套筒类零件课程设计(机电)

西安工业大学

课程设计说明书

机 械 制 造 技 术 基 题 目：套筒类零件课程设计

班 级： 机电01 姓 名：王晓阳 学 号： 指导教师：

完成日期： 2013-6-20

础

任 务 书

一、设计题目:套筒零件机械加工工艺规程及铣顶面槽的工艺装备设计

二、原始资料

(1) 被加工零件的零件图 1张 (2) 生产类型

三、上交材料

1．所加工的零件图 1张 2．毛坯图 1张 3．编制机械加工工艺过程卡片 1套 4．编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套 5．绘制夹具装配图（A0或A1） 1张

6．绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张

7．课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份

四、进度安排

本课程设计要求在3周内完成。 1．第l～2天查资料，绘制零件图。

2．第3～4天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。

3．第5～6天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。

4．第7～8天，完成夹具装配图的绘制。 5．第9～10天，零件图的绘制。

6．第10～11天，整理并完成设计说明书的编写。 7．第12天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩

摘 要

本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。

套筒加工工艺规程及其铣顶面槽的的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。

目 录

序言…………………………………………………………………1

一. 零件分析 ……………………………………………………2

1.1 零件作用 ………………………………………………2 1.2零件的工艺分析 …………………………………………3

二. 工艺规程设计…………………………………………………4

2.1确定毛坯的制造形式 ……………………………………4 2.2基面的选择传 ……………………………………………5 2.3制定工艺路线 ……………………………………………8 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 …………11 2.5确定切削用量及基本工时………………………………14

三 夹具设计……………………………………………………16

3.1问题的提出………………………………………………16 3.2夹具设计…………………………………………………17 3.3切削力及夹紧力计算……………………………………18 3.4定位误差分析……………………………………………19 3.5夹紧误差…………………………………………………20 3.6夹具设计及操作简要说明………………………………21

一、 零件的分析

1.1

套筒零件的的作用，待查

零件的作用

1.2

零件的工艺分析

套筒有2组组加工面他们有位置度要求。

这三个加工面的分别为

1，以外圆为基准的加工面，这组加工面包括，轴肩的各个端面和内孔

2：以内圆为基准的加工面，这组加工面包括，外圆，钻孔，铣顶面槽

二. 工艺规程设计

2.1 确定毛坯的制造形式

零件的材料为HT200，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用精密模铸造。

2.2 基面的选择的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。

粗基准的选择：对套筒这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零件的上端的不加工平面作为粗基准。因为套筒式回转体零件，回转体零件通常以不加工的外圆面为定位粗基准。

精基准的选择：我们选择以加工内圆面精基准

2.3 制定工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：

方案一

工序Ⅰ：下棒料

工序Ⅱ：正火HBS125-156 工序Ⅲ：车端面保证总长63 工序Ⅳ：车外圆保证台阶长63 工序Ⅴ：钻直径为8的 通孔 工序Ⅵ：车外圆20 工序Ⅶ：车端面保证总长62 工序Ⅷ：扩孔11深47 工序Ⅸ：精镗孔11.097-12。 工序X：半径车外圆18 工序XI：倒角1x45度 工序XII：半精车外圆为18.5 工序XIII：半精车外圆18.006-18 工序XIV：切槽2x45度 工序XV：倒角1x45度 工序XVI：钻4.5通孔

工序XVII：质检。 工序XIII：入库 方案二： 工序Ⅰ：下棒料

工序Ⅱ：正火HBS125-156 工序Ⅲ：车端面保证总长63 工序Ⅳ：车外圆保证台阶长63 工序Ⅴ：钻直径为8的 通孔 工序Ⅵ：车外圆20 工序Ⅶ：车端面保证总长62 工序Ⅷ：精镗孔11.097-12 工序Ⅸ：扩孔11深47 工序X：半径车外圆18 工序XI：倒角1x45度 工序XII：半精车外圆为18.5 工序XIII：半精车外圆18.006-18 工序XIV：切槽2x45度 工序XV：倒角1x45度 工序XVI：钻4.5通孔 工序XVII：质检。

