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华北科技学院毕业设计（论文） 第 1 页 共 42 页 目录目录 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 绪论 3 第一章 零件的分析 5 1.1 零件的形状 5 1.2 零件的工艺分析 7 第二章 毛坯设计 9 2.1 毛坯的选择 9 2.2 毛坯尺寸和公差 10 2.2.1 确定毛坯尺寸 .10 2.2.2 确定毛坯尺寸公差 .10 2.3 设计毛坯图 11 第三章 机械加工工艺过程设计 13 3.1 定位基准的选择 13 3.1.1 精基准的选择 .13 3.1.2 粗基准的选择 .14 3.2 表面加工方法的选择 14 3.2.1 加工经济精度 .14 3.2.2 选择表面加工方法应考虑的因素 .17 3.3 加工阶段的划分 17 3.4 工序顺序的安排 19 华北科技学院毕业设计（论文） 第 2 页 共 42 页 3.4.1 工序顺序安排的原则 .19 3.4.3 辅助工序的安排 .20 3.5 制定加工工艺路线 21 3.5.1 拟定比较两种工艺路线 .21 3.5.2 拟定工艺过程 .24 第四章 工序设计 26 4.1 选择机床，根据不同的工序选择机床 26 4.1.1 车床用 CA6140 26 4.2 工艺装备的选择 27 4.2.1 刀具的选择 .27 42.2 夹具的选择 .28 4.2.3 量具的选择 .28 4.3 确定机械加工余量 28 4.3.1 确定加工余量的方法 .28 4.3.2 影响加工余量的因素 .29 4.3.3 确定加工余量 .29 4.4 工序尺寸及公差的确定 30 4.4 切削用量的选择 31 第五章 基本时间的确定 33 5.1 时间定额的定义 33 5.2 时间定额的组成 33 5.3 工时定额的计算 34 第六章 夹具设计 35 6.1 定位基准的选择 .35 6.2 压紧元件的选择 35 6.3 切削力及夹紧力的计算 35 6.4 误差分析与计算 37 6.5 夹具设计及操作的简要说明 38 结论 39 华北科技学院毕业设计（论文） 第 3 页 共 42 页 参考文献 40 致谢 41 附：连接座机械加工工艺过程卡、工序卡 绪论绪论 进入 21 世纪，随着科学技本的迅猛发展，传统的制造技术已进入现 代制造技术的新阶段。机械制造工艺学则是现代制造技术的主要基础近年 来随着经济的飞速发展，无论是国防建设，还是汽车、轮船、交通等都对 机械产品的需求越来越大，因此，极大的推动了机械制造业的发展。然而 机械制造业的发展离不开加工机械机床。为了满足生产的需要，对机 床的种类、性能业都有了很高的要求。同时，为了使机械产品由原材料在 机床上经过加工变为机械成品这就需要相应的机床夹具及合理的机械加工 工艺。先进的机床夹具和合理的制造工艺是制造业降低成本提高生产效率 的关键。因此，设计高效能的机床夹具和制定经济合理的工艺方案对提高 制造企业的竞争力有着很大的帮助。所以，我们有必要研究他，而且应该 仔细研究他。 机电一体化专业毕业设计所设计的内容比较多，他集专业课、基础课 知识于一体，是在学习完机械制造工艺学（含机床夹具）、机械设计基础、 机械制图、计算机绘图、工程力学等全部专业课的基础上进行的，是对我 们所有课程的一次综合性的复习，业师理论联系实际的练习，为今后走上 工作岗位打下台阶，因此我们必须以严谨、认真务实的态度对待这次设计， 把设计做好。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 4 页 共 42 页 机械工业是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。 机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标 志。经过建国 40 多年的发展，机械工业已成为我国工业中产品门类比较 齐全，具有相当规模和一定技术基础的支柱产业之一。为了达到产品的要 求，必须研究和控制机械产品的制造过程，研究和解决工艺技术问题的方 法和措施。 机械制造工艺学的研究范畴是零件的机械加工和装配的工艺过程。很 长时间以来机械加工工艺最广泛采用的方法是切削加工和磨削加工。随着 科学技术的发展，出现了很多硬度极高的难加工材料，这些材料很难用传 统的切削或磨削的方法来加工；另一方面，科学技术的发展对机械产品的 精度提出了越来越高的要求，于是各种精密加工方法应运而生，而且其加 工的精度等级还在不断的提高。 刀具材料的革新和新刀具材料的开发，优良的机床静态、动态特性和 高转速，使告诉切削和高速磨削成为可能，从而缩短了机动切削时间，充 分发挥了传统加工方法的技术潜力，使劳动生产率得到显著提高。 制造过程的自动化发展是机械制造业中最新技术进步的又一个重要方 面。随着数控加工的应用和推广，计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助 制造(CAM)逐步进入实用阶段，尤其是柔性制造系统(FMS)的出现，不仅 大大提高了生产效率，降低了生产成本，同时也可靠的保证了产品的质量 和从根本上改善了劳动条件。目前，世界各国正致力于计算机集成制造系 统(CIMS)的研究和开发。这种计算机集成制造系统是由一个多级计算机控 制的全盘自动化系统。它通过一套软件将设计、制造和管理综合为一个整 体。它是工厂各个环节自动化的有机地集成是工厂自动化的发展方向。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 5 页 共 42 页 第一章第一章 零件的分析零件的分析 1.11.1 零件的形状零件的形状 华北科技学院毕业设计（论文） 第 6 页 共 42 页 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。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 7 页 共 42 页 1.21.