机械制造工艺学连接座及其夹具毕业课程设计

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)重庆理工大学机械工程系机械制造技术课程设计题目：连接座零件的机械加工工艺规程制订及4XM5螺纹工序专用夹具设计内容： 1. 机械加工工艺过程卡片1套2.机械加工工序卡片1套3.专用夹具装配图及其零件图纸1份4.零件图及其毛坯图1份5.设计说明书1份姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化指导教师：杨翔宇1目录1 课程设计的题目··················

2、················· 12 课程设计时间·······························&#

3、183;······ 13 课程设计的目的及其要求· ··························· 14 设计内容···········&#

4、183;······························ 2 4.1 零件的分析·················&#

5、183;···················· 24.2 零件的工艺分析···························&

6、#183;·······34.3 毛坯设计········································

7、3;54.4 选择加工方法，拟定工艺路线· ······················74.5 加工设备及刀具、夹具、量具的选择· ···············114.6 切削用量的选择·

8、3;································144.7 基本加工时间的确定· ··············

9、···················165、心得体会·····························

10、3;··········· 176、参考文献·····································&

11、#183;··· 181、课程设计的题目连接座零件的机械加工工艺规程制订及4XM5 螺纹工序专用夹具设计2、课程设计时间第十六周第十八周3、课程设计的目的 及其要求3.1课程设计的目地机械加工工艺课程设计是机械类学生在学完了机械制造技术，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题的能力，使学生进一步巩固有关理论知识，掌握机械加工工艺规程设计的方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技2术工作打好基础。另外，这次课程设计也为以后的毕业设计进行了一次综合训练和准备。通过本次课程设计，应使学生在下述各方面

12、得到锻炼：熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关先修课程中的基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧，工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。. 从而培养制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，通过夹具设计的训练，进一步提高夹具结构设计( 包括设计计算、工程制图等方面 ) 的能力。熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。3.2课程设计的内容要求对零件图进行工艺分析。对零件进行分析后，初步拟定工艺路线、确定切削余量、绘

13、制零件的毛坯图，填写机械加工工艺过程卡。进行切削用量、机械加工时间等的计算和查表。填写机械加工工序卡片。对指定工序提出工装设计任务书。根据工装设计任务书（教师指定）进行机床专用夹具设计，包括设计方案的确定、结构设计、定位误差和夹紧力的计算，绘制夹具装配图、零件图等等。编写课程设计说明书。进行课程设计答辩。4，设计内容4.1 、零件的分析（见下图）零件的生产纲领依据设计要求Q=4000件年，结合生产实际，根据参考文献【2】公式 N=Qn（ 1+）（1+）其中：N零件的年产量Q产品的年产量3n每台产品中该零件的数量备品率废品率连接座三维图连接座零件图备品率 和 废品率 分别取 10%和 1%代入公

14、式得该工件的生产纲领N=4400件年、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、零件的形状及其具体尺寸、公差如上图所示。4.2 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、4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

15、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、 1210的外圆，粗糙度为 3.2 、6.3 ；-0.04+0.016的小凸台，粗糙度为3.2 ，并带有倒角； 32外径为 50、内径为 40-0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 17.5+0.016的孔或内圆直接在车床上进、40-0+0.016行初镗半精镗， 40-0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：0+0.026内圆，这一组加工表面包括： 左端面， 125-0.025外圆，100-0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

16、求， +0.026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100 -0精车。孔加工为钻孔 - 扩钻 - 扩孔。该零件上的主要加工面是40+0.0160的外圆和-0的孔， 125 -0.025121 0的外圆。 40+0.016 孔的尺寸精度直接影响连接座与轴承的配合精-0.04-0度， 12500-0.025 的尺寸精度直接影响连接座与水泵的接触精度和密封性，121-0.04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。其具体过程如下表：加工表面表

17、面粗糙度公差精度等级加工方法右端面Ra12.5IT11 以下粗车-半精车-精车0外圆Ra3.2IT8 IT10粗车-半精车-精车121-0.04+0.016无IT11 以下粗镗-半精镗-精镗小凸台内侧 40-05小凸台端面Ra25IT11 以下粗镗 17.5 中心孔无IT11 以下钻孔 - 粗镗半精镗右7 通孔无IT11 以下钻通孔 32 的小凹槽Ra25IT11 以下粗镗左端面Ra6.3IT8 IT10粗车-半精车-精车0Ra6.3IT8 IT10粗车-半精车-精车 125 -0.025 外圆的内圆Ra25IT11 以下粗镗半精镗倒角无IT11 以下粗车左7 通孔无IT11 以下钻通孔M5-

