微电机壳课程设计说明书

机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 设计“微电机壳”零件的机械加工工艺规程编制及工艺装备（生产纲领4000件）设计者：黄仁贵指导教师：吕勇（老师）设计日期:2011.12.15桂林航天工业高等专科学校机械工程系目录课程设计说明书正文3序言4一、零件的分析 4（一）零件的作用4（二）计算生产纲领，确定生产类型5（三）零件的工艺分析5二、工艺规程设计6（一）确定毛坯的制造形式6（二）基面的选择6（三）制定工艺路线6（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7（五）确定切削用量及基本工时8三、专用夹具设计11（一）设计主旨11（二）夹具设计12四、课程设计心得体会12五、参考文献 13六、附录13- 3 -桂林航天工业高等专科学校机械制造工艺学课程设计任务书设计题目 设计“微电机壳”零件的机械加工工艺规程编制及工艺备（生产纲领 4000 件）设计内容 ： （1）产品零件图1张；（2）产品毛坯图1张；（3）机械加工工艺过程卡片1套；（4）机械加工工序卡片1套；（5）课程设计说明书1份；（6）夹具设计装配图1份；（7）夹具设计零件图1份；专业 ：机械制造及自动化学号： 200903620219姓 名 ：黄仁贵 指导教师 ：吕 勇 （老师）- 4 -机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学课程后，综合运用以前所学有关机 械专业知识，进行零件加工工艺过程设计。其目的在于巩固、加深扩展机械制造技术及其他 有关先修课程的理论知识，把理论知识和生产实践相结合，能够独立分析问题、解决问题， 以及初步具备中等复杂程度零件工艺规程的能力。本设计包括两个部分内容：第一部分为生产纲领、生产类型、工艺性分析和零件图的审 查。第二部分为毛坯的选择，根据图纸具体地阐明了毛坯选择类型以及尺寸。零件加工工艺 规程设计是设计的核心部分，具体地列出了设计思路以及整个零件加工工艺过程。它包括定 位基准的选择、确定表面的加工方法、确定机械加工余量、工序尺寸及公差、机床设备及工 艺设备的选择、确定切削用量与基本工时。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训 练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加社会工作打下一个良好的基础。设计从还存在许多的不足，恳请老师批评指正。、零件的分析（一）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3xMA 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8mn，长度为100mm从零件端面各缩 进5mm的底座,有四个 8鍯孔 12m均布用以固定电机。零件 114mm内圆有6块宽为12mm 高为6mn!勺肋板均布，零件图如下图所示：B3.2宇32XM4-7H通孔 丨令I购可曲|00,4匚任（二）计算生产纲领，确定生产类型所给任务的零件是微电机壳的设计，是机器中的零件。假定该机器年产量为4000台，且每台机器上仅有一件，若取其备品为5%机械加工废品为1%则该零件的年生产纲领为N=Qm（1+5%+1%）=4000（1+5%+1%）=4件（年由上式可知，该零件的年产量为4240件，由零件的特征可知，它属于机体小零件，因此可以确定其生产类型为单件大批量生产。（三）零件的工艺分析微电机壳共有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勺底座底面和上表面这一组加工表面包括：两个底面尺寸为 30*100mm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 8mni鍯孔 12mm其中孔中心与零件中心线尺寸为50 _0.085 mm孔的中心度为 0.6mm最大要求。还有底座与零件连接的倒圆角为 5mm2、 114mn孔为中心的加工两端表面这一组加工表面包括：两端3*M5-7H螺纹孔深度为12mm并与肋板界线圆中心度为 0.4，分别以端面和肋板面为基准。端面的粗糙度为12.5。3、在 102摞56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12mm*6mi的均布肋板。还要加工尺寸为 9mm 11mm-7 -47mm中2xM7H和 lOmnt勺通孔。 10mn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。、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为HT200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。 由于零件产量为 4000 件左右，达到大批量生产，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。（二）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 122 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 x,y 中四个自由度，再利用专用的夹具夹持外圆用以消除 z 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。（三）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。1 、工艺路线方案一：工序1:铣零件底座底面尺寸为30mm*100mm并铣两个底面内侧6*2mm的阶梯面。工序2:铣零件 122 0-0.63 mm两端面工序3:铣零件内圆中的6个肋板表面，铣 1220-0.63 mm的外表面和R5的倒角和底座的 上表面工序4: 4次钻底座上的孔 8mm鍯沉头孔 12mm工序5: 2次钻M4-7H的螺纹通孔，钻 10mm的通孔工序 6: 6次攻两端面 111 上的 M5-7H 的螺纹孔，深度为 12mm工序 7:冲箭头工序 8:终检 2、工艺路线方案二:工序 1 :铣零件 122 0 -0.63 两端面圆工序 2: 6次攻两端面 111 上的 M5-7H 的螺纹孔，深度为 12mm- 8 -工序3:铣零件内圆中的6个肋板表面，铣 1220-o.63 mm的外表面和R5的倒角和底座的 上表面工序4:铣零件底座底面尺寸为 24mm*100mm工序5: 4次钻底座上的孔 8mm鍯沉头孔 12mm工序6: 2次钻M4-7H的螺纹通孔，钻 10mm的通孔工序7:冲箭头工序8:终检3、工艺方案的比较和分析上述两个工艺方案的特点在与：方案一是先加工底座的底面，然后以此为基面加工零件 的两个端面；而方案二则与其相反，先加工零件 1220-0.63两端面圆，然后再以此端面为基准加工底座的底面。经比较可见，先加工底座底面再加工两个端面和钻表面上的通孔，这时的 位置较易保证，并且定位及装夹都比较方便。但方案二的装夹次数比较少。故决定将两个方 案合理结合，具体工艺过程和加工路线确定如下：工序1:铣零件底座底面尺寸为30mm*100mm并铣两个底面内 侧6*100mm,厚度为2mm 的阶梯面，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。