课程设计说明书设计KCSJ-14曲柄零件的机械加工工艺规程及典型夹具

课程设计说明书

设计KCSJ-14曲柄零件的机械加工工艺规程及典型夹具

学院：机械与车辆学院

专业：机械工程及自动化

viz

姓名：******学号:xT%

指导老师：****职称：****

中国・**

二。一二年十二月

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央具设计的能力，为以后搞好牛业设计

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：

专用夹具曲柄工序工艺切削余量工时定额

Summary

Machinerymanufacturingequipmentdesigncourseisdesignedtomechanical

manufacturingequipmentdesigncourseteachingandanindispensableauxiliarylink.Itis

thestudents*comprehensiveusethiscourseanditsfirstcoursesknowledgeoftheoryand

practiceforprocessingtechnologyandjigstructuredesignofanimportantpractice.Itis

tocultivatestudentspreparemachiningprocessplanningandmachinetooljigdesign

ability,toimproveaftergraduationdesignandtothefactoryisengagedintheprocess

andjigdesignhasveryimportantsignificance.

Curriculumdesignmainmaterialreferencethemechanicalmanufacturing

technologyfoundationcoursedesign",thecompletionofthecrankjigdesign,including

thedesignofthesparepartsandspecialjigdesign.Thewholedesignprocessadopts

CATIAentitymodel,andthroughthesoftwareownfunctionfinishedpartsengineering

drawingsandassemblydrawings.AndthejigmovementprocessDMUmotion

simulationdesign,madetheanimation.

Thewholedesignprocesstodeepentheunderstandingofthemechanicaldesign,

insideandoutsidetheclassareofgreathelp.

Keywords:

SpecialjigcrankprocessCuttingallowanceTasktime

目录

课程设计任务书......................................................

一、课程设计的目的.................................................

二、课程设计的要求.................................................

设计过程............................................................

一、零件的分析......................................................

二、工艺规程设计....................................................

2.1毛坯的确定......................................................

2.2机械加工路线的拟定.............................................

2.3工序间加工余量的确定...........................................

2.4各工序机械加工参数的确定.......................................

三、专用夹具设计....................................................

3.1确定工序........................................................

3.2夹具方案的分析.................................................

3.3自由度分析......................................................

3.4夹具元件的确定.................................................

3.5定位误差的分析.................................................

四、总结与展望......................................................

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。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、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，

对了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。

设计题目：KCSJT4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）1〜2张

7、课程设计说明书（6000〜8000字）1份

附：产品零件图

指导教师：***教研室主任：____________

2012年12月10日

设计过程

题H：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

一、零件的分析

%

枝木赛：

杈鼠斛除入i

图・曲柄零件图

①18H8、①10H9均为基孔制孔，孔轴线与表面A垂直度要求0.05,孔内表面粗糙度为Ra6.3,

孔两端倒角1x45孔内表面为主要的配合表面，为了保证零件的精度，要通过多道工序多次加

工的方法才能获得。

DEF表面的粗糙度均为Ral2.5,通过简单的端面铳就能保证。中4孔为加油口，没有特殊

的要求。

AB两端面的表面粗糙度均为Rai.6,为配合面，要保证精度。

7/)+0.03।rw\+O.O35

保证孔①与大孔的距离/u°孔②与大孔的距离为|如。

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

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4T2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D~F,本方案等级选用f

查《机械加工设计手册》表3T3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,

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=18-1.5*2:15

铸件小孔=107.5*2=7

端面C、E到轴线的距离为11+1.0=12.0

端面D到轴心线的距离为16+1.0=17.0

(3)毛坯图的拟定

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加工方法选择

量要求

两侧面AB20,未注公差尺寸并要求有一Rai.6粗铳A-粗铳B-精铳

定的对中性

B17.5±0.27-精铳A

17.5+0.18

018118内孔孔口倒角1*45。两端，与ARai.6।+0.070I77q+0.073

钻中"o一扩①1九/，0T交

加工面垂直度0.05,倒角斜面粗

①18产

糙度12.5

2*孔①10H9孔口倒角1*45。两端，与ARai.6Qq+0.22irx+0.036

钻中"Q。一较①lUo

内孔加工面垂直度0.05

铳C、、E面面到各轴心线距离11mmRal2.5铳

铳D面面到各轴心线距离16HIH1Ral2.5铳

①4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(粗铳A、B面)工艺参数的确定

①由于粗加工时为了提高生产效率，考虑到本道工林的加工余量只有1mm,故选取背吃刀量

a5=\irnn

查《现代夹具设计手册》表475各种常用材料的铳削速度范围有：

匕.=45/〃/min

af.=0.2mm/z

查《机械制造工艺学》表5-硬质合金端铳刀、圆柱铳刀和盘铳刀加工平面和凸台时的进给量,

选取硬质合金YG3端铳刀①50mm,铳刀齿数z=5

f=0.2mm/zx5=\mmlr

根据转速计算公式n(r/niin)