工序XIII：入库

方案一和方案二的区别在于方案一在在车外断面后在精镗孔，这样就很好地保证了工件的精度，同时也提高了生产效率。

2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

机械手手指材料为45，重量为2.6KG

，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸

不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直接获得。

2、套筒的内圆面还有外圆面，精度要求较高，所以要进行精铣，其加工余量为2.5mm。

套筒的端面精度要求较低，一次走到切除，余量为2mm

2.5 确定切削用量及基本工时

工序III：车端面保证总长63

1粗车：Φ37 Φ60圆弧和台阶面

选择Φ37mmYG6车刀

1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。

3） 查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。 查《切削手册》表3.8，寿命T=180min

4） 计算切削速度 按《切削手册》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s

据CA6140卧式车床

车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V

c

=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。

f

zc

=V

fc

5)校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。

最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。

6）计算基本工时

tm＝L/ Vf=(12+10)/475=0.046min。 车： 小端面

选择R15mmYG6车刀

1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。

3） 查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min

4） 计算切削速度 按《切削手册》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 据CA6140卧式车床

车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V

c

=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。

f

zc

=V

fc

5)校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。

最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。

6）计算基本工时

tm＝L/ Vf=(9+5)/475=0.029min。

工序V：钻，绞，直径为8的通孔

钻孔Φ7.8mm

确定进给量

σ

b

f

：根据参考文献Ⅳ表2-7，当钢的

=φ7.8mm

，d0

时，f

=0.39~0.47m/r

。由

于本零件在加工φ7.8mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则

f=(0.39~0.47)⨯0.75=0.29~0.35mm/r

根据Z525机床说明书，现取

f=0.25mm/r

切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度v

ns=

1000v

=18m/min

所以

πdw

=

1000⨯18

π⨯7.8

=734.9r/min

根据机床说明书，取nw

v=

=750r/min

，故实际切削速度为

=527.3m/min

πdwnw1000

=

π⨯21⨯750

1000

切削工时：l

=72mm

，l1

=9mm

，l2

=3mm

，则机动

工时为

2、扩孔φ8mm

利用钻头将φ7.8mm孔扩大至φ8mm，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取

f=(1.2~1.8)f钻=(1.2~1.8)⨯0.65⨯0.75

=0.585~0.87mm/r

f=0.57mm/r

tm=

l+l1+l2

nwf

=

15+9+3375⨯0.25

=0.675min

根据机床说明书，选取

则主轴转速为n取nw

切削工时：l

=15mm

1⎫1⎫⎛1⎛1

v= ~⎪v钻= ~⎪⨯12=6~4m/min

3⎭3⎭⎝2⎝2

=51.6~34r/min

，并按车床说明书

=68r/min

，实际切削速度为

v=

πdwnw1000

=

π⨯21.85⨯68

1000

=4.67m/min

，l1

=9mm

，l2

=3mm

，则机动

工时为

工序III：铣沟槽

1. 选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,

ap=1.5mm

tm=

l+l1+l2

nwf

=

15+9+368⨯0.57

=1.89min

，d0

=60mm

，v

=150m/min

，z=4。

2. 决定铣削用量

1）决定铣削深度

因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则

ap=1mm

2）决定每次进给量及切削速度

根据X62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出

ns=

1000v

=

fz=0.2mm/齿

，则

1000⨯150

πdπ⨯60

=796.1r/min

按机床标准选取nw＝750r/min

v=

πdnw1000

=

π⨯60⨯750

1000

=141.3m/min

当nw＝750r/min时

fm=fzznw=0.2⨯4⨯750=600mm/r

按机床标准选取3）计算工时

fm=600mm/r

切削工时：l=59 l1

tm=(

l+l1+l2

nwf

)=(

=9mm

，l2

=3mm

，则机动工时为

9+59+3750x0.2

)=0.47min

6．工序VI的切削用量及基本工时的确定：钻φ6.8mm底孔，攻螺纹M8mm。 ⑴钻φ6.8mm底孔：

选用φ6.8mm高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得

f机=0.28mm/r

Vc查 n查

=16m/min1000Vc查

（《切削》表2.15）

1000⨯16

=600(r/min)

=

πD

=

π⨯8.5

按机床选取n机 Vc机

=

=545r/min

πDn机1000

=

π⨯8.5⨯545

1000

=1455(m/min)

基本工时：t

=

l+l1+l2n机f机

=

10+3+3545⨯0.28

=0.10(min)

⑵攻螺纹M8mm：

选择M8mm高速钢机用丝锥 f等于工件螺纹的螺距p，即 Vc机

=7.5m/min

f=1.25mm/r

=298(r/min)

n查=

1000Vc

πD

=

1000⨯7.5

π⨯8

按机床选取n机 Vc机

=272r/min

=6.8m/min

l+l1+l2

n机f

=

10+3+3272⨯1.25

=0.05(min)

