1、辽宁工程技术大学课程设计 I一、设计题目(学生空出，由指导教师填写)连接盘的机械加工工艺规程及钻削 4X10 孔工艺装备设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1 张(2) 生产类型:中批或大批大量生产三、上交材料(1) 绘制零件图 1 张(2) 毛坯图 1 张(3) 机械加工工艺过程综合卡片(参附表 1) 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张(4) 夹具装配图 1 张(5) 夹具体零件图 1 张(6) 课程设计说明书(50008000 字) 1 份四、进度安排(参考)(1) 熟悉零件,画零件图 2 天(2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5 天(3)
2、 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9 天(4) 编写说明书 3 天(5) 准备及答辩 2 天五、指导教师评语成 绩： 指导教师： 日 期： 辽宁工程技术大学课程设计 II摘 要在机械制造的机械加工，检验，装配，焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和工件的质量。本次设计主要是进行连接盘零件的专用夹具的设计，是对我们以往所学知识的总结和对我们所掌握知识的一次扩展。本文主要从工艺规程的指定与夹具的设计两方面出发。根据零件本身的特点，生产类型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。在工艺规程方面：确定生产类型，综合考虑其准确度高
3、，生产效率高，消耗经济少等方面，选择一个最优方案；在夹具设计方面，因为是回转体盘状零件，加工 4X10 孔，选择钻床加工，考虑诸多因素拟订最优方案，最终完成本次设计。全套图纸，加 153893706辽宁工程技术大学课程设计 IIIAbstractThe machine made in the machine processes, examining, assembling, welding with heat handle to wait cold and hot craft process in, use a great deal of tongs, in order to the gear
4、ing process object, making it occupy right position to promise the quality of spare parts and work piece.This design is mainly the design of appropriation tongs which carries on land spare parts, is tally up the knowledge that we learn before and to the once expanding of the knowledge that we contro
5、l.This text mainly sets out from the design both side of the specifying of craft rules distance and the tongs.According to the characteristics of spare parts, the function produced type and spare parts while concretely working choice the craft rules distance and tongs.In the craft rules distance asp
6、ect:Assurance produce a type, comprehensive consider its ccurate degree high, produce an efficiency is high, consume economy little etc. aspect, choose the superior project;Design aspect in the tongs, because of is a soild of revolution, process 4X 10 bores, the choice drills a bed to process, 辽宁工程技
7、术大学课程设计 IVconsidering many factors to draw up the superior project, end completion originally time design.目 录1 零 件 的 分 析 .51.1 零 件 的 作 用 61.2 零 件 的 工 艺 分 析 62 机 械 加 工 工 艺 规 程 设 计 72.1 毛 坯 的 制 造 形 式 72.2 基 准 面 的 选 择 72.2.1 粗 基 准 的 选 择 72.2.2 精 基 准 的 选 择 72.3 制 订 工 艺 路 线 72.4 机 械 加 工 余 量 、 工 序 尺 寸 及 毛
8、 坯 尺 寸 的 确 定82.5 确 定 切 削 用 量 92.5.1 工 序 38： 92.6 时 间 定 额 计 算 103.指 定 工 序 的 专 用 机 床 夹 具 设 计 .113.1 问 题 的 指 出 113.2 夹 具 设 计 .113.2.1 定 位 基 准 的 选 择 113.2.2 切 削 力 及 夹 紧 力 的 计 算 .113.3 定 位 误 差 的 分 析 133.4 夹 具 设 计 及 操 作 的 简 要 说 明13辽宁工程技术大学课程设计 V4.方 案 综 合 评 价 与 结 论 .145. 本 次 课 程 设 计 体 会 与 展 望 14参 考 资 料 .15
9、1 零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是连接盘，连接盘的主要作用是连接管件和传递运动。1.2 零件的工艺分析连接盘的零件图中规定了一系列技术要求：加工表面 尺寸及偏差/mm 公差/mm 及精度等级 表面粗糙度 Ra/um 形位公差/mm连接盘顶面 240 IT12 6.30.10 A连接盘底面 530 0-0.070 IT7 1.6 0.08 A0.10 B 630 外圆表面 630 IT12 6.3辽宁工程技术大学课程设计 VI 440 外圆表面 440 IT12 1.6 550 外圆表面 550 IT12 6.3 420 外圆表面 420 +0.086+0.023 IT7 6.3
