机械制造工艺学教材模板.doc

机械制造专业（本科）
《机械制造工艺学》课程设计

目 录

目 录 I
1 绪 论 1
2 零件分析 2
3 工艺规程设计 3
3.1 确定毛坯制造形成 3
3.2 基面选择 3
3.3制订工艺路线 3
3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯确实定 7
3.5确定切削用量及基础工时 10
4 夹具设计 25
4.1 问题提出 25
4.2夹具设计 25
5 总 结 30
参 考 文 献 31
致 谢 32

1 绪 论

2 零件分析

题目所给零件是机床尾座体，尾座安装在机床右端导轨上，尾座上套筒能够安装顶尖，以支承较长工件右端（即顶持工件中心孔）、安装钻头、绞刀，进行孔加工，也能够安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹工具加工内、外螺纹。尾座能够沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮能够实现对工件顶紧、松开或对工件进行切削纵向进给。
2.1 零件特点
由图可知，该零件为不太规则部件，其关键技术特点以下：
1.铸件需要消除毛刺和砂粒、并作退火处理
2. 17H6要求圆度为0.003
3. 17H6要求圆柱度0.004
4. 17H6和导轨面平行度为0.005
5. 17H6和燕尾面平行度为0.005
6. 17H6孔轴心线和导轨面位置度误差为0～0.1
7. 17H6孔和燕尾面位置度误差不超出0.15
8.各面粗糙度达成需要要求
9. 17H6孔需精加工、研配
10.导轨面配刮10～13点/2525
2.2 零件工艺分析
依据零件图可知、关键进行导轨面加工、孔加工和表面加工、钻孔、攻丝，孔精度要求高。该零件年生产5000件属大批量生产，在加工是为了提升劳动效率、降低成本，设计加工零件需要设计专用夹具。

