角板的机械加工工艺规程及典型夹具设计说明书

机械制造
课程设计(论文)
题目:角板的机械加工工艺规程及典型夹具
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目录 (2)
1.序言 (3)
2 计算生产纲领、确定生产类型 (3)
3 审查零件图样的工艺性 (3)
4 选择毛坯 (5)
5 工艺过程的设计 (5)
5.1 定位基准的选择 (5)
5.2 零件表面加工方法的选择 (6)
5.3 制订工艺路线 (6)
6 确定机械加工余量及毛坯尺寸 (7)
7 工序设计 (8)
7.1 选择机床 (8)
7.2 夹具选择 (8)
7.3 选择刀具 (8)
7.4 确定工序尺寸 (8)
8 确定切削用量及基本工时 (9)
9 专用夹具设计 (15)
9.1定位基准的选择 (16)
9.2 定位方案和元件设计 (16)
9.3 夹紧机构的设计 (16)
9.4 定位误差的计算 (16)
9.5夹具设计说明 (16)
参考文献 (17)
角板的机械加工工艺规程及典型夹具
1.序 言
角板的加工工艺规程是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。

正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。

本次设计也要培养自己的自学与创新能力。

因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。

所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。

2 计算生产纲领、确定生产类型
课程设计的产品为一个角板零件。

该产品的年产量为5000台，其设备品率为10%，机械加工废品率为1%，现制订该角板零件的机械加工工艺规程。

5550%)1%101(15000%)%1(=++⨯=++=βαQn N 件/年
角板零件的年产量为5550件，可确定其生产类型为中批生产。

3 审查零件图样的工艺性
角板零件图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。

基准孔mm H 740φ要求m R a μ6.1较高，可以通过粗镗、半精镗、精镗进行加工；本零件各表面要求的加工精度低，加工并不困难；角板上的4个沟槽加工精度不高，可以直接用立铣刀铣出；角板凸台的螺纹孔，需经过钻底孔，再攻丝。

角板加工表面和mm H 740φ有一定的位置要求，主要是上表面与mm H 740φ轴线的平行度为0.06。

经过以上的分析，我们可以先选定粗基准，加工精基准所在的加工表面，然后借助夹具对其他表面进行加工，从而保证相应的位置精度。

角板(铸件)图
角板加工图
4 选择毛坯
角板有HT250铸造，轮廓尺寸不大，形状也不复杂，又属成批生产，故毛坯可以采用铸造成型。

零件的形状不复杂，因而毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，用砂型铸造，上下分模铸造出来。

毛坯的尺寸通过确定加工余量后决定。

5 工艺过程的设计
5.1 定位基准的选择
本零件是带孔的角板，孔是设计基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。

由于角板除去下底面不需要加工，其他均需要加工，选定角板外圆52φ端面为粗基准，加工孔mm H 740φ，此后选用孔
mm H 740φ为精基准，加工其余的表面以及铣槽。

5.2 零件表面加工方法的选择
本零件的的加工面有内孔、上表面、槽及螺纹孔等，材料为HT250。

参阅手册，其加工方法选择如下：
（1）mm H 740φ的内孔，表面的粗糙度为m R a μ6.1，公差等级为IT7，需要粗镗、半精镗、精镗。

（2）角板端面的粗糙度为m R a μ5.12=，只需要粗铣即可达到要求。

（3）角板上表面的粗糙度为m R a μ3.6=，公差等级为IT10，需要经过粗铣、半精铣才能达到要求。

（4）角板上的槽的内表面的粗糙度为m R a μ3.6=，公差等级为IT10，需要经过粗铣、半精铣才能达到要求。

（5）凸台16φ粗糙度为m R a μ5.12=，只需要粗铣即可达到要求。

（6）螺纹孔8M 需要经过钻孔、攻丝。

5.3 制订工艺路线
铣削加工在排列加工工序时，一般遵循基准先行、先主后次、先粗后细、先面后孔的原则，因而角板的加工工艺路线先加工角板端面，再加工孔mm H 740φ，最后加工角板的上表面。

按照上述的原则以及工序集中的特点，角板的加工可按下述工艺路线进行：
010：以mm 52φ处外圆及上端面定位，粗铣外圆的另外一个端面，粗镗孔
mm H 740φ。