10、 0.06 A 240 外圆表面 240 IT12 6.310 孔 X4 10 IT10 6.3180 内孔 180 0+0.04 IT7 1.6 375 锥形内孔 375 0+0.057 IT7 3.2连接盘厚度 160 IT12连接盘底面宽度 150+0.043 IT9 1.6630 外圆表面宽度 30 IT12 1.6440 外圆表面宽度 60 0+0.074 IT9 1.6550 外圆表面宽度 15 IT12 6.3420 外圆表面宽度 15 IT12 6.3240 外圆表面宽度 25 0+0.052 IT9 6.3 180 孔键槽长 550-0.074 IT9 6.3辽宁工程技术大学
11、课程设计 VII2 机械加工工艺规程设计2.1 毛坯的制造形式零件材料为 HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,且生产类型:中批或大批大量生产，故采用金属模机器造型铸造。2.2 基准面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。也是保证加工精度的关键。2.2.1 粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择连接盘右端面和 240 外圆面作为粗基准。采用 240 外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用端盖右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。2.2.2 精基准的选择根据该端盖零件的技术要求，选择端盖左
12、端面和 180 孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。180 孔的轴线是设计基准，选用其作精基准定位连接盘两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的端面跳动度要求。选用端盖左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。 180 孔键槽宽 45 0+0.3 IT12 6.3 180 孔键槽高 11.4 IT12 6.3辽宁工程技术大学课程设计 VIII2.3 制订工艺路线以下工艺过程详见械加工工艺过程卡片2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工及毛坯尺寸的确定：综合铸件的
13、材料、加工方式与生产规模，选定毛坯公差等级为 CT9（表 2-1） ，毛坯铸件的机械加工余量等级为 E（表 2-5）项目 机械加工余量/mm尺寸工差/mm 毛坯尺寸/mm 备注连接盘轴向长度1601.1 2.8 163.6 表 2-3、2-4连接盘底面530 外圆表面2.2 3.6 536.2 表 2-3、2-4630 外圆表面 2.2 3.6 636.2 表 2-3、2-4550 外圆表面 2.2 3.6 556.2 表 2-3、2-4420 外圆表面 2.2 3.6 426.2 表 2-3、2-4 180 内孔 1.4 2.8 175.8 表 2-3、2-4375 锥形内孔孔1.4 3.2
14、 370.6 表 2-3、2-4630 外圆表面宽0.4 1.8 31.7 表 2-3、2-4550 外圆表面宽0.4 1.8 61.0 表 2-3、2-4240 外圆表面 1.4 2.8 244.2 表 2-3、2-4240 外圆表面宽0.4 1.8 24.8 表 2-3、2-4工序尺寸确定：这里只确定钻、铰 10 孔的加工余量、工序尺寸和公差，如下图所示：辽宁工程技术大学课程设计 IX由表 2-28可查得，粗铰余量 Z 粗铰 =0.16mm;钻孔余量 Z 钻=9.8mm。查表 1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，粗铰：IT10；钻：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定
15、各工步的公差值分别为，粗铰：0.15mm;钻：0.058mm。综上所述，该钻孔工序各工步的工序尺寸及公差分别为，粗铰：9.96 0+0.058mm;钻：9.8 0+0.15mm。2.5 确定切削用量（1）钻孔工步1）背吃刀量的确定 取 ap=9.8mm.2) 进给量的确定 由表 5-22，选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r。3）切削速度的计算 由表 5-22，按铸铁硬度为 HBS200241计算，切削速度 v选取为 10m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d 可求得该工序钻头转速 n=318.47 r/min ,参照 Z3040型摇臂钻床的主轴转速，取转速 n=320r/
16、min ,再将此转速代入公式（5-1） ，可求出该工序的实际钻削速度为 v=3.14nd/1000=10.05m/min。（2） 粗铰工步1）背吃刀量的确定 取 ap=0.98mm。2) 进给量的确定 由表 5-31，选取该工步的每转进给量f=0.5mm/r。辽宁工程技术大学课程设计 X3）切削速度的计算 由表 5-31，切削速度 v选取为 2m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d 可求得该工序钻头转速 n=63.69 r/min ,参照 Z3040型摇臂钻床的主轴转速，取转速 n=80r/min ,再将此转速代入公式（5-1） ，可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/
17、1000=2.5 m/min。2.6时间定额的计算1基本时间 tj的计算（1） 钻孔工步根据表 5-41，钻孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中l=30mm;l2=1mm;l1=D/2*cotkr+(12)=9.8/2*cot54+1mm=5.3mm;f=0.1mm/r;n=320mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 tj=68s。 （2） 粗铰工步根据表 5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1 由表 5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.
