kcsi-14曲柄设计说明书

1、0 机械制造技术基础课程设计说明书设计设计 KCSJ-14KCSJ-14 曲柄零件的机械加工工艺规程及典型夹具曲柄零件的机械加工工艺规程及典型夹具 学 院： 工程技术学院机械设计制造及其自动化* *专 业： 姓 名： 指导老师： 翟老师学 号： 班 级： 四 班12014 年 5 月摘要摘要机械制造装备设计课程设计是机械制造装备设计课程教学的一个不可或缺的辅助环节。它是学生综合运用本课程及其先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。课程设计主要资料参考

2、了机械制造技术基础课程设计 ，完成了曲柄夹具的设计，其中包括了零件的设计和专用夹具的设计。整个设计过程均采用 CATIA 实体造型，并通过软件自带的功能完成了零件工程图和装配工程图。并对夹具的运动过程进行了 DMU 运动的仿真设计，生成了动画。整个设计过程加深了对机械设计的认识，对课内外均有很大的帮助。关键词关键词 ：专用夹具 曲柄 工序 工艺 切削余量 工时定额2目录课程设计任务书课程设计任务书.3一、课程设计的目的 .3二、课程设计的要求 .3设计过程设计过程.5一、零件的分析一、零件的分析.5二、工艺规程设计二、工艺规程设计.62.1 毛坯的确定 .62.2 机械加工路线的拟定 .72.

3、3 工序间加工余量的确定 .72.4 各工序机械加工参数的确定 .8三、专用夹具设计三、专用夹具设计.143.1 确定工序 .143.2 夹具方案的分析 .153.3 自由度分析 .153.4 夹具元件的确定 .153.5 定位误差的分析 .19四、四、参考文献参考文献.193 课程设计任务书一、课程设计的目的 机械制造装备设计课程设计是机械制造装备设计课程教学的一个不可或缺的辅助环节。它是学生综合运用本课程及其先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义

4、。本课程的目的在于：1）培养学生综合运用机械制造装备设计及相关专业课程（工程材料、机械设计、互换性与测量技术、机械制造基础）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力。2）能根据被加工零件的技术要求，应用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。 3）使学生熟悉和能够应用有关手册、标准、图表等技术资料，指导学生分析零件加工的技术要求和企业已具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。4）进一步培养学生机械制图、设计计算

5、、结构设计和编写技术文件等基本技能。5）培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好习惯。6）培养学生解决工艺问题的能力，为学生今后进行毕业设计和去工厂从事工艺与夹具设计打下良好的基础。二、课程设计的要求 本课程设计要求就一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工工艺规程，按教师指定的某道工序设计一副专用夹具，并撰写设计说明书。学生应在指导教师的指导下，认真地、有计划地、独立按时完成设计任务。学生对待自己的设计任务必须如图工厂接受任务一样，对于自己所做的技术方案、数据选择和计算结果必须高度负责，注意理论与实践相结合，以期待整个设计在技术上是先进的、在经济上是合理的、在生产中是可行的。4 设

6、计题目：KCSJ-14 曲柄零件机械加工工艺规程及工艺装置设计生产纲领：400000 件生产类型：大批量生产具体要求： 1、产品零件图 1 张 2、零件毛坯图 1 张 3、机械加工工艺过程卡片 1 份 4、机械加工工序卡片 1 套 5、夹具设计装配图（0#或 1#图纸） 1 份 6、夹具设计零件图 （2#4#图纸） 12 张 7、课程设计说明书 （60008000 字） 1 份 附：产品零件图 5设计过程设计过程题目：设计 KCSJ-14 曲柄零件的机械加工工艺规程及典型夹具生产纲领：40000 件/年生产类型：大批生产零件的1、分析分析图 1-曲柄零件图618H8、10H9 均为基孔制孔，孔

