設計KCSJ14曲柄零件的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具

1、 課程設計說明書設計設計 kcsj-14kcsj-14 曲柄零件的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具曲柄零件的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具 學 院： 機械與車輛學院機械工程及自動化* *專 業(yè)： 姓 名： 指導老師： *學 號： 職 稱： *中國*二一二 年 十二 月摘要摘要機械制造裝備設計課程設計是機械制造裝備設計課程教學的一個不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。它是學生綜合運用本課程及其先修課程的理論和實踐知識進行加工工藝及夾具結構設計的一次重要實踐。它對于培養(yǎng)學生編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計的能力，為以后搞好畢業(yè)設計和到工廠從事工藝與夾具設計具有十分重要的意義。課程設計主要資料參考了機械制造技術基礎課程設計

2、 ，完成了曲柄夾具的設計，其中包括了零件的設計和專用夾具的設計。整個設計過程均采用 catia 實體造型，并通過軟件自帶的功能完成了零件工程圖和裝配工程圖。并對夾具的運動過程進行了 dmu 運動的仿真設計，生成了動畫。整個設計過程加深了對機械設計的認識，對課內外均有很大的幫助。關鍵詞關鍵詞 ：專用夾具 曲柄 工序 工藝 切削余量 工時定額summarymachinery manufacturing equipment design course is designed to mechanical manufacturing equipment design course teaching an

3、d an indispensable auxiliary link. it is the students comprehensive use this course and its first courses knowledge of theory and practice for processing technology and jig structure design of an important practice. it is to cultivate students prepare machining process planning and machine tool jig

4、design ability, to improve after graduation design and to the factory is engaged in the process and jig design has very important significance. curriculum design main material reference the mechanical manufacturing technology foundation course design , the completion of the crank jig design, includi

5、ng the design of the spare parts and special jig design. the whole design process adopts catia entity model, and through the software own function finished parts engineering drawings and assembly drawings. and the jig movement process dmu motion simulation design, made the animation. the whole desig

6、n process to deepen the understanding of the mechanical design, inside and outside the class are of great help. keywords: special jig crank process cutting allowance task time目錄課程設計任務書課程設計任務書.5一、課程設計的目的 .5二、課程設計的要求 .5設計過程設計過程.1一、零件的分析一、零件的分析.1二、工藝規(guī)程設計二、工藝規(guī)程設計.22.1 毛坯的確定 .22.2 機械加工路線的擬定 .32.3 工序間加工余量

7、的確定 .32.4 各工序機械加工參數(shù)的確定 .3三、專用夾具設計三、專用夾具設計.103.1 確定工序 .103.2 夾具方案的分析 .103.3 自由度分析 .103.4 夾具元件的確定 .103.5 定位誤差的分析 .14四、總結與展望四、總結與展望.15 課程設計任務書一、課程設計的目的 機械制造裝備設計課程設計是機械制造裝備設計課程教學的一個不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。它是學生綜合運用本課程及其先修課程的理論和實踐知識進行加工工藝及夾具結構設計的一次重要實踐。它對于培養(yǎng)學生編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計的能力，為以后搞好畢業(yè)設計和到工廠從事工藝與夾具設計具有十分重要的意義。本課程的目的在

8、于：1）培養(yǎng)學生綜合運用機械制造裝備設計及相關專業(yè)課程（工程材料、機械設計、互換性與測量技術、機械制造基礎）的理論知識，結合金工實習、生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設計中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。2）能根據(jù)被加工零件的技術要求，應用夾具設計的基本原理和方法，學會擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計，初步具備設計保證加工質量的高效、省力、經濟合理的專用夾具的能力。 3）使學生熟悉和能夠應用有關手冊、標準、圖表等技術資料，指導學生分析零件加工的技術要求和企業(yè)已具備的加工條件，掌握從事工藝設計的方法和步驟。4）進一步培養(yǎng)學生機械制圖、設計計算、結構設計和編寫

