工艺工装设计说明书

目录设计任务书工艺工装设计说明书正文序言一、 零件分析与工艺路线拟订二、 工艺参数确定及工艺文件填写三、 拟订夹具结够方案四、 夹具设计五、 设计总结六、 参考文献机制专业工艺工装设计任务书 设计题目 曲轴箱零件的工艺工装设计（生产纲领10000）设计内容：1零件图 1份 2工艺过程卡及工序卡 1套 3夹具设计装配图 1份 4夹具设计零件图 12张 5课程设计说明书 1份班 级学 号设计人员指导教师序 言工艺工装设计是一项实践性很强的工作，也是对所学课程的一次深入综合性锻炼。我希望通过这次课程设计，能从中锻炼和提高自己分析问题、解决问题的能力，为今后走上工作岗位打下一个良好的基础。由于能力所限，设计中还会有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。一、 零件分析与工艺路线拟定1零件的作用曲轴箱是箱体类零件，它是运动的主体部件，主要起支撑、保护和防尘作用，以及保证主轴回转精度，从而保证机器运转正常。该曲轴箱98.4和52的孔同轴度的保证对机械性能的保证尤为重要，而且两孔的精度等级分别为7级和6极，加工难度很大。为保证精度要求我们采用浮动镗保证。其它表面加工为次加工表面，容易保证。2零件工艺分析零件的材料为HT150，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是曲轴箱的加工表面之间的位置要求：曲轴箱上下面以及左右端面，98.4和52的同轴孔，4-M8、6-M8-25、6-M6的螺纹孔及4-9通孔。平面表面粗糙度均为3.2，螺纹孔及9孔表面粗糙度为6.3，98.4和52的孔粗糙度为1.6且两孔有同轴度和圆柱度要求，左右端面与98.4和52的中心线有垂直度要求。由上面分析可知，可以以底面为基准粗加工顶面，再以顶面为基准加工底面。以顶面作为精加工基准加工98.4和52的同轴孔，设计专用夹具，保证位置和尺寸要求。再根据各种加工方法的经济精度及机床所达到的位置精度，并且曲轴箱没有复杂的加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。3.工艺规程设计选择定位基准 a.粗基准选择：以零件底面为主要定位粗基准，以箱体外行为辅助基准。 b.精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以曲轴箱顶面半精加工后的表面为基准，以顶面两对角孔外圆表面为辅助的定位基准精基准。制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已经内确定的情况下，可以考虑采用万能性机床以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本降低。方法及工艺路线如下：工序01：粗铣曲轴箱顶面，底面为粗基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。工序02：粗铣曲轴箱底面，顶面为定位基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。工序03：钻铰6-6孔至6-6.8，底面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。工序04：钻铰6-9，顶面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。工序05：半精铣曲轴箱顶面，底面为定位基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。工序06：半精铣曲轴箱低面，顶面为定位基准，采用X51立式铣床加专用铣夹具。工序07：粗铣曲轴箱左右端面，顶面为定位基准，采用组合铣床加专用铣夹具。工序08：粗镗98.4和52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。工序09：钻铰4-6至4-5，顶面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。工序10：钻铰6-6至6-5，顶面为定位基准，采用Z512立式台钻加专用钻夹具。工序11：半精镗98.4和52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。工序12：攻左端面螺纹4-M8，顶面为定位基准，采用Z512钻床加专用夹具。工序13：攻右端面螺纹6-M6，顶面为定位基准，采用Z512钻床加专用夹具。工序14：精镗98.4和52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。工序15：半精铣曲轴箱左右端面，顶面为定位基准，采用组合铣床加专用铣夹具。工序16：浮动镗52的孔，顶面为定位基准，采用T616镗床加专用镗夹具。工序15：攻顶面螺纹6-M8-25，底面为定位基准，采用Z512钻床加专用夹具。