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1、西南大学工程技术学院课程设计说明书1目录目录1. 前言.32. 课程设计的目的33. 零件的工艺分析33.1结构及工艺性分析33.2零件的技术要求分析44. 毛坯的选择.55. 零件机械加工工艺路线的拟定.55.1定位基准的选择55.1.1粗基准的选择.65.1.2精基准的选择.65.2拟定工艺路线65.2.1加工方法的选择和加工阶段的划分.65.2.2工艺路线的拟定.75.2.3工艺方案的分析与比较85.3加工余量及工序尺寸的拟定，工序尺寸及公差的确定.85.4切削用量的确定105.4.1工序 7：车左端面105.4.2工序 8：加工 12H7 孔.11西南大学工程技术学院课程设计说明书25
2、.4.3 工序 9：锪钻中心孔 16.125.5 时间定额确定125.5.1工序 8：加工 12H7 孔时间定额的计算125.5.2 工序 9：扩中心孔 16 时间定额的计算.136. 夹具设计.136.1确定设计方法和要求136.2选择定位方式及定位元件146.3 确定导向装置146.4 确定夹紧机构157 小结.15参考文献.15西南大学工程技术学院课程设计说明书31. 前言前言本次课程设计的对象为手柄套，该产品的年产量为 50000 件，备品率为 10%，机械加工过程废品率为 1%。所以按零件的生产纲领计算公式N=Qn（1+a）（1+b）求得零件的年产量为 55550 件，现在已知此产品
3、为轻型机械。查表可确定生产类型为大批大量生产。2. 课程设计的目的课程设计的目的机械制造技术基础课程设计是作为未来从事机械制造技术工作的一次基本训练。通过课程设计培养我们制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。在设计过程中，我们应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。 并且还应该具有以下几种能力。1、能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 2、提高结构设计能力。学生通过夹具设计的训练，应获得根据被加工零件的加工要求，设计出
4、高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 3、学会使用手册、图表及数据库资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。西南大学工程技术学院课程设计说明书43. 零件的工艺分析零件的工艺分析3.1 结构及工艺性分结构及工艺性分析析由于该零件是大批大量生产，毛坯一般采用机器模锻这种高效率的毛坯制造方法，但由于本零件结构简单并且外形为圆柱形，所以毛坯采用棒料，由零件图可知该零件结构简单，所以结构应力也比较简单和均匀。两个端面与外圆面的连接处应有一定过度圆角以减少结构应力。3.2 零件的技术要求分析零件的技术要求分析由零件图 2 可知，该零件的加工表面为两个端面，外圆面和各
5、个孔。孔的中心线是主要的设计基准和加工基准，并且和端面有一定的位置要求。具体分析如下：（1） 45mm 外圆面：公差等级为 IT7，表面粗糙度为 Ra3.2um。图 1 手柄套实体图图 2 手柄套零件图西南大学工程技术学院课程设计说明书5（2） 端面：本零件为回转体，端面尺寸精度要求不高，右端面要求与12H7 孔的中心线垂直度为 0.05，表面粗糙度为 Ra3.2um 和 Ra6.3um. 左右端面倒角 C1。（3）12H7 孔：公差等级为 IT7，表面粗糙度为 Ra1.6um，孔口倒角为C1。（4）26H8 孔：两孔的位置关系为相互垂直，孔中心线与右端面的距离为 13mm，公差等级为 IT8
6、，表面粗糙度为 Ra3.2.两孔要求与 12H7 孔的中心线的位置度公差为 0.12.（5）8mm 孔：未注公差尺寸，孔中心线与右端面的距离为 22mm。（6）5H7 孔：公差等级为 IT7，孔中心线与 12H7 孔中心线的距离为15mm，深为 12mm。（7）16 孔：未注公差尺寸，孔深为 12mm，孔口倒角为 C1。4. 毛坯的选择毛坯的选择手柄套零件的材料为 45 钢。45 钢为优质碳素结构钢，硬度不高易切削加工，综合性能优良。根据零件的尺寸，形状，批量和材料确定毛坯为锻件或型材。由于该零件形状简单，精度要求不高，且为大批大量生产，为在一定程度上降低生产成本，所以选定毛坯材料为型材。由于
7、零件的基本尺寸 d=45mm，基本长度 l=35mm，所以查机械制造技术基础设计手册表 5-3 得棒料的直径为 D=d=34mm,取毛坯直径 D=45+3=48mm。端面余量可根据零件的长度和加工状态决定。5. 零件机械加工工艺路线的拟定零件机械加工工艺路线的拟定5.1 定位基准的选择定位基准的选择该零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此对于该零件来说，加工过程中的主要问题是保证平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。该类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工零件的基准平面，西南大学工程技术学院课程设计说明
8、书6以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。手柄套的加工自然应遵循这个原则。这是因为表面的面积大，用可表面定位以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。手柄套零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。由于手柄套的生产量很大。怎样满足手柄套生产率要求也是过程中的主要考虑因素。5.1.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。但由于零件所有表面均要加工，且毛胚为圆棒料，所以选外圆
