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上海工程技术大学课程设计论文 机械制造工艺学课程设计说明书目录

目 录

前言

一 零件的分析 （一） 零件的作用 （二） 零件的工艺分析 （三） 零件的结构特点 （四） 关键表面的技术要求分析 二 工艺规程的设计 （一） 确定生产类型 （二） 确定毛坯的制造形式 （三） 基准的选择

（四） 各表面和孔加工方法的确定 （五） 工序安排的原则 （六） 工序集中和分散的考虑 （七） 加工设备与工艺装备的选择 （八） 不同方案的分析比较

（九） 加工余量。切削用量，工时定额的确定 （十） 工序尺寸和公差的确定 三夹具的设计

（1） 设计思想与设计方案的比较 （2） 定位分析与定位误差的计算

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（3） 对刀及导引装置的设计 （4） 夹紧机构的设计与夹紧力的计算 （5） 夹具操作动作说明 四设计体会 五主要参考文献

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前言

机械制造工艺学课程设计是在学完机械制造工艺学和大部分专业课之后，进行了一次知识的全面的梳理和贯通，同时这个也是在毕业设计之前对于我们所学课程一次全面的复习，也是一次理论联系实践的训练，因此这次课程设计在学习中是一个很重要的环节。

就我个人而言，希望通过这次课程设计，对自己今后将从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为以后的工作打下一个良好的基础

由于能力有限，设计中还有很多不足之处，希望各位老师给予批评指导

一.零件的分析 （一） 零件的作用

内阶梯套很少情况下单独使用，一般都与其他零件相配合，如法兰盘，

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内阶梯套上的孔通常用来定位，根据这个零件可以设计一个夹具，进行零件的大批量的加工从而节约了时间，提高了生产效率，孔的直径为8公差要求为H8，要求比较高，因为是用轴套直接进行打孔，要考虑到钻孔镗孔铰孔等多道工艺的加工。

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（二） 零件的工艺分析

该零件是比较规则的圆柱形棒料零件，形状较规则，尺寸精度，形位精度要求较高，零件的主要技术要求分析如下：

（1） 在该零件上打一个孔，并且整个零件长度为42，在设计专用的

钻套类夹具的时候，要根据孔的大小，确定快换钻套的大小，并且根据快换钻套的大小来确定衬套的的尺寸，因为两者的间隙较小，根据零件的孔的尺寸8，确定衬套的大小，由于零件的长度42直接用车刀加工不太方便，更具三爪卡盘的行程，必须夹住足够的长度，因此可以选用毛坯的长度稍长一些，加工之后直接用割刀进行切割，然后放的余量读一些，直接进行加工到零件应该达到的尺寸，在棒料上打的两个孔的尺寸要求相差不大，应该先加工左端的直径为28的孔，然后调头夹住打完孔的一段直接打25的孔，由于大端的孔已经加工完成，因此在进行打孔的时候应该完全贯通的，两个孔的公差要求都是H7的，公差的要求较高。

（2） 由于该材料是棒料，必须保证棒料在热处理加工的时候不能有

松动，有砂眼，内部奥氏体不均匀等缺陷，以保证零件的强度，硬度，刚度在外力的作用下，不能发生意外事故。

上海工程技术大学课程设计论文 （三）零件的结构特点：

由于长度是42，宽度60，从零件的主视图来看是个长方形，孔的尺寸是8，孔上必须装上快换钻套，和衬套，并要使压板保持一定的刚度。

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（四）关键表面的技术要求分析

毛坯的材料是棒料因此在加工的工程中，对于工件的表面粗糙度有一定的要求，内孔由于必须要与专门的夹具体的轴形成一定的配合关系，因此必须保证其粗糙度要小于外表面，在形成配合的过程中是一种的间隙配合，零件是大批量的生产，生产时要快速装夹，并且快速拆卸，因此这样的一种生产要求对于内孔的表面粗糙度提出了较高的要求，外表面的粗糙度是用车刀车出来的，外表面的粗糙度是3.2，直接采用粗车和半精车就可以使精度达到6.3-3.2这个精度级别，而这种方法是适合于除淬火钢之外的所有的各种金属，在车床上直接装夹进行车削，简单易行，效率提高了。

