机械制造工艺学课程设计说明书1.doc

机械制造工艺学
课程设计说明书

连接件A机械加工工艺规程及夹具设计

学 生： XXX
学 号： xxx
班 级： 机制xxx
指导教师： xxx

目 录
序言……………………………………………………………………………… 3
一 零件加工工艺设计…………………………………………………………
1.1 零件的结构特点 3
1.2主要技术要求…………………………………………………………… 3
1.3 加工表面及其要求 ……………………………………… 3
1.4零件材料………………………………………………………………… 4
2毛坯选择 4
2.1确定毛坯的类型及其制造方法 4
2.2确定毛坯的形状、尺寸及公差 4
2.3确定毛坯的技术要求绘毛坯图 4
3基准选择……………………………………………………………… … 4
4拟定机械加工工艺路线 5
5确定机械加工余量、工序尺寸及公差 6
6选择机床设备及工艺装备 8
7确定切削用量及基本工时 … …………………………………………………9
二 夹具设计 … ………………………………………………… …
1问题提出 …………………………………………… 10
2 夹具设计 12
3定位方案及定位元件的选择、设计 12
4定位误差计算 ……………………………………………………………… … 13
5导向方案 ……………………………………………………………… … 14
6夹紧装置的设计 14
7绘制夹具草图 15
8加工工艺规程卡 16
9机械加工工序卡 18

序言

《机械制造工艺学课程设计》是机械制造工艺学课程的综合工艺设计实践环节之一。学生通过本设计实践进一步加深对机械制造工艺学课程内容的掌握和理解，强化制造工艺设计能力。它一方面要求学生在设计中能初步学会综合运用过去所学过的全部课程知识，另外也为以后搞好毕业设计做一次综合训练。
本课程的教学目的是：通过该实践环节，加深《机械制造工艺学》课程中涉及的基本概念；学会对中等复杂零件的工艺安排和工艺尺寸链的计算；学会工装夹具的设计方法和掌握其设计步骤。
课程设计应在教师指导下由学生独立完成，因此，要求学生独立思考、深入钻研、创造性地进行工艺设计，正确处理工艺设计中遇到的各种矛盾，学会正确的工艺设计方法和工艺设计思想，既要善于学习和继承前人的经验，又要敢于运用所学知识及新技术进行创新设计。
设计中要用到大量的标准、规范，每个学生都应亲自查阅，并能正确熟练运用。设计过程是逐步深入、不断修改的过程，是计算、制图交叉进行的过程，修改、返工是难免的。因此，必须要求学生养成独立思考、严肃认真、有错必改、精益求精的作风。通过课程设计，学生应在下述各方面得到锻炼：
1．通过分析和解决工程实际问题，巩固和加深机械制造工艺学等先修课程的理论和知识，了解工艺设计的一般过程和方法。
2．学会课题的方案分析，对中等复杂零件的工艺安排和工艺尺寸链的计算；学会工装夹具的设计方法和掌握其设计步骤。进行结构设计、绘制工程图等基本工程训练，强化学生的工艺设计能力。
3．树立科学的工艺设计思想，掌握运用标准、规范、手册、图册等工具书的能力，为今后从事工艺设计工作打下良好的基础
1：保证加工精度，工件通过机床夹具进行安装，其一是通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称作定位。二是通过夹紧机构使工件在既定位置上加工过程中保持不变，称为夹紧。从而准确确定工件与机床，刀具的相对位置，保证工件的精度。
2：提高生产效率，使用夹具来安装工件，可以免去工件逐个划线，找正对刀等辅助时间。
3：保证生产安全，降低对工人的技术要求和减轻对工人的劳动强度。

设计任务

1.设计课题：连接件A机械加工工艺规程设计
设计铣槽10.2专用夹具设计

2.生产纲领：中批或大批量生产

3.设计要求：（1）零件毛坯图 1张
（2）机械加工工艺卡片 1套
（3）机械加工主要工序的工序卡片 1套
（4）夹具装配图 1张
（5）设计说明书 1份
4.夹具应具有良好的强度。刚度和结构工艺性
一、零件加工工艺设计

