機械制造工藝學課程設計說明書---箱體的加工與夾具設計

1、<p><b>　　一.設計題目與內容</b></p><p>　　設計箱體的機械加工工藝規(guī)程、鏜120H7孔的工序卡片，以及加工4*M20螺孔的專用夾具。</p><p>　　在課程設計中，需要完成的內容有：</p><p>　　1.工件毛坯圖1張；</p><p>　　2.制定零件的機械加工工藝規(guī)程，填寫工

2、藝路線卡及制定工序的工序卡各1份；</p><p>　　3. 設計指定專用夾具，繪制夾具裝配圖總圖1張，繪制所設計夾具的零件圖1張；</p><p>　　4.編寫設計說明說1份。</p><p><b>　　二.零件的工藝分析</b></p><p>　　本箱體零件主要的加工，主要分為兩部分：</p>&l

3、t;p><b>　?。ㄒ唬┛紫导庸?lt;/b></p><p>　　孔系分為兩對同心孔、四組螺紋孔和一個沉孔。對于螺紋孔加工M16和M20，在 鉆床上使用對應的絲錐就可以加工，關鍵是夾具的選擇。沉孔則是使用锪刀加工。對于兩對同心孔，可以一對一起加工，即在同一個孔軸心的孔應該安排在同一道工序里加工，這樣可以保證兩個孔的同軸度并且減少分開加工的工序步驟。</p><p>

4、;<b>　?。ǘ┒嗣婕庸?lt;/b></p><p>　　端面加工主要為底面和四個側面（一個內側面和三個外側面），一般加工零件時以底面為基準，那么工序中就需要把底面的粗加工安排在前面，等側面加工后再進行精加工。側面的加工直接銑端面就可以，但是當端面與孔有接觸時候，需要考慮端面與孔軸心的垂直度。</p><p>　?。ㄈ┲饕纫螅?lt;/p><p

5、>　?。?）圖上標出192與120的孔中心線和36與54的孔中心線的距離是1050.03mm；</p><p>　　（2）所要鏜的四個孔20與底面的垂直度要求。</p><p><b>　　三.工藝規(guī)程設計</b></p><p>　?。ㄒ唬┐_定毛坯的制造</p><p>　　設計的零件為箱體，對本身材質要求不高，

6、材料使用HT200即可滿足要求。箱體不會經常性地受到交變載荷以及沖擊性載荷，對于HT200材料，以使用鑄造的方法。選擇零件生產類型為大批量，根據(jù)要求，查《金屬機械加工工藝人員手冊》知選擇機器型砂型鑄造方法。對于箱體的外表面，特別是上側面為圓柱形，不需要進行裝配，所以質量要求低，可以直接鑄出。</p><p><b>　?。ǘ┗娴倪x擇</b></p><p>　　基

7、準選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會出現(xiàn)多重問題，造成零件的報廢。</p><p>　　對于一般零件，優(yōu)先選擇孔作為粗基準定位。對于本零件，以兩個同心孔作為粗基準，可以先對底面進行加工；然后以底面作為精基準來加工同心孔。</p><p>　　同時，選擇粗基準時候，要注意到零件的特點，這個箱體零件就有兩對同孔軸心孔，這樣的特點可以出現(xiàn)成為一個特例

8、的粗基準，即以同孔軸心的孔為粗基準，加工零件底面，這樣可以使得底面與孔德孔軸心線的平行度得到保證。</p><p>　　至于精基準，主要應該考慮基準重合的問題，盡量使設計基準與工序基準重合。</p><p><b>　?。ㄈ┲朴喒に嚶肪€</b></p><p>　　查《機械制造工藝學手冊》中的加工方法，確定如下兩種方案：</p>

9、<p><b>　　1.工藝路線方案一</b></p><p>　　工序1：以側面A為粗基準，粗銑-半精銑底面C。</p><p>　　工序2：粗銑左、右側面。 </p><p>　　工序3：粗鏜-半精鏜-精鏜 36。</p><p>　　工序4：粗鏜-半精鏜-精鏜 54。</p><p&

10、gt;　　工序5：粗鏜-半精鏜-精鏜 120。</p><p>　　工序6：粗鏜-半精鏜-精鏜 192。</p><p>　　工序7：半精銑66。</p><p>　　工序8：半精銑102。</p><p>　　工序9：鉆孔側面M16。</p><p>　　工序10：鉆孔底面M16。</p><p&

11、gt;　　工序11：鉆孔18，锪36</p><p>　　工序12：鉆孔M20。 </p><p><b>　　2.工藝路線方案二</b></p><p>　　工序1：以192，120為粗基準，加工底面（138*222）；粗銑。</p><p>　　工序2：以底面C為粗基準，粗銑左右端面A、B。</p>&