18、08 的条件查得 l1=0.37mm; l2=15mm; 而 l=30mm; f=0.1mm/r; n=80r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 tj=340s。2辅助时间 ta的计算根据第五章第二节所述，辅助时间 ta与基本时间 tj之间的关系为 ta=(0.150.2) tj ,这里取 ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间为：ta=0.15x68s=10s;粗铰工步的辅助时间为：ta=0.15x340s=51s;3. 其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与
19、终结时间。由于端盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间 tb是作业时间的 2%7%，休息与生理需要时间 tx是作业时间的 2%4%，这里均取3%，则各工序的其他时间可按关系式（3%+3%） （tj+ta）计算，它们辽宁工程技术大学课程设计 XI分别为：钻孔工步的其他时间为：tb+tx =6%x(68s+10s)=4.68s;粗铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(340s+51s)=23.46s;4单件时间 tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为：钻孔工步 tdj钻=68s+10s+4.68s=82.68s;粗铰工步 tdj粗铰=340s
20、+51s+23.46s=414.46s;因此，此工序的单件时间 tdj=tdj钻+tdj 粗铰 =82.68s+414.46s=497.14s。3指定工序的专用机床夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。最后决定设计 10 钻孔的钻床专用夹具。本夹具将用于 Z3040摇臂钻床。刀具为麻花钻、铰。3.1 问题的指出本夹具主要用来钻 10 孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.2 夹具设计3.2.1 定位基准的选择由零件图可知，4 个 10 孔中在 630 外圆端面上均匀、对称分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求
21、。其设计基准为连接盘的轴向内孔中心轴线，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以 180 内孔面作为定位基准。为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对 10 孔进行加工。同时，准备采用螺旋压板夹紧机构夹紧。3.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具：10 的麻花钻，10 的锥度铰刀。辽宁工程技术大学课程设计 XII钻孔切削力：查机床夹具设计手册 P70表 3-6，得钻削力计算公式： HBDSP6.09.06.7式中 P钻削力t钻削深度, 30mmS每转进给量, 0.1mmD麻花钻直径, 10mmHB布氏硬度，224HBS 所以HBDSP6.09.06.7=1440.6（N）铰孔时的
22、切削力：查机床夹具设计手册 P70表 3-6，得钻削力计算公式： HBStP6.04.02.19式中 P切削力t钻削深度,30mmS每转进给量, 0.5mmD铰孔钻直径, 10mmHB布氏硬度，224HBS 所以HBStP6.04.02.19= 1651.1（N）夹紧力的计算辽宁工程技术大学课程设计 XIII钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册P70 表 3-6，查得工件以一个面和一个孔定位时所需夹紧力计算公式： dtdfLQWgz 132)(式中 螺纹摩擦角平头螺杆端的直径1 工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16f 螺杆直径dz螺纹升角Q 手柄作用力L 手柄长度则所需夹紧力 dtdfLQWgz
23、132)(=834.2N根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。3.3 定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为定位销轴，而该定位元件的尺寸公差为 0.04-（ -0.083-0.043),而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。辽宁工程技术大学课程设计 XIV3.4 夹具设计及操作的简要说明 此次设计的夹具夹紧原理为：通过 180 孔和底面为定位基准。定位元件：定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计用可换定位销轴，以钻模板引导刀具进行加工。采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。4.方案综合评
24、价与结论本夹具加工过程稳定,经济方面也大大减少了开支,生产效率也提高了很多，因此本方案适合大批量生产。5. 本次课程设计体会与展望本次课程设计是我们在结束所有专业课程以后的一次综合性设计，它不仅测试了我们所学的知识是否扎实，而且还为我们接下来的毕业设计做好了铺垫。通过这次课程设计，我所学的知识得到了巩固，充分发挥了我们个人的潜力。在这次设计过程中，虽然遇到过很多的困难，但是我们经过小组讨论以及老师的细心教导，使我们一次次地突破困难，最终圆满的完成了设计。对于接下来的毕业设计，因为有了这次积累的经验，我相信我一定可以圆满地完成。辽宁工程技术大学课程设计 XV参考资料1.机床夹具设计手册王光斗、王春福主编 上海科技出版社2.机械制造工艺学课程设计指导书 机械工业出版社3.机床专用夹具设计图册南京市机械研究所 主编 机械工业出版社
