工艺工装课程设计连接座的机械加工工艺规程及孔加工机床夹具设计

1、工艺工装课程设计说明书 设计题目：连接座的机械加工工艺规程及孔加工机床夹具设计学 校：梧州学院 专 业：机械设计制造及其自动化学生姓名： 学 号：指导老师： 2011年 6 月 1日设计内容及要求在指导老师的指导下，面向机械加工类企业所具备的条件，针对给定零件图样及其生产纲领制定该零件的机械加工工艺过程及其一道工序的工艺规程，并设计该道工序的专用机床夹具（指导老师指定），具体完成的内容、形成和要求如下：1. 撰写课程设计计算说明书 说明书部分的内容包括：零件图分析：确定毛坯钟类、制造方法、加工余量；拟定该零件的机械加工工艺过程，包括定位基准选择、表面加工方案的对比分析，各工序的加工设备和工艺装

2、备（刀具、夹具、量具和辅具）确定；各工序的加工余量、工序尺寸及公差的确定；工序的切削用量选择；工序的时间定额计算；工艺过程技术经济分析；夹具的定位方案、夹紧方案和主要参数拟定；定位元件选择；定位误差计算；夹紧力计算；夹具的其他分析、计算和校核等。要求说明书字数不少于8000字。2. 加工工艺规程卡片 该零件的机械加工工艺过程卡 该零件机械加工工艺过程指定工序的工序卡（提出专用机床夹具设计任务书）。3. 图纸部分 绘制该零件毛坯图1张。 指定工序的专用机床夹具装配图1张。 专用机床夹具的主要零件图13张（指导老师指定）。工艺工装课程设计目录1、 零件分析1.零件的作用32.零件的工艺分析33.确

3、定零件的生产类型4二、确定毛坯类型绘制毛坯草图1.选择毛坯52.确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量53.绘制连接座铸造毛坯简图6三、工艺规程设计1.定位基准的选择62.拟定工艺路线73.加工设备及工艺装备的选用94.加工余量、工序尺寸和公差的确定105.切削用量的计算136.时间定额的计算15四、专用钻床夹具设计1.夹具设计任务162.拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图163.绘制夹具装配总图194.夹具专用零件图设计绘制19致谢22参考文献22附录221、 零件分析1. 零件的作用该零件是离心式微电机水泵上的连接座，是用来连接水泵和电机的.左端125外圆与水泵泵壳连接，水泵叶轮在100孔内，通

4、过4个螺钉固定;右端121外圆与电动机机座连接,40孔与轴承配合,通过3个螺栓固定，实现水泵与电动机的连接，从而起连接固定作用2. 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为ht200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力,要求耐磨的零件,通常可用作机座、泵体的连接座等。连接座共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： 右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面121的外圆，粗糙度为3.2、6.3；外径为50、内径为40的小凸台，粗糙度为3.2，并带有倒角；32的小凹槽，粗糙度为25；钻17.5的中心孔，钻7通孔。其工序采取先粗车半精车精车。其中

5、17.5、40的孔或内圆直接在车床上进行初镗半精镗，40的内圆的半精镗的基础上再精镗就可以了。左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，1250-0.025外圆，1000+0.035内圆，倒角，钻通孔7，钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，1000+0.035的内圆孔有25的粗糙度要求。采用的工序可以是先粗车半精车精车。孔加工为钻孔-扩钻-扩孔。该零件上的主要加工面是40的孔，1250-0.025的外圆和121的外圆。40孔的尺寸精度直接影响连接座与轴承的配合精度，1250-0.025的尺寸精度直接影响连接座与水泵的接触精度和密封性，121的尺寸精度直接影响连接座与电机的接触

