1、西南大學工程技術學院課程設計說明書目錄1. 前言32. 課程設計的目的33. 零件的工藝分析33.1結構及工藝性分析33.2零件的技術要求分析44. 毛坯的選擇55. 零件機械加工工藝路線的擬定55.1定位基準的選擇55.1.1粗基準的選擇65.1.2精基準的選擇65.2擬定工藝路線65.2.1加工方法的選擇和加工階段的劃分65.2.2工藝路線的擬定75.2.3工藝方案的分析與比較85.3加工余量及工序尺寸的擬定，工序尺寸及公差的確定85.4切削用量的確定105.4.1工序7：車左端面105.4.2工序8：加工12H7孔115.4.3 工序9：锪鉆中心孔16125.5 時間定額確定125.5.

2、1工序8：加工12H7孔時間定額的計算125.5.2 工序9：擴中心孔16時間定額的計算136. 夾具設計136.1確定設計方法和要求136.2選擇定位方式及定位元件146.3 確定導向裝置146.4 確定夾緊機構157 小結15參考文獻151. 前言本次課程設計的對象為手柄套，該產品的年產量為50000件，備品率為10%，機械加工過程廢品率為1%。所以按零件的生產綱領計算公式N=Qn（1+a）（1+b）求得零件的年產量為55550件，現在已知此產品為輕型機械。查表可確定生產類型為大批大量生產。2. 課程設計的目的機械制造技術基礎課程設計是作為未來從事機械制造技術工作的一次基本訓練。通過課程設

3、計培養我們制定零件機械加工工藝規程和分析工藝問題的能力，以及設計機床夾具的能力。在設計過程中，我們應熟悉有關標準和設計資料，學會使用有關手冊和數據庫。 并且還應該具有以下幾種能力。1、能熟練運用機械制造技術基礎課程中的基本理論以及在生產實踐中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。 2、提高結構設計能力。學生通過夾具設計的訓練，應獲得根據被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經濟合理而能保證加工質量的夾具的能力。 3、學會使用手冊、圖表及數據庫資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處，能

4、夠做到熟練運用。3. 零件的工藝分析3.1結構及工藝性分析由于該零件是大批大量生產，毛坯一般采用機器模鍛這種高效率的毛坯制造方法，但由于本零件結構簡單并且外形為圓柱形，所以毛坯采用棒料，由零件圖可知該零件結構簡單，所以結構應力也比較簡單和均勻。兩個端面與外圓面的連接處應有一定過度圓角以減少結構應力。圖1 手柄套實體圖圖2 手柄套零件圖3.2零件的技術要求分析由零件圖2可知，該零件的加工表面為兩個端面，外圓面和各個孔。孔的中心線是主要的設計基準和加工基準，并且和端面有一定的位置要求。具體分析如下：（1） 45mm外圓面：公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra3.2um。（2） 端面：本零件為回轉體，

5、端面尺寸精度要求不高，右端面要求與12H7孔的中心線垂直度為0.05，表面粗糙度為Ra3.2um和Ra6.3um. 左右端面倒角C1。（3）12H7孔：公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra1.6um，孔口倒角為C1。（4）2×6H8孔：兩孔的位置關系為相互垂直，孔中心線與右端面的距離為13mm，公差等級為IT8，表面粗糙度為Ra3.2.兩孔要求與12H7孔的中心線的位置度公差為0.12.（5）8mm孔：未注公差尺寸，孔中心線與右端面的距離為22mm。（6）5H7孔：公差等級為IT7，孔中心線與12H7孔中心線的距離為15mm，深為12mm。（7）16孔：未注公差尺寸，孔深為12mm，孔

6、口倒角為C1。4. 毛坯的選擇手柄套零件的材料為45鋼。45鋼為優質碳素結構鋼，硬度不高易切削加工，綜合性能優良。根據零件的尺寸，形狀，批量和材料確定毛坯為鍛件或型材。由于該零件形狀簡單，精度要求不高，且為大批大量生產，為在一定程度上降低生產成本，所以選定毛坯材料為型材。由于零件的基本尺寸d=45mm，基本長度l=35mm，所以查機械制造技術基礎設計手冊表5-3得棒料的直徑為D=d=34mm,取毛坯直徑D=45+3=48mm。端面余量可根據零件的長度和加工狀態決定。5. 零件機械加工工藝路線的擬定5.1定位基準的選擇該零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加

7、工精度容易。因此對于該零件來說，加工過程中的主要問題是保證平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。該類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工零件的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。手柄套的加工自然應遵循這個原則。這是因為表面的面積大，用可表面定位以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。為提高孔的加工精度創造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。手柄套零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。由于手柄套的生產量很大。怎樣滿足手柄套生產率要求也是過程中的主要考慮因素。5.