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 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，1250-0.025外圆，100内 + 0.026 - 0 圆，倒角，钻通孔 7，钻孔并攻丝。这一部份只有端面有 6.3 的粗糙度 要求，100的内圆孔有 25 的粗糙度要求。其要求并不高，粗车 + 0.026 - 0 后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，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；121h7 的外圆，粗糙度 0 - 0.04 为 3.2、6.3；外径为 50、内径为 40的小凸台，粗糙度为 + 0.016 - 0 3.2，并带有倒角；32 的小凹槽，粗糙度为 25；钻 17.5 的中心孔， 钻 7 通孔。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中， 17.5、40 的孔或内圆直接在车床上做镗工就行了。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 8 页 共 42 页 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 IT8IT10 粗车-半精车 1250-0.025外圆 Ra6.3IT8IT10 粗车-半精车 100内圆 + 0.026 - 0 Ra25 IT11 以下粗镗 倒角无IT11 以下粗车 左 7 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IT11 以下粗车-半精车 121h7 外圆 0 - 0.04 Ra3.2IT8IT10 粗车-半精车 小凸台内侧 40无IT11 以下粗镗 小凸台端面 Ra25 IT11 以下粗镗 17.5 中心孔无IT11 以下粗镗 右 7 通孔无IT11 以下钻通孔 32 的小凹槽 Ra25 IT11 以下粗镗 华北科技学院毕业设计（论文） 第 9 页 共 42 页 第二章第二章 毛坯设计毛坯设计 2.12.1 毛坯的选择毛坯的选择 毛坯选择时应考虑的因素： (1) 零件的材料及机械性能要求 零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。 (2) 零件的结构形状与外形尺寸 (3) 生产纲领的大小 (4) 现有生产条件 (5) 充分利用新工艺、新材料 为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精密铸造、精 锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等在机械中的应 用。 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。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 10 页 共 42 页 该零件材料为 HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性， 所以选择铸铁铸造。依据设计要求 Q=3000 件/年，n=1 件/台；结合 生产实际，备品率 和 废品率 分别取 10%和 1%代入公式得该工 件的生产纲领 N=Qn(1+)=3330 件/年 2.22.2 毛坯尺寸和公差毛坯尺寸和公差 （1）求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓的尺寸，最大直径 142mm，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 812 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。 2.2.12.2.1 确定毛坯尺寸确定毛坯尺寸 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 Ra1.6 。Ra1.6 的表面，余量要适当加大。 分析本零件，加工表面 Ra1.6 ，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零 件的尺寸加上所查的余量即可。 （由于有的表面只需粗加工，这时可取所 查数据的小值）生产类型为大批量，可采用两箱砂型铸造毛坯。由于所有 孔无需铸造出来，故不需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应 安排人工进行时效处理。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 11 页 共 42 页 2.2.22.2.2 确定毛坯尺寸公差确定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据铸件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得，本 零件毛坯尺寸允许偏差见下表：毛坯尺寸允许公差/mm 铸件尺寸偏差参考资料 1421.3 831.3 机械制造工艺设计手册 2.32.3 设计毛坯图设计毛坯图 （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: 华北科技学院毕业设计（论文） 第 12 页 共 42 页 华北科技学院毕业设计（论文） 第 13 页 共 42 页 第三章第三章 机械加工工艺过程设计机械加工工艺过程设计 3.13.1 定位基准的选择定位基准的选择 基准面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基准面的选择正确与 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。在最 初的工序中只能选择末加工的毛坯表面作为定位基准，这种表面称为粗基 准。用加工过的表面作为定位基准称为精基准。