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箱体工艺工装说明书设计论文
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1.前言
1.1课题背景及发展趋势
1.2毕业设计的目的、任务与要求
2.箱体类听见加工工艺规程设计
2.1零件的分析（零件图审查）
箱体的主要技术要求是：
1）外表面粗糙度Ra3.2,
2）前后φ47孔内表面粗糙度Ra1.6
从零件图可以知道，该箱体是铸件，其非加工面是光滑的。
2.2毛坯的选择
箱体材料是QT45-5球墨铸铁，该铸件为单件生产，不允许出现铸造缺陷（如气孔、开裂等），整体壳体铸造厚度为5-6mm，同时为了缩短生产周期和降低成本，选择金属模机械砂型铸造，
查表（机械制造工艺设计简明手册）2.2-3得铸件尺寸公差等级为CT9，
表2.2-1公差数值0.025mm，
表2.2-5加工余量等级MAG，
表2.2-4单边加工余量3.5mm，双边加工3.0mm,
表2.2-6铸造孔的一般最小孔径30mm，
表2.2-8铸造斜度外表面（机械制造工艺设计简明手册P44）
2.3拟定工艺路线
2.3.1定位基准的选择
（1）粗基准的选择
由于箱体首先加工的是箱体底面与箱体底座的底面，且需保证箱体底面与顶面的尺寸为120mm，箱体底座至前后φ47孔中心的尺寸为60mm，因此选择箱体顶面与φ47孔作为粗基准。
（2）精基准的选择
选择已加工过的底面及
2.3.2加工路线的拟定
整个箱体的加工过程分为三大阶段，第一阶段主要是加工平面，第二阶段主要是加工φ47孔与φ38孔，第三阶段主要是加工铸件毛坯不能铸出的孔。
表2.1箱体的工艺过程
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
2.4.1毛坯的外廓尺寸
由于箱体加工外廓尺寸为132*130*124mm，表面粗糙度要求Ra3.2，根据《机械制造工艺设计简明手册》，表2.2-3得铸件尺寸公差等级为CT9，表2.2-1得公差数值0.025mm，表2.2-5得加工余量等级G，
宽：
144+2*3.5=151mm
高：
124+2*3.5=131mm
2.4.2主要平面加工的工序尺寸及加工余量
为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，粗铣铣削深度ap=2.5mm，精铣铣削深度ap=0.5mm。
2.4.3加工的工序尺寸及加工
（1）镗2-φ47mm孔
粗镗：
φ45孔，2Z=4mm，ap=2mm
半精镗：
φ46.6,2Z=1.6mm,ap=0.8mm
精镗：
φ47孔，2Z=0.4mm，ap=0.2mm
（2）镗φ38mm孔
粗镗：
φ36孔，2Z=4mm，ap=2mm
半精镗：
φ37.6,2Z=1.6mm,ap=0.8mm
精镗：
φ38孔，2Z=0.4mm，ap=0.2mm
（3）钻2-φ6mm孔
钻孔：
φ6mm，2Z=6mm,a=3mm
（4）钻4-φ8.5mm孔
钻孔：
φ8mm，2Z=8.5mm,a=4.25mm
（5）钻4-φ18mm孔
钻孔：
φ18mm，2Z=18mm,a=9mm
（6）攻钻8-M5孔
钻孔：
φ5mm，2Z=5mm,a=4.5mm
攻孔：
M5
（7）攻钻4-M6孔
钻孔：
φ6mm，2Z=6mm,a=3mm
攻孔：
M6
2.5确定切削用量及基本工时
2.5.1工序1铣削箱体底面、顶面及底座台阶面
（1）铣削箱体底面
工件材料：
球墨铸铁
加工要求：
铣削箱体下底面
机床：
立式铣床X52k
刀具：
采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=80mm,齿数Z=10
量具：
游标卡尺
1）粗铣
铣削深度ap=2.5mm,进给一次
选则工作台每分钟进给量fm=300mmmin，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37）
选择主轴转速nw=118rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36）
实际切削速度：
V=π*dw*nw1000=29.66mmin
铣刀每齿进给量应为：
fz=fm（Z*nw）=300（10*118）=0.25mmmin
故机动工时Tj=（l+l1+l2）fm
l+l1+l2=174+3+2=179mm
tm=179300=0.6min=36s
辅助时间为：
tf=0.15tm=5.4s
其他时间计算：
tb+tz=6%*（36+5.4）=2.484s
tdj1=tm+tf+tb+tz=43.88s
2）精铣
铣削深度ap=0.5mm,进给三次
选择工作台每分钟进给量fm=150mmmin，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37）
选择主轴转速nw=75rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36）
实际切削速度：
