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1、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)程與工藝裝備院系機(jī)電工程系專業(yè)班級14級機(jī)械設(shè)計制造與其自動化1班#曾慶龍學(xué)號地點(diǎn)實驗樓時間2017年5月至2017年6月指導(dǎo)陳金艦職稱：講師13 / 13目 錄1.零件分析31.1零件的作用31.2零件的工藝分析31.3確定零件的生產(chǎn)類型42.確定毛坯類型繪制毛坯簡圖52.1選擇毛坯52.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量5鍛件的公差5鍛件材質(zhì)系數(shù)5零件表面粗糙度52.3繪制套筒鍛造毛坯簡圖63.工藝規(guī)程設(shè)計63.1定位基準(zhǔn)的選擇6精基準(zhǔn)的選擇6粗精準(zhǔn)的選擇73.2擬定工藝路線7

2、表面加工方法的確定7加工階段的劃分7工序的集中與分散7工序順序的安排8確定工藝路線83.3加工設(shè)備與工藝裝備的選用93.4加工余量、工序尺寸和公差的確定93.5切削用量的計算104. 專用鉆床夾具設(shè)114.1夾具設(shè)計任務(wù)11工序尺寸和技術(shù)要求11生產(chǎn)類型114.2擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖12確定工件定位方案,設(shè)計定位裝置12確定工件的夾緊方案,設(shè)計夾緊裝置12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、配合與技術(shù)要求14小結(jié)16參考文獻(xiàn)17題目：機(jī)械設(shè)計制造與其自動化專業(yè),曾慶龍指導(dǎo) 陳金艦機(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

3、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、缸套類以與導(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孔的底面表面粗糙度Ra為3.2m,其軸線的右端面的表面粗糙度R

4、a為6.3m,40內(nèi)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0.2mm,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為是大批生產(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)實際,備品率和廢

5、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)與尺寸等因素有關(guān).孔徑較小的套類零件一般選擇熱軋或冷拉棒料,也可采用實心鑄件；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.由于內(nèi)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)即在鋼套或鑄鐵套內(nèi)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,

6、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)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 套筒加工余量與鍛件毛坯尺寸公差 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*5

7、2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)的選擇內(nèi)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

8、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).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(zhǔn),這樣可使定位和夾緊方便、可靠.基本可以保證40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、加工順序的安排以與安排熱處理、檢驗與其輔助工序.其原則是,在合理保證零件的幾何

9、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與孔的加工方案的經(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與偏差/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6IT10Ra

10、3.2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

11、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 工序順序的安排2.3.1.1 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內(nèi)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粗車外圓與寬14mm的槽先主后次、先粗后精40鉆3*6孔先粗后

12、精50精車40和80孔 先面后孔60精車90外圓先粗后精2.3.1.2 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、所沾油污與其他表面缺陷等.2.3.1.3 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.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內(nèi)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40粗車右端面,40

13、孔和80孔外圓、左端面50粗車外圓與寬14mm的槽內(nèi)孔、左端面60鉆3*6孔內(nèi)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外圓內(nèi)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130入庫3.3 加工設(shè)備與工藝裝備的選用機(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)備與工藝裝備的選用見表3.4.

14、表3.4 加工設(shè)備與工藝裝備工序號工序內(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粗車外圓與寬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、專用夾具110

15、去毛刺120檢驗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 切削用量的計算1、工序6

16、0-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.現(xiàn)選取=1450r/min.所以實際切削速度=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 ,=0.8 ,=1.04 ,=0.

17、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.現(xiàn)選取=400r/min.所以實際切削速度=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1.440.81.040.810.97=89m/min 4 確定機(jī)床套筒轉(zhuǎn)速ns=944

18、r/min與944r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為1000r/min.現(xiàn)選取=1000r/min.所以實際切削速度=4. 專用鉆床夾具設(shè)3.6 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.3.6.1 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150.3,表面粗糙度為Ra3.2m.3.6.2 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

19、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)向裝置為了確定刀

20、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,因為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,但是這樣也會有所不足,就是因為導(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

21、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,打入孔內(nèi).3.9 夾具裝配圖上標(biāo)注尺寸、配合與技術(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,最后通過對各工序設(shè)計專用的夾具,以便提高生產(chǎn)效率,降低工作強(qiáng)度,更

22、快、更多地加工更多的零件出來.很感謝老師在本次課程設(shè)計中對我的幫助,為我講明了思路,在我遇到難題時為了排憂解難,同時通過這次課程設(shè)計,我學(xué)會了去如何查找相關(guān)的資料,如何去設(shè)計一個工序的專用夾具等等,雖然在其中遇到很多困難,但是我們都把它們解決了,并完成了本次的課程設(shè)計,不僅學(xué)到了更多專業(yè)的知識,同時為我們的畢業(yè)設(shè)計打下了基礎(chǔ).參考文獻(xiàn)1盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.：機(jī)械工業(yè),2007.12.2金捷.機(jī)械制造工藝與裝備M.：師范大學(xué),2011.9.3徐嘉元.機(jī)械制造工藝學(xué)：含機(jī)床夾具設(shè)計M.：機(jī)械工業(yè),1999.12.4許香谷.金屬切削原理與刀具M(jìn).重慶：重慶大學(xué),1992.5鄭修.機(jī)械制造工藝

23、學(xué)M.：機(jī)械工業(yè),2011.12.6張娟,張武炳,仲麗.機(jī)械制造基礎(chǔ)M.鎮(zhèn)江：#大學(xué),2015.12.7張洪濤,陳錫渠.機(jī)械制造工藝與設(shè)備M.：高等教育.8陳立德.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計M.：高等教育.9張世昌,李旦,張冠偉.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.：高等教育.10王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)M.：機(jī)械工業(yè).2006.11楊敬娜,白日欣,焦新境.工程機(jī)械用液壓缸加工工藝分析J.#工業(yè)技術(shù),20166.12杜新峰,張延萍.套筒類零件加工工藝處理與分析J.科技創(chuàng)新與應(yīng)用,20131.13汪小平.薄壁套筒零件的加工工藝分析J.四川文理學(xué)院學(xué)報,20086.14李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊M.：機(jī)械工業(yè),2002.15成大先.機(jī)械設(shè)計手冊M.：化學(xué)工業(yè),2002.16陸錫永.輕工機(jī)械制造工藝學(xué)M.：中國輕工業(yè).