软硬接管课程设计

湖南工业大学机械工程学院 1目录第一章 零件图样工艺性分析1、接头得工作原理 12、零件图样分析 13、零件的工艺分析 44、确定软硬接头的生产类型 4第二章 确定毛坯1、确定毛胚的种类 52、确定锻件加工余量及尺寸公差 5 3、绘制锻件毛坯图.6第三章 拟定的工艺加工路线过程1、选择定位基准 72、表面加工方法的确定 73、加工阶段的划分 74、工序顺序得安排 75、确定工艺路线.8第四章 选择加工设备和工艺设备1、选择加工设备102、选择工艺设备10第五章 加工余量的确定、工序尺寸及公差的计算11 第六章 确定切削用量1、粗车端面132、粗车外圆143、半精车端面154、半精车外圆165、粗镗176、半精镗187、螺纹加工19第七章 填写工艺过程卡和主要工序的工序卡19第八章 设计总结20参考文献202一、零件图样工艺性分析1、接头的工作原理如图 1 所示为软硬管接头示意图，用于作为软管（橡胶管）和硬管（钢管）连接的中介材料，接头左端用于连接软管，右端外螺纹用于连接硬管，工作中有一定的流体冲击，所以左端需要开一个 10cm 长 15 度角的斜面来减缓冲击，同时外部与管子连接需要保证一定的配合。湖南工业大学机械工程学院 3图 1-12、零件图样分析本零件主体形状为回转体零件，其最主要加工面是外圆表面 50，,80 以及54 。如何保证这些表面本身的加工精度和相互位置精度是加工工艺需要重点考虑的问题。该零件外表面属于阶梯轴，零件的中心轴是设计基准和工艺基准。其加工精度要求不是很高、除要求有一定的表面粗糙度达到 1.6um 之外，还需要一定的锥度和过度圆弧。右端要求与硬管连接，所以做成 M451.5 螺纹接头。 为与管子结合面，配合要求较高，所以轴表面粗糙度为 1.6um 。500.020.04直径为 的外表面粗糙度为 1.6um。80直径为 的外表面粗糙度为 1.6um。54为了减少应力集中，过渡圆角 R=1mm要求热处理 T224。其余未标明表面粗糙度的表面为 3.2um 。各个加工表面详细的加工表面质量和加工精度见图 1-2：4图 1-23、零件的工艺分析零件材料为 45 钢。首先，接头在使用过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，为提高生产率和加工精度，选用锻造。其次，有良好的工艺性，而且价格低廉，供应方便。便于进行各种热处理及机加工，该材料属于优质碳素结构钢，经调制处理后，具有良好的力学性能与切削加工性能。满足一个接头所具有的性能都得到了很好的满足。软硬管接头的结构不是很复杂，除了每边有两个过度台阶之外，难加工之处在于零件右边螺纹的特殊退刀槽和左边过度圆弧 R5，还有一个 1:20 的锥孔。根据表面的粗糙度要求和确定的生产类型，表面加工分为粗加工、精加工。加湖南工业大学机械工程学院 5工件应粗、精加工分开。孔的加工为镗，再加工锥面。这样经过多次加工以后，逐次减小了零件的变形误差和毛胚复印误差。可即时发现毛胚缺陷，减小损失。（3）该零件外表面属于短丝杠加工。其特点是以车削为主、但车削时应该保证外圆一定的同轴度。（4）在半精加工前安排了热处理工艺、以保证零件的内应力减小、稳定尺寸、减小零件变形。（5）无论车削还是镗孔，工件夹紧力要适中，在保证工件无轴向串动和影响粗糙度的条件下，应尽量减小夹紧力，避免工件产生弯曲变形，特别是在最后精车时。由以上分析可知，首先可以粗加工圆钢外圆，然后以此作为基准进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此接头零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。4、确定软硬接头的生产类型就尺寸大小的不同，软硬接头在日常生活中用的比较多，确定该零件的生产类型为大批量生产。第二章 确定毛坯1、确定毛坯种类零件材料为 45 钢。考虑零件在使用过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，为提高生产率和锻件精度，以及减少材料的烂费，选用模锻。62、确定锻件加工余量及尺寸公差由金属机械加工工艺人员手册表 12-16 和表 12-25 可知，要确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量，应先确定如下各项因素。1）公差等级根据零件图的各部分的加工精度的要求，并查阅参考文献得知，该锻件的尺寸公差等级 IT 为 612 级 ，加工余量等级为普通级。