V=π*dw*nw1000=18.85mmin
铣刀每齿进给量应为：
fz=fm（Z*nw）=150（10*75）=0.20mmmin
故机动工时Tj=（l+l1+l2）fm
l+l1+l2=174+3+2=179mm
tm=179150=1.2min=72s
辅助时间为：
tf=0.15tm=10.8s
其他时间计算：
tb+tz=6%*（72+10.8）=4.97s
tdj2=3*（tm+tf+tb+tz）=263.31s
铣削箱体底面的单件时间:
tdj=tdj1+tdj2=307.19s
（2）铣削箱体顶面
工件材料：
球墨铸铁
加工要求：
铣削箱体顶面
机床：
立式铣床X52k
刀具：
采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=80mm,齿数Z=10
量具：
游标卡尺
1）粗铣
铣削深度ap=2.5mm,进给一次
选则工作台每分钟进给量fm=300mmmin，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37）
选择主轴转速nw=118rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36）
实际切削速度：
V=π*dw*nw1000=29.66mmin
铣刀每齿进给量应为：
fz=fm（Z*nw）=300（10*118）=0.25mmmin
故机动工时Tj=（l+l1+l2）fm
l+l1+l2=130+3+2=135mm
tm=135300=0.45min=27s
辅助时间为：
tf=0.15tm=4.05s
其他时间计算：
tb+tz=6%*（27+4.05）=1.87s
tdj1=tm+tf+tb+tz=32.92s
2）精铣
铣削深度ap=0.5mm,进给一次
选择工作台每分钟进给量fm=150mmmin，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37）
选择主轴转速nw=75rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36）
实际切削速度：
V=π*dw*nw1000=18.85mmin
铣刀每齿进给量应为：
fz=fm（Z*nw）=150（10*75）=0.20mmmin
故机动工时Tj=（l+l1+l2）fm
l+l1+l2=130+3+2=135mm
tm=135150=0.9min=54s
辅助时间为：
tf=0.15tm=8.1s
其他时间计算：
tb+tz=6%*（54+8.1）=3.73s
tdj2=tm+tf+tb+tz=65.85s
故铣削箱体底面的单件时间:
tdj=tdj1+tdj2=99.77s
（3）铣削底座台阶面
工件材料：
球墨铸铁
加工要求：
铣削底座台阶面
机床：
立式铣床X52k
刀具：
采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=80mm,齿数Z=10
量具：
游标卡尺
1）粗铣
铣削深度ap=2.5mm,进给一次
选则工作台每分钟进给量fm=300mmmin，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37）
选择主轴转速nw=118rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36）
实际切削速度：
V=π*dw*nw1000=29.66mmin
铣刀每齿进给量应为：
fz=fm（Z*nw）=300（10*118）=0.25mmmin
故机动工时Tj=（l+l1+l2）fm
l+l1+l2=22+3+2=27mm
tm=4*27300=0.36min=21.6s
辅助时间为：
tf=0.15tm=3.24s
其他时间计算：
tb+tz=6%*（21.6+3.24）=1.49s
tdj1=tm+tf+tb+tz=26.33s
2）精铣
铣削深度ap=0.5mm,进给一次
选择工作台每分钟进给量fm=150mmmin，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37）
选择主轴转速nw=75rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36）
实际切削速度：
V=π*dw*nw1000=18.85mmin
铣刀每齿进给量应为：
fz=fm（Z*nw）=150（10*75）=0.20mmmin
故机动工时Tj=（l+l1+l2）fm
l+l1+l2=22+3+2=27mm
tm=4*27150=0.72min=43.2s
辅助时间为：
tf=0.15tm=6.48s
其他时间计算：
tb+tz=6%*（43.2+6.48）=2.98s
tdj2=tm+tf+tb+tz=52.66s
故铣削箱体底面的单件时间:
tdj=tdj1+tdj2=78.99s
综上，工序1的单件时间tdj=307.19+99.77+78.99=485.95s
2.5.2工序2铣削箱体前后Φ47孔端面及左端面