18、7H螺纹孔无IT11 以下钻孔并攻丝4.3 毛坯设计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。确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓的尺寸，

19、最大直径 142mm，高 69mm。选择铸件公差等级查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为812级取为 11 级。求机械加工余量等级6查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200 得机械加工余量等级E-G级选择 F 级。、确定机械加工余量以单边端面的加工余量确定为例工序名称工序基本余工序的经济精度工序尺寸工序尺寸及其公差和 Ra量精车0.5H76969Ra=1.6m半精车1.5H869+0.5=69.569.5Ra=3.2 m粗车5H1069.5+1.5=7171Ra=12.5m毛坯H1271+5=7676Ra=25 m根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件

20、加工表面的单边余量为 7mm。所以工件的总长为 14+69=83mm。其他的加工余量以此类推（实际上就是乱来了，自己编一串数字就好了，但是要学会方法）、确定毛坯尺寸由上面的计算方法可以得出其他的毛皮尺寸，他们的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6。Ra1.6的表面，余量要适当加大。分析本零件，加工表面Ra1.6，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。 （由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值）生产类型为大批量，可采用两箱砂型铸造毛坯。由于所有孔无需铸造出来，故不需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工进行时效处理。、设计毛坯图根据机械制造工艺设计手

21、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7前后对称的中截面为分型面。为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。（毛坯图见附页）4.4 、选择加工方法，拟定工艺路线8基面及其精基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基

22、准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。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 .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 .4.4.2 制定机械加工工艺路线：工艺路线一：工序一：工序三：1

23、粗车右端面1 半精车右端面2 车外圆 1212 半精车外圆 1213车右台阶面3 半精车右台阶面4车外圆 1304半精车外圆 1305车端面5半精镗 406粗镗40工序四：工序二：1半精车大端面1粗车大端面2半精车外圆 1252车外圆 1253半精车右台阶面3车台阶面 204半精车 100H74,工序五：粗镗 100H75车外圆 1251精车右端面92精车外圆 1212粗车外圆 125×53精镗 403钻通孔 164精车外圆 1304粗镗内孔 34×295精车端面5粗车小凸台端面至 206精车右台阶面工序二工序六1粗车右端面至 711精车大端面2粗车外圆 128×

24、92精车 100H73粗车内孔 98× 6.83精车右台阶面工序三4精车外圆 125半 1 精车端面保 70工序七半 2 精车外圆 121.4 × 51精铣 B面法 3 精镗内孔 39.6 ×27工序八半 4 精镗内孔 32× 281 粗铣 100 面半 5 精镗内孔保 17.5工序九半 6 精车小凸台端面保 161 精铣 100 面工序四工序十半 1 精车右端面到 691 钻孔到 10半 2 精车外圆 125.4长 92 扩钻到 16半 3 精镗内孔 199.6长 73 扩孔到 17.4工序五工序十一1钻通孔 3×71 精镗孔至 17.5工序

25、六工序十二1钻通孔 3×71 在 6 个工位上钻孔 72钻孔 4×4.134深 12工序十三3攻螺纹 4-M5 深 101在 4 个工位上钻孔 4.5工序七2 攻螺纹 4M51磨内孔保 40×5工艺路线二：2磨外圆保 12×5工序一工序八1粗车右端面至 781磨内孔保 100× 7102 磨外圆保 125×9工艺路线三：工序一：1. 粗车右端面至 782. 粗车外圆 125×53. 钻瞳孔 164. 粗镗内孔 34×295. 粗车小凸台端面至 20工序二：1 粗车左端面至732 车外圆 128×93. 粗