另外，为满足工艺需要而 在工件上专门设置或加工出的定位面，称为辅助基准，如轴加工时用的中 心孔、活塞加工时用的止口等。 定位基准的选择原则：应先精基准，再粗基准。 3.1.13.1.1 精基准的选择精基准的选择 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。 精基推选择应保证相互位置精度和装夹准确方便、一般应遵循如下原则。 精基准的选择原则： (1) 基准重合原则 (2) 基准统一原则 (3) 自为基准原则 (4) 互为基准原则 华北科技学院毕业设计（论文） 第 14 页 共 42 页 (5) 便于装夹原则 3.1.23.1.2 粗基准的选择粗基准的选择 粗基准选择原则 (1) 选择重要表面为粗基准 (2) 选择不加工表面为粗基准 (3) 选择加工余量最小的表面为粗基准 (4) 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准 (5) 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次 3.23.2 表面加工方法的选择表面加工方法的选择 零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经 过的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，出首先要考虑定位基准的选择外， 还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中于分散的程度，加工阶段的 划分和工序先后顺序的安排问题。 在生产过程中按一定顺序逐渐改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、 尺寸(机械加工)、位置(装配)和性能(热处理)使其成为成品的过程称之为 工艺过程。因此，工艺过程又可具体地分为铸造、锻造、冲压、焊接 t 机 械加工、热处理和装配等工艺过程。 3.2.13.2.1 加工经济精度加工经济精度 各种加工方法（如车、铣、刨、磨、钻等）所能达到的加工精度和 表面粗糙度是有一定范围的。任何一种加工方法，如果由技术水平高的熟 练工人在精密完好的设备上仔细地慢慢地操作，必然使加工误差减小，可 以得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度，但却使成本增加；反之，若 由技术水平较低的工人在精度较差的设备上快速操作，虽然成本降低，但 华北科技学院毕业设计（论文） 第 15 页 共 42 页 得到的加工误差必然较大，使加工精度降低。所以，选择表面加工方法时， 应当使得工件的加工要求与之相适应。 表表 3-13-1 外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 加工方法加工性质加工经济精度 （IT） 表面粗糙度 Ra/m 车粗车 半精车 精车 金刚石车 1312 1110 87 65 8010 102.5 51.25 1.250.02 外磨粗磨 半精磨 精磨 精密磨 镜面磨 98 87 76 65 5 101.25 2.50.63 1.250.16 0.320.08 0.080.008 研磨粗研 精研 65 5 0.630.16 0.320.04 超精加工精 精密 5 5 0.320.08 0.160.01 砂带磨精磨 精密磨 65 5 0.160.02 0.040.01 滚压 761.250.16 表表 3-2 孔加工方法的加工经济精度及表面粗糙度孔加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 加工方法加工性质加工经济精度 （IT） 表面粗糙度 Ra/m 钻实心材料1211202.5 华北科技学院毕业设计（论文） 第 16 页 共 42 页 扩粗扩 铸或冲孔后一次 扩 精扩 12 1211 10 2010 102.5 铰半精铰 精铰 细铰 1110 98 76 105 51.25 1.250.32 拉粗拉 精拉 1110 97 52.5 2.50.63 镗粗镗 半精镗 精镗 细镗 12 11 108 76 2010 105 51.25 1.250.32 内磨粗磨 精磨 9 87 101.25 1.250.32 研粗研 精研 65 5 1.250.32 0.320.01 滚压870.630.16 表表 3-3 平面加工方法的加工经济精度及表面粗糙度平面加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 加工方法加工性质加工经济精度 （IT） 表面粗糙度 Ra/m 周铣粗铣 精铣 1211 10 205 51.25 端铣粗铣 精铣 1211 109 205 50.63 车半精车 精车 1110 9 105 102.5 华北科技学院毕业设计（论文） 第 17 页 共 42 页 细车（金刚石车）871.250.63 刨粗刨 精刨 宽刀精刨 1211 109 97 2010 102.5 1.250.32 平磨粗磨 半精磨 精磨 精密磨 9 87 7 6 52.5 2.51.25 0.630.16 0.160.016 刮研手工刮研1020 点 /25mm*25mm 1.250.16 研磨粗研 精研 76 5 0.630.32 0.320.08 3.2.23.2.2 选择表面加工方法应考虑的因素选择表面加工方法应考虑的因素 选择表面加工方法时，首先应根据零件的加工要求，查表或根据经验 来确定哪些加工方法能达到所要求的加工精度。从表 3-1 到 3-3 中可以看 出，满足同样精度要求的加工方法有若干种，所以选择加工方法时还必须 考虑下列因素，才能最后确定下来。 a 工件材料的性质 b 工件的材料和尺寸 c 选择的加工方法要与生产类型相适应 d 具体的生产条件 3.33.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 工件上每一个表面的加工，总是先粗后精。粗加工去掉大部分余量， 华北科技学院毕业设计（论文） 第 18 页 共 42 页 要求生产率高；精加工保证工件的精度要求。