套筒类零件的加工工艺及夹具设计

模锻成形后切边，进行正热处理，模锻件进行热处理的目的是为了消除模锻件的过热组织或加工硬化组织，使模锻件改具有所需的力学性能，清理是为了提高模锻件的表面质量，改善模锻件的切削加工性能，模锻件需要进行表面处理，去除在生产过程中形成的氧化皮、所沾油污及其他表面缺陷等。
3.2.4.3
粗加套筒两端面之前应有锻件和热处理（退火）加工；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。
查表可知，套筒属于轻型机械，当零件的年产量在>5000-50000件/年时属于大批生产，所以套筒的生产类型为大批生产。
2.确定毛坯类型
2.1
套类零件的毛坯选择与零件的材料、结构及尺寸等因素有关。孔径较小的套类零件一般选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；当孔径较大时，即d 20mm时，常采用带孔的铸件或无缝钢管和锻件。由于内孔Ф40mm，所以套筒采用的是棒料。套筒在材料上多采用青铜、黄铜、铸铁和钢，也采用双金属结构即在钢套或铸铁套内壁浇铸一层巴氏合金。由于考虑到45钢的强度高、塑性好、韧性大，主要用来铸造负荷较大，具有良好的综合力学性能，适用于各种受力复杂的重要零件，所以套筒采用45钢，其热处理为退火，其制造方式为锻造。
Z525
游标卡尺、麻花钻、专用夹具
70
半精车Ф40孔和Ф80孔
CA6140车床
游标卡尺、YG车刀、专用夹具
80
半精车Ф90外圆
CA6140车床
游标卡尺、YG车刀、专用夹具
90
精车Ф40孔和Ф80孔
CA6140车床
游标卡尺、YG车刀、专用夹具
100
精车Ф90外圆
CA6140车床
游标卡尺、YG车刀、专用夹具
综上所述，按入体原则确定工序工步的工序尺寸公差，粗车： ，半精车： ；精车： 。
3.5
1、工序60-钻3*Ф6孔
机床：Z535立式钻床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ6
1)进给量取f=0.13mm/r
2)切削速度V=24~34m/min.取V=30m/min
3)确定机床套筒转速
图4.1定位方案
4.2.2
1.2
由零件图1.1可知，其材料为45钢。 该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。
其工艺分析为：外圆Ф90的尺寸公差等级为IT7，表面粗糙度Ra为3.2μm，外圆Ф90的轴线对内孔Ф40的轴线的同轴度要求为Ф0.02mm,内孔Ф40的尺寸公差等级为IT7，Ф40孔的底面表面粗糙度Ra为3.2μm，其轴线的右端面的表面粗糙度Ra为6.3μm，Ф40内孔对B面的垂直度要求为0.02mm，Ф6孔的轴线对A面的垂直度要求为0.1mm，位置度要求为0.2mm，套筒的顶端端面的表面粗糙度Ra为3.2μm，Ф80孔的底面的表面粗糙度Ra为3.2μm。
4.1.1
加工套筒孔3*Ф6mm，孔的轴线对孔 轴线的垂直度要求为0.1mm，位置度要求为0.2mm，A面的尺寸为 ，表面粗糙度为Ra3.2μm。
4.1.2
生产类型为大批量生产。
4.2
4.2.1
我们所加工的孔为圆周均布的3个孔，因此需要我们设计回转盘，同时我们采用φ80端面和φ40孔定位，因此为了方便我们采用心轴定位，把心轴和回转盘做成一体进行定位，心轴的端面定位工件的80端面，限制3个自由度，φ40用心轴的40外圆定位限制2个自由度，具体的定位方案如图4.1所示：
题目：
机械设计制造及其自动化专业，2014103210132，曾庆龙
*******
机械制造技术基础课程设计
1.
