机械工艺夹具毕业设计51连接座机械加工工艺规程及6Ф7孔加工专用夹具设计.docx
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机械工艺夹具毕业设计51连接座机械加工工艺规程及6Ф7孔加工专用夹具设计
本科毕业论文
题目：
连接座机械加工工艺规程及6×Ф7孔加工专
用夹具设计
学院：
工学院
姓名：
学号：
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
机制
指导教师：
职称：
副教授
二0一四年五月
摘要
本次毕业设计系统应用了所学的专业知识和技能。
从分析、设计、编制工艺
卡片到加工，完成了连接座整个零件的工艺设计。
在工艺设计过程中，重点解决
了定位基准的选择及其零件的精度、位置公差、粗糙度的要求，从而确保了零件
加工质量。
工艺设计的严格要求，培养我们踏实、认真的职业精神，提高了我
们的专业技能。
关键词：
连接座工艺规程夹具
Abstract
Professionalknowledgeandtechnologywehavelearnedwasappliedbythenumbersinthisgraduation design. Wehavecompletedprocessdesignofthepartsoftheconnectingseatfromtheanalysis, design,completeprocessingcared.Inthedesignprocessespeciallysolvingprocessionalknowledgeskillsofthisgraduationdesignsystemthecardto completethe processing,processdesignof thepartsoftheconnecting,theconnectingselection andparts positioning benchmark preciouspositiontolerance, theroughnessoftherequirementsoastoensurethe parts.Thestrict requirementsofprocessdesigntrainingoccupationspiritofour steadfast, earnestimprovemy professionalskills.
Keywords:
connectingseatfixturedesignprocess
前言
人类进入21世纪以来，科学技术的发展迅速，传统的制造技术已进入现代制造技术的新阶段。
机械制造工艺学则是现代制造技术的主要基础，这些年来，随着经济的飞速发展，无论是国防建设，还是汽车、轮船、交通等都对机械产品的需求越来越大，然而机械制造业的发展离不开加工机械——机床。
为了满足生产的需要，对机床的种类、性能业都有了很高的要求。
机械工业是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。
经过建国40多年的发展，机械工业已成为我国工业中产品门类比较齐全，具有相当规模和一定技术基础的支柱产业之一。
为了达到产品的要求，必须研究和控制机械产品的制造过程，研究和解决工艺技术问题的方法和措施。
制造过程的自动化发展是机械制造业中最新技术进步的又一个重要方面。
随着数控加工的应用和推广，计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）逐步进入实用阶段，尤其是柔性制造系统（FMS）的出现，不仅大大提高了生产效率，降低了生产成本，同时也可靠的保证了产品的质量和从根本上改善了劳动条件。
目前，世界各国正致力于计算机集成制造系统（CIMS）的研究和开发。
这种计算机集成制造系统是由一个多级计算机控制的全盘自动化系统。
它通过一套软件将设计、制造和管理综合为一个整体。
它是工厂各个环节自动化的有机地集成是工厂自动化的发展方向。
第一节零件分析
连接座
题目所给的零件是连接座，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和要求耐磨零件。
连接座共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。
现分述如下：
（1）．左端的加工表面：
加工表面包括：
左端面是Ф
外圆、Ф100
内圆、倒角、钻通孔Φ7、钻孔并攻丝。
这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，Ф100
的内圆孔有25的粗糙度要求。
其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。
而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。
（2）.右端面的加工表面：
加工表面包括：
右端面是Ф121
的外圆，粗糙度为3.2、6.3；外径为Φ50、内径为Ф
的小凸台，粗糙度为3.2，并带有倒角；Φ32的小凹槽，粗糙度为25；钻Φ17.5的中心孔，钻Φ7通孔。
其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。
其中，Φ17.5、Φ40的孔或内圆直接在车床上做镗工就行了。
其具体过程如下表：
加工表面
表面粗糙度
公差/精度等级
加工方法
左端面
Ra6.3
IT8~IT10
粗车-半精车
Ф
外圆
Ra6.3
IT8~IT10
粗车-半精车
Ф100
内圆
Ra25
IT11以下
粗镗
倒角
无
IT11以下
粗车
左Φ7通孔
无
IT11以下
钻通孔
M4-7H螺纹孔
无
IT11以下
钻孔并攻丝
右端面
无
IT11以下
粗车-半精车
Ф121
外圆
Ra3.2
IT8~IT10
粗车-半精车
小凸台内侧Φ40