7、轴线与表面 A 垂直度要求 0.05，孔内表面粗糙度为Ra6.3，孔两端倒角孔内表面为主要的配合表面，为了保证零件的精度，要通过多道工1 45序多次加工的方法才能获得。a b c 表面的粗糙度均为 Ra12.5，通过简单的端面铣就能保证。4 孔表面粗糙度为Ra3.2，为了保证精度，可进行狡孔一次达到要求。AB 两端面的表面粗糙度均为 Ra1.6,为配合面，要保证精度。保证孔与大孔的距离 孔与大孔的距离为0.030700.0350100毛坯通过铸造的方法获得，因此要注意铸造圆角、拔模斜度、最小壁厚等因素。二、工艺规程设计二、工艺规程设计2.1 毛坯的确定（1）毛坯的形式零件结构比较简单，根据大批

8、量的年生产纲领可知，毛坯可通过金属压力铸造的方法获得。（2）加工余量的确定查机械加工工艺设计实用手册表 4-12 毛坯铸件典型的机械加工余量有：毛坯为灰铸铁，查表知金属型毛坯的机械加工余量等级 DF,本方案等级选用 f查机械加工设计手册表 3-13 要求的铸件机械加工余量：零件最大外形尺寸为 126mm，故铸件的加工余量为 1.5mm。孔的加工余量为 1mm。根据加工方法和工艺要求，可得到毛坯简答尺寸。零件厚度=17+1.5*2=20铸件大孔=18-1=16铸件小孔=10-1=7孔径为 4 的最小孔由于太小不宜铸出，选择钻取端面 C、E 到轴线的距离为 11+1.0=12.0端面 D 到轴心线

9、的距离为 16+1.0=17.07（3）毛坯图的拟定图 2-毛坯图2.2 机械加工路线的拟定表 1-加工路线表加工面加工精度要求表面质量要求加工方法选择两侧面 AB20,未注公差尺寸并要求有一定的对中性Ra1.6粗铣 A粗铣 B精铣 B精铣 A 17.50.2717.50.1818H8 内孔加工孔口倒角 1*45两端，与 A面垂直度 0.05，倒角斜面粗糙度 12.5Ra1.6铸 扩 0.0700170.073017.75铰 0.02701882*孔 10H9内孔加工孔口倒角 1*45两端，与 A面垂直度 0.05Ra1.6扩 铰 22. 005 . 90.036010铣 a,b 面面到各轴心

10、线距离 11mmRa12.5铣铣 d 面面到各轴心线距离 16mmRa12.5铣4 孔加工C、D、E 面加工浇油口钻辅助工序孔口及锐边倒角钻头倒角，手工去毛刺2.3 工序间加工余量的确定各工序间加工余量的确定，详情请参考工艺过程卡片。2.4 各工序机械加工参数的确定(1)20、30（粗铣 A、B 面）工艺参数的确定由于粗加工时为了提高生产效率，考虑到本道工序的加工余量只有 1mm，故选取背吃刀量1spamm查现代夹具设计手册 表 4-15 各种常用材料的铣削速度范围有：45/ mincvm0.2/fzamm z查机械制造工艺学表 5- 硬质合金端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工平面和凸台时的进给量，

11、选取硬质合金 YG3 端铣刀 50mm ，铣刀齿数 z=5 0.2/51/fmm zmm r 根据转速计算公式 n（r/min） 1000 / mincvnrdd 刀具直径 切削速度 m/mmcv451000 / min286 / min3.14 50nrr 取320 / minnr粗铣表面加工时间的确定12bMzlllTf刀具主偏角为 90时92210.5()(1 3)eldda12330202070lDDDmm23 5lmm铣削宽度 ea2eamm222210.5()(1 3)0.5(50502 )(1 3)eldda取12lmm127023751bMzlllTssf查机械制造技术基础课程

12、设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 Ta 参考值有：2minaT 查机械制造技术基础课程设计表 3-8 时间定额的组成及公式计算有：cPabsrTTTTTT由于本零件为大批量生产，故布置工作地时间、休息及生理需要时间都按 5%计算有：sTrT() 1.1cabTTT() 1.1(1.252) 1.13.58mincabTTT（2）40、50（精铣 A、B 面）工艺参数的确定刀具选择同（1）本工序为精加工工序，背吃刀量，选切削速度0.5spamm90/ mincvm0.1/fzamm z901000 / min573 / min3.14 50nrr取630 / minnr1270231500

