機械制造技術基礎課程設計專業：機械工程及自動化年級：學號：姓名：機械制造技術基礎課程設計說明書年產量為8000件的KCSJ-14曲柄的機械加工工藝規程及典型夾具專業：機械工程及自動化年級：學號：姓名：課程設計任務書工學院機械工程及自動化專業2011級學生姓名：趙國存課程設計題目：年產量為8000件的KCSJ-14曲柄的機械加工工藝規程及典型夾具課程設計主要內容：1.繪制零件的零件圖及毛坯圖2.設計零件的機械加工工藝規程，并：（1）設計繪制某一道工序的夾具總裝圖（2）填寫整個零件的機械加工工藝過程卡；（2）填寫所設計夾具的工序的機械加工工序卡；3.編寫設計說明書。設計指導教師（簽字）：教學基層組織負責人（簽字）：年月日課程設計學生成績評定表評分指標滿分值評分合計總成績平時表現（權重25%）學習態度和努力程度5獨立工作能力5工作作風嚴謹性5文獻檢索和利用能力5與指導教師探討能力5設計的數量和質量（權重25%）方案選擇合理性3方案比較和論證能力3設計思想和設計步驟3設計計算及分析討論3設計說明書內容完備性3設計說明書結構合理性2設計說明書書寫工整程度2設計說明書文字內容條理性2設計是否有應用價值2設計是否有創新2工藝規程卡（權重10%）填寫是否認真規范5工藝過程是否正確合理5圖紙（權重20%）圖樣標準化程度及圖面質量10圖樣表達正確程度10答辯（權重20%）表達能力4報告內容8回答問題情況6報告時間2指導教師評語：指導教師（簽字）：年月日目錄1零件分析 71.1零件的作用 71.2零件的工藝性分析 71.3零件的生產類型 82確定毛坯類型繪制毛坯簡圖 82.1毛坯的形式 82.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 82.3繪制毛坯圖 93工藝規程設計 93.1制定零件的機械加工路線 93.1.1選擇定位基準 93.1.2零件表面加工方法的選擇 103.1.3制定工藝路線 113.2機械加工工序設計（選擇加工設備與工藝裝備） 123.2.1選擇機床 123.2.2選擇夾具 133.2.3選擇刀具 133.2.4選擇量具 143.2.5確定工序尺寸孔的工序尺寸的設計 143.3確定切削用量及基本時間 153.3.1工序Ⅰ粗、精銑端面切削用量 153.3.2鉆削加工切削用量的選擇 163.3.3基本時間 173.3.4基本時間的計算 173.3.5輔助時間定額的計算 193.3.6其他時間計算 204專用夾具設計 214.1確定定位方案，選擇定位元件 214.2確定導向裝置 214.3確定夾緊機構 224.4確定其他裝置 224.5設計夾具體 24參考文獻 25課程設計概述機械制造技術基礎課程設計，是以機械制造工藝及工藝裝備為內容進行的設計。即以所選擇的一個中等復雜程度的中小型機械零件為對象，編制其機械加工工藝規程，并對其中某一工序進行機床專用夾具設計。課程設計的目的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。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。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，能夠做到熟練運用。零件圖1零件分析1.1零件的作用通過對該零件的零件圖的重新繪制知原圖樣的視圖是符合要求的，尺寸、公差及技術要求比較齊全。該零件屬于典型的曲柄類零件，而且為曲柄。因此，其主要的要素應該包括兩側面，大、小頭孔。另外，還有其他的輔助要素：小頭和大頭的徑向孔以及柄身部分的鑄造結構。它的所有表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。表面質量要求也不是很高，還是比較容易加工得到的，應該說，這個零件的工藝性較好。1.2零件的工藝性分析零件的材料為HT250，灰鑄鐵鑄造性能好，生產的工藝簡單，但塑性較差、脆性高，這也是它的缺點，因此不適合磨削，適合銑削加工，為此以下是曲柄需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：1、小頭孔Φ10H9以及與此孔相貫的Φ4的孔和Φ9的端面，并且要倒角。