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1、 鄭州科技學院 機械制造工技術基礎 課 程 設 計 說 明 書 學 院 ： 機械工程學院 班 級 ： 機制三班 學 生： 武 喜 亮 指導老師 ： 張 莉 學 號： 201033087 時 間 ： 2013年11月 目 錄 一、設計任務 …………………………………………………3 二、零件的分析 ………………………………………4 2.1、零件的作用 ………………………………………………4 2.2、零件的工藝分析

2、…………………………………………4 三、確定毛坯的制造方法、初步確定毛坯形狀 ……4 四、工藝規(guī)程設計 ……………………………………6 4.1、定位基準的選擇 …………………………………………6 4.2、工件表面加工方法的選擇 ………………………………7 4.3、制定工藝路線 ……………………………………………7 4.4、確定加工余量、工序尺寸及公差 ………………………11 4.5、確定切削用量、基本工時（機動時間） ………………12 五、專用夾具設計 ……………………………………16 六、設計小結……………………………………………18 七、參考文獻…………

3、…………………………………19 機械加工工藝課程設計任務書 題目 曲柄零件機械加工工藝規(guī)程及夾具設計 學號 201033087 姓名 武喜亮 主要內(nèi)容： 1、設計零件毛坯，繪制毛坯圖。 2、制定該零件機械加工工藝路線，填寫工藝過程卡。 3、設計B面加工工序過程，填寫工序卡。 4、設計B面加工工序中所使用的專用夾具，繪制夾具裝配圖及其主要零件圖。 5、編寫課程設計說明書。 基本要求： 在熟悉機械

4、制造技術教材和相關參考資料的內(nèi)容的基礎上，閱讀所發(fā)零件圖圖形，根據(jù)圖形結構特點設計零件的毛坯結構，繪制零件毛坯圖；根據(jù)零件的零件結構特點和各加工面的尺寸以及形位公差和表面精度，合理分配零件的各工序的加工方法；并結合毛坯尺寸確定制定工序的切削用量，填寫工藝過程卡和工序卡；而后根據(jù)指定工序的加工情況，設計專用夾具，繪制夾具裝配圖及其主要零件圖；最后編寫設計說明書，對設計過程作出總結。 主要參考資料： [1]張世昌等.機械制造技術基礎.北京：高等教育出版社.2007.5 [2]柯建宏.機械制造技術基礎課程設計.武漢:華中科技大學出版社.2008.8 完 成 期 限：

5、 指導教師簽名： 評審小組負責人簽名： 2013年 10 月 11 日 二、 零件的分析 2.1零件的作用 設計對象為曲柄，它的作用是用來傳遞轉矩。零件頭部是兩個10H9孔，零件中間是一個18H8孔，都是用來與軸連接來傳遞轉矩的，都有9大小的孔作為潤滑油孔。 2.2 零件的工藝分析 零件的材料為HT250，灰鑄鐵鑄造性能好，生產(chǎn)的工藝簡單，但塑性較差、脆性高，這也是它的缺點，因此不適合磨削，適合銑削加工，

6、各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得，所以加工性能還不錯。 各個零件的加工要求和位置精度 加工面 加工精度要求 值 大頭兩端面 17，未注公差尺寸，是小頭孔的基準面 1.6 小頭兩端面 17.，未注公差尺寸，是小頭孔的基準面 1.6 相貫孔端面 3個的端面均需加工，表面質量一般 12.5 大頭孔 Φ18H8，并且還要倒角 1.6 小頭孔1 Φ10H9，與大頭孔相隔100mm，并且還要倒角 1.6 小頭孔2 Φ10H9，與大頭孔相70mm，并且還要倒角 1.6 大頭孔徑向孔 Φ4與孔相貫 3.2 小頭孔1徑向孔 Φ4與孔相貫 3.2 小

7、頭孔2徑向孔 Φ4與孔相貫 3.2 分析可得加工難度不大，一般機床就可以保證它的加工精度和表面粗糙度的要求。 三、選擇毛坯的制造方式、初步確定毛坯形狀 根據(jù)生產(chǎn)綱領的要求，本零件是中批、大批大量生產(chǎn)，還有零件的復雜程度及加工表面與非加工表面的技術要求，我們選擇毛坯的制造方式為鑄造。鍛造難達到這樣的形狀要求，生產(chǎn)成本也較高。鑄造可以大批量生產(chǎn)，成本較低，能夠造出這樣零件形狀復雜的鑄件。根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計》（華中科技大學出版出版社） 零件材料為HT250鋼，采用金屬型鑄造，通過查表2-5到2-8和5-7到5-11得： 毛坯種類 制造精度（CT） 毛坯尺寸公差（mm

