《机械制造工艺及夹具设计》课程设计连接座零件的机械加工工艺规程及夹具设计（全套图纸）

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1、长沙学院机电工程系夹具课程设计-CHANGSHA UNIVERSITY课程设计全套图纸，加153893706设计题目: 连接座夹具设计 姓名: 学号: 2007011128 同组成员: 系 部: 机电工程系 专业班级: 机械设计制造及其自动化1班 指导教师: 起止时间: 2010-6-12010-6-12 机械制造工艺及夹具设计课程设计任务书1、设计题目：设计下表选定零件的机械加工工艺规程及指定关键工序的专用机床夹具。A转速器盘B气门摇杆座C尾座体D油阀座E输出轴F连接座G杠杆H推动架I 连杆体J连杆盖K操纵阀L填料箱盖M换档叉N左支座O轴承外壳2、设计要求：熟练使用计算机辅助（软件自选），独

2、立完成（1） 毛坯图、零件毛坯合图各一张 （3或4号图）（2） 关键工序机械加工工艺规程卡片一张 （4号图）（3） 指定工序夹具装配图一张 （2或3号图）（4） 夹具部分零件图12张 （图幅自定）（5） 设计说明书 （一份）（6） 夹具3D效果图一张 （4号图）以上均需输出，以书面交作业，不收软盘。3、原始资料：零件图样一张（参见课程设计指导书及习题Page5266）；生产纲领为6000件/年。所使用机床等根据需要自选，以通用机床为主。本组成员：27 28号 29号 30号 题目如下：目 录第1章 前言 .3第2章 零件的分析.42.1 零件的作用.42.2 零件的形状.4第3章 零件的工艺分

3、析.63.1 零件左端加工表面分析.63.2 零件右端加工表面分析.6第4章 毛坯设计.84.1 毛胚的选择.84.2 毛坯分析.84.3 确定机械加工余量.84.4 确定毛胚尺寸公差.84.5 确定毛胚尺寸.94.5 设计毛胚图.9第5章 选择加工方法，拟定工艺路线.105.1 基准面的选择.115.2 精基准面的选择.115.3 制定机械加工工艺路线.115.4 工艺路线比较.14第6章 加工设备及刀具、夹具、量具的选择.166.1 机床的选择.166.2 刀具的选择.17第7章 切削用量的选择.187.1 加工分析.187.2 确定切削余量和基本工时.19第8章 夹具设计.228.1 确

4、定设计方案.228.2切削力和夹紧里的计算.228.3 校验扭矩功率.23设计心得.24致谢.25参考文献.26 第1章 课程设计的目的 机械加工工艺课程设计是机械类学生在学完了机械制造技术，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题的能力，使学生进一步巩固有关理论知识，掌握机械加工工艺规程设计的方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。 另外，这次课程设计也为以后的毕业设计进行了一次综合训练和准备。通过本次课程设计，应使学生在下述各方面得到锻炼：(1) 熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关先修课程中的

5、基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧，工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。(2) 通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计(包括设计计算、工程制图等方面)的能力。(3) 能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。(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第2章 零件的分析2.1 零件的作用 我们选的零件是离心式微电机水泵上的连接零件，它位于水泵泵壳内，主要作用是固定水泵叶轮。2.2 零件的形状 图2.1 工件图零件的实际形状如上图所示，从

6、零件图上看，该零件是典型的回转体零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。第3章 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：3.1零件左端的加工表面分析： 这一组加工表面包括：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2.5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

7、序。3.2零件右端面的加工表面分析：这一组加工表面包括：右端面；121h7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2.5；钻17.5的中心孔，钻7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，17.5、40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3.1： 表3.1 加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法左端面Ra6.3IT8IT10粗车-半精车1250-0.025外圆Ra6.3IT8IT10粗车-半精车100内圆Ra2.5IT10IT11粗车-半精镗倒角无IT11以下粗车左7通孔无IT11以下钻

8、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121h7外圆Ra3.2IT8IT10粗车-半精车小凸台内侧40无IT11以下粗镗小凸台端面Ra25IT11以下粗镗17.5中心孔无IT11以下粗镗右7通孔无IT11以下钻通孔32的小凹槽Ra25IT11以下粗镗第4章 毛坯设计4.1 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

9、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。依据设计要求Q=5000台/年，n=1件/台；结合生产实际，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=5000 5555件/年4.2 毛坯分析4.2.1 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。4.2.2 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11级。4.2.3 求铸件尺寸公差公差带相对于基本尺寸对称分布。4.2.4

10、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 确定机械加工余量 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，。4.4 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.

