机械制造工艺学课程设计任务书
题目：转速器盘零件的机械加工工艺规程及专用夹具 内容：（1）零件一毛坯合图 1张 （2）机械加工工艺规程卡片 12张 （3）夹具装配总图 1张 （4）夹具零件图 一张 （5）课程设计说明书 一份 原始资料：该零件图样一张；单件大批量生产。
班级：12机制1班 学生：陈再好 2015年 12月 28 日
专业整理
目录 第一部分：
序言 ………………………………………………………………………… 2 一 设计目的……………………………………………………………… 2 二 设计感想与体会 …………………………………………………… 2
第二部分：工艺规程与夹具设计过程
工艺规程与夹具设计过程 ……………………………………………… 4 一、设计题目,计算生产纲领及生产型………………………………… 4
二、零件的分析………………………………………………………5
(一) 零件的作 ……………………………………………………………… 5 (二) 零件的工艺分析 ……………………………………………………… 5
三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯 ……………………… 6 四、工艺规程设计 ………………………………………………………… 6 (一) 定位基准的选择 ……………………………………………………6 （二）零件表面加工方法的选择………………………………………… 7 （三）制定加工工艺路线 ……………………………………………… 8
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（四）选择加工设备及刀、夹、量具 ………………………………… 10 五、加工工序设计 ……………………………………………………… 11 (一) 确定切削用量及基本工时 ………………………………………… 11
六、填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡 …………………………17 七、夹具设计…………………………………………………………………17
（一）问题的提出………………………………………………………………17 （二） 夹具设计的有关计算………………………………………………17 （三） 夹具结构设计及操作简要说明…………………………………20
八、主要参考文献…………………………………………………………21
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序 言
一、设计目的：
现代机械制造工艺设计是机械类专业学生在学完了《机械制造技术基础》等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到：
1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；
2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力； 3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；
4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。
二、设计感想与体会：
三周的课程设计就是一个团队合作的过程。所谓1+1>2，一个团队的合作，使我们的设计成果不到三周时间就渐渐呈现在我们的眼前。看着眼前的手工图纸、CAD图和设计计算的手稿，三周的设计过程一幕幕浮现在眼前。
三周的设计让我们学到了很多东西。这次设计可以说是三年的课程学习所掌握的所有机械工程学科的基础知识的融会贯通，因为我们以前曾经学得很好，但是都是理论的东西，学习了马克思主义哲学之后，终于知道理论联系实际才使我们有了更进一步的体会。
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在这次设计中，我学会的如何设计、如何计算，更重要的是我学会了合作，我懂得了团队合作的重要性。我们以前做的设计都是一个人的，而且规模小，不需要什么规划，这次可以说是综合了我们的所有智慧。同时，得到了我们的指导老师的大力支持。
由于我们水平所限，设计中难免有错误和不妥之处，在此还诚请指导老师批评指正。
工艺规程与夹具设计过程
一、根据生产纲领，确定生产类型：
所给任务的零件是某机器上的一个转速器盘的零件。假定该机器年产量为5000台，且每台机器中仅有一件，若取其备品率为5%，机械加工废品率为2%，则该零件的年生产纲领为：
N=Qn(1+5%+2% )件/年=5400件/年。由上式可知，该零件的年产量为5400件，由零件的特征可知，它属于机体类小零件，因此，可以确定其生产类型为单件大批量生产。
二 零件的分析
（一） 零件的作用
本设计任务给定的零件是该机器中的转速器盘，即传递运动并保持其他零件正确工作方式，和保持互相之间的正确位置。其对加工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要求，由于零件比较复杂，不成规则，故加工过程中需要用到复杂的夹具。 零件的工艺分析
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该零件图的视图正确，完整，尺寸，公差及技术都符合要求。但是，零件的加工过程，需要有较高的平面度，某些地方需要较细的表面粗糙度，各装配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否则会影响机器设备的性能和精度。
由于零件的结构比较复杂，加工时需要较复杂的夹具才能准确的定位，并保持适当的夹紧力，可以用花盘进行定位加紧，并用垫块进行辅助定位。