二.工艺规程设计 （一） 确定生产类型

由于所生产的零件是内阶梯套，材料是HT200，可知是铸造出来的，在铸造的过程中一般采用砂型铸造，况且砂型铸造简单易行，原材料易得等优点被广泛的采用在形状比较简单的零件中，可以进行大批量的加工。

（二） 确定毛坯的制造形式

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（1） 毛坯的选择：由于采用的材料是HT200，可以看出是铸件，

由于前面的工艺分析可知不能铸造的完全接近尺寸，必须铸造的比较长，用割刀进行切割的形式进行加工，毛坯的选择可以是75X100

（2） 毛坯图的说明：由于尺寸比较长可以先进行加工一下端

面，把左端面加工出来，并且在左端面上打孔，加工左端面的孔至尺寸掉头夹住左端，采用一夹一顶的方式用割刀隔断工件，并且留出一定的余量，方便车出剩余的部分。

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（三） 基准的选择

根据零件图纸和零件的使用情况分析，知长度42的长度要求的不超过20丝，公差是±0.10，精度要求比较高，以此必须采用正确的定位才能保证，故对于基准的选这应该给予分析

（1） 粗基准的选择：按照粗基准的选择要求，为保证不加工

表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，此处应该直接选择右端为第一毛基准，在加工28的孔时应保证孔壁均匀，里面的粗糙度达到1.6的要求。 （2） 精基准的选择：在左端面已经被车出之后，并且左端的大

孔已经被打好了，掉头夹住左端面的时候，之后加工的各道工序应该以左端面为精基准，从左端面为轴向尺寸的定为精基准，这样就满足了基准重合的原则和互为基准的原则加工的过程中也许会出现某些基准不重合的情况，这时候需要进行尺寸链的换算。

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（四） 各表面和孔加工方法的确定

表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量高要求的表面选择一套合理的加工方法，在选择时一般先根据表面粗糙度选择最最终的加工方法，由于材料已经是铸件就不用采用磨削等方法直接用粗车和半精车就行，对于精度要求IT7的孔来说采用拉削，铰削，镗削，和磨削都可以，对于内阶梯套而言，直接进行钻孔和扩孔即可，对于直径为8竖直打下的孔可以采用钻，镗，铰等方法。

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（五） 工序安排的原则

机械的零件加工一般要经历切削加工，热处理，和辅助工序，因此在加工的时候要全面考虑切削工序安排的总的原则是前面的工序为后面的工序创造条件，做好基准准备，对于铸件为毛坯的内阶梯套设计的毛坯尺寸为100X75，粗加工之后由于加工余量大所受的夹紧力切削力也大，也许会引起变形，所以需要划分加工阶段逐步恢复和修正变形逐步提高表面的质量，并且也要遵循先面后孔的原则，在加工毛坯的时候夹住零件的右端面，车出左端面，进行加工28的孔，加工至尺寸掉头之后以左端面为基准进行加工若加工好平面，就能以左端面进行加工保证了右端面的平行度和和同轴度的要求。

（六） 工序集中和分散的考虑

一般情况下，单件小批量只能采用工序集中，而大批量生产则可以集中，也可以分散，个表面加工方法确定之后，应该考虑

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哪些表面的合适在一道工序中完成，那些应该在分散的不同的工序从而确定零件加工的工艺过程的工序总数及内容。

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（七） 加工设备与工艺装备的选择

总的原则是根据生产类型和加工要求，使所选择的工艺装备既能保证加工质量，有经济合理，就内阶梯套而言，因为是铸件可以采用大批量的生产加工，直接用车床进行外圆内孔的加工，然后在打上面孔时候可以直接做一个夹具，用于快速的打孔生产，在打孔的时候尽量的快速装夹，打孔从而节约了时间。

