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1、机械制造工程原理课程设计计算说明书题 目：机械零件制造工艺与夹具设计学生姓名：陈 勃学 号：0641101202系 别：机电工程系专业班级：06机械设计制造及其自动化(2 )班指导教师：韩立发 李胜 起止时间：2009年6月1527日东 莞 理 工 学 院目 录一、机械制造工程原理课程设计任务书3二、零件的工艺分析 41、 零件的用途 42、零件的工艺分析4三、毛坯选择及毛坯图设计41、确定零件的生产类型42、毛坯制造精度43、毛坯种类选择44、毛坯结构形状与尺寸55、绘制毛坯简图5四、加工方法及工艺路线的确定51、基面的选择52、定位基准的选择53、表面加工方法的确定64、加工阶段的划分75
2、、加工顺序的安排86、工序的集中与分散87、确定工艺路线9五、加工余量、工序尺寸及公差的确定 101、机械加工余量102、工序尺寸11六、机械加工工艺过程卡片 12七、机械加工工序卡13八、 夹具设计131、专用夹具设计132、定位基准的选择133、定位误差分析134、专用夹具的制造145、装配图、零件图绘制146、夹具的操作方法及注意事项14九、设计总结14十、主要参考文献15一、机械制造工程原理课程设计任务书学生姓名陈 勃专业班级06机械 2 班学号0641101202指导教师姓名及职称韩立发 李胜题 目机械零件制造工艺与夹具设计 主要任务与具体要求1。教材P283图7-64所示零件工艺分
3、析；（N=10000件） 2。毛坯选择及毛坯图设计（3号图）； 3。加工方法及工艺路线的确定； 4。工序内容的确定及机械加工工序卡设计；5。钻4*11和4*16夹具设计（总图1号图；零件图4号图）；6。 编印设计计算说明书一份（10页、1。5万字以上）进度安排（共二周12天，含第一周星期六、日）第1天: 工艺分析； 第2天：毛坯选择及毛坯图设计；第3-6天：加工方法、工艺路线的确定及工序内容的确定；第7-10天: 机床夹夹具设计；第11天: 编印设计计算说明书 ；第12天（星期五）: 答辩评定成绩。主要参考文献机械制造技术基础机械制造技术基础课程设计机床夹具设设计图册机械制图系审核意见： 审核
4、人签名及系公章： 年 月 日任务下达人（签字） 2007年5 月 日任务接受人（签字）年 月 日备注：1、本任务书一式三份，由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，系、教师和学生各执一份。 2、本任务书须与学生的毕业设计（论文）一并装订存档。 二、零件的工艺分析1、零件的用途教材P283图7-64题目给定的零件为轴承座，一般轴承座加工精度要求都不高，最高的加工精度为表面粗糙度1.6m。2、零件的工艺分析轴承座总共有三个加工表面、一个轴承孔、四个螺栓孔、一个加油孔和两个定位孔。它们之间有一定的粗糙度及位置要求，分别如下：前端面：表面粗糙度为1.6m。后端面：表面粗糙度为6.3m。底面：表面粗糙度
5、为1.6m，表面加工方法为刮研。轴承孔：直径为32H8mm，孔中心线到底面的尺寸为550.02 mm，孔中心线相对于轴承座底面的平行度精度要求为0.01。四个螺栓孔：沉头孔直径为16mm，表面粗糙度为6.3m，螺栓孔直径为11mm，孔表面粗糙度为12.5m，沉头孔底面的表面粗糙度为3.2m。加油孔：M8螺纹孔。定位孔：8H8mm，表面粗糙度为1.6m。装配后才加工。三、毛坯选择及毛坯图设计1、确定零件的生产类型：由任务书可知零件的生产纲领为10000件，因其为轻型零件，故其生产类型为大批量生产。2、毛坯制造精度需综合考虑毛坯制造成本和后续加工成本。此次课程设计加工零件为轴承座，其加工精度要求不
