连接座工艺课件资料.docx
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连接座工艺课件资料
学士学位毕业设计
连接座的工艺规程及
夹具设计
学生姓名：
XXX
学号：
指导教师：
所在学院：
工程学院
专业：
机械设计制造及其自动化
中国·大庆
摘要
毕业设计是大学四年所学专业知识的综合运用。
零件加工的工艺安排、工艺规程是我们机械设计学生应该掌握的专业知识。
这些知识在以后工艺方面工作中是至关重要的。
通过工艺分析可以决定每个零件的优劣和成本。
本次设计的内容是钻床夹具零件以及工艺安排。
在加工过程中涉及到我们所学的毛坯的制造方法选择、加工余量计算、工艺路线的安排、机床夹具定位和夹紧装置的设计、机械加工刀具的选择、加工时间的计算以及专用夹具体的设计等内容。
通过这次毕业设计，我更好的掌握了自己所学的专业知识，锻炼了自己在工艺上的工作熟练度。
同时，在设计中我也发现了自己在专业知识上还有欠缺，在以后的学习和工作中我会更加努力做的更好。
关键词：
工艺规程;夹具设计;夹具定位
Abstract
Thegraduationdesignisacomprehensiveuniversityfouryearsprofessionalknowledge.Partsprocessingprocessarrangement,processplanningisourmechanicaldesignstudentsshouldmastertheprofessionalknowledge.Thisknowledgeiscrucialintheworkprocessinthefuture.Throughprocessanalysiscandeterminetheprosandconsofeachpartsandcost.Thecontentofthisdesignisdrillingfixturepartsandprocessarrangement.Involveswhatwelearnintheprocessofprocessingtheblankmanufacturingmethodselection,machiningallowance,craftroutearrangement,thedesignofthemachinetoolfixturelocatingandclampingdevice,mechanicalprocessingcuttingtoolselection,theprocessingtimeofcomputingandspecialdesignofspecificcontent.
Throughthisgraduationdesign,Ibettertograspthevocabularyofthespecializedknowledge,exercisetheirproficiencyoncraftwork.Atthesametime,Ialsofoundmyselfinthedesignandlackinginprofessionalknowledge,inthelaterstudyandworkIwillstrivetodobetter.
Keywords:
processplanning;Fixturedesign;Thefixturepositioning
目录
摘要I
AbstractII
目录III
第一章绪论1
1.1课题背景1
1.2课题的主要任务1
1.3课题的构思1
第二章零件的功用及形状3
2.1零件的功用3
2.2零件的形状3
第三章零件的工艺分析5
3.1左端的加工表面5
3.2右端面的加工表面5
第四章毛坯设计7
4.1确定生产类型7
4.2毛坯的选择7
4.3确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差7
4.4设计毛坯图9
第五章选择加工方法，拟定工艺路线11
5.1基面的选择11
5.2工序的合理组合12
5.3辅助工序的安排13
5.4制定机械加工工艺路线13
第六章加工设备及刀具、夹具的选择20
6.1选择机床20
6.2选择夹具21
6.3选择刀具22
第七章工艺计算23
7.1机械加工余量的计算与确定23
7.2切削用量的选择23
第八章基本时间的确定28
8.1工时定额的计算28
8.2确定粗车基本时间28
第九章夹具设计31
9.1确定设计方案31
9.2夹紧力和切削力的确定31
9.3定位精度分析31
9.4钻套的设计31
9.5钻模板的设计32
9.6夹具的装夹32
9.7夹具的拆卸32
结论33
参考文献34
致谢35
附录
第一章绪论
1.1课题背景
机械制造工艺学的研究对象是机械产品的制造工艺，包括零件加工和装配两方面，其指导思想是在保证质量的前提下达到高生产率、经济型。
课程的研究重点使工艺过程，同样也包括零件加工工艺过程和装配工艺过程。
工艺是使各种原料、半成品成为产品的方法和过程。
各种机械的制造方法和过程额总称为机械制造工艺。
工艺是生产中最活跃的因素，它既是构思和想法，又是实在的方法和手段，并落实在有工件、道具、机床、夹具所构成的工艺系统中，所以它包含和涉及的范围很广，需要多门知识的支持，同时又和生产实际联系十分紧密。
在现代制造技术迅猛发展的今天，机床夹具无论在传统机床上还是在数控机床、加工中心上，仍是必不可少的重要工艺装备。
然而，在多品种生产的企业中，每隔3～4年就要更新50～80％左右机床夹具，而夹具的实际磨损量仅为10～20％左右。
因此，设计各种专用夹具以减少夹具的损耗已经提上日程。
1.2课题的主要任务
（1）掌握机械加工和装配方面的基本理论和知识，如零件加工时的定位理论、工艺和装配尺寸链理论加工精度理论等。
（2）了解影响加工质量的各项因素，学会分析、研究加工质量的方法。
（3）学会制定零件机械加工工艺过程和部件、产品装配工艺过程的方法。
（4）掌握机床夹具设计的基本理论和方法。
（5）了解当前制造技术的发展及一些重要的先进制造技术，人是制造技术的作用和重要性。
1.3课题的构思