2、大頭孔Φ18H8以及與此孔相貫的Φ4的孔和Φ9的端面，并且要倒角。3、端面A和B、小頭孔1和小頭孔2與大頭端面的垂直度誤差為0.054、對小孔Φ10H9還有一定的位置要求，小頭孔1與大頭孔相隔100mm；小孔2與大頭孔相70mm。由上面分析可知，可以粗加工曲柄的端面A和B，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工大頭孔和小頭孔以及徑向孔和徑向孔的端面，并且保證位置精度要求。再根據各加工方法所能達到的的經濟精度及機床所能達到的位置精度，因為曲柄零件沒有復雜的加工曲面，所以根據上述技術要求采用常用的加工方法和常用的加工工藝均可保證上述的精度和要求。各個零件的加工要求和位置精度加工面加工精度要求值大頭兩端面17，未注公差尺寸，是小頭孔的基準面1.6小頭兩端面17.，未注公差尺寸，是小頭孔的基準面1.6相貫孔端面3個的端面均需加工，表面質量一般12.5大頭孔Φ18H8，并且還要倒角1.6小頭孔1Φ10H9，與大頭孔相隔100mm，并且還要倒角1.6小頭孔2Φ10H9，與大頭孔相70mm，并且還要倒角1.6大頭孔徑向孔Φ4與孔相貫3.2小頭孔1徑向孔Φ4與孔相貫3.2小頭孔2徑向孔Φ4與孔相貫3.21.3零件的生產類型大批量的生產2確定毛坯類型繪制毛坯簡圖2.1毛坯的形式零件結構比較簡單，根據大批量的年生產綱領可知，毛坯可通過金屬壓力鑄造的方法獲得。2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量查《機械制造技術基礎課程設計》表5-11毛坯鑄件典型的機械加工余量有：毛坯為灰鑄鐵，查表知金屬型毛坯的機械加工余量等級D~F,本方案等級選用F查《機械制造技術基礎課程設計》表5-8要求的鑄件機械加工余量：零件最大外形尺寸為126mm，故鑄件的加工余量為1.5mm，根據加工方法和工藝要求，可得到毛坯簡答尺寸。零件厚度=17+1.5*2=20端面C、E到軸線的距離為11+1.0=12.0端面D到軸心線的距離為16+1.0=17.02.3繪制毛坯圖3工藝規程設計3.1制定零件的機械加工路線3.1.1選擇定位基準本零件是曲柄類零件，孔是其設計基準，為了避免由于基準不重合而產生的誤差，應該選擇孔為定位基準，遵守基準重合的原則，選擇Φ18H8及它的端面為基準，由于本零件的全部表面都需要加工，而孔作為精基準要先加工，故應該選擇端面為粗基準。①粗基準的選擇：以零件的端面A（大頭上端面）為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔端面為輔助粗基準。②精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統一”原則，以粗加工后的端面B為主要的定位精基準，以兩個小頭孔端面為輔助的定位精基準3.1.2零件表面加工方法的選擇本零件的加工表面有端面，孔，小孔，材料為HT250，按照公差的等級和表面的粗糙度的要求，參考機械制造技術基礎課程設計，選擇的機械加工方法如下：上端面和下端面：未注公差尺寸，表面粗糙度Ra為1.6mm，需要進行粗銑和精銑加工。②相貫孔端面：未注公差尺寸，表面粗糙度為Ra12.5mm，粗銑即可。③大頭孔Φ18H8：表面粗糙度為Ra1.6mm，并進行倒角，需要進行鉆擴精鉸。④小頭孔2xΦ10H9：表面粗糙度為Ra1.6mm，并進行倒角，需要進行鉆擴精鉸。⑤大小頭孔徑向孔Φ4：表面粗糙度為Ra3.2mm，用鉆孔和鉸孔的成型刀具加工就可以了。各表面的加工方法見下表曲柄零件表面加工方法的選擇加工面加工方法的選擇值上端面和下端面粗銑上粗銑下精銑上精銑下1.6相貫孔端面粗銑12.5大頭孔鉆擴精鉸1.6小頭孔1鉆擴精鉸1.6小頭孔2鉆擴精鉸1.6大頭孔徑向孔鉆，鉸一次加工3.2小頭孔1徑向孔鉆，鉸一次加工3.2小頭孔2徑向孔鉆，鉸一次加工3.23.1.3制定工藝路線機械零件的加工工藝路線一般是先進加工基準面，先粗后精，先面后孔的原則，按照上述的原則，曲柄零件的加工工藝路線一根據曲柄零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領是大批大量的情況下,并盡量使工序集中來提高生產率，以便使生產成本盡量低。