機械制造工藝學連接座及其夾具課程設計

1、械制造工藝學連接座及其夾具課程設計標準化管理處編碼BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N重慶理工大學機械工程系機械制造技術課程設計題目：連接座零件的機械加工工藝規(guī)程制訂及4XM5螺紋工序專用夾具設計內 容：1.機械加工工藝過程卡片1套2 .機械加工工序卡片1套3 .專用夾具裝配圖及其零件圖紙 1份4 .零件圖及其毛坯圖1份5 .設計說明書1份姓 名：學 號： 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化指導教師：楊翔宇目錄1課程設計的題目12課程設計時間3課程設計的目的及其要求14設計內容 2零件的分析2零件的工藝分析3毛坯設if 5選擇加工方法,擬定工藝路線7加工設備及刀具、夾具、量具的

2、選擇11切削用量的選擇14基本加工時間的確定165、心得體會 176、參考文獻 181、課程設計的題目連接座零件的機械加工工藝規(guī)程制訂及4XM5螺紋工序專用夾具設計2、課程設計時間第十六周一一第十八周3、課程設計的目的及其要求課程設計的目地機械加工工藝課程設計是機械類學生在學完了機械制造技術，進行了生產(chǎn)實習之后的 一項重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。本課程設計主要培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識來分析處理生 產(chǎn)工藝問題的能力，使學生進一步鞏固有關理論知識，掌握機械加工工藝規(guī)程設計的方 法，提高獨立工作的能力，為將來從事專業(yè)技術工作打好基礎。另外，這次課程設計也為以后的畢業(yè)設計進行了一次綜合訓練和準備。通過本次

3、課程 設計，應使學生在下述各方面得到鍛煉：3.1.1熟練的運用機械制造基礎、機械制造技術和其他有關先修課程中的基本理論，以 及在生產(chǎn)實習中所學到的實踐知識，正確的分析和解決某一個零件在加工中基準的選擇、 工藝路線的擬訂以及工件的定位、夾緊，工藝尺寸確定等問題，從而保證零件制造的質量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。.從而培養(yǎng)制定零件機械加工工藝規(guī)程和分析工藝問題的能力，3. 1.2通過夾具設計的訓練，進一步提高夾具結構設計（包括設計計算、工程制圖等方面） 的能力。3.1. 3熟悉有關標準和設計資料，學會使用有關手冊和數(shù)據(jù)庫。3.1.4在設計過程中培養(yǎng)學生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和獨立工作的能力。課程設計的內容要求3.

4、2.1對零件圖進行工藝分析。3. 2. 2對零件進行分析后，初步擬定工藝路線、確定切削余量、繪制零件的毛坯圖，填寫 機械加工工藝過程卡。3. 3. 3進行切削用量、機械加工時間等的計算和查表。3. 3. 4填寫機械加工工序卡片。3. 3. 5對指定工序提出工裝設計任務書。3. 3. 6根據(jù)工裝設計任務書（教師指定）進行機床專用夾具設計，包括設計方案的確定、 結構設計、定位誤差和夾緊力的計算，繪制夾具裝配圖、零件圖等等。3. 3. 7編寫課程設計說明書。3. 3. 8進行課程設計答辯。4,設計內容、零件的分析(見下圖)4. 1. 1.零件的生產(chǎn)綱領依據(jù)設計要求24000件/年，結合生產(chǎn)實際，根據(jù)

5、參考文獻【2】公式N=Qn (1+Q )(1+P )其中:零件的年產(chǎn)量產(chǎn)品的年產(chǎn)量 每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量備品率 廢品率連接座三維圖連接座零件圖廢品率P分別取10%和現(xiàn)代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領N=4400 件/年4. 1.2.零件的作用該零件是離心式微電機水泵上的連接座，是用來連接水泵和電機的.左端125外圓 與水泵泵殼連接，水泵葉輪在100孔內，通過4個螺釘固定;右端121外圓與電動機 機座連接，中40孔與軸承配合，通過3個螺栓固定，實現(xiàn)水泵與電動機的連接，從而起連 接固定作用4.1.3、零件的形狀及其具體尺寸、公差如上圖所示。零件的工藝分析由零件圖可知，其材料為HT200,該材料為灰鑄鐵

