套筒類零件的加工工藝與夾具設(shè)計說明(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計說明書 （2016-2017學(xué)年第二學(xué)期）課程名稱 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計題目 設(shè)計套筒類零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 院（系） 機(jī) 電 工 程 系專業(yè)班級 14級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化1班 姓 名 曾慶龍 學(xué) 號 32 地 點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)樓 時 間 2017年5月至2017年6月 指導(dǎo)老師：金艦 職稱：講師專心-專注-專業(yè)目 錄題目：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，32，曾慶龍指導(dǎo)教師：金艦機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計1.零件分析1.1 零件的作用套筒類零件是機(jī)械加工中常見的一種零件，在各類機(jī)械中應(yīng)用很廣，主要起支承或?qū)蜃饔?。根?jù)其功用，套筒類零件可分為支承旋

2、轉(zhuǎn)軸的各種形式的滑動軸承套、缸套類以及導(dǎo)套類。用作油缸、氣缸時，承受較高的工作壓力，同時還對活塞的軸向往復(fù)運(yùn)動起導(dǎo)向作用。1.2 零件的工藝分析由零件圖1.1可知，其材料為45鋼。 該材料具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，適用于承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷作用的工作條件。其工藝分析為：外圓90的尺寸公差等級為IT7，表面粗糙度Ra為3.2m，外圓90的軸線對孔40的軸線的同軸度要求為0.02mm,孔40的尺寸公差等級為IT7，40孔的底面表面粗糙度Ra為3.2m，其軸線的右端面的表面粗糙度Ra為6.3m，40孔對B面的垂直度要求為0.02mm，6孔的軸線對A面的垂直度要求為0.1mm，位置度要求為0.2m

3、m，套筒的頂端端面的表面粗糙度Ra為3.2m，80孔的底面的表面粗糙度Ra為3.2m。加工此零件時，應(yīng)盡量統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，減少裝夾次數(shù)，這樣有利于保證零件的加工精度。套筒零件的材料45鋼，45鋼的可鍛性好，因此可用鍛造的方法因?yàn)槭谴笈a(chǎn)，采用模鍛的方法生產(chǎn)鍛件毛坯，既可以提高生產(chǎn)率，又可以提高精度而且加工余量小等優(yōu)點(diǎn)。其零件圖如下所示：圖1.1套筒零件圖1.3 確定零件的生產(chǎn)類型根據(jù)題目可知，產(chǎn)品的年產(chǎn)量為6000臺/年，每臺產(chǎn)品中該零件數(shù)量為1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率和廢品率分別去3%和0.5%，；零件年產(chǎn)量為查表可知，套筒屬于輕型機(jī)械，當(dāng)零件的年產(chǎn)量在>5000-50000件/年

4、時屬于大批生產(chǎn)，所以套筒的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。2.確定毛坯類型繪制毛坯簡圖2.1 選擇毛坯套類零件的毛坯選擇與零件的材料、結(jié)構(gòu)及尺寸等因素有關(guān)?？讖捷^小的套類零件一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采用實(shí)心鑄件；當(dāng)孔徑較大時，即d20mm時，常采用帶孔的鑄件或無縫鋼管和鍛件。由于孔40mm，所以套筒采用的是棒料。套筒在材料上多采用青銅、黃銅、鑄鐵和鋼，也采用雙金屬結(jié)構(gòu)即在鋼套或鑄鐵套壁澆鑄一層巴氏合金。由于考慮到45鋼的強(qiáng)度高、塑性好、韌性大，主要用來鑄造負(fù)荷較大，具有良好的綜合力學(xué)性能，適用于各種受力復(fù)雜的重要零件，所以套筒采用45鋼，其熱處理為退火，其制造方式為鍛造。2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)

5、械加工余量2.2.1 鍛件的公差由套筒的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為一般精度。 2.2.2 鍛件材質(zhì)系數(shù)該套筒的材料為45鋼，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬M(fèi)1級。2.2.3 零件表面粗糙度表2-1 套筒加工余量及鍛件毛坯尺寸公差 mm加工表面零件尺寸機(jī)械加工余量毛坯公差（極限偏差）毛坯尺寸外圓9022-0.5+1.594-0.5+1.5孔22-0.5+1.536-0.5+1.5孔22-0.5+1.576-0.8+1.7左端面9022-0.5+1.594*52槽1422-0.5+1.518-0.5+1.5右端面9022-0.5+1.594*522.3 繪制套筒鍛造

