连接座机械加工工艺规程制订及专用夹具设计

1、 连接座机械加工工艺规程制订及钻孔6×7专用夹具设计 机械制造工艺学课程设计计算说明书设计题目：连接座机械加工工艺规程制订及钻孔6×7专用夹具设计学 院：机械工程学院专 业：机械设计制造及其自动化班 级：10级机制本科（3）班姓 名：王浦舟学 号：1001210307指导老师：李玉平完成日期：2012年12月28日 新 余 学 院- 22 -机械制造工艺学课程设计连接座机械加工工艺规程制订及专用夹具设计目录一、任务书 3 二、序言 3三、零件分析 41、零件的功用分析 42、零件的工艺分析 4四、机械加工工艺规程制定 61、生产类型 62、毛胚制造形式 63、选择定位基准

2、64、选择加工方法 75、制订工艺路线 76、确定加工余量及毛胚尺寸 87、工序设计 98、确定切削用量和基本时间 11五、专用机床夹具设计 181、接受计划任务、明确加工要求 182、确定定位方案、选择定位元件 183、确定夹紧方案、设计夹紧机构 194、确定导向方案和选择导向元件 195、钻模板结构类型的确定 196、夹具体的设计 197、夹具精度分析 208、绘制夹具装配图，标注有关尺寸及技术要求 20致谢 21参考文献 22一、设计任务设计课题：接座机械加工工艺规程制定及钻孔6×7专用夹具设计如图所示是连接座简图。毛坯材料为HT200。中批量生产，采用通用机床进行加工。试完成

3、该零件的机械加工工艺设计及加工6-7孔钻床夹具设计。二、序言机械制造工艺学课程设计是在我们对机械制造基础和机械制造工艺学等进行学习以后进行的。这是对我们所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学课程学习中占有重要的地位。此次课程设计需要我们熟练掌握基础课程知识以及充分了解专业学科知识，如应用软件绘制零件图、毛坯图零件加工工艺路线的定制等。同时通过设计让我们学会查询各种专业相关资料，有助于扩展我们的知识面。总的来说，就是要让所学理论知识在实际设计过程中得到充分地利用，并不断提高自己解决问题的能力。本次课程设计的任务之一是制订连接座

4、机械加工工艺规程。通过分析连接座从毛坯到成品的机械加工工艺过程，总结其结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程。针对连接座零件的主要技术要求选择适当的夹具进行装夹以及设计钻孔用的钻床夹具。该零件的工艺过程包括车端面、车外圆、镗内孔、钻孔、倒角、攻螺纹等工序，工艺范围广，难易程度适合于工艺课程设计的需要。本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次课程设计达到了综合应用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，望老师给予指教。三、零件分析1、零件的功用分析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

5、水泵泵壳连接，水泵叶轮在100孔内，通过4个M5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、零件的工艺分析下图为连接座的零件图，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：连接座零件图1、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；

6、钻17.5的通孔。其工序采取先粗车半精车精车。其中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。2、左端的加工表面：这一组加工表面包括：左端面，125外圆，100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，100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125的外圆和121的的外圆。40孔的尺寸精度直接影响连接座与轴承的配合精度，125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精度和密封性。由参考文

7、献【1】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。 归纳如下表：加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法右端面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-半精镗精镗小凸台端面无IT11以下粗镗17.5通孔R25IT11以下钻孔-粗镗3×7通孔Ra25IT11以下钻通孔32的小凹槽R25IT11以下粗镗左端面Ra6.3IT8IT10粗车-半精车125外圆Ra3.2IT8IT10粗车-半精车100的内圆无IT11以下粗车半精车倒角无IT11以下粗车6×7

8、通孔Ra25IT11以下钻通孔M5-7H螺纹孔无IT11以下钻孔并攻丝四、机械加工工艺规程制定1、生产类型依设计任务可知，产品的年产量为4000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8%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=4000台/年(1+8%)(1+1%)=4360件/年该连接座质量约为3kg，连接座属于轻型零件。查教材知，该连接座的生产为中批生产,选用砂型铸造。2、毛胚制造形式零件材料为HT200，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用

