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機械工程課程設計說明書
設計題目：連接座機械加工工藝規(guī)程的編制及夾具設計
指導教師： 馬蘇常
設 計 者：李 統(tǒng) 孫玉生 王愛愛
系 別： 機械工程學院
班 級： 機自0721班
學 號： 11 21 22
天津職業(yè)技術(shù)師范大學
課 程 設 計 任 務 書
機械工程 學院 機自0721 班 學生：李統(tǒng) 王愛愛 孫玉生
課程設計題目：
連接座零件的機械加工工藝規(guī)程的編制及夾具設計
一、課程設計工作日自 2010年6月 25 日至 2010年7 月9 日
二、同組學生 李統(tǒng) 王愛愛 孫玉生
三、課程設計任務要求（包括課題來源、類型、目的和意義、基本要求、完成時間、主要參考資料等）：
1、設計目的：
（1）能熟練運用機械制造工藝學中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確解決零件加工中的定位、夾緊、工藝路線安排,工藝尺寸確定等問題,保證零件加工質(zhì)量。
（2）提高結(jié)構(gòu)設計能力。
（3）學會使用手冊及圖表資料。
2、設計要求：（生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn)）
（1）零件圖 一張
（2）毛坯圖 一張
（3）編制工藝過程卡片和工序卡片 一套
（4）關(guān)鍵工序的專用夾具及夾具裝配圖 一至兩張
（5）工藝和夾具三維裝配文件（源文件、動畫視頻） 一套
（6）設計說明書 一份
（7）設計材料要求提交電子文檔和實物資料。
3、主要參考資料：
見說明書中的參考文獻。
指導教師簽字： 教研室主任簽字：
目錄
一、零件的工藝分析 1
二、工藝過程設計 1
1、定位基準的選擇 1
2、毛坯的制造形式 2
3、制定機械加工工藝路線： 3
三、加工工序設計 4
1、確定切削用量 4
2、確定加工工序 6
四、夾具設計 7
1、確定設計方案 8
2、計算夾緊力 9
3、定位精度分析 9
五、 小結(jié)………………………………………………………………………………………… 9
六、 參考文獻…………………………………………………………………………………… 9
附錄1：零件圖
附錄2：毛坯圖
附錄3：機械加工工藝過程卡片
附錄4：機械加工工序卡片
附錄3：夾具裝配圖
附錄4：夾具中主要零件的零件圖
一、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，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。
連接座共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
1．左端的加工表面：
這一組加工表面包括：左端面，Φ125外圓，Φ100內(nèi)圓，倒角，鉆通孔Φ7，鉆孔并攻絲。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，Φ100的內(nèi)圓孔有25的粗糙度要求。其要求并不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。而鉆孔沒有精度要求，因此一道工序就可以達到要求，并不需要擴孔、鉸孔等工序。
2.右端的加工表面：
這一組加工表面包括：右端面；Φ121的外圓，粗糙度為3.2、6.3；外徑為Φ50、內(nèi)徑為Φ40的小凸臺，粗糙度為3.2，并帶有倒角；Φ32的小凹槽，粗糙度為25；鉆Φ17.5的中央孔，鉆Φ7通孔。其要求也不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。其中，Φ17.5、Φ40的孔或內(nèi)圓直接在車床上做鏜工就行了。
二、工藝過程設計
1、定位基準的選擇
（1)、粗基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)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(zhì)量得到保證，生產(chǎn)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(chǎn)無法進行。
(2)、精基面的選擇
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。
2、毛坯的制造形式
