机械制造技术课程设计-弯轴支撑套筒加工工艺及夹具设计

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1、目 录第一节 弯轴支撑套筒的工艺性分析及生产类型确定2一、弯轴支撑套筒的用途2二、弯轴支撑套筒的技术要求2三、弯轴支撑套筒的生产类型2i）发展趋势：采用成组工艺。3第二节 确定毛坯 、 绘制毛坯简图4一、选择毛坯4二、确定毛坯的尺寸和机械加工余量4三、 铸造毛坯简图4第三节 拟定弯轴支撑套筒的工艺路线5一、 定位基准的选择51、 精基准的选择52、粗基准的选择5二、 各表面加工方案的确定5三、 工序顺序的安排61、 机械加工工序62、 热处理工序6四、机床设备及工艺装备的选用6五、确定工艺路线7第四节 主要工序的加工余量和工序尺寸的确定8第五节 确定切削及时间定额9一、 确定切削要量9二、 时

2、间定额的计算9小结13参考文献14第一节 弯轴支撑套筒的工艺性分析及生产类型确定一、弯轴支撑套筒的用途全套图纸加扣3012250582弯轴支撑套筒是机械设计基础上用来支撑的构件，起定位、夹紧弯轴支撑套筒的作用。弯轴支撑套筒是一种可以接受综合载荷的加工、使得构造特别的大型和特大型的弯轴支撑套筒，具有以下优点“构造紧凑、回转灵敏、装置维护方便等特点”。磨损作为弯轴支撑套筒最为常见的问题，弯轴支撑套筒在加工中磨损的情况也精车发生。弯轴支撑套筒在加工使用过程中需要引起以下几点注意内容：（1）弯轴支撑套筒的材料一般都是铸铁，再好的弯轴支撑套筒也都有它们使用的极限性，就比如温度。（2）弯轴支撑套筒在开始加

3、工产的过程中必须对弯轴支撑套筒进行预热后再开始加工，防止对加工精度有影响。二、弯轴支撑套筒的技术要求1、铸件必须进行水韧处理；2、铸件未注圆角R3、倒角C3；3、铸件不许有裂纹、气孔、疏松等缺陷。4、零件的加工表面精度满足图纸尺寸要求，注重零件的公差和位置度的要求。三、弯轴支撑套筒的生产类型由零件图可知：生产纲领30000件/年，备品率为2%，废品率为2%，因此年产量：Q生产纲领每台件数(1+备品率)(1+废品率)Q301212件日产量Q260=1159(件)日产量(一天2班)日产量Days=580件/天查工艺人员手册，轻型（100公斤以内）零件的生产性质：中批5005000 大批500050

4、000考虑到保证产品按时定量完成，生产该产品的每一道工序的单件核算时间必须小于生产节拍（工艺卡填写过程考虑到客观随机因素的影响，将节拍乘80%后与单件核算时间比较），若大于生产节拍，就会造成完不成年产量，因此应改用多台机床加工。大批量生产采用流水线，其工艺特点a）毛坯特点：采用金属模造型，毛坯精度及余量大量。b）机床设备及机床布置：通用机床，机床按零件类别分工段排列。c）夹具及尺寸保证：专用夹具，调整法和自动获得法(如对刀块)保证尺寸。d）刀具、量具：专用或标准刀具、量具e）零件的互换性：多数互换，部分试配或修配。f）工艺文件的要求：编制详细的工艺规程及关键工序的工序卡片。g）生产出率：大量h

5、）成本：大量i）发展趋势：采用成组工艺。由以上可知，该零件为大批生产，所以工艺安排应考虑工序适当集中，考虑零件成批生产，产量比较大，综合经济与生产效率等因素，确定加工设备为通用机床，采用专用夹具。 第2节 确定毛坯 、 绘制毛坯简图一、选择毛坯 根据生产纲领的要求，本是大批大量生产，还有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金属模机器造型，铸件的机械加工余量等级则为57级，我们选择6级。二、确定毛坯的尺寸和机械加工余量从铸件一尺寸公差与机械加工余量（GB/T6414-1999）中查的全长160mm的加工余量为4mm，即该毛胚的尺寸为164mm。16H7孔的加工余量