工序2: 4次钻底座上的孔 8mm鍯沉头孔 12mm选用Z535立式钻床和专用夹具。工序3:车零件 122 0-0.63 mm两端面圆，选用CA6140车床和专用夹具。工序4:铣零件内圆中的6个肋板表面，铣 1220-0.63 mm的外表面和R5的倒角和底座的 上表面，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。工序5:钻M4-7H中底孔和 10mm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:次攻两端面 111mm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（四）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 HT20Q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（30mm*100mm考虑其厚度为8mm与其连接外圆 12200.03mn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 32*102mm厚度为10mm底面30X100和其中尺寸为6X100mm 高为2mm勺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=2mn已能满足加工要求。2、4个孔 8mmt锪平 12mm（底座）毛坯为实心，不冲孔。4个孔精度要求介于IT10IT11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： 7.8mm钻孔： 8 mm2Z=0.2mm镗鍯孔： 11mm2Z=3mm扩鍯孔： 12 mm2Z=1mm3、两个端面圆(114022 mm 122 -o&mm)要求表面粗糙度为12.5，外壳长度为114行Qmm则可以采用粗加工。参照相关手册确 定 122mrn-o.63外壳毛坯长度为119mm以及加工余量分配：粗铣两个端面：115mm 2Z=4mm半精铣端面：114 0o.22mm4、内圆中6个肋板表面( 102mm要求外轮廓的直径是 122 o-o.63 mm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12mm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 114mm厚度为8mm和加工余量分配：铣肋板了两个侧面和倒圆：12mm2Z=2mm粗铣肋板表面：6.4mm2Z=1.6mm半精铣肋板表面：6mm2Z=0.4mm外圆及倒角和底座上表面：2mm2Z=2mm5、螺纹孔(65 mm 9mm 47mm2*M4 7H)攻螺纹孔： 3.9mm通孔攻螺纹孔： 4mm 2Z=0.1mm通孔通孔(65 j54 mm 9mm 11mm 10mr)i钻孔： 9.8mm钻孔： 10mm2Z=0.2mm通孔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。(五) 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。确定顺序应该是先尽可能选取大的背吃 刀量，然后尽可能选取大的进给量，最后再确定切削速度。工序1铣零件底座底面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XA6132卧式铣床。(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=0.200.30mm/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， Vc=(Cr/Tx Kv-11 -依据上述参数，查取 7c= 85mm/s n=425r/min,V f=438mm/s 根据XA613型立式铣床主轴转速表查取，nc=250r/min,V fc=400mm/s(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 =7.5P = P x PP =7.5x 0.8=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基=(l+y+ ? /nf)i=0.2min辅助工时 t =0.2min t =0.15min工序2 4次钻底座上的孔 8mm鍯沉头孔 12mm勺切削用量及基本时间的确定1 、 切削用量本工序为钻底座 8mn孔并锪沉头孔 12mm刀具选用高速钢复合钻头，使用切削液 、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 。 、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=50mir。 、确定钻削速度V根据切削用量简明手册查得(T =670MPafi勺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 8mm的通孔，基本时间为 25s辅助工时 t=10s锪沉头孔4x 8mm孔，基本时间为50s 辅助工时 t=15s工序3:车零件 122 0-0.63 mm两端面圆的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 122mm的端面。所选刀具为后角 a 0= 120 45度车刀，选用CA6140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:ap= =(2/33/4)Z 其中Z为单边加工余量。因此可知 ap =0.7Z。 即：ap =0.7x4=282、 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：Vc=(Cr/T mapxvf址x Kv公式中的系数查表可得 : Cr=235, n=0.20 , Xv=0.15 ,Yv=0.45, Kv=1则计算得：端面加工 Vc=42m/min主轴转速 n=189.5r/min3 、基本时间粗车 114mn端面 Tj1=0.2min辅助工时 t=0.15min工序4:铣零件内圆中的6个肋板表面，铣 1220-0.63 mm的外表面和R5的倒角和底座的上表 面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的内圆肋板面和铣 122-0.63 mm的外表面和R5的倒角和底座的 上表面。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。 、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=0.520.10mm/z、 现取 f =0.52mm/z 。 、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。 