6、精度和密封性。由参考文献【5】中有关和孔加工的经济加工精度及机床能达到的位置精度可知,上要求是可以达到的。零件的结构工艺性也是可行的。 3. 零件的生产类型依设计任务可知：产品的年产量为5500台/年，每台产品中该零件数量为1件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别取5%和1%，由公式n=qn（1+）（1+）其中： n 零件的年产量 q 产品的年产量 n 每台产品中该零件的数量 备品率 废品率零件年生产量为n=5500台/年(1+5%)(1+1%)=5872.75件/年该连接座质量约为3kg,查表2.2知连接座属于轻型零件。查表2.3知，该连接座的生产为大批生产,由表2.6查得选用砂型铸造。2

7、、 确定毛坯类型绘制毛坯简图1.毛坯的选择毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：a型材、b锻造、c铸造、d焊接、f其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。 该零件材料为ht200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。2. 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量（1） 零件表面粗糙度及机械加工余量等级，由零件图可知，该连接座各加工表

8、面的粗糙度ra3.2。（2）根据铸件采用砂型铸造，材料为灰铸铁，其加工表面的铸造尺寸精度等级查表2.8可知为ct8-ct10,取ct9，其机械加工余量等级为g级。由表2.10确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量见如下表：连接座机械加工余量及铸造毛坯尺寸公差 mm零件尺寸机械加工余量毛坯公差（极限偏差）毛坯尺寸双侧余量一半3 2.5双侧余量一半2.52.6双侧余量一半32.5单侧余量31.8单侧余量31.53. 绘制连接座铸造毛坯简图根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为5度。由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。为了去

9、除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。3、 工艺规程设计3.1定位基准的选择定位基准有精基准和粗基准之分，通常先确定精基准在确定粗基准。1.精基准的选择40孔既是装配基准,又是设计基准,用它作精基准,能使加工遵循“基准重合”的原则.其余各面和孔的加工也能用它定位,这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则.2.粗基准的选择选择125的外圆和149凸耳的左侧作粗基准,这样保证各加工面均有加工余量,此外,还能保证定位准确,加紧可靠，在加工时最先进行机械加工的表面是精基准40孔和右端面,这时可用通用夹具三爪自定心卡盘来装夹,靠149凸耳的左侧定位.3.2拟定工艺路线工艺路线的拟定是制定工艺规

10、程的总体布局，包括确定加工方法、划分加工阶段、确定工序的集中与分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。他不但影响加工的质量和效率，而且还影响工人的劳动强度、设备的投资、车间的面积、生产成本等。 因此，拟定工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1.表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；查表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定各连接座的各表面加工方法，如下表所示：连接座各表面加工方案加工表面表面粗糙

11、度公差/精度等级加工方法40孔ra12.5it11以下粗车右端面ra12.5it11以下粗车121外圆ra3.2it8it10粗车-半精车小凸台内侧40无it11以下粗镗小凸台端面ra25it11以下粗镗17.5中心孔无it11以下钻孔-粗镗右7通孔无it11以下钻通孔32的小凹槽ra25it11以下粗镗左端面ra6.3it8it10粗车-半精车1250-0.025外圆ra6.3it8it10粗车-半精车的内圆ra25it11以下粗镗倒角无it11以下粗车左7通孔无it11以下钻通孔m5-7h螺纹孔无it11以下钻孔并攻丝2. 加工阶段的划分该连接座的加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工

12、、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段首先将精基准（40孔）准备好，使后续工作都可以采用即基准进行定位加工保证其他加工表面的精度要求；然后分别粗车连接座右端面、121外圆、中心孔、左端面125外圆、倒角，粗镗小凸台内侧、小凸台端面，钻17.5中心孔、粗镗，钻右7通孔，粗镗32的小凹槽、100内圆、钻左7通孔，钻m5-7h螺纹孔并攻丝，半精加工完成半精车121外圆、左端面、125外圆。3. 工序的集中与分散选用工序集中原则安排连接座的加工工序。该连接座的生产类型为大批量生产，可以采用万能型机床配上专用工、夹具，以提高生产效率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且在