3 工艺规程设计

3.1 确定毛坯制造形成
因为该零件形状较复杂，所以不能用铸造，只能用铸件，而且年生产批量为5000件已达成批生产水平，采取批量造型生产。依据零件关键加工表面粗糙度确定各表面加工余量，查参考文件查参考文件[2] 《机械加工工艺手册》，以后有计算在此就不反复了。
3.2 基面选择
基面选择是工艺规程中关键工作之一，基面选择正确和合理能够使加工质量得到确保、生产效率得到提升；不然不仅使加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
粗基准选择：对于象机床尾座这么零件来说，选择好粗基准是至关关键，能够确保零件多种加工余量选择。对于通常零件而言，以加工面互为基准完全合理；但对于本零件来说，假如以17孔为粗基准可能造成位置精度不达标，根据相关粗基准选择标准（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准）现在选择不加工35外圆表面和外表不加工面作为粗基准，利用一组两个锥套夹持两端作为关键定位面以消除五个不定度，再用一个支承板、支承在前面用以消除一个不定度，达成完全定位。用来加工工件底面。
对于精基准而言，关键应考虑基准重合问题。这里关键以已加工底面为加工精基准。当设计基准和工序基准不重合时应该进行尺寸换算，后面对此有专门计算这里就不反复了。
3.3制订工艺路线
制订工艺路线出发点应该是使零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理确保。在生产纲领已确定为批量生产条件下，能够考虑采取万能机床配以专用夹具，并尽可能使工序集中来提升生产率。除此果之外，还应该考虑经济效，方便使用生产成本下降。
3.3.1 工艺路线方案一
工序Ⅰ.铣削17H孔两端面（粗铣、半精铣）
工序Ⅱ.扩17H孔。
工序Ⅲ.倒角
工序Ⅳ.铣削孔14端面、铣削M6端面、粗铣最底面、粗铣导轨面、铣工艺面、铣削22退刀槽、精铣导轨面、精铣燕尾面
工序Ⅴ.铣削28端面
工序Ⅵ.钻14孔、扩孔
工序Ⅶ.镗削28沉降孔
工序Ⅷ.钻M6孔、攻丝
工序Ⅸ.精加工17孔、研配
工序Ⅹ.精加工导轨面配刮12—13点/2525。
3.3.2 艺路线方案二
工序Ⅰ.铣削17H孔两端面（粗铣、半精铣）
工序Ⅱ.粗刨导轨面
工序Ⅲ.粗刨燕尾面
工序Ⅳ.刨削导轨面工艺台阶面
工序Ⅴ.铣削22退刀槽
工序Ⅵ.精刨导轨面
工序Ⅶ.精刨燕尾面
工序Ⅷ.扩17孔
工序Ⅸ.铣削14孔端面
工序Ⅹ.镗28孔
工序Ⅺ.研配17孔
工序Ⅻ.导轨配刮
3.3.3.工艺方案比较分析
上述两方案特点在于：方案一是先加工孔，然后以此孔为基准加工其它各处，而方案二是以导轨面为基准加工其它面，能够看出以先加工孔，以孔作为定位基准加工时位置精度较易确保，而且定位装夹等全部比较方便，不过方案一中一次装夹多道工序除了能够选择专用夹具设计组合机床（但在成批生产是在一般机床上能确保精度情况下，应尽可能不选择专用机床）以外，只能选择多工位万能铣床加工。而现在万能铣床加工精度还不能加工导轨面精度要求，所以决定将方案二中工序ⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫ移入方案一，因为铣削时不能很好地加工燕尾处斜面，所以在导轨面和燕尾加工全部采取刨削。具体工艺过程以下：
工序1.粗铣削17H6孔两端面
工序2.精铣削17H6孔两端面
工序3.钻17H6孔
工序4.扩17H6孔
工序5.惚 倒角
工序6.粗铣14孔端面
工序7.半精铣14孔端面
工序8.铣削M6端面
工序9. 粗刨燕尾底面
工序10.粗刨轨面
工序11.铣刨导轨面工艺面
工序12.铣削22退刀槽
工序13.精刨燕尾面
工序14.精刨导轨面
工序15.磨燕尾面
工序16.磨导轨面
工序17.钻14孔
工序18.扩14孔
工序19.钻M6螺纹孔
工序20.攻丝
工序21.镗削28沉降孔
工序22.镗削孔
工序23.镗削孔
工序24.导轨面配刮
工序25.精加工17H6孔研配
工序26.人工时效
工序27.终检
但考虑工序集中和铸件不适合热处理取消工序26，而且考虑工序集中，集中同一中加工粗精加工。具体工序以下：
工序1. 导轨面加工（粗、半精铣削导轨面及刨削导轨面工艺面、精刨导轨面）
工序2.燕尾面加工（粗刨、精刨燕尾面）
工序3. 铣削17H6孔两端面（粗、精铣）
工序4.孔加工（钻、扩、绞17H6孔）
工序5. 铣削14孔端面
工序6.14孔加工（14孔钻、扩）
工序7.铣削M6端面
工序8.钻孔（钻M6螺纹孔）
工序9. 惚 倒角
工序10. 磨削（导轨面、燕尾面）
工序11. 镗削（镗削28沉降孔）
工序12. 攻丝
工序13. 导轨面配刮
工序14. 珩磨：
工序15. 精加工17H6孔研配
工序16. 终检
以上过程详见后面工艺卡。
3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯确实定
“尾座体”零件材料为HT200，生产类型为成批生产。采取自由砂型,3级精度（成批生产）。
依据上述原始质料及加工工艺，分别确定各加工表面机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸以下。
3.4.1 孔端面
不平度：、缺点度：查参考资料[4] 《机械制造工艺和夹具设计指导》。
空间偏差： 依据参考资料[4] 《机械制造工艺和夹具设计指导》
铸造公差： 查参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》，按铸件宽度查得宽度公差
（1）粗铣余量
加工精度：IT12，公差查参考资料[4] 《机械制造工艺和夹具设计指导》
加工表面粗糙度：查参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》
铸件加工余量为，
（2）精铣余量
加工精度及表面粗糙度：要求达成，公差，见图纸要求。精加工余量为。
所以总加工为
式（3.1）

