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1、 課程設計的目的 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(huán)節(jié)。 本課程設計主要 培養(yǎng)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(guī)程設計的方法， 提 高獨立工作的能力，為將來從事專業(yè)技術工作打好基礎。 另外，這次課程設計也為以后的畢業(yè)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： （1）熟練的運用機械制造基礎、 汽車制造工藝學和其他有關先修課程中的基本理論， 以及

2、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、 工藝路線的擬訂以及工件的定位、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。 （ 2）通過夾具設計的訓練，進一步提高結構設計 ( 包括設計計算、工程制圖等方面 ) 的能力。 （ 3）能比較熟練的查閱和使用各種技術資料，如有關國家標準、手冊、圖冊、規(guī)范等。 （ 4）在設計過程中培養(yǎng)學生嚴謹的工作作風和獨立工作的能力。 1

3、 第 1 章、零件的分析 1.1 、零件的作用 題目給的零件是離心式微電機水泵上的連接零件， 它位于水泵泵殼內， 主要 作用是固定水泵葉輪 1.2 、零件的形狀 零件的實際形狀如上圖所示， 從零件圖上看，該零件是典型的零件，結構 比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示 。

4、 2 3 第 2 章、零件的

5、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，他們之間有一定的位置要求?，F分述如下： 2.1 左端的加工表面 這一組加工表面包括：左端面，Φ 1250 0.025 外圓，Φ 10000.026 內圓，倒角， 鉆通孔Φ 7，鉆孔并攻絲。 這一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求， Φ 10000.026 的 內圓孔有 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。而鉆工沒有精度要求， 因此

6、一道工序就可以達到要求， 并不需要擴孔、 鉸孔等工序。 2.2 右端面的加工表面 這一組加工表面包括：右端面；Φ 121 00 .04 的外圓，粗糙度為 3.2 、6.3 ；外徑為Φ 50、內徑為Φ 400 0.016 的小凸臺，粗糙度為 3.2 ，并帶有倒角；Φ 32 的小凹 槽，粗糙度為 25；鉆Φ 17.5 的中心孔，鉆Φ 7 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，Φ 17.5 、Φ 40 的孔或內圓直接在車床上做鏜工就行了。 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

7、 左端面 Ra6.3 IT8 ～IT10 粗車 - 半精車 Φ1250 0.025 外圓 Ra6.3 IT8 ～IT10 粗車 - 半精車 Φ 100 00 .026 內圓 Ra25 IT11 以下 粗鏜 倒角 無 IT11 以下 粗車 左Φ7通孔 無 IT11 以下 鉆通孔 M4-7H螺紋孔 無 IT11 以下 鉆孔并攻絲 4 右端面 無 IT11 以下 粗車 - 半精車 Φ1210 0.04 外圓 Ra3.2 IT8 ～IT10 粗車 - 半精車 小凸臺內側Φ

8、 40 無 IT11 以下 粗鏜 小凸臺端面 Ra25 IT11 以下 粗鏜 Φ 17.5 中心孔 無 IT11 以下 粗鏜 右Φ7通孔 無 IT11 以下 鉆通孔 Φ 32 的小凹槽 Ra25 IT11 以下 粗鏜

9、 5 第 3 章、毛坯設計 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、生產性質以及在生產 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 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

10、要有高的耐磨性，所以選擇鑄 鐵鑄造。依據設計要求 Q=5000臺/ 年，n=1 件/ 臺；結合生產實際，備品率α和 廢 品率β分別取 10%和 1%代入公式得該工件的生產綱領 N=5000 5555 件/ 年 3.2 、確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差 （1）求最大輪廓尺寸 根據零件圖計算輪廓的尺寸，最大直徑 Ф 142mm，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。 （3）求鑄件尺寸公差 公差帶相

11、對于基本尺寸對稱分布。 （4）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。 6 3.3 、確定機械加工余量 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，。 3.4 、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

12、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。 3.5 、確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根據鑄件質量、材質系數、形狀復雜系數查手冊得，本零件毛 坯尺寸允許偏差見下表：毛坯尺寸允許公差 /mm 鑄件尺寸 偏差 參考資料 142 1.3 機械制 造工藝 設計手 83

13、 1.3 冊 3.6 、設計毛坯圖 （1）確定拔模斜度 根據機械制造工藝設計手冊查出拔模斜度為 5 度。 （2）確定分型面 由于毛坯形狀前后對稱，且最大截面在中截面，為了起模 及便于發(fā)現上下模在鑄造過程中的錯移所以選前后對稱的中截面為分型面。 7 （3）毛坯的熱處理方式 為了去除內應力，改善切削性能，在鑄件取出后要 做時效處理。 下圖為該零件的毛坯圖 :