（1）铣削箱体前后Φ47孔端面
工件材料：
球墨铸铁
加工要求：
铣削箱体前后Φ47孔端面
机床：
立式铣床X52k
刀具：
采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=80mm,齿数Z=10
量具：
游标卡尺
1）粗铣
铣削深度ap=2.5mm,进给一次
选则工作台每分钟进给量fm=300mmmin，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37）
选择主轴转速nw=118rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36）
实际切削速度：
V=π*dw*nw1000=29.66mmin
铣刀每齿进给量应为：
fz=fm（Z*nw）=300（10*118）=0.25mmmin
故机动工时Tj=（l+l1+l2）fm
l+l1+l2=70+3+2=75mm
tm=75300=0.25min=15s
辅助时间为：
tf=0.15tm=2.25s
其他时间计算：
tb+tz=6%*（15+2.25）=1.035s
tdj1=2*（tm+tf+tb+tz）=36.57s
2）精铣
铣削深度ap=0.5mm,进给两次
选择工作台每分钟进给量fm=150mmmin，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37）
选择主轴转速nw=75rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36）
实际切削速度：
V=π*dw*nw1000=18.85mmin
铣刀每齿进给量应为：
fz=fm（Z*nw）=150（10*75）=0.20mmmin
故机动工时Tj=（l+l1+l2）fm
l+l1+l2=70+3+2=75mm
tm=75150=0.5min=30s
辅助时间为：
tf=0.15tm=4.5s
其他时间计算：
tb+tz=6%*（30+4.5）=2.07s
tdj2=4*（tm+tf+tb+tz）=146.28s
铣削箱体前后Φ47孔端面的单件时间:
tdj=tdj1+tdj2=182.85s
（2）铣削箱体左端面
工件材料：
球墨铸铁
加工要求：
铣削箱体左端面
机床：
立式铣床X52k
刀具：
采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=80mm,齿数Z=10
量具：
游标卡尺
1）粗铣
铣削深度ap=2.5mm,进给一次
选则工作台每分钟进给量fm=300mmmin，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37）
选择主轴转速nw=118rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36）
实际切削速度：
V=π*dw*nw1000=29.66mmin
铣刀每齿进给量应为：
fz=fm（Z*nw）=300（10*118）=0.25mmmin
故机动工时Tj=（l+l1+l2）fm
l+l1+l2=132+3+2=137mm
tm=137300=0.46min=27.6s
辅助时间为：
tf=0.15tm=4.14s
其他时间计算：
tb+tz=6%*（27.6+4.14）=1.9s
tdj1=tm+tf+tb+tz=33.46s
2）精铣
铣削深度ap=0.5mm,进给三次
选择工作台每分钟进给量fm=150mmmin，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37）
选择主轴转速nw=75rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36）
实际切削速度：
V=π*dw*nw1000=18.85mmin
铣刀每齿进给量应为：
fz=fm（Z*nw）=150（10*75）=0.20mmmin
故机动工时Tj=（l+l1+l2）fm
l+l1+l2=132+3+2=137mm
tm=137150=0.91min=54.6s
辅助时间为：
tf=0.15tm=8.19s
其他时间计算：
tb+tz=6%*（54.6+8.19）=3.77s
tdj2=3*（tm+tf+tb+tz）=199.68s
故铣削箱体底面的单件时间:
tdj=tdj1+tdj2=233.14s
2.5.3工序3镗Φ38孔及Φ47孔
（1）镗Φ38孔
工件材料：
球墨铸铁
加工要求：
镗φ38mm孔，留加工余量1mm，加工2mm
机床：
T68镗床
刀具：
粗镗：
φ45孔，2Z=4mm，a=2mm
半精镗：
φ46.6,2Z=1.6mm,a=0.8mm
精镗：
φ47孔，2Z=0.4mm，a=0.2mm
工序钻
（1）钻2-φ6mm孔
工件材料：
球墨铸铁
加工要求：
钻2个直径为11mm的孔
机床：
立式钻床Z535型
刀具：
采用φ6mm的直柄麻花钻走刀一次
