1機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課 程 設(shè) 計 說 明 書設(shè)計題目：設(shè)計 KCSJ-02 套筒座 零件的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具（年度生產(chǎn)綱領(lǐng)為 8000 件）選題說明：請在選題附圖中任選一種進行設(shè)計。學(xué) 院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 （簽字）年 6 月 13 日機電工程系（蓋章）2機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：設(shè)計 KCSJ-02 套筒座 零件的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具（年度生產(chǎn)綱領(lǐng)為 8000 件）內(nèi)容：1. 零件圖 1 張 4#2. 毛坯圖 1 張 4#3. 機械加工工藝過程綜合卡片 1 張 4#4. 夾具裝配圖 1 張 1#5. 夾具零件圖 1 張 2#6. 課程設(shè)計說明書 1 份3目錄機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書 .2目錄 .3序 言 .4一、設(shè)計目的 .4二、零件分析 .41.零件的作用 42.零件的工藝分析 43.畫零件圖 5三、確定毛坯 .5四、機械加工工藝路線設(shè)計 .51.選擇定位基準(zhǔn) 52.制定工藝路線 63.支承孔的工序尺寸及公差計算 74.底面 A 的工序尺寸及公差計算 .95.其他加工面的加工余量的確定 10五、夾具設(shè)計 .131.確定定位方案，選擇定位元件 132.確定導(dǎo)向裝置 143.確定夾緊機構(gòu) 144.確定其他裝置 145.設(shè)計夾具體 14參考文獻(xiàn): 154序 言機械制造技術(shù)基礎(chǔ)是機械類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容覆蓋金屬切削原理和刀具、機械加工方法及設(shè)備、互換性與測量技術(shù)、機械制造工藝學(xué)及工藝裝備等，因而也是一門實踐性和綜合性很強的課程，必須通過實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)才能使學(xué)生對該課程的基礎(chǔ)理論有更深刻的理解，也只有通過實踐才能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力和獨立工作能力。因此，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計應(yīng)運而生，也成為機械類專業(yè)的一門重要實踐課程。一、設(shè)計目的機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計的目的是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和進行了校內(nèi)外的生產(chǎn)實習(xí)之后讓學(xué)生獲得綜合運用過去所學(xué)過的全部課程進行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力。同時，課程設(shè)計也是為了畢業(yè)設(shè)計進行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。本次課程設(shè)計的課題是套筒座的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備的設(shè)計，主要的設(shè)計內(nèi)容包括套筒座的毛坯圖，零件圖，夾具裝配圖及裝配圖上的兩個零件圖，還有工藝過程卡片和工序卡各一張。首先是設(shè)計機械加工工藝規(guī)程，然后是機械加工工序設(shè)計，最后是機床夾具的設(shè)計。二、零件分析1.零件的作用2.零件的工藝分析套筒座是支承套筒的作用，起定位、夾緊套筒的作用。技術(shù)要求有套筒座的圓角為 R3-R5，倒角 1.5 ，套筒支承孔是重要表面，所以其精度要求很高。而加工套筒支承孔需要底面作精基準(zhǔn)，所以底面的粗糙度也有很高的要求。底面的 6 個螺栓孔上表面也有表面粗糙度的要求，還有套筒支承孔自身有個圓柱度要求。具體的要求是：套筒支承孔對底面的平行度為 0.01；套筒支承孔的圓柱度是 0.01；套筒支承孔內(nèi)表面粗糙度 R 值為 1.6；底面的表面粗糙度要求5是 R 值為 1.6；底面 6 個螺栓孔上表面粗糙度要求是 R 值為 1.6；還有套筒支承孔兩斷面表面粗糙度是 R 值為 6.3；頂面螺紋孔上表面粗糙度要求是 R 值為 12.5。根據(jù)零件的復(fù)雜程度，我們選擇鑄造制作毛坯。選擇 HT250，其強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性良好，鑄造性能較優(yōu)。需要進行人工時效處理，即將鑄件重新加熱到 530-620C°，經(jīng)長時間保溫（2-6h） ，利用塑性變形降低應(yīng)力，然后在爐內(nèi)緩慢冷卻至 200C°以下出爐空冷。經(jīng)時效退火后可消除 90%以上的內(nèi)應(yīng)力。