支撑套筒机械加工工艺规程及铣P面夹具设计（全套含CAD图纸）
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0 课程设计论文 06 支撑套筒工艺规程及 铣 P 面 工序夹具设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 I 摘 要 本文是对 支撑套筒零件 加工应用及加工的工艺性分析， 本课题主要是在支撑套筒零件加工过程的基础上 进行的 专用夹具设计。主要 加工部位是平面和 孔。在一般情况下，确保比保证精密加工孔很容易。因此，设计遵循的原则 是先加工面后加工孔 。孔加工平面分明显的阶段性保证粗加工和加工精度加工孔。通过底面作一个良好的基础过 程的基础。主要的流程安排是支持在定位孔过程第一个，然后进行平面和孔定位技术支持上加工孔。在随后的步骤中，除了被定位在平面和孔的加工工艺及其他孔过程。整个过程是一个组合的选择工具。专用夹具夹具的选择，有自锁机构，因此，对于大批量， 设计夹具会产生 更高的生产力， 提高生产效率， 满足设计要求。 关键词： 支撑套筒，加工工艺， 加工方法，工艺文件，夹具 录 摘 要 . I 第 1 章 绪论 . 1 题主要研究内容 . 1 究方法和手段 . 1 究目标 . 1 案可行性分析 . 1 第 2 章 零件的分析 . 3 件的作用 . 3 件的工艺分析 . 3 第 3 章 支撑套筒零件的加工工艺规程设计 . 5 坯的选择及铸造方法 . 5 准的选择 . 5 基准的选择 . 5 基准的选择 . 6 撑套筒加工主要工序安排 . 6 床、刀具、量具的确定 . 9 床选用 . 9 择刀具 . 9 择量具 . 9 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 9 定切削用量及基本工时（机动时间） . 11 第 4 章 铣 P 面夹具设计 . 22 究原始质料 . 22 位基准的选择 . 22 削力及夹紧分析计算 . 22 差分析与计算 . 24 、部件的设计与选用 . 25 具设计及操作的简要说明 . 26 总 结 . 28 致 谢 . 29 参 考 文 献 . 31 1 第 1 章 绪论 题主要研究内容 支撑套筒零件的分析包括：零件用途、安装使用、零件图的加工工艺、材料毛坯以及技术要求等的分析。确定加工方法，填写加工工艺过程。 1、依据国家有关标准，支撑套筒 型式与尺寸，支撑套筒 技术条件等，根据需要标注支撑套筒装配图的尺寸公差、形位公差等； 2、根据支撑套筒的装配图，画出支撑套筒的零件图。根据需要标注零件表面的尺寸公差、形位公差和粗糙度等； 3、综合运用所学知识，参考有关资料， 按大批生产，安排产品的加工工艺；设计加工夹具。 究方法和手段 （ 1）调研、消化原始资料； 收集整理有关机械零件设计、装配工艺、机械加工工艺、制造技术等有关资料，供设计时使用；消化零件制件图，了解零件的用途，分析零件的工艺性、尺寸精度等技术要求；分析工艺资料，了解所用材料性能、零件特性以及工艺参数。 （ 2）完成支撑套筒的零件图及装配图； （ 3）确定工艺方案，制定加工工艺文件； （ 4）设计加工夹具； （ 5）完成零件图装配图的制作。 究目标 通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力，熟悉 常用材料的使用性能，正确选用材料；掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法；掌握机械加工工艺的制定过程，对一般的制造过程和方法有初步的了解，了解常用的零部件设计软件，并能熟练运用二维及三维软件进行设计。定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固，对以前所学的知识得以温故而知新，更好的掌握学过的知识，为将来的工作奠定一个良好基础。 案可行性分析 1）查阅相关文献，搜集有关资料。 2）了解支撑套筒的结构以及工作原理的了解，并了解夹具的 结构； 2 3) 通过老师指导 ,同学讨论确定方案。 4）根据国家有关标准，设计产品 . 3 第 2 章 零件的分析 件的作用 题目给出的零件是支撑套筒。支撑套筒的主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此支撑套筒零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。 件的工艺分析 由支撑套筒零件图可知。支撑套筒是一个支撑套筒零件，它的外表面上有 4 个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此 可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： （ 1）以 60 外圆及其附属端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 60 外圆及其附属端面加工；其中表面粗糙度要求为 （ 2）以 40、 35 36孔孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 2 个前后端面。 （ 3）以 P 面为主要加工平面的加工面。 主要有以下加工部位： 粗车 60 外圆及其附属端面 半精车 60 外圆及其附属端面 精车 60 外圆及其端面及倒角 4 车 退刀槽，车 退刀槽， 粗铣、半精铣尺寸 左侧 P 端面 精铣尺寸 左侧端面 粗镗、半精镗 40、 35 36孔 精镗 40、 35 36孔 钻孔 4纹底孔 4 攻丝 4 4头孔 40 铣 K 向 20槽孔 5 第 3 章 支撑套筒零件的 加工工艺规程设计 坯的选择及铸造方法 选择毛坯时候应该考虑一下几点因素： (1)零件的力学性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。离心浇注的铸件、 压力浇注的铸件、金属型浇注的铸件、砂型浇筑的铸件，其力学性能一次递减。 (2)零件的结构形状和外廓尺寸：直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用锻件；形状复杂、力学性能要求不高可采用铸钢件，形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯不宜采用模锻、压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由锻造；外形复杂的小零件宜采用精密锻造方法，以避免机械加工。 (3)生产纲领和批量：生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，生产纲领小时宜采用设备投资小的毛坯制造方法。 (4)现场生产条件要求：现场生产条件 和发展应经过技术经济分析和论证。 经过分析考虑，零件材料选取 于零件结构一般，生产类型为中、小批生产，在机床运行过程中所受冲击不大，力学性能要求不高，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，零件属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，根据参考文献 8中表 3择金属型浇注铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第 41页表 用铸件尺寸公差等级为 9 级 证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。 准的选择 定位选择是工艺规程设计中重要的 工作之一，定位选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。 基准的选择 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。 (1)加工支撑套筒上盖时应选择上盖螺栓孔的上表面为粗基准，加工上盖分合面。我选择粗基准的根据如下：选择上盖螺栓孔的上表面为基准，能保证支撑套筒上盖其他表面加工余量小二均匀，符合选择重要表面为粗基准的原则；支撑套筒上盖只 有螺栓孔上 6 表面不需要进行加工，符合选择不加工表面为粗基准的原则；制造毛坯的时候上表面的加工余量留的最少，符合选择加工余量量最小的表面为粗基准的原则；上表面能满足方便定位、加紧的需求，符合选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准的原则；螺栓孔上表面只用一次，加工出精基准面就不需要使用，符合粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次的原则。 (2)按照粗基准的选择原则，同理我们可以选择出支撑套筒底座的底孔的上表面为粗基准，加工底座的底面。 基准的选择 精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方 便、夹具结构简单。 (1)选择上盖的分合面为精基准，加工上盖端面和油杯螺纹孔的上表面。我选择精基准的根据如下：精基准的以“基准重合”、“基准统一”、“自为基准”、“互为基准”为选择原则，并且需要保证工件定位精准、加紧可靠、操作方便。选择上盖的分合面为精基准可以简化操作，能够准确定位，加紧可靠，满足加工表面对设计基准的相对位置精度要求，方便加工其他表面。 (2)按照精基准的选择原则，选择支撑套筒底座的底面为精基准，加工底座的端面及内孔分合面。 (3)按照精基准的选择原则，选择支撑套筒的底面与为精基准，加工支 撑套筒的内孔。 撑套筒加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。支撑套筒加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到支撑套筒加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于支 撑套筒，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。 7 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 c9080 的含 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证 零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 根据以上分析过程，现将支撑套筒加工工艺路线安排如下： 8 “支撑套筒”零件材料采用灰铸铁制造。材料为 度 170 241，生产类型为大批量生产，采 用铸造毛坯。 （ 1） P 面的加工余量。 根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 余量值规定为 工序号 工序名称 工 序 内 容 10 铸造 铸造 20 时效 时效处理 30 粗车 粗车 60外圆及其附属端面 40 半精车 半精车 60外圆及其附属端面 50 精车 精车 60外圆及其端面及倒角 60 车 车 退刀槽，车 退刀槽， 70 粗铣、半精铣 粗铣、半精铣尺寸 左侧 P 端面 80 精铣 精铣尺寸 左侧端面 90 粗镗、半精镗 粗镗、半精镗 40、 3536100 精镗 精镗 40、 3536110 钻孔攻丝 钻孔 4纹底孔 420 攻丝 攻丝 430 钻孔 钻 40 铣键槽 铣 K 向 20槽孔 150 终检 终检 160 入库 清洗入库 9 现取 表 铣平面时厚度偏差取 。 精铣：参照机械加工工艺手册表 余量值规定为 （ 2）孔 毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表 确定其工序尺寸及加工余量为：毛坯为实心 铸件尺寸公差等级选用 查表 得铸件尺寸公差为 床、刀具、量具的确定 床选用 镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 。 钻孔，选用 床。 择刀具 的工序 ,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性 ,可选用可转位车刀 ( 考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表 表 得到所有参数。 择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。 采用其中的一种方法即可。 