学位论文-—套筒加工工艺规程设计.doc

课程设计题目：套筒加工工艺规程设计所属学院：控制工程学院所在班级：5101308学 号：5101308姓 名： 肖琪指导教师：赵玉倩完成日期：2013年7月17日目录课程设计要求.3一、 零件分析.4二、 产品类型确定.4三、 确定毛坯.4四、 确定各加工表面的加工、定位及方案加紧.6五、 安排工艺过程.8六、 工序设计.9（一） 绘制工序图，选择机床、工艺装备.9（二） 确定工序尺寸.10（三） 切削用量的制定.13七、课程设计总结.16套筒零件机械加工工艺过程卡.17套筒零件机械加工工序卡（一）.18套筒零件机械加工工序卡（二）.19附录.20 设计题目：套筒的机械加工工艺规程设计 设计参数：下图示为套筒，材料45#钢，是某产品上的一个零件。该产品年生产4000台，产品零件备品率4%，机加工废品率1%。编制其机械加工规程。 设计任务：1）被加工零件的零件图和三维仿真图； 2）零件毛坯二维图； 3）机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片； 4）编写课程设计说明书。一、 零件分析该零件结构简单明了，结构工艺性好，无不方便加工之处。60外圆、31凹槽尺寸精度均为11级，20+00.033孔、25+00.033孔、40-00.039外圆尺寸精度均为准公差8级，表面粗糙度要求最高是Ra1.6um，未标注形位公差，无热处理要求，是一个加工要求中等的零件。但是轴向尺寸20-00.2和65-00.2不便直接测量，如何保证其精度是该零件加工和检测的一个重点。 二、 确定生产类型1、生产纲领：根据以知数据可求得该零件的年生产纲领。 N=Qm(1+a%+b%) =40001(1+4%+1%) =4200（件/年）2、 生产类型的划分：查表1-1可得确定该零件生产类型为中批生产类型。表1-1机械加工零件生产类型划分生产类型重型零件中型零件轻型零件单件生产5201000500050000三、 确定毛坯 根据该零件的材料、生产类型、结构形状、尺寸大小、技术要求等的因其选用棒料。经查表1-2取棒料直径为67 x 106 mm.表1-2常用毛坯制造方法及其工艺特点毛坯制造方法最大质量/(kg)最小壁厚/(mm)形状复杂程度适用材料适用生产类型毛坯尺寸公差/(mm)表面粗糙度/(Ra/)生产率其他铸造手工木磨砂型无限制35复杂铁碳合金、有色金属及其合金单件及中小批量生产18-低表面有气孔、砂眼、结砂、硬皮等金属模机器砂型25035复杂铁碳合金、有色金属及其合金大批大量生产13-高表面有气孔、砂眼、结砂、硬皮等金属型浇注1001.5一般铁碳合金、有色金属及其合金大批大量生产0.10.512.56.3高结构细密，能承受较大压力离心铸造20035回转体铁碳合金、有色金属及其合金大批大量生产1812.5高力学性能好，砂眼少，壁厚均匀压铸10160.5（锌）10（其他合金）取决于模块有色金属合金大批大量生产0.050.156.33.2高直接出成品，设备昂贵熔模铸造小型零件0.8较复杂难加工材料单件及成批生产0.050.212.53.2一般直接出成品，铸件性能好锻造自由锻造无限制无限制简单碳素钢合金钢单件及小批生产1.510-低-模锻1002.5由锻模决定碳素钢合金钢成批及大量生产0.2212.5高锻件力学性能好精密模锻1001.5由锻模决定碳素钢合金钢成批及大量生产0.050.16.33.2高模锻精度高，加热条件好，变形小板料冷冲压板料厚度0.26较复杂各种板材大批大量生产0.050.51.60.8高有一定的尺寸、形状精度，可满足一般的装配使用要求型材热轧型材圆钢直径10250圆、方、扁、槽等形状碳素钢合金钢各种批量12.512.56.3高普通精度冷轧型材圆钢直径360圆、方、扁、槽等形状碳素钢合金钢大批大量生产0.051.53.21.6高精度高价格贵四、 确定各加工表面的加工、定位及方案加紧1、 加工方案： 40-00.039外圆和尺寸精度（IT8）及表面质量要求(Ra3.2)，查表1-3，40-00.039外圆加工方更方便，取粗车-半精车（精车）。31凹槽和60外圆尺寸精度（IT11）及表面质量要求（Ra12.5），查表1-3，取粗车。25+00.033孔尺寸精度（IT8）及表面质量要求(Ra3.2)，由于25+00.033孔是平底孔，不便用扩孔钻扩孔和用绞刀绞孔，也无需要镗床镗孔（因为该零件是小型回转体），在车床上车孔。20+00.033孔的表面粗糙度较细(Ra1.6)，结合其尺寸精度（IT8）和毛坯查表1-4取其加工方案为钻-扩-绞。