在该零件的加工过程中，首先要分析夹具零件图及加工的技术要求，其次考虑毛坯材料的选择，再者要考虑制定机械加工工艺过程中一些关键问题，像基准的选择、零件表面加工方法的选择、工序的安排和组合、加工路线的拟定等等都需要了解大量的资料后精心加以选择和确定，最后结合实际情况设计出方便实用且经济的夹具。
第二章零件的功用及形状
2.1零件的功用
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孔内，通过4个M5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。
该零件的特点:
结构形状简单,在结构上壁薄均匀,内部呈腔型;有部分精度要求较高的面和孔,还有较多的紧固螺纹孔等。
毛坯的材料通常采用灰铸铁件，因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜。
在单件小批生产中,为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯。
毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸。
在单件小批生产中,多采用木模手工造型;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高。
2.2零件的形状
图2.1连接座三维图
零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。
具体尺寸，公差如图2.2所示:
图2.2连接座尺寸图
第三章零件的工艺分析
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和要求耐磨零件。
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：
3.1左端面的加工表面：
这一组加工表面包括：
左端面，Φ1250-0.025外圆，Φ100
内圆，倒角，钻通孔Φ7，钻孔并攻丝。
这一部份只有端面粗糙度要求为6.3，Φ100
的内圆孔粗糙度要求为25。
其要求并不高，考虑到尺寸精度，粗车后半精车再精车就可以达到精度要求。
而钻孔没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。
3.2右端面的加工表面：
这一组加工表面包括：
右端面；Φ121
h7的外圆，粗糙度为3.2、6.3；外径为Φ50、内径为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。
其要求也不高，粗车后半精车再精车就可以达到精度要求。
其中，Φ32的凹槽由镗床上镗削完成加工。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。
由上面分析可知，可以粗加工夹具体下端面，然后以此作为精基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。
再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此零件没有复杂的加工曲面，加工的精度要求不高，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
其具体过程如下表3-1
表3-1加工工艺要求
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
Φ1250-0.025外圆
Ra6.3
IT6
粗车-半精车-精车
Φ100
内圆
Ra25
IT7~IT8
粗车-半精车-精车
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
IT8~IT10
粗车-半精车
Φ121
h7外圆
Ra3.2
IT6
粗车-半精车-精车
小凸台内侧Φ40
Ra3.2
IT6
粗车-半精车-精车
小凸台端面
Ra25
IT11以下
粗车-半精车
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
半精镗
第四章毛坯设计
4.1确定生产类型
该零件材料为HT200，假设Q=50000件/年，且零件总体尺寸适中，为轻型零件，不防设该零件的备品率为4%，机械加工的废品率为1%，现在定制该壳体零件的生产规模，
式中：
N：
零件的生产纲领；
Q：
产品的生产纲领，Q=50000件/年；
n:
每一产品中包含该零件的数量n=1；
α：
零件的备品率，一般情况下为α=3%～5%取4%
β：
零件的平均废品率，取β=1；
已知该产品为小型机械，根据1.1-2生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批量生产[2]。
4.2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：
1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、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。
4.3确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
4.3.1求最大轮廓尺寸
根据零件图计算轮廓的尺寸，最大直径Ф142mm，高69mm。
4.3.2选择铸件公差等级
查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为8~12级取为11级。
4.3.3求铸件尺寸公差
公差带相对于基本尺寸对称分布。
4.3.4求机械加工余量等级
查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级选择F级。
4.3.5求要求的机械加工余量
要求的机械加工余量（RMA）对所有加工面取同一值，由指导书表5-4，查最大尺寸为69mm，机械加工余量为F级，得RMA为1.0mm.