对于加工精度要求较高的零 件，应当将整个工艺过程划分成粗加工、半精加工、精加工等几个阶段， 在各个加工阶段之间安排热处理工序。 加工划分阶段有如下优点： a 有利于保证加工质量 b 合理的使用设备 c 有利于及早发现毛坯缺陷 综上所述，工艺过程应当尽量划分成阶段进行。此外，粗精加工分开， 使机床台数和工序数增加，当生产批量较小时机床符合率低，不经济。所 以当工件批量小，精度要求不太高、工件刚性较好时也可以不分或少分阶 段。 按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段： 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较 好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛 坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性 好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削 力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所 以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为，粗1211ITIT 糙度为。umRa10080 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准 备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为。表面粗糙109ITIT 度为。umRa25 . 1 10 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位 置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加 工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高 华北科技学院毕业设计（论文） 第 19 页 共 42 页 加工精度精加工的加工精度一般为，表面粗糙度为76ITIT 。umRa25 . 1 10 光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺 度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 ,表面粗糙度为。65ITITumRa32 . 0 25 . 1 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理 性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 3.43.4 工序顺序的安排工序顺序的安排 3.4.13.4.1 工序顺序安排的原则工序顺序安排的原则 （1） “先基面，后其他”原则 工艺路线开始安排的加工表面，应该是选作后续工序作为精基准的 面，然后在以该基准面定位，加工其他表面。 （2） “先面后孔”原则 当零件上较大平面可以用来作为定位基准是，总是先加工平面，再 以平面定位加工孔，保证孔和平面之间的位置精度，这样定位比较容易， 装夹也方便。 （3） “先主后次”原则 零件上的加工表面一般可以分为主要表面和次要表面两大类。主要 表面通常是指位置精度要求较高的基准面和工作表面；次要表面是指那些 要求较低，对整个工艺过程影响较小的辅助表面。 （4） “先粗后精”原则 3.4.23.4.2 热处理工序的安排热处理工序的安排 热处理工序在工艺路线中安排的是否恰当，对零件的加工质量和 华北科技学院毕业设计（论文） 第 20 页 共 42 页 材料的使用性能影响很大。 （1） 退火与正火 目的是为了消除组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的可切削性 能。对高碳钢零件采用退火降低其硬度，对低碳钢零件采用正火提高 其硬度，以获得适中的较好的可切削性，同时能消除毛坯制造中的应 力。退火与正火一般安排在机械加工之前进行。 （2） 时效 毛坯制造和切削加工都会在工件内留下残余应力，这些残余应力将 会引起工件的变形，影响加工质量甚至造成废品。因此，在工艺过程 中常需安排时效处理。 （3） 淬火和调质处理 淬火和调质处理可以获得需要的力学性能。但之后会产生变形，所 以调质处理一般安排在机械加工以前，而淬火则因其硬度高不易切削 一般安排在精加工阶段的磨削加工之前进行。 （4） 渗碳淬火和渗氮 低碳钢零件有时需要渗碳淬火，并要求保证一定的渗碳层厚度。渗 碳变形较大，一般安排在精加工之前进行，但渗碳表面预先常安排粗磨， 以便控制渗碳层厚度和减少以后的磨削余量。 渗氮是为了提高工件表面硬度和抗腐蚀性，他的变形较小，一般安排 在工艺过程的最后阶段、该表面的最终加工之前。 3.4.33.4.3 辅助工序的安排辅助工序的安排 （1）检验工序 为了确保零件的加工质量，在工艺过程中必须合理的安排检验工 序。 （2）清洗和去毛刺 切削加工后在零件的表层或内部有时会留下毛刺，他将影装配的 质量甚至机器的性能。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 21 页 共 42 页 工件在进入装配之前，一般安排清洗。特别是研磨等光整加工工 序之后，砂粒易附着在工件表面上，必须认真清洗，以免加剧零件在使用 中的磨损。 （4） 其他工序 可以根据需要安排平衡、去磁等其他工序。 3.53.5 制定加工工艺路线制定加工工艺路线 3.5.13.5.1 拟定比较两种工艺路线拟定比较两种工艺路线 （1）工艺路线一： 工序一： 1. 粗车右端面 2. 车外圆 121 3. 车右台阶面 4. 车外圆 130 5. 车端面 6. 粗镗 40 工序二： 1. 粗车大端面 2. 粗镗 100H7 3. 车台阶面 4. 车外圆 125 工序三： 1. 半精镗 40 2. 半精车外圆 121 3. 半精车右台阶面 4. 半精车外圆 130 5. 半精车端面 华北科技学院毕业设计（论文） 第 22 页 共 42 页 6. 