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1、机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：自行车右曲柄的机械加工工艺规程及机床加工夹具设计学生姓名：学号： 专业： 机械设计制造及其自动化 指导老师 : 学校：2011年 6月 17日目录1、零件分析1.1 零件的作用1.2 零件的工艺分析1.3 确定零件的生产类型2、确定毛胚类型绘制毛胚简图2.1 选择毛胚2.2 确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量2.3 绘制曲柄锻造毛胚简图3、工艺规程设计3.1 定位基准的选择3.2 拟定工艺路线3.3 加工设备及工艺装备的选用3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定3.5 切削用量的计算3.6 时间定额的计算4、专用钻床夹具设计4.1 夹具设计任务4.2 拟定
2、钻床夹具架构方案和绘制夹具草图4.3 绘制夹具装配总图，夹具装配图上标准尺寸、配合及技术要求5、致谢6、参考文献 1零件分析 1.1 零件的作用题目所给定的零件是自行车右曲柄 ，其主要作用是和链柄和脚踏板配合使 用，在配合链柄使用时，通过17连接轴和孔9用销穿过，已达到曲柄和链柄 的配合是有；曲柄通过M1$ 1.25来连接脚踏板，以保证曲柄对脚踏板力的传动， 使链柄转动起来。从而达到链柄带动链条，链条通过飞轮让后轮转动起来， 达到 自行车前进的目的。 1.2零件的工艺分析由曲柄零件可知，其材料为45钢。该材料具有足够的强度、刚度、韧度，适 用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。该自行车曲柄
3、形状特殊、结构简单，和传统的曲柄差异不大，属于典型的曲 柄类零件。曲柄大端要和轴类零件配合，小端要和螺纹类零件配合，小孔要和一 颗销配合，对于孔轴配合、螺纹中间的配合、销和孔之间的配合，都需要一定的 加工精度，如果配合好，曲柄在工作时比较省力，各个零件之间密切配合，可以 提高曲柄的工作效率，也可以增加曲柄的工作寿命。所以在加工时如果精度达不 到要求对于整体的配合协作工作具有很大的损害作用。工作时曲柄两端需要承受一定的周期性扭矩和一定的冲击载荷，为了增加它 的耐磨性和抗冲击的刚度，我们要求对毛坯采用高频淬火处理；为保证曲柄大端 孔在和支撑架轴配合时严谨性对其轴孔相对于K面的垂直度要求为0.10m
4、m其自身的上表面的平面度要求为 0.08mm小端螺纹和自行车上的踩板配合，对于配合的要求和大端相一致，其螺纹孔 相对于k面的垂直度要求为0.10mm自身上表面的平面度要求也为 0.08mm其 余表面加工精度较低，不需要高精度的加工机床，通过精锻就能达到加工精度要 求，而主要工作表面虽然加工精度较高， 但也可以在正常的生产条件下，采用较 为经济的加工方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。该零件的主要工作表面为两端孔 16mm和900.09 mm，在设计工艺规程时应 重点予以保证。 1.3确定零件的生产类型以设计题目以及生产实际可知：产品的的年产量为8000件/年，每台产品中 该零
5、件数量为1件/台；结合生产实际，备品率a和废品率B分别为3% 0.5%, 零件年产量为N=8000台/年*1 件/台*(1+3%)*(1+0.5%)=8281.2件/年“机械加工零件生产分类”知，自行车右曲柄为轻型零件。查表 2.3 可知，右曲 柄的生产类型为大批量生产。 2 确定毛坯类型绘制毛坯简图2.1 零件的生产类型 ：大批量生产2.2 选择毛坯由于该曲柄在工作工程中要承受一定的载荷冲击， 为增强曲柄的强度和冲击 韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。由于零件生产类型为大批量生产，零件较 为复杂，而锻造生产成本低，成形性高，力学性能好，故宜采用模锻方法制造毛 坯。毛坯材料为 45 钢。2.3
6、 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1. 锻件的公差等级 由曲柄的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为一般精度。2. 锻件质量由于机械加工后曲柄的质量为kg,可初步估计机械加工前锻件毛坯的质量为kg。3. 锻件形状复杂系数对曲柄零件图进行分析计算, 可大致确定锻件外廓包容体的长度、 宽度、和高度,即l= mm，b= mm，h= mm ;该曲柄锻件的形状复杂系数为S=mt/mN= /(lbhp)= /由于 介于0.32和0.63之间，故该零件的形状复杂系数属 S2级。4锻件材质系数该曲柄的材料为 45钢，其碳的质量分数小于 0.65%，故该锻件的材质系数属 M1 级。5. 锻件分模线形状根据该曲
7、柄件的形位特点， 选择零件高度方向的对称平面为分模面， 属平直分模线。6. 零件表面粗糙度由零件图可知，该曲柄各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6um。根据上述诸因素，由表2.10确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量见表2.1表2.1曲柄机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差mm加工表面零件尺寸机械加工余量毛胚公差毛胚尺寸曲柄上下面加工11.50.51 1.5（取 1.5）1 541.71.5_0.814.5肌曲柄内孔99严1 1.5 （取 1）卄.81.77爲曲柄内孔16 16O0071 1.5 （取 1.）严81.714嘗曲柄内孔14M14X 1.251 1.5 （取 1.）.812竽曲柄外圆23