机械加工余量、工序尺寸及公差的确定1） 圆柱表面工序尺寸：前面资料已初步确定工件各表面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：工加表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最大最小98.4IT7铸件5.4CT12931.1粗镗3IT12960+0.356.31.554.45半精镗2IT9960+0.0873.21.132.35精镗0.4IT7960+0.0351.60.3650.48752IT6铸件5CT9471.0粗镗3IT12500+0.356.31.654半精镗1.5IT9960+0.0873.21.4131.85精镗0.4IT7960+0.0351.60.3650.487浮动镗0.1IT6960+0.0191.60.0810.1356-M84-M8钻6.8IT126.50+0.1512.56.56.65粗铰0.2IT96.50+0.0366.30.2640.215攻螺纹16-M6钻4.8IT124.80+0.1512.54.84.95粗铰0.2IT96.50+0.0366.30.1640.35攻螺纹14-9钻8.8IT128.80+0.1512.58.88.95粗铰0.2IT96.50+0.0366.30.1640.352） 平面工序尺寸：工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件4.5CT123.501粗铣顶面3.5162.512-0.4007.402粗铣底面3.516012-0.4007.405半精铣顶面115911-0.2500.61.2506半精铣底面115811-0.2500.61.2507粗铣左端面3.5208.512-0.4007.407粗铣左端面3.52.512-0.4007.415半精铣左端面120411-0.2500.61.2515半精铣右端面120311-0.2500.61.253）确定切削用量及时间定额：工序01 粗铣顶面， 加工条件工件材料：HT150，b=120175Mpa，铸造：工件尺寸：aemax=118mm，l=203mm加工要求：粗铣顶面，加工余量3.5mm机床：X51立式铣床，刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae120mm,深度ap6mm，铣刀直径100200，根据机械设计工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3.16，取刀具直径do=160，Z=14，根据切削手册o=5,o=8, o=10s=-10,r=5,Kr=60 切削用量a、确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=3.5mm,一次走刀即可完成b、确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，以提高进给量和加工效率。根据切削手册表3.5使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5Kw（根据简明手册表4.2-35，X51立式铣床）时：fz=0.140.24mm/z故选择fz=0.24mm/zc、确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径do=160mm故刀具寿命T=180min（根据简明手册表3.8）d、计算切削速度Vc和每分钟进给量Vf 根据切削手册表3.16，当do=160，Z=14，ap7.5mm，ap0.24mm时，vt=77m/min，nt=153r/min，vft=470mm/min。各修正系数：K=1.12，K=0.8。切削速度计算公式为：vC=cvdoqvkv/Tmapxvfzyvaeuvzpv其中ae=72mm，ap =3.5mm，cv=245mm，qv=0.2，xv=0.15，yv=0.35，kv=kMv*kSv=1.12*0.8=0.896,uv=0.2,pv=0,m=0.32,T=180min,fz=0.24mm/z,Z=14,将以上数据代入公式：得vc=0.7m/min确定主轴转速：ns=1000vc/do=200r/min.根据简明手册表4.2-36，选择nc=210r/min,vfc=300mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=don/1000=3.14*160*210/1000=106m/minfzc=vfc/ncz=300/210*14=0.1mm/ze、检验机床功率 根据切削手册表3.24近似为pcc=1.9kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率pcm=4.5*0.75=3.375kwpcc.最终确定：ap=3.5mm,nc=210r/min,vf=300mm/min,vc=106mm/min,fz=0.1mm/z。f、计算基本工时tm=L/vf,L=l+y+ ,l=203mm。 根据切削手册表3.26，入切量及超切量为：+y=34mm,则：tm=L/vf=0.79min。