软硬管——机械制造工艺学课程设计

1、机械制造工艺学课程设计说明书 课 题:软硬接头零件设计学生姓名：专 业：学 号：班 级：指导教师：机械工程学院2011年12月28日课程设计任务书2011-2012学年第一学期机械工程 学院 机械工程及自动化 专业 091 班级课程名称： 机 械 制 造 课 程 设 计 设计题目： 软硬管接头得制造 完成期限：自 2011年12 月 22日 至 2011年12月28 日 内容及任务设计内容：（一）对零件（中等复杂程度）进行工艺分析，画零件图。（二）选择毛坯的制造方式。（三）制订零件的机械加工工艺规程1选择加工方案，制订工艺路线；2选择定位基准； 3选择各工序所用的机床设备和工艺装备（刀具、夹具

2、、量具等）；4确定加工余量及工序间尺寸和公差；5确定切削用量（四）填写工艺文件1填写机械加工工艺卡片；2填写机械加工工序卡片。（五）编写设计说明书。 设计任务：掌握机械制造过程中的加工方法、加工装备等基本知识，提高学 生分析和解决实际工程问题的能力，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。 每个学生应在教师指导下，独立完成以下任务：1机械加工工序卡片一套；2设计说明书一份。进度安排起止日期工 作 内 容2011.12.22-2011.12.22熟悉课题、查阅资料2011.12.23-2011.12.25零件分析，画零件图2011.12.26-2011.12.27制订零

3、件加工工艺规程2012.12.27-2011.12.28填写工艺文件，编写设计说明书主要参考资料【1】机械制造工艺学/王先逵主编.2版.北京：机械工业出版社，2006.1（2011.6重印）【2】金属工艺学/邓文英，宋力宏主编.5版.北京：高等教育出版社，2008,4（2010重印） 【3】互换性与测量技术/徐学林主编.2版.长沙：湖南大学出版社，2009,.7（2010.8重印）【4】机械制图/王巍主编.2版.北京：高等教育出版社，2009.6【5】金属材料切削加工手册/赵如海主编.2版.上海：上海科学技术出版社，2006.11 指导老师（签字）： 年 月 日 系（教研室）主任（签字）： 年

4、 月 日目录第一章 零件图样的工艺性分析.3第二章 确定毛坯4.第三章 工艺加工路线的确定7第四章 加工设备和工艺设备10.第五章 加工余量的确定、工序尺寸及公差的计算10第六章 确定切削用量12第七章 填写工序卡19.第八章 设计感言20参考资料20第一章 零件图样的工艺性分析1.接头的工作原理该零件可作为软管和硬管相接的过渡零件，左端接软管，右端接螺纹钢管。该零件在使用过程中能起到一定的缓冲作用，能过缓和一定的液压冲击。2.零件图样分析 a.该零件为回转体零件，主要的加工表面是，外圆表面，除了尺寸要求外还涉及到了表面粗糙度特殊要求，为保证精度要求在加工时需要重点考虑。b.该零件外表面属于阶

5、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。c.右端要求与硬管连接，所以做成M451.5螺纹接头。d.为与管子结合面，配合要求较高，所以外圆表面粗糙度为1.6um 。e.外圆表面的粗糙度要求为。f.外圆表面粗糙度要求为。g.为了减少应力集中，过渡圆角R=1mm。h.其余未标明表面粗糙度的表面为3.2um 。3.零件的工艺分析（1）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

6、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。(2)在加工过程中介于要达到一定的精度和粗糙度要求，应该采用适当的加工方法。有特殊要求的外圆面采用粗车半精车磨削的加工方法达到所要求的尺寸精度和粗糙度。对于孔的加工，采用镗孔的加工方法，粗镗精镗。对于螺纹的加工采用普通的车外圆螺纹的加工方法便可达到所需要求。（3）该零件的加工过程引入了车削，镗孔等加工方式，对零件的本身力学特性势必会产生一定的影响，为了保证零件的使用要求必须做到合理安排加工工序。（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

7、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（一）、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。（二）、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0.6

8、5%的碳素钢，故该锻件的材质系数属级。3、零件总的加工余量 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。 外圆各表面的毛坯加工余量的确定。其粗糙度1.6m的要求，对其加工的方案：粗车半精车磨削。由金属机械加工工艺人员手册表13-4查得：所有外圆表面磨削余量为0.4；半精车余量为1.5；粗车余量为4.4，可得加工总余量为6.3，取总加工余量为7。 确定各工序的加工精度和表面粗糙度。由金属机械加工工艺人员手册表4-32查得：磨削后为IT7,Ra1.25m；半精车后为IT8，Ra3.

9、2m;粗车后为IT11，Ra16um。 （2）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0.3IT103.232粗镗1.5IT12431.7锻造-230（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）每个端面毛坯加工余量

10、的确定。表面粗糙度要求Ra3.2m，确定其加工方案：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。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半精车0.5IT103.2108粗车1.5IT1216108.5锻造2110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.（三）、绘制锻件毛坯图第三章 工艺加工路线的确定(一)选择定

11、位基准1 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。 2 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。（二）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左端面IT103.2粗车-半精车右端面IT103.2粗车-半精车外圆面IT71.6粗车-半精车-磨削左端孔IT103.2粗镗-半精镗右端锥孔IT83.2数控加工退刀槽IT103.2粗车-半精车螺纹（

12、三）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、半精加工和局部磨削加工几个阶段。 在粗加工阶段，首先要将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，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，最后再进行磨削加工。（四）工序顺序的安排1.机械加工工序 （1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准。 （2）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。 （3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。 （4）遵循“先面后孔”原则，先加工端面，在加工孔径大的孔。2.热处理工序 为了改善工件材料的力学物理

