1、西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文)题目：微电机壳的机械加工工艺及专用夹具设计系 别： 机电信息系 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： B090206 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 04 月微电机壳的机械加工工艺及专用夹具设计摘 要本设计首先对微电机壳零件图样的技术特性，几何特性，尺寸及其工艺要求进行分析，其次明确加工内容和要求，确定加工方案，选择适合的数控机床（铣床） ，刀具和夹具，设置合理的工艺路线及选择合理的切削用量。最终的夹具设计是根据微电机壳的零件图，技术要求和加工批量，设计出适合于该电机壳的加工工艺的专用夹具 3 套和选择合适的加工工艺装备并最终加
2、工出符合生产要求的合格零件。关键词：微电机壳零件 工艺分析 夹具设计 全套图纸，加 153893706Micro-motor shell machining process and its special fixture design Abstract First of all on the technical characteristics of the motor shell parts drawing, geometry, dimensions and technical requirements analysis for this plan, clear process and req
3、uirements determine the processing options, choose a suitable CNC machine tools (milling machines), tool and fixture, set reasonable and reasonable choice of the route of cutting.Eventually under the micro motor shell parts, technical requirements and processing bulk designs suitable for the process
4、ing technology of the motor shell and choose the right processing equipment and mouth will eventually produce qualified parts to meet the production requirements.The entire design philosophy is “simple, efficient and economical.“ Key words: process analysis of micro motor；shell parts；fixture design目
5、 录第一章 绪论 11.1 微电机的发展趋势 .11.2 夹具发展趋势 .41.3 总结 .5第二章 工艺设计 62.1 零件分析 .62.1.1 零件图的工艺分析 62.1.2 零件的结构功用性分析 72.1.3 计算生产纲领、确定生产类型 72.1.4 零件的工艺分析 72.2 毛坯的选择 .82.2.1 选择毛坯的类型 82.2.2 毛坯余量的确定 82.2.3 毛坯-零件合图 .82.3 基面的选择 .92.4 表面加工方法的选择 .102.5 工艺路线的确定 .102.6 加工阶段的划分 .112.7 机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .11第三章 机床及其工艺装备的选择 1
6、43.1 机床的选择 .143.2 夹具的选择 .143.3 刀具的选择 .143.4 量具的选择 .15第四章 各工序的切削用量及基本工时的确定 164.1 工序 1 的切削用量及基本时间的确定 .164.2 工序 2 的切削用量及基本时间的确定 .164.3 工序 3 的切削用量及基本时间的确定 .174.4 工序 4 的切削用量及基本时间的确定 .184.5 工序 5 的切削用量及基本时间的确定 .194.6 工序 6-7 的切削 用量及基本时间的确定 19第五章 工序 40 的夹具设计 .215.1 制定相应的方案 .215.2 工件的加工精度分析 .21第六章 工序 50 的夹具设计
7、 .236.1 问题提出 .236.2 基准的选择 .236.3 切削力及夹紧力的计算 .236.4 定位误差的分析 .246.5 夹具操作设计及 操作说明 .24第七章 工序 60 的夹 具设计 .257.1 设计时注意的问题 .257.2 定位基准的选择 .257.3 切削力及夹紧力计算 .257.4 定位误差分析 .267.5 夹具设 计及操 作说明 26第八章 总结 28参考文献 .29致 谢 .30毕业设计（论文）知识产权声明 31毕业设计（论文）独创性声明 .321 绪论1第一章 绪论1.1 微电机的发展趋势我国微电机行业创建于 20 世纪 50 年代末期，从为满足国防武器装备需要
