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连接座说明书

课程设计说明书

设计题目：

设计“连接座”零件机械加工工艺规程及工艺装备

设计者：

_______衣明华___________

班级学号：

________09___________

指导教师：

_______袁艳玲______________

江南大学

2009年7月2日

目录

课程设计的目的

一、零件的分析

二、零件的工艺分析

三、毛坯设计

四、选择加工方法，拟定工艺路线

五、加工设备及刀具、夹具的选择

六、工艺计算

七、基本时间的确定

八、夹具设计

九、心得

十、参考文献

课程设计的目的

机械加工工艺课程设计是机械类学生在学完了机械制造技术，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。

本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题的能力，使学生进一步巩固有关理论知识，掌握机械加工工艺规程设计的方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。

另外，这次课程设计也为以后的毕业设计进行了一次综合训练和准备。

通过本次课程设计，应使学生在下述各方面得到锻炼：

（1）熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关先修课程中的基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧，工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。

（2）通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计（包括设计计算、工程制图等方面）的能力。

（3）能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。

（4）在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。

一、零件的分析

零件的形状

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，公差如下图所示。

二、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：

1．左端的加工表面：

  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。

这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，Φ100

的内圆孔有25的粗糙度要求。

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。

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的凹槽直接在车床上做镗工就行了。

其具体过程如下表：

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

三、毛坯设计

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：

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。

该零件材料为HT200，假设Q=3000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取10%和1%代入公式得该工件的生产纲领

N=30003333件/年

2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差

（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。

（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。

（3）求铸件尺寸公差

公差带相对于基本尺寸对称分布。

（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。

（5）求RMA（要求的机械加工余量）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.

（6）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

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

3、设计毛坯图

（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。

（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。

（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:

四、选择加工方法，拟定工艺路线

1、基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。

否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。

2、精基面的选择

精基准的选择主要考虑基准重合的问题。

选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。

采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。

3、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

7钻通孔Φ16

工序二

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

工序三

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

工序四

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

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

五、加工设备及刀具、夹具、量具的选择

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。

1、选择机床，根据不同的工序选择机床：

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：

1.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。

2.钻床用Z5125A

产品说明：

型号

Z5125A

最大钻孔直径

25mm

主轴最大进给抗力

9000N

主轴最大扭距

160N·m

主电机功率

2.2kw

主钻孔锥度

3

主轴转速

9（级）50-2000r

主轴每转进给量

9（级）

主轴行程

200mm

主轴箱行程（手动）

200mm

工作台行程

310mm

工作台尺寸

400×550mm

外型尺寸/包装尺寸

980×807×2302mm/2400×1030×1360mm

机床净重/毛重

950/1300kg

2、选择刀具：

选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻,加工铸铁零件采用YG类硬质合金，粗加工用YG8，半精加工为YG6。

具体见工序卡。

六、工艺计算

一.机械加工余量的计算与确定

查表法确定加工余量

工序加工余量（半精加工和精加工）查指导书第五章第三节，粗加工余量由毛坯余量半精加工余量和精加工余量而得到，具体详见下表

项目

左端面

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

粗加工余量

1.3

1.4

1.7

1.4

1.6

1.4

1.7

1.9

1.4

半精加工余量

0.8

0.7

0.3

1.0

0.25

1.0

0.3

0.7

0.25

精加工余量

0

0

0.25

0

0.25

0

0.25

0

0.25

（注:

外圆和内孔为半径余量）

二.切削用量的选择

切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。

它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。

车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v（m/min）表示。

其计算公式：

v=πdn/1000（m/min）

式中：

d——工件待加工表面的直径（mm）

n——车床主轴每分钟的转速（r/min）

工件每转一周，车刀所移动的距离，称为进给量，以f（mm/r）表示；车刀每一次切去的金属层的厚度，称为切削深度，以ap（mm）表示。

为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段，中等精度的零件，一般按粗车一精车的方案进行。

粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。

粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削深度，对提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中等偏低的切削速度。

使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下：

切削深度ap=0.8～1.5mm，进给量f=0.2～0.3mm/r，切削速度v取30～50m/min（切钢）。

粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度。

若工件夹持的长度较短或表面凸不平，切削用量则不宜过大。

粗车应留有0.5～1mm作为精车余量。

粗车后的精度为IT14-IT11,表面粗糙度Ra值一般为12.5～6.3μm。

精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此前提下尽可能提高。

一般精车的精度为IT8～IT7，表面粗糙度值Ra=3.2～0.8μm,所以精车是以提高工件的加工质量为主。

切削用量应选用较小的切削深度ap=0.1～0.3mm和较小的进给量f=0.05～0.2mm/r，切削速度可取大些。

精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。

减上表面粗糙度Ra值的主要措施有如下几点。

（1）合理选用切削用量。

选用较小的切削深度ap和进给量f,可减小残留面积，使Ra值减小。

（2）适当减小副偏角Kr′,或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积，使Ra值减小。

（3）适当加大前角γ0，将刀刃磨得更为锋利。

（4）用油后加机油打磨车刀的前、后刀面，使其Ra值达到0.2～0.1μm,可有效减小工件表面的Ra值。

（5）合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度Ra值。

低速精车使用乳化液或机油；若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件和较高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。

