套筒座夹具设计

套筒座的机械加工工艺规程及夹具设计摘要： 本次课程设计的课题是套筒座的机械加工工艺规程及夹具设计， 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， 还有工艺规程卡片一张和工序卡两张张。 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。关键词： 套筒座 基准 工序 工艺 夹具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。4 .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。3零件的工艺分析3.1 分析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R3-R5,倒角1.5x45,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。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0.01;套筒支承孔的圆柱度是0.01;套筒支承 孔内表面粗糙度Ra值为1.6;底面的表面粗糙度要求是 Ra值为1.6;还有套筒支承孔两端面表面粗糙度是 R a值为6.3;地面螺栓孔和顶面螺纹孔上表面粗糙度要求是Ra值为12.5。3.2 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 6.3就可以了。3.3 分析零件的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 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530-620C。，经长时间保温（2-6h）,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。3.4 画零件图见附页4毛坯的选择根据生产纲领和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零件材料为HT250钢，采用金属型铸造， 精度可达到3.210,因此毛坯的加工余量比较小。5机械加工工艺路线的确定5.1 定位基准的选择粗基准的选择应是未经加工的面，第一步工序是粗铳底面A,我们选择 空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 T 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 里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。5.2 制定加工工艺路线 万案一：工序10:以中70mm处外圆及端面定位，粗铳底面 A;工序20:以粗铳后的底面A为基准，粗铳底面孔平面及上面的螺纹孔面；工序30:以甲70mm外圆及底面定位，粗铳支承孔右端面及底面的右端面；工序40:以粗加工的圆中70mm外圆及底面A定位，粗铳支承孔左边端面； 工序50:以粗加工的底面 A定位，第一次钻螺纹孔 空5mm和底面中9.8mm； 工序60:以粗加工的底面A和工艺孔作为精基准，粗链支承孔；工序70:以堡70mm圆及两端面定位，半精铳底面 A;工序80:以半精铳的底面A定位，半精镇支承孔；工序90:以粗加工的中70mm及两端面定位精铳底面 A至尺寸；工序100:精链孔里50H7至尺寸并倒角；工序110:以精加工后的底面A定位，攻螺纹M6及扩孔中10.5并倒角； 工序120:检验入库。万案一：工序10:粗铳套筒座底面A;工序20:粗铳6个T 20及2个中12凸台端面到尺寸；工序30:粗铳套筒座的左右端面到尺寸；工序40:粗链中50H7的孔；工序50:半精铳套筒座底面；工序60:半精镇里50H7的孔；工序70:精铳套筒座底面到尺寸；工序80:精链中50H7的孔到尺寸并倒角；工序90:钻6个里10.5孔到尺寸并倒角;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；方案一在粗链之前进行钻孔，而方案二在最后才进行钻孔、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铳底面 A、粗铳底面孔平面及上面的螺纹 孔面、粗铳支承孔右端面及底面的右端面、粗铳支承孔左边端面、钻螺纹孔 里5mm和底面孔中9.8mm、粗链支承孔。半精加工有半精铳底面 A、半精 镇支承孔。精加工有精铳底面 A精链底面螺栓孔、精链孔50 50H7至尺寸 并倒角、攻螺纹M6及扩孔中10.5并倒角。5.3 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5.3.1 支承孔的工序尺寸及公差计算支承孔孔径T 50H7,表面粗糙度为1.6,加工方案为粗链、半精链、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。精链加工余量=0.3mm(见课程设计手册表5-40)半精链加工余量=1.0mm(见课程设计手册表5-39)粗链加工余量=1.5mm(见课程设计手册表5-39)毛坯总余量二各工序余量之和=(0.3+1.0+1.5) mm=2.8mm(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D3 = *500.030.mm (设计尺寸)。其他各道工序基本尺寸依次为半精链 D2= (50-0.3) mm=49.7mm粗链 D1=(49.7-1.0)mm=48.7mm毛坯 D0= (48.7-1.5) mm=47.2mm(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2-9进行选择。精链前半精链取IT10级，查表得T2=0.10mm(机械制造技术基础课程设计表3-4)粗链取IT12级，查表得T1=0.25mm(机械制造技术基础课程设计表 3-4)毛坯公差取自毛坯图，这里 查阅机械零件工艺性手册(GB/T6414-1999), MT0=_2mrm(4)工序尺寸偏差按“入体原则”标注精专堂：,5000030 mm半精镇：, 49.700.10 mm粗链：48.700.25 mm毛坯孔：46二2 mm为了清楚起见，把上述计算结果汇于表5-1中。表5-1孔的工序尺寸及公差的计算mm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锋0.3IT9弼0产0半精锋1.0IT10*49.700.10粗链1.5IT12*48.700.25毛坯孔-士2 mm*46 25.3.2底面A的工序尺寸及公差计算底面A经过了粗铳、半精铳和磨削。