机械制造课程设计说明书《手柄座》

1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目:设计手柄座零件的机械加工工艺规程及工艺装备(年产量:4000件) 单位：东南大学机械工程学院 指导老师：朱壮瑞 2013年9月 东南大学机械工程学院机械制造课程设计任务书一、设计题目设计 手柄座 零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具。二、原始依据1 生产类型：成批生产；2 零件图样。三、设计内容1 零件图1张；2 毛坯草图1张；3 制定零件的机械加工工艺规程，填写机械加工工艺过程卡片及指定工序的机械加工工序卡片各1份。或填入机械加工工艺过程综合卡片；4 设计指定的专用夹具，绘制夹具装配总图1张，绘制所设计夹具的大件零件图1张；5 编写设计说明书1份。

2、四、起讫时间2013年9月6日至2013年9月22日 目录第一章：零件分析41.1、零件的作用41.2零件的工艺分析41.3、尺寸和粗糙度的要求51.4、位置公差要求5第二章：毛坯的设计52.1选择毛坯52.2确定机加工余量、毛坯尺寸和公差52.3 确定机械加工加工余量62.4 确定毛坯62.5 确定毛坯尺寸公差62.6设计毛坯图6第三章：选择加工方法，拟定工艺路线73.1、基面的选择73.2、粗基准的选择73.3、精基准的选择73.4、制定机械加工工艺路线7第4章 ：加工设备及道具、夹具、量具的选择104.1、根据不同的工序选择不同的机104.、刀具选择114.3、选择量具12第五章：确定切

3、削用量及基本时间的确定12第六章：夹具设计16第七章：总结17 序言 之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它是我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我们小组而言，我们都希望能通过这次课程设计对我们的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、机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的大部分基础课、技术基础课以及大部分专业课进行的。这是我们早进行毕业设计解决问题的能力。 第一章：零件分析1.1、零件的作用题目所给定的零件是手柄座，如下图所示。花键孔连接，利于较大扭矩的传动，该手柄座用于传动（类似于联轴器）。1.2零件的工艺分析由零件图可知

4、，该零件的材料为灰口铸铁200，铸造成型，由零件的尺寸公差选择模锻加工成型，保证不加工表面达到要求的尺寸公差。该零件需要加工的表面可大致分为以下四类：（1） 75的外圆面、115的端面、70外圆柱面、左端面、右端面；（2） 两段2.7mm1.5mm和3mm0.5mm的槽；（3） 倒角1mm，0.5mm2;（4） 拉花键孔，镗60的内圆面；（5） 铣16mm33mm的沟槽、铣一个键槽；（6） 钻两个通孔8；（7） 攻M10螺纹、攻2个M5螺纹；（8） 用专用夹具装夹，攻4个M510mm；其中4个M510mm要求较高，应使用专用夹具,作为重点.其中A和B为设计基准.1.3、尺寸和粗糙度的要求54的

5、孔的上偏差为+0.040，下偏差为0，配合公差为H8，孔的内表面的粗糙度为1.6，要求较高，鉴于孔径为54，可先粗镗至53.2,然后半精镗54.75的轴外圆柱面表面的粗糙度为1.6，采用粗车加精车即可.左端面、右端面以及115的端面可以以外圆柱面I作为基准，采用粗车加精车即可达到加工要求。至于一个铣削的平面和键槽采用粗铣加精铣的方式即可。1.4、位置公差要求 由零件图可知，该零件主要要求保证75的轴和其他面的加工经济精度和粗糙度要求，以75的轴作为其他面的定位基准便可以保证其垂直度以及同柱度的要求。 第二章：毛坯的设计2.1选择毛坯该零件的材料为灰铸铁200，考虑到零件在工作时要求有较高的强度

6、和抗扭性，非加工面的尺寸精度要求不是很高，以及批量为大批量生产，所以采用铸造成型2.2确定机加工余量、毛坯尺寸和公差(1)确定最大轮廓尺寸根据零件图计算零件的最大轮廓尺寸为：长107.9mm，宽115mm，高115mm（2）选择铸件公差等级查手册铸造成型，零件材料按中碳钢，得铸件公差等级为69级取为9级。（3）求铸件尺寸公差公差带相对于基本尺寸对称分布。（4）求机械加工余量等级查手册得按模锻成型的方法，锻件材料为HT200的机械加工余量等级E-G级选择F级。2.3 确定机械加工加工余量 根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件加工表面的单边余量为1.7，孔的加工余量取位3mm。2.4

