微电机壳的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计

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毕 业 设 计 课题 :<微电机壳的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计> 班级： 姓名： 指导老师： 完成日期： 设计题目：微电机壳的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计 生产纲领：中批或大批量生产 设计内容： 1、绘制零件图1 张 2、绘制零件毛坯图1张 3、编制机械加工工艺过程卡片1份。 4、机械加工工序卡设计。 5、专用夹具设计图1套 6，设计说明书一份 专业班级： 指导教师： 目录 1.1 零件的分析 ……………………………………………1 1.1.1 零件的作用 ………………………………………1 1.1.2 零件的工艺分析 …………………………………1 1.2 工艺规程的设计 ………………………………………2 1.2.1 确定毛坯的制造形式 ……………………………2 1.2.2 基面的选择 ………………………………………2 1.2.3 制造工艺路线 ……………………………………3 1.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定 ………3 1.2.5 切削用量确定及基本工时 ………………………3 1.3 夹具的设计 ……………………………………………4 1.3.1 制定设计方案 ……………………………………4 1.3.2 确定定位方法、选定位元件 ……………………4 .3.3 确定夹紧方案、设计夹紧结构 …………………5 1.3.4 定位误差分析 ……………………………………5 1.4 结论 ……………………………………………………6 1.5 参考文献 ………………………………………………7 摘要 “机械制造工艺”是一门机械类专业的主干专业课程，它涉及面广，实践性强，综合性强灵活性大。此课程的毕业设计是重要的实践性教学环节和总结环节，不仅可以帮助牢固掌握知识，培养综合知识的能力，而且有利于将知识转化为技术能力，为我们即将走向的就业岗位做好准备。生产中的实际问题往往是千差万别的，生产的产品不同，批量不同，现场生产条件不同，其制造方法也不一样. 微电机壳是设计的薄壁件，其构造为底座四个通孔、内表面六个凸台和断面上六个螺纹孔，便于零件上的安装。其作用是为转子和定子起保护作用，用途广泛。 就个人而言，在对微电机壳的设计过程中，有定位基准的选择确定加工各表面所需工时，每到工序所选机床的切削速度、进给量以及刀具的选则都是事关重要的，尤其夹具的定位夹紧在每到工序上都有不同的要求。通过这些设计，锻炼自己分析问题、解决问题的能力，便于以后的设计，打下良好的基础。 通过设计，微电机壳在工业发展趋势有良好势头。在以后进工厂工作过程中，能对微电机壳的结构和安装上有较深刻的认识。 由于能力有限，设计中有许多不足之处，希望老师给予批评与指导。 一，零件的工艺分析 1.1.1零件的作用 题目给定的零件是微电机壳，是圆环形厚度为4mm。其作用，一是支撑和固定电机，二是固定电机转子，使转子能够平稳转动。零件的两端各有均布3xM5—7H螺纹孔，用以安装和固定端盖。距离圆心往下65-0.1/-0.4mm有支撑厚度为8mm，长度为100mm,从零件端面各缩进5mm的底座,有四个φ8鍯孔φ12m均布用以固定电机。零件φ114mm内圆有6块宽为12mm，高为6mm 的肋板均布。在机座顶端有2*M4-7H和φ10的通孔用作油孔和吊环孔。 1.1.2零件的工艺分析 电机壳共有3组加工表面，它们有一定的位置要求。现分述如下： 1、以厚度为8mm的底座底面和上表面 这一组加工表面包括：两个底面尺寸为30x100mm，粗糙度为3.2，平行度为0.05，还有以底面为基准在平面上的4个φ8mm鍯孔φ12mm，其中孔中心与零件中心线尺寸为 50+/-0.085mm,孔的中心度为φ0.6mm最大要求。还有底座与零件连接的倒圆角为5mm。 2、φ114mm孔为中心的加工两端表面 这一组加工表面包括：两端3xM5—7H螺纹孔深度为12mm，并与肋板界线圆中心度为φ0.4，分别以端面和肋板面为基准。端面的粗糙度为12.5。 3、在φ102 -0.051+0.036肋板界线圆中的各个肋板表面 这一组加工表面包括：圆心与底座底面的平行度为0.1，肋板表面的粗糙度为3.2，内圆与肋板的倒圆为2mm。其中，主要加工12mmX6mm的均布肋板。还要加工尺寸为9mm，11mm，47mm中2xM4——7H和φ10mm的通孔。φ10mm孔的粗糙度为12.5。 