(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铳加工余量=0.3mm(见课程设计手册表5-52)半精铳加工余量=1.0mm(见课程设计手册表5-51)粗铳加工余量=2.0mm(见课程设计手册表5-49)毛坯总余量二各工序余量之和=(0.3+1.0+2.0) mm=3.3mm(2)计算各工序尺寸的基本尺寸。精铳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1.6,磨削能达到的等级取 H=1000.063 mm。其他各工序基本尺寸依次为半精铳 H= (10+0.3) mm=10.3mm粗铳 H= (10.3+1.0) mm=11.3mm毛坯 H= (11.3+2.0) mm=13.3mm(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2-10进行选择。精铳前半精铳去IT10级，查表得T2=0.10mm(机械制造技术基础课程设计表3-4)粗铳取IT12,查表得r=0.4mm(机械制造技术基础课程设计表 3-4)毛坯公差取自毛坯图，这里 查阅机械零件工艺性手册(GB/T6414-1999),取 T0 = 2mm。(4)工序尺寸偏差的标注精铳：1000.063 mm半精铳：10.300.10 mm粗铳：1 1.300.40 mm毛坯：14 mm为了清楚起见，把上述计算结果汇于表 5-2中表5-2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铳0.3IT81013半精铳1.0IT1010.3,10粗铳2.0IT1211.300.40毛坯-2 mm1425.3.3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铳底面工艺孔凸台平面（3.5mm）及螺纹上表面（3.5mm）。粗铳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）。5.4 选择机床及对应夹具、量具、刃具。5.4.1 选择机床（1）工序10、20、30、40、70是铳削加工，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立式铳床。（机械制造技术基础课程设计表5-5）（2）工序50、120是钻孔、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 5-6）（3）工序60、80是粗链，半精链，根据工件尺寸可以选用T618型卧式链床。（机械制造技术基础课程设计表 5-9）5.4.2 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 0.01mm的螺旋测微器。（2）选择加工孔用量具。 粗链孔448.700.25 mm公差等级为IT12 ,选择测量范围30mm-60mm 的内径千分尺即可。 半精链孔149.70100 mm公差等级为IT10,选择测量范围30mm-60mm 的内径千分尺即可。 精链孔15000030 mm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/T 6322-1986)。(3)选择加工轴向尺寸所用量具可以选用0.05的游标卡尺进行测量。其他的可以选用通用量具。5.4.3选择刃具(1)铳削底面、孔凸台表面时，选用高速钢镶齿圆柱铳刀，直径D=80(2)镇孔时选用机夹单刃键刀。(3)钻孔19.8mnW,选用直柄麻花钻，直径e98mm(4)钻孔帕mm寸，选用直柄麻花钻，直径45mm(5)攻螺纹时用M6的螺纹刀。(6)扩孔弧0.5mnW,用直径是 弧0.5的高速钢锥柄扩孔钻。5.5确定切削用量工序10粗铳(1)确定切削用量a.确定背吃刀量粗铳时，为提高铳削效率，一般选择铳削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铳底面A的加工余量为2mm,选择背口刀量a =2mmpb.确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表 5-72,选择每齿进给量 fz为0.2mm/z.c.选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-72,选择切削速度vc=40m/min(2)确定铳刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表9.4-6,取粗铳高速钢镶齿圆柱铳刀磨钝标 准为0.5mm,由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180min。(3)确顶机床主轴转速和实际切削速度1000v 1000 40ns =159r / m。二 d 3.14 80按照X5032铳床说明书选取实有的机床主轴转速为190r/m,故Vc二 nd10003.14 190 801000= 47.73r/m15(4)校验机床功率根据工艺综合表3-1知，单位切削力Kc =1118N/mm2,KfFc =1;查表3-3,得Kvbfc =1.20；其它切削条件修正系数为1,故切削力和切削功率Fc = KcapfKfF Kvbf =1118 2 0.2 1 1.20N = 536.64N cc p ccPm = FCvc/6000 = 0.43kW已知X5020机床主电动机功率R=3.5kW,取机床效率4=0.75则Pm . =0.45/0.75 = 0.57kW PE故机床功率够用。(5)计算基本工时根据基本工时的计算公式 Tb=L/ vf, L=l+ y+A;L刀具的行程长度(mm),l切削加工长度(mm),y+-切削时的入切量及超切量(mm),查表得y+A=20mm则Tb = L/vf =(120 20)/40min =3.5min -210s工序70半精铳(1)确定切削用量a.确定背吃刀量半精铳时，背吃刀量一般为 0.52mm,所以取背吃刀量等于其在此工 序的加工余量，即a=1.0mm。b.确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表5-72,选择每齿进给量 fz为0.2mm/z.c.选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表5-72,选择切削速度vc = 40m/min。(2)确定铳刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表9.4-6,取粗铳高速钢镶齿圆柱铳刀磨钝标准为0.5mm,由表9.4-7查得刀具的耐用度T =180 min 0(3)确顶机床主轴转速ns1000v 1000 40 ,ns = 159r / m。二 d 3.14 80工序90精铳(1)确定切削用量a.