6、，具有較高強度，耐磨性，耐熱性 及減振性，適用于承受較大應力，要求耐磨的零件，通?？捎米鳈C座、泵體的連接座等。連 接座共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：右端面的加工表面：這一組加工表面包括：右端面、中121錯誤!的外圓，粗糙度為、；外徑為中50、內徑 為中40匚0的小凸臺，粗糙度為，并帶有倒角；中32的小凹槽，粗糙度為25；鉆中的中心 孔，鉆中7通孔。其工序采取先粗車一一半精車一一精車。其中、401o的孔或內圓 直接在車床上進行初鋒一一半精鏈，040%的內圓的半精鍵的基礎上再精鏈就可以了。左端的加工表面：這一組加工表面包括：左端面，中外圓，中100二o內圓，倒角，鉆通孔中

7、7,鉆孔 并攻絲。這一部份只有端面有的粗糙度要求，100錯誤!的內圓孔有25的粗糙度要求。 采用的工序可以是先粗車一一半精車一一精車?？准庸殂@孔-擴鉆-擴孔。該零件上的主要加工面是中4O：o的孔，中的外圓和市121錯誤!的外圓。中40錯誤!孔 的尺寸精度直接影響連接座與軸承的配合精度，中的尺寸精度直接影響連接座與水泵的接 觸精度和密封性，121錯誤!的尺寸精度直接影響連接座與電機的接觸精度和密封性。由參 考文獻【5】中有關和孔加工的經(jīng)濟加工精度及機床能達到的位置精度可知，上要求是可以達到的。零件的結構工藝性也是可行的。其具體過程如下表:加工表面表面粗糙度公差/精度等級加工方法右端面IT11以

8、下粗車一半精車-精車中121錯誤!外圓IT8-IT10粗車一半精車-精車小凸臺內側4O)o無IT11以下粗慳一半精鏈-精鏈小凸臺端面Ra25IT11以下粗慳中中心孔無IT11以下鉆孔-粗鎮(zhèn)一半精神右67通孔無IT11以下鉆通孔032的小凹槽Ra25IT11以下粗鎮(zhèn)左端面IT8-IT10粗車一半精車-精車中外圓IT8-IT10粗車一半精車-精車中100際的內圓Ra25IT11以下粗鎮(zhèn)一半精償?shù)菇菬oIT11以下粗車左中7通孔無IT11以下鉆通孔M5-7H螺紋孔無IT11以下鉆孔并攻絲毛坯設計毛坯種類的選擇決定與零件的實際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質以及在生產(chǎn)中獲得可 能性，毛坯的制造方法主要有以下幾

9、種：a型材、b鍛造、c鑄造、d焊接、f其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型材或鑄件，但從經(jīng)濟方面著想，如用型材中的棒料，加工 余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機床，刀具及能源等消耗，而鑄件具有較高的 抗拉抗彎和抗扭強度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件。該零件材料為 HT200,考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造。4. 3. 2確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差4. 3. 2.1求最大輪廓尺寸根據(jù)零件圖計算輪廓的尺寸，最大直徑142mm,高69mm。4. 3. 2. 2選擇鑄件公差等級查手冊鑄造方法按機器造型，鑄件材料按灰鑄鐵，得鑄件公差等級為812級取為11 級。

