手柄套课程设计说明书.docx
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手柄套课程设计说明书
1.前言
本次课程设计的对象为手柄套，该产品的年产量为50000件，备品率为10%，机械加工过程废品率为1%。
所以按零件的生产纲领计算公式
N=Qn（1+a）（1+b）
求得零件的年产量为55550件，现在已知此产品为轻型机械。
查表可确定生产类型为大批大量生产。
2.课程设计的目的
机械制造技术基础课程设计是作为未来从事机械制造技术工作的一次基本训练。
通过课程设计培养我们制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。
在设计过程中，我们应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。
并且还应该具有以下几种能力。
1、能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。
2、提高结构设计能力。
学生通过夹具设计的训练，应获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。
3、学会使用手册、图表及数据库资料。
掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。
3.零件的工艺分析
3.1结构及工艺性分析
由于该零件是大批大量生产，毛坯一般采用机器模锻这种高效率的毛坯制造方法，但由于本零件结构简单并且外形为圆柱形，所以毛坯采用棒料，由零件图可知该零件结构简单，所以结构应力也比较简单和均匀。
两个端面与外圆面的连接处应有一定过度圆角以减少结构应力。
3.2零件的技术要求分析
由零件图2可知，该零件的加工表面为两个端面，外圆面和各个孔。
孔的中心线是主要的设计基准和加工基准，并且和端面有一定的位置要求。
具体分析如下：
（1）45mm外圆面：
公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2um。
（2）端面：
本零件为回转体，端面尺寸精度要求不高，右端面要求与Ф12H7孔的中心线垂直度为0.05，表面粗糙度为Ra3.2um和Ra6.3um.左右端面倒角C1。
（3）Ф12H7孔：
公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6um，孔口倒角为C1。
（4）2×Ф6H8孔：
两孔的位置关系为相互垂直，孔中心线与右端面的距离为13mm，公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2.两孔要求与Ф12H7孔的中心线的位置度公差为0.12.
（5）Ф8mm孔：
未注公差尺寸，孔中心线与右端面的距离为22mm。
（6）Ф5H7孔：
公差等级为IT7，孔中心线与Ф12H7孔中心线的距离为15mm，深为12mm。
（7）Ф16孔：
未注公差尺寸，孔深为12mm，孔口倒角为C1。
4.毛坯的选择
手柄套零件的材料为45钢。
45钢为优质碳素结构钢，硬度不高易切削加工，综合性能优良。
根据零件的尺寸，形状，批量和材料确定毛坯为锻件或型材。
由于该零件形状简单，精度要求不高，且为大批大量生产，为在一定程度上降低生产成本，所以选定毛坯材料为型材。
由于零件的基本尺寸d=45mm，基本长度l=35mm，所以查机械制造技术基础设计手册表5-3得棒料的直径为D=d=3~4mm,取毛坯直径D=45+3=48mm。
端面余量可根据零件的长度和加工状态决定。
5.零件机械加工工艺路线的拟定
5.1定位基准的选择
该零件的主要加工表面是平面及孔系。
一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。
因此对于该零件来说，加工过程中的主要问题是保证平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。
该类零件的加工应遵循先面后孔的原则：
即先加工零件的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。
然后再加工孔系。
手柄套的加工自然应遵循这个原则。
这是因为表面的面积大，用可表面定位以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。
为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。
手柄套零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。
由于手柄套的生产量很大。
怎样满足手柄套生产率要求也是过程中的主要考虑因素。
5.1.1粗基准的选择
粗基准选择应当满足以下要求：
粗基准的选择应以加工表面为粗基准。
目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。
但由于零件所有表面均要加工，且毛胚为圆棒料，所以选外圆表面为粗基准。
5.1.2精基准的选择
精基准的选择主要考虑基准重合的问题，根据该手柄套零件的技术要求和装配要求，选择加工后外圆端面作为精基准。
