机械制造工艺学连接座与夹具课程设计报告书文档格式.docx

1、3.1.2通过夹具设计的训练，进一步提高夹具结构设计（包括设计计算、工程制图等方面）的能力。3.1.3熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。3.1.4在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。3.2 课程设计的内容要求3.2.1对零件图进行工艺分析。3.2.2对零件进行分析后，初步拟定工艺路线、确定切削余量、绘制零件的毛坯图，填写机械加工工艺过程卡。3.3.3进行切削用量、机械加工时间等的计算和查表。3.3.4填写机械加工工序卡片。3.3.5对指定工序提出工装设计任务书。3.3.6根据工装设计任务书（教师指定）进行机床专用夹具设计，包括设计方案的确定、结构设计、定位误差和

2、夹紧力的计算，绘制夹具装配图、零件图等等。3.3.7编写课程设计说明书。3.3.8进行课程设计答辩。4，设计内容4.1、零件的分析 （见下图）4.1.1.零件的生产纲领依据设计要求Q=4000件/年，结合生产实际，根据参考文献【2】公式N=Qn（1+）（1+）其中： N 零件的年产量 Q 产品的年产量 n 每台产品中该零件的数量 备品率 废品率连接座三维图 连接座零件图 备品率和 废品率分别取10%和1%代入公式得该工件的生产纲领 N=4400件/年4.1.2、零件的作用该零件是离心式微电机水泵上的连接座，是用来连接水泵和电机的.左端125外圆与水泵泵壳连接，水泵叶轮在100孔内，通过4个螺钉

3、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，实现水泵与电动机的连接，从而起连接固定作用4.1.3、零件的形状及其具体尺寸、公差如上图所示。4.2零件的工艺分析由零件图可知，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,要求耐磨的零件,通常可用作机座、泵体的连接座等。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： 右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面、121的外圆，粗糙度为3.2、6.3；外径为50、内径为40的小凸台，粗糙度为3.2，并带有倒角；32的小凹槽，粗糙度为25；钻17.5的中心孔

4、，钻7通孔。其工序采取先粗车半精车精车。其中17.5、40的孔或内圆直接在车床上进行初镗半精镗，40的内圆的半精镗的基础上再精镗就可以了。左端的加工表面： 左端面，1250-0.025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的粗糙度要求，100的内圆孔有25的粗糙度要求。采用的工序可以是先粗车半精车精车。孔加工为钻孔-扩钻-扩孔。该零件上的主要加工面是40的孔，1250-0.025的外圆和121的外圆。40孔的尺寸精度直接影响连接座与轴承的配合精度，1250-0.025的尺寸精度直接影响连接座与水泵的接触精度和密封性，121的尺寸精度直接影响连接座与电机的接触精度

5、和密封性。由参考文献【5】中有关和孔加工的经济加工精度及机床能达到的位置精度可知,上要求是可以达到的。零件的结构工艺性也是可行的。 其具体过程如下表：加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法右端面Ra12.5IT11以下粗车-半精车-精车121外圆Ra3.2IT8IT10小凸台内侧40无粗镗-半精镗-精镗小凸台端面Ra25粗镗17.5中心孔钻孔-粗镗半精镗右7通孔钻通孔32的小凹槽左端面Ra6.31250-0.025外圆的内圆粗镗半精镗倒角粗车左7通孔M5-7H螺纹孔钻孔并攻丝4.3毛坯设计4.3.1毛坯的选择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

6、的制造方法主要有以下几种：a型材、b锻造、c铸造、d焊接、f其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而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。4.3.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差4.3.2.1 求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓的尺寸，最大直径142mm，高69mm。4.3.2.2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812级取为1

7、1级。4.3.2.3 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。4.3.3、确定机械加工余量 以单边端面的加工余量确定为例工序名称工序基本余量工序的经济精度工序尺寸工序尺寸及其公差和Ra精车0.5H76969 Ra=1.6m半精车1.5H869+0.5=69.569.5Ra=3.2mH1069.5+1.5=7171Ra=12.5m毛坯H1271+5=7676 Ra=25m 根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件加工表面的单边余量为7mm。所以工件的总长为14+69=83mm。其他的加工余量以此类推（实际上就是乱来了，自己编一

