连接座机械加工工艺规程制订及钻孔夹具设计说明书

1、 项 目 课 程 说 明 书设计题目：连接座机械加工工艺规程制订及钻孔夹具设计学 院：机械工程学院专 业：机械设计制造及其自动化班 级：12级机制本（2）班姓 名：黄开相学 号：1201212040指导老师：敖培云完成日期：2014年12月25日目录一、任务书1二、序言4三、零件分析51、零件的功用分析52、零件的工艺分析5四、机械加工工艺规程制订61、确定生产类型62、确定毛胚制造形式63、选择定位基准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12五、专用机床夹具设计141、接受计划任务、明确加工要求142、确定定位方案、选择定

2、位元件143、确定夹紧方案、设计夹紧机构144、确定分度方案、设计分度装置145、确定导向方案和选择导向元件146、钻模板结构类型的确定157、夹具体的设计158、夹具精度分析159、绘制夹具装配图，标注有关尺寸及技术要求16六、 个人总结17七、 参考文献18一、任务书学 号1201212040学生姓名黄开相专业（班级）12级机制二班设计题目连接座机械加工工艺规程制订及钻孔夹具设计设计技术参数图一 连接座简图图一所示是连接座简图。毛坯材料为铸钢。中批量生产，采用通用机床进行加工。试完成该零件的机械加工工艺设计及加工37孔钻床夹具设计。设计要求一、 设计者必须发挥独立思考能力，禁止抄袭他人成果

3、,不允许雷同。积极主动与指导教师流，每一进展阶段至少与指导教师交流二次。二、设计成果：1、夹具装配图一张， A1;2、设计说明书一份;3、工艺规程卡一套，工序卡若干张。设计说明书应包括下列内容：（1） 封面（2） 目录（3） 摘要和关键词、（4） 设计任务书（5） 机械加工工艺规程制定的详细过程主要包括：） 零件的结构分析） 生产类型的确定） 毛坯的选择与毛坯简图的绘制） 工艺路线的拟定） 各工序的加工余量及工序尺寸的确定。） 切削用量的计算和确定） 时间定额的计算和确定（6）专用夹具设计的详细过程1）明确夹具的功用，选择夹具的类型2）定位方案的选择、分析、比较和确定3）夹紧方案的选择、分析、

4、比较和确定4）对定方案的选择、分析、比较和确定5）夹具各部分元件的选择6）夹具的精度分析7）夹具的特点（7）设计心得（8）参考文献（要包含资料的编号、作者名、书名、出版地、出版者、出版年月）。三、 定稿完成后，按照学校要求打印、装订，装袋，并和电子稿一起交给老师，并准备答辩。工作量1、夹具装配图一张， A1;2、设计说明书一份;3、工艺规程卡一套，工序卡若干张。工作计划序号环节时间分配备注1设计准备工作0.52机械加工工艺规程制定1.03填写机械加工工艺卡片0.54专用夹具设计25撰写设计说明书0.56答辩0.5小 计5天参考资料1、金属切削加工手册；2、机床夹具设计手册；3、机械制造工艺学；

5、4、机械制造工艺学课程设计指导书。指导教师签字敖培云教研室主任签字二、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。本次课程设计的任务是针对生产实际中的一个零件离心式微电机水泵上的连接座，制定其加工工艺规程以及设计加工37孔钻床夹具。该零件的工艺过程包括了车端面、车外圆、镗内孔、钻孔、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。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

6、课程设计，使我们在下述各方面得到锻炼： （1）熟练的运用机械制造基础、机械制造工艺学和其他有关课程中的基本理论，以及在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。 （2）通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计(包括设计计算、工程制图等方面)的能力。 （3）能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。 （4）在设计过程中培养我们严谨的工作作风和独立工作的能力。三、零件分析1、零件的功用分析零件是离心式微电机水泵上的连接零件，它位于水泵泵壳内，主要作

7、用是固定水泵叶轮。左端125外圆与水泵泵壳连接，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、零件的工艺分析由任务书可知，毛胚材料为铸钢，中批量生产，采用通用机床进行加工。连接座共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法左端面Ra6.3IT8IT10粗车-半精车125外圆Ra3.2IT8IT10粗车-半精车100内圆Ra25IT11以上粗镗倒角无IT11以上粗车左7通孔Ra25IT11以上钻通孔M5-H7螺纹孔无IT11以上钻孔并攻丝右端面

8、Ra12.5IT11以上粗车-半精车121外圆Ra3.2IT8IT10粗车-半精车40孔无IT11以上粗镗小凸台端面Ra25IT11以上粗镗17.5中心孔无IT11以上粗镗右7通孔Ra25IT11以上钻通孔32的小凹槽Ra25IT11以上粗镗四、机械加工工艺规程制订1、确定生产类型依设计任务可知，产品为中批量生产，年产量约为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+）零件年生产量为N=4000台/年(1+8%)(1+1%)=4360件/年2、确定毛胚制造形式由任务书可知，该零件毛胚材料为铸钢，且零件形状较为复杂，故

9、采用铸钢铸造。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”的原则.（2）粗基准的选择选择125的外圆和142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142凸耳的左

10、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的基孔，再用丝锥攻丝

11、，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、铸车钻、工序安排工序号工序内容设备1粗车右端面至78粗车外圆125×5CA61362粗车左端面至71粗车外圆128×9粗车内孔98×6.8CA61363钻通孔16粗镗内孔34×29粗车小凸台端面至20CA61364半精车端面保70半精车外圆121.4×5半精镗内孔39.6×27半精镗内孔32×28半精镗内孔保17.5半精车小凸台端面保16CA61365半精车左端