半精车右端面 工序四： 1. 半精车大端面 2. 半精车 100H7 3. 半精车右台阶面 4. 半精车外圆 125 工序五： 1. 精车右端面 2. 精车外圆 121 3. 精镗 40 4. 精车外圆 130 5. 精车端面 6. 精车右台阶面 工序六 1. 精车大端面 2. 精车 100H7 3. 精车右台阶面 4. 精车外圆 125 工序七 精铣 B 面 工序八 粗铣 100 面 工序九 精铣 100 面 工序十 1. 钻孔到 10 2. 扩钻到 16 3. 扩孔到 17.4 工序十一 华北科技学院毕业设计（论文） 第 23 页 共 42 页 精镗孔至 17.5 工序十二 在 6 个工位上钻孔 7 工序十三 1. 在 4 个工位上钻孔 4.5 2. 攻螺纹 4M5 （2）工艺路线二： 工序一 1. 粗车右端面至 78 2. 粗车外圆 1255 3. 钻通孔 16 4. 粗镗内孔 3429 5. 粗车小凸台端面至 20 工序二 1. 粗车右端面至 71 2. 粗车外圆 1289 3. 粗车内孔 986.8 工序三 1. 半精车端面保 70 2. 半精车外圆 121.45 3. 法精镗内孔 39.627 4. 半精镗内孔 3228 5. 半精镗内孔保 17.5 6. 半精车小凸台端面保 16 工序四 1. 半精车右端面到 69 2. 半精车外圆 125.4 长 9 3. 半精镗内孔 199.6 长 7 华北科技学院毕业设计（论文） 第 24 页 共 42 页 工序五 1. 钻通孔 37 2. 工序六 3. 钻通孔 37 4. 钻孔 44.134 深 12 5. 攻螺纹 4-M5 深 10 工序七 1. 磨内孔保 405 2. 磨外圆保 125 工序八 1. 磨内孔保 1007 2. 磨外圆保 1259 （3）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，但最后的磨工感觉有点多余。相比之下我们选择第 二条工艺路线，然后对其进行修改：去掉磨式。因为零件精度要求不高， 半精车就可以达到目的。 3.5.23.5.2 拟定工艺过程拟定工艺过程 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 华北科技学院毕业设计（论文） 第 25 页 共 42 页 04 粗车右端面至 78 粗车外圆 1255 钻通孔 16 粗镗内孔 3429 粗车小凸台端面至 20 05 粗车右端面至 71 粗车外圆 1289 粗车内孔 986.8 06 半精车端面保 70 半精车外圆 121.45 法精镗内孔 39.627 半精镗内孔 3228 半精镗内孔保 17.5 半精车小凸台端面保 16 07 半精车右端面到 69 半精车外圆 125.4 长 9 半精镗内孔 199.6 长 7 08 钻通孔 37 钻通孔 37 钻孔 44.134 深 12 攻螺纹 4-M5 深 10 09 去毛刺钳工 10 磨内孔保 40 x5 磨外圆保 121x5 11 磨内孔保 100 x7 磨外圆保 125x9 12 检验，入库 华北科技学院毕业设计（论文） 第 26 页 共 42 页 第四章第四章 工序设计工序设计 4.14.1 选择机床，根据不同的工序选择机床选择机床，根据不同的工序选择机床 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。 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。机床选择应注意： (1)机床精度与工件精度相适应； (2)机床规格与工件外形尺寸相适应； (3)机床的生产率与工件生产类型相适应。 下面是这两台机床的具体资料。 4.1.14.1.1 车床用车床用 CA6140CA6140 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。 4.1.2 钻床用 Z5125A 华北科技学院毕业设计（论文） 第 27 页 共 42 页 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 160Nm 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 400550mm 外型尺寸/包装尺寸 9808072302mm/240010301360mm 机床净重/毛重 950/1300kg 4.24.2 工艺装备的选择工艺装备的选择 4.2.14.2.1 刀具的选择刀具的选择 优先采用标准刀具。必要时可采用各种高效的专用刀具、复合刀具和 多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。 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。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 28 页 共 42 页 42.242.2 夹具的选择夹具的选择 单件小批生产尽量采用通用夹具和组合夹具；大批大量生产应采用 高效专用夹具。 根据每个工序的不同要求分别选用通用家具三爪自定心卡盘和专用 夹具。 4.2.34.2.3 量具的选择量具的选择 单件小批生产应广泛采用通用量具，大批大量生产应采用极限量规 和高效的专用检验量具和量仪等量具的精度必须与加工精度相适应。 根据零件特点，选用内径千分尺、外径千分尺、游标卡尺、角度尺、 塞规、螺纹塞规等。 4.34.3 确定机械加工余量确定机械加工余量 4.3.14.3.1 确定加工余量的方法确定加工余量的方法 (1)查表法 此法是以生产实践和实验研究所积累的关于加工余量的资料数据进行 修订来确定加工余量的，生产中应用较为广泛。 (2)经验估计法 本法是根据实际经验确定加工余量。一般情况下，为防止余量过小 而产生废品，经验估计的数值总是偏大。此法常用于单件小批生产中。 (3)分析计算法 卒法是根据上述加上余量公式和一定的实验资料，对影响加工条量 的各项因素进行分析，并计算确定加工余量。这种方法比较合理，但必须 点比较全面和可靠的实验资料。