12、lt;p>　　工序3：粗銑66（锪），粗銑D面。</p><p>　　工序4：粗鏜54、36。</p><p>　　工序5：粗鏜192，120。</p><p>　　工序6：熱處理，消內應力。</p><p>　　工序7：半精銑底面C。</p><p>　　工序8：半精銑A、B。</p><p

13、>　　工序9：半精銑66，D面。</p><p>　　工序10：半精鏜-精鏜36，54。</p><p>　　工序11：半精鏜-精鏜192，120。</p><p>　　工序12：鉆孔18，锪36。 </p><p>　　工序13：鉆孔M16。 </p><p>　　工序14：鉆孔M20。 </p>

14、<p>　　3．工藝方案的比較和分析</p><p>　　對于上述兩種方案，都是按照零件的尺寸精度要求進行加工，最后也能得到一個成品，但是，不同的加工路線會對加工難度、工時和最后加工質量有絕對的影響。</p><p>　　下面就來比較分析這兩種方案，以便最終確定方案。</p><p>　　（1）工序一加工底面C的基準選擇</p><p

15、>　　方案一是以側面為粗基準，加工底面C。這樣能夠保證側面A與底面C的垂直度要求，但是，根據(jù)零件本身的性質，底面與側面垂直度的要求并不高，而底面與兩個孔192，120孔軸心有較高的平行度的要求。這樣就出現(xiàn)了第二種方案，即以192，120為粗基準，加工底面。</p><p><b>　　（2）熱處理的作用</b></p><p>　　方案二相較于方案一多了一道熱處

16、理的工序，并且熱處理放在粗加工之后半精加工之前。熱處理工序是大多數(shù)加工工藝中不可缺少的一道，并且，此道工序安排得是否恰當，對零件加工性能、質量和材料使用性能都有較大的影響。譬如，在加工之前進行預備熱處理，可以改善材料的加工性能；在工藝過程最后進行表面處理可以提高表面耐磨性、耐腐蝕性、美觀；在粗加工前后進行時效處理可以消除零件內部應力；在精加工前后進行最后熱處理可以提高材料的硬度和耐磨性。</p><p>　　方案

17、二中的熱處理安排在粗加工和半精加工之間，可以通過時效處理消除零件內應力，并通過熱處理改善零件加工性能，使后部的半精加工和精加工性能更好。</p><p>　　（3）鏜孔的兩種方案</p><p>　　方案一中，對于孔的全部加工都放在同一道工序中，這樣做的好處是使得加工孔的時候可以一氣呵成，不用更換基準，只需要由粗加工改變?yōu)榘刖庸さ骄庸ぁ＿@樣可以減少工序道數(shù)，節(jié)省加工時間；但最終箱體的自

18、身精度不高。</p><p>　　方案二中，則是先對空進行粗加工，而后通過熱處理和時效處理，再進行半精加工和精加工。在粗加工和半精加工中途加入熱處理和時效工序，其好處在（2）中已經有足夠的說明。除此以外，在孔粗鏜后會緊接著對端面進行銑削，可以保證孔軸心與端面的垂直度。</p><p>　　通過比較分析和修正，最后的工藝路線確定為：</p><p>　　工序1：以19

19、2，120為粗基準，粗銑底面C。使用鑲齒套式面銑刀，在臥式銑床上進行加工。</p><p>　　工序2：以底面C為粗基準，粗銑左右端面A、B。</p><p>　　工序3：粗鏜54、36。使用浮動鏜刀在臥式鏜床上進行加工。</p><p>　　工序4：粗銑66（锪），粗銑D面。在臥式銑床上使用鑲齒套式面銑刀加工。</p><p>　　工序5：

20、粗鏜192，120。使用浮動鏜刀，量具使用塞規(guī)。</p><p>　　工序6：熱處理，消內應力。</p><p>　　工序7：半精銑底面C，以192，120為精基準。</p><p>　　工序8：半精銑A、B。</p><p>　　工序9：半精銑66，D面。</p><p>　　工序10：半精鏜-精鏜36，54。以底面

21、C為精基準，使用浮動鏜刀在臥式鏜床上加工， 倒角為C2。</p><p>　　工序11：半精鏜-精鏜192，120。保證與36，54孔軸心相距為1050.03，保證經濟精度。</p><p>　　工序12：鉆孔18，锪36。在搖臂鉆床上使用直柄麻花鉆和锪刀加工。 </p><p>　　工序13：鉆孔M16。 在立式鉆床上使用

22、M16的絲錐加工。</p><p>　　工序14：鉆孔M20。</p><p>　　（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定</p><p>　　箱體零件材料為HT200，抗拉強度為215MPa左右（金屬機械加工表3-41），毛坯重量約為10kg，生產類型為大批，采用機器砂型鑄造。</p><p>　　查《機械制造技術基礎課程設計指南》表