11、5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1421.3机械制造工艺设计手册831.34.6设计毛坯图 4.6.1 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。 4.6.2 确定分型面 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程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。 4.6.3 毛坯的热处理方式 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。 下图为该零件的毛坯图:未注铸造圆角为R2-3第5章 选择加工方法，拟定工艺路线5.1 基面

12、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。所以先以左端面作粗基准加工。5.2 精基面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。、5.3制定机械加工工艺路线： 工艺路线一长沙学院课程设计工序一：1. 粗车右端面2. 车外圆1213. 车右台阶面4. 车小凸台端面5. 粗镗406. 镗内圆3

13、2工序二：1. 粗车左端面2. 车左台阶面3. 车外圆1254. 车内圆100工序三：1. 半精车外圆1212. 半精车右台阶面3. 半精车右端面4. 半精车内圆40工序四：1. 半精车左端面2. 半精车100H73. 半精车左台阶面4. 半精车外圆125工序五钻17.5孔工序六1. 在6个工位上钻7孔2. 钻4M5深12盲孔，攻螺纹45深10工序七1. 在3个工位上钻7孔工序八终检工艺路线二：工序一1. 粗车右端面2. 粗车右台阶面3. 粗车121h7外圆4. 粗车小凸台端面5. 粗车内圆面40工序二1. 粗车左端面2. 粗车左台阶面3. 粗车外圆1254. 粗车内孔100工序三1. 钻17

14、.5孔2. 锪32的孔工序四1. 半精镗40内圆孔工序五1. 半精车右端面2. 半精车右台阶面3. 半精车121h7外圆4. 倒角145工序六1. 半精车左端面2. 半精车左台阶面3. 半精车内圆面1004. 倒角145工序七1. 钻67通孔工序八1. 钻4M5低孔4013mm螺纹2. 攻螺纹M5工序九钻37通孔工序十终检5.4工艺路线比较：上述两个工艺路线的特点在于：方案一是严格遵循先加工端面，后钻孔的加工原则。而方案二先将孔17.5和40加工出来，然后再半精加工左右端面。对比起来：由于两端面都有对基准A（轴线）的跳度要求0.05，先将主要孔钻出来，然后在精加工两端面，这样反复加工既保证了端

15、面的跳度要求，又能满足端面的各项精度要求。为了提高端面的加工精度，也便于工件的加工，将半精车改为半精铣。 所以最终方案路线如下表格所示：拟定工艺过程工序号工序内容简要说明01砂型铸造02进行人工时效处理消除内应力03涂漆防止生锈041. 粗车右端面2. 粗车右台阶面3. 粗车小凸台端面4. 粗车121h7外圆5. 粗镗内圆面40051. 粗车左端面2. 粗车左台阶面3. 粗车外圆1254. 粗车内孔100061. 钻17.5孔2. 锪32的孔071. 半精镗40内圆孔081. 半精车121外圆面2. 半精车右端面3. 半精车右台阶面4. 倒角145091. 半精车左端面2. 半精车左台阶面3.