同时基准面的选择也是很重要的。在加工各孔的端面时，先用铣刀铣出下表面，在以下表面为基准，铣出上面的各表面（各孔的加工也是以下端面为定为基准的）；在加工前后端面时，由于工件前后尺寸较大，可在镗床上铣端平面，铣出后表面。之后，以后表面为基准，铣出两个Φ9孔，在加工过程中，应尽量减少安装的次数，以减少安装时带来的安装误差。
三 确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状
根转速器盘是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性
能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用铸铁材料HT200，铸铁材料是最常见的材料，其优点是：容易成型，切削性能好，价格低廉，且吸振性好。为了得到较好的强度和表面硬度，可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理（如果需要的话）。
由于零件的结构复杂，用锻件是不太可能的，因此，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，最好用成型铸造法，以减少加工余量和保
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证零件的结构准确性。
2.3-12，用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示： 表1
加工表面 基本尺寸 加工余量加工余量数说明 等级 右侧面 左端面 右端面 中间端面 28mm 8mm 14mm 4mm H H H H 值 2mm 2mm 2mm 2mm 单侧加工 单侧加工 单侧加工 单侧加工 四 工艺规程设计 定位基准的选择：
定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要面和重要孔做基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，
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减少辅助时间，所以粗基准为上端面。本零件是有精度较高要求的孔的盘状零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。
例如，先铣出下表面，再以下表面为基准，加工出上端各表面，同样，也是以下表面为基准钻出3个孔；加工前后端面时，先以下表面为基准，在镗床上铣出后端面，再以后端面为基准，加工出2个Φ9的孔的前端面。
由于扇形部分的表面比较不易加工，首先以加工出来的下端面为基准加工出各孔处的各个上端面，再以上端面为基准，加工出其它孔处的下端面；零件的2个Φ9孔的上边缘表面是不能用来作为定位基准的。
零件表面加工方法的选择：
本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面，内孔等，其加工方法如下：
（1）下表面（大面积表面）：虽然不是重要的表面，没有粗糙度要求，但是定位基准面，用铣车进行端铣平面，粗铣即可。 （2）上边缘面：不是重要表面，粗铣即可。
（3）各孔处的上端面：是重要表面，表面粗糙度R6.3，可以进行粗铣后，再进行半精铣或精铣。
（4）后端面：是重要表面，也是定为基准面，表面粗糙度R6.3，进行粗铣再半精铣或精铣。
（5）2个Φ9孔的前端面：表面粗糙度R12.5，只需进行粗铣。
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（6）2个Φ9孔的加工：表面粗糙度R12.5，以下端面为基准，粗镗出2个Φ9孔；；普通镗床即可。
（7）Φ10孔的加工：表面粗糙度R6.3，可用镗床进行镗孔，粗镗或扩孔均可。
（8）Φ6孔的加工：表面粗糙度R3.2，是要求较高的孔，可进行粗镗→半精镗，或者孔→精扩，既可满足要求。
（10）园角：有R3，R5,R6.5,R15几种园角，可用立铣刀周铣出园角。（三） 制定加工工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。由于是单件小批量生产，故加工工艺采用工序集中原则。 方案一：表2 工序号 01 02 03 04 05 06
工序内容 铸造 时效 涂漆 铣Φ9端两侧面 铣Φ10端两端面 铣Φ9端两端面 8
07 08 09 10 11 方案二：表3 工序号 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11
钻通孔Φ10与钻通孔Φ6 钻通孔Φ9 镗孔Φ10，孔口倒角0.5X４５度 检验 入库 工序内容 铸造 时效 涂漆 铣Φ9端两端面 铣Φ10端两端面 铣Φ9端两侧面 钻通孔Φ10与钻通孔Φ6 镗孔Φ10，孔口倒角0.5X４５度 钻通孔Φ9 检验 入库 工艺方案的比较与分析：
因左右两端面均对φ10mm孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。
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根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面，下端面的精铣放在后面，每一阶段要首先加工上端面后钻孔，左端面上φ10mm孔放后面加工。初步拟订加工路线方案一。方案一遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。如，铣Φ9端两端面与铣Φ9端两侧面，两工序前后对调,这样保证了加工面的定位精度。工序镗孔Φ10及孔口倒角0.5X４５度应在工序最终完成，使孔面在加工后有较多的时间进行自然时效，减少受力变形和受热变形对Φ10mm通孔加工精度的影响。
通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。该工艺过程详见附表１和附表2，机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。 （四） 选择加工设备及刀、夹、量具 （1）. 机床的选择