8、开始，经历了仿制、自行设计和研究开发的阶段，至今已有 40 余年的发展历史，已形成产品开发、规模化生产和关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器配套的完整的工业体系。据统计，我国微特电机生产及配套厂家在 1000 家以上，从业人员超过 10 万人，工业总产值超过 100 亿元。微特电机行业已成为国民经济和国防现代化建设中不可缺少的一个基础产品工业。自 20 世纪 80 年代以来，微特电机的国内需求在不断增长。我国已引进50 余条生产线，实现 25 个大类、60 个系列、400 个品种、2000 个规格微特电机大批量、规模化生产。主要产品是有刷永磁直流电动机、小功率交流电动机、交直流串激电动
9、机、罩极电动机、步进电动机、振动电机、手机用、等。1999 年我国微特电机产量约 30 亿台、其中民营和国企的产量约 2.5 亿台、独资企业的产量约 12 亿台、香港地区的产量约 14亿台，德昌公司 12 亿台、台湾地区的产量约 1.8 亿台。2000 年生产量约 39 亿台，占全球总产量的 60。技术含量高的微特电机：如精密无刷电动机、高速同步电动机、高精度步进电动机、片状绕组无刷电动机、高性能伺服电动机以及新原理新结构超声波电动机国内尚未形成商品化或批量生产能力。所以国内对高精密微特电机还依赖进口。据海关统计、1995、2000 年年均用汇增长 26.9，2001 年虽然增幅降至 14.8
10、1，还达 11.97 亿美元。我国自 1995 年至 2000 年微特电机出口年均创汇增长 18.6，2001 年比 2000 年减少6.02。受美国“9.11”事件的影响、美国、日本经济受到严重挫折全球经济不景气，是 2001年出口减少的主要因素。2001 年出口创汇在 5000 万美元的企业有 6 家。青岛三美电机有限公司 14134 万美元，天津三美电机有限公司 12450 万美元，珠海三美电机有限公司10803 万美元，东芝华强三洋马达有限公司 9955 万美元，万宝至马达大连有限公司 9690万美元，珠海松下马达有限公司 8082 万美元，三协精机，福建，有限公司 7271 万美元。
11、丽水是国内工业微电机和家用缝纫机马达生产中心，年产 100 万台电机和 50 多万套马达。近年来，通过产业的改造和提升，丽水微电机在技术和产品结构上确立了新的比较优势，把竞争对手瞄准日本的“兄弟” “松下”、 “三菱”等知名企业，把目标市场转向长期被日本和台湾厂商垄断的欧美市场。丽水的几家微电机龙头企业相继投巨资搞技改，陆续推出高技术含量的新产品，提升产品档次。 “方正电机” 与浙江大学联合开发成功变频调速交流伺服机电，不仅填补了国内空白，技术性能指标达到国际先进水平，迅速占领了欧美市场。目前 “方正电机”等 3 个龙头企业的产量占了丽水微电机总产量的 90%。每年“龙头”后面都连接着 100
12、 多家配件加工企业，形成了长长的“产业链” 据不完全统计：除丽水本地外，丽水微电机在外地的联营配件厂还有 200 多家。 我国多年来由于重视制造西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）2技术提高与改造，特别是引进了先进技术和设备，微电机行业目前已经初步具备了现代化大规模生产的特点，主要集中在家用电器用交流单相电动机和直流有刷电动机。估计国内市场用于电风扇、洗衣机、冰箱、空调和小家电产品等家用电器的交、直流微型电动机年产量约 2 亿台，用于各种影音装置，激光视盘机等方面的有刷直流电动机年产量约 2.5 亿台，用于汽车电器的直流微电机约 6000 万台，用于计算机及外围设备的有刷和无刷直流电机
13、超过 1 亿台。上述用途电机产量约占中国微电机市场总需求量的 60%。另一方面:高档精度微电机，如无刷直流电动机、步进电动机、无磁芯电动机、盘式绕组电动机等需求急剧增加。此外，汽车、医疗器械与仪器仪表、照相机、玩具等产业对微电机的需求也在逐年增加，但与其他用途产品比较，增加速度较慢。 虽然中国成为微电机生产大国，但是技术水平与工业发达国家相比，仍有较大差距。中国微电机产量约占世界总产量 60%以上，但是民营企业产品档次低，独资企业的产品虽属于中档产品，但许多独资企业的开发机构均设在本国，技术含量高的产品，如高速精密无刷主轴电机、高精度步进电机、高性能交流伺服电机、精密直线电机、超声波电机等尚未
