1、WORD23/23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程制訂與4XM5螺紋工序專用夾具設計 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.專用夾具裝配圖與其零件圖紙 1份4.零件圖與其毛坯圖 1份5.設計說明書 1份姓 名：學 號：專 業： 機械設計制造與其自動化指導教師： 翔宇 目 錄1 課程設計的題目 12 課程設計時間13 課程設計的目的與其要求14 設計容24.1 零件的分析24.2零件的工藝分析34.3毛坯設計54.4選擇加工方法，擬定工藝路線74.5加工設備與刀具、夾具、量具的選擇114.6切削用量的選擇144.7基本加工時間的確

2、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程制訂與 4XM5螺紋工序專用夾具設計2、課程設計時間 第十六周第十八周3、課程設計的目的與其要求3.1 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，進行了生產實習之后的一項重要的實踐性教學環節。本課程設計主要培養學生綜合運用所學的知識來分析處理生產工藝問題的能力，使學生進一步鞏固有關理論知識，掌握機械加工工藝規程設計的方法，提高獨立工作的能力，為將來從事專業技術工作打好基礎。 另外，這次課程設計也為以后的畢業設計進行了一次綜合訓練和準備。通過本次課程設計，應使學生在下述各方面得到鍛煉

3、：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，以與在生產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、工藝路線的擬訂以與工件的定位、夾緊，工藝尺寸確定等問題，從而保證零件制造的質量、生產率和經濟性。.從而培養制定零件機械加工工藝規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據庫。3.1.4在設計過程中培養學生嚴謹的工作作風和獨立工作的能力。3.2 課程設計的容要求3.2.1對零件圖進行工藝分析。3.2.2對零件

4、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，設計容4.1、零件的分析 （見下圖）4.1.1.零件的生產綱領依據設計要求Q=4000件/年，結合生產實際，根據參考文獻2公式N=Qn（1+）（1+）其中： N 零件的年產量 Q 產品

5、的年產量 n 每臺產品中該零件的數量 備品率 廢品率連接座三維圖連接座零件圖 備品率和 廢品率分別取10%和1%代入公式得該工件的生產綱領 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，通過4個螺釘固定;右端121外圓與電動機機座連接,40孔與軸承配合,通過3個螺栓固定，實現水泵與電動機的連接，從而起連接固定作用4.1.3、零件的形狀與其具體尺寸、公差如上圖所示。4.2零件的工藝分析由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度，耐磨性，耐熱性與減振性，適用于承受較大應力,要

6、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。現分述如下： 右端面的加工表面： 這一組加工表面包括：右端面、121eq o(sup 7(0),sdo 3(-0.04)的外圓，粗糙度為3.2、6.3；外徑為50、徑為40eq o(sup 7(+0.016),sdo 3(-0)的小凸臺，粗糙度為3.2，并帶有倒角；32的小凹槽，粗糙度為25；鉆17.5的中心孔，鉆7通孔。其工序采取先粗車半精車精車。其中17.5、40eq o(sup 7(+0.016),sdo 3(-0)的孔或圓直接在車床上進行初鏜半精鏜，40eq o(sup 7(+0.016),

7、sdo 3(-0)的圓的半精鏜的基礎上再精鏜就可以了。左端的加工表面： 這一組加工表面包括：左端面，1250-0.025外圓，100eq o(sup 7(+0.026),sdo 3(-0)圓，倒角，鉆通孔7，鉆孔并攻絲。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，100eq o(sup 7(+0.026),sdo 3(-0)的圓孔有25的粗糙度要求。采用的工序可以是先粗車半精車精車。孔加工為鉆孔-擴鉆-擴孔。該零件上的主要加工面是40eq o(sup 7(+0.016),sdo 3(-0)的孔，1250-0.025的外圓和121eq o(sup 7(0),sdo 3(-0.04)的外圓。40eq o

8、(sup 7(+0.016),sdo 3(-0)孔的尺寸精度直接影響連接座與軸承的配合精度，1250-0.025的尺寸精度直接影響連接座與水泵的接觸精度和密封性，121eq o(sup 7(0),sdo 3(-0.04)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濟加工精度與機床能達到的位置精度可知,上要可以達到的。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Ra12.5IT11以下粗車-半精車-精車121eq o(sup 7(0),sdo 3(-0.04)外圓Ra3.2IT8IT10粗車-半精車-精車小凸臺側

9、40eq o(sup 7(+0.016),sdo 3(-0)無IT11以下粗鏜-半精鏜-精鏜小凸臺端面Ra25IT11以下粗鏜17.5中心孔無IT11以下鉆孔-粗鏜半精鏜右7通孔無IT11以下鉆通孔32的小凹槽Ra25IT11以下粗鏜左端面Ra6.3IT8IT10粗車-半精車-精車1250-0.025外圓Ra6.3IT8IT10粗車-半精車-精車的圓Ra25IT11以下粗鏜半精鏜倒角無IT11以下粗車左7通孔無IT11以下鉆通孔M5-7H螺紋孔無IT11以下鉆孔并攻絲4.3毛坯設計4.3.1毛坯的選擇毛坯種類的選擇決定與零件的實際作用，材料、形狀、生產性質以與在生產中獲得可能性，毛坯的制造方法

10、主要有以下幾種：a型材、b鍛造、c鑄造、d焊接、f其他毛坯。根據零件的材料，推薦用型材或鑄件，但從經濟方面著想，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，刀具與能源等消耗，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。4.