确定背吃刀量精铳时，精铳时一般为0.1-1mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.3mm。b.确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表5-72,选择每齿进给量 fz为0.15mm/z.c.选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-72,选择切削速度vc = 45.6m/min。(2)确定铳刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表9.4-6,取粗铳高速钢镶齿圆柱铳刀磨钝标准为0.5mm,由表9.4-7查得刀具的耐用度T =180 min 0(3)确顶机床主轴转速ns1000v1000 45.6 .c , .ns182r/min二d3.14 80工序60粗链(1)确定切削用量a.确定背吃用量粗链时，为提高效率，一般选择链削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程链完，故粗链大孔时加工余量为1.5mm,选择背吃刀量为ap = 1.5mmpb.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5-69,选择进2&量为0.5mm/r切削速度为0.5m/s.(2)确定键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 3-7取粗链时单刃键刀刀具的耐用度 T=50min。(3)确认机床主轴转速 错误！未找到引用源。60000V 60000 0.5 一人，ns119r/m二 d 3.14 80工序80半精链(1)确定切削用量a确定背吃用量半精链时，半精链时一般为0.5-1.5mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=1.0mm。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5-69,选择进2&量为0.5mm/r切削速度为0.45m/s(2)确定键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 3-7取半精链时单刃链刀刀具的耐用度 T=50min。(3)确认机床主轴转速160000v 60000 0.45，ns = = 107r / m二 d 3.14 80工序100精链(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a=0.3mm。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5-69,选择进2&量为0.3mm/r切 削速度为0.4m/s。(2)确定键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 3-7取半精链时单刃链刀刀具的 耐用度T=50min。错误！未找到引用源。60000v = 600004 5r/m(3)确认机床主轴转速3.14 80ns工序50:钻孔(1)确定切削用量a.确定背吃刀量因为第一次钻孔的加工余量为9.8mm。一次工作行程钻完，所以选择背 吃刀量a=9.8mm。b.确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表 5-64,选择进给量f为0.5mm/rc.确定切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-66,选择切肖I速度Vc=0.25m/s(3)确定钱刀的磨钝标准及耐用度根据表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度 T=100min。6.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。 本夹具是工序键孔 50H7而设计的专用夹具，加工套筒座支承孔的夹具， 根据课程设计的任务要求，需要设计加工小孔 50H7的链床专用夹具一套6.1 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。根据工艺综合课程设计的要求，设计 6 50H决配 孔的专用链孔夹具，本夹具将用于 T618型卧式链床。经分析，本夹具没有 严格的技术要求，因此，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。由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。采用左右两侧两个420mm的孔作为两销的位置，而以底平面作 为主要定位面加工50H%本工序要求保证的位置精度主要是支承孔距离底 平面的距离为80 0.02,根据基准重合的原则，选择底平面为主要的定位基 准，零件图上规定的定位基准是恰当的，定位元件选择短销，从而实现6个自由度的全面定位6.2 选择定位方式和定位元件由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。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。采用左右两侧两个420mm的孔作为两销的位置，而以底平面作为主要定位面加工50H%本工序要求保证的位置精度主要是支承孔距离底平面的距离为80 + 0.02 ,根据基准重合的原则，选择底平面为主要的定位基准，零件图上规定的定位基 准是恰当的，定位元件选择短销，从而实现 6个自由度的全面定位。6.3 确定导向装置孔050H9,加工要求比较高，夹具选用快换链套作为导向元件，相应的 机床上采用快换夹头。6.4 确定夹紧机构针对成批生产的工艺特征，此夹具选用螺旋压板夹紧机构压夹工件，在 定位销商直接做出一段螺杆。装夹工件时，先将工件定位孔装入带有螺母的 定位销上，接着向右移动V型块使之于工件顶端实现定位，然后工件与螺母 之间插上开口垫圈，拧紧螺母压紧工件。6.5 确定其他装置为减小工件加工时的变形，保证加工时工艺系统的刚度，靠近工件的加 工部位增加辅助支撑，设计活动 V型块的矩形导向和螺杆驱动装置。参考文献1孟少农.机械加工工艺手册M .北京：机械工业出版社，1991.2黄如林.金属加工工艺及工装设计 M .北京：化学工业出版社，2006.3艾兴 肖诗纲.切削用量简明手册M .北京：机械工业出版社，2004.4李益民.机械制造工艺设计简明手册M .哈尔滨：机械加工出版社，1994.5柯建宏.机械制造技术基础课程设计M .武汉：华中科技大学出版社，2008.6熊良山 严晓光张福润.机械制造技术基础M .武汉：华中科技大学出版社， 2007.16