机械制造工艺学课程设计连接座的机械加工工艺规程及加工螺纹孔4XM5工序夹具设计（全套图纸）.doc

全套图纸等，加153893706 课程设计设计题目： 连接座的机械加工工艺规程及加工螺纹孔4XM5 工序夹具设计姓名 学号 同 组 者 系 部 机电工程系 专业班级 机械设计制造及自动化3班 指导教师 起止时间 2012-6-112012-6-29 长沙学院课程设计鉴定表姓名学号专业机械设计制造班级3设计题目连接座的机械加工工艺规程及加工螺纹孔4XM5 工序夹具设计指导教师指导教师意见：该同学在设计过程中，工作态度 （好，良好，中，差）设计工作量 （饱满，基本符合要求，未达到设计要求）工艺设计 （很好，合理，基本合理，不符合要求）夹具设计 （很好，合理，基本合理，不符合要求）工作图纸和共有卡质量 （很好，基本符合要求，差）其效果图和动画 （很好，基本符合要求，差）自评分 互评分 老师评分 评定等级： 教师签名： 日期： 答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期： 系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计 连接座 零件的机械加工工艺规程及 加工螺纹孔4xM5 工序的专用机床夹具。设计要求：熟练使用计算机辅助(软件自选)，独立完成（1） 毛坯图、零件毛坯合图各一张(3或4号图CAD出图,手工图为2号)（2） 关键工序机械加工工艺规程卡片一张(4号图，CAPP出图)（3） 指定工序夹具装配图一张(2或3号图，CAD出图可拼接)（4） 夹具部分零件图12张(图幅自定)（5） 设计说明书(一份，>10页，正文五号字，含插图)（6） 夹具3D装配效果图一张(3或4号图，可渲染)以上均需输出，以书面交设计资料，保留软盘待查。原始资料：零件图样，生产纲领，每月班次、生产条件等。班级 机本3班 学生 指导教师 2012年 06 月 28 日摘要连接座是离心式微电机水泵上的，是用来连接水泵和电机的，零件的左端外圆和水泵壳相连，水泵叶轮通过螺钉固定在孔内；零件的右端的外圆通过螺栓固定和电动机座相连接，起到连接固定作用。连接座的应用很广泛，但仅仅用普通机床进行机械加工很麻烦，而且效率很低，因此设计连接座的专用机械加工夹具可以实现加工方便，并且能大大节省加工工时，保证加工质量，降低劳动强度，提搞生产效率。连接座的专用夹具的设计就具有十分重要的现实意义。关键词：连接座， 机械加工， 专用夹具目录摘要 ···························································I第一部分 连接座加工工艺规程 第1章 零件的工艺分析·········································1 1.1 零件的分析··············································1 1.1.1 零件的生产纲领·····································1 1.1.2 零件的作用·········································2 1.2 零件的工艺分析··········································2第2章 毛坯的选择············································42.1 毛坯尺寸设计············································42.2 毛坯的选择··············································42.3 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差························42.4 确定机械加工余量········································4 2.5 确定毛坯尺寸············································52.6 设计毛坯图··············································5第3章 基准的选择·············································7 3.1 定位基准的选择··········································7 第4章 制订工艺路线···········································84.1 制定机械加工工艺路线····································8第5章 工序设计···············································105.1 选择机床················································105.2 选择刀具················································12 5.3 选择夹具················································12 5.4 量具的选择··············································12第6章 确立切削用量、切削带度及基本工时·······················13 6.1 切削用量的选择··········································13 6.2 确定切削速度v···········································14 6.3 确定基本时间·············································14第二部分 夹具设计第7章 夹具体总体设计··········································167.1 夹具设计任务··············································16 7.2定位基准的选择············································16 