6、高。3、毛坯种类选择根据任务书的要求，该零件材料为HT150，铸铁零件要用铸造毛坯。铸造毛坯的工作条件平稳，主要受挤压应力，具有一定抗挤压强度。因该零件属于大批量生产，外型尺寸偏复杂，要求精度不高，宜选用砂型机器造型。4、毛坯结构形状与尺寸毛坯形状应力求接近零件形状，以减少机械加工劳动量。毛坯尺寸是在原有零件尺寸基础上，考虑后续加工切除余量确定。毛坯尺寸公差及机械加工余量详见第五章第一部分。下表将其主要数据列出。毛坯尺寸公差及机械加工余量项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注宽度601.8()表2-42.5（双边余量）表2-5底座高度201.8()表2-43.0表2-55、绘制毛坯简图
7、。基本图样与题目相似，同为三个视图。只需将大体结构画出。因孔是后来才加工的，所以不必画出。也无需用剖视图表达零件的内部结构。对于不加工表面无需画上加工余量，加工表面画上加工余量，加工余量与加工表面之间用虚线表示。（详见手工绘图A3图纸）四、加工方法及工艺路线的确定1、基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。正确、合理地选择基面，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。选错基面，可能导致整个加工过程漏洞百出，甚至会产生大量废品。分析零件图，得知该零件的前端面粗糙度是1.6m，且底面也是1.6m ，加工精度较高，除后端面要加工6.4m粗糙度和个别孔有粗糙度要求外其余表面都没要求，都为不
8、加工表面，其精度由砂型的精度来保证。因此，我们可以选择零件的前端面及下底面来作为零件定位及加工的基准面。2、定位基准的选择定为基准选择是制订工艺规程的一项重要工作。定位方案的选择直接影响加工误差，影响夹具的复杂性及操作方便性。定位基准有粗基准和精基准之分，基准选择一般按一下顺序进行：首先选定最终完成零件主要表面加工和保证主要技术要求所需的精基准；接着考虑为了可靠地加工出上述主要精基准，是否需要选择一些表面作为中间精基准，然后再选择粗基准。下面按零件具体情况进行粗基准和精基准的选择。精基准的选择：选零件的前端面和零件的下底面作为精基准，零件上的各个孔都能以它们作基准加工出来，即遵循了”基准统一”
9、原则。该零件在轴向方向上的孔的定位都以垂直于其中心线的面作为基准，定位基准和设计基准重合，保证了孔的垂直度要求，也遵循了”基准重合”的原则。该零件选用下底面作基准，使用定位心轴与支承钉，可以将零件可靠地定位及紧固，同时与前端面作为基准，加上另一端的快换垫圈，就可以牢固将工件紧固并保证垂直度要求，遵循了“便于装夹原则”。粗基准的选择：零件上有几个加工面时，为使各加工表面都能得到足够的加工余量，应选择毛坯上加工余量最小的表面作为粗基准。作为粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便于定位准确、可靠。本课程设计选择工件底座及后端面作为粗基准，可以为前端面及下底面的精基准
10、加工作好准备。3、表面加工方法的确定在选择加工方法时，一般总是首先根据零件主要表面的技术要求和工厂集体条件，先选定它的最终工序加工方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。主要的加工方案和加工方法选定后，再选定次要表面的加工方案和加工方法。选择加工方法时应遵循下列原则：1） 所选加工方法应考虑每种加工方法的加工经济精度范围要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。2） 所选加工方法能确保加工面的几何尺寸精度、形状精度和表面相互位置精度的要求。3） 所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。4） 所选加工方法应与零件的结构形状、尺寸及工作情况相适应。5） 加工方法要与生产类型相适应
