KCSJ套筒座的机械加工工艺及夹具设计

机械制造基础课程设计说明书学院机械电子工程系班级姓名学号指导教师2课课课课程程程程设设设设计计计计任任任任务务务务书书书书一、课程设计题目设计年产量为10000件的套筒座的机械加工工艺规程二、课程设计应解决的主要问题1绘制套筒座零件的毛坯图和零件图2设计套筒座零件的机械加工（1）整个零件的机械加工工艺过程卡（2）所设计零件的机械加工的工序卡（每人两张）3编写设计说明书3目录摘要21引言22课程设计的目的23零件的分析331分析零件的作用及技术要求332分析零件的主要加工表面333分析零件的材质、热处理及机械加工工艺性434画零件图44选择毛坯的制造方式45机械加工工艺路线551制定加工工艺路线552选择定位基准653必要工序尺寸的计算6531支承孔的工序尺寸及公差计算6532底面A的工序尺寸及公差计算8533其他加工面的加工余量的确定954选择机床及对应夹具、量具、刃具10541选择机床10542选择夹具10543选择刃具10544选择刃具1155确定切削用量116夹具的设计15参考文献184设计套筒座的机械加工工艺规程及工艺装备摘要摘要摘要摘要本次课程设计的课题是套筒座的机械加工工艺规程及工艺装备的设计，主要的设计内容包括套筒座的毛坯图，零件图，夹具装配图及装配图上的两个零件图，还有工艺过程卡片和工序卡各一张。首先是设计机械加工工艺规程，然后是机械加工工序设计，最后是机床夹具的设计。1引言机械制造技术基础是机械类专业的一门主干专业基础课，内容覆盖金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学及工艺装备等，因而也是一门实践性和综合性很强的课程，必须通过实践性教学环节才能使学生对该课程的基础理论有更深刻的理解，也只有通过实践才能培养学生理论联系实际的能力和独立工作能力。因此，机械制造技术基础课程设计应运而生，也成为机械类专业的一门重要实践课程。2课程设计的目的本课程设计是重要的实践教学环节之一。是在完成生产实习，学完机械制造技术基础和其它专业课程之后进行的。学生通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合，得到解决问题和分析问题能力的初步培养,另外也为以后搞好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练。通过该课程设计，应在下述各方面得到锻炼1具有制定工艺规程的初步能力。能综合运用机械制造技术基础和其他课程的基本理论和方法，正确的制定一个零件的机械加工工艺规程。2具有设计专用夹具的初步能力，提高结构设计能力。3结合工艺设计内容，能够熟练的应用工艺计算方法，正确的进行工艺计算，如工艺参数、切削力、切削功率、切削速度、定位误差、夹紧力等。54进一步提高查阅资料，熟练地使用设计手册、参考资料等方面的能力。5通过设计的全过程，学会进行工艺设计的程序和方法，培养独立思考和独立工作的能力。3零件的分析31分析零件的作用及技术要求套筒座顾名思义就是支承套筒的作用，起定位、夹紧套筒的作用。技术要求有套筒座的圆角为R3R5，倒角1545，套筒支承孔是重要表面，所以其精度要求很高。而加工套筒支承孔需要底面作精基准，所以底面的粗糙度也有很高的要求。底面的6个螺栓孔上表面也有表面粗糙度的要求，还有套筒支承孔自身有个圆柱度要求。具体的要求是套筒支承孔对底面的平行度为001；套筒支承孔的圆柱度是001；套筒支承孔内表面粗糙度RA值为16；底面的表面粗糙度要求是RA值为16；底面6个螺栓孔上表面粗糙度要求是RA值为16；还有套筒支承孔两断面表面粗糙度是RA值为63；顶面螺纹孔上表面粗糙度要求是RA值为125。32分析零件的主要加工表面套筒座的主要加工表面是套筒支承孔和底面、支承孔两端面。因为这是与其他零件直接接触的表面，对加工及加工精度有很大的影响。套筒支承孔的内表面必须要有足够的粗糙度才能保证零件的加工要求同时必须相对于底面又要有很高的平行度，因为支承孔的轴线与底面的定位有很大的关系。同时底面要有足够的粗糙度才能保证与支承孔轴线的平行度。支承孔两端面的表面粗糙度没有前面的要求高，能达到63就可以了。33分析零件的材质、热处理及机械加工工艺性本零件的主要作用是支承作用，根据零件的复杂程度，我们选择铸造制6作毛坯。选择HT250，其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性良好，铸造性能较优。需要进行人工时效处理，即将铸件重新加热到530620C，经长时间保温（26H），利用塑性变形降低应力，然后在炉内缓慢冷却至200C以下出炉空冷。经时效退火后可消除90以上的内应力。该零件的机械加工工艺性我觉得很好，因为其结构工艺性良好，需要精加工的内孔相对于不加工的内孔有台阶，便于退刀。另外还有2个加强筋。重要加工面都有技术要求，符合使用性能。34画零件图74选择毛坯的制造方式根据生产纲领的要求，本零件是中批、大批大量生产，还有零件的复杂程度及加工表面与非加工表面的技术要求，我们选择毛坯的制造方式为铸造。锻造难达到这样的形状要求，生产成本也较高。铸造可以大批量生产，成本较低，能够造出这样零件形状复杂的铸件。