套筒加工工艺规程.docx
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套筒加工工艺规程
课
程
设
计
题目:
套筒加工工艺规程设计
所属学院:
控制工程学院
所在班级:
5101308
学号:
5101308
姓名:
肖琪
指导教师:
赵玉倩
完成日期:
2013年7月17日
课程设计要求....................................................................................3
1、零件分析....................................................................................4
2、产品类型确定............................................................................4
3、确定毛坯....................................................................................4
4、确定各加工表面的加工、定位及方案加紧............................6
5、安排工艺过程............................................................................8
6、工序设计....................................................................................9
(1)绘制工序图,选择机床、工艺装备....................................9
(2)确定工序尺寸........................................................................10
(3)切削用量的制定..................................................................13
七、课程设计总结..........................................................................16
套筒零件机械加工工艺过程卡......................................................17
套筒零件机械加工工序卡
(一)..................................................18
套筒零件机械加工工序卡
(二)..................................................19
附录..................................................................................................20
设计题目:
套筒的机械加工工艺规程设计
设计参数:
下图示为套筒,材料45#钢,是某产品上的一个零件。
该产品年生产4000台,产品零件备品率4%,机加工废品率1%。
编制其机械加工规程。
设计任务:
1)被加工零件的零件图和三维仿真图;
2)零件毛坯二维图;
3)机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片;
4)编写课程设计说明书。
1、零件分析
该零件结构简单明了,结构工艺性好,无不方便加工之处。
φ60外圆、3×1凹槽尺寸精度均为11级,φ20+00.033孔、φ25+00.033孔、φ40-00.039外圆尺寸精度均为准公差8级,表面粗糙度要求最高是Ra≤1.6um,未标注形位公差,无热处理要求,是一个加工要求中等的零件。
但是轴向尺寸20-00.2和65-00.2不便直接测量,如何保证其精度是该零件加工和检测的一个重点。
2、确定生产类型
1、生产纲领:
根据以知数据可求得该零件的年生产纲领。
N=Qm(1+a%+b%)
=4000×1×(1+4%+1%)
=4200(件/年)
2、生产类型的划分:
查表1-1可得确定该零件生产类型为中批生产类型。
表1-1机械加工零件生产类型划分
生产类型
重型零件
中型零件
轻型零件
单件生产
<5
<20
<100
成批生产
小批生产
5~100
20~200
100~500
中批生产
100~300
200~500
500~5000
大批生产
