高等教育--连接座机械加工工艺规程制订及钻孔夹具设计

1、课 程 设 计 说 明 书题目 : 连接座机械加工工艺规程制定及钻孔夹具设计二级学院年级专业学号学生姓名指导教师教师职称目录第一部分绪论1第二部分零件分析21、零件得功用分析22、零件得工艺分析2第三部分机械加工工艺规程制订41、生产类型42、毛坯制造形式43、选择定位基准44、选择加工方法45、制订工艺路线56、确定加工余量及毛坯尺寸67、工序设计88、确定切削用量与基本时间10第四部分专用机床夹具设计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155、确定导向方案与选择导向元件156、钻模板结构类型

2、得确定167、夹具体得设计.168、夹具精度分析.169、绘制夹具装配图 , 标注有关尺寸及技术要求. 1710、夹具得使用说明，操作要领及特点.17第五部分 总结 .19参 考 文 献 . . 20第一部分绪论机械制造工艺学课程设计就是在我们对 机械制造基础 与机械制造工艺学等进行学习以后进行得。 这就是对我们所学各课程得一次深入得综合性得总复习，也就是我们在走进社会岗位前得一次理论联系实际得训练。因此 , 它在我们得大学课程学习中占有重要得地位 .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得定制等。 同时通过设计让我们学

3、会查询各种专业相关资料， 有助于扩展我们得知识面 . 总得来说 , 就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得能力。本次课程设计得任务之一就是制订连接座机械加工工艺规程。 通过分析连接座从毛坯到成品得机械加工工艺过程 , 总结其结构特点、主要加工表面 , 并制定相应得机械加工工艺规程。 针对连接座零件得主要技术要求选择适当得夹具进行装夹以及设计钻孔用得钻床夹具 .该零件得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得需要。第二部分零件分析1、零件得功用分析该零件就是离心式微电机水泵上得连接座，就是

4、用来连接水泵与电机得. 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，实现水泵与电动机得连接，从而起连接固定作用。2、零件得工艺分析下图为连接座得零件图，毛坯材料为铸钢，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 , 要求耐磨得零件 , 通常可用作机座、泵体得连接座等。连接座共有两组加工表面，她们之间有一定得位置要求。现分述如下 :连接座零件图（1) 、右端面得加工表面 :这一组加工表面包括 : 右端面 121 得外圆，粗糙度为3、 2、 6

5、、 3；外径为50、内径为 40 得小凸台 , 粗糙度为 3、2，并带有倒角； 32 得小凹槽 , 粗糙度为 25; 钻 17、5 得通孔 . 其工序采取先粗车 - 半精车 - 精车 . 其中 17、5、40 得孔或内圆直接在车床上进行初镗半精镗 , 40 得内圆得半精镗得基础上再精镗就可以了。、左端得加工表面 :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 得粗糙度要求， 100 得内圆孔有 25 得粗糙度要求 . 采用得工序可以就是先粗车半精车精车 . 孔加工为钻孔 扩钻扩孔。该零件上得主要加工面就是40 得孔

6、 125 得外圆与 121 得得外圆。 40孔得尺寸精度直接影响连接座与轴承得配合精度 , 125 得尺寸精度直接影响连接座与水泵得接触精度与密封性， 121 得尺寸精度直接影响连接座与电机得接触精度与密封性 . 由参考文献 1 中有关与孔加工得经济加工精度及机床能达到得位置精度可知，上要求就是可以达到得。零件得结构工艺性也就是可行得 .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、2IT8 IT10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

7、钻孔粗镗3 7 通孔Ra25IT11 以下钻通孔32 得小凹槽R25IT11 以下粗镗左端面Ra6、3IT8 IT10粗车半精车125 外圆Ra3、2IT8IT10粗车半精车100 得内圆无IT11 以下粗车半精车倒角无IT11 以下粗车6 7 通孔Ra25IT11以下钻通孔M5-7H螺纹孔无IT11以下钻孔并攻丝第三部分机械加工工艺规程制订1、生产类型依设计任务书可知，该零件为中批量生产, 采用通用机床进行加工 .2、毛坯制造形式零件材料为铸钢 , 铸件得特点就是铸造成形， 其优点之一就是设计得灵活性,即设计人员对铸件得形状与尺寸有最大得设计选择自由， 特别就是形状复杂与中空截面得零件。 其