8、 23_0.281 1.5（取 1.5）1.5_0.826霊 2.4绘制曲柄锻造毛坯简图由表2.1所得结果，绘制毛坯简图如图2.10所示1750+5:45 100 .、j T _ V佻6,9弋1、IIbL -r7?O0丿0-一R 理 nLR1.530RL5R15Rl+5AAB-B 3工艺规程设计 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，然后在确定粗基准。1. 精基准的选择平面K是加工有台阶平面的设计基准曲柄的两个侧面是曲柄上台阶平面在 垂直方向上的设计基准，所以在加工台阶平面时选用K平面曲柄的右侧面作为精基准定位，实现了设计基准和工艺基准的重合， 保证了被加工表面的
9、相对侧面 侧面的垂直度以及相对于 K平面的平行度。而且在加工时装夹是在曲柄两端的 侧面，不会因为装夹变形而导致工件作废。钻两个空也是同样以K面和曲柄的右侧面作为精基准，同样也起到了设计基准和工艺基准重合的效果，但是保证其对K的垂直度和对两个侧面的平行度。方便装夹又能保证精度。2. 粗基准的选择选择曲柄大端的外圆面和曲柄左侧面作为粗基准。 采用曲柄大端的外圆面作 为粗基准可以保证空的壁厚的均匀程度和相对于外圆的平行度，采用曲柄的左端面作为粗基准进行加工，可以保证上平面相对于侧面的垂直度和内孔加工后相对 于侧面的平行度。 3.2拟定工艺路线工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、
10、划分加工 阶段、决定工序的集中于分散、加工顺序的安排以及安排热处理、 检验及其他辅 助工序（去毛刺、倒角等）。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。因此，拟定工艺路线是制定工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的 基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。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，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；查表 2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度， 确定曲柄零件各表面的加工方法，如下表：曲柄零件各表面加工方案加工表面尺寸及偏差/mm尺寸精度等级表面粗
11、糙度/ m加工方案备注曲柄底面30IT9Ra6.3粗铣一一半精铣四周的表面18IT9Ra6.3粗铣一一半精铣上表面台阶丰 rc -0.07 23 _0.25IT9Ra6.3粗铣一一半精铣钻孔9丰小书.099oIT9Ra6.3钻一一粗铰钻孔1616IT10Ra12.5钻一一粗铰攻 M14 X1.25内螺纹M14 X 1.25钻攻M14 X1.252. 加工阶段的划分该曲柄加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工 几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可米用精基准定 位加工，保证其他加工表面和精度要求；然后粗铣曲柄底面、上表面和四周表面， 在钻孔9、17、14
12、,在攻螺纹M14X 1.25.在半精铣加工阶段，完成表面的 精铣加工和孔9、17的钻 铰加工。3. 采用工序集中原则因为17和9要保持较高的垂直度，17和MX 1.25要保持较高的平行 度，故他们的加工宜采用工序集中原则，即分别再一次装夹下将面或孔加工出来， 以保证其位置精度。4. 加工顺序的确定(1)机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准曲柄的底面；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 加工主要表面一一曲柄底面，后加工上表面和四周表面；遵循“先面后孔” 原则，先铣曲柄表面，在加工曲柄孔 17、9和钻螺纹M14X 1.25。由此初
13、次拟曲柄机械加工工序安排，见表：曲柄机械加工工序安排(初拟)工序号工序内容简要说明10粗铣底面先基准后其他20粗铣四周表面先基准后其他、先主后次30粗铣上表面台阶先面后孔、先主后次40钻、铰9mm孔先面后孔50钻、铰16mn孔先面后孔60钻孔14mn孔先面后孔70攻M14 X 1.25内螺纹(2)热处理工序模锻成型后切边，进行调质处理，调质硬度为241285HBS并进行酸洗、喷 丸处理。(3)辅助工序粗加工曲柄热处理后，应安排校正直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中 间检验；精加工后，安排去毛刺，清洗，最后电镀铬，按轻工业标准QB2002- 1994 一级件施工。综合所述，该曲柄工序顺序的安排
14、顺序为：基准加工一一主要表面粗加工及 一些余量的表面加工一一主要表面半精加工和次要表面加工一一钻孔一一攻螺 纹热处理主要表面精加工。5. 确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟订曲柄的机械加工工艺路线，见下表：曲柄机械加工工艺路线（修改）工序号工序内容定位基准10粗铣、半精铣曲柄底面30mm 2420粗铣、半精铣曲柄上表面底面、30mm2430粗铣、半精铣四周表面底面、30mm2440粗铣、半精铣上表面台阶底面、30mm2450钻、粗铰9mmfL底面、16mm2460钻，粗铰16mn孔底面、30mm、2470钻，粗铰14mn孔底面、30mm、2480攻M14 X 1.25内螺纹底面、30mm、2490去毛刺100镀铬 3.3加工设备及工艺装备的选用机床和工艺装备的选择应在满足零件的加工工艺的需要和可靠地保证零件 加工质量的前提下，和生产批量和生产节拍相适应，并优先考虑采用标准化的工 艺装备和充分利用现有条件，以降低生产