10、4. 3. 2. 3求機械加工余量等級查手冊鑄造方法按機器造型、鑄件材料為HT200得機械加工余量等級E-G級選擇F 級。4.3.3、確定機械加工余量以單邊端面的加工余量確定為例工序名稱工序基本余量工序的經(jīng)濟精度工序尺寸工序尺寸及其公差和Ra精車H76969 Ra= u m半精車H869+二Ra二 u m粗車5H10+=7171Ra= um毛坯H1271+5=7676Ra=25 u m根據(jù)鑄件質量、零件表面粗糙度、形狀復雜程度，取鑄件加工表面的單邊余量為7mm。所以工件的總長為14+69=83mm。其他的加工余量以此類推（實際上就是亂來了，自己編一串數(shù)字就好了，但是要學會 方法）4.3.4、確

11、定毛坯尺寸由上面的計算方法可以得出其他的毛皮尺寸，他們的加工余量適用于機械加工表面粗 糙度Ra叁。Ra的表面，余量要適當加大。分析本零件，加工表面Ra叁,因此這些表面的毛坯尺寸只需將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，這時可取所查數(shù)據(jù)的小值）生產(chǎn)類型為大批量，可采用兩箱砂型鑄造毛坯。由于所有孔無需鑄造出來，故不需要 安放型心。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工進行時效處理。4. 3. 5、設計毛坯圖根據(jù)機械制造工藝設計手冊查出拔模斜度為5度。由于毛坯形狀前后對稱，且最大截面在中截面，為了起模及便于發(fā)現(xiàn)上下模在鑄造過程中的錯移所以選前后對稱的中截面為 分型面。為了去除內

12、應力，改善切削性能，在鑄件取出后要做時效處理。（毛坯圖見附 頁）、選擇加工方法，擬定工藝路線4. 4. 1基面及其精基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要設計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質 量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零 件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為 基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不 重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。精基準的選擇：中40孔既是裝配基準，乂是設計基準,用它作精基準,能使加工遵循“基準

13、重合”的原則.其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了 “基準統(tǒng) 一”的原則.粗基準的選擇:選擇125的外圓和0149凸耳的左側作粗基準，這樣保證各加工面均有加工余量,此外,還能保證定位準確,加緊可靠，在加工時最先進行機械加工 的表面是精基準40孔和右端面,這時可用通用夾具三爪自定心卡盤來裝夾，靠中149凸 耳的左側定位.4. 4. 2制定機械加工工藝路線：工藝路線一:工序一：1粗車右端面2車外圓中1213車右臺階面4車外圓91305車端面6粗鎮(zhèn)中40工序二：1粗車大端面2車外圓中1253車臺階面204粗輯中100H75車外圓中125工序三：1半精車右端面3半精車后臺階面4半精車外

14、圓中1305半精神中40工序四：1半精車大端面2半精車外圓由1253半精車右臺階面4半精車中100H7工序五：1精車右端面2精車外圓中1213精鎮(zhèn)中404精車外圓中1305精車端面6精車右臺階面工序六2半精車外圓中1211精車大端面1在6個工位上鉆孔672精車6100H73精車右臺階面4精車外圓力125工序七1精銃B面工序八1粗銃100面 工序九1精銃100面 工序十1鉆孔到中102擴鉆到力163擴孔到中工序十一1精鎮(zhèn)孔至工序十二工序十三1在4個工位上鉆孔中2攻螺紋4 -M5工藝路線二：工序一1粗車右端面至782粗車外圓中125X53鉆通孔6164粗鎮(zhèn)內孔34X295粗車小凸臺端面至20工序二

15、1粗車右端面至712粗車外圓中128X93粗車內孔698義工序三半1精車端面保70半2精車外圓X52磨外圓保呆12X5法3精鏈內孔中X27半4精管內孔力32X28半5精鏈內孔保守半6精車小凸臺端面保16工序四半1精車右端面到69半2精車外圓中長9半3精鏈內孔中長7工序五1鉆通孔3義67工序六1鉆通孔3X672鉆孔4義中深123攻螺紋4-M5深10工序七工序八1磨內孔保守100X72磨外圓保呆125X9工藝路線三：工序一：1 .粗車右端面至782 .粗車外圓中125X53 .鉆瞳孔中164 .粗鎮(zhèn)內孔934X295.粗車小凸臺端面至20工序二：1粗車左端面至732車外圓128乂93.粗鎮(zhèn)內孔力9