13、性质和切削性能，在加工前可进行调质处理。3.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79,50，52,45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度，为磨削加工做好准备。它包括轴向各处外圆、台肩的半精车和中心孔等。磨削加工阶段磨削加工阶

14、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磨削加工、对有公差要求外圆的50和52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： 模锻后调质处理-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-磨削加工-后续处理。（五）确定工艺路线 根据上述的分析和具体的工作条件及经济合理性制定完整的工序路线图：工序1：粗车右端面，外圆面，采用卧式车床CA6140加工，以为定位基准，中心轴线为辅助基准；工序2：粗车左端面，外圆面，采用卧式车床CA6140加工，以为定位基准；工序3：半精车右端面，外

15、圆面，采用卧式车床CA6140加工，以为定位基准；工序4：半精车左端面，外圆面，采用卧式车床CA6140加工，以为定位基准；工序5：粗精镗左端孔，采用卧式镗床T618加游标卡尺，以为定位基准；工序6：磨削，外圆面，以为定位基准；工序7：磨削外圆面，以为定位基准；工序8：倒半径为5的圆角；工序9：倒半径为2的半圆角槽；工序10：车外螺纹，采用卧式车床CA6140加工，以为定位基准；工序11：加工锥度为1:20的内孔，采用数控立式车床CK516E，以为定位基准；工序12：倒各端面倒角，手工去毛刺，成检。第四章 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

16、，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。2. 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，卡规等。第五章 加工余量的确定、工序尺寸及公差的计算主加工表面为， ，外圆面，其中和不仅需满足公差要求而且要满足表面粗糙度要求。零件右端面30长度尺寸要满足一定的公差要求，各表面的各个加工工序的加工余

17、量如下：79工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸磨削0.4IT71.679半精车1.5IT103.279.4粗车4.4IT121680.9锻造28650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0.4IT71.650半精车1.5IT103.250.4粗车4.4IT1216锻造252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0.4IT71.6半精车1.5IT103.2粗车4.4IT1216锻造2工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/

18、um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm半精车0.5IT83.235粗车1.5IT121635.5锻造237372第六章 确定切削用量粗车端面：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。2. 切削用量1）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。2）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/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

19、查得切削速度计算公式，带入得v=48.9M/min,取为V=50m/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15-1,工时计算；其中L=54mm,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=0.46min。2）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）T，这里取 =0.15T，则=0.46*0.15=0.069min.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79，50，52，45外圆，粗车加工余

20、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。2. 切削用量1）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。2）确定每次进给量f 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=0.81.2mm/r故选择：f=1.1mm/r。3）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v60m/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15-1,加工属于同时切削几个表面，得工时计算；式中l=28mm,l=3

21、0mm,l=10mm,l=35mm;n=700r/min,i=4,带入得T=0.535min。2）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=0.535*0.2=0.107min.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。2. 切削用量1）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。2）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-

22、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V90m/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15-1,工时计算；其中L=54mm,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=0.514min。2）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）T，这里取 =0.15T，则=*0.15=0.077min.半精车外圆：1. 加工条件工件材料：45钢,b =600MPa，模锻;加工要求：半精车79，50，52，4

23、5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。2. 切削用量1）确定切削深度ap 半精车选择ap=1.5mm，分几次走刀完成。2）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=0.40.7mm/r故选择：f=0.5mm/r。3）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v90m/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15-1,加工属于同时切削几个表面，得工时计算；式中l=2

24、8mm,l=30mm,l=10mm,l=35mm;n=700r/min,i=3,带入得T=0.883min。2）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=0.883*0.2=0.177min.加工退刀槽：1. 加工条件工件材料：45钢,b =600MPa，模锻;加工要求：车R2退刀槽，粗车余量1.5mm,半精车加工余量0.5mm；机床：采用卧式车床CA6140加游标卡尺。刀具：圆头车刀。2. 切削用量1）确定切削深度ap 粗车选择ap =1.5mm,半精车选择ap=0.5mm，分几次走刀完成。2）确定每次进给量f 根据金属机械加工工艺人员手册表1

25、4-10可知,粗车进给量f=0.48-0.64半精车时,进给量f=0.260.35mm/r故选择：f=0.5mm/r,f=0.3。3）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v90m/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15-1续,得工时计算；式中L=2mm，i=3,i=2;所以=0.017min,=0.019min。2）辅助时间的计算 切槽辅助时间很小，在此就忽略不计。镗孔：1. 选择刀具 根据金属机械加工工艺人员手册表10-17续，选择单刃镗刀，材料为硬质合金。规格为BHL=101050。2. 选择镗削用量 A

26、.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/r（3）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。 B.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/r（3）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。3、 计算工时查金属机械加工工艺人员手册表

27、8-34 T618镗床机床转速范围0-1000r/min,取n=500r/min。；式中L=30，=2，=1所以带入得=0.3min；=0.24min。磨削外圆面：1. 加工条件工件材料：45钢,b =600MPa，半精车;加工要求： 磨削50和52外圆表面；使加工精度达到和机床：外圆磨床MMB1312加游标卡尺。磨具：选用平面砂轮。2. 磨削用量1）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。2）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.3）计算工件回转磨削速度vc根据根据金属机械加工工艺人

28、员手册表14-129查得磨削速度v13m/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；式中L=30mm,;h=0.5;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=500r/min。带入得：=0.39min,=0.13min。2）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=0.39*0.2=0.087min.=0.13*0.2=0.026min.螺纹加工： 要求：加工右端M451.5的螺纹机床：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/