J 第8章 机械制造工艺课程设计(1,2节)[5篇范例]

第一篇：J 第8章 机械制造工艺课程设计(1,2节)

机械制造工艺课程设计

一、机械制造工艺设计步骤

1.分析及审查零件图样和产品装配图样； 2.确定零件生产类型和毛坯种类； 3.确定工件的定位基准； 4.拟定机械加工工艺路线；

5.确定各工序的加工设备和工艺装备；

6.计算各工序的加工余量、工序尺寸及公差； 7.确定各工序的切削用量和工时定额； 8.编制工艺文件。

二、零件的结构分析

1.熟悉零件图样，分析零件的用途和各项技术条件；

2.分析零件表面的组成和特征，将零件大致分为轴类零件、套类零件、齿轮类零件、叉架类零件和箱体类零件五大类；

3.分析零件的结构工艺性； 4.确定主要表面的加工方法。

三、零件的技术要求分析

零件的技术要求分析包括下面几项内容： 1.加工表面的尺寸精度和形状精度； 2.主要加工表面之间的相互位置精度； 3.加工表面的粗糙度及表面质量要求； 4.热处理及其它要求。

四、计算生产纲领和确定生产类型

生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所应选用的工艺方法和工艺装备。

零件的生产纲领可按下式计算：

NQn(1a%b%)（8.1-1）

式中 N－零件的生产纲领，单位为 件/年；Q－产品的生产纲领，单位为 台/年；n－每台产品中零件的数量 单位为 件/台；a－备品的百分率；b－废品的百分率。

根据〔1〕表5－5确定生产类型和工艺特点。

五、设计说明书的编写

说明书是课程设计的总结性文件。通过编写机械加工工艺规程设计说明书，进一步培

养学生分析、总结和表达的能力，巩固、深化课堂教学和课程设计中所获得的知识，掌握机械工艺设计的内容、方法和步骤。

说明书应概括地介绍设计的整个过程，对设计中的方案进行论证及比较，针对主要数据的选取及计算应作重点陈述。说明书内容要求系统性好，条理清晰，图文并茂，充分表达自己对设计过程的感悟和独特见解。文内公式、图表、数据等出处，应以“〔 〕”注明参考文献的序号。

说明书主要包括下面几项内容： 1.封面； 2.目录；

3.零件的工艺性分析；

4.机械加工工艺路线的拟定； 5.机械加工工序的设计； 6.设计小结； 7.参考文献。

机械制造工艺规程设计流程

一、毛坯的选择 1.毛坯的选择原则

（1）零件的材料和力学性能 相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。铸铁件的强度从离心浇注、压力浇注、金属型浇注、砂型浇注的铸件依次递减；钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。

（2）零件的结构形状和外廓尺寸 直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用锻件；形状复杂、力学性能要求不高可采用铸钢件，形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，不宜采用模锻、压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由锻造；外形复杂的小零件宜采用精密铸造方法，以避免过多的机械加工。

（3）型材的使用 一般零件宜采用热轧型材；冷拔型材精度较高、尺寸较小，毛坯精度要求较高的中小型零件宜采用冷拔型材。

（4）生产类型 大批量生产时宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方法，单件小批量生产时宜采用投资小的毛坯制造方法。

2.毛坯的制造方法与工艺特点

（1）铸造毛坯的工艺特点及参数见表8.3-1；（2）锻造毛坯的工艺特点及参数见表8.3-2；（3）轧制毛坯的工艺特点及参数见表8.3-3。3.毛坯的加工余量及公差

（1）铸造毛坯的加工余量见表8.3-

4、公差见表8.3-5；

135（2）热轧圆钢的尺寸及偏差见表8.3-6～表8.3-9；（3）冷拔圆钢的尺寸及偏差见表8.3-10和表8.3-11；（4）钢质模锻件的加工余量及公差。

钢质模锻件的加工余量的大小主要取决于锻件质量和复杂程度，机械加工加工余量一般从1～5mm根据具体情况选取，钢质模锻件的公差查阅GB12362-90。

二、基准的选择

定位基准的选择对加工面的位置精度、零件的工序数量及加工顺序起着决定作用。因此，必须根据基准选择原则，综合各方面因素加以确定。粗、精基准确定后，还应考虑各工序加工时工件的定位方案和夹紧方法。

三、拟定机械加工工艺路线 1.加工阶段的划分

根据零件的加工精度、表面粗糙度、表面质量及力学性能的不同要求，把整个工艺过程分成不同的加工阶段，以便逐步达到加工要求。主要的加工阶段有：

① 粗加工阶段； ② 半精加工阶段； ③ 精加工阶段； ④ 光整加工阶段。

2.零件表面加工方法的选择

根据零件的加工表面特征、加工经济精度和表面粗糙度来选择加工方法。（1）外圆加工查阅〔1〕表5－7和图5－15；（2）孔加工查阅〔1〕表5－8和图5－16；（3）平面加工查阅〔1〕表5－9和图5－17；（4）米制螺纹加工见表8.3-12；