16、8乂工序三:1磨內孔保40X52精車外圓中125X 93精鎮(zhèn)內孔中100義7工序七1鉆通孔3乂67工序八1鉆通孔6乂中7工序九1鉆孔4義中深122攻螺紋4><M5深11 .半精車右端面中義52 .半精膛內孔638義273 .半精鎮(zhèn)內孔632義284半精鏈內孔中175半精鑲小凸臺端面至20工序四：1 .半精車左端面至702 .半精車外圓守義93 .半精膛內孔中100義工序五：1精車右端面至2精車外圓中121X53精鋒中40X274 .精膛小凸臺端面至16工序六1精車右端面至69工藝路線比較:上述三個工藝路線，第一條工藝路線做得比較精細，每一道工序都安排的 很到位，可以較高的保證精度；

17、但是工藝過程比較復雜，第二條工藝路線比較 簡潔明了，但精度不高，尤其是最后的磨工乂使工藝變得復雜。第三條工藝既 保證了加工精度，同時工藝過程比較簡單，相比之下我們選擇第三條工藝路 線。擬定工藝過程工序號工序內容簡要說明01沙型鑄造02進行人工時效處理消除內應力03涂漆防止生銹04粗車右端面至7805粗車外圓125X506鉆通孔中1607粗鎮(zhèn)內孔634X2908粗車小凸臺端面至2009粗車左端面至7310車外圓128乂911粗鎮(zhèn)內孔寺98乂12半精車右端面中X513半精鎮(zhèn)內孔力38X2714半精鎮(zhèn)內孔力32X2815半精鎮(zhèn)內孔中1716半精鑲小凸臺端面至2。17半精車左端面至7018半精車外圓中

18、X919半精鋒內孔中100 x20精車右端面至21精車外圓121X522精鍵力40X2723精鋒小凸臺端面至1624精車右端面至6925精車外圓力125乂926精鎮(zhèn)內孔寺100乂7271鉆通孔3義寺728鉆通孔6義6729鉆孔4義中深1230攻螺紋4義乂5深1031去毛刺鉗工32檢驗，入庫、加工設備及刀具、夾具、量具的選擇由于生產(chǎn)類型為大批量，故加工設備以通用機床為主，輔以少量專用機 床，其生產(chǎn)方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線， 工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。4. 5.1選擇機床，根據(jù)不同的工序選擇機床：根據(jù)本零件加工精度要求，我們選用最常用的機床：

19、車床用CA6140,搖臂 鉆床用Z Q 3 0 5 0 X1 3 ,下面是這兩臺機床的具體資料： 4. 5. 1. 1 車床 CA6140本車床適用于車削內外圓柱面，內錐面及其它旋轉面。車削各種公制、英 制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋，并能進行鉆孔和拉油槽等工作。具體數(shù)據(jù)如下床身上最大工件回轉直徑400mm中滑板上最大工件回轉直徑210mm一匚件最大長度(四種規(guī)格)750： 1000： 1500； 2000m主軸中心高度205mm主軸內孔直徑48mm主軸前端錐孔的錐度莫氏6號錐主軸正轉(24級)10x1400r/min反轉(12級)141580r/min車削螺紋范圍普通螺紋螺距(44)192mm2、24牙

20、/英寸英制螺紋螺距(20)模數(shù)螺紋(39)48mm徑節(jié)螺紋(37)P96牙/英寸59mm/縱向6進給量一般進給量小進給量0. 054mm/r加大進給量一般進給量小進給量加大進給量6. 33mm/r0. 79mm/r0. 027mm/r、3. 16mm/r主電動機功率/轉速1450r/min快速電動機功率/轉速250KW2800r/min尾座頂尖套錐孔錐度 莫氏5號機床工作精度圓度、0.005mm精車端面平面度o. 01mm表面粗糙度Ra um4. 5. 1. 2 搖臂鉆床 Z Q 3 0 5 0 X 1 3機床性能:機械加緊,機械變速，自動升降，自動進刀，定程切削.機床主要技術參數(shù)如下:最大鉆