11、，大批量生产时，应采用高效的机床设备和先进的加工方法。在单件小批量生产中，多采用通用机床和常规加工方法。6） 所选加工方法要与企业现有设备条件和工人技术水平相适应。加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/m加工方案备注下底面IT81.6粗铣精铣刮研前端面IT81.6粗铣精铣磨削后端面IT116.3粗铣半精铣32 孔IT81.6钻扩孔粗铰磨削M 8 孔IT1112.5钻攻丝411孔IT1112.5钻416孔IT116.3锪4、加工阶段的划分根据本课程设计加工零件的加工质量要求，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工、精加工和表面加工几个阶段。加工阶段按加工质量要求较高的主要表面进行划分，其他加工表面的工
12、艺过程根据先粗后精原则，分别安排到由主要表面所确定的各个加工阶段中，由此组成整个零件的加工工艺过程。各加工阶段的主要任务如下：在粗加工阶段，主要任务是高效切除各加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，并将工件的的精基准，即工件下表面和工件前端面加工好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求。在半精加工阶段，粗铣工件前后两个端面，使得这些主要表面消除粗加工后留下的误差，达到一定得精度，为后面的精加工作好准备，同时要完成一些次要表面的加工，例如钻32 这个孔等。在精加工阶段，完成前端面的精铣加工，以及工件下底面的精铣加工，保证各主要加工平面达到所规定的质量
13、要求。最后在表面加工阶段，完成对工件下底面的刮研，使之保证精度要求。5、加工顺序的安排零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对保证零件质量、提高生产率、降低加工成本都至关重要。（1）机械加工工序安排遵循“基准先行”原则，工件的下表面及前端面作为其他表面加工的精基准，一般都安排在工艺过程一开始就进行加工。遵循“先主后次”原则，先加工底座的下底面及工件前端面；再加工工件的后端面。 遵循“先粗后精”原则，在零件的切削过程中，先安排粗加工工序，再安排半精加工工序，最后是精加工和表面加工。遵循“先面后孔”原则，平面作为定位基准面比较稳定可靠。所以要先加工前后两个端面及下底面，再加工32
14、、M8，411及416孔。装配完之后配作28孔。（2）热处理工序 砂型机器造型铸造后，进行回火处理，减少工件的内应力，减少其变形与开裂倾向。稳定工件的组织和尺寸。调整零件的力学性能，回火后工件硬度达到 60 HRC。（3）辅助工序零件表层或内部的毛刺，影响装配操作、装配质量，应给予充分重视。所以在粗加工工件两端面和热处理后，应安排去毛刺和中间检验工序。精加工后，砂粒易附在工件表面上，应安排清洗，最后还要安排终检工序。综上所述，该工件的安排顺序为：基准加工主要表面及次要表面的粗加工主要表面的精加工孔的粗加工孔的精加工下底面刮研装配后配作定位孔。6、工序的集中与分散安排零件的加工工艺过程时，还要考
15、虑工序集中和工序分散的问题。我们把同一个零件工艺过程中工序多少的状况称为工序的集中和分散。本课程设计选用工序集中原则安排工件的加工工序。工序集中就是在每个工序中加工内容很多，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。该工件的生产类型为大批生产，可以采用专用机床配以专用工具和夹具进行加工，以提高生产率。运用工序集中原则，可以减少工件的安装次数，有利于保证各加工表面及孔之间的相对位置精度要求。运用工序集中原则，可以减少工件的装夹、运输等辅助时间，通过利用高效机床和专用刀具缩短加工时间，从而缩短零件的生产周期，提高劳动生产率。7、确定工艺路线工件工艺路线及设备、工装