8、） 原材料 工件尺寸 工件形狀 加工余量等級 生產(chǎn)率 生產(chǎn)類型 金屬型鑄造 10-12 1-3 灰鑄鐵 中小型 復雜 G 高 大批量生產(chǎn) 要求的鑄件機械加工余量： 零件最大外形尺寸為126mm，故鑄件的加工余量為1.5mm， 根據(jù)加工方法和工藝要求，可得到毛坯簡答尺寸。 零件厚度=17+1.5*2=20mm 端面C、E到軸線的距離為11+1.0=12.0mm 端面D到軸心線的距離為16+1.0=17.0mm 大孔的尺寸為18-1.5*2=15mm 小孔的尺寸為10-1.5*2=7mm 所以毛坯圖為 四、機械加工工

9、藝規(guī)程設計 4.1選擇定位基準 本零件是曲柄類零件，孔是其設計基準，為了避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，應該選擇孔為定位基準，遵守基準重合的原則，選擇Φ18H8及它的端面為基準，由于本零件的全部表面都需要加工，而孔作為精基準要先加工，故應該選擇端面為粗基準 ① 粗基準的選擇：以零件的端面A（大頭上端面）為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔端面為輔助粗基準。 ②精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的端面B為主要的定位精基準，以兩個小頭孔端面為輔助的定位精基準. 4.2工件表面加工方法的選擇 查第二章可以確定加工方法總結如

10、下表 加工面 加工方法的選擇 Ra值 上下端面 粗銑上→粗銑下→精銑上→精銑下 1.6 相貫孔端面 粗銑 12.5 大頭孔 鉆→擴→精鉸 1.6 小頭孔1 鉆→擴→精鉸 1.6 小頭孔2 鉆→擴→精鉸 1.6 大頭孔徑向孔 鉆→鉸一次加工 3.2 小頭孔徑向孔 鉆→鉸一次加工 3.2 小頭孔徑向孔 鉆→鉸一次加工 3.2 4.3制定加工工藝路線 方案一 工序10： 鑄造毛坯并時效處理； 工序20： 粗洗A端面 工序30： 粗洗B端面； 工序40： 精洗A端面 工序50：精洗B端面，保證兩端面尺寸17mm 工序60：洗

11、三個連桿頭的端面 工序70：鉆 18H8底孔 工序80： 擴18H8底孔； 工序90：鉸18H8底孔到尺寸 工序100：孔口倒角 工序110：鉆2個10H9底孔 工序120：擴 2個10H9底孔 工序130： 鉸2個 10H9底孔 工序140：孔口倒角 工序150：鉆3個4孔到尺寸 工序160：孔口倒角 工序170：去毛刺； 工序180: 檢驗 工序190：入庫 方案二： 工序10： 鑄造毛坯并時效處理； 工序20： 粗洗A端面 工序30： 粗洗B端面； 工序40：洗三個連桿頭的端面 工序50：磨兩端面，保證兩端面尺寸17mm 工序60：鉆 1

12、8H8底孔 工序70： 擴18H8底孔； 工序80：鉸18H8底孔到尺寸 工序90：孔口倒角 工序100：鉆2個10H9底孔 工序110：擴 2個10H9底孔 工序120： 鉸2個 10H9底孔 工序130：孔口倒角 工序140：鉆3個4孔到尺寸 工序150：孔口倒角 工序160：去毛刺； 工序170: 檢驗 工序180：入庫 方案對比： 方案一和方案二在實際加工中均可性，但方案二中存在以下幾個問題：因為要用磨床進行加工，所以在使用機床種類上多了一種，而且在銑床上可以加工的表面應先考慮銑床。直接把兩表面同時加工會影響精度，會影響后面的孔與面同軸度，而方案一是用兩