故取 IT 为 12 级。2）锻件的形状及其复杂系数大致确定锻件的中间段尺寸和两小端尺寸以及通孔尺寸，即2880,3550,4554，108 30S=（2880+35 50+4554-10830）/ （80108）=0.37由 S 判断复杂承度，0.320.370.63 所以其形状复杂程度为一般，S=0.37 。3）锻件的质量 M=80 1080.37=1004g。4）锻件分模线形状根据软硬管接头的形位特点，选择零件宽度和厚度方向为分模面，属平直分模线。5）锻件材质系数由于该联结套材料为 45 钢，是碳的质量分数小于 0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属 M1 级。湖南工业大学机械工程学院 73、绘制锻件毛坯图图 2-28第三章 拟定加工工艺路线过程1、选择定位基准A、粗基准的选择：以零件的右端面为主要的定位粗基准，以三个外圆表面为辅助粗基准。B、精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以左中心孔为主要的定位精基准，以左端面为辅助的定位精基准。2、表面加工方法的确定根据软硬管接头零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表所示：加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 加工方案右端面 IT10 3.2 粗车-半精车左端面 IT10 3.2 粗车-半精车外圆面 IT7 1.6 粗车- 半精车-精车左端 孔32 IT10 3.2 粗镗-半精镗右端 锥孔30 IT8 3.2 数控加工退刀槽 IT10 3.2 粗车-半精车螺纹3、加工阶段的划分该软硬管接头加工质量要求不很高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和局部精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先要将精基准（左端面和孔）准备好，使后续工序都可采用湖南工业大学机械工程学院 9精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求：然后粗铣槽。在半精加工阶段，要按要求完成各个工序，最后再进行局部精加工。4、工序顺序的安排1）机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准。遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排半精加工工序。遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。遵循“先面后孔”原则，先加工端面，在加工孔径大的孔。2)工序的安排该接头的工序的安排顺序为：粗加工阶段粗加工阶段主要是去除各加工表面的余量，并作出精基准。它包括粗车外圆、镗中心孔。a、粗车两端面,镗左端中心孔为精基面作好准备, 使后续工序定位精准, 从而保证其他加工表面的形状和位置要求.b、粗车零件各外圆,将零件加工出 80, 50 ，54,45 的外圆使此时坯件的形状接近工件的最终形状和尺寸,只留下适当的加工余量.c、加工出左端深为 30 直径 32 的内孔。半精加工阶段半精加工阶段的任务是减小粗加工留下的误差，使加工面达到一定得精的，为精加工做好准备。它包括轴向各处外圆、台肩的半精车和中心孔等。精加工阶段精加工阶段的任务是确保达到图纸规定的精度要求和表面粗糙度要求。它包括对表面粗糙度要求较高的外圆面进行精车加工、对有公差要求外圆的 50 和54 进行磨削加工。最后进行数控加工右端 1:20 的锥孔。综上所述，工序的安排为：10基准加工-主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工- 主要表面半精加工和次要表面加工-局部精加工-中检。5、确定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度，粗糙度等技术要求，以及加工方法所能达到50 外圆，以 45 外圆作为定位基准。工序 3 半精车右端面，半精车 45 、54、80 外圆，以 50 外圆作为定位基准。