14、在我国生产。我国微电机行业发展水平较国外差距更大，大量的企业甚至没有开发能力，而是仿制为主。整个产业的产、学、研结构不理想、没有发挥企业、大学、研究所的特点和优势。项目开发进展慢，成果商品化率低。我国的民营企业普遍存在产品开发能力不强、产品更新换代慢等缺点，很难同国外公司竞争。近年来，随着科学技术的发展和控制系统的不断更新，对微特电机的要求越来越高。同时，新技术、新材料、新工艺的应用，推动了微特电机的发展，出现了新的发展趋势，主要有以下几个方面无刷化。为了提高微特电机的可靠性，降低噪音，提高电磁兼容性能，延长电机寿命，除了在电机结构上不断改进，使其能长期可靠的运行外，国际上一直致力于发展各种无
15、刷电机。经过近 20 年的研制开发，取得了显著的成果，如无刷直流电机，无刷自整角机，无刷旋转变压器等，许多电机新品种已经进入商品化生产。微型化，由于电子技术的快速发展和广泛应用，一方面要求微电机向微型化方向发，以适应电子产品日益微型化的需要。另一方面也为微特电机的微型化创造了条件。微特电机的微型化，不仅指它的质量和体积，还指它的功率消耗。现代电子产品(如手机)往往是耗电量最大的元件之一。而在宇航系统中，通常以燃料电池或太阳能电池供电，所有电器元件的耗电量受到严格控制。在高空飞行中，飞行物理量每增加 1kg每小时就要多 100kg 左右的燃料。因此，微特电机的微型化是目前迫切需要解决的问题。为了
16、使电机微型化，通常采取改进设计、简化结构、采用新材料、新工艺等措施。例如：日本一家公司推出了外径仅 0.8ram，轴长 1-2mm，重量仅4mg 的微型电机，可在人的血管中穿行。一体化(模块化)。一体化是指多台电机组合，电机和传感器的组合，电机和其他机械组合，电机和控制组合，甚至将微特电机、变速器、传感器和控制器等构成一体，形成新一代电动伺服系统，从而明显提高系统的精度和可靠性。永磁化。随着微特电机向微薄轻化、无刷化和电子化的方向发展，永磁材料在微特电机中的普遍应用已是必然趋势。特别是我国稀土资源丰富，约占世界稀土储量的 34%所研制生产的钕铁硼(NdFeB)永磁体的最大磁能积已达 318.4
17、Kj 处于国际先进水平，为西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）3我国永磁电机的发展提供了良好的条件。数字化。微特电机的数字化是指在其控制单元中采用可编程控制器 综合现代控制理论、电力电子技术、微电子技术等；实现电机速度和位置的自适应调整与控制。电动机控制策略的模拟实现正逐渐退出历史舞台，而采用微处理器、FPGA、CPLD 、通用计算机、DSP 控制器等现代手段构成的数字控制系统得到了快速发展，作为电动机控制系统也正朝着高精度、高性能、网络化、信息化、系统芯片化方面不断前进。同时，数字化的发展，改变了微特电机作为元件使用的概念，确立了微特电机作为一个小系统的设计、生产和使用的新概念、标志
18、着微特电机发展已进入一个新阶段。根据我国微电机的发展和发展趋势，预计在今后 510 年微特电机要重点发展的产品是：交流微电机及变频控制技术、无刷电机及控制技术、永磁交流伺服电动机及控制系统、步进电动机及驱动控制技术、直线电动机及驱动控制技术、超声波电机及应用技术。我国微电机发展的优势 1、微电机的国内和国际市场空间非常大，新的应用领域不断拓展。 2、作为劳动密集型产业，我国拥有微电机产业发展需要的充足人力资源，较强的研发能力，这也是微电机产业迅速崛起和发展的基础优势。3、零部件专业化生产水平大幅提升，出现一大批较高水平的零部件制造厂家，产品不仅为国内企业和外资企业配套，还远销国外。 4、制造微
19、电机的主要材料，我国不仅资源丰富，而且随着材料制造工艺水平的不断提高，需求和生产规模日益增大，完全能够满足不断发展的产业需求。 5、微电机专用设备制造水平有明显提高，许多设备与国外进口设备的差距逐步缩小，如绕线机、高速冲床、动平衡机、点焊机、综合测试仪、充磁机和换向器精车机等，不少设备可与国外产品媲美，价格却远比国外低，具有很强的国际竞争力。 总之、我国微电机行业无论从国际、国内市场前景 还是从产业配套环境来讲，都有广阔的发展空间。 我国微电机发展策略，国际化是我国微电机企业最终的发展方向。现在全球微电机的生产、销售趋势已日趋明显，只有走国际化的道路，才能实现在全球环境下主动参与竞争才能立足国
20、内占领国际市场，同时企业才能发展起来。 据统计，中国每 1 万美元国内生产总值的能耗是日本的 40 倍。英国金融时报的调查显示，如果中国企业都按照国际标准实施环保措施，中国经济的竞争力将丧失殆尽。 “价廉物美不再是中国高品的优势，而是中国企业的悲哀“以当前相当普遍的贴牌生产为例，中国的企业利用别人的品牌或技术，利润永远稀薄得只能够维持生计。我们只能做加工厂，给人家打工，挣加工费，是不可能使企业的国际竞争力上台阶的。 企业的最终的竞争力取决于三个因素，成本优胜、产品优胜、品牌优势。所谓品牌优势是指消费者愿意为一个企业生产的产品支付比其他竞争对手生产的质量、性能相同的产品更高的价格。一般来讲：成本