5.2拟定工艺路线
5.2.1加工方法的选择和加工阶段的划分
根据手柄套零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查《机械制造技术基础课程设计》图2-5和图2-6确定加工工件各表面的加工方法。
表1.手柄套零件各表面加工方法
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度（Ra）
加工方案
外圆左端面
IT9
6.3
粗车
半精车
外圆表面
IT7
3.2
粗车
半精车
精车
外圆右端面
IT7
3.2
粗车
半精车
精车
中心孔Ф12H7
IT7
1.6
钻
扩
铰
中心孔Ф16
IT10
锪
孔Ф5H7
IT7
3.2
钻
铰
2×Ф6H8外圆孔
IT8
3.2
钻
铰
Ф8外圆孔
IT10
钻
5.2.2工艺路线的拟定
表2.工艺方案1
工序1
下料
工序2
粗车右端面
工序3
粗车外圆
工序4
热处理
工序5
半精车、精车右端面
工序6
半精车、外圆，倒角C1
工序7
粗车、半精车左端面，倒角C1
工序8
钻，扩，铰Ф12H7mm孔，倒角C1
工序9
锪钻中心孔Ф16mm，倒角C1
工序10
钻，铰右端面上的Ф5H7mm孔，倒角C1
工序11
钻，铰外圆孔2xФ6H8mm
工序12
钻外圆孔Ф8mm
工序13
去毛刺
工序14
终检
表3.工艺方案2
工序1
粗车，半精车右端面
工序2
粗车，半精车，精车外圆表面Ф45f7，到外圆角C1
工序3
划线，给要钻的孔划线
工序4
钻，扩，铰Ф12H7孔
工序5
锪钻中心孔Ф16，倒圆角C1
工序6
切断零件
工序7
半精车，精车左端面，倒圆角C1,倒内圆角C1
工序8
钻，铰右端面上的Ф5H7孔
工序9
钻，铰外圆孔2xФ6H8
工序10
钻外圆孔Ф8
工序11
去毛刺
工序12
终检
5.2.3工艺方案的分析与比较
上述两个工艺方案的特点在于：
方案一是直接用短棒料，其毛坯形状接近工件外表面不用切断便可直接加工左右端面，方案二是先钻中心孔后切断。
对于方案一工序比较分散，切削热残留比较小，因热变形的加工误差也比较小，而方案二工序比较集中，切削热残留比较大，因热变形的加工误差也比较大；装还有就是工件直径比较小，如果先钻中心孔在切断，则工件的刚度也就变小，引起的加工误差也比较大；方案二夹次数比方案一少，减少时间。
综上比较，选用工艺方案一比较好。
5.3加工余量及工序尺寸的拟定，工序尺寸及公差的确定
（1）左端面（表4）
工序名
工序间单边余量
工序达到的公差
工序尺寸及公差
半精车
0.1
IT9
粗车
0.2
IT12
毛坯
无
（2）右端面（表5）
工序名
工序间单边余量
工序达到的公差
工序尺寸及公差
精车
0.1
IT7
半精车
0.1
IT9
粗车
0.2
IT12
毛坯
无
无
35.7
（3）外圆柱面（表6）
工序名
工序双边余量
工序达到的公差
工序尺寸及公差
精车
0.15
IT7
半精车
0.4
IT9
粗车
2.5
IT11
毛坯
无
（4）中心孔Ф12H7和Ф16孔（表7）
工序名
工序双边余量
工序达到的公差
工序尺寸及公差
铰
0.15
IT7
扩
0.85
IT9
钻
11
IT11
锪
4
IT10
（5）加工孔5H7（表8）
工序名
工序双边余量
工序达到的公差
工序尺寸及公差
铰
0.2
IT7
钻
4.8
IT11
（6）加工孔Ф6H8（表9）
工序名
工序双边余量
工序达到的公差
工序尺寸及公差
铰
0.2
IT7
钻
5.8
IT11
（7）加工孔Ф8（表10）
工序名
工序双边余量
工序达到的公差
工序尺寸及公差
钻
8
IT10
5.4切削用量的确定
5.4.1工序7：
车左端面
已知工件材料为45钢，机床为CA6140卧式机床，刀具为焊接式硬质合金刀具YT15，刀杆尺寸为16mm×25mm，几何参数为=15°，=8°，=60°，=10°，=0°，=0.5mm，=-10°，=0.2mm。
粗车
（1）背吃刀量（35.3-35.1）=0.2mm
（2）进给量f根据已知条件查《机械制造技术基础》第二版表2-5得f=0.4~0.5mm/r,根据所用的CA6140车床的技术参数，实际取f=0.45mm/r。
（3）切削速度查《机械制造技术基础》第二版表2-7得=130m/min由可以推出主轴转速为n==1089r/min。
根据CA6140主轴转速列数，取n=1130r/min。
（4）校核机床功率查《机械制造技术基础》表2-3得=2795=1.0=0.75=-0.15=1
所以=535p=*/1000=1.16kw
查阅机床参数得CA6140车床电动机的功率为7.5kw，所以机床功率足够。
半精车
（1）背吃刀量（35.1-35）=0.1mm
（2）进给量f根据已知条件查《机械制造技术基础》第二版表2-6得f=0.11~0.16mm/r,根据所用的CA6140车床的技术参数，实际取f=0.12mm/r。
（3）切削速度查《机械制造技术基础》第二版表2-7得=135m/min由可以推出主轴转速为n==1228r/min。
根据CA6140主轴转速列数，取n=1130r/min。
5.4.2工序8：
加工Ф12H7孔
本工序为加工孔，工艺为钻-扩-铰。
选用机床为Z525立式钻床。
刀具为高速钢的标准钻头和标准铰刀。
