套筒加工工艺及夹具设计Word文档格式.docx
《套筒加工工艺及夹具设计Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《套筒加工工艺及夹具设计Word文档格式.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
由零件图可知Φ45中心线是主要的设计基准和加工基准，该零件的主要加工表面为Φ45外圆表面、Φ25的内圆表面、表面45的两个端面。
由以上分析可知，以上位置精度要求由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的。
第2章工艺分析
2.1确定毛坯的制造形式
选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。
如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。
而且，由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少机械加工劳动量，再者，毛坯精度高还可简化工艺和工艺装备，降低产品的总成本。
选择毛坯应该考虑工件结构形状和尺寸大小。
例如，形状复杂和薄壁的毛坯，一般不能采用金属型铸造；
尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和精铸。
再如，某些外形较特殊的小零件，由于机械加工很困难，则往往采用较精密的毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造等，以最大限度地减少机械加工量。
选择毛坯应考虑零件的机械性能的要求。
相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其机械性能往往不同。
例如，金属型浇铸的毛坯，其强度高于用砂型浇铸的毛坯，离心浇铸和压力浇铸的毛坯，其强度又高于金属型浇铸的毛坯。
强度要求高的零件多采用锻件，有时也可采用球墨铸铁件。
零件材料为40Cr,该零件为套类零件，套类零件的结构特点是，具有同轴度要求较高的内、外旋转表面，壁薄而易变形，端面和轴线要求垂直，零件长度一般大于直径。
套类零件起支承或导向作用，在工作中承受径向力或轴向力和摩擦力。
套筒类零件毛坯材料的选择主要取决于零件的功能要求、结构特点及使用时的工作条件。
套筒类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜和粉末冶金等材料制成。
有些特殊要求的套类零件可采用双层金属结构或选用优质合金钢，双层金属结构是应用离心铸造法在钢或铸铁轴套的内壁上浇注一层巴氏合金等轴承合金材料，采用这种制造方法虽增加了—些工时，但能节省有色金属，而且又提高了轴承的使用寿命。
套类零件的毛坯制造方式的选择与毛坯结构尺寸、材料、和生产批量的大小等因素有关。
孔径较大（一般直径大于20mm）时，常采用型材（如无缝钢管）、带孔的锻件或铸件；
孔径较小（一般小于20mm）时，一般多选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；
大批大量生产时，可采用冷挤压、粉末冶金等先进工艺，不仅节约原材料，而且生产率及毛坯质量精度均可提高。
套筒类零件的功能要求和结构特点决定了套筒类零件的热处理方法有渗碳淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮。
根据以上，选择‘棒料’，因为它易采购，成本低，准备周期短。
2.2定位基准的选择
定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。
否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。
2.2.1粗基面的选择
如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准，如在工件上有很多不加工表面。
则应有与其中的加工表面的位置精度要求较高的表面作粗基准。
如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。
选作粗基准的表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，以便定位可靠。
粗基准只能用一次，以免产生较大的的位置误差。
对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：
当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，以毛坯的外圆作为粗基准。
2.2.2精基面的选择
用公用基准作为精基准，以消除不重合误差，即“基准重合”原则。
尽可能使各个工序的定位都采用同一基准，即“基准统一”。
当精加工或光整加工工序要求余量小而无效均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即“自为基准”原则。
为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，遵循“互为基准”原则。