該零件的機械加工工藝性我覺得很好，因為其結(jié)構(gòu)工藝性良好，需要精加工的內(nèi)孔相對于不加工的內(nèi)孔有臺階，便于退刀。另外還有 2 個加強筋。重要加工面都有技術(shù)要求，符合使用性能。3.畫零件圖見附頁三、確定毛坯根據(jù) KCSJ-02 套筒座生產(chǎn)綱領(lǐng)為 8000 件/年的要求，本零件是中批、大批大量生產(chǎn)，還有零件的復(fù)雜程度及加工表面與非加工表面的技術(shù)要求，我們選擇毛坯的制造方式為鑄造。鍛造難達(dá)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(fù)雜的鑄件。根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》 （華中科技大學(xué)出版社） 零件材料為 HT250 鋼，采用金屬型鑄造，精度可達(dá)到 3.2—10，因此毛坯的加工余量比較小。16 頁繪制鑄件毛坯零件圖：見附頁四、機械加工工藝路線設(shè)計1.選擇定位基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)是未經(jīng)加工的面，第一步工序是粗銑底面 A，我們選擇670 的兩端面作為粗基準(zhǔn)，然后以加工后的底面 A 為精基準(zhǔn)加工幾個孔的上?表面及 70 的兩個端面和底面 A 的右端面。再以底面 A 和工藝孔為精基準(zhǔn)加工支承孔，考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，所以粗基準(zhǔn)就是 70 的兩端面，精基準(zhǔn)就是底面 A?和幾個工藝孔。所以我們加工都是先加工精基準(zhǔn)。2.制定工藝路線根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機械制造設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工序 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn)010 粗銑底面 A m70?處外圓及端面020 粗銑底面孔平面及上面的螺紋孔面粗銑后的底面 A030 粗銑支承孔右端面及底面的右端面 處外圓及底面 A040 粗銑支承孔左邊端面粗加工的圓 處外70?圓及底面 A050第一次鉆螺紋孔 和底m70?面孔 mm粗加工的底面 A060 粗鏜支承孔 粗加工的底面 A 和工藝孔070 半精銑底面 A m70?圓及兩端面080 半精鏜支承孔 半精銑的底面 A090 精銑底面 A 至尺寸以粗加工的 及兩端面100 精銑底面螺栓孔 精銑后的底面 A73.支承孔的工序尺寸及公差計算支承孔孔徑 50H7，表面粗糙度為 1.6，加工方案為粗鏜、半精鏜、磨削，?下面求解各道工序尺寸及公差。（1）用查表法確定各道工序的加工余量及毛坯總余量如下。精鏜加工余量=0.3mm(見課程設(shè)計手冊表 5-40) 半精鏜加工余量=0.8mm(見課程設(shè)計手冊表 5-39)粗鏜加工余量=4mm(見課程設(shè)計手冊表 5-39)毛坯總余量=各工序余量之和=（0.3+0.8+4）mm=5.1mm（2）計算各工序尺寸的基本尺寸磨削后孔徑應(yīng)達(dá)到圖樣規(guī)定尺寸，因此磨削工序尺寸即圖樣上的尺寸 =3D?mm（設(shè)計尺寸） 。其他各道工序基本尺寸依次為.035?半精鏜 =（50-0.3）mm=49.7mm2D粗鏜 =(49.7-0.8)mm=48.9mm1毛坯 =（48.9-4）mm=44.9mm0（3）確定各道工序尺寸的公差及其偏差。工序尺寸的公差按各加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟精度確定，查閱相關(guān)“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”教材中各種加工方法的經(jīng)濟加工精度表或參閱機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計圖 2-9 進行選擇。精鏜前半精鏜取 IT10 級，查表得 =0.10mm(機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計表2T3-4)110 精鏜孔 50H7 至尺寸并倒角?精加工后的底面 A120 攻螺紋 M6 及擴孔 10.5 并倒角精加工后的底面 A130 檢驗入庫8粗鏜取 IT12 級，查表得 =0.25mm(機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計表 3-4)1T毛坯公差取自毛坯圖，這里查閱《機械零件工藝性手冊》 （GB/T 6414-1999） ，取 = 2mm。0T?（4）工序尺寸偏差按“入體原則”標(biāo)注精鏜： mm03.5??半精鏜： mm1.0749粗鏜： mm25.8?毛坯孔： mm.??4.底面 A 的工序尺寸及公差計算底面 A 經(jīng)過了粗銑、半精銑和磨削。（1）用查表法確定各道工序的加工余量及毛坯總余量如下精銑加工余量=0.5mm(見課程設(shè)計手冊表 5-52)半精銑加工余量=1.3mm(見課程設(shè)計手冊表 5-51)粗銑加工余量=2mm(見課程設(shè)計手冊表 5-49)毛坯總余量=各工序余量之和=（0.5+1.3+2）mm=3.8mm（2）計算各工序尺寸的基本尺寸。