9、于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。3、选择定位基准定位基准选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理的选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。（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

10、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.4、选择加工方法（1）端面的加工该零件为回转体，在这里选用车床，为减少使用机床的种类和装夹次数，提高加工精度、生产效率，所以这里选择车削的方式加工端面。（2）外圆的加工连接座上外圆表面及外台阶面仍在车床上采取车削的方式进行加工。（3）内圆表面及内台阶面的加工连接座个内圆表面及内台阶面应采用在车床上进行镗削的方式加工。（4）孔的加工通孔的加工连接座上9个

11、7的通孔应采取钻床上钻孔的方式进行加工。盲孔的加工连接座上孔32应采取先钻孔，再扩孔，最后镗孔到要求的尺寸的方式进行加工。（5）4×M5螺纹孔的加工连接座上4个M5螺纹孔应采取攻螺纹的方式，先在钻床上钻4个4.5的基孔，再用丝锥攻丝，需要注意的是在攻丝前应设置一道倒角工序，以避免折断丝锥，使攻螺纹顺利进行。（6）倒角、去毛刺等零件需要倒角的地方用车床加工，去毛刺用锉刀、砂纸等。5、制订工艺路线（1）工序顺序安排机械加工工序遵循“基准先行”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、

12、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。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和次要表面加工。（2）确定工艺路线：工序05:粗车右端面定位基准：左端面钻通孔17.5定位基准：主轴轴线粗镗内孔40定位基准：主轴轴线粗车右外圆121定位基准：右端面粗车小凸台端面、倒角定位基准：右端面粗镗内孔17.5定位基准：主轴轴线工序10:半精镗40mm定位基准：右端面工序1

13、5:粗车左端面定位基准：左端面粗车左外圆125定位基准：左端面粗镗内孔100定位基准：右端面工序20:精镗内孔40定位基准：右端面半精车右外圆121定位基准：右端面粗镗内孔32定位基准：主轴轴线工序25:半精车左端面定位基准：左端面半精镗内孔100定位基准：左端面半精车左外圆125定位基准：右端面工序30:钻通孔3×7定位基准：主轴轴线工序35:钻通孔6×7定位基准：主轴轴线钻孔4×4.2mm定位基准：主轴轴线攻螺纹4×M5工序40:去毛刺、清洗、检验6、确定加工余量及毛胚尺寸（1） 零件表面粗糙度及机械加工余量等级，由零件图可知，该连接座各加工表面的粗

14、糙度Ra3.2。（2）根据铸件用砂型铸造，材料为灰铸铁，其加工精度等级可取CT9，加工余量等级为G级。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零件尺寸单边余量毛坯公差毛坯尺寸备注2.52.5130±1.25双侧加工3.51.833±0.9双侧加工2.52.5126±1.25侧加工2.51.595±1.25双侧加工11.828±0.9单侧加工毛坯简图7、工序设计（一）选择加工设备与工艺装备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

15、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。选择加工设备车端面、外圆，考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题,采用车床，选择CA6140卧式车床。加工内圆要用到内圆车刀，外圆用外圆车刀。加工17，32，40孔时同样选择CA6140卧式车床进行钻孔、镗孔，所以要用到镗刀。加工3×7、6×7和4×M5使用摇臂钻床ZQ3050×13，需要用到钻头，加工螺纹孔还需要使用丝锥，并需要用台虎钳夹紧，需要用到钻头。选择夹具2连接座的生产类型为中批量生产，可以选用高效的专用设备，所选用的夹具均为专用夹具选择刀具粗车右端面和左端面都使用900偏

