设计KCSJ14曲柄零件的机械加工工艺规程及典型夹具

1、 课程设计说明书 设计设计 kcsj-14kcsj-14 曲柄零件的机械加工工艺规程及典型夹具曲柄零件的机械加工工艺规程及典型夹具 学 院： 机械与车辆学院 机械工程及自动化 * * 专 业： 姓 名： 指导老师： * 学 号： 职 称： * 中国* 二一二 年 十二 月 摘要摘要 机械制造装备设计课程设计是机械制造装备设计课程教学的一个不可或缺的辅助环节。它 是学生综合运用本课程及其先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重 要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计 和到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。 课程设计主要资料参考

2、了机械制造技术基础课程设计 ，完成了曲柄夹具的设计，其中 包括了零件的设计和专用夹具的设计。整个设计过程均采用 catia 实体造型，并通过软件自带 的功能完成了零件工程图和装配工程图。并对夹具的运动过程进行了 dmu 运动的仿真设计，生 成了动画。 整个设计过程加深了对机械设计的认识，对课内外均有很大的帮助。 关键词关键词 ： 专用夹具 曲柄 工序 工艺 切削余量 工时定额 summary machinery manufacturing equipment design course is designed to mechanical manufacturing equipment desi

3、gn course teaching and an indispensable auxiliary link. it is the students comprehensive use this course and its first courses knowledge of theory and practice for processing technology and jig structure design of an important practice. it is to cultivate students prepare machining process planning

4、and machine tool jig design ability, to improve after graduation design and to the factory is engaged in the process and jig design has very important significance. curriculum design main material reference the mechanical manufacturing technology foundation course design , the completion of the cran

5、k jig design, including the design of the spare parts and special jig design. the whole design process adopts catia entity model, and through the software own function finished parts engineering drawings and assembly drawings. and the jig movement process dmu motion simulation design, made the anima

6、tion. the whole design process to deepen the understanding of the mechanical design, inside and outside the class are of great help. keywords: special jig crank process cutting allowance task time 目录 课程设计任务书课程设计任务书.5 一、课程设计的目的 .5 二、课程设计的要求 .5 设计过程设计过程.1 一、零件的分析一、零件的分析.1 二、工艺规程设计二、工艺规程设计.2 2.1 毛坯的确定

7、.2 2.2 机械加工路线的拟定 .3 2.3 工序间加工余量的确定 .3 2.4 各工序机械加工参数的确定 .3 三、专用夹具设计三、专用夹具设计.10 3.1 确定工序 .10 3.2 夹具方案的分析 .10 3.3 自由度分析 .10 3.4 夹具元件的确定 .10 3.5 定位误差的分析 .14 四、总结与展望四、总结与展望.15 课程设计任务书 一、课程设计的目的 机械制造装备设计课程设计是机械制造装备设计课程教学的一个不可或缺的辅助环节。 它是学生综合运用本课程及其先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次 重要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的

8、能力，为以后搞好毕业设 计和到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。本课程的目的在于： 1）培养学生综合运用机械制造装备设计及相关专业课程（工程材料、机械设计、互 换性与测量技术、机械制造基础）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学 到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂 程度零件的工艺规程的能力。 2）能根据被加工零件的技术要求，应用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具 设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经 济合理的专用夹具的能力。 3）使学生熟悉和能够应用有关手册、标准、图表等技术资料，指导学生分析零件加 工的技术要求和企

9、业已具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。 4）进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等基本技能。 5）培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好习惯。 6）培养学生解决工艺问题的能力，为学生今后进行毕业设计和去工厂从事工艺与夹 具设计打下良好的基础。 二、课程设计的要求 本课程设计要求就一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工工艺规程，按教师指定 的某道工序设计一副专用夹具，并撰写设计说明书。学生应在指导教师的指导下，认真地、 有计划地、独立按时完成设计任务。学生对待自己的设计任务必须如图工厂接受任务一样， 对于自己所做的技术方案、数据选择和计算结果必须高度

10、负责，注意理论与实践相结合，以 期待整个设计在技术上是先进的、在经济上是合理的、在生产中是可行的。 设计题目：kcsj-14 曲柄零件机械加工工艺规程及工艺装置设计 生产纲领：400000 件 生产类型：大批量生产 具体要求： 1、产品零件图 1 张 2、零件毛坯图 1 张 3、机械加工工艺过程卡片 1 份 4、机械加工工序卡片 1 套 5、夹具设计装配图（0#或 1#图纸） 1 份 6、夹具设计零件图 （2#4#图纸） 12 张 7、课程设计说明书 （60008000 字） 1 份 附：产品零件图 指导教师：指导教师：* 教研室主任：教研室主任： 20122012 年年 1212 月月 10