查表得直柄麻花钻直径11mm，刀具寿命T=45min；标准铰刀寿命T=40min。
钻孔
（1）确定进给量f查表得f=0.25~0.31mm/r，由Z525钻床参数确定f=0.28mm/r。
（2）确定切削速度v查表得=14m/min,差得切削速度修正习数=0.739，故=10.6m/minn=307r/min。
按机床转速参数选择n=392r/min，所以实际切削速度为13.54/min。
（3）检验扭矩功率查表得钻孔时扭矩及功率,其中=0.305=2.0=0.8=0.1所以=73.6N/m。
而转速为392的Z525立式钻床能传递的扭矩为73.6N/m,所以合格。
扩孔
确定进给量查表得f=0.5~0.6mm/r,由Z525钻床参数确定f=0.52mm/r。
确定切削速度v查表得=10~20m/min,取=15，故n=403r/min。
按机床转速参数选择n=392r/min，所以实际切削速度为14.6m/min。
铰孔
确定进给量查表得f=0.65~1.4mm/r,由Z525钻床参数确定f=0.62mm/r。
确定切削速度v查表得=10~20m/min,取=15，故n=398r/min。
按机床转速参数选择n=351r/min，所以实际切削速度为13.2m/min。
5.4.3工序9：
锪钻中心孔Ф16
本工序为扩中心孔Ф16，选用的刀具标准直柄扩孔钻，直径Ф16，切削刃长度120.总长178。
选用的机床为Z50立式铣床。
确定进给量查表得f=0.6~0.7mm/r,由Z525钻床参数确定f=0.62mm/r。
确定切削速度v查表得=10~20m/min,取=15，故n=403r/min。
按机床转速参数选择n=351r/min，所以实际切削速度为17.63m/min。
5.5时间定额确定
5.5.1工序8：
加工Ф12H7孔时间定额的计算
1.基本时间的计算
钻孔
时间定额=i=
其中=（D/2）cot+（1~2）mm,=（1~4）mm
所以=3.5mm=3mm
所以=16.2S
扩孔
时间定额=i=
其中=（）cot+（1~2）mm查表得45mm
所以=2.24mm=45mm
所以=24.2S
铰孔
时间定额=i=
其中=（）cot+（1~2）mm查表得14mm
所以=2.04mm=14mm
所以=12.4S
所以基本时间为=52.85S
2.辅助定额时间的计算
查表得辅助时间可取2.5min=150S
3.作业时间的计算
所以作业时间为150+52.85S=202.85S
5.5.2工序9：
扩中心孔Ф16时间定额的计算
1.基本时间的计算
时间定额=i=
其中=（）cot+（1~2）mm查表得45mm
所以=3.15mm=45mm
所以=16.58S
2.辅助定额时间的计算
查表得辅助时间可取2.5min=150S
3.作业时间的计算
所以作业时间为150+16.58S=166.58S
6.夹具设计
6.1确定设计方法和要求
（1）保证被加工要素的加工精度
（2）提高劳动生产率
（3）具有良好的使用性能
（4）满足大批大量生产要求
（5）具有经济性
6.2选择定位方式及定位元件
本次所设计的夹具为工序10：
钻外圆Ф8孔的专用夹具所采用的定位方式以及定位元件如表12，具体形状尺寸见附录钻孔夹具装配图。
表12
定位方式
定位元件
自由度限制
平面定位
支撑板
X的移动自由度
Y,Z的旋转自由度
孔定位
定位心轴
Y,Z的移动自由度
孔定位
削边销
X的旋转自由度
由表12可知，本工序专用夹具为完全定位夹具
6.3确定导向装置
采用固定式钻套，具体为d=8mm，H=16mm的B型固定钻套。
形状及尺寸如如下图所示：
标记为：
B18X16JB\T8045.1-1999.
6.4确定夹紧机构
本夹具所采用的为螺旋压紧机构，形状如图所示：
具体尺寸及粗糙度等要求见装配图。
7．小结
这是大学期间，在学完全部课程和生产实习之后的一次实践性操作。
经过了2个星期的努力，终于完成了任务。
在这次课程设计中，懂得了运用学过的知识，把理论融入到实践中。
以前在课本中不明白的很多问题，也得到了基本的解决。
这次课程设计主要是根据要求设计零件的加工工艺和专业夹具。
而设计工艺与设计夹具，都是第一次实践，经过老师的指导，都顺利完成了。
在课程设计中，懂得了解决问题并不是只有一种方法的道理，要实事求是，以严格遵守国家标准，机械行业标准为原则，这样才能成为一名优秀的设计人员。
在此，感谢指导老师何辉波老师给了这个难得的学习机会，我将全力以赴，去取得成绩回辛苦付出的老师以及母校。
2015年7月
参考文献
[1]、柯建宏主编《机械制造技术基础课程设计》华中科技大学出版社 2013.07.
[2]、于骏一、邹青主编《机械制造技术》，机械工业出版社2014.06.
[3]、李益民主编：
《机械制造工艺设计简明手册》，机械工业出版社
[4]、艾兴肖诗纲主编.《切削用量简明手册》.机械工业出版社,1994
[5]、浦林祥主编.《金属切削机床夹具设计手册》.机械工业出版社,1984
[9]、何铭新，机械制图（第五版），高等教育出版社，2008。
[6]、《机械制造工艺学》（教材）高等教育出版社2007
[7]、《金属工艺学》（教材）高等教育出版社2007
[8]、《机械工程材料》（教材）高等教育出版社2007
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