4.3.6求毛坯基本尺寸
求毛坯基本尺寸，Φ7，Φ17.5孔尺寸小铸成实心，由公式（5-2）求出
双边加工余量
R=F+2RMA+CT/2
内腔加工余量
R=F-2RMA-CT/2
单侧加工余量
R=F+RMA+CT/2
各面加工余量见表4-1
表4-1加工余量表
项目
左右端面
Φ125外圆
左台阶面
Φ100内孔
右台阶面
Φ121外圆
小凸台端面
Φ40内孔
公差等级CT
11
11
11
11
11
11
11
11
加工面基本尺寸
69
125
8
100
6
121
16
40
铸件尺寸公差
4.4
5
2.8
4.4
2.8
5
3.6
3.6
加工余量等级
F
F
F
F
F
F
F
F
RMA
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.O
毛坯基本尺寸
73.2
129.5
10.4
95.8
8.4
125.5
18.8
36.2
4.4设计毛坯图
4.4.1确定拔模斜度
根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为5度。
4.4.2确定分型面
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。
4.4.3毛坯的热处理方式
为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。
下图为该零件的毛坯图:
图4.1连接座毛坯剖面图
第五章选择加工方法，拟定工艺路线
5.1基面的选择
正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。
定位基准分为精基准、粗基准和辅助基准。
在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准（粗基准）。
在后续工序中，则使用已加工表面作为定位基准（精基准）。
在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工出来。
另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。
应从零件的整个加工工艺过程的全局出发，在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，根据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。
5.1.1精基准的选择
（1）“基准重合”原则
应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。
这样可以避免因基准不重合而引起的误差。
（2）“基准统一”原则
应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，即“基准统一”的原则。
这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。
（3）“互为基准”原则
当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面互为基准，反复多次进行精加工。
（4）“自为基准”原则
在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准。
此外，精基准的选择还应便于工件的装夹与加工，减少工件变形及简化夹具结构。
需要指出的是，上述四条选择精基准的原则，有时是相互矛盾的。
例如，保证了基准统一就不一定符合基准重合等等。
在使用这些原则时，要具体情况具体分析，以保证主要技术要求为出发点，合理选用这些原则。
结合此零件的特点精基准采用底面定位。
5.1.2粗基准的选择
（1）若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。
（2）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。
这样可使这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件报废。
（3）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。
若既需保证某重要表面加工余量均匀，又要求保证不加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。
（4）选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，以便定位准确，装夹可靠。
（5）粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。
但是，当毛坯是精密铸件或精密锻件，毛坯质量高，而工件加工精度要求又不高时，可以重复使用某一粗基准。
5.2工序的合理组合
确定基准以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数[2]。
确定工序数的基本原则：
5.2.1工序分散原则
工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。
便于采用通用设备。
简单的机床工艺装备。
生产准备工作量少，产品更换容易。
对工人的技术要求水平不高。
但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。
5.2.2工序集中原则
