回转体零件说明书(1)

辽宁工程技术大学
课程设计
题目：设计回转类零件的加工工艺规程及钻3×Φ5.8孔的专用夹具设计
班级：涉外机械07-2班
姓名：金岩
指导教师：张连勇
完成日期：2010.3.17
一、设计题目
回转类零件的机械加工工艺规程及钻3×Φ5 .8孔的专用夹具设计
二、原始资料
(1) 被加工零件的零件图（草图）1张
(2) 生产类型: 5000件/年
三、上交材料
(1) 被加工工件的零件图1张
(2) 毛坯图1张
(3) 机械加工工艺过程综合卡片1张
(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张
(4) 夹具装配图1张
(5) 夹具体零件图1张
(6) 课程设计说明书(5000字左右) 1份
四、进度安排(参考)
(1) 熟悉零件,画零件图2天
(2)选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天
(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天
(4) 编写说明书3天
(5) 准备及答辩2天
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日期
摘要
这次设计的是回转类零件，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。

首先我们要熟悉零件和了解其作用，然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。

通过对零件的分析，讨论了零件的机械加工工艺过程、工艺规程设计和毛坯的种类。

通过零件的分析后制定零件机械加工工艺路线，说明表面加工方法的选择、零件加工工艺原则和工艺编制。

确定夹具总体方案，包括加工的方法、定位方案和定位误差的分析、夹紧方案、切削夹紧力的计算。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。

Abstract
This time I design the lathes of the Rotary type ；including that the part pursuing , the blank pursues , assembling pursues , the machine work procedure card the working procedure card every sheet .We should know the part very well and know its effect first , it is worked in the organization which is used for change the speed in a lathe, Through the parts analysis, discussed the components of the machining process, process design and order the type of hair embryo. Part of the analysis through the development of mechanical parts processing line, that the choice of surface processing methods, principles and processing parts of the preparation. Fixture determine the overall plan, including processing methods, targeting programmes and positioning error analysis, clamping programme, cutting clamping force calculations.
As far as my individual be concerned, I want to knowing the general productive technology of machine part , consolidating and deepening the knowledge of basic course and specialized course what I have already learned , integrates theory with practice, and improve the
ability to solve problems, what’s more , striking the basis for the future work and the following course’s
studying .
目录
1回转类零件技术要求 (1)
1.1标题（二级） (1)
1.1.1标题（三级） (1)
2.审查零件的工艺性 (1)
3.确定零件的生产类型 (2)
4.确定毛坯.绘制毛坯简图 (2)
4.1选择毛坯 (2)
4.2零件的工艺分析 (2)
4.2.1上端面Ф10m m孔 (3)
4.2.2右端Ф30mm孔 (3)
4.2.3钻Ф5.8mm、Ф6孔 (3)
4.2.4左端面Ф60孔 (3)
4.3确定毛坯尺寸，设计毛坯图 (3)
4.3.1确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差 (3)
4.3.2确定机械加工余量 (4)
4.3.3确定毛坯尺寸 (4)
4.3.5设计毛坯图 (4)
4.3.4确定毛坯尺寸公差 (4)
4.3.5设计毛坯图 (4)
5.选择加工方法，制定工艺路线 (5)
5.1定位基准的选择 (5)
5.1.1精基准的选择 (5)
5.1.2粗基准的选择 (5)
5.2各个表面的加工方法 (7)
5.3制定工艺路线 (7)
6.工序设计（工序Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ） (8)
6.1选择加工设备与工艺装备 (8)
6.1.1选择机床 (8)
6.1.2选择夹具 (9)
6.1.3选择刀具 (9)
6.1.4选择量具 (9)
6.2确定工序尺寸 (9)
7.确定切削用量 (10)
7.1工序Ⅰ加工φ5.8钻孔 (10)
7.1.1加工余量，工序尺寸和公差的确定 (10)
7.1.2确定粗加工Φ5.8孔的切削用量 (12)
7.2工序Ⅱ加工φ10扩孔 (12)
7.2.1确定粗加工Φ10孔的切削用量 (13)
7.3工序Ⅲ铣φ60孔 (13)
7.3.1确定粗加工φ60切削用量 (13)
8.铣床专用夹具设计 (14)
8.1 夹具设计任务 (14)
8.2定位方案的确定 (14)
8.3选择定位元件 (14)
8.4定位误差分析∆d (15)
8.5切削力及夹紧力计算 (15)
8.6导向及引导装置设计 (15)
8.7确定夹紧机构 (16)
参考文献 (17)
1.回转类零件技术要求
2.审查泵体的工艺性
分析零件图可知
1．结构形状比较复杂，内部为空腔形，某些部位有“隔墙”，箱体壁薄且厚薄不均。

2．壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系；
3零件上的加工面，主要是大量的平面，此外还有许多精度要求较低的孔。

