箱体零件工艺工装设计.docx

课程设计

机械工程学院

工艺工装课程设计说明书

设计题目： M6020A万能工具磨床箱体零件01A-1A工艺工装课程设计

课 程：机械制造工艺学/机床夹具设计
指导教师：
专 业： 机械制造及自动化专业
班 级：
姓 名：
日 期：

机械加工工艺工装课程设计目录
第一部分:箱体零件机械加工工艺规程设计
(一)分析箱体零件的结构、用途及加工要求……………………………………………4
1. 分析箱体零件的结构……………………………………………………………….5
2. 分析箱体零件的用途…………………………………………………………………5
3. 分析箱体零件的加工技术要求………………………………………………………7
(二)确定箱体零件的生产类型………………………………………………………….9
1.确定零件的年生产纲领………………………………………………………………9
2.估算零件的质量…………………………………………………………………………9
3.判断零件的重量类型……………………………………………………………………9
4.确定零件的生产类型……………………………………………………………………9
(三)选择毛坯种类……………………………………………………………………………9
1.选择工件材料……………………………………………………………………………9
2.选择工件毛坯制造方法,确定毛坯类型………………………………………………9
3.确定毛坯的外形及尺寸………………………………………………………………10
(四)拟订加工路线…………………………………………………………………………11
1.选择定位基准……………………………………………………………………………11
1)精基准选择……………………………………………………………………………11
2)粗基准选择……………………………………………………………………………11
2.表面加工方法的选择……………………………………………………………………13
3.加工顺序的安排…………………………………………………………………………13
1)机械加工顺序的安排…………………………………………………………………13
2)热处理工序的安排……………………………………………………………………13
3)检验工序的安排………………………………………………………………………13
4)辅助工序的安排………………………………………………………………………13
4.工序安排原则……………………………………………………………………………14
5.工艺路线的拟定…………………………………………………………………………14
1)方案一…………………………………………………………………………………14
2)方案二…………………………………………………………………………………14
(五)拟订工序内容……………………………………………………………………………14
1.确定各加工工序余量……………………………………………………………………15
2.确定各加工工序尺寸及公差……………………………………………………………16
(六)选择机床设备, 夹具、刀具及量具……………………………………………………16
(七)确定切削用量和基本工时………………………………………………………………17
(八)填写工艺文件………………………………………………………………………… 18
第二部分:钻床专用夹具设计
(一)钻床专用夹具设计的依据及条件……………………………………………………19
1.本工序的加工内容………………………………………………………………………19
2.本工序的加工要求………………………………………………………………………19
3.本工序的加工条件………………………………………………………………………19
(二)分析与加工要求有关的自由度…………………………………………………………19
(三)选择定位基准,确定定位方式…………………………………………………………19
(四)选择定位元件结构………………………………………………………………………19
(五)分析定位误差……………………………………………………………………………19
(六)选择夹紧装置……………………………………………………………………………19

第三部分:箱体零件及专用夹具部分零件实体建模
（一）ProE软件简介…………………………………………………………………………21
（二）箱体零件实体造型……………………………………………………………………22
第四部分：箱体零件及专用夹具部分零件二维制图
（一）CAXA或CAD软件简介…………………………………………………………………22
参考文献………………………………………………………………………………………23
附录……………………………………………………………………………………………24
致谢…………………………………………………………………………………………25

摘 要
本文是一篇关于M6020A万能及工具磨床箱体工艺方案设计的说明书。全文贯穿了设计的全过程，包括分析零件结构和加工技术要求，确定生产类型，选择毛坯及毛皮尺寸，确定零件定位基准，选择各表面的加工方法，划分加工阶段，确定各工序的加工方法，具体划分各工序的安装和工步，确定工序余量和工序尺寸及公差，选择加工设备、夹具及量具，确定切削用量，计算工时定额，编写加工工艺过程卡、加工工艺卡、加工工序卡三种工艺文件，最后设计加工Φ50H7、Φ32J7孔所专用的专用镗夹具，画出夹具总装配图和非标零件图。
关键词: M6020A 磨床 工艺 尺寸 产量 毛坯 基准
加工方法 加工阶段 安装 公差 设备
夹具 量具 切削用量 工艺卡 装配图