（5）齿形加工见表8.3-13和表8.3-14。3.加工顺序的安排 应遵循“先粗后精”、“先面后孔”、“先主后次”、“基面先行”的原则，合理安排各工序的位置。

4.热处理工序的安排

（1）提高切削性能的预热处理安排在粗加工之前；（2）整体热处理安排在半精加工之前；（3）表面热处理安排在精加工之前。5.检验工序的安排

检验工序一般安排在粗加工后、精加工前，送往外车间前，重要工序和工时长的工序前、后，零件加工结束后、入库前。

6.辅助工序的安排

（1）表面强化工序 如滚压、喷丸处理等，一般安排在工艺过程的最后。（2）表面处理工序 如发蓝、电镀等，一般安排在工艺过程的最后。

（3）探伤工序 如X射线检查、超声波探伤等多用于零件内部质量的检查，一般安排

在工艺过程的开始。磁力探伤、荧光检验等主要用于零件表面质量的检验，通常安排在工艺过程的最后。

（4）平衡工序 包括动、静平衡，一般安排在精加工前后。

（5）去毛刺、去磁、清洗、涂油、防锈等辅助工序可根据整个工艺过程妥善安排。

四、选择机床设备及工艺装备 1.机床的选择

（1）机床规格应与零件外形尺寸相适应；

（2）机床精度应与工序要求的加工精度相适应；（3）机床的生产率应与零件生产类型相适应；（4）与本企业现有设备条件相适应。

各种机床的形状、位置加工经济精度见表8.3-15～表8.3-20，各种机床的主要技术参数见表8.3-21～表8.3-34。

2.刀具的选择

（1）一般采用标准刀具；

（2）中批以上生产，可采用高效率的复合刀具及专用刀具；（3）刀具的类型、规格及精度应符合加工要求。3.量具的选择

（1）单件、小批量生产时，应尽可能选用通用量具；（2）大批量生产时，应采用各种专用量具和检具；（3）量具的精度等级应与被测工件的精度相适应。4.夹具的选择

（1）单件小批量生产时，应尽可能采用通用夹具，也可采用组合夹具；（2）中批以上生产时，应采用专用夹具；（3）夹具的精度应与工序的加工精度相适应。

五、确定工序余量、工序尺寸及公差 1.确定工序余量

（1）分析计算法 此法须有可靠的实际数据资料，目前应用较少；

（2）经验估计法 根据工艺人员的实际经验确定加工余量，通常所取的加工余量偏大，一般用于单件小批生产；

（3）查表修正法 查阅有关手册，再结合实际加工情况进行修正，此法应用较为普遍。各加工方法的工序余量见表8.3-35～表8.3-53。

2.工序尺寸的确定

（1）当加工过程中基面没有转换时，可以由最后一道工序开始往前推算。

（2）当加工过程中基面需要转换时，可借助工艺尺寸链的分析来计算工序尺寸及其上下偏差。

（3）对于孔系坐标尺寸，通常在零件图样上已标注清楚。如果未标注清楚，就要利用平面工艺尺寸链来计算孔系坐标尺寸。

3.工序公差的确定

工序公差按各工序的加工经济精度来确定，并按“入体原则”换算出上下偏差。4．钻螺纹底孔的直径可按下面的经验公式计算

脆性材料（铸铁、青铜等）：钻孔直径d0=d螺纹大径-1.1P 韧性材料（钢、紫铜）：钻孔直径d0=d螺纹大径-P 钻孔深度=螺纹长度+0.7d螺纹大径

式中 P为螺纹的螺距，单位为mm。

六、切削用量的选择

根据切削用量三要素对刀具寿命、生产率和加工质量的影响，选择切削用量的顺序应为：首先选尽可能大的背吃刀量ap，其次选尽可能大的进给量f，最后选尽可能大的切削速度vc。粗加工时，背吃刀量的选择以提高生产率和保证刀具耐用度为主；精加工时，背吃刀量的选择以保证零件的加工精度和表面质量为主。

1.车削时切削用量的选择可查阅表8.3-54～表8.3-64； 2.孔加工时的切削用量选择可查阅表8.3-65～表8.3-70； 3.铣削时切削用量的选择

铣削用量包括背吃刀量ap、侧吃刀量ae、每齿进给量fz（单位为mm/z）或每转进给量f（单位为mm/r）和切削速度vc。端铣时，ap为切削层深度，ae为被加工表面宽度；圆柱铣削时，ae为切削层深度，ap为被加工表面宽度。

一般切削层深度根据加工质量要求、加工余量、工艺系统刚性和机床功率来选择。铣削平面时，当工件表面粗糙度Ra=25～12.5m时，若用圆柱形铣刀，其预留的切削层深度小于5mm，或用端铣刀，其预留的切削层深度小于6mm，则一次进给粗铣就可达到要求；当预留的切削层深度较大或工艺系统刚性较差或机床功率不足时，一般分两次进行铣削。当Ra=12.5～3.2m时，可分粗铣和半精铣两次铣削，半精铣时的切削深度为0.5～1mm。当Ra=3.2～0.8m时，可分三次铣削，半精铣时的切削深度为1.5～2mm，精铣时为0.5～1mm。铣刀的每齿进给量fz可按表8.3-71选取，铣削速度vc可按表8.3-72选取，铣槽的切削用量可按表8.3-73或表8.3-74选取。

4.磨削时切削用量的选择

磨削用量包括砂轮切入工件的径向进给量fr（相当于车削时的背吃刀量）、工件相对于砂轮的轴向进给量fa、工件旋转的线速度或工作台直线移动的速度vw和砂轮旋转的线速度vc。常用的磨削用量可按表8.3-75选取。

5.齿轮加工切削用量的选择

齿轮的制造方法以滚齿、插齿最为普遍，其切削用量的选择应根据工艺系统刚性、工件材料、齿轮模数、工件精度要求及表面粗糙度等因素综合考虑。齿轮加工切削用量的选 择步骤如下：

（1）确定切齿深度和走刀次数 滚齿时，一般模数不大的齿轮多采用一次走刀切至全齿深。但模数大于4mm的齿轮，或者机床功率不足，或者工艺系统刚性较差时，可以分两次

（2）确定进给量 滚齿的进给量可按表8.3-76选取，插齿的进给量可按表8.3-77选取。

（3）确定切削速度 齿轮刀具的切削速度可按表8.3-78的公式计算。

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七、劳动定额的制订

劳动定额有时间定额（即工时定额）和产量定额两种表述方式。前者指完成一定工作量所用时间，后者指单位时间内完成规定的合格产品数；两者互为倒数。目前企业常用时间定额作为劳动定额指标。

1.工时定额按下面的公式计算

单件生产：tp=tj+ta+ts+tr =tB+ ts+tr（8.3-1）

成批生产： tpc=tp+te/n=tj+ta+ts+tr+te/n（8.3-2）大量生产： tpc=tp=tj+ta+ts+tr（8.3-3）式中 tj－基本时间；

ta－辅助时间，参照表8.3-79选取，tj + ta为作业时间； ta－辅助时间，参照表8.3-79选取，tj + ta为作业时间； ts－布置工作地时间，一般按作业时间的2%～7%计算； tr－休息与生理需要时间，一般按作业时间的2%～4%计算； te－准备与终结时间； n－每批件数。

2.基本时间tj的计算

Ll+l1+l2tjii(8.3-4)fnfn 式中 L－刀具行程长度（mm）；

l－切削加工长度（mm）；

l1、l2－刀具切入、切出长度（mm）,车削可参照表8.3-80、钻削可参照表8.3-81选取l1、l2之和；

n－机床主轴转速（r/min）； f－进给量（mm/r）。

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八、绘制工序图及标注工序尺寸偏差 1.绘制工序图的要求

① 用粗实线表示本工序的各加工表面，其它部位用细实线表示； ② 加工表面上应标注表面粗糙度符号；

③ 工序图应标出本工序结束时应达到的尺寸、偏差及形位误差，与本工序加工无关的技术要求一律不写；

④ 工序图上应注明定位、夹紧符号；

⑤ 工序图以适当的比例、最少的视图表示出工件在加工时所处的位置状态，与本工序加工无关的部位不应表示。

2.标注工序尺寸偏差的要求

① 中间工序的工序尺寸，对于内孔、外圆、平面或沟槽，应按“入体原则”注成单向偏。

② 中间工序尺寸，若属于孔轴中心距或孔到平面的距离，应标注成双向对称偏差； ③ 中间工序尺寸的公差可从相应的加工经济精度表中查得 ④ 最后工序的工序尺寸，应按图样要求标注。

九、编制工艺文件

1.填写机械加工工艺过程卡片； 2．填写机械加工工序卡片； 3．整理设计说明书。

十、注意事项

上述机械加工工艺数据表格为学生课程设计提供所需的参考资料，数据资料不是非常完

备，如需要可查阅下列手册。

1.王先逵主编．机械加工工艺手册．北京：机械工业出版社，2007． 2.孟少农主编．机械加工工艺手册．北京：机械工业出版社，1999．

3.美国可切削数据中心编．机械加工切削数据手册．北京：机械工业出版社，1989． 4.李益民机械制造工艺设计简明手册．北京：机械工业出版社，1991． 5.艾兴等编．切削用量简明手册．北京：机械工业出版社，1994．

