機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書---箱體的加工與夾具設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　一.設(shè)計(jì)題目與內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)箱體的機(jī)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(shè)計(jì)中，需要完成的內(nèi)容有：</p><p>　　1.工件毛坯圖1張；</p><p>　　2.制定零件的機(jī)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(shè)計(jì)指定專用夾具，繪制夾具裝配圖總圖1張，繪制所設(shè)計(jì)夾具的零件圖1張；</p><p>　　4.編寫設(shè)計(jì)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>　　（一）孔系加工</b></p><p>　　孔系分為兩對(duì)同心孔、四組螺紋孔和一個(gè)沉孔。對(duì)于螺紋孔加工M16和M20，在 鉆床上使用對(duì)應(yīng)的絲錐就可以加工，關(guān)鍵是夾具的選擇。沉孔則是使用锪刀加工。對(duì)于兩對(duì)同心孔，可以一對(duì)一起加工，即在同一個(gè)孔軸心的孔應(yīng)該安排在同一道工序里加工，這樣可以保證兩個(gè)孔的同軸度并且減少分開加工的工序步驟。</p><p>

4、;<b>　　（二）端面加工</b></p><p>　　端面加工主要為底面和四個(gè)側(cè)面（一個(gè)內(nèi)側(cè)面和三個(gè)外側(cè)面），一般加工零件時(shí)以底面為基準(zhǔn)，那么工序中就需要把底面的粗加工安排在前面，等側(cè)面加工后再進(jìn)行精加工。側(cè)面的加工直接銑端面就可以，但是當(dāng)端面與孔有接觸時(shí)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、>　　（1）圖上標(biāo)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(gè)孔20與底面的垂直度要求。</p><p><b>　　三.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。ㄒ唬┐_定毛坯的制造</p><p>　　設(shè)計(jì)的零件為箱體，對(duì)本身材質(zhì)要求不高，

6、材料使用HT200即可滿足要求。箱體不會(huì)經(jīng)常性地受到交變載荷以及沖擊性載荷，對(duì)于HT200材料，以使用鑄造的方法。選擇零件生產(chǎn)類型為大批量，根據(jù)要求，查《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》知選擇機(jī)器型砂型鑄造方法。對(duì)于箱體的外表面，特別是上側(cè)面為圓柱形，不需要進(jìn)行裝配，所以質(zhì)量要求低，可以直接鑄出。</p><p><b>　　（二）基面的選擇</b></p><p>　　基

7、準(zhǔn)選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)出現(xiàn)多重問題，造成零件的報(bào)廢。</p><p>　　對(duì)于一般零件，優(yōu)先選擇孔作為粗基準(zhǔn)定位。對(duì)于本零件，以兩個(gè)同心孔作為粗基準(zhǔn)，可以先對(duì)底面進(jìn)行加工；然后以底面作為精基準(zhǔn)來加工同心孔。</p><p>　　同時(shí)，選擇粗基準(zhǔn)時(shí)候，要注意到零件的特點(diǎn)，這個(gè)箱體零件就有兩對(duì)同孔軸心孔，這樣的特點(diǎn)可以出現(xiàn)成為一個(gè)特例

8、的粗基準(zhǔn)，即以同孔軸心的孔為粗基準(zhǔn)，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(zhǔn)，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，盡量使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合。</p><p><b>　　（三）制訂工藝路線</b></p><p>　　查《機(jī)械制造工藝學(xué)手冊(cè)》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(cè)面A為粗基準(zhǔn)，粗銑-半精銑底面C。</p><p>　　工序2：粗銑左、右側(cè)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(cè)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(zhǔn)，加工底面（138*222）；粗銑。</p><p>　　工序2：以底面C為粗基準(zhǔn)，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(nèi)應(yīng)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(duì)于上述兩種方案，都是按照零件的尺寸精度要求進(jìn)行加工，最后也能得到一個(gè)成品，但是，不同的加工路線會(huì)對(duì)加工難度、工時(shí)和最后加工質(zhì)量有絕對(duì)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(zhǔn)選擇</p><p

15、>　　方案一是以側(cè)面為粗基準(zhǔn)，加工底面C。這樣能夠保證側(cè)面A與底面C的垂直度要求，但是，根據(jù)零件本身的性質(zhì)，底面與側(cè)面垂直度的要求并不高，而底面與兩個(gè)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(zhǔn)，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(dāng)，對(duì)零件加工性能、質(zhì)量和材料使用性能都有較大的影響。譬如，在加工之前進(jìn)行預(yù)備熱處理，可以改善材料的加工性能；在工藝過程最后進(jìn)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(jìn)行時(shí)效處理可以消除零件內(nèi)部應(yīng)力；在精加工前后進(jìn)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(shí)效處理消除零件內(nèi)應(yīng)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(duì)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(shí)候可以一氣呵成，不用更換基準(zhǔn)，只需要由粗加工改變?yōu)榘刖庸さ骄庸?。這樣可以減少工序道數(shù)，節(jié)省加工時(shí)間；但最終箱體的自