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “法兰盘” 零件材料为 机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表 种铸铁的性能比较，灰铸铁的硬度 143 269，表 铸铁的物理性能， 度 =3，计算零件毛坯的重量约为 2 10 表 3械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量 件 重型 （零件重 2000 中型 （零件重1002000 轻型 （零件重120250 、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量 一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。 根据上述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 11 毛坯尺寸。 定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 30：粗车 60 外圆及其附属端面切削用量 所选刀具为 质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 于床的中心高为 200表 故选刀杆尺寸 = 516 ，刀片厚度为 选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0V = 012 ，后角 0 = 06 ，主偏角 090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 由于单边余量为 3，可在一次走刀内完成，故 3 （ 3 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ， pa ，工件直径 10 400 之间时， 进给量 f =1.0 按 床进给量（表 9）在机械制造工 艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30，床进给机构允许进给力 3530N 。 根据表 强度在 174 207， pa ， f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时 修正系数为 = 2），故实际进给力为： 950 = （ 3 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = 用。 12 根据切削用量简明使用手册表 刀后刀面最大磨损量取为 车刀寿命 T = V 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 6质合金刀加工硬度 200 219pa ， f ，切削速度 V = 切削速度的修正系数为 表 故： 0V = tV 63 （ 3 m n = 1000= 127481000 =120 （ 3 根据 床说明书选择 0n =125 这时实际切削速度 ： 1000= 1000 125127 m （ 3 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ， pa ， f 切削速度 时， 切削功率的修正系数 实际切削时间的 功率为： = （ 3 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 故所选切削用量可在 床上进行，最后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 13 . 计算基本工时 （ 3 式中 L =l +y + ， l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超切量 y + = 则L =127 +1 = = （ 3 工序 40 半精车 60 外圆及其附属端面 1) 切削深度，单边余量 Z=3二次切除。 2) 进给量，根据机械加工工艺手册取 f=r 3)计算切削速度 132m/)确定机床主轴转速 20r/机床说明书 (见工艺手册表 420r/近的机床转速为 480r/选取 480r/以实际切削速度 1000= m 5 010 00 48 010 0 m 5) 检验机床功率主切削力 切削手册表 示公式计算 其中 2985， 650( = 50600( = 2985 150 ) 切削时消耗功率 4106 4106 x W) 由实用机械加工工艺手册表 7 床说明书可知， 电机功率为 80r/主轴传递的最大功率为 以正常加工。 14 6) 校验机床进给系统强度已知主切削力 切削手册表 示公式计算 其中 1940， 650( = 50220( = 以 1940 150 03(N) 而轴向切削力 其中 2880， 650( = 50220( = k =向切削力 2880 150 42(N) 取机床导轨与 床鞍之间的摩擦系数 =切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为 F= ( =442+03)=442+机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为 3530N(见切削手册表 机床进给系统可正常工作。 7)切削工时： t= 其中 l=101l =4 1l =2以 t= 410 序 50 精车 60 外圆及其端面及倒角 1) 切削深度。单边余量 Z= 次切除 2) 进给量根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 其中： 342, m=正系数 切削手册表 所以 15 42 26m/) 确定机的主轴转速 106 1261000 378r/机床说明书 (见工艺手册表 与 378r/近的机床转速为 400r/选取 400r/ 所以实际切削速度 1000= m 3 310 00 40 010 6 m 5) 切削工时，按工艺手册表 t m = i ; 其中 l=30 i= 15=工序 70：粗铣、半精铣尺寸 左侧 P 端面。 机床：铣床 具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料： 15 100D ，齿数 5Z ，此为粗齿铣刀。 