機械制造課程設(shè)計—— 曲柄零件機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計

1、<p><b>　　機械制造工技術(shù)基礎(chǔ)</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　學(xué) 院 ： 機械工程學(xué)院</p><p>　　班 級 ： 機制三班</p><p>　　學(xué) 生： </p><p>　　指導(dǎo)老師 ：

2、</p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　時 間 ： 2013年11月</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、設(shè)計任務(wù) …………………………………………………3</p><p>　　二、零件的分析 ……………………………

3、…………4</p><p>　　2.1、零件的作用 ………………………………………………4</p><p>　　2.2、零件的工藝分析 …………………………………………4</p><p>　　三、確定毛坯的制造方法、初步確定毛坯形狀 ……4</p><p>　　四、工藝規(guī)程設(shè)計 ……………………………………6</p>&

4、lt;p>　　4.1、定位基準(zhǔn)的選擇 …………………………………………6</p><p>　　4.2、工件表面加工方法的選擇 ………………………………7</p><p>　　4.3、制定工藝路線 ……………………………………………7</p><p>　　4.4、確定加工余量、工序尺寸及公差 ………………………11</p><p>

5、;　　4.5、確定切削用量、基本工時（機動時間） ………………12</p><p>　　五、專用夾具設(shè)計 ……………………………………16</p><p>　　六、設(shè)計小結(jié)……………………………………………18</p><p>　　七、參考文獻……………………………………………19</p><p>　　機械加工工藝課程設(shè)計任務(wù)書</

6、p><p>　　題目 曲柄零件機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 </p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　1、設(shè)計零件毛坯，繪制毛坯圖。</p><p>　　2、制定該零件機械加工工藝路線，填寫工藝過程卡。</p><p>　　3、設(shè)計B

7、面加工工序過程，填寫工序卡。</p><p>　　4、設(shè)計B面加工工序中所使用的專用夾具，繪制夾具裝配圖及其主要零件圖。</p><p>　　5、編寫課程設(shè)計說明書。</p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　在熟悉機械制造技術(shù)教材和相關(guān)參考資料的內(nèi)容的基礎(chǔ)上，閱讀所發(fā)零件圖圖形，根據(jù)圖形結(jié)構(gòu)特

8、點設(shè)計零件的毛坯結(jié)構(gòu)，繪制零件毛坯圖；根據(jù)零件的零件結(jié)構(gòu)特點和各加工面的尺寸以及形位公差和表面精度，合理分配零件的各工序的加工方法；并結(jié)合毛坯尺寸確定制定工序的切削用量，填寫工藝過程卡和工序卡；而后根據(jù)指定工序的加工情況，設(shè)計專用夾具，繪制夾具裝配圖及其主要零件圖；最后編寫設(shè)計說明書，對設(shè)計過程作出總結(jié)。</p><p><b>　　主要參考資料：</b></p><p&

9、gt;　　[1]張世昌等.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社.2007.5</p><p>　　[2]柯建宏.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計.武漢:華中科技大學(xué)出版社.2008.8</p><p>　　完 成 期 限： </p><p>　　指導(dǎo)教師簽名：

10、 </p><p>　　評審小組負(fù)責(zé)人簽名： </p><p>　　2013年 10 月 11 日</p><p><b>　　二、 零件的分析</b></p><p><b>　　2.1零件的作用</b></p>

11、<p>　　設(shè)計對象為曲柄，它的作用是用來傳遞轉(zhuǎn)矩。零件頭部是兩個ø10H9孔，零件中間是一個ø18H8孔，都是用來與軸連接來傳遞轉(zhuǎn)矩的，都有ø9大小的孔作為潤滑油孔。</p><p>　　2.2 零件的工藝分析</p><p>　　零件的材料為HT250，灰鑄鐵鑄造性能好，生產(chǎn)的工藝簡單，但塑性較差、脆性高，這也是它的缺點，因此不適合磨削，適合銑削

12、加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得，所以加工性能還不錯。</p><p>　　各個零件的加工要求和位置精度</p><p>　　分析可得加工難度不大，一般機床就可以保證它的加工精度和表面粗糙度的要求。</p><p>　　三、選擇毛坯的制造方式、初步確定毛坯形狀</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求，本零件是中批、大批大量生產(chǎn)，還