由以上分析可知，对于这几组加工表面而言，可以先加工底座的两个表面，然后借助于专用夹具加工另外的几个表面，并且保证它们之间的位置精度要求。 二，毛坯的制造方式 零件材料为HT20-40。考虑到电机在运行中是高速运行的，产生热量，零件在工作过程中经常承受高温及交变载荷，因此应该选用铸造，以使材料不易变形，保证零件工作的可靠性。由于零件大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型铸造。这对于提高生产率，保证价格质量也是有利的 ` 三、工艺规程设计 （1）基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 1、粗基准的选择 对于一般的腔类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与价格表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），现选取外圆φ122的不加工外轮廓表面为粗基准，利用一组短V形块支承这个外轮廓作为主要定位面，以消除,y,z中四个自由度，再利用专用的夹具夹持外圆用以消除x轴中的两个自由度，达到完全定位。 2、精基准的选择 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题 。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。 （2）制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以采用c6130卧式车床和XA6132卧式铣床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。 工序1：铣零件底座底面尺寸为30mmX 100mm，并铣两个底面内侧 6x100mm，厚度为2mm的阶梯面。 选用立式铣床和专用夹具。 工序2：4次钻底座上的孔φ8mm，鍯沉头孔φ12mm 立式钻床和专用夹具。 工序3： 车零件φ122 0-0.63 mm两端面圆 选用CA6130车床 工序4：铣零件内圆中的6个肋板表面 选用XA6132卧式铣床和专用夹具。 工序5：钻M4—7H中底孔和φ10mm的通孔 选用Z535立式钻床和专用夹具。 工序6：2次攻M4—7H的螺纹通孔 选用Z535立式钻床和专用夹具。 工序7：6次攻两端面φ111mm上的M5---7H的螺纹孔，深度为12 mm 选用Z535立式钻床和专用夹具。 工序8：冲箭头 工序9：终检 （Ⅳ） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “微电机壳”零件材料为HT20-40，硬度为170~241HBS，生产类型为大批量生产，可采用砂型铸造。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸： 1、底座底面（30mmX 100mm） 考虑其厚度为8mm，与其连接外圆φ122mm的连接处为倒圆5mm，为了简化加工余量，现直接铸造两侧底座的尺寸为32X102mm，厚度为10mm，底面30X100和其中尺寸为6X100mm，高为2mm的阶梯面为自由尺寸公差，表面粗糙度值要求为3.2，只要求粗加工，此时尺寸加工余量2Z=2mm已能满足加工要求。 2、4个孔φ8mm鍯φ12mm（底座） 毛坯为实心，不冲孔。4个孔精度要求介于IT10~~IT11之间，以零件的轴线来定位。参考相关书籍和手册可以确定工序尺寸及余量为： 钻孔： φ7.8mm 钻孔： φ8 mm 2Z=0.2mm 镗鍯孔： φ11mm 2Z=3mm 扩鍯孔： φ12 mm 2Z=1mm 3、两个端面圆（114mm----φ122 0-0.63 mm） 要求表面粗糙度为12.5，外壳长度为114mm，则可以采用粗加工。参照相关手册确定φ122mm 0-0.63外壳毛坯长度为119mm，以及加工余量分配： 粗车两个端面： 115mm 2Z=4mm 半精车端面： 114mm 4、内圆中6个肋板表面（φ102mm） 要求内圆心轴线与底面的平行度为0.1，肋板表面粗糙度为3.2，肋板表面界线圆尺寸为102f9，肋板与内圆连接的倒圆为2mm。参照相关的工艺手册确定肋板的毛坯尺寸为宽14mmX长114mm,厚度为8mm和加工余量分配： 铣肋板了两个侧面和倒圆：12mm 2Z=2mm 粗铣肋板表面： 6.4mm 2Z=1.6mm 半精铣肋板表面： 6mm 2Z=0.4mm 5、螺纹孔 (9mm、47mm -----2*M4—7H) 攻螺纹孔：φ3.9mm 通孔 攻螺纹孔：φ4mm 2Z=0.1mm 通孔 通孔（20mm-----φ10mm） 钻孔：φ9.8mm 通孔 钻孔：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，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大及最小之分。 