1、课程设计说明书课程名称： 机械制造技术基础 题目名称：镗套座的工艺规程设计和夹具设计 班 级：20 09 级 机 制 专业 1 班姓 名： 曹 旋 学 号： 200940614219 指导教师： 陈志亮 评定成绩：教师评语：全套图纸加 153893706指导老师签名：20 年 月 日目 录一、课程设计任务书 3二、零件的分析及加工方案的制定 8三、必要的工序尺寸，加工余量及公差的计算 9四、选择车床、量具、刃具 11五、确定切削用量，时间定额 12六、专用夹具设计 17七、设计小结 18八、参考文献 18一、课程设计任务书（一） 、设计目的机械制造工艺学是以机械制造中的工艺问题为研究对象，实践
2、性较强的一门学科，学生在学完了工艺课后并完成了生产实习的基础上，还应通过课程设计受到一次理论联系实际的综合训练，培养运用所学知识分析和解决机械制造工艺技术问题的能力。通过课程设计，学生应在下述各方面得到锻炼：1.能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位。夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2.提高结构设计能力。学生通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。3.学会使用手册及图表资料。4.能具备一定创新能力的培养。（二） 、设计内容要求编
3、制一个典型的中等复杂程度的机器零件的机械加工工艺规程，按教师指定设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。具体内容如下：1选择毛坯的制造方法，制定毛坯技术要求。2拟定零件的机械加工工艺过程。3合理选择各工序的定位基准。4正确确定各工序的夹压位置和夹紧力的方向和作用点。5确定各工序所用的加工设备。6确定刀具材料，类型及规定量具种类。7确定一个加工表面的工序余量和总余量。8选定一个工序的切削用量。9确定工序尺寸，正确拟订工序技术要求。10确定工序使用的冷却润滑液。11计算一个工序的单件工时。12设计指定工序的专用夹具（需计算切削力、夹紧力） 。绘制夹具装配图。13测绘夹具中的指定零件。14填写
4、工艺文件。15编写设计说明书。（三） 、设计程序和一般要求零件机械加工工艺规程的制定：在有关的原始资料准备完毕后，即可按下列步骤和方法进行设计工作：1.分析研究零件图纸，进行工艺审查。(1)了解零件在整机中的作用及工作条件，结构及工艺特点。(2)分析零件图上各项技术要求制定的依据，确定主要加工表面，并找出关键技术问题。(3)审查各项技术要求是否合理，零件的结构工艺性是否良好，选用材料是否恰当。2.确定生产类型和工艺安排的基本倾向。(1)生产类型单件小批生产，成批生产，大批大量生产。(2)工艺安排的基本倾向。工序集中原则，工序分散原则。(3)设备选择通用设备+通用工装；通用设备+专用工装；专用设
5、备+专用工装。(4)工艺手段常规工艺，新工艺或特种工艺3.选择毛坯(1)确定毛坯铸件：木模手工造型；金属模机器造型。锻件：自由锻；模锻。型材(2)确定毛坯形状(3)规定毛坯精度等级(4)给出加工表面的总余量(5)制定毛坯技术要求(6)绘制毛坯零件综合图4.拟定工艺路线(1)正确选择定位基准 选定精基准 选定粗基准同时确定各工序工件的夹压位置和夹紧力的方向和作用点。(2)确定各加工面的加工方法及加工方案。先确定主要表面的加工方法，而后确定其它各次要表面的加工方法。先确定主要表面的终加工方法，然后再确定各准备工序的加工方法。(3)确定工序集中与分散根据给定的生产类型，零件特点、机床负荷和具体生产条
6、件，统筹考虑各工步的组合，确定工序集中与分散的实施方案。(4)加工顺序的安排切削加工工序、热处理工序和其他辅助工序统筹合理安排。切削加工顺序的安排需遵循基面先行，先面后孔，先粗后精，先主后次等项原则。5.选择各工序所采用的设备结合生产类型、加工精度、零件尺寸、夹具等因素综合考虑，查阅手册，合理确定机床型号规格。6.确定加工余量，工序尺寸和公差(1)确定加工余量工序余量和总余量一般可参考手册推荐的资料查取，据此方可完成毛坯图。(2)确定工序尺寸和公差工序尺寸计算，可采用尺寸链原理进行，也可根据手册选定。7.确定一个工序的切削用量切削用量可通过手册查取。8.选定各工序的冷却润滑液9.计算一个工序的