1零件的加工工艺审查

1） 零件的结构特点

连接件A零件图如附图1所示。该零件是在中部有一个 的精度较高的通孔，接近通孔的一侧是一个 沉孔Ф9 深5 ，并用螺栓与孔进行连接，M5的螺纹与该孔的另一侧是一个通槽。
零件的主要工作表面为 与其它圆柱表面的高精度配合，因此，加工时应考虑周详。零件的形状较为普通，属普通型零件，结构简单。由于该零件在工作时承受一定的力，因此要有足够的强度、刚度和韧性。

2）主要技术要求：

零件图上的主要技术要求为：零件表面作防锈处理（发蓝）。去毛刺、锐边倒钝。

3） 加工表面及其要求：

1 零件基本尺寸：54×24×24mm,两边分别倒角 R2mm和R4mm,其表面粗糙度为Ra3.2um。
2 槽I宽度为10.2+0.10 mm,长度为19mm，精度要求不高。
3 槽H高度4+0.050mm,长度为13mm，精度要求略微提高。
4 Ф14孔： 孔径为Ф14+0.033-0.006mm，精度较高，表面粗糙度要求为Ra1.6um。
5 沉孔：Ф5.5 沉孔Ф9 深5，保证其相应的尺寸要求。
6 螺纹：保证其尺寸M5，与其他相应的零件进行配合。
7 槽G：小通槽连接圆孔和沉孔，保证尺寸2mm.

4） 零件材料

零件材料为40Cr，是含碳量为0.37到0.44的中碳钢，其强度与球铁相似，但其冲击韧性和疲劳极限却比球铁高的多，其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间，可进行热处理，以获得所需要的机械性能。

2 毛坯选择

1） 确定毛坯的类型及其制造方法

由于零件形状规则，以方形和圆形为主，并不复杂且产量为中，属大批量生产，因此选用型材毛坯。

2） 确定毛坯的形状、尺寸及公差

毛坯的形状尺寸如图2所示。毛坯高度略微大于零件，根据零件的尺寸选择零件的加工余量为2.5mm,因此，毛坯选25×25×54mm。

3） 确定毛坯的技术要求

1型材无明显的锻造缺陷；
2未注表面粗糙度为Ra3.2um；
4） 绘毛坯图

根据图1所示的零件结构形状，在各加工表面加上加工余量，绘制毛坯图如附图2所示

3 基准选择

由于图1所示的连接件零件图上大多数尺寸以槽 及其端面为设计基准，因此必须首先将槽 及端面加工好，为后续工序准备基准。根据粗、细基准选择原则，确定各加工表面的基准如下：
4 拟定机械加工工艺路线
1
各端面
以各对面端面为基准
2
钻-扩-铰孔Ф14

以端面F为基准
3
螺纹
以通孔Φ5.5和沉孔Φ9深5重合轴线为基准
4
槽G
端面B基准
5
槽H
端面A基准
6
槽I
端面A基准
7
孔Ф4.2Ф5.5Ф9
以端面F为基准

1) 确定各加工表面的加工方法及加工路线

该零件的加工表面为：各端面，Ф14通孔，4+0.050mm，10.2+0.10 mm和2mm 的槽，Φ5.5沉孔Φ9深5。根据各表面的精度要求和表面粗糙度要求， 零件表面加工及倒角用铣削加工， 孔的加工路线为钻—扩—铰，三个不同尺寸通槽的加工方法为铣削加工，沉孔内表面加工路线为钻—扩，最后底部的螺纹用丝锥攻出。

2) 拟定加工工艺路线
加工工艺路线
步骤
内容
1
准备合适的毛坯
2
铣端面C、D，保证尺寸20；铣端面E、F，保证尺寸20；铣端面A、B，保证尺寸49
3
钻Φ14的孔至Φ13.8；扩孔钻Φ14至Φ13.85；铰孔Φ14至尺寸要求；铰孔Φ14至尺寸要求
钻Φ5的孔至Φ4.2；扩孔钻Φ5.5的孔至图纸要求；扩孔Φ9的孔至图纸要求；攻螺纹M5
4
铣键槽G至Φ14
5
铣键槽H,深13mm
6
铣键槽I,深19mm
7
锐边倒钝
9
清洗，去毛刺
10
检验，入库