13、有零件的復(fù)雜程度及加工表面與非加工表面的技術(shù)要求，我們選擇毛坯的制造方式為鑄造。鍛造難達到這樣的形狀要求，生產(chǎn)成本也較高。鑄造可以大批量生產(chǎn)，成本較低，能夠造出這樣零件形狀復(fù)雜的鑄件。根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》（華中科技大學(xué)出版出版社） 零件材料為HT250鋼，采用金屬型鑄造，通過查表2-5到2-8和5-7到5-11得： </p><p>　　要求的鑄件機械加工余量：</p><p>

14、;　　零件最大外形尺寸為126mm，故鑄件的加工余量為1.5mm，</p><p>　　根據(jù)加工方法和工藝要求，可得到毛坯簡答尺寸。</p><p>　　零件厚度=17+1.5*2=20mm</p><p>　　端面C、E到軸線的距離為11+1.0=12.0mm</p><p>　　端面D到軸心線的距離為16+1.0=17.0mm</p

15、><p>　　大孔的尺寸為18-1.5*2=15mm</p><p>　　小孔的尺寸為10-1.5*2=7mm</p><p><b>　　所以毛坯圖為</b></p><p>　　四、機械加工工藝規(guī)程設(shè)計</p><p><b>　　4.1選擇定位基準(zhǔn)</b></p>

16、;<p>　　本零件是曲柄類零件，孔是其設(shè)計基準(zhǔn)，為了避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)該選擇孔為定位基準(zhǔn)，遵守基準(zhǔn)重合的原則，選擇Φ18H8及它的端面為基準(zhǔn)，由于本零件的全部表面都需要加工，而孔作為精基準(zhǔn)要先加工，故應(yīng)該選擇端面為粗基準(zhǔn) ① 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的端面A（大頭上端面）為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個小頭孔端面為輔助粗基準(zhǔn)。 ②精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)

17、統(tǒng)一”原則，以粗加工后的端面B為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個小頭孔端面為輔助的定位精基準(zhǔn).</p><p>　　4.2工件表面加工方法的選擇</p><p>　　查第二章可以確定加工方法總結(jié)如下表</p><p>　　4.3制定加工工藝路線</p><p><b>　　方案一</b></p><p>

18、　　工序10： 鑄造毛坯并時效處理；</p><p>　　工序20： 粗洗A端面</p><p>　　工序30： 粗洗B端面；</p><p>　　工序40： 精洗A端面</p><p>　　工序50：精洗B端面，保證兩端面尺寸17mm </p><p>　　工序60：洗三個連桿頭的端面 </p><

19、;p>　　工序70：鉆 ø18H8底孔</p><p>　　工序80： 擴ø18H8底孔；</p><p>　　工序90：鉸ø18H8底孔到尺寸</p><p>　　工序100：孔口倒角</p><p>　　工序110：鉆2個ø10H9底孔</p><p>　　工序120：

20、擴 2個ø10H9底孔</p><p>　　工序130： 鉸2個ø 10H9底孔</p><p>　　工序140：孔口倒角</p><p>　　工序150：鉆3個ø4孔到尺寸 </p><p>　　工序160：孔口倒角</p><p>　　工序170：去毛刺；</p><

21、;p>　　工序180: 檢驗 </p><p><b>　　工序190：入庫</b></p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　工序10： 鑄造毛坯并時效處理；</p><p>　　工序20： 粗洗A端面</p><p>　　工序30： 粗洗B端

22、面；</p><p>　　工序40：洗三個連桿頭的端面</p><p>　　工序50：磨兩端面，保證兩端面尺寸17mm </p><p>　　工序60：鉆 ø18H8底孔</p><p>　　工序70： 擴ø18H8底孔；</p><p>　　工序80：鉸ø18H8底孔到尺寸</p