4．钻孔结构——零件上的孔多数是用钻头加工而成，用钻头在零件上钻孔时，要使钻头尽量垂直于被钻孔的零件表面，以保证钻孔准确和避免钻头折断。

5．该零件除主要工作面外，其余表面加工精度均较低，不需求高精度机床加工，通过粗加工就可达到加工要求；而主要工作面虽然加
工精度要求相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。

由此可见，该零件的工艺性较好。

3.确定泵的生产类型
依设计题目知：Q=5000台/年，m=1件/台；结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。

代入公式得
N= 5000台/年X 1件/台X （1+3%）X （1+0.5%）
=5176件/年
4.确定毛坯、绘制毛坯简图
4.1选择毛坯
根据所用材料（HT30），回转类零件的材料选用铸铁，同时由于泵体的外形简单，可以通过铸造获得。

由于零件属大量生产，可以应用砂型铸造，且采用金属模机器造型，这从提高生产率，保证加工精度以及节省材料上考虑，是合理的。

4.2零件的工艺分析
由表可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。

从零件图上可以看出，主要加工表面可以分为四个部分
4.2.1上端面Ф10mm的圆孔内表面：加工时要保证表面粗糙度Ra12.5，表面要求不高。

4.2.2右端φ30孔：加工时要保证公差，同时保证孔的深度43mm。

4.2.3钻孔及扩孔：钻3×φ
5.8孔，孔深18mm，然后扩φ10孔。

4.2.4左端面φ60通孔：表面要求不高
根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。

4.3确定毛坯尺寸，设计毛坯图
4.3.1确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差
参见本书第二章第一节，灰铸铁的公差及机械加工余量按表2-3和表2-4确定。

要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。

铸件机械加工余量等级该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法为金属型铸造，材料为灰口铸铁，确定加工余量等级为D～F。

铸件尺寸公差根据表2-3毛坯铸件的基本尺寸处于100～170之间，而铸件的尺寸公差等级取为８级，取铸件的尺寸公差为１.８mm。

4.3.2确定机械加工余量
根据查得的毛坯的加工余量等级为D～F，以及铸件的尺寸，定铸件的机械加工余量1.5mm。

4.3.3确定毛坯尺寸
根据成型零件的基本尺寸，以及确定的件机械加工余量和铸的尺寸公差确定毛坯的尺寸为基本尺寸加上2.5mm。

4.3.4确定毛坯尺寸公差
根据表2-3毛坯的尺寸公差等级去为8级，确定尺寸公差为1.8mm。

4.3.5设计毛坯图
毛坯图如下图所视。

5.选择加工方法，制定工艺路线
5.1定位基准的选择
本零件是带孔的回转体零件，孔是其设计基准，在铣削零件的三个平面以及钻孔的时侯，都应以孔为定位基准，避免基准不重合误差的产生，在铣削左端面时应该以铸件中的左端面为粗基准进行加工。

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

5.1.1精基准的选择
＋0.039孔，零件上很多表面都可以根据因为该零件的精基准为φ30
他们进行加工，既遵循了基准统一原则。

把它的轴线作为设计基准，选用选用其作为精基准定位加工φ 5.8、φ6的孔，同时可加工φ6的孔，φ10的孔。

5.1.2粗基准的选择
作为粗基准的表面应该平真，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。

该回转类零件可以选择下端面为粗基准。

二表面加工方法的确定
根据泵体零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工各表面的加工方法，如上表所示
5.2各个表面的加工方法
（1）零件上端面考虑加工余量的安排，根据表1-8选用先粗铣后半精铣的方法加工。

（2）零件左端面考虑加工余量的安排，根据表1-8选用先粗铣后精铣右的方法加工。

（3）零件右端面考虑加工余量的安排，根据表1-8选用粗铣的方法加工。

（4）零件左端面钻孔考虑加工余量的安排，根据表1-8选用钻削的方法。

（5）零件中间钻孔根据表面粗糙度Ra12.5，选公差等级为IT11，根据表1-7选用钻削的加工方法。

（6）φ6上扩孔选公差等级为IT9，根据表1-7选用先钻后扩再粗铰再精铰的加工方法。

（7）φ 5.8的孔选公差等级为IT8，根据表1-7选用钻削的加工方法。

5.3制定工艺路线
根据该零件的结构以及需要选用的定位基准，按照先加工基准面，以及先粗后精的的原则，该零件应先加工下底面，再钻孔，再加工其他表面的方法，具体工艺路线如下：
工序Ⅰ：以泵体左右端面互为基准加工保证18±0.1的厚度尺寸后。

