凸模固定板加工工艺规程编制及夹具设计说明书

机械制造工程原理课程设计题目:凸模固定板加工工艺规程编制及夹具设计学生姓名兰周专业飞行器制造工程学号 00指导教师范国勇李彩霞系主任马贵春机电工程学院2010年9月10日目录1前言 (2)2加工工艺规程设计 (2)计算生产纲领，确定生产类型 (2)零件分析 (2)（1）类型及功用 (2)（2）结构分析 (2)零件的毛坯 (3)定位基准的选择 (3)（1）精基准的选择 (3)（2）粗基准的选择 (3)零件表面加工方法的选择 (3)零件加工工艺路线的拟定 (4)工序设计 (4)（1）选择机床、刀具及量具 (4)（2）确定机械加工余量 (5)（3）确定切削用量及基本工时 (5)3钻模夹具的设计 (11)定位方案的选择 (11)夹紧方案的选择 (11)夹紧力方向、作用点的选择及确定 (11)4收获及心得体会 (12)参考文献 (13)1前言机械制造工程原理课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。

这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

机械制造技术基础课程设计是在我们学习完了机械制造技术、机械制造装备设计等课程的基础上，在进行了生产实习之前，进行的一个重要的实践性教学环节。

其主要目的是通过《机械制造工程原理》课程设计，锻炼学生查阅资料、查阅国标手册的能力；培养创新能力，提高工艺设计能力、动手能力和初步的科学研究能力；为以后的毕业设计和工作奠定基础。

2加工工艺规程设计计算生产纲领，确定生产类型（轻型机械）（1）生产纲领：零件的年生产量为5000件/年，取产品零件的备品率4%，机加工废品率1%，则可以求得该零件的年生产纲领：N=Qm（1+a%+b%）=5000x1x（1+4%+1%）=5250（件/年）（2）生产类型：查设计指导P5表1—5可确定该零件为大批生产类型。

零件分析（1）类型及功用本次课程设计所设计的凸模固定板即凸模的固定安装板，是用来固定凸模的，该零件属于盘套类零件，在工作过程中多受冲击和交变载荷的作用。

（2）结构分析本次所设计的凸模固定板结构较为简单，视图正确、完整，尺寸、公差要求齐全。

零件各个表面加工并不困难。

该零件的主要加工表面有：①φ140外圆柱面加工；②φ140圆柱上下底面的加工，保持平行度；③以φ62孔为主的阶梯孔内表面的加工（包括φ62内孔及φ67内孔）；④ 4-φ11通孔、4-M10-7H螺纹孔和2-φ10定位孔。

零件的毛坯零件材料为45钢。

由于在车床运行中要经常进行正反向运动，零件在工作过程中则经常承载载荷及冲击性载荷，因此应选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。

根据可知该零件的生产属于大批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，形状也不复杂，故做毛坯可以采用模锻成型。

因为形状较简单，所以毛坯的形状可以与零件的形状尺寸接近，即外形做成圆饼状，中心孔锻出。

毛坯尺寸通过确定加工余量后确定。

（45钢：最常用的中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低。

小型零件宜采用调质处理，大型零件宜采用正火处理。

）定位基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大量报废，使生产无法正常进行。

（1）精基准的选择本零件是带孔的盘套类另加，孔是设计基准（亦是装配基准和测量基准），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”的准则。

即选φ62孔及一端面作为精基准。

（2）粗基准的选择由于本零件全部表面都需要加工，而阶梯内孔作为精基准应先加工，因此应选外圆及一端面作为粗基准。

零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面及小孔等。

材料为45钢。

加工方法如下：①φ140外圆面：为未注公差尺寸，表面粗糙度Ra=μm，需要进行粗车和半精车；②φ62内孔，查表得其公差等级为IT7，表面粗糙度为μm，毛坯孔已锻出，加工方法可采取粗镗半精镗之后用精镗拉孔或磨孔等，都能满足加工要求。

由于是大批生产，所以选用粗镗，半精镗和精镗；③端面，本零件端面为回转体端面，尺寸精度和公差等级要求较高，一般为IT4-IT5，表面粗糙度为μm，宜采用粗车、半精车和精车加工；④ 4-φ10通孔，表面粗糙度为μm，采用钻孔后铰孔的方法加工；⑤ 4-M10-7H螺纹孔，先钻孔后攻丝的加工方法；⑥ 2-φ10的定位孔，表面粗糙度要求μm，采用钻孔后铰孔的方法加工。

零件加工工艺路线的拟定最后的工艺路线确定如下：工序1：锻造毛坯工序2：调质处理工序3：粗镗φ62、φ67的内孔工序4：半精镗φ67的内孔工序5：半精镗、精镗φ62的内孔工序6：粗车、半精车φ140外圆工序7：粗车、半精车、精车φ140圆柱上下两端面工序8：钻-铰 2-φ10定位孔工序9：钻4-M10-7H螺纹孔工序10：钻-铰 4-φ11通孔工序11：终检以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。