18、身精度不高。</p><p>　　方案二中，則是先對(duì)空進(jìn)行粗加工，而后通過熱處理和時(shí)效處理，再進(jìn)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(shí)效工序，其好處在（2）中已經(jīng)有足夠的說明。除此以外，在孔粗鏜后會(huì)緊接著對(duì)端面進(jìn)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(zhǔn)，粗銑底面C。使用鑲齒套式面銑刀，在臥式銑床上進(jìn)行加工。</p><p>　　工序2：以底面C為粗基準(zhǔn)，粗銑左右端面A、B。</p><p>　　工序3：粗鏜54、36。使用浮動(dòng)鏜刀在臥式鏜床上進(jìn)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(dòng)鏜刀，量具使用塞規(guī)。</p><p>　　工序6：熱處理，消內(nèi)應(yīng)力。</p><p>　　工序7：半精銑底面C，以192，120為精基準(zhǔn)。</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(zhǔn)，使用浮動(dòng)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(jīng)濟(jì)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>　?。ㄋ模C(jī)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(qiáng)度為215MPa左右（金屬機(jī)械加工表3-41），毛坯重量約為10kg，生產(chǎn)類型為大批，采用機(jī)器砂型鑄造。</p><p>　　查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表

23、11和表5-4，選取鑄造工件尺寸等級(jí)CT為10級(jí)，機(jī)械加工余量RMA取F級(jí)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(diào)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(nèi)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(shí)用手冊(cè) 表7-13） </

26、p><p>　　孔鏜削工序尺寸（mm）（實(shí)用手冊(cè) 表7-17）</p><p>　　毛坯尺寸見鑄件毛坯圖。</p><p>　　（五）確定工序切削用量</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(jí)為

27、H7，孔表面粗糙度為1.6，需要倒圓角C2。</p><p>　　機(jī)床選擇：T4163坐標(biāo)鏜床。</p><p>　　刀具選擇：YG3X浮動(dòng)鏜刀，主偏角=45度。</p><p>　　切削用量：查得，切削深度=0.1mm,進(jìn)給量f=0.05mm/r,切削速度=2.50m/s.</p><p><b>　　主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：由.</

28、b></p><p>　　查機(jī)床數(shù)據(jù)，（坐標(biāo)鏜床為無級(jí)調(diào)速）取整為400r/min.則更新為2.51m/s。</p><p>　　走刀長(zhǎng)度計(jì)算：(金屬機(jī)械加工表15-3)</p><p>　　其中，被加工零件長(zhǎng)度l取27mm;</p><p><b>　　鏜刀的切入長(zhǎng)度;</b></p><p&

29、gt;　　鏜刀的超出長(zhǎng)度取1mm;</p><p><b>　　附加長(zhǎng)度取2mm。</b></p><p><b>　　工藝路線卡與工序卡</b></p><p>　　機(jī)械加工工藝過程卡片</p><p><b>　　專用夾具設(shè)計(jì)</b></p><p>

30、;　　設(shè)計(jì)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(duì)4*M20螺孔進(jìn)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(jīng)加工結(jié)束，本工序則為零件加工的后道工序，無需再進(jìn)行其他工序加工，所以夾具的設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)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(chǎn)效率。</p><p><b>　?。ǘA具設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、定位設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　定位即是控制被加工工件的六個(gè)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(gè)自由度（2個(gè)移動(dòng)2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)）；用側(cè)面的一個(gè)定位銷限制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。由于

32、，待加工螺紋孔在正上方，上下移動(dòng)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(qiáng)度要求不高，所以可以直接使用鑄造方法加工。對(duì)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(qiáng)，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(gè)部件，使得在受到扭矩作用時(shí)候兩部件不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p

33、><p>　　需要加工的螺孔4*M20，在夾具上則使用鉆套。為適應(yīng)螺孔個(gè)數(shù)要求，可以使用可換鉆套，內(nèi)徑大于20，對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)：</b></p><p>　　夾緊裝置主要用于控制工件在垂直方向上的震動(dòng)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(zhǎng)緊固螺栓外加墊圈進(jìn)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(duì)稱中心有一對(duì)同心軸孔，這方便了夾具體的設(shè)計(jì)，可以使用大型螺栓加上墊片，對(duì)零件進(jìn)行夾緊定位，方便實(shí)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(biāo)準(zhǔn)件并不能很好地滿足要求，所以可以自行設(shè)計(jì)這大型螺栓，滿足配合安裝要求