v

n=—x1OOOr/min

nd

d刀具直径

匕切削速度m/mm

45

n=-----------x1OOOr/min=286r/min

3.14x50

取〃=320/7min

②粗铳表面加工时间的确定

刀具主偏角为90°时

4=().50—而2—才)+(1〜3)

/=A+=30+20+20=70mm

/2=3~5mm

应铳削宽度32fnm

/,=().5(6/-州—《2)+(1~3)=0.5(50-45()24)+(1~3)

取4=2”团

T/+/,+/,70+2+3__

T.=---!——=---------s=75$

九।

查《机械制造技术基础课程设计》表3T6典型动作辅助时间定额Ta参考值有：

Ta=2min

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：

Tc=Tp=Ta+Tb+T^Tr

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:

nmxi.i

7；.=(7；J+7；,)xl.l=(1.25+2)xl.l=3.58min

(2)40、50(精铳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%二°5颉，选切削速度匕=9(Wmin

afz=0.1〃〃〃/z

90.

n=-------x1000r/min=573r/min

3.14x50

取〃=630〃min

0.5

查《机械制造技术基础课程设计》表3T6典型动作辅助时间定额Ta参考值有:

Ta-2min

T.=(T,+7；)x1.1=(2.5+2)x1.1=3.85min

(3)工序130、140、150(铳C、D、E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端面铳削即可保证。面的总加工余量为1mm,

可通过一次铳削完成，故

言=1mm

铳刀直径①30mm,齿数z=5

v.=60////min

查

af=0.14nun/zx5=0.7tnm/r

n——————x1000r/min=530r/min

3.14x30

查《机械制造技术基础课程设计》表3T6典型动作辅助时间定额Ta参考值有:

T(l=2min

T.=(T,+7；)X1.1=(2.5+2)X1.1=3.85min

(4)工序160、170、180(钻C、D、E面孔)工艺参数的确定

①工序160、170、180为在各所在平面打中4mm孔，由于孔位浇油口故没有特殊的要求，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。

asp=2mm

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：

/=0.13~0.11mm/r

匕=0.25，〃/s

()25

n=——--------x60xlOOOr/min=273r/min

3.14x17.5

取n=320〃/min

②钻销基本时间的确定

T.=——i=----!-----

fnfn

式中4=(Q/2)co的+(1~2)

4=1〜4

kr为主偏角

i讲给次数

ucotk»1+，/,=3inm

因为r；故।

lc=lE=6mm

lD=7mm

丁丁7L./+/]+/,6+3+3

x60s=17.30s

综上有:0.13x320

Tt）=—i=+，2=7+2*60s=18.75s

zfnfn0.13x320

查《机械制造技术基础课程设计》表376典型动作辅助时间定额Ta参考值有:

Ta=2min

TC=7；,£：=（7；,+7；,）xl.l=（0.29+2）xl.l=2.52min

T,D=（T,+7；）xl.1=（0.31254-2）x1.1=2.54min

（5）工序70、80（钻①②孔）工艺参数的确定

①选用硬质合金YG8Z钻头中9.5mm

杳表知/=0,18〜0.22/77/77/r

匕=0.25/77/s

95-7

——二1.25〃〃〃

2

（）25

n=■x60xl000r/min=502r/min

3.14x9.5

取〃=500〃/min

②钻销时间的确定

I=17mm

/2=3mm

根据公式4=（D/2）c。生+（1~2）

有4=7.75/〃”?

勺二必4=7.75+17+3x60x18与

fnfn0.18x500

查《机械制造技术基础课程设计》表376典型动作辅助时间定额Ta参考值有:

Ta=2min

7；=（1+7；）x1.1=（0.308+2）xl.l=2.54min

（6）工序100、110（较Q②孔）工艺参数的确定

①本工序安排在钻孔之后，加工后要保证孔内表面的粗糙度RA=L6,尺寸精度到达中10H9,故

采用钱孔来保证精度。

选中10高速钢扩孔钻较孔38Cr4V.