14、 8 第 4 章、選擇加工方法，擬定工藝路線 4.1 、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

15、造成零件大批報廢，使生產無法進行。 4.2 、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。 4.3 、制定機械加工工藝路線 工藝路線一 工序一： 4. 車外圓Φ 125 1. 粗車右端面 工序三： 2. 車外圓Φ 121 3. 車右臺階面 1. 半精鏜Φ 40 4. 車外圓Φ 130 5. 車端

16、面 2. 半精車外圓Φ 121 6. 粗鏜Φ 40 3. 半精車右臺階面 工序二： 4. 半精車外圓Φ 130 1. 粗車大端面 5. 半精車端面 2. 粗鏜Φ 100H7 6. 半精車右端面 3. 車臺階面 工序四： 9 1. 半精車大端面 2. 半精車Φ 100H7 3. 半精車右臺階面 4. 半精車外圓Φ 125 工序五： 1. 精車右端面 2. 精車外圓Φ 121 3. 精鏜Φ 40 4. 精車外圓Φ 130 5. 精

17、車端面 6. 精車右臺階面 工序六： 1. 精車大端面 2. 精車Φ 100H7 3. 精車右臺階面 4. 精車外圓Φ 125 工序七： 精銑 B面 工序八 粗銑Φ 100 面 工序九： 精銑Φ 100 面 工序十： 1. 鉆孔到Φ 10  2. 擴鉆到Φ 16 3. 擴孔到Φ 17.4 工序十一： 精鏜孔至 17.5 工序十二 在 6 個工位上鉆孔Φ 7 工序十三： 1. 在 4 個工位上鉆孔Φ 4.5 2. 攻螺紋

18、 4－M5 工藝路線二： 工序一： 1. 粗車右端面至 78 2. 粗車外圓Φ 125 5 3. 鉆通孔Φ 16 4. 粗鏜內孔Φ 3429 5. 粗車小凸臺端面至 20 工序二： 1. 粗車右端面至 71 2. 粗車外圓Φ 128 9 3. 粗車內孔Φ 986.8 工序三： 1. 半精車端面保 70 2. 半精車外圓Φ 121.4 5 3. 法精鏜內孔Φ 39.6 27 4. 半精鏜內孔Φ 3228 5. 半精鏜內孔保Φ 17.5 10

19、 6. 半精車小凸臺端面保 16 4. 攻螺紋 4-M5 深 10 工序四： 工序六： 1. 半精車右端面到 69 1. 磨內孔保Φ 405 2. 半精車外圓Φ 125.4 長 9 2. 磨外圓保Φ 125 3. 半精鏜內孔Φ 199.6 長 7 工序七： 工序五： 1. 磨內孔保Φ 100 7 1. 鉆通孔 3Φ 7 2. 磨外圓保Φ 125 9 2. 鉆通孔 3Φ 7 3. 鉆孔 4Φ 4.134 深 12 工藝路線比較： 上述兩個工藝路線， 第一條工藝路線做得比較精細， 每一道工序

20、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。 相比之下我們選擇第二條工藝路線， 然后對其進行修改：去掉磨式。因為零件精度要求不高，半精車就可以達到目的。 擬定工藝過程： 11 工序號 工序內容 簡要說明 01 沙型鑄造 02 進行人工時效處理

21、 消除內應力 03 涂漆 防止生銹 04 粗車右端面至 78 粗車外圓Φ 1255 鉆通孔Φ 16 粗鏜內孔Φ 3429 粗車小凸臺端面至 20 05 粗車右端面至 71 粗車外圓Φ 1289 粗車內孔Φ 986.8 06 半精車端面保 70 半精車外圓Φ 121.4 5 法精鏜內孔Φ 39.6 27 半精鏜內孔Φ 32 28 半精鏜內孔保Φ 17.5 半精車小凸臺端面保 16 07 半精車右端面到 69 半精車外圓Φ

22、125.4 長 9 半精鏜內孔Φ 199.6 長 7 08 鉆通孔 3Φ 7 鉆通孔 3Φ 7 鉆孔 4Φ 4.134 深 12 攻螺紋 4-M5 深 10 09 去毛刺 鉗工 10 檢驗，入庫 12 第 5 章、加工設備及刀具、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 各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人