该工艺路线是按照工序集中原则组织工序，优点是工艺路线短、减少工件的装夹次数，易于保证加工面相互位置精度，使需要的机床数量少，减少工件工序间的运输，减少辅助时间和准备终结的时间，同时在为了保证外圆和内孔的相互位置精度，采用了互为基准的原则，能达到精度要求。

工序设计"凸模固定板"零件材料为45钢，硬度为：207~241HBS, 生产类型为大批大量成批生产，采用锻锤上合模模锻毛坯。

㈠、选择机床、刀具及量具a. 选择机床①．工序3、4、5是镗孔。

由于工件外廓尺寸不大，又是回转体零件，因此选择在车床上镗孔，车床型号CA6140；②．工序6、7是粗车、半精车和精车加工。

零件尺寸不大且精度要求一般，选择最常用的CA6140型卧式车床即可；③．工序8、10是钻孔加工，选用摇臂钻床Z3025；④．工序9是钻螺纹孔，除了用到摇臂钻床Z3025外，还需用攻丝机。

b. 选择刀具①．在车床上加工，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。

加工钢质零件采用YT 类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。

为提高生产效率及经济性，可选用可转位车刀。

②.钻φ10、φ11的小孔用锥柄麻花钻，M10螺纹底孔用锥柄麻花钻，攻螺纹采用机用丝锥及丝锥夹头。

③.选择量具本零件生产属于大批生产，一般采用通用量具。

所用到的量具有：游标卡尺、塞规、螺纹塞规等。

㈡、确定机械加工余量① 锻件质量m=V *ρρ为材料的密度，因为是45钢，所以ρ=5.6g/3cmV 为毛坯锻件的体积 V=4π*（2D -2d -210⨯10）*h 其中D=140mm ，d=62mm, h=25mm带入求得m=2.2kg② 加工精度：零件的端面和内孔表面为磨削加工精度2F ，其他表面为一般加工精度1F ； ③ 锻件形状复杂系数S （单边余量:z=2mm ） S=外轮廓包容体锻件m m 其中锻件m =2.2kg外轮廓包容体m =π*(h+z) *ρ*(22z D +)2=2461g 所以S= 查表2-1-25锻件形状复杂系数得复杂系数为1S根据估算的锻件质量、加工精度和锻件形状复杂系数，查得锻件各外径的单边余量为-2.0mm ；各轴向尺寸的单边余量为-2.2mm ；锻件内孔的单边余量为2.5mm 。