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第二篇：机械制造工艺及夹具课程设计

目 录

设计任务书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(1)

一、零件的分析„„„„„„„„„„„„„„„(2)1.1 零件的作用 1.2 零件的工艺分析

二、工艺规程设计„„„„„„„„„„„„„„(4)2.1 定位基准的选择 2.2 重点工序的说明 2.3 制订工艺路线 2.4 机械加工余量的确定 2.5 确定切削用量及基本工时

三、夹具设计„„„„„„„„„„„„„„„„(14)3.1 问题的提出 3.2 夹具设计

四、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„(17)

五 心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„（18）

机械制造工艺及夹具课程设计任务书

设计题目： “CA6140车床拨叉零件”机械加工工艺规程及夹具

生产纲领:年产量为5000件

设计内容：1.零件图一张

2.毛坯图一张

3.机械加工工艺过程 工序卡片一张

4.机床夹具设计 每人一套

5．夹具零件图一张

6.课程设计说明书一份

23456

采用高速三面刃铣刀，dw=175mm,齿数Z=16。

ns=1000v10000.35==0.637r/s(38.2r/min)3.14175πdw按机床选取nw=31.5r/min=0.522r/s（表4—17）

πdwns 故实际切削速度ν==0.29m/s

1000切削工时

l=75mm，l1=175mm，l2=3mm tm= 2）粗铣右端面

粗铣右端面的进给量、切削速度和背吃刀量与粗铣左端面的切削用量相同。

切削工时

l=45mm，l1=175mm，l2=3mm tm= 3）精铣左端面

αfll1l2751753= =121.2s=2.02min

nwαfZ0.5220.2516ll1l2451753= =106.8s=1.78min

nwαfZ0.5220.2516=0.10mm/Z(表3-28)ν=0.30m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃铣刀，dw=175mm,齿数Z=16。

ns=1000v10000.30==0.546r/s(32.76r/min)3.14175πdw按机床选取nw=31.5r/min=0.522r/s（表4—17）

πdwns 故实际切削速度ν==0.29m/s

1000切削工时

l=75mm，l1=175mm，l2=3mm

tm=

ll1l2751753= =302.92s=5.05min

nwαfZ0.5220.1016工序Ⅱ：钻、扩花键底孔 1）钻孔Ø 20㎜

f=0.75mm/r·Klf=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s（21m/min）（表3—42）s=1000vπd=10000.35=5.57r/s(334r/min)w3.1420按机床选取 nw=338r/min=5.63r/s 故实际切削速度 ν=πdwns1000=0.35m/s 切削工时 l=80mm，l1= 10mm，l2=2mm tm=ll1l280102n= wf5.630.71=23s（0.4min）2）扩孔Ø 22㎜ f=1.07(表3—54)ν=0.175m/s（10.5m/min）1000v10000.s=πd=175w3.1422=2.53r/s(151.8r/min)按机床选取 nw=136r/min=2.27r/s 故实际切削速度 ν=πdwns1000=0.16m/s 切削工时 l=80mm，l1= 3mm，l2=1.5mm t1l2m=lln= 8031.5=35s wf2.271.07（0.6min）

n

n

工序Ⅲ：倒角1.07×15

f=0.05㎜/r(表3—17)ν=0.516m/s（参照表3—21）ns=1000vπd=10000.516=6.3r/s(378r/min)w3.1426 按机床选取 nw=380r/min=6.33r/s 切削工时 l=2.0mm，l1= 2.5mm，tm=ll1n= 2.02.5=14s（wf6.330.050.23min）

工序Ⅳ：拉花键孔

单面齿升 0.05㎜（表3—86）v=0.06m/s（3.6m/min）（表3—88）

切削工时（表7—21）thlKm=1000vS

zZ式中：

h——单面余量1.5㎜（由Ø 22㎜—Ø 25㎜）； l——拉削表面长度80㎜；

——考虑标准部分的长度系数，取1.20； K——考虑机床返回行程的系数，取1.40； V——切削速度3.6m/min； Sz——拉刀同时工作齿数 Z=L/t。t——拉刀齿距，t=(1.25—1.5)L=1.3580=12㎜

 Z=L/t=80/126齿

 t1.5801.201.40m=10003.60.066=0.15min(9s)工序Ⅴ：铣上、下表面 1）粗铣上表面的台阶面

αf=0.15mm/Z(表3-28)

ν=0.30m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃铣刀，dw=175mm,齿数Z=16。

nv10000.30s=1000πd=w3.14175=0.546r/s(33r/min)按机床选取nw=30r/min=0.5r/s（表4—17）

故实际切削速度ν=πdwns1000=0.27m/s 切削工时

l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tll1l2m=

n= 801753wαfZ0.50.1516=215s=3.58min 2）精铣台阶面 αf=0.07mm/Z(表3-28)ν=0.25m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃铣刀，dw=175mm,齿数Z=16。n1000v10000.25s=

πd=w3.14175=0.455r/s(33r/min)按机床选取nw=30r/min=0.5r/s（表4—17）

故实际切削速度ν=πdwns1000=0.27m/s 切削工时

l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tll1l280175m=

n= 3wαfZ0.50.0716=467s=7.7min）粗铣下表面保证尺寸75㎜

本工步的切削用量与工步1）的切削用量相同

112

三 夹具设计

3.1 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 经过与指导老师协商，决定设计铣30x80面的铣床夹具。

3.2 夹具设计

1．定位基准的选择

由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面（A）为定位基准。因此选用工件以加工右端面（A）和花键心轴的中心线为主定位基准。1．切削力和夹紧力计算

(1)刀具： 高速钢端铣刀 φ30mm z=6 机床： x51W型立式铣床

由[3] 所列公式 得 FCFapXFqVyufzzaeFzwFd0n

查表 9.4—8 得其中： 修正系数kv1.0

CF30 qF0.83 XF1.0

yF0.65 uF0.83 aP8 z=24 wF0

代入上式，可得 F=889.4N

因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。

安全系数 K=K1K2K3K4 其中：K1为基本安全系数1.5 K2为加工性质系数1.1 K3为刀具钝化系数1.1 K4 为断续切削系数1.1 所以 FKF1775.7N

2.定位误差分析

由于30x80面尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。3．夹具设计及操作说明

如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。

夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图中。

四、参考文献

1.切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年 2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年 3.机床夹具设计软件版V1.0，机械工业出版社，2004 4.互换性与测量技术基础，刘品 刘丽华主编，哈尔滨工业大学出版社出版，2001年1月

5.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年

6.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年

7.机械工程手册 第8、9卷，机械工程手册、电机工程手册编委会，机械工业出版社出版，1982年

8.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月 9.机械工艺装备设计实用手册，李庆寿主编，宁夏人民出版社出版，1991年 10.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年

11.机床夹具设计，秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1998年 12.机械制造工艺学习题集，陈榕王树兜主编，福建科学技术出版社出版，1985年

13.机械制造工艺学课程设计指导书，赵家齐主编，哈尔滨工业大学出版社出版，2002年

14.金属切削机床夹具设计手册 第二版，浦林祥主编，机械工业出版社出版，1995年12月

15.机械零件手册，天津大学机械零件教研室编，人民教育出版社出版，1975年9月

五 心得体会

为期三周的工艺、夹具课程设计结束，回顾整个过程，我觉得受益匪浅。课程设计作为《机械制造技术基础》课程的重要教学环节，使理论与实际更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