f=0.25mmr，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16）
选择nw=400rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15）
切削速度
V
V=7.54mmin
t=0.16min=9.6s
辅助时间为：
tf=0.15tm=0.15×9.6=1.44s
其他时间计算：
tb+tx=6%×（9.6+1.44）=0.67s
tdj=tm+tf+tb+tx =9.6+1.44+0.67=11.71s
（2）钻4-φ8.5mm孔
工件材料：
球墨铸铁
加工要求：
钻4个直径为8.5mm的孔
机床：
立式钻床Z535型
刀具：
采用φ8.5mm的直柄麻花钻走刀一次
f=0.25mmr，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16）
选择nw=400rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15）
切削速度
V=10.68mmin
t=0.32（min）=19.2s
辅助时间为：
tf=0.15t=0.15×19.2=2.88s
其他时间计算：
tb+tx=6%×（19.2+2.88）=1.33s
tdj=tm+tf+tb+tx=19.2+2.88+1.33=23.41s
（3）钻4-φ18mm孔
工件材料：
球墨铸铁
加工要求：
钻4个直径为18mm深15mm的孔
机床：
立式钻床Z535型
刀具：
采用φ18mm的直柄麻花钻走刀一次
f=0.25mmr，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16）
选择nw=400rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15）
切削速度
V
V=22.62mmin
t=0.6min=36s
辅助时间为：
tf=0.15t=0.15×36=5.4s
其他时间计算：
tb+tx=6%×（36+5.4）=2.49s
tdj=tm+tf+tb+tx=36+5.4+2.49=43.89s
（4）钻4-M6mm孔
工件材料：
球墨铸铁
加工要求：
攻钻4个公制螺纹M6mm，深10mm的孔
机床：
立式钻床Z535型
刀具：
采用φ6mm的直柄麻花钻走刀一次
M6丝锥
钻4-φ6mm的孔
f=0.25mmr，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16）
选择nw=400rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15）
切削速度
V
V=7.54mmin
t=0.4min=24s
辅助时间为：
t=0.15t=3.6s
其他时间计算：
tb+tx=6%×（24+3.6）=1.66s
tdj=tm+tf+tb+tx =24+3.6+1.66=29.26s
攻4-M6mm孔
f=0.15mmr，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16）
选则nw=195rmin,
则实际切削速度
V=3.68（mmin）
t=1.36（min）=81.6s
辅助时间为：
tf=0.15t=0.15×81.6=12.24s
其他时间计算：
tb+tx=6%×（81.6+12.24）=5.64s
tdj=tm+tf+tb+tx=81.6+12.24+5.64=99.48s
（5）钻8-M5mm孔
工件材料：
球墨铸铁
加工要求：
攻钻8个公制螺纹M5mm的孔
机床：
立式钻床Z535型
刀具：
采用φ5mm的直柄麻花钻走刀一次
M5丝锥
钻8-φ5mm，深10mm的孔
f=0.25mmr，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16）
选择nw=400rmin（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15）
切削速度
V
V=6.28mmin
t=0.8min=48s
辅助时间为：
tf=0.15t=7.2s
其他时间计算：
tb+tx=6%×（48+7.2）=3.32s
tdj=tm+tf+tb+tx =48+7.2+3.32=58.52s
攻8-M5mm孔
f=0.15mmr，（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16）
选则nw=195rmin,
则实际切削速度
V=3.06（mmin）
t=2.74（min）=164.4s
辅助时间为：
tf=0.15t=0.15×164.4=24.66s
其他时间计算：
tb+tx=6%×（164.4+24.66）=11.35s
tdj=tm+tf+tb+tx=164.4+24.66+11.35=200.41s
故工序的总时间
T=11.71+23.41+43.89+29.26+99.48+58.52+200.41=466.68s
三、专用夹具的设计