16、头端面可转位车刀，粗车右端外圆及左侧外圆则使用900偏头外圆可转位车刀。精加工时，只需把角度换成600相应车刀即可。选择量具4×M5螺纹孔用塞规测量，孔用内径千分表测量，其他尺寸均用游标卡尺测量。（二）确定工序尺寸由于工序尺寸是零件在加工时各工序应保证的加工尺寸，因此，正确地确定工序尺寸及其公差是工序设计的一项重要工作。工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、巳确定的各工序的加工余量及定位基准的转换关系来进行。工序尺寸公差则按各工序加工方法的经济精度选定。工序尺寸及偏差标注在各工序的工序简图上，作为加工和检验的依据。对于各工序的定位基准与设计基准重合时的表面的多次加工，其工序尺寸的计

17、算比较简单，此时只要根据零件图上的设计尺寸、各工序的加工余量、各工序所能达到的精度，由最后一道工序开始依次向前推算，直至毛坯为止，即可确定各工序尺寸及公差。1、 121外圆及121外圆采用车削加工，分为粗车和半精车。查手册取半精加工余量为2，精度等级为h10；粗加工的加工余量取为3。详细如下表：工序单边余量工序尺寸Ra半精车0.5Ra3.2粗车2Ra6.3毛胚5Ra252、 100内圆在车床上用内圆车刀加工，分为半精加工和粗加工。查手册取半精加工余量为2，精度等级为H10；粗加工的加工余量取为3。详细如下表：工序双边余量工序尺寸Ra半精车Ra3.2粗车2Ra6.3毛胚5Ra253、 40孔作为

18、其他加工表面的基准，精度要求较高，用镗刀，分为粗加工，半精加工和精加工。查手册取精加工余量为0.5，精度为H7;半精加工余量为2.5，精度等级为H10；粗加工的加工余量取为4，精度为H13。详细结果如下表：工序单边余量工序尺寸Ra精镗Ra3.2半精镗2Ra6.3粗镗5Ra15毛胚7Ra254、 其他尺寸如，通过粗车和半精车右端面间接保证其精度要求，可通过尺寸链的知识对其计算。下面列出加工左右两端面的工序尺寸：粗车右端面至76，加工余量为7；粗车左端面至71，加工余量为5；半精车右端面至69，加工余量为2,精度为.5、螺纹孔，钻通孔3×7，钻通孔6×7mm均用专用夹具装夹加工

19、，其位置公差由专用夹具的精度决定，尺寸公差要求不高。夹具设计具体讨论，在此对这三者的加工不赘述。8、确定切削用量和基本时间（一）工序05工步1：粗车右端面至76mm（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）进给量取纵向进给1mm/z，横向进给取0.5mm/z。工步4：粗镗内孔40mm,深度为27mm（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取1.5mm/z，横向取0.5mm/z。（3）车削

20、速度由于本工序采用硬质合金刀，,，查表5.2取，则取，则（4）基本时间主偏角（二）工序10:半精镗内孔40mm，深度为27mm（1）背吃刀量半精加工时的背吃刀量ap=Z3=0.5mm。（2）进给量半精加工纵向进给取1mm/z，横向取0.3mm/z。（3）车削速度，则取，则（4）基本时间（三）工序15工步1：粗车左端面的切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故=确定进给量根据切削加工简明实用手册可知:刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0取 =0.7确定的进给量尚

21、需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验，C6201机床进给机构允许进给力=3530。当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17，故实际进给力为： =950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0，故：=63 =120 根据C6201车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： =工步3：粗镗的切削用

22、量及基本工时粗镗，本工序采用计算法。所选用刀具为硬质合金（钨钴类），直径为的圆形镗刀。.确定切削深度 =.确定进给量根据手册可知，当粗镗铸件时，镗刀直径，镗刀伸出长度为时：=0.150.40按机床的进给量，选择，=0.25.确定切削速度=式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15=37=选择=160=2.6.计算基本工时选镗刀的主偏角=，则=，则： =117 （四）工序20：工步1：半精车右外圆121mm，进给量为5mm (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)进给量取纵向进给1mm/z，横向进给