This is an article about M6020A universal tool grinder cabinet and process scheme design manuals. Full-text throughout the design process of analysis, including parts structure and processing technical requirements and determination of the production type, choose blank and fur size, determine the locating datum, select each parts surface processing method and divided processing stage, determine the process of processing method, the concrete division of each process installation and work step, determine process allowance and procedure sizes and tolerance, choose processing equipment, fixtures and measuring tools, cutting dosages, calculate determined &fair standards, compile processing process card, processing process card, processing process card three process documents, finally Φ 50H7, design and process Φ 32J7 hole used by special boring fixture, draw fixture total assembly drawings and non-standard parts graph.
Participate in the design of have a shaanxi industry vocational college in mechanical engineering college mechanism, ZhaoYueE 0807 class teacher as a guide teacher, in the graduation design process we got guide teacher's vigorously support, in which to express our heartfelt gratitude. Since the time of rapid, coupled with our limited ability, this paper mistakes, please put forward valuable opinion, criticism readers to correct.

关键词：
M6020A grinder process determination production fur size datum
processing method processing stage installation tolerance equipment
fixtures mearsuring tools cutting dosages process card assembly

（一）分析零件结构，用途及加工要求

1．零件结构
这是一个比较复杂的壁厚不均匀且加工部位比较多的零件。不仅有数个基准面及一些支承面而且又有一个加工难度大的轴承支承孔的箱体类零件。

2．用途
在M6020A万能工具磨床

3.加工要求
1）上顶面
槽114X10.5：
X向：114
Y向: 贯通
Z向：10.5
Ra=6.3

4—M6—7H深12：
右前 左前 左右 右后
X向 ：11 92 92 11
Y向 ：11 11 176 176

2）左侧面
4—M5—7H深8:
后上 后下
Y向; 15 15
Z向：距Φ52通孔中心线44， 距Φ52中心线144-121=32
前上 前下
Y向15+(198-30)=183 183
Z向：距Φ52通孔中心线44， 距Φ52中心线144-121=32

3-M5-7H深6均分与Φ50外圆上，其中一个M5的中心通过Φ55与Φ44的连心线。

2-M5-7H深6均布与Φ44外圆上，2个M5的螺纹孔分别位于Φ50与Φ44的连心线的延长线两侧各夹角为60。

Φ22沉孔：
X向：8
Y向：22
Z向：18
Ra=12.5
M16X1.5-7H螺纹孔与Φ22同轴。
3）右侧面
3-M5-7H深15
Z向 Y向
Ⅰ孔：9 X 9
Ⅱ孔：89 X 26
Ⅲ孔：189 X 89

