毕业设计（论文）连接座的机械加工工艺规程及专用夹具设计（全套图纸）.doc

河南机电高等专科学校毕业设计说明书设计题目：连接座的机械加工工艺规程及专用夹具设计全套图纸等，加153893706系 部 机电工程系 专 业 数控技术与应用 班 级 数控053 学生姓名 学 号 指导教师 2008年 06 月 01 日1.机械加工工艺规程1.1零件的分析1.1.1零件的作用 该零件是离心式微电机水泵上的连接座。左端125h6外圆水泵泵壳，水泵叶轮在100H7孔内，水泵泵壳通过4×M5的螺钉定位，6×7的螺栓固定，右端121h7外圆与电动机机座连接，40H6孔与轴承配合。1.1.2零件的工艺分析由零件图得知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度、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。该零件上的主要加工面为C面、D面、R面.和40H6的孔、100H7底面及125h6圆柱面和121h7圆柱面。C、D面的设计基准均为A面，故A面应先加工，再以A面为基准进行加工，从理论上可消除零件的定位误差。由参考文献【1】中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。1.2确定毛坯、画毛坯零件合图 根据零件材料确定毛坯为铸件。由题目已知零件的生产纲领为5000件/年。通过计算，该零件质量约为1.3kg。由参考文献【1】知，其生产类型为大批生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。该零件上孔不需铸出，故不需要安放芯子。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。 参考文献【1】表4.33，该种铸件的尺寸公差等级CT810级，加工余量等级MA为6级。故取CT为10级，MA为6级。 铸件的分型面选择通过17.5孔的轴线，浇口位置位于BB剖面附近。 参考文献【1】表4.31，用查表法确定各表面的总余量如表11所示。表11 各加工表面总余量加工表面基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量数值（mm）说明E 面C、D面F 面G、H面100H7孔1211001251251006级6级6级6级5级44443底面，双侧加工底面，侧面底面侧面，底面孔降级，双侧加工由参考文献【1】表4.34可得铸件主要尺寸的公差，如表12所示。表12 主要毛坯尺寸及公差 （mm）主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸E面距离32孔底的尺寸D面轮廓尺寸F面距E面的尺寸G面轮廓尺寸3×7上表面距下表面尺寸6×7上表面距下表面尺寸281216912510844+44+44+444321297713214121.3工艺规程设计1.3.1定位基准的选择精基准的选择：连接座上40H6的孔是设计基准，又是装配基准，用它做精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，其他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。这样定位比较稳定，加紧方案也比较简单，可靠，操作方便。粗基准的选择：选择连接座上125h6外圆柱面和6×7孔所在凸台面装夹定位，为粗基准，主要考虑以下几点：第一，在保证各加工表面均有余量的前提下，使重要孔的加工尽量均匀；第二，这样还能保证定位准确、夹紧可靠。最先进行机械加工的表面是精基准40H6和E面，可采用的定位装夹方案：方案一：用锥柄心轴插入40H6孔内，用螺栓固定，这样即可限制工件除Z轴旋转自由度以外的五个自由度，在加工时只需将锥柄心轴装入法兰盘即可，定位可靠，简单方便。方案二：用专用夹盘夹持。 125的外圆柱面，以6×7的凸台定位，则也可限制5个自由度，该方案虽在理论上可行，但该零件为薄壁类零件，恐怕加持会有夹痕，影响零件的表面粗糙度值，故采用方案一。1.3.2制定工艺路线 根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定个表面的加工方法如下：E面：粗车；C面和H面：粗车半精车；D面和G面：粗车半精车精车；17.5未铸出孔：钻扩；40未铸出孔:钻扩铰；3×7和6×7的孔：钻；螺纹孔：钻孔攻螺纹。根据基准先行、先面后孔的原则：先加工出E面和40的孔，然后加工其他圆柱面和孔。初步拟定加工工艺路线如下：工序号工序内容102030405060708090100110120130140150160铸造时效涂漆粗车E面粗车半精车精车C、D面钻扩17.5孔钻扩32的孔钻扩铰40的孔，倒C1 角精车C面粗车F面粗车半精车G面H面精车G面粗车100的孔精车100的孔并倒角钻3×7的孔钻6×7的孔钻4×M5底孔，孔口倒角C0.5攻螺纹4×M5深10检验入库上述方案遵循了工艺路线拟定的一般原则，但有些工序问题还需讨论。如粗精车E面时，40孔的A基准还未达到所需精度造成C面对A圆跳动误差较大，所以应该放在50工序后面。修改后的工艺路线如下：序号工序内容102030405060708090100110120130140150160铸造时效涂底漆粗车E面钻扩17.5孔扩32孔扩铰40孔，并倒C1角粗车F面粗半精车G、H面精车G面粗车100孔精车100孔粗半精车C、D面精车D面钻3×7孔钻6×7孔钻4×M5底孔，孔口倒角C0.5，攻螺纹4×M5深10检验入库1.3.3选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床和专用夹具为主，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。粗车半精车C、E、G、H面，考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用卧式车床，选择C6132D卧式车床（参考文献【1】表8.11）。选择硬质合金刀片A310（参考文献【1】表8.22）、专用夹具和游标卡尺。精车D、G面，用D110硬质合金刀片采用专用夹具和外径千分尺。17.5的孔采用锥柄麻花钻、锥柄扩孔复合钻、扩时倒角采用专用夹具和内径千分尺。钻7的孔采用立式钻床Z5125A、专用夹具。加工工序设计1.粗精车D面工序查文献【1】表3.22粗半精车外圆加工余量得精加工ZN1.5mm。已知D面总余量为ZD为4mm。故粗加工余量ZN粗=4-1.5=2.5mm。 如图尺寸链所示，精车以125定位，D到A孔轴线的工序尺寸即为设计尺寸XN精=1210-0.04/2=60.50-0.02则粗车D面工序尺寸XNA粗=62mm。 查文献【1】表3.26得，粗加工公差等级为IT12IT13，取IT=12，其公差TDA粗=0.18mm，所以XDA粗=62+0.090.09mm。 校核精车余量： ZD精=（62-0.18）-（60.5+0）=1.32mm故余量足够。 查文献【1】表8.41，f=0.6mm/r ap=3mm校核机床功率：参考文献【2】表856 V=1.7m/s主轴转速n=1000V/d=1000×1.7/3.14×129=4.2r/s根据机床说明书，取n=4r/sV=dn10-3=1.62m/s校核机床功率：F =9.81×60-0.15×270×3×0.60.75×1.62-0.15×0.92×0.95=2371N切削功率：P=FV10-3=2371×1.62×10-3=3.84Kw由机床说明书查得：机床电机功率Pe=5.5kw，取机床传动效率为=0.8，P=3.84Pe=5.5×0.8=4.4kw机床功率足够。2.