3.4.2 内孔
毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求为，参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》确定工序尺寸及加工余量为：
钻孔：
扩孔： 查参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》
精镗： 查参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》
细镗： 查参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》
珩磨： 查参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》 表2.3-51
总加工余量为：
。 式（3-2）
3.4.3 燕尾面加工
考虑其加工长度为，和其联结为导轨面，其精度相对较高，要进行粗加工、半精加工和精加工。
①粗加工：
加工精度、铸件粗加工余量依据参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》。
②半精加工：
加工长度、加工宽度，所以半精加工余量选择参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》 表2.3-59。
③精加工：
加工长度、加工宽度，所以精加工余量选择 参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》 表2.3-60
总加工余量。 式（3.3）
3.4.4 导轨面刨削加工
考虑其加工长度为，一样也是和导轨配合，其加工精度要求很高，所以需要进行粗加工，半精加工和精加工。
①粗加工：
加工精度选择选择加工余量
②半精加工：
加工长度、加工宽度，所以加工余量选择 。由参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》 表2.3-59
③精加工：
加工长度、加工宽度，所以精加工余量选择 由参考资料[4]《机械制造工艺和夹具设计指导》表2.3-60
总加工余量由式3-3得：
。
3.4.5 孔内径表面
毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求不太高，参考参考资料[2]《机械加工工艺手册》确定工序加工尺寸及余量为：
钻孔：
扩孔： (查参考资料[2] 《机械加工工艺手册》表2.3-48)
7.M6孔加工
公称直径，加工前钻孔直径 (查参考资料[2] 《机械加工工艺手册》表2.3-71) 所以钻孔加工余量为：
。
3.5确定切削用量及基础工时
3.5.1铣削17H6孔两端面。
1.粗铣：
（1）.加工条件
加工要求：铣孔端面。
机床：双端面铣床X364
刀具：粗铣端面刀具材料选择YG6，由铣削宽度选择。查参考资料[5]《金属切削手册》 表6-4得
（2）.计算切削用量
①若考虑工件粗糙度，加工余量为, 但实际，因为以后还要精加工，所以此端面无须全部加工，此时可按考虑，分二次加工，吃刀深度。查参考资料[2]《机械加工工艺手册》 表2.3-5
②每齿进给量查参考资料[5]《金属切削手册》表6-12得
③计算切削速度 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》得耐用度
式（3.4）

④功率计算
式（3.5）

2.精铣：
（1）.加工条件
加工要求：铣孔端面。
机床：双端面铣床X364
刀具：。精铣端面刀具材料选择YG6，。
①吃刀深度
②每转进给量达成粗糙度要求6.3（▽4）
3.5.2.钻孔（钻17H6孔）（依据钻孔取参考值，参考资料[2]《机械加工工艺手册》）

式（3.6）

按机床选择：

考虑其加工长度为，选择钻床摇臂钻床。
切削工时：
，
式（3.7）

3.5.3.铣削14孔端面（粗铣14孔端面、半精铣14孔端面）
1.粗铣14孔端面
（1）.加工条件
加工要求：铣孔端面。
机床：端面铣床XE755
刀具：粗铣端面刀具材料选择YG6，,齿数10。
（2）.计算切削用量
1）.粗铣
①若考虑工件粗糙度，加工余量为, 但实际，因为以后还要精加工，所以此端面无须全部加工，此时可按考虑，分二次加工，吃刀深度。
②每齿进给量 查资料[1]《机床夹具设计手册》
③计算切削速度查资料[1]《机床夹具设计手册》 耐用度

④功率计算

2.半精铣14孔端面
（1）.加工条件
加工要求：铣孔端面。
机床：端面铣床XE755
刀具：。精铣端面刀具材料选择YG6，。
（2）. 半精铣
①吃刀深度
②每转进给量达成粗糙度要求。
3.5.4.铣削M6端面
加工要求：铣M6螺纹端面。
机床：端面铣床XE755
刀具：。铣端面刀具材料选择YG6，。
铣
①吃刀深度
②每转进给量就能够达成粗糙度要求。
3.5.5.钻孔（钻14孔、钻M6螺纹孔）（依据钻孔取参数值，加工工艺手册）
1.钻14孔

式（3.8）

按机床选择
所以实际切削速度
切削工时：查参考资料[2]《机械加工工艺手册》。
，
根据式3-7得：

2.钻M6螺纹孔依据钻孔取参数值，查参考资料[2]《机械加工工艺手册》。

由式3-8得 ：

按机床选择
所以实际切削速度
切削工时： 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
，
由式3-7得：

3.5.6.扩孔（扩17H6孔）

切削深度：
由式3-8得：

按机床选择：
所以实际切削速度：
切削工时：查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
，
由式3-7得：

3.5.7.惚 倒角
为了缩短辅助时间，取倒角时主轴转速和钻孔相同，

3.5.8.扩孔（扩14孔）

切削深度：
由式3-8得：

按机床选择：
所以实际切削速度：
切削工时： 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
，
由式3-8得：

3.5.9.刨削导轨面（粗、半精刨削导轨面及刨削导轨面工艺面、精刨导轨面）
1.粗刨：
（1）.加工条件
加工要求：粗刨导轨面。
机床：端面铣床BE755
刀具：粗铣端面刀具材料选择YG6，。
（2）.计算切削用量
①若考虑工件粗糙度，加工余量为, 但实际，因为以后还要精加工，所以此端面无须全部加工，此时可按考虑，分二次加工，吃刀深度。
②每齿进给量： 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
③计算切削速度 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
耐用度：
由3-4得