13、孔互為基準，精度較高。故綜合比較，選擇方案一為機械加工工藝路線更為合適。 選擇機床 根據(jù)加工尺寸和零件的尺寸選擇機床 工序 加工內(nèi)容 機床設備 說明 10 鑄造毛坯并時效處理； 鑄造車間 20 粗洗A端面 X5032 常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適 30 粗洗B端面 X5032 常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適 40 精洗A端面 X5032 常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適 50 精洗B端面 X5032 常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適 60 洗三個連桿頭的端面 X5032 常用，工作臺尺寸，機床電動機功

14、率均合適 70 鉆 18H8底孔 Z5125A 常用，工作孔徑，機床電動機功率均合適 80 擴18H8底孔 Z5125A 常用，工作孔徑，機床電動機功率均合適 90 鉸18H8底孔 Z5125A 常用，工作孔徑，機床電動機功率均合適 100 鉆2個10H9底孔 Z5125A 常用，工作孔徑，機床電動機功率均合適 110 擴 2個10H9底孔 Z5125A 常用，工作孔徑，機床電動機功率均合適 120 鉸2個 10H9底孔 Z5125A 常用，工作孔徑，機床電動機功率均合適 130 孔口倒角 Z5125A 常用，工作孔徑，機床電動機功率均合

15、適 140 鉆3個4孔到尺寸 Z5125A 常用，工作孔徑，機床電動機功率均合適 150 孔口倒角 Z5125A 常用，工作孔徑，機床電動機功率均合適 160 去毛刺； 手工 選擇刀具 工序 加工內(nèi)容 機床設 備 刀具 說明 10 鑄造毛坯并時效處理； 符合要求 20 粗洗A端面 X5032 硬質合金端面銑刀，刀盤直徑Φ80 大頭直徑Φ30，查表可得選擇刀盤直徑為Φ80 30 粗洗B端面 X5032 40 精洗A端面 X5032 50 精洗B端面 X5032 60 洗三個連桿頭的端面 X5032

16、70 鉆 18H8底孔 Z5125A 高速鋼麻花鉆 鉆頭直徑17 80 擴18H8底孔 Z5125A 直柄擴孔鉆 擴孔鉆直徑17.75 90 鉸18H8底孔 Z5125A 直柄機用鉸刀 鉸刀直徑18H8 100 鉆2個10H9底孔 Z5125A 高速鋼麻花鉆 鉆頭直徑9 110 擴 2個10H9底孔 Z5125A 直柄擴孔鉆 擴孔鉆直徑8.75 120 鉸2個 10H9底孔 Z5125A 直柄機用鉸刀 鉸刀直徑10H9 130 孔口倒角 Z5125A 倒角鉆頭 鉆頭直徑根據(jù)孔大小刃磨 140 鉆3個4孔到尺寸 Z512

17、5A 高速鋼麻花鉆 鉆頭直徑4 150 孔口倒角 Z5125A 倒角鉆頭 鉆頭直徑根據(jù)孔大小刃磨 160 去毛刺； 4.4、確定加工余量、工序尺寸及公差 工序名稱 工序雙邊余量 工序達到的公差 工序尺寸及公差 鉸 0.7 IT8 Φ180.0270 擴 1 IT12 Φ17.8500.018 鉆 - IT12 Φ17 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下： Φ18H8的工序尺寸及公差的計算 Φ1Φ10H9的工序尺寸及公差的計算

18、 工序名稱 工序雙邊余量 工序達到的公差 工序尺寸及公差 鉸 0.36 IT8 Φ1000.036 擴 0.15 IT12 鉆 0.49 IT12 平面工序尺寸及公差的計算 工序名稱 工序雙邊余量 工序達到的公差 工序尺寸及公差 精銑 0.7 IT7 17 0.021 粗銑 1 IT12 18.40.21 毛坯 - 1 20.4 1 4.5確定切削用量、基本工時（機動時間） 根據(jù)加工余量來確定銑削背吃刀量。粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。半精銑時，背吃

19、刀量一般是0.5~2mm；精銑時一般是0.1~1mm或更小。 銑削加工要注意區(qū)分的銑削要素包括： 銑削速度（m/min）； 銑刀直徑（mm）； 銑刀轉速（r/min）； 銑刀每轉工作臺移動速度，即每轉進給量（mm/r）； 銑刀每齒工作臺移動速度，即每齒進給量（mm/z）； 進給速度，即工作臺每分鐘移動的速度（mm/min）； 銑刀齒數(shù)； 銑削寬度，即垂直于銑刀軸線方向的切削層尺寸（mm）； 銑削背吃刀量，即平行于銑刀軸線方向的切削層尺寸（mm）。 銑削的切削用量查《機械制造技術基礎課程設計》表5-79~表5-82。 機床：X5032 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料