精基准的选择，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以保证定为基准可靠。
同时还应使夹紧机构简单，操作方便。
即“便于装夹”原则。
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。
选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。
采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。
为使基准统一，应该选择Φ25的孔作为精基准。
2.2.3拟定工艺路线
拟定工艺路线的出发点：
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。
在生产纲领和生产类型已确定为大批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还考虑经济效果，以使降低成本。
工艺路线：
毛坯-车端面-钻中心空-车外圆-铰孔-钻Φ6的孔-去毛刺-检验
方案一：
20粗车：
粗车端面，粗车外圆Φ45,保留余量0.5mm。
30半精车：
半精车外圆Φ45，保留余量0.2mm。
40精车：
精车外圆，保证粗糙度。
50切断：
划线切断保证长度60mm
60钻：
调头装夹钻Φ23的通孔。
70粗车：
粗车Φ23的内孔，保留加工余量0.2mm。
80精车：
精车Φ23的内孔，保留加工余量0.1mm。
90钻：
专用夹具钻Φ6的孔
100热处理：
热处理保证硬度。
110磨：
磨内圆保证粗糙度。
120去毛刺
130检验
方案二：
10车端面：
车一端面保留长度65
20钻中心孔：
钻中心孔用双顶尖固定
30车外圆：
车外圆Φ45
40钻通孔：
钻Φ23的通孔
50车外圆：
掉头车端面车外圆Φ45
60扩孔：
扩孔至Φ24.9
70铰孔：
铰孔至尺寸要求
80倒角：
倒角45度
90钻孔：
100去毛刺
110检验
2.3工艺方案的比较分析
上面两个工艺方案的比较，可以看出方案一的加工为在零件所需要的长度基础上进行加长处理，然后再用双顶尖的装夹方式固定，这样在先加工出中心孔的情况下可以一刀将整个零件的外圆的尺寸要求车到位，这样在由于零件较长的情况下不能直接钻完整个工件的孔和在两端车螺纹以及扩孔，可以分两次调头装夹在机床上面，可以方便的加工。
工艺方案二是直接加工出工件的整个长度，这样就减少了钻中心孔的工序，且方案一需要在最后切断保留的长度，相对而言节省了时间，但通过仔细分析零件图可以发现，两次装夹车外圆的同轴度有误差，故只能在之前对工件进行加长用以在机床上装夹。
故通过分析选择工艺方案一为最佳的方案。
1.确定工艺过程方案
10毛坯：
选择120的棒料
20粗车：
2.4选择刀具具、量具
2.4.1刀具的选择
20车：
车两端面保证长度100mm，倒角45度，宜选用机床CA6140车床。
40钻：
钻中心孔，用双顶尖固定，宜选用机床CA6140车床。
50粗车：
车外圆Φ45×
60mm，宜选用机床CA6140车床。
钻Φ23的孔，宜选用机床CA6140车床。
70切断：
划线切断，宜选用机床CA6140车床。
80车：
粗车端面保证长度60mm，宜选用机床CA6140车床。
90铰孔：
铰孔至尺寸要求，宜选用机床CA6140车床。
110倒角：
倒角45度，宜选用机床CA6140车床。
120钻孔：
专用夹具钻Φ6的孔，宜选用机床Z525立式钻床。
2.4.2选择量具
本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。
根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：
1）选择加工面的量具
用分度值为0.05mm的游标长尺测量，以及读数值为0.01mm测量范围75mm～100mm的外径千分尺。
2）选择加工孔量具
因为孔的加工精度介于IT7～IT9之间，可选用读数值0.01mm测量范围50mm～125mm和0mm～25mm的内径千分尺即可。
2.5机械加工余量、工序尺寸的及毛坯尺寸的确定
套筒的材料为40Cr，硬度为220～240HBS，生产类型为大批量生产，且外形较为简单，可采用棒料进行生产。
根据上诉原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
120X50的棒料。
2.5.1外圆表面加工余量
通过图纸分析可以了解，该零件技术要求中要求在外圆有Ra1.6的表面粗糙度要求,仅粗加工是不能保证表面粗糙度的，必须精加工，查《机械设计工艺设计简明手册》可知Φ18-Φ50,经热处理和未经经热处理零件的粗、车长度小于等于200）加工余量。
粗车加工余量2mm
精车加工1mm
2.5.2长度方向的加工余量
长度方向的余量查《切削加工简明实用手册》表8-16，直径上的余量，该零件长度为60且该零件用中心孔定位安装
加工余量1.6-1.7mm取1.5mm。
2.5.3内孔的加工余量
由于孔的尺寸较大，查《机械设计工艺设计简明手册》可知毛坯上必须预留孔。
两孔的精度要求介于IT7-IT8之间，且孔的大小相差不是十分明显以Φ25为基准其余孔进行钻扩铰的操作，参照《机械设计工艺设计简明手册》表8-21确定工序尺寸及余量为：