1.1
套筒类零件是机械加工中常见的一种零件，在各类机械中应用很广，主要起支承或导向作用。根据其功用，套筒类零件可分为支承旋转轴的各种形式的滑动轴承套、缸套类以及导套类。用作油缸、气缸时，承受较高的工作压力，同时还对活塞的轴向往复运动起导向作用。
表3-2套筒机械加工工序安排（初拟）
工序号
工序内容
简要说明
10
粗车左端端面
“先基准后其他”
20
粗车右端面，Ф40孔和Ф80孔
“先主后次”、“先粗后精”
30
粗车外圆及宽14mm的槽
“先主后次”、“先粗后精”
40
钻3*Ф6孔
“先粗后精”
50
精车Ф40和Ф80孔
“先面后孔”
60
精车Ф90外圆
“先粗后精”
3.2.4.2
ФФФФ
课程设计说明书
（2016-2017学年第二学期）
课程名称机械制造技术基础课程设计
设计题目设计套筒类零件的机械加工工艺规程及工艺装备
院（系）机电工程系
专业班级14级机械设计制造及其自动化1班
姓名曾庆龙
学号*************
地点实验楼
时间2017年5月至2017年6月
指导老师：陈金舰职称：讲师
粗车-半精车-精车
孔
IT7
Ra6.3
粗车-半精车-精车
外圆
IT9
Ra6.3
粗车-半精车-精车
孔
Ф6
IT10
Ra3.2
钻
槽
14
IT8
Ra3.2
粗车
左端面
90
IT8
Ra6.3
粗车
右端面
90
IT9
Ra6.3
粗车
3.2.2
该套筒的加工要求精度不是很高高，可将加工阶段划分为三个阶段，即粗加工、半精加工和精加工三个阶段。为保证加工精度要求，应尽量减少装夹次数，由于套筒要加工的有外圆、内孔、端面孔、槽和端面，根据具体需要初步确定的加工方法有钻、车、等。即钻（内孔）、粗车（外圆）；半精车（处圆、端面）；精车（外圆）。
表3.4 加工设备及工艺装备
工序号
工序内容
加工设备
工艺装备
10
锻造
20
热处理-退火
30
粗车左端端面
CA6140车床
游标卡尺、YG车刀、专用夹具
40
粗车右端面，Ф40孔和Ф80孔
CA6140车床
游标卡尺、YG车刀、专用夹具
50
粗车外圆及宽14mm的槽
CA6140车床
游标卡尺、YG车刀、专用夹具
60
钻3*Ф6孔
3.2.3
选用工序集中原则安排套筒的加工工序。该套筒的生产类型为大生产，可以采用万能型机床配以专用夹具，以提高生产率，而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。
3.2.4
3
3.1
3.2
3.2.1
3.2.2
3.1.2
Ф40mm孔为重要的表面，加工时要求余量小而均匀，因此应该选择Ф40mm短孔作为粗精准。考虑到该套筒零件精度要求不是很高，可选左端面为粗基准，这样可使定位和夹紧方便、可靠。基本可以保证Ф40孔的加工余量均匀，还可以保证Ф40mm孔与B面的垂直度要求，也保证了Ф6mm孔对A面的垂直度和位置度要求和Ф90mm的外圆对A面的同轴度要求。
3.2.5
表3.3气缸套机械加工工艺路线
工序号
工序内容
定位基准
10
锻造
20
热处理-退火
30
粗车左端端面
外圆、右端面面
40
粗车右端面，Ф40孔和Ф80孔
外圆、左端面
50
粗车外圆及宽14mm的槽
内孔、左端面
60
钻3*Ф6孔
内孔、外圆、左端面
70
半精车Ф40孔和Ф80孔
外圆、左端面
80
半精车Ф90外圆
内孔、左端面
2
94*52
槽
14
2
右端面
90
2
94*52
2.3
图2.1套筒毛坯图
3.工艺
3.1
定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类，提高生产率。
3.1.1
内孔 mm精度要求最高的孔，，而且也是该套筒的设计基准、装配基准和测量基准。为避免由于基准不重合而产生误差，保证加工精度，应选Ф40孔作为精基准，即遵循“基准重合原则”。同时为了定位可靠，使加工过程中稳定，减小振动，还可选右端面作为精基准。该套筒以一短孔和一端面作为精基准，即Ф40和左端面，体现了“基准统一”原则。
90
精车Ф40孔和Ф80孔
外圆、左端面
100
精车Ф90外圆
110
去毛刺
120
检验
130
入库
3.3
机床和工艺装备的选择应在满足零件的加工工艺的需求和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。
套筒产类型为大批生产，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备，所选用的夹具均为专用夹具。各工序加工设备及工艺装备的选用见表3.4.