(a)工序4，5，6用的是铣床，分别进行粗铣，精铣。用普通的卧铣床X62W型万能卧铣床即可。
（b）工序9用的是镗床进行端面的镗削加工，使用普通的镗床即可。 （c）工序7加工一个Φ10孔，2个Φ6孔，工序8加工2个Φ9孔，采用花盘加紧，在立式钻床即可。可选用Z535型立式钻床。（2）. 选择夹具本零件结构比较复杂，不成规则，故夹紧定位比较困难，可采用花盘来定位，并可以使用一些垫块来辅助定位加紧。
例如，在加工上端面时，扇形部分下部分悬空，需要用一些垫块垫住，
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然后用花盘加紧，以防零件加紧时发生变形。在加工前后端面时，用花盘或压板都可以加紧。 （3）选择刀具
(a) 在工工序4，5，6铣平面时，铣刀可以选择直齿或错齿的端铣刀和周铣刀，工序中有粗铣和精铣，在粗铣后，要留有一定的加工余量，供精铣工序加工。
(b) 钻孔有Φ10孔，需要留一定的加工余量，可用Φ8麻花钻直接钻出来。
(c) 镗孔需要镗三种孔Φ10有粗镗和精镗，粗加工可用YT15,精加工可用YT30。 （4）. 选择量具
本零件是单件小批量生产，故采用的是通用量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法的极限误差来选择。在这里选的是第一种方法。 （a）选择平面的量具：
由零件图上看，各平面的相互位置要求不是非常严格，其最小不确定度为0.2mm，选用分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺就行了，因为其不确度为0.02mm，显然满足要求。 （b）选择内孔的量具：
此零件对孔的精度要求较高，其中例如I孔的下偏差要求在0.013之内，故可选用分度值为0.01mm，测量范围为0-150mm的内径百分尺，其不确定度为0.008，满足测量精度的要求。
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工序 加工尺寸 尺寸公差 使用量具
１ 28 0.5 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 ２ 12 0.2 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 ３ 14 --- 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 4 Φ10 0.013 分度值为0.01mm，测量范围为0-150mm的内径百分尺 Φ6 0.030 Φ9 --- 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺
注：本零件要求测量的尺寸并不是很复杂，故只要这两种量具就足够了。
五 加工工序设计
(一) 确定切削用量及基本工时（机动时间）
在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。(1)切削用量指：背吃刀量asp(即切削深度ap)、进给量f及切削速度Vc 。(2)确定方法是：确定切削深度——>确定进给量——>确定切削速度．(3)具体要求是：①由工序或工步余量确定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；在中等功率机床上一次走刀ap可达8～10mm。②按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量：对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度：③可用查表法或计算法得出切削速度Vc查，用公式换算出查表或计算法所得的转
速nc查，根据Vc查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n机作为实际的转速，再用换算出实际的切削速度Vc机填入工
艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度Vc机、实际进给量f机和背
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吃刀量asp之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。 １ 工序钻２个φ9mm孔 (1)、加工条件
工件材料：HT200正火，бb=220MPa，190～220HBS 加工要求：钻扩孔φ9mm
机床选择：选用立式钻床Z525（见《工艺手册》表4.2-14） (2)、确定切削用量及基本工时
选择φ9mm高速钢锥柄标准麻花钻（见《工艺手册》P84） d=9 L=14mm
f机=0.48mm/r (见《切削手册》表2.7和《工艺手册》表4.2-16) Vc查=13m/min （见《切削手册》表2.15）
按机床选取n机=195r/min（按《工艺手册》表4.2-15） 所以实际切削速度：v141.3 m/min. 基本工时：
l=80mm ) l2=(1～4)mm(取4mm) 按《工艺手册》表6.2-5公式计算1.24（min）
２ 工序 粗、精铣左右端面 （２） 粗铣 1）、选择刀具：
根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其
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参数为：铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10。 2）、确定铣削深度a p：
单边加工余量Z=1.5±0.27，余量不大，一次走刀内切完，则：a
p
=1.5mm