具体切削用量的计算

粗车

切削用量包括背吃刀量ap，进给量f和切削速度v。

确定顺序是先确定ap，f，在确定v。

工序I切削用量及基本时间的确定

切削用量本工序为粗车（车端面，外圆及镗孔）。

已知加工材料为铸铁HT200，机床为CA6140型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。

确定粗车外圆Φ125mm的切削用量。

所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。

根据表5-112，由于CA6140车床的中心高为200mm，故选刀杠尺寸BXH=16mmX25mm，刀片厚度为4.5mm。

根据表5-113，选择车刀几何形状为卷屑槽倒棱型前刀面，前角γ。

=12°，后角a。

=6°，主偏角Kr｀=10°，刃倾角λs=0°，刀尖圆弧半径γε=0.8mm。

确定背吃刀量ap粗车双边余量为2.5mm，显然ap为单边余量，ap=1.7mm。

确定进给量f根据表5-114，在粗车钢料，刀杠尺寸为16mmX25mm,ap<=3mm,工件直径为100~400时，f=0.6~1.2mm/r，按CA6140车床的进给量，选择f=0.61mm/r。

进给量满足机床进给机构强度的要求。

确定切削速度v，根据表5-121，当用YG6硬质合金车刀加工HT200铸铁时，ap<=3mm，f<=0.75mm/r时，切削速度V=63m/min。

切削速度的修正系数为Ksv=0.8,Ktv=0.65,Kktv=0.81,Ktv=1.15,Kmv=Kkv=1.0（表2-9），故

v=63X0.8X0.65X0.81X1.15=34.4m/min

n=1000v/πd=1000X34.4/πX125=87.64r/min

按CA6140车床的转速（表5-56），选择n=100r/min，则实际切削速度v=100r/min。

最后确定的切削用量为

ap=1.7mm,f=0.61mm/r,n=100r/min,v=34.4m/min

其他数据按上述方法一一算出，详细见工序图。

半精车

切削用量本工序为半精加工（车端面，外圆，镗孔及倒角）。

已知条件与粗加工工序相同。

确定半精车外圆Φ125mm的切削用量。

所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。

车刀形状，刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。

根据表5-113，车刀几何形状为γ。

=12°，α。

=8°，Kr｀=5°，λs=0°，γε=0.5mm。

确定背吃刀量ap=0.3mm

确定进给量f，根据表5-116及CA6140车床的进给量（表5-57），选择f=0.2mm/r。

由于是半精加工，切削力较小，故不需校核机床进给机构强度。

选择车刀磨钝标准及耐用度，根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量取为0.4mm，耐用度T=30min。

确定切削速度v，根据表5-121，当用YG6硬质合金车刀加工HT200铸件，ap=0.3mm,f=0.2mm/r时，切削速度v=114m/min.

切削速度的修正系数为，Kkγv=0.81,KTv=1.15,其余的修正系数均为1（表2-9），故

v=114X0.81X1.15=106.2m/min

n=1000v/πd=1000X106.2/πX125=270.57r/min

按CA6140车床的转速（表5-56），选择n=320r/min。

最后决定的切削用量为：

ap=0.3mm,f=0.2mm/r，n=320r/min，v=106.2m/min

其他数据算法同上，详细参照工序卡。

精加工

确定精车外圆Φ125mm的切削用量。

所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。

根据表5-113，车刀几何形状为γ。

=12°，α。

=8°，Kr｀=5°，λs=0°，γε=0.5mm。

确定背吃刀量ap=0.25mm

确定进给量f，根据表5-116及CA6140车床的进给量（表5-57），选择f=0.2mm/r.由于是精加工，切削力较小，故不需要校核机床进给机构强度。

选择车刀磨钝标准及耐用度，根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量取为0.4mm，耐用度T=30min。

确定切削速度v，根据表5-121，当用YG6硬质合金车刀加工HT200，ap=0.25mm，f=0.2mm/r，切削速度v=114m/min。

切削速度的修正系数为，Kkγv=0.81,KTv=1.15,其余的修正系数均为1（表2-9），故

v=114X0.81X1.15=106.2m/min

n=1000v/πd=1000X106.2/πX125=270.57r/min

按CA6140车床的转速（表5-56），选择n=320r/min。

最后决定的切削用量为：

ap=0.25mm,f=0.2mm/r，n=320r/min，v=106.2m/min

同理算出精加工其他数据，详细见工序卡。

七、基本时间的确定

1）工时定额的计算

工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额

其中：

是指但见时间定额

是指基本时间（机动时间），通过计算求得

是指辅助时间，一般取（15~20）%

；

与

和称为作业时间

是指布置工作时间，一般按作业时间的（2~7）%估算

是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（2~4）%估算

是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计

N是指一批零件的个数

确定粗车基本时间

1.粗车外圆Φ122.1mm的基本时间。

根据表2-21，车外圆基本时间为Tj1=Li/fn=（l+l1+l2+l3）i/fn

式中，l=4mm，l1=ap/tankr+（2~3）,kr=90°，l1=2mm,l2=0,l3=0,f=0.66mm/r,n=100r/mim,i=1.

Tj1=5.45s

2.粗车端面的时间。

Tj2=Li/fn,L=（d-d1）/2+l1+l2+l3

式中

d=122.1mm,d1=110mml1=2mm,l2=4mm,l3=0,f=0.61mm/r,n=100r/min，i=1。

则Tj2=11.85s

3.车台阶面的时间Tj3=Li/fn,L=（d-d1）/2+l1+l2+l3

式中，d=138mm,d1=121mm,l1=0,l2=4mm,l3=0,f=0.61mm,n=80r/min,i=1

则Tj3=15.36s

4粗车小凸台端面的时间Tj4=Li/fn,L=（d-d1）/2+l1+l2+l3

式中，d=50mm,d1=40mm,l1=2mm,l2=4mm,l3=0,f=0.56mm/r,n=250r/min，i=1。

则Tj4=4.7s

5粗车内孔的时间Tj5=Li/fn=（l+l1+l2+l3）i/fn

式中，l=16.7mm，l1=ap/tankr+