23、><p><b>　　工序90：孔口倒角</b></p><p>　　工序100：鉆2個ø10H9底孔</p><p>　　工序110：擴 2個ø10H9底孔</p><p>　　工序120： 鉸2個ø 10H9底孔</p><p>　　工序130：孔口倒角</p&

24、gt;<p>　　工序140：鉆3個ø4孔到尺寸 </p><p>　　工序150：孔口倒角</p><p>　　工序160：去毛刺；</p><p>　　工序170: 檢驗 </p><p><b>　　工序180：入庫</b></p><p><b>　　方案

25、對比：</b></p><p>　　方案一和方案二在實際加工中均可性，但方案二中存在以下幾個問題：因為要用磨床進行加工，所以在使用機床種類上多了一種，而且在銑床上可以加工的表面應(yīng)先考慮銑床。直接把兩表面同時加工會影響精度，會影響后面的孔與面同軸度，而方案一是用兩孔互為基準(zhǔn)，精度較高。故綜合比較，選擇方案一為機械加工工藝路線更為合適。</p><p><b>　　選擇機

26、床</b></p><p>　　根據(jù)加工尺寸和零件的尺寸選擇機床</p><p><b>　　選擇刀具</b></p><p>　　4.4、確定加工余量、工序尺寸及公差</p><p>　　前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：</p><

27、p>　　Φ18H8的工序尺寸及公差的計算 </p><p>　　Φ1Φ10H9的工序尺寸及公差的計算 </p><p>　　平面工序尺寸及公差的計算</p><p>　　4.5確定切削用量、基本工時（機動時間）</p><p>　　根據(jù)加工余量來確定銑削背吃刀量。粗銑時，為提高切削

28、效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。半精銑時，背吃刀量一般是0.5~2mm；精銑時一般是0.1~1mm或更小。</p><p>　　銑削加工要注意區(qū)分的銑削要素包括：</p><p>　　銑削速度（m/min）；</p><p><b>　　銑刀直徑（mm）；</b></p><p>　　銑刀轉(zhuǎn)速（

29、r/min）；</p><p>　　銑刀每轉(zhuǎn)工作臺移動速度，即每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）；</p><p>　　銑刀每齒工作臺移動速度，即每齒進給量（mm/z）；</p><p>　　進給速度，即工作臺每分鐘移動的速度（mm/min）；</p><p><b>　　銑刀齒數(shù)；</b></p><p>

30、　　銑削寬度，即垂直于銑刀軸線方向的切削層尺寸（mm）；</p><p>　　銑削背吃刀量，即平行于銑刀軸線方向的切削層尺寸（mm）。</p><p>　　銑削的切削用量查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-79~表5-82。</p><p><b>　　機床：X5032</b></p><p>　　刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（

31、面銑刀）材料：， 齒數(shù)</p><p><b>　?、俅帚?lt;/b></p><p><b>　　背吃刀量：</b></p><p>　　每齒進給量：根據(jù)參考文獻《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》，取銑削速度：根據(jù)參考文獻《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》，取</p><p><b>　　

32、機床主軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　②精銑</b></p><p><b>　　背吃刀量：</b></p><p>　　每齒進給量：根據(jù)參考文獻《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》，取銑削速度：根據(jù)參考文

33、獻《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》，取</p><p>　　鉆削加工切削用量的選擇</p><p>　　鉆削用量的選擇包括確定鉆頭直徑、進給量和切削速度。粗加工的時候，應(yīng)該盡可能選擇大直徑鉆頭、大的進給量，再選擇合適的鉆削速度，以取得高的鉆削效率、提高生產(chǎn)率。查表《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》得鉆孔切削用量的選擇如下：</p><p>　　鉆Φ18H8孔，采用高速鋼麻花鉆

34、，按照工序尺寸可以知道，鉆孔的直徑為Φ17mm，所以可以得到背吃到量，查表可以得到進給量為0.70~0.86mm，選取進給量為，切削速度。</p><p>　　鉆Φ10H9孔，采用高速鋼麻花鉆，按照工序尺寸可以知道，鉆孔的直徑為Φ9mm，所以可以得到背吃到量，查表可以得到進給量為0.47~0.57mm，選取進給量為，切削速度。</p><p>　?、廴齻€孔的徑向孔采用直柄麻花鉆Φ3.9mm

