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畢 業(yè) 設 計 課題 :<微電機殼的機械加工工藝規(guī)程編制和專用夾具設計> 班級： 姓名： 指導老師： 完成日期： 設計題目：微電機殼的機械加工工藝規(guī)程編制和專用夾具設計 生產(chǎn)綱領：中批或大批量生產(chǎn) 設計內(nèi)容： 1、繪制零件圖1 張 2、繪制零件毛坯圖1張 3、編制機械加工工藝過程卡片1份。 4、機械加工工序卡設計。 5、專用夾具設計圖1套 6，設計說明書一份 專業(yè)班級： 指導教師： 目錄 1.1 零件的分析 ……………………………………………1 1.1.1 零件的作用 ………………………………………1 1.1.2 零件的工藝分析 …………………………………1 1.2 工藝規(guī)程的設計 ………………………………………2 1.2.1 確定毛坯的制造形式 ……………………………2 1.2.2 基面的選擇 ………………………………………2 1.2.3 制造工藝路線 ……………………………………3 1.2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯的確定 ………3 1.2.5 切削用量確定及基本工時 ………………………3 1.3 夾具的設計 ……………………………………………4 1.3.1 制定設計方案 ……………………………………4 1.3.2 確定定位方法、選定位元件 ……………………4 .3.3 確定夾緊方案、設計夾緊結構 …………………5 1.3.4 定位誤差分析 ……………………………………5 1.4 結論 ……………………………………………………6 1.5 參考文獻 ………………………………………………7 摘要 “機械制造工藝”是一門機械類專業(yè)的主干專業(yè)課程，它涉及面廣，實踐性強，綜合性強靈活性大。此課程的畢業(yè)設計是重要的實踐性教學環(huán)節(jié)和總結環(huán)節(jié)，不僅可以幫助牢固掌握知識，培養(yǎng)綜合知識的能力，而且有利于將知識轉化為技術能力，為我們即將走向的就業(yè)崗位做好準備。生產(chǎn)中的實際問題往往是千差萬別的，生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，批量不同，現(xiàn)場生產(chǎn)條件不同，其制造方法也不一樣. 微電機殼是設計的薄壁件，其構造為底座四個通孔、內(nèi)表面六個凸臺和斷面上六個螺紋孔，便于零件上的安裝。其作用是為轉子和定子起保護作用，用途廣泛。 就個人而言，在對微電機殼的設計過程中，有定位基準的選擇確定加工各表面所需工時，每到工序所選機床的切削速度、進給量以及刀具的選則都是事關重要的，尤其夾具的定位夾緊在每到工序上都有不同的要求。通過這些設計，鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，便于以后的設計，打下良好的基礎。 通過設計，微電機殼在工業(yè)發(fā)展趨勢有良好勢頭。在以后進工廠工作過程中，能對微電機殼的結構和安裝上有較深刻的認識。 由于能力有限，設計中有許多不足之處，希望老師給予批評與指導。 一，零件的工藝分析 1.1.1零件的作用 題目給定的零件是微電機殼，是圓環(huán)形厚度為4mm。其作用，一是支撐和固定電機，二是固定電機轉子，使轉子能夠平穩(wěn)轉動。零件的兩端各有均布3xM5—7H螺紋孔，用以安裝和固定端蓋。距離圓心往下65-0.1/-0.4mm有支撐厚度為8mm，長度為100mm,從零件端面各縮進5mm的底座,有四個φ8鍯孔φ12m均布用以固定電機。零件φ114mm內(nèi)圓有6塊寬為12mm，高為6mm 的肋板均布。在機座頂端有2*M4-7H和φ10的通孔用作油孔和吊環(huán)孔。 1.1.2零件的工藝分析 電機殼共有3組加工表面，它們有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下： 1、以厚度為8mm的底座底面和上表面 這一組加工表面包括：兩個底面尺寸為30x100mm，粗糙度為3.2，平行度為0.05，還有以底面為基準在平面上的4個φ8mm鍯孔φ12mm，其中孔中心與零件中心線尺寸為 50+/-0.085mm,孔的中心度為φ0.6mm最大要求。還有底座與零件連接的倒圓角為5mm。 2、φ114mm孔為中心的加工兩端表面 這一組加工表面包括：兩端3xM5—7H螺紋孔深度為12mm，并與肋板界線圓中心度為φ0.4，分別以端面和肋板面為基準。端面的粗糙度為12.5。 3、在φ102 -0.051+0.036肋板界線圓中的各個肋板表面 這一組加工表面包括：圓心與底座底面的平行度為0.1，肋板表面的粗糙度為3.2，內(nèi)圓與肋板的倒圓為2mm。其中，主要加工12mmX6mm的均布肋板。還要加工尺寸為9mm，11mm，47mm中2xM4——7H和φ10mm的通孔。φ10mm孔的粗糙度為12.5。 