毕业设计（论文）连接座的机械加工工艺规程及专用夹具设计

河南机电高等专科学校毕业设计说明书PAGEPAGE1河南机电高等专科学校毕业设计说明书设计题目：连接座的机械加工工艺规程及专用夹具设计全套图纸等，加153893706系部机电工程系专业数控技术与应用班级数控053学生姓名学号指导教师2008年06月01日零件的分析零件的作用该零件是离心式微电机水泵上的连接座。左端Φ125h6外圆水泵泵壳，水泵叶轮在Φ100H7孔内，水泵泵壳通过4×M5的螺钉定位，6×Φ7的螺栓固定，右端Φ121h7外圆与电动机机座连接，Φ40H6孔与轴承配合。零件的工艺分析由零件图得知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度、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。该零件上的主要加工面为C面、D面、R面.和Φ40H6的孔、100H7底面及Φ125h6圆柱面和Φ121h7圆柱面。C、D面的设计基准均为A面，故A面应先加工，再以A面为基准进行加工，从理论上可消除零件的定位误差。由参考文献【1】中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。确定毛坯、画毛坯—零件合图根据零件材料确定毛坯为铸件。由题目已知零件的生产纲领为5000件/年。通过计算，该零件质量约为。由参考文献【1】知，其生产类型为大批生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。该零件上孔不需铸出，故不需要安放芯子。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。参考文献【1】表4.3－3，该种铸件的尺寸公差等级CT8~10级，加工余量等级MA为6级。故取CT为10级，MA为6级。铸件的分型面选择通过Φ17.5孔的轴线，浇口位置位于B－B剖面附近。参考文献【1】表4.3－1，用查表法确定各表面的总余量如表1－1所示。表1－1各加工表面总余量加工表面基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量数值（mm）说明E面C、D面F面G、H面Φ100H7孔1211001251251006级6级6级6级5级44443底面，双侧加工底面，侧面底面侧面，底面孔降级，双侧加工由参考文献【1】表4.3－4可得铸件主要尺寸的公差，如表1－2所示。表1－2主要毛坯尺寸及公差（mm）主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸E面距离Φ32孔底的尺寸D面轮廓尺寸F面距E面的尺寸G面轮廓尺寸3×Φ7上表面距下表面尺寸6×Φ7上表面距下表面尺寸281216912510844+44+44+44432129771321412工艺规程设计定位基准的选择精基准的选择：连接座上Φ40H6的孔是设计基准，又是装配基准，用它做精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，其他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。这样定位比较稳定，加紧方案也比较简单，可靠，操作方便。粗基准的选择：选择连接座上Φ125h6外圆柱面和6×Φ7孔所在凸台面装夹定位，为粗基准，主要考虑以下几点：第一，在保证各加工表面均有余量的前提下，使重要孔的加工尽量均匀；第二，这样还能保证定位准确、夹紧可靠。最先进行机械加工的表面是精基准Φ40H6和E面，可采用的定位装夹方案：方案一：用锥柄心轴插入Φ40H6孔内，用螺栓固定，这样即可限制工件除Z轴旋转自由度以外的五个自由度，在加工时只需将锥柄心轴装入法兰盘即可，定位可靠，简单方便。方案二：用专用夹盘夹持。Φ125的外圆柱面，以6×Φ7的凸台定位，则也可限制5个自由度，该方案虽在理论上可行，但该零件为薄壁类零件，恐怕加持会有夹痕，影响零件的表面粗糙度值，故采用方案一。制定工艺路线根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定个表面的加工方法如下：E面：粗车；C面和H面：粗车－半精车；D面和G面：粗车－半精车－精车；Φ17.5未铸出孔：钻－扩；Φ40未铸出孔:钻－扩－铰；3×Φ7和6×Φ7的孔：钻；螺纹孔：钻孔－攻螺纹。根据基准先行、先面后孔的原则：先加工出E面和Φ40的孔，然后加工其他圆柱面和孔。初步拟定加工工艺路线如下：工序号工序内容102030405060708090100110120130140150160铸造时效涂漆粗车E面粗车半精车精车C、D面钻扩Φ钻扩Φ32的孔钻扩铰Φ40的孔，倒C1角精车C面粗车F面粗车半精车G面H面精车G面粗车Φ100的孔精车Φ100的孔并倒角钻3×Φ7的孔钻6×Φ7的孔钻4×M5底孔，孔口倒角C攻螺纹4×M5深10检验入库上述方案遵循了工艺路线拟定的一般原则，但有些工序问题还需讨论。如粗精车E面时，Φ40孔的A基准还未达到所需精度造成C面对A圆跳动误差较大，所以应该放在50工序后面。修改后的工艺路线如下：序号工序内容102030405060708090100110120130140150160铸造时效涂底漆粗车E面钻扩Φ扩Φ32孔扩铰40孔，并倒C1角粗车F面粗半精车G、H面精车G面粗车Φ100孔精车Φ100孔粗半精车C、D面精车D面钻3×Φ7孔钻6×Φ7孔钻4×M5底孔，孔口倒角C，攻螺纹4×M5深10检验入库选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床和专用夹具为主，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。粗车半精车C、E、G、H面，考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用卧式车床，选择C6132D卧式车床（参考文献【1】表8.1－1）。选择硬质合金刀片A310（参考文献【1】表8.2－2）、专用夹具和游标卡尺。