根据机械制造工艺设计简明手册（机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编）零件材料为HT250钢，采用金属型铸造，精度可达到3210，因此毛坯的加工余量比较小。85机械加工工艺路线51制定加工工艺路线方案一工序10以70MM处外圆及端面定位，粗铣底面A；工序20以粗铣后的底面A为定位基准，粗铣底面孔平面及上面的螺纹孔面；工序30以70MM处外圆及底面A定位，粗铣支承孔右端面及底面的右端面；工序40以粗加工的圆70MM处外圆及底面A定位，粗铣支承孔左边端面；工序50以粗加工的底面A定位，第一次钻螺纹孔5MM和底面孔98MM；工序60以粗加工的底面A和工艺孔作为精基准，粗镗支承孔；工序70以70MM圆及两端面定位，半精铣底面A；工序80以半精铣的底面A定位，半精镗支承孔；工序90以粗加工的70MM及两端面定位精铣底面A至尺寸；工序100以精铣后的底面A定位，精铣底面螺栓孔；工序110精镗孔50H7至尺寸并倒角；工序120以精加工后的底面A定位，攻螺纹M6及扩孔105并倒角；工序130检验入库。方案二工序10粗铣套筒座底面A；工序20粗铣6个20及2个12凸台端面到尺寸；工序30粗铣套筒座的左右端面到尺寸；工序40粗镗50H7的孔；工序50半精铣套筒座底面；工序60半精镗50H7的孔；工序70精铣套筒座底面到尺寸；工序80精镗50H7的孔到尺寸并倒角；工序90钻6个105孔到尺寸并倒角；9工序100钻攻2个M6的螺纹并倒角；工序110检验入库。方案对比方案一和方案二的第10、20工序都体现了工序集中，操作方便。方案一的相比于方案二加工两端面更为具体详细，因为两端面应该是不同工序，必须重新定位夹紧。方案一在粗镗之前进行了镗孔，而方案二在最后才进行镗孔、扩孔、攻螺纹。这样可能会影响之前已经加工好的表面。原则上也是不允许的。方案一做到了先面后孔、先粗后精。因为该零件是大批大量生产，考虑工厂的具体条件等因素，如设备、工、夹、量具等，故选择法案一。从方案一可以看出粗加工有粗铣底面A、粗铣底面孔平面及上面的螺纹孔面、粗铣支承孔右端面及底面的右端面、粗铣支承孔左边端面、钻螺纹孔5MM和底面孔98MM、粗镗支承孔。半精加工有半精铣底面A、半精镗支承孔。精加工有精铣底面A、精镗底面螺栓孔、精镗孔50H7至尺寸并倒角、攻螺纹M6及扩孔105并倒角。52选择定位基准粗基准的选择应是未经加工的面，第一步工序是粗铣底面A，我们选择70的两端面作为粗基准，然后以加工后的底面A为精基准加工几个孔的上表面及70的两个端面和底面A的右端面。再以底面A和工艺孔为精基准加工支承孔，这样就可以达到技术要求。所以粗基准就是70的两端面，精基准就是底面A和几个工艺孔。所以我们加工都是先加工精基准。53必要工序尺寸的计算套筒座的支承孔和底面A是重要的表面下面我们进行工序尺寸的计算。531支承孔的工序尺寸及公差计算支承孔孔径50H7，表面粗糙度为16，加工方案为粗镗、半精镗、磨削，下面求解各道工序尺寸及公差。（1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下。10精镗加工余量03MM见课程设计手册表540半精镗加工余量08MM见课程设计手册表539粗镗加工余量4MM见课程设计手册表539毛坯总余量各工序余量之和（03084）MM51MM（2）计算各工序尺寸的基本尺寸磨削后孔径应达到图样规定尺寸，因此磨削工序尺寸即图样上的尺寸3D0300050MM（设计尺寸）。其他各道工序基本尺寸依次为半精镗2D（5003）MM497MM粗镗1D49708MM489MM毛坯0D（4894）MM449MM（3）确定各道工序尺寸的公差及其偏差。工序尺寸的公差按各加工方法所能达到的经济精度确定，查阅相关“机械制造技术基础”教材中各种加工方法的经济加工精度表或参阅机械制造技术基础课程设计图29进行选择。精镗前半精镗取IT10级，查表得2T010MM机械制造技术基础课程设计表34粗镗取IT12级，查表得1T025MM机械制造技术基础课程设计表34毛坯公差取自毛坯图，这里查阅机械零件工艺性手册（GB/T64141999），取0T2MM。（4）工序尺寸偏差按“入体原则”标注精镗0300050MM半精镗1000749MM粗镗2500948MM毛坯孔2944MM为了清楚起见，把上述计算结果汇于表51中。表51孔的工序尺寸及公差的计算MM11工序名称工序间双边余量工序达到的公差工序尺寸及公差精镗03IT90300050半精镗08IT101000749粗镗4IT122500948毛坯孔2MM2944532底面A的工序尺寸及公差计算底面A经过了粗铣、半精铣和磨削。（1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下精铣加工余量05MM见课程设计手册表552半精铣加工余量13MM见课程设计手册表551粗铣加工余量2MM见课程设计手册表549毛坯总余量各工序余量之和（05132）MM38MM（2）计算各工序尺寸的基本尺寸。精铣平面后应该达到规定的尺寸，因此磨削工序尺寸即是图样上的尺寸，表面粗糙度16，磨削能达到的等级取H0630010MM。