的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册第 20 页表 1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序 00 粗车右端面和 45 外圆、54 外圆、80 外圆，采用卧式车床CA6140；以 50 外圆面作为定位基准，以中心轴线作为辅助基准。工序 10 车左端面和 50 外圆面，以 45 外圆面作为定位基准。工序 20 半精车右端面，半精车 45 外圆、54 外圆、80 外圆面，以50 外圆面作为定位基准。工序 30 半精车左端面，半精车 50 外圆面，以 45 外圆面作为定位基准。工序 40 粗镗和半精镗左端 32 孔，以 45 外圆面作为定位基准。工序 50 磨削 50 外圆面，以 45 外圆面为定位基准。工序 60 磨削 54 、 80 外圆面，以 50 外圆面为定位基准。工序 70 倒圆角 R5，以 45 外圆面作为定位基准。工序 80 以 50 外圆面为基准，加工半径 R2 的退刀槽。湖南工业大学机械工程学院 11工序 90 车右端螺纹 M45X1.5,以 50 圆面为定位基准。工序 100 加工锥度为 20:1 的 30 内孔，以 50 为定位基准。工序 110 去毛刺，切倒角。工序 120 检查零件尺寸，能否达到要求。第四章 选择加工设备和工艺设备由于该接头生产类型为小批生产，且采取的工序集中，加设设备以通用机床为主，生产方式为通用机床加辅助夹具为主。工件在各机床上的装卸及及各机床的传送均由人工完成。1、选择加工设备根据该轴的尺寸大小要求，由机械制造工艺设计简明手册表 8-14，表8-16，表 8-41 选用卧式 CA6140,外圆磨床 MMB1312；数控立式车床CK516E。122、选择工艺设备工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。刀具材料选用硬质合金车刀 YT15，夹具视装夹零件的情况选用，量具选用三用游标卡尺和塞规，卡规（在工艺卡卡片上有详细说明） 。第五章 加工余量的确定、工序尺寸及公差的计算首先确定毛坯锻造余量，由由金属机械加工工艺人员手册表 12-25 查得单边余量为 2mm。（1）由零件图可知，该软硬管接头的加工外表面的粗糙度 Ra 均大于等于1.6。外圆各表面的毛胚加工余量的确定。其粗糙度 1.6m 的要求，对其加工的方案：粗车半精车精车。湖南工业大学机械工程学院 13由金属机械加工工艺人员手册表 13-4 查得：所有外圆表面精车余量为1.1；半精车余量为 1.5；粗车余量为 4.5，可得加工总余量为 7.1，取总加工余量为 7，并将粗车余量修正为 4.4。确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。由金属机械加工工艺人员手册表 4-32 查得：精车后为 IT7,Ra1.25-5m；半精车后为 IT10，Ra2.5-10 m;粗车后为 IT12，Ra10-80um 。零件图中， 50、54 和 80 的轴，精车便可达到规定的公差要求，所以就不需要磨了。各段外圆表面加工余量和尺寸如下：80+0.050工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸尺寸、公差/mm磨削 0.4 IT7 1.6 80 80+0.050半精车 1.5 IT10 3.2 80.4 80.4+0.0400.04粗车 4.4 IT12 16 81.9 81.900.16锻造 2 87.0 87.02500.020.04工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm磨削 0.4 IT7 1.6 50 500.020.04半精车 1.5 IT10 3.2 50.4 50.400.06粗车 4.4 IT12 16 51.9 51.900.16锻造 2 57 57214540.030.06工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm磨削 0.4 IT7 1.6 54 600.030.06半精车 1.5 IT10 3.2 54.4 54.400.06粗车 4.4 IT12 16 55.9 55.900.16锻造 2 61 612（1）左端面内孔加工表面的确定，内表面的粗糙度为 3.2。由金属机械加工工艺人员手册表 4-12 查得粗镗精度为 4，半精镗为2。所以半精镗可以满足要求。初步确定加工方法为：粗镗-半精镗。由金属机械加工工艺人员手册表 13-24 查得粗镗加工余量为 0.3 半精镗加工余量为 1.5，得总加工余量为 1.8。