7.3切削力及夹紧力计算········································17 7.4 拟定钻床夹具结构方案与绘··································17设计心得·························································20参考文献·························································21附录一、工序卡二、工艺过程卡第一部分连接座加工工艺规程第1章 零件的工艺分析1.1 零件的分析(见下三维图)1.1.1 零件的生产纲领 依据设计要求Q=6000件/年，结合生产实际，由公式可得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 废品率备品率=10%和废品率=1%分别取和代入公式得该工件的生产纲领 N=6666件/年图1.11.1.2 零件作用（见下工件零件图）该零件用来连接水泵和电机的，零件的左端125外圆和水泵相连，水泵叶轮通过4个螺钉固定在的孔内；零件的右端121的外圆通过3个螺栓固定和电动机机座相连，零件上40孔是用来和轴承配合的。该零件就是这样实现水泵和电动机的连接，起到连接和固定作用。图纸1.21.2零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： 右端面的加工表面工艺要求： 这一组加工表面包括：右端面的121的外圆的粗糙度为3.2、130的外圆粗糙度为6.3；外径为50粗糙度为25、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，其工序采取先粗车半精车精车。钻17.5的中心孔，直接在车床上进行粗镗半精镗，40的内圆的采用粗镗半精镗精镗。左端面的加工表面工艺要求：    这一组加工表面主要有：左端面，1250-0.025外圆，粗糙度为6.3，采用粗车半精车精车，100内圆，粗糙度为25采用的工序是先粗车半精车精车倒角，钻通孔7，孔加工为钻孔-扩钻-扩孔,钻孔并攻丝。 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Ra6.3IT11以下粗车-半精车121外圆Ra3.2IT7粗车-半精车-精车小凸台内侧40Ra3.2IT6粗镗-半精镗-精镗小凸台端面Ra25IT11以下粗车17.5中心孔无IT11以下钻孔-粗镗半精镗右端面7通孔无IT11以下钻通孔32的小凹槽Ra25IT11以下粗镗左端面Ra6.3IT8IT10粗车-半精车1250-0.025外圆Ra6.3IT6粗车-半精车-精车1000-0.025的内圆Ra25IT7粗镗半精镗精镗倒角无IT11以下粗车左7通孔无IT11以下钻通孔M5-7H螺纹孔无IT11以下钻孔并攻丝第2章 毛坯的选择2.1 毛坯尺寸设计2.1.1 毛坯的选择根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，型材中的棒料，加工余量太大，浪费材料，增加机床的损耗，刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉、抗扭强度，冲击韧性好，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，所以选择灰铸铁铸造。2.1.2 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差 (1) 求最大轮廓尺寸 由零件图的尺寸 ，可以了解到零件最大直径为142mm，高69mm。 (2) 选择铸件公差等级 查手册铸造方法按金属型浇铸，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为1112级，取为11级。 (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。2.1.3 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等级工序尺寸工序尺寸及其公差和Ra精车0.5IT6969   Ra=1.6m半精车1.5IT69+0.5=69.569.5 Ra=3.2m粗车5IT1069.5+1.5=71 71  Ra=12.5m毛坯IT1171+5=7676 Ra=25m表2.1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。其他尺寸的加工余量就以此类推。2.1.4 确定毛坯尺寸依照上面个的余量计算方法可以的出零件的毛坯尺寸，他们的加工面粗糙度大于1.5，而小于1.6的加工表面，余量要适当增大。该零件年生产6000件，故生产类型为大批量，查表采用两箱砂型铸造毛坯。零件的所有孔不必铸造，是通过加工出来的，所以铸造不要安放型心。为了消除零件的残余应力，再铸造完会应该对零件进行时效处理。2.1.5设计毛坯图 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。为消除残余应力，铸造后应安排人工进行时效处理，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。（主视图和左视图见图2.1，图2.2） 图2.1图2.2第3章 基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准面的选择是否真确与合理关系到零件的加工质量,以及生产效率的高低。如果选择不当,在加工过程中出现很多问题,更可能造成零件的大批报废使生产无法进行。 3.1定位基准的选择精基准的选择要遵循基准重合原则，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: 因为40孔要和轴承配合，配合精度高，故40孔是装配基准,又是设计基准,用它作精基准,加工符合“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，在加工时首先用通用夹具三爪自定心卡盘来夹装零件，加工精基准40，后面的加工，用精基准40来做定位基准。 