（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(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型材或鑄件，但從經(jīng)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，刀具及能源等消耗，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。
(2)、確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差
2 求最大輪廓尺寸
根據(jù)零件圖計算輪廓的尺寸，最大直徑Ф142mm，高69mm。
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8~12級取為11級。
2 求鑄件尺寸公差
公差帶相對于基本尺寸對稱分布。
2 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。
(3)、確定機械加工余量
根據(jù)鑄件質(zhì)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。
(4)、確定毛坯尺寸
上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度Ra≧1.6 。Ra﹤1.6 的表面，余量要適當加大。
分析本零件，加工表面Ra≧1.6 ，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(shù)據(jù)的小值）
生產(chǎn)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。
3、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Φ121 3.車右臺階面； 4.車外圓Φ130；5.車端面；6.粗鏜Φ40。
工序二：1.粗車大端面；2.粗鏜Φ100H7； 3.車臺階面；4.車外圓Φ125。
工序三：1.半精鏜Φ40；2.半精車外圓Φ121；3.半精車右臺階面；4.半精車外圓Φ130；5.半精車端面；6.半精車右端面。
工序四：1.半精車大端面；2.半精車Φ100H7；3.半精車右臺階面；4.半精車外圓Φ125。
工序五：1.精車右端面；2.精車外圓Φ121；3.精鏜Φ40 4.精車外圓Φ130；5.精車端面；6.精車右臺階面。
工序六1.精車大端面；2.精車Φ100H7；3.精車右臺階面；4.精車外圓Φ125。
工序七 精銑B面 工序八 粗銑Φ100面 工序九 精銑Φ100面 。
工序十 1.鉆孔到Φ10 ；2.擴鉆到Φ16 ；3.擴孔到Φ17.4。
工序十一 精鏜孔至17.5 工序十二 在6個工位上鉆孔Φ7。
工序十三 1.在4個工位上鉆孔Φ4.5 2.攻螺紋4－M5。
工藝路線二：
工序一 1.粗車右端面至80； 2.粗車外圓Φ125×5 ；3.鉆通孔Φ16 ；4.粗鏜內(nèi)孔Φ34×29 ；5.粗車小凸臺端面至20。
工序二 1.粗車左端面至71 ；2.粗車外圓Φ128×9 ；3.粗車內(nèi)孔Φ98×6.8。
工序三 1.半精車右端面保70 ；2.半精車外圓Φ121.4×5 ；3.精鏜內(nèi)孔Φ39.6×27； 4.半精鏜內(nèi)孔Φ32×28 ；5.半精鏜內(nèi)孔保Φ17.5 ；6.半精車小凸臺端面保16。
工序四 1.半精車左端面到69 ；2.半精車外圓Φ125.4 長9； 3.半精鏜內(nèi)孔Φ99.6 長7。
工序五 1.鉆通孔3×Φ7 。
工序六 1.鉆通孔6×Φ7 ；2.鉆孔4×Φ4.134深12； 3.攻螺紋4-M5深10。
工序七 1.磨內(nèi)孔保Φ40×16 ；2.磨外圓保Φ121×5。
工序八 1.磨內(nèi)孔保Φ100×7； 2.磨外圓保Φ125×9。
工藝路線三：
工序一 1.粗車右端面至80； 2.粗車外圓Φ125×5 ；3.鉆通孔Φ16 ；4.粗鏜內(nèi)孔Φ34×29 ；5.粗車小凸臺端面至20。
工序二 1.粗車左端面至71 ；2.粗車外圓Φ128×9 ；3.粗車內(nèi)孔Φ98×6.8。
工序三 1.半精車右端面保70 ；2.半精車外圓Φ121.4×5 ；3.精鏜內(nèi)孔Φ39.6×27； 4.半精鏜內(nèi)孔Φ32×28 ；5.半精鏜內(nèi)孔保Φ17.5 ；6.半精車小凸臺端面保16。
工序四 1.半精車左端面到69 ；2.半精車外圓Φ125.4 長9； 3.半精鏜內(nèi)孔Φ99.6 長7。
工序五 1.鉆通孔3×Φ7 。
工序六 1.鉆通孔6×Φ7 ；2.鉆孔4×Φ4.134深12； 3.攻螺紋4-M5深10。