④功率计算

2.半精刨削导轨面及铣削导轨面工艺面
（1）.加工条件
加工要求：半精铣削导轨面及铣削导轨面工艺面。
机床：端面铣床BE755
刀具：粗铣端面刀具材料选择YG6，。
（2）.计算切削用量
①若考虑工件粗糙度，加工余量为, 但实际，因为以后还要精加工，所以此端面无须全部加工，此时可按考虑，分二次加工，吃刀深度。
②每齿进给量 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
③计算切削速度 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》 耐用度
由3-4得：

④功率计算
式（3-9）
3.精刨：
加工要求：精刨削导轨面。
机床：端面铣床BE755
刀具：精铣端面刀具材料选择YG6，。
①吃刀深度
②每转进给量达成粗糙度要求6.3（▽4
4.粗刨燕尾底面
加工要求：铣刨燕尾底面。
机床：端面铣床BE755
刀具：铣端面刀具材料选择YG6，。
①吃刀深度
②每转进给量就能够达成粗糙度要求。
3.5.10.铣削22退刀槽
加工要求：铣削22退刀槽。
机床：铣床X525
刀具：。粗齿锯片铣刀，，，齿数20。
铣
①吃刀深度
②每转进给量就能够达成粗糙度要求。
3.5.11.刨削燕尾面（粗刨、精刨燕尾面）
（1）.加工条件
加工要求：刨削燕尾面。
机床：刨床BE755
刀具：。精铣端面刀具材料选择YG6，。
1）.粗刨
①若考虑工件粗糙度，加工余量为, 但实际，因为以后还要精加工，所以此端面无须全部加工，此时可按考虑，分二次加工，吃刀深度。
②每齿进给量 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
③计算切削速度 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》 耐用度
由3-8得：

④功率计算

2）.精铣
①吃刀深度：
②每转进给量： 达成粗糙度要求6.3（▽4）
3.5.12.镗削（精镗、细镗孔）
取刀杆直径， 刀杆伸出量。
粗镗：加工余量。分两次加工。令，，选择硬质合金YT5镗刀。

精镗：
细镗：取刀杆直径， 刀杆伸出量。
粗镗：加工余量：

分两次加工。令，，选择硬质合金YT5镗刀。
。
3.5.13.磨削（导轨面、燕尾面）
因为全部是平面加工，所以采取平面磨削加工方案。
1.导轨面磨削
选择机床： 导轨磨床MM52125
磨具： 粗磨采取平行砂轮。查参考资料[2]《机械加工工艺手册》。
磨削用量选择：
合理磨削用量选择通常标准为：①粗磨时，工件加工精度和粗糙度要求差部分，可采取较大、。②精磨时，必需采取小、、。③要依据工件尺寸大小、刚性好坏，选择合理、。④依据加工材料强度和硬度和导热性，合理地选择、。⑤依据砂轮切削性能好坏使用合理。⑥磨削细长零件时，工件轻易产生震动，应合适降低些。由此选择以下：

轴向进给量（双行程）
工件速度：
查参考资料[2]《机械加工工艺手册》表2.4-167
径向进给量：

查参考资料[2]《机械加工工艺手册》表2.4-167
切削工时：
式（3.9）
式中 L——加工长度，138mm
b——加工宽度，90mm
——加工余量，0.022mm
K——系数，1.14
Z——同时加工零件数

2. 燕尾面磨削
选择机床： 导轨磨床MM52125
磨具： 粗磨采取平行砂轮。（查机械加工工艺手册）。
磨削用量选择：

轴向进给量：
（双行程）
工件速度
（表2.4-167）
径向进给量
（表2.4-167）
切削工时：
（式3.10）
式中 L——加工长度，90mm
b——加工宽度，11mm
——加工余量，0.022mm
K——系数，1.14
Z——同时加工零件数