11、10 日日 设计过程设计过程 题目：设计 kcsj-14 曲柄零件的机械加工工艺规程及典型夹具 生产纲领：40000 件/年 生产类型：大批生产 一、零件的分析一、零件的分析 图 1-曲柄零件图 18h8、10h9 均为基孔制孔，孔轴线与表面 a 垂直度要求 0.05，孔内表面粗糙度为 ra6.3，孔两端倒角孔内表面为主要的配合表面，为了保证零件的精度，要通过多道工 1 45 序多次加工的方法才能获得。 def 表面的粗糙度均为 ra12.5，通过简单的端面铣就能保证。4 孔为加油口，没有特殊 的要求。 ab 两端面的表面粗糙度均为 ra1.6,为配合面，要保证精度。 保证孔与大孔的距离 孔与

12、大孔的距离为 0.03 0 70 0.035 0 100 毛坯通过铸造的方法获得，因此要注意铸造圆角、拔模斜度、最小壁厚等因素。 二、工艺规程设计二、工艺规程设计 2.1 毛坯的确定 （1）毛坯的形式 零件结构比较简单，根据大批量的年生产纲领可知，毛坯可通过金属压力铸造的方法获得。 （2）加工余量的确定 查机械加工工艺设计实用手册表 4-12 毛坯铸件典型的机械加工余量有： 毛坯为灰铸铁，查表知金属型毛坯的机械加工余量等级 df,本方案等级选用 f 查机械加工设计手册表 3-13 要求的铸件机械加工余量： 零件最大外形尺寸为 126mm，故铸件的加工余量为 1.5mm， 根据加工方法和工艺要求

13、，可得到毛坯简答尺寸。 零件厚度=17+1.5*2=20 铸件大孔=18-1.5*2=15 铸件小孔=10-1.5*2=7 端面 c、e 到轴线的距离为 11+1.0=12.0 端面 d 到轴心线的距离为 16+1.0=17.0 （3）毛坯图的拟定 图 2-毛坯图 2.2 机械加工路线的拟定 表 1-加工路线表 加工面加工精度要求表面质 量要求 加工方法选择 两侧面 ab20,未注公差尺寸并要求有一 定的对中性 ra1.6 粗铣 a粗铣 b精铣 b 精铣 a 17.50.27 17.50.18 18h8 内孔 加工 孔口倒角 1*45两端，与 a 面垂直度 0.05，倒角斜面粗 糙度 12.5

14、 ra1.6 钻 扩 0.070 0 17 0.073 0 17.75 铰 0.027 0 18 2*孔 10h9 内孔加工 孔口倒角 1*45两端，与 a 面垂直度 0.05 ra1.6 钻 铰 0.22 0 9.5 0.036 0 10 铣 c、 、e 面面到各轴心线距离 11mm ra12.5 铣 铣 d 面面到各轴心线距离 16mm ra12.5 铣 4 孔加工c、d、e 面加工浇油口钻 辅助工序孔口及锐边倒角钻头倒角，手工去毛刺 2.3 工序间加工余量的确定 各工序间加工余量的确定，详情请参考工艺过程卡片。 2.4 各工序机械加工参数的确定 (1)20、30（粗铣 a、b 面）工艺参

15、数的确定 由于粗加工时为了提高生产效率，考虑到本道工序的加工余量只有 1mm，故选取背吃刀量 1 sp amm 查现代夹具设计手册 表 4-15 各种常用材料的铣削速度范围有： 45/ min c vm 0.2/ fz amm z 查机械制造工艺学表 5- 硬质合金端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工平面和凸台时的进给量， 选取硬质合金 yg3 端铣刀 50mm ，铣刀齿数 z=5 0.2/51/fmm zmm r 根据转速计算公式 n（r/min） 1000 / min c v nr d d 刀具直径 切削速度 m/mm c v 45 1000 / min286 / min 3.14 50 nrr

16、取 320 / minnr 粗铣表面加工时间的确定 12 b mz lll t f 刀具主偏角为 90时 22 1 0.5()(1 3) e ldda 123 30202070ldddmm 2 3 5lmm 铣削宽度 e a2 e amm 2222 1 0.5()(1 3)0.5(50502 )(1 3) e ldda 取 1 2lmm 12 7023 75 1 b mz lll tss f 查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 ta 参考值有： 2min a t 查机械制造技术基础课程设计表 3-8 时间定额的组成及公式计算有： cpabsr tttttt 由于本零件

17、为大批量生产，故布置工作地时间、休息及生理需要时间都按 5%计算有： s t r t () 1.1 cab ttt () 1.1(1.252) 1.13.58min cab ttt （2）40、50（精铣 a、b 面）工艺参数的确定 刀具选择同（1） 本工序为精加工工序，背吃刀量，选切削速度 0.5 sp amm90/ min c vm 0.1/ fz amm z 90 1000 / min573 / min 3.14 50 nrr 取 630 / minnr 12 7023 150 0.5 b mz lll tss f 查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 ta 参考