工序七 1.精車內(nèi)孔保Φ40×16；2.精車外圓保Φ121×5。
工序八 1.精車內(nèi)孔保Φ100×7；2.精車外圓保Φ125×9。
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，但是做起來很復雜；第二條工藝路線比較簡潔明了，基本上可以達到精度要求，但最后的磨工感覺有點多余。然后對其進行修改：去掉磨式。相比之下我們選擇第三條工藝路線。
三、加工工序設計
1、確定切削用量
(1)加工設備及刀具、量具的選擇
由于生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。
1)、選擇機床，根據(jù)不同的工序選擇機床：
由于本零件加工精度不高，普通機床就可以達到加工要求。因此我們選用最常用的機床：車床用CA6140鉆床用Z550。下面是這兩臺機床的具體資料：
1 車床用CA6140
本系列車床適用于車削內(nèi)外圓柱面，內(nèi)錐面及其它旋轉(zhuǎn)面。車削各種公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋，并能進行鉆孔和拉油槽等工作。
CA6140 結(jié)構(gòu)特點：
1>.CA系列產(chǎn)品，以“A”型為基型，派生出幾種變形產(chǎn)品。B型：主軸孔徑80mm，C型：主軸孔徑104mm。F型：液壓仿形。M型：精密型。
2>.床身寬于一般車床，具有較高的剛度，導軌面經(jīng)中頻淬火，經(jīng)久耐磨。
3>.機床操作靈便集中，滑板設有快移機構(gòu)。采用單手柄形象化操作，宜人性好。
4>.機床結(jié)構(gòu)剛度與傳動剛度均高于一般車床，功率利用率高，適于強力高速切削。主軸孔徑大，可選用附件齊全。
2 鉆床用Z550
產(chǎn)品說明：型號Z550;最大鉆孔直徑50mm;主軸最大進給抗力24525N;主軸最大扭距784.8N·m;主電機功率7.5kw;主軸轉(zhuǎn)速32-1400r;主軸每轉(zhuǎn)進給量0.12-2.64mm/r;主軸行程300mm;工作臺行程325mm;工作臺尺寸500×600mm.
2)、選擇刀具：
選用硬質(zhì)合金銑刀，硬質(zhì)合金鉆頭，硬質(zhì)合金擴孔鉆、硬質(zhì)合金鉸刀、硬質(zhì)合金锪鉆加工鑄鐵零件采用YG類硬質(zhì)合金，粗加工用YG8，半精加工為YG6。具體見工序卡。
(2)、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(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素。
為了保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)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(chǎn)率為主，在生產(chǎn)中加大切削深度，對提高生產(chǎn)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如下：切削深度ap=0.8～1.5mm，進給量f=0.2～0.3mm/r，切削速度v取30～50m/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0.5～1mm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12.5～6.3μm。
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(chǎn)率應在此前提下盡可能提高。一般精車的精度為IT8～IT7，表面粗糙度值Ra=3.2～0.8μm所以精車是以提高工件的加工質(zhì)量為主。切削用量應選用較小的切削深度ap=0.1～0.3mm和較小的進給量f=0.05～0.2mm/r，切削速度可取大些。
精車的另一個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。
1）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。
2）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。
3）適當加大前角γ0，將刀刃磨得更為鋒利。
4）用油后加機油打磨車刀的前、后刀面，使其Ra值達到0.2～0.1μm可有效減小工件表面的Ra值。
5）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。