本次课程设计主要经过了两个阶段。第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段中本人认真复习了有关书本知识学会了如何分析零件的工艺性，学会如何查有关手册，选择加工余量、确定毛坯类型、形状、大小等，绘制出了毛坯图。为了可以更深刻清楚的完成本次课程设计向老师请教了很多关于夹具方面的知识，而且自己也参阅了很多夹具设计的资料。又根据毛坯图和零件图构想出两种工艺方案，比较确定其中较为合理的工艺方案来编制工艺。其中运用了基准选择、切削用量选择计算、时间定额等方面的知识。还结合了我们生产实习中所看到的实际情况选定设备，填写了工艺文件。夹具设计阶段，运用工件定位、夹紧及零件结构设计等方面知识。

通过这次设计，我基本掌握了一个中等复杂零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具的设计的方法和步骤等。学会查阅手册，选择使用工艺设备等。

总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我独力思考问题、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于自己能力有限，设计中还有很多不足之处，恳请老师、同学批评指正。

第三篇：机械制造工艺课程设计法兰说明书

前言

机械制造工艺课程设计使我们学完了机械制造技术，机械制造装备设计，机械制造工艺学等课程，进行了生产实习之后，所进行的一个重要实践性教学环节。其主要目的是让学生不所学的工艺理论和实践知识在实践的工艺，夹具设计中综合地加以应用，进而得以加深和发展，提高学生分析和解决生产实际问题的能力，为以后搞好毕业设计和从事工作奠定了一定基础。通过本次课程设计，我们在下述方面可以得以锻炼：

1)能熟练的运用机械制造工艺学及相关课程的基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决一个零件在加工中的定位，加紧和工艺路线地合理拟定等问题，从而保证零件制造的质量，生产率和经济性。

2)通过夹具的工艺，进一步提高了我们的结构设计能力，你能够根据被加工零件的加工要求设计出高效省力，既经济合理有能保证质量的夹具。

3)进一步提高我们的计算设计制图能力，能比较专业熟练地查阅和使用各种技术资料。

4)在设计制造中培养我们严谨的工作作风和独立的工作能力。在设计中，由于理论知识和实践经验不足，设计中的不妥之处，敬请老师批评指正。

一、零件的分析

（一）零件的功用：

机械制造工艺设计我们组的零件是法兰，法兰的种类很多，用途也很广。法兰的一端可以是封闭的，用于变速箱用于变速箱主轴侧面，阻止外界灰尘进入箱体内，也可用于固定轴承，起到轴向定位的作用，本例中的法兰，其内部有M901.5的螺纹可以起到定位轴的零件作用，外圆1100.0360.071和一端面均有Ra=1.6的配合要求，9和4-5.5起到固定法兰的作用。

（二）零件的工艺分析：

由零件图可以看出，该法兰的结构不是很复杂，加工表面也不多，加工精度要求也不大，但主要注意其位置精度要求。下面将主要表面分为四部分，见图1-1。

1、以内孔为中心的一组加工面：

这组加工面包括：94孔、M901.5螺纹孔及其倒角。

2、以外圆为中心的一组加工面：

这组加工面包括：1100.071外圆、134及其倒角。

3、以1200.1定位的两个孔 这组加工面包括：9孔和4-5.5孔。

4、左右端面：

这组加工面包括：9的端面和4-5.5表面的端面和面。

以上各表面的主要技术要求如下：

0.0361100.0710.036的端

1、94孔的表面粗糙度为Ra=3.2，M901.5螺纹的表面粗糙度为Ra=3.2。

2、外圆0.0361100.071mm的Ra=1.6，同轴度要求为0.02，倒角为145°，134mm表面粗糙度为Ra=3.2。3、4-5.5mm的端面与轴心线有位置0.02mm的要求。其Ra为1.6。

4、孔4-5.5mm和9mm。

零件要求调质HRC30~45，其坯重为2.2kg。

由分析可知，四组加工表面可以选择其中一组表面为粗基准进行加工，然后再以加工过的表面为精基准加工其他各组表面，并保证他们之间的相互位置精度。

二、零件的工艺规程设计

（一）确定零件的生产类型：

零件的生产纲领为：N=Q²n（1+a%）（1+b%）(件/年)其中，产品年产量Q为台/年, 每台产品中该零件的数量为n件/台，零件备品率为a%，零件废品率为b%。从初始资料和计算结果可知，该零件为中批生产。

（二）确定零件毛坯的制造形式：

零件为45钢，在工作时法兰在某些场面要经常正反转，与接触表面受摩擦作用，所以零件在工作过程中受到交变载荷和冲击载荷，要求有较高的强度，因此应该选择锻件毛坯。由于零件的轮廓尺寸不3 大，生产纲领达到中批生产水平，可以采用模锻成型，这对于提高生产率，减少切削加工的劳动量，保证加工精度，都是有利的。

(三)拟定零件的机械加工工艺路线：

1、定位基准的选择：

定位基准的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工作。基面选择正确、合理与否，将直接影响工件的技工质量和生产率。在选择定位基准时，需要同时考虑一下三个问题：（1）以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工时精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行。（2）为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为精基面。

（3）是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面。

另外，我们还应从粗精基准选择的基本原则为出发点：

a．“基准重合”原则。应尽量选择被加工表面的设计基准为精基准。

b.“基准统一”原则。应选择多个表面加工都能使用的表面作为基准。

c.“互为基准”原则。当两个表面相互位置精度和其自身尺寸及形状精度都要求很高时，可互为基准，反复进行加工。

d.“自为基准”原则。在光整加工或某些精加工工序中，要求余量小且均匀，应尽量选择加工表面本身作为基准。

2、粗基准选择：

a.如果必须保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作为粗基准。

b.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。

c.应尽量选择与加工表面的位置精度要求较高的非加工面为粗基准。

d.选作粗基准的表面，应尽可能平整光洁，不能有飞边。浇冒口及其他缺陷，以保证定位准确可靠。.e.粗基准一般只使用一次，不再重复使用。

精基面选择：根据精基面的选择原则。选择精基面时，首先应考虑基准重合问题，即在可能的情况下，应尽量选择螺纹孔和端面作为精基准。根据该工件的特点和加工要求，选择螺纹孔和端面作为精基面。加工1100.0360.071mm，94mm，134mm，20mm，5mm，1200.1mm等主要尺寸以螺纹孔和右端面作为精面。这样才能实现同轴度和位置的要求。对于45.5mm有相互位置要求，加工笫一个孔时应以螺纹孔和右端面为精基准。其余三个孔应以螺纹孔和已加工出的孔作为精基准，实现周向定位。

粗基面选择：为了加工出上述精基面，很显然，应以外圆和一个端面作为粗基面，镗，半精镗内孔。

零件各表面加工方法和方案的选择，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外还需考虑生产率和经济方面的要求，在选择时，应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙5 度，结合零件的特点和技术要求，慎重决定。