7、单位工时（二）设计指定工序的专用夹具对指定工序的加工技术要求、定位夹紧方案、毛坯情况、所用机床、刀具、加工余量、切削用量进行了解分析后，即可着手收集同类型夹具及典型结构的资料，按下列步骤进行专用夹具的设计：1最后确定工件的定位方案，合理选择和设置定位无件。2确定刀具的对刀、导引方式，合理选择和设置导向元件。3计算切削力（1）分析和判断力的性质和方向（2）根据工序中负荷最大的工步确定切削力4计算夹紧力（1）最后确定夹紧力的作用点和方向（2）根据切削力方向和夹紧力方向间的相互关系确定所需的最大夹紧力。（3）引入安全系数确定实用夹紧力（4）根据传动系统的特性算出夹紧作用力（动力）（5）根据动力源元件
8、的性质（如气缸、螺旋等）确定动力源元件的尺寸（如气缸、螺纹直径等） 。5确定总的夹紧方案力源装置、中间递力结构、夹紧元件、夹紧机构6确定夹具其它组成部分（如分度装置等）及夹具体的结构型式。7绘制夹具原理图和结构草图8绘制夹具装配图（1）装配图比例一般按 1:1 绘制（2）主观图尽可能选取与操作者正对的位置，视图配置和选择应能完整地表达整个夹具各部分结构。（3）工件的外形轮廓和主要表面（定位基面、夹紧表面和被加工表面）用黑色双点划线画出，视为假想透明体，不影响夹具元件的绘制，被加工表面的加工余量可用网纹线画出。（4）装配图上有关尺寸，公差配合和技术条件标准，均需符合有关国家标准。（5）夹具零件应
9、尽量采用标准，规格化零件，并标号及列出零件明细表。9绘制指定的夹具零件工作图应有足够的视图和剖面、全部尺寸、公差、形位公差、粗糙度及其它技术条件（包括零件材料和热处理要求等） 。（四）撰写设计说明书说明书是设计者将自己的设计成果、设计意图、理论根据用文字图表方式加以系统的阐述，重点是设计方案的论证和分析，在设计过程中考虑各种问题的出发点和最后选择的依据，以及必要的计算过程或其他说明。自课程设计开始之日起，学生应逐日将所设计的内容记入说明书草稿本内，设计终了时，整理撰写成文，装订成册。说明书应力求立论鲜明，论证严谨，计算准确，文理通顺，字迹端正，说明书一般包括以下内容。(1) 目录(2) 设计任
10、务书（课题、设计要求）(3) 有关零件的说明（零件的结构特点、技术要求分析，加工工艺性等）(4) 有关设计条件的说明（生产纲领、生产类型、给定条件）(5) 毛坯的确定(6) 有关基准选择说明(7) 重点工序的说明(8) 不同方案的比较分析(9) 绘制采用方案的工序简图(10) 加工余量的确定(11) 切削用量的选择(12) 时间定额的确定(13) 夹具原理图（工序循环的简要说明）(14) 切削力和夹紧力（包括油、气缸直径）的计算(15) 附参考书和资料目录（五） 、成绩考核1.考核内容：(1)设计内容是否具备创新性、可行性。(2)图纸质量、说明书撰写质量。2.成绩评定：学生全部设计完成后交指导
11、教师审查签字，根据考核内容以五级分制评定设计成绩。设计结束后，将全部设计图纸及说明书装订成册交教研室保存。（六） 、时间安排课程设计时间安排为 2 周。1接受任务，收集资料 约 0.5 天2工艺设计（工艺方案、工艺规程、毛坯图、工序图等）4 天3确定夹具方案，绘制夹具结构草图 1.5 天4绘制夹具装配图 2 天5绘制夹具零件工作图 1 天6整理说明书 1 天二 零件的分析及加工方案的制定2.1 分析零件的作用及技术要求镗套座是支承套筒的作用，起定位、夹紧套筒的作用。技术要求有套筒座的圆角为 R3，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准，所以底面