21、优胜的取得所需的时间最短、产品优胜的取得需要较长的时间、品牌优势的积累需要的时间最长、也最困难。打造品牌就意味着放弃短期利益，长期不懈地满足客户的要求，培养客户的忠诚度，最终赢得客户的信赖。我们有世界规模的产品，无世界规模的品牌。“有 品无牌“的最终结果就是中国企业很难在国际竞争中获胜。 中国的国内市场实际上已经是国际化市场，从这个意义证明：国际化是中国企业的现实选择。立足长远，我们的国际化道路不能紧紧依靠所谓的低成本，我们需要培养自已的核心竞争力和国际品牌。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）41、产业发展思路，全行业产量、产值年增加速度不低于 8%， 2010 年产量达到 100
22、亿台，年产值达到 500 亿人民币。面向国际国内两个市场，发展品种，提高质量，加速结构调整，提高产品档次，创自主品牌产品，加大出口份额。 2、发展目标 ：稳定发展一般微电机产品，重点发展高技术含量产品，如机电一体化和数字化微电机，组合化微电机，稀土永磁微电机和精密步进电机等。同时要针对国外需求，研究市场，开发具有出口前景的微电机。 培育发展具有现代企业制度的国际水准的集团公司，参与国际竞争。建立自己的技术中心，开发具有国际先进水平、实用且外观精致的、具有自主知识产权的品牌产品。使重点产品接近世界水平，高技术产品占产品品种发展总数的 20。加大引进技术消化与吸收，重点解决经济规模生产的制造工艺技
23、术，加快在线检测和自动检测步伐 实现装备现代化、自动化、提高效率、寿命和可靠性。新材料应用方面：一是解决钕铁硼的娇顽力和剩磁的温度系数大等问题。使其尽快大量应用于微电机中，以提高电机力能指标，二是加快工程塑料制品在电机中的应用，以减轻重量，降低生产成本。大力推进微电机国家强制性标准的实施，引导企业采用推荐性标准，积极采用国外先进标准，加速与国际标准接轨。 1-41.2 夹具发展趋势夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。1.2.1 高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加
24、工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达 0.01mm/500mm。德国 demmeler(戴美乐)公司制造的 4m 长、2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为 0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在 5m 以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士 EROWA 柔性夹具的重复定位精度高达 25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。1.2.2 高效为了提高机床的生产效率，双
25、面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 12 秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3R 夹具仅用 1 分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国 Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统， 1 分钟内就能将夹具定位和西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）5锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。
26、1.2.3 模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 CAD 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台
27、，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。1.2.4 通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值1.3 总结本设计是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
28、其他有关课程的理论知识，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。本设计包括四大部分内容：第一步为零件的分析，第二步为机械加工的工艺分析，第三步为夹具的设计。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。第四步未夹具的设计，针对不同的工序设计不同的夹具方案，使得工件达到完全定位，可以使工人们更好的更准确的加工工件。2 工艺设计6第二章 工艺设计2.1 零件分析2.1.1 零件