该工件毛坏经模锻成型，根据表2-9得知孔已锻出。《金属加工工艺及工装设计》黄如林主编。其各表面加工方法选择如下：

94mm孔，M901.5螺纹孔

粗镗——精镗；

各外圆表面

粗车——精车；

9mm，45.5mm

钻——铰；

螺纹孔

车螺纹。

M901.5mm3、零件各表面加工顺序的确定：

1）加工阶段的划分：为达到规定的技术要求，该法兰盘的加工可分为如下三个加工阶段：

a.粗加工阶段：车外圆，端面，内孔；

b.半精加工阶段：以精车后为主要精基准，精车，外圆，端面；

c.精加工阶段：以端面和9孔定位，加工另外三个孔。

对于精度要求很高，表面粗糙度参数值要求很小（IT6及IT6以上，Ra0.02m）的零件，还需要专门精度和减小表面粗糙度为主，一般不用纠正形状精度和位置精度。

2）加工工序的安排：

a.机械加工顺序的安排：根据机械加工顺序安排时应遵循的原则，考虑到该工件的具体特点，先安排外圆，端面，内孔的加工。由于螺纹内孔是主要精基准，又由于车螺纹后作为定位基准，会破坏螺纹，须以精加工后的未车螺纹之前的内孔作为主要精基准，精车外圆，端面，然后加工出一个孔，最后加工出四个孔。b.热处理工序的安排：由于毛坯为模锻件，在机械加工之前，首先安排正火处理，以消除锻造应力，改善切削性能。在粗加工后，安排第二次热处理——调质处理，以获得均匀细致的回火索氏体，提高零件的综合力学性能。

c.辅助工序安排：检验工序：在热处理工序后安排中间检验工序，最后安排终结检验工序。在终检前应安排清洗工序，最后将零件油封，入库。

3）工序的组合：

在确定加工顺序后，根据该工件的生产规模以及工件的结构特点与技术条件，为了尽可能地减少工件的安装次数，在一次安装中加工多个表面，以便于保证高的表面相互位置精度，考虑使用通用机床配以专用夹具，并采用工序集中的原则来组合工序。

工序集中和分散各有特点，应根据零件的生产纲领，技术要求，现场的生产条件和产品的发展情况来综合考虑。一般情况下，单件小批生产适于采用工序集中的原则。而大批量生产则可以集中，也可以分散。由于数控机床，加工中心，柔性制造系统等的发展，今后发展趋向于采用工序集中且柔性较高的原则来组织生产。

零件法兰由于是中批生产，又考虑到该零件结构特点，选用通用机床配以夹具，这样得到零件的工艺路线如下：

（1）下料；（2）锻造毛坯；（3）正火；（4）粗车小端外圆，端面，镗孔及倒角；（5）粗车大端外圆，端面，镗孔及倒角；（6）调质处理；（7）检验；

（8）精车各档外圆，端面，倒角，攻螺纹；（9）钻5.5mm孔，锪5.5mm孔直到9mm；（10）清洗；（11）检验；（12）油封，入库。

以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡和工序卡片。

（四）确定加工余量：

合理选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。余量过大，则浪费材料及工时，增加机床和刀具的消耗；余量过小，则不能去掉加工前存在的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。所以合理确定加工余量是一项很重要的工作。故应在保证在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。确定工序加工余量的方法有以下三种：

1）分析计算法； 2）查表修正法； 3）经验估算法。

工艺路线确定后，就要计算各个工序加工时所应能达到的工序尺寸及其公差的确定与工序余量的大小，工序尺寸的标注方法，基准选8 择中间工序安排等密切相关，是一项繁琐的工作，但就其性质和特点而言，一般可以归纳为以下两大类：

a.在工艺基准不变的情况下，某表面本身各次加工工序尺寸的计算。对于这类简单的工序尺寸，当决定了各工序间余量和工序所能达到的加工精度后，就可计算各工序的尺寸和公差。计算顺序是从最后一道工序开绐，由后向前推。

b.基准不重合时工序尺寸的计算。在零件的加工过程中，为了加工和检验方便可靠或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用设计

毛坯图1-2 9 基准作定位基准，出现基准不重合的情况。形状较复杂的零件在加工过程中需要多次转换定位基准，这时工艺尺寸的计算就比较复杂，应利用尺寸链原理进行分析和计算，并对工序间余量进行必要的验算，以确定工序尺寸及其公差。

机械加工余量对工艺过程有一定的影响，余量不够，不能保证零件的加工质量，余量过大，增加机械加工劳动量，而且增加了材料。刀具能源的消耗，从而增加了成本，所以必须合理安排加工余量。

根据零件毛坯条件：材料为45钢，硬度为HRC30-45，生产类型为中批生产，采用在锻模毛坯。

1、本设计采用查表修正法和经验估计法相结合确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸。

（1）外圆表面加工余量

小端外圆长度7.5mm，加工表面公差等级为IT6-IT8，表面粗糙度Ra1.6，故锻造时外径加工余量按f110外圆查表得：精车1100.0360.071，2Z=1.2；精车可以达到该公差等级，按照“入体原则”，粗车111.22Z=5.8；毛坯1172，2Z=7±2。

00.63（2）轴向长度方向加工余量，左、右端面及中间台阶面的加工。余量查表得Z=3±1，故毛坯总长为26±2mm，小端台阶长为13.5±2mm。

（3）内孔表面加工余量。工件内孔为螺纹孔和光孔。由于94和90相差较小，故锻造时取统一内径，加工余量按94内孔查表得：车螺纹M90³1.5，2Z=0.2；精镗内孔88.376，2Z=0.8；精镗内孔86，10 2Z=8；毛坯81.2±2，2Z=9±2，毛坯图见1-2，其余各表面加工余量及工序尺寸详见工序卡片。

2、确定各工序所用机床及工艺装备：

零件的加工精度和生产率在很大程度上是由使用的机床所决定的。在设计工艺规程时，主要是选择机床的种类和型号。选择时参考有关手册，产品样本。选择工艺装备即选择夹具、刀具、量具等，在选择时应考虑产品的生产纲领、生产类型及生产组织结构；产品的通用化程度及产品的寿命周期；现由设备、工艺规程的特点等情况。

由于该工件生产规模为中批生产，根据工件的结构特点和技术要求，选用通用机床余专用夹具较为合适。具体的选择如下：

（1）粗车各档外圆、端面，镗孔及倒角。选用CA6140普通车床。夹具：三爪卡盘。

（2）精车134mm右端面。选用CA6140普通车床。夹具：专用心轴。

（3）精车左端面及110心轴。

（4）钻铰5.5mm孔。选用Z525。夹具：专用夹具。（5）锪9mm孔。选用Z525。夹具：专用夹具。

另外刀具的选择主要取决于各工序的加工方法、工件材料、加工精度、所用机床性能，生产率及经济性等。量具主要根据生产类型和所要求检验的精度来选择。其选择的型号详见工序卡片。

3、确定切削用量及工时定额：

0.0360.071mm。选用CA6140普通车床。夹具：切削用量应在机床、刀具、加工余量等确定以后，综合考虑工序的具体内容、加工精度、生产率、刀具寿命等因素正确选择。