7、 确定毛坯上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra3.2.Ra3.2的表面，余量适合。分析本零件，加工表面Ra3.2,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值）生产类型为大批量生产，可采用铸造毛坯。2.5 确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得，本零件毛坯尺寸允许偏差为0.1-0.7mm，表面粗糙度 为Ra3.2-12.52.6设计毛坯图用查表法确定锻件各表面的加工总余量：加工表面基本尺寸机械加工余量（单侧）铸件尺寸75外圆柱面751.777.854孔内腔54348左端面/1.7/右端面/

8、1.7/115端面/1.7/整体长度104.53.4107.9下图为零件毛坯图： 第三章选择加工方法，拟定工艺路线3.1、基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。3.2、粗基准的选择粗基准的选择影响影响各加工面的余量分配及不需加工表面与加工表面之间的位置精度。为了保证手柄座上下平面与54孔75轴及的垂直度要求以及各表面的加工余量分配均匀，所以选择手柄座的115的轴外圆柱面作为第一道工序的定位基准。3.3、精基准的选择以第一道工序中的已加工面作为

9、下到工序的定位平面，以75轴的中心轴线为定位基准，确保设计基准与工艺基准的重合，以减少加工误差。3.4、制定机械加工工艺路线工艺路线：工序一：（1） CA6140，粗车77.8的外圆柱面至75.8，加工经济精度IT8，粗糙度3.2mm;（2） CA6140，精车75,加工经济精度IT6，粗糙度1.6mm;（3） CA6140，粗车115的左端面至右侧突出部分为38.4mm；（4） CA6140，精车115的左端面至加工要求；工序二：（1）CA6140，以外圆柱面I和平面II为基准，粗车75的外圆柱面至 70.8, 加工经济精度IT8，粗糙度3.2mm;（2）CA6140，以外圆柱面I和平面II

10、为基准，精车70.8的外圆柱面至 70，加工经济精度IT6，粗糙度1.6mm;（3）CA6140，以外圆柱面I和平面II为基准，粗车左端面至余量为0.7mm； (4) CA6140，以外圆柱面I和平面II为基准，精车左端面余量为0；工序三：（5）用割刀割左边的槽；（6）用割刀割右边的槽；工序四：（1） CA6140，以外圆柱面I和平面II为基准，粗车右端面余量为0.7mm；（2） CA6140，以外圆柱面I和平面II为基准，精车右端面余量至0；工序五：CA6140，做倒角145，0.545。 工序六：（1）CA6140，以I为基准，粗镗内孔至53.2，长度为104.5mm，加工经济精度IT10

11、，粗糙度3.2mm;（2）CA6140，以I为基准，半精镗内孔至54，长度为104.5mm，加工经济精度IT8，粗糙度1.6mm;（3）CA6140，以I为基准，粗镗内孔至59.2，长度为70mm，加工经济精度IT9，粗糙度3.2mm；（4）CA6140，以I为基准，半精镗内孔至60，长度为70mm, 加工经济精度IT8，粗糙度3.2mm;（5）CA6140，以I为基准，粗镗内孔至61.2，长度为3mm；（6）CA6140，以I为基准，半精镗内孔至62，长度为3mm；工序七:拉刀L6120，拉出花键孔；工序八：（1） X63，粗铣,32mm*16mm，加工经济精度IT9，粗糙度3.2；（2）

12、X63，精铣,1mm*16mm，加工经济精度IT8，粗糙度1.6；工序九：（1） Z3140-A，钻孔7.8，加工经济精度IT8，粗糙度3.2；（2） 扩孔8.0，加工经济精度IT7，粗糙度1.6；工序十：攻丝机SG85110，攻M10螺纹；工序十一：攻2-M5螺纹；工序十二专用夹具,攻4-M5*10mm；工序十三：（1） 铣床X63，铣槽25mm*8mm,深4mm，加工经济精度IT9，粗糙度12.5；（2） 铣床X63，铣槽25mm*8mm,深0.5mm，加工经济精度IT8，粗糙度6.3；工序十四：终检。拟定工艺过程工序号工序内容简要说明00铸造成型05粗车、精车75的外圆柱面及115端面1

13、0粗车、精车70外圆柱面、左端面15割两个槽20粗车、精车右端面25倒角145，0.545。30粗镗、半精镗54、60、6235拉刀拉花键40铣床32mm16mm45钻孔、扩孔850攻M10螺纹55攻2-M5螺纹60专用夹具，攻M510mm65铣床25mm8mm4.5mm70终检第四章 加工设备及道具、夹具、量具的选择由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。4.1根据不同的工序选择不同的机床05工序：粗车77.8的外圆柱面至75.8，精车75,粗车115的左