6、为4mm，毛胚尺寸164x94x71mm。其他尺寸从图1-1中查得。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，能够造出这样形状复杂的铸件。查资料知材料为HT150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。3、 铸造毛坯简图第3节 拟定弯轴支撑套筒的工艺路线1、 定位基准的选择1、 精基准的选择该工件的重要加工表面是支承孔2-20H9，其与孔50应该有平行度关系，所以底面自然就成了精基准面，考虑到第二基准面选择的方便性，同时底面的一对螺栓孔成为工艺孔，并将其精度由原来的50提高到505H7，该定位基准组合在后续底面台阶孔及支承孔上径向孔的加

7、工中都将作为精基准面，自然应该在工艺开始阶段安排加工将来作为精基准的底面和底面工艺孔。2、粗基准的选择粗基准的选择应是未经加工的面，第一步工序是粗铣底面A，根据以重要加工表面为粗基准的选用原则我们选择毛坯支承孔和底面台阶孔平面作为粗基准。支承孔为重要加工表面，精度要求高，故采用左右支承孔互为基准，反复加工，可以保证工件图技术要求所以粗基准就是毛坯支承孔和底面台阶孔平面，精基准就是底面A。2、 各表面加工方案的确定面的加工： 该零件的基准面为A ，A面的加工需要粗铣再精铣，保证表面精度要求。50两侧的端面也是面的加工，也是采要铣削的方式加工，凸台凹槽的加工是要数铣加工，数铣凹槽的时候直接使用数控

8、钻孔加工油孔。孔的加工：零件上的孔有5油孔，铣削的时候已经加工，零件的2-20H9孔的加工采要加工中心钻扩铰孔加工。打孔50的加工采要镗孔加工，使用卧式镗床加工。3、 工序顺序的安排1、 机械加工工序 主要加工表面是工件支承孔和底面、支承孔两端面。在加工中这与其他工件直接接触的表面的加工，对加时间的加工要求及加工精度的要求会产生有很大的影响。所以工件支承孔的内表面必须要有保证足够的粗糙度以及机床相对较高的精度。才能保证工件的加工要求同时需要照图有相对于底面有很高的平行度要求，因为工件孔的轴线与工件底面的定位有很大的加工关系。同时工件底面要有足够的粗糙度才能保证与工件支承孔轴线的平行度要求。工件

9、支承孔两端面的表面粗糙度没有前面的精度高的部分要求高，只要能达到6.3就可以了。在机械加工工序安排中，要满足先面后孔，先粗后精的而价格原则。2、 热处理工序铸件在铸造以后，需要进行热处理，高温回火，在退火的形式来进行处理，增加零件的使用性能。四、机床设备及工艺装备的选用按照零件材料，批量大小，现场条件等因素，并对照各加工方法特点及适应范围确定采用铣削加工底面及两端面。结合主要表面加工及表面形状特点，2-20孔和5孔采用钻、扩、铰的加工方式。底面上的键宜采用铣削加工方法。铣削采用立式铣床，2-20孔和5孔的加工采用立式钻床。零件在铣床上或者钻床上的加工都应采用专用夹具进行装夹。立式铣床的主要参数

10、如下：型号：X5032A功率：7.5KW主轴转速：30-1500转/分立式钻床的主要参数如下：型号：Z5025功率：1.5kW主轴转速：1001360转/分机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为HT250，毛坯为铸件，毛重2.25kg，数量为10000件/年，属于大批量生产。五、 确定工艺路线工序号工 名 序 称工 序 内 容5铸造毛坯铸造10调质退火，回火15铣粗铣基准A面，保留精铣余量0.1mm精铣基准A面至图纸尺寸要求，保证表面精度等级。20钻扩铰钻2-20H9底孔至尺寸19.5mm；扩2-20H9底孔至尺寸19.9mm；铰孔2-20H9底孔至图纸尺寸要求；锐边倒钝，保证精度等