23、11和表5-4，選取鑄造工件尺寸等級CT為10級，機械加工余量RMA取F級為2.5mm。</p><p><b>　　孔的加工余量確定：</b></p><p>　　192：192-2*2.5-4/2=185mm</p><p>　　120:120-2*2.5-3.6/2=113.2mm</p><p>　　54:54-

24、2*2.5-2.8/2=47.6mm</p><p>　　36:36-2*2.5-2.6/2=29.7mm，調整為30mm；</p><p>　　端面的加工余量確定：</p><p>　　中心線到左端面75：75+2.5+3.2/2=79.1mm</p><p>　　中心線到左內端面（左視圖）84:84-2.5-3.2/2=79.9mm<

25、;/p><p>　　中心線到右端面（左視圖）117：117+2.5+3.6/2=121.3mm</p><p>　　左端面到右端面186:186+(2.5+4/2)*2=195mm</p><p>　　底面到孔軸心156:156+2.5+3.6/2=160.3mm.</p><p>　　端面銑削工序尺寸(mm)（實用手冊 表7-13） </

26、p><p>　　孔鏜削工序尺寸（mm）（實用手冊 表7-17）</p><p>　　毛坯尺寸見鑄件毛坯圖。</p><p>　?。ㄎ澹┐_定工序切削用量</p><p>　　工序11：精鏜 120。</p><p>　　加工材料：HT200鑄件，=215MPa。</p><p>　　加工要求：孔等級為

27、H7，孔表面粗糙度為1.6，需要倒圓角C2。</p><p>　　機床選擇：T4163坐標鏜床。</p><p>　　刀具選擇：YG3X浮動鏜刀，主偏角=45度。</p><p>　　切削用量：查得，切削深度=0.1mm,進給量f=0.05mm/r,切削速度=2.50m/s.</p><p><b>　　主軸轉速計算：由.</

28、b></p><p>　　查機床數(shù)據(jù)，（坐標鏜床為無級調速）取整為400r/min.則更新為2.51m/s。</p><p>　　走刀長度計算：(金屬機械加工表15-3)</p><p>　　其中，被加工零件長度l取27mm;</p><p><b>　　鏜刀的切入長度;</b></p><p&

29、gt;　　鏜刀的超出長度取1mm;</p><p><b>　　附加長度取2mm。</b></p><p><b>　　工藝路線卡與工序卡</b></p><p>　　機械加工工藝過程卡片</p><p><b>　　專用夾具設計</b></p><p>

30、;　　設計第14道工序——鉆孔M20的鉆床夾具。本夾具將用搖臂鉆床，刀具為M20絲錐，對4*M20螺孔進行加工。</p><p><b>　　問題提出</b></p><p>　　本夾具主要用于4*M20螺孔加工，在本道工序之前，孔端面即底面各部都已經加工結束，本工序則為零件加工的后道工序，無需再進行其他工序加工，所以夾具的設計重點應該落在零件整體的定位夾緊、螺孔加工

31、的精度和提高生產效率。</p><p><b>　?。ǘA具設計</b></p><p><b>　　1、定位設計：</b></p><p>　　定位即是控制被加工工件的六個自由度，由工件上的大孔可確定為心軸定位，用短心軸外加與其相配合的心軸圓環(huán)可以保證4個自由度（2個移動2個轉動）；用側面的一個定位銷限制一個轉動。由于

32、，待加工螺紋孔在正上方，上下移動的自由度可以不保證。</p><p>　　夾具體大部分只是起到定位作用，受力程度低，強度要求不高，所以可以直接使用鑄造方法加工。對于底部，夾具體與工件相接觸的地方，則另外采用45鋼加工夾具一部分，使得在這一部分的夾具在承受力方面更強，并且與工件的磨損減少。在鑄件與心軸的連接中，則是采用過渡配合，并且使用沉孔和螺釘連接兩個部件，使得在受到扭矩作用時候兩部件不發(fā)生相對轉動。</p

33、><p>　　需要加工的螺孔4*M20，在夾具上則使用鉆套。為適應螺孔個數(shù)要求，可以使用可換鉆套，內徑大于20，對應的使用配套的鉆套用襯套和鉆套螺釘。在鉆套與需要加工的螺孔間，還需要空出一段距離，作為排屑用。</p><p><b>　　2、夾緊設計：</b></p><p>　　夾緊裝置主要用于控制工件在垂直方向上的震動問題，不需要太大的夾緊力，