16、 半精车内圆面1004. 半精车外圆面1255. 倒角145111. 钻67通孔121. 钻4M5底孔4.013mm螺纹2. 攻螺纹M513 钻37通孔14 去毛刺钳工15检验，入库第6章 加工设备及刀具、夹具、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。6.1机床的选择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。下面是这两台机床的具体资料：6.1.1 车床用CA6140本系

17、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。6.1.1.1 CA6140 结构特点：6.1.1.1.1 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。6.1.1.1.2 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。 6.1.1.1.3 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。6.1.1.1.4 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。6.1

18、.2 钻床用Z5125A 表6.1：钻床Z5125A参数产品说明：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160Nm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400550mm外型尺寸/包装尺寸9808072302mm/240010301360mm机床净重/毛重950/1300kg6.2刀具的选择选用硬质合金铣刀，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

19、序卡。 第7章 确定切削用量和基本工时的确定 7.1 加工分析 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，以v(m/min)表示。其计算公式： v=dn/1000(m/min) 式中：d工件待加工表面的直径（mm） n车床主轴每分钟的转速（r/min） 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)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

20、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12.56.3m。 精车的目的是保证零

21、件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此前提下尽可能提高。一般精车的精度为IT8IT7，表面粗糙度值Ra=3.20.8m,所以精车是以提高工件的加工质量为主。切削用量应选用较小的切削深度ap=0.10.3mm和较小的进给量f=0.050.2mm/r，切削速度可取大些。 精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。减上表面粗糙度Ra值的主要措施有如下几点: 合理选用切削用量。选用较小的切削深度ap和进给量f,可减小残留面积，使Ra值减小。 适当减小副偏角Kr,或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积，使Ra值减小。 适当加大前角0，将刀刃磨得更为锋利。 用油后加机油打磨车刀的前、后刀面，使其R

22、a值达到0.20.1m,可有效减小工件表面的Ra值。 合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度Ra值。低速精车使用乳化液或机油；若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件和较高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。7.2 确定切削用量和基本工时7.2.1 车右端面7.2.1.1进给量f：根据加工要求，查工艺手册表10.4-1，可得f=0.8mm/r。7.2.1.2 切削速度v：根据切削手册表2.4-41，查得切削速度v=53m/min。所以根据机床说明书，取n=160r/min，故实际切削速度为 7.2.1.3切削工时：t=L/nf，根据切削用量手册表2.29，查得L=17mm+3.73mm=20

23、.73mm，所以7.2.2 粗车小凸台 :7.2.2.1进给量f：根据加工要求，查工艺手册表，可得f=0.50mm/r。7.2.2.1 切削速度v：根据切削手册表，查得切削速度v=68m/min。所以根据机床说明书，取n=450r/min，故实际切削速度为7.2.2.3 切削工时：t=L/nf，根据切削用量手册表，查得L=15.5mm，所以7.2.3 钻通孔7.2.3.1进给量f：根据加工要求，查工艺手册，可得f=0.60mm/r。7.2.3.2切削速度v：根据切削手册表2.4-41，查得切削速度v=18m/min。所以根据机床说明书，取n=400r/min，故实际切削速度为7.2.3.3切削

24、工时：t=L/nf，根据切削用量手册表2.29，查得L=201.12mm，所以7.2.4粗镗内孔7.2.4.1 进给量f：根据加工要求，查工艺手册表10.4-1，可得f=.0197in/r。7.2.4.2 切削速度v：根据切削手册表2.4-41，查得切削速度v=57m/min。所以根据机床说明书，取n=500r/min，故实际切削速度为7.2.4.3切削工时：t=L/nf，根据切削用量手册表2.29，查得L=67.5mm，所以7.2.5 半精车左端面端面及外圆 进给量f：f=0.3（mm/r）（工艺手册表2.10）机床主轴转速，取n=250r/min，其切削速度为v=100r/min机动工时：

25、t=L/nf=0.162min7.2.6半精车左端内孔进给量f：f=0.3（mm/r）（工艺手册表2.10）机床主轴转速，取n=200r/min，其切削速度为v=60r/min机动工时：t=L/nf=0.11min7.2.7 半精车右端面及外圆 进给量f：f=0.3（mm/r）（工艺手册表2.10）机床主轴转速，取n=250r/min，其切削速度为v=100r/min机动工时：t=L/nf=0.162min 第8章 夹具设计为了提高劳动生产率，保证质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第IV道工序钻37的孔的专用夹具。本夹具将用Z525立式钻床，刀具为麻花钻。8.1确