由以上分析可知，對于這幾組加工表面而言，可以先加工底座的兩個表面，然后借助于專用夾具加工另外的幾個表面，并且保證它們之間的位置精度要求。 二，毛坯的制造方式 零件材料為HT20-40?？紤]到電機在運行中是高速運行的，產(chǎn)生熱量，零件在工作過程中經(jīng)常承受高溫及交變載荷，因此應該選用鑄造，以使材料不易變形，保證零件工作的可靠性。由于零件大批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用砂型鑄造。這對于提高生產(chǎn)率，保證價格質(zhì)量也是有利的 ` 三、工藝規(guī)程設計 （1）基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 1、粗基準的選擇 對于一般的腔類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面做粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應以與價格表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準），現(xiàn)選取外圓φ122的不加工外輪廓表面為粗基準，利用一組短V形塊支承這個外輪廓作為主要定位面，以消除,y,z中四個自由度，再利用專用的夾具夾持外圓用以消除x軸中的兩個自由度，達到完全定位。 2、精基準的選擇 精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題 。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。 （2）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以采用c6130臥式車床和XA6132臥式銑床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 工序1：銑零件底座底面尺寸為30mmX 100mm，并銑兩個底面內(nèi)側 6x100mm，厚度為2mm的階梯面。 選用立式銑床和專用夾具。 工序2：4次鉆底座上的孔φ8mm，鍯沉頭孔φ12mm 立式鉆床和專用夾具。 工序3： 車零件φ122 0-0.63 mm兩端面圓 選用CA6130車床 工序4：銑零件內(nèi)圓中的6個肋板表面 選用XA6132臥式銑床和專用夾具。 工序5：鉆M4—7H中底孔和φ10mm的通孔 選用Z535立式鉆床和專用夾具。 工序6：2次攻M4—7H的螺紋通孔 選用Z535立式鉆床和專用夾具。 工序7：6次攻兩端面φ111mm上的M5---7H的螺紋孔，深度為12 mm 選用Z535立式鉆床和專用夾具。 工序8：沖箭頭 工序9：終檢 （Ⅳ） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “微電機殼”零件材料為HT20-40，硬度為170~241HBS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可采用砂型鑄造。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸： 1、底座底面（30mmX 100mm） 考慮其厚度為8mm，與其連接外圓φ122mm的連接處為倒圓5mm，為了簡化加工余量，現(xiàn)直接鑄造兩側底座的尺寸為32X102mm，厚度為10mm，底面30X100和其中尺寸為6X100mm，高為2mm的階梯面為自由尺寸公差，表面粗糙度值要求為3.2，只要求粗加工，此時尺寸加工余量2Z=2mm已能滿足加工要求。 2、4個孔φ8mm鍯φ12mm（底座） 毛坯為實心，不沖孔。4個孔精度要求介于IT10~~IT11之間，以零件的軸線來定位。參考相關書籍和手冊可以確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： φ7.8mm 鉆孔： φ8 mm 2Z=0.2mm 鏜鍯孔： φ11mm 2Z=3mm 擴鍯孔： φ12 mm 2Z=1mm 3、兩個端面圓（114mm----φ122 0-0.63 mm） 要求表面粗糙度為12.5，外殼長度為114mm，則可以采用粗加工。參照相關手冊確定φ122mm 0-0.63外殼毛坯長度為119mm，以及加工余量分配： 粗車兩個端面： 115mm 2Z=4mm 半精車端面： 114mm 4、內(nèi)圓中6個肋板表面（φ102mm） 要求內(nèi)圓心軸線與底面的平行度為0.1，肋板表面粗糙度為3.2，肋板表面界線圓尺寸為102f9，肋板與內(nèi)圓連接的倒圓為2mm。參照相關的工藝手冊確定肋板的毛坯尺寸為寬14mmX長114mm,厚度為8mm和加工余量分配： 銑肋板了兩個側面和倒圓：12mm 2Z=2mm 粗銑肋板表面： 6.4mm 2Z=1.6mm 半精銑肋板表面： 6mm 2Z=0.4mm 5、螺紋孔 (9mm、47mm -----2*M4—7H) 攻螺紋孔：φ3.9mm 通孔 攻螺紋孔：φ4mm 2Z=0.1mm 通孔 通孔（20mm-----φ10mm） 鉆孔：φ9.8mm 通孔 鉆孔：φ10mm 2Z=0.2mm 通孔 由于毛坯以及各道工序（或工步）的加工都有加工工差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上，加工余量有最大及最小之分。 