低消费的生产和使用机械装备的原理和方法的一门课程。

机械制造过程中所涉及的问题极为广泛，本课程一般仅讨论机械冷加工、机械装配及机床设备等方面的问题。

通过本课程的学习，使学员在机床设备方面能对典型机床的工作原理、传动系统、典型机构、工艺特点、应用范围等技术要求，有一定的应用能力和分析能力，对数控机床较先进设备亦有一定的认识和了解。

在机械制造工艺方面能懂得其基本理论及各类零件的加工方法；能选择毛坯确定加工余量，计算工序间尺寸和公差；能根据图样及生产纲领制定出高产、优质、低消费的零件机械加工工艺规程和部件、设备的装备工艺规程；能对复杂及精度教高的零件、部件在加工中出现的关键问题进行分析，并提出合理的工艺措施。

从而为学员在今后解决生产中的技术难题，新产品的装配、调试，新工艺、新技术的应用和推广，打下必要的机械制造工艺与设备方面的专业知识基础。

机械制造工艺毕业设计是我们学完大学全部课程之后进行的一次关于我们能否将所学知识服务于实践的综合测试,是一次理论联系实际的训练.因此,它在我们三年的大学生活中具有最重要的地位。

就我个人而言,我希望能通过此次的毕业设计对自己以后将从事的工作进行一次适应性的训练,并在设计中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的为自己今后参加国家的一次实践机会，为国家今后的建设打下一个良好的基础。

由于能力所限,许多都是以书论理,与实际相差甚远,设计尚有不妥之处.希望各位老师给予指教。

2零件的分析

2.1零件的作用

题目所给定的零件是精密平面磨床垂直进给机构的壳体，它位于工作台的侧面，其主要作用:

一，是保证蜗轮蜗杆传动的平稳性；二，是保证蜗轮蜗杆传动的精确性；三，是通过本零件可以实现蜗轮蜗杆的传动,从而带动垂直进给机构的运行并保其精确性。

2.2零件的工艺分析

从零件图上可以看出，它一共有三组加工表面，而这三组加工面之间有一定的位置要求，现将这三组加工表面分述如下：

1．以直径80孔为中心的加工表面

该组加工表面包括：

直径80直径116直径120孔及其端面R73圆弧面及其顶糟及其螺孔2—m4深7；窗口顶面及其螺孔；直径斜孔。

3m4孔。

2．以直径47孔为中心的加工表面。

该组加工表面包括：

直径47直径52直径61孔及m60*1.5螺孔；大斜面及其顶面四个沉尖孔二个销孔；R40弧面。

3．以直径45孔为中心的加工表面

该组加工表面包括：

直径45孔及其端面；端面上的Z直径6锥销孔，M6深15，Z—M6通，Z—M4深8，以及直径12孔，M12*1.25深8的螺孔。

这三组加工表面有着一定的位置要求，主要是：

（1）直径52.+0.030，直径47.+0.025和直径80.+0.030的不同心度允差为0.015mm；

（2）直径45.+0.025孔的轴线对直径80.+0.030孔的不垂直度允差为0.03/100；

（3）直径52.+0.030，直径47.+0.025和直径80.+0.030对A面的不垂直度允差为0.05

（4）直径80孔面与其内端面垂直度允差0.03/100

直径47孔面与其内端面垂直度允差0.02/100

由以上分析可知，对于加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然后借用于专用夹具进行另一组表面的加工，并且保证它们之间的位置精度要求。

3确定毛胚、画毛胚---零件图（附图）

3.1确定毛胚的制造形式

零件结构较复杂，可采用铸体，材料取HT15—33且零件轮廓尺寸较大，且年产量为2000件，已构成批量生产，且零件在工作过程中受力不大且较稳定，于是采用铸造结构较合理。

根据零件材料确定毛胚为铸件。

壳体材料为HT15—33。

生产类型为批量生产，采用二级精度铸体

3.2确定毛胚的加工余量

根据零件，加工余量采取查表法。

取顶面及孔面（双边）加工余量为4.5mm，端面加工余量为3.5mm（见毛胚图）参考文献

（1）表2.3-5，2.3-6

4工艺规程设计

4.1基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者还会造成零件大批报废，使生产无法进行，造成重大损失。

