3041-课程设计-套筒零件加工工艺及钻孔夹具设计

一套筒的工艺分析及生产类型的确定一套筒类零件的功用套筒类零件是指在空心回转体零件中的空心薄壁件，是机械加工中常用的一类零件，在各种机器类应用广泛，主要起支撑和导向作用，常与运动轴主轴活塞滑阀相配合。有些套筒的端面与凸圆端有定位和承受载荷的作用。它的应用范围很广。如支承旋转轴的各种形式的滑动轴承、夹具上引导刀具的导向套、内燃机气缸套、液压系统中的液压缸以及一般用途的套筒。由于其功用不同，套筒类零件的结构和尺寸有着很大的差别，但其结构上仍有共同点，零件长度一般大于直径，零件壁的厚度较薄且易变形；零件的主要表面为同轴度要求较高的内外圆表面。二套筒的技术要求该零件的技术要求表加工表面尺寸及偏差(mm)公差及精度等级表面粗糙度Ra(um)形位公差(mm)套筒左端面Φ95IT1212.5套筒右端面Φ132IT1212.5深8的凹槽Φ95IT93.2内孔表面Φ60IT71.6长270的外表面Φ95IT81.6◎Φ0.04A长20的外表面Φ132IT1212.5两外表面的过渡面20IT103.2长49的凹表面Φ85IT1212.5空刀槽Φ93IT1212.5外表面窄槽16IT1212.5两个Φ10的孔Φ40IT1212.5两个边长36的方孔36IT1212.5两个Φ40的孔Φ40IT1212.5M8盲孔M8深106.3M6盲孔M6深86.3宽40的内槽40IT1212.5·孔的技术要求孔是套筒类零件起支承或导向作用的最主要表面。孔的直径尺寸公差等级为IT7为了保证零件的功用和提高其耐磨性，孔的表面粗糙度值为Ra1.6μm。·外圆表面的技术要求外圆是套筒类零件的支承面，常以过盈配合或过渡配合与孔相连接。外径尺寸公差等级通常取IT7，表面粗糙度值为Ra3.2μm。·孔与外圆的同轴度要求套筒内外圆间的同轴度要求较高，为Φ0.04mm。总上所述各项技术要求制定的较合理，符合也满足该零件的功用。三审查套筒的工艺性由于工件内表面和内外表面的同周度要求较高，所以应采取互为基准的原则。在一次安装中加工内外圆表面与端面。这种工艺方案由于消除了安装误差对加工精度的影响，因而能保证较高的相互位置精度。在这种情况下，影响零件内外圆表面间的同轴度和孔轴线与端面的垂直度的主要因素是机床精度。但是此零件初主要工作表面外其余表面的加工精度要求都比较低不需要高精度机床加工，而主要表面的加工精度相对要求较高但也可以在正常的生产条件下，采用较低的经济方法保质保量的生产出来。因此该零件的工艺性较好。四确定套筒的生产类型N=5000件/年，m=8.0千克查表1-3，1-4可知该套筒的生产零件为情形零件大批生产二确定毛坯、绘制毛坯简图一、选择毛坯选45号钢做套筒，以离心铸造法在钢内壁上浇注巴氏合金轴承合金材料，既可节省有色金属，又能提高轴承的寿命。45刚的可锻性好，因此可用锻造的方法因为是成批生产，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。毛坯的拔魔亵渎为5度。二、毛坯的尺寸公差和机械加工余量1、公差等级有套筒的公用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2、锻件质量已知机械加工后套筒的重量为8.0千克，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为11千克。3、锻件形状复杂系数对套筒零件图进行分析计算，可大致确定锻件外轮廓包容体的直径和高度，即d=137mm,h=299mm,由公式2-3和2-5可计算出该套筒锻件的形状复杂系数S=mt/mN=11/(πXdXdXhXρ/4)=11/(3.14X138X138X299X7.8/4)=0.32由于t/d0.2所以形状复杂系数属于S4级4、锻件的材质系数由于该套筒材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属于M1级5、锻件分模线形状根据该套筒的形位特点，选宽度方向的对称面为分模面，属于平直分模线。6、零件的表面粗糙度加工表面的粗糙度均大于等于1.6um.