基本工时：t

=

工序VII钻8孔的工艺规程及工时计算 ⑴钻φ8mm孔：

选择φ7.5mm高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.5－6） 由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得

f机=0.36mm/r

Vc查 n查

=14m/min1000Vc查

（《切削》表2.15）

1000⨯14

=

πD

=

π⨯13

=343(r/min)

按机床选取n机 Vc机

=

=272r/min

πDn机1000

=

π⨯13⨯272

1000

=11.10(m/min)

基本工时：t

=

l+l1+l2n机f机

=

28+4+3272⨯0.36

=0.36(min)

⑵粗铰φ7.95mm孔：

选择φ7.95mm高速钢锥柄机用铰刀（《工艺》表3.1－17）

f=0.5~1.0mm/r

1000Vc

，ap

=0.1~0.15mm

，Vc4

~8m/min

，

nc=

πD

=

1000⨯(4~8)

π⨯7.95=140r/min

=91~182(r/min)

按机床选取n机

Vc机

=

（《工艺》表42－15）

πDn机1000

=

π⨯7.95⨯140

1000

=6.13(r/min)

f机=0.81mm/r

（《工艺》表4.2－16）

l+l1+l2n机f机

=

28+4+3140⨯0.81

=0.31(min)

基本工时：t

=

⑶精铣φ7mm孔：

选择φ7mm高速钢锥柄机用铰刀（《工艺》表3.1－17） 由《切削》表2.24查得

f=0.5~1.0mm/r

1000Vc

，ap

=0.1~0.15mm

，Vc4

~8m/min

nc

=

πD

=

1000⨯(4~8)

π⨯13.95

=91~182(r/min)

f机=0.62mm/r

（《工艺》表42－16）

=140r/min

按机床选取n机 Vc机

=

πDn机1000

=

π⨯14⨯140

1000

6.15(m/min)

基本工时：t

=

l+l1+l2n机f机

=

28+4+3140⨯0.62

=0.40(min)

三、 夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

由指导老师的分配，决定设计最后一道工序铣槽的铣床夹具设计。

问题的提出

本夹具主要用于铣槽面，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑，我们采用一端面用一个专做的一个带有四个V型块的夹具定位，在中间的V型块中间打个孔用用一双头螺栓通过，然后用一铰链压板压紧，下面用端面定位。夹具体如下

（1） 夹具设计

1 ） 定位基准的选择：工件以V型槽及端面为定位基准； 2 ） 夹紧力分析； 3 ） 定位误差的分析；

4 ） 夹具设计及操作的简要说明； 如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是怎么样方便的安装和拆卸，本道工序就是采用了快换垫圈的方式。由于本夹具是对工件进行铣槽夹具，因此在铅直方向受到很大的冲击力，故在其相应的方向上应适当的考虑强度上的要求。并设法减少夹具的的占地面积，使之很方便的操作和快速的切换工件。

因此，应设法解决上述问题。目前采取的措施有：一个带有4个V型块的定位件同时装夹4个工件。然后用铰链压板压紧，大大提高的生产效率，适合于大批量生产。

装配图附图如下

总 结

课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。

课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。

参考文献

[1]切削用量简明手册[M],艾兴、肖诗纲,机械工业出版社出版，1994 [2]机械制造工艺设计简明手册[M]，李益民，机械工业出版社出版，1994 [3]机床夹具设计[A]，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编[C]，上海科学技术出版社出版，1983

[4]机床夹具设计手册[M]，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990

[5].金属机械加工工艺人员手册[M]，上海科学技术出版社，1981 [6]机械制造工艺学[A]，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版， [7] 李洪.机械加工工艺手册[M].北京:北京出版社,1996.1

[8] 《金属机械加工工艺人员手册》.金属机械加工工艺人员手册[M].s上海:上海科学技术出版社,1979.1

[9] 孙丽嫒.机械制造工艺及专用夹具[J].北京:冶金工业出版社, 2003.9 [10] 陈宏钧,方向明,马素敏.典型零件机械加工生产实例[M].北京:机械工业出版社,2004.8

[11] 杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京:机械工业出版社, 2004.9 [12] 刘文剑,曹天河,赵维缓.夹具工程师手册[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1987.12

[13] 机械制造技术基础[M]，黄健求 机械工业出版社 2005.11