大端面上的通槽要求低，一次铣削即可。表1-3外圆表面加工方案的经济精度和经济粗糙度序号加工方案经济精度/IT经济粗糙度/（Ra/m）适用范围1粗车1113256.3适用于淬火钢以外的各种金属零件加工2粗车-半精车（精车）8106.33.23粗车-半精车-精车781.60.84粗车-半精车-精车-滚压（抛光）680.20.0255粗车-半精车-磨680.80.4适用于淬火钢、未淬火钢，不宜用于有色金属加工6粗车-半精车-粗磨-精磨570.40.17粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工560.10.0128粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨5级以上0.19粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨（镜面磨）5级以上0.0510粗车-半精车-精车-金刚车560.20.025适用于有色金属加工表1-4内圆表面加工方案的经济精度和经济粗糙度序号加工方案经济精度/IT经济粗糙度/（Ra/m）适用范围1钻11131.25加工为淬火钢以及铸铁，也用于加工孔径15mm20mm5钻-扩-铰893.21.66钻-扩-粗铰-精铰781.60.87钻-扩-机铰-手铰670.40.18钻-扩-拉791.60.2大批大量生产，中小零件9粗镗（扩）111312.56.3毛坯上有孔的铸铁及为淬火钢10粗镗（粗扩）-半精镗（精扩）9103.21.611粗镗（扩）-半精镗（精扩）-精镗（铰）781.60.812粗镗（扩）-半精镗（精扩）-精镗-浮动镗刀块镗孔670.80.413粗镗（扩）-半精镗（精扩）-磨780.80.2加工钢（尤其是淬火钢），不宜加工有色金属14粗镗（扩）-半精镗（精扩）-粗磨-精磨670.20.115粗镗-半精镗-精镗-金刚镗670.40.05有色金属加工16钻-（扩）-粗铰-精铰-珩磨670.20.025黑色金属加工17钻-（扩）-拉-珩磨18粗镗-半精镗-精镗-珩磨19以研磨代替上述方案中的珩磨6级以上0.12、定位方案： 为使得个表面之间有较好的相互位置精度和较好的加工连续性，尽量在一次装夹下完成多个表面的加工。以此，首先以毛坯外圆定位加工好小端面、40-00.039外圆、25+00.033孔，再以40-00.039外圆定位加工大端面、60外圆、31凹槽、20+00.033孔。对于宽5的通槽，定位时需限制工件4个自由度（两个移动自由度和两个转动自由度）。按基准重合定位原则，可考虑用25+00.033孔或40-00.039外圆定位以满足槽的对中性要求，用25+00.033孔的底面定位满足槽的深度设计尺寸（65-00.2）要求。考虑到用25+00.033孔及其底面定位，会使工件定位的稳定性和牢靠性差，可选用40-00.039外圆及其台阶面作为定位。铣槽时，选用三面刃圆盘铣刀铣削较为方便，工件竖直安装。因而外圆台阶面为主定位面，限制工件三个自由度，40-00.039外圆限制工件两个自由度。综上所述，该零件各加工表面的加工、定位及加紧方案如表1-5所示：表1-5各加工表面的加工、定位及加紧方案加工表面加工方案定位方案夹紧方案小端面车毛坯外圆三爪卡盘夹紧毛坯外圆大端面车40-00.039外圆三爪卡盘夹紧40-00.039外圆60外圆粗车40-00.039外圆三爪卡盘夹紧40-00.039外圆31凹槽粗车40-00.039外圆三爪卡盘夹紧40-00.039外圆40-00.039外圆粗车-精车毛坯外圆三爪卡盘夹紧毛坯外圆25+00.033孔钻-车毛坯外圆三爪卡盘夹紧毛坯外圆20+00.033孔钻-扩-绞40-00.039外圆三爪卡盘夹紧40-00.039外圆宽5通槽铣40-00.039外圆及其台阶面专业夹具压紧大端面五、 安排工艺过程由于结构简单、加工要求不高，又是中批生产类型，零件加工过程不必划分加工阶段，结合个表面加工、定位和夹紧方案的分析、确定，除宽5的通槽，其余表面均可在同一台车床上完成加工。这样，该零件加工工艺过程简单，工序少。机械加工工艺过程安排如表1-6：表1-6机械加工工艺过程安排表工序号工序加工内容设备名称夹具名称 10切断棒料67x106 mm弓锯床 20车小头各表面，31凹槽，钻18通孔，再车25+00.033孔底孔，车倒角；掉头车大头哥表面，扩、铰20+00.033孔，车倒角普通卧式车床三爪卡盘 30铣宽5通槽成，去毛刺普通卧式铣床专业夹具 40检六、 工序设计（一）绘制工序图，选择机床、工艺装备工序20 车 在工序20，因轴向尺寸20+00.033不能直接测量25+00.033孔深度工序尺寸和40-00.039外圆长度尺寸（30.10.03和500.03）间接得到.