（八） 不同方案的分析比较

（1） 工艺路线的拟定 为了保证达到零件的几何形状，尺

寸精度位置精度及各项技术要求，必须要拟定合理的工艺路线

这样的零件根据生产纲领是成批的生产，所以采用专门设计的工夹量具，并要考虑工序集中，提高生产效率，是成本下降。

工艺路线方案（一） 精铸，退火 工序：

1， 钻左端孔挂左端面 2， 拉孔 3， 车左端面

4， 掉头夹住左端车右端面 5， 割刀割掉

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6， 打孔 7， 精车右端面 工艺路线方案（二） 精铸，退火 工序： 1铣左端面

2钻。扩倒角铰出28H7孔 3夹住左端面车右端面 4割刀割掉 5打孔 6精车右端面

两个工艺方案的比较与分析：

两个工序方案除了前三道有些不同外，后面的工序都是相同的，前三道工序都是为了获得精基准。方案一是用车削的方法，在车端面的时候同时将孔一并完成，这样很好的保证了孔和端面的垂直度，方案二是直接铣两个端面，然后再钻床上直接加工出孔，因为两个端面一次性铣出，可以有较好的平行度，然后用端面定位，用滑柱钻模的钻套定中心，用钻模板直接压紧也能得到较好的孔与端面的垂直度，后面的工序以及孔和端面的定位，故基准是重合的，两方案在这点上是相同的。

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（九） 加工余量。切削用量，工时定额的确定

已知零件的尺寸，长度为42直径为60，但是毛坯的尺寸不能

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多出几毫米，因为这个零件在车床上根本装夹不住，因此毛坯的尺寸可以选的稍微多一些可以用一个割刀割除的多余尺寸来保证零件在车床上的加工的刚度要求。

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1. 直径60的端面的加工

两端面的加工由车削来完成，工序余量为2mm由查表可得：n=800r/min则相应的切削速度为： V=πDn/1000=πx60x800/1000=150.80m/min

外圆的加工也是由车削完成的直接进行精加工车到外圆的尺寸60，加工的长度应该是50mm 打孔直径28H7

采用直径为24mm的高速钢钻头进行打孔尺寸由于没有公差尽量的先是长度短一些如19.5mm，然后进行用车刀进行镗孔，可以镗孔至尺寸27.8mm，找一个扩孔钻的直径为27.8mm的扩孔的钻头，然后进行一下粗铰可以由27.8铰到27.94，最后进行精铰至尺寸28H7，尺寸可以有钻头的长度来保证，查表得取进给量f=0.3mm/r按机床的实际转速取n=200r/min则实际的切削速度为

V=πdn/1000=3.14x28x200/1000=17.584m/min

掉头之后，夹住工件的长度为40mm，直接进行打右端面的孔，因为右端面的孔的直径是25，可以采用第一次钻头的直径为22mm，然后用车刀进行镗孔至24.8，进行粗铰至尺寸

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24.94mm，

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（十） 工序尺寸和公差的确定 三.夹具体的设计

夹具体的设计应该根据加工的需要，原则上夹具的设计更具零件工艺设计中所规定的原则和要求来进行，比如工序名称，加工技术要求，机床型号前后的工序关系，基准定位夹紧部位。同时加工的零件数等。

夹具设计步骤如下：

（1） 设计思想与设计方案的比较

对于内阶梯套上面主要有一个孔，如何打这个孔，可以专门的做一个夹具，用一个专门的夹具体放在钻床上可以直接打孔根据这个设计思想可以设计出一个专门的夹具，把工件放在轴上用螺母直接拧紧定位，直接打孔即可