9、技術文件等基本技能。5）培養(yǎng)學生耐心細致、科學分析、周密思考、吃苦耐勞的良好習慣。6）培養(yǎng)學生解決工藝問題的能力，為學生今后進行畢業(yè)設計和去工廠從事工藝與夾具設計打下良好的基礎。二、課程設計的要求 本課程設計要求就一個中等復雜程度的零件編制一套機械加工工藝規(guī)程，按教師指定的某道工序設計一副專用夾具，并撰寫設計說明書。學生應在指導教師的指導下，認真地、有計劃地、獨立按時完成設計任務。學生對待自己的設計任務必須如圖工廠接受任務一樣，對于自己所做的技術方案、數(shù)據(jù)選擇和計算結果必須高度負責，注意理論與實踐相結合，以期待整個設計在技術上是先進的、在經濟上是合理的、在生產中是可行的。 設計題目：kcsj-

10、14 曲柄零件機械加工工藝規(guī)程及工藝裝置設計生產綱領：400000 件生產類型：大批量生產具體要求： 1、產品零件圖 1 張 2、零件毛坯圖 1 張 3、機械加工工藝過程卡片 1 份 4、機械加工工序卡片 1 套 5、夾具設計裝配圖（0#或 1#圖紙） 1 份 6、夾具設計零件圖 （2#4#圖紙） 12 張 7、課程設計說明書 （60008000 字） 1 份 附：產品零件圖 指導教師：指導教師：* 教研室主任：教研室主任： 20122012 年年 1212 月月 1010 日日設計過程設計過程題目：設計 kcsj-14 曲柄零件的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具生產綱領：40000 件/年生產類型

11、：大批生產一、零件的分析一、零件的分析 圖 1-曲柄零件圖18h8、10h9 均為基孔制孔，孔軸線與表面 a 垂直度要求 0.05，孔內表面粗糙度為ra6.3，孔兩端倒角孔內表面為主要的配合表面，為了保證零件的精度，要通過多道工1 45序多次加工的方法才能獲得。def 表面的粗糙度均為 ra12.5，通過簡單的端面銑就能保證。4 孔為加油口，沒有特殊的要求。ab 兩端面的表面粗糙度均為 ra1.6,為配合面，要保證精度。保證孔與大孔的距離 孔與大孔的距離為0.030700.0350100毛坯通過鑄造的方法獲得，因此要注意鑄造圓角、拔模斜度、最小壁厚等因素。二、工藝規(guī)程設計二、工藝規(guī)程設計2.1

12、 毛坯的確定（1）毛坯的形式零件結構比較簡單，根據(jù)大批量的年生產綱領可知，毛坯可通過金屬壓力鑄造的方法獲得。（2）加工余量的確定查機械加工工藝設計實用手冊表 4-12 毛坯鑄件典型的機械加工余量有：毛坯為灰鑄鐵，查表知金屬型毛坯的機械加工余量等級 df,本方案等級選用 f查機械加工設計手冊表 3-13 要求的鑄件機械加工余量：零件最大外形尺寸為 126mm，故鑄件的加工余量為 1.5mm，根據(jù)加工方法和工藝要求，可得到毛坯簡答尺寸。零件厚度=17+1.5*2=20鑄件大孔=18-1.5*2=15鑄件小孔=10-1.5*2=7端面 c、e 到軸線的距離為 11+1.0=12.0端面 d 到軸心線

13、的距離為 16+1.0=17.0（3）毛坯圖的擬定圖 2-毛坯圖2.2 機械加工路線的擬定表 1-加工路線表加工面加工精度要求表面質量要求加工方法選擇兩側面 ab20,未注公差尺寸并要求有一定的對中性ra1.6粗銑 a粗銑 b精銑 b精銑 a 17.50.2717.50.1818h8 內孔加工孔口倒角 1*45兩端，與 a面垂直度 0.05，倒角斜面粗糙度 12.5ra1.6鉆 擴 0.0700170.073017.75鉸 0.0270182*孔 10h9內孔加工孔口倒角 1*45兩端，與 a面垂直度 0.05ra1.6鉆 鉸 0.2209.50.036010銑 c、 、e 面面到各軸心線距離

