機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計-連接座工藝及夾具設(shè)計（含全套CAD圖紙）

1課程設(shè)計的目的機械加工工藝課程設(shè)計是機械類學(xué)生在學(xué)完了機械制造技術(shù)，進行了生產(chǎn)實習(xí)之后的一項重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的知識來分析處理生產(chǎn)工藝問題的能力，使學(xué)生進一步鞏固有關(guān)理論知識，掌握機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的方法，提高獨立工作的能力，為將來從事專業(yè)技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。另外，這次課程設(shè)計也為以后的畢業(yè)設(shè)計進行了一次綜合訓(xùn)練和準備。通過本次課程設(shè)計，應(yīng)使學(xué)生在下述各方面得到鍛煉：（1）熟練的運用機械制造基礎(chǔ)、機械制造技術(shù)和其他有關(guān)先修課程中的基本理論，以及在生產(chǎn)實習(xí)中所學(xué)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(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。（2）通過夾具設(shè)計的訓(xùn)練，進一步提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(包括設(shè)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(shù)資料，如有關(guān)國家標準、手冊、圖冊、規(guī)范等。（4）在設(shè)計過程中培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和獨立工作的能力。2一、零件的分析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(nèi)，主要作用是固定水泵葉輪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(jié)構(gòu)比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。34二、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(yīng)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。現(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，125 0-0.025外圓，100 內(nèi)圓，+0.026 -0倒角，鉆通孔 7，鉆孔并攻絲。這一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求，100 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+0.026 -0可以達到精度要求。而鉆工沒有精度要求，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.右端面的加工表面：這一組加工表面包括：右端面；121 h7 的外圓，粗糙度為0 -0.043.2、6.3；外徑為 50、內(nèi)徑為 40 的小凸臺，粗糙度為 3.2，并帶+0.016 -0有倒角；32 的小凹槽，粗糙度為 25；鉆 17.5 的中心孔，鉆 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，17.5、40 的孔或內(nèi)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 加工方法左端面 Ra6.3 IT8IT10 粗車-半精車125 0-0.025外圓 Ra6.3 IT8IT10 粗車-半精車100 內(nèi)圓+0.026 -0 Ra25 IT11 以下 粗鏜倒角 無 IT11 以下 粗車左 7 通孔 無 IT11 以下 鉆通孔M4-7H 螺紋孔 無 IT11 以下 鉆孔并攻絲右端面 無 IT11 以下 粗車-半精車121 h7 外圓0 -0.04 Ra3.2 IT8IT10 粗車-半精車小凸臺內(nèi)側(cè) 40 無 IT11 以下 粗鏜5小凸臺端面 Ra25 IT11 以下 粗鏜17.5 中心孔 無 IT11 以下 粗鏜右 7 通孔 無 IT11 以下 鉆通孔32 的小凹槽 Ra25 IT11 以下 粗鏜6三、毛坯設(shè)計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。依據(jù)設(shè)計要求 Q=5000 臺/年，n=1 件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率 和 廢品率 分別取 10%和 1%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N=5000 5555 件/年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(jù)零件圖計算輪廓的尺寸，最大直徑 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 812級取為 11 級。（3）求鑄件尺寸公差公差帶相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。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(fù)雜程度，取鑄件加工表面的單邊余量為 7mm， 。74、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 Ra1.6 。Ra1.6 的表面，余量要適當加大。分析本零件，加工表面 Ra1.6 ，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)安排人工進行時效處理。5、確定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根據(jù)鑄件質(zhì)量、材質(zhì)系數(shù)、形狀復(fù)雜系數(shù)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 1.383 1.3機械制造工藝設(shè)計手冊6、設(shè)計毛坯圖（1） 確定拔模斜度 根據(jù)機械制造工藝設(shè)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(xiàn)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。（3） 毛坯的熱處理方式 為了去除內(nèi)應(yīng)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:89四、選擇加工方法，擬定工藝路線1、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(shè)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(shè)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。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 1213. 車右臺階面4. 車外圓 1305. 車端面6. 粗鏜 40工序二：1. 粗車大端面2. 粗鏜 100H73. 車臺階面4. 車外圓 125工序三：1. 半精鏜 402. 半精車外圓 1213. 半精車右臺階面4. 半精車外圓 1305. 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 100H73. 半精車右臺階面4. 半精車外圓 125工序五：1. 精車右端面2. 精車外圓 121103. 精鏜 404. 精車外圓 1305. 精車端面6. 精車右臺階面工序六1. 精車大端面2. 精車 100H73. 精車右臺階面4. 精車外圓 125工序七精銑 B 面工序八粗銑 100 面工序九精銑 100 面工序十1. 鉆孔到 102. 擴鉆到 163. 