26、镗内孔 98×6.8工序三：1. 半精车右端面 121.4 ×52. 半精镗内孔 38× 273. 半精镗内孔 32× 284 半精镗内孔 175 半精镗 小凸台端面至 20工序四：1. 半精车左端面至 702. 半精车外圆 125.5 × 93. 半精镗内孔 100×6.9工序五：1 精车右端面至69.52 精车外圆 121×53 精镗 40×274. 精镗 小凸台端面至 16工序六1 精车右端面至 692 精车外圆 125×93 精镗 内孔 100×7工序七1 钻通孔 3×7工序八

27、1 钻通孔 6×7工序九1 钻孔 4×4.2深 122 攻螺纹 4×M5 深 111工艺路线比较：上述三个工艺路线，第一条工艺路线做得比较精细，每一道工序都安排的很到位，可以较高的保证精度；但是工艺过程比较复杂，第二条工艺路线比较简洁明了，但精度不高，尤其是最后的磨工又使工艺变得复杂。第三条工艺既保证了加工精度，同时工艺过程比较简单，相比之下我们选择第三条工艺路线。工序号0102030405060708091011121314151617181920拟定工艺过程工序内容简要说明沙型铸造进行人工时效处理消除内应力涂漆防止生锈粗车右端面至 78粗车外圆 125

28、5;5钻通孔 16粗镗内孔 34×29粗车小凸台端面至20粗车左端面至 73车外圆 128×9粗镗内孔 98×6.8半精车右端面 121.4 ×5半精镗内孔 38×27半精镗内孔 32×28半精镗内孔 17半精镗 小凸台端面至 20半精车左端面至70半精车外圆 125.5 ×9半精镗内孔 100× 6.9精车右端面至 69.51221精车外圆 121×522精镗 40× 2723精镗 小凸台端面至 1624精车右端面至 6925精车外圆 125×926精镗 内孔 100×72

29、71 钻通孔 3×728钻通孔 6×729钻孔 4× 4.2深 1230攻螺纹 4×M5 深 1031去毛刺钳工32检验，入库4.5 、加工设备及刀具、夹具、量具的选择由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。选择机床，根据不同的工序选择机床：根据本零件加工精度要求，我们选用最常用的机床： 车床用 CA6140,摇臂钻床用×，下面是这两台机床的具体资料：车床 CA6140本车床适用于车削内外圆柱面，内锥面及其

30、它旋转面。车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔和拉油槽等工作。具体数据如下床身上最大工件回转直径400mm中滑板上最大工件回转直径13210mm工件最大长度（四种规格）750 ；1000；1500；2000m主轴中心高度205mm主轴内孔直径48mm主轴前端锥孔的锥度莫氏 6号锥主轴正转（24级）101400rmin反转（12级）141580rmin车削螺纹范围普通螺纹螺距（ 44）1192mm英制螺纹螺距 （ 20）224牙英寸模数螺纹（ 39）0.2548mm径节螺纹（ 37）196牙英寸进给量纵向 6一般进给14量0.081.59mm小进给量0.0280.054mmr加大进给

31、量1.716.33mmr一般进给量0.040.79mmr小进给量0.0140.027mmr加大进给量0.863.16mmr主电动机功率转速7.5KW1450rmin快速电动机功率转速250KW2800rmin尾座顶尖套锥孔锥度莫氏 5号机床工作精度圆度0.0020.005mm精车端面平面度150.0050.01mm表面粗糙度Ra3.20.8 m摇臂钻床×机床性能 : 机械加紧 , 机械变速 , 自动升降 , 自动进刀 , 定程切削 .机床主要技术参数如下：最大钻孔直径 :50mm主轴行程 :220mm主轴锥孔 :莫氏 5号主轴箱水平移动距离 :1250mm主轴进给量 :0.10,0.

32、16,0.22,0.25,0.35,0.56主电机功率 :4kw升降电机功率 :1.5kw净重 :2500kg机床外形尺寸：2170*950*2450mm4.5.2 、选择刀具：选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻, 加工铸铁零件采用YG类硬质合金为 YG6。钻头选用硬质合金麻花钻， 具体见工序卡。夹具的设计本夹具具体以加工4XM5螺纹工序专用夹具的设计进行说明，夹具为专用夹具，其他具体见工序卡。 （夹具装配图）16定位方案及定位元件的选择和设计由于孔 40 已经精加工过了且工件的大部分基准都以 40 作为定位基准，所以以 40 作为周向定位基准，同时以121 作为轴向