13、.5bMzlllTssf查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 Ta 参考值有：2minaT () 1.1(2.52) 1.13.85mincabTTT10（3）工序 130、140、150（铣 a、b、c 面）工艺参数的确定D、E、F 面的表面粗糙度要求 RA=12.5，通过 YG3 端面铣削即可保证。面的总加工余量为1mm，可通过一次铣削完成，故11spamm铣刀直径 30mm，齿数 z=5 查 60/ mincvm0.14/50.7/famm zmm r501000 / min530 / min3.14 30nrr查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助

14、时间定额 Ta 参考值有：2minaT () 1.1(2.52) 1.13.85mincabTTT（4）工序 160、170、180（钻 C、D、E 面孔）工艺参数的确定工序 160、170、180 为在各所在平面打 4mm 孔要求低，可通过普通的钻即可保证要求。本方案选用硬质合金 YG8 钻头，加工孔。2spamm查机械制造技术基础课程设计表 5-65 硬质合金 YG8 钻探钻灰铸铁时的进给量有：0.13 0.17/fmm r0.25/cvm s0.2560 1000 / min273 / min3.14 17.5nrr取320 / minnr钻销基本时间的确定12blllLTifnfn式中

15、1(/ 2)co(1 2)rlDtk21 4l 为主偏角 rk 进给次数i因为；故cot1rk 13lmm116CEllmm7Dlmm综上有：126336017.300.13 320bCElllLTTTissfnfn 127336018.750.13 320DlllLTissfnfn 查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 Ta 参考值有：2minaT () 1.1(0.292) 1.12.52minccabT CT ETT() 1.1(0.31252) 1.12.54mincabT DTT（5）工序 70、80（钻孔）工艺参数的确定选用硬质合金 YG8Z 钻头 9.5m

16、m 查表 知0.18 0.22/fmm r0.25/cvm s9.571.252famm0.2560 1000 / min502 / min3.14 9.5nrr 取500 / minnr钻销时间的确定17lmm23lmm根据公式1(/ 2)co(1 2)rlDtk有17.75lmm127.75 1736018.50.18 500blllLTissfnfn查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 Ta 参考值有：2minaT () 1.1(0.3082) 1.12.54mincabTTT12（6）工序 100、110（铰孔）工艺参数的确定本工序安排在钻孔之后，加工后要保证孔

17、内表面的粗糙度 RA=1.6，尺寸精度到达 10H9，故采用铰孔来保证精度。选 10 高速钢扩孔钻铰孔 W18Cr4V.查机械制造技术基础课程设计表 5-64 高速钢及其硬质合金扩孔钻头扩孔的切削用量有有0.7 1.1/fmm r109.50.252famm因为要保证孔内表面的精度可适当提高速度：0.35/cvm s0.3560 1000 / min670 / min3.14 10nrr取670 / minnr铰孔时间的确定11co(1 2)2rDdltk22 4l 为扩、铰前的孔径（mm） ；1dD 为扩、铰后的孔径（mm） ；12.25lmm12172.253602.90.7 670bll

18、lLTissfnfn查机械制造技术基础课程设计表 5-68 机铰刀铰孔时的进给量 f 有：2minaT () 1.1(0.0482) 1.12.26mincabTTT（7）工序 60（钻大孔）工艺参数的确定钻大孔，保证尺寸到 1717 1512famm选用硬质合金 YG8Z 钻头 17mm 查机械制造技术基础课程设计表 5-64 高速钢及其硬质合金扩孔钻头扩孔的切削用量有：0.23 0.28/fmm r130.25/cvm s0.2560 1000 / min281 / mim3.14 17nrr取320 / minnr钻孔时间的确定1(/ 2)co(1 2)rlDtk故有19.5lmm121

19、79.536024.050.23 320blllLTissfnfn查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 Ta 参考值有：2minaT () 1.1(0.4082) 1.12.65mincabTTT（8）工序 90（扩大孔）工艺参数的确定扩大孔，保证尺寸到 17.75。本工序选用选 17.75 高速钢扩孔钻（W18Cr4V）扩孔。 17.75 170.3752famm因为扩孔后要保证一定的精度，故在切削时适当提高切削速度。0.35/cvm s查机械制造技术基础课程设计表 5-64 高速钢及其硬质合金扩孔钻头扩孔的切削用量有：0.91.0/fmm r0.3560 1000

