套筒類零件的加工工藝及夾具設(shè)計

1、e省蜜誨洋人老寸僉目葭指導(dǎo)老師：陳金艦職稱：講師CUNJINCOLLEGEOFGUANGDONGOCEANUNIVERSITY課程設(shè)計說明書2021-2021學(xué)年第二學(xué)期課程名稱機械制造技術(shù)根底課程設(shè)計設(shè)計題目設(shè)計套筒類零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備院系機電工程系專業(yè)班級14級機械設(shè)計制造及其自動化1班姓名曾慶龍學(xué)號2021103210132地點實驗樓時間2021年5月至2021年6月目錄1 .零件分析51.1 零件的作用51.2 零件的工藝分析51.3 確定零件的生產(chǎn)類型52 .確定毛坯類型繪制毛坯簡圖62.1 選擇毛坯62.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量62.2.1 鍛件的公差62

2、.2.2 鍛件材質(zhì)系數(shù)62.2.3 零件表面粗糙度62.3 繪制套筒鍛造毛坯簡圖63 .工藝規(guī)程設(shè)計73.1 定位基準的選擇73.1.1 精基準的選擇73.1.2 粗精準的選擇73.2 擬定工藝路線773.2.1 加工階段的劃分83.2.2 工序的集中與分散83.2.3 工序順序的安排83.2.4 確定工藝路線93.3 加工設(shè)備及工藝裝備的選用93.4 加工余量、工序尺寸和公差確實定103.5 切削用量的計算104 .專用鉆床夾具設(shè)124.1 夾具設(shè)計任務(wù)124.1.1 工序尺寸和技術(shù)要求124.1.2 生產(chǎn)類型124.2 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖124.2.1 確定工件定位方案,設(shè)計定

3、位裝置4.2.2 確定工件的夾緊方案,設(shè)計夾緊裝置124.2.3 確定導(dǎo)向方案,設(shè)計導(dǎo)向裝置134.3 繪制夾具裝配總圖144.4 夾具裝配圖上標(biāo)注尺寸、配合及技術(shù)要求14小結(jié)14參考文獻15機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè),2021103210132曾慶龍指導(dǎo)教師：陳金艦機械制造技術(shù)根底課程設(shè)計1 .零件分析1.1 零件的作用套筒類零件是機械加工中常見的一種零件,在各類機械中應(yīng)用很廣,主要起支承或?qū)蜃饔?根據(jù)其功用,套筒類零件可分為支承旋轉(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)運動起導(dǎo)向作用.1.2 零件的工藝分析由零件圖1.1可

4、知,其材料為45鋼.該材料具有足夠的強度、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,外表粗糙度Ra為3.2N外圓90的軸線對內(nèi)孔40的軸線的同軸度要求為0.02mm,內(nèi)孔40的尺寸公差等級為IT7,40孔的底面外表粗糙度Ra為3.2仙m其軸線的右端面的外表粗糙度Ra為6.340內(nèi)孔對B面的垂直度要求為0.02mm6孔的軸線對A面的垂直度要求為0.1mm位置度要求為0.2mm套筒的頂端端面的外表粗糙度Ra為3.2m80孔的底面的外表粗糙度Ra為3.2加工此零件時,應(yīng)盡量統(tǒng)一定位基準,減少裝夾次數(shù),這樣有利于保證零件的加工套筒零件的材料4

5、5鋼,45鋼的可鍛性好,因此可用鍛造的方法由于是大批生產(chǎn),采用模鍛的方法生產(chǎn)鍛件毛坯,既可以提升生產(chǎn)率,又可以提升精度而且加工余量小等優(yōu)點.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)實際,備品率和廢品率分別去3%口0.5%,;零件年產(chǎn)量為查表可知,套筒屬于輕型機械,當(dāng)零件的年產(chǎn)量在5000-50000件/年時屬于大批生產(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).孔徑較小的套類零件一般選擇熱軋或冷拉棒料,也

6、可采用實心鑄件；當(dāng)孔徑較大時,即d之20mnW,常采用帶孔的鑄件或無縫鋼管和鍛件.由于內(nèi)孔中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)即在鋼套或鑄鐵套內(nèi)壁澆鑄一層巴氏合金.由于考慮到45鋼的強度高、塑性好、韌性大,主要用來鑄造負荷較大,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)量分數(shù)小于0.65%,故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)