精銑平面后應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的尺寸，因此磨削工序尺寸即是圖樣上的尺寸，表面粗糙度 1.6，磨削能達(dá)到的等級取 H= mm。其他各工序063.1?基本尺寸依次為半精銑 H=（10+0.5）mm=10.5mm粗銑 H=（10.5+1.3）mm=11.8mm毛坯 H=（11.8+2）mm=13.8mm9（3）確定各工序尺寸的公差及其偏差。工序尺寸的公差按各加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟精度確定，查閱相關(guān)“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”教材中各種加工方法的經(jīng)濟加工精度表或參閱機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計圖 2-10 進行選擇。精銑前半精銑去 IT11 級，查表得 T =0.25mm(機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)2計表 3-4)粗銑取 IT12，查表得 T =0.4mm(機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計表 3-4)1毛坯公差取自毛坯圖，這里查閱《機械零件工藝性手冊》 （GB/T 6414-1999） ，取 = 2mm。0T?(4)工序尺寸偏差的標(biāo)注精銑： mm063.1?半精銑： mm25.0粗銑： mm63.8?毛坯： mm.15.其他加工面的加工余量的確定具體可以根據(jù)相應(yīng)的表查出結(jié)果如下粗銑底面工藝孔凸臺平面（1.0mm）及螺紋上表面（1.0mm） 。粗銑支承孔的兩個端面及底面右端面（3mm）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以畫出零件的毛坯圖，見附頁（見圖紙 1） 。工序 10 粗銑（1）確定切削用量a．確定背吃刀量粗銑時，為提高銑削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量。一個10工作行程完成，所以粗銑底面 A 的加工余量為 2mm，選擇背吃刀量 。2pam?b．確定進給量根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表 5-72，選擇每齒進給量 為zf0.2mm/z.c．選取切削速度根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表 5-72，選擇切削速度。40/mincv?（2）確定銑刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 9.4-6，取粗銑高速鋼鑲齒圓柱銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為 0.5mm，由表 9。4-7 查得刀具的耐用度 。180minT?（3）確頂機床主軸轉(zhuǎn)速 sn。104015/.8svnrd????工序 70 半精銑（1）確定切削用量a．確定背吃刀量半精銑時，背吃刀量一般為 0.5―2mm，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a=1.3mm。b．確定進給量根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表 5-72，選擇每齒進給量 為zf0.3mm/z.c．選取切削速度根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表 5-72，選擇切削速度。34.6/mincv?11（2）確定銑刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 9.4-6，取粗銑高速鋼鑲齒圓柱銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為 0.5mm，由表 9。4-7 查得刀具的耐用度 。180minT?（3）確頂機床主軸轉(zhuǎn)速 sn。1034.618/.0svnrd????工序 90 精銑（1）確定切削用量a．確定背吃刀量精銑時，精銑時一般為 0.1~1mm 或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a=0.5mm。b．確定進給量根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表 5-72，選擇每齒進給量 為zf0.12mm/z.c．選取切削速度根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表 5-72，選擇切削速度。49/mincv?（2）確定銑刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 9.4-6，取粗銑高速鋼鑲齒圓柱銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為 0.5mm，由表 9。4-7 查得刀具的耐用度 。180minT?（3）確頂機床主軸轉(zhuǎn)速 sn。10415/.80svnrd????工序 50 鉆孔（1） 確定切削用量a. 確定背吃刀量12因為第一次鉆孔的加工余量為 9.8mm。