粗基准的选择：

对本工艺零件来说，选择好粗基准是至关重要的。

根据粗基准选择的有关原则结合本零件的结构特征（对于某些重要的表面，应尽可能使其加工均匀）对本零件来说斜面是重要的表面之一，Ra达到0.8，直径80直径47直径45内孔面也是。

因此我们可以选斜面为第一步粗加工，即选直径120孔面极其端面作为粗基准，粗加工斜面，只要限制四个自由度XZXY即可。

对于精基准而言，主要考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，此处略。

4.2制定工艺路线

工艺路线确定的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为成批的条件下，可采取多功能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除以此外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

4.2.1工艺路线方案一

工序10车直径120，直径116，直径80孔及其端面，R40内弧面

20车直径47，直径52，直径61，M60*105孔（螺孔）及其端面

30铣斜面

40铣斜面端面

50铣R73圆弧面

60铣圆弧槽

70铣圆弧槽止口

80铣窗口顶面

90粗镗直径45孔

100精车径47，直径52，M60*1.5，直径61孔及其端面

110精车径120，直径116，直径80孔及其端面

120精镗直径45孔

130精铣斜面

140精磨斜面

150制2—M4深7螺孔

160制窗口螺孔，钻直径12孔

170制3—M4孔

180制M12*1.25深8螺孔

185制3—M6螺孔

190铣端面

195钻直径8斜孔

200钻端面，制螺孔

210制斜面孔。

倒止口面（215）

220打体号

230检查

4.2.2工艺路线二

工序：

10粗铣斜面

20粗车直径120直径116直径80孔及端面R40内弧面

30粗车直径47直径52直径61孔及其端面。

M60*1.5螺纹

40铣斜面端面

50铣左端面

60铣R73圆弧面

70铣圆弧槽

80铣圆弧槽止口

90铣窗口顶面

100粗镗直径45孔

110精铣斜面

120磨斜面

130精车直径120，直径116，直径80孔及其端面（半精车前端面）R40弧面

140精车直径47，直径52，直径61孔及其端面，车M60*1.5螺纹

150精镗直径45孔

160制2—M4深7螺孔

170制窗口螺孔钻直径12孔

180制3—M4螺孔

185制3—M6均布螺孔

190制M12*1.25深8螺孔

200制端面孔螺孔

210制斜面孔倒止口面

215打件号

220检查

4.2.3工艺方案的比较与分析

两方案最主要的区别是粗基准选择不一样。

根据粗基准选择原则之一，应选择有与加工面有重要位置关系的面作为粗基准。

结合本零件应选方案二。

4.3选择加工设备及刀、夹、量具

由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，铺以少量专用机床。

其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。

工件在机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。

粗铣斜面。

考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用机床：

X62铣床（参考文献[1]表3.1-73）选用刀具：

高速钢套式面铣刀W18cr4V取D/Z=250/260T=240，B=150，SZ=0.12t=3.2（参考文献[1]3.1-73）专用夹具和游标卡尺。

粗车半径120半径116半径80孔及其端面，R40内弧面。

端面车刀：

刀片材料Ya6，刀杆尺寸16×25mm平方，Kr=90°r。

=15°，r6=0.5mm，孔面车刀：

刀片材料ra6,kr=100°,kr’=10°（参考文献[1]3.1-73），专用夹具和游标卡尺。

粗车半径47半径52半径61孔及其端面粗车螺纹。

采用机床：

CA6140

刀具：

刀片材料Ya6Kr=100°Kr’=10°Ya660°内螺纹车刀（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

铣斜面端面。

采用机床：

X62

刀具：

高速钢套式面铣刀W18Cr4V镶齿铣刀，T=180D/Z=80/10B=48SZ=0.08t=4.5Kr=90°（参考文献[1]3.1-73），专用夹具和游标卡尺。

铣R73圆弧面。

采用机床：

X52K，刀具：

高速钢立铣刀W18Cr4V（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

铣圆弧槽。

机床：

X52K

刀具：

高速钢立铣刀W18Cr4V，T=60D/Z=16/3t=16B=11SZ=0.05（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

铣圆弧槽止口。

采用机床：

X52k

刀具：

高速钢立铣刀W18Cr4V，T=60D/Z=22/3t=22B=3SZ=0.05（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

铣窗口顶面。

采用机床：

X62

刀具：

高速钢立铣刀W18Cr4V（镶齿式），T=180D/Z=80/10t=4.5B=48SZ=0.12Kr=90°（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