查《機械制造工藝設計簡明手冊》選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：1鑄造毛坯2粗銑Φ30，2XΦ20上端面，以毛坯為定位基準，采用X5020A3粗銑Φ30,2XΦ20下端面，以Φ30上端及2XΦ20下面為定位基準，采用X5020A4精銑Φ30上端面，以銑削加工后的Φ30，2XΦ20下端面為定位基準，采用X5020A5精銑Φ30下端面，以磨削后的Φ30，2XΦ20上端面為定位精基準，采用X5020A6鉆Φ18H8孔，鉆2xΦ10H9孔,以Φ30,2XΦ10H9端面為基準，采用專用群鉆加專用夾具；7擴Φ18H8孔，鉆2xΦ10H9孔,以Φ30,2XΦ10H9端面為基準，采用專用群鉆加專用夾具；8鉸Φ18H8，2xΦ10H9的孔,以Φ30,2XΦ10H9端面為基準，采用專用群鉆加專用夾具；9粗銑3個Φ9的端面，采用X5020A立式銑床加專用夾具；10鉆，鉸三個徑向孔Φ4，采用Z5125B立式鉆床加專用夾具；11去毛刺和倒角12檢驗入庫年產量為8000件的曲柄的機械加工工藝過程卡紅河學院機械加工工藝過程卡零件名稱曲柄材料型號45年產量8000毛坯種類鑄件批量大批每毛坯件數1工序號工序名稱工序內容機床型號刀具01毛坯處理清砂、熱處理（調制）02銑粗銑上、下端面X5面銑刀03銑精銑上、下端面X5面銑刀04鉆、擴、鉸鉆3孔、擴3孔、鉸3孔Z5132A擴孔鉆、鉸刀、麻花鉆05銑銑3XΦ9端面X5面銑刀06鉆、擴鉆，擴三個徑向孔Φ4Z5132A麻花鉆、擴孔鉆07去毛刺坩工去毛刺坩工工具08檢驗09入庫設計者設計日期指導教師日期曲柄徑向孔Φ4的鉆和擴紅河學院機械加工工序卡片工序名稱鉆、擴工序號06工序簡圖零件名稱曲柄零件號KCSJ-14零件質量每毛坯同時加工零件數1材料毛坯牌號硬度形式質量45200B模鍛設備夾具名稱型號專用夾具內千分尺立式鉆床Z5132A坩工工具設計者指導教師工步號及名稱安裝及公布說明刀具走刀長度mm走刀次數背吃刀量/mm進給量/(mm/r)主運動轉速/(r/min)切屑速度/（m/s）基本工時/min工步1鉆孔三個徑向孔Φ4麻花鉆711.950.24300.450.16工步2擴孔三個徑向孔Φ4擴孔鉆750.20.51000.451.243.2確定切削用量及基本時間3.2.1工序Ⅰ粗、精銑端面切削用量根據加工余量來確定銑削背吃刀量。粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。半精銑時，背吃刀量一般是0.5~2mm；精銑時一般是0.1~1mm或更小。銑削加工要注意區分的銑削要素包括：銑削速度（m/min）；銑刀直徑（mm）；銑刀轉速（r/min）；銑刀每轉工作臺移動速度，即每轉進給量（mm/r）；銑刀每齒工作臺移動速度，即每齒進給量（mm/z）；進給速度，即工作臺每分鐘移動的速度（mm/min）；銑刀齒數；銑削寬度，即垂直于銑刀軸線方向的切削層尺寸（mm）；銑削背吃刀量，即平行于銑刀軸線方向的切削層尺寸（mm）。銑削的切削用量查《機械制造技術基礎課程設計》表5-86~表5-88。機床：X51刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料：，齒數①粗銑背吃刀量：每齒進給量：根據參考文獻《機械制造技術基礎課程設計》，取銑削速度：根據參考文獻《機械制造技術基礎課程設計》，取機床主軸轉速：，②精銑背吃刀量：每齒進給量：根據參考文獻《機械制造技術基礎課程設計》，取銑削速度：根據參考文獻《機械制造技術基礎課程設計》，取3.2.2鉆削加工切削用量的選擇鉆削用量的選擇包括確定鉆頭直徑、進給量和切削速度。粗加工的時候，應該盡可能選擇大直徑鉆頭、大的進給量，再選擇合適的鉆削速度，以取得高的鉆削效率、提高生產率。查表《機械制造技術基礎課程設計》得鉆孔切削用量的選擇如下：鉆Φ18H8孔，采用高速鋼麻花鉆，按照工序尺寸可以知道，鉆孔的直徑為Φ17mm，所以可以得到背吃到量，查表可以得到進給量為0.70~0.86mm，選取進給量為，切削速度。