机械制造工艺学
课程设计说明书
设计题目：箱体的加工与夹具设计 指导老师： 学生姓名： 学生学号： 设计日期：
东南大学机械工程学院
目录
一、 设计题目与内容 二、 零件的工艺分析 三、 工艺规程设计 四、 工艺路线卡与工序卡 五、 专用夹具设计 六、 感想与心得 七、 参考文献
一.设计题目与内容
设计箱体的机械加工工艺规程、镗?120H7孔的工序卡片，以及加工4*M20螺孔的专用夹具。
在课程设计中，需要完成的内容有： 1.工件毛坯图1张；
2.制定零件的机械加工工艺规程，填写工艺路线卡及制定工序的工序卡各1份； 3. 设计指定专用夹具，绘制夹具装配图总图1张，绘制所设计夹具的零件图1张； 4.编写设计说明说1份。
二.零件的工艺分析
本箱体零件主要的加工，主要分为两部分： （一）孔系加工
孔系分为两对同心孔、四组螺纹孔和一个沉孔。对于螺纹孔加工M16和M20，在 钻床上使用对应的丝锥就可以加工，关键是夹具的选择。沉孔则是使用锪刀加工。对于两对同心孔，可以一对一起加工，即在同一个孔轴心的孔应该安排在同一道工序里加工，这样可以保证两个孔的同轴度并且减少分开加工的工序步骤。
（二）端面加工
端面加工主要为底面和四个侧面（一个内侧面和三个外侧面），一般加工零件时以底面为基准，那么工序中就需要把底面的粗加工安排在前面，等侧面加工后再进行精加工。侧面的加工直接铣端面就可以，但是当端面与孔有接触时候，需要考虑端面与孔轴心的垂直度。
（三）主要精度要求：
（1）图上标出?192与?120的孔中心线和?36与?54的孔中心线的距离是105±0.03mm；
（2）所要镗的四个孔?20与底面的垂直度要求。
三.工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造
设计的零件为箱体，对本身材质要求不高，材料使用HT200即可满足要求。箱体不会经常性地受到交变载荷以及冲击性载荷，对于HT200材料，以使用铸造的方法。选择零件生产类型为大批量，根据要求，查《金属机械加工工艺人员手册》知选择机器型砂型铸造方法。对于箱体的外表面，特别是上侧面为圆柱形，不需要进行装配，所以质量要求低，可以直接铸出。 （二）基面的选择
基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会出现多重问题，造成零件的报废。
对于一般零件，优先选择孔作为粗基准定位。对于本零件，以两个同心孔作为粗基准，可以先对底面进行加工；然后以底面作为精基准来加工同心孔。
同时，选择粗基准时候，要注意到零件的特点，这个箱体零件就有两对同孔轴心孔，这样的特点可以出现成为一个特例的粗基准，即以同孔轴心的孔为粗基准，加工零件底面，这样可以使得底面与孔德孔轴心线的平行度得到保证。
至于精基准，主要应该考虑基准重合的问题，尽量使设计基准与工序基准重合。 （三）制订工艺路线
查《机械制造工艺学手册》中的加工方法，确定如下两种方案： 1.工艺路线方案一
工序1：以侧面A为粗基准，粗铣-半精铣底面C。 工序2：粗铣左、右侧面。
工序3：粗镗-半精镗-精镗 ?36。 工序4：粗镗-半精镗-精镗 ?54。 工序5：粗镗-半精镗-精镗 ?120。 工序6：粗镗-半精镗-精镗 ?192。 工序7：半精铣?66。 工序8：半精铣?102。 工序9：钻孔侧面M16。 工序10：钻孔底面M16。 工序11：钻孔?18，锪?36 工序12：钻孔M20。
2.工艺路线方案二
工序1：以?192，?120为粗基准，加工底面（138*222）；粗铣。 工序2：以底面C为粗基准，粗铣左右端面A、B。 工序3：粗铣?66（锪），粗铣D面。 工序4：粗镗?54、?36。 工序5：粗镗?192，?120。 工序6：热处理，消内应力。 工序7：半精铣底面C。 工序8：半精铣A、B。
工序9：半精铣?66，D面。
工序10：半精镗-精镗?36，?54。 工序11：半精镗-精镗?192，?120。 工序12：钻孔?18，锪?36。 工序13：钻孔M16。 工序14：钻孔M20。 3．工艺方案的比较和分析