35、，進給量為0.18~0.22mm，可以選取進給量為，切削速度，背吃到量。</p><p>　?、軘U孔的切削用量選擇：</p><p>　　大孔Φ18H8，采用機夾自炳擴孔鉆，進給量為，切削速度，背吃到量。</p><p>　　小頭孔Φ10H9，采用機夾自炳擴孔鉆，進給量為，切削速度，背吃到量。</p><p>　　徑向孔Φ4，采用機夾自炳擴孔

36、鉆，進給量為，切削速度，背吃到量。</p><p>　?、葶q孔的切削用量選擇：</p><p>　　Φ18H8，采用直炳機用鉸刀，進給量為，切削速度，背吃到量。</p><p>　　Φ10H9，采用，進給量為，切削速度，背吃到量。</p><p><b>　　基本時間</b></p><p>　　

37、時間定額是指在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間。時間定額由基本時間，輔助時間，布置工作地時間，休息和生理需要時間，準(zhǔn)備與結(jié)束時間等組成。</p><p><b>　　基本時間的計算</b></p><p>　　銑削基本時間的計算，見《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》可以得到：</p><p><b>　　計算公式

38、</b></p><p>　　其中式中：l=20+30+20=70mm；，本次計算選取l2=5mm,l1=5mm,fMz=0.4m/z。</p><p>　　所以Tb=175s=2.91min。</p><p>　　中間加工空行程所有時間為1min。所以總的加工時間為3.91min</p><p>　　兩次加工所取的加工進給量相等

39、</p><p><b>　　輔助時間定額的計算</b></p><p>　　查表《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》得：</p><p><b>　　其他時間計算</b></p><p>　?、僮鳂I(yè)時間指的是基本時間和輔助時間之和。即是：=+=3.91+3=6.91。</p><p&g

40、t;　?、诓贾霉ぷ鞯貢r間，操作者用于照管工作地，使之保持正常的工作狀態(tài)和良好的工作環(huán)境所消耗的時間，一般按作業(yè)時間的2%~7%計算，即取=0.345min。</p><p>　?、坌菹⒓吧硇枰獣r間，操作者為恢復(fù)體力和滿足生理上需要所消耗的時間，一般是作業(yè)時間的2%~7%計算，即取=0.345min。</p><p>　?、軠?zhǔn)備于結(jié)束時間，操作者為生產(chǎn)一批產(chǎn)品或零件進行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所需消

41、耗的時間。一般按工作時間的2%~7%計算，即取=0.345min。</p><p>　　T=6.91+0.345+0.345+0.345=8.155min。</p><p>　　五、專用夾具設(shè)計 </p><p>　　為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工零件曲柄時，需要設(shè)計專用夾具。機床夾具（夾具）是在機械加工中使用的一種工藝裝備，它的主要功能是

42、實現(xiàn)對被加工工件的定位和夾緊。通過定位，使被加工工件在夾具中占有同一個正確的加工位置；通過夾緊，克服加工中存在的各種作用力，使這一正確的位置得到保證，從而使加工過程得以順利進行。 本次設(shè)計的專用夾具為銑孔上表面平面夾具。</p><p>　　確定定位方案，選擇定位元件</p><p>　　首先對專用夾具進行定位原理分析：</p><p>　　本工件在加工平孔上表面面

43、時采用一孔兩表面作為定位基準(zhǔn)，易于做到工藝過程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一，保證工件的相對位置精度，且具有支撐面大，支撐剛性好等優(yōu)點；本工件采用底面和一對對角工藝孔作為定位基準(zhǔn)，工件底面為第一定位基準(zhǔn)，限制了x、y方向轉(zhuǎn)動，z方向移動三個自由度；圓柱銷為第二定位基準(zhǔn)限制了x、y方向移動兩個自由度；兩移動V型塊為輔助基準(zhǔn)，不僅限制自由度，而且增大剛度，因為此零件尺寸加工精度不高，因此，此種定位完全符合要求。</p><p><

