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機(jī)械工程課程設(shè)計說明書
設(shè)計題目：連接座機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制及夾具設(shè)計
指導(dǎo)教師： 馬蘇常
設(shè) 計 者：李 統(tǒng) 孫玉生 王愛愛
系 別： 機(jī)械工程學(xué)院
班 級： 機(jī)自0721班
學(xué) 號： 11 21 22
天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書
機(jī)械工程 學(xué)院 機(jī)自0721 班 學(xué)生：李統(tǒng) 王愛愛 孫玉生
課程設(shè)計題目：
連接座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制及夾具設(shè)計
一、課程設(shè)計工作日自 2010年6月 25 日至 2010年7 月9 日
二、同組學(xué)生 李統(tǒng) 王愛愛 孫玉生
三、課程設(shè)計任務(wù)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(shè)計目的：
（1）能熟練運用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)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(shè)計能力。
（3）學(xué)會使用手冊及圖表資料。
2、設(shè)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(shè)計說明書 一份
（7）設(shè)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(xiàn)。
指導(dǎo)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(shè)計 1
1、定位基準(zhǔn)的選擇 1
2、毛坯的制造形式 2
3、制定機(jī)械加工工藝路線： 3
三、加工工序設(shè)計 4
1、確定切削用量 4
2、確定加工工序 6
四、夾具設(shè)計 7
1、確定設(shè)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(xiàn)…………………………………………………………………………………… 9
附錄1：零件圖
附錄2：毛坯圖
附錄3：機(jī)械加工工藝過程卡片
附錄4：機(jī)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(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)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(dá)到精度要求。而鉆孔沒有精度要求，因此一道工序就可以達(dá)到要求，并不需要擴(kuò)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(dá)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(shè)計
1、定位基準(zhǔn)的選擇
（1)、粗基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要設(shè)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(jìn)行。
(2)、精基面的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問題。選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合的原則。采用基準(zhǔn)重合原則可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)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(jì)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(jī)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(qiáng)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(jī)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(jī)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(jī)械加工余量等級
查手冊鑄造方法按機(jī)器造型、鑄件材料為HT200得機(jī)械加工余量等級E-G級選擇F級。
(3)、確定機(jī)械加工余量
根據(jù)鑄件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復(fù)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(jī)械加工表面粗糙度Ra≧1.6 。Ra﹤1.6 的表面，余量要適當(dāng)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(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工進(jìn)行時效處理。
3、制定機(jī)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(kuò)鉆到Φ16 ；3.擴(kuò)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(xì)，每一道工序都安排的很到位，但是做起來很復(fù)雜；第二條工藝路線比較簡潔明了，基本上可以達(dá)到精度要求，但最后的磨工感覺有點多余。然后對其進(jìn)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(shè)計
1、確定切削用量
(1)加工設(shè)備及刀具、量具的選擇
由于生產(chǎn)類型為大批量，故加工設(shè)備以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床，其生產(chǎn)方式以通用機(jī)床專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線，工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。
1)、選擇機(jī)床，根據(jù)不同的工序選擇機(jī)床：
由于本零件加工精度不高，普通機(jī)床就可以達(dá)到加工要求。因此我們選用最常用的機(jī)床：車床用CA6140鉆床用Z550。下面是這兩臺機(jī)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(jìn)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(dǎo)軌面經(jīng)中頻淬火，經(jīng)久耐磨。
3>.機(jī)床操作靈便集中，滑板設(shè)有快移機(jī)構(gòu)。采用單手柄形象化操作，宜人性好。
4>.機(jī)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(qiáng)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(jìn)給抗力24525N;主軸最大扭距784.8N·m;主電機(jī)功率7.5kw;主軸轉(zhuǎn)速32-1400r;主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)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(kuò)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(jìn)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(yīng)分階段，中等精度的零件，一般按粗車一精車的方案進(jìn)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(dāng)加大進(jìn)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(jìn)行粗車的切削用量如下：切削深度ap=0.8～1.5mm，進(jìn)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(hù)刀尖，應(yīng)先車端面或倒角，第一次切深應(yīng)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(yīng)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(yīng)在此前提下盡可能提高。一般精車的精度為IT8～I(xiàn)T7，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(yīng)選用較小的切削深度ap=0.1～0.3mm和較小的進(jìn)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(jìn)給量f可減小殘留面積，使Ra值減小。
2）適當(dāng)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(dāng)加大前角γ0，將刀刃磨得更為鋒利。
4）用油后加機(jī)油打磨車刀的前、后刀面，使其Ra值達(dá)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(jī)油；若用低速精車鑄鐵應(yīng)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(jìn)行人工時效處理消除內(nèi)應(yīng)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(shè)計
1、確定設(shè)計方案
需要設(shè)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(yīng)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(shè)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(zhǔn)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(fù)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(xiàn)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(dǎo)套內(nèi)孔的配合為
此外，夾具上還應(yīng)標(biāo)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(xué)過的機(jī)械夾具設(shè)計知識，完成了本次的設(shè)計任務(wù)。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(xué)習(xí)中更加完善自己。
通過此次設(shè)計，我們熟悉了夾具設(shè)計手冊，提高了我們的繪圖能力，并且我們學(xué)會了編寫設(shè)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(shè)計將為我們今后的學(xué)習(xí)和工作提供很大的幫助。
六、參考資料：
崇凱．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南.化學(xué)工業(yè)出版社，2006
倪森壽．機(jī)械制造工藝與裝備習(xí)題集和課程設(shè)計指導(dǎo)書．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003
張龍勛．機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書及習(xí)題．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999
趙家齊．機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986
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袁長良．機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計手冊．北京：中國計量出版社，1992.2
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楊叔子． 機(jī)械加工工藝師手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002
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