机械制造技术基础课程设计-偏心套的机械加工工艺规程及工艺装备设计【全套图纸】.pdf

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目：偏心套的机械加工工艺规程及工艺装备设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 机械 05-2 姓 名： 指导教师： 1 完成日期： 2008.07.01 摘要摘要 现今的世界国家间的竞争已经全面转入科学技术的竞争， 而机械工业直接反应一个国家的整体技术水平。无论是核工 业还是农具，机械制造业是国家获取其他几乎一切行业设施 和工具的来源。可以说人类文明史就是机械制造的历史。 我国的工业化建设情况，国际上众说纷纭，虽然在很多高 技术项目上颇有建树，但在这次汶川地震中表现出中众多缺 陷。包括规模较小，工艺粗糙，关键技术仍依赖国外等等。 充分说明在向高技术领域进军的同时，低端产业也应该加强 建设。 本说明书是为加工机械零件偏心套的加工过程而编写。偏 心套以其偏心结构实现内孔直径可调，加上紧定螺丝，以达 到内圈周向、轴向固定的目的。但因为内圈内孔是间隙配合， 一般只用于轻载、无冲击的场合。是一种较为常见的机械零 件。 2 关键词：偏心套 零件 加工过程 abstract nowadays,the competition of world countries has shift to the competition of new science and technology completely,in this age , level of development for the machine industry has become the most important criteria in the judgement in a countrys level of development.from nuclear industry to dead stock,all the establishment and facilities,hat our country need and consume, depend on our machine industry .the histroy of mankind is the histroy of the machine building consider chinese industry construction,many argumentations has been bring forward in the globality organization.we enjoy our achievement in some new technologes.but in these serious earthquake in wenchuan,we discovered our weakness: dimensions, asperous technics,core technology depend on other 3 countries.so notwithstanding these is the age of advanced krowlage,we must improve our well- rounded technologies. these instruction book is for machine hardware eccentric bushings processing cycle . the eccentric bushing with their proprietary composition accommodate inside diameter ,use the screw to realize the accommodate of inner rings lock- up.byt bacause their clearance fit composition, they apply to non- or light- load.they are a type of frequently- used machine hardware. key word : eccentric bushing , machine hardware, processing cycle 4 目录目录 1 零件工艺性分析- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 1.1 用途- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 1.2 技术要求- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 