其他各工序基本尺寸依次为半精铣H（1005）MM105MM粗铣H（10513）MM118MM毛坯H（1182）MM138MM（3）确定各工序尺寸的公差及其偏差。工序尺寸的公差按各加工方法所能达到的经济精度确定，查阅相关“机械制造技术基础”教材中各种加工方法的经济加工精度表或参阅机械制造技术基础课程设计图210进行选择。精铣前半精铣去IT11级，查表得T2025MM机械制造技术基础课程设计表34粗铣取IT12，查表得T104MM机械制造技术基础课程设计表3412毛坯公差取自毛坯图，这里查阅机械零件工艺性手册（GB/T64141999），取0T2MM。4工序尺寸偏差的标注精铣0630010MM半精铣2500510MM粗铣06300811MM毛坯813MM为了清楚起见，把上述计算结果汇于表52中。表52底面的工序尺寸及公差的计算MM工序名称工序间余量工序达到的公差工序尺寸及公差精铣05IT80630010半精铣13IT112500510粗铣2IT1206300811毛坯2MM813MM533其他加工面的加工余量的确定具体可以根据相应的表查出结果如下粗铣底面工艺孔凸台平面（10MM）及螺纹上表面（10MM）。粗铣支承孔的两个端面及底面右端面（3MM）根据以上数据可以画出零件的毛坯图，见附页（见图纸1）。54选择机床及对应夹具、量具、刃具。541选择机床（1）工序10、20、30、40、70是铣削加工，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，根据工件尺寸选用X5020A立式铣床。（机械制13造技术基础课程设计表55）（2）工序50、120是镗孔、扩孔、攻螺纹。根据工件尺寸可以选用Z5125A型立式钻床。（机械制造技术基础课程设计表56）（3）工序60、80是粗镗，半精镗，根据工件尺寸可以选用T618型卧式镗床。（机械制造技术基础课程设计表59）542选择夹具除粗镗、半精镗及精镗支承孔需要用专用夹具外，其他的都可以用通用夹具。543选择量具本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考本书有关资料，选择如下。（1）加工底面及孔凸台平面时可用分度值001MM的螺旋测微器。（2）选择加工孔用量具。50H7MM孔经粗镗、半精镗、精镗三次加工。粗镗至2500948MM，半精镗1000749MM。粗镗孔2500948MM，公差等级为ITL2，选择测量范围30MM60MM的内径千分尺即可。半精镗孔1000749MM，公差等级为IT10，选择测量范围30MM60MM的内径千分尺即可。精镗孔0300050MM，由于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，故宜选用极限量规。根据孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规（GB/T63221986。（3）选择加工轴向尺寸所用量具可以选用005的游标卡尺进行测量。其他的可以选用通用量具。544选择刃具（1）铣削底面、孔凸台表面时，选用高速钢镶齿圆柱铣刀，直径D8014（2）镗孔时选用机夹单刃镗刀（3）镗孔89MM时，选用直柄麻花钻，直径89MM。（4）镗孔5MM时，选用直柄麻花钻，直径5MM。（5）攻螺纹时用M6的螺纹刀。（6）扩孔510MM时，用直径是510的高速钢锥柄扩孔钻。55确定切削用量工序10粗铣（1）确定切削用量A确定背吃刀量粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铣底面A的加工余量为2MM，选择背吃刀量2PAMM。B确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表572，选择每齿进给量ZF为02MM/ZC选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表572，选择切削速度40/MINCVM。（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表946，取粗铣高速钢镶齿圆柱铣刀磨钝标准为05MM，由表9。47查得刀具的耐用度180MINT。（3）确顶机床主轴转速SN1000100040159/31480SVNRMD。工序70半精铣（1）确定切削用量A确定背吃刀量半精铣时，背吃刀量一般为052MM，所以取背吃刀量等于其在此工15序的加工余量，即A13MM。B确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表572，选择每齿进给量ZF为03MM/ZC选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表572，选择切削速度346/MINCVM。（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表946，取粗铣高速钢镶齿圆柱铣刀磨钝标准为05MM，由表9。47查得刀具的耐用度180MINT。