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。 （Ⅴ）确定切削用量及基本时间 切削用量包括背吃刀量 、进给量f 和切削速度V 。确定顺序应该是 ，再确定 。 工序1切削用量及基本时间的确定 1切削用量 本工序铣底座的两个阶梯面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀其直径为d=6mm，齿数z=8。已知铣削宽度b=6mm，铣削深度2mm故机床选用立式铣床。 1.确定每次进给量 根据《机械制造技术基础》查得每齿进给fz=0.20～0.30mm/z，现取fz=0.20mm/z。 2.选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据《机械制造技术基础》查得铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.8mm，耐用度T=120min。 3.确定切削速度和每齿进给量 根据《切削用量简明手册》所知，依据上述参数，查取Vc＝85mm/s，n=425r/min,Vf=438mm/s。 根据型立式铣床主轴转速表查取，nc=250r/min,Vfc=400mm/s。 则实际切削： 4.校验机床功率 根据资料所知，根据以上参数可知切削功率的修正系数k =1，则P = 2.5kw，P =0.8 kw，P =7.5 P = PP P =7.50.8=6＞P = 2.5kw 可知机床功率能满足要求。 2 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： T=(1+y+/nf)i=0.2min 辅助工时 t =0.2min t =0.15min 工序2的切削用量及基本时间的确定 1、 切削用量 本工序为钻底座φ8mm孔并锪沉头孔φ12mm，刀具选用高速钢复合钻头，使用切削液 ①、确定进给量f 由于孔径和深度都不是很大，宜采用手动进给，fz=0.02mm/r。 ②、选择钻头磨钝标准及耐用度 根据《切削用量简明手册》查得，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=50min。 ③、确定钻削速度V 根据《切削用量简明手册》查得σ=670MPa的HT200的加工性为5类，进给量f=0.20mm/r，主轴转速 V=17m/min，n=1082r/min。根据Z535立式钻床说明书选择主轴实际转速. 2 、基本时间 钻φ8mm的通孔，基本时间为25s 辅助工时 t=10s 锪沉头孔4xφ8mm孔，基本时间为50s 辅助工时 t=15s 工序3：切削用量及基本时间的确定 1、切削用量的确定 本工序为车φ122mm的端面。所选刀具为后角 ＝120，45度车刀，选用CA6130车床。 a: 粗加工切削用量的确定 背吃刀量 根据加工余量确定。由资料可知端面加工时一般可取： =(2/3~3/4)Z 其中Z为单边加工余量。因此可知 =0.7Z。 即： =0.7x4=2.8. 2、进给量f 进给量f的选择主要受刀杆、刀片、工件及机床进给机构等的强度、刚性的限制。实际生产中由查表确定。查表得：f = 0.4mm。 切削速度 车削端面时：刀量确定后由公式可就算得切削速度。 计算公式为： 公式中的系数查表可得: 则计算得：端面加工 = 42m/min 主轴转速 n=189.5r/min 3 、基本时间 粗车φ114mm端面Tj1= 辅助工时 t=0.15min 工序4：切削用量及基本时间的确定 1切削用量的确定 本工序为铣宽为12 mm的内圆肋板面。所选刀具为切槽铣刀，铣刀直径d=6mm，z=10，已知铣削宽度a =12mm故机床选用XA6132卧式铣床。 ①、确定每齿进给量f 根据《机械制造技术基础》，用切槽铣刀加工铸铁，查得每齿进给量f =0.52～0.10mm/z、现取f =0.52mm/z。 ②、选择铣刀磨损标准及耐用度 根据《机械制造技术基础》，查得用铣刀加工铸铁，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.20mm，耐用度T=60min。 ③、确定切削速度和每齿进给量f 根据《切削用量简明手册》所知，依据铣刀直径d=6mm，铣削宽度a =12mm，耐用度T=60min时查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc =475mm/s。 ④、校验机床功率 据资料可知，切削功率的修正系数 =1，则P = 2.8kw，P =0.8 kw，可知机床功率能满足要求。 