鉆Φ10H9孔，采用高速鋼麻花鉆，按照工序尺寸可以知道，鉆孔的直徑為Φ9mm，所以可以得到背吃到量，查表可以得到進給量為0.47~0.57mm，選取進給量為，切削速度。③三個孔的徑向孔采用直柄麻花鉆Φ3.9mm，進給量為0.18~0.22mm，可以選取進給量為，切削速度，背吃刀量。④擴孔的切削用量選擇：大孔Φ18H8，采用機夾自炳擴孔鉆，進給量為，切削速度，背吃到量。小頭孔Φ10H9，采用機夾自炳擴孔鉆，進給量為，切削速度，背吃到量。徑向孔Φ4，采用機夾自炳擴孔鉆，進給量為，切削速度，背吃到量。⑤鉸孔的切削用量選擇：Φ18H8，采用直炳機用鉸刀，進給量為，切削速度，背吃到量。Φ10H9，采用，進給量為，切削速度，背吃到量。3.2.3基本時間時間定額是指在一定生產條件下，規定生產一件產品或完成一道工序所需消耗的時間。時間定額由基本時間，輔助時間，布置工作地時間，休息和生理需要時間，準備與結束時間等組成。3.2.4基本時間的計算⑴鉆削基本時間的計算，見《機械制造技術基礎課程設計》可以得到：計算公式：，其中式中：；，本次計算選取，其中D為鉆孔的孔徑，為刀具的主偏角。查《機械制造工藝設計簡明手冊》得：①鉆大孔Φ18H8和Φ10H9時：其進給量，主軸鉆速，，主偏角所以徑向孔Φ4：其進給量，主軸鉆速，，主偏角所以③大頭孔和小頭孔徑向孔時間：計算的小頭孔的時間為0.15min故我們去大頭孔的時間為準，為0.16min⑵擴大頭孔Φ18H8的基本時間的計算，見《機械制造技術基礎課程設計》得：計算公式，式中：；其中為擴孔前的孔徑（mm）；D為擴孔后的孔徑（mm）；為主偏角。查表《機械制造技術基礎課程設計》得：②可以選取進給量為，分5次走到完成，主軸鉆速為。取，，D=17.85mm，，∴③擴時間∴擴總時間。⑶鉸徑向孔Φ4的基本時間的計算，見《機械制造技術基礎課程設計》，計算公式，式中：；為精鏜孔前的孔徑（mm）；D為精鏜孔后的孔徑（mm）；為主偏角。②擴徑向孔時間計算：進給量，主軸鉆速為，，∴∴∴∴擴徑向孔總時間。⑷精鉸大頭孔Φ18H8和小頭孔的時間計算：進給量，主軸鉆速為，，?！?.2.5輔助時間定額的計算查表《機械制造技術基礎課程設計》得：動作時間/min動作時間/min拿取工件并放在夾具上0.8手動放松夾緊0.6拿取扳手、啟動和調節切削液0.05氣、液動放松夾緊0.03氣、液動夾緊工件、工件快速趨近刀具0.04用劃線針找正并鎖緊工件0.25手動夾緊工件0.7打開或關上回轉壓板或鉆模板0.5啟動機床，變速或變換進給量、放下清掃工具0.02拿鏜桿將其穿過工件和鏜模并連接在主軸上1接通或斷開自動進給，放下量具或拿清掃工具0.03在鉆頭、鉸刀、絲錐上刷油0.1工件或刀具退離并復位0.04根據手柄刻度調整背吃刀量、用壓縮空氣吹凈夾具0.05變換刀架或轉換方位0.95移動轉臂，鉆頭對準鉆套0.07放松移動鎖緊尾架0.45更換普通鉆套，用內徑千分尺測量一個孔徑0.3更換夾具導套、測量一個尺寸（用極限量規）0.10回轉轉模轉換方位0.4更換快換刀具（鉆頭、鉸刀）0.15清理磁性工作臺以便安裝工件0.5取量具0.04取下工件0.5清掃工件或清掃夾具定位基面0.153.2.6其他時間計算①作業時間指的是基本時間和輔助時間之和。即是：=+。②布置工作地時間，操作者用于照管工作地，使之保持正常的工作狀態和良好的工作環境所消耗的時間，一般按作業時間的2%~7%計算，即??；③休息及生理需要時間，操作者為恢復體力和滿足生理上需要所消耗的時間，一般是作業時間的2%~7%計算，即?。虎軠蕚溆诮Y束時間，操作者為生產一批產品或零件進行準備和結束工作所需消耗的時間。一般按工作時間的2%~7%計算，即取4專用夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工零件曲柄時，需要設計專用夾具。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。我們設計了3個專用夾具為了保證定位面的精度要求，我們設計了一個加工上下平面的夾具，為了方便鉆孔我