14、 11mmra12.5銑銑 d 面面到各軸心線距離 16mmra12.5銑4 孔加工c、d、e 面加工澆油口鉆輔助工序孔口及銳邊倒角鉆頭倒角，手工去毛刺2.3 工序間加工余量的確定各工序間加工余量的確定，詳情請參考工藝過程卡片。2.4 各工序機械加工參數(shù)的確定(1)20、30（粗銑 a、b 面）工藝參數(shù)的確定由于粗加工時為了提高生產效率，考慮到本道工序的加工余量只有 1mm，故選取背吃刀量1spamm查現(xiàn)代夾具設計手冊 表 4-15 各種常用材料的銑削速度范圍有：45/ mincvm0.2/fzamm z查機械制造工藝學表 5- 硬質合金端銑刀、圓柱銑刀和盤銑刀加工平面和凸臺時的進給量，選取硬

15、質合金 yg3 端銑刀 50mm ，銑刀齒數(shù) z=5 0.2/51/fmm zmm r 根據(jù)轉速計算公式 n（r/min） 1000 / mincvnrdd 刀具直徑 切削速度 m/mmcv451000 / min286 / min3.14 50nrr 取320 / minnr粗銑表面加工時間的確定12bmzllltf刀具主偏角為 90時2210.5()(1 3)eldda12330202070ldddmm23 5lmm銑削寬度 ea2eamm222210.5()(1 3)0.5(50502 )(1 3)eldda取12lmm127023751bmzllltssf查機械制造技術基礎課程設計表

16、3-16 典型動作輔助時間定額 ta 參考值有：2minat 查機械制造技術基礎課程設計表 3-8 時間定額的組成及公式計算有：cpabsrtttttt由于本零件為大批量生產，故布置工作地時間、休息及生理需要時間都按 5%計算有：strt() 1.1cabttt() 1.1(1.252) 1.13.58mincabttt（2）40、50（精銑 a、b 面）工藝參數(shù)的確定刀具選擇同（1）本工序為精加工工序，背吃刀量，選切削速度0.5spamm90/ mincvm0.1/fzamm z901000 / min573 / min3.14 50nrr取630 / minnr1270231500.5bm

17、zllltssf查機械制造技術基礎課程設計表 3-16 典型動作輔助時間定額 ta 參考值有：2minat () 1.1(2.52) 1.13.85mincabttt（3）工序 130、140、150（銑 c、d、e 面）工藝參數(shù)的確定d、e、f 面的表面粗糙度要求 ra=12.5，通過 yg3 端面銑削即可保證。面的總加工余量為1mm，可通過一次銑削完成，故11spamm銑刀直徑 30mm，齒數(shù) z=5 查 60/ mincvm0.14/50.7/famm zmm r501000 / min530 / min3.14 30nrr查機械制造技術基礎課程設計表 3-16 典型動作輔助時間定額 t

18、a 參考值有：2minat () 1.1(2.52) 1.13.85mincabttt（4）工序 160、170、180（鉆 c、d、e 面孔）工藝參數(shù)的確定工序 160、170、180 為在各所在平面打 4mm 孔，由于孔位澆油口故沒有特殊的要求，通過普通的鉆即可保證要求。本方案選用硬質合金 yg8 鉆頭，加工孔。2spamm查機械制造技術基礎課程設計表 5-65 硬質合金 yg8 鉆探鉆灰鑄鐵時的進給量有：0.13 0.17/fmm r0.25/cvm s0.2560 1000 / min273 / min3.14 17.5nrr取320 / minnr鉆銷基本時間的確定12bllllti