（2） 定位分析和定位误差的计算

在制定工艺规程的时候，定位基准的正确选择对保证零件的尺寸精度和相互位置的精度要求，也会对零件各表面的加工安排都有很大的影响，定位就是使工件的自由度被限制了，一般情况下要进行六点定位原则用合理支撑的六点限制工件的六个自由度使工件在夹具中位置完全确定，对于内阶梯套而言直径为28的孔和夹具体上的芯轴的配合应该是间隙配合，这样可以方便拆卸，当零件放上芯轴上左端面和台阶面必须重合而且紧紧的靠在台阶轴的右侧面，注意右侧面台阶不可太高，否则会形

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成过定位，必须要小于阶梯套的直径60，当内阶梯套被套在芯轴上时候，把开口垫圈套在轴上，是左侧面和阶梯套的右侧面紧靠，防止松动，然后旋紧螺母压紧开口垫圈使内阶梯套轴向被完全固定零件依靠夹具体上的芯轴前后也被固定。 对刀及导引装置的设计两端面的加工由车削来完成，工序余量为2mm由查表可得：n=800r/min则相应的切削速度为： V=πDn/1000=πx60x800/1000=150.80m/min

外圆的加工也是由车削完成的直接进行精加工车到外圆的尺寸60，加工的长度应该是50mm 打孔直径28H7

采用直径为24mm的高速钢钻头进行打孔尺寸由于没有公差尽量的先是长度短一些如19.5mm，然后进行用车刀进行镗孔，可以镗孔至尺寸27.8mm，找一个扩孔钻的直径为27.8mm的扩孔的钻头，然后进行一下粗铰可以由27.8铰到27.94，最后进行精铰至尺寸28H7，尺寸可以有钻头的长度来保证，查表得取进给量f=0.3mm/r按机床的实际转速取n=200r/min则实际的切削速度为

V=πdn/1000=3.14x28x200/1000=17.584m/min掉头之后，夹住工件的长度为40mm，直接进行打右端面的孔，因为右端面的孔的直径是25，可以采用第一次钻头的直径为22mm，然后用车刀进行镗孔至24.8，进行粗铰至尺寸24.94mm，

夹具体的设计应该根据加工的需要，原则上夹具的设计更具零件工艺

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设计中所规定的原则和要求来进行，比如工序名称，加工技术要求，机床型号前后的工序关系，基准定位夹紧部位。同时加工的零件数等

对于内阶梯套上面主要有一个孔，如何打这个孔，可以专门的做一个夹具，用一个专门的夹具体放在钻床上可以直接打孔根据这个设计思想可以设计出一个专门的夹具，把工件放在轴上用螺母直接拧紧定位，直接打孔即可

在制定工艺规程的时候，定位基准的正确选择对保证零件的尺寸精度和相互位置的精度要求，也会对零件各表面的加工安排都有很大的影响，定位就是使工件的自由度被限制了，一般情况下要进行六点定位原则用合理支撑的六点限制工件的六个自由度使工件在夹具中位置完全确定，对于内阶梯套而言直径为28的孔和夹具体上的芯轴的配合应该是间隙配合，这样可以方便拆卸，当零件放上芯轴上左端面和台阶面必须重合而且紧紧的靠在台阶轴的右侧面，注意右侧面台阶不可太高，否则会形成过定位，必须要小于阶梯套的直径60，当内阶梯套被套在芯轴上时候，把开口垫圈套在轴上，是左侧面和阶梯套的右侧面紧靠，防止松动，然后旋紧螺母压紧开口垫圈使内阶梯套轴向被完全固定零件依靠夹具体上的芯轴前后也被固定。 （3） 对刀及导引装置的设计

（4） 当内阶梯套在夹具体的芯轴上被固定的时候，自由度被

限制了，这时候可以考虑到应该对零件的打孔的设计，孔的直径为8，必须要安放一个衬套，一个快换钻套，

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这两个的尺寸要设计准确，快换钻套的长度应该伸出的长一些，快换钻套的底端到工件的上表面的尺寸应该是小于5的，不能太短，不能让快换钻套和压板相平齐，这样间隙太大，当钻孔刀竖直打下去时直接碰到刚性工件，由于伸出的长度太长，可能会钻偏，从而造成工件的报废，下端面的距离和工件也不可太近，太近虽然具有良好的导向作用由于间隙太小零件的排屑不能及时排出，钻头会过热，因此会损伤钻头，并且产生的热应力会使工件发生变形，然后热胀冷缩，使孔加工的尺寸精度达不到要求，况且这个孔的加工精度要求比较高，