7、屬M1級2.2.3 零件外表粗糙度表2-1套筒加工余量及鍛件毛坯尺寸公差mm加工外表零件尺寸機械加工余量毛坯公差極限偏差毛坯尺寸外圓902+1.5Z-0,5孔2+L5,-0.536溫孔2延76:左端面902+152-0.594*52槽142?+1.5Z-0,5-OS右端面902+L5Z-0,594*522.3 繪制套筒鍛造毛坯簡圖圖2,1套筒毛坯圖3.工藝規(guī)程設(shè)計3.1 定位基準的選擇定位基準的選擇是工藝規(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,可以保證加工質(zhì)量、縮短工藝過程、簡化工藝裝備結(jié)構(gòu)與種類,提升生產(chǎn)率.3.1.1 精基準的選擇內(nèi)孔40,025mm

8、精度要求最高的孔,而且也是該套筒的設(shè)計基準、裝配基準和測量基準.為防止由于基準不重合而產(chǎn)生誤差,保證加工精度,應(yīng)選中40孔作為精基準,即遵循“基準重合原那么.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.該套筒以一短孔和一端面作為精基準,即40和左端面,表達了“基準統(tǒng)一原那么.3.1.2 粗精準的選擇40mmfL為重要的外表,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.考慮到該套筒零件精度要求不是很高,可選左端面為粗基準,這樣可使定位和夾緊方便、可靠.根本可以保證中40孔的加工余量均勻,還可以保證40mm?L與B面的垂直度要求,也保證了6mnfUtA面的

9、垂直度和位置度要求和90mmi勺外圓對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、檢驗及其輔助工序.其原那么是,在合理保證零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度、外表質(zhì)量的前提下,盡可能提高生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)本錢,取得較的經(jīng)濟效益.在此根底上提出工藝方案,并加以分析比擬,最終選擇一個最經(jīng)濟合理的加工方案.3.2.1 外表加工方法確實定根據(jù)零件圖上各加工外表的尺寸精度和外表粗糙度,查表可知,平面加工方案的經(jīng)濟精度和外表粗糙度以及孔的加工方案的經(jīng)濟精度和外表粗糙度,確定套筒零件各外表的加

10、工方法.如下表3.1所示：表3.1套筒零件的各外表加工方案尺寸及偏差/mm尺寸等級精度外表粗糙度/am加工方案孔IT7Ra3.2粗車-1相車-精車孔IT7Ra6.3粗車-1相車-精車外圓IT9Ra6.3粗車-1相車-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3.2.2 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、內(nèi)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.即鉆內(nèi)孔、粗車外

11、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那么安排套筒的加工工序.該套筒的生產(chǎn)類型為大生產(chǎn),可以采用萬能型機床配以專用夾具,以提升生產(chǎn)率,而且運用工序集中原那么使工件的裝夾次數(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外表,有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求.3.2.4 工序順序的安排1.1.1.1 機械加工工序遵循“先基準后其他順序,首先加工精基準一一鉆中40mnfL;遵循“先粗后精原那么,先安排粗加工工序,后安排精加工工序；遵循“先主后次原那么,先加工主要表外圓90mm后加工次要外表槽；遵循“先面后孔原那么,先加工右端面、左端面,再加工

12、孔40和80孔.由此初擬套筒機械加工工序安排,見表3-2所示：表3-2套筒機械加工工序安排初擬工序內(nèi)容簡要說明10粗車左端端面“先基準后其他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勺槽“先主后次、“先粗后精40鉆3*,6孔“先粗后精50精車40和80孔“先面后孔60精車中90外圓“先粗后精1.1.1.2 熱處理工序模鍛成形后切邊,進行正熱處理,模鍛件進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,清理是為了提升模鍛件的表面質(zhì)量,改善模鍛件的切削加工性能,模鍛件需要進行外表處理,去除在生產(chǎn)過程中形成的氧化皮、所沾油污及其

13、他外表缺陷等.1.1.1.3 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.1.1.1.4 確定工藝路線表3.3氣缸套機械加工工藝路線工序內(nèi)容定位基準10鍛造20熱處理-退火30粗車左端端面外圓、右端聞聞40粗車右端面,40孔和外圓、左端面80孔50粗車外圓及寬14mm勺槽內(nèi)孔、左端面60鉆3*中6孔內(nèi)孔、外圓、左端面70半精車中40孔和80孑L外圓、左端面80半精車中90外圓內(nèi)孔、左端面90精車中40孔和80孔外圓、左端面100精車中90外圓110去毛刺120檢驗130入庫3.3 加工設(shè)備及工藝裝備的選用機床和工藝裝備的選擇應(yīng)在滿足零件的加工工藝的

14、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)準化的工藝裝備和充分利用現(xiàn)有條件,以降低生產(chǎn)準備費用.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)備及工藝裝備的選用見表3.4.表3.4加工設(shè)備及工藝裝備工序內(nèi)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CA614/床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具40粗車右端面,40孔和80CA614/床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具孔50粗車外圓及寬14mmi勺槽CA614/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、?