020：以mm 52φ外圆及粗铣后的端面定位，粗铣另外一个端面，半精镗孔
mm H 740φ。

030：以mm 52φ外圆及端面定位，精镗孔mm H 740φ。

040：以mm H 740φ的孔及端面定位，粗铣角板的一个表面。

050：以mm H 740φ的孔及端面定位，粗铣角板的另一表面以及凸台。

060：以mm H 740φ的孔及端面定位，半精铣角板的一表面。

070：以mm H 740φ的孔及端面定位，半精铣角板的另一表面。

080：以mm H 740φ的孔及端面定位，粗铣角板的一表面的槽。

090：以mm H 740φ的孔及端面定位，粗铣角板的另一表面的槽。

100：以mm H 740φ的孔及端面定位，半精铣铣角板的一表面的槽。

110：以mm H 740φ的孔及端面定位，半精铣铣角板的另一表面的槽。

120：以外圆端面定位，钻底孔。

130：以外圆端面定位，攻丝8M 。

140：钳工去毛刺。

150：终检。

6 确定机械加工余量及毛坯尺寸
角板毛坯尺寸数据表
零件尺寸
单面加工余量
铸件尺寸
03
.00
40+φ 28 10
2.5 3 3
35φ 31 13 60
3及2.5
65.5
角板毛坯尺寸允许公差数据表
铸件尺寸 公差 35φ 1.8 31 13 65.5
1.8 1.6
2.2
7 工序设计
7.1 选择机床
（1）工序010、020、040、050、080、090是粗铣，060、070、100、110是半精铣。

各工序额工步数不多，成批生不要求很高的生产率，选用卧式铣床就能满足要求。

本零件的外形轮廓不大，精度要求不是很高，选用X61W 即可满足要求。

（2）工序030是精镗，表面粗造的6.1=a R ，加工精度要求高，选用T740K 即可满足要求。

（3）工序120是钻孔后攻丝，可选用Z525型立式钻床。

7.2 夹具选择
本零件角板出铣角板表面及铣槽需要专用的夹具外，其他的用通用夹具即可。

镗孔和铣端面选用三爪自定心卡盘，钻孔和攻丝选用短销固定即可。

7.3 选择刀具
（1）铣削角板表面、端面和凸台时，选用高速钢镶齿圆柱铣刀，直径80φ。

（2）铣削槽时，选用直柄键槽铣刀，直径8φ。

（3）钻孔8.6φ时，选用直柄麻花钻，直径8.6φ。

7.4 确定工序尺寸
（1）740H φ的工序尺寸及公差
用查表确定各道工序的加工余量及毛坯余量总余量如下：精镗加工余量0.5mm ；半精镗加工余量1.0mm ；粗镗加工余量3.5mm ，则毛坯的总余量为5mm 。

各工序的尺寸的基本尺寸如下：半精镗尺寸mm 5.395.040=-；粗镗尺寸
mm 5.3815.39=-；毛坯的尺寸mm 355.35.38=-。

工序尺寸的公差及其偏差：精镗前的半精镗取IT11级，得mm T 16.02=；粗镗取IT12级，得mm T 25.01=；毛坯公差取mm T 8.10±=。

工序尺寸偏差按“入体原则”标注：精镗 mm 03.0040+φ；半精镗 mm 16
.005.39+φ；
粗镗 mm 25
.005.38+φ；毛坯 mm 8.135±φ。

（2）确定各加工表面的工序加工余量 工序 加工表面 总加工余量
工序加工余量
010 020 040 050 060 070 080 090 100 下端面 上端面 角板表面 角板表面 角板表面 角板表面 槽 槽 槽 5.5 5.5 3 3 3 3 10 10 10 2.5 3 2 2 1 1 10 10 10 110
槽
10
10
8 确定切削用量及基本工时
工序一：铸造 工序二：时效处理
工序三：铣宽60mm2端面，60mm2端面粗糙度要求为12.5.一次粗铣加工即可满足要求，我们选用X51立式铣床，高速钢端铣刀加工 工步一：铣60mm 上端面， 1. 选择刀具
刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,
mm a p 5.1=，mm d 600=，min /125m v =，4=z 。

2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度
因为加工余量不大，一次加工完成
mm a p 5.1=
2）决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw ，中等系统刚度。