选择切削用量的基本原则是：首先选取尽可能大的背吃刀量（即切削深度）¶p，其次要根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的规定等，选取尽可能大的进给量f，最后利用切削用量手册选取或用公式计算确定最佳切削速度v。

a.估算工时定额：TP=TB+TS+Tr=Tb+Ta+TS+Tr

TP——单件时间；

TB——作业时间； TS——布置工作地时间； Tr——休息与生理需要时间； Ta——辅助时间； Tb——基本时间。

Te。b.准备与终结时间 c.单件计算时间

Tc=Tb+Ta+TS+Tr+

Ten。

其具体计算过程如下：

（1）加工条件：

工件材料：45钢正火，sb=0.35GPa,模锻。

加工要求：车端面134mm,Ra3.2；粗车外圆134mm，1100.071mm。Ra0.036分别为3.2，1.6。车螺纹M90 ³1.5，Ra3.2。

机床：CA6140普通车床

刀具：端面车刀，刀具材料YT15，刀杆尺寸16 ³25 mm2，Kr=90°，r0=15°，¶0=12°，rx=0.5mm，60°螺纹车刀；刀具材料：

W18Cr4v。

（2）计算切削用量：

1)粗车端面时，根据加工余量Z= 3±1，取Z=3，即¶=3mm，p走刀量f=0.4 mmr（表3-13）；

计算切削速度（表3-18），耐用度t=45min，vcvkvtpxvfmyv292450.1830.150.40.30.810.81.54163 m/s2.72m/s

确定机床主轴转速

ns1000vdw10002.723.141346.46r/s(387.87r/min)

按机床选取nw=6.67

rs(400rminms)(表4-3)

mmin）所以实际切削速度v=2.57 切削I时：

l=134-902（154.4

=22mm, l1=2mm, l2=0, l3=5mm(试切长度)lmll1l2l3nwf2926.670.421.7s(0.36min)

2)粗车外圆: a.切削深度：单边余量Z=2.8mm可一次切除。

b.进给量：考虑刀杆尺寸、工件直径及规定的切除深度。从表3-13中选用f=0.6

mmr。

c.计算切削速度（表3-18）

vcvtpmxvfyvkv292450.182.90.150.60.30.99146mmin(2.4ms)d.确定机床主轴转速：

ns1000vdw10002.43.141345.7rs(342r/min)

按机床选取nw=6.67 所以实际切削速度

vwrs(400rmin)dwnw10003.141345.710002.4ms(144r/min)

e.切削I时：

切入长度l1=4mm，切出长度l2=0，试切长度l3=5mm tm1ll1l2l3nwfll1l2l3nwf13.5456.670.67.5456.670.63.6s(0.06min)

tm24.13s(0.07min)

3）车螺纹：

a.切削速度的计算（表3-55），刀具耐用度t=60min，螺距s=1.5mm，取¶p=0.15mm。

v14.8600.1110.30.50.735.6mmin(0.6m/s)

b.确定机床主轴转速

ns1000vdw10000.63.141341.43rs(85r/min)

按机床选取nw=1.67rs（100r所以实际切削速度

vwmin）

dwnw10003.141341.6710000.703r/s

c.切削I时：

取粗行程次数3次，精行程2次，切入长度l1=3mm 14 tmll1nwf13.531.67549.5s(0.82min)

4）钻孔5.5mm：

f0.42ktf0.420.9mm/r0.38mm/r（表3-38）

v=0.25ms(15mmin)（表ns1000v10000.253.145.53-42）

dwr/s14.48r/s(868.6r/min)

按机床选取nw=15

rs(900 rmin)

所以实际切削速度

vwdwnw10003.145.5151000r/s0.26r/s

切削I时：

切入l1=10mm，切出l2=2mm, l=13.5mm, tmll1l2nwf13.5102150.384.47s(0.07min)

5）镗孔94mm 取刀杆直径D= 加工余量z=225mm，刀杆伸出量125mm，=2mm，一次可切除完毕。94-90选用90°硬质合金YT5镗刀,f=0.21mmr（表3-15）

v1.6ms(120%)1.28ms（表3-19及手册P102“镗孔切削用量”）

ns1000v10001.283.14944.34rs(260.2rmin)

dw按机床选取nw=5.25 所以实际切削速度: 15

rs(315 rmin)vwdwnw10003.14945.2510001.55rs(92.98rmin)

切削I时：（表7-1）

l=13.5 , l1=2mm

tmll1nwfi13.525.250.21228.2s

三、专用夹具设计

图1-1所示为法兰零件图，生产规模为中等批量生产，零件的某些尺寸已经在前工序按要求加工完毕，本道工序要求在Z525立式钻床上加工5.5mm个孔，需要设计一专用钻床夹具以便满足零件图上的各项精度要求。

（一）零件的加工工艺分析： 零件对5.5mm孔的要求如下：

a.四个孔需要均布排列； b.两孔的中心距为1200.1； c.孔的表面粗糙度Ra为3.2；

加工面的凸台面积较小，故需要专用夹具，又由于上下端面均已经加工完毕，所以精基准选上下端面，侧面或者中心孔。

（二）定位加紧方案的确定及论证：

根据工序加工要求分析，工件定位时只需限制六个自由度，沿法兰方向的转动自由度也必须予以限制。现在有三种定位夹紧方案可供选择。三种夹紧定位方案简图如下： 方案1图示：

图3-1

方案2图示：

图3-2 方案3图示：

图3-3

A 工件以右端面为第一定位基准，限制3个自由度，可知法兰右端台阶较小，相当于短圆柱销。其中右端面作为基准，限制的自由度为Z，X和Y短圆柱销限制Y和Z，共有 X，Y，Y和Z四个自由度受到限制，V

形块限制X和Z，这样便可以保证孔的正确位置。

根据主要夹紧力由V形块和削边销提供，当削边销发生磨损后，主要加紧力由V形块提供，由于是侧面提供夹紧力，故需要对V形块施加较大的力。为使工件稳定，防止产生共振现象等不稳定现象，可以进行自定位支承，在钻削过程中，容易产生较大的轴向力，下面设一辅助支承，以减少工件产生变形，图3-1为该定位夹紧方案的图示。

B 工件以右端面为第一定位基准，分别限制了4个自由度，其18

小平面和长圆柱销供限制里个自由度即X，X，Y，Y

和Z。又由于短V形块限制了Z，故6个自由度全部被限制。

根据主要夹紧力由短V形块提供，且V形块的面积和法兰的接触面积较小，故需提供较大的预紧力。为确定加工过程中工件的加工稳定性，需设置辅助支承；为防止过定位情况的出现，可以采用自位支承。3-2为该定位夹紧方案示意图，但此方案需将加工路线中车螺纹放到了后面。

C 由于该工件的形状和结构特点，该定位基准仍采用右端面，该端面属于大平面与法兰的右端面接触，分别限制了Z，X和Y三个方向上自由度。又V形块限制了X，Z和Y三个方向上自由度，这样保证零件的定位可靠。

根据主要夹紧力作用于定为基准面的原则，主要夹紧力由V形块和开口垫圈来提供，其中V形块上的受力较大，又由于钻孔处的的零件较薄弱，为防止工件过大变形，需设置辅助支承，图3-3所示为定位夹紧方案。