因工件尺寸比较小，加工要求不高，选择常用的CA6140机床即可。外圆的加工余量比较多，应选用硬质合金车刀。 在工序30，槽宽由刀具宽度直接保证，槽宽由调整法得到。铣槽工序尺寸标注位置如工序图所示。三面刃圆盘铣刀铣该工件通槽比较方便，铣床应是卧式的（X62W）。在批量生产的情况下，为保证精度的稳定性，需要专用夹具安装工件。工序30 铣(二)确定工序尺寸1.判断是否需要工艺尺寸链来确定工序尺寸 将零件图上的设计尺寸位置与工序图上的工序尺寸位置逐一对照，发现轴向设计尺寸20-00.2、65-00.2和100在工序图上找不到，说明这三个设计尺寸间接得到，需要以它们作为封闭环分别建立三个工艺尺寸链，才能计算出影响他们的相应工序尺寸。镜像工序尺寸的确定不需要尺寸链。2. 径向工序尺寸的确定表1-7径向工序尺寸加工面加工方案加工余量工序尺寸精度等级及公差值工序尺寸60外圆车7-6031凹槽车28-3940-00.039外圆车27IT8，T=0.03940-00.03925+00.033孔钻车187IT12，T=0.21IT8，T=0.03318+00.2125+00.03320+00.033孔钻扩铰181.80.2IT12，T=0.21IT10，T=0.084IT8，T=0.03318+00.2119.8+00.08420+00.0333.轴向工序尺寸的确定(1)建立工艺尺寸链 工序尺寸追踪图 在工艺过程复杂、工序多的情况下，为了能快速正确地建立好工艺尺寸链，可采用“工序尺寸追踪法”。 将同一方向的工序尺寸按先后得到的顺序画在零件图下方，见上图。确定封闭环根据工序尺寸追踪图与两件图上的设计尺寸逐一对照，得出三个封闭环：轴向设计尺寸20-00.2、65-00.2和100。 查找组成环，建立工艺尺寸链1）在工序尺寸追踪图上，分别从某一封闭环的两端沿着竖线往上走，碰到箭头就拐弯，直到会和在某一条竖线上。所经过的工序尺寸既为尺寸链中的组成环，按行走路线原样画下来。 工艺尺寸链（1） 工艺尺寸链（2） 工艺尺寸链（3）2）工艺尺寸链的计算工艺尺寸链（1）确定各组组成环公差 T=0.2=T1+T2+T4按各组成环加工、检测的难易程度分配封闭环公差。取T1=T2=0.06，则T4=0.08。确定各组成环基本尺寸从工序尺寸追踪图中可直接得到A1=50，A2=30.1，A4=45。确定各组成环上下偏差设A1=500.03，A2=30.10.03，则A4=450.04。因工序尺寸精度不高，其加工与检测无难度。同理，工艺尺寸链（2）各组成环基本尺寸为：A1=50，A2=30.1，A4=45。 各组成环上下偏差为：A1=500.03，A2=30.10.03。 封闭环上下偏差为：A=19.90.06。工艺尺寸链（3）各组成环基本尺寸为：A1=50，A3=50。 各组成环上下偏差为：A1=500.03，A3=50。 封闭环上下偏差为：A=1000.03。（三）切削用量的制定工序20中40-00.039外圆:加工余量=（67-40）/2=13.5,因之后要车31凹槽，所以车40-00.039外圆时多车出3mm,因端面表面粗糙度要求不高，所以背吃刀量可以大一点,先选择3mm车4次，再选择1.5mm车1次。当ap=3mm时，因背吃刀量大，所以进给量要尽量减小以免损坏车刀和保证表面粗糙度，通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.7mm/r,切削速度为60m/min，计算出主轴转速n=1000v/d=477.7r/min。再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.73mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=500r/min，计算出切削速度V=62.8m/min。当ap=1.5mm时，通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.1mm/r,切削速度为110m/min，计算出主轴转速n=875.8r/min。