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连接座课程设计说明书

HefeiUniversity

夹具课程设计

COURSEPROJECT

题目：

连接座课程设计

系别：

机械工程系

专业：

机械设计制造及自动化

学制：

四年

：

晨露

学号：

指导老师：

2012年6月24日

学院

机械制造技术学课程设计任务书

题目：

“连接座”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（年产量为6000件）

容：

1.零件图1

2.毛坯图1

3.机械加工工艺过程综合卡片1

4.结构设计装配图1

5.结构设计零件图1

6.课程设计说明书1

设计容及要求

在指导老师的指导下，面向机械加工类企业所具备的条件，针对给定零件图样及其生产纲领制定该零件的机械加工工艺过程及其一道工序的工艺规程，并设计该道工序的专用机床夹具（指导老师指定），具体完成的容、形成和要求如下：

1.撰写课程设计计算说明书

说明书部分的容包括：

零件图分析：

确定毛坯钟类、制造方法、加工余量；拟定该零件的机械加工工艺过程，包括定位基准选择、表面加工方案的对比分析，各工序的加工设备和工艺装备（刀具、夹具、量具和辅具）确定；各工序的加工余量、工序尺寸及公差的确定；工序的切削用量选择；工序的时间定额计算；工艺过程技术经济分析；夹具的定位方案、夹紧方案和主要参数拟定；定位元件选择；定位误差计算；夹紧力计算；夹具的其他分析、计算和校核等。

要求说明书字数不少于8000字。

2.加工工艺规程卡片

1该零件的机械加工工艺过程卡

2该零件机械加工工艺过程指定工序的工序卡（提出专用机床夹具设计任务书）。

3.图纸部分

1绘制该零件毛坯图1。

2指定工序的专用机床夹具装配图1。

3专用机床夹具的主要零件图1（指导老师指定）。

工艺工装课程设计

1、零件分析

1.零件的作用························································5

2.零件的工艺分析····················································5

3.确定零件的生产类型················································6

二、确定毛坯类型绘制毛坯草图

1.选择毛坯··························································7

2.确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量··································7

3.绘制连接座铸造毛坯简图···········································8

三、工艺规程设计

1.定位基准的选择····················································8

2.拟定工艺路线·····················································9

3.加工设备及工艺装备的选用·········································12

4.加工余量、工序尺寸和公差的确定···································13

5.切削用量的计算···················································15

6.时间定额的计算···················································16

四、专用钻床夹具设计

1.夹具设计任务·····················································19

2.拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图·······························20

3.绘制夹具装配总图·················································22

4.夹具专用零件图设计绘制···········································22

5.工序卡片·························································23

致·······························································26

参考文献···························································26

1、零件分析

1.零件的作用

该零件是离心式微电机水泵上的连接座，是用来连接水泵和电机的.左端Ф125外圆与水泵泵壳连接，水泵叶轮在Ф100孔，通过4个螺钉固定;右端Ф121外圆与电动机机座连接,Ф40孔与轴承配合,通过3个螺栓固定，实现水泵与电动机的连接，从而起连接固定作用