11、级要求。25铣面粗铣64孔上端面，保留精铣余量0.1mm精铣64孔上端面至图纸尺寸，保证表面精度等级。30铣面粗铣64孔下端面，保留精铣余量0.1mm精铣64孔下端面至图纸尺寸，保证表面精度等级。35镗孔粗镗50孔，保留精镗余量0.1mm精镗50孔至图纸尺寸，保证表面精度等级。40铣面粗铣22x39端面，保留精铣余量0.1mm精铣22x39端面至图纸尺寸，保证表面精度等级。45铣槽粗铣槽16，保留精铣余量0.1mm精铣槽16至图纸尺寸，保证表面精度等级数控钻油孔5至图纸尺寸要求50钳 钳工去毛刺 55检验终检60入库第4节 主要工序的加工余量和工序尺寸的确定工序5 铸造毛坯工序10 退火、回火

12、处理工序15 粗铣基准A面，保留精铣余量0.1mm，铣至图纸尺寸79mm，深度尺寸满足28mm；精铣基准A面至图纸尺寸要求，保证表面精度等级。工序20 钻2-20H9底孔至尺寸19.5mm；扩2-20H9底孔至尺寸19.9mm；铰孔2-20H9底孔至图纸尺寸要求；锐边倒钝，保证精度等级要求。工序25 粗铣64孔上端面，保留精铣余量0.1mm；精铣64孔上端面至图纸尺寸，保证表面精度等级。工序30 粗铣64孔下端面，保留精铣余量0.1mm；精铣64孔下端面至图纸尺寸，保证表面精度等级。工序35 粗镗50孔，保留精镗余量0.1mm，精镗50孔至图纸尺寸，保证表面精度等级。工序40 粗铣22x39端

13、面，保留精铣余量0.1mm；精铣22x39端面至图纸尺寸，保证表面精度等级。工序45粗铣槽16，保留精铣余量0.1mm；精铣槽16至图纸尺寸，保证表面精度等级；数控钻油孔5至图纸尺寸要求。工序50钳工去毛刺 工序55检验工序60 入库第5节 确定切削及世界定额1、 确定切削要量根据上述资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下:1. 外圆面参照表3.1-56,因为其公差等级太低,可直接铣.2. 加工底面参照表3.1-56,其加工余量Z=2mm.3. 加工上顶面 参照表3.1-56, 其加工余量Z=2mm.4. 50mm孔的两侧面,铣削公差-0.22mm. 参照表3.

14、1-56, 其加工余量Z=2mm.精铣余量:单边0.7mm(见表8-31),铣削余量:Z=2.0-0.7=1.3mm,锻件偏差mm。由于设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整法加工.因此在计算最大,最小加工余量时,应按调整法加工方式予以确定.5. 2-20mmH9孔加工参照, 其加工余量2Z=2mm.钻孔19.7mm,铰孔20mm.6. 5mm孔参照, 其加工余量2Z=2.5mm.直接钻孔至图纸尺寸要求，厚度为8mm的两端面尺寸加工余量和工序间余量.加工夹具定义尺寸:8+2*2=12mm毛坯最大尺寸:121+39+1.5*2=163mm毛坯最小尺寸:67-0.5*2=66mm2、 时间定额的

15、计算工序15 粗铣底面A齿 切削速度：参考有关手册，V=27m/min。 采用高速钢三面刃圆盘铣刀，Z=10。工序20 钻扩铰孔 打孔19.8mm. V=6m/min 扩孔19.9mm 采用高速钢圆柱铣刀,Z=10,V=20m/min 铰孔20H9 采用双刃镗刀,V=40m/min. 工序25 粗铣上顶面、精铣上顶面 当采用高速钢车刀时,切削速度:V=16mm/min. 工序30 粗铣下顶面、精铣下顶面 当采用高速钢车刀时,切削速度:V=16mm/min. 工序35 镗孔加工50 1.粗镗49.8mm ,V=17m/min. 采用高速钢钻头, 2.半精镗49.9mm. 采用高速钢绞刀,V=14