第4章 制订工艺路线4.1 制定机械加工工艺路线：工序号工序内容简要说明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粗车右端外圆125×706钻通孔1607粗镗内孔38×2908粗车小凸台端面至6509粗车左端面至7310车左端外圆128x1111粗镗内孔98x912半精车右端外圆面121.5×5.513半精镗内孔39×27.514半精镗内孔32×2815半精镗内孔1716半精车左端面至7017半精车左端外圆125.5×9.518半精镗内孔100×7.519精车右端面至69.520精车外圆121×521精镗40×2722精车半端面至6923精车左端外圆125×924精镗内孔100×725钻孔4×4.2 深1226攻螺纹4×M5 深1027钻通孔3×728钻通孔6×729去毛刺钳工30检验，入库 表面4.1第5章 工序设计5.1加工设备及刀具、夹具、量具的选择该零件大批量生产，故采用通用机床为主，少数加工用专用机床。生产方式为流水线，工件的装卸以及机床间的传送都有工人完成。5.1.1 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Z3080X25，镗床用T68 下面是这两台机床的具体资料：（1） 车床CA6140此处已删除第6章 确立切削用量、切削带度及基本工时6.1 切削用量的选择切削用量包括：切削速度，进给量和切削速度。他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)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。 对铸件毛坯进行粗车加工，由于工件表面有硬皮，为了保护刀具，首先车端面和倒角，切削深度应大于硬皮厚度。如果工件被夹持的部分短或者表面凹凸不平的话，切削用量应该较小。粗车后的精度能达到IT11-IT14，表面粗糙度为12.5-6.3m。粗车后留有0.5-1.5mm给精车余量。零件的精车是保证表面粗糙度和尺寸精度的加工要求，选择好的精车方案可以提高零件的生产效率。精车的精度一般能达到IT8-IT7，表面粗糙度3.2-0.8m，故精车能提高工件的加工质量。 精车的目的是保证零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=3.21.0m,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=0.32mm和较小的进给量f=0.050.3mm/r，切削速度可取大些。 合理选用切削用量：选用较小的切削深度ap和进给量f,可使Ra值减小。根据参考文献【3】切削用量、切削时间之间的关系如下： （6-1） （6-2） （6-3） 其中 为切削速度 f 为进给量 为切削深度以粗车125×5外圆及其右端面为例：由文献【2】中的表13-14查的为2mm，f为0.3r/mm。在由参考文献【2】表4.3-1查的CA6140车床的转速为400 r/min，在由计算出实际切削速度v=45.2m/s。其它的计算过程如上所示，具体见工艺卡。 6.2 确定切削速度v此处已删除第二部分夹具设计第7章 夹具体总体设计本夹具具体以加工4XM5螺纹孔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。7.1 夹具设计任务为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。为工序25、26加工螺纹4XM5设计钻床夹具，所用机床是摇臂钻床 Z3080X25，大批生产类型。（1）工序尺寸和技术要求通孔6×7的径向跳动量不大于公差值0.05mm，表面粗糙度值为.螺纹孔4XM5的径向跳动量不大于公差值0.03mm.（2）生产类型生产类型为大批量生产，要求所设计的夹具的生产效率和自动化程度较高。7.2定位基准的选择由零件要求可知,本工序为钻7个8.5mm的通孔,所以本工序需要限制的自由度为6个。设计夹具定位方案是通过两孔一面原理定位的，简图如下：图7.17.3切削力及夹紧力计算钻头为高速钢麻花钻钻头钻4.2mm的孔时的轴向力、扭矩及功率的计算：此处已删除 图7.21. 确定导向方案，设计导向装置为能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应设置导引刀具的元件钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间。本工序通过加工2个工步的加工，即可达到工序简图规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件，如图下图所示 图7.3 4绘制夹具装配总图夹具装配总图如下图所 图7.4设计心得三周的机械课程设计结束了，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的三年半大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，    作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，课程设计要求用 auto CAD制图，通过课程设计我无意间把cad软件学会了，用cad制图方便简洁，易修改，速度快，我的设计，大部分尺寸都是在cad上设计出来的，然后按这尺寸画在图纸上。这样，有了尺寸就能很好的控制图纸的布局。   就我个人而言，这次课程设计是进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节，也是在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，和一次理论联系实际的训练。另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。6、参考文献【1】机械制造技术基础课程设计指导书 邹青主编 北京 机械工业出版社 2005【2】机械制造工艺学 郑修本主编 北京 机械工业出版社 1999【3】金属切削刀具 崔永茂 主编 北京 机械工业出版社 1991【4】机械加工工艺师手册 杨叔子 主编 北京 机械工业出版社 2003