8、二，铸钢件冶金制造适应性与可应变性最强， 可以选择不同得化学成分与组织控制，适应各种不同工程得要求 . 可以通过不同热处理工艺在较大得范围内选择力学性能与使用性能 . 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 , 最后选用铸钢，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得耐磨性，所以选择铸钢铸造 .3、选择定位基准定位基准选择就是工艺规程制订中得重要工作， 它就是工艺路线就是否正确合理得前提。正确与合理得选择定位基准，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) 精基准得选择40 孔既就是装配基准 , 又就是

9、设计基准，用它作精基准，能使加工遵循“基准重合”得原则、其余各面与孔得加工也能用它定位 , 这样使工艺路线遵循了 “基准统一”得原则、(2）粗基准得选择选择 125 得外圆与 149 凸耳得左侧作粗基准 , 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得表面就是精基准 40 孔与右端面 , 这时可用通用夹具三爪自定心卡盘来装夹，靠凸耳得左侧定位、4选择加工方法1) 端面得加工该零件为回转体 , 在这里选用车床 , 为减少使用机床得种类与装夹次数， 提高加工精度、生产效率 , 所以这里选择车削得方式加工端面 .（ 2) 外圆得加工连接座上外圆

10、表面及外台阶面仍在车床上采取车削得方式进行加工.(3）内圆表面及内台阶面得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得方式加工。（ 4）孔得加工通孔得加工连接座上 9 个 7 得通孔应采取钻床上钻孔得方式进行加工。盲孔得加工连接座上孔 32 应采取先钻孔， 再扩孔 , 最后镗孔到要求得尺寸得方式进行加工。（ 5） 4 M5螺纹孔得加工连接座上 4 个 M5螺纹孔应采取攻螺纹得方式, 先在钻床上钻4 个 4、5 得基孔，再用丝锥攻丝 , 需要注意得就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得地方用车床加工，去毛刺用锉刀、砂纸

11、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、 121 外圆、 125 外圆、 100 内圆，后加工次要表面 - 各孔与倒角；遵循“先面后孔”原则 , 先加工连接座得右、左端面 , 后加工孔。辅助工序粗加工连接座两端面与热处理后 , 应安排校直处理工序 ; 在半精加工后 , 安排去毛刺、清洗与终检工序 .综上所述 , 该连接座得工序安排顺序为： 基准加工 - 主要表面粗加工及一些余量大得表面粗加工 - 主

12、要表面半精加工与次要表面加工 .(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 16定位基准：主轴轴线粗镗内孔 34定位基准 : 主轴轴线粗车右外圆 123定位基准 : 右端面粗车小凸台端面定位基准 : 右端面粗镗内孔 17、 5定位基准：主轴轴线工序 10: 半精镗 39、6mm定位基准：右端面工序 15：粗车左端面定位基准：左端面粗车左外圆 128定位基准：左端面粗镗内孔 98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 : 右端面精镗内孔 35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

13、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、 2定位基准：主轴轴线攻螺纹 4 M5工序 40: 去毛刺、清洗、检验6、确定加工余量及毛坯尺寸（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得粗糙度 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。确定该铸件得尺寸公差与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、5 1301、25

14、双侧加工3、51、8 330、9双侧加工2、52、5 1261、25侧加工2、51、5 951、25双侧加工11、8280、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与工艺装备得选择应在满足零件加工工艺得需求与可靠地保证零件加工质量得前提下，与生产批量与生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化得工艺装备与分析利用现有条件 , 以降低生产准备费用。选择加工设备车端面、外圆，考虑到工件得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

15、用到镗刀 .加工 3 7、6 7 与 4M5使用摇臂钻床 ZQ305013，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 连接座得生产类型为中批量生产，可以选用高效得专用设备，所选用得夹具均为专用夹具选择刀具粗车右端面与左端面都使用 900 偏头端面可转位车刀 , 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4M5 螺纹孔用塞规测量，孔用内径千分表测量，其她尺寸均用游标卡尺测量。( 二) 确定工序尺寸由于工序尺寸就是零件在加工时各工序应保证得加工尺寸，因此, 正确地确定工序尺寸及其