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 29 页 共 42 页 4.3.24.3.2 影响加工余量的因素影响加工余量的因素 (1)上工序表面粗糙度 H1a 和缺陷层 H2a。 本工序必须把上工序留下的表面粗糙度 H1a 全部切除，还应切除上工 序在表面留下的缺陷层 H2a (2)上工序的尺寸公差 Ta 在加工表面上存在着各种几何形状误差，如平面度、回度、圆柱度等 这些误差的总和一般不超过上工序的尺寸公差 Ta，所以应将 Ta 计入 本工序的加工余景之中。 （3)上工序的形位误差 a a 是指不由尺寸 Ta 所控制的形位误差，此时，加工余量中需包 括上工序的形位误差 a。 (4)本工序加工时的装夹误差 b 装夹误差包括定位误差和夹紧误差，这些误差会使工件在加工时的 位置发生偏移，所以加工余量还必须考虑装夹误差的影响。 4.3.34.3.3 确定加工余量确定加工余量 加工余量是指加工过程中切去的金属层厚度。余量有工序余量和加工 总余量(毛坯余量)之分。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差。加工总 余量是指从毛坯变为成品的整个加工过程中某表面切除的金属层总厚度， 即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。显然，某个表面加工总余量为该表面 工序余量之和，即 1 n i ZZi 式中：加工总余量；Z 第 i 道工序的工序余量Zi n该表面的加工工序数。 由于工序尺寸有公差，故实际切除的余量是变化的。因此加工余量 华北科技学院毕业设计（论文） 第 30 页 共 42 页 又有公称余量、最大余量和最小余量之分。若相邻两工序的工序尺寸都是 基本尺寸，则得到的余量就是工序的公称余量。易大余景和最小余量与工 序尺寸公差有关。在加工外表面时， Zbmin=amin-bmin Zbmax=amax-bmax Tzb=Zbmax-Zbmin= Ta =Tb 式中： Zbmin，Zbmax 分别为最小、最大工序余量； amin，amax分别为上工序的最小、最大工序尺寸； bmin，bmax分别为本工序的最小、最大上序尺寸； Tzb余量公差(工序余量变化范围)； Ta， Tb分别为上工序与本工序的工序尺寸的公差 在加工内表面时， Zbmin=bmin-amax Zbmax=bmax-amin Tzb=Zbmax-Zbmin=Ta=Tb 根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件加工表面的 单边余量为 7mm。 4.44.4 工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的确定 由于工序尺寸是零件在加工时各工序应保证的加工尺寸，因此，正 确地确定工序尺寸及其公差是工序设计的一项重要工作。 工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、巳确定的各工序的加工 余量及定位基准的转换关系来进行。工序尺寸公差则按各工序加工方法的 经济精度选定。工序尺寸及偏差标注在各工序的工序简图上，作为加工和 检验的依据。 对于各工序的定位基准与设计基准重合时的表面的多次加工，其工序 尺寸的计算比较简单，此时只要根据零件图上的设计尺寸、各工序的加工 余量、各工序所能达到的精度，由最后一道工序开始依次向前推算，直至 华北科技学院毕业设计（论文） 第 31 页 共 42 页 毛坯为止，即可确定各工序尺寸及公差。 表表 4-14-1 主轴孔各工序的工序尺寸及其公差的计算实例主轴孔各工序的工序尺寸及其公差的计算实例 工序基准或定位基准与设计基准不重合时，或在加工过程中工序基准 多次转换时，或工序尺寸尚需从待加工的表面标注时，工序尺寸及公差的 计算比较复杂，需用工艺尺寸链来进行分析计算。 4.44.4 切削用量的选择切削用量的选择 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=dn/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。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 32 页 共 42 页 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=0.81.5mm，进给量 f=0.20.3mm/r，切削速度 v 取 3050m/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 0.51mm 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 12.56.3m。 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 IT8IT7，表面粗糙度值 Ra=3.20.8m,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=0.10.3mm 和较小的进给量 f=0.050.2mm/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 0，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 0.20.1m,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。 具体计算略，详见工序卡。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 33 页 共 42 页 第五章第五章 基本时间的确定基本时间的确定 5.15.1 时间定额的定义时间定额的定义 在一定生产条件下，规定完成一件产品或完成一道工序所消耗的时 间，叫时间定额。 合理的时间定额能促进工人生产技能的提高，从而不断提高生产率。 时间定额是生产计划、成本核算的主要依据。对新建厂，它是计算设备 数量、工人数且、车间布置和生产组织的依据。 