1.3 工艺性- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 1.4 生产类型- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 2 机械加工工艺规程设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 2.1 确定毛坯，绘制毛坯简图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 2.2 定位基准- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 2.3 加工方法- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 2.4 加工阶段与工序- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 2.5 102，2r5 侧槽与侧孔的加工余量，尺寸公差- - - - - - - - - - - - - - - - 8 3 铣削加工夹具设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 3.1 夹具定位装置与定位方案- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 3.2 夹紧装置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 3.3 对刀装置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 5 3.4 夹具与机床连接元件- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 3.5 夹具体- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 4 方案综合评价与结论- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 5 体会与展望- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 6 参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 1 零件工艺性分析零件工艺性分析 1.1 用途用途 该偏心套以 30mm 孔辅以螺栓与螺丝，使得孔中的轴实现内圈周向、轴向 固定。查阅资料表明，该工件一般承受较小的负载。其中 30mm 孔的精度应予 保证。 1.2 技术要求：技术要求： 将该零件的技术要求列入表（1）中 表（1） 加工表面 尺 寸 及 偏 差 （mm） 公差及精度等 级 表面粗糙度 ra （mm） 形位公差 （mm） 左，右端面 0.5 0.5 180+ - it13 12.5 圆柱面 0.5 0.5 180+ - it13 12.5 30mm 内孔 0.021 0 30+ it7 1.6 上平面 0.3 0.3 4+ - it13 12.5 下平面 0.3 0.3 6+ - it13 12.5 上平面方形孔 0.2 0.2 26+ - it12 6.3 下平面方形孔 0.2 0.2 26+ - it12 6.3 左端面侧槽 0.2 0.2 10+ - it12 6.3 6 方形侧孔 0.2 0.2 17+ - it12 6.3 e 面孔 0.2 0.2 17+ - h11 12.5 3mm 圆孔 0.1 0.1 3+ - it13 12.5 m3- 6h 螺纹孔 0.1 0.1 3+ - m36h 12.5 加工热处理方面， 要求调质处理硬度 230- 250hb。 在化学处理方面， fe/ct.0。 1.3 工艺性工艺性 分析零件图可知， 该偏心套的左， 右端面精度要求并不太高， 可用铣削加工。 外圆柱表面用车削加工。30mm 内孔对精度要求较高，由于端面为平面，可防止 钻头钻偏以保证加工精度。 该零件除了内孔之外， 其他加工表面精度要求均不高， 因此以车床和铣床的粗加工就可达到要求。30mm 内孔较长，需以多步骤加工实 现。 1.4 生产类型生产类型 由题目知产量五万件以上，计算其年生产纲领： (1%)(1%)nqmab=+ n零件年生产纲领（件|年） q产品年产量（台，辆|年） m每台（辆）产品中零件的数量（件|台，辆） a%备品率 b%废品率 q=50000台|年， m=1件|台 a取3%，b取0.5% 计算得 n=51757.5 该偏心套的生产类型属于大量生产。 