工序Ⅱ：以零件左端面为基准加工一个φ60，深为4mm的端面。

工序Ⅲ。

以下端面为精基准钻φ 5.8mm
工序Ⅳ：以下端面钻φ 5.8mm为精基准,然后锪φ10mm孔。

工序Ⅴ：以φ30mm孔基准，钻φ6mm孔，然后扩φ10孔。

6.工序设计（工序Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ）
6.1选择加工设备与工艺装备，
6.1.1选择机床
根据不同的工序选择机床。

a)关于铣削。

工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用立式铣床。

根据零件外廓尺寸，精度要求，选用X51式立式铣床即能满足要求。

b)关于钻削
零件中的孔加工主要涉及到钻、扩孔,攻螺纹。

由于加工面位置分散，表面粗糙度数值要求不同，因而选择Z550
钻床。

6.1.2选择夹具
本零件结构不规则，不易进行装夹、定位，故工序Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ均选择专用夹具。

6.1.3选择刀具
根据不同的工序选择刀具。

a)工序Ⅰ、Ⅱ铣端面时，在立式铣床上加工，所以选择端铣刀。

按表查得，选用镶齿套式面铣刀根据零件加工尺寸，所选铣刀直径D ＝32mm，齿数Z＝4。

材料选择硬质合金钢。

b)工序Ⅳ、Ⅴ钻孔时，选择高速钢麻花钻头d＝10mm，长度L＝125mm，齿数Z＝3。

材料选择高速钢。

c)工序Ⅲ钻孔时，选择高速钢麻花钻头d＝5.8mm，长度L＝64mm，齿数Z＝3。

材料选择高速钢。

6.1.4选择量具
本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。

根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。

a)选择加工平面所用量具。

铣端面，选择读数值0.02，测量范围0～150游标卡尺。

b)选择加工孔所用量具。

Φ5.8mm、Φ10mm孔经过钻，扩两次加工，选择读数值0.01，测量范围5～30的内径千分尺.
6.2确定工序尺寸本零件各工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度见下表。

（mm）
7.确定切削用量
7.1工序Ⅰ加工φ5.8孔
本工序为钻，已知加工材料为HT30，铸件；机床为Z550立式钻床，工件装夹在专用夹具上。

7.1.1加工余量，工序尺寸和公差的确定
该工序的加工过程为：
1）根据图纸尺寸确定加工圆心，以圆心作为定位基准，首先加工Φ
5.8mm的孔，保证工序尺寸P1。

2）还是以圆心作为定位基准，精加工Φ6mm的孔，，保证工序尺寸P2。

则画出工艺尺寸链，如下图
从图知，P2=3.0mm,且P2=P1+Z ，其中Z 为半精铰余量， 由表2-40，查得Z=0.05＋0.007
＋0.003
（实际为0.1），且Z 为封闭环，P2为增
环，P1为减环，
则AZ=AP2-AP1，则AP1=AP2-AZ=3-0.25=2.75，恰与P1的基本尺寸相同，则证明无误。

z ES =P2ES -P1EI ，则P1EI =P2ES -z ES =0.007-0.007=0， Z EI =P2EI -P1ES ，则P1ES =P2EI -Z EI =0.003-0=+0.003。

则P1=2.75＋0.003
＋
0.000
,
余量校核：Zmax=P2max-P1min=3-0＝3.
Zmin=P2min-P1max=3-0.003＝2.997.
余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的，将工序尺寸按入体原则表示为：P2=2.9＋0.1
＋0.09
7.1.2确定粗加工Φ4.5孔的切削用量
所选刀具为直柄麻花钻。

I.确定背吃刀量ap
钻孔粗加工双边余量5.8mm，显然ap＝5.8/2＝2.9mm。

II.确定进给量f
根据表5-22，在高速钢钻头钻孔时，麻花钻直径为φ 5.8mm,进给量f＝0.07～0.12mm/r，选择进给量为0.11mm/r。

III.确定切削速度
由表5-22知在铸铁上钻直径 5.5的孔，v=16～24m/min,取v=22m/min
则可知n=v/(3.14*d)*1000=1207r/min,查表4-9，选n=1300r/min,再代入v=n*3.14*d/1000=23.67m/min。

做完上述工步后，与要求的尺寸相差0.5mm,则需要用直柄机用铰刀进行半精加工，并达到精度要求3.2，材料选择高速钢。

根据表5-26，则
确定背吃刀量ap1,显然ap1=0.5/2=0.25mm.
确定进给量f1,根据表5-22，知道f1=0.07～0.12mm/r, 选择进给量为0.10mm/r。

确定切削速度，根据表5-26，知道最大切削速度为v1=8m/min,则可知n=v/(3.14*d)*1000=439r/min, 查表4-9，选n=500r/min,再代入v=n*3.14*d/1000=9.11 m/min。