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生产
>1000
>5000
>50000
3、确定毛坯
根据该零件的材料、生产类型、结构形状、尺寸大小、技术要求等的因其选用棒料。
经查表1-2取棒料直径为φ67x106mm.
表1-2常用毛坯制造方法及其工艺特点
毛坯制造方法
最大质量/(kg)
最小壁厚/(mm)
形状复杂程度
适用材料
适用生产类型
毛坯尺寸公差/(mm)
表面粗糙度/(Ra/μm)
生产率
其他
铸造
手工木磨砂型
无限制
3~5
复杂
铁碳合金、有色金属及其合金
单件及中小批量生产
1~8
-
低
表面有气孔、砂眼、结砂、硬皮等
金属模机器砂型
250
3~5
复杂
铁碳合金、有色金属及其合金
大批大量生产
1~3
-
高
表面有气孔、砂眼、结砂、硬皮等
金属型浇注
100
1.5
一般
铁碳合金、有色金属及其合金
大批大量生产
0.1~0.5
12.5~6.3
高
结构细密,能承受较大压力
离心铸造
200
3~5
回转体
铁碳合金、有色金属及其合金
大批大量生产
1~8
12.5
高
力学性能好,砂眼少,
壁厚均匀
压铸
10~16
0.5(锌)10(其他合金)
取决于模块
有色金属合金
大批大量生产
0.05~0.15
6.3~3.2
高
直接出成品,设备昂贵
熔模铸造
小型零件
0.8
较复杂
难加工
材料
单件及成批生产
0.05~0.2
12.5~3.2
一般
直接出成品,铸件性能好
锻造
自由锻造
无限制
无限制
简单
碳素钢
合金钢
单件及小批生产
1.5~10
-
低
-
模锻
100
2.5
由锻模决定
碳素钢
合金钢
成批及大量生产
0.2~2
12.5
高
锻件力学性能好
精密模锻
100
1.5
由锻模决定
碳素钢
合金钢
成批及大量生产
0.05~0.1
6.3~3.2
高
模锻精度高,加热条件好,变形小
板料冷冲压
板料厚度0.2~6
较复杂
各种
板材
大批大量生产
0.05~0.5
1.6~0.8
高
有一定的尺寸、形状精度,可满足一般的装配使用要求
型材
热轧型材
圆钢直径
Φ10~Φ250
圆、方、扁、槽等形状
碳素钢
合金钢
各种批量
1~2.5
12.5~6.3
高
普通精度
冷轧型材
圆钢直径
Φ3~Φ60
圆、方、扁、槽等形状
碳素钢
合金钢
大批大量生产
0.05~1.5
3.2~1.6
高
精度高
价格贵
4、确定各加工表面的加工、定位及方案加紧
1、加工方案:
φ40-00.039外圆和尺寸精度(IT8)及表面质量要求(Ra≤3.2),查表1-3,φ40-00.039外圆加工方更方便,取粗车-半精车(精车)。
3×1凹槽和φ60外圆尺寸精度(IT11)及表面质量要求(Ra≤12.5),查表1-3,取粗车。
φ25+00.033孔尺寸精度(IT8)及表面质量要求(Ra≤3.2),由于φ25+00.033孔是平底孔,不便用扩孔钻扩孔和用绞刀绞孔,也无需要镗床镗孔(因为该零件是小型回转体),在车床上车孔。
φ20+00.033孔的表面粗糙度较细(Ra≤1.6),结合其尺寸精度(IT8)和毛坯查表1-4取其加工方案为钻-扩-绞。
大端面上的通槽要求低,一次铣削即可。
表1-3外圆表面加工方案的经济精度和经济粗糙度
序号
加工方案
经济精度/IT
经济粗糙度/(Ra/μm)
适用范围
1
粗车
11~13
25~6.3
适用于淬火钢以外的各种金属零件加工
2
粗车-半精车(精车)
8~10
6.3~3.2
3
粗车-半精车-精车
7~8
1.6~0.8
4
粗车-半精车-精车-滚压(抛光)
6~8
0.2~0.025
5
粗车-半精车-磨
6~8
0.8~0.4
适用于淬火钢、未淬火钢,不宜用于有色金属加工
6
粗车-半精车-粗磨-精磨
5~7
0.4~0.1
7
粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工
5~6
0.1~0.012
8
粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨
5级以上
<0.1
9
粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨(镜面磨)
5级以上
<0.05
10
粗车-半精车-精车-金刚车
5~6
0.2~0.025
适用于有色金属加工
表1-4内圆表面加工方案的经济精度和经济粗糙度
序号
加工方案
经济精度/IT
经济粗糙度/(Ra/μm)
适用范围
1
钻
11~13
1.25
加工为淬火钢以及铸铁,也用于加工孔径<Φ15mm~Φ20mm的有色金属
2
钻-铰
8~10
3.2~1.6
3
钻-粗铰-精铰
7~8
1.6~0.8
4
钻-扩
9~11
12.5~6.3
同上,但孔径>Φ15mm~Φ20mm