2 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： T基 =0.25min 辅助工时 t =0.01min 工序5切削用量及基本时间的确定 本工序为钻2*M4—7H的底孔和钻φ10通孔 1、切削用量 刀具选用高速钢复合钻头，使用切削液 ①、确定进给量f 由于孔径和深度都不是很大，宜采用手动进给，fz=0.02mm/r。 ②、选择钻头磨钝标准及耐用度 根据《切削用量简明手册》查得，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=50min。 ③、确定钻削速度V 根据《切削用量简明手册》查得σ=670MPa的HT200的加工性为5类，进给量f=0.20mm/r，主轴转速 V=17m/min，n=1082r/min。根据Z535立式钻床说明书选择主轴实际转速. 2 、基本时间 钻φ10mm的通孔，基本时间为25s 辅助工时 t=10s 钻2xM4mm的通孔，基本时间为20s 辅助工时 t=10s 工序6——7的切削用量及基本时间的确定 本工序为攻孔M5mm、M4mm螺纹。 1切削用量 刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d1=4mm、d2=3mm,以及机用丝锥。钻床选用Z525卧式钻床，使用切削液。对于M5mm： ①、确定进给量f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。 ②、选择钻头磨钝标准及耐用度 根据《切削用量简明手册》，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，耐用度T=20min。 ③、确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》， =670MPa的HT200的加工性为5类，进给量可取f=0.16mm/r, V=13m/min,n=1063r/min,根据Z525卧式钻床说明书选择主轴实际转速。 2、 基本时间攻φ5mm螺纹孔,攻丝,基本时间为45s. 辅助工时大约为 t=45s 3、 基本时间攻φ4mm螺纹孔，攻丝，基本时间为40s 辅助工时大约为 t=40s 三1.3 夹具设计 1.3.1）制定设定方案 本夹具是工序钻4-φ8孔，由于孔有位置精度要求，故在保证精度要求外，提高生产效率，降低劳动生产强度 1.3.2）确定定位方法，选择定位元件。 考虑到微电机壳为薄壁件，且批量生产，故在定位上符合“六点定位原则”的基础上。力求结构设计简单，便于生产化，故选标准件V形块和1定位销及支承钉。 1.3.3）确定夹紧方式，设计夹紧机构。 为了使夹紧装置满足钻孔要求，故采用手动压板，压紧内圆凸台表面，满足夹紧力的方向与切削力F，工件的重力G的方向重合，使夹紧力为最小 1.3.4）定位误差分析： 由V形块和定位销及支承钉定位，由于定位基准和工序基准不重合，故存在基准不重合误差，则△B为： △ B=0.63mm 本夹具设计中设定的定位元件正好限制六个自由度，属完全定位且定位元件的定位基准在加工尺寸方向上不存在移动，（为钻孔）故基准位移误差为0. 由于加工钻孔，夹紧力方向与原始切削力及工件重力同在一方向上，加紧力最小，满足加工需求。 四、毕业设计心得体会 在毕业实习的时候，我应聘到一家电机公司，在那里做特种电机的机构设计，在实习过程中刚好遇到了做卧式电机的项目，它是一个132m卧式水冷电机，在跟随工程师们设计的过程中积累了一些基本电机设计的思路和方法。这让我在做这次毕业设计的时候可以知道应该从什么地方入手。这是第一次自己设计，刚开始的时候真的不知道从什么地方下笔，后来经过实际的训练和向厂里的工程师们请教，有了一定的方向。再在自己一个多月的下笔思考纵欲把它完成了. 在这次做毕业设计的过程中我体会到机械加工工艺是一门非常严谨的学科，因为在思考问题时要兼顾到很多方面，一个方面没有想到那么这个设计很有可能就是失败的，这是一次脑力和体力相加的劳动，它还让我体会到在机械这个行业经验积累很重要，知识面也必须很广，这样我们在遇到问题时也有很快阔的思路，不至于是闭门造车。 做完毕业设计我的大学生涯也跟着结束了，我希望自己会在以后的工作中不断的学习积累，在机械行业做出一些成绩！ 四、参考文献 1、王斌武主编----《机械制造工艺课程设计指导》 . 桂林航天工业高等专科学校 机械工程系 2、吴拓 郧建国主编-----《机械制造工程》（第二版）. 机械工业出版社 3、徐圣群主编------《简明机械加工工艺手册》. 上海科学技术出版社 4、陈家芳主编------《实用金属切削加工工艺手册》（第二版） 上海科学技术出版社 5,张绪祥主编------《机械制造工艺》 高等教育出版社 50