（3）确顶机床主轴转速SN10001000346138/31480SVNRMD。工序90精铣（1）确定切削用量A确定背吃刀量精铣时，精铣时一般为011MM或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即A05MM。B确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表572，选择每齿进给量ZF为012MM/ZC选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表572，选择切削速度49/MINCVM。（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表946，取粗铣高速钢镶齿圆柱铣刀磨钝标准为05MM，由表9。47查得刀具的耐用度180MINT。（3）确顶机床主轴转速SN161000100049195/31480SVNRMD。工序60粗镗（1）确定切削用量A确定背吃用量粗镗时，为提高效率，一般选择镗削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程镗完，所以粗镗大孔时加工余量为4MM，选择背吃刀量4PAMMB确定进给量和切削速度C根据机械制造技术基础课程设计表569，选择进给量为05MM/R切削速度为05M/S（2）确定镗刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术基础课程设计表37取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T50MIN。（3）确认机床主轴转速D600006000005119/31480SVNRMD工序80半精镗（1）确定切削用量A确定背吃用量半精镗时，半精镗时一般为0515MM或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即A08MM。B确定进给量和切削速度C根据机械制造技术基础课程设计表569，选择进给量为05MM/R切削速度为045M/S（2）确定镗刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术基础课程设计表37取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T50MIN。（3）确认机床主轴转速176000060000045107/31480SVNRMD工序100精镗（1）确定切削用量A确定背吃用量取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即A03MM。B确定进给量和切削速度C根据机械制造技术基础课程设计表569，选择进给量为03MM/R切削速度为04M/S（2）确定镗刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术基础课程设计表37取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T50MIN。（3）确认机床主轴转速60000600000495/31480SVNRMD工序50镗孔（1）确定切削用量A确定背吃刀量因为第一次镗孔的加工余量为98MM。一次工作行程钻完，所以选择背吃刀量A98MM。B确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表564，选择进给量F为05MM/RC确定切削速度根据机械制造技术基础课程设计表566,选择切削速度VC045M/S（3）确定铰刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术基础课程设计表37,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T100MIN。186夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工零件曲柄时，需要设计专用夹具。机床夹具（夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功能是实现对被加工工件的定位和夹紧。通过定位，使被加工工件在夹具中占有同一个正确的加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。本夹具是工序镗孔50H7而设计的专用夹具，加工曲柄零件小孔的夹具，根据课程设计任务要求中的设计内容设计钻床，需要设计加工小孔50H7的钻床夹具一套。61确定定位方案，选择定位元件每道工序的定位方案需要根据被加工零件的结构、加工方法和具体的加工要素等情况来确定。见机械制造技术基础课程设计表得加工平面上的通孔必须限制的自由度是X、Y方向的移动自由度和转动自由度；内孔为工件定位基准，短心轴限制X、Y的移动自由度；长心轴限制Y、X的移动自由度和转动自由度。结合本零件的实际情况，考虑工件的加工结构，可以采用“一面两销”的定位方式。采用18MM和10MM的孔