编码器连接块零件的机械加工工艺规程及夹具设计

编码器连接块零件的机械加工工艺规程及夹具设计（生产纲领大批）序言机械制造工艺学课程设计是在我们对机械制造基础和机械制造工艺学等进行学习以后进行的。这是对我们所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学课程学习中占有重要的地位。此次课程设计需要我们熟练掌握基础课程知识以及充分了解专业学科知识，如应用软件绘制零件图、毛坯图零件加工工艺路线的定制等。同时通过设计让我们学会查询各种专业相关资料，有助于扩展我们的知识面。总的来说，就是要让所学理论知识在实际设计过程中得到充分地利用，并不断提高自己解决问题的能力。本次课程设计的任务是制订编码器连接块机械加工工艺规程。通过分析编码器连接块从毛坯到成品的机械加工工艺过程，总结其结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程。针对编码器连接块零件的主要技术要求选择适当的夹具进行装夹以及设计钻孔用的钻床夹具。本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、钻床、公差配合与测量等多方面的知识。编码器连接块工艺规程及其钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路。接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导。一、零件分析1.1.编码器连接块的作用题目所给是编码器的连接块，它位于编码器之中，主要起到连接作用，使编码器和传感器连接。1.2.编码器连接块的材料编码器连接块的材料为45钢(优质碳素结构钢)硬度不高，易加工。这种钢的力学性能很好，通常在调质或正火状态下使用。45钢由于是中碳钢，淬火性能并不好，可以淬硬至4246HRC。常将45钢表面渗碳淬火。1.3.编码器连接块的工艺分析从零件上可以看出，材料为45号钢，具有较高的强度和较好的可加工性。零件的表面加工精度较高。工件要求加工长10mm，深度8mm的槽。1.4.主要表面加工1）30端面加工，表面粗糙度为Ra3.2m。2）1.5.确定零件的生产类型编码器连接块是连接的主要零件。大量生产产品的年产量为4000太/年，每台产品中该零件数量为1件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别取2%和0.5%，零件年产量为：N=40001（1+2%+0.5%）=4100.4件/年N取4100件/年，生产类型为大量生产。二、确定毛胚、绘制毛胚简图2.1.选择毛胚毛胚选用锻件。该编码器连接块的轮廓尺寸不大，且生产类型为大批生产，为提高生产率和保证锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为5。2.2.确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量（1）公差等级 由于编码器连接块的公用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。（2）锻件质量 按实际图样，编码器连接块的质量0.33Kg。可初步估计机械加工前锻件毛胚的质量为0.45Kg（密度取7.8kg/）。（3）锻件形状复杂系数0.8在0.631之间，该零件形状复杂系数属于S1级。（4）锻件材质系数 由于该编码器连接块材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。（5）零件加工表面粗糙度 该零件的表面粗糙度都为Ra3.6m。根据上述诸多因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得到结果列于表1-3表1-3编码器连接块机械加工余量及锻造毛胚尺寸公差 （单位mm）加工表面零件尺寸机械加工余量毛胚公差毛胚尺寸连接块左右端面301.52（取2）连接块左端面16.512（取1）连接块厚度1042.3.绘制编码器连接块锻造毛胚图由表1-3所得结果，绘制毛胚简图如图1-4所示。三、工艺方案和内容的论证3.1.定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。（1） 精基准的选择 编码器连接块的上端面是连接块小孔的设计基准。选用端面22的圆作为精基准定位加工槽保证被加工表面的垂直度要求。（2） 粗基准的选择 选择编码器连接块额外圆面和连接块的下端面作为的粗基准。采用30外圆面定位加工槽可保证槽的壁厚均匀。3.2.拟定工艺路线工艺路线的拟定制订工艺规程的总体布局。包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中和分工，加工顺序的安排，以及安排热处理，检验及其他辅助工序。它不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。（1） 表面加工方法的确定 根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查手册确定平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；查手册确定孔加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定连接块各表面的加工方法，见表1-5 表1-5编码器连接块零件各表面加工方案加工表面尺寸/mm表面粗糙度Ra/m加工方案连接块两端面303.2粗车-半精车连接块左端面16.53.2铣连接块小孔3.53.2铣（2） 加工阶段的划分 可将加工阶段划分为粗加工和半精加工。在粗加工阶段，首先将精基准（连接块上端面）准备好，使后面的工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗车两个端面和铣槽；在半精加工阶段，完成两端面大的半精车和精铣。（3） 工序的集中与分散 选用工序集中原则安排连接块的加工工序。该连接块的生产类型为大量生产，可以采用万能型机床配以专用工具、夹具，以提高生产率；运用工序集中原则可使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。（4） 工序顺序的安排1） 机械加工工序。遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准，即连接块两端面30；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，即连接块两端面30，后加工次要表面，即连接块外圆；遵循“先面后槽”原则，先加工连接块两端面30，后安排加工槽。