5
钻-扩-铰
8~9
3.2~1.6
6
钻-扩-粗铰-精铰
7~8
1.6~0.8
7
钻-扩-机铰-手铰
6~7
0.4~0.1
8
钻-扩-拉
7~9
1.6~0.2
大批大量生产,中小零件
9
粗镗(扩)
11~13
12.5~6.3
毛坯上有孔的铸铁及为淬火钢
10
粗镗(粗扩)-半精镗(精扩)
9~10
3.2~1.6
11
粗镗(扩)-半精镗(精扩)-精镗(铰)
7~8
1.6~0.8
12
粗镗(扩)-半精镗(精扩)-精镗-浮动镗刀块镗孔
6~7
0.8~0.4
13
粗镗(扩)-半精镗(精扩)-磨
7~8
0.8~0.2
加工钢(尤其是淬火钢),不宜加工有色金属
14
粗镗(扩)-半精镗(精扩)-粗磨-精磨
6~7
0.2~0.1
15
粗镗-半精镗-精镗-金刚镗
6~7
0.4~0.05
有色金属加工
16
钻-(扩)-粗铰-精铰-珩磨
6~7
0.2~0.025
黑色金属加工
17
钻-(扩)-拉-珩磨
18
粗镗-半精镗-精镗-珩磨
19
以研磨代替上述方案中的珩磨
6级以上
<0.1
2、定位方案:
为使得个表面之间有较好的相互位置精度和较好的加工连续性,尽量在一次装夹下完成多个表面的加工。
以此,首先以毛坯外圆定位加工好小端面、φ40-00.039外圆、φ25+00.033孔,再以φ40-00.039外圆定位加工大端面、φ60外圆、3×1凹槽、φ20+00.033孔。
对于宽5的通槽,定位时需限制工件4个自由度(两个移动自由度和两个转动自由度)。
按基准重合定位原则,可考虑用φ25+00.033孔或φ40-00.039外圆定位以满足槽的对中性要求,用φ25+00.033孔的底面定位满足槽的深度设计尺寸(65-00.2)要求。
考虑到用φ25+00.033孔及其底面定位,会使工件定位的稳定性和牢靠性差,可选用φ40-00.039外圆及其台阶面作为定位。
铣槽时,选用三面刃圆盘铣刀铣削较为方便,工件竖直安装。
因而外圆台阶面为主定位面,限制工件三个自由度,φ40-00.039外圆限制工件两个自由度。
综上所述,该零件各加工表面的加工、定位及加紧方案如表1-5所示:
表1-5各加工表面的加工、定位及加紧方案
加工表面
加工方案
定位方案
夹紧方案
小端面
车
毛坯外圆
三爪卡盘夹紧毛坯外圆
大端面
车
φ40-00.039外圆
三爪卡盘夹紧φ40-00.039外圆
φ60外圆
粗车
φ40-00.039外圆
三爪卡盘夹紧φ40-00.039外圆
3×1凹槽
粗车
φ40-00.039外圆
三爪卡盘夹紧φ40-00.039外圆
φ40-00.039外圆
粗车-精车
毛坯外圆
三爪卡盘夹紧毛坯外圆
φ25+00.033孔
钻-车
毛坯外圆
三爪卡盘夹紧毛坯外圆
φ20+00.033孔
钻-扩-绞
φ40-00.039外圆
三爪卡盘夹紧φ40-00.039外圆
宽5通槽
铣
φ40-00.039外圆及其台阶面
专业夹具压紧大端面
5、安排工艺过程
由于结构简单、加工要求不高,又是中批生产类型,零件加工过程不必划分加工阶段,结合个表面加工、定位和夹紧方案的分析、确定,除宽5的通槽,其余表面均可在同一台车床上完成加工。
这样,该零件加工工艺过程简单,工序少。
机械加工工艺过程安排如表1-6:
表1-6机械加工工艺过程安排表
工序号
工序加工内容
设备名称
夹具名称
10
切断棒料φ67x106mm
弓锯床
20
车小头各表面,3×1凹槽,钻φ18通孔,再车φ25+00.033孔底孔,车倒角;掉头车大头哥表面,扩、铰φ20+00.033孔,车倒角
普通卧式车床
三爪卡盘
30
铣宽5通槽成,去毛刺
普通卧式铣床
专业夹具
40
检
6、工序设计
(一)绘制工序图,选择机床、工艺装备
工序20车
在工序20,因轴向尺寸φ20+00.033不能直接测量φ25+00.033孔深度工序尺寸和φ40-00.039外圆长度尺寸(30.1±0.03和50±0.03)间接得到.因工件尺寸比较小,加工要求不高,选择常用的CA6140机床即可。
外圆的加工余量比较多,应选用硬质合金车刀。
在工序30,槽宽由刀具宽度直接保证,槽宽由调整法得到。
铣槽工序尺寸标注位置如工序图所示。
三面刃圆盘铣刀铣该工件通槽比较方便,铣床应是卧式的(X62W)。
在批量生产的情况下,为保证精度的稳定性,需要专用夹具安装工件。
工序30铣
(二)确定工序尺寸
1.判断是否需要工艺尺寸链来确定工序尺寸
将零件图上的设计尺寸位置与工序图上的工序尺寸位置逐一对照,发现轴向设计尺寸20-00.2、65-00.2和100在工序图上找不到,说明这三个设计尺寸间接得到,需要以它们作为封闭环分别建立三个工艺尺寸链,才能计算出影响他们的相应工序尺寸。
镜像工序尺寸的确定不需要尺寸链。
2.径向工序尺寸的确定
表1-7径向工序尺寸
加工面
加工方案