工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。
使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。
但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。
一般情况下，大批生产中，为简化生产管理，多将工序适当分散。
5.3辅助工序的安排
检验工序是重要的辅助工序，除每道工序操作者自检外，还应在下列加工阶段，专门安排检验工序。
1）粗加工阶段结束之后；
2）重要的工序的前后；
3）工件从一个车间转到另一个车间时；
4）工件全部加工完毕后。
辅助工序还有去毛刺、清洗、涂防锈油、油漆等，应分别安排于工艺过程所需之处。
用专用机床和夹具组织流水线生产。
5.4制定机械加工工艺路线：
工艺路线一：
工序一：
1.粗车右端面
2.车外圆Φ121
3.车右台阶面
4.车外圆Φ130
5.车端面
6.粗镗Φ40
工序二：
1.粗车大端面
2.粗镗Φ100H7
3.车台阶面
4.车外圆Φ125
工序三：
1.半精镗Φ40
2.半精车外圆Φ121
3.半精车右台阶面
4.半精车外圆Φ130
5.半精车端面
6.半精车右端面
工序四：
1.半精车大端面
2.半精车Φ100H7
3.半精车右台阶面
4.半精车外圆Φ125
工序五：
1.精车右端面
2.精车外圆Φ121
3.精镗Φ40
4.精车外圆Φ130
5.精车端面
6.精车右台阶面
工序六
1.精车大端面
2.精车Φ100H7
3.精车右台阶面
4.精车外圆Φ125
工序七
精铣B面
工序八
粗铣Φ100面
工序九
精铣Φ100面
工序十
1.钻孔到Φ10
2.扩钻到Φ16
3.扩孔到Φ17.4
工序十一
精镗孔至17.5
工序十二
在6个工位上钻孔Φ7
工序十三
1.在4个工位上钻孔Φ4.5
2.攻螺纹4－M5
工艺路线二：
工序一
1.粗车右端面至71.9
2.粗车右台阶面至7
3.粗车外圆Φ122.1×4
4.粗车小凸台端面至16.7
5.粗车内孔Φ39×16.7
6.倒角C1
7钻通孔Φ16
工序二
1.粗车左端面至70.6
2.粗车左台阶面至9
3.粗车外圆Φ126.1×8
4.粗车内孔Φ98.9×7
5.倒角C1
工序三
1.半精车右端面保69.8
2.半精车右台阶面至6
3.半精车外圆Φ121.5×5
4.半精车小凸台端面保16
5.半精车内孔Φ39.5×16
6.半精镗内孔Φ32×1
7.半精镗内孔保Φ17.5
工序四
1.半精车左端面到69
2.半精车左台阶面至8
3.半精车外圆Φ125.5×9
4.半精车内孔Φ99.5×7
工序五
1.精车外圆Φ121×5
2.精车内孔Φ40×16
工序六
1.精车外圆Φ125×9
2.精车内孔Φ100×7
工序七
1.钻3×Φ7通孔
工序八
1.钻Φ7×6通孔
2.钻四个Φ4.5×10
3.攻螺纹4×M5×深10
工艺路线比较:
上述两个工艺路线，第一条工艺路线做得比较精细，每一道工序都安排的很到位，但是做起来很复杂；第二条工艺路线比较简洁明了，基本上可以达到精度要求，相比之下我们选择第二条工艺路线。
拟定工艺过程
工序号
工序内容
简要说明
01
沙型铸造
02
进行人工时效处理
消除内应力
03
涂漆
防止生锈
04
1.粗车右端面至71.9
2.粗车右台阶面至7
3.粗车外圆Φ122.1×4
4.粗车小凸台端面至16.7
5.粗车内孔Φ39×16.7
6.倒角
7钻通孔Φ16
05
1.粗车右端面至70.6
2.粗车右台阶面至9
3.粗车外圆Φ126.1×8
4.粗车内孔Φ98.9×7
5.倒角C1
06
1.半精车端面保69.8
2.半精车右台阶面至6
3.半精车外圆Φ121.5×5
4.半精车小凸台端面保16
5.半精车内孔Φ39.5×16
6.半精镗内孔Φ32×1
7.半精镗内孔保Φ17.5
07
1.半精车右端面到69
2.半精车右台阶面至8
3.半精车外圆Φ125.5×9
4.半精车内孔Φ99.5×7
08
1.精车外圆Φ121×5
2.精车内孔Φ40×16
09
1.精车外圆Φ125×9
2.精车内孔Φ100×7
10
1.钻3×Φ7通孔
11
1.钻Φ7×6通孔
2.钻四个Φ4.5×10
3.攻螺纹4×M5×深10
09
去毛刺
钳工
10
检验，入库
续表拟定工艺过程
第六章加工设备及刀具、夹具的选择
由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。
6.1选择机床
由于本零件加工精度不高，普通机床就可以达到加工要求。
因此我们选用最常用的机床：
车床用CA6140,钻床用Z5125A。
下面是这两台机床的具体资料：
6.1.1车床选择
车床用CA6140，本系列车床适用于车削内外圆柱面，内锥面及其它旋转面。
车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔和拉油槽等工作。
CA6140结构特点：
（1）CA系列产品，以“A”型为基型，派生出几种变形产品。
B型：
主轴孔径80mm，C型：
主轴孔径104mm。
F型：
液压仿形。
M型：
精密型。
（2）床身宽于一般车床，具有较高的刚度，导轨面经中频淬火，经久耐磨。
（3）机床操作灵便集中，滑板设有快移机构。
采用单手柄形象化操作，宜人性好。
（4）机床结构刚度与传动刚度均高于一般车床，功率利用率高，适于强力高速切削。
主轴孔径大，可选用附件齐全。
6.1.2钻床选择
钻床用Z5125A，其具体参数见表6.1
表6-1钻床Z5125A参数
产品说明：
型号
Z5125A
最大钻孔直
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