29、图的工艺分析如图 2.1 所示为电机壳零件图，图中有不清晰之处请参见 CAD 零件图。其年产量为4000 件，备品为 5%，废品为 1%。图2.1 微电机壳零件图西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）72.1.2 零件的结构功用性分析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 3xM57H 螺纹孔，用以安装和固定端盖。距离圆心往下 有支撑厚度为 8mm，长度为 100mm,从零件端m651.0-4面各缩进 5mm 的底座,有四个 8 锪孔 12m 均布用以固定电机。零件 114mm 内圆有 6块宽
30、为 12mm，高为 6mm 的肋板均布。2.1.3 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。其年产量为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%)=4240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。2.1.4 零件的工艺分析该零件的机械加工工艺性我觉得很好，原因如下：1、因为其结构工艺性良好，需要精加工的内孔相对于不加工的内孔有台阶，便于退刀。2、完整的审核零件图，视图完整，
31、表达清楚，标注完全。3、审查零件材料选用是否适当，微电机壳的材料为铸件，铸件不应有砂眼，气孔，疏松等铸造缺陷。且不加工表面应光洁，平滑，以保证零件的强度，硬度，和刚度。4、分析零件的结构工艺性，该零件为结构简单的微电机壳，主要对微电机壳内的转子，定子起保护作用，并与其它结构零件配合。5、分析技术要求是否合理1）底平面的表面粗糙度 Ra12.52）左右断面的表面粗糙度 Ra12.53） 102f9 内圆表面的表面粗糙度为 Ra3.24） 10 通孔的表面粗糙度 Ra12.56、微电机壳共有 3 组加工表面，它们有一定的位置要求。现分析如下：（1）以厚度为 8mm 的底座底面和上表面这一组加工表面
32、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 8mm 锪孔 12mm，其中孔中心与零件中心线尺寸为 ,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 5mm。m508.-（2）114mm 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 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 肋板界线圆中的各个肋板表面036.51西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）8这一组加工表面包括：圆心与底座底面的平行度为 0.1
33、，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 10mm 的通孔。10mm 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。对于提高生产率，保证价格质量都是有利的。 5-72.2 毛坯的选择2.2.1 选择毛坯的类型本零件的主要作用是支撑作用，根据零件的复杂程度，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变载荷，我们选择铸造制作毛坯，
34、选择 HT200，其强度，耐磨性，耐热性均比较好，减震性良好，铸造性能比较优，以使材料不易变形，保证零件工作的可靠性，由于产品为薄壁件，且生产纲领为成批生产，故课采用砂型铸造，毛坯铸造后需要进行人工时效处理，既将铸件重新加热到 530-630，经长时间保温（2-6h） ，利用塑性变形降低应力，然后在炉内缓慢冷却到 200C 以下出炉空冷，经时效退火后可消除 90%以上的内应力。2.2.2 毛坯余量的确定毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上，加减总加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的设计基准一般同零件图一致。查阅书籍后认为这种设计方法并不合理，这是因为从毛坯尺寸的作用来讲并不要求它和零件图一致，对它