加工余量
工序尺寸精度等级及公差值
工序尺寸
φ60外圆
车
7
-
φ60
3×1凹槽
车
28
-
φ39
φ40-00.039外圆
车
27
IT8,T=0.039
φ40-00.039
φ25+00.033孔
钻
车
18
7
IT12,T=0.21
IT8,T=0.033
φ18+00.21
φ25+00.033
φ20+00.033孔
钻
扩
铰
18
1.8
0.2
IT12,T=0.21
IT10,T=0.084
IT8,T=0.033
φ18+00.21
φ19.8+00.084
φ20+00.033
3.轴向工序尺寸的确定
(1)建立工艺尺寸链
工序尺寸追踪图
在工艺过程复杂、工序多的情况下,为了能快速正确地建立好工艺尺寸链,可采用“工序尺寸追踪法”。
①将同一方向的工序尺寸按先后得到的顺序画在零件图下方,见上图。
②确定封闭环
根据工序尺寸追踪图与两件图上的设计尺寸逐一对照,得出三个封闭环:
轴向设计尺寸20-00.2、65-00.2和100。
③查找组成环,建立工艺尺寸链
1)在工序尺寸追踪图上,分别从某一封闭环的两端沿着竖线往上走,碰到箭头就拐弯,直到会和在某一条竖线上。
所经过的工序尺寸既为尺寸链中的组成环,按行走路线原样画下来。
工艺尺寸链
(1)工艺尺寸链
(2)
工艺尺寸链(3)
2)工艺尺寸链的计算
工艺尺寸链
(1)
确定各组组成环公差
TΣ=0.2=T1+T2+T4
按各组成环加工、检测的难易程度分配封闭环公差。
取T1=T2=0.06,则T4=0.08。
确定各组成环基本尺寸
从工序尺寸追踪图中可直接得到A1=50,A2=30.1,A4=45。
确定各组成环上下偏差
设A1=50±0.03,A2=30.1±0.03,则A4=45±0.04。
因工序尺寸精度不高,其加工与检测无难度。
同理,
工艺尺寸链
(2)各组成环基本尺寸为:
A1=50,A2=30.1,A4=45。
各组成环上下偏差为:
A1=50±0.03,A2=30.1±0.03。
封闭环上下偏差为:
AΣ=19.9±0.06。
工艺尺寸链(3)各组成环基本尺寸为:
A1=50,A3=50。
各组成环上下偏差为:
A1=50±0.03,A3=50。
封闭环上下偏差为:
AΣ=100±0.03。
(三)切削用量的制定
工序20中
φ40-00.039外圆:
加工余量=(67-40)/2=13.5,因之后要车3×1凹槽,所以车φ40-00.039外圆时多车出3mm,因端面表面粗糙度要求不高,所以背吃刀量可以大一点,先选择3mm车4次,再选择1.5mm车1次。
当ap=3mm时,因背吃刀量大,所以进给量要尽量减小以免损坏车刀和保证表面粗糙度,通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.7mm/r,切削速度为60m/min,计算出主轴转速n=1000v/πd=477.7r/min。
再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.73mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=500r/min,计算出切削速度V=62.8m/min。
当ap=1.5mm时,通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.1mm/r,切削速度为110m/min,计算出主轴转速n=875.8r/min。
再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.1mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=900r/min,计算出切削速度V=113m/min。
3×1凹槽:
因一开始以车去半径13.5mm,所以加工余量为1mm,所以选择背吃刀量为1mm,为方便操作,主轴转速与粗车φ40-00.039外圆数据一样。
小端面:
加工余量=106-100=6mm,所以选择在两端各车3mm。
又因端面表面粗糙度要求不高,所以背吃刀量可以大一点,选择3mm,一次性车出,通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.7mm/r,再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.71,为方便操作,主轴转速与粗车φ40-00.039外圆数据一样,计算出切削速度V=62.8m/min。
φ25+00.033孔:
因后面要钻、扩、铰φ20+00.033孔,为减少工作程序和工作时间,一次性钻出φ18通孔,在车出φ25+00.033孔。
