1、工藝工裝課程設計說明書 設計題目：連接座的機械加工工藝規程及孔加工機床夾具設計學 校：梧州學院 專 業：機械設計制造及其自動化學生姓名： 學 號：指導老師： 2011年 6 月 1日設計內容及要求在指導老師的指導下，面向機械加工類企業所具備的條件，針對給定零件圖樣及其生產綱領制定該零件的機械加工工藝過程及其一道工序的工藝規程，并設計該道工序的專用機床夾具（指導老師指定），具體完成的內容、形成和要求如下：1. 撰寫課程設計計算說明書 說明書部分的內容包括：零件圖分析：確定毛坯鐘類、制造方法、加工余量；擬定該零件的機械加工工藝過程，包括定位基準選擇、表面加工方案的對比分析，各工序的加工設備和工藝裝

2、備（刀具、夾具、量具和輔具）確定；各工序的加工余量、工序尺寸及公差的確定；工序的切削用量選擇；工序的時間定額計算；工藝過程技術經濟分析；夾具的定位方案、夾緊方案和主要參數擬定；定位元件選擇；定位誤差計算；夾緊力計算；夾具的其他分析、計算和校核等。要求說明書字數不少于8000字。2. 加工工藝規程卡片 該零件的機械加工工藝過程卡 該零件機械加工工藝過程指定工序的工序卡（提出專用機床夾具設計任務書）。3. 圖紙部分 繪制該零件毛坯圖1張。 指定工序的專用機床夾具裝配圖1張。 專用機床夾具的主要零件圖13張（指導老師指定）。工藝工裝課程設計目錄1、 零件分析1.零件的作用32.零件的工藝分析33.確

3、定零件的生產類型4二、確定毛坯類型繪制毛坯草圖1.選擇毛坯52.確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量53.繪制連接座鑄造毛坯簡圖6三、工藝規程設計1.定位基準的選擇62.擬定工藝路線73.加工設備及工藝裝備的選用94.加工余量、工序尺寸和公差的確定105.切削用量的計算136.時間定額的計算15四、專用鉆床夾具設計1.夾具設計任務162.擬定鉆床夾具結構方案與繪制夾具草圖163.繪制夾具裝配總圖194.夾具專用零件圖設計繪制19致謝22參考文獻22附錄221、 零件分析1. 零件的作用該零件是離心式微電機水泵上的連接座，是用來連接水泵和電機的.左端125外圓與水泵泵殼連接，水泵葉輪在100孔內，通

4、過4個螺釘固定;右端121外圓與電動機機座連接,40孔與軸承配合,通過3個螺栓固定，實現水泵與電動機的連接，從而起連接固定作用2. 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，適用于承受較大應力,要求耐磨的零件,通常可用作機座、泵體的連接座等。連接座共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求。現分述如下： 右端面的加工表面： 這一組加工表面包括：右端面121的外圓，粗糙度為3.2、6.3；外徑為50、內徑為40的小凸臺，粗糙度為3.2，并帶有倒角；32的小凹槽，粗糙度為25；鉆17.5的中心孔，鉆7通孔。其工序采取先粗車半精車精車。其中

5、17.5、40的孔或內圓直接在車床上進行初鏜半精鏜，40的內圓的半精鏜的基礎上再精鏜就可以了。左端的加工表面： 這一組加工表面包括：左端面，1250-0.025外圓，1000+0.035內圓，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，1000+0.035的內圓孔有25的粗糙度要求。采用的工序可以是先粗車半精車精車。孔加工為鉆孔-擴鉆-擴孔。該零件上的主要加工面是40的孔，1250-0.025的外圓和121的外圓。40孔的尺寸精度直接影響連接座與軸承的配合精度，1250-0.025的尺寸精度直接影響連接座與水泵的接觸精度和密封性，121的尺寸精度直接影響連接座與電機的接觸

6、精度和密封性。由參考文獻【5】中有關和孔加工的經濟加工精度及機床能達到的位置精度可知,上要求是可以達到的。零件的結構工藝性也是可行的。 3. 零件的生產類型依設計任務可知：產品的年產量為5500臺/年，每臺產品中該零件數量為1件/臺；結合生產實際，備品率和廢品率分別取5%和1%，由公式n=qn（1+）（1+）其中： n 零件的年產量 q 產品的年產量 n 每臺產品中該零件的數量 備品率 廢品率零件年生產量為n=5500臺/年(1+5%)(1+1%)=5872.75件/年該連接座質量約為3kg,查表2.2知連接座屬于輕型零件。查表2.3知，該連接座的生產為大批生產,由表2.6查得選用砂型鑄造。2