粗镗半径45孔。

采用机床：

CA6140，刀具：

Ya6Kr=45°Kr’=10°车刀（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

精铣斜面。

采用机床：

X62

刀具：

高速钢立铣刀W18Cr4V（镶齿式），T=240D/Z=250/26t=1.0B=150SZ=0.08Kr=90（参考文献[1]3.1-73）专用铣夹具，游标卡尺。

磨斜面。

采用机床：

M7120A，刀具：

平形砂轮：

TH36Z1A6P600×80×75（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

精车半径120半径116半径80孔及其端面（半精车）R40内弧面。

采用机床：

Ca6140

刀具：

刀片材料Ya6半径120端面车刀Kr=90°r0=15°r6=0.5mm

孔面及其端面车刀Kr=100°Kr’=10°（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

精车半径47半径52M60×1.5半径61孔及其端面。

采用刀具：

刀片材料Ya6kr=100°kr’=10°车刀Ya660°内螺纹车刀（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺，卡规。

精镗半径45孔。

采用加工机床：

Z550

刀具：

锥柄麻花钻（aB1438-78）d=3.3mm，机用丝椎（aB966-67）d=4（高速钢），（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

制3-M4螺孔。

采用机床：

Z575

刀具：

椎柄麻花钻（aB1438-78）d=3.3mm，高速钢机用丝椎（aB966-67）d=4mm（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

制3-M6均布螺孔。

采用机床：

Z575

刀具：

椎柄麻花钻（aB1438-78）d=4.5mm高速钢机用丝椎（aB966-67）d=6mm（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

制M12*12.5深8螺孔。

采用机床：

Z575

刀具：

锥柄麻花钻（GB1438—78）。

D=10mm，高速钢机用丝锥（GB966—67），D=12mm（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