20、：， 齒數(shù) ①粗銑 背吃刀量： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻《機械制造技術基礎課程設計》，取銑削速度：根據(jù)參考文獻《機械制造技術基礎課程設計》，取 機床主軸轉速： ， ②精銑 背吃刀量： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻《機械制造技術基礎課程設計》，取銑削速度：根據(jù)參考文獻《機械制造技術基礎課程設計》，取 鉆削加工切削用量的選擇 鉆削用量的選擇包括確定鉆頭直徑、進給量和切削速度。粗加工的時候，應該盡可能選擇大直徑鉆頭、大的進給量，再選擇合適的鉆削速度，以取得高的鉆削效率、提高生產(chǎn)率。查表《機械制造技術基礎課程設計》得鉆孔切削用量的選擇如下： ① 鉆Φ18H

21、8孔，采用高速鋼麻花鉆，按照工序尺寸可以知道，鉆孔的直徑為Φ17mm，所以可以得到背吃到量，查表可以得到進給量為0.70~0.86mm，選取進給量為，切削速度。 ② 鉆Φ10H9孔，采用高速鋼麻花鉆，按照工序尺寸可以知道，鉆孔的直徑為Φ9mm，所以可以得到背吃到量，查表可以得到進給量為0.47~0.57mm，選取進給量為，切削速度。 ③三個孔的徑向孔采用直柄麻花鉆Φ3.9mm，進給量為0.18~0.22mm，可以選取進給量為，切削速度，背吃到量。 ④擴孔的切削用量選擇： 大孔Φ18H8，采用機夾自炳擴孔鉆，進給量為，切削速度，背吃到量。 小頭孔Φ10H9，采用機夾自炳擴孔鉆，進給量為

22、，切削速度，背吃到量。 徑向孔Φ4，采用機夾自炳擴孔鉆，進給量為，切削速度，背吃到量。 ⑤鉸孔的切削用量選擇： Φ18H8，采用直炳機用鉸刀，進給量為，切削速度，背吃到量。 Φ10H9，采用，進給量為，切削速度，背吃到量。 基本時間 時間定額是指在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間。時間定額由基本時間，輔助時間，布置工作地時間，休息和生理需要時間，準備與結束時間等組成。 基本時間的計算 銑削基本時間的計算，見《機械制造技術基礎課程設計》可以得到： 計算公式 其中式中：l=20+30+20=70mm；，本次計算選取l2=5m

23、m,l1=5mm,fMz=0.4m/z。 所以Tb=175s=2.91min。 中間加工空行程所有時間為1min。所以總的加工時間為3.91min 兩次加工所取的加工進給量相等 輔助時間定額的計算 查表《機械制造技術基礎課程設計》得： 動作 時間/min 動作 時間/min 拿取工件并放在夾具上 0.8 手動放松夾緊 0.6 啟動和調節(jié)切削液 0.05 清理磁性工作臺以便安裝工件 0.5 工件快速趨近刀具 0.04 用壓縮空氣吹凈夾具 0.05 手動夾緊工件 0.7 清掃工件或清掃夾具定位基面 0.15 啟動機床，變速或變換進給量、放下清掃工

24、具 0.02 取量具 0.04 接通或斷開自動進給，放下量具或拿清掃工具 0.03 更換快換刀具 0.15 工件或刀具退離并復位 0.04 取下工件 0.5 其他時間計算 ①作業(yè)時間指的是基本時間和輔助時間之和。即是：=+=3.91+3=6.91。 ②布置工作地時間，操作者用于照管工作地，使之保持正常的工作狀態(tài)和良好的工作環(huán)境所消耗的時間，一般按作業(yè)時間的2%~7%計算，即取=0.345min。 ③休息及生理需要時間，操作者為恢復體力和滿足生理上需要所消耗的時間，一般是作業(yè)時間的2%~7%計算，即取=0.345min。 ④準備于結束時間，操作者為生產(chǎn)一批產(chǎn)品