3.1铣削箱体下低面及底座下底面夹具
（1）定位基准的选择：
由零件图可知，箱体下底面与上底面的尺寸应保证120mm，箱体底座下底面与箱体上底面之间的尺寸应保证124mm，故以箱体φ47孔为定位基准。
为了降低生产成本，此夹具采用手动夹紧。
（4）定位方案和元件设计
根据工序图及对零件的结构的分析，此夹具定位以加工箱体底面采用短销大平面对箱体φ47孔与一个支承钉对箱体右端面进行定位。
然后通过压板和夹具夹紧零件。
所选用的支承钉为球头支承钉（B型）尺寸为。
（5）夹紧方案和夹紧元件设计
根据零件的结构和夹紧方向，采用螺钉压板夹紧机构，在设计时，应保证：
1）夹紧动作准确可靠
采用球面垫圈，以保证工件高低不一而倾斜时，不会使螺钉压弯。
压板和工件的接触面应做成弧面，以防止接触不良或改变着力点而破坏定位。
一般采用高螺母，以求扳手拧紧可靠，六角螺母头也不易打滑损坏。
支柱的高低应能够调节，以便适应工件受压面高低不一时仍能正确夹紧。
2）操作效率高
压板上供螺钉穿过的孔应作为长圆孔，以便松开工件时，压板可以迅速后撤，易于装卸。
压板下面设置弹簧，这样压板松开工件取走后，仍受弹力托住而不至于下落。
（6）切削力及夹紧力的计算
刀具：
高速钢镶齿三面刃铣刀，Z=10，dw=80mm
则
（《简明金属切削计算手册》表2-6）
由表2-7至表2-9选择Cp=50，K=1.2，K1=1
由《机械制造技术课程设计指导》表1-122得B=130,ap=2.5，f=0.03
Fc=3169N
查表可得，铣削水平分力，垂直分力，轴向力与圆周分力的比值：
FLFc=0.8,FvFc=0.6,FxFe=0.53
故：
Fl=0.8Fc=2535.2N
Fv=0.6Fc=1901.4N
Fx=0.53Fc=1679.57N
在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数
K=K1K2K3K4
式中：
K1—基本安全系数，2.5
K2—加工性质系数，1.1
K3—刀具钝化系数，1.1
K4—断续切削系数，1.1
则F’=KFl=2.5*1.1*1.1*1.1*2535.2=8435.88N
选择螺钉压板夹紧机构，故夹紧力
fN=12F’
f为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f=0.25
则N=0.5*8435.880.25=16871.76N
3.2铣削箱体左右端面夹具设计
3.2.1夹具设计
（1）定位基准的选择：
加工箱体左右端面采用两面一孔的定位方式，选择已加工过的箱体下底面作为粗精准，台阶面上的一孔作为精基准，夹具采用单螺旋夹紧机构，手动夹紧。
（2）定位方案和元件设计
根据工序图及对零件的结构的分析，此夹具定位选用一大平面个两支撑板和一小平面分别对箱体下底面与前面，一圆柱短销台阶面一孔进行定位，然后通过夹紧装置夹紧零件。
（3）切削力及夹紧力的计算
刀具：
高速钢镶齿三面刃铣刀，Z=10，dw=80mm
则
由表2-7至表2-9选择Cp=50，K=1.5，K1=1
由《机械制造技术课程设计指导》表1-122得B=120,ap=2.5，
Fc=2926N
查表可得，铣削水平分力，垂直分力，轴向力与圆周分力的比值：
FLFc=0.8,FvFc=0.6,FxFe=0.53
故：
Fl=0.8Fc=2340.8N
Fv=0.6Fc=1755.6N
Fx=0.53Fc=1550.78N
在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数
K=K1K2K3K4
式中：
K1—基本安全系数，2.5
K2—加工性质系数，1.1
K3—刀具钝化系数，1.1
K4—断续切削系数，1.1
则F’=KFl=2.5*1.1*1.1*1.1*2340.8=7790N
选择螺钉压板夹紧机构，故夹紧力
fFj=12F’
f为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f=0.25
则Fj=0.5*77900.25=15580N
3.3钻床夹具设计
3.2.1夹具设计
（1）定位方案的确定
在本夹具设计中，需限制该零件的六个自由度。
具体定位采用“两面一孔”组合定位方式，又被加工孔既没有垂直度要求也没有平行度要求，出于定位简单和快速的考虑，选择箱体底面作为定位基准面，以一φ47孔端面辅助定位，可以限制五个自由度，再用另一φ47下方孔一个定位销进行定位，这样就可以使工件完全定位。
为了便于加工，选择快换钻套，选择快速螺旋夹紧机构以方便夹紧。
（3）切削力及夹紧力的计算
刀具选用高速钢标准钻头直柄麻花钻。
d=,L=,l=
已知切削条件为：
钻头直径d=6,进给量f=0.25，钻头转速n=400，工件材料QT45-5.
钻削轴向力：
所以：
F=2028.37N
切削扭矩：
所以：
M=4.67N*M
1）表面的加工余量：
①箱体上下底面
粗铣表面余量：
3.0mm
精铣表面余量：
1.5mm
铸造毛坯的基本尺寸为：
12
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