35、提出的要求是:(1)保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量：(2)保证非加工面与加工面有最准确的位置及尺寸。根据该零件的图纸要求，可确定该零件的毛坯类型为铸件，面的余量为 3mm，孔全部为实心孔。2.2.3 毛坯-零件合图绘制毛坯-零件合图如图 2.2 所示。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）9图 2.2 毛坯-零件图2.3 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
36、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，则应以与加工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。1，以 114 中心线加工底平面（粗基准）2，以底平面及 4-8 的阶梯孔为基准加工左右端面， （精基准）西安工业大学北方信息
37、工程学院毕业设计（论文）103，以底平面及 114 的中心线，左右端面加工 10 的通孔。 （精基准）2.4 表面加工方法的选择（1）底座底面 粗铣（表面粗糙度为 6.3）精铣（表面粗糙度 3.2） ；（2）底座上 4 个 8 孔 钻中心孔钻孔。（3）底座上 4 个 122mm 沉孔 铣。（4）两端螺纹孔 钻中心孔钻螺纹底孔攻丝。（5）两侧端面 铣削或者车削。（6）122 外圆 车削。063.（7）6-12 筋板 铣削。（8）壁上螺纹孔 钻中心孔钻螺纹底孔攻丝。（9）壁上通孔 钻中心孔钻孔。2.5 工艺路线的确定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
38、理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以采用铣床配专用夹具，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 30mmX 100mm，并铣两个底面内侧 6x2mm 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 个肋板表面工序 4：4 次钻底座上的孔 8mm，锪沉头孔 12mm工序 5：2 次钻 M47H 的螺纹通孔，钻 10mm 的通孔工序 6：6 次攻两端面 122 上的 M5-7H 的螺纹孔，深度为 12mm工序 7：终检（2）工艺路线方案二：工序 1：
39、铣零件 122 0-0.63 两端面圆工序 2：6 次攻两端面 122 上的 M5-7H 的螺纹孔，深度为 12mm工序 3：铣零件内圆中的 6 个肋板表面工序 4：铣零件底座底面尺寸为 24mmX 80mm工序 5：4 次钻底座上的孔 8mm，锪沉头孔 12mm工序 6：2 次钻 M47H 的螺纹通孔，钻 10mm 的通孔工序 7：终检（3）工艺方案的比较和分析西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）11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 122 0-0.63 两端面圆，然后再以此端面为基准加工底座的底面
40、。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 30mm100mm，并铣两个底面内侧 6100mm，厚度为 2mm 的阶梯面。工序 2：4 次钻底座上的孔 8mm，锪沉头孔 12mm。工序 3：车零件 122 mm 两端面圆。063.工序 4：铣零件内圆中的 6 个肋板表面。工序 5：钻 M47H 中底孔和 10mm 的通孔。工序 6：6 次攻两端面 122mm 上的 M5-7H 的螺纹孔，深度为 12mm。工序 7：2
41、次攻 M47H 的螺纹通孔。工序 8：终检。2.6 加工阶段的划分零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可划分如下几个阶段：（1）粗加工阶段这阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率问题。（2）半精加工阶段这阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。（3）精加工阶段对于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在 IT7 级或以上，表面粗糙度在 Ra0.8 以下）的表面，
42、还要安排精加工阶段。这阶段的主要任务是提高加工表面的各项精度和降低表面粗糙度。 82.7 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 HT200，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 80mm）考虑其厚度为 8mm，与其连接外圆 122 mm 的连接处为倒圆 5mm，为了简化加03.工余量，现直接铸造两侧底座的尺寸为 32X102mm，厚度为 10mm，底面 30X100 和其中西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）12尺寸为 6X