13、一次装夹中加工了许多表面，有利于保证个加工表面之间的相对位置精确度要求。4. 工序顺序安排（1）机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准40孔，遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排半精加工工序，遵循“先主后次”原则，先加工主要表面40孔、右端面、左端面、121外圆、125外圆、100内圆，后加工次要表面各孔和倒角；遵循“先面后孔”原则，先加工连接座的右、左端面，后加工孔。（2）辅助工序粗加工连接座两端面和热处理后，应安排校直处理工序；在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该连接座的工序安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工

14、和次要表面加工。5. 确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟定连接座的机械加工工艺路线，见下表：连接座机械加工工艺路线工序号工序内容定位基准面10粗车右端面至76左端面20粗车外圆1255右端面30钻通孔1640粗镗内孔3427右端面50粗车小凸台端面至16、倒角60粗镗内孔3228右端面70粗镗内孔17.580粗车左端面至71右端面90粗车外圆1289左端面100粗镗内孔1007左端面110半精车右外圆1215右端面120半精镗内孔3827 右端面130半精车左端面至69右端面140半精镗内孔1007150半精车外圆1259左端面160精镗4027右端面170钻通孔37180

15、钻通孔67190钻孔44.2深12200攻螺纹4m5深103.3加工设备及工艺装备的选用机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需求和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和分析利用现有条件，以降低生产准备费用。连接座的生产类型为大批量生产，可以选用高效的专用设备，所选用的夹具均为专用夹具。各 工艺加工设备及工艺装备的选用见下表：加工设备及工艺装备工序号工序内容加工设备工艺装备10粗车右端面至76车床ca6140外圆车刀、游标卡尺20粗车外圆1255车床ca6140外圆车刀、游标卡尺30钻通孔16摇臂钻床zq305013钻头、游标卡尺40

16、粗镗内孔3427车床ca6140镗刀、内径千分表50粗车小凸台端面至16、倒角车床ca6140内圆车刀、游标卡尺60粗镗内孔3228车床ca6140镗刀、内径千分表70精镗内孔17.5摇臂钻床zq305013镗刀、内径千分表80粗车左端面至71摇臂钻床zq305013外圆车刀、游标卡尺90粗车外圆1289车床ca6140外圆车刀、游标卡尺100粗镗内孔1007车床ca6140镗刀、内径千分表110半精车右外圆1215车床ca6140外圆车刀、游标卡尺120半精镗内孔3827 车床ca6140镗刀、内径千分表130半精车左端面至69车床ca6140外圆车刀、游标卡尺140半精镗内孔1007车床c

17、a6140镗刀、内径千分表150半精车外圆1259车床ca6140外圆车刀、游标卡尺160精镗4027车床ca6140镗刀、内径千分表170钻通孔37摇臂钻床zq3050137钻头180钻通孔67摇臂钻床zq3050137钻头190钻孔44.2深12摇臂钻床zq305013钻头、游标卡尺200攻螺纹4m5深10台虎钳丝锥、游标卡尺3.4加工余量、工序尺寸和公差的确定 1.工序110粗精车端面和工序130半精车左端面工序110和工序130的加工过程如图3.1所示。工序110：以右端面定位，粗车左端面，保证工序尺寸l1,；以左端面定位，粗车右端面，保证工序尺寸l2；工序130：以右端面定位，半精车

18、左端面，保证工序尺寸l3,；达到零件图设计尺寸l的要求，l=。由图3.1所示加工过程示意图建立分别以z2和z3为封闭环的工艺尺寸链，如图3.2所示。求解工序尺寸l2；查表2.64平面精加工余量，得半精车余量z3=1.2；由图3.1知，l3=l=；从图3.2b知，=l2-l3,则l2=l3+z3=121+1.2mm=122.2mm。由于工序尺寸l2是在粗车加工中保证的，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度知，粗车工序的经济加工精度等级可达到右端面的最终加工要求it8，因此确定改工序尺寸公差为it8，其公差值为0.063，故l2=1220.2315mm求解工序尺寸l1：由于右端面的加工余