25、或零件進行準備和結束工作所需消耗的時間。一般按工作時間的2%~7%計算，即取=0.345min。 T=6.91+0.345+0.345+0.345=8.155min。 五、專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工零件曲柄時，需要設計專用夾具。機床夾具（夾具）是在機械加工中使用的一種工藝裝備，它的主要功能是實現(xiàn)對被加工工件的定位和夾緊。通過定位，使被加工工件在夾具中占有同一個正確的加工位置；通過夾緊，克服加工中存在的各種作用力，使這一正確的位置得到保證，從而使加工過程得以順利進行。 本次設計的專用夾具為銑孔上表面平面夾具。 確定定位方案，選擇定位元

26、件 首先對專用夾具進行定位原理分析： 本工件在加工平孔上表面面時采用一孔兩表面作為定位基準，易于做到工藝過程中的基準統(tǒng)一，保證工件的相對位置精度，且具有支撐面大，支撐剛性好等優(yōu)點；本工件采用底面和一對對角工藝孔作為定位基準，工件底面為第一定位基準，限制了x、y方向轉動，z方向移動三個自由度；圓柱銷為第二定位基準限制了x、y方向移動兩個自由度；兩移動V型塊為輔助基準，不僅限制自由度，而且增大剛度，因為此零件尺寸加工精度不高，因此，此種定位完全符合要求。 確定導向裝置 本工序銑削平面，需要用對刀塊作為引導裝置。 確定夾緊機構 針對成批生產(chǎn)的工藝特征，此夾具選用偏心輪

27、自鎖夾緊機構壓夾工件，將工件放到圓柱銷中，再用V型快加緊兩邊，用偏心手輪加緊。 設計偏心輪的工作行程s=s1+s2+s3+s4, s1=0.5mm(為裝卸工件方便所需的空隙，一般取>=0.3mm) s2=0.15mm(夾緊機構彈性變形的卜長亮，可取0.05-0.15mm) s3=0.15mm(工件在加緊方向上的尺寸誤差補償量，即工件尺寸公差δ) s4=0.3mm（行程貯備量0.1-0.3mm） 所以s=s1+s2+s3+s4=1mm 設計偏心輪工作段I型：γ1=75γ2=165 偏心量e==0.816mm 偏心直徑D>=(14-20)e=5mm 轉軸直徑d=0.25D=1.

28、25mm 確定其他裝置 為減小工件加工時的變形，保證加工時工藝系統(tǒng)的剛度，靠近工件的加工部 位增加輔助支撐，設計活動V型塊的矩形導向和螺桿驅動裝置。 設計夾具體 夾具體的設置應該綜合考慮，使各個部分通過夾具體能夠有機的聯(lián)系在一起，形 成一個整體 。在考慮夾具與機床的連接，因為在立式銑床上使用。夾具底面也要與銑床導軌配合好。 夾具設計的有關計算 確定圓柱銷的尺寸及公差 圓柱銷直徑的基本尺寸d1＝工件孔=15mm 圓柱銷按g5制造（T=0.011mm） 即=Φmm 計算定位誤差——目的是分析定位方案的可行性 因為定位方向與加

29、工尺寸方向垂直，且被加工表面無尺寸公差要求，為次要加工表面，只要保證粗糙度為Ra12.5，故只需進行轉角誤差計算即可。 = 轉角誤差很小，符合定位要求，可以使用。 定位方案設計如圖所示： 六、設計小結 通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關機械制造工藝學方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。 在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不

30、斷獲取。最終的檢測調試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！ 回顧起此課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學

31、到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。 最后，感謝我的指導老師張莉老師，三個星期的時間里，張老師自始至終給予我悉心地指導，張老師使我受益終生。 七、主要參考文獻 [1] 柯建宏，賓鴻贊，等. 機械制造技術基礎課程設計. 武漢：華中科技大學出版社，2012. [2] 張世昌，李旦，高航. 機械制造技術基礎. 北京：高等教育出版社，2007. [3] 朱冬梅，胥北瀾，何建英. 畫法幾何及機械制圖. 北京：高等教育出版社，2008. [4] 薛源順. 機床夾具設計. 北京：機械工業(yè)出版社，2011. [5] 楊叔子. 金屬切削機床及工藝裝備基礎（機械加工工藝師手冊：單行本）. 北京：機械工業(yè)出版社，2012. [6] 夏家華，沈順成. 互換性與技術測量基礎. 北京：北京理工大學出版社，2010. 后附： 1、 工藝過程卡片 2、 工序卡片 20