7、、 確定毛坯類型繪制毛坯簡圖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：a型材、b鍛造、c鑄造、d焊接、f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要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造。2. 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量（1） 零件表面粗糙度及機械加工余量等級，由零件圖可知，該連接座各加工表

8、面的粗糙度ra3.2。（2）根據鑄件采用砂型鑄造，材料為灰鑄鐵，其加工表面的鑄造尺寸精度等級查表2.8可知為ct8-ct10,取ct9，其機械加工余量等級為g級。由表2.10確定該鑄件的尺寸公差和機械加工余量見如下表：連接座機械加工余量及鑄造毛坯尺寸公差 mm零件尺寸機械加工余量毛坯公差（極限偏差）毛坯尺寸雙側余量一半3 2.5雙側余量一半2.52.6雙側余量一半32.5單側余量31.8單側余量31.53. 繪制連接座鑄造毛坯簡圖根據機械制造工藝設計手冊查出拔模斜度為5度。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。為了去

9、除內應力，改善切削性能，在鑄件取出后要做時效處理。3、 工藝規程設計3.1定位基準的選擇定位基準有精基準和粗基準之分，通常先確定精基準在確定粗基準。1.精基準的選擇40孔既是裝配基準,又是設計基準,用它作精基準,能使加工遵循“基準重合”的原則.其余各面和孔的加工也能用它定位,這樣使工藝路線遵循了“基準統一”的原則.2.粗基準的選擇選擇125的外圓和149凸耳的左側作粗基準,這樣保證各加工面均有加工余量,此外,還能保證定位準確,加緊可靠，在加工時最先進行機械加工的表面是精基準40孔和右端面,這時可用通用夾具三爪自定心卡盤來裝夾,靠149凸耳的左側定位.3.2擬定工藝路線工藝路線的擬定是制定工藝規

10、程的總體布局，包括確定加工方法、劃分加工階段、確定工序的集中與分散、加工順序的安排以及安排熱處理、檢驗及其他輔助工序（去毛刺、倒角等）。他不但影響加工的質量和效率，而且還影響工人的勞動強度、設備的投資、車間的面積、生產成本等。 因此，擬定工藝路線是制訂工藝規程的關鍵性一步，必須在充分調查研究的基礎上提出工藝方案，并加以分析比較，最終確定一個最經濟合理的方案。1.表面加工方法的確定根據零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表2.25平面加工方案的經濟精度和表面粗糙度；查表2.24孔加工方案的經濟精度和表面粗糙度，確定各連接座的各表面加工方法，如下表所示：連接座各表面加工方案加工表面表面粗糙

11、度公差/精度等級加工方法40孔ra12.5it11以下粗車右端面ra12.5it11以下粗車121外圓ra3.2it8it10粗車-半精車小凸臺內側40無it11以下粗鏜小凸臺端面ra25it11以下粗鏜17.5中心孔無it11以下鉆孔-粗鏜右7通孔無it11以下鉆通孔32的小凹槽ra25it11以下粗鏜左端面ra6.3it8it10粗車-半精車1250-0.025外圓ra6.3it8it10粗車-半精車的內圓ra25it11以下粗鏜倒角無it11以下粗車左7通孔無it11以下鉆通孔m5-7h螺紋孔無it11以下鉆孔并攻絲2. 加工階段的劃分該連接座的加工質量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工

12、、半精加工和精加工幾個階段。在粗加工階段首先將精基準（40孔）準備好，使后續工作都可以采用即基準進行定位加工保證其他加工表面的精度要求；然后分別粗車連接座右端面、121外圓、中心孔、左端面125外圓、倒角，粗鏜小凸臺內側、小凸臺端面，鉆17.5中心孔、粗鏜，鉆右7通孔，粗鏜32的小凹槽、100內圓、鉆左7通孔，鉆m5-7h螺紋孔并攻絲，半精加工完成半精車121外圓、左端面、125外圓。3. 工序的集中與分散選用工序集中原則安排連接座的加工工序。該連接座的生產類型為大批量生產，可以采用萬能型機床配上專用工、夾具，以提高生產效率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少，不但可以縮短輔助時間，而且在