2.零件的工艺分析

由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力,要求耐磨的零件,通常可用作机座、泵体的连接座等。

连接座共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。

现分述如下：

右端面的加工表面：

这一组加工表面包括：

右端面Φ121

的外圆，粗糙度为3.2、6.3；外径为Φ50、径为Φ40

的小凸台，粗糙度为3.2，并带有倒角；Φ32的小凹槽，粗糙度为25；钻Φ17.5的中心孔，钻Φ7通孔。

其工序采取先粗车——半精车——精车。

其中Φ17.5、Φ40

的孔或圆直接在车床上进行初镗——半精镗，Φ40

的圆的半精镗的基础上再精镗就可以了。

左端的加工表面：

  这一组加工表面包括：

左端面，Φ1250-0.025外圆，Φ1000+0.035圆，倒角，钻通孔Φ7，钻孔并攻丝。

这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，Φ1000+0.035的圆孔有25的粗糙度要求。

采用的工序可以是先粗车——半精车——精车。

孔加工为钻孔-扩钻-扩孔。

加工表面

表面粗糙度

公差/精度等级

加工方法

左端面

Ra6.3

IT8～IT10

粗车-半精车

Φ125

外圆

Ra6.3

IT8～IT10

粗车-半精车

Φ100

圆

Ra25

IT11以下

粗镗

倒角

无

IT11以下

粗车

左Φ7通孔

无

IT11以下

钻通孔

M4-7H螺纹孔

无

IT11以下

钻孔并攻丝

右端面

无

IT11以下

粗车-半精车

Φ121

外圆

Ra3.2

IT8～IT10

粗车-半精车

小凸台侧Φ40

无

IT11以下

粗镗

小凸台端面

Ra25

IT11以下

粗镗

Φ17.5中心孔

无

IT11以下

粗镗

右Φ7通孔

无

IT11以下

钻通孔

Φ32的小凹槽

Ra25

IT11以下

粗镗

该零件上的主要加工面是Φ40的孔，Φ1250-0.025的外圆和Φ121

的外圆。

Φ40

孔的尺寸精度直接影响连接座与轴承的配合精度，Φ1250-0.025的尺寸精度直接影响连接座与水泵的接触精度和密封性，121

的尺寸精度直接影响连接座与电机的接触精度和密封性。

由参考文献【5】中有关和孔加工的经济加工精度及机床能达到的位置精度可知,上要可以达到的。

零件的结构工艺性也是可行的。

3.零件的生产类型

依设计任务可知：

零件的年产量为60000台/年；结合生产实际，备品率

和废品率

分别取5%和1%，由公式N=Qn（1+α）（1+

）

其中：

N零件的年产量

Q产品的年产量

n每台产品中该零件的数量

α备品率

β废品率

零件年生产量为N=60000台/年

（1+5%）

（1+1%）=63630件/年

该连接座质量约为3kg,查表2.2知连接座属于轻型零件。

查表2.3知，该连接座的生产为大批生产,由表2.6查得选用机器砂型铸造。

2、确定毛坯类型绘制毛坯简图

1.毛坯的选择

毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：

a型材、b锻造、c铸造、d焊接、f其他毛坯。

根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。

该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。

2.确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

（1）零件表面粗糙度及机械加工余量等级，由零件图可知，该连接座各加工表面的粗糙度Ra≧3.2。

（2）根据铸件采用砂型铸造，材料为灰铸铁，其加工表面的铸造尺寸精度等级查表2.2-3成批和大量生产铸件的尺寸公差等级（机械制造工艺设计简明手册）可知为CT8-CT10,取CT10，其机械加工余量等级为G级。

由表2.2-4确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量单边余量为4具体尺寸见下表：

连接座机械加工余量及铸造毛坯尺寸公差mm

零件尺寸

机械加工余量

毛坯公差（极限偏差）

毛坯尺寸

双侧余量一半4

2.5

双侧余量一半3

2.6

双侧余量一半3

2.5

单侧余量4

1.8

单侧余量4

1.5

3.绘制连接座铸造毛坯简图

根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为5度。

由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。

为了去除应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。

3、工艺规程设计

3.1定位基准的选择

定位基准有精基准和粗基准之分，通常先确定精基准在确定粗基准。

1.精基准的选择

Ф121孔是装配基准,又方便定位，用它作精基准,能使加工遵循“基准重合”的原则.其余各面和孔的加工也能用它定位,这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则.

2.粗基准的选择

选择Ф125的外圆和Ф149凸耳的左侧作粗基准,这样保证

各加工面均有加工余量,此外,还能保证定位准确,加紧可靠，在加工时最先进行机械加工的表面是精基准Ф121的外圆和右端面,这时可用通用夹具三爪自定心卡盘来装夹,靠Ф149凸耳的左侧定位.