工序02 粗铣底面，以顶面为基准刀具 ：YG6硬质合金端铣刀，do=40mm,Z=10机床 ：X51立式铣床根据切削手册查得，fz=0.13mm/z,ap=3.5mm。根据切削手册表4.2-36查得，取nw=300r/min,故实际切削速度为v=dwnw/1000=37.7m/min当 nw=300r/min时，工作台每分钟进给量应为fm=fz*Z*nw=0.13*10*300=390mm/min查机床使用说明书得：fm=400 mm/min计算切削基本工时：L=72+y+=180+10=190 mm，tm=L/ fm=0.487 mm工序03 钻、铰6M8孔，以外形和底座为基准，保证对52的轴线的位置度不超过0.05，孔的粗糙度为6.3。1.钻孔至6.7（1） 选择钻头根据切削手册表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d0=6.7，钻头采用标准钻头。（2） 选择切削用量 a. 确定进给量按加工要求确定进给量：查切削手册，f=0.360.44mm/r，l/d=25/6.7=3.673，由切削手册表2.7，系数为0.9，则：f=(0.360.44)0.9=（0.3240.396）mm/r按钻头强度选择：查切削手册表2.8，钻头允许进给量为f=0.86mm/r； 按机床进给机构强度选择：查切削手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为4270N时，进给量为f=0.81mm/r。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.3240.265mm/r。根据简明手册表4.2-16，最终选择进给量f=0.33mm/r。根据切削手册表2.9查出，钻孔时轴向力Ff=2110N，轴向力修正系数为0.85，故Ff=1793.5N。根据Z512台式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为4900NFf，故所选进给量可用。b. 确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度查（简明手册）为0.6mm，寿命T=45min。c. 确定切削速度查切削手册表2.15，v=23m/min，计算主轴转速ns=1000v/d0=100023/6.7=1093.36r/min按机床选取850r/min，所以实际切削速度为：v=d0ns/1000=6.7850/1000=17.88m/mind. 检验机床扭矩及功率 查切削手册表2.20，当f0.26,do11.1mm时，MC=7.35Nm,修正系数均为0.85，故MC=6.2475Nm。 根据机床使用说明书：Mm并无要求。 查切削手册表2.23，钻头消耗功率：PC=0.5kw。 查机床使用说明书，PE=0.60.9=0.54kw。 由于MCMm，PCPE，故切削用量可用，即f=0.33mm/r，n=850r/min，v=17.88m/mine. 计算切削基本时间tm=(l+y+)/nf=(25+5)/8500.33=0.11min2.粗铰孔至7mm刀具：专用铰刀机床：Z512台式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz=0.51.0mm/r,进给量取fz=0.6mm/r,机床主轴转速取为nw=850r/min,则切削速度为：v=nd=18.683m/min。机动时切削工时，l=15+5=30mm,tm=30/nwfz=0.059min工序04 钻、铰49孔，以上表面和外形为基准。刀具：专用刀具机床：Z512台式钻床粗钻时do=8.8确定进给量f：根据切削手册表2.7查得，f=0.220.26/r，查Z512机床使用说明书，现取f=0.25/r。查切削手册表2.15，v=26m/min，计算机床主轴转速：ns=1000v/dw=100026/8.8=940.938r/min按机床选取nw=850r/min，所以实际切削速度为：v=dwnw/1000=8.8850/1000=23.487m/min计算切削基本工时：tm=ly/fm=145/8500.25=0.09min铰至9刀具：专用铰刀机床：Z512台式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz=0.51/z，进给量取fz=0.6/r，机床主轴转速取为nw=850r/min，则其切削速度为：v=nd=8503.149=24.021m/min机动时切削工时，l=145=19tm=19/nwf=19/8500.6=0.038min工序05 半精铣顶面刀具 ：YG6硬质合金端铣刀机床 ：X51立式铣床 根据切削手册表3.5 查得fz=0.51.0 mm/min，取为0.5 mm/min，切削手册表3.16切削速度V=124 mm/min，do=160mm,Z=14则ns=1000vc/do=1000*124/160*=247 r/min现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取nw=255 r/min故实际切削速度：v=dwnw/1000=128.2m/min当nw=255 r/min时工作台每分钟进给量是：fm=fz*Z*nw=0.5*14*255=1785mm/min，取为980 mm/min。