16、公差。就是工序设计得一项重要工作.工序尺寸得计算要根据零件图上得设计尺寸、巳确定得各工序得加工余量及定位基准得转换关系来进行。工序尺寸公差则按各工序加工方法得经济精度选定 . 工序尺寸及偏差标注在各工序得工序简图上 , 作为加工与检验得依据。对于各工序得定位基准与设计基准重合时得表面得多次加工，其工序尺寸得计算比较简单，此时只要根据零件图上得设计尺寸、各工序得加工余量、各工序所能达到得精度，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 , 分为粗车与半精车。查手册取半精加工余量为 2，精度等级为 h10; 粗加工得加工

17、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毛坯5Ra252、 100 内圆在车床上用内圆车刀加工，分为半精加工与粗加工。查手册取半精加工余量为 2，精度等级为 H10;粗加工得加工余量取为 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毛坯5Ra253、 40 孔作为其她加工表面得基准，精度要求较高，用镗刀, 分为粗加工，半精加工与精加工。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;粗加工得加工余量取为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

18、Ra3、 2半精镗2Ra6、 3粗镗5Ra15毛坯7Ra254、其她尺寸如，通过粗车与半精车右端面间接保证其精度要求，可通过尺寸链得知识对其计算。下面列出加工左右两端面得工序尺寸 : 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，其位置公差由专用夹具得精度决定 , 尺寸公差要求不高 . 夹具设计具体讨论 , 在此对这三者得加工不赘述。8、确定切削用量与基本时间（一 ) 工序 05工步 1：粗车右端面至78mm取 f=1mm/r则工步 2: 钻通孔

19、16mm取 f=1mm/r则工步 3：粗镗内孔 34 29mm取 f=0 、7mm/r则工步 4：粗车右外圆 123 5mm工步 5：粗车小凸台端面至20mm工步 6：粗镗内孔保 17、5mm（二 ) 工序 10: 半精镗内孔 39、627mm取 f=0 、5mm/r则（三）工序 15工步 1: 粗车左端面至 71mm取则工步 2：粗车左外圆 1289mm工步 3: 粗车内孔 986、8mm(四) 工序 20：工步 1: 精镗内孔 4016mm取 f=0 、5mm/r则工步 2: 半精车外圆 1215mm工步 3：精镗内孔 3529mm取 f=0 、 7mm/r则（五）工序 25:工步 1:

20、半精车左端面至69mm取 f=0 、5mm/r则工步 2: 半精镗内孔 100 长 7mm工步 3: 半精车外圆 125 长 9mm（六 ) 工序 30: 钻通孔 3 7mm取 f=0 、16mm/r则（七 ) 工序 35:工步 1: 钻通孔 6 7mm同工序六，则工步 2：钻孔 4 4、2mm深 12mm取 f=0 、1mm/r则工步 3：攻螺纹 4M5深 10mm取 f=0 、1mm/r则工序 40: 去毛刺、清洗、检验第四部分专用机床夹具设计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 孔得加工设计

21、专用夹具。专用夹具得特点：针对性强、结构简单、刚性好、容易操作、装夹速度快、以及生产效率高与定位精度高 ; 但就是设计与制造周期长；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 , 需要 40 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 40 孔为第一定位基准只限制 4 个自由度。这里再选已加工好得右端面为定位基准， 外加一个 V 型块，实现完全定位。 因此定位元件就有平底座、芯轴及 V 型块 .3、确定夹紧方案、设计夹紧机构该孔得设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准 , 实现“基准重合 原则；参

22、考文献，因夹具得夹紧力与切削力方向相反， 实际所需夹紧力 F 夹与切削力之间得关系 F 夹 KF轴向力 : F 夹 KF （ N)扭距 :MCM d0 XF f YF K M 10 3333.54 10.51.90.2340.81.33 10 311.93Nm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：由参考文献机床夹具设计手册表得 :安全系数 K 可按下式计算 :式中：为各种因素得安全系数，见参考文献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就是很大, 为了使其夹具结构简单、 操作方便 ,决定选用