35、。對(duì)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(chǎn)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(duì)位置的改動(dòng)。而在工件的另一側(cè)，則使用固定支承釘作為定位元件。</p><p><b>　　具體設(shè)計(jì)見裝配圖。</b></p><p><b>　　感想與

36、心得</b></p><p>　　為期兩周的機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)終于接近尾聲，回首這兩個(gè)星期以來的設(shè)計(jì)過程，盡管在此期間我們的六人小組在設(shè)計(jì)中遇到的問題遠(yuǎn)比想象中要多得多，但是在老師的指導(dǎo)和幾位組員的努力下，我們最后還是一步一步一個(gè)腳印，歷經(jīng)查閱資料、確定方向、設(shè)計(jì)方案到后期完善等幾個(gè)環(huán)節(jié)，終于還是攻克了難題，完成了課程設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容。</p><p>　　對(duì)此我有以下幾個(gè)方面的心

37、得體會(huì)。</p><p>　　查閱資料的重要性不言而喻。早在任務(wù)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(dāng)時(shí)我們就意識(shí)到這一定會(huì)是一個(gè)非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、有?jù)可循的設(shè)計(jì)過程。而在后來的設(shè)計(jì)過程中我們也逐漸了解到，甚至到每一個(gè)尺寸的確定，都需要在對(duì)應(yīng)的工具書中找到相應(yīng)的說明，甚至還需要都記下來寫在設(shè)計(jì)說明書中，有的時(shí)候還得考慮標(biāo)準(zhǔn)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(huì)指導(dǎo)我以后的學(xué)習(xí)與工作。</p><p>　　小組的合作交流是解決問題的關(guān)鍵。根據(jù)小組分配，我們的題目最終確定為箱體零件的設(shè)計(jì)與夾具分析。老實(shí)講首先看到老師配發(fā)的圖紙時(shí)，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(gè)問題，并且讓我對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)有了一個(gè)初步的了解。而緊接著查閱資料過程中，正式小組的內(nèi)部分工合作，對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵的知識(shí)的各個(gè)擊破，讓查閱資料的

39、過程變得清晰和有條不紊；在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，經(jīng)過小組內(nèi)部交流，我們分頭設(shè)計(jì)幾個(gè)部位之后，再拿來進(jìn)行小組討論確定最終方案，這大大提高了效率，也保證了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。</p><p>　　這些都無不讓我認(rèn)識(shí)到合作交流的重要，將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)、工作和生活有大大的指導(dǎo)。</p><p>　　與老師的及時(shí)請(qǐng)教與溝通。俗話講“姜還是老的辣”，這是我們第一次進(jìn)行這種類型的設(shè)計(jì)，自然有很多地方的思考與設(shè)計(jì)是不成

40、熟的。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我們很榮幸能有一位經(jīng)驗(yàn)十分豐富而且十分有耐心的李彬老師，正是他的指導(dǎo)與幫助，讓我們的設(shè)計(jì)任務(wù)順利完成。譬如在前期確定方案方向的時(shí)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(shí)指出其中的不足，讓我們頓時(shí)清楚自己的劣勢(shì)所在，并及時(shí)調(diào)整了方案。而在后期的細(xì)節(jié)部分，老師的指導(dǎo)更是數(shù)不勝數(shù)，大到夾具設(shè)計(jì)的框架設(shè)計(jì)，小到螺釘?shù)漠嫹?，與老師的及時(shí)請(qǐng)教于溝通，讓我們都受益匪淺。</p><p&g

41、t;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王凡主編. 實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2]崇凱主編. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)課程設(shè)計(jì)指南. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3]王紹俊主編. 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，1985</p>&

42、lt;p>　　[4]趙家齊編. 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 機(jī)械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[5]黃如林主編. 切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè). 北京化學(xué)工業(yè)出版社，2010</p><p>　　[6]趙如福主編. 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè). 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2006</p><p>　　[7]許毓潮等編. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè). 中國

43、電力出版社，1998</p><p>　　[8]龔定安 蔡建國編. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理. 陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1981</p><p>　　[9]第一汽車制造廠職工大學(xué)編. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè). 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988</p><p>　　[10]毛謙德 李振清主編. 袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[1