20、/ min376 / mim3.14 17.75nrr取400 / minnr扩孔时间的确定11co(1 2)2rDdltk故有12.3lmm22 4lmm12172.34603.90.9 400blllLTissfnfn查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 Ta 参考值有：2minaT 14() 1.1(0.0652) 1.12.28mincabTTT（9）工序 120（铰大孔）工艺参数的确定本工序完成后要保证孔内表面的 Ra=1.6，18H8。故在扩孔后再安排铰孔这道工序来保证尺寸的进度。18 17.750.1252famm 孔表面质量要求较高故要求较高的速度。0.

21、35/cvm s查机械制造技术基础课程设计表 5-68 高速钢及硬质合金机铰刀铰孔进给余量有：0.81.2/fmm r0.3560 1000 / min371 / mim3.14 18nrr 取370 / minnr铰孔时间的确定；11co(1 2)2rDdltk故有12.125lmm12172.1254604.690.8 370blllLTissfnfn查机械制造技术基础课程设计表 3-16 典型动作辅助时间定额 Ta 参考值有：2minaT () 1.1(0.0782) 1.12.29mincabTTT3 3、专用夹具设计专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工

22、零件曲柄时，需要设计专用夹具。机床夹具是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功能是实现以求神问卜以加工工件的定位和夹紧。通过定位，使被加工工件在夹具中占有一个正确的加工位置；通过夹紧，克服加工中丰在的各种，使这一正确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。3.1 确定工序为了保证定位面的精度要求，这里设计了铣 c 平面的专用夹具，由于这道工序在铣平面 A、B和钻孔之后，所以可采用一面二销的定位方案。153.2 夹具方案的分析在加工 C 面时，A、B，和大孔、孔已经加工完，并且具有一定的精度，故可以利用已经加工的面做定位基准面。本方案可以采用“一面两销”组合定位的方式来限制工件的六个自由

23、度。图 3-夹具定位方案草图3.3 自由度分析、A 面为定位基准面，限制 3 个自由度：、ZXY、大孔面采用短圆柱销定位，限制两个自由度：、XY、小孔面采用菱形销定位，限制一个自由度：Z3.4 夹具元件的确定3.41 对刀块本方案生产纲领为大批量生产，生产加工过程会有磨损，为了保证 c 平面具有一定的精度，故采用方形对刀块。查机械制造技术基础课程设计表 5-103 块的基本结构和参考尺寸如下图所示。3.44 圆柱销/菱形销因为 4 孔只限制一个自由度，故采取削边削的形式定位。圆柱面限制两个自由度，故圆柱销为短销。已知圆柱销 D=17mm（818）选择 A 型16查现代夹具设计手册表13-8 可

24、换定位销的规格尺寸有：D=17mm H=16mm d=15mm =M12 =22 L=46 =14 b1=3 b=41d1D1L图 4-圆柱销已知圆锥销 D=9mm(310)选择 B 型极限偏差0009. 09M查表有 D=9mm H=12 d=10 d1=M8 D1=16 L=35 L1=10 h=4 b=4 b1=3图 5-菱形销3.45 夹紧原件针对成批生产的工艺特征，这道工序主要负责铣 3*9 端面，根据零件特点和铣销要求，我们的夹具选用螺旋夹紧机构压夹工件，在定位销上直接做出一段螺杆。这样在装夹工件时，先将17工件定位孔装入带有螺母的定位销上，接着向右移动开使之于工件小头外围相靠实现定位，拧紧螺母压紧工件，这样就可以实现夹紧了，还有一面不能压紧，可用压板来压紧工件。如图所示：图 6-压板3.47 夹具体夹具体的设置应该综合考虑，使各个部分通过夹具体能够有机的联系在一起，形成一个整体。在考虑夹具与机床的连接，因为在铣床上使用，夹具安装在工作台上直接用对刀块找正，并用压板固定。夹具体一起用用四根螺栓定位。夹具体上表面