精车D、G面，用D110硬质合金刀片采用专用夹具和外径千分尺。Φ17.5的孔采用锥柄麻花钻、锥柄扩孔复合钻、扩时倒角采用专用夹具和内径千分尺。钻Φ7的孔采用立式钻床Z5125A、专用夹具。加工工序设计1.粗精车D面工序查文献【1】表3.2－2粗半精车外圆加工余量得精加工ZN。已知D面总余量为ZD为4mm。如图尺寸链所示，精车以Φ125定位，D到A孔轴线的工序尺寸即为设计尺寸XN精=1210-0.04/2=60.50-0.02则粗车D面工序尺寸XN－A粗=62mm。查文献【1】表3.2－6得，粗加工公差等级为IT12～IT13，取IT=12，其公差TD－A粗=，所以XD－A粗=62+0.。校核精车余量：ZD精=（62-0.18）-（60.5+0）=故余量足够。查文献【1】表8.4－1，f=/rap=3mm校核机床功率：参考文献【2】表8－56V=/s主轴转速n=1000V/πd=1000××根据机床说明书，取n=4r/sV=πdn10-3=/s校核机床功率：F×60×270×3××××=2371N切削功率：P=FV10-3=2371××10-3由机床说明书查得：机床电机功率，取机床传动效率为η=0.8，＜Peη×机床功率足够。2.钻扩铰Φ32孔至Φ40H6孔工序Φ40H6孔的扩铰余量参考文献【3】表8－17取Z扩=，Z铰=，由此可算出：Z钻=40/2-32/2-1.5-0.5=2mm各工部余量及工序尺寸和公差列于下表：各工部余量及工序尺寸和公差（mm）加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸及公差Φ40H6表面Φ40H6表面Φ40H6表面钻孔扩孔铰孔2H8H7H6Φ36Φ39Φ400参考文献【3】表9－44，取钻孔的进给量f=/r。参考文献【3】表9－48，用插入法求得钻孔的切削速度V=/s，由此算出转速为n=1000v/πd=1000××36=128r/min参考文献【4】得：×××36×1×1=6780N×2f××36×36×1=·m它们均小于机床的最大进给力8650N和机床的最大扭矩力矩216N·m，故机床刚度足够。扩Φ39+0.023-0.010的孔，参考文献【3】表8－9，并参考机床实际进给量，取f=/r。参考文献【4】，扩孔的切削速度为（1/2～1/3）v钻，故取V扩=1/2V钻=1/2×16m/min=8m/min。由此算出转速n=1000v/πd=1000××39r/min=158r/min。按机床实际转速取n=160r/min。参考文献【4】，铰孔的进给量取f=/r。参考文献【4】，取铰孔的切削速度为v=/s=18m/min。由此算出转速n=1000××40=143r/min。×40×145/1000=/min。3、粗精车G面工序查文献【1】表3.2－2粗车精车外圆加工余量得精加工余量ZG精为1mm，已知G面总余量ZG总为4mm，故粗加工余量ZG粗=4mm-1mm=3mm如图尺寸链所示，精车G面以A面定位，G面至Φ40孔轴线的工序尺寸即为设计尺寸XG－A精=1250-0.025/2=62.50-0.0125，则粗车G面工序尺寸XG－A粗=。参考文献【1】表3.7－8，得粗加工公差等级为IT12～IT13，取IT=12，其公差TG－A粗=0.18mm校核精车余量ZG精：ZG精min=XG－A粗min-XG－A精max=(63.5-0.18)-(62.5+0)=故余量足够。查文献【1】表8.4－1，f=/rap=3mm校核机床功率：参考文献【2】表8－56V=1.5主轴转速n=1000V/πd=1000×1.5×133=r/s根据机床说明书，取n=r/sV=πdn10-3=1.503校核机床功率：F×60×270×3××5××=2397N切削功率：P=FV10-3=2371××10-3=3.6Kw由机床说明书查得：机床电机功率Pe=5.5kw，取机床传动效率为η=0.8，P=3.6＜Peη×机床功率足够。4、Φ100圆柱面加工工序查文献【1】表5.6－7平面加工余量，得精加工余量ZN精为1mm。已知N面总余量ZN总为3mm。故粗加工余量ZN粗=3-1=2mm。如图尺寸链所示，精车N面工序中以A面定位，N面至40H6孔轴线的工序尺寸即为设计尺寸XN－A精=100+0.0350/2=50+0.01750，则粗车N面的工序尺寸XN－A粗为51mm。查文献【1】表2.6－6，得粗加工等级为IT11～IT14，取IT=11，其公差TN－A粗=，所以，XN－A粗=51+0.08-0.08。校核精车余量ZN－A精:ZN－A精=XN－A粗min-XN－A精max=（51-0.16）-（50+0.0175）=故余量足够。查文献【1】表8.4－1，f=0.4mm校核机床功率：参考文献【2】表8－56V=1.8主轴转速n=1000V/πd=1000×1.8×94=r/s根据机床说明书，取n=6r/sV=πdn10-3=1.77校核机床功率：×60×270×3×0.4×1.77××=××270×3××××=1725N切削功率：P=FV10-3=1725×1.77×10-3=Kw由机床说明书查得：机床电机功率Pe=5.5kw，取机床传动效率为η=0.8，P=3.05＜Peη×机床功率足够。机械加工工艺过程卡片零件号零件名称连接座工序号工序名称设备夹具刀具量具工时名称型号名称规格名称规格名称规格铸造时效涂底漆10粗车E面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310游标卡尺20钻扩Φ卧式车床C6132D专用钻夹具焊接式硬质合金内径千分尺30扩Φ32孔卧式车床C6132D专用钻夹具焊接式硬质合金内径千分尺40扩铰Φ40孔，并倒C1角卧式车床C6132D专用钻夹具焊接式硬质合金内径千分尺50粗车F面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310游标卡尺60粗半精车G、H面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310千分尺70精车G面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310千分尺数控技术与应用专业机械加工工