43、100mm，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 8mm 锪 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 mm 2Z=0.2mm镗锪孔： 11mm 2Z=3mm扩锪孔： 12 mm 2Z=1mm（3）两个端面圆（114 mm-122 0-0.63 mm） 02.要求表面粗糙度为 12.5，外壳长度为 114 mm，则可以采用粗加工。参照相关手册2.确定 1
44、22mm 0-0.63 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 mm02.（4）内圆中 6 个肋板表面（102mm）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 102 ；肋板与内圆连接的倒圆为 2mm；参照 8确定肋板的毛坯尺寸为宽 14mmX03.51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 (65 mm、9mm、47mm -2xM
45、47H) 1.04攻螺纹孔：3.9mm 通孔攻螺纹孔：4mm 2Z=0.1mm 通孔通孔（65 mm、9mm、11mm -10mm）1.04钻孔：9.8mm 通孔钻孔：10mm 2Z=0.2mm 通孔（6）计算各工序尺寸的基本尺寸精镗后孔径应达到图样规定尺寸，因此图样上的尺寸 mm（设计尺寸） 。087.312D其他各道工序基本尺寸依次为精镗 D1=（102-0.5 ）mm=101.5mm毛坯 D0=（101.5-2 ）mm=99.5mm（7）确定各道工序尺寸的公差及其偏差。工序尺寸的公差按各加工方法所能达到的经济精度确定，查阅相关 9中各种加工方法的经济加工精度表选择半精镗取 IT9 级，查
46、表的 T2=0.15mm（ 12）西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）13粗镗取 IT11 级，查表得 T1=0.20mm（ 12）毛坯公差取白毛坯图，这里查阅的是 7，取 T0= 0.7mm.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。3 机床及其工艺装备的选择14第三章 机床及其工艺装备的选择3.1 机床的选择经分析，工序 1 和工序 2 可以在同一次装夹中完成，由于所加工内容较多，所
47、需刀具较多，在普通机床上难以，故选择在数控机床上完成，这里选择在立式铣削加工中心上完成，其特点是加工内容多，可自动换刀，大大提高了加工效率。工序 3 中的工步少，加工精度低，故选在在普通上完成，及普通车床。工序 4 中的工步也较少，加工精度较高，故选择在精度较高的普通卧式铣床上加工。工序 5 与工序 6 可以在同一装夹中完成，其工步较多，所需刀具也较多，为了提高加工效率，减少装夹次数，故选择钻床。工序 7 选择在立式钻床。工序 8 选择在冲床上加工。3.2 夹具的选择该零件结构复杂，采用通用夹具无法装夹，故该零件的加工需要设计专用夹具进行装夹。3.3 刀具的选择从零件图中分析，根据其加工特性，
48、确定该零件的加工刀具如表所示。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）15表 3-1 机械加工刀具卡片刀具名称 刀具材料 刀具规格 加工部位面铣刀 YT15 50mm，4 齿 铣底座大平面立铣刀 YT15 20mm 铣底座 62 台阶平面中心钻 高速钢 2mm 钻中心孔麻花钻 合金 8mm 钻 4-8 孔立铣刀 合金 12mm 铣沉孔 4-12麻花钻 合金 5mm 钻 6-M5 螺纹底孔麻花钻 合金 5mm 钻 2-M4 螺纹底孔麻花钻 合金 10 钻 10 孔丝锥 合金 M5-2H 攻 6-M5 螺纹丝锥 合金 M4-2H 攻 2-M4 螺纹外圆车刀 合金 90刀尖 车两端面及 122 外圆063.3.4 量具的选择根据该零件图的分析，确定该零件的量具选用如下：6-M5 螺纹：M5 螺纹塞规；2-M4 螺纹：M4 螺纹塞规；10 通孔：游标卡尺；4-8 孔：8H9 光滑塞规；其余尺寸均使用游标卡尺进行测量。4 各工序的切削用量及基本公式的确定16第四章 各工序的切削用量及基本工时的确定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。4.1 工序 1 的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