工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm半精镗 0.3 IT10 3.2 32粗镗 1.5 IT12 4 31.7锻造 -2 20（3）右端锥孔的加工表面的确定，内表面的粗糙度为 3.2。由于此孔为 1:20 的锥孔，采用数控加工。（4）每个端面毛胚加工余量的确定。表面粗糙度要求 Ra3.2m，确定其加工湖南工业大学机械工程学院 15方案：粗车半精车由工艺手册查得：半精车余量为 0.5，粗车余量为 1.4，总余量为 1.9，取总余量修改为 2，则粗车余量取为 1.5。确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。由工艺手册查得：半精车后的为 IT9，Ra2.3m; 粗车后为 IT11，Ra16m。由以上分析可知毛坯的长度可取为 112mm。轴肩分析和断面方法相同，取各断面加工余量均取为 2mm。第六章 确定切削用量1、粗车端面1）加工条件工件材料：45 钢, b =600MPa，锻造;加工要求：粗车左右端面，加工余量 1.5mm;机床：采用卧式车床 CA6140 加游标卡尺；刀具： 端面车刀。452)切削用量确定切削深度 ap 因为余量较小，选择 ap=1.5mm，一次走刀即可完成。确定每次进给量 fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可以不考虑。根据金属机械加工工艺人员手册表 14-9 可知, 粗车时,进给量f=0.5mm/r计算切削速度 v16根据金属机械加工工艺人员手册表 14-1 查得切削速度计算公式，带入得 v=48.9M/min,取为 V=50m/min。0.215.3vpCtaf3)时间定额的计算计算基本工时查金属机械加工工艺人员手册表 15-1,工时计算 ；LTifn其中 L=55mm,f=0.5mm/r，i=3,查金属机械加工工艺人员手册表 8-14CA6140 机床转速范围 10-1400r/min,取 n=700r/min。带入得T=0.47min辅助时间 的计算at辅助时间 与基本时间 之间的关系为 =（0.15-0.2）T，这里取 =0.15T，mtat at则 =1.01*0.15=0.152min。at2、粗车外圆1）加工条件工件材料：45 钢, b =600MPa，模锻;加工要求：粗车 80，50，54，45 外圆，粗车加工余量 4.4mm；机床：采用卧式车床 CA6140 加游标卡尺；刀具：车外圆用 偏头外圆车刀。902）切削用量确定切削深度 ap 因为余量较大，故粗车选择 ap=2.2mm，分几次走刀完成。确定每次进给量 f 湖南工业大学机械工程学院 17由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑。根据金属机械加工工艺人员手册表 14-9 可知 ,粗车时,进给量f=0.8-1.2mm/r故选择：f=1.1mm/r。计算切削速度 vc根据金属机械加工工艺人员手册表 14-1 查得切削速度计算公式，计算得 v 60m/min.0.215.4vpCtaf3）时间定额的计算计算基本工时查金属机械加工工艺人员手册表 15-1,加工属于同时切削几个表面，得工时计算 ；式中 l =35,l =10,l =28,l =30;infllT4321 1234n=700r/min，i=4，带入得 T=0.51min。辅助时间 的计算at辅助时间 与基本时间 之间的关系为 =（0.15-0.2） ，这里取 =0.2 ， 则 =0.51*0.2=0.102min。3、半精车端面1）加工条件工件材料：45 钢, b =835MPa，锻造;加工要求：半精车左右端面，加工余量 0.5mm;机床：采用卧式车床 CA6140 加游标卡尺；刀具： 端面车刀。45182）切削用量确定切削深度 ap 因为余量较小，选择 ap=0.5mm，一次走刀即可完成。确定每次进给量 fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可以不考虑。根据金属机械加工工艺人员手册表 14-9 可知, 半精车时,进给量：f=0.3mm/r3）计算切削速度 v根据金属机械加工工艺人员手册表 14-1 查得切削速度计算公式，带入得 V 90m/min。0.2150.2vpCtaf3）时间定额的计算计算基本工时查金属机械加工工艺人员手册表 15-1,工时计算 ；LTifn其中 L=55mm,f=0.3mm/r，i=2,查金属机械加工工艺人员手册表 8-1，取 n=700r/min。