3.5.14.镗削（镗削孔、镗削28沉降孔）
1.镗削孔
（取刀杆直径， 刀杆伸出量。
粗镗：加工余量。分两次加工。令，，选择硬质合金YT5镗刀。

精镗：
2.镗削28沉降孔
取刀杆直径， 刀杆伸出量。
粗镗：加工余量：
。
分两次加工。令，，选择硬质合金YT5镗刀。

精镗：
3.5.15.攻丝
公制螺纹，因为加工材料是铸件，所以选择以下：
（查参考资料[2]《机械加工工艺手册》表2.4-105）
所以
按机床选择
3.5.16.导轨面配刮
采取人工配刮达成10～13点/2525
3.5.17.珩磨： 孔
加工条件：工件尺寸不太大，孔直不太大。
珩磨机床：因为工件尺寸不太大，所以选择卧式珩磨机床。
珩磨头：选择磨较小孔珩磨头。
珩磨切削参数选择：因为加工是会铸铁，所以查机械加工工艺手册得：
合成切削速度选择（精加工）
圆周速度（精加工）
往复速度（精加工）
油石径向进给为
所以到油石行程长度
选择煤油作为该加工切削液。
3.5.18.精加工17H6孔研配
采取人工研配达成粗糙度等要求。
3.5.19.终检
检测工件是否有裂纹等缺点

4 夹具设计

为了提升劳动生产率，确保加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
经过和指导老师协商，决定设计孔加工夹具、设计主视图孔加工夹具、设计零件底面加工夹具。
4.1 问题提出
利用这些夹具用来加工孔、孔和零件底面，这些全部有很高技术要求。但加工部分全部还未加工，所以，在设计时，关键考虑怎样提升劳动生产率，降低劳动强度，而且精度也是很关键。
4.2夹具设计
4.2.1 零件底面加工夹具
（1）定位基准选择
因为工件孔17和14全部要以底面做为基准加工，故首先得做出底面加工夹具。加工底面时间为确保相对17孔于A和B面平行度我们就得要正确设计出以导轨面和燕尾面为关键定位夹具。还考虑到工件圆度和圆柱度误差小，我们设计夹具就含有对孔17夹具定位正确，和加工时震动小，那就得在孔17孔外圆找个定位夹紧点。
夹紧时关键是限制工件在平面上转动和翻滚，因为外表面基础上是不用加工，所以在加工时候采取两侧面作为夹紧。
（2）夹紧力选择
在钻孔是夹紧力产生力矩，必需满足
查资料[1]《机床夹具设计手册》
其中 ——刨削力，其值由切削原理公式计算确定；
——刨削时，压板产生力。
为了提升夹紧速度，采取加工夹具草图图所表示紧机构。

图4.1
（3）定位误差
定位元件尺寸及公差确实定。夹具关键定位是孔，该孔和该面有平行度有一定要求为0.0005，和位置度要求为
4.2.2 主视图孔加工夹具
（1）定位基准选择
由零件图可知，孔应对导轨面和燕尾面有平行度及位置度要求，而且本身有圆度和圆柱度要求。为了使定位误差为零，应该采取互定位，不过因为其它各面全部未加工，所以这里只选择已加工底面和75度斜面作为关键定位基准。因为孔17精度要求高，和定位尺寸误差小，为确保孔位置和加工正确性我们在加工底面时间要求经过精加工后作为加工17孔基准。这么就能够愈加好确保孔17位置和加工精度！
夹紧时关键是限制工件在平面上转动，因为外表面基础上是不用加工，所以在加工时候采取不加工面作为夹紧。

图4.2
（2）夹紧力选择
在钻孔是夹紧力产生力矩，必需满足
（查资料[1]《机床夹具设计手册》）
其中 ——钻削时扭矩，其值由切削原理公式计算确定；
——钻削时时，左边压紧件产生力矩；
——钻削时时，右边压板产生力矩。
为了提升夹紧速度，而且工件较小，切削过程中震动不太大。夹具图在后面画出。
夹紧力 式（4.1）

式（4.2）

（3）定位误差
定位元件尺寸及公差确实定。夹具关键定位是孔两端面，该端面和孔垂直度有一定要求。
4.2.3 孔加工夹具
（1）定位基准选择
由零件图可知，加工孔14夹具其实一样以底面和75度面作为基准,也就是在加工17孔上做一个45度斜角度。。
夹紧时关键是限制工件在平面上转动，因为外表面基础上是不用工，所以在加工时候采取不加工面作为夹紧。
因为考虑钻削力作用，把夹具体做出斜角。
（2）夹紧力选择
在钻孔是夹紧力产生力矩，必需满足
查资料[1]《机床夹具设计手册》
其中 ——钻削扭矩，其值由切削原理公式计算确定；
——钻削时，左边压紧件生力矩；
——钻削时，右边压板产生力矩。
为了提升夹紧速度，在工件紧机构图4.3所表示：

图4.3
（3）定位误差
①定位元件尺寸及公差确实定。夹具关键定位是导轨面和燕尾，该端面和孔垂直度有一定要求。
②还有就是45夹角可能存在一定误差。

5 总 结

参考文件

致谢