套筒类零件的加工工艺及夹具设计.docx

ФФФФ课程设计说明书课程设计说明书（2016-2017 学年第二学期）课程名称课程名称 机械制造技术基础课程设计机械制造技术基础课程设计设计题目设计题目 设计套筒类零件的机械加工工艺规程及工艺装备 院（系）院（系） 机 电 工 程 系专业班级专业班级 14 级机械设计制造及其自动化 1 班 姓姓 名名 曾庆龙 学学 号号 2014103210132 地地 点点 实验楼 时时 间间 2017 年 5 月至 2017 年 6 月指导老师：陈金舰 职称：讲师目目 录录1.零件分析.3 1.1零件的作用.3 1.2零件的工艺分析.3 1.3确定零件的生产类型.4 2.确定毛坯类型绘制毛坯简图.5 2.1选择毛坯.5 2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量.5 2.2.1锻件的公差.5 2.2.2锻件材质系数.5 2.2.3零件表面粗糙度.5 2.3绘制套筒锻造毛坯简图.6 3.工艺规程设计.6 3.1定位基准的选择.6 3.1.1精基准的选择.6 3.1.2粗精准的选择.7 3.2拟定工艺路线.7 3.2.1表面加工方法的确定.7 3.2.2加工阶段的划分.7 3.2.3工序的集中与分散.7 3.2.4工序顺序的安排.8 3.2.5确定工艺路线.8 3.3加工设备及工艺装备的选用.9 3.4加工余量、工序尺寸和公差的确定.9 3.5切削用量的计算.10 4. 专用钻床夹具设.11 4.1夹具设计任务.11 4.1.1工序尺寸和技术要求.11 4.1.2生产类型.11 4.2拟定夹具结构方案与绘制夹具草图.12 4.2.1确定工件定位方案，设计定位装置.12 4.2.2确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置 .12 4.2.3确定导向方案，设计导向装置.13 4.3绘制夹具装配总图.14 4.4夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求.14 小 结.16 参考文献.17题目：机械设计制造及其自动化专业，2014103210132，曾庆龙指导教师：陈金舰机械制造技术基础课程设计1.1.零件零件分析分析1.11.1零件的作用零件的作用套筒类零件是机械加工中常见的一种零件，在各类机械中应用很广，主要起支承或导向作用。

根据其功用，套筒类零件可分为支承旋转轴的各种形式的滑动轴承套、缸套类以及导套类用作油缸、气缸时，承受较高的工作压力，同时还对活塞的轴向往复运动起导向作用1.21.2零件的工艺分析零件的工艺分析由零件图 1.1 可知，其材料为 45 钢 该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件其工艺分析为：外圆 Ф90 的尺寸公差等级为 IT7，表面粗糙度 Ra 为 3.2μm，外圆 Ф90 的轴线对内孔 Ф40 的轴线的同轴度要求为 Ф0.02mm,内孔 Ф40 的尺寸公差等级为 IT7，Ф40 孔的底面表面粗糙度 Ra 为 3.2μm，其轴线的右端面的表面粗糙度 Ra为 6.3μm，Ф40 内孔对 B 面的垂直度要求为 0.02mm，Ф6 孔的轴线对 A 面的垂直度要求为 0.1mm，位置度要求为 0.2mm，套筒的顶端端面的表面粗糙度 Ra 为 3.2μm，Ф80孔的底面的表面粗糙度 Ra 为 3.2μm 加工此零件时，应尽量统一定位基准，减少装夹次数，这样有利于保证零件的加 工精度套筒零件的材料 45 钢，45 钢的可锻性好，因此可用锻造的方法 因为是大批生产，采用模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。

其零件图如下所示：图 1.1 套筒零件图1.31.3确定零件的生产类型确定零件的生产类型根据题目可知，产品的年产量为 6000 台/年，每台产品中该零件数量为 1 件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别去 3%和 0.5%， ；零件年产量为N6000台/ 年1件/ 台（13% （10. 5% ） 6210. 9件/ 年 查表可知，套筒属于轻型机械，当零件的年产量在>5000-50000 件/年时属于大批 生产，所以套筒的生产类型为大批生产2.2.确定毛坯类型确定毛坯类型绘制毛坯简图绘制毛坯简图2.12.1选择毛坯选择毛坯套类零件的毛坯选择与零件的材料、结构及尺寸等因素有关孔径较小的套类零件一般选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；当孔径较大时，即 d20mm 时，常≥采用带孔的铸件或无缝钢管和锻件由于内孔 Ф40mm，所以套筒采用的是棒料套筒在材料上多采用青铜、黄铜、铸铁和钢，也采用双金属结构即在钢套或铸铁套内壁浇铸一层巴氏合金由于考虑到 45 钢的强度高、塑性好、韧性大，主要用来铸造负荷较大，具有良好的综合力学性能，适用于各种受力复杂的重要零件，所以套筒采用 45 钢，其热处理为退火，其制造方式为锻造。

2.22.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量2.2.12.2.1 锻件的公差锻件的公差由套筒的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为一般精度 2.2.22.2.2锻件材质系数锻件材质系数该套筒的材料为 45 钢，其碳的质量分数小于 0.65%，故该锻件的材质系数属 M1 级2.2.32.2.3 零件表面粗糙度零件表面粗糙度表 2-1 套筒加工余量及锻件毛坯尺寸公差 mm 加工表面零件尺寸机械加工余量毛坯公差 （极限偏差）毛坯尺寸外圆Ф9022+ 1.5 ‒ 0.594+ 1.5 ‒ 0.5孔400. 322+ 1.5 ‒ 0.536+ 1.5 ‒ 0.5孔800. 322+ 1.5 ‒ 0.576+ 1.7 ‒ 0.8左端面9022+ 1.5 ‒ 0.594*52槽1422+ 1.5 ‒ 0.518+ 1.5 ‒ 0.5右端面9022+ 1.5 ‒ 0.594*522.32.3绘制套筒锻造毛坯简图绘制套筒锻造毛坯简图图 2.1 套筒毛坯图3.3.工艺工艺规程设计规程设计3.13.1定位基准定位基准的选择的选择定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。