根据表查出 齿/2.0mm f z =，则
min /5.62160
125
10001000r d v n s =⨯⨯==
ππ 按机床标准选取w n ＝750min /r
min /3.1521000
750
601000
m dn v w
=⨯⨯=
=
ππ
当w n ＝750r/min 时
r mm zn f f w z m /60075042.0=⨯⨯== 按机床标准选取r mm f m /600= 3）计算工时
切削工时：mm l 120=，mm l 51=，mm l 32=，则机动工时为
min 8533.02
.07503
512021=++=++=
x f n l l l t w m . 工步二铣60mm 下端面的切削用量及基本工时的计算如上在此不再累述： 工序四：钻，扩，绞Φ40孔 工步一钻孔至φ39
确定进给量f ：根据参考文献Ⅳ表2-7，当钢的MPa b 800<σ，mm d 390φ=时，r m f /47.0~39.0=。

由于本零件在加工Φ31孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则
()r mm f /35.0~29.075.047.0~39.0=⨯=
根据Z525机床说明书，现取r mm f /25.0=
切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度min /18m v =所以
min /15239
18
10001000r d v n w s =⨯⨯==
ππ
根据机床说明书，取min /175r n w =，故实际切削速度为
min /98.711000
175
391000
m n d v w
w =⨯⨯=
=
ππ
切削工时：mm l 60=，mm l 91=，mm l 32=，则机动工时为
min 768.025
.03753
96021=⨯++=++=
f n l l l t w m
工步二：扩孔mm 85.39φ
利用钻头将mm 39φ孔扩大至mm 85.39φ，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取
()()r
mm f f /87.0~585.075.065.08.1~2.18.1~2.1=⨯⨯==钻
根据机床说明书，选取r mm f /57.0=
min /4~61231~2131~21m v v =⨯⎪⎭
⎫
⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=钻
则主轴转速为min /34~6.51r n =，并按车床说明书取min /68r n w =，实际切削速度为
min /8.61000
68
85.391000
m n d v w
w =⨯⨯=
=
ππ
切削工时：mm l 60=，mm l 61=，mm l 32=，则机动工时为
min 78.157
.0683
66021=⨯++=++=
f n l l l t w m 工步3：铰mm H 1140φ孔
根据参考文献Ⅳ表2-25，r mm f /4.0~2.0=，min /12~8m v =，得
min /65.254~8.169r n s =
查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取r mm f /35.0=，
min /198r n w =，实际切削速度min /33.9m v =。

切削工时：mm l 60=，mm l 91=，mm l 32=，则机动工时为
min 038.135
.01983
96021=⨯++=++=
f n l l l t w m
工序五：铣2个74x60mm 端面，60mm2端面粗糙度要求为6.3一次粗铣加工即可满足要求，我们选用X51立式铣床，高速钢端铣刀加工 工步一：铣74x60上端面， 1. 选择刀具
刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,
mm a p 5.1=，mm d 600=，min /125m v =，4=z 。

2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度
因为加工余量不大，一次加工完成
mm a p 5.1=
5）决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw ，中等系统刚度。

根据表查出 齿/2.0mm f z =，则
min /5.62160
125
10001000r d v n s =⨯⨯==
ππ 按机床标准选取w n ＝750min /r
min /3.1521000
750
601000
m dn v w
=⨯⨯=
=
ππ
当w n ＝750r/min 时
r mm zn f f w z m /60075042.0=⨯⨯== 按机床标准选取r mm f m /600= 6）计算工时
切削工时：mm l 74=，mm l 51=，mm l 32=，则机动工时为
min 5467.02
.07503
57421=++=++=
x f n l l l t w m . 工步二：铣74x60右端面的切削用量及基本工时的计算如上，在此不再累述 工序六：铣长为12的R4的半圆槽 选择刀具
刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用YG8,
mm a p 5.1=，mm d 80=，min /25m v =，4=z 。

2. 决定铣削用量 7）决定铣削深度
因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则
mm a p 5.1=
8）决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw ，中等系统刚度。

根据表查出 齿/2.0mm f z =，则
min /9958
25
10001000r d v n s =⨯⨯==
ππ 按机床标准选取w n ＝1450min /r
min /424.361000
1450
81000
m dn v w
=⨯⨯=
=
ππ
当w n ＝1450r/min 时
r mm zn f f w z m /1160145042.0=⨯⨯== 按机床标准选取r mm f m /1160= 9）计算工时
切削工时： mm l 121=，，则机动工时为
min 042.0475
121===
f n l t w m 铣削其余机床的切削用量及基本工时的计算，如上在此不再累述。