19、量是经粗车一次切除的，故z2应等于右端面的毛坯余量，即z2=7.8mm。由图3.2b知，z2=l1-l2，则l1=l2+z2=（122.2+7.8）mm=130mm。有由表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定该粗车工序的经济加工精度等级it10,其公差值为0.160mm，故l1=1300.080mm。2.工序40粗镗工序40的加工过程如图3.1所示。工序40：以中心轴定位，粗镗外轮廓面，保证工序尺寸l1,；以外轮廓面定位，粗镗内轮廓面，保证工序尺寸l2；工序120：以内轮廓面定位，半精镗外轮廓面，保证工序尺寸l3,；达到零件图设计尺寸l的要求，l=。由图3.1所示加工过程示意图建立

20、分别以z2和z3为封闭环的工艺尺寸链，如图3.2所示。求解工序尺寸l2；查表2.64平面精加工余量，得粗车余量z3=5；由图3.1知，l3=l=38；从图3.2b知，z3=l2-l3,则l2=l3+z3=38-5mm=33mm。由于工序尺寸l2是在粗车加工中保证的，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度知，粗车工序的经济加工精度等级可达到右端面的最终加工要求it11，因此确定改工序尺寸公差为it11，其公差值为0.160，故l2=330.080mm。为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。余量z3的校核：在图3.2b所示尺寸链中，z3是封闭环，由竖式法（见表3.7）

21、计算可得：z3=4.8895.111mm。表3.7余量z3的校核计算表环的名称基本尺寸上偏差下偏差l2（减环）l3（增环）-3338+0.008+0.031-0.008-0.031z35+0.111-0.111余量校核结果表面，所确定的工序尺寸公差是合理的。3. 工序120半精镗工序120的加工过程如图3.1所示。工序120：以中心轴定位，粗镗外轮廓面，保证工序尺寸l1,；以外轮廓面定位，粗镗内轮廓面，保证工序尺寸l2；工序160：以内轮廓面定位，半精镗外轮廓面，保证工序尺寸l3,；达到零件图设计尺寸l的要求，l=39。由图3.1所示加工过程示意图建立分别以z2和z3为封闭环的工艺尺寸链，如图

22、3.2所示。(图略)求解工序尺寸l2；查表2.64平面精加工余量，得半精镗余量z3=1；由图3.1知，l3=l=39；从图3.2b知，z3=l2-l3,则l2=l3+z3=39-1mm=38mm。由于工序尺寸l2是在粗镗加工中保证的，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度知，粗车工序的经济加工精度等级可达到右端面的最终加工要求it9，因此确定改工序尺寸公差为it9，其公差值为0.062，故l2=380.031mm。为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。余量z3的校核：在图3.2b所示尺寸链中，z3是封闭环，由竖式法（见表3.6）计算可得：z3=1.1962.039

23、mm。表3.6余量z3的校核计算表环的名称基本尺寸上偏差下偏差l2（减环）l3（增环）-3839+0.031+0.008-0.031-0.008z32+0.039-0.039余量校核结果表面，所确定的工序尺寸公差是合理的。5.工序160精镗工序50的加工过程如图3.1所示。工序160：以中心轴定位，粗镗外轮廓端面，保证工序尺寸l1,；以外轮廓面定位，粗镗内轮廓面，保证工序尺寸l2；工序170：以内轮廓面定位，半精镗外轮廓面，保证工序尺寸l3,；达到零件图设计尺寸l的要求，l=38。由图3.1所示加工过程示意图建立分别以z2和z3为封闭环的工艺尺寸链，如图3.2所示。（图略）求解工序尺寸l2；查

24、表2.64平面精加工余量，得精镗余量z3=1；由图3.1知，l3=l=；从图3.2b知，z3=l2-l3,则l2=l3+z3=40-1mm=39mm。由于工序尺寸l2是在粗车加工中保证的，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度知，粗镗工序的经济加工精度等级可达到右端面的最终加工要求it6，因此确定改工序尺寸公差为it6，其公差值为0.016，故l2=390.008mm。为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。余量z3的校核：在图3.2b所示尺寸链中，z3是封闭环，由竖式法（见表3.5）计算可得：z3=0.9921.024mm。表3.5余量z3的校核计算表环的名称基本