无
IT11以下
粗镗
小凸台端面
Ra25
IT11以下
粗镗
Φ17.5中心孔
无
IT11以下
粗镗
右Φ7通孔
无
IT11以下
钻通孔
Φ32的小凹槽
Ra25
IT11以下
粗镗
第二节毛坯的设计
2.1毛坯的选择
毛坯选择时应考虑的因素：
（1）零件的材料及机械性能要求
零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。
（2）零件的结构形状与外形尺寸
（3）生产纲领的大小
（4）现有生产条件
（5）充分利用新工艺、新材料
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：
1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。
根据题目要求用铸件，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。
N=Qn（1+α%+β%）
式中N—零件的年生产纲领（件/年）；
Q—产品的年产量（台/年）；
n—每台产品中，该零件的数量（件/台）；
α%—备品率；
β%—废品率;
2.2毛坯尺寸和公差
（1）求最大轮廓尺寸
根据零件图计算轮廓的尺寸，最大直径Ф142mm，高69mm。
（2）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8~12级取为11级。
（3）求铸件尺寸公差
公差带相对于基本尺寸对称分布。
（4）求机械加工余量等级
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。
2.2.1确定毛坯尺寸
上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra≧1.6。
Ra﹤1.6的表面，余量要适当加大。
分析本零件，加工表面Ra≧1.6，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。
2.2.2确定毛坯尺寸公差
毛坯尺寸公差根据铸件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得，本零件毛坯尺寸允许偏差见下表：
毛坯尺寸允许公差/mm
铸件尺寸
偏差
参考资料
142
±1.3
机械制造工艺设计手册
83
±1.3
2.3设计毛坯图
确定拔模斜度，根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为5度。
确定分型面由于毛坯形状左右对称，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前后对称的中截面为分型面。
毛坯的热处理方式为了去除内应力，改善切削性能，按照题目要求，在铸件取出后要做时效处理。
下图为该零件的毛坯图:
第三节机械加工工艺过程设计
3.1定位基准的选择
基准面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基准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，加工工艺过程会出现问题，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。
在最初的工序中只能选择末加工的毛坯表面作为定位基准，这种表面称为粗基准。
用加工过的表面作为定位基准称为精基准。
另外，为满足工艺需要而在工件上专门设置或加工出的定位面，称为辅助基准，如轴加工时用的中心孔、活塞加工时用的止口等。
3.1.1精基准的选择
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。
精基推选择应保证相互位置精度和装夹准确方便、一般应遵循如下原则。
精基准的选择原则：
（1）基准重合原则
（2）基准统一原则
（3）自为基准原则
（4）互为基准原则
（5）便于装夹原则
3.1.2粗基准的选择
粗基准选择原则
（1）保证相互位置要求的原则
（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则
（3）便于工件装夹的原则
（4）粗基准一般不得重复使用原则
3.2表面加工方法的选择
零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。
在拟定工艺路线时，出首先要考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中于分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排问题。
在生产过程中按一定顺序逐渐改变生产对象的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性能（热处理）使其成为成品的过程称之为工艺过程。
因此，工艺过程又可具体地分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理和装配等工艺过程。
3.2.1加工经济精度
各种加工方法（如车、铣、刨、磨、钻等）所能达到的加工精度和表面粗糙度是有一定范围的。
任何一种加工方法，如果由技术水平高的熟练工人在精密完好的设备上仔细地慢慢地操作，必然使加工误差减小，可以得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度，但却使成本增加；反之，若由技术水平较低的工人在精度较差的设备上快速操作，虽然成本降低，但得到的加工误差必然较大，使加工精度降低。
所以，选择表面加工方法时，应当使得工件的加工要求与之相适应。
加工方法
加工情况
加工经济精度（IT）
表面粗糙度Ra/um
车
粗车
12～13
10～80
半精车