12、的粗糙度也有很高的要求。支撑孔一面有 4 个螺纹孔，底座有 4 个螺纹孔和 2 个孔需要加工。具体的要求是：支承孔中心到底面尺寸为 2100.1，支承孔尺寸要求为 100 支承孔内表面粗糙度 Ra值为 0.8；底面的表面粗糙度要求是 Ra值为 1.6；还有底面一边的两个螺栓孔之间尺寸为700.1；底座宽度尺寸为 1200.3，长度尺寸为 3700.2。2.2 零件的工艺分析从镗套座零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以下端面为基准的加工面 这一组加工面包括：台阶面，铣 100 孔两端面及其各螺纹孔。 2. 以 100 为定位
13、中心的加工面，这一组加工面包括底座面和 4-M18 螺纹孔，8 孔。2.3 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200，零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型， 。零件材料为 HT200，生产类型为大批量生产，采用砂型铸造，二级精度铸造。2.4 定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计的重要工程之一，基准的选择正确与否，关系到加工质量、生产效率和加工成本。零件孔和底座面的表面粗糙度要求高，利用大孔和底座互为基准。2.5 制定加工工艺路线方案：1 铸造毛坯2 时效处理3 粗铣底座下端面4 铣底
14、座上端面5 粗铣大孔端面6 粗铣底座四周面7 钻底座两个 8 通孔8 粗镗 100 大孔9 半精铣底座下端面10 半精镗大孔11 精铣底座下端面12 精铣大孔端面13 加工底座 4 个 18 螺纹孔14 加工大孔端面 4 个螺纹孔15 精镗 100 孔16 检验、入库三、必要工序尺寸，加工余量及公差的计算1、100 孔的加工（1）支承孔孔径 100，表面粗糙度为 0.8，加工方案为粗镗、半精镗、精镗、 ，下面求解各道工序尺寸及公差。毛坯总余量=8mm精镗加工余量=0.5mm 半精镗加工余量=2.5mm粗镗加工余量=5mm（2）计算各工序尺寸的基本尺寸浮动镗后孔径应达到图样规定尺寸，因此浮动镗工
15、序尺寸即图样上的尺寸 4D=100mm（设计尺寸） 。其他各道工序基本尺寸依次为：半精镗 3=（1000.5）mm=99.5mm粗镗 2=（99.5-2.5）mm=97mm毛坯 1=(97-5)mm=92mm（3）确定各道工序尺寸的公差及其偏差通过查表和计算确定毛坯总余量及其公差、工序余量以及工序的经济精度和公差值.孔的工序尺寸及公差的计算(mm）工序名称 工序余量 基本工序尺寸 工序的经济精度 工序尺寸及公差精镗 0.5 100 H8(0.54) 100 0.35半精镗 2.5 100-0.5=99.5 H10( .1) 99.5 .14粗镗 5 99.5-2.5=97 H13(0.54)
16、97 0.5毛坯 8 97-5=92 1.2 92 1.22 底面的工序尺寸及公差计算底面以孔中心为定位基准，经过了粗铣、半精铣和精铣。（1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下：毛坯总余量=8mm精铣加工余量=1mm半精铣加工余量=2mm粗铣加工余量=5mm（2）计算各工序尺寸的基本尺寸。精铣平面后应该达到规定的尺寸，因此精铣工序尺寸即是图样上的尺寸，表面粗糙度 1.6，定位尺寸为 2100.1。其他各工序基本尺寸依次为半精铣 H=（210+1）mm=211mm粗铣 H=（211+2）mm=213mm毛坯 H=（213+5）mm=218mm（3）确定各工序尺寸的公差及其偏差。工序尺
17、寸的公差按各加工方法所能达到的经济精度确定底面的工序尺寸及公差的计算 mm工序名称 工序间余量 工序达到的公差 工序尺寸及公差精铣 0.5 IT8 1.02半精铣 1.5 IT11 35.粗铣 2 IT12 0.4-毛坯 4 1mm 1284、选择车床、量具、刃具（一）选择机床工序 3、4、5、9、11、12 是铣削加工，各工序的工步数不多，根据工件尺寸选用 X5020A 立式铣床。工序 7、13、14 是钻孔、攻螺纹。根据工件尺寸可以选用 Z525 型钻床。工序 8、10、15 是粗镗、半精镗、精镗、支承孔，根据工件尺寸可以选用 T68型卧式镗床。（二）选择量具本零件属成批生产，一般情况下尽