21、孔直徑:50mm主軸中心線至立柱母線距離:1600-360mm主軸端面至底座工作面距離:1050-260mm220mm主軸行程:主軸錐孔：主軸箱水平移動距離:主軸轉速6級：主軸進給量：主電機功率：升降電機功率：凈重：機床外形尺寸：4. 5. 2、選擇刀具：莫氏5號1250mm78, 135, 240, 350, 590, 1100，4kw2500kg2170*950*2450mm選用硬質合金銃刀，硬質合金鉆頭，、硬質合金錢刀、硬質合金錢鉆，力口 工鑄鐵零件采用YG類硬質合金為YG6。鉆頭選用硬質合金麻花鉆，具體見工序 卡。4. 5. 3夾具的設計本夾具具體以加工4XM5螺紋工序專用夾具的設計進

22、行說明，夾具為專用夾 具，其他具體見工序卡。（夾具裝配圖）4. 5. 3.1定位方案及定位元件的選擇和設計由于孔中40已經(jīng)精加工過了且工件的大部分基準都以中40作為定位基準,所以以40作為周向定位基準，同時以中121作為軸向的定位基準。4. 5. 3. 2定位元件的確定中心孔采用圓柱定位銷，為了保證定位精度采用過渡配合4. 5. 3. 3夾緊機構采用直角壓塊用螺栓實現(xiàn)將工件與夾具體的夾緊。4. 5. 3.4定位誤差分析根據(jù)我的定位關系主要定位元件為一個定位銷和平面組成，由于圓柱俏和 中心孔的配合精度較高，而且對工件的所加工尺寸精度要求不高，在使用鉆模 版對刀具進行對刀，在此條件下足可以滿足要求

23、的加工精度。4. 5. 3. 5夾緊力的計算首先我們進行切削力計算，刀具我們選用高速鋼麻花鉆，直徑為中根據(jù)參考文獻【5】公式則軸向力：F二C"do"f"kF再根據(jù)參考文獻3中查表CF = 600： ZF = 1,0； yF =0.8； f = 0.16在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)K二KiK2 K3K4式中：K 一基本安全系數(shù)，；K2一加工性質系數(shù),K3一刀具鈍化系數(shù)，；K4 一斷續(xù)切削系數(shù)，則：。二陽二 X 1037二(N)；由于在加工孔和攻螺紋的過程中，切削力不是很大，用螺栓靠摩擦力夾緊 就可以了4.5.4量具因為工件的所加工工序加工精度不是很高，

24、所以用游標卡尺等量具就可以 了具體見工序卡、切削用量的選擇切削速度、進給量和切削深度三者稱為切削用量。它們是影響工件加工質 量和生產(chǎn)效率的重要因素。車削時，工件加工表面最大直徑處的線速度稱為切削速度，工件每轉 一周，車刀所移動的距離，稱為進給量，以表示；車刀每一次切去的 金屬層的厚度，稱為切削深度，以ap(mm)表示。為了保證加工質量和提高生 產(chǎn)率，零件加工應分階段，中等精度的零件，一般按粗車一精車的方案進行。粗車的目的是盡快地從毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要 求的形狀和尺寸。粗車以提高生產(chǎn)率為主，在生產(chǎn)中加大切削深度，對提高生 產(chǎn)率最有利，其次適當加大進給量，而采用中等或中等偏低的