23、工完成。 5.1 、選擇機床，根據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 Z5125A。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外圓柱面， 內錐面及其它旋轉面。 車削各種公制、 英制、模數和徑節(jié)螺紋，并能進行鉆孔和拉油槽等工作。 CA6140 結構特點： 1>.CA 系列產品，以“ A”型為基型，派生出幾種變形產品。 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

24、。 2>. 床身寬于一般車床，具有較高的剛度，導軌面經中頻淬火，經久耐磨。 3>. 機床操作靈便集中， 滑板設有快移機構。 采用單手柄形象化操作， 宜人性 好。 4>. 機床結構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 Z5125A 產品說明： 型號 Z5125A 最大鉆孔直徑 25mm 主軸最大進給抗力 9000N 主軸最大扭距 160Nm 主電機功率 2.2kw 主鉆孔錐度 3 13 主軸轉速 9(

25、 級 )50-2000r 主軸每轉進給量 9( 級) 主軸行程 200mm 主軸箱行程 ( 手動 ) 200mm 工作臺行程 310mm 工作臺尺寸 400550mm 外型尺寸 / 包裝尺寸 980807 2302mm/240010301360mm 機床凈重 / 毛重 950/1300kg 5.2 、選擇刀具 選用硬質合金銑刀，硬質合金鉆頭，硬質合金擴孔鉆、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，粗加工用 YG8，半精加工為 YG6。 具體見工序卡。

26、 14 第 6 章、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，以 v(m/min) 表示。其計算公式： v=πdn/1000(m/min) 式中： d——工件待加工表面的直徑（ mm

27、） n——車床主軸每分鐘的轉速（ r/min ） 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.

28、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 ～6.3 μm。 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 IT8 ～ IT7 ，表面粗糙度值 Ra=3.

29、2～0.8 μm,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=0.1 ～ 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， 15 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，

30、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 ～0.1 μm,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。 具體計算略，詳見工序卡。

31、 16 第 7 章、 基本時間的確定 7.1 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 Td T j T f Tb Tx Tz / N 其中： Td 是指但見時間定額 T j 是指基本時間（機動時間） ，通過計算求得 T f 是指輔助時間，一般?。? T j ； T j 與 Tf 和稱為作業(yè)時間 15~20） % Tb 是指布置工作時間，一般按作業(yè)時間的（ 2~

32、7）%估算 Tx 是指休息及生理需要時間，一般按作業(yè)時間（ 2~4）%估算 Tz 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 具體計算略，詳見工序卡。 17 第 8 章、夾具設計 本次設計的夾具為鉆模。 8.1 、確定設計方案 該孔的設計基準為中心

33、軸，故以回轉面做定位基準，實現“基準重合”原則； 參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力Ｆ夾與切削力 Ｆ之間的關系Ｆ 夾＝ＫＦ 軸向力：Ｆ 夾＝ＫＦ （N） 扭矩： M CM d 0 XF f YF K M 10 3 333.54 10.51. 9 0.2340.8 1.33 10 3 11.93 Nm 在計算切削力時必須把安全系數考慮在內，安全系數 K K1K2K3 夾緊力：在此夾具中，只是為了防止工件在加工過程中的振動和轉動，因 此采用壓板壓緊工件即可。 為降低勞動強度， 提高生

34、產率，壓板用液壓泵控 制。 8.2 、定位精度分析 定位誤差主要由基準不重合，基準位置誤差引起。 DW= BC+ JW 由于基準重合，不考慮 BC JW=Td/[2sin( α/2)] Td--- 工件外圓尺寸的公差 T d =0.025 a---V 形塊的夾角 a=60 JW=0.025/[2sin(30)]=0.025 所以夾具能滿足零件加工精度的要求。 18 第 9 章、心得 機械制造技術基礎課程

35、設計是我們在學完了大學的全部基礎課、 專業(yè)基礎課 以及專業(yè)課后進行的。這是進行了生產實習之后的一項重要的實踐性教學環(huán)節(jié)， 也是在進行畢業(yè)設計之前對所學的各科課程一次深入的綜合性總復習， 和一次理 論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們的大學三年生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進一步適 應性的訓練， 希望自己在設計中能鍛煉自己的分析問題、 解決問題、查資料的能 力 ，為以后的工作打下良好的基礎。 由于能力有限、時間有限，設計尚有很多不足之處， 希望各位老師給予指導。

36、 19 參考文獻 設計資料及主要參考書 [1] 張龍勛 . 機械制造工藝學課程設計指導書及習題 [M]. 機械工業(yè)出版社， 2009，1月. [2] 李華 . 機械制造技術 [M]. 高等教育出版社， 2008，4月. 20