5.25.2 时间定额的组成时间定额的组成 (1)基本时间 Tj 直接改变工件尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺 过程所消耗的时间叫做基本时间。对于机械加工，它还包括刀具切入、 切削加工和切出等时间。 (2)辅助时间 Tf 在一道工序中，为完成上艺过程所进行的各种辅助动作所消耗的时 间它包括装卸工件、外停机床、改变切削用量、测量工件等所消耗的时 间。 基本时间和辅助时间的总和称为操作时间。 (3)工作地点服务时间 Tfw 为使加工正常进行，工人照管工作地(包括刀具调整、更换、润滑机 床、清除切屑、收拾工具等)所消耗的时间，叫做工作点服务时间。一般 可按操作时间的 a(27)来计算。 (4)休息与自然需要时间 Tx 工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间，叫做休 息与自然需要时间。 它也按操作时间的 (2)来计算。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 34 页 共 42 页 所有上述时间的总和称为单件时间 Td Td=Tj+Tf+Tfw+Tx=（Tj+Tf） （1+） 100 (5)准备终结时间 Tzz 加工一批零件时，开始和终了时所做的准备终结工作而消耗的 时间，叫做准备终结时间。如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装刀具和夹 具、调整机床以及归还工艺装备和送交成品等所消耗的时间。准备终结 时间对一批零件只消耗一次。零件批量 N 越大，分摊到每个工件上的准 备终结时间越小。所以成批生产时的单件时间定额为 Td=（Tj+Tf） （1+）+ 100 Tz N 5.35.3 工时定额的计算工时定额的计算 工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额 NTTTTTT zxbfjd / 其中：是指单件时间定额 d T 是指基本时间（机动时间） ，通过计算求得 j T 是指辅助时间，一般取（1520）%；与和称为作业时 f T j T j T f T 间 是指布置工作时间，一般按作业时间的（27）%估算 b T 是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（24）%估算 x T 是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计 z T N 是指一批零件的个数 具体计算略，详见工序卡。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 35 页 共 42 页 第六章第六章 夹具设计夹具设计 本次设计为连接座钻床专用夹具。以便在加工过程中提高工作效率、 保证加工质量。本次夹具设计为加工 7 孔的加工设计专用夹具。 专用夹具的特点：针对性强、结构简单、刚性好、容易操作、装夹速 度快、以及生产效率高和定位精度高；但是设计和制造周期长；产品更新 换代时往往不能继续使用，适应性差；费用高等特点。 6.16.1 定位基准的选择定位基准的选择 由零件图可知：7 孔的轴线与左侧面和后侧面的尺寸要求要求，在 对孔进行加工前，底平面进行了铣加工，后侧面也是一直都不加工的侧面， 因此，选后侧面和做侧面面为定位精基准（设计基准）来满足孔加工的尺 寸要求。 由零件图可以知道，图中对孔的的加工没有位置公差要求，所以我们 选择左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模，从而满足孔轴线和两个侧面 的尺寸要求。工件定位用底面和两个侧面来限制 5 个自由度。 6.26.2 压紧元件的选择压紧元件的选择 在此夹具中，只是为了防止工件在加工过程中的振动和转动，因此采 用压板压紧工件即可。为降低劳动强度，提高生产率，压板用液压泵控制。 6.36.3 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合” 原则； 参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力 华北科技学院毕业设计（论文） 第 36 页 共 42 页 F 夹与切削力之间的关系 F 夹KF 轴向力：F 夹KF （N） 扭距： 93.111033 . 1 234 . 0 5 . 1054.33310 38 . 09 . 13 0 M YF XF M KfdCM Nm 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数 321 KKKK 由资料机床夹具设计手册查表可得：721 切削力公式： 式 Pf KfDF 75 . 0 2 . 1 412 （2.17） 式中 mmD10rmmf/3 . 0 查表得： 82195 . 0 ) 190 ( 6 . 0 HB Kp 即：)(69.1980NFf 实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表 得： 1121KFW fK 安全系数 K 可按下式计算，由式（2.5）有： 6543210 KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具 60 KK 设计手册表 可得： 121 25 . 2 0 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1K 所以 )(55.445625 . 2 69.1980NFKW fK 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作 方便，决定选用液压泵螺旋夹紧机构。 取，25 . 2 K16 . 0 1 2 . 0 2 螺旋夹紧时产生的夹紧力，由式（2.9）有： 华北科技学院毕业设计（论文） 第 37 页 共 42 页 )(5830 )( 21 0 N tgtg QL W z 式中参数由16机床夹具设计手册可查得： 33 . 9 675 . 