因其单边余量： Z=3以铣削深度 m =3铣该平面的单边余量： Z=削深度 每齿进给量 根据参考文献 3表 73，取 0 /fa m m Z ：根据参考文献 3表 81，取铣削速度 V m s 每齿进给量 根据参考文献 3表 73，取 f /根据参考文献 3表 81，取铣削速度 V m s 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 4 7 6 0 4 7 1 . 9 7 / m i 1 4 1 0 0 按照参考文献 3表 74，取 475 / m 实际铣削速度 v ： 16 3 . 1 4 1 0 0 4 7 5 2 . 4 9 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 进给量 0 . 1 8 5 4 7 5 / 6 0 7 . 1 2 /a Z n m m s 工作台每分进给量 7 . 1 2 / 4 2 7 . 5 / m i m m s m m a ：根据参考文献 3表 81,取 0 切削工时 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 141l ， 68l 刀具切入长度 1l ： 221 0 . 5 ( ) ( 1 3 )l D D a 220 . 5 ( 1 0 0 1 0 0 6 0 ) ( 1 3 ) 1 2 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间 1 1211 4 1 1 2 2 0 . 3 6 m i 7 . 5j ml l lt f 机动时间 1 1216 8 1 2 2 0 . 1 9 m i 7 . 5j ml l lt f 所以该工序总机动时间 11 0 . 5 5 m i nj j jt t t 工序 80：精铣尺寸 左侧端面 机床：铣床 具：硬质合金端铣刀（面铣刀） w 400 齿数 14Z 10 （ 1）粗铣 铣削深度 每齿进给量 根据机械加 工工艺手册表 f / 铣削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 4 机床主轴转速 n ： m 0 01 0 0 00n ，取 00 实际铣削速度 V ： 17 进给量 工作台每分进给量 m a ：根据机械加工工艺手册表 40 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 41 刀具切入长度 1l ： 2)31()(21 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间 1 m mj 2）精铣 铣削深度 每齿进给量 根据机械加工工艺手册表 f / 铣削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 6 机床主轴转速 n ： m 0 01 0 0 00n ，取 00 实际铣削速度 V ： 进给量 0 工作台每分进给量 m 3 0/ 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 41 刀具切入长度 1l ：精铣时 001 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间 2 m mj 本工序机动时间 m 工序 90：粗镗、半精镗 40、 35 36孔 18 所选用刀具为硬质合金（钨钴类） 6圆形镗刀。 25 = f 根据切削用量简明使用手册表 知，当粗镗铸件时，镗刀直径 pa ，镗刀伸出长度为 ： f =按 床的进给量（表 9），选择， f = V = （ 3 式中 m =T = x =V （ 3 =37 n 000 = 71000 = （ 3 按 床的转速，选择 n =160 2.6 选镗刀的主偏角 045 ，则 1L = 9 ， 2 ， 03 L ， ， 1i ，则： =117s 工序 100：精镗 40、 35 36孔 19 所选用的刀具为 质合金圆形镗刀，主偏角为 450 ，直径为 16圆形镗刀，其耐用度为 60T ap ，当半精镗铸料，镗刀直径为 镗刀伸出长度 给量为： 。 按表 的计算公式确定 V = （ 3 式中 m = V=124.6 选择 床转速： n= n =1200 20 实际切削速度为： v = 工序 110：钻孔 4纹底孔 4 机床：钻床 具：麻花钻切削深度 进给量 f ：根据机械加工工艺手册表 切削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 机床主轴转速 n ： m i n/9 6 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际切削速度 V ： 被切削层长度 l ： 0 刀具切入长度 1l ： r 1(21 刀具切出长度 2l ： 02 l 490 10 00 r 20 走刀次数为 1 机动时间 m fn j 工序 120：攻丝 4床： 具：钒钢机动丝锥 进给量 f ：由于其螺距 ,因此进给量 切削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 m 48.0 机床主轴转速 n ： m 8 0 01 0 0 0 0 n ， 取 50 丝锥回转转速 0n ：取 50 rn n 实际切削速度 V ： 0 0 0 00 被切削层长度 l ： 1 刀具切入长度 1l ： 3)31(1 刀具切出长度 2l ： 02 l （盲孔） 机动时间 1 m i fn j 工序 130：钻 4头孔 40 钻孔选用机床为 臂机床，刀具选用 柄短麻花钻，机械加工工艺手册第 2 卷。 根据机械加工工艺手册第 2 卷表 得钻头直径小于 10钻孔进给量为 则取 确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2 卷表 削速度计算公式为 21 m 3 查得参数为 , 刀具耐用度 T=35则 v = =1.6 所以 n = =72 选取 所以实际切削速度为 1000 v =确定切削时间（一个孔） t = 28 工序 140 铣 K
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