根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表中锻件质量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级11.034.1S4M1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注5.0+3.3-1.7表2-10长2942.3~3.0两端面都取2.5表2-133.2+2.1-1.1表2-10长202.3~3.0两端面都取2.5表2-133.6+2.4-1.2表2-10内孔径603.0表2-144.0+2.7-1.3表2-10外表面952.3~3.0取3.0表2-134.5+3.0-1.5表2-10外表面1322.3~3.0取3.0表2-13三绘制套筒锻造毛坯简图6-M8-6H深10空深12均布三拟定套筒的工艺路线一定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，先确定精基准，再确定粗基准。1、精基准的选择套筒的内空和外圆表面要求较高的位置要求，因此应该用互为基准的原则，先以孔为基准加工外表面，在以外表面加工孔。为了提高套筒的精度，利用基准统一的原则，即利用孔和外表面一次定位，尽量加工较多的表面。2、粗基准的选择为保证孔的加工精度保证各表面有足够的加工余量，先选择外表面作为粗基准。来加工内孔等，为后面的工序准备好精基准。二表面加工方法的确定根据套筒零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工各表面的加工方法，如下表加工表面公差及精度等级表面粗糙度Ra(um)加工方案备注套筒左端面IT1212.5粗车表1-8套筒右端面IT1212.5粗车表1-8深8的凹槽IT93.2粗扩-精扩表1-7内孔表面IT71.6粗扩-精扩-绞表1-7长270的外表面IT71.6粗车-半精车-精车表1-6长20的外表面IT1212.5粗车表1-6两外表面的过渡面IT103.2粗车-半精车表1-8长49的凹表面IT1212.5粗车表1-6空刀槽IT1212.5粗车表1-6宽40的内槽IT1112.5粗车表1-6两个Φ10的孔IT1212.5钻表1-7两个边长36的方孔IT1212.5钻表1-7两个Φ40的孔IT1212.5钻表1-7M8盲孔6.3车螺纹表1-10M6盲孔6.3车螺纹表1-10外表面窄槽IT1212.5铣车表1-8三加工精度的划分加工阶段划分分粗加工、半精加工和精加工三个阶段。粗加工阶段高效的切除各加工表面上包括孔和外表面上的各部分余量，半精加工加工出除精度要求不高的表面，并为精加工做准备。精加工阶段完成内孔和外表面的加工，使其满足精度要求和同轴度要求。四工序的集中与分散本零件选择工序集中的原则安排加工工序，该零件的生产类型为大批生产，可以采用万能机床配以专用夹具，来提高生产率。而且用工序集中的原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且可以在一次装夹中完成多表面的加工，有利于保证各表面之间的相对位置和精度要求。五工序顺序的安排1.机械加工工序（1）遵循先基准后其它的原则，先加工内孔。（2）遵循先粗后精的原则，先安排粗加工工序再安排精加工工序。（3）遵循先主后次的原则，先加工内孔和外表面再加工其他的孔。2.热处理工序套筒表面进行渗碳淬火、表面淬火、调质、高温时效等热处理以满足套筒零件的功能要求。3辅助工序粗加工后进行校直工序，在半精加工后进行去毛刺和中间检验工序，精加工后进行去毛刺清洗和终检工序。综上述总工序是：基准加工——主要表面粗加工——主要表面的精加工和一些次要表面加工——热处理——主要表面精加工。六确定工艺路线工艺路线图如下工序号工序名称机床设备刀具1扩内孔作为基准四面组合钻床麻花钻2校正钳工台手锤3.车长270的外表面数控机床900车刀4车长20的外表面数控机床900车刀5车空刀槽数控机床车槽刀6车长49的凹面数控机床车槽刀7车两端面数控机床900车刀8车外表面过渡面数控机床900车刀9精车内孔四面组合钻床扩孔刀和绞刀10宽40的内槽数控机床内沟槽车刀11车深8的凹槽深8的凹槽内沟槽车刀12去毛刺钳工台平锉13中检14钻两个Φ10的孔四面组合钻床麻花钻15钻两个边长36的方孔四面组合钻床麻花钻16钻两个Φ40的孔四面组合钻床麻花钻17铣外表面窄槽立式铣床X5012立铣刀18M6盲孔数控机床丝锥19M8盲孔四面组合钻床麻花钻,铰刀四加工余量、工序尺寸和公差的确定工序19-钻-粗铰-精铰m8盲孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定查表2-28得,精铰余量Z精铰=0.04mm;粗铰余量Z粗铰=0.16mm,钻孔余量Z钻=7.8mm.