Φ85/Φ52 同轴孔
Φ52H7 ：Ra=1.6
尺寸精度 ：Φ52H7（）
位置精度：

形状精度：

位置参数：X向：贯通
Y向：75±0.03 Φ148±0.015圆柱凸台轴线
171 后表面
Z向：75±0.03 B面

Φ85盲孔：Ra=
⊥
0.02
C
位置精度

位置参数：X方向：116 左侧面
Y方向、Z方向：与Φ52H7孔同轴

I孔系Φ32J7：Ra=3.2
尺寸精度：Φ32J7（）
◎
Φ0.02
D-G
位置精度：

//
Φ0.08
C

位置参数：X方向：贯通
Y方向：72.92 Φ52孔中心线
Z方向：75 B面

Ⅱ孔系Φ32J7：Ra=3.2
尺寸精度：Φ32J7（）
◎
Φ0.02
E-F
位置精度：

//
Φ0.03
D-G

位置参数：X方向：贯通
Y向：43.76 Ⅰ孔系中心线
Z向：10.5

腰形槽 2-R31.5
45±0.03
（43．76） 与两个Φ32有关深122-119=3
（28-10.5）
侧面：Ra=25 底面Ra=6.3

Φ22圆台端面 X向126 Y Z 贯通 Ra=12.5
M10-7H深15 Z向38 距Φ52中心线
Y向68 距Φ52中心线

2-M5-7H深6 分布于Φ76外圆上 2个M5的螺纹孔分别位于Φ46与Φ70的连心线的延长线与延长线两侧夹角为60
3-M5-7H15 分布于Φ46外圆上 其中一个M5的中心线通过Φ46与Φ70的连心线。
3-M7-7H15 均分于Φ70外圆上其中一个在Φ70的中心线上。

4）下底面
Φ148圆柱：Ra=6.3
尺寸精度：Φ148±0.15
位置参数： Y方向：96 后面
Z方向：75±0.03 Φ52孔中心线

Φ148端面：Ra=6.3

↗
0.02
A
位置精度：

位置参数： Y方向：(96 ) 后表面
Z方向：146 上表面
14 底面

Φ50圆柱表面：Ra=3.2
尺寸精度：与件37配隙0.05-0.01
位置参数：X向：与Φ148±0.15同轴
Y向：（96 ） 后表面
75±0.003 Φ52H7孔

2-Φ13锪平Φ26
Y向 67.5
X与Φ50圆柱面的对称面夹角为30
Z向贯通

5）前面
Φ22沉孔深8 底Ra=12.5 侧Ra=25
M16X1.5-7H与Φ22同轴

3-M7-7H深6 均分于Φ36外圆上，第一个M5在Φ36的垂直平分线上，其他两个与垂直中心线成105。
Φ48凸台端面：Y向（29.68）距Φ148外圆柱面最前侧素线
X Z向贯通

（二）根据零件的产量确定生产类型
1．确定零件生产纲领
已知产量Q=600台，N=1件/台，该箱体零件的的备品率为5%，机械加工废品率为0.5%，则其生产纲领为：
N = Qn（1+a%+b%）
= 800（1+5%+0.5%）
=634件/年
2估算零件的质量
根据零件工作图纸知毛重为10.5Kg
3判断零件质量类型
查机械制造工艺学【1】P10表1-4，得该零件为机床类产品的轻型零件，
4确定零件生产类型
查机械制造工艺学【1】P9表1-3得该零件生产类型为为中批生产

（三)选择毛坯种类

1．选择工件材料
选用HT150，因此毛坯为铸件。材料优点:铸件性能好，工艺简单，铸造应力小，不用人工时效处理，减振性好，有一定机械强度。在专用的沙箱内造型，起模，修型等操作方便。HT150中HT表示“灰铁”150表示其抗拉强度大于150Mpa
2．选择工件毛坯制造方法，确定毛坯类型。
根据工件材料，零件结构及产品的生产类型，具体的生产条件，结合咸阳机床厂该零件毛坯制造方法优先选择砂型铸造—砂箱造型。
铸造精度等级11-13，一般取13级。
确定毛坯余量，根据《机械制造工艺及加工设备》查表15-18(铸件加工余量)得加工余量
为7.0-9.0mm,故取值为9mm，保证余量足够。
3．确定毛坯外形及尺寸。
X向：150+2X9=168
Z向：146+15+2X9=179
Y向：206+28+2X9=242
毛坯主要尺寸如下图所示