钻扩铰32孔至40H6孔工序40H6孔的扩铰余量参考文献【3】表817取Z扩=1.5mm，Z铰=0.5mm，由此可算出：Z钻=40/2-32/2-1.5-0.5=2mm各工部余量及工序尺寸和公差列于下表： 各工部余量及工序尺寸和公差 （mm）加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸及公差40H6表面40H6表面40H6表面钻孔扩孔铰孔21.50.5H8H7H636+0.04-0.0239+0.023-0.01040+0.0160参考文献【3】表944，取钻孔的进给量f=1.0mm/r。参考文献【3】表948，用插入法求得钻孔的切削速度V=0.24m/s，由此算出转速为n=1000v/d=1000×14.4/3.14×36=128r/min参考文献【4】得：Ff=9.81×42.7df0.8Kf=9.81×42.7×36×1×1=6780N M=9.81×0.021d2f0.8Km=9.81×0.021×36×36×1=129.6N·m 它们均小于机床的最大进给力8650N和机床的最大扭矩力矩216N·m，故机床刚度足够。扩39+0.023-0.010的孔，参考文献【3】表89，并参考机床实际进给量，取f=0.6mm/r。参考文献【4】，扩孔的切削速度为（1/21/3）v钻，故取V扩=1/2V钻=1/2×16m/min=8m/min。由此算出转速n=1000v/d=1000×8/3.14×39r/min=158r/min。按机床实际转速取n=160 r/min。参考文献【4】，铰孔的进给量取f=0.3mm/r。参考文献【4】，取铰孔的切削速度为v=0.3m/s=18m/min。由此算出转速n=1000×18/3.14×40=143r/min。按机床实际转速取n=145r/min，则实际切削速度为v=3.14×40×145/1000=18.2m/min。3、粗精车G面工序查文献【1】表3.22粗车精车外圆加工余量得精加工余量ZG精为1mm，已知G面总余量ZG总为4mm，故粗加工余量ZG粗=4mm-1mm=3mm。 如图尺寸链所示，精车G面以A面定位，G面至40孔轴线的工序尺寸即为设计尺寸XGA精=1250-0.025/2=62.50-0.0125，则粗车G面工序尺寸XGA粗=63.5mm。 参考文献【1】表3.78，得粗加工公差等级为IT12IT13，取IT=12，其公差TGA粗=0.18mm，所以，XGA粗=63.5+0.09-0.09。校核精车余量ZG精：ZG精min=XGA粗min-XGA精max=(63.5-0.18)-(62.5+0)=0.82mm故余量足够。查文献【1】表8.41，f=0.6mm/r ap=3mm校核机床功率：参考文献【2】表856 V=1.5m/s主轴转速n=1000V/d=1000×1.5/3.14×133=3.59r/s根据机床说明书，取n=3.6r/sV=dn10-3=1.503m/s校核机床功率：F =9.81×60-0.15×270×3×0.60.75×1.55-0.15×0.92×0.95=2397N切削功率：P=FV10-3=2371×1.62×10-3=3.6Kw由机床说明书查得：机床电机功率Pe=5.5kw，取机床传动效率为=0.8，P=3.6Pe=5.5×0.8=4.4kw机床功率足够。4、100圆柱面加工工序查文献【1】表5.67平面加工余量，得精加工余量ZN精为1mm。已知N面总余量ZN总为3mm。故粗加工余量ZN粗=3-1=2mm。如图尺寸链所示，精车N面工序中以A面定位，N面至40H6孔轴线的工序尺寸即为设计尺寸XNA精=100+0.0350/2=50+0.01750，则粗车N面的工序尺寸XNA粗为51mm。查文献【1】表2.66，得粗加工等级为IT11IT14，取IT=11，其公差TNA粗=0.16mm，所以，XNA粗=51+0.08-0.08。校核精车余量ZNA精: ZNA精=XNA粗min-XNA精max=（51-0.16）-（50+0.0175）=0.97mm故余量足够。查文献【1】表8.41，f=0.4mm/r ap=2mm 校核机床功率：参考文献【2】表856 V=1.8m/s主轴转速n=1000V/d=1000×1.8/3.14×94=6.1r/s根据机床说明书，取n=6r/sV=dn10-3=1.77m/s校核机床功率：F=9.81×60-0.15×270×3×0.40.75×1.77-0.15×0.92×0.95=9.81×0.54×270×3×0.5×0.92×0.92×0.95=1725N切削功率：P=FV10-3=1725×1.77×10-3=3.05Kw由机床说明书查得：机床电机功率Pe=5.5kw，取机床传动效率为=0.8，P=3.05Pe=5.5×0.8=4.4kw机床功率足够。机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片零件号零 件 名 称连接座工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格铸造时效涂底漆10粗车E面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310游标卡尺20钻扩17.5孔卧式车床C6132D专用钻夹具焊接式硬质合金内径千分尺30扩32孔卧式车床C6132D专用钻夹具焊接式硬质合金内径千分尺40扩铰40孔，并倒C1角卧式车床C6132D专用钻夹具焊接式硬质合金内径千分尺50粗车F面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310游标卡尺60粗半精车G、H面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310千分尺70精车G面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310千分尺数控技术与应用 专业机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片零件号零 件 名 称工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格80粗车100孔卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金D110内径千分尺90精车100孔卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金D110内径千分尺100粗半精车C、D面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310游标卡尺110精车D面卧式车床C6132D专用车夹具焊接式硬质合金A310千分尺120钻3×7孔立式钻床Z5125A专用钻夹具锥柄麻花钻7游标卡尺130钻6×7孔立式钻床Z5125A专用钻夹具锥柄麻花钻7游标卡尺140钻4×M5底孔，孔口倒角C0.5，攻螺纹4×M5深10立式钻床Z5125A专用钻夹具锥柄麻花钻机用丝锥150检验160入库数控技术 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称粗车E面工序号10零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号卧式车床C6132D粗车E面夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1粗车E面A310游标卡尺130.824097.2设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共 12 页第 1 页 