㈢、确定切削用量及基本工时硬质合金车刀切削速度的计算公式v=v y x a m vk f T c v v p ⋅⋅⋅ –––––– 公式1（相关数据可以根据需要在《实用机械加工工艺手册》（第三版）中查得）另外查得CA6140车床的技术参数，其主轴转速为10-1400r/min ，24级变速；摇臂钻床Z3025技术参数，最大钻孔直径25mm ，其主轴转速为32-2500r/min ，16级变速； ⒈粗镗φ62的内孔 单边余量z=2.5mmA. 确定被吃刀量：p a =2.0mmB. 确定进给量：根据《实用机械加工工艺手册》(后面若不特别说明都是该手册)表11-30查得 r mm f /2.0=C. 计算切削速度： 根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =64m/minD. 主轴转速：n=wc d v π1000=447r/min 根据CA6140车床的技术参数，其主轴转速为10-1400r/min ，24级变速，这里取n=494r/min 所以实际切削速度 实际v =1000dn π=100049467⨯⨯π=104m/min E. 切削工时：基t =i fnl l l ⋅++21 其中i =p a Z (Z 为加工余量) 25=l )3~2(1+=r ptgk a l 5~32=l 7.0=f mm/r n=494r/min算得 基t =⒉粗镗φ67 单边余量z=3mmA. 确定被吃刀量：p a =3mmB. 确定进给量：根据表11-28查得 =f 0.7mm/rC. 计算切削速度： 根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =95.2m/minD. 主轴转速：n=wc d v π1000=415r/min 根据车床数据取n=433r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn π=99.3m/min E ． 切削工时：基t =i fnl l l ⋅++21 其中i =p a Z (Z 为加工余量) 计算得基t = ⒊半精镗φ62 单边余量z=A. 确定被吃刀量：p a =0.4mmB. 确定进给量：根据表11-317查得 =f 0.08mm/rC. 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =55m/minD. 主轴转速：（无级变速） n=wc d v π1000=278r/min E. 切削工时：基t =i fnl l l ⋅-++821= (8为φ67的深度) ⒋精镗φ62 单边余量z=0.1mmA. 确定被吃刀量：p a =0.1mmB. 确定进给量：根据表11-317查得 =f 0.02mm/rC. 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =65m/minD. 主轴转速：（无级变速） n=wc d v π1000=334r/min E. 切削工时：基t =i fnl l l ⋅-++821= (8为φ67的深度) ⒌粗车φ140外圆 单边余量z=2.2mmA. 确定被吃刀量：p a =2.0mmB. 确定进给量：根据表11-29查得 =f 0.9mm/rC. 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =133.6m/minD. 主轴转速：n=wc d v π1000=min 根据机床数据取n=312r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn π=141.2m/min E. 切削工时：基t =i fnl l l ⋅++21 mm l 140= 其中i =p a Z (Z 为加工余量) 计算得基t =⒍半精车φ140外圆 单边余量z=0.2mmA ． 确定被吃刀量：p a =0.2mmB ． 确定进给量：根据表11-29查得 =f 0.3mm/rC ． 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =231.2m/minD ． 主轴转速：n=wc d v π1000=min 根据机床数据取n=554r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn π=244.3m/min E ． 切削工时：基t =i fnl l l ⋅++21 其中i =p a Z (Z 为加工余量) 计算得基t = ⒎粗车φ140上下端面 单边余量z=2.5mmA ．确定被吃刀量：p a =2.0mm B ．确定进给量：根据表11-29查得 =f 0.6mm/r C ． 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =106.8m/minD ． 主轴转速：n=wc d v π1000=243r/min 根据机床数据取n=252r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn π=110.7m/min E ．切削工时：基t =i fnl l l ⋅++21 mm l 140= 其中i =p a Z (Z 为加工余量) 计算得基t = 因为有上下两个端面，所以基总t =2基t =⒏半精车φ140上下端面 单边余量z=0.5mmA ． 确定被吃刀量：p a =0.4mmB ． 确定进给量：根据表11-29查得 =f 0.20mm/rC ． 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =240m/minD ． 主轴转速：n=wc d v π1000=546r/min 根据机床数据取n=554r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn π=244.3m/min E ． 切削工时：基t =i fnl l l ⋅++21 mm l 140= 其中i =p a Z (Z 为加工余量)计算得基t = 因为有上下两个端面，所以基总t =2基t =⒐精车φ140上下端面 单边余量z=0.1mmA ． 确定被吃刀量：p a =0.1mmB ． 确定进给量：根据表11-29查得 =f 0.16mm/rC ． 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =320m/minD ． 主轴转速：n=wc d v π1000=727r/min 根据机床数据取n=735r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn π=319m/min E ． 切削工时：基t =i fnl l l ⋅++21 mm l 140= 其中i =p a Z (Z 为加工余量) 计算得基t = 因为有上下两个端面，所以基总t =2基t =⒑钻2-φ10定位孔⑴钻φ9 表11-268查得确定进给量=f 0.28mm/r c v =16m/min主轴转速n=wc d v π1000=514r/min 根据摇臂钻床Z3025的技术参数取n=546r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn π=14.55m/min 切削工时fn l l l t f w 1++= 其中3cot 2+⋅=r m f k d l 4~21=l 计算的=t 因为有两个孔所以基t ==t（2）铰2-φ10 表11-268查得p a =0.08mm ，=f 0.15mm/r c v =10m/min主轴转速n=wc d v π1000=318r/min 根据摇臂钻床Z3025的技术参数取n=340r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn π=10.7m/min 切削工时fn l l l t f w 1++= 其中)10~3(cot 2+-=r m w f k d d l 45~101=l计算得=t 因为有两个孔所以基t ==t⒒钻4-M10-7H（1）钻M10 表11-268查得=f 0.28mm/r c v =16m/min主轴转速n=wc d v π1000=463r/min 根据摇臂钻床Z3025的技术参数取n=546r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn π=18.87m/min 切削工时fn l l l t f w 1++= 其中3cot 2+⋅=r m f k d l 4~21=l 计算得=t 因为有4个孔，所以基t ==t（2）攻丝M10 根据《机械加工工艺师手册》表40-7和《机械制造工艺设计手册》表3-55得 切削速度7.03.011.08.14pa s t v ⋅⋅= （s 为螺距）所以=v 15.32m/min 主轴转速n=wc d v π1000=488r/min 根据攻丝机S4010的数据（主轴转速360~930r/min ，4级变速） 选取n=550r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn π=17.3m/min 切削工时fn l l l t f w 1++= 其中3cot 2+⋅=r m f k d l 4~21=l 计算得t= 因为有4个孔，所以基t ==t⒓钻4-φ11通孔（1） 钻M10 （同11（1））（2） 铰4-φ11通孔 根据表11-268查得进给量=f 0.20mm/r p a =0.12mmc v =8m/min 主轴转速n=w c d v π1000=232r/min 根据摇臂钻床Z3025的技术参数取n=238r/min所以实际切削速度实际v =1000dn π=8.2m/min切削工时fn l l l t f w 1++= 其中)10~3(cot 2+-=r m w f k d d l 45~101=l 计算得 =t 因为有4个孔，所以基t ==t3钻模夹具的设计为了提高劳动生产率，保障加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具定位方案的选择根据六点定位原理确定工件的定位方式。