9、表面为粗基准。5.1.2 精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题，根据该手柄套零件的技术要求和装配要求，选择加工后外圆端面作为精基准。5.2 拟定工艺路线拟定工艺路线5.2.1 加工方法的选择和加工阶段的划分根据手柄套零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查机械制造技术基础课程设计图 2-5 和图 2-6 确定加工工件各表面的加工方法。表 1. 手柄套零件各表面加工方法加工表面尺寸精度等级表面粗糙度（Ra）加工方案外圆左端面IT96.3粗车半精车西南大学工程技术学院课程设计说明书7外圆表面IT73.2粗车半精车精车外圆右端面IT73.2粗车半精车精车中心孔 12H7IT71.6钻扩
10、铰中心孔 16IT10锪孔 5H7IT73.2钻铰26H8 外圆孔IT83.2钻铰8 外圆孔IT10钻5.2.2 工艺路线的拟定表 2. 工艺方案 1工序 1下料工序 2粗车右端面工序 3粗车外圆工序 4热处理工序 5半精车、精车右端面西南大学工程技术学院课程设计说明书8工序 6半精车、外圆，倒角 C1工序 7粗车、半精车左端面，倒角 C1工序 8钻，扩，铰 12H7mm 孔，倒角 C1工序 9锪钻中心孔 16mm，倒角 C1 工序 10钻，铰右端面上的 5H7mm 孔，倒角 C1工序 11钻，铰外圆孔 2x6H8mm工序 12钻外圆孔 8mm 工序 13去毛刺工序 14终检表 3. 工艺方案
11、 2工序 1粗车，半精车右端面工序 2粗车，半精车，精车外圆表面 45f7，到外圆角 C1工序 3划线，给要钻的孔划线工序 4钻，扩，铰 12H7 孔工序 5锪钻中心孔 16，倒圆角 C1工序 6切断零件工序 7半精车，精车左端面，倒圆角 C1,倒内圆角 C1工序 8钻，铰右端面上的 5H7 孔工序 9钻，铰外圆孔 2x6H8 西南大学工程技术学院课程设计说明书9工序 10钻外圆孔 8工序 11去毛刺工序 12终检5.2.3 工艺方案的分析与比较上述两个工艺方案的特点在于：方案一是直接用短棒料，其毛坯形状接近工件外表面不用切断便可直接加工左右端面，方案二是先钻中心孔后切断。对于方案一工序比较分
12、散，切削热残留比较小，因热变形的加工误差也比较小，而方案二工序比较集中，切削热残留比较大，因热变形的加工误差也比较大；装还有就是工件直径比较小，如果先钻中心孔在切断，则工件的刚度也就变小，引起的加工误差也比较大；方案二夹次数比方案一少，减少时间。综上比较，选用工艺方案一比较好。5.3 加工余量及工序尺寸的拟定，工序尺寸及公差的确定加工余量及工序尺寸的拟定，工序尺寸及公差的确定（1）左端面（表 4）工序名工序间单边余量工序达到的公差工序尺寸及公差半精车0.1IT9粗车0.2IT12毛坯无(2)右端面（表 5）工序名工序间单边余量工序达到的公差工序尺寸及公差精车0.1IT7半精车0.1IT9西南大
13、学工程技术学院课程设计说明书10粗车0.2IT12毛坯无无35.7（3）外圆柱面（表 6）工序名工序双边余量工序达到的公差工序尺寸及公差精车0.15IT7半精车0.4IT9粗车2.5IT11毛坯无(4)中心孔 12H7 和 16 孔（表 7）工序名工序双边余量工序达到的公差工序尺寸及公差铰0.15IT7扩0.85IT9钻11IT11锪4IT10(5) 加工孔 5H7（表 8）工序名工序双边余量工序达到的公差工序尺寸及公差铰0.2IT7钻4.8IT11（6）加工孔 6H8（表 9）西南大学工程技术学院课程设计说明书11工序名工序双边余量工序达到的公差工序尺寸及公差铰0.2IT7钻5.8IT11（
14、7）加工孔 8（表 10）工序名工序双边余量工序达到的公差工序尺寸及公差钻8IT105.4 切削用量的确定切削用量的确定5.4.1 工序 7：车左端面已知工件材料为 45 钢，机床为 CA6140 卧式机床，刀具为焊接式硬质合金刀具 YT15，刀杆尺寸为 16mm25mm，几何参数为=15，=8，=60，=10，=0，=0.5mm，=-10，=0.2mm。粗车1 （1）背吃刀量 （35.3-35.1）=0.2mm（2）进给量 f 根据已知条件查机械制造技术基础第二版表 2-5 得f=0.40.5mm/r,根据所用的 CA6140 车床的技术参数，实际取 f=0.45mm/r。（3）切削速度 查
15、机械制造技术基础第二版表 2-7 得 =130m/min 由 可以推出主轴转速为 n=1089r/min。根据 CA6140 主轴转速列数，取n=1130r/min。（4）校核机床功率 查机械制造技术基础表 2-3 得 =2795 =1.0 =0.75 =-0.15 =1所以 =535 p=*/1000=1.16kw查阅机床参数得 CA6140 车床电动机的功率为 7.5kw，所以机床功率足够。半精车2西南大学工程技术学院课程设计说明书12（1）背吃刀量 （35.1-35）=0.1mm（2）进给量 f 根据已知条件查机械制造技术基础第二版表 2-6 得f=0.110.16mm/r,根据所用的
16、CA6140 车床的技术参数，实际取 f=0.12mm/r。（3）切削速度 查机械制造技术基础第二版表 2-7 得 =135m/min 由可以推出主轴转速为 n=1228r/min。根据 CA6140 主轴转速列数，取n=1130r/min。5.4.2 工序 8：加工 12H7 孔本工序为加工孔，工艺为钻-扩-铰。选用机床为 Z525 立式钻床。刀具为高速钢的标准钻头和标准铰刀。查表得直柄麻花钻直径 11mm，刀具寿命T=45min；标准铰刀寿命 T=40min。钻孔1（1）确定进给量 f 查表得 f=0.250.31mm/r，由 Z525 钻床参数确定f=0.28mm/r。（2）确定切削速度 v 查表得=14m/min,差得切削速度修正习数=0.739，故=10.6m/min n=307r/min。按机床转速参数选择 n=392 r/min，所以实际切削速度为 13.54/min。（3）检验扭矩功率 查表得