3.2拟定工艺路线

工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分加工阶段、确定工序的集中与分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。

他不但影响加工的质量和效率，而且还影响工人的劳动强度、设备的投资、车间的面积、生产成本等。

因此，拟定工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。

1.表面加工方法的确定

根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；查表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定各连接座的各表面加工方法，如下表所示：

连接座各表面加工方案

加工表面

表面粗糙度

公差/精度等级

加工方法

右端面

Ra12.5

IT11以下

粗车

Φ121

外圆

Ra3.2

IT8～IT10

粗车-半精车

小凸台侧40

无

IT11以下

粗镗-精镗

小凸台端面

Ra25

IT11以下

粗车

Φ17.5中心孔

无

IT11以下

钻孔

右Φ7通孔

无

IT11以下

钻通孔

Φ32的小凹槽

Ra25

IT11以下

粗镗

左端面

Ra6.3

IT8～IT10

粗车-半精车

Φ1250-0.025外圆

Ra6.3

IT8～IT10

粗车-半精车

的圆

Ra25

IT11以下

粗镗-精镗

倒角

无

IT11以下

粗车

左Φ7通孔

无

IT11以下

钻通孔

M5-7H螺纹孔

无

IT11以下

钻孔并攻丝

2.加工阶段的划分

该连接座的加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。

在粗加工阶段首先将精基准（Ф121外圆）准备好，使后续工作都可以采用即基准进行定位加工保证其他加工表面的精度要求；然后分别粗车连接座右端面、Φ40孔、中心孔、左端面Φ125外圆、倒角，粗镗小凸台侧、小凸台端面，钻Φ17.5中心孔、粗镗，钻右Φ7通孔，粗镗Φ32的小凹槽、Φ100圆、钻左Φ7通孔，钻M5-7H螺纹孔并攻丝，半精加工完成半精车Φ121外圆、左端面、Φ125外圆。

3.工序的集中与分散

选用工序集中原则安排连接座的加工工序。

该连接座的生产类型为大批量生产，可以采用万能型机床配上专用工、夹具，以提高生产效率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证个加工表面之间的相对位置精确度要求。

4.工序顺序安排

（1）机械加工工序

遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——Ф121外圆，遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排半精加工工序，遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——Φ40孔、右端面、左端面、Φ121外圆、Φ125外圆、Φ100圆，后加工次要表面——各孔和倒角；遵循“先面后孔”原则，先加工连接座的右、左端面，后加工孔。

（2）辅助工序

粗加工连接座两端面和热处理后，应安排校直处理工序；在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该连接座的工序安排顺序为：

基准加工——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工。

5.确定工艺路线

在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟定连接座的机械加工工艺路线，见下表：

连接座机械加工工艺路线

工序号

工序容

定位基准面

测量基准面

1

粗车右端面至73

左凸缘端面

右端面

2

粗车Φ121×5外圆至Φ124

左凸缘端面

右端面

3

粗车小凸台端面至16、倒角

左凸缘端面

右端面

4

钻通孔Φ17.5

左凸缘端面

右端面

5

粗镗孔Φ40×27至Φ39×27

左凸缘端面

右端面

6

粗镗孔Φ38×28至尺寸

左凸缘端面

右端面

7

粗车左端面至71mm

右凸缘端面

右端面

8

粗车外圆Φ128×9至Φ131×9

右凸缘端面

左端面

9

粗镗孔100×7至98×6

右凸缘端面

左端面

10

半精车Φ121的外圆至尺寸

左凸缘端面

右端面

11

精镗Φ40的孔至尺寸

左凸缘端面

右端面

12

半精车左端面至尺寸

右凸缘端面

左端面

13

半精车外圆Φ125×9至尺寸

右凸缘端面

左端面

14

半精车距离为8

的

端面，倒角为

。

右凸缘端面

左端面

15

半精镗孔Φ100×7至尺寸

右凸缘端面

左端面

16

钻通孔6×Φ7

Φ121的外圆

及右凸耳端面

17

钻孔4×Φ4.2深12

Φ121的外圆

及右凸耳端面

18

攻螺纹4×M5深10

19

钻通孔3×Φ7

Φ125的外圆

及左凸耳端面

3.3加工设备及工艺装备的选用

机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需求和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和分析利用现有条件，以降低生产准备费用。