25、切削速度。使用 高速鋼車刀進行粗車的切削用量推薦如下：切削深度ap=1.5mm,進給量f二0. 3mm/r,切削速度v取3050m/min(切鋼)。粗車鑄、鍛件毛坯時，因工件表面有硬皮，為保護刀尖，應先車端面 或倒角，第一次切深應大于硬皮厚度。若工件夾持的長度較短或表面凸不平， 切削用量則不宜過大。粗車應留有1mm作為精車余量。粗車后的精度為 IT14-IT11,表面粗糙度Ra值一般為H mo精車的目的是保證零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生產(chǎn)率應在此 前提下盡可能提高。一般精車的精度為IT8IT7,表面粗糙度值Ra=um,所 以精車是以提高工件的加工質量為主。切削用量應選用較小的切削深度w二

26、 0. 3mm和較小的進給量f=0. 2mm/r,切削速度可取大些。精車的另一個突出的問題是保證加工表面的粗糙度的要求。減上表面 粗糙度Ra值的主要措施有如下幾點。合理選用切削用量。選用較小的切削深度ap和進給量f,可減小殘留 面積，使Ra值減小。適當減小副偏角Kr',或刀尖磨有小圓弧，以減小殘留面積，使Ra值 減小。適當加大前角丫0,將刀刃磨得更為鋒利。用油后加機油打磨車刀的前、后刀面，使其Ra值達到Um,可有效減 小工件表面的Ra值。合理使用切削液，也有助于減小加工表面粗糙度Ra值。低速精車使用 乳化液或機油；若用低速精車鑄鐵應使用煤油，高速精車鋼件和較高切速精車 鑄鐵件，一般不使

27、用切削液。根據(jù)參考文獻【3】切削用量、切削時間之間的關系如下:Vc =dn/318Vf 二 nfap= ( dw +dm ) /2其中 Vc為切削速度f 為進給量ap為切削深度以粗車中125X5外圓及其右端面為例：其中進給量的確定采用參考文獻【5】表3-13可得粗車外圓和端面進給量，查表3-14可得精車、半精車外圓和端面進給量；切削速度運用v=川'；&. (m/min)公式計算,公式中的t、m> Cv、Xv、Yv、Kv由參考文獻 '"p J3表3-4和表3-5可查得，計算機床主軸轉速由凡;叱(r/min)公式計算可得n=398 r/min,在由參考文獻5

28、表查的CA6140車床的轉速為400 1 nnnv,r/min,在由，4 二計算出實際切削速度v=45. 2m/s。加d其它的計算過程如上所示，具體見工藝卡。(實際上以上計算過程就是亂 來了，自己編的一串數(shù)字，現(xiàn)在數(shù)字不重要，重要的是要學會計算方法)、基本時間的確定4. 7.1根據(jù)參考文獻【2】來確定工時定額的計算工時定額是指完成零件加工的就一個工序的時間定額其中：,是指但見時間定額4是指基本時間（機動時間），通過計算求得弓是指輔助時間，一般取（1520） %".；4與和稱為作業(yè)時間八是指布置工作時間，一般按作業(yè)時間的（27）%估算4是指休息及生理需要時間，一般按作業(yè)時間（24） %

29、估算4是準備與終結時間，大量生產(chǎn)時，準備與終結時間忽略不計N是指一批零件的個數(shù)4. 7. 2 以粗車外圓125X5為例進行計算根據(jù)上式，車外圓基本時間為 Tj,= （L+l, + L, + L3） i/fn其中 L=5mm, lj=2. 5mm L2L3為零 f=0. 74mm/r n=400r/min解得：T,=其他計算過程詳見工序卡。5、心得體會三周的機械課程設計結束了，說是三周，實則兩周半，第一周因數(shù)控實 習，因而無暇搞設計，兩周的時間緊迫，于是不得不晚上和周末抽時間來繼續(xù) 搞設計，時間抓的緊也很充實。作為一名機械設計制造及自動化大四的學生，我覺得能做這樣的課程設 計是十分有意義。在已度過的三年半大學生活里我們大