8、串数字就好了，但是要学会方法）4.3.4、确定毛坯尺寸由上面的计算方法可以得出其他的毛皮尺寸，他们的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6 。Ra1.6 的表面，余量要适当加大。分析本零件，加工表面Ra1.6 ，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。4.3.5、设计毛坯图根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为5度。由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发现上下模在铸造过

9、程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。（毛坯图见附页）4.4、选择加工方法，拟定工艺路线4.4.1 基面及其精基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基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，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。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。精基准的选择:40孔既是装配基准,又

10、是设计基准,用它作精基准,能使加工遵循“基准重合”的原则.其余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.粗基准的选择:选择125的外圆和149凸耳的左侧作粗基准,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的表面是精基准40孔和右端面,这时可用通用夹具三爪自定心卡盘来装夹,靠149凸耳的左侧定位.4.4.2 制定机械加工工艺路线：工艺路线一：工序一：1粗车右端面2车外圆1213车右台阶面4车外圆1305车端面6粗镗40工序二：1粗车大端面2车外圆1253车台阶面204粗镗100H75车外圆125工序三：1半精车右端面2半精车

11、外圆1213半精车右台阶面4半精车外圆1305半精镗40工序四：1半精车大端面2半精车外圆1254半精车100H7工序五：1精车右端面2精车外圆1213精镗404精车外圆1305精车端面6精车右台阶面工序六1精车大端面2精车100H73精车右台阶面4精车外圆125工序七1精铣B面工序八1粗铣100面工序九1精铣100面工序十1钻孔到102扩钻到163扩孔到17.4工序十一1精镗孔至17.5工序十二1在6个工位上钻孔7工序十三 1在4个工位上钻孔4.5 2攻螺纹4M5工艺路线二：工序一 1 粗车右端面至78 2粗车外圆1253钻通孔16 4粗镗内孔3429 5粗车小凸台端面至20工序二1粗车右端

12、面至712粗车外圆12893粗车内孔986.8工序三半1精车端面保70半2精车外圆121.4法3精镗内孔39.627半4精镗内孔3228半5精镗内孔保17.5 半6精车小凸台端面保16工序四半1精车右端面到69半2精车外圆125.4长9半3精镗内孔199.6长7工序五1钻通孔372钻孔44.134深123攻螺纹4-M5深101磨内孔保402磨外圆保121磨内孔保1002磨外圆保125工艺路线三：1.粗车右端面至782.粗车外圆1253.钻瞳孔164.粗镗内孔345.粗车小凸台端面至201粗车左端面至732车外圆1283.粗镗内孔981.半精车右端面121.42. 半精镗内孔383. 半精镗内孔

13、324半精镗内孔175半精镗小凸台端面至201.半精车左端面至702. 半精车外圆125.53. 半精镗内孔1006.91精车右端面至69.52精车外圆1213精镗404. 精镗小凸台端面至161精车右端面至692精车外圆1253精镗内孔1001钻通孔61钻孔44.2 深122攻螺纹4M5 深1工艺路线比较：上述三个工艺路线， 第一条工艺路线做得比较精细，每一道工序都安排的很到位，可以较高的保证精度；但是工艺过程比较复杂，第二条工艺路线比较简洁明了，但精度不高，尤其是最后的磨工又使工艺变得复杂。第三条工艺既保证了加工精度，同时工艺过程比较简单，相比之下我们选择第三条工艺路线。拟定工艺过程工序号

14、工序内容简要说明01沙型铸造02进行人工时效处理消除内应力03涂漆防止生锈04粗车右端面至7805粗车外圆12506钻通孔1607粗镗内孔3408粗车小凸台端面至2009粗车左端面至7310车外圆128粗镗内孔9812半精车右端面121.413半精镗内孔38半精镗内孔3215半精镗内孔17半精镗小凸台端面至20半精车左端面至70半精车外圆125.519半精镗内孔10020精车右端面至69.521精车外圆12122精镗4023精镗小凸台端面至1624精车右端面至6925精车外圆12526精镗内孔100钻通孔6钻孔430攻螺纹4M5 深1031去毛刺钳工32检验，入库4.5、加工设备及刀具、夹具、