主视图

左视图

毛坯外形图如下图所视

（四）制定加工工艺路线
1．选择定位基准
（1）粗基准选择
粗基准选择的要求应保证加工面与非加工之间的位置要求及合理分配各加工面余量，同时要为后续工序提供精基准。具体可按下列原则选择：
1）为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面为粗基准。
2）合理分配各加工面余量。
3）粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次。
4）选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造冒口，分型面，毛刺等缺陷，以保证定位准确，夹紧可靠。当用夹具装夹时，选择的粗基准还应使夹具结构简单，操作方便。
综合以上要求选取Φ148端面和后端面为粗基准，这两面均为非加工表面。
（2）精基准选择
选择精基准时，应保证加工精度和装夹方便，可按下列原则选取。
1）基准重合：采用设计基准作为定位基准称为基准重合，从而避免基准不重合误差。
2）基准统一：在工件加工过程中尽可能地采用统一基准原则，可简化夹具种类。
3) 自我基准：当某些表面要求加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为定位基准
称为只为基准原则。（例如铰孔就是典型的只为基准，可保证余量均匀）
4）互为基准：为了使加工面间有较高的位置精度，又为了使加工余量小而均匀，可采
用反复加工，互为基准的原则。

精基准：主轴孔Φ52的毛坯孔中心线
原因；夹具结构简单，操作方便，保证重要加工表面Φ52孔余量均匀。
精基准：一面两孔（或一面两销）
原因：为了减少夹具种类，简化夹具结构，可设法在工件上找到一组基准或者在工件上专门设计一组定位面用它们来定位加工工件上的多个表面，遵循基准统一原则。