34、在心軸的45鋼材料中心開出螺紋孔，從上端用加長緊固螺栓外加墊圈進行夾緊。</p><p>　　由于采用半框形夾具體，所以零件的拿出方式比較局限，可以從正面取出即可。需要加工的螺孔4*M20，其對稱中心有一對同心軸孔，這方便了夾具體的設計，可以使用大型螺栓加上墊片，對零件進行夾緊定位，方便實用，唯一的缺陷是同心軸孔尺寸大，所需要的螺栓尺寸也大，標準件并不能很好地滿足要求，所以可以自行設計這大型螺栓，滿足配合安裝要求

35、。對于墊片，可以在底部多出一部分與同心軸孔想配合，這樣零件拿出拿入都與墊片相合，提高了生產效率。</p><p>　　鑄件蓋與下部的鑄件連接要求不高，可以使用螺釘和圓柱銷連接，防止相對位置的改動。而在工件的另一側，則使用固定支承釘作為定位元件。</p><p><b>　　具體設計見裝配圖。</b></p><p><b>　　感想與

36、心得</b></p><p>　　為期兩周的機械制造課程設計終于接近尾聲，回首這兩個星期以來的設計過程，盡管在此期間我們的六人小組在設計中遇到的問題遠比想象中要多得多，但是在老師的指導和幾位組員的努力下，我們最后還是一步一步一個腳印，歷經查閱資料、確定方向、設計方案到后期完善等幾個環(huán)節(jié)，終于還是攻克了難題，完成了課程設計的全部內容。</p><p>　　對此我有以下幾個方面的心

37、得體會。</p><p>　　查閱資料的重要性不言而喻。早在任務布置之初，李彬老師就要求我們前往圖書館借閱大量工具書，當時我們就意識到這一定會是一個非常嚴謹?shù)摹⒂袚?jù)可循的設計過程。而在后來的設計過程中我們也逐漸了解到，甚至到每一個尺寸的確定，都需要在對應的工具書中找到相應的說明，甚至還需要都記下來寫在設計說明書中，有的時候還得考慮標準的年限問題。</p><p>　　這些都無不讓我更加深入

38、的了解到查閱資料的重要性，也將會指導我以后的學習與工作。</p><p>　　小組的合作交流是解決問題的關鍵。根據(jù)小組分配，我們的題目最終確定為箱體零件的設計與夾具分析。老實講首先看到老師配發(fā)的圖紙時，真是摸不著頭腦，連零件的空間形狀都想象不出來，但正是第一次小組討論，解決了這個問題，并且讓我對整個設計任務有了一個初步的了解。而緊接著查閱資料過程中，正式小組的內部分工合作，對幾個關鍵的知識的各個擊破，讓查閱資料的

39、過程變得清晰和有條不紊；在實際的設計中，經過小組內部交流，我們分頭設計幾個部位之后，再拿來進行小組討論確定最終方案，這大大提高了效率，也保證了設計的準確性。</p><p>　　這些都無不讓我認識到合作交流的重要，將對我以后的學習、工作和生活有大大的指導。</p><p>　　與老師的及時請教與溝通。俗話講“姜還是老的辣”，這是我們第一次進行這種類型的設計，自然有很多地方的思考與設計是不成

40、熟的。在整個設計過程中，我們很榮幸能有一位經驗十分豐富而且十分有耐心的李彬老師，正是他的指導與幫助，讓我們的設計任務順利完成。譬如在前期確定方案方向的時候，雖然我們小組討論確定了一套方案并十分有把握，但正是他及時指出其中的不足，讓我們頓時清楚自己的劣勢所在，并及時調整了方案。而在后期的細節(jié)部分，老師的指導更是數(shù)不勝數(shù)，大到夾具設計的框架設計，小到螺釘?shù)漠嫹?，與老師的及時請教于溝通，讓我們都受益匪淺。</p><p&g

41、t;<b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王凡主編. 實用機械制造工藝設計手冊. 機械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2]崇凱主編. 機械制造技術基礎技術課程設計指南. 北京：化學工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3]王紹俊主編. 機械制造工藝設計手冊. 機械工業(yè)出版社，1985</p>&

42、lt;p>　　[4]趙家齊編. 機械制造工藝學課程設計指導書. 機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[5]黃如林主編. 切削加工簡明實用手冊. 北京化學工業(yè)出版社，2010</p><p>　　[6]趙如福主編. 金屬機械加工工藝人員手冊. 上海：上?？茖W技術出版社 2006</p><p>　　[7]許毓潮等編. 機械設計與制造工藝簡明手冊. 中國

43、電力出版社，1998</p><p>　　[8]龔定安 蔡建國編. 機床夾具設計原理. 陜西科學技術出版社，1981</p><p>　　[9]第一汽車制造廠職工大學編. 機床夾具設計手冊. 上海科學技術出版社，1988</p><p>　　[10]毛謙德 李振清主編. 袖珍機械設計師手冊. 機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[1