钻φ18通孔时,取背吃刀量为18mm,查高速钢麻花钻钻削碳钢、合金钢的切削用量表取进给量为0.26mm/r,切削速度为17m/min,计算出主轴转速n=300.8/min。
再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.25mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=320r/min,计算出切削速度V=18m/min。
车φ25+00.033孔时,切削余量为(25-18)/2=3.5mm,选择背吃刀量为1.75,车两次完成,通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.35mm/r,切削速度为80m/min,计算出主轴转速n=1019.2r/min。
再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.35mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=950r/min,计算出切削速度V=74.6m/min。
φ60外圆:
加工余量=(67-60)/2=3.5,因端面表面粗糙度要求不高,所以背吃刀量可以大一点,选择3.5mm,一次性车出,通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.7mm/r,切削速度为60m/min,计算出主轴转速n=318.5r/min。
再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.73mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=320r/min,计算出切削速度V=60.3m/min。
大端面:
加工余量=3mm,因端面表面粗糙度要求不高,所以背吃刀量可以大一点,选择3mm,一次性车出,同时因背吃刀量大,所以进给量要尽量减小以免损坏车刀和保证表面粗糙度,因此,通过查硬质合金车刀常用切削速度表我们选择车刀进给量为0.7mm/r,再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.71,为方便操作,主轴转速与车φ60外圆数据一样,计算出切削速度V=60.3m/min。
φ20+00.033孔:
因之前已钻出φ18通孔,所以只需扩、铰两个步骤,扩孔时,取背吃刀量0.9mm,通过查硬质合金扩孔钻进给量表取进给量0.47mm/r,切削速度15m/min,计算出主轴转速n=241.3r/min,查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=0.47mm/r,卧式车床主轴转速表取标准转速n=250r/min,计算出切削速度V=15.5m/min。
铰孔时,取背吃刀量0.1mm,通过查硬质合金铰刀切削用量表取进给量1mm/r,切削速度为60m/min,计算出主轴转速n=318.5r/min。
再查卧式车床刀架进给量表取进给量标准值f=1mm/r,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=320r/min,计算出切削速度V=60.3m/min。
工序30中
宽5通槽:
为提高加工效率,一般使用背吃刀量等于加工余量,一个工作行程完成,所以加工余量为5mm,选择背吃刀量为2.5mm,查铣刀每齿进给量推荐表取进给量表为0.1mm/z,查铣削速度推荐表取铣削速度为54m/min,计算出主轴转速n=Vf/zfz=180r/min.再查卧式铣床工作台进给量表取进给量标准值Vf=0.1mm/min,查卧式车床主轴转速表取标准转速n=190r/min,计算出切削速度V=57m/min。
七、课程设计总结
课程设计终于圆满结束,通过了两周的课程设计使我从各个方面都得到了训练,把理论和实际结合在一起,更好的掌握了所学的知识,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间。
在今后社会的发展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘,而不是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能得到社会及他人对你的认可!
套筒零件机械加工工艺过程卡
机械加工
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
套筒
共1页
第一页
材料
牌号
45#
毛坯
种类
冷拉棒料
毛坯外形尺寸
φ67×106
每件毛坯可制件数
1
每台件数
1
备注