对于上述两种方案，都是按照零件的尺寸精度要求进行加工，最后也能得到一个成品，但是，不同的加工路线会对加工难度、工时和最后加工质量有绝对的影响。 下面就来比较分析这两种方案，以便最终确定方案。 （1）工序一加工底面C的基准选择 方案一是以侧面为粗基准，加工底面C。这样能够保证侧面A与底面C的垂直度要求，但是，根据零件本身的性质，底面与侧面垂直度的要求并不高，而底面与两个孔?192，?120孔轴心有较高的平行度的要求。这样就出现了第二种方案，即以?192，?120为粗基准，加工底面。 （2）热处理的作用
方案二相较于方案一多了一道热处理的工序，并且热处理放在粗加工之后半精加工之前。热处理工序是大多数加工工艺中不可缺少的一道，并且，此道工序安排得是否恰当，对零件加工性能、质量和材料使用性能都有较大的影响。譬如，在加工之前进行预备热处理，可以改善材料的加工性能；在工艺过程最后进行表面处理可以提高表面
耐磨性、耐腐蚀性、美观；在粗加工前后进行时效处理可以消除零件内部应力；在精加工前后进行最后热处理可以提高材料的硬度和耐磨性。 方案二中的热处理安排在粗加工和半精加工之间，可以通过时效处理消除零件内应力，并通过热处理改善零件加工性能，使后部的半精加工和精加工性能更好。 （3）镗孔的两种方案
方案一中，对于孔的全部加工都放在同一道工序中，这样做的好处是使得加工孔的时候可以一气呵成，不用更换基准，只需要由粗加工改变为半精加工到精加工。这样可以减少工序道数，节省加工时间；但最终箱体的自身精度不高。
方案二中，则是先对空进行粗加工，而后通过热处理和时效处理，再进行半精加工和精加工。在粗加工和半精加工中途加入热处理和时效工序，其好处在（2）中已经有足够的说明。除此以外，在孔粗镗后会紧接着对端面进行铣削，可以保证孔轴心与端面的垂直度。
通过比较分析和修正，最后的工艺路线确定为：
工序1：以?192，?120为粗基准，粗铣底面C。使用镶齿套式面铣刀，在卧式铣床上进行加工。
工序2：以底面C为粗基准，粗铣左右端面A、B。
工序3：粗镗?54、?36。使用浮动镗刀在卧式镗床上进行加工。 工序4：粗铣?66（锪），粗铣D面。在卧式铣床上使用镶齿套式面铣刀加工。 工序5：粗镗?192，?120。使用浮动镗刀，量具使用塞规。 工序6：热处理，消内应力。
工序7：半精铣底面C，以?192，?120为精基准。 工序8：半精铣A、B。
工序9：半精铣?66，D面。
工序10：半精镗-精镗?36，?54。以底面C为精基准，使用浮动镗刀在卧式镗床上加工， 倒角为C2。
工序11：半精镗-精镗?192，?120。保证与?36，?54孔轴心相距为105±0.03，保证经济精度。
工序12：钻孔?18，锪?36。在摇臂钻床上使用直柄麻花钻和锪刀加工。 工序13：钻孔M16。 在立式钻床上使用M16的丝锥加工。 工序14：钻孔M20。
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
箱体零件材料为HT200，抗拉强度σb为215MPa左右（金属机械加工表3-41），毛坯重量约为10kg，生产类型为大批，采用机器砂型铸造。
查《机械制造技术基础课程设计指南》表11和表5-4，选取铸造工件尺寸等级CT为10级，机械加工余量RMA取F级为2.5mm。 孔的加工余量确定： ?192：192-2*2.5-4/2=185mm ?120:120-2*2.5-3.6/2=113.2mm ?54:54-2*2.5-2.8/2=47.6mm ?36:36-2*2.5-2.6/2=29.7mm，调整为30mm； 端面的加工余量确定：
中心线到左端面75：75+2.5+3.2/2=79.1mm
中心线到左内端面（左视图）84:84-2.5-3.2/2=79.9mm 中心线到右端面（左视图）117：117+2.5+3.6/2=121.3mm
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