正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类，提高生产率3.1.13.1.1 精基准的选择精基准的选择内孔mm 精度要求最高的孔， ，而且也是该套筒的设计基准、装配基准和测0. 025 040量基准为避免由于基准不重合而产生误差，保证加工精度，应选 Ф40 孔作为精基准， 即遵循“基准重合原则” 同时为了定位可靠，使加工过程中稳定，减小振动，还可选 右端面作为精基准该套筒以一短孔和一端面作为精基准，即 Ф40 和左端面，体现了 “基准统一”原则3.1.23.1.2 粗精准的选择粗精准的选择 Ф40mm 孔为重要的表面，加工时要求余量小而均匀，因此应该选择 Ф40mm 短孔作 为粗精准考虑到该套筒零件精度要求不是很高，可选左端面为粗基准，这样可使定 位和夹紧方便、可靠基本可以保证 Ф40 孔的加工余量均匀，还可以保证 Ф40mm 孔 与 B 面的垂直度要求，也保证了 Ф6mm 孔对 A 面的垂直度和位置度要求和 Ф90mm 的外 圆对 A 面的同轴度要求3.23.2拟定工艺路线拟定工艺路线工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分加工阶段、 决定工序的集中与分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其辅助工序。

其原 则是，在合理保证零件的几何形状、尺寸精度、位置精度、表面质量的前提下，尽可 能提高生产率，降低生产成本，取得较的经济效益在此基础上提出工艺方案，并加 以分析比较，最终选择一个最经济合理的加工方案3.2.13.2.1 表面加工方法的确定表面加工方法的确定根据零件图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 经济精度和表面粗糙度以及孔的加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定套筒零件各 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尺寸等级精度表面粗糙度 /μm加工方案 备注孔400. 3IT7Ra3.2粗车-半精车-精车孔800. 3IT7Ra6.3粗车-半精车-精车外圆90IT9Ra6.3粗车-半精车-精车孔Ф6IT10Ra3.2钻 槽14IT8Ra3.2粗车 左端面90IT8Ra6.3粗车 右端面90IT9Ra6.3粗车3.2.23.2.2 加工阶段的划分加工阶段的划分该套筒的加工要求精度不是很高高，可将加工阶段划分为三个阶段，即粗加工、 半精加工和精加工三个阶段为保证加工精度要求，应尽量减少装夹次数，由于套筒 要加工的有外圆、内孔、端面孔、槽和端面，根据具体需要初步确定的加工方法有钻、 车、等。

即钻（内孔） 、粗车（外圆） ；半精车（处圆、端面） ；精车（外圆） 3.2.33.2.3 工序的集中与分散工序的集中与分散选用工序集中原则安排套筒的加工工序该套筒的生产类型为大生产，可以采用 万能型机床配以专用夹具，以提高生产率，而且运用工序集中原则使工件的装夹次数 少，不但可以缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求3.2.43.2.4 工序顺序的安排工序顺序的安排3.2.4.1机械加工工序遵循“先基准后其他”顺序，首先加工精基准——钻 Ф40mm 孔；遵循“先粗后 精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工 主要表面——外圆 Ф90mm，后加工次要表面——槽；遵循“先面后孔”原则，先加 工右端面、左端面，再加工孔 Ф40 和 Ф80 孔由此初拟套筒机械加工工序安排，见 表 3-2 所示： 表 3-2 套筒机械加工工序安排（初拟） 工序号工序内容简要说明10粗车左端端面“先基准后其他” 20粗车右端面，Ф40 孔和 Ф80 孔“先主后次” 、 “先粗后精”30粗车外圆及宽 14mm 的槽“先主后次” 、 “先粗后精” 40钻 3*Ф6 孔“先粗后精” 50精车 Ф40 和 Ф80 孔 “先面后孔” 60精车 Ф90 外圆“先粗后精” 3.2.4.2热处理工序模锻成形后切边，进行正热处理，模锻件进行热处理的目的是为了消除模锻件的 过热组织或加工硬化组织，使模锻件改具有所需的力学性能，清理是为了提高模锻件 的表面质量，改善模锻件的切削加工性能，模锻件需要进行表面处理，去除在生产过 程中形成的氧化皮、所沾油污及其他表面缺陷等。

3.2.4.3辅助工序粗加套筒两端面之前应有锻件和热处理（退火）加工；精加工后，安排去毛刺、清洗 和终检工序3.2.53.2.5 确定工艺路线确定工艺路线表 3.3 气缸套机械加工工艺路线 工序号工序内容定位基准10锻造 20热处理-退火 30粗车左端端面外圆、右端面面 40粗车右端面，Ф40 孔和 Ф80 孔外圆、左端面50粗车外圆及宽 14mm 的槽内孔、左端面 60钻 3*Ф6 孔内孔、外圆、左端面 70半精车 Ф40 孔和 Ф80 孔外圆、左端面 80半精车 Ф90 外圆内孔、左端面 90精车 Ф40 孔和 Ф80 孔外圆、左端面100精车 Ф90 外圆 110去毛刺 120检验130入库3.33.3 加工设备及工艺装备的选用加工设备及工艺装备的选用机床和工艺装备的选择应在满足零件的加工工艺的需求和可靠地保证零件加工质 量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和 充分利用现有条件，以降低生产准备费用 套筒产类型为大批生产，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设 备，所选用的夹具均为专用夹具各工序加工设备及工艺装备的选用见表 3。