一次工作行程鉆完，所以選擇背吃刀量 a=9.8mm。b. 確定進給量根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表 5-64，選擇進給量 f 為0.5mm/rc. 確定切削速度根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表 5-66,選擇切削速度Vc=0.45m/s（2）確定鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表 3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度 T=100min。五、夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工零件曲柄時，需要設(shè)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。本夾具是工序鉆孔 Φ10H9 而設(shè)計的專用夾具，加工曲柄零件小孔的夾具，根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容設(shè)計鉆床，需要設(shè)計加工小孔 Φ10H9 的鉆床夾具一套。1.確定定位方案，選擇定位元件 每道工序的定位方案需要根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)、加工方法和具體的加工要素等情況來確定。見《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表得：加工平面上的通13孔必須限制的自由度是 X、Y 方向的移動自由度和轉(zhuǎn)動自由度；內(nèi)孔為工件定位基準(zhǔn)，短心軸限制 X、Y 的移動自由度；長心軸限制 Y、X 的移動自由度和轉(zhuǎn)動自由度。結(jié)合本零件的實際情況，考慮工件的加工結(jié)構(gòu)，可以采用“一面兩銷”的定位方式。采用 mm 和 mm 的孔作為兩銷的位置，而以φ 18φ 0的端面作為主要定位面加工 H9。本工序要求保證的位置精度主要是φ 18φ小孔距離打孔的距離為 ，根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則，選擇大孔為主要的定0.35?位基準(zhǔn)，零件圖上規(guī)定的定位基準(zhǔn)是恰當(dāng)?shù)?，定位元件選擇長銷，限制四個自由度，一個小斷面限制一個自由度，和一個活動 V 型塊，限制一個自由度，從而實現(xiàn) 6 個自由度的全面定位2.確定導(dǎo)向裝置本工序小頭 Φ10H9，加工要求比較高，采用一次裝夾完成鉆，粗膛，半精鏜，精鏜四個工步的加工，故此夾具選用快換鉆套作為導(dǎo)向元件，相應(yīng)的機床上采用快換夾頭。3.確定夾緊機構(gòu)針對成批生產(chǎn)的工藝特征，此夾具選用螺旋夾緊機構(gòu)壓夾工件，在定位銷商直接做出一段螺桿。裝夾工件時，先將工件定位孔裝入帶有螺母的定位銷上，接著向右移動 V 型塊使之于工件小頭外圍相靠實現(xiàn)定位，然后工件與螺母之間插上開口墊圈，擰緊螺母壓緊工件。4.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14部位增加輔助支撐，設(shè)計活動 V 型塊的矩形導(dǎo)向和螺桿驅(qū)動裝置。5.設(shè)計夾具體夾具體的設(shè)置應(yīng)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，因為在立式鉆床上使用。夾具安裝在工作臺上直接用鉆套找正，并用壓板固定。故只需在夾具體上留出壓板位置即可，不需要專門的夾具與機床的單位連接元件。鉆模板、矩形導(dǎo)軌和夾具體一起用四根螺栓和 2 跟銷子定位。夾具體上表面與其他的元件接觸部位均做成等高的凸臺以減少加工面積，夾具體底面設(shè)計成同時可以接觸的形式以改善接觸狀況，提高安裝的穩(wěn)定性。參考文獻(xiàn): [1] 孟少農(nóng). 機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1991.[2] 趙家奇 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書—2 版.---北京:機械工業(yè)出版社,2000.10.[3] 皺青. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.[4] 黃如林. 金屬加工工藝及工裝設(shè)計[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.[5] 王先菱. 機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.[7] 崇凱. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南[M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2007.[8] 蔡蘭. 機械零件工藝性手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1995.[9] 李云主 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