Φ25mm第一次钻孔后余量2mm
粗铰Φ25的余量0.06mm。
2.6确定切削时间及基本时间
切削用量的选择正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的工具耐用度和经济性，保证加工质量，是具有相当重要的作用。
2.6.1粗加工切削用量的的选择
粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大。
因此，
选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、进给量F和切削深度αp）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。
但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量。
切削深度影响最小。
所以，粗加工切削用量的选择原则是：
首先考虑选择一个尽可能大的切削深度αp，其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度V。
2.6.2精加工切削用量的选择
精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。
因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。
所以，在精加工时，应选用较小的切削深度αp和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工质量和表面质量。
工序030的切削用量及基本时间的确定
切削用量
本道工序是车棒料的两端面，刀具选用45度车刀
1.确定进给量f
由于工件现有尺寸不是工件的最终尺寸，工件要作加长处理。
棒料的毛坯长度取120mm，要保留100mm的总长，所以两边各有5的余量，且不需要保留余量所以背吃刀量选择3mm根据表8-50可以查的进给量f为0.5-0.8mm/r，fz=0.80mm/r。
2.选择车刀标准及耐用度
本道工序就是车端面，选用普通的合金钢普通45°
车刀就能够完成。
3.确定切削速度V=πdn/1000=π×
100×
500/1000=1.2m/s
基本时间，车100mm的端面的时间大概为40s。
工序钻孔切削用量及基本时间的确定
切削时间
本工序为钻Φ23的孔，且要铰孔到Φ25刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d=23mm。
机床选用CA6140进行钻孔，使用切削液。
1.确定进给量f
由于孔径和深度都很大，宜采用自动进给，fz=0.40mm/r。
2.选择钻头磨钝标准及耐用度
根据表5-130，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，耐用度T=20min。
3.确定切削速度V
由于零件的材料为40Cr所以零件为中碳钢根据零件的硬度40-45HRC跟据国家标准硬度HLDHRCHRBHVHBHSD转换换算表副本可以查出该零件的硬度为374HBW-429HBW所以可以表8-71查出该工件的切削速度为v=1.2m/r
工序钻孔
本道工序为扩Φ24.9的孔使用高速扩孔钻
1、确定进给量f
根据表8-86，工件的背吃刀量选择为0.9mm、2.5mm,工件的长度为200mm所查表可得扩孔钻的进给量为0.5mm/r
2、选择钻头的磨钝标准及耐用度
钻头最大磨损量为0.8mm，耐用度T=50min。
3、确定切削速度V
σ=670MPa的35钢的加工性为5类，根据表5-127，进给量f=0.150mm/r，由表8-87，可查得V=1.15m/s，n=250r/min。
根据CA6140车床说明书选择主轴实际转速。
本道工序为粗铰Φ25的孔以达到精度采用高速钢铰刀
根据表8-85可以查出因为该工件的HBW＞170，切铰刀的直径＞20-30所以该进给量为f=1.3-2.6mm/r
2、选择铰刀的磨钝标准及耐用度
根据表8-77可以查出铰刀的磨损量为0.5-0.7，耐用度T=80min。
故K
=0.87
故V
’=14.2×
0.87×
1=12.35m/min
N’=
根据机床说明书选择n=100r/min.这时实际的铰孔速度V为：
V=
根据以上计算确定切削用量如下：
铰孔：
d0=25mm,f=1.5mm/r,n=100r/min,v=13.65m/min
基本时间
l
=
L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm,l2=4mm,
T
=
工序专用夹具钻孔的切削用量及基本时间的确定
本工序为钻Φ6的孔，刀具选用直柄麻花钻，直径d=6mm。
机床选用Z535进行钻孔。
由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给，fz=0.08mm/r。
由于零件的材料为40Cr所以零件为中碳钢根据零件的硬度40-45HRC跟据国家标准硬度HLDHRCHRBHVHBHSD转换换算表副本可以查出该零件的硬度为374HBW-429HBW所以可以表8-71查出该工件的切削速度为v=12/min.