16、.7m/min. 3. 精镗50 采用900锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与铰槽相同. 工序40 粗铣台阶面、精铣台阶面 当采用高速钢车刀时,切削速度:V=16mm/min. 钻5 采用麻花钻,V=20m/min. 工序50-65 钳工、 终检、入库。最后,将以上各工序切削用量，公式的计算结果,连同其他数据,填入机械加工工艺过程卡片。第6节 夹 具 设 计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计通用夹具。经过与老师协商，决定设计镗50孔夹具设计。4.1 问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本步的重点应在卡紧的

17、方便与快速性上。4.2 卡具设计1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择端面，侧面为基准（自由度限制数为3个），配合以两个定位块（自由度限制数为2个）。再用两个转动压板来进行压紧。 2 切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。修正系数查机械加工工艺手册 KF= (=1.062轴向力 扭矩 由于扭矩很小，计算时可忽略。验算螺栓强度： 45钢的强度为450MPa 强度满足 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。4.3 定位误差分析本工序采用侧面夹紧，使用端面，两定位块定位，而工件自重会始终靠近加工面，当然工件有一定的误

18、差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。镗套选用快换镗套 50mm。偏差为mm定位块选用40。偏差为。4.4 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率和降低生产成本。尽管采用机动夹紧能提高夹紧速度，提高劳动生产率，但是题目中要求设计的夹具使用手动夹紧，并且进行镗削加工时的轴向力大，故此我就想到了使用双螺旋压板机构，这样还可以使得制造夹具的制造工艺简单省事。由于选择的定位基准为零件的凸缘底面，所以可以使用凸缘和定位板配合定位。此外，由于本零件是中批生产，随着加工零件个数的增加，夹具磨损也将增大，这将导致零件加工误差的增大，废品率升高，间接地增加了生产成本

19、。为了解决这个问题，在设计时，采用双螺旋压板机构可以防止这个问题，延长了夹具的使用寿命。小结通过一个月多月的辛勤努力，我的课程设计终于如期完成了。在指导老师的耐心帮助和悉心指导下，我学会了总结设计要求，查阅相关资料，形成整个设计框架和整体思想，最终圆满的完成设计。在整个设计过程中，由于知识的缺乏，出现了不少理论和实践上的错误，在指导老师的耐心指正下才得以解决。她严谨的治学态度和高度的责任心，给我在生活和工作中以很大的影响，我在此表示衷心的感谢。随着现代机械工业的发展，机床的种类越来越繁多，机床的功能越来越多，为了适应当今机械生产中的特殊要求，专用夹具的应用也越来越广泛。之所以选择机械加工工艺及

20、夹具设计作为我的设计题目，是因为我发现以前的钻床虽然功能不少，但是有很多不足之处，比如对一些有特殊要求的工件也不能进行批量生产。基于这个前提，我选择了钻床类的专用夹具设计。通过本次设计的钻床专用夹具既可以满足特殊的加工要求又节省了时间、减少了劳动力。本文对的机械加工工艺及夹具进行了设计，设计的工程综合了大学里所学的知识，是理论与实际相结合的一个成果。制定了一套切实可行的一套工艺流程和设计了一套较为合理的夹具。 参考文献1.,孟少农主编,机械工业出版社.2.,张耀宸主编,航空工业出版社.3.,华楚生主编,重庆大学出版社.4.,哈尔滨工业大学 李益民,机械工业出版社.5上海工学院，武汉轻工学院.金属热加工原理.福州：福建科学技术出版社，1996.6华中工学院，宁夏工业大学.金属切削原理及零件结构设计（下册）.北京：北京科学技术出版社，1998.7薛浩楠主编.机床夹具和辅具设计手册.北京：机械工业出版社，2000.8李洪明.机械夹具设计.重庆：重庆大学出版社，1999.9彭浩然，谢宁琦.机械制造基础M.北京：机械工业出版社，2007.10李明明.机械制造工艺学M.2版北京：化学工业出版社，2009.11王浩主编.机械零件结构设计概述.北京：清华大学出版社，2005.12明丽君编著.简明机床零件结构设计手册.北京：机械工业出版社，2000. 第 16页 共14页