15、量具的选择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。4.5.1 选择机床，根据不同的工序选择机床：根据本零件加工精度要求，我们选用最常用的机床：车床用CA6140,摇臂钻床用，下面是这两台机床的具体资料：4.5.1.1 车床CA6140本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。具体数据如下床身上最大工件回转直径 400mm中滑板上最大工件回转直径 210mm工件最大长度（四种规格） 750

16、；1000；1500；2000m主轴中心高度 205mm主轴内孔直径 48mm主轴前端锥孔的锥度 莫氏6号锥主轴 正转（24级） 101400r/min反转（12级） 141580r/min车削螺纹范围 普通螺纹螺距（44） 1192mm英制螺纹螺距（20） 224牙/英寸模数螺纹 （39） 0.2548mm径节螺纹 （37） 196牙/英寸 进给量 纵向 6一般进给量 0.081.59mm/小进给量 0.0280.054mm/r加大进给量 1.716.33mm/r 0.040.79mm/r0.0140.027mm/r 0.863.16mm/r主电动机功率/转速 7.5KW 1450r/min

17、快速电动机功率/转速 250KW 2800r/min尾座顶尖套锥孔锥度 莫氏5号 机床工作精度圆度 0.0020.005mm精车端面平面度 0.0050.01mm表面粗糙度 Ra 3.20.8m4.5.1.2 摇臂钻床 机床性能:机械加紧,机械变速,自动升降,自动进刀,定程切削.机床主要技术参数如下：最大钻孔直径: 50mm 主轴中心线至立柱母线距离： 1600-360mm主轴端面至底座工作面距离： 1050-260mm主轴行程: 220mm 主轴锥孔: 莫氏5号主轴箱水平移动距离: 1250mm 主轴转速6级: 78,135,240,350,590,1100 主轴进给量: 0.10,0.16

18、,0.22,0.25,0.35,0.56 主电机功率: 4kw 升降电机功率: 1.5kw 净重: 2500kg机床外形尺寸： 2170*950*2450mm4.5.2、选择刀具：选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻,加工铸铁零件采用YG类硬质合金为YG6。钻头选用硬质合金麻花钻，具体见工序卡。4.5.3 夹具的设计本夹具具体以加工4XM5螺纹工序专用夹具的设计进行说明，夹具为专用夹具，其他具体见工序卡。（夹具装配图）4.5.3.1定位方案及定位元件的选择和设计由于孔40已经精加工过了且工件的大部分基准都以40作为定位基准，所以以40作为周向定位基准，同时以121作为轴

19、向的定位基准。4.5.3.2定位元件的确定中心孔采用圆柱定位销，为了保证定位精度采用过渡配合4.5.3.3夹紧机构采用直角压块用螺栓实现将工件与夹具体的夹紧。4.5.3.4定位误差分析根据我的定位关系主要定位元件为一个定位销和平面组成，由于圆柱销和中心孔的配合精度较高，而且对工件的所加工尺寸精度要求不高，在使用钻模版对刀具进行对刀，在此条件下足可以满足要求的加工精度。4.5.3.5夹紧力的计算首先我们进行切削力计算，刀具我们选用高速钢麻花钻，直径为4.2 根据参考文献【5】公式则轴向力： F=Cdfk再根据参考文献【3】中查表 在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KK式中： K基本

20、安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;刀具钝化系数, 1.1;断续切削系数, 1.1则： F=KF=1.5 1037=1555.5（N）；由于在加工孔和攻螺纹的过程中，切削力不是很大，用螺栓靠摩擦力夹紧就可以了4.5.4 量具 因为工件的所加工工序加工精度不是很高，所以用游标卡尺等量具就可以了具体见工序卡4.6、切削用量的选择切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。 车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度， 工件每转一周，车刀所移动的距离，称为进给量，以f（mm/r）表示；车刀每一次切去的金属层的厚度，称为切削深度，以ap（mm

21、）表示。 为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段，中等精度的零件，一般按粗车一精车的方案进行。 粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削深度，对提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中等偏低的切削速度。使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下：切削深度ap=0.81.5mm，进给量f=0.20.3mm/r，切削速度v取3050m/min（切钢）。 粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度。若工件夹持的长度较短或表面凸不平，切削用量则不宜过大。 粗车应留有0.51mm作为精车余量。粗车后的精度为IT14-IT11,表面粗糙度Ra值一般为12.56