10～11
2.5～10
精车
7～8
1.25～5
金刚石车
5～6
0.02～1.25
铣
粗铣
12～13
10～80
半精铣
11～12
2.5～10
精铣
8～9
1.25～5
车槽
一次行程
11～12
10～20
二次行程
10～11
2.5～10
外磨
粗磨
8～9
1.25～10
半精磨
7～8
0.63～2.5
精磨
6～7
0.16～1.25
精密磨
5～6
0.08～0.32
镜面磨
5
0.008～0.08
拋光
0.008～1.25
研磨
粗研
5～6
0.16～0.63
精研
5
0.04～0.32
精密研
5
0.008～0.08
超精加工
精
5
0.08～0.32
精密
5
0.01～0.16
砂带磨
精磨
5～6
0.02～0.16
精密磨
5
0.01～0.04
滚压
6～7
0.16～1.25
上表为外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
加工方法
加工情况
加工经济精度（IT）
表面粗糙度Ra/um
钻
Ф15mm以下
11～13
5～80
Ф15mm以上
10～12
20～80
扩
粗扩
12～13
5～20
一次扩孔
11～13
10～40
精扩
9～11
1.25～10
铰
半精铰
8～9
1.25～10
精铰
6～7
0.32～5
手铰
5
0.08～1.25
拉
粗拉
9～10
1.25～5
一次拉孔
10～11
0.32～2.5
精拉
7～9
0.16～0.63
推
半精推
6～8
0.32～1.25
精推
6
0.08～0.32
镗
粗镗
12～13
5～20
半精镗
10～11
2.5～10
精镗
7～9
0.63～5
金刚镗
5～7
0.16～1.25
内磨
粗磨
9～11
1.25～10
半精磨
9～10
0.32～1.25
精磨
7～8
0.08～0.63
精密磨
6～7
0.04～0.16
衍
粗衍
5～6
0.16～1.25
精衍
5
0.04～0.32
研磨
粗研
5～6
0.16～0.63
精研
5
0.04～0.32
精密研
5
0.008～0.08
挤
滚珠、滚柱扩孔器、挤压头
6～8
0.01～1.25
上表为孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
加工方法
加工情况
加工经济精度（IT）
表面粗糙度Ra/um
周铣
粗铣
11～13
5～20
半精铣
8～11
2.5～10
精铣
6～8
0.63～5
端铣
粗铣
11～13
5～20
半精铣
8～11
2.5～10
精铣
6～8
0.63～5
车
半精车
8～11
2.5～10
精车
6～8
1.25～5
细车（金刚石车）
6
0.02～1.25
刨
粗刨
11～13
5～20
半精刨
8～11
2.5～10
精刨
6～8
0.63～5
宽刀精刨
6
0.16～1.25
插
2.5～20
拉
粗拉
10～11
5～20
精拉
6～9
0.32～2.5
平磨
粗磨
8～10
1.25～10
半精磨
8～9
0.63～2.5
精磨
6～8
0.16～1.25
精密磨
6
0.04～0.32
刮
25×25
内点数
8～10
10～13
13～16
16～20
20～25
0.63～1.25
0.32～0.63
0.16～0.32
0.08～0.16
0.04～0.08
研磨
粗研
6
0.16～0.63
精研
5
0.04～0.32
精密研
5
0.008～0.08
砂带磨
精磨
5～6
0.04～0.32
精密磨
5
0.01～0.04
滚压
7～10
0.16～2.5
上表为平面各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
3.2.2选择表面加工方法应考虑的因素
选择表面加工方法时，首先应根据零件的加工要求，查表或根据经验来确定哪些加工方法能达到所要求的加工精度。
从上表可以看出，满足同样精度要求的加工方法有若干种，所以选择加工方法时还必须考虑下列因素，才能最后确定下来。
a工件材料的性质
b工件的材料和尺寸
c选择的加工方法要与生产类型相适应
d具体的生产条件
3.3加工阶段的划分
工件上每一个表面的加工，总是先粗后精。
粗加工去掉大部分余量，要求生产率高；精加工保证工件的精度要求。
对于加工精度要求较高的零件，应当将整个工艺过程划分成粗加工、半精加工、精加工等几个阶段，在各个加工阶段之间安排热处理工序。
加工划分阶段有如下优点：
a有利于保证加工质量
b合理的使用设备
c有利于及早发现毛坯缺陷
综上所述，工艺过程应当尽量划分成阶段进行。
此外，粗精加工分开，使机床台数和工序数增加，当生产批量较小时机床符合率低，不经济。
所以当工件批量小，精度要求不太高、工件刚性较好时也可以不分或少分阶段。
按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段：
①粗加工阶段
粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。
粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。
一般粗加工的公差等级为
，粗糙度为
。
②半精加工阶段
半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。
半精加工的公差等级为
。
表面粗糙度为
。
③精加工阶段
精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。
精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为
，表面粗糙度为
。
④光整加工阶段
对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。
