电机壳夹具工艺设计(金属工艺课程设计)

XX理工大学
机械制造技术基础
课程设计说明书
设计题目：制定电机壳的加工工艺，设计钻Φ
8.5mm孔的钻床夹具
设计者：卢南炎
指导教师：敖晓春
哈尔滨理工大学
机械设计制造及其自动化系
2006年09月29日
哈尔滨理工大学
机械自造工艺及夹具课程设计任务
书
设计题目：制定电机壳的加工工艺，设计钻Φ8.5mm
孔的钻床夹具
设计要求：中批量生产手动夹紧通用工艺装备设计时间：2006.9.11~2006.9.29
设计内容：1、熟悉零件图；
2、绘制零件图（一X）；
3、绘制毛坯图（一X）；
4、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一X）；
5、绘制夹具总装图；
6、绘制夹具零件图；
7、说明书
班级：机械03-1班
学生：卢南炎
指导教师：敖晓春
系主任：杨树财
2006年09月29日
目录
序言 (1)
零件分析 (1)
工艺规程设计 (2)
夹具设计 (6)
参考文献 (8)
序言
机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。

这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。

因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。

由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导
零件分析
（一）零件的作用
题目所给定的零件是电机壳，主要对电机壳内的转子，定子起保护作用。

（二）零件的工艺分析
电机壳共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求
2. 以φ8.5mm孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：四个φ8.5mm的孔及其倒角，四个孔的端面。

1.以φ106mm内圆柱孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：φ106mm的内圆，6个在内圆内均布的凸台，以及凸台
侧面的6个M5的螺纹孔。

位置要求：（1）φ8.5mm 孔与其端面同轴度公差为φ0.4mm
(2)M5螺纹孔与φ106mm 圆的中心线同轴度公差为φ0.3mm
工艺规程设计
（一） 确定毛坯的制造形式
考虑到电机壳受力较为单一平衡，且需要良好的抗震性，故选用HT200为毛坯材料，机器砂型铸造。

（二） 基面选择
1、粗基准：车0.0870
106∅±mm 孔及端面时选用外圆柱面为基面，利用V 形块加上一压板定位。

铣外圆柱面、底座的下、前后、侧表面及1140.4∅±mm 内表面时，选用0.0870
106∅±mm 端面作为基面，底座的上表面以底面作为基面切削。

2、精基准：设计基准630.15±mm 与工序基准不重合，专门计算见工序。

（三） 制定工艺路线
Ⅰ：车0.0870
106∅±mm 孔及其端面； Ⅱ：铣外圆柱面，底座表面及1140.4∅±mm 内表面；
Ⅲ:钻螺纹底孔3 3.8,2 3.0mm mm ⨯∅⨯∅及孔48.5,10mm mm ⨯∅∅；
Ⅳ:攻螺纹3×M5,2×M4。

V ：去毛刺。

VI:终检。

（四）机床加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定
1、外圆表面：只需粗铣，2Z ＝4mm 满足；
2、内圆表面：粗车2Z ＝2mm,精车2Z=2mm,所以内圆表面直径余量为4mm;
3、底座上表面、侧表面及前后端面只需粗铣，Z=2mm;
4、底座下平面需半精铣，总加工余量Z=3mm;
5、圆柱端面需半精加工余量Z=4mm 。