25、尺寸上偏差下偏差l2（减环）l3（增环）-3940+0.008+0.016-0.0080z31+0.024-0.008余量校核结果表面，所确定的工序尺寸公差是合理的。3.5 切削用量的计算1. 工序110粗车两端面该工序分两个工步，工步1是以右端面定位，粗车左端面；工步2是以左端面定位，粗车右端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度vc和进给量f是一样的，只有背吃刀量不同。（1） 背吃刀量初加工时的背吃刀量ap取z1，z1等于总的余量减去精加工、半精加工余量z1=13.5-0.5-0.5=12.5mm。（2） 进给量查表3.1取纵向进给1mm/z，横向进

26、给取0.5mm/z。2. 工序40粗镗（1） 背吃刀量粗加工时的背吃刀量ap取z2，z2等于总的余量减去精加工、半精加工余量z2=3.5-0.5-0.25=2.75mm。（2） 进给量粗加工纵向进给查表3.1取1.5mm/z，横向取0.5mm/z。（3）车削速度由于本工序采用硬质合金刀，,，查表5.2取，则 查表3.2，取，则3工序120半精镗 （1）背吃刀量半精加工时的背吃刀量ap=z3=0.5mm。（3） 进给量半精加工纵向进给查表3.1取1mm/z，横向取0.3mm/z。（3）车削速度，则查表3.2，取，则3. 工序160精镗（4） 背吃刀量精加工时的背吃刀量ap=z4=0.25mm.（

27、5） 进给量精加工纵向进给查表3.1取0.5mm/z，横向取0.1mm/z。（3）车削速度车削速度=92m/min.，则本工序采用ca6140型卧式车床，查表3.2，取=710r/min,则3.6时间定额的计算1.基本时间的计算（1） 工序40粗镗，主偏角，由表5.37，（2） 工序120半精镗，查表5.37知，（3） 工序160精镗，由表5.37知，2. 辅助时间的计算取，则工序40：工序120：工序160：3. 其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以为，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于连接座的生产类型为大批生产，分担到每个工件

28、上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间是工作时间的2%7%，休息与生理需要时间是作业时间的2%4%，均取为3%，则各工序的其他时间可按关系式计算，它们分别为：工序40：工序120：工序160：4. 单件时间的计算各工序的单件时间分别为：工序40：工序120：工序160：时间定额中其他的时间还可以按指导书中表5.44表5.63的相关规定进行计算。四 专用钻床夹具设计4.1 夹具设计任务为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。为工序180钻通孔67设计钻床夹具，所用机床为z525型立式钻床，大批生产类型。1. 工序尺寸和技术要求通孔67的径向跳动量不大于公差值

29、0.05mm，表面粗糙度值为.2. 生产类型生产类型为大批量生产，要求所设计的夹具的生产效率和自动化程度较高。3. 设计任务书根据工序180钻通孔67工序卡，提出该工序的专用机床夹具设计任务书，其格式如下表所示。任务书中按工艺规程要求，提出定位基面。尺寸及公差、加工部位、工艺要求、等作为夹具设计的依据。（略）4.2 拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图1. 确定定位方案，设计定位装置分析工艺简图可知，加工通孔67，它相对于左端面的径向跳动量均不大于公差值0.05；它距离中心轴为71mm。从基准的重合原则和定位的稳定性、可靠性出发，选择右端面为主要定位基准面，并选择轴线为另一个定位基准。定位元件采用地盘上的定位钉、固定钻套及心轴定位，如图所示。定位钉限制了xy方向上的自由度；心轴与工件定位孔配合，限制了4个自由度，固定钻套有限制了1个自由度，这样实现了完全定位。定位孔与心轴采用的是过渡配合。2. 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置工件的轴向刚度比径向刚度好，因此夹紧力应指向右端面。针对大批量生产的工艺特征，此夹具选用4个螺钉夹紧机构，如图3. 确定导向方案，设计导向装置为能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应设置导引刀