110
去毛刺
120
检验
130
入库
3.4
1、工序90-精车Ф40孔和Ф80孔、工序70-半精车Ф40孔和Ф80孔和工序40-粗车右端面，Ф40孔和Ф80孔
查表可知，基孔制7、8、9级孔的加工余量可得，Ф40孔的精车余量 ；粗车余量 ；半精车余量 。查表可知，孔的加工方案的经济精度和表面粗糙度，可依次确定各加工工序尺寸的加工精度等级，粗车：IT12；半精车：IT10；精车：IT7。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工序的公差值，粗车：0.16；半精车：0.048：精车：0.025。
4)确定机床套筒转速
ns= = 944r/min
与944r/min相近的机床转速为1000r/min。现选取 =1000r/min。
所以实际切削速度 = =
4. 专用钻床夹具设
4
4.1
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。为工序60-钻3*Ф6mm孔设计钻床专用夹具，所用机床为Z525钻床，大批生产类型。
3.2.3
3.2.4
3.2.4.1
遵循“先基准后其他”顺序，首先加工精基准——钻Ф40mm孔；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——外圆Ф90mm，后加工次要表面——槽；遵循“先面后孔”原则，先加工右端面、左端面，再加工孔Ф40和Ф80孔。由此初拟套筒机械加工工序安排，见表3-2所示：
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=89m/min
4)确定机床套筒转速
ns= = 404r/min
与404r/min相近的机床转速为400r/min。现选取 =400r/min。
所以实际切削速度 = =
3、工序100-精车Ф90外圆
3.2.1
根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表可知，平面加工方案的经济精度和表面粗糙度以及孔的加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定套筒零件各表面的加工方法。如下表3.1所示：
表3.1套筒零件的各表面加工方案
加工表面
尺寸及偏差/mm
尺寸等级精度
表面粗糙度/μm
加工方案
备注
孔
IT7
Ra3.2
1) 切削深度 单边余量为Z=0.5mm
2) 进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r
3)计算切削速度
其中： =342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数 见《切削手册》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=89m/min
ns= in相近的机床转速为1450r/min。现选取 =1450r/min。
所以实际切削速度 = =
2、工序90-精车Ф40孔和Ф80孔
1) 切削深度 单边余量为Z=0.5mm
2) 进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r
3)计算切削速度
其中： =342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数 见《切削手册》表1.28,即
加工此零件时，应尽量统一定位基准，减少装夹次数，这样有利于保证零件的加工精度。
套筒零件的材料45钢，45钢的可锻性好，因此可用锻造的方法 因为是大批生产，采用模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。
其零件图如下所示：
图1.1套筒零件图
1.3
根据题目可知，产品的年产量为6000台/年，每台产品中该零件数量为1件/台；结合生产实际，备品率 和废品率 分别去3%和0.5%，；零件年产量为
3.2
工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分加工阶段、决定工序的集中与分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其辅助工序。其原则是，在合理保证零件的几何形状、尺寸精度、位置精度、表面质量的前提下，尽可能提高生产率，降低生产成本，取得较的经济效益。在此基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终选择一个最经济合理的加工方案。
2.2
2.2.1
由套筒的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为一般精度。
2.2.2
该套筒的材料为45钢，其碳的质量分数小于0.65%，故该锻件的材质系数属M1级。
2.2.3
表2-1套筒加工余量及锻件毛坯尺寸公差mm
加工表面
零件尺寸
机械加工余量
毛坯公差
（极限偏差）
毛坯尺寸
外圆
Ф90
2
孔
2
孔
2
左端面
90