2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 2.1 确定毛坯，绘制毛坯简图确定毛坯，绘制毛坯简图 2.1.1 选择毛坯选择毛坯 该零件因其一般只用于轻载，冲击小或无冲击的场合。考虑到大量生产，为 提高生产效率，毛坯选用圆钢锻件。 对零件图进行分析计算，可以大致确定锻件外廓包容体的尺寸。 7 2.1.2 确定毛坯尺寸公差与机械加工余量确定毛坯尺寸公差与机械加工余量 以其技术要求确认，普通级公差等级。 外圆：粗车外圆，表面粗糙度12.5无精车，直径为52mm，零件长度180mm。 根据查表判断毛坯直径为 52+6=58mm 左右端面：加工余量查表得a=1.0mm，长182mm 各加工表面粗糙度ra均大于等于1.6mm。 综合以上，可查表确定该零件毛坯的尺寸公差与加工余量。 形状为锻造棒料。 表（2） 项目（mm） 机械加工余量(mm) 尺寸公差（mm） 长度182 1.0 1.7 0.8 5+ - 端面r29 6.0 2.4 0.8 4+ - 绘制毛坯零件图。 2.2 定位基准定位基准 2.2.1 精基准精基准：根据其装配要求，选定偏心套左端面与30mm内孔作为精基准。因 为如需要专用夹具的侧槽和上平面，下平面以及孔加工都要以它们为基准。另外 30mm内孔为精加工。 2.2.2 粗基准粗基准：需要平整，无飞边，毛刺或其他表面欠缺的加工面，本加工方案 选择偏心套外圆柱面与右端面为粗基准。 2.3 加工方法加工方法 根据各加工表面的尺寸与表面粗糙度， 列出各工件表面的加工方法， 如表 （3） 表（3） 加工表面 尺寸精度等 级 表面粗糙度 加工方案 左，右端面 it13 12.5 粗铣 8 圆柱面 it13 12.5 粗车 30mm 内孔 it7 1.6 粗扩精扩铰 上平面 it13 12.5 粗铣 下平面 it13 12.5 粗铣 上平面方形孔 it12 6.3 粗铣 下平面方形孔 it12 6.3 粗铣 左端面侧槽 it13 12.5 粗铣 方形侧孔 it12 6.3 粗铣 e 面孔 it 12.5 钻 3mm 圆孔 it 12.5 钻 m3- 6h 螺纹孔 it 12.5 攻螺纹 2.4 加工阶段与工序加工阶段与工序 由于该偏心套除内孔之外加工质量要求较低，且生产类型为大量生产。可将 加工阶段分为粗加工，半精加工与精加工三个阶段。 本工件的加工多在车床与铣床上进行， 粗加工阶段主要针对精基准与表面粗 糙度在 12.5 的表面，包括内孔的钻加工，粗扩与精扩，外圆柱表面，上下两个 平面。 以保证其他加工表面的精度要求。半精加工主要加工上下两个平面共四个 方形孔，e 向平面的圆孔与侧向的方形通孔与侧槽。精加工是对螺纹孔加工。 加工工序方面，可采用多台机床工作，其中铣床钻床加工阶段需配备夹具。 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，以表（4）列出偏心套工艺路 线。 表（4） 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 粗铣偏心套两端面 卧式铣床 x60 端铣刀 游标卡尺 2 粗车外圆柱面与过渡面 卧式车床 ca6140 外圆车刀 游标卡尺 3 深钻， 粗扩， 精扩， 30mm 孔 摇臂钻床 z3040 莫 式 锥 柄 麻 花 钻，扩孔钻，铰 刀 卡尺，塞规 4 粗铣 102， 2*r5 槽与 侧孔 立式铣床 x51 三面刃铣刀 游标卡尺 5 粗铣上平面 立式铣床 x51 直柄立铣刀 游标卡尺 6 粗铣下平面 立式铣床 x51 直柄立铣刀 游标卡尺 7 上方形槽 立式铣床 x51 键槽铣刀 游标卡尺 8 下方形槽 立式铣床 x51 键槽铣刀 游标卡尺 9 直径 4mm 孔2 摇臂钻床 z3025 直柄麻花钻 游标卡尺 9 10 直径 3mm 孔 摇臂钻床 z3025 直柄麻花钻 游标卡尺 11 螺纹孔 m3- 6h 摇臂钻床 z3025 攻丝 游标卡尺 12 热处理 猝火机等 13 化学处理 化学处理装备 2.5 102，2r5侧槽与侧孔的加工余量，尺寸公差侧槽与侧孔的加工余量，尺寸公差 该道工序为用夹紧元件夹紧柱体后，用铣刀铣削加工。达到设计图的要求。 表面粗糙度要求为 12.5，粗铣一次成型。 根据技术要求尺寸公差为 gb1804- m， 查表可知作为 6- 30mm 段的尺寸加工， 尺寸公差为0.2。即之后的铣削加工要达到设计尺寸的要求： 0.2 0.2 10+ - 。 查表，得粗铣加工余量 1.5mm，公差值 0.2mm。 等级精度为：粗铣，it13，工序尺寸及公差分别为，粗铣：100.2mm。 六：切削用量及时间定额 计算第四步铣削的切削用量与时间定额。 2.5.1 切削用量的计算切削用量的计算 a：背吃刀量的计算 取 p a =10mm。 b：进给量的确定 由查表可知，该公布的每转进给量应取 0.010.015mm，取 0.012mm/r。 