11、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濟精度工序尺寸工序尺寸與其公差和Ra精車0.5H76969 Ra=1.6m半精車1.5H869+0.5=69.569.5Ra=3.2m粗車5H1069.5+1.5=7171Ra=12.5m毛坯H1271+5=7676 Ra=25m 根據鑄件質量、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

12、字就好了，但是要學會方法）4.3.4、確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Ra1.6 。Ra1.6 的表面，余量要適當加大。分析本零件，加工表面Ra1.6 ，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，這時可取所查數據的小值）生產類型為大批量，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，為了起模與便于發現上下模在鑄造過程中

13、的錯移所以選前后對稱的中截面為分型面。為了去除應力，改善切削性能，在鑄件取出后要做時效處理。（毛坯圖見附頁）4.4、選擇加工方法，擬定工藝路線4.4.1 基面與其精基面的選擇基面選擇是工藝規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:40孔既是裝配基準,又是設計

14、基準,用它作精基準,能使加工遵循“基準重合”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“基準統一”的原則.粗基準的選擇:選擇125的外圓和149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149凸耳的左側定位. 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1213車右臺階面4車外圓1305車端面6粗鏜40工序二：1粗車大端面2車外圓1253車臺階面204粗鏜100H75車外圓125工序三：1半精車右端面2半精車外圓1213半精

15、車右臺階面4半精車外圓1305半精鏜40工序四：1半精車大端面2半精車外圓1253半精車右臺階面4半精車100H7工序五：1精車右端面2精車外圓1213精鏜404精車外圓1305精車端面6精車右臺階面工序六1精車大端面2精車100H73精車右臺階面4精車外圓125工序七1精銑B面工序八1粗銑100面工序九1精銑100面工序十1鉆孔到102擴鉆到163擴孔到17.4工序十一1精鏜孔至17.5工序十二1在6個工位上鉆孔7工序十三 1在4個工位上鉆孔4.5 2攻螺紋4M5工藝路線二：工序一 1 粗車右端面至78 2粗車外圓12553鉆通孔16 4粗鏜孔3429 5粗車小凸臺端面至20工序二1粗車右端

16、面至712粗車外圓12893粗車孔986.8工序三半1精車端面保70半2精車外圓121.45法3精鏜孔39.627半4精鏜孔3228半5精鏜孔保17.5 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125.4長9半3精鏜孔199.6長7工序五1鉆通孔37工序六1鉆通孔372鉆孔44.134深123攻螺紋4-M5深10工序七1磨孔保4052磨外圓保125工序八1磨孔保10072磨外圓保1259工藝路線三：工序一：1.粗車右端面至782.粗車外圓12553.鉆瞳孔164.粗鏜孔34295.粗車小凸臺端面至20工序二：1粗車左端面至732車外圓12893.粗鏜孔986.8工序三：1

17、.半精車右端面121.452. 半精鏜孔38273. 半精鏜孔32284半精鏜孔175半精鏜小凸臺端面至20工序四：1.半精車左端面至702. 半精車外圓125.593. 半精鏜孔1006.9工序五：1精車右端面至69.52精車外圓12153精鏜40274. 精鏜小凸臺端面至16工序六1精車右端面至692精車外圓12593精鏜孔1007工序七1鉆通孔37工序八1鉆通孔67工序九1鉆孔44.2 深122攻螺紋4M5 深1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；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

18、后的磨工又使工藝變得復雜。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容簡要說明01沙型鑄造02進行人工時效處理消除應力03涂漆防止生銹04粗車右端面至7805粗車外圓125506鉆通孔1607粗鏜孔342908粗車小凸臺端面至2009粗車左端面至7310車外圓128911粗鏜孔986.812半精車右端面121.4513半精鏜孔382714半精鏜孔322815半精鏜孔1716半精鏜小凸臺端面至2017半精車左端面至7018半精車外圓125.5919半精鏜孔1006.920精車右端面至69.521精車外圓121522精鏜402723精

19、鏜小凸臺端面至1624精車右端面至6925精車外圓125926精鏜孔1007271鉆通孔3728鉆通孔6729鉆孔44.2 深1230攻螺紋4M5 深1031去毛刺鉗工32檢驗，入庫4.5、加工設備與刀具、夾具、量具的選擇由于生產類型為大批量，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線，工件在各機床上的裝卸與各機床間的傳送均由人工完成。4.5.1 選擇機床，根據不同的工序選擇機床：根據本零件加工精度要求，我們選用最常用的機床：車床用CA6140,搖臂鉆床用，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