23、取0.5mm/z。工步2：精镗40mm，进给量为27mm（1）背吃刀量精加工时的背吃刀量ap=Z4=0.25mm.（2）进给量精加工纵向进给取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，取=710r/min,则（1） 基本时间（五）工序25:工步2：半精镗100的切削用量所选用的刀具为YG6X硬质合金圆形镗刀，主偏角为K=45，直径为16mm的圆形镗刀，其耐用度为。确定切削深度 a当半精镗铸料，镗刀直径为，a，镗刀伸出长度时，进给量为：。 确定切削速度 V = 式中 C=189.8，m = 0.2，X=0.15，Y=0.2

24、0 V=124.6 选择C620-1机床转速：n= n =1200=20实际切削速度为： v = 2.08 .确定基本时间确定半精镗孔的基本时间50s（六）工序30及工序35:钻通孔3×7mm、钻通孔6×7mm选用机床为Z308025摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻根据机械加工工艺手册查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35mm/r。 则取确定切削速度切削速度计算公式为查得参数为，刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔） =（七）工序35:工步2：钻孔4×4.2mm，深度为12mm

25、取 （）所以 （）按机床选取= （）所以实际切削速度 （）切削工时（一个孔）： 工步3：攻螺纹4×M5，深度为10mm取所以 （293）按机床选取所以实际切削速度所以切削时间（一个孔）： 五、专用机床夹具设计1、接受计划任务、明确加工要求本次设计为连接座钻床专用夹具。以便在加工过程中提高工作效率、保证加工质量。本次夹具设计为加工6×7孔的加工设计专用夹具。专用夹具的特点：针对性强、结构简单、刚性好、容易操作、装夹速度快、以及生产效率高和定位精度高；但是设计和制造周期长；产品更新换代时往往不能继续使用，适应性差；费用高等特点。2、确定定位方案、选择定位元件为满足基准重合要求，

26、需要40孔轴线为定位基准。由零件图可知，钻6×7孔时，必须限制六个自由度，选40孔为第一定位基准只限制4个自由度。这里再选已加工好的右端面为定位基准，外加一个定位销，实现完全定位。因此定位元件就有平底座、芯轴及定位销。3、确定夹紧方案、设计夹紧机构该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数由资料机床夹具设计手册查表可得：切削力公式：式中 查表得： 即：实际所需夹紧力：由参考文献【3】机床夹具设计

27、手册表得： 安全系数K可按下式计算：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献【3】机床夹具设计手册表 可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用液压泵螺旋夹紧机构。取，螺旋夹紧时产生的夹紧力：式中参数由【3】机床夹具设计手册可查得： 其中： 由【3】机床夹具设计手册表得：原动力计算公式：由上述计算易得： 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。在此夹具中，只是为了防止工件在加工过程中的振动和转动，因此采用压板压紧工件即可。为降低劳动强度，提高生产率，压板用液压泵控制。本次设计采用，卡夹、手柄、摇杆、偏心轮等的组合装置进行夹紧。（夹紧机构具体结构如夹具装配图所

28、示）4、确定导向方案和选择导向元件本次设计采用钻套导向，既可以保证被加工孔的位置精度，同时还可以起到减少加工过程中的振动作用，而且可换钻套的互换性好，磨损后可迅速更换，可提高加工效率，适用于成批大量生产，所以这里选用可换钻套进行导向。5、钻模板结构类型的确定要加工的孔在同一平面内，为使用方便，只需一块能覆盖零件左侧端面的矩形板便可6、夹具体的设计根据零件的尺寸，设置两个耳座间距为T形槽间距的整数倍，夹具总长400mm。7、夹具精度分析该夹具以底面、侧面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由参考文献【6】互换性与技术测量表可知：取（中等级）即 ：尺寸偏差为、由【3】机床夹具设计手册可得：、定位误差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： 、磨损造成的加工误差：通常不超过、夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一取。即误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。定位精度分析定位误差主要由基准不重合，基准位置误差引起。DW=BC