连接座的生产类型为大批量生产，可以选用高效的专用设备，所选用的夹具均为专用夹具。

各工艺加工设备及工艺装备的选用见下表：

加工设备及工艺装备

工序号

工序容

加工设备

工艺装备

1

粗车右端面至73

车床CA6140

外圆车刀、游标卡尺

2

粗车外圆Φ123×5

车床CA6140

外圆车刀、游标卡尺

3

粗车小凸台端面至16、倒角

车床CA6140

圆车刀、游标卡尺

4

钻通孔Φ16

摇臂钻床ZQ3050×13

钻头、游标卡尺

5

粗镗孔Φ39×27

车床CA6140

镗刀、径千分表

6

粗镗孔Φ38×28

车床CA6140

镗刀、径千分表

7

粗车左端面至71

摇臂钻床ZQ3050×13

外圆车刀、游标卡尺

8

粗车外圆Φ128×9

车床CA6140

外圆车刀、游标卡尺

9

粗镗孔Φ100×7

车床CA6140

镗刀、径千分表

10

半精车右外圆Φ121×5

车床CA6140

外圆车刀、游标卡尺

11

半精镗孔Φ40×27

车床CA6140

镗刀、径千分表

12

半精车左端面至69

车床CA6140

外圆车刀、游标卡尺

13

半精车外圆Φ125×9

车床CA6140

外圆车刀、游标卡尺

14

半精车左凸耳保证尺寸9并倒角

15

半精镗孔Φ100×7

车床CA6140

镗刀、径千分表

16

钻通孔6×Φ7

摇臂钻床Z5125A×13

Φ7钻头

17

钻孔4×Φ4.2深12

摇臂钻床Z5125A×13

钻头、游标卡尺

18

攻螺纹4×M5深10

台虎钳

丝锥、游标卡尺

19

钻通孔3×Φ7

钻床Z5125A×13

Φ7钻头

3.4加工余量、工序尺寸和公差的确定

1.工序10—粗精车右端面和工序130半精车左端面

工序10和工序130的加工过程如图3.1所示。

工序10：

以左端面定位，粗车右端面，保证工序尺寸L1,；以右端面定位，粗车左端面，保证工序尺寸L2；

工序130：

以右端面定位，半精车左端面，保证工序尺寸L3,；达到零件图设计尺寸L的要求，L=

。

由图3.1所示加工过程示意图建立分别以Z2和Z3为封闭环的工艺尺寸链，如图3.2所示。

求解工序尺寸L2；查表2.64平面精加工余量，得半精车余量Z3=1.2；由图3.1知，L3=L=

；从图3.2b知Z3=L2-L3,则L2=L3+Z3=121+1.2mm=122.2mm。

由于工序尺寸L2是在粗车加工中保证的，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度知，粗车工序的经济加工精度等级可达到右端面的最终加工要求IT8，因此确定改工序尺寸公差为IT8，其公差值为0.063，故L2=122

0.2315mm

求解工序尺寸L1：

由于右端面的加工余量是经粗车一次切除的，故Z2应等于右端面的毛坯余量，即Z2=7.8mm。

由图3.2b知，Z2=L1-L2，则L1=L2+Z2=（122.2+7.8）mm=130mm。

有由表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定该粗车工序的经济加工精度等级IT10,其公差值为0.160mm，故L1=130

0.080mm。

2.工序40—粗镗

工序40的加工过程如图3.1所示。

工序40：

以中心轴定位，粗镗外轮廓面，保证工序尺寸L1,；以外轮廓面定位，粗镗轮廓面，保证工序尺寸L2；

工序120：

以轮廓面定位，半精镗外轮廓面，保证工序尺寸L3,；达到零件图设计尺寸L的要求，L=

。

由图3.1所示加工过程示意图建立分别以Z2和Z3为封闭环的工艺尺寸链，如图3.2所示。

求解工序尺寸L2；查表2.64平面精加工余量，得粗车余量Z3=5；由图3.1知，L3=L=38；从图3.2b知，Z3=L2-L3,则L2=L3+Z3=38-5mm=33mm。