艺过程卡片零件号零件名称工序号工序名称设备夹具刀具量具工时名称型号名称规格名称规格名称规格80粗车Φ100孔卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金D110内径千分尺90精车Φ100孔卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金D110内径千分尺100粗半精车C、D面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310游标卡尺110精车D面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310千分尺120钻3×Φ7孔立式钻床Z5125A专用钻夹具锥柄麻花钻Φ7游标卡尺130钻6×Φ7孔立式钻床Z5125A专用钻夹具锥柄麻花钻Φ7游标卡尺140钻4×M5底孔，孔口倒角C，攻螺纹4×M5深10立式钻床Z5125A专用钻夹具锥柄麻花钻机用丝锥150检验160入库数控技术专业机械加工工序卡片工序名称粗车E面工序号10零件名称连接座零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型号重量HT200设备夹具名称辅助工具名称型号卧式车床C6132D粗车E面夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1粗车E面A310游标卡尺13240设计者何引娥指导教师段翠芳共12页第1页专业机械加工工序卡片工序名称钻扩Φ工序号20零件名称连接座零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型号重量HT200设备夹具名称辅助工具名称型号卧式车床C6132D专用钻夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时12钻Φ扩Φ内径千分尺260设计者何引娥指导教师段翠芳共12页第2页数控技术与应用专业机械加工工序卡片工序名称扩Φ32的孔工序号30零件名称连接座零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型号重量HT200设备夹具名称辅助工具名称型号卧式车床C6132D专用钻夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1扩Φ32的孔内径千分尺127设计者何引娥指导教师段翠芳共12页第3页数控技术与应用专业机械加工工序卡片工序名称扩铰Φ40的孔工序号40零件名称连接座零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型号重量HT200设备夹具名称辅助工具名称型号卧式车床C6132D专用钻夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1扩铰Φ40的孔内径千分尺1608设计者何引娥指导教师段翠芳共12页第4页数控技术与应用专业机械加工工序卡片工序名称粗车F面工序号50零件名称连接座零件号零件重量同时加工零件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200设备夹具名称辅助工具名称型号卧式车床C6132D粗车F面夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1粗车F面A310游标卡尺1320090设计者何引娥指导教师段翠芳共12页第5页数控技术与应用专业机械加工工序卡片工序名称粗车半精车G、H面工序号60零件名称连接座零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型号重量HT200设备夹具名称辅助工具名称型号卧式车床C6132D粗半精车G、H面夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1粗半精车G、H面A310千分尺1321090设计者何引娥指导教师段翠芳共12页第6页数控技术与用专业机械加工工序卡片工序名称精车G面工序号70零件名称连接座零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型号重量HT200设备夹具名称辅助工具名称型号卧式车床C6132D精车G面夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1精车G面A310千分尺1250104设计者何引娥指导教师段翠芳共12页第7页数控技术与用专业机械加工工序卡片工序名称粗车Φ100面工序号80零件名称连接座零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型号重量HT200设备夹具名称辅助工具名称型号卧式车床C6132D粗车Φ100面夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1D110内径千分尺2360106设计者何引娥指导教师段翠芳共12页第8页数控技术与应用专业机械加工工序卡片工序名称精车Φ100面工序号90零件名称连接座零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型号重量HT200设备夹具名称辅助工具名称型号卧式车床C6132D精车Φ100面夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1精车Φ100面D110内径千分尺1400118设计者何引娥指导教师段翠芳共12页第9页数控技术与应用专业机械加工工序卡片工序名称粗精车C、D面工序号100零件名称连接座零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型号重量HT200设备夹具名称辅助工具名称型号卧式车床C6132D粗精车C、D面夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长