工序VII:Φ15端面. 选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,
mm a p 5.1=，mm d 200=，min /75m v =，4=z 。

2. 决定铣削用量 10）
决定铣削深度
因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则
mm a p 5.1= 11）
决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw ，中等系统刚度。

根据表查出 齿/2.0mm f z =，则
min /37.119420
75
10001000r d v n s =⨯⨯==
ππ 按机床标准选取w n ＝1450min /r
min /35.1591000
1450
351000
m dn v w
=⨯⨯=
=
ππ
当w n ＝1450r/min 时
r mm zn f f w z m /1160145042.0=⨯⨯== 按机床标准选取r mm f m /1160= 12）
计算工时
切削工时：mm l 15=，mm l 51=，mm l 32=，则机动工时为
min 04842.0475
3
51521=++=++=f n l l l t w m
工序VIII ：钻M8螺纹孔的切削用量及基本工时的确定： 选用Z525立式钻床，选用d=Φ6.8的麻花钻，M8的机用丝锥 选用mm 8.6φ高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得mm/r 28.0f =机 min /m 8V c =（《切削》表2.15）
min /r 636.8
6x 16
x 1000D
v 1000c ==
=
ππ机机n
按机床选取545/min n r =机 min /m 8542.61000
545
.8x 6x 1000
Dn ==
=
ππ机机c V
基本工时： 17.028
.05453
320f 21=++=++=x n l l l t 机机min ⑵攻螺纹M8mm ：
选择M8mm 高速钢机用丝锥
f 等于工件螺纹的螺距p ，即 1.25/f mm r = 7.5/min c V m =机
100010007.5
298(/min)8
c V n r D ππ⨯=
==⨯查 按机床选取272/min n r =机 6.8/min c V m =机
基本工时： 10.025
.1x 2753
320f n l l l t 21=++=++=
机
9 专用夹具设计
由于大批量加工,为了提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计铣床专用夹具。

由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。

本夹具是铣角板夹具上表面60X74夹具设计
9.1定位基准的选择
在加工中用作确定工件在夹具中占有正确位置的基准，称为定位基准。

据《夹具
手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。

根据本道工序，选侧面为定位基准。

9.2 定位方案和元件设计
根据工序图及对零件的结构的分析，本道工序需限制4个自由度，为了增加定位的可靠行，实际限制了其6个自由度。

本夹具采用6点定位原则，用两个固定的支撑板作为一大平面，限制了工件的两个旋转自由度和一个移动自由度；用一个侧向支撑板作为一小平面，限制了工件的一个旋转自由度和一个移动自由度；用一个支撑钉作为止推点，本夹具的止推点采用了自位支撑的方式。

9.3 夹紧机构的设计
本夹具采用压板夹紧机构进行夹紧，同时保证了夹紧可靠和动作迅速的要求。

9.4 定位误差的计算
本夹具的定位表面为工序所要求的基准面，所以基准不重合误差Δ
JB
=0；由于G
面是非加工表面，根据其制造方式，其表面粗糙度为Ra25，基准位移误差Δ
Jw
=0.025。

总定位误差Δ
dw =Δ
JB
+Δ
Jw
=0.025＜=0.1（尺寸自由公差），因此该夹具满足精度
要求。

9.5夹具设计说明
在本章是对夹具结构的设计和分析其精确度的阶段。

重点在于选择基准面将零件如何定位、夹紧在夹具体上，再由中心孔的一面定位，就使零件在夹具体上完全定位了。

选用压紧件时，分别用了移动和转动压板。

最后设计出夹具体，参考有关资料计算夹具的定位误差。

含有该套全部CAD图纸，联系见图片号码
参考文献
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[12] 王光斗．机床夹具设计手册[M]．上海科学技术出版社，2002．8
致谢词
非常感谢XXX老师对我机械制造技术基础课程设计的指导，他给了我耐心的指导和无私的帮助。

在此我向她们表示我诚挚的谢意。

同时，感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。

正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！
通过这一阶段的努力，我的课程设计终于完成了，经过这一段时间，我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。

从接触这次课程设计论文的题目到完成，我对自己大学几年的知识进行了重新的学习与巩固，使自己的专业知识更加牢固可靠，从而也更加明确了自己的努力方向，找到了自身的不足，在以后的学习和工作中，我会更加努力。