比较上述的三种方案，可以看出它们的优缺点。三种方案都可以满足定位基准和设计基准相重合的原则，这是它们的主要优点。方案一和方案二分别在中心轴线处采用了削边销和长圆柱销，均出现了局部过定位现象，但还是可以满足加工要求的，但需要加上自位支承，增加了专用夹具的复杂性。前两种方案中的V形块都需要提供较大的夹紧力，而方案三的夹紧力由开口垫圈和V形块分担，且有辅助支承存在，没出现过定位现象，也不需要提供自定位支承来解除过定19 位的自由度，且方案三结构紧凑操作方便，定位误差较小，并且可以满足加工精度的要求。根据孔的位置要求，该夹具上安装有分度装置，从而提高了生产效率，使一次安装能同时加工出四个孔.。(三)定位误差分析：

首先，在对夹具进行定位误差分析之前，对已经选定的方案工作原理做一下说明：

该夹具用于立式钻床，钻削法兰上四个孔。工件以端面，止口和凸台圆弧在夹具体7和V形块9上定位。转动手柄10，在弹簧作用下使V形块9向右运动，起角向定位作用，拧紧螺母2，通过开口垫圈3将工件压紧。当一个孔钻好后，拉动手柄10并旋转900，使V形块9脱离工件再向上推动手柄5，对髽脱离分度盘8，转动夹具体7至相应位置时，对定爪6在弹簧销4的作用下，插入分度盘8的槽中分度对定，钻削另一个孔。其余各孔按同样的方法依次加工。了解了该专用夹具的工作原理之后，将对此夹具在使用过程中的定位误差做如下分析: 1.四个孔均不排列：

该误差主要存在于分度装置的精度问题，在加工完毕一个孔后，090需转动夹具体的角度来加工下一个孔，定位夹紧后，通过钻头产生的轴向力会使工件发生倾斜现象，即便有辅助支承的存在，而辅助支承产生的外力很小，本身就会使工件产生倾斜，故需要在设置辅助支承时应注意到这一方面，对均布的5.5mm的四个孔有很重要的意义。2.两孔心距1200.1：

为保证两孔中心距，需要可靠的夹紧力，开口垫圈上的夹紧力应足够大，以防止工件产生倾斜或加工过程中的扭转现象。由于加工的公差较大，在夹具制造过程中应稍加注意，将会消除这方面的问题，将产生的误差为，其夹角为，钻孔平面的尺寸为22mm，具体参照图3-3。定位误差为：

=22tan

=22(0.0150.05)7017.5

=0.016 由于=0.016<0.05，故可以满足其加工精度。

3.孔表面粗糙度Ra3.2：

由于钻孔的公差等级能达到IT12-IT11，其中Ra值为Ra25~Ra12.5，故钻孔远远不能达到Ra3.2，故需进一步采用铰孔，而该孔又是一个沉孔，需要在铰孔后锪钻进行锪孔。定位方案仍为带凸缘的夹具定位，进行铰孔后便能满足要求。

四、结束语

要掌握零件制造过程中的共同性规律和解决具体工艺问题的知识和能力，其复杂性就不是一门课程所能解决的，通过多门相关知识学科的学习，掌握其内在的基本规律。多门学科的综合组成全面地分析和运用机械制造工艺过程的基本内容，圆满完成了这次课程设计的内容。

通过本次课程设计，让我了解到生产零件过程中需要解决很多问题，从中发现了很多自己的不足，老师和同学的热心帮助，让我屡次树立信心，决心完成课程设计任务，在设计的最后，发现设计中仍存在有问题，反复纠正，最终完成本次课程设计。

对本次设计中，帮助过指导过我的老师和同学最真诚的谢意！

五、参考文献:

《机械制造工艺学基础》

傅水根主编

清华大学出版社2000.9 《机械制造装备设计》

冯辛安主编

机械工业出版设 2004.1 《机械制造工艺学》

顾崇衔主编

西科学技术出版社

2006.8 《机械制造工艺手册》 王绍俊主编

哈尔滨工业大学

1981.8 《机械设计》

濮良贵主编

高等教育出版社

2006.12 《金属切削机床夹具图册》

南京机械研究所主编加工

1984.12 《机床夹具设计手册》编委会主编

机械工业出版社

2002 23

第四篇：机械制造工艺课程设计任务说明

机械制造工艺课程设计

题目：XXX 零件的机械加工工艺及XXX夹具设计

说明：

生产类型为：中批生产；对零件进行工艺分析，制订出工艺规程；对其某一道工序设计出专用夹具一套。

要求：

编写设计说明书一份，不少于30页：制定工艺卡片，画出被加工零件的工作图，画出专用夹具的装配图和其中的两个主要零件图。设计说明书格式：

1、内容摘要

2、目录

3、前言

4、XXX零件的机械加工工艺设计

(1)零件结构工艺性分析

(2)工艺路线拟订及论证

(3)制订机械加工工艺规程

5、XXX（专用）夹具设计

(1)针对某道工序进行加工质量分析，拟订并论证定位方案；

(2)专用夹具总体方案设计与论证；

(3)定位误差分析；

6、结束语

7、参考文献

主要参考资料：

1、《金属切削机床夹具设计手册》机械工业出版社

2、《机床夹具设计》国防工业出版社、上海科技出版社

3、《工艺员手册》机械工业出版社

4、《机床夹具设计手册》上海科技出版社

5、《机床夹具图册》机械工业出版社、贵州科技出版社

6、《机械制造工艺与夹具设计指导》张进生主编，机械工业出版社

7、《机械加工工艺手册》

8、《机械制造工艺学》

9、《机床夹具设计》

第五篇：机械制造基础课程设计_夹具设计_工艺设计

机械制造基础夹具课程设计

设计题目：制订轴承端盖工艺及直径为

10mm孔夹具设计

班

级：

学

生：

指导教师：

目 录

设计任务书

一、零件的分析„„„„„„„„„„„„„„„

二、工艺规程设计„„„„„„„„„„„„„„

（一）、确定毛坯的制造形式„„„„„„„„

（二）、基面的选择„„„„„„„„„„„„

（三）、制订工艺路线„„„„„„„„„„„

（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 才的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„

（五）、确定切削用量及基本工时„„„„„„

三、夹具设计„„„„„„„„„„„„„„„„

四、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„

野狼

①精基准的选择

1)基准重合原则 2）基准统一原则 3）自为基准原则 4)互为基准原则 5)便于装夹原则基准选择

粗基准的选择：以未加工外圆表面作为粗基准。

对于精基准而言，根据基准重合原则，选Ø16mm用设计基准作为精基准。

（三）制订工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。

1.工艺路线方案一

工序Ⅰ

铸造成型。

工序Ⅱ

时效处理。

工序Ⅲ

车Ø90mm，Ø52mm外圆。

工序Ⅳ

钻孔Ø32mm，Ø16mm，扩孔Ø32mm，Ø16mm，铰孔Ø32mm，Ø16mm。

工序Ⅴ

粗车，半精车，精车Ø56mm外圆及端面。工序Ⅵ

钻Ø11mm沉头孔，Ø7mm螺纹孔，M5螺纹底孔。工序Ⅶ

钻油孔Ø10mm。工序Ⅷ

钻孔Ø11mm。工序Ⅸ

攻丝M5。工序Ⅹ

攻丝M12。工序ⅩⅠ 清洗检查。

2.工艺路线方案二

工序Ⅰ

铸造成型。

工序Ⅱ

时效处理。

野狼

3．钻孔Ø16㎜，扩孔Ø16㎜，铰孔Ø16㎜ 根据“手册”表1—49，扩孔Ø16㎜ 2Z=1.6㎜ 铰孔Ø16㎜ Z=0.4㎜ 毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图。