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称钻扩17.5的孔工序号20零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号卧式车床C6132D专用钻夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时12钻14.5的孔扩17.5的孔内径千分尺0.8 0.426014.4设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共12页第 2 页数控技术与应用 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称扩32的孔工序号30零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号卧式车床C6132D专用钻夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1扩32的孔内径千分尺1.512714.4设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共 12 页第 3 页数控技术与应用 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称扩铰40的孔工序号40零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号卧式车床C6132D专用钻夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1扩铰40的孔内径千分尺0.61608设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共 12 页第 4 页数控技术与应用 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称粗车F面工序号50零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号卧式车床C6132D粗车F面夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1粗车F面A310游标卡尺130.620090设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共 12 页第 5 页数控技术与应用 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称粗车半精车G、H面工序号60零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号卧式车床C6132D粗半精车G、H面夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1粗半精车G、H面A310千分尺130.621090设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共 12 页第 6 页 数控技术与用 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称精车G面工序号70零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号卧式车床C6132D精车G面夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1精车G面A310千分尺10.4250104设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共 12 页第 7 页 数控技术与用 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称粗车100面工序号80零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号卧式车床C6132D粗车100面夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1D110内径千分尺20.4360106设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共12 页第 8 页数控技术与应用 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称精车100面工序号90零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号卧式车床C6132D精车100面夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1精车100面D110内径千分尺10.3400118设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共 12 页第 9 页数控技术与应用 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称粗精车C、D面工序号100零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号卧式车床C6132D粗精车C、D面夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1粗精车C、D面A310游标卡尺30.624097设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共 12 页第 10 页 数控技术与用 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称精车D面工序号110零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号卧式车床C6132D精车D面夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1精车D面A310千分尺1.50.4300122设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共 12 页第 11 页数控技术与应用 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称钻3×7孔工序号120零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号立式钻床Z5125A钻3×7孔夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1钻3×7孔锥柄麻花钻游标卡尺0.835010.8设 计 者何引娥指 导 教 师段翠芳共 12 页第 12 页 数控技术与用 专业机 械 加 工 工 序 卡 片工序名称钻6×7孔工序号130零件名称连接座零件号零件重量1.3kg同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量HT200设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号立式钻床Z5125A钻6×7孔夹具安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时1钻6×7孔锥柄麻花钻游标卡尺0.835010.8