当内阶梯套在夹具体的芯轴上被固定的时候，自由度被限制了，这时候可以考虑到应该对零件的打孔的设计，孔的直径为8，必须要安放一个衬套，一个快换钻套，这两个的尺寸要设计准确，快换钻套的长度应该伸出的长一些，快换钻套的底端到工件的上表面的尺寸应该是小于5的，不能太短，不能让快换钻套和压板相平齐，这样间隙太大，当钻孔刀竖直打下去时直接碰到刚性工件，由于伸出的长度太长，可能会钻偏，从而造成工件的报废，下端面的距离和工件也不可太近，太近虽然具有良好的导向作用由于间隙太小零件的排屑不能及时排出，钻头会过热，因此会损伤钻头，并且产生的热应力会使工件发生变形，然后热胀冷缩，使孔加工的尺寸精度达不到要求，况且这

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个孔的加工精度要求比较高，因此对刀原件的安装和定位就显得比较重要。

（5） 夹紧机构的设计与夹紧力的计算

工件在夹具体上在夹紧的过程中应该保持工件在定位时已经获得了正确了位置，夹紧力是由大小，方向，作用点来确定就内阶梯套而言孔和芯轴必须垂直，所以应该以工件的左端面作为定位基准，并且夹紧力的方向也会垂直，较容易保证质量， 夹紧力操作的公式为

Q=FL/(r`×tanψ+rXtan(ψ+α)) r`螺杆的下端与工件接触的当量摩擦半径 r螺旋作用中径之半 α螺旋升角

螺杆下端与工件的摩擦角 螺杆与螺母的摩擦角

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（五）夹具操作动作说明

因为零件是内阶梯套，并且生产是大批量生产因此如何的进行快速高效的进行打孔，是首先要解决的，在快速高效的同时如何保证孔与轴线的垂直度要求，所做的夹具体为钻床专用夹具，把工件放上直接进行快速的定位，夹紧，定位的时候不可出现过定位，把工件放上夹具体的芯轴上面，使左端面与台阶面的相重合，调整两个平面的平行度，左端面定位好之后，在右端面处放置一个开口垫圈是开口垫圈的左端面和和工件的额右端

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面相重合，保证平行度和垂直度等要求在开口垫圈的右侧放置上一个直径大于开口垫圈的直径螺母，通过和螺纹的拧紧，固定了开口垫圈的位置，也使零件的位置也被固定了当零件的自由度被确定的时候，直接可以在零件上打孔。

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四．设计体会

通过这次课程设计，我进一步地理解了所学的理论知识及具体运用这些知识通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关夹具设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我

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很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。。

通过这次课程设计，自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体会，学会了查图表，资料手册等工具书，通过实例对工艺编程和切削用量的选择计算等做了一次练习。

总之，通过这次课程设计使我获益匪浅，为我今后的学习与工作打下一个坚实而良好的基础，在此衷心感谢各位老师的帮助和指导。

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五 主要参考文献

1刘力主编。机械制图。北京：高等教育出版社，2008 2左晓明主编。机械制图。上海：同济大学出版社，2009 3刘守勇主编。机械制造工艺与机床夹具。北京：机械工业出版社，1997

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4赵志修主编。机械制造工艺学。北京：机械工业出版社1985 5哈尔滨工业大学，上海工业大学主编，圆柱齿轮加工（第二版）上海：上海科学技术版社

6王启平主编，机械制造工艺学，哈尔滨：哈尔滨工业大学出17

版社，1980

7林其骏主编，机床数控系统，北京：中国科学技术出版社，1991

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