19、fnfn式中1(/ 2)co(1 2)rldtk21 4l 為主偏角 rk 進給次數(shù)i因為；故cot1rk 13lmm6cellmm7dlmm綜上有：126336017.300.13 320bcelllltttissfnfn 127336018.750.13 320dlllltissfnfn 查機械制造技術基礎課程設計表 3-16 典型動作輔助時間定額 ta 參考值有：2minat () 1.1(0.292) 1.12.52minccabt ct ett() 1.1(0.31252) 1.12.54mincabt dtt（5）工序 70、80（鉆孔）工藝參數(shù)的確定選用硬質合金 yg8z 鉆頭

20、9.5mm 查表 知0.18 0.22/fmm r0.25/cvm s9.571.252famm0.2560 1000 / min502 / min3.14 9.5nrr 取500 / minnr鉆銷時間的確定17lmm23lmm根據(jù)公式1(/ 2)co(1 2)rldtk有17.75lmm127.75 1736018.50.18 500blllltissfnfn查機械制造技術基礎課程設計表 3-16 典型動作輔助時間定額 ta 參考值有：2minat () 1.1(0.3082) 1.12.54mincabttt（6）工序 100、110（鉸孔）工藝參數(shù)的確定本工序安排在鉆孔之后，加工后要保

21、證孔內表面的粗糙度 ra=1.6，尺寸精度到達 10h9，故采用鉸孔來保證精度。選 10 高速鋼擴孔鉆鉸孔 w18cr4v.查機械制造技術基礎課程設計表 5-64 高速鋼及其硬質合金擴孔鉆頭擴孔的切削用量有有0.7 1.1/fmm r109.50.252famm因為要保證孔內表面的精度可適當提高速度：0.35/cvm s0.3560 1000 / min670 / min3.14 10nrr取670 / minnr鉸孔時間的確定11co(1 2)2rddltk22 4l 為擴、鉸前的孔徑（mm） ；1dd 為擴、鉸后的孔徑（mm） ；12.25lmm12172.253602.90.7 670b

22、lllltissfnfn查機械制造技術基礎課程設計表 5-68 機鉸刀鉸孔時的進給量 f 有：2minat () 1.1(0.0482) 1.12.26mincabttt（7）工序 60（鉆大孔）工藝參數(shù)的確定鉆大孔，保證尺寸到 1717 1512famm選用硬質合金 yg8z 鉆頭 17mm 查機械制造技術基礎課程設計表 5-64 高速鋼及其硬質合金擴孔鉆頭擴孔的切削用量有：0.23 0.28/fmm r0.25/cvm s0.2560 1000 / min281 / mim3.14 17nrr取320 / minnr鉆孔時間的確定1(/ 2)co(1 2)rldtk故有19.5lmm121

23、79.536024.050.23 320blllltissfnfn查機械制造技術基礎課程設計表 3-16 典型動作輔助時間定額 ta 參考值有：2minat () 1.1(0.4082) 1.12.65mincabttt（8）工序 90（擴大孔）工藝參數(shù)的確定擴大孔，保證尺寸到 17.75。本工序選用選 17.75 高速鋼擴孔鉆（w18cr4v）擴孔。 17.75 170.3752famm因為擴孔后要保證一定的精度，故在切削時適當提高切削速度。0.35/cvm s查機械制造技術基礎課程設計表 5-64 高速鋼及其硬質合金擴孔鉆頭擴孔的切削用量有：0.91.0/fmm r0.3560 1000

24、/ min376 / mim3.14 17.75nrr取400 / minnr擴孔時間的確定11co(1 2)2rddltk故有12.3lmm22 4lmm12172.34603.90.9 400blllltissfnfn查機械制造技術基礎課程設計表 3-16 典型動作輔助時間定額 ta 參考值有：2minat () 1.1(0.0652) 1.12.28mincabttt（9）工序 120（鉸大孔）工藝參數(shù)的確定本工序完成后要保證孔內表面的 ra=1.6，18h8。故在擴孔后再安排鉸孔這道工序來保證尺寸的進度。18 17.750.1252famm 孔表面質量要求較高故要求較高的速度。0.35