工艺路线方案 是按工序集中原则组织工序， 孔及端面用普通钻床和通用铣床加工，优点是工艺路线短， 孔及沉孔Φ9mm深度5mm的加工在一台机床上完成，减少工件装夹次数，易于保证加工面相互位置精度。每次装夹与加工时间短且每道工序加工的时间很接近，避免了流水线时间受阻的影响。由于本零件形状普通，加工面分散，而且生产纲领以确定为大批量生产，可以采用万能性机床配以专用夹具，提高生产效率。

5确定机械加工余量、工序尺寸及公差

根据上述原始资料及加工工艺，查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》），分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下：
工序号 工序内容 单边余量 工序尺寸 表面粗糙度Ra
10 1.铣端面C 2mm 22mm 12.5um
2.铣端面 D 2mm 20mm 12.5um
3.铣端面E 2mm 22mm 12.5um
4.铣端面F 2mm 20mm 12.5um
5.铣端面A 3mm 52mm 12.5um
6.铣端面B 3mm 49mm 12.5um
20 1.钻Ф14+0.033-0.006mm孔 6.5mm Ф13mm 12.5um
2.铰Ф14+0.033-0.006mm孔 0.5mm Ф14+0.033-0.006mm 3.2um
3.钻Φ5mm的孔 2.1mm Ф4.2mm 12.5um
4.扩孔钻Φ5.5mm 0.65mm Ф5.5mm 12.5um
5.扩孔钻Φ9mm 1.75mm Ф9mm 12.5um
6.攻螺纹M5mm
30 铣键槽G 1mm Ф2mm 12.5um
40 铣键槽H 2mm Ф4mm 12.5um
50 铣键槽I 5.1mm 10.2+0.210mm 12.5um
60 1.锐边倒钝 2mm 2mm*45º 12.5um
2.锐边倒钝 4mm 4mm*45º 12.5um

6选择机床设备及工艺装备
根据一般厂现有的生产条件，为了满足生产需要，现选用各工序所需的加工设备

工序10 X5032立式升降铣床，YT15圆柱铣刀，专用夹具，0-125/0.10mm游标卡尺。
工序20 Z515钻床Ф13.8，Ф4.2，Ф13.8G8YT15锥柄机用铰刀及Ф5.5Ф9扩孔刀，M5丝锥，0-125/0.10mm游标卡尺，Ф13.8G8孔用塞规。
工序30 X5032立式升降铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0-125/0.10mm游标卡尺。
工序40 X5032立式升降铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0-125/0.10mm游标卡尺。
工序50 X62W卧式铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0-125/0.10mm游标卡尺。
工序60 钳工台

7确定切削用量及基本工时
1）工序1 0
① 铣端面C
加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具
A 加工余量2
B 每齿进给量fz=0.1
C T=180min
D Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0
切削速度v=198.6m/min
n=790.2r/min
所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min
F 加工时间取l=55mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.66min

② 铣端面D
加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具
A 加工余量2
B 每齿进给量fz=0.1
C T=180min
D Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0
切削速度v=198.6m/min
n=790.2r/min
所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min
F 加工时间 取l=55mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.66min

③ 铣端面E
加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具
A 加工余量2
B 每齿进给量fz=0.1
C T=180min
D Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0
切削速度v=198.6m/min
n=790.2r/min
所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min
F 加工时间 取l=55mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.66min

④ 铣端面F
加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具
A 加工余量2
B 每齿进给量fz=0.1
C T=180min
D Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0
切削速度v=198.6m/min
n=790.2r/min
所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min
F 加工时间 取l=55mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.66min
⑤ 铣端面A
加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具
A 加工余量2
B 每齿进给量fz=0.1
C T=180min
D Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0
切削速度v=198.6m/min
n=790.2r/min
所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min
F 加工时间 取l=20mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.295min