5 z r 90 1 059 2 631 其中： )(140 mmL )(80 NQ 由16机床夹具设计手册表得：原动力计算公式：2621 由上述计算易得： K WW 0 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 6.46.4 误差分析与计算误差分析与计算 该夹具以底面、侧面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸 公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工 序所规定的工序公差。 孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由参考文献 15互换性与技术测量表可知：251 取（中等级）即 ：尺寸偏差为、m2 . 0153 . 0107 由16机床夹具设计手册可得： 、定位误差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，mm2 . 0 这里的方向与加工方向一致。即：故mm WD 2 . 0 . 、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： 0 jj 、磨损造成的加工误差：通常不超过 Mj mm005 . 0 、夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺 寸公差的五分之一取。即mm AD 06 . 0 误差总和：mmmm wj 5 . 0265 . 0 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 定位精度分析 华北科技学院毕业设计（论文） 第 38 页 共 42 页 定位误差主要由基准不重合，基准位置误差引起。 DW=BC+JW 由于基准重合，不考虑 BC JW=Td/2sin(/2) Td-工件外圆尺寸的公差 Td=0.025 a-V 形块的夹角 a=60 JW=0.025/2sin(30)=0.025 所以夹具能满足零件加工精度的要求。 6.56.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 本夹具用于在钻床上加工连接座的 7 孔。工件以底平面、侧面为定 位基准，在支承钉和支承板上实现完全定位。采用液压控制压板机构夹紧 工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 39 页 共 42 页 结论结论 机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业 基础课以及专业课后进行的。这是进行了生产实习之后的一项重要的实践 性教学环节，也是在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合 性总复习，和一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学四年生活 中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进 一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、 查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。 这次毕业设计综合运用完美以前学习过的专业知识，联系实际生产过 程中所学习到的知识，独立分析问题，解决问题；根据技术参数及相关要 求，对机床连接座的工艺规程及机床夹具的初步设计，完成设计方案，达 到预期的目的；同时也是一次熟悉和查阅相关手册、图标、文献的机会， 以及设计、计算、交合的系统化的演练。 由于能力有限、时间有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给 予指导。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 40 页 共 42 页 参考文献参考文献 1 纪名刚，濮良贵. 机械设计. 第七版. 北京：高等教育出版社，2003 2 熊良山，严晓光，张福润. 机械制造技术基础. 武汉：华中科技大学出版社, 2007 3 刘光启，赵海霞. 机械制造制图手册. 北京：化学工业出版社，2005 4 杨家军. 机械原理. 武汉：华中科技大学出版社， 2005 5 常明，童秉枢. 画法几何及机械制图. 第三版. 武汉：华中科技大学出版社， 2004 6 孙训方，方孝淑，关来泰. 材料力学. 第四版 北京：高等教育出版社，2005 7 周风云，毛志远. 工程材料及应用. 第二版. 武汉：华中科技大学出版社， 2002 8 沈其文，傅水跟. 材料成型工艺基础. 第三版. 武汉：华中科技大学出版社， 2003 9 杨叔子. 机械加工工艺师手册. 北京：机械工业出版社，2004 10 李益民. 机械制造工艺简明手册. 北京：机械工业出版社，2003 11 艾兴，肖诗纲. 切削用量简明手册. 北京：机械工业出版社，1994 12 叶玉驹. 机械制图手册. 北京：机械工业出版社，2002 13 孙丽媛. 机械制造工艺及专用夹具设计指导. 北京：冶金工业出版社，2005 14 王光斗，王春福. 机床夹具设计手册. 第三版. 上海：上海科学技术出版社， 2000 15 陈宏钧，马素敏. 金属切屑速查速算手册. 第二版. 北京：机械工业出版社， 2003 华北科技学院毕业设计（论文） 第 41 页 共 42 页 致谢致谢 首先，我要感谢刘军明老师对我的毕业设计的指导。在毕业设计中， 他给予了我学术和指导上的意见。我万分的感谢他们给我的宝贵的指导意 见和鼓励。 同时，我深深的感谢那些在我做毕业设计时所给我帮助的同学们，在他们 的帮助下，我受益匪浅，得到了不少对我的论文有帮助的知识和想法。感 谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完
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