一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为
表面粗糙度为
。
此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。
由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。
3.4工序顺序的安排
3.4.1工序顺序安排的原则
（1）“先基面，后其他”原则
工艺路线开始安排的加工表面，应该是选作后续工序作为精基准的面，然后在以该基准面定位，加工其他表面。
（2）“先面后孔”原则
当零件上较大平面可以用来作为定位基准是，总是先加工平面，再以平面定位加工孔，保证孔和平面之间的位置精度，这样定位比较容易，装夹也方便。
（3）“先主后次”原则
零件上的加工表面一般可以分为主要表面和次要表面两大类。
主要表面通常是指位置精度要求较高的基准面和工作表面；次要表面是指那些要求较低，对整个工艺过程影响较小的辅助表面。
（4）“先粗后精”原则
3.4.2热处理工序的安排
热处理工序在工艺路线中安排的是否恰当，对零件的加工质量和材料的使用性能影响很大。
退火与正火
目的是为了消除组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的可切削性能。
对高碳钢零件采用退火降低其硬度，对低碳钢零件采用正火提高其硬度，以获得适中的较好的可切削性，同时能消除毛坯制造中的应力。
退火与正火一般安排在机械加工之前进行。
时效
毛坯制造和切削加工都会在工件内留下残余应力，这些残余应力将会引起工件的变形，影响加工质量甚至造成废品。
因此，在工艺过程中常需安排时效处理。
淬火和调质处理
淬火和调质处理可以获得需要的力学性能。
但之后会产生变形，所以调质处理一般安排在机械加工以前，而淬火则因其硬度高不易切削一般安排在精加工阶段的磨削加工之前进行。
渗碳淬火和渗氮
低碳钢零件有时需要渗碳淬火，并要求保证一定的渗碳层厚度。
渗碳变形较大，一般安排在精加工之前进行，但渗碳表面预先常安排粗磨，以便控制渗碳层厚度和减少以后的磨削余量。
渗氮是为了提高工件表面硬度和抗腐蚀性，他的变形较小，一般安排在工艺过程的最后阶段、该表面的最终加工之前。
3.4.3辅助工序的安排
（1）检验工序
为了确保零件的加工质量，在工艺过程中必须合理的安排检验工序。
（2）清洗和去毛刺
切削加工后在零件的表层或内部有时会留下毛刺，他将影装配的质量甚至机器的性能。
工件在进入装配之前，一般安排清洗。
特别是研磨等光整加工工序之后，砂粒易附着在工件表面上，必须认真清洗，以免加剧零件在使用中的磨损。
其他工序
可以根据需要安排平衡、去磁等其他工序。
3.5制定加工工艺路线
工序00
备料
工序05
时效处理
工序10
粗车右端面至74粗车外圆至Ф125钻通孔Ф16粗镗内孔至Ф39粗车小凸台断面至24
工序15
粗车左端面至71粗车左外圆至Ф128粗车内孔Ф98
工序20
半精车端面至70半精车右端外圆至Ф121.4半精镗内孔至Ф39.6半精镗内孔至Ф32半精镗内孔Ф17.5半精车小凸台端面至16
工序25
半精车右端面至69半精车外圆Ф125.4半精镗内孔Ф199.6
工序30
钻通孔
工序35
钻孔攻螺纹
工序40
去毛刺
工序45
磨内孔至Ф40磨外圆至Ф121
工序50
磨内孔Ф100磨外圆至Ф125
工序55
检验
第四节工序设计
4.1选择机床，根据不同的工序选择机床
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，
由于本零件加工精度不高，普通机床就可以达到加工要求。
因此我们选用最常用的机床：
车床用CA6140,钻床用Z5125A。
机床选择应注意：
（1）机床精度与工件精度相适应；
（2）机床规格与工件外形尺寸相适应；
（3）机床的生产率与工件生产类型相适应。
下面是这两台机床的具体资料。
4.1.1车床用CA6140
本系列车床适用于车削内外圆柱面，内锥面及其它旋转面。
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。
CA6140结构特点：
1>.CA系列产品，以“A”型为基型，派生出几种变形产品。
B型：
主轴孔径80mm，C型：
主轴孔径104mm。
F型：
液压仿形。
M型：
精密型。
2>.床身宽于一般车床，具有较高的刚度，导轨面经中频淬火，经久耐磨。
3>.机床操作灵便集中，滑板设有快移机构。
采用单手柄形象化操作，宜人性好。
4>.机床结构刚度与传动刚度均高于一般车床，功率利用率高，适于强力高速切削。
主轴孔径大，可选用附件齐全。
4.1.2钻床用Z5125A参数如下表：
产品说明：
型号
Z5125A
最大钻孔直径
25mm
主轴最大进给抗力
9000N
主轴最大扭距
160N·m
主电机功率
2.2kw
主钻孔锥度
3
主轴转速
9（级）50-2000r
主轴每转进给量
9（级）
主轴行程
200mm
主轴箱行程（手动）
200mm
工作台行程
310mm
工作台尺寸
400×550mm
外型尺寸/包装尺寸
980×807×2302mm/2400×1030×1360mm
机床净重/毛重
950/1300kg
4.2工艺装备的选择
4.2.1刀具的选择
优先采用标准刀具。
必要时可采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。
刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。
选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、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，粗加工用YG8，半精加工为YG6。
具体见工序卡。
4..2.2夹具的选择
单件小批生产尽
升级会员 