18、值有： 2min a t () 1.1(2.52) 1.13.85min cab ttt （3）工序 130、140、150（铣 c、d、e 面）工艺参数的确定 d、e、f 面的表面粗糙度要求 ra=12.5，通过 yg3 端面铣削即可保证。面的总加工余量为 1mm，可通过一次铣削完成，故 1 1 sp amm 铣刀直径 30mm，齿数 z=5 查 60/ min c vm 0.14/50.7/ f amm zmm r 50 1000 / min530 / min 3.14 30 nrr 查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 ta 参考值有： 2min a t () 1

19、.1(2.52) 1.13.85min cab ttt （4）工序 160、170、180（钻 c、d、e 面孔）工艺参数的确定 工序 160、170、180 为在各所在平面打 4mm 孔，由于孔位浇油口故没有特殊的要求，通过 普通的钻即可保证要求。 本方案选用硬质合金 yg8 钻头，加工孔。 2 sp amm 查机械制造技术基础课程设计表 5-65 硬质合金 yg8 钻探钻灰铸铁时的进给量有： 0.13 0.17/fmm r 0.25/ c vm s 0.25 60 1000 / min273 / min 3.14 17.5 nrr 取 320 / minnr 钻销基本时间的确定 12 b

20、llll ti fnfn 式中 1 (/ 2)co(1 2) r ldtk 2 1 4l 为主偏角 r k 进给次数 i 因为；故 cot1 r k 1 3lmm 6 ce llmm 7 d lmm 综上有： 12 633 6017.30 0.13 320 bce llll tttiss fnfn 12 733 6018.75 0.13 320 d llll tiss fnfn 查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 ta 参考值有： 2min a t () 1.1(0.292) 1.12.52min ccab t ct ett () 1.1(0.31252) 1.12.

21、54min cab t dtt （5）工序 70、80（钻孔）工艺参数的确定 选用硬质合金 yg8z 钻头 9.5mm 查表 知 0.18 0.22/fmm r 0.25/ c vm s 9.57 1.25 2 f amm 0.25 60 1000 / min502 / min 3.14 9.5 nrr 取 500 / minnr 钻销时间的确定 17lmm 2 3lmm 根据公式 1 (/ 2)co(1 2) r ldtk 有 1 7.75lmm 12 7.75 173 6018.5 0.18 500 b llll tiss fnfn 查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间

22、定额 ta 参考值有： 2min a t () 1.1(0.3082) 1.12.54min cab ttt （6）工序 100、110（铰孔）工艺参数的确定 本工序安排在钻孔之后，加工后要保证孔内表面的粗糙度 ra=1.6，尺寸精度到达 10h9， 故采用铰孔来保证精度。 选 10 高速钢扩孔钻铰孔 w18cr4v. 查机械制造技术基础课程设计表 5-64 高速钢及其硬质合金扩孔钻头扩孔的切削用量有有 0.7 1.1/fmm r 109.5 0.25 2 f amm 因为要保证孔内表面的精度可适当提高速度： 0.35/ c vm s 0.35 60 1000 / min670 / min 3

23、.14 10 nrr 取 670 / minnr 铰孔时间的确定 1 1 co(1 2) 2 r dd ltk 2 2 4l 为扩、铰前的孔径（mm） ； 1 d d 为扩、铰后的孔径（mm） ； 1 2.25lmm 12 172.253 602.9 0.7 670 b llll tiss fnfn 查机械制造技术基础课程设计表 5-68 机铰刀铰孔时的进给量 f 有： 2min a t () 1.1(0.0482) 1.12.26min cab ttt （7）工序 60（钻大孔）工艺参数的确定 钻大孔，保证尺寸到 17 17 15 1 2 f amm 选用硬质合金 yg8z 钻头 17mm

24、查机械制造技术基础课程设计表 5-64 高速钢及其硬质合金扩孔钻头扩孔的切削用量有： 0.23 0.28/fmm r 0.25/ c vm s 0.25 60 1000 / min281 / mim 3.14 17 nrr 取 320 / minnr 钻孔时间的确定 1 (/ 2)co(1 2) r ldtk 故有 1 9.5lmm 12 179.53 6024.05 0.23 320 b llll tiss fnfn 查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 ta 参考值有： 2min a t () 1.1(0.4082) 1.12.65min cab ttt （8）工序