本工序切削时间为：t=2L/ fm=2*（203+34）/980=0.48 min工序06 半精铣底面刀具 ：YG6硬质合金端铣刀机床 ：X51立式铣床根据切削手册表3.5 查得fz=0.51.0 mm/min，取为0.5 mm/min，切削手册表3.16切削速度V=124 mm/min，do=40mm,Z=10则ns=1000vc/do=1000*124/40*=987 r/min现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取nw=945 r/min，故实际切削速度：v=dwnw/1000=128.2m/min当nw=945 r/min时工作台每分钟进给量是：fm=fz*Z*nw=0.5*10*945=4725mm/min，取为980 mm/min。本工序切削时间为：t=2L/ fm=2*（180+10）/980=0.39 min工序07 粗铣曲轴箱左右端面。 加工条件机床：组合机床。右端刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z10，故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3.1，取刀具直径d0=125mm，根据切削用量手册（后简称切削手册）表3.16，选择刀具前角0=0o 后角0=8o,副后角0，=10o，刃倾角：s=-10o,主偏角K=60 o,过渡刃K=30o，副偏角K，=5o。左端铣刀参数与工序01刀具参数相同。 切削用量a. 确定切削深度ap因为余量较小，故选ap=3.5mm，两端均可一次走刀即可完成。 b. 确定每齿进给量fz由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-35，X51立式铣床）时：fz=0.140.24mm/z 故选择： fz=0.18mm/z c. 确定刀具寿命及磨钝标准根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min(据简明手册表3.8)。d. 计算切削速度vc和每分钟进给量vf右端根据切削手册表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap7.5, fz0.18mm/z时，vt=86m/min, nt=275r/min, vft=432mm/min。各修正系数为Kmv=1.0，kSV=0.8切 削速度公式为： Vc=cvd0qvkv/Tmapxvfzyvaeuvzpv 其中 ae=66mm, ap=3.5mm, cv=245, qv=0.2, xv=0.15, yv=0.35, kv=kMv.kSv=1.260.8=1.008, uv=0.2, pv=0,m=0.32,T=180min, fz=0.18mm/z,z=10,将以上数据代入公式： vc=2451000.21.008/1800.3240.150.180.35660.210=186m/min 确定机床主轴转速： ns=1000vc/dw=1000186/100=592r/min根据简明手册表4.2-36，选nc=590r/min vfc=390mm/min，因此，实际进给量和每分钟进给量为： vc= d0nc/1000=3.14100590/1000=185m/min fzc= vfc/ncZ=390/18510=0.2mm/z 左端根据切削手册表3.16，当d0=160，Z=14，ap7.5, fz0.18mm/z时，vt=77m/min, nt=153r/min, vft=470mm/min。各修正系数为Kmv=1.12，kSV=0.8切 削速度公式为： Vc=cvd0qvkv/Tmapxvfzyvaeuvzpv 其中 ae=113mm, ap=3.5mm, cv=245, qv=0.2, xv=0.15, yv=0.35, kv=kMv.kSv=1.120.8=0.896, uv=0.2, pv=0,m=0.32,T=180min, fz=0.18mm/z,Z=14,将以上数据代入公式： Vc=cvd0qvkv/Tmapxvfzyvaeuvzpv vc=2451600.20.896/1800.323.50.150.240.351130.214=96m/min 确定机床主轴转速： ns=1000vc/dw=100096/160=191r/min根据简明手册表4.2-36，选nc=590r/min vfc=380mm/min，因此，实际进给量和每分钟进给量为： vc= d0nc/1000=3.1416080/1000=40.2m/min fzc= vfc/ncZ=380/8014=0.3mm/ze. 计算基本工时tm=L/vf ,L=l+ y+,l=113查切削手册表3.26，入切量及超切量为：y+=40mm,则：tm= L/vf=(113+15)/380=0.34mi工序08 粗镗52，以底面及两孔作定位基准。