图1 毛坯图

（五）确定切削用量及基本工时

1）工序Ⅲ

车Ø90mm，车Ø52mm及端面。机床：C6140车床 刀具：YT15硬质合金车刀 确定切削用量及加工工时：

确定加工余量为2mm，查《切削用量简明手册》，加工切削深度 ap2mm 由表4 f0.5~0.6mm/r，根据［3］表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁

野狼

n1000vD5.03r/s

由机床 nc5.03r/s320r/min vcDnc10003.14565.0310000.884m/s

tmLnf255.030.56600.04min

车端面 tm2L/nf0.34min 3）工序Ⅴ

钻孔Ø32mm至Ø31mm，Ø16mm孔至Ø15mm 机床：Z535 刀具：高速钢麻花钻 确定切削用量及工削工时

f=0.75mm/r·Kl=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)

f ν=0.35m/s

（21m/min）

（表3—42）

ns=1000vπdw=

10000.353.1432=3.48r/s(334r/min)

按机床选取

nw=338r/min=5.63r/s

故实际切削速度

ν=

πdwns1000=0.35m/s

切削工时

l=80mm，l1= 10mm，l2=2mm

tm=ll1l2nwf=

121025.630.71=6s=0.1min

钻Ø16mm孔至Ø15mm 机床：Z535 刀具：高速钢麻花钻 确定切削用量及工削工时

f=0.75mm/r·Kl=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)

f

野狼

半精车端面 tm2L/nf0.34min 精车tmLnf255.030.56600.04min

精车端面 tm2L/nf0.34min

4）工序Ⅵ

粗镗Ø32mm至Ø31mm 机床：卧式镗床T618

刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：YT5 切削深度ap：ap0.5mm

进给量f：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取200mm，切削深度为aF=0.5mm。因此确定进给量f0.15mm/r

切削速度V：参照参考文献[3]表2.4-9，取V3.18m/s190.8m/min 机床主轴转速n：

n1000Vd01000190.83.14591029.9r/min，取n1000r/min

143.59101060093./ms

实际切削速度v，：vdn10工作台每分钟进给量fm：fmfn0.151000150mm/min 被切削层长度l：l52.5mm 刀具切入长度l1：l1aptgkr(2~3)0.5tg3022.87mm

刀具切出长度l2：l23~5mm

取l24mm 行程次数i：i1

机动时间tj1：tj1ll1l2fm102.8741500.112min

6）工序Ⅶ

扩,铰Ø16mm孔

扩孔Ø 16㎜ 机床：Z535立式钻床 刀个：高速钢扩孔钻 切削用量及工时：

野狼

进给量f：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取200mm，切削深度为aF=0.5mm。因此确定进给量f0.15mm/r

切削速度V：参照参考文献[3]表2.4-9，取V3.18m/s190.8m/min 机床主轴转速n：

n1000Vd01000190.83.14591029.9r/min，取n1000r/min

dn10143.59101060093./ms

实际切削速度v，：v工作台每分钟进给量fm：fmfn0.151000150mm/min 被切削层长度l：l52.5mm 刀具切入长度l1：l1aptgkr(2~3)0.5tg3022.87mm

刀具切出长度l2：l23~5mm

取l24mm 行程次数i：i1 机动时间tj1：tj1 精镗Φ32 实际切削速度v，：vdn10143.59101060093./ms

ll1l2fm102.8741500.112min

工作台每分钟进给量fm：fmfn0.151000150mm/min 被切削层长度l：l52.5mm 刀具切入长度l1：l1aptgkr(2~3)0.5tg3022.87mm

刀具切出长度l2：l23~5mm

取l24mm 行程次数i：i1

机动时间tj1：tj1ll1l2fm102.8741500.112min

8）工序Ⅸ

钻Ø11mm沉头孔，Ø7mm螺纹孔，M5螺纹底孔, 攻丝M5。

机床：Z535立式钻床

钻沉孔

野狼

1工序X 钻M5底孔φ4,攻丝M5 机床：Z535钻床 刀具：高速钢麻花钻

由《机械加工工艺实用手册》表15-41

f=0.30mm/r

由《机械加工工艺实用手册》表10.4-9 v=0.161m/s ns1000vdw=9.86r/s=12.8r/min 按机床选取：

n710r/min11.83r/s

 v实际dn10003.145.211.8310000.193m/s

对于孔1：ll11l121221024mm 记算工时 ：

tm1l11l12lnf2511.830.307.04s0.117min

攻丝M5

a/加工条件：机床：Z535立时钻床..刀具：机用丝锥

其中d=5mm，.b/计算切削用量：ap=1.3mm 由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：

.f=1mm/r

v=0.12m/s

.确定主轴转速：

n=

1000vd0=286r/min

.按机床选取：

nw272r/min

野狼

按机床选取

nw=720r/min=12r/s

故实际切削速度

ν=

πdwns1000=0.38m/s

切削工时

l=32mm，l1= 10mm，l2=2mm tm=ll1l2nwf=

32210120.71=52s=0.868min 攻丝M12 由《机械加工工艺实用手册》表16.2-4

vcvd0Tmvy0pkv64.8103000..91..20..5116m/s

ns1000vdw=

10004.53.1410=143r/min

tm22ll111()pnn

1计算得t=0.38min

四、专用夹具设计

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。本课题选择工序Ⅹ 加工M5螺纹底孔, 攻丝M5专用夹具。

（二）提出问题

利用本夹具主要用来钻M5螺纹底孔Ø4㎜。在加工本工序前，其他重要表面都已加工，因此，在本道工序加工时，主要考虑如何保证中心对齐，如何降低劳动强度、提高劳动生产率，而精度则不是主要问题。

野狼

5K4为断续切削系数1.2。

所以 F'KF1.51.11.11.118953783（N）所需的实际夹紧力为3783N是不算很大，为了使得整个夹具结构紧凑，决定选用双螺纹压块夹紧机构。

1．位误差分析

定夹具的主要定位元件为一平面和一定位销：

定位销是与零件孔16相配合的，通过定位销削边销与零件孔的配合来确定加工孔的中心，最后达到完全定位。因此，定位销与其相配合的孔的公差相同，即公差为h7。

由于4是自由公差，因此满足公差要求。2．夹具设计及操作的简要说明

如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率，避免干涉，降低劳动强度。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比，由于切削力较小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求，并且避免复杂夹紧机构带来的结构庞大，旋转加工过程中不会干涉。

四、参考文献

1.[1]艾兴、肖诗纲.切削用量手册[M].北京：机械工业出版社，1985

野狼