安排见表1-6表1-6编码器连接块机械加工工序安排（初拟）工序号工序内容简要说明1粗车连接块两端面先基准后其他2半精车连接块上端面先主后次3粗铣槽先面后槽4精铣槽先面后槽5半精加工下端面先粗后精2） 热处理工序 渗碳淬火处理到4246HRC3） 辅助处理 粗加工连接块两端面和热处理之后，应安排校直工序；在半精加工之后安排飞边、清洗和终检工序。 综上所述，该连接块工序的安排顺序为；基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面的粗加工主要表面半精加工和次要表面加工热处理 4） 确定工艺路线。在综合考虑上述工序顺序安排的基础上，拟定连接块机械加工工艺路线见表1-7表1-7连接块机械加工工艺路线（修改后）工序号工序内容定位基准1粗车连接块两端面端面、30mm外圆2半精车连接块上端面下端面、30mm外圆3粗铣槽上端面、30mm外圆4精铣槽上端面、30mm外圆5半精车下端面上端面、30mm外圆6去飞边7热处理8清洗9终检3.3.设备及工艺设备的选用表1-8加工设备及工艺设备的选用工序号工序内容加工设备工艺装备1粗车连接块两端面CA6140外圆车刀、游标卡尺2半精车连接块上端面CA6140外圆车刀、游标卡尺3粗铣槽X5032立式铣床铣刀、卡尺、塞规4粗铣槽X5032立式铣床铣刀、卡尺、塞规5半精车连接块下端面CA6140外圆车刀、游标卡尺6去飞边钳工台平锉7热处理淬火机等8清洗清洗机9终检塞规、卡尺四、主要工序设计与计算4.1确定加工余量、工序尺寸和公差30mm的连接块左右端面工步加工余量工序尺寸公差粗车1mm33.2-2*1=31.2mmIT11半精车0.6mm31.2-2*0.6=30mmIT9粗铣槽工步加工余量工序尺寸公差铣110mmIT11精铣槽工步加工余量工序尺寸公差铣0.510mmIT84.2.切削量的计算（1）工序1粗车连接块两端面。1)背吃刀量。取，等于左端面的毛胚总余量减去工序2的余量,即=1.6-1=0.6mm，工步2的背吃刀量取。12）进给量 车床CA6140功率7.5kw，按机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的进给量取为0.5mm/r。 （2）工序2半精车连接块上端面1)背吃刀量。 2）进给量 车床CA6140功率7.5kw，按机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的进给量取为0.5mm/r。（3）工序3铣槽 1）圆柱形铣刀，加工狭长平面，取f=0.5mm/r，刀具耐用度T=60min，取=1.5mm，切削速=6.1=0.4,=0,=0.5,m=0.2则11.6m/minn=228r/min2）选用圆柱形铣刀。确定进给量f，根据表查出，f=1.32.6mm，取f=1.6mm/r。铣削速度查指导书表5-52可知Cv=12.1,Zv=0.3,Xv=0.2,Yv=0.65,m=0.4。已知粗铣ap=0.07，耐用度T=60min。=6.8m/min4.3.时间定额的计算（1）基本时间定额t的计算 包括工序1、2、3、4的基本时间定额。1） 工序1粗车连接块两端面 t=1/0.5=2s2）工序2半精车连接块上端面t=0.6/0.5=1.2s3）粗铣槽t=+=6.6s4）精铣槽t=+=3st=43=12s五、专用铣床夹具设计5.1.夹具设计任务为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。为工序4设计钻床夹具，所用机床为Z525型立式钻床，成批生产。（1） 工序尺寸和技术要求 加工开8槽（2） 生产类型及时间定额 生产类型为大批生产，时间定额为3s（3） 设计任务书，见表1-95.2.拟定铣床夹具结构与绘制夹具草图（1）确定工件定位方案，设计定位装置（2）确定工件的加紧方案，设计加紧装置 采用V型块加紧装置（3）确定导向方案，设计导向装置（4）确定夹具体结构形式及夹具在机床上的安装方式 考虑到夹具的刚度、强度和工艺性要求，采用铸造夹具体结构。（5）绘制夹具草图5.3.绘制夹具装配总图5.4.夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求1）最大轮廓尺寸2） 确定定位元件之间的尺寸与公差3）确定导向元件与定位元件之间的尺寸与公差4）确定定位元件与夹具体的尺寸与公差5）标准关键件的配合5.5.夹具零件图按夹具装配图拆画零件图，标准件和外购件除外。六、课程设计总结机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械制造工艺学、机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、AUTOCAD、机械工程材料、机械设计手册等于一体。在这次设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。但在我和我的另外两位组员的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中遇到的一连串的问题。在做课程设计的这段时间，每天都忙到深夜，尤其是进入到设计的第二阶段，每天面对电脑时间达十多个小时，每晚睡觉都在思考着下一步该如何进行，很累但是却很难入睡。计算、设计、画图，这不是一件简单的事，他需要充分的设计、机械、加工工艺以及各种机械类知识。在这次设计中，我翻遍了大一以来的所学的各种机械类书籍，通过这次设计让我对以前学的知识掌握的更牢固。当自己的设计得到了老师的认可时，我觉得这几个星期来的熬夜、长时间面对电脑导致的眼痛、头晕都值了。现在回忆起来那不在是累，那是一种在快乐的享受中识运用。通过这次设计，我对零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计更加了解，但我觉得也还只是皮毛吧，这是一门很深厚的的学科靠这几个星期也只能学会基础的；对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了同学相互之间的协同工作能力；学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。七、参考文献1许晓旸专用机床设备设计M重庆：重庆大学出版社，19942王先逵机械制造工艺学M北京：机械工业出版社，19943王光斗，王春福.机床夹具设计手册M.3版.上海：上海科学技术出版社，2000.4乐兑谦.金属切削刀具M.北京：机械工业出版社，2005.5孙开元，许爱芬.机械制图与公差测量速查手册M.北京：化学工业出版社，2008.6机械设计手册编委会.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，2004.7陈宏钧.实用机械加工工艺手册M.3版.北京：机械工业出版社，2009.8王栋.机械制造工艺学课程设计指导书M.2版.北京:机械工业出版社，2012.9杨叔子.机械加工工艺师手册M.2版.北京：机械工业出版社，2011. 10田培棠，石晓辉，米林.夹具结构设计手册M.北京：国防工业出版社，2011.18