制端面孔，螺纹孔。

采用机床：

摇臂钻Z35，刀具：

锥柄麻花钻（GB1438—78）（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

制斜面孔。

采用机床：

摇臂钻Z35，刀具：

锥柄麻花钻（GB1438—78）d=9mm（参考文献[1]3.1-73）专用夹具，游标卡尺。

4.4量具设计

直径45孔是本零件的重要孔之一。

计算直径45H7用的孔工作量规的工作条件

（1）从附表2.3.5查出标准公差和基本偏差，从而得出孔的上，下偏差为：

直径45H7Es=+25mmEI=0

（2）从附表21中查出IT7级直径45mm量规的制造公差T和位置要素值Z

T=3umz=4um

（3）计算塞规的上下偏差

通规上偏差Ts=EI+Z+T/2=+0.0055mm

下偏差Ti=EI=Z-T/2=+0.0025mm

磨损极限Tu=ET=0

止规上偏差Zs=ES=+0.025mm

Zi=es-t=+0.025-0.003=+0.022mm

（4）量规工作尺寸的计算

直接45H7孔用量规的极限尺寸

通规

最大极限尺寸Tmax=45+Ts=45+0.0055=45.0055mm

最小极限尺寸Tmin=45+Ti=45+0.0025=45.0024mm

磨损极限尺寸为45mm

止规

最大极限尺寸Zmax=45+Zs=45+0.025=45.025mm

最小极限尺寸Zmin=45+Zi=45+0.022=45.022mm

4.5加工工序设计

确定切削用量及基本工时（采用查表法，计算法）

工序：

10粗铣斜面

1.加工条件

工体材料：

HT15—33

加工要求：

粗铣斜面机床：

X62

刀具：

高速钢套式面铣刀W18cr4V取D/Z=250/260T=240，B=150

SZ=0.12t=3.2

查参考文献1，表2.3-21平面加工余量，得精加工余量

=1㎜,已知平面总余量Z=4.5㎜，故粗加工余量

=3.5㎜。

参考文献2，表14-68，取粗铣的每齿进给量f为f=3.18mm/r，粗铣走刀一次，

=2㎜。

切削用量确定查参考文献2，表14-70，取粗铣的主轴转速为n=118rpm,切削速度的修正系数为：

k=1.26、k=1.2、k=0.86（参考文献2，表14-89）V=160x1.26x1.2x0.86=208.1m/min，n=

=662.7r/min

按x62机床的转速（参考文献1，表4.2-36），选取n=250r/min，，则实际切削速度为n=59.79m/min。

取主轴转速n=118rpm,f=3.18mm/r

3.基本工时

查参考文献

（1），表2.5.7,得铣削的计算公式为

Tj=（L+L1+L2）*i/fmZL1=D/2ctgkr+（1～2）

主偏角Kr=90度时得：

L2=2L1=27Tj=0.58min

工序20粗车半径120半径116半径80孔及其端面。

R40内弧面

1加工条件：

HT15-33（工体材料）

加工要求：

粗车半径120半径116半径80孔及其端面。

R40内弧面

机床：

CA6140

端面车刀：

刀片材料Ya6，刀杆尺寸16×25mm平方，Kr=90°r。

=15°，r6=0.5mm

孔面车刀：

刀片材料ra6,kr=100°,kr’=10°

2确定切削用量。

（1）粗车前面

查参考文献1，表2.5平面加工余量，得精加工余量

=1㎜,已知平面总余量Z=4.5㎜，故粗加工余量

=3.5㎜。

参考文献1表14-68，取粗车的每齿进给量f为f=0.23mm/r，粗车走刀一次，

=2.5㎜。

切削用量确定查参考文献2，取粗车的主轴转速为n=140rpm,切削速度的修正系数为：

k=1.26、k=1.2、k=0.86（参考文献2，表14-89）V=160x1.26x1.2x0.86=208.1/min，由n=

算得

按CA6140车床的转速（参考文献1，表4.2-36），选取n=160r/min，，则实际切削速度V=132.5m/min进给量f=0.23mm/r

（2）车半径116孔

查参考文献1，表2.5平面加工余量，得精加工余量

=1㎜,已知平面总余量Z=4.5㎜，故粗加工余量

=3.5㎜。

参考文献2，表14-68，取粗铣的每齿进给量f为f=0.36mm/r，粗车走刀一次，

=2.5㎜。

切削用量确定查参考文献2，取粗车的主轴转速为n粗140m/min,切削速度的修正系数为：

k1=1.26、k2=1.2、k=0.86（参考文献2，表14-89）V=n粗x1.26x1.2x0.86n=

算得

按CA6140车床的转速（参考文献1，表4.2-36），选取n=160r/min，则实际切削速度V=123.1m/min进给量f=0.36mm/r

（3）粗车半径80孔端面

查参考文献1，表2.5平面加工余量，得精加工余量

=1㎜,已知平面总余量Z=3.5㎜，故粗加工余量

=2.5㎜。

参考文献2，表14-68，取粗铣的每齿进给量f为f=0.23mm/r，

粗车走刀一次，

=2㎜。

V切削用量确定查参考文献2，取粗车的主轴转速为n粗=140m/min切削速度的修正系数为：

k1=1.26、k2=1.2、k=0.86（参考文献2，表14-89）V=n粗x1.26x1.2x0.86n=

算得

按CA6140车床的转速（参考文献1，表4.2-37），选取n=160r/min，则实际切削速度n=132.5进给量f=0.23mm/r

（4）粗车半径80孔（半径84.5-81）

查参考文献1，表2.5平面加工余量，得精加工余量

=1㎜,已知平面总余量Z=4.5㎜，故粗加工余量

=3.5㎜。

参考文献2，表14-68，取粗车的每齿进给量f为f=0.30mm/r，

粗车走刀一次，

=2㎜。

V切削用量确定查参考文献2，取粗车的主轴转速为n粗=63m/min,切削速度的修正系数为：

k1=1.26、k2=1.2、k=0.86（参考文献2，表14-89）V=n粗x1.26x1.2x0.86n=

算得

按CA6140车床的转速（参考文献1，表4.2-37），选取n=80r/min，则实际切削速度V粗=109.0m/minf=0.30mm/r

（5）粗车半径120孔

查参考文献1，表2.5平面加工余量，得精加工余量

=1㎜,已知平面总余量Z=4.5㎜，故粗加工余量

=3.5㎜。

参考文献2，表14-68，取粗车的每齿进给量f为f=0.36mm/r，

粗车走刀一次，

=2.5㎜。

V切削用量确定查参考文献2，取粗车的主轴转速为n粗=140m/min,切削速度的修正系数为：

k1=1.26、k2=1.2、k=0.86（参考文献2，