26、定设计方案在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。而且生产只是中等规模，所以主要考虑的是夹具的制造工艺简单。本夹具主要用来钻37孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。由于零件的特殊性，我特意在轴盘上打个孔使与67孔匹配然后用销钉匹配，这就使每加工完一个工件后钻头与37孔自动对齐。这就解决了上面的难题。为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对3孔进行加工。同时，为了对均布的3孔进行分度，采用分度盘对定分度。8.2 切削力和夹紧力的计算刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为7 则轴向力：见工艺师手册表

27、28.4F=Cdfk（3.1） 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1；则 F=KF=1.51.11.11.12123=4329N气缸选用。当压缩空气单位压力P=0.6MP,夹紧拉杆。N=4416N NF钻削时 T=17.34 Nm切向方向所受力: F=T/L=267N取f=0.1 F=44160.1=44

28、1.6(N)F F所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。8.3 校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。设计心得 与以往的课程设计相比,对于此次课程设计,我有一些不同的认识和看法,这不仅仅是在专业知识的学习方面,，更重要的是在面对困难的态度，解决问题的方法等方面有了一进步的认识和提高。具体说来有以下方面： 首先，通过这次课程设计，对于自己的专业知识有了进一步的巩固和提高。以前有点不明白自己这几年来到底学到了什么，学了有什么用，但经过设计，发现学的东西还是比较全面，也明白了每门功课具体学了什么，学了到底是做什么的。总之，可以说这次课程设计是对我以往的学习的一次检验，也对我的知识起到了查

29、漏补缺的作用。 其次，我发现勇于面对困难、接受挑战对一个人能否成功很重要。说实话，刚开始时，没有头绪，不知道要做什么，要怎样做，达到什么样的目标。但是，慢慢的通过老师的指导、自己多方面的查阅资料，终于有了一点点头绪，激情也有所增长，随着任务一步步的完成，收获一点点的增加，自己兴趣倍增。到了这时候，发现许多问题迎刃而解了，并不是想象的那么困难。因此，我说勇于面对困难、接受挑战对与一个人的成功起很重要的作用。 再次，在工作和学习中要有团队精神，遇到自己真正难于解决的问题要和同事、同行共同探讨、虚心请教。虽然此次课程设计的课题不尽不同，但是通过讨论总能互帮解决。在设计过程中,任何人不可能不遇到困难。

30、这时请教指导老师是一种途径，但和同学共同探讨也是一种很好的方法，通过讨论可以发现自己的设计的优点和不足，同时也可以得到一些启发，也可以帮助有困难的同学。总之，一个人的力量是有限的，当自己不能解决的时候，共同探讨、团结合作对于解决问题是很有效的。 总的说来，这次课程设计我觉得不仅比较系统、比较全面的对我专业知识巩固和提高，而且对于自己的学习、工作态度起到很大的改进作用。我希望自己在以后的学习、工作生活中都有这种勇于面对困难、接受挑战的精神。致 谢经过唐勇、张志强两位教授的悉心指教。为期两周的课程设计终于结束了,在此要感谢老师的辛勤指导。通过这次课程设计走向毕业设计前的一次综合练兵。使我们对自己的

31、专业有了更进一步的认识,清楚了自己在今后工作中的努力方向,熟悉了所学的基础技术知识,加深了解了自己在专业工作中一般工作方法,了解解决问题的一般常规程序,基本上具备了一定的分析和解决问题的能力,锻炼了设计计算,绘图的能力,以及建立了自己独立思考。查阅大量资料的习惯及方法。 学生签名：贺盛欢日 期：2009年6月19日参考文献1 马贤智.实用机械加工手册M.辽宁:辽宁科学技术出版社,2002.2 李洪.机械加工工艺手册M.北京:北京出版社,1990.3 徐圣群.简明机械加工手册M.上海:上海科技出版社,1991.4张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计指导书.机械工业出版社5赵如福主编.金属机械加工工艺人员手册.第四版.上海科学技术出版社.20066李洪主编.机械加工工艺手册.北京出版社.19967陈心昭主编.机械加工工艺装备设计手册.机械工业出版社.19988张世昌 李旦 高航主编.机械制造技术基础.第二版.高等教育出版社9 韩荣第.金属切削原理与刀具M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004.28 第 28 页