23、液压泵螺旋夹紧机构.取，夹紧时产生得夹紧力：式中参数由参考文献机床夹具设计手册可查得:其中：由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就是可靠得.在此夹具中 , 只就是为了防止工件在加工过程中得振动与转动，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、偏心轮等得组合装置进行夹紧。 （夹紧机构具体结构如夹具装配图所示）4、确定分度方案、设计分度装置要加工得孔在同一圆周面内, 采用一平面钻模板即可，无需分度装置.5、确定导向方案与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得位

24、置精度，同时还可以起到减少加工过程中得振动作用 , 而且可换钻套得互换性好 , 磨损后可迅速更换，可提高加工效率 , 可用于中批量生产 , 所以这里选用可换钻套进行导向 .6、钻模板结构类型得确定要加工得孔在同一平面内，为使用方便, 只需一块能覆盖零件左侧端面得矩形板便可7、夹具体得设计根据零件得尺寸，设置两个耳座间距为T 形槽间距得整数倍, 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得尺寸公差.为了满足工序得加工要求 , 必须使工序中误差总与等于或小于该工序所规定得工序公差。孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准得规定，由参考文献6互换性与

25、技术测量表可知:取（中等级 ) 即 ：尺寸偏差为 、由 11机床夹具设计手册可得：、定位误差 : 定位尺寸公差，在加工尺寸方向上得投影，这里得方向与加工方向一致。即 : 故、夹紧安装误差 , 对工序尺寸得影响均小。即:、磨损造成得加工误差：通常不超过、夹具相对刀具位置误差： 钻套孔之间得距离公差， 按工件相应尺寸公差得五分之一取 . 即误差总与：从以上得分析可见 , 所设计得夹具能满足零件得加工精度要求。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)T d- 工件外圆尺寸得公差T d=0、025a- V 形

26、块得夹角a=60JW=0、 025/ 2sin(30)=0、 025所以夹具能满足零件加工精度得要求。9、绘制夹具装配图 , 标注有关尺寸及技术要求（1）、两钻套得轴线与夹具体得底面垂直度垂直度不能大于0、03mm。(2）、中心孔距误差不能大于0、 05mm。10、夹具得使用说明 , 操作要领及特点使用夹具时，将要钻孔得得零件从正视图得侧面平放入内 , 通过已加工好得 40 孔与零件右端面为基准 , 再利用图示中得 16-V 型块将零件完全定位；通过15手柄 , 带动 14连杆 2，带动 4- 连杆 1，使得 8- 卡爪加紧零件；再通过11钻套导向，既可以保证被加工孔得位置精度， 同时还可以起

27、到减少加工过程中得振动作用。加工完成后只需摇动 15- 手柄 , 即可将 8卡爪松开， 零件便可顺利从侧面取出，十分方便。该夹具既保证了加工得精确度，又加快了加工孔时得效率，大大得节省了生产时间与成本。1底座 ; 2 凸轮; 3 弹簧 ; 4连杆 1;5 M3 螺钉 ;6 M5螺钉 ; 7外壳 ;8卡爪 ;零件 ; 10 模 ; 11 钻 套 ; 12圆锥销 ;挡板 ; 14 连杆 2; 15 手柄 ; 16V 型块。第五部分总结机械制造工艺学课程设计就是机械制造工艺学课程当中一个很重要得环节，我们平时上课就就是按部就搬地学习 , 学得比较散、知识掌握得不就是很牢固、没有真正地联系贯通与通过实践检验过。 此次设计课程将我们所学得知识系统地联系起来 , 让我们用自身所学得知识去处理实际生活中得问题 , 真正地做到“学以致用”。在 2 周得课程设计实践里，我不仅巩固了所学课程，比如机械制造工艺学,机械制造基础 , 还让我熟悉了机械加工工艺规程制订得过程与各个环节之间应注意得问题，提高了我得动手能力与大局思维能力。在工序设计方面我们没有经验 , 理论知识学得不够牢固 , 在工序设计中难免会出现这样那样得问题 , 例如选择