25、/cvm s查機械制造技術基礎課程設計表 5-68 高速鋼及硬質合金機鉸刀鉸孔進給余量有：0.81.2/fmm r0.3560 1000 / min371 / mim3.14 18nrr 取370 / minnr鉸孔時間的確定；11co(1 2)2rddltk故有12.125lmm12172.1254604.690.8 370blllltissfnfn查機械制造技術基礎課程設計表 3-16 典型動作輔助時間定額 ta 參考值有：2minat () 1.1(0.0782) 1.12.29mincabttt三、專用夾具設計三、專用夾具設計3.1 確定工序本方案針對 c 端面上的 4 孔進行夾具設計

26、。3.2 夾具方案的分析在加工 c 面上 4 孔時，a、b，和大孔、孔已經加工完，并且具有一定的精度，故可以利用已經加工的面做定位基準面。本方案可以采用“一面兩銷”組合定位的方式來限制工件的六個自由度。圖 3-夾具定位方案草圖3.3 自由度分析、a 面為定位基準面，限制 3 個自由度：z、x、y、大孔面采用短圓柱銷定位，限制兩個自由度：x、y、小孔面采用菱形銷定位，限制一個自由度：z3.4 夾具元件的確定3.41 鉆套本方案生產綱領為大批量生產，生產加工過程會有磨損，為了保證 4 孔具有一定的精度，故采用快換鉆套。查機械制造技術基礎課程設計表 5-105 快換鉆套的基本結構和參考尺寸：已知公稱

27、尺寸4dmm公差帶為 f78dmm公差帶為 k610hmm鉆套4 7 8 6 10/8045.3 1999fkjb t3.42 鉆套用襯套查機械制造技術基礎課程設計表 5-鉆 106 套用襯套的基本結構和參考尺寸有：已知襯套的基本尺寸8dmm10hmma 型襯套12 10/8045.4 1999ajb3.43 鉆套用螺釘查機械制造技術基礎課程設計表 5-107 鉆套用螺釘?shù)幕窘Y構和參考尺寸。選用螺釘尺寸為 m513lmm13dmm17.5dmm螺釘5 6/8045.5 1999mjb t3.44 圓柱銷/菱形銷因為 4 孔只限制一個自由度，故采取削邊削的形式定位。圓柱面限制兩個自由度，故圓柱

28、銷為短銷。已知圓柱銷 d=18mm（818）選擇 a 型查現(xiàn)代夾具設計手冊表13-8 可換定位銷的規(guī)格尺寸有：15d 、112dm、122d 、26h 、56l 、114l 、10h 已知圓錐銷 d=10mm(310)選擇 b 型極限偏差00.00910 610mhm查表有10d 、18dm、116d 、22h 、45l 、110l 、8h 8b 、4b 、13b 圖 4-圓柱銷圖 5-菱形銷3.45 夾緊原件方案采用氣動夾緊方式夾緊，壓緊原件末端連接氣壓缸實現(xiàn)夾緊。因為生產綱領為大批量生產，通過氣動自動夾緊，可以縮短工件加工過程中工時，達到經濟效益的最大化。圖 6-壓板軸視圖3.46 旋轉支座圖 7-旋轉支座3.47 連接角板圖 8-連接角板3-78 夾具總體方案圖 9-方案圖3.5 定位誤差的分析方案采用一面兩銷的定位，就本工件的加工而言，測量基準與定位重合，不存在基準不重合誤差。查機械制造技術基礎課程設計表 4-12 常用定位原件的選擇及說明，選用定位銷于原件的配合公差為7/ 6hh0.0211 0018dd 0010.01318d0.01520010dd 0020.00910d0.0350100l查機械制造技術基礎課程設計表 4-