套筒加工工艺规程.docx
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套筒加工工艺规程
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
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。
φ60外圆、3×1凹槽尺寸精度均为11级，φ20+00.033孔、φ25+00.033孔、φ40-00.039外圆尺寸精度均为准公差8级，表面粗糙度要求最高是Ra≤1.6um，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%）
=4000×1×（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
<5
<20
<100
成批生产
小批生产
5～100
20～200
100～500
中批生产
100～300
200～500
500～5000
大批生产
300～1000
500～5000
5000～50000
大量生产
>1000
>5000
>50000
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φ67x106mm.
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/μｍ）
生产率
其他
铸造
手工木磨砂型
无限制
3～5
复杂
铁碳合金、有色金属及其合金
单件及中小批量生产
1～8
-
低
表面有气孔、砂眼、结砂、硬皮等
金属模机器砂型
250
3～5
复杂
铁碳合金、有色金属及其合金
大批大量生产
1～3
-
高
表面有气孔、砂眼、结砂、硬皮等
金属型浇注
100
1.5
一般
铁碳合金、有色金属及其合金
大批大量生产
0.1～0.5
12.5～
6.3
高
结构细密，能承受较大压力
离心铸造
200
3～5
回转体
铁碳合金、有色金属及其合金
大批大量生产
1～8
12.5
高
力学性能好，砂眼少，壁厚均匀
压铸
10～16
0.5（锌）10（其他合金）
取决于
模块
有色金属合金
大批大量生产
0.05～
0.15
6.3～
3.2
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
0.05～0.2
12.5～
3.2
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
1.5～10
-
低
-
模锻
100
2.5
由锻模
决定
碳素钢合金钢
成批及大量生产
0.2～2
12.5
高
锻件力学性能好
精密模锻
100
1.5
由锻模决定
碳素钢合金钢
成批及大量生产
0.05～0.1
6.3～
3.2
高
模锻精度高，加热条件好，变形小
板料冷冲压
板料厚度0.2～6
较复杂
各种板材
大批大量生产
0.05～0.5
1.6～
0.8
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
Φ10～Φ250
圆、方、扁、槽等形状
碳素钢合金钢
各种批量
1～2.5
12.5～
6.3
高
普通精度
冷轧型材
圆钢直径
Φ3～Φ60
圆、方、扁、槽等形状
碳素钢合金钢
大批大量生产
0.05～1.5
3.2～
1.6
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：
φ40-00.039外圆和尺寸精度（IT8）及表面质量要求（Ra≤3.2），查表1-3，φ40-00.039外圆加工方更方便，取粗车-半精车（精车）。
3×1凹槽和φ60外圆尺寸精度（IT11）及表面质量要求（Ra≤12.5），查表1-3，取粗车。
φ25+00.033孔尺寸精度（IT8）及表面质量要求（Ra≤3.2），由于φ25+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。
φ20+00.033孔的表面粗糙度较细（Ra≤1.6），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/μm）
适用范围
1
粗车
11～13
25～6.3
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）
8～10
6.3～3.2
3
粗车-半精车-精车
7～8
1.6～0.8
4
粗车-半精车-精车-滚压（抛光）
6～8
0.2～0.025
5
粗车-半精车-磨
6～8
0.8～0.4
6
粗车-半精车-粗磨-精磨
5～7
0.4～0.1
适用于淬火
7
粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工
5～6
0.1～0.012
钢、未淬火钢，
8
粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨
5级以上
<0.1
不宜用于有色
9
粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨（镜面磨）
5级以上
<0.05
金属加工
10
粗车-半精车-精车-金刚车
5～6
0.2～0.025
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/μm）
适用范围
1
钻
11～13
1.25
加工为淬火钢以及铸铁，也用于加工孔径<Φ15mm～Φ20mm的有色金属
2
钻-铰
8～10
3.2～1.6
3
钻-粗铰-精铰
7～8
1.6～0.8
4
钻-扩
9～11
12.5～6.3
同上，但孔径>
5
钻-扩-铰
8～9
3.2～
1.6
Φ15mm～Φ
6
钻-扩-粗铰-精铰
7～8
1.6～
0.8
20mm
7
钻-扩-机铰-手铰
6～7
0.4～
0.1
8
钻-扩-拉
7～9
1.6～
0.2
大批大量生产，中小零件
9
粗镗（扩）
11～13
12.5
～6.3
10
粗镗（粗扩）-半精镗（精扩）
9～10
3.2～
1.6
毛坯上有孔的
11
粗镗（扩）-半精镗（精扩）-精镗（铰）
7～8
1.6～
0.8
铸铁及为淬火
12
粗镗（扩）-半精镗（精扩）-精镗-浮动镗刀块镗孔
6～7
0.8～
0.4
钢
13
粗镗（扩）-半精镗（精扩）-磨
7～8
0.8～
0.2
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
6～7
0.2～
0.1
15
粗镗-半精镗-精镗-金刚镗
6～7
0.4～0.05
有色金属加工
16
钻-（扩）-粗铰-精铰-珩磨
17
钻-（扩）-拉-珩磨
6～7
0.2～