13、一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證個加工表面之間的相對位置精確度要求。4. 工序順序安排（1）機械加工工序遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準40孔，遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排半精加工工序，遵循“先主后次”原則，先加工主要表面40孔、右端面、左端面、121外圓、125外圓、100內圓，后加工次要表面各孔和倒角；遵循“先面后孔”原則，先加工連接座的右、左端面，后加工孔。（2）輔助工序粗加工連接座兩端面和熱處理后，應安排校直處理工序；在半精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該連接座的工序安排順序為：基準加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工

14、和次要表面加工。5. 確定工藝路線在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，擬定連接座的機械加工工藝路線，見下表：連接座機械加工工藝路線工序號工序內容定位基準面10粗車右端面至76左端面20粗車外圓1255右端面30鉆通孔1640粗鏜內孔3427右端面50粗車小凸臺端面至16、倒角60粗鏜內孔3228右端面70粗鏜內孔17.580粗車左端面至71右端面90粗車外圓1289左端面100粗鏜內孔1007左端面110半精車右外圓1215右端面120半精鏜內孔3827 右端面130半精車左端面至69右端面140半精鏜內孔1007150半精車外圓1259左端面160精鏜4027右端面170鉆通孔37180

15、鉆通孔67190鉆孔44.2深12200攻螺紋4m5深103.3加工設備及工藝裝備的選用機床和工藝裝備的選擇應在滿足零件加工工藝的需求和可靠地保證零件加工質量的前提下，與生產批量和生產節拍相適應，并應優先考慮采用標準化的工藝裝備和分析利用現有條件，以降低生產準備費用。連接座的生產類型為大批量生產，可以選用高效的專用設備，所選用的夾具均為專用夾具。各 工藝加工設備及工藝裝備的選用見下表：加工設備及工藝裝備工序號工序內容加工設備工藝裝備10粗車右端面至76車床ca6140外圓車刀、游標卡尺20粗車外圓1255車床ca6140外圓車刀、游標卡尺30鉆通孔16搖臂鉆床zq305013鉆頭、游標卡尺40

16、粗鏜內孔3427車床ca6140鏜刀、內徑千分表50粗車小凸臺端面至16、倒角車床ca6140內圓車刀、游標卡尺60粗鏜內孔3228車床ca6140鏜刀、內徑千分表70精鏜內孔17.5搖臂鉆床zq305013鏜刀、內徑千分表80粗車左端面至71搖臂鉆床zq305013外圓車刀、游標卡尺90粗車外圓1289車床ca6140外圓車刀、游標卡尺100粗鏜內孔1007車床ca6140鏜刀、內徑千分表110半精車右外圓1215車床ca6140外圓車刀、游標卡尺120半精鏜內孔3827 車床ca6140鏜刀、內徑千分表130半精車左端面至69車床ca6140外圓車刀、游標卡尺140半精鏜內孔1007車床c

17、a6140鏜刀、內徑千分表150半精車外圓1259車床ca6140外圓車刀、游標卡尺160精鏜4027車床ca6140鏜刀、內徑千分表170鉆通孔37搖臂鉆床zq3050137鉆頭180鉆通孔67搖臂鉆床zq3050137鉆頭190鉆孔44.2深12搖臂鉆床zq305013鉆頭、游標卡尺200攻螺紋4m5深10臺虎鉗絲錐、游標卡尺3.4加工余量、工序尺寸和公差的確定 1.工序110粗精車端面和工序130半精車左端面工序110和工序130的加工過程如圖3.1所示。工序110：以右端面定位，粗車左端面，保證工序尺寸l1,；以左端面定位，粗車右端面，保證工序尺寸l2；工序130：以右端面定位，半精車

18、左端面，保證工序尺寸l3,；達到零件圖設計尺寸l的要求，l=。由圖3.1所示加工過程示意圖建立分別以z2和z3為封閉環的工藝尺寸鏈，如圖3.2所示。求解工序尺寸l2；查表2.64平面精加工余量，得半精車余量z3=1.2；由圖3.1知，l3=l=；從圖3.2b知，=l2-l3,則l2=l3+z3=121+1.2mm=122.2mm。由于工序尺寸l2是在粗車加工中保證的，查表2.25平面加工方案的經濟精度和表面粗糙度知，粗車工序的經濟加工精度等級可達到右端面的最終加工要求it8，因此確定改工序尺寸公差為it8，其公差值為0.063，故l2=1220.2315mm求解工序尺寸l1：由于右端面的加工余