14、端面至右侧突出部分为38.4mm，精车115的左端面至加工要求，选用CA6140；10工序：以外圆柱面I和平面II为基准，粗车75的外圆柱面至 70.8,精车至70.8的外圆柱面至 70，粗车左端面至余量为0.7mm，精车左端面余量为0，选用CA6140。15工序：用割刀割两段的槽，选用CA6140。20工序：以外圆柱面I和平面II为基准，粗车右端面余量为0.7mm，精车右端面余量至0，选用CA6140；25工序：倒角145，0.545，CA6140；30工序：以I为基准，粗镗内孔至53.2，长度为104.5mm，半精镗内孔至54，长度为104.5mm，粗镗内孔至59.2，长度为70mm，（4

15、）CA6140，以I为基准，半精镗内孔至60，长度为70mm, 加工经济精度IT8，粗糙度3.2mm，粗镗内孔至61.2，长度为3mm，半精镗内孔至62，长度为3mm，选用CA6140；35工序：拉出花键孔，拉刀L6120；40工序：粗铣,32mm*16mm，精铣,1mm*16mm，选用铣床X6030；45工序：钻孔7.8，扩孔8.0，选用钻床Z3140-A；50工序：攻M10螺纹55，攻丝机SG85110；55工序：攻2-M5螺纹，攻丝机SG85110；60工序：攻M5*10mm，专用夹具；65工序：铣床25mm8mm4.5mm，选用铣床X6030；70工序：终检。4.2刀具选择选用硬质合金

16、铣刀、车刀YG6，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻，拉刀L6120，加工灰铸铁零件采用YG硬质合金；各工序所需刀具如下表：工序号工序内容选用刀具05粗车、精车75的外圆柱面及115端面YG610粗车、精车70外圆柱面、左端面，YG615割两个槽YG620粗车、精车右端面YG625倒角145，0.545。YG630粗镗、半精镗54、60、6235拉刀拉花键L612040铣床32mm6mmYG645钻孔、扩孔8硬质合金扩孔钻50攻M10螺纹55攻2-M5螺纹60专用夹具，攻M510mm65铣床25mm8mm4.5mmYG670终检4.3，选择量具本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用夹具。根据零件

17、的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：所有工序都要采用标准粗糙度块；05、10、15、20工序采用螺旋测微器和塞规、游标卡尺；25工序采用万能角度卡尺；30、45工序采用止规和游标卡尺；35、40、60工序采用游标卡尺；50工序采用螺旋测微器和止规。第五章 确定切削用量及基本工时工序 一:工步1:1. 加工条件:灰口铸铁HT200, ,铸造成型,机床为CA6140卧式机床,刀具YG6,刀杆尺寸2030,2. 计算切削用量（1） 粗车75 42mm，=1.4mm，T=60min（2） 计算切削速度： = =33.09m/min（3） = =140.454r/min 取切削速度

18、n=125r/min, =1.428min(4)检验功率： =N =611.56N =0.339kwCA6140主电机功率为7.5kw，主轴转速为1450r/min（5） 检验机床：径向力=202.7N轴向切削力：=457.77N，=539.20N，CA6140完全符合条件工序七：拉花键孔单面齿升：根据相关手册，确定单面齿升，切削速度。切削工时式中h:单面余量3mmL :拉削表面长度34.5mm：考虑校准部分的长度系数，取1.2K:考虑机床返回行程系数，取1.4Z:拉刀同时工作齿数， 取则 工序八：工步一：铣平面：粗铣两侧端面及底面 采用圆柱立式铣刀，材料YG6，。切削速度 则 按机床取 则实

19、际切削速度工作台的每分钟进给量fm为 按机床查表3.1-75取得切削工时 工序九：工步一：钻孔进给量：查相关表得到切削速度： 所以根据机床说明书，取实际切削速度切削工时 本工序的机床工时为 工序十：攻螺纹M10攻深4mm查表2.4-105 得螺距 则按机床SWJ-12攻丝机选取 则实际转速切削工时 工序十二：攻螺纹4M5攻深10mm查表2.4-41得进给量 按机床SWJ-12攻丝机选取则实际转速切削工时 则本工序工时 第六章：夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定涉设计第十二道工序-钻4M10孔的夹具，本夹具是用立式铣床加工换挡叉的叉口下表面专用夹具。（一）问题的提出 夹具主要用来钻4M10孔，这四个孔均匀对称分布。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。而精度则不是主要问题。（二） 夹具设计 1.定位基准的选择 由零件图可知，端面应对花键孔中心线有平行度及对称度要求，其设计基准为花键孔中心线。为了使定位误差为零，应选择以花键孔定位的自动定心夹具。但这种自动定心夹具在结构上过于复杂，因此这里只选用以花键孔为主要定位基面。2.定位误差分析 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为花键轴，该定位花键轴的尺寸与公差现规定为与本零件在工作时与其相配花键轴