再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.1mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=900r/min，计算出切削速度V=113m/min。31凹槽：因一开始以车去半径13.5mm，所以加工余量为1mm，所以选择背吃刀量为1mm，为方便操作，主轴转速与粗车40-00.039外圆数据一样。小端面：加工余量=106-100=6mm,所以选择在两端各车3mm。又因端面表面粗糙度要求不高，所以背吃刀量可以大一点，选择3mm，一次性车出，通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.7mm/r,再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.71，为方便操作，主轴转速与粗车40-00.039外圆数据一样，计算出切削速度V=62.8m/min。25+00.033孔：因后面要钻、扩、铰20+00.033孔，为减少工作程序和工作时间，一次性钻出18通孔，在车出25+00.033孔。钻18通孔时，取背吃刀量为18mm，查高速钢麻花钻钻削碳钢、合金钢的切削用量表取进给量为0.26mm/r,切削速度为17m/min，计算出主轴转速n=300.8/min。再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.25mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=320r/min，计算出切削速度V=18m/min。车25+00.033孔时，切削余量为（25-18）/2=3.5mm,选择背吃刀量为1.75，车两次完成，通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.35mm/r,切削速度为80m/min，计算出主轴转速n=1019.2r/min。再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.35mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=950r/min，计算出切削速度V=74.6m/min。 60外圆：加工余量=（67-60）/2=3.5，因端面表面粗糙度要求不高，所以背吃刀量可以大一点，选择3.5mm，一次性车出，通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.7mm/r,切削速度为60m/min，计算出主轴转速n=318.5r/min。再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.73mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=320r/min，计算出切削速度V=60.3m/min。大端面：加工余量=3mm，因端面表面粗糙度要求不高，所以背吃刀量可以大一点，选择3mm，一次性车出，同时因背吃刀量大，所以进给量要尽量减小以免损坏车刀和保证表面粗糙度，因此，通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.7mm/r,再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.71，为方便操作，主轴转速与车60外圆数据一样，计算出切削速度V=60.3m/min。20+00.033孔：因之前已钻出18通孔，所以只需扩、铰两个步骤,扩孔时，取背吃刀量0.9mm，通过查硬质合金扩孔钻进给量表取进给量0.47mm/r,切削速度15m/min,计算出主轴转速n=241.3r/min,查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.47mm/r,卧式车床主轴转速表取标准转速n=250r/min,计算出切削速度V=15.5m/min。铰孔时，取背吃刀量0.1mm,通过查硬质合金铰刀切削用量表取进给量1mm/r,切削速度为60m/min,计算出主轴转速n=318.5r/min。再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=1mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=320r/min，计算出切削速度V=60.3m/min。 