⑥ 铣端面B
加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金面铣刀，专用夹具
A 加工余量2
B 每齿进给量fz=0.1
C T=180min
D Cv=186 qv=0.2 x v=0.1 y v=0.4 uv=0.2 Pv=0 m=0.2 kv=1.0
切削速度v=198.6m/min
n=790.2r/min
所以查表得主轴转速=750r/min，v=188.5m/min
F 加工时间 取l=20mm，l1=4mm l2=4mm，故t=0.295min
2）工序20
①钻Φ14的孔至Φ13
A f=0.22mm/r，钻头最大磨损量为0.8，耐用度T=45min
B 查表得cv=6.6 zv=0.4 xv=0 yv=0.5 m=0.2 kv=1 kM=1 ks=0.95 故 V=14.2,n=323.3r/min，查表得n=272r/min,v=11.1m/min
C加工时间 取l=20mm，l1=6mm， l2=4mm，故t=0.501min
②铰孔Φ14
A f=0.22mm/r
B查表得n=545r/min，v=24.0m/min
C 加工时间 取l=20，l1=4mm，l2=45mm，故t=0.352min

③钻Φ5
A 最大磨损量为0.8mm，耐用度T=15min
B f=0.16mm/r，查表得v=17m/min，n=1082,查手册，按实际转速取n=960，十几切削速度v=12.7m/min
C加工时间 l=10~20，l1=4mm，l2=4mm，故t=0.18

④钻Φ5.5
A 查表得f=0.48，n=680r/min，v=11.7m/min
B加工时间 取l=10，l1=4，l2=4，故t=0.05

⑤钻Φ9
A查表得f=0.48 mm/r，n=680r/min，v=11.7m/min
B加工时间l=5mm，l1=3mm，l2=0mm，故t=0.025min
⑥攻丝

3）工序30铣键槽G、，倒角
加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15高速钢立铣刀，专用夹具
A 每齿进给量fz=0.01mm/z
B T=60min
C Cv=21.5 qv=0.45 x v=0.1 y v=0.5 uv=0.5 Pv=0 m=0.33 kv=1.0 pv=0.1
所以v=76.1m/min,n=303r/min，查表得n=300r/min，v=75.4m/min
f=12mm/min
D 加工时间l=20mm，l1=42mm，l2=2mm，故t=4min
4）工序40 铣键槽H
加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15高速钢立铣刀，专用夹具
A 每齿进给量fz=0.01mm/z
B T=60min
C Cv=21.5 qv=0.45 x v=0.1 y v=0.5 uv=0.5 Pv=0 m=0.33 kv=1.0 pv=0.1
所以v=76.1m/min,n=303r/min，查表得n=300r/min，v=75.4m/min
f=12mm/min
D 加工时间l=20mm，l1=42mm，l2=2mm，故t=4min
5）工序50 铣键槽I
加工条件：X5032立式升降台铣床，YT15硬质合金三面刃铣刀，刀具直径125mm，宽10mm，专用夹具
A 每齿进给量fz=0.1mm/z
B T=150min
C cv=200 qv=0.65 x v=0.18 y v=0.28 uv=0.32 Pv=0.23 m=0.5 kv=1.0
所以v=101.5m/min，n=259r/min，查表得n=235r/min，v=92.3m/min
D 加工时间l=20mm，l1=45mm，l2=4mm，fMZ=0.1*20*60=120故t=69/120=0.575min
6）工序60 倒角

二、 夹具设计

问题的提出

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。经过与指导老师的协商，决定设计第十五道工序——铣槽I的铣床
夹具。
槽I为通槽，槽宽10.2mm，长度为20mm，精度要求不高，但需保证
零件中心线与被加工槽的中心线重合。
本工序的加工条件为：工件六面以及倒角都均已加工，达设计图要求。该工序加工时，主要应考虑要保证零件中心线与被加工槽的中心线重合。