8、1.1粗基準的選擇粗基準選擇應當滿足以下要求：粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。但由于零件所有表面均要加工，且毛胚為圓棒料，所以選外圓表面為粗基準。5.1.2精基準的選擇精基準的選擇主要考慮基準重合的問題，根據該手柄套零件的技術要求和裝配要求，選擇加工后外圓端面作為精基準。5.2擬定工藝路線5.2.1加工方法的選擇和加工階段的劃分根據手柄套零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查機械制造技術基礎課程設計圖2-5和圖2-6確定加工工件各表面的加工方法。表1. 手柄套零件各表面加工方法加工表面尺寸精度等級表面粗糙度（Ra）加工方案外圓左端面IT

9、96.3粗車半精車外圓表面IT73.2粗車半精車精車外圓右端面IT73.2粗車半精車精車中心孔12H7IT71.6鉆擴鉸中心孔16IT10锪孔5H7IT73.2鉆鉸2×6H8外圓孔IT83.2鉆鉸8外圓孔IT10鉆5.2.2工藝路線的擬定表2. 工藝方案1工序1下料工序2粗車右端面工序3粗車外圓工序4熱處理工序5半精車、精車右端面工序6半精車、外圓，倒角C1工序7粗車、半精車左端面，倒角C1工序8鉆，擴，鉸12H7mm孔，倒角C1工序9锪鉆中心孔16mm，倒角C1 工序10鉆，鉸右端面上的5H7mm孔，倒角C1工序11鉆，鉸外圓孔2x6H8mm工序12鉆外圓孔8mm 工序13去毛刺工

10、序14終檢表3. 工藝方案2工序1粗車，半精車右端面工序2粗車，半精車，精車外圓表面45f7，到外圓角C1工序3劃線，給要鉆的孔劃線工序4鉆，擴，鉸12H7孔工序5锪鉆中心孔16，倒圓角C1工序6切斷零件工序7半精車，精車左端面，倒圓角C1,倒內圓角C1工序8鉆，鉸右端面上的5H7孔工序9鉆，鉸外圓孔2x6H8 工序10鉆外圓孔8工序11去毛刺工序12終檢5.2.3工藝方案的分析與比較上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是直接用短棒料，其毛坯形狀接近工件外表面不用切斷便可直接加工左右端面，方案二是先鉆中心孔后切斷。對于方案一工序比較分散，切削熱殘留比較小，因熱變形的加工誤差也比較小，而方案二工序

11、比較集中，切削熱殘留比較大，因熱變形的加工誤差也比較大；裝還有就是工件直徑比較小，如果先鉆中心孔在切斷，則工件的剛度也就變小，引起的加工誤差也比較大；方案二夾次數比方案一少，減少時間。綜上比較，選用工藝方案一比較好。5.3加工余量及工序尺寸的擬定，工序尺寸及公差的確定（1）左端面（表4）工序名工序間單邊余量工序達到的公差工序尺寸及公差半精車0.1IT9粗車0.2IT12毛坯無(2)右端面（表5）工序名工序間單邊余量工序達到的公差工序尺寸及公差精車0.1IT7半精車0.1IT9粗車0.2IT12毛坯無無35.7（3）外圓柱面（表6）工序名工序雙邊余量工序達到的公差工序尺寸及公差精車0.15IT7

12、半精車0.4IT9粗車2.5IT11毛坯無(4)中心孔12H7和16孔（表7）工序名工序雙邊余量工序達到的公差工序尺寸及公差鉸0.15IT7擴0.85IT9鉆11IT11锪4IT10(5) 加工孔5H7（表8）工序名工序雙邊余量工序達到的公差工序尺寸及公差鉸0.2IT7鉆4.8IT11（6）加工孔6H8（表9）工序名工序雙邊余量工序達到的公差工序尺寸及公差鉸0.2IT7鉆5.8IT11（7）加工孔8（表10）工序名工序雙邊余量工序達到的公差工序尺寸及公差鉆8IT105.4切削用量的確定5.4.1工序7：車左端面已知工件材料為45鋼，機床為CA6140臥式機床，刀具為焊接式硬質合金刀具YT15，

13、刀桿尺寸為16mm×25mm，幾何參數為=15°，=8°，=60°，=10°，=0°，=0.5mm，=-10°，=0.2mm。 粗車（1）背吃刀量 （35.3-35.1）=0.2mm（2）進給量f 根據已知條件查機械制造技術基礎第二版表2-5 得f=0.40.5mm/r,根據所用的CA6140車床的技術參數，實際取f=0.45mm/r。（3）切削速度 查機械制造技術基礎第二版表2-7得 =130m/min由 可以推出主軸轉速為 n=1089r/min。根據CA6140主軸轉速列數，取n=1130r/min。（4）校核機床功率