12、面到69半精车外圆125.4长9半精镗内孔99.6长7CA61366去毛刺钳工7磨外圆保125×9磨外圆保121×5M1320-5208磨内孔保100×7磨内孔保40×16MD2110C9钻通孔6×7钻孔4×4深12攻螺纹4-M5深10Z302510钻通孔3×7Z30256、确定加工余量及毛胚尺寸该零件材料选用ZG310-570，屈服强度310MPa，抗拉强度570MPa，采用砂型机器造型，且为成批生产。由参考文献【2】表5-2可知，铸钢件采用砂型机器造型时，铸件尺寸公差为CT8-CT12级，此处选为CT9级。由表5-3选择

13、加工余量为H级，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸由表5-4可查得各表面加工余量以及确定毛胚尺寸零件尺寸单边余量毛胚尺寸备注2.5130±1.25双侧加工2.595±1.25双侧加工3.533±0.9双侧加工2.5126±1.25双侧加工128±0.9单侧加工7、工序设计（一）选择加工设备与工艺装备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CA6136卧式车床。加工内圆要用到内圆车刀，外圆用外圆车刀。加工17.5，32，40孔时同样选择CA6136卧式车床进行钻孔、镗孔，所以要用到镗刀。加工3×

14、;7、6×7和4×M5使用摇臂钻床ZQ3025，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。选择夹具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45°偏头端面可转位车刀，粗车右端外圆及左侧外圆则使用90°偏头外圆可转位车刀。精加工时，只需把角度换成60°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

15、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。、125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

16、磨Ra3.2半精车0.4Ra6.3粗车2Ra15毛胚5Ra25、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磨Ra3.2半精镗0.4Ra36.3粗镗2Ra15毛胚5Ra25、40孔作为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磨Ra3.2半精镗0.4Ra6.3粗镗2Ra16毛胚7Ra25、其他尺

17、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.、螺纹孔，钻通孔3×7，钻通孔6×7mm均用专用夹具装夹加工，其位置公差由专用夹具的精度决定，尺寸公差要求不高。8、确定切削用量和基本时间切削速度、进给量和背吃刀量三者称为切削用量。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，以v(m/min)表示。其计算公式： v=dn/1000(m/min) 式中：d工件

18、待加工表面的直径（mm） n车床主轴每分钟的转速（r/min） 工件每转一周，车刀所移动的距离，称为进给量，以f(mm/r)表示；车刀每一次切去的金属层的厚度，称为背吃刀量，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=0.81.5mm，进给量f=0.20.3mm/r，切削速度v取

19、3050m/min(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，切削用量则不宜过大。 粗车应留有0.51mm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12.56.3m。 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IT8IT7，表面粗糙度值Ra=3.20.8m,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=0.10.3mm和较小的进给量f=0.050.2mm/r，切削速度可取大些。 精车的另一个突出的

20、问题是保证加工表面的粗糙度的要求。减小表面粗糙度Ra值的主要措施有如下几点。 （1）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。 （2）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。 （3）适当加大前角0，将刀刃磨得更为锋利。 （4）用油后加机油打磨车刀的前、后刀面，使其Ra值达到0.20.1m,可有效减小工件表面的Ra值。 （5）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。 具体数据见机械加工工艺过程卡片及机械加工工序卡片

21、。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3×7孔的加工设计专用夹具。本工序加工要求如下：3个7孔尺寸公差无要求；表面粗糙度要求为Ra25；孔深均为6mm通孔；零件毛胚材料为ZG210-570。2、确定定位方案、选择定位元件为满足基准重合要求，需要100孔轴线为定位基准。由零件图可知，钻3×7孔时，必须限制六个自由度，选100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左端面为定位基准，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，即一面两孔定

22、位。3、确定夹紧方案、设计夹紧机构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4、确定分度方案、设计分度装置要加工的孔在同一圆周面内，采用一平面钻模板即可，无需分度装置。5、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。6、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7、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，根据选取的机床

23、Z3025可查得其工作台上的T型槽的槽间距，由参考文献表5-72知机床的T型槽的槽间距e=200mm，故夹具总长400mm。8、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，由参考文献互换性与技术测量表可知：取（中等级）即 ：尺寸偏差为、由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

24、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+JW由于基准重合，不考虑BCJW=Td/2sin(/2)Td-工件外圆尺寸的公差 Td=0.025a-V形块的夹角 a=60JW=0.025/2sin(30)=0.025所以夹具能满足零件加工精度的要求。9、绘制夹具装配图，标注有关尺寸及技术要求见夹具装配图。6、 个人总结经过两个星期的努力，我们终于完成了机械制造工艺学课程设计，在这个过程中，遇到了很多的困难，也产生了一系列的错误，但我们没有因为这些困难和错误而退缩，而是积极查找资料，与同学一起探讨，克服了诸多难关。使我对零件加工过程中工艺的编制以及相关夹具的设计有了更加深入的了解，为我以后更好的学习相关知识奠定了良好的基础。在本次课程设计过程中，我主要担任加工工艺的编制、钻孔夹具的设计和绘图工作。机械加工工艺过程卡的编制过程中，需要考虑到加工的先后顺序，先加工哪个位置，后加工哪个位置，每一个工序的定位基准以及夹紧位置，所使用的机床种类，以及定位误差的分析。在机械加工工序卡的