2．加工方法的选择。
表1—1
加工表面
加工方案
参考资料

Φ50外圆

毛坯
经济精度
Ra

机械制造工艺学
P31
表1-10，表1-11
表1-12

粗车
13
12.5—50
半精车
12
3.2—6.3
精车
9
0.8—1.6

Φ148外圆
半精车
13
12.5—50
刮研
12
0.1—0.8
2XΦ13外圆
锪孔Φ26
钻
11
12.5
锪
9
6.3

槽114X10.5
粗铣
13
6.3—25
精铣
10
1.6— 6.3

4XM6—7H
钻
11
12.5
攻
7

4XM5—7H
钻
11
12.5
攻
7

3XM5—7H
钻
11
12.5
攻
7

锪Φ22
锪
11
12.5

M16X1.5—7H
钻
11
12.5
攻
7

3XM6—7H

钻
11
12.5
攻
7

Φ85

锪
11
12.5
粗铣
9
6.3
精铣
7
3.2

Φ52—7H

粗镗
12
6.3—12.5
精镗
11
6.3
研磨
7
1.6

2XΦ32平行孔

钻
11
12.5
扩
7
12.5
铰
7
1.6—3.2

2—R31.5
锪
11
12.5
精铣
9
3.2
Φ22圆台面

M10—7H

铣
13
6.3—25

钻
11
12.5
扩
11
6.3—12.5
攻
7

4—M5—7H
钻
11
12.5
攻
7

4—M5—7H
钻
11
12.5
攻
7

4—M5—7H
钻
11
12.5
攻
7

Φ148±0.15
粗车
13
12.5—50

机械制造工艺学
P30
表1-10，表1-11，
, 表1-12

半精车
10
3.2—6.3
Φ50圆柱面
粗铣
13
6.3—25
2—Φ13
钻
11
12.5
Φ26
锪
11
12.5

3—M5—7H
钻
11
12.5
攻
7

Φ48圆柱面
粗铣
13
6.3—12.5

Φ18孔

钻
11
12.5

扩
9
12.5
铰
9
1.6—6.3

3﹑加工顺序安排

1）机械加工顺序安排
①基准先行：选为精基准的表面应安排在起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序的加工
提供精基准
②先主后次：先加工主要表面，再加工次要表面。因为次要表面加工量少，加工比较方便若把次要表面的加工穿插在各加工阶段之间进行，就能使加工阶段更加明显，又增加了阶段的
间隔时间，便于工件有足够时间让残余应力重新分布并引起变形，以便后续工序中纠正变形。
③先面后孔：对于箱体，支架，和连杆等零件，应先加工平面后加工孔。因为平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠。
④先粗后精：先进行粗加工，后进行加工。粗加工的加工余量大，切削力大等因素造成的加
工误差可在精加工阶段消除。同时可以合理使用设备。
2）热处理工序的安排
①预先热处理：预先热处理的目的是改善加工性能，为最终热处理作好准备和消除残力它应安排在粗加工前，后和需要消除应力处。放在粗加工前，可改善粗加工时
时材料的加工性能，并可减少车间之间的运输量；放在粗加工后，有利于粗加工残余应
力消除。
②最终热处理:可以提高材料的力学性能。
3）检验工序安排
①粗加工阶段结束后。
②重要工序前后。
③全部加工工序完成后。
4)辅助工序安排
辅助工序的种类较多，包括检验，去毛刺，倒棱，防锈，去磁，及平衡等。辅助工序也是必要的工序。对于本零件加工主要是去毛刺，以免影响产品质量。
4．工序安排原则
单件小批生产采用组织集中，以便简化生产组织工作。大批大量生产可采用较复杂的机械集中。中批生产趋势分工序集中。
5工艺路线拟定
1)毛坯制造—时效处理—定位基准面加工—同轴孔粗加工—同轴孔系精加工—次要联接孔加工—主要Φ52H7精加工—研磨
2)毛坯制造—时效处理—定位基准加工—同轴孔系粗加工/精加工—主要Φ52H7精加工—次要联接孔加工—研磨
跟据机械加工工序的安排原则，基准先行，先主后次，先粗后精，先面后孔的顺序，选择加工工方案2，因次要表面加工较少，加工比较方便，若把次要表面的加工穿插在各加工阶段之间进行，就能使加工阶段更加明显，又增加了各阶段的间隔时间，便于工件有足够的时间让残余应力重新分布，变形恢复。以便后续加工。
（五）拟定工序内容

1确定工序尺寸，和工序余量
附表1—2

工序基本余量
工序尺寸
公差等级及公差
Φ50外圆柱面

精车
0.6
Φ50
0.062(IT9)
粗车
2
Φ50.6
0.39(IT13)
毛坯
5
Φ52.6
±0.1
Φ50端面
粗车
2

±0.1
Φ148外圆
精车
2.3
Φ148
0.025(IT7)
粗车
1.0
Φ150.3
0.63(IT13)
2XΦ13外圆
锪孔Φ26
钻
6
Φ12
0.110(IT11)
锪
0.425
Φ26
0.052(IT9)
槽114X10.5

粗铣
5

0.54(IT13)
精铣
1.5

0.14(IT10)
4XM6—7H

钻
5.1(双边)
Φ5.1
0.075(IT11)
攻

0.012(IT7)
4XM5—7H

钻
4.2（双边）
Φ4.2
0.075(IT11)
攻

0.012(IT7)
3XM5—7H

钻
4.2（双边）
Φ4.2
0.075(IT12)
攻

0.012(IT7)
锪Φ22
锪
0.8（双边）
Φ22
0.052(IT9)

M16X1.5—7H
钻
14.5（双边）
Φ14.5
0.110(IT11)
攻

0.018(IT7)
3XM6—7H

钻
5.1(双边)
Φ5.1
0.075(IT11)
攻

0.012(IT7)

Φ85

锪
1.2
Φ85
0.074(IT9)

Φ52—7H

粗镗
2.0(双边)
Φ49
0.3 H12
精镗
1.0（双边）
Φ51
0.19(H11)
研磨
0.1（双边）
Φ52
0.03(H7)

2XΦ32平行孔

钻
30双边）
Φ30
0.25(IT11)
扩
1
Φ31
0.025(IT7)
铰
0.5
Φ32
0.025(IT7)

2—R31.5
锪

2

0.052(IT9)
精铣
0.5

0.14(IT10)
Φ22圆台面

铣
1.3

0.39(IT13)
M10—7H

钻
8.5(双边)
Φ8.5
0.058(IT11)
扩
0.815
Φ7.68
0.043(IT9)
攻

0.018(IT7)

4—M5—7H
钻
4.2(双边)
Φ4.2
0.075(IT11)
攻

0.012(IT7)

4—M5—7H
钻
4.2(双边)
Φ4.2
0.075(IT11)
攻

0.012(IT7)