6、毛坯簡圖圖2.1套筒毛坯圖3.工藝規(guī)程設(shè)計3.1 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程制訂中的重要工作，它是工藝路線是否正確合理的前提。正確與合理地選擇定位基準(zhǔn)，可以確保加工質(zhì)量、縮短工藝過程、簡化工藝裝備結(jié)構(gòu)與種類，提高生產(chǎn)率。3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇孔mm精度要求最高的孔，而且也是該套筒的設(shè)計基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)。為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生誤差，保證加工精度，應(yīng)選40孔作為精基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合原則”。同時為了定位可靠，使加工過程中穩(wěn)定，減小振動，還可選右端面作為精基準(zhǔn)。該套筒以一短孔和一端面作為精基準(zhǔn)，即40和左端面，體現(xiàn)了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。3.1.2 粗精準(zhǔn)的選擇 40mm孔為

7、重要的表面，加工時要求余量小而均勻，因此應(yīng)該選擇40mm短孔作為粗精準(zhǔn)?？紤]到該套筒零件精度要求不是很高，可選左端面為粗基準(zhǔn)，這樣可使定位和夾緊方便、可靠?；究梢员ＷC40孔的加工余量均勻，還可以保證40mm孔與B面的垂直度要求，也保證了6mm孔對A面的垂直度和位置度要求和90mm的外圓對A面的同軸度要求。3.2 擬定工藝路線工藝路線的擬訂是制訂工藝規(guī)程的總體布局，包括確定加工方法、劃分加工階段、決定工序的集中與分散、加工順序的安排以及安排熱處理、檢驗(yàn)及其輔助工序。其原則是，在合理保證零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度、表面質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，取得較的經(jīng)濟(jì)效益。在此基

8、礎(chǔ)上提出工藝方案，并加以分析比較，最終選擇一個最經(jīng)濟(jì)合理的加工方案。3.2.1 表面加工方法的確定根據(jù)零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表可知，平面加工方案的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度以及孔的加工方案的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度，確定套筒零件各表面的加工方法。如下表3.1所示：表3.1 套筒零件的各表面加工方案加工表面尺寸及偏差/mm尺寸等級精度表面粗糙度/m加工方案 備注孔IT7Ra3.2粗車-半精車-精車孔IT7Ra6.3粗車-半精車-精車外圓IT9Ra6.3粗車-半精車-精車孔6IT10Ra3.2鉆槽14IT8Ra3.2粗車左端面90IT8Ra6.3粗車右端面90IT9Ra6.3粗車3.2

9、.2 加工階段的劃分該套筒的加工要求精度不是很高高，可將加工階段劃分為三個階段，即粗加工、半精加工和精加工三個階段。為保證加工精度要求，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，由于套筒要加工的有外圓、孔、端面孔、槽和端面，根據(jù)具體需要初步確定的加工方法有鉆、車、等。即鉆（孔）、粗車（外圓）；半精車（處圓、端面）；精車（外圓）。3.2.3 工序的集中與分散選用工序集中原則安排套筒的加工工序。該套筒的生產(chǎn)類型為大生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用夾具，以提高生產(chǎn)率，而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。3.2.4 工

10、序順序的安排33.13.23.2.13.2.23.2.33.2.43.2.4.1 機(jī)械加工工序遵循“先基準(zhǔn)后其他”順序，首先加工精基準(zhǔn)鉆40mm孔；遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原則，先加工主要表面外圓90mm，后加工次要表面槽；遵循“先面后孔”原則，先加工右端面、左端面，再加工孔40和80孔。由此初擬套筒機(jī)械加工工序安排，見表3-2所示：表3-2套筒機(jī)械加工工序安排（初擬）工序號工序容簡要說明10粗車左端端面“先基準(zhǔn)后其他”20粗車右端面，40孔和80孔“先主后次”、“先粗后精”30粗車外圓及寬14mm的槽“先主后次”、“先粗后精”40鉆3*6孔“