c：切削速度的计算 查表，按工件材料为 45 钢的结构选取，切削速度 v 可取为 45m/min。由公 式 n=1000v /pd，可得该工序铣刀转速为 1433.1r/min。参照表格所列出的转速， 取转速为 x51 立式铣床的 1500r/min。 再将此转速带入公式， 可求出该工序的实 际铣削速度。 v=npd/1000=1500r/min p10mm/1000=47.1m/min。 d：时间定额 1：基本时间 m t 的计算，根据查表结果，铣刀铣削槽的的基本时间计算公为： 12 j mz lll t f + + = 式中 1 ()(1 3) ee la da=-+， 2 2 5l = 10 可求出该工序的基本时间，式中l=17mm， 2 l=4mm， 1 l=12.24=12mm.。工作台 的水平进给量 mz f=18mm/min 。代入公式，得出该工序基本时间： j t= （17mm+4mm+12mm）/18mm/min=1.8min=110s。 2：辅助时间，根据辅助时间 f t 与基本时间 j t之间的关系式为： f t= （0.150.2） j t，本工件取 0.15， 则该工序的辅助时间为：ft=0.15110s=16.5s。 3：其他时间的计算 除了作业时间（辅助时间与基本时间之和）之外，每道工序的单件时间还包 括布置工作地时间，休息与生理需要时间与终结时间。本工件是大批生产，分摊 到每个工件上的准备与终结时间很少。布置工作地时间是作业时间的 2%7%， 休息与生理需要时间是作业时间的 2%4%，此次二者取 3%。则其他时间为： bx tt+=6%（110s+16.5s）=7.59s。 4：单件时间 dj t=110s+16.5s+7.59s=134.09s。 将上述零件工艺规程设计结果填入工艺文件，制作机械加工工艺过程卡片。 3 铣削加工夹具设计铣削加工夹具设计 位根据加工工序，进行铣床夹具结构方案设计。夹具的用途与生产规模的大 小不同，夹具的结构形式也不同。在本例的大量生产中，夹具的主要作用一方面 是要保证产品质量，另一方面还要考虑尽量提高生产效率的问题，应广泛采用多 件夹紧机构， 气动， 液压和电动夹紧装置等高效省力的工具； 若在中小批生产中， 由于受到生产条件的限制，为使经济性良好，夹具的主要做用就是保证产品质量 的目的应尽量是夹具结构简单，广泛采用单件加工的夹具及手动夹紧机构，条件 允许的情况下采用可调夹具，成组夹具和组合夹具等。本例在已知工件材料，锻 件，机床为立式铣床 x51，大量生产的情况下，现为加工侧槽设计专用夹具。 3.1 夹具定位装置与定位方案夹具定位装置与定位方案 定位元件是用以确定工件正确位置的元件， 用工件定位基准或定位基面与夹 具定位元件接触或配合来实现工件定位。工件在夹具中定位时，根据工件的结构 特点和工序加工要求选择的定位基准有各种形式。根据其形状不同，选择不同类 11 型的定位元件。在定为基准确定后，就可以根据工件结构特点和定位基面形状， 尺寸等选择标准定位元件。如果没有适合的标准定位元件可选择，设计者可自行 设计非标准定位元件。 根据零件图与工序条件，工件以内孔与端面作为定位基准，采用 v 型块与螺 旋压板定位方案。因为加工槽需要限制全部六个自由度。 根据102， 2r5侧槽与侧孔的加工余量与尺寸公差,确定为两块固定式 v 型 块。依照机械制造技术基础课程设计指导书提供的数据表示方法，该 v 型块 各部分数据如下(单位:mm)： n=55，d=52，l=100，b=40，h=35，a=76，a1=16，a2=19，b=20，l=12，d=8， d1=11，d2=18，h=10，h1=22，极限偏差 0.015 0 7h + 。 ( ) 2sin 2 d dw t a a d=； 1 ( )1 2 sin 2 d dw t b a d=-； 1 ( )1 2 sin 2 d dw t c a d=+ 12 ( ) 2sin 2 d dw t a a d=0.196mm； 1 ( )1 2 sin 2 d dw t b a d=-=0.002mm； 1 ( )1 2 sin 2 d dw t c a d=+ =0.024mm 判断定位方案合理。 夹紧力计算： 夹紧力作用在工件顶部，符合刚性好的要求，方向垂直工件指向其横截面圆 心。 防止工件转动 12 sin 2 sin 2 j a km f a f rf r = + 防止工件移动 34 sin 2 sin 2 j a kf f a f rf r = + 式中 1 f -工件与压板间的圆周方向摩擦系数； 2 f -工件与 v 型块间的圆周方向摩擦系数； 3 f -工件与压板间的轴向摩擦系数； 4 f -工件与 v 型块间的轴向摩擦系数； m-切削扭矩； j f -夹紧力； r-工件半径； a-v 型块夹角； k-安全系数 f-切削力 式中 f 由于接触表面皆为加工过的光滑表面；取 0.2，k 在粗加工中取 2.5； 半径 r 取 26mm；a= 0 45。 