由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應按調(diào)整法加工方式予以確定。 （Ⅴ）確定切削用量及基本時間 切削用量包括背吃刀量 、進給量f 和切削速度V 。確定順序應該是 ，再確定 。 工序1切削用量及基本時間的確定 1切削用量 本工序銑底座的兩個階梯面，所選刀具為高速鋼圓柱銑刀其直徑為d=6mm，齒數(shù)z=8。已知銑削寬度b=6mm，銑削深度2mm故機床選用立式銑床。 1.確定每次進給量 根據(jù)《機械制造技術基礎》查得每齒進給fz=0.20～0.30mm/z，現(xiàn)取fz=0.20mm/z。 2.選擇銑刀磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《機械制造技術基礎》查得銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.8mm，耐用度T=120min。 3.確定切削速度和每齒進給量 根據(jù)《切削用量簡明手冊》所知，依據(jù)上述參數(shù)，查取Vc＝85mm/s，n=425r/min,Vf=438mm/s。 根據(jù)型立式銑床主軸轉速表查取，nc=250r/min,Vfc=400mm/s。 則實際切削： 4.校驗機床功率 根據(jù)資料所知，根據(jù)以上參數(shù)可知切削功率的修正系數(shù)k =1，則P = 2.5kw，P =0.8 kw，P =7.5 P = PP P =7.50.8=6＞P = 2.5kw 可知機床功率能滿足要求。 2 基本時間 根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為： T=(1+y+/nf)i=0.2min 輔助工時 t =0.2min t =0.15min 工序2的切削用量及基本時間的確定 1、 切削用量 本工序為鉆底座φ8mm孔并锪沉頭孔φ12mm，刀具選用高速鋼復合鉆頭，使用切削液 ①、確定進給量f 由于孔徑和深度都不是很大，宜采用手動進給，fz=0.02mm/r。 ②、選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》查得，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度T=50min。 ③、確定鉆削速度V 根據(jù)《切削用量簡明手冊》查得σ=670MPa的HT200的加工性為5類，進給量f=0.20mm/r，主軸轉速 V=17m/min，n=1082r/min。根據(jù)Z535立式鉆床說明書選擇主軸實際轉速. 2 、基本時間 鉆φ8mm的通孔，基本時間為25s 輔助工時 t=10s 锪沉頭孔4xφ8mm孔，基本時間為50s 輔助工時 t=15s 工序3：切削用量及基本時間的確定 1、切削用量的確定 本工序為車φ122mm的端面。所選刀具為后角 ＝120，45度車刀，選用CA6130車床。 a: 粗加工切削用量的確定 背吃刀量 根據(jù)加工余量確定。由資料可知端面加工時一般可取： =(2/3~3/4)Z 其中Z為單邊加工余量。因此可知 =0.7Z。 即： =0.7x4=2.8. 2、進給量f 進給量f的選擇主要受刀桿、刀片、工件及機床進給機構等的強度、剛性的限制。實際生產(chǎn)中由查表確定。查表得：f = 0.4mm。 切削速度 車削端面時：刀量確定后由公式可就算得切削速度。 計算公式為： 公式中的系數(shù)查表可得: 則計算得：端面加工 = 42m/min 主軸轉速 n=189.5r/min 3 、基本時間 粗車φ114mm端面Tj1= 輔助工時 t=0.15min 工序4：切削用量及基本時間的確定 1切削用量的確定 本工序為銑寬為12 mm的內(nèi)圓肋板面。所選刀具為切槽銑刀，銑刀直徑d=6mm，z=10，已知銑削寬度a =12mm故機床選用XA6132臥式銑床。 ①、確定每齒進給量f 根據(jù)《機械制造技術基礎》，用切槽銑刀加工鑄鐵，查得每齒進給量f =0.52～0.10mm/z、現(xiàn)取f =0.52mm/z。 ②、選擇銑刀磨損標準及耐用度 根據(jù)《機械制造技術基礎》，查得用銑刀加工鑄鐵，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.20mm，耐用度T=60min。 ③、確定切削速度和每齒進給量f 根據(jù)《切削用量簡明手冊》所知，依據(jù)銑刀直徑d=6mm，銑削寬度a =12mm，耐用度T=60min時查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根據(jù)XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，nc=300r/min,Vfc =475mm/s。 ④、校驗機床功率 據(jù)資料可知，切削功率的修正系數(shù) =1，則P = 2.8kw，P =0.8 kw，可知機床功率能滿足要求。 2 基本時間 根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為： T基 =0.25min 輔助工時 t =0.01min 工序5切削用量及基本時間的確定 本工序為鉆2*M4—7H的底孔和鉆φ10通孔 1、切削用量 刀具選用高速鋼復合鉆頭，使用切削液 ①、確定進給量f 由于孔徑和深度都不是很大，宜采用手動進給，fz=0.02mm/r。 ②、選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》查得，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度T=50min。 ③、確定鉆削速度V 根據(jù)《切削用量簡明手冊》查得σ=670MPa的HT200的加工性為5類，進給量f=0.20mm/r，主軸轉速 V=17m/min，n=1082r/min。根據(jù)Z535立式鉆床說明書選擇主軸實際轉速. 2 、基本時間 鉆φ10mm的通孔，基本時間為25s 輔助工時 t=10s 鉆2xM4mm的通孔，基本時間為20s 輔助工時 t=10s 工序6——7的切削用量及基本時間的確定 本工序為攻孔M5mm、M4mm螺紋。 1切削用量 刀具選用錐柄階梯麻花鉆，直徑d1=4mm、d2=3mm,以及機用絲錐。鉆床選用Z525臥式鉆床，使用切削液。對于M5mm： ①、確定進給量f 由于孔徑和深度都不大，宜采用手動進給。 ②、選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》，鉆頭后到面最大磨損量為0.6mm，耐用度T=20min。 ③、確定切削速度V 根據(jù)《切削用量簡明手冊》， =670MPa的HT200的加工性為5類，進給量可取f=0.16mm/r, V=13m/min,n=1063r/min,根據(jù)Z525臥式鉆床說明書選擇主軸實際轉速。 2、 基本時間攻φ5mm螺紋孔,攻絲,基本時間為45s. 輔助工時大約為 t=45s 3、 基本時間攻φ4mm螺紋孔，攻絲，基本時間為40s 輔助工時大約為 t=40s 三1.3 夾具設計 1.3.1）制定設定方案 本夾具是工序鉆4-φ8孔，由于孔有位置精度要求，故在保證精度要求外，提高生產(chǎn)效率，降低勞動生產(chǎn)強度 1.3.2）確定定位方法，選擇定位元件。 考慮到微電機殼為薄壁件，且批量生產(chǎn)，故在定位上符合“六點定位原則”的基礎上。力求結構設計簡單，便于生產(chǎn)化，故選標準件V形塊和1定位銷及支承釘。 1.3.3）確定夾緊方式，設計夾緊機構。 為了使夾緊裝置滿足鉆孔要求，故采用手動壓板，壓緊內(nèi)圓凸臺表面，滿足夾緊力的方向與切削力F，工件的重力G的方向重合，使夾緊力為最小 1.3.4）定位誤差分析： 由V形塊和定位銷及支承釘定位，由于定位基準和工序基準不重合，故存在基準不重合誤差，則△B為： △ B=0.63mm 本夾具設計中設定的定位元件正好限制六個自由度，屬完全定位且定位元件的定位基準在加工尺寸方向上不存在移動，（為鉆孔）故基準位移誤差為0. 由于加工鉆孔，夾緊力方向與原始切削力及工件重力同在一方向上，加緊力最小，滿足加工需求。 四、畢業(yè)設計心得體會 在畢業(yè)實習的時候，我應聘到一家電機公司，在那里做特種電機的機構設計，在實習過程中剛好遇到了做臥式電機的項目，它是一個132m臥式水冷電機，在跟隨工程師們設計的過程中積累了一些基本電機設計的思路和方法。這讓我在做這次畢業(yè)設計的時候可以知道應該從什么地方入手。這是第一次自己設計，剛開始的時候真的不知道從什么地方下筆，后來經(jīng)過實際的訓練和向廠里的工程師們請教，有了一定的方向。再在自己一個多月的下筆思考縱欲把它完成了. 在這次做畢業(yè)設計的過程中我體會到機械加工工藝是一門非常嚴謹?shù)膶W科，因為在思考問題時要兼顧到很多方面，一個方面沒有想到那么這個設計很有可能就是失敗的，這是一次腦力和體力相加的勞動，它還讓我體會到在機械這個行業(yè)經(jīng)驗積累很重要，知識面也必須很廣，這樣我們在遇到問題時也有很快闊的思路，不至于是閉門造車。 做完畢業(yè)設計我的大學生涯也跟著結束了，我希望自己會在以后的工作中不斷的學習積累，在機械行業(yè)做出一些成績！ 四、參考文獻 1、王斌武主編----《機械制造工藝課程設計指導》 . 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 機械工程系 2、吳拓 鄖建國主編-----《機械制造工程》（第二版）. 機械工業(yè)出版社 3、徐圣群主編------《簡明機械加工工藝手冊》. 上海科學技術出版社 4、陳家芳主編------《實用金屬切削加工工藝手冊》（第二版） 上?？茖W技術出版社 5,張緒祥主編------《機械制造工藝》 高等教育出版社 50