11、先粗后精”50精車40和80孔 “先面后孔”60精車90外圓“先粗后精” 3.2.4.2 熱處理工序模鍛成形后切邊，進(jìn)行正熱處理，模鍛件進(jìn)行熱處理的目的是為了消除模鍛件的過熱組織或加工硬化組織，使模鍛件改具有所需的力學(xué)性能，清理是為了提高模鍛件的表面質(zhì)量，改善模鍛件的切削加工性能，模鍛件需要進(jìn)行表面處理，去除在生產(chǎn)過程中形成的氧化皮、所沾油污及其他表面缺陷等。3.2.4.3 輔助工序粗加套筒兩端面之前應(yīng)有鍛件和熱處理（退火）加工；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。3.2.5 確定工藝路線表3.3氣缸套機(jī)械加工工藝路線工序號工序容定位基準(zhǔn)10鍛造20熱處理-退火30粗車左端端面外圓、右端面面

12、40粗車右端面，40孔和80孔外圓、左端面50粗車外圓及寬14mm的槽孔、左端面60鉆3*6孔孔、外圓、左端面70半精車40孔和80孔外圓、左端面80半精車90外圓孔、左端面90精車40孔和80孔外圓、左端面100精車90外圓110去毛刺120檢驗(yàn)130入庫3.3 加工設(shè)備及工藝裝備的選用機(jī)床和工藝裝備的選擇應(yīng)在滿足零件的加工工藝的需求和可靠地保證零件加工質(zhì)量的前提下，與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍相適應(yīng)，并應(yīng)優(yōu)先考慮采用標(biāo)準(zhǔn)化的工藝裝備和充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用。套筒產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以選用高效的專用設(shè)備和組合機(jī)床，也可選用通用設(shè)備，所選用的夾具均為專用夾具。各工序加工設(shè)備及工藝裝備的選

13、用見表 3.4.表3.4 加工設(shè)備及工藝裝備工序號工序容加工設(shè)備工藝裝備10鍛造20熱處理-退火30粗車左端端面CA6140車床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具40粗車右端面，40孔和80孔CA6140車床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具50粗車外圓及寬14mm的槽CA6140車床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具60鉆3*6孔Z525游標(biāo)卡尺、麻花鉆、專用夾具70半精車40孔和80孔CA6140車床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具80半精車90外圓CA6140車床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具90精車40孔和80孔CA6140車床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具100精車90外圓CA6140車床游標(biāo)卡尺、YG車刀、

14、專用夾具110去毛刺120檢驗(yàn)130入庫3.4 加工余量、工序尺寸和公差的確定1、工序90-精車40孔和80孔、工序70-半精車40孔和80孔和工序40-粗車右端面，40孔和80孔查表可知，基孔制7、8、9級孔的加工余量可得，40孔的精車余量；粗車余量；半精車余量。查表可知，孔的加工方案的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度，可依次確定各加工工序尺寸的加工精度等級，粗車：IT12；半精車：IT10；精車：IT7。根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工序的公差值，粗車：0.16；半精車：0.048：精車：0.025。綜上所述，按入體原則確定工序工步的工序尺寸公差，粗車：，半精車：；精車：。 3.5 切削用量

15、的計算1、工序60-鉆3*6孔機(jī)床：Z535立式鉆床 刀具：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表10-61選取高速鋼麻花鉆61)進(jìn)給量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)確定機(jī)床套筒轉(zhuǎn)速ns= 1194r/min與1194r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為1450r/min?，F(xiàn)選取=1450r/min。所以實(shí)際切削速度=2、工序90-精車40孔和80孔1) 切削深度 單邊余量為Z=0.5mm 2) 進(jìn)給量 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊取f=0.8mm/r3) 計算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見切削手冊表1.28,即 =1.44

16、, =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 確定機(jī)床套筒轉(zhuǎn)速ns= 404r/min與404r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為400r/min?，F(xiàn)選取=400r/min。所以實(shí)際切削速度=3、工序100-精車90外圓1) 切削深度 單邊余量為Z=0.5mm 2) 進(jìn)給量 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊取f=0.8mm/r3) 計算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見切削手冊表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.0