7.2工序Ⅲ、Ⅴ加工φ10孔
本工序为钻，已知加工材料为HT30，铸件；机床为Z550立式钻床，工件装夹在专用夹具上。

7.2.1确定粗加工Φ10孔的切削用量
所选刀具为直柄麻花钻。

Ⅰ.确定背吃刀量ap
钻孔粗加工双边余量10mm，显然ap＝10/2＝5mm。

Ⅱ.确定进给量f
根据表5-22，在高速钢钻头钻孔时，麻花钻直径为φ10mm,进给量f＝0.12～0.20mm/r，选择进给量为0.15mm/r。

Ⅲ.确定切削速度
由表5-22知在铸铁上钻直径10的孔，v=16～24m/min,取v=22 m/min
则可知n=v/(3.14*d)*1000=700r/min,查表4-9，选n=735r/min,再代入v=n*3.14*d/1000=23m/min。

7.3工序Ⅶ钻φ6孔
本工序为钻φ6孔，已知加工材料为HT30，铸件；机床为Z550立式钻床，工件装夹在专用夹具上。

7.3.1切削用量
确定粗加工孔的切削用量。

所选刀具为直柄麻花钻。

Ⅰ. 确定背吃刀量ap
钻孔粗加工双边余量6mm，显然ap＝6/2＝3mm。

Ⅱ. 确定进给量f
根据表3-2和4-10，在高速钢钻头钻孔时，莫氏锥柄阶梯麻花钻直径为φ6mm,进给量f＝0.12～2.64mm/r，选择进给量为
0.4mm/r。

Ⅲ.确定切削速度
由表5-22知在铸铁上钻直径6mm的孔，v=16～24m/min,取v=18m/min
则可知n=v/(3.14*d)*1000=956r/min,查表4-9，选n=996r/min,再代入v=n*3.14*d/1000=18.76m/min。

8.钻床专用夹具设计
8.1 夹具设计任务
设计任务要求设计加工φ 5.8通孔的专用夹具。

已知：工件材料为HT30，毛坯为铸件，所用机床为Z550型立式钻床，成批生产规模。

8.2定位方案的确定
由于本方案设计的是φ10的通孔专用机床夹具，孔的位置都已规定，所以要限制X轴的转动和移动，Y轴的转动和移动，Z轴的转动和移动等6个自由度。

实际上，本道工序不需限制沿Z轴的移动自由度，但考虑到加工的方便以及切削力的影响，限制其沿Z 轴的移动自由度。

8.3选择定位元件
根据要求用一个长心轴先在φ60的孔处来固定Z轴的转动和移动、Y轴的转动和移动，再用一个短削边销在另一个φ60的孔处和长定位销配合固定X轴的转动，最后用一个支撑板在零件的一个端面来固定零件在X轴方向的移动。

这就满足了元件所要求的定位方案。

8.4定位误差分析∆d
选择一端面为定位基准，工序基准也为该端面，所以定位基准与工序基准重合，基准不重合误差∆b=0。

由于定位基准与支撑板存在一定的设计误差，定位基准的加工也就是端面加工是的端面粗糙度，端面的粗糙度为0.0018mm。

支撑板选择公差数值为IT5也就是0.02mm，所以基准位移误差∆j为
0.0018mm+0.02mm=0.0218mm。

所以此孔的定位误差∆d=∆j+∆b=0.0218mm+0mm=0.0218mm。

根据加工要求所需的公差等级IT8的孔也就是加工误差为0.022mm ，定位误差<加工误差，所以此定位方案合理。

8.5切削力及夹紧力计算
刀具：硬质合金麻花钻，d=5.8mm 。

由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查《切削手册》表2.3，切削力计算公式为：
0F F F y Z f F f k C d F
其中，F C =410, 1.29.0=0.75, 0d =5.8mm ，f =0.15，F k =MF k ×XF k ×hF k 其中：MF k 与加工材料有关,取0.94；XF k 与刀具刃磨形状有关,取1.33；
hF k 与刀具磨钝标准有关,取1.0，则：
F=410×5.81.2×0.750.15×1.2 5=1018
采用支撑板和直径54的心轴，同时采用开口垫圈和六角螺母适当夹紧后本夹具即可安全工作。

8.6导向及引导装置设计
由于本工序要求被加工孔进行钻削加工，故选用钻套作为刀具的导向元件。

8.7确定夹紧机构
针对成批生产的工艺特征，此夹具选用螺旋压板夹紧机构，部分零件选用标准夹具元件，部分需要专用零件。

参考文献
[1] 单辉祖,材料力学教程[M].北京:高等教育出版社,2004
[2] 黄健求,机械制造技术基础[J]北京:机械工业出版社,2007年2月
[3] 机械图学,机械图学[J]沈阳:东北大学出版社
[4] 互换性与测量技术基础[M].北京:机械工业出版社,2007年5月
[5] 机械制造工艺学课程设计指导书[J].北京:机械工业出版社,2006年1月。