25、 90（扩大孔）工艺参数的确定 扩大孔，保证尺寸到 17.75。本工序选用选 17.75 高速钢扩孔钻（w18cr4v）扩孔。 17.75 17 0.375 2 f amm 因为扩孔后要保证一定的精度，故在切削时适当提高切削速度。 0.35/ c vm s 查机械制造技术基础课程设计表 5-64 高速钢及其硬质合金扩孔钻头扩孔的切削用量有： 0.91.0/fmm r 0.35 60 1000 / min376 / mim 3.14 17.75 nrr 取 400 / minnr 扩孔时间的确定 1 1 co(1 2) 2 r dd ltk 故有 1 2.3lmm 2 2 4lmm 12 172

26、.34 603.9 0.9 400 b llll tiss fnfn 查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 ta 参考值有： 2min a t () 1.1(0.0652) 1.12.28min cab ttt （9）工序 120（铰大孔）工艺参数的确定 本工序完成后要保证孔内表面的 ra=1.6，18h8。故在扩孔后再安排铰孔这道工序来保证 尺寸的进度。 18 17.75 0.125 2 f amm 孔表面质量要求较高故要求较高的速度。 0.35/ c vm s 查机械制造技术基础课程设计表 5-68 高速钢及硬质合金机铰刀铰孔进给余量有： 0.81.2/fmm r

27、0.35 60 1000 / min371 / mim 3.14 18 nrr 取 370 / minnr 铰孔时间的确定 ； 1 1 co(1 2) 2 r dd ltk 故有 1 2.125lmm 12 172.1254 604.69 0.8 370 b llll tiss fnfn 查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 ta 参考值有： 2min a t () 1.1(0.0782) 1.12.29min cab ttt 三、专用夹具设计三、专用夹具设计 3.1 确定工序 本方案针对 c 端面上的 4 孔进行夹具设计。 3.2 夹具方案的分析 在加工 c 面上 4

28、 孔时，a、b，和大孔、孔已经加工完，并且具有一定的精度，故可以利 用已经加工的面做定位基准面。 本方案可以采用“一面两销”组合定位的方式来限制工件的六个自由度。 图 3-夹具定位方案草图 3.3 自由度分析 、a 面为定位基准面，限制 3 个自由度：z 、x 、y 、大孔面采用短圆柱销定位，限制两个自由度：x 、y 、小孔面采用菱形销定位，限制一个自由度：z 3.4 夹具元件的确定 3.41 钻套 本方案生产纲领为大批量生产，生产加工过程会有磨损，为了保证 4 孔具有一定的精度，故 采用快换钻套。 查机械制造技术基础课程设计表 5-105 快换钻套的基本结构和参考尺寸： 已知公称尺寸 4dm

29、m 公差带为 f7 8dmm 公差带为 k6 10hmm 钻套4 7 8 6 10 /8045.3 1999fkjb t 3.42 钻套用衬套 查机械制造技术基础课程设计表 5-钻 106 套用衬套的基本结构和参考尺寸有： 已知衬套的基本尺寸 8dmm 10hmm a 型衬套 12 10/8045.4 1999ajb 3.43 钻套用螺钉 查机械制造技术基础课程设计表 5-107 钻套用螺钉的基本结构和参考尺寸。 选用螺钉尺寸为 m5 1 3lmm 13dmm 1 7.5dmm 螺钉 5 6/8045.5 1999mjb t 3.44 圆柱销/菱形销 因为 4 孔只限制一个自由度，故采取削边削

30、的形式定位。 圆柱面限制两个自由度，故圆柱销为短销。 已知圆柱销 d=18mm（818）选择 a 型 查现代夹具设计手册表13-8 可换定位销的规格尺寸有： 15d 、 1 12dm 、 1 22d 、 26h 、 56l 、 1 14l 、 10h 已知圆锥销 d=10mm(310)选择 b 型 极限偏差 0 0.009 10 610mhm 查表有 10d 、 1 8dm 、 1 16d 、 22h 、 45l 、 1 10l 、 8h 8b 、 4b 、 1 3b 图 4-圆柱销 图 5-菱形销 3.45 夹紧原件 方案采用气动夹紧方式夹紧，压紧原件末端连接气压缸实现夹紧。因为生产纲领为大批量 生产，通过气动自动夹紧，可以缩短工件加工过程中工时，达到经济效益的最大化。 图 6-压板轴视图 3.46 旋转支座 图 7-旋转支座 3.47 连接角板 图 8-连接角板 3-78 夹具总体方案 图 9-方案图 3.5 定位误差的分析 方案采用一面两销的定位，就本工件的加工而言，测量基准与定位重合，不存在基准不重合误 差。 查机械制造技术基础课程设计表 4-12 常用定位原件的选择及说明，选用定位销于原件的 配合公差为 7/ 6hh 0.021 1 00 18 d d 00 10.013 18d 0.015 200 10 d d 00 20.00