0.025
黑色金属加工
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
<0.1
2、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、φ40-0.039外圆、φ250孔，再以φ40-0.039外圆定位加工大端面、φ60外圆、3×1凹槽、φ20+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φ25+00.033孔或φ40-00.039外圆定位以满足槽的对中性要求，用φ25+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φ25+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φ40-00.039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，φ40-00.039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：
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
φ40-0.039外圆
三爪卡盘夹紧φ40-00.039外圆
φ60外圆
粗车
φ40-0.039外圆
三爪卡盘夹紧φ40-00.039外圆
3×1凹槽
粗车
φ40-0.039外圆
三爪卡盘夹紧φ40-00.039外圆
φ40-0.039外圆
粗车-精车
毛坯外圆
三爪卡盘夹紧毛坯外圆
+0.033
φ25+00.033孔
钻-车
毛坯外圆
三爪卡盘夹紧毛坯外圆
+0.033
φ20+00.033孔
钻-扩-绞
φ40-0.039外圆
三爪卡盘夹紧φ40-00.039外圆
宽5通槽
铣
φ40-0.039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φ67x106mm
弓锯床
20
车小头各表面，3×1凹槽，钻φ18通孔，再车φ25+00.033孔底孔，车倒角；掉头车大头哥表面，扩、铰φ20+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φ20+00.033不能直接测量φ25+00.033孔深度工序尺寸和φ40-00.039外圆长度尺寸（30.1±0.03和50±0.03）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
φ60外圆
车
7
-
φ60
3×1凹槽
车
28
-
φ39
φ40-0.039外圆
车
27
IT8，T=0.039
φ40-0.039
+0.033
φ25+00.033孔
钻
18
IT12，T=0.21
φ18+00.21
车
7
IT8，T=0.033
φ25+00.033
钻
18
IT12，T=0.21
+0.21
φ180
+0.033
φ20+00.033孔
扩
1.8
IT10，T=0.084
+0.084
φ19.80
铰
0.2
IT8，T=0.033
+0.033
φ20+00.033
3.轴向工序尺寸的确定
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”。
①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。
②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。
③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（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
TΣ=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=50±0.03，A2=30.1±0.03，则A4=45±0.04。
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=50±0.03，A2=30.1±0.03
封闭环上下偏差为：
AΣ=19.9±0.06。
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=50±0.03，A3=50。
封闭环上下偏差为：
AΣ=100±0.03。
（三）切削用量的制定
工序20中
φ40-00.039外圆:
加工余量=（67-40）/2=13.5,因之后要车3×1凹槽，所以车φ40-00.039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/πd=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。
3×1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φ40-00.039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φ40-00.039外圆数据一样，计算出切削速度V=62.8m/min。
φ25+00.033孔：
因后面要钻、扩、铰φ20+00.033孔，为减少工作程序和工作时间，一次性钻出φ18通孔，在车出φ25+00.033孔。
钻φ18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φ25+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。
φ60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φ60外圆数据一样，计算出切削速度V=60.3m/min。
φ20+00.033孔：
因之前已钻出φ18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
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材料牌号
45#
毛坯种类
冷拉棒料
毛坯外形尺寸
φ67×106
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φ67×
106
20
车
车小头各表面，3×1凹槽，钻φ18通孔，再车φ25+00.033孔，车倒角；掉头车大头哥表面，扩、铰+0.033
φ200
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