18、量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考本书有关资料，选择如下。（1）选择加工孔用量具。100mm 孔经粗镗、半精镗、精镗三次加工。粗镗97 0.54mm，半精镗 99.5 0.14mm，精镗 100 0.35mm。 粗镗孔 97 0.54mm，公差等级为 ITl3，选择测量范围 0mm-60mm 的内径千分尺即可。 半精镗孔 99.5 0.14mm，公差等级为 IT10，选择测量范围 0mm-60mm 的内径千分尺即可。 精镗孔 100 0.35mm，由于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，故宜选用极限量规。根据孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规（GB/T 6322-1986
19、)。（2）选择加工工艺孔量具。有 8mm、10mm、18mm 三种孔，可以选择测量范围 0mm-20mm 的内径千分尺即可。（3）选择测量底面至支承孔轴线距离的量具。由于是测量底面至支承孔轴线距离，故需要与支承孔相匹配的标准芯棒，其尺寸为 100mm，然后测量轴线中心至底面距离选择测量范围 0mm-300mm 的游标卡尺即可。当然由于加工时每个工件都需进行测量，也可以设计一个专用量具（通规止规）来测量，这样可以大大减少劳动时间。（三）选择刃具（1）铣削底面时，选用硬质合金端面铣刀，直径 D=220mm（2）铣削底台面和螺纹孔面时，选用硬质合金端面铣刀直径 D=220mm（3）镗孔时选用机夹单刃
20、高速钢镗刀直径 D=60mm（4）钻孔 18mm 时，选用直柄麻花钻，直径 18mm（5）钻孔 8mm 时，选用直柄麻花钻，直径 8mm（6）钻孔 10mm 时，选用直柄麻花钻，直径 10mm五、确定切削用量、时间定额（一）确定切削用量、时间定额铣底面1、粗铣底面（A）确定切削用量a确定背吃刀量粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铣底面 A 的加工余量为 2mm，选择背吃刀量 map2。b确定进给量根据机械制造技术课程设计指导 ，选择每齿进给量 f为 0.3mm/z.c选取切削速度根据机械制造技术课程设计指导 ，选择切削速度 min/6.34Vc（
21、2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册，磨钝标准为 0.5mm，刀具的耐用度 180iT。（3）确定机床主轴转速 n mi/50.1214.6.30rdvn（B）确定时间定额（2 个工位）一个工位基本时间 zMbfllT212.92min=175s其中 ml168为切削加工长度； 1l为刀具切入长度； 2l为刀具切出长度；Mzf为工作台水平进给量。 )3(5.021eadl3.4mm其中 d=220mm； 5； 90rk2l=35，取 2l=4mmznfMZ0.143.=60.12mm/min半精铣底面（A）确定切削用量a确定背吃刀量半精铣时，背吃刀量一般为 0.52mm，所以取背
22、吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a=1.5mm。b确定进给量根据机械制造技术课程设计指导 ，选择每齿进给量 zf为 0.2mm/z.c选取切削速度根据机械制造技术课程设计指导 ，选择切削速度 min/0.4vc。（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册取磨钝标准为 0.5mm，刀具的耐用度 18iT。（3）确定机床主轴转速 n： min/57.90214.3.0rdvn（B）确定时间定额（2 次走刀）一次走刀基本时间 zMbfllT213.61min=216.8s其中 ml601为切削加工长度； 1l为刀具切入长度； 2l为刀具切出长度； Mzf为工作台水平进给量。 )3(5.