2、確定加工工序
（1）沙型鑄造
（2）進行人工時效處理消除內(nèi)應力
（3）涂漆防止生銹
（4）粗車右端面至78
粗車外圓Φ125×5
鉆通孔Φ16
粗鏜內(nèi)孔Φ34×29
粗車小凸臺端面至20
（5）粗車左端面至71
粗車外圓Φ128×9
粗車內(nèi)孔Φ98×6.8
（6）半精車右端面保70
半精車外圓Φ121.4×5
半精鏜內(nèi)孔Φ39.6×27
半精鏜內(nèi)孔Φ32×28
半精鏜內(nèi)孔保Φ17.5
半精車小凸臺端面保16
（7)半精車左端面到69
半精車外圓Φ125長9
半精鏜內(nèi)孔Φ100長7
(8)鉆通孔3×Φ7
鉆通孔3×Φ7
鉆孔4×Φ4.134深12
攻螺紋4-M5深10
（9）去毛刺鉗工
（10）檢驗，入庫
四、夾具設計
1、確定設計方案
需要設計的夾具是用于工序6的鉆模,在本工序加工保證孔徑6×Φ7的精度和粗糙度,還應保證孔徑之間的夾角60度
確定結(jié)構(gòu)方案和選擇定位元件:就工序加工要求來說,工件定位需限制六個自由度.從該零件的結(jié)構(gòu)特點和工序要求考慮,設計方案如下:
方案1 用一個大平面、一個短圓柱銷和一個短菱形銷定位.大平面限制工件的、和三個自由度, 短圓柱銷限制和兩個自由度,短菱形銷限制一個自由度，屬于全定位.且符和基準重合原則, 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便,此方案可以使用。
方案2 用一個小平面、一個長圓柱銷和一個短菱形銷定位.小平面限制工件的一個自由度, 長圓柱銷限制、、和四個自由度,短菱形銷限制一個自由度，屬于全定位.此方案從原理上可行，夾具上是很簡單。但是長圓柱銷加工難度大，并且和小平面的垂直度不易保證，不能很好的保證加工精度要求. 故此方案不宜使用。
2、計算夾緊力
夾緊力的大小對工件裝夾的可靠性，工件和夾具的變形，夾緊裝置的復雜程度等都有很大影響。計算夾緊力是通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)以簡化計算，然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力處于靜力平衡條件時，計算出理論夾緊力再乘以安全系數(shù)作為實際所需的夾緊力。
夾緊力的計算：
夾緊力有M16的螺母與螺栓配合來提供
鉆削力F計算公式：
高速鋼鉆頭
F=420×0.190.8×1=778.66N
代入夾緊力公式可得：夾緊力FJ=19264.09N
3、定位精度分析
6-7mm孔在一次裝夾中完成，他們之間的定位精度由鉆模來保證。鉆模底部為大平面短銷，共限制五個自由度，與一個菱形銷配合，共限制六個自由度，屬于完全定位。6個孔之間的角度有鉆模上的六個定位孔來保證。
由參考文獻中查出
襯套與夾具體之間的配合為
鉆套與襯套之間的配合為
鉆孔時刀具與導套內(nèi)孔的配合為
此外，夾具上還應標注以下技術(shù)要求
鉆套軸線與定位面的垂直度0.1mm；
定位面的平行度0.05mm，定位面與夾具安裝面的垂直度0.08mm.
五、小結(jié)
通過二個星期和小組人員的協(xié)作努力，我們綜合運用已學過的機械夾具設計知識，完成了本次的設計任務。因經(jīng)驗有限，可能會存在很多的缺點和不足，我們將會在以后的學習中更加完善自己。
通過此次設計，我們熟悉了夾具設計手冊，提高了我們的繪圖能力，并且我們學會了編寫設計說明書。主要培養(yǎng)了我們獨立解決工程實際問題的能力。本次設計將為我們今后的學習和工作提供很大的幫助。
六、參考資料：
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倪森壽．機械制造工藝與裝備習題集和課程設計指導書．北京：化學工業(yè)出版社，2003
張龍勛．機械制造工藝學課程設計指導書及習題．北京：機械工業(yè)出版社，1999
趙家齊．機械制造工藝學課程設計指導書．北京：機械工業(yè)出版社，1986
李益民．機械制造工藝設計簡明手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1994.7，1998重印．
袁長良．機械制造工藝裝備設計手冊．北京：中國計量出版社，1992.2
王紹?。畽C械制造工藝設計手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1985
楊叔子． 機械加工工藝師手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2002
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