19、量是經粗車一次切除的，故z2應等于右端面的毛坯余量，即z2=7.8mm。由圖3.2b知，z2=l1-l2，則l1=l2+z2=（122.2+7.8）mm=130mm。有由表2.25平面加工方案的經濟精度和表面粗糙度，確定該粗車工序的經濟加工精度等級it10,其公差值為0.160mm，故l1=1300.080mm。2.工序40粗鏜工序40的加工過程如圖3.1所示。工序40：以中心軸定位，粗鏜外輪廓面，保證工序尺寸l1,；以外輪廓面定位，粗鏜內輪廓面，保證工序尺寸l2；工序120：以內輪廓面定位，半精鏜外輪廓面，保證工序尺寸l3,；達到零件圖設計尺寸l的要求，l=。由圖3.1所示加工過程示意圖建立

20、分別以z2和z3為封閉環的工藝尺寸鏈，如圖3.2所示。求解工序尺寸l2；查表2.64平面精加工余量，得粗車余量z3=5；由圖3.1知，l3=l=38；從圖3.2b知，z3=l2-l3,則l2=l3+z3=38-5mm=33mm。由于工序尺寸l2是在粗車加工中保證的，查表2.25平面加工方案的經濟精度和表面粗糙度知，粗車工序的經濟加工精度等級可達到右端面的最終加工要求it11，因此確定改工序尺寸公差為it11，其公差值為0.160，故l2=330.080mm。為驗證確定的工序尺寸及公差是否合理，還需對加工余量進行校核。余量z3的校核：在圖3.2b所示尺寸鏈中，z3是封閉環，由豎式法（見表3.7）

21、計算可得：z3=4.8895.111mm。表3.7余量z3的校核計算表環的名稱基本尺寸上偏差下偏差l2（減環）l3（增環）-3338+0.008+0.031-0.008-0.031z35+0.111-0.111余量校核結果表面，所確定的工序尺寸公差是合理的。3. 工序120半精鏜工序120的加工過程如圖3.1所示。工序120：以中心軸定位，粗鏜外輪廓面，保證工序尺寸l1,；以外輪廓面定位，粗鏜內輪廓面，保證工序尺寸l2；工序160：以內輪廓面定位，半精鏜外輪廓面，保證工序尺寸l3,；達到零件圖設計尺寸l的要求，l=39。由圖3.1所示加工過程示意圖建立分別以z2和z3為封閉環的工藝尺寸鏈，如圖

22、3.2所示。(圖略)求解工序尺寸l2；查表2.64平面精加工余量，得半精鏜余量z3=1；由圖3.1知，l3=l=39；從圖3.2b知，z3=l2-l3,則l2=l3+z3=39-1mm=38mm。由于工序尺寸l2是在粗鏜加工中保證的，查表2.25平面加工方案的經濟精度和表面粗糙度知，粗車工序的經濟加工精度等級可達到右端面的最終加工要求it9，因此確定改工序尺寸公差為it9，其公差值為0.062，故l2=380.031mm。為驗證確定的工序尺寸及公差是否合理，還需對加工余量進行校核。余量z3的校核：在圖3.2b所示尺寸鏈中，z3是封閉環，由豎式法（見表3.6）計算可得：z3=1.1962.039

23、mm。表3.6余量z3的校核計算表環的名稱基本尺寸上偏差下偏差l2（減環）l3（增環）-3839+0.031+0.008-0.031-0.008z32+0.039-0.039余量校核結果表面，所確定的工序尺寸公差是合理的。5.工序160精鏜工序50的加工過程如圖3.1所示。工序160：以中心軸定位，粗鏜外輪廓端面，保證工序尺寸l1,；以外輪廓面定位，粗鏜內輪廓面，保證工序尺寸l2；工序170：以內輪廓面定位，半精鏜外輪廓面，保證工序尺寸l3,；達到零件圖設計尺寸l的要求，l=38。由圖3.1所示加工過程示意圖建立分別以z2和z3為封閉環的工藝尺寸鏈，如圖3.2所示。（圖略）求解工序尺寸l2；查

24、表2.64平面精加工余量，得精鏜余量z3=1；由圖3.1知，l3=l=；從圖3.2b知，z3=l2-l3,則l2=l3+z3=40-1mm=39mm。由于工序尺寸l2是在粗車加工中保證的，查表2.25平面加工方案的經濟精度和表面粗糙度知，粗鏜工序的經濟加工精度等級可達到右端面的最終加工要求it6，因此確定改工序尺寸公差為it6，其公差值為0.016，故l2=390.008mm。為驗證確定的工序尺寸及公差是否合理，還需對加工余量進行校核。余量z3的校核：在圖3.2b所示尺寸鏈中，z3是封閉環，由豎式法（見表3.5）計算可得：z3=0.9921.024mm。表3.5余量z3的校核計算表環的名稱基本