20、削外圓柱面，錐面與其它旋轉面。車削各種公制、英制、模數和徑節螺紋，并能進行鉆孔和拉油槽等工作。具體數據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工件最大長度（四種規格）750；1000；1500；2000m主軸中心高度 205mm主軸孔直徑 48mm主軸前端錐孔的錐度 莫氏6號錐主軸 正轉（24級）101400r/min反轉（12級） 141580r/min車削螺紋圍 普通螺紋螺距（44） 1192mm英制螺紋螺距（20） 224牙/英寸模數螺紋 （39） 0.2548mm徑節螺紋 （37） 196牙/英寸 進給量 縱向 6一般進給量 0.081.59mm/小進

21、給量 0.0280.054mm/r加大進給量 1.716.33mm/r一般進給量 0.040.79mm/r小進給量0.0140.027mm/r加大進給量0.863.16mm/r主電動機功率/轉速 7.5KW 1450r/min快速電動機功率/轉速 250KW 2800r/min尾座頂尖套錐孔錐度 莫氏5號 機床工作精度圓度 0.0020.005mm精車端面平面度0.0050.01mm表面粗糙度 Ra 3.20.8m4.5.1.2 搖臂鉆床機床性能:機械加緊,機械變速,自動升降,自動進刀,定程切削.機床主要技術參數如下：最大鉆孔直徑:50mm主軸中心線至立柱母線距離：1600-360mm主軸端面

22、至底座工作面距離：1050-260mm主軸行程:220mm主軸錐孔:莫氏5號主軸箱水平移動距離:1250mm主軸轉速6級:78,135,240,350,590,1100 主軸進給量:0.10,0.16,0.22,0.25,0.35,0.56 主電機功率:4kw 升降電機功率:1.5kw 凈重:2500kg機床外形尺寸：2170*950*2450mm4.5.2、選擇刀具：選用硬質合金銑刀，硬質合金鉆頭，、硬質合金鉸刀、硬質合金锪鉆,加工鑄鐵零件采用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行說明，夾具為專用

23、夾具，其他具體見工序卡。（夾具裝配圖）4.5.3.1定位方案與定位元件的選擇和設計由于孔40已經精加工過了且工件的大部分基準都以40作為定位基準，所以以40作為周向定位基準，同時以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將工件與夾具體的夾緊。4.5.3.4定位誤差分析根據我的定位關系主要定位元件為一個定位銷和平面組成，由于圓柱銷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的加工精度。4.5.3.5夾緊力的計算首先我們進行

24、切削力計算，刀具我們選用高速鋼麻花鉆，直徑為4.2 根據參考文獻5公式則軸向力： F=Cdfk再根據參考文獻3中查表 在計算切削力時,必須考慮安全系數,安全系數 K=KKKK式中： K基本安全系數，1.5; K加工性質系數，1.1;K刀具鈍化系數, 1.1; K斷續切削系數, 1.1則： F=KF=1.51037=1555.5（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，所以用游標卡尺等量具就可以了具體見工序卡4.6、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效

25、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f(mm/r)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。粗車以提高生產率為主，在生產中加大切削深度，對提高生產率最有利，其次適當加大進給量，而采用中等或中等偏低的切削速度。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=0.81.5mm，進給量f=0.20.3mm/r，切削速

26、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0.51mm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12.56.3m。 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=3.20.8m,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ap=0.10.3mm和較小的進給量f=0.050.2mm/r，切削速度可取大些。 精車的另一個

27、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0.20.1m,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，一般不使用切削液。根據參考文獻3切削用量、切削時間之間的關系如下：=dn/318= n f=

28、（）/2 其中 為切削速度 f 為進給量 為切削深度以粗車1255外圓與其右端面為例：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=(m/min)公式計算，公式中的t、m、Cv、Xv、Yv、Kv由參考文獻3表3-4和表3-5可查得，計算機床主軸轉速由=(r/min)公式計算可得n=398 r/min，在由參考文獻5表4.3-1查的CA6140車床的轉速為400 r/min，在由=計算出實際切削速度v=45.2m/s。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，自己編的一串數字，現在數字不

29、重要，重要的是要學會計算方法）4.7、基本時間的確定4.7.1根據參考文獻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：是指但見時間定額是指基本時間（機動時間），通過計算求得是指輔助時間，一般取（1520）%；與和稱為作業時間是指布置工作時間，一般按作業時間的（27）%估算是指休息與生理需要時間，一般按作業時間（24）%估算是準備與終結時間，大量生產時，準備與終結時間忽略不計 N是指一批零件的個數4.7.2 以粗車外圓1255為例進行計算根據上式，車外圓 基本時間為 =（L+）i/fn其中 L=5mm，=2.5mm為零 f=0.74mm/r n=400r/min解得：=4.7s 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搞設計，時間抓的緊也很充實。