机 床 ：T616卧式镗床单边余量Z=1.5，可以一次切除，则ap=1.5mm。根据简明手册4.2-20查得,取 f=0.41mm/r。根据简明手册4.2-21查得,取:n=245r/min。计算切削基本工时:Tm=L/fm=18+21/2450.41=0.2min粗镗98.4孔计算过程同以上工序。工序09 钻、铰4M8孔，以右侧面和外形为基准，保证对52的轴线的位置度不超过0.05。刀具：专用刀具机床：Z512台式钻床1钻孔至6.7a. 确定进给量f：根据切削手册表2.7查得，f=0.3240.396mm/r，查Z512机床使用说明书，现取f=0.33mm/r。b. 查切削手册表2.15，v=23m/min，计算机床主轴转速：ns=1000v/dw=100023/6.7=1093.26r/min按机床选取850r/min，所以实际切削速度为：v=d0ns/1000=6.7850/1000=17.88m/minc. 计算切削基本时间tm=(l+y+)/nf=(11+5)/8500.33=0.057min2铰孔至7刀具：专用铰刀机床：Z512台式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz=0.51.0mm/r,进给量取fz=0.6mm/r,机床主轴转速取为nw=850r/min,则切削速度为：v=nd=18.683m/min。机动时切削工时，l=11+5=16mm,tm=16/nwfz=0.032min工序10 钻、铰6M6孔，以左端面和外形为基准，保证对52孔轴线的位置度误差不超过0.5。粗钻时d0=4.8刀具：专用刀具机床：Z512台式钻床确定进给量f：根据切削手册表2.7查得，f=0.1350.165/r,查Z512机床使用说明书，现取f=0.16/ r。查切削手册表2.15，v=29m/min，计算机床主轴转速：ns=1000v/dw=100029/4.8=1924.1r/min按机床选取nw=1610r/min，所以实际切削速度为：v=dwnw/1000=4.81610/1000=24.27m/min计算切削基本工时：tm=ly/fm=182.5/16100.16=0.08min铰孔至5刀具：专用铰刀机床：Z512台式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz=0.30.5/z，进给量取fz=0.4/r，机床主轴转速取为nw=1610r/min，则其切削速度为：v=nd=16103.145=25.277m/min机动时切削工时，l=182.5=20.5tm=/nwf=20.5/16100.4=0.032min工序11 半精镗52孔, 以底面及两孔作定位基准。单边余量Z=0.75，可以一次切除，则ap=0.75mm.由切削手册表1.6查得,进给量 Fz=0.15-0.25mm/r,取为0.2 mm/r。由切削手册表1.1查得,v=80m/min,则: nw=1000v/dw=100080/51.5=495r/min查简明手册表4.2-20，nw取为550 r/min。 加工基本工时: t=L/ nwf=18+2/5500.2=0.182min。半精镗98.4孔, 以底面及两孔作定位基准。单边余量Z=1.0mm,可一次切除，则:ap=1.0mm。由切削手册表1.6查得, 进给量 fz=0.15-0.25mm/r取为0.2mm/r。由切削手册表1.1查得,v=80mm/min 则:nw=1000v/dw=100080/98=260r/min查简明手册表4.2-20，nw取为370 r/min。加工基本工时: t=L/ nwf=18+2/3700.2=0.270min。考虑刀具烧伤的因素， 选nw=370 r/min工序12 攻螺纹4M8 机床：Z512台式钻床刀具：丝锥M8，P=1.25mm 切削用量选为：v=0.1m/s=6m/min,机床主轴转速为：ns=460r/min,按机床使用说明书选取：nw=320r/min,则v=8.04m/min；机动时，l=11+5=16mM，计算切削工时: tm=l/fn=16/1.25320=0.04min工序13 功螺纹M6机床：Z512台式钻床刀具：丝锥M6，P=1切削用量选为：v=0.1m/s=6m/min,机床主轴转速为：ns=460r/min,按机床使用说明书选取： nw=320r/min,则 v=6.03m/min,机动时，l=185=23计算切削基本工时时：tm=l/Pn=(185)/3201=0.08min工序14 精镗52，以底面及两孔作定位基准。单边余量Z=0.2mm，可以一次切除，则ap=0.2mm。由切削手册表1.6查得,进给量 fz=0.15-0.25mm/r, 取为0.1 mm/r。由切削手册表1.1查得，v=65 m/min。则:nw=1000v/dw=100065/51.9=401r/min。根据简明手册4.2-21查得,nw取为370r/min。加工基本工时: t=L/ nwf=18+2/3700.1=0.541min。精镗98.4，以底面及两孔作定位基准。单边余量Z=0.2m