带入得 T=0.52min。辅助时间 的计算辅助时间 与基本时间 之间的关系为 =（0.15-0.2） ，这里取 =0.2 ， 则 =0.52*0.2=0.104min。4、半精车外圆湖南工业大学机械工程学院 191） 加工条件工件材料：45 钢, b =600MPa，模锻;加工要求：半精车 80，50 ，45，54 外圆，半精车加工余量 1.5mm；机床：采用卧式车床 CA6140 加游标卡尺刀具：车外圆用 偏头外圆车刀。902）切削用量确定切削深度 ap 半精车选择 ap=1.5mm，分几次走刀完成。确定每次进给量 f 由于本工序为半精加工，尺寸精度和表面质量必须考虑在内。根据金属机械加工工艺人员手册表 14-9 可知, 半精车时,进给量f=0.4-0.7mm/r故选择：f=0.5mm/r。计算切削速度 vc根据根据金属机械加工工艺人员手册表 14-1 查得切削速度计算公式，计算得 v 90m/min.0.215.3vpCtaf3）时间定额的计算计算基本工时查金属机械加工工艺人员手册表 15-1,加工属于同时切削几个表面，得工时计算 ；式中 l =35,l =10,l =38,l =30;infllT4321 1234n=700r/min,i=3,带入得 T=0.88min。辅助时间 的计算at20辅助时间 与基本时间 之间的关系为 =（0.15-0.2） ，这里取 =0.2 ，atmtatmtatmt则 =0.88*0.2=0.18min。t5、粗镗1）确定切削深度 ap 粗车选择 ap =1.5mm,分几次走刀完成。2）确定进给量按加工要求确定进给量：查机械加工工艺师手册表 29-14，切削用量，取 f=0.8mm/r0.31/fmr3）切削速度查机械加工工艺师手册表 29-14，v=40-80m/min,取 v=60m/min。6、半精镗1）确定切削深度 ap 半精镗选择 ap=0.3mm，一次走刀完成。2）确定进给量按加工要求确定进给量：查机械加工工艺师手册表 29-14，切削用量，取 f=0.3mm/r0.8/fmr3）切削速度查机械加工工艺师手册表 29-14，v=60-100m/min,取 v=80m/min。4）计算工时湖南工业大学机械工程学院 21查金属机械加工工艺人员手册表 8-34 T618 镗床机床转速范围为 0-1000r/min,取 n=500r/min。 LTinf式中 L=30， =2， =11i2i所以带入得 =0.3min； =0.24min。T7、磨削1）加工条件工件材料：45 钢, b =600MPa，半精车;加工要求： 磨削 50 和 54 外圆表面，采用外圆磨床 MMB1312，使加工精度达到 和 。02.45540.030.06机床：外圆磨床 MMB1312 加游标卡尺。磨具：选用平面砂轮。2）磨削用量22确定磨削深度 ap 由加工余量选择 a =0.4mm,选用一次进给完成。确定每次进给量 f 根据金属机械加工工艺人员手册表 14-129 可知, 磨削纵向进给量为=0.2mm，横向进给量 =24.2mm。tf Bf计算工件回转磨削速度 vc根据根据金属机械加工工艺人员手册表 14-129 查得磨削速度v 13m/min.3.时间定额的计算1）计算基本工时查金属机械加工工艺人员手册表 15-34,得工时计算tLhKTfBn式中 L =30mm, ;h=0.5。1210m查金属机械加工工艺人员手册表 15-35 得 K=1.55。外圆磨床MMB1312 的转速取 n=5000r/min。带入得：=0.39min, =0.13min1T22）辅助时间 的计算at辅助时间 与基本时间 之间的关系为 =（0.15-0.2） ，这里取 =0.2mtatmtat，则 =0.39*0.2=0.087min. =0.13*0.2=0.026min。mt1a 2a8、螺纹加工要求：加工右端 M451.5 的螺纹湖南工业大学机械工程学院 23机床：卧式车床 CA6140刀具：机夹可转位螺纹车刀（刀片 YT15 硬质合金，刀杆 45 钢）1）切削用量查金属机械加工工艺人员手册表 14-91，螺距 P=1.5,得行程次数为3，工件速速 v=172m/min.需要车床功率 P=6.0Kw.由行程次数得进给量 i=3/3=1mm。表 14-29 查得车螺纹得切削转速 n=64r/min。2）时间定额的计算1）计算基本工时查金属机械加工工艺人员手册表 15-22,得工时计算 ；式12LlTigfn中