33、的定位基准。定位元件的确定中心孔采用圆柱定位销，为了保证定位精度采用过渡配合夹紧机构采用直角压块用螺栓实现将工件与夹具体的夹紧。定位误差分析根据我的定位关系主要定位元件为一个定位销和平面组成，由于圆柱销和中心孔的配合精度较高，而且对工件的所加工尺寸精度要求不高，在使用钻模版对刀具进行对刀，在此条件下足可以满足要求的加工精度。夹紧力的计算首先我们进行切削力计算，刀具我们选用高速钢麻花钻，直径为4.217根据参考文献【 5】公式则轴向力： F=Cdfk 再根据参考文献【 3】中查表（ HB)n F200)1.31.07k =(190190F = 600 71.00.160.81.07 1037(N

34、 )在计算切削力时 , 必须考虑安全系数 , 安全系数 K=KKKK 式中： K 基本安全系数， 1.5;K 加工性质系数， 1.1; K刀具钝化系数 , 1.1;K断续切削系数 , 1.1则：F=KF=1.5 1037=1555.5（ N）；由于在加工孔和攻螺纹的过程中，切削力不是很大，用螺栓靠摩擦力夹紧就可以了量具因为工件的所加工工序加工精度不是很高，所以用游标卡尺等量具就可以了具体见工序卡4.6 、切削用量的选择切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度， 工件每转一周，车刀所移动的距离，称为

35、进给量，以 f(mmr) 表示；车刀每一次切去的金属层的厚度，称为切削深度， 以 ap(mm)表示。 为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段，中等精度的零件，一般按粗车一精车的方案进行。粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削深度，对提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中等偏低的切削速度。使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下：切削深度 ap=0.8 1.5mm，进给量 f=0.2 0.3mmr，切削速度 v 取 3050mmin(切钢 ) 。粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先

36、车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度。若工件夹持的长度较短或表面凸不平，18切削用量则不宜过大。粗车应留有0.5 1mm作为精车余量。粗车后的精度为IT14-IT11,表面粗糙度 Ra值一般为 12.5 6.3 m。精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此前提下尽可能提高。一般精车的精度为IT8 IT7 ，表面粗糙度值 Ra=3.2 0.8 m,所以精车是以提高工件的加工质量为主。切削用量应选用较小的切削深度ap=0.1 0.3mm和较小的进给量f=0.05 0.2mmr，切削速度可取大些。精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。减上表面粗糙度 Ra值的主要措

37、施有如下几点。合理选用切削用量。 选用较小的切削深度ap 和进给量 f, 可减小残留面积，使 Ra值减小。适当减小副偏角Kr, 或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积，使Ra 值减小。适当加大前角 0，将刀刃磨得更为锋利。用油后加机油打磨车刀的前、后刀面，使其Ra 值达到0.2 0.1 m,可有效减小工件表面的 Ra值。合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度 Ra值。低速精车使用乳化液或机油；若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件和较高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。根据参考文献【 3】切削用量、切削时间之间的关系如下：=dn318= n f= （） 2其中为切削速度f为进给量为切削深度以粗

38、车 125×5 外圆及其右端面为例：其中进给量的确定采用参考文献【5】表 3-13 可得粗车外圆和端面进给量，查表 3-14 可得精车、半精车外圆和端面进给量；切削速度运用 v= (mmin) 公式计算，公式中的 t 、 m、 Cv、Xv、Yv、Kv 由参考文献【 3】表 3-4 和表 3-5 可查得，计算机床主轴转速由 = (rmin) 公式计算可得 n=398 rmin ，在由参考文19献【 5】表 4.3-1 查的 CA6140车床的转速为400 rmin ，在由 =计算出实际切削速度 v=45.2ms。其它的计算过程如上所示，具体见工艺卡。（实际上以上计算过程就是乱来了，自己编的一串数字，现在数字不重要，重要的是要学会计算方法）4.7 、基本时间的确定根据参考文献【 2】来确定工时定额的计算工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额TdT jTfTbTxTz / N其中：是指但见时间定额是指基本时间（机动时间） ，通过计算求得是指辅助时间，一般取（1520）%；与和称为作业时间是指布置工作时间，一般按作业时间的（