查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工等级为,精铰,IT7;粗铰,IT10;钻:IT12.根据上述结果,再查标准公差表可确定各工步的公差值分别为,精铰:0.015mm;粗铰:0.058mm;钻:0.15mm.五切削用量的计算(1)钻孔工步1、背吃刀量的确定ap=7.8mm2、进给量的确定由表5-22,选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r3、切削速度的计算由表5-22,按工件材料为45的条件选取,切削速度v可取为22m/min.由公式(5-1)n=1000v/πd可求得该工序钻头转速n=897.6r/min参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=960r/min.再将此转速带入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度v=nπd/1000=960r/min×π×7.8mm/1000=23.5m/min.(2)粗铰工步1、背吃刀量的确定ap=0.16mm2、进给量的确定由表5-31,选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r3、切削速度的计算由表5-31,按工件材料为45的条件选取,切削速度v可取为2m/min.由公式(5-1)n=1000v/πd可求得该工序铰刀转速n=80r/min参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=97r/min.再将此转速带入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度v=nπd/1000=97r/min×π×7.96mm/1000=2.4m/min.(3)精铰工步1、背吃刀量的确定ap=0.04mm2、进给量的确定由表5-31,选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r3、切削速度的计算由表5-31,按工件材料为45的条件选取,切削速度v可取为4m/min.由公式(5-1)n=1000v/πd可求得该工序铰刀转速n=159.2r/min参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=195r/min.再将此转速带入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度v=nπd/1000=195r/min×π×8mm/1000=4.86m/min.二机械加工工艺过程卡产品型号零件型号机电05-1机械加工工艺过程卡片产品名称零件名称套筒共页第页材料牌号45钢毛坯种类锻件毛坯外形尺寸每毛坯可制件数1每台件数1备注工时工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备准终单件1扩内孔作为基准加工内孔的直径为49.75mm四面组合钻床麻花钻2校正钳工台手锤3.车长270的外表面加工直径到270mm-270.035mm数控机床900车刀4车长20的外表面加工直径到131.08mm-132.08mm数控机床900车刀5车空刀槽加工直径到92.65mm-93.35mm数控机床车槽刀6车长49的凹面加工直径到85.30mm-93.70mm数控机床车槽刀7车两端面加工长度到293.80mm-294.20mm数控机床900车刀8车外表面过渡面离右端面长度19.9mm-20.1mm数控机床900车刀9精车内孔加工直径到60mm-60.06mm四面组合钻床扩孔刀和绞刀10宽40的内槽加工直径到77.40mm-78.60mm数控机床内沟槽车刀11车深8的凹槽离右端面长度7.9mm-8.1mm深8的凹槽内沟槽车刀12去毛刺钳工台平锉13中检14钻两个Φ10的孔加工直径到9.70mm-10.30mm四面组合钻床麻花钻15钻两个边长36的方孔加工边长到35.50mm-36.50mm四面组合钻床麻花钻16钻两个Φ40的孔加工直径到39.50mm-40.50mm四面组合钻床麻花钻17铣外表面窄槽粗铣窄槽深5.285-4.75mm长16.57-15.5mm