2.7零件图
图
2-1零件图
第3章专用夹具设计
3.1夹具概述
机床夹具是在金属切削机床上装夹工件所使用的辅助工艺装备，它可以准确的确定工件与刀具的相对位置，实现对工件的准确定位和夹紧在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件的加工精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。
其的作用有：
（1）缩短辅助时间，提高劳动生产率；
（2）易于保证加工精度，并使加工精度稳定；
（3）扩大机床的工艺范围，实现一机多能；
（4）降低对工人的技术要求和减轻工人的劳动强度。
3.2夹具的分类
3.2.1通用夹具
通用夹具是指结构、尺寸已规格化,而且具有一定通用性的夹具,如三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和电子吸盘等。
这类夹具适应性强,可用来装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。
这类夹具已商品化,且成为机床附件。
其缺点是夹具的加工精度不高,生产率也较低,且较难装夹形状复杂的工件,一般适用于单件小批量生产中。
3.2.2专用夹具
这类夹具是专为零件的某一道工序的加工而设计和制造的。
在产品相对稳定、批量较大的生产中,常用各种专用夹具,可获得较高的生产率和加工精度。
专用夹具的设计周期较长、投资较大。
3.2.3可调夹具
可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。
对不同类型和尺寸的工件,只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。
它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。
前者的通用范围比通用夹具更广;
后者则是一种专用可调夹具,它按成组原理设计并能加工一族相似的工件,故在多品种,中、小批量生产中使用有较好的经济效果。
3.2.4组合夹具
组合夹具是一种模块化的夹具。
标准的模块元件具有较高精度和耐磨性,可组装成各种夹具。
夹具用毕可拆卸,清洗后留待组装新夹具。
由于使用组合夹具可缩短生产准备周期,元件能重复多次使用,并具有减少专用夹具数量等优点,因此组合夹具在单件、中、小批量多品种生产和数控加工中,是一种较经济的夹具。
组合夹具也已经商品化。
3.3定位基准的选择
为了保证定位简单和快速的考虑，选择孔Φ45和右端面端面为基准定位，大端面加销辅助定位，使工件完全六点定位，再使用螺母压板进行卡紧。
（1）定位元件尺寸及公差的确定：
夹具的2个定位元件为支撑板和定位心轴，查夹具设计手册知，钻床床夹具的误差是工件表面的误差的1/2左右。
考虑到实际情况，我们取1/3，定位心轴的轴线与底面的公差为0.02mm。
故由此可一起最大转角为：
，所以
即大间隙满足零件的精度要求。
3.4工件在夹具上加工的精度分析
3.4.1影响加工精度的因素
用夹具装夹工件进行机械加工时,其工艺系统中用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多。
有定位误差△D对刀误△T、夹具在机床上的安装误差△A和夹具误差△DJ。
在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差△G。
上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，从而形成总的加工误差∑△。
以钢套钻Φ6mm孔的钻模为例计算。
（1）定位误差△D
加工尺寸37.5±
0.1mm的定位误差，△D=0。
对称度0.1mm误差为工件定位孔与定位心轴配合的最大间隙。
工件定位孔的尺寸为Φ20H7（
mm），定位心轴的尺寸Φ20f6（
mm）
mm=0.54mm
（2）对刀误差
因刀具相对于对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差。
如图2-9中钻头与钻套间的间隙，会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差。
由于钢套壁厚较薄，可只计算钻头位移引起的误差。
mm=0.052
（3）安装误差
因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。
以夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差,
。
车床夹具的安装基面
与车床过渡盘配合的最大间隙为安装误差,
，或者把找正孔相对车床主轴的同轴度
作为安装误差。
（4）加工方法误差
因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。
因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差
的
计算时可设
3.5切削力和加紧力计算
本步加工按钻削估算卡紧力，实际效果可以保证可靠的卡紧。
钻削轴向力：
扭矩：
卡紧力为
取系数S1=1.5S2=S3=S4=1.1
则实际卡紧力为F’=S1×
S2×
S3×
S4×
F=16.77N
使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。
3.6夹具体的设计
夹具设计及操作的简要说明：
如前所述，在设计夹具时，应考虑提高劳动生产率，为此，应首先着眼于机动夹紧，而不采用手动夹紧。
但是此零件用机动夹紧过于浪费，从经济上考虑应该用手动夹紧，方便、简单、易于操作。
由于是精加工，钻削余量十分小，钻削力自然就小。
因此，更适合采用手动夹紧。
经过老师的耐心指导，以及相关工具书的查阅，本夹具总的感觉还是比较紧凑的。
3.7夹具设计中的特点
1夹具的设计周期较短，一般不进行强度和刚度的计算。
2专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。
3确保产品加工质量，提高劳动生产率是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。
4夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。
设计一个好的夹具可以减少废品率。
3.8夹具图
图3-1装配图
毕业设计总结
这次毕业夹具设计是在完成大学学习后进行的一次总结设计，是对所学的工程力学，机械制图，零件制造工艺，CAD制图设计等大学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，能够使我们的知识掌握更牢，并能提升我们分析问题，解决问题的能力，让我们在即将踏上工作岗位进行实际运用前对我们的专业知识一次完全的提升。
作为机械制造专业的学生，最基本也是最实用的就是机械加工工艺规程的制定和工装夹具的设计。
通过毕业设计，我充分的掌握了机械加工工艺规程的设计和工装夹具设计的基本步骤和方法。
这虽然是我们大学以来第一次如此具体的让我们运用所学知识来设计，但已经完全能够对我们能力有一个很好的提高，这次的毕业设计业是对我么的专业作了一个更好的诠释。
这次毕业设计是我们一直以来所学的专业知识的总结，用了接近1个月的时间梳理并且强化了我们所学的知识，把所学的各种知识总结在一起，这就是一种最好的综合训练。
这次毕业设计给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆
升级会员 