擴孔到 17.4工序十一精鏜孔至 17.5工序十二在 6 個工位上鉆孔 7工序十三1. 在 4 個工位上鉆孔 4.52. 攻螺紋 4M5工藝路線二：工序一1. 粗車右端面至 782. 粗車外圓 12553. 鉆通孔 164. 粗鏜內(nèi)孔 34295. 粗車小凸臺端面至 20工序二1. 粗車右端面至 712. 粗車外圓 12893. 粗車內(nèi)孔 986.8工序三1. 半精車端面保 702. 半精車外圓 121.453. 法精鏜內(nèi)孔 39.6274. 半精鏜內(nèi)孔 32285. 半精鏜內(nèi)孔保 17.56. 半精車小凸臺端面保 16工序四1. 半精車右端面到 692. 半精車外圓 125.4 長 93. 半精鏜內(nèi)孔 199.6 長 7工序五1. 鉆通孔 372. 工序六3. 鉆通孔 374. 鉆孔 44.134 深 12115. 攻螺紋 4-M5 深 10工序七1. 磨內(nèi)孔保 4052. 磨外圓保 125工序八1. 磨內(nèi)孔保 10072. 磨外圓保 1259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：工序號 工序內(nèi)容 簡要說明01 沙型鑄造1202 進行人工時效處理 消除內(nèi)應(yīng)力03 涂漆 防止生銹04 粗車右端面至 78粗車外圓 1255鉆通孔 16粗鏜內(nèi)孔 3429粗車小凸臺端面至 2005 粗車右端面至 71粗車外圓 1289粗車內(nèi)孔 986.806 半精車端面保 70半精車外圓 121.45法精鏜內(nèi)孔 39.627半精鏜內(nèi)孔 3228半精鏜內(nèi)孔保 17.5半精車小凸臺端面保 1607 半精車右端面到 69半精車外圓 125.4 長 9半精鏜內(nèi)孔 199.6 長 708 鉆通孔 37鉆通孔 37鉆孔 44.134 深 12攻螺紋 4-M5 深 1009 去毛刺 鉗工10 檢驗，入庫五、加工設(shè)備及刀具、夾具、量具的選擇由于生產(chǎn)類型為大批量，故加工設(shè)備以通用機床為主，輔以少量專用機床，13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 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(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(dǎo)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(shè)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 Z5125A產(chǎn)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主軸轉(zhuǎn)速 9(級)50-2000r主軸每轉(zhuǎn)進給量 9(級)主軸行程 200mm主軸箱行程(手動) 200mm14工作臺行程 310mm工作臺尺寸 400550mm外型尺寸/包裝尺寸 9808072302mm/240010301360mm機床凈重/毛重 950/1300kg2、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。六、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)15量和生產(chǎn)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=dn/1000(m/min) 式中：d工件待加工表面的直徑（mm） n車床主軸每分鐘的轉(zhuǎn)速（r/min） 工件每轉(zhuǎn)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(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推薦如下：切削深度 ap=0.81.5mm，進給量f=0.20.3mm/r，切削速度 v 取 3050m/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(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 0.51mm 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 12.56.3m。 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 IT8IT7，表面粗糙度值 Ra=3.20.8m,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=0.10.3mm 和較小的進給量 f=0.050.2mm/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 0，將刀刃磨得更為鋒利。 16（4）用油后加機油打磨車刀的前、后刀面，使其 Ra 值達到 0.20.1m,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(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。具體計算略，詳見工序卡。七、基本時間的確定1）工時定額的計算17工時定額是指完成零件加工的就一個工序的時間定額 NTTzxbfjd /其中： 是指但見時間定額是指基本時間（機動時間） ，通過計算求得j是指輔助時間，一般?。?520）% ； 與 和稱為作業(yè)時間fTjTjf是指布置工作時間，一般按作業(yè)時間的（27）%估算b是指休息及生理需要時間，一般按作業(yè)時間（24）%估算x是準備與終結(jié)時間，大量生產(chǎn)時，準備與終結(jié)時間忽略不計zTN 是指一批零件的個數(shù)具體計算略，詳見工序卡。八、夾具設(shè)計本次設(shè)計的夾具為鉆模。1、確定設(shè)計方案18該孔的設(shè)計基準為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準，實現(xiàn)“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，實際所需夾緊力夾與切削力之間的關(guān)系夾軸向力：夾 （N）扭距： 93.103.24.05.14.3108.90 MYFXKfdCNm在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 321K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(zhuǎn)動，因此采用壓板壓緊工件即可。為降低勞動強度，提高生產(chǎn)率，壓板用液壓泵控制。3、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(/2)Td-工件外圓尺寸的公差 T d=0.025a-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。19九、心得機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是我們在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進行的。這是進行了生產(chǎn)實習(xí)之后的一項重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，和一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)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(shè)計對自己未來將從事的工作進一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)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(chǔ)。由于能力有限、時間有限，設(shè)計尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)。20十、參考文獻設(shè)計資料及主要參考書:1張龍勛.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書及習(xí)題M. 機械工業(yè)出版社，2009，1月. 2李華.機械制造技術(shù)M.高等教育出版社，2008，4月.