14、 查機械制造技術基礎表2-3得 =2795 =1.0 =0.75 =-0.15 =1所以 =535 p=*/1000=1.16kw查閱機床參數得CA6140車床電動機的功率為7.5kw，所以機床功率足夠。 半精車（1）背吃刀量 （35.1-35）=0.1mm（2）進給量f 根據已知條件查機械制造技術基礎第二版表2-6得f=0.110.16mm/r,根據所用的CA6140車床的技術參數，實際取f=0.12mm/r。（3）切削速度 查機械制造技術基礎第二版表2-7得 =135m/min由可以推出主軸轉速為 n=1228r/min。根據CA6140主軸轉速列數，取n=1130r/min。5.4.2工

15、序8：加工12H7孔本工序為加工孔，工藝為鉆-擴-鉸。選用機床為Z525立式鉆床。刀具為高速鋼的標準鉆頭和標準鉸刀。查表得直柄麻花鉆直徑11mm，刀具壽命T=45min；標準鉸刀壽命T=40min。 鉆孔（1）確定進給量f 查表得f=0.250.31mm/r，由Z525鉆床參數確定f=0.28mm/r。（2）確定切削速度v 查表得=14m/min,差得切削速度修正習數=0.739，故=10.6m/min n=307r/min。按機床轉速參數選擇n=392 r/min，所以實際切削速度為13.54/min。（3）檢驗扭矩功率 查表得鉆孔時扭矩及功率,其中=0.305 =2.0 =0.8 =0.1

16、 所以=73.6N/m。而轉速為392的Z525立式鉆床能傳遞的扭矩為73.6N/m,所以合格。擴孔確定進給量 查表得f=0.50.6mm/r, 由Z525鉆床參數確定f=0.52mm/r。確定切削速度v 查表得=1020m/min,取=15，故n=403r/min。按機床轉速參數選擇n=392 r/min，所以實際切削速度為14.6m/min。鉸孔確定進給量 查表得f=0.651.4mm/r, 由Z525鉆床參數確定f=0.62mm/r。確定切削速度v 查表得=1020m/min,取=15，故n=398r/min。按機床轉速參數選擇n=351 r/min，所以實際切削速度為13.2m/min

17、。5.4.3 工序9：锪鉆中心孔16 本工序為擴中心孔16，選用的刀具標準直柄擴孔鉆，直徑16，切削刃長度120.總長178。選用的機床為Z50立式銑床。確定進給量 查表得f=0.60.7mm/r, 由Z525鉆床參數確定f=0.62mm/r。確定切削速度v 查表得=1020m/min,取=15，故n=403r/min。按機床轉速參數選擇n=351 r/min，所以實際切削速度為17.63m/min。5.5 時間定額確定5.5.1工序8：加工12H7孔時間定額的計算1.基本時間的計算鉆孔時間定額=i= 其中=（D/2）cot+(12)mm,=(14)mm所以= 3.5mm =3 mm所以=16

18、.2S 擴孔時間定額=i= 其中=（）cot+(12)mm 查表得45mm所以=2.24mm =45mm所以=24.2S鉸孔時間定額=i= 其中=（）cot+(12)mm 查表得14mm所以=2.04mm =14mm所以=12.4S所以基本時間為=52.85S2.輔助定額時間的計算查表得輔助時間可取2.5min=150 S3.作業時間的計算所以作業時間為150+52.85 S=202.85 S5.5.2 工序9：擴中心孔16時間定額的計算1.基本時間的計算時間定額=i= 其中=（）cot+(12)mm 查表得45mm所以=3.15mm =45mm所以=16.58S2.輔助定額時間的計算查表得輔

19、助時間可取2.5min=150 S3.作業時間的計算所以作業時間為150+16.58S=166.58 S6. 夾具設計6.1確定設計方法和要求（1）保證被加工要素的加工精度（2）提高勞動生產率（3）具有良好的使用性能(4) 滿足大批大量生產要求（5）具有經濟性6.2選擇定位方式及定位元件本次所設計的夾具為工序10：鉆外圓8孔的專用夾具所采用的定位方式以及定位元件如表12，具體形狀尺寸見附錄鉆孔夾具裝配圖。表12定位方式定位元件自由度限制平面定位支撐板X的移動自由度Y,Z的旋轉自由度孔定位定位心軸Y,Z的移動自由度孔定位削邊銷X的旋轉自由度由表12可知，本工序專用夾具為完全定位夾具6.3 確定導向裝置采用固定式鉆套，具體為d=8mm，H=16mm的B型固定鉆套。形狀及尺寸如如下圖所示：標記為：B18X16 JB