16、的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1时效处理2粗铣/半精铣/精铣底面立式铣床端铣刀游标卡尺3粗铣/半精铣后端面卧式铣床端铣刀游标卡尺4粗铣/半精铣/精铣前端面，卧式铣床端铣刀游标卡尺5磨前端面磨床砂轮游标卡尺6刮研下底面平口钳刮刀游标卡尺、7钻/扩孔/粗铰/磨削32H8孔摇臂钻床、内圆磨床麻花钻、扩孔钻，机用铰刀、砂轮游标卡尺、塞规8钻411孔摇臂钻床麻花钻游标卡尺、塞规9锪416孔摇臂钻床锪钻游标卡尺、塞规10钻7.2孔/攻丝M8摇臂钻床麻花钻，机用丝锥游标卡尺、塞规11尺寸检查游标卡尺12去毛刺钳工台锉刀13清洗清洗机14终检五、加工余量、工序尺寸及公差的确定1、机械加工余量加工余量的大
17、小对零件的加工质量、生产率、成本均有较大影响。加工余量过大。不仅浪费材料、而且增加切削工时。增加人力、机床、刀具及电力消耗，导致加工成本增加。加工余量过小，不能保证切除和修正前工序的各种误差和表面缺陷以致产生废品。所以必须合理确定加工余量。工件选用的材料为HT150，硬度163229HBS，毛坯重量约为1.7kg，生产类型为大批生产，采用砂型机器造型模铸造毛坯，公差等级为CT8。最小工序余量，应保证切除的金属层恰好能够切除和修正前工序的各种误差和表面缺陷。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：毛坯铸件基本尺寸公差等级CT取8级精度。查表2-5得：
18、底面的基本尺寸公差为CT=1.8mm前、后端面的基本尺寸公差为CT=1.8mm毛坯铸件的机械加工余量等级取G级精度。查表2-4得：要求的底面的机械加工余量（RMA）为3mm。要求的前、后台面的机械加工余量（RMA）为2.5mm（双边余量）。确定机械加工尺寸底面的机械加工尺寸：R=F+RMA+CT/2=(20+30.9)mm=230.9mm前、后台面机械加工尺寸：R=F+2RMA+CT/2=(60+50.9)mm=650.9mm2、工序尺寸确定底面工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m刮研0.1520+0.06Ra=1.6精铣0
19、.6520.15h8()Ra=3.2半精铣0.720.8h11()Ra=6.4粗铣1.521.5h13()Ra=12.5毛坯-230.9确定前、后端面工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m磨前端面0.460h8()Ra=1.6精铣前端面0.660.4h8()Ra=3.2粗铣前端面1.561h13()Ra=12.5半精铣后端面1.062.5h11()Ra=6.3粗铣后端面1.563.5h13()Ra=12.5毛坯-650.9确定32H8孔工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm
20、表面粗糙度/m磨削0.0732H8()Ra=1.6粗铰0.1831.93H9()Ra=3.2扩孔1.7531.75H10()Ra=6.3第二次钻1530H12()Ra=12.5第一次钻1515H12()Ra=25毛坯实心毛坯确定M8螺纹孔工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm表面粗糙度/m攻丝M80.88-钻7.27.2H11()-毛坯实心毛坯 钻411孔用d=11钻头一次完成 锪416孔用d=16钻头一次完成，保证锪孔深10mm六、机械加工工艺过程卡片简要说明零件的整个工艺过程的一种卡片，又称过程卡，其中包括工艺过程的工序名称和序号、工序
21、设备、工时定额等内容。它概述了加工过程的全貌，是制订其它工艺文件的基础，可以作为生产管理使用。在单件小批量生产中，通常那个不再编制更详细的工艺文件，则以过程卡直接指导生产。详见附件。七、 机械加工工序卡又称为工序卡，用来具体指导工人的操作。它为零件工艺过程中的每一个工序而制订，详细说明各工序的详细工艺资料并附有工序简图。工序卡多用于大批大量生产和重要零件的成批生产。每个工序的工序卡详见附件。八、 夹具设计1、专用夹具设计专用夹具要基本要求：有合理的定位方案，必要时要进行定位误差分析和计算，同时要合理地确定夹紧力三要素，尽量减少因加压、切削、振动所产生的变形。提高生产率，降低成本，提高经济性。操