4—M5—7H
钻
4.2(双边)
Φ4.2
0.075(IT11)
攻

0.012(IT7)

Φ148±0.15
粗车
2.3
Φ149
0.63(IT13)
半精车
1.0
Φ148
±0.15
Φ50圆柱面
粗铣
2

2—Φ13
钻
13
Φ13
0.11(IT11)
Φ26
锪
13
Φ26
0.052(IT9)

3—M5—7H
钻
4.2(双边)
Φ4.2
0.075(IT11)
攻

0.012(IT7)
Φ48圆柱面
粗铣
2

±0.1
Φ18孔

钻
16.25(双边)
Φ16.25
0.110(IT11)
扩
1
Φ17.25
0.043(IT9)
铰

Φ18
0.043(IT9)

（六）选择机床设备，夹具，刀具及量具

由于该箱体零件的生产类型为中批生产，故加工方式适宜选用以通用夹具和专用夹具为主。辅以少量人工加工。工件在各机床上的装载由人工完成，各机床件的传送可由现有的工具进行运送。以下为个工序加工设备和工艺装备的选择（选用原则：对于加工设备和工艺装备的选择，处考虑机床设备的功率、稳定性及相关技术指标外，还应综合考虑实现生产现场，现有设备等综合因素：
1）工序30粗铣台阶面和工序70台阶面，采用的都是X53立式铣床，为了便于工件定位与装夹，选用组合家具。选择的刀具为锥柄立铣刀，其直径Ф25mm，量具为游标卡尺。
2）工序40粗、精车Ф148+0.15、Ф50圆盘，选用通用机床CA6140卧式车床，并选择组合夹具，刀具为90º外圆硬质合金车刀。
3）工序50钻、铰孔2-Ф13至Ф13H7，该工序选用摇臂钻床Z3035，先后一次选用的刀具为Ф12.8的麻花钻，Ф13H7的机用铰刀。由于两孔与水平线成30 º夹角，且本道工序加工的孔作为工艺孔，定位精度高，故采用专用钻模。量具选用Ф13H7的塞规。
4）工序60粗铣左右侧面，并铣Ф48凸台面，该工序以Ф48圆盘底面B为基准面，故选用X63W卧式铣床，选择组合夹具，遵循互为基准原则，将工件加工至尺寸，故刀具选用盘铣刀。
5）工序80粗、精镗各孔以及加工前面Ф18H9孔，采用型号为T611的卧式铣床。加工中，除Ф52孔有预备孔外，其余各孔均需先钻削，故选用的钻头规格为Ф16、Ф28的麻花钻。镗孔选用两直径不同的镗杆F3-4、F3-5，其他刀具均为锥柄扩孔钻Ф17.75，可调镗刀块30-33、50-55mm两型号，固定镗刀块51.85/R3-18.
6）工序90铣2-R31.5处的腰型槽轮廓与Ф22凸台面，仍选用X53立式铣床，直径为Ф50的锥柄立铣刀，夹具为组合夹具。
7）工序100、攻丝加工，其余各表面的螺纹孔仍选用Z3035的摇臂钻床。由于各表面的螺纹孔数量较多，为提高生产效率和满足加工要求，故应设计不同的钻模板进行钻削加工，采用的刀具为麻花钻和机用丝锥，用相对应的螺纹塞规进行检验测量。（见附表2—1）

附表2—1
工序号
工序内容
设备
夹具
刀具
量具
10
铸造

20
时效处理

30
粗铣顶上台阶面
X53K
组合夹具
锥柄立铣刀
游标卡尺
修毛刺

40

车Φ50端面
CW6163
组合夹具
90车刀
卡尺
车Φ148±0.15外圆至尺寸
CW6163
组合夹具
90车刀
卡尺
粗车Φ50外圆
CW6163
组合夹具
90车刀
卡尺

50

精车Φ50外圆
CW6163
组合夹具
90车刀
千分尺
钻，铰2—Φ13至Φ13H7
Z35
钻模JZ-198