1） 定位方案及定位元件的选择、设计
1 定位方案的选择
以两侧面为定位基准，限制了5个自由度，再以底面作为辅助支撑，限制3个自由度。

方案一以孔为基准，方案二以上端面为基准，相比较之下，方案2比较合适，因为图纸中对槽1的位置精度要求不高，如果选择方案2，在加工时可以减少一道工序，选择的机床种类可以减少，大大节约了加工时间，从经济上来考量选择方案2。

而且，从加工时工件上所受的切削力来考虑，夹紧点靠近加工面，夹紧力方向与切削力方向相反，可以抵消部分切削力，有利于提高加紧刚性。

2 定位元件的设计
根据定位方案，见装配图，工件左侧有以挡块限制，工件的一侧有一挡板限制，便于工件的放置，工件右侧有压紧螺栓控制一挡块进行卡紧，并有夹具体对工件的下端面进行辅助支撑。

3 .定位误差计算
通槽上偏差为+0.1，下偏差为0，此工件相应的位置误差要求不高，所以定位方案能够满足加工要求。

2) .导向方案及导向元件的选择和设计
因为是设计铣夹具，所以导向方案及导向元件可以不用考虑。

3).夹紧装置的设计

a 夹紧装置见装配图所示两块压板和两块螺栓夹紧板都有一定的夹紧和定位作用，能保证工件的装夹与固定，保证工件中心线与通槽的中心线重合，而且结构简单，操作方便。
b 对刀元件的选择
查《机床夹具设计手册》对刀选择： 选择直角对刀块（GB2242—80
技术条件：按GB699—88《优质碳素结构钢钢号和一般技术条件》：
材料—渗碳深度0.8~1.2HRC 58~64 热处理
其他技术条件按《机床夹具零件及部件技术条件》
4）夹具体设计：
在夹具体设计方面，我们采用了一个直角块，来进行大体上的定位，而且要设置导引装置的安装位置，对各个面的要求见零件图，（右图为夹具体的立体图）夹具体通过安装在夹具体上的定向键进而与铣床的工作台连接，从而实现对夹具的固定。
此夹具在有加强筋的情况下，具有足够的刚度与强度，安放稳定，工艺性好，实用安全。

4、绘制夹具草图

5、 绘制夹具零件图
按照夹具装配图，绘制所有非标准零件的零件图
螺栓

双头螺柱

支撑块

压块

夹具体

6、夹具工作原理(操作)简介：
对此夹具各个零件的装配关系见下图，下面我们来分析与说明它的工件原理：短销通过夹具体上的孔、本身的螺栓、螺母与夹具体紧紧连接。菱形销也是能过同样的方法与夹。具体连接而得到固定，菱形销上设置一长螺纹
用于压紧螺母对工件的夹紧。在夹具体的底平面上安装定向键用于与铣床工件台面的连接与定位。工件时，只要把压紧螺母、压块卸下，即可把工件套上去。利用一面二孔进行定位，当工件套上去后，先装入压块，再用压紧螺母进行夹紧。这时铣刀在导引装置的引导下对待加工工件进行加工，并且在导引装置的作用下完成铣床对工件的铣槽工序。
本夹具操作简单，省时省力，装卸工件时只需靠压板紧定螺栓的松紧即可轻松实现。
结论
以上即为自己此次机械制造工艺学课程设计中关于连接件A机械加工工艺规程设计说明书。在整个设计过程中，如毛坯余量的计算、工序设计、机床刀具的选择等等环节一开始自己做起来完全不知道从何入手，但通过查资料、问老师和同学等途径比圆满的完成了此次设计任务，获得了一定的工艺设计经验，更重要的是明白了自己目前最缺乏的是什么。
参考文献

1.《机械制造工艺手册课程设计指导书》，主编：王栋， 机械工业出版社。
2.《机械制造工艺学课程设计指导书》， 主编：赵家齐， 机械工业出版社。
3.《机械制造工艺学》， 主编：常同立，杨家武，等 清华大学出版社。
4.《机械制造工艺简明手册》， 主编：李益明， 哈尔冰工业大学出版社。
5.《典型零件机械加工手册》， 主编：冯冠大， 机械工业出版社。
6．《切削用量简明手册》。
7．《机械精度设计》，主编：孟兆新，科学出版社

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