工序30中宽5通槽：为提高加工效率，一般使用背吃刀量等于加工余量，一个工作行程完成，所以加工余量为5mm，选择背吃刀量为2.5mm,查铣刀每齿进给量推荐表取进给量表为0.1mm/z，查铣削速度推荐表取铣削速度为54m/min，计算出主轴转速n=Vf/zfz=180r/min.再查卧式铣床工作台进给量表取进给量标准值Vf=0.1mm/min,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=190r/min，计算出切削速度V=57m/min。七、课程设计总结 课程设计终于圆满结束，通过了两周的课程设计使我从各个方面都得到了训练，把理论和实际结合在一起，更好的掌握了所学的知识，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！ 套筒零件机械加工工艺过程卡机械加工产品型号零件图号产品名称零件名称套筒共1页第一页材料牌号45#毛坯种类冷拉棒料毛坯外形尺寸67106每件毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工 时准终单件10锯切断棒料6710620车车小头各表面，31凹槽，钻18通孔，再车25+00.033孔，车倒角；掉头车大头哥表面，扩、铰20+00.033孔，车倒角普通卧室车床CA6140三爪卡盘1个，YT15盲孔车刀1把，直头外圆车刀1把，YT1545和90外圆车刀各1把，18麻花钻、19.8扩孔钻、20铰刀各1把，3mm宽切槽刀1把0.02三用游标卡尺1把30铣铣宽5通槽，去毛刺普通卧室铣床X62W专用铣夹具一套，高速钢三面刃圆盘铣刀1把（805）,0.02两用游标卡尺1把，平锉1把40检设计审核标准化会签标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期套筒零件机械加工工序卡（一）机械加工工序卡产品型号零件图号产品名称零件名称套筒共2页第1页车间工序号工序名称材料牌号20车45#毛坯种类毛坯尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料6710611设备名称设备型号设备编号同时加工数车床CA61401夹具名称夹具编号切削液三爪卡盘工位器具名称工位器具名称工序工时准终单件工步号公步内容工艺装备主轴转速/(r/min)切削速度/(m/min)进给量背吃刀量/mm进给次数工步工时机动辅助1粗车40-00.039外圆90外圆车刀三用游标卡尺50062.80.73342精车40-00.039外圆90外圆车刀9001130.11.513车31凹槽3mm宽切槽刀500-114车小端面直头外圆车刀50062.80.71315车倒角45外圆车刀500-16钻18通孔18麻花钻320180.251817车25+00.033孔盲孔车刀三用游标卡尺95074.60.351.7528车609外圆90外圆车刀32060.30.733.519车大端面直头外圆车刀32060.30.713110车倒角45外圆车刀320-111扩20+00.033孔19.8扩孔钻25015.50.470.9112铰20+00.033孔20铰刀32060.310.11设计审核标准化会签标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期套筒零件机械加工工序卡（二）机械加工工序卡产品型号零件图号产品名称零件名称套筒共2页第2页车间工序号工序名称材料牌号30车45#毛坯种类毛坯尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料6710611设备名称设备型号设备编号同时加工数卧式铣床X62W1夹具名称夹具编号切削液专用夹具工位器具名称工位器具名称工序工时准终单件工步号公步内容工艺装备主轴转速/(r/min)切削速度/(m/min)进给量背吃刀量/mm进给次数工步工时机动辅助1铣宽5通槽高速钢三面刃圆盘铣刀190570.12.522去毛刺平锉设计审核标准化会签标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期附录参考资料：机械制造技术基础课程设计指导教程第2版 邹青 呼咏 机械工程出版社机械制造装备设计第2版 李庆余 孟广耀 机械工业出版社机械制造技术基础第2版 张世昌 李旦 高航 高等教育出版社机械制造技术课程设计指导第1版 宁传华 北京理工大学出版社20