25、尺寸上偏差下偏差l2（減環）l3（增環）-3940+0.008+0.016-0.0080z31+0.024-0.008余量校核結果表面，所確定的工序尺寸公差是合理的。3.5 切削用量的計算1. 工序110粗車兩端面該工序分兩個工步，工步1是以右端面定位，粗車左端面；工步2是以左端面定位，粗車右端面。由于這兩個工步是在一臺機床上經一次走刀加工完成的，因此它們所選用的切削速度vc和進給量f是一樣的，只有背吃刀量不同。（1） 背吃刀量初加工時的背吃刀量ap取z1，z1等于總的余量減去精加工、半精加工余量z1=13.5-0.5-0.5=12.5mm。（2） 進給量查表3.1取縱向進給1mm/z，橫向進

26、給取0.5mm/z。2. 工序40粗鏜（1） 背吃刀量粗加工時的背吃刀量ap取z2，z2等于總的余量減去精加工、半精加工余量z2=3.5-0.5-0.25=2.75mm。（2） 進給量粗加工縱向進給查表3.1取1.5mm/z，橫向取0.5mm/z。（3）車削速度由于本工序采用硬質合金刀，,，查表5.2取，則 查表3.2，取，則3工序120半精鏜 （1）背吃刀量半精加工時的背吃刀量ap=z3=0.5mm。（3） 進給量半精加工縱向進給查表3.1取1mm/z，橫向取0.3mm/z。（3）車削速度，則查表3.2，取，則3. 工序160精鏜（4） 背吃刀量精加工時的背吃刀量ap=z4=0.25mm.（

27、5） 進給量精加工縱向進給查表3.1取0.5mm/z，橫向取0.1mm/z。（3）車削速度車削速度=92m/min.，則本工序采用ca6140型臥式車床，查表3.2，取=710r/min,則3.6時間定額的計算1.基本時間的計算（1） 工序40粗鏜，主偏角，由表5.37，（2） 工序120半精鏜，查表5.37知，（3） 工序160精鏜，由表5.37知，2. 輔助時間的計算取，則工序40：工序120：工序160：3. 其他時間的計算除了作業時間（基本時間與輔助時間之和）以為，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于連接座的生產類型為大批生產，分擔到每個工件

28、上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作地時間是工作時間的2%7%，休息與生理需要時間是作業時間的2%4%，均取為3%，則各工序的其他時間可按關系式計算，它們分別為：工序40：工序120：工序160：4. 單件時間的計算各工序的單件時間分別為：工序40：工序120：工序160：時間定額中其他的時間還可以按指導書中表5.44表5.63的相關規定進行計算。四 專用鉆床夾具設計4.1 夾具設計任務為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。為工序180鉆通孔67設計鉆床夾具，所用機床為z525型立式鉆床，大批生產類型。1. 工序尺寸和技術要求通孔67的徑向跳動量不大于公差值

29、0.05mm，表面粗糙度值為.2. 生產類型生產類型為大批量生產，要求所設計的夾具的生產效率和自動化程度較高。3. 設計任務書根據工序180鉆通孔67工序卡，提出該工序的專用機床夾具設計任務書，其格式如下表所示。任務書中按工藝規程要求，提出定位基面。尺寸及公差、加工部位、工藝要求、等作為夾具設計的依據。（略）4.2 擬定鉆床夾具結構方案與繪制夾具草圖1. 確定定位方案，設計定位裝置分析工藝簡圖可知，加工通孔67，它相對于左端面的徑向跳動量均不大于公差值0.05；它距離中心軸為71mm。從基準的重合原則和定位的穩定性、可靠性出發，選擇右端面為主要定位基準面，并選擇軸線為另一個定位基準。定位元件采用地盤上的定位釘、固定鉆套及心軸定位，如圖所示。定位釘限制了xy方向上的自由度；心軸與工件定位孔配合，限制了4個自由度，固定鉆套有限制了1個自由度，這樣實現了完全定位。定位孔與心軸采用的是過渡配合。2. 確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置工件的軸向剛度比徑向剛度好，因此夾緊力應指向右端面。針對大批量生產的工藝特征，此夾具選用4個螺釘夾緊機構，如圖3. 確定導向方案，設計導向裝置為能迅速、準確地確定刀具與夾具的相對位置，鉆夾具上都應設置導引刀