17、40.810.97=89m/min 4) 確定機(jī)床套筒轉(zhuǎn)速ns= 944r/min與944r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為1000r/min。現(xiàn)選取=1000r/min。所以實(shí)際切削速度=4. 專用鉆床夾具設(shè)44.1 夾具設(shè)計任務(wù)為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。為工序60-鉆3*6mm孔設(shè)計鉆床專用夾具，所用機(jī)床為Z525鉆床，大批生產(chǎn)類型。4.1.1 工序尺寸和技術(shù)要求加工套筒孔3*6mm，孔的軸線對孔400+0.025軸線的垂直度要求為0.1mm，位置度要求為0.2mm，A面的尺寸為15±0.3，表面粗糙度為Ra3.2m。4.1.2 生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型為

18、大批量生產(chǎn)。4.2 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖4.2.1 確定工件定位方案，設(shè)計定位裝置我們所加工的孔為圓周均布的3個孔，因此需要我們設(shè)計回轉(zhuǎn)盤，同時我們采用80端面和40孔定位，因此為了方便我們采用心軸定位，把心軸和回轉(zhuǎn)盤做成一體進(jìn)行定位，心軸的端面定位工件的80端面，限制3個自由度，40用心軸的40外圓定位限制2個自由度，具體的定位方案如圖4.1所示：圖4.1定位方案4.2.2 確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置由于工件的批量為中批量生產(chǎn)，為了裝卸方便，我們采用螺旋壓緊，在螺旋壓緊的螺母里面采用開口墊圈，這樣可以在我們松開工件的時候，稍微旋轉(zhuǎn)下螺母，便可抽出開口墊圈，即可順著心軸取出工件

19、。具體如圖4.2所示：圖4.2夾緊方案4.2.3 確定導(dǎo)向方案，設(shè)計導(dǎo)向裝置為了確定刀具相對于工件和位置，夾具上應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向元件鉆套，由于需要鉆孔3-6孔這一個工步，采用固定鉆套較為經(jīng)濟(jì)，鉆孔的位置精度也較高。鉆套安裝在鉆模板上，鉆模板采用固定式鉆模板，鉆模板與工件要留有排屑空間，以便于排屑，因?yàn)槲覀儾捎梅侄妊b置后，導(dǎo)致鉆模板和要加工的工件的距離變長，這樣排屑足夠長，但是這樣也會有所不足，就是因?yàn)閷?dǎo)向的距離過長，導(dǎo)致鉆頭的剛性會產(chǎn)生一些問題，但是由于3個一起加工，沒有比這更好的分度方法，我們只能用標(biāo)準(zhǔn)的較長的固定鉆套來導(dǎo)向，以彌補(bǔ)鉆套的底面到工件加工孔的距離較遠(yuǎn)的不足固定鉆套具體形狀如圖4.3所

20、示：圖4.3導(dǎo)向方案4.3 繪制夾具裝配總圖鉆模的裝配總圖上應(yīng)將定位心軸、鉆模板與夾具體的連接結(jié)構(gòu)表達(dá)清楚。夾具裝配總圖如圖4.4所示。其中定位心軸與夾具體采用過渡配合，用螺母固定。鉆模板與夾具體用兩個銷釘、兩個螺釘連接。夾具裝配時，待鉆模板的位置調(diào)整后再擰緊螺釘，然后配麻花鉆，打入孔。4.4 夾具裝配圖上標(biāo)注尺寸、配合及技術(shù)要求1、夾具體的最大輪廓尺寸為100mm、100mm、190mm.2、標(biāo)注關(guān)鍵件的配合尺寸關(guān)鍵件的配合尺寸標(biāo)注如圖4.4所示，、。圖4.4夾具裝配總圖小 結(jié)從這次的課程設(shè)計當(dāng)中，讓我了解到一個零件是如何從鑄造到被加工出來，先是要選擇材料和工件的制造方式，再到毛坯的各加工路線和加工工藝的選擇，最后