（五）确定切削用量及基本工时
Ⅰ:车0.0870
106∅±mm 孔及两端面，机床选用C620-1卧式车床 1、粗车孔Φ108
（1）切削深度：单边余量Z=1mm,一次切除
（2）进给量：选用f=0.5mm/r
（3）计算切削速度：
xv yv
p Cv v m T c k a f V =
公式① =
0.150.35
2420.2601 1.440.80.810.970.5⨯⨯⨯⨯⨯⨯ =123mm/min
(4)确定主轴转速
n s=1000c w
v d π=362r/min 按机床选取n=400r/min
实际转速V=136m/min
（5）切削工时
t=0.62min
2、精车孔0.0870
106∅±mm （1）切削深度
单边余量Z=1mm ，一次切除
（2）进给量
选择f=0.5mm/r
(3)计算切削速度
由公式①
Vc=
0.150.35
2420.2601 1.440.80.810.970.5⨯⨯⨯⨯⨯⨯ =123m/min
(4)确定主轴转速
n s=1000c w
v d π=362r/min 按机床选取n=400r/min
实际转速V=136m/min
（5）切削工时
t=0.62min
3、粗车端面
切削深度：2mm 一次切除
进给量f=0.5mm/r
选取转速n=400r/min
切削工时t=4000.510⨯=0.05min
4、半精车端面
切削深度：2mm 一次切除
进给量f=0.2mm/r
选取转速n=400r/min
切削工时t=4000.210⨯=0.125min
Ⅱ：铣削外圆柱面，底座表面，1140.4∅±mm 内表面，机床选用X6040立式铣床
1、 粗铣Φ122±外圆柱面及底座上下表面和侧表面，采用直径d=10mm 高速钢立铣刀，
齿数Z=3
f z=0.08mm/ 齿
切削速度：参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27/min
取n w =500r/min,故实际切削速度为 V=1000w dn π=105001000
π⨯⨯=15.7m/min 工作台每分钟进给量fm:
fm=f z Zn w =0.08×3×500=120mm/min
t m =12m l l l f ++=132********/min
mm π⨯+⨯+⨯=4.59min 2、 半精铣底座底面，保证尺寸63±0.15mm
fz=0.08mm/齿
V 取V=0.45m/s,即27m/min
n s =1000c w v d π=10002710
π⨯⨯=500r/min V=26.5m/min
f m =120mm/min
t m =302m
f ⨯=0.5min 3、 粗铣1140.4∅±mm 内表面
选用高速钢立铣刀，齿数Z=30，d w =4mm
V 取0.13m/s,即7.5m/min
n s =1000c w
v d π=410007.5π⨯⨯=600r/min 机床有600r/min 转速，所以
V=7.5m/min,n s =600r/min
fm=f z Zn w =0.08×3×600=144mm/min
t m=144
286=2min 4、 粗铣底座两端面
选用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=200mm
齿数Z=3，V 取27m/min
n s =1000c w
v d π=200100027π⨯⨯=42r/min 取nw=37.5r/min, 故实际切削速度V V=20037.51000
π⨯⨯=23.6m/min 工作台进给量fm 为
f m =fm=f z Zn w =0.08×20×37.5=60mm/min
工时
t m =60
304⨯=2min
Ⅲ:钻螺纹底孔3 3.8,2 3.0mm mm ⨯∅⨯∅及孔48.5,10mm mm ⨯∅∅
选用Z540A 立式钻床
1、 钻螺纹底孔3 3.8mm ⨯∅,选用硬质合金钢YG8钻头
（1） 进给量f
f=(0.18～0.22)×0.75=0.135～0.165mm/r
取f=0.15mm/r
（2） 切削速度
取V=0.45m/s ，即27m/min ，所以
n s =1000c w
v d π= 3.8100027π⨯⨯=2262r/min 取机床最高转速1400r/min V= 3.814001000
π⨯⨯=16.7m/min (3)切削工时
t m=3×14000.1512⨯=0.17min
2、 钻孔48.5mm ⨯∅,选用硬质合金钢YG8钻头
（1）进给量f
f 取0.15mm/r
(2)切削速度
取机床最大转速1400r/min ，所以实际切削速度 V=8.514001000
π⨯⨯=37.4m/min (3)切削工时
t m=14000.1584⨯⨯=0.15min
3、 钻通孔10mm ∅
（1） F=0.15mm/r
（2） V=1014001000
π⨯⨯=43.9m/min (3)切削工时
t m=14000.158⨯=0.038min
4、 钻螺纹底孔2 3.0mm ⨯∅
（1）进给量f
f 取0.15mm/r
（2）V=314001000
π⨯⨯=13.2m/min (3)切削工时
t m=14000.1524⨯⨯=0.038min
Ⅳ:攻螺纹3×M5,2×M4。

1、3×M5螺纹底孔倒角
按机床选取n=710r/min
2、攻螺纹3×M5
V 取0.1m/s ，即6m/min
n s =382r/min
按机床选取n=355r/min
工时t m=3551
123⨯⨯=0.09min 3、2×M4螺纹底孔倒角
n=710r/min
4、攻螺纹2×M4
V=6m/min
N=355r/min
工时t m=3551
24⨯⨯=0.02min 最后，将以上各工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。

夹具设计
（一） 问题提出
本夹具用来钻0.0870
106+∅mm 孔，由于对此孔无严格的精度要求，故设计夹具时主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度不是主要问题。

（二） 夹具设计
1、 定位基准的选择：
考虑到工件的形状，此工序选择外圆柱面为定位基准，用V 形3块定位。

2、 切削力及夹紧力计算：
切向力Fz
Fz =9.8160Fz p Fz nFz xFz yFz nFz C a f V k ⨯
=0.82 1.0 1.80.8239.816010310.5136 1.210-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯
=561N
背向力Fy
Fy =9.8160Fy p Fy nFy xFy yFy nFy C a f V k ⨯
=0
0.90.75039.81605410.5136 1.210-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯
=378N
进给力Fx
Fx =9.8160Fx p Fx nFx xFx yFx nFx C a f V k ⨯
=0
00.4 1.039.81604610.5136 1.210-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯
=558N
夹紧力N
选用压板压紧，实际加紧力N 应为
N F N 14605
.05.014601=+=+=μμ 式中，1μ和2μ是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，1μ＝2μ＝0.5。

压板用螺母拧紧，由《机床夹具设计手册》表1-2-23得螺母拧紧力N N 4200＝拧
根据杠杆原理压板实际加紧力为
N N 21005.04200＝＝压⨯
此时压N 已大于所需的1460N 的夹紧力，故本夹具可安全工作
（三）定位误差分析
定位元件尺寸及公差确定。

夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。

工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任
意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。

本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。

此时可求出孔心在接触
点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。

工件的定位基准为孔心。

工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为：T d=D max-D min
本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。

但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。

（四）夹具操作简要说明：
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。

应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。

提高夹具性价比。

本夹具操作简单，省时省力，装卸工件时只需靠压板紧定螺栓的松紧即可轻松实现。

参考文献
1.艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册. ：机械工业，1994
2. 赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书。

：机械工业1994
3. 李益XX编. 机械制造工艺设计简明手册：机械工业，1994
4. 东北重型机械学院，XX农业机械学院编。

机床夹具设计手册XX：XX科学技术，1979。