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

f=0.7~\r

j=0.25,由

72

因为要保证孔内表面的精度可适当提高速度：

vc=0.35/n/s

035

n=----------x60xl()(X)r/min=670r/min

3.14x10

取〃=670〃/min

②较孔时间的确定

二化+(1~2)

/,=2~4

4为扩、钱前的孔径

(mm)；

D为扩、较后的孔径（mm）；

4=2.25mm

-i=,乜,A=17+2.25+3x60$=2.95

执fn0.7x670

查《机械制造技术基础课程设计》表5-68机较刀较孔时的进给量f有:

T=2min

T.=(7；,+7；,)x1.1=(0.048+2)xl.l=2.26min

（7）工序60（钻大孔）工艺参数的确定

①钻大孔，保证尺寸到①17

17-15,

a=--------=\mm

ff2

选用硬质合金YG8Z钻头中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:

f=0.23~0.28/wn/r

v.=0.25/n/s

0.25

n=----------x60x1000/7min=281/7mim

3.14x17

取"=320〃/min

②钻孔时间的确定

/,一(Q/2)co〃:，+(l~2)

=9.5mm

故有।

17+9.5+3*__

Tb=-r,~——--------------x60s=24.05s

fn0.23x320

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:

Ta=2min

7；,=(T,+7；)xl.1=(0.408+2)x1.1=2.65min

（8）工序90（扩大孔）工艺参数的确定

①扩大孔，保证尺寸到中17.75。本工序选用选中17.75高速钢扩孔钻（W18CMV）扩孔,

17.75-17…二

a（--------------=0.375〃〃〃

f2

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。

ve=0.35m/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最有:

/=0.9-1.0/n/n/r

0.35

n=----------------x60xl000r/min=376r/mim

3.14x17.75

取〃=400〃/min

②扩孔时间的确定

1、=上丛8此+(1~2)

।2,、,

故有4=2.3/77/7?

4=2~

+=17+2.3+4x605=3.95

T

b执执0.9x400

查《机械制造技术基础课程设计》表3T6典型动作辅助时间定额Ta参考值有:

Ta=2min

7；.=(7；,+7；)xl.l=(0.065+2)xl.l=2.28min

（9）工序120（较大孔）工艺参数的确定

①本工序完成后要保证孔内表面的Ra=l.6,①18H8。故在扩孔后再安排较孔这道工序来保证尺

寸的进度。

生□至=0.⑵,丽

2

孔表面质量要求较高故要求较高的速度。

匕=0.35m/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较刀饺孔进给余晟有:

/=0.8~1.2mm/r

0.35

n=-----------x60x1(X)()/*/min=371/7mim

3.14x18

取〃=370/7min

②较孔时间的确定

D-d.

co优.+(1〜2)

2

岳7/,=2.125mrn

故有।

£=S二326。…s

fn0.8x370

杳《机械制造技术基础课程设计》表3T6典型动作辅助时间定额Ta参考侑有:

Ta=2min

Tc=(T(l+Th)x\A=(0.078+2)xLl=2.29min

三、专用夹具设计

3.1确定工序

本方案针对C端面上的①4孔进行夹具设计。

3.2夹具方案的分析

在加工C面上04孔时，A、B,和大孔、①②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度。

图3-夹具定位方案草图

3.3自由度分析

I、A面为定位基准面，限制3个自由度：z、X、y

n、大孔面采用短圆柱销定位，限制两个自由度：x、y

HI、小孔面采用菱形销定位，限制一个自由度：Z

3.4夹具元件的确定

3.41钻套

本方案生产纲领为大批量生产，生产加工过程会有磨损，为了保证中4孔具有一定的精度，故

采用快换钻套。

查《机械制造技术基础课程设计》表5705快换钻套的基本结构和参考尺寸：

已知公称尺寸〃=4机加

公差带为F7

D—^mm

公差带为K6

H=\Ornm

钻套4F7x8Z6X1OJB/T8O45.3-1999

3.42钻套用衬套

查《机械制造技术基础课程设计》表5-钻106套用衬套的基本结构和参考尺寸有：

已知衬套的基本尺寸d=8mm

H=\Onmi

A型衬套Al2x10."/8045.4-1999

3.43钻套用螺钉

查《机械制造技术基础课程设计》表5T07钻套用螺钉的基本结构和参考尺寸。

选用螺钉尺寸为M5

k=3mm

D=13mm

4=7.5mm

螺钉M5x6JB/T8045.5-1999

3.44圆柱销/菱形销

因为①4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=18mm(8~18)选择A型

查《现代夹具设计手册表》13-8可换定位销的规格尺寸有：

14

d=15、4="12、D,=22、H=26、L=56、=、4=10

已知圆锥销D