、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=10mm铣削宽度a =12mm耐用度T=60min 时查取 V= 98mm/s n=439r/min,V f=490mm/s根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取， nc=300r/min,V fc =475mm/s 、校验机床功率据资料可知，切削功率的修正系数 k =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基本 =10.25min辅助工时 t =0.70min工序52次攻M4-7H的螺纹通孔钻M4-7H中底孔和 10mm勺通孔的切削用量及基本时间的确定1、切削用量 刀具选用高速钢复合钻头，使用切削液 、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 。 、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=50mir。 、确定钻削速度V根据切削用量简明手册查得（T =670MPa勺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 10mm勺通孔，基本时间为 25s辅助工时 t=10s钻2xM4m的通孔，基本时间为 20s辅助工时 t=10s工序6-7次攻两端面 111mmh的M5-7H的螺纹孔的切削用量及基本时间的确定 本工序为攻孔M5mm M4m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 M5m：m 、确定进给量f由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。 、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。 、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 5mm螺纹孔，攻丝，基本时间为45s.辅助工时大约为t=45s3、基本时间攻4mm螺纹孔，攻丝，基本时间为 40s，辅助工时大约为t=40s三、专用夹具的设计 为了提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过 与指导老师商量，决定设计第七道工序攻两端面 111mn上的M5-7H的螺纹孔的专用夹具， 本夹具将用于Z535立式钻床，刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径 d1=4mm d2=3mm以及机用丝 锥，使用切削液，对工件的两端进行螺纹孔加工。（一） 设计主旨在确定夹具设计方案时应当遵循的原则是： 确保工件的加工质量； 工艺性好，结 构尽量简单； 使用性好， 操作省力高效； 定位、夹紧快速、准确，能提高生产率； 经 济性好，制造成本低廉。确定最合理的设计方案。 确定定位方案，设计定位装置。定位应符合“六点定位原则” 。定位元件尽可能选用 标准件。 确定夹紧方案，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其它动力源。重点应 考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，保证不破坏定位，不造成工件 过量变形，不会有活动度为零的“机构” ，并且应满足生产率的要求。 确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其它机构，如对刀装置、导 引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。 夹具精度分析。 在绘制的夹具结构草图上， 标注出初步确定的定位元件的公差配合关 系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满足本 工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施（如重新确定公差、更换定位元件、改变定 位基准，必要时甚至改变原设计方案） ，然后重新分析计算。 夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。通常确定切 削力有以下三种方法： 由经验公式算出； 由单位切削力算出； 由手册上提供的数据 表查出。根据切削力、夹紧力的方向、大小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工 件装夹的安全可靠， 夹紧机构（或元件） 产生的实际夹紧力， 一般应为理论夹紧力的 1.52.5 倍。（二） 夹具设计 夹具设计及操作的简要说明：本道工序由于是钻孔，所以绕着钻头蹿动的可能性很大， 必须夹紧Z轴的转动，把XYZ三个轴的六个自由度都限制住，把零件的左底座作为夹具基 准面，先把零件放进专用夹具，同时夹紧上面的V型块和右边的螺柱，再夹紧上面的长条块, 防止工件上下蹿动，具体的夹具装配图和零件图见附录四、课程设计心得体会一周的CAXA/CA应用实训刚刚过去，现在这一周的机械工艺设计又将要结束了，在我 快要把整个设计任务整理好时，心里终于有了点成就感。在老师的指导下顺利地完成了“微 电机壳”的机械加工工艺编程的设计，并且认真地、有计划地按时完成设计任务。此次设计，以机械加工工艺路线为主线， 通过对零件图纸分析， 初步拟订加工表面方法， 进一步拟订加工方法并选择机械加工装备。确定加工路线后，熟悉并运用相关手册查工艺参 数，计算切削用量和加工工时。将计算的数据以及加工方法、刀具、机床设备，填入工艺文 件。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作 前一个比不可少也是提升个人能力的过程。通过这一周的课程设计，我更加深深的体会了解 了“千里之行始于足下”这一佳话。首先，万事开头难，但是我们必须脚踏实地的开始，了解设计整个过程的理念，以及设 计零件的思想和计划方案，这样我们才能为明天稳健地在社会建设大潮中找到立足之地，为 在大潮中奔跑打下坚实的基础。回顾起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到 实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同 时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的， 只有理论知识是远远不够 的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务， 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困 难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自 己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计 之后，把以前所学过的知识重新温故。为我在以后的学习和工作中给予很大的帮助。五、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 .20082、吴拓 郧建国主编 机械制造工程（第二版） . 北京 . 机械工业出版社 .20093、孙本绪主编 机械加工余量手册 . 北京 . 国防工业出版社 .19994、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 .2005六、附录附录一：加工工艺过程卡片和工序卡片附录二：微电机壳零件图图号1附录三：微电机壳毛坯图图号2附录四：专用夹具的装配图图号 3附录五：专用夹具的零件图图号 4- 15 -