44、;b>　　確定導(dǎo)向裝置 </b></p><p>　　本工序銑削平面，需要用對刀塊作為引導(dǎo)裝置。</p><p><b>　　確定夾緊機構(gòu) </b></p><p>　　針對成批生產(chǎn)的工藝特征，此夾具選用偏心輪自鎖夾緊機構(gòu)壓夾工件，將工件放到圓柱銷中，再用V型快加緊兩邊，用偏心手輪加緊。</p><p>

45、;　　設(shè)計偏心輪的工作行程s=s1+s2+s3+s4,</p><p>　　s1=0.5mm(為裝卸工件方便所需的空隙，一般取>=0.3mm)</p><p>　　s2=0.15mm(夾緊機構(gòu)彈性變形的卜長亮，可取0.05-0.15mm)</p><p>　　s3=0.15mm(工件在加緊方向上的尺寸誤差補償量，即工件尺寸公差δ)</p><

46、;p>　　s4=0.3mm（行程貯備量0.1-0.3mm）</p><p>　　所以s=s1+s2+s3+s4=1mm</p><p>　　設(shè)計偏心輪工作段I型：γ1=75°γ2=165°</p><p>　　偏心量e==0.816mm</p><p>　　偏心直徑D>=(14-20)e=5mm</p&g

47、t;<p>　　轉(zhuǎn)軸直徑d=0.25D=1.25mm</p><p><b>　　確定其他裝置 </b></p><p>　　為減小工件加工時的變形，保證加工時工藝系統(tǒng)的剛度，靠近工件的加工部</p><p>　　位增加輔助支撐，設(shè)計活動V型塊的矩形導(dǎo)向和螺桿驅(qū)動裝置。 </p><p><b>

48、　　設(shè)計夾具體 </b></p><p>　　夾具體的設(shè)置應(yīng)該綜合考慮，使各個部分通過夾具體能夠有機的聯(lián)系在一起，形</p><p>　　成一個整體 。在考慮夾具與機床的連接，因為在立式銑床上使用。夾具底面也要與銑床導(dǎo)軌配合好。</p><p><b>　　夾具設(shè)計的有關(guān)計算</b></p><p>　　確定

49、圓柱銷的尺寸及公差</p><p>　　圓柱銷直徑的基本尺寸d1＝工件孔=15mm</p><p>　　圓柱銷按g5制造（T=0.011mm）</p><p><b>　　即=Φmm</b></p><p>　　計算定位誤差——目的是分析定位方案的可行性</p><p>　　因為定位方向與加工尺寸

50、方向垂直，且被加工表面無尺寸公差要求，為次要加工表面，只要保證粗糙度為Ra12.5，故只需進行轉(zhuǎn)角誤差計算即可。</p><p><b>　　=</b></p><p>　　轉(zhuǎn)角誤差很小，符合定位要求，可以使用。</p><p>　　定位方案設(shè)計如圖所示：</p><p><b>　　六、設(shè)計小結(jié)</b&

51、gt;</p><p>　　通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)機械制造工藝學(xué)方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。</p><p>　　在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢

52、測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認(rèn)可！</p>

53、<p>　　回顧起此課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可

54、以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。</p><p>　　最后，感謝我的指導(dǎo)老師張莉老師，三個星期的時間里，張老師自始至終給予我悉心地指導(dǎo)，張老師使我受益終生。</p><p><b>　　七、主要參考文獻</b></p><p>　　[1] 柯建宏，賓鴻贊，等. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2012.<

55、;/p><p>　　[2] 張世昌，李旦，高航. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，2007.</p><p>　　[3] 朱冬梅，胥北瀾，何建英. 畫法幾何及機械制圖. 北京：高等教育出版社，2008.</p><p>　　[4] 薛源順. 機床夾具設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社，2011.</p><p>　　[5] 楊叔子. 金屬切削

56、機床及工藝裝備基礎(chǔ)（機械加工工藝師手冊：單行本）. 北京：機械工業(yè)出版社，2012.</p><p>　　[6] 夏家華，沈順成. 互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ). 北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.</p><p><b>　　后附：</b></p><p><b>　　工藝過程卡片</b></p><p&g