22、作方便、省力和安全。有良好的结构工艺性。对于孔系411mm 和416mm，需要设计专用夹具。本夹具将安装在摇臂钻床上进行加工，所使用的刀具为11mm的麻花钻和16mm的锪钻，对工件的四个孔系依次进行钻孔加工和锪钻加工。2、定位基准的选择由零件图可知，该零件可以底面的两个支承钉作为定位基准，限制加工工件的一个自由度，以心轴限制加工工件的5个自由度，台阶面限制加工工件的三个自由度，从而保证工件在加工方向上具有确定的加工位置。其中有几个自由度被重复使用了。但由于工件定位端面和定位孔垂直度要求比较高，另外定位心轴与台阶端面垂直度要求更高，一般需要磨削加工。因此这大批量工件在定位心轴上安装时不会产生干涉
23、现象，这种过定位是可以采用的。3、定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为心轴，该心轴的尺寸与其相配合的孔的基本尺寸相同，即32mm，但是由于心轴的加工尺寸一般偏大，因此，由心轴所产生的定位误差可以忽略不计。（2）定位误差的确定。该加工工序的定位误差主要是由中心孔的制造误差而引起的，不存在工序基准不重合而产生的定位误差。4、专用夹具的制造因零件重量不算很重，不需要对夹具进行力学静应力拉抗强度分析和疲劳分析，此夹具简单易做，选用HT150铸造夹具体，然后加工，精度要求为IT8级。5、装配图、零件图绘制（详见A2、A3图纸）6、夹具的操作方法及注意事项（1）从32孔装入零件
24、，装入零件后，应当检查其装夹是否正确，特别注意的是粗糙度为Ra1.6m的前端面应朝向里面，靠紧定位心轴，装夹的正确性直接影响411和416孔系的加工精度。（2）钻模板不能受大载荷外力的重压。（3）采用固定钻套，固定钻套适用了单一尺寸的大批量生产。钻套长度离钻孔上表面大概10mm，以便于排屑。（4）当工件在摇臂钻床上加工时，拖动手柄方便操作。九、设计总结：在这次课程设计过程中，我遇到了很多问题，但通过老师的指导和自己翻阅手册，设计参考书，我都把问题解决。比如一开始毛坯余量的确定，用了我很多时间，主要遇到了两个麻烦，第一个是查表，里面有一项是基本尺寸，要知道了基本尺寸才能查表。经过讨论，我最后明白
25、这里基本尺寸的意思是加工表面的最大尺寸，而并非加工高度或者其他的。另外一个麻烦就是一个开始铸造方法的选择。一开始就进入了一个误区，选错了金属造型，导致加工余量全部选错。后来经过老师的指导，明白了应该选择砂型机器铸造。另外还有一处令我费解的，就是这工件中间的32这个孔，究竟是铸造的时候铸造点余量然后再加工保证它的精度还是铸造时不铸造出来，等到加工时再加工。经过老师的指导，我明白了两种方法都有其可行性。一开始我就比较偏向于直接铸造出来再加工那种方法，因为这样子大批量生产可以省不少工序。但是其实两种方法是差不多，即使你先铸造出来了，还是一样地再加工，而且还是保证10mm左右的余量，这样子铸造出来的孔
26、很小，铸造也不容易。反之另外一种方法虽然工序多，但是不用考虑铸造这等麻烦事，所以两种方法还是差不多一样的。最后还要感谢老师的指导，让我走出另外一个误区，就是关于那两个定位孔德。里面写的是配作，就是装配完之后再加工的，所以整个设计过程其实都可以不用考虑它。通过这次课程设计，我基本掌握了为加工中等复杂程度的零件设计夹具的机械制造知识，对中等复杂程度的零件的加工流程、加工工艺卡片的编写有了相当的认识和了解，书本知识运用到实际当中，体验到了其中的乐趣，为我以后从事工作打好基础。最后感谢指导我的两位老师，老师你们辛苦了！十、主要参考文献1邹青主编，机械制造技术基础课程设计，机械工业出版社，2004.82黄健求主编，机械制造技术基础，机械工业出版社，2005.13.朱泽平主编，机械制图，机械工业出版社，2001.84.孙丽媛主编，机械制造工艺及专用夹具设计指导，治金工业出版社2002.12.