由于工序尺寸L2是在粗车加工中保证的，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度知，粗车工序的经济加工精度等级可达到右端面的最终加工要求IT11，因此确定改工序尺寸公差为IT11，其公差值为0.160，故L2=33

0.080mm。

为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。

余量Z3的校核：

在图3.2b所示尺寸链中，Z3是封闭环，由竖式法（见表3.7）计算可得：

Z3=

=4.889~5.111mm。

表3.7余量Z3的校核计算表

环的名称

基本尺寸

上偏差

下偏差

L2（减环）

L3（增环）

-33

38

+0.008

+0.031

-0.008

-0.031

Z3

5

+0.111

-0.111

余量校核结果表面，所确定的工序尺寸公差是合理的。

3.工序120—半精镗

工序120的加工过程如图3.1所示。

工序120：

以中心轴定位，粗镗外轮廓面，保证工序尺寸L1,；以外轮廓面定位，粗镗轮廓面，保证工序尺寸L2；

工序160：

以轮廓面定位，半精镗外轮廓面，保证工序尺寸L3,；达到零件图设计尺寸L的要求，L=39。

由图3.1所示加工过程示意图建立分别以Z2和Z3为封闭环的工艺尺寸链，如图3.2所示。

（图略）

求解工序尺寸L2；查表2.64平面精加工余量，得半精镗余量Z3=1；由图3.1知，L3=L=39；从图3.2b知，Z3=L2-L3,则L2=L3+Z3=39-1mm=38mm。

由于工序尺寸L2是在粗镗加工中保证的，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度知，粗车工序的经济加工精度等级可达到右端面的最终加工要求IT9，因此确定改工序尺寸公差为IT9，其公差值为0.062，故L2=38

0.031mm。

为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。

余量Z3的校核：

在图3.2b所示尺寸链中，Z3是封闭环，由竖式法（见表3.6）计算可得：

Z3=

=1.196~2.039mm。

表3.6余量Z3的校核计算表

环的名称

基本尺寸

上偏差

下偏差

L2（减环）

L3（增环）

-38

39

+0.031

+0.008

-0.031

-0.008

Z3

2

+0.039

-0.039

余量校核结果表面，所确定的工序尺寸公差是合理的。

5.工序160—精镗

工序50的加工过程如图3.1所示。

工序160：

以中心轴定位，粗镗外轮廓端面，保证工序尺寸L1,；以外轮廓面定位，粗镗轮廓面，保证工序尺寸L2；

工序170：

以轮廓面定位，半精镗外轮廓面，保证工序尺寸L3,；达到零件图设计尺寸L的要求，L=38。

由图3.1所示加工过程示意图建立分别以Z2和Z3为封闭环的工艺尺寸链，如图3.2所示。

（图略）

求解工序尺寸L2；查表2.64平面精加工余量，得精镗余量Z3=1；由图3.1知，L3=L=

；从图3.2b知，Z3=L2-L3,则L2=L3+Z3=40-1mm=39mm。

由于工序尺寸L2是在粗车加工中保证的，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度知，粗镗工序的经济加工精度等级可达到右端面的最终加工要求IT6，因此确定改工序尺寸公差为IT6，其公差值为0.016，故L2=39

0.008mm。

为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。

余量Z3的校核：

在图3.2b所示尺寸链中，Z3是封闭环，由竖式法（见表3.5）计算可得：

Z3=

=0.992~1.024mm。

表3.5余量Z3的校核计算表

环的名称

基本尺寸

上偏差

下偏差

L2（减环）

L3（增环）

-39

40

+0.008

+0.016

-0.008

0

Z3

1

+0.024

-0.008

余量校核结果表面，所确定的工序尺