13 3.2 夹紧装置夹紧装置 在加工过程中，工件会受到切削力，惯性力，离心力等外力的作用，为了保 证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保证定位的正确位置，而不至于发生位 移或产生震动，一般来讲在夹具结构中必须设置一定的夹紧装置，把工件夹紧压 牢在定位元件上。夹紧装置的基本要求是： 1：夹紧时不破坏工件在夹具中占有的正确位置。 2：夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因 夹紧力过大损伤工件表面及产生夹紧变形。 3：夹紧机构操作安全，省力，夹紧迅速。 4：夹紧机构的复杂程度，工作效率与生产类型相适应，结构应尽量简单， 便于制造与维修。 5：良好的自锁性能。 本例中夹紧装置为自行设计的螺旋压板夹紧机构。 通过拧紧两侧压板上两侧 的夹紧螺母使压板压紧工件，实现夹紧。由于加工槽的需要，本工步在铣削过程 中要限制工件的全部六个自由度。使用螺旋压板夹紧机构，用压力与摩擦力实现 对自由度的限制。 3.3 对刀装置对刀装置 对刀，导向元件是用于确定或引导刀具的元件，其作用是使刀具与定位元件 之间获得正确的相对位置。采用对刀装置对刀时，为防止损坏刀刃或造成对刀块 过早磨损，刀具与对刀面不应直接接触，而是将对刀面移近刀具，而在对刀面与 铣刀之间塞入塞尺，凭抽动的松紧感觉来判断对刀的准确程度。塞尺分平塞尺与 圆塞尺两种。本例取平塞尺。 对刀块采用主要供盘状铣刀及圆柱铣刀铣槽时对刀用的直角对刀块， 标准塞 尺。 采用直角对刀块与平塞尺对刀， 确定对刀块与对刀面与定位元件定位表面之 间的尺寸。水平方向尺寸为【10/2（槽宽一半尺寸）+1（塞尺厚度尺寸） 】=6mm， 其公差取工件相应尺寸公差的 1/3.，槽宽尺寸为自由公差，查公查表 it13 级公 差值为 0.22mm，则尺寸公差取（1/30.22=0.07mm，对称标注为（6 0.04）mm。 同理， 垂直进刀深度为 22mm， 垂直方向尺寸为 【22+1】 =23mm， 查表， it13 14 公差值为 0.33.垂直尺寸公差取 （0.33/3） =0.11mm， 对称标注为 （22 0.11） mm。 3.4 夹具与机床连接元件夹具与机床连接元件 夹具与机床连接元件负责将夹具固定在机床上并防止相对运动， 是用于保证 夹具在机床上定位与夹紧用的元件。 本例中夹紧装置与定位装置全部固定在夹具 体上， 其中定位装置使用螺栓与销，夹紧装置则采用两个紧固螺丝固定在夹具体 上。 3.5 夹具体夹具体 夹具体是夹具的基本元件， 夹具上的所有组成部分都必须最终通过这一基础 元件连接成一个有机整体，夹具体应满足如下要求： 1：足够的强度与刚度，在夹紧力与切削力作用下页不会产生过大的变形。 2：夹具安装稳定，机床夹具通过夹具体安装在工作台上，安装应稳定。 3：夹具体结构工艺性良好，应注意夹具体毛坯的制造工艺性，机械加工工 艺性与装配的工艺性。 4：便于清除切削，为防止加工中切屑聚集在定位元件工作表面等敏感表面 中，要考虑切屑的排除问题。 通过夹具体把夹具各组成部分连接起来，并将连接部分剖视。 4 方案综合评价与结论方案综合评价与结论 本机械零件加工方案针对偏心套零件加工而制定， 考虑到了该机械零件在工 艺上要保证其内孔的精度与表面粗糙度，针对采用机械加工的方法，分析零件图 以及该零件所在部件或总成中的位置， 功用以及部件或总成对该零件提出的技术 要求以明确其工作表面，加工方法，加工过程，工艺步骤与工艺规程。本方案大 致包括了对零件的工艺分析，生产纲领的计算与生产类型的分析，毛坯的种类与 制造，毛坯的尺寸与公差，工艺路线的拟定，关键工序的加工余量，工序尺寸与 公差的计算，各个工序机床设备与刀具，量具等工艺装备的选择，关键工序的切 削用量与时间定额，以及工艺文件的编写。 15 针对要求的关键步骤加工，本方案考虑到加工精度，生产效率，劳动强度与 工艺范围设计了铣削专用夹具，以方便该工步的定位与加工。对加工中具体的时 间定额等数据也有计算。 5 体会与展望体会与展望 通过这次机械课程设计，我经历了一次完整的将二维图纸上的图形曲线化为 在国家工业生产中可以使用的真正零件的设计过程。 该课程设计所涉及的问题是 一个机械专业的大学生所必须掌握的。这将使我们脱离纸上谈兵，得以真正将自 己设计的东西化为看得见，摸得着的实体。 十年的纸上谈兵也比不上一次真刀真枪的实战训练， 这次课程设计对我的专 业知识及实际动手能力，考虑问题能力，把握全局能力都是一次很好的锻炼。 在相当长的一个可以预见的历史时期内， 机械工业仍然是衡量一个国家现代 化程度与工业化进程的最主要标准， 微电子工业与生物技术等产业要做到彻底脱