15、用夾具70半精車40孔和80孔CA614/床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具80半精車中90外圓CA614/床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具90精車中40孔和80孑LCA614/床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具100精車中90外圓CA614/床游標(biāo)卡尺、YG車刀、專用夾具110去毛刺120檢驗130入庫3.4 加工余量、工序尺寸和公差確實定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Z精車0.5mm；粗車余量Z粗車36mm半精車余量Z半精車1.5mm查表可知,孔的加工方案的經(jīng)濟精度和

16、外表粗糙度,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,按入體原那么確定工序工步的工序尺寸公差,粗車：360.14mm半精車：3.5 0.048mm精車:400.025mm3.6 切削用量的計算1、工序60-鉆3*中6孔機床：Z535立式鉆床刀具：根據(jù)?機械加工工藝手冊?表10-61選取高速鋼麻花鉆61進給量取f=0.13mm/r2切削速度V=2434m/min.取V=30m/min3確定機床套筒轉(zhuǎn)速1194r/min1000Vc10

17、0030ns=冗前冗6與1194r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1450r/min.現(xiàn)選取nw=1450r/min.所以實際切削速度vc=懸二一詈25-2、工序90-精車40孔和80孔1切削深度單邊余量為Z=0.5mm2進給量根據(jù)?機械加工工藝手冊?取f=0.8mm/r3計算切削速度其中：Cv=342,Xv=0.15,yv=0.35,m=0.2.修正系數(shù)h見?切削手冊?表1.28,kMv=1.44,ksv=0.8,kkv=1.04,kk“=0.81,kBv=0.97.所以342/八八,八八八“,.“02.0.15皿0.351.440.81.040.810.97=89m/min602.20.8v4確定

18、機床套筒轉(zhuǎn)速1000vcns=-冗嬴1000x89x70404r/min與404r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為400r/min.現(xiàn)選取nw=400r/min.所以實際切削速度v-=d"s=似7°竺87.92m/min100010003、工序100-精車90外圓1切削深度單邊余量為Z=0.5mm2進給量根據(jù)?機械加工工藝手冊?取f=0.8mm/r3計算切削速度其中：Cv=342,Xv=0.15,yv=0.35,m=0.2.修正系數(shù)kv見?切削手冊?表1.28,即kMv=1.44,ksv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97o342020.15035602

19、.20.80V所以1.440.81.040.810.97=89m/min4確定機床套筒轉(zhuǎn)速1000v-1000x89ns=Tix30944r/min與944r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1000r/min.現(xiàn)選取nw=1000r/min.所以實際切削速度vc=-dns=似30100094.2m/min100010004.專用鉆床夾具設(shè)3.6夾具設(shè)計任務(wù)為了提升勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,需要設(shè)計專用夾具.為工序60-鉆3*6mmi設(shè)計鉆床專用夾具,所用機床為Z525鉆床,大批生產(chǎn)類型.1.1.1 工序尺寸和技術(shù)要求2門+og加工套筒孔3*6mm孔的軸線對孔.軸線的垂直度要求為0.1mm

20、位置度要求為0.2mmA面的尺寸為|15±0,3,外表粗糙度為Ra3.2仙m=1.1.2 生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn).3.7 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖3.7.1 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,同時我們采用小80端面和小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)盤做成一體進行定位,心軸的端面定位工件的80端面,限制3個自由度,小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3.7.2 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

21、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.具體如圖4.2所示：圖4.2夾緊方案3.7.3 確定導(dǎo)向方案,設(shè)計導(dǎo)向裝置3-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,由于需要鉆孔小6孔這一個工步,采用固定鉆套較為經(jīng)濟,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,由于我們采用分度裝置后,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,但是這樣也會有所缺乏,就是由于導(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

22、更好的分度方法,我們只能用標(biāo)準的較長的固定鉆套來導(dǎo)向,以彌補鉆套的底面到工件加工孔的距離較遠的缺乏固定鉆套具體形狀如圖4.3所示圖4.3導(dǎo)向方案3.8 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)表達清楚.夾具裝配H7總圖如圖4.4所小.其中定位心軸與夾具體米用過渡配合12,用螺母固定.鉆模板k6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,打入孔內(nèi).3.9 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100mm100mm190mm.,H7H7cH74%、10扇、16前、2、標(biāo)注關(guān)鍵件的配合尺寸H7F7關(guān)鍵件的配合尺寸標(biāo)注如圖4.4所小,8、4k6k612m圖4.4夾具裝配總圖從這次的課程設(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,最后通過對各工序設(shè)計專用