3）、确定每齿进给量fz:
根据《切削手册》表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取：fz=0.18mm/z 4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.5mm，现取1.2mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。 5）、确定切削速度Vc：
根据《切削手册》表3.16可以查Vc： 由 ap=1.5mm fz=0.18mm/z，查得
Vc=77mm/z n=245mm/z Vƒ=385mm/z 根据X62W型立铣床说明书（表4.2-35） nc=255 r/min Vƒc=400 mm/min (横向) 6）、计算基本工时：
l=47mm l2=2 T=0.１４ min （２）精铣 1）、选择刀具：
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根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10 2）、确定铣削深度ap：
由于单边加工余量Z=0.5，故一次走刀内切完，则：a p= 0.5 mm 3）、确定每齿进给量fz:
由《切削手册》表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，半精铣取较小的值。现取：fz=0.14mm/z
4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.5mm，现取1.2mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。 5）、确定切削速度Vc：
根据《切削手册》表3.16可以查Vc：
由 ap≤4mm ƒz=0.14mm/z，查得：
Vc=110mm/z n=352mm/z Vƒ=394mm/z 根据X62W型立铣床说明书（表4.2-35） nc=380 r/min Vƒc=400 mm/min (横向) 6）、计算基本工时： l=40 mm l2 =2
所以本工序的基本时间为：
T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min
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（３）工序镗φ１0工序
φ８粗镗余量参考文献［１］表３－８３取粗镗为１.８mm，精镗切削余量为0.2mm,钻孔后尺寸为8H8,各工部余量和工序尺寸公差列于表２－３ 加工表面 φ8 φ9.2 加工方法 粗镗 精镗 余量 1.8 0.2 公差等级 ____ H8 工序尺寸及公差 ø9.8 10H8 孔轴线到底面位置尺寸为5６mm，精镗后工序尺寸为10.02±0.08mm，与下底面的位置精度为0.05mm,与左右端面的位置精度为0.06mm,且定位夹紧时基准重合，故不需保证。0.06mm跳动公差由机床保证。
(2.1) 钻孔φ8mm
选择φ8mm高速钢锥柄标准麻花钻（见《工艺手册》P84）
d=8 L=8mm f机=0.48mm/r (见《切削手册》表2.7和《工艺手册》表4.2-16) Vc查=13m/min （见《切削手册》表2.15）
按机床选取n机=195r/min（按《工艺手册》表4.2-15） 所以实际切削速度： 基本工时：
l=80mm ) l2=(1～4)mm(取4mm) 按《工艺手册》表6.2-5公式计算 1.10min
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粗镗孔时因余量为1.8mm,故ap=1.8mm, 查文献［１］表２. 4-8 取V=0.4m/s=24m/min 去进给量为f=0.02mm/r
n=1000V/πd=1000*24/3.14*20=380r/min 查文献的Fz=9.81*60^nFzCFzapXFzV^nFzKFz pm=FzV*10^-3 CF2=180, XFz=1 Yfz=0.75 nFz=0
Rfz=9.81*60°*180*2.75ˊ*0.2^0.75*0.4°*1 =1452 N P=0.58 kw
取机床效率为０.８５ 0.78*0.85=0.89kw>0.58kw 故机床的功率足够。 下面计算工序09的时间定额 机动时间
粗镗时：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s 精镗时：f取0.1mm/s
L/(f*n)=45/0.1*380=15s
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总机动时间:T=7.5+15=0.38min
六 填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡 工艺文件详见附表。 七 夹具设计
主要参考文献
1．段明扬主编.现代机械制造工艺设计实训教程.桂林:广西师范大学出版社,2007
2．段明扬主编.现代制造工艺设计方法.桂林:广西师范大学出版社,2007
3. 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京:机械工业出版社,2003
4. 艾 兴等编.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社,2002 5. 东北重型机械学院等编.机床夹具设计手册.上海:上海科技出版社,1990
6．华楚生主编.机械制造技术基础（第二版）.重庆:重庆大学出版社,2003
7．互换性及测量技术(东南大学出版社 2000)
8．朱冬梅等编.画法几何及机械制图.北京:高等大学出版社,2000
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