23、21eadl3.4mm其中 d=220mm； 5； 90rk2l=35，取 2l=4mmznfMZ7.4.0=46.32mm/min精铣底面 A（A）确定切削用量a确定背吃刀量精铣时，精铣时一般为 0.11mm 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确定进给量根据机械制造技术课程设计指导 ，选择每齿进给量 zf为 0.12mm/z.c选取切削速度根据机械制造技术课程设计指导 ，选择切削速度。 min/49vc（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术课程设计指导 ，取磨钝标准为 0.5mm，由表 9。4-7 查得刀具的耐用度 180minT。（3）确定机床
24、主轴转速 n min/70.9324.3rdvn（B）确定时间定额（2 次走刀）一次走刀基本时间 zMbfllT214.92min=295s其中 ml601为切削加工长度； 1l为刀具切入长度； 2l为刀具切出长度； Mzf为工作台水平进给量。 )3(5.21eadl3.4mm其中 d=220mm； 5； 90rk2l=35，取 2l=4mmznfMZ7.341.0=34.04mm/min镗 100 孔粗镗（A）确定切削用量a 确定背吃用量粗镗时，为提高效率，一般选择镗削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程镗完，所以粗镗大孔时加工余量为 5mm，选择背吃刀量 5mapb 确定进给量和切削速度（1
25、）根据机械制造技术课程设计指导 ，选择进给量为 f=0.5mm/r 切削速度为0.5m/s.（2）确定镗刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术课程设计指导取粗镗时单刃镗刀刀具的耐用度 T=50min。（3）确认机床主轴转速 r/min23.159604.3.60ndvs（B）确定时间定额基本时间 fnllTb212.176min=130.6s其中 ml65为切削加工长度； 1l为刀具切入长度； 2l为刀具切出长度；f为主轴每转刀具的进给量。 )32(tan1rspkl4.29mm其中 sp1.5mm； 40r2l=35，取 2l=4mm半精镗确定切削用量a 、确定背吃用量半精镗时，取背吃刀量等于
26、其在此工序的加工余量，即 a=2.4mm。B、确定进给量和切削速度c、根据机械制造技术课程设计指导 ，选择进给量为 0.4mm/r 切削速度为0.6m/s.（2）确定镗刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术课程设计指导取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度 T=50min。（3）确认机床主轴转速 min/19.064.3.60rdvns （B）确定时间定额基本时间 fnllTb212.25min=135s其中 ml65为切削加工长度； 1l为刀具切入长度； 2l为刀具切出长度；f为主轴每转刀具的进给量。 )32(tan1rspkl2.917mm其中 sp0.2mm； 40r2l=35，取 2l=4mm精
27、镗（1）确定切削用量a、 确定背吃用量取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a=0.5mm。b、确定进给量和切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-69，选择进给量为 0.3mm/r 切削速度为0.4m/s.（2）确定镗刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术基础课程设计表 3-7 取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min。（3）确认机床主轴转速 min/127.4604.3.60rdvns （B）确定时间定额基本时间 fnllTb214.36min=261.7s其中 ml160为切削加工长度； 1l为刀具切入长度； 2l为刀具切出长度；f 为主轴每转刀具的进给量。 )32(tan1rs
28、pkl2.68mm其中 sp0.15mm； 40r2l=35，取 2l=4mm六.专用夹具设计 本次设计的专用夹具为镗 100 孔的夹具。1、定位原理分析：本工件在加工 100 孔时采用底面和底面 8 孔作为定位基准，易于做到工艺过程中的基准统一，保证工件的相对位置精度，且具有支撑面大，支撑刚性好等优点；本工件采用底面定位基准，工件底面为第一定位基准，限制了 x、y 方向转动，z 方向移动三个自由度；孔为第二定位基准，利用圆柱销和圆锥销限制了 x、y 方向移动两个自由度和 z 方向转动自由度，所以此定位方案符合六点定位原理，采用压板将工件压紧。2、切削力计算切削力合力分解成空间三个相互垂直的切
29、削分力：切削力 cF，进给力 f和背向力 pF。且合力 F 为 F= 2f2pcF。一般情况下， c： f： p=1：:0.4:0.25 。镗孔时 cF=900 pa0.75fK。 p为背吃刀量，f 为进给量，K 为修正系数。3 夹紧力计算夹具设计中利用螺旋压板夹紧机构，由机械制造技术课程设计指导表 727 知， J= )(tan21ldMC=534N。式中 为传动效率， 为螺纹升角， 2d为螺纹中径，为螺纹摩擦角， c为转矩。7、设计小结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关机械制造工艺学方面的知识。在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所
30、在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。在课程设计过程中 我们不断发现错误，不断改正、不断领悟、不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。 ，在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功、收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践。在这段日子里，可以说得是苦多
31、于甜，但是可以学到很多很多的东西同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。8、参考文献1 刘长青.机械制造技术基础课程设计M.武汉：华中科技大学出版社，20072 杨舜州.机械制造技术基础.长沙：中南大学出版社，20063 李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，20114 王先逵.机械加工工艺手册.北京：机械工业出版社，20075 肖继德.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，20006 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，2009
