专业课程设计说明书设计题目“衬套零件”的机械加工工艺规程与夹具设计设计者 扌旨导教师 机械工程学院2 0 1 0年9月专业课程设计任务书题目：“衬套零件”的机械加工工艺规程与夹具设计 原始图纸（见附页）生产类型：小批量生产设计内容：1、零件图1张2、毛坯图1张3、机械加工工艺过程卡1份4、机械加工工序卡1份5、夹具装配图1套6、夹具零件图1份7、课程设计说明书1份班 级 姓 名 学 号—指导教师目录.、八—X—刖B一、 零件的分析二、 工艺规程的设计（-）确定毛坯的制造形式（二） 基准的选择（三） 工艺路线的拟定及工艺方案的分析（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（五） 各工序的定位夹紧方案及切削用量的选择（六） 各工序基本工时三、 专用夹具的设计（-）设计思想与设计方案的比较；（二） 夹具操作动作说明三） 定位分析与定位误差的计算；（四） 夹紧机构设计与夹紧力计算；四、 总结五、 主要参考文献设计说明一、零件分析题目所给的零件是一个衬套衬套是対设备进行保护的一类部件它能减少设备的 磨损、振动和噪音，并有防腐蚀的效果，同时还能方便机械设备的维修、简化设备的 结构和制造工艺图例中所给的的有4个主要加工面，其中左端而和C面要求通过精车和衬套轴心 线保持垂直度要求，公差位0. 0 1, 02 8的外圆要求保证一个公差为0 . 0 1的 径向跳动。
0 1 7的内孔则需通过精镇使其内孔轴线作为其他工序的精基准左端而、C面和02 8的外圆的粗糙度要求为1. 6,通过车削完成，路线为粗车一半精车一精车，0 1 7的内孔粗糙度为1. 6,通过钻镇完成，路线为钻一半精镇一精镇，而03 5外圆和右端面粗糙度为6. 3,只需通过粗车一半精车即可保证其余字—cloiIaB0.01 A2OJ64二、工艺规程的设计1 毛坯：零件材料为4 5钢，调制处理后可得到较好的切削性能，淬火后硬度可达到4 5〜 5 2HRC,且小批量生产，零件直径相差不大，结构简单，故使用棒料2、基准的选择：此零件为一般轴类零件，故粗基准选择外圆，选择三爪卡盘定位即可，而精基准要 考虑到所要求的端面和轴心线的垂直度和外圆而的径向跳动，应以轴心线也就是内孔作为精 基准，选择专用定位心轴当设计基准和定位基准不重合时还应进行尺寸计算3、制定工艺路线：rti于生产类型为小批生产，故采用普通通用车床好锂床，而夹具则主要采用通用夹 具三爪卡盘，加工左边两端面时由于技术要求较高，故采用专用车端面夹具除此Z外还应 使工序集中，降低生产成本1 ) 工艺路线方案一：工序1 :粗车端面工序2：钻中心通孔工序3：半精镇、精镇中心通孔工序4：车内环槽，车油槽工序5：粗车，半精车，精车各外圆，半精车精车左端面和C面工序6：钻0 5的孔工序7：终检2 ) 工艺路线方案二：工序1 正火工序2：粗车端面 工序3：钻中心孔 工序4：粗车各外圆 工序5：半精车各外圆，半精车小段端而工序6 ：钻0 1 7的中心通孔工序7：调制处理工序8：半精镇、精镇0 1 7的中心通孔工序9：车内环槽，车油槽工序1 0：半精车、精车左端面和C面，精车0 2 8的外圆工序1 1 ：钻0 5的孔工序1 2 :终检工艺方案的比较于分析。
上述两个工艺路线各有各的优点，工艺路线一得优点在于，该 工序以粗车的外圆为粗基准直接加工内孔再以内孔为精基准进行其他的粗、半精加工和精加 工,结构紧凑，工序集中，大大减少了装夹的次数，提高了生产率,但缺点在于粗加工和精加工 没有分开或是没有明显界限，这样会让粗加工时的加工误差和产生的内应力引起的工件变形 复映到精加工程序上去，大大影响精加工时的加工精度，而本生产的要求中有大量严格的技 术要求，显然这种方案行不通工艺路线二则通过先正火调整应力分布，粗车端面同时钻中 心孔，以加工出來的中心孔为粗基准來对外圆各面进行粗加工，再以外圆面为粗基准加工内 孔，得内孔中心线作为精基准，对外圆及各端而进行半精和精加工，这种加工路线，以外圆 和内孔互为基准，有效保证基准的精度，在粗精加工之间还安排了调制处理改善切削性能 工艺路线二的工序安排虽然没有工艺路线一显得那么集中，线路相对比较繁琐，但其粗精分开，安排的井然有序，同时，又在粗精加工工序Z间安排了适当的热处理工序，可以有效避 免粗加工时重新分布的内应力对加工精度的影响故经综合考虑，工艺路线二更加合理，选用工艺路线二最后确定具体的工艺路线女u下：工序1:正火工序2：粗车右端面，保证总长为34 5-o：oiT ,钻右中心孔工序3：粗车左端面，保证总长为33 5loll，钻左中心孔工序4：以大圆外圆和中心孔为定位粗车小端外圆至030 8-o°25工序5:以小圆外圆和中心孔为定位粗车大端外圆至°365~0°25工序6:32 9 °以大圆外圆和中心孔为定位半精车小段端面，保证总长为’加玖029 3半精车小圆外圆至 -0-084工序7以小圆外圆和中心孔为定位，半精车035的外圆至°^-『小工序8：钻中心通孔至Q"+U2〉016.5+00/ +0.015工序9：半精镇中心通孔至 0 ，再精镇至o工序10：车内环槽，车油槽工序11:以内孔定位半精车端面，保证总长32.3±0. 08,再以同样定位精车保 证总长32±0. 031,以内孔定位半精车C面，保证尺寸5.3±0, 15,再精车保证尺+0 2 028寸乍o ，最后精车①28的外圆至 +0 022 ,保证径向跳动不大于0.01.工序12：钻0 5的孔工序1 3：终检以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡.4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定衬套零件材料为45钢，硬度HB45〜52HRC,生产类型为小批生产，采用棒料毛坯。
根据上述原始资料加工工艺，分別确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯 尺寸如下：大圆外圆表而0 3 5 ,其表面粗糙度要求为6.3,通过粗车再半精车即可达到要求,参照《工艺手册》，确定粗加工的余量为2,半精加工余量为1. 5,考虑经济精度粗加工 尺寸达到°36 5-a25 ,半精加工达到尺寸^35-0°01小圆外圆表而0 3 5 ,表而粗糙度要求为1.6,通过粗车一半精车一精车可达到要求，参照《工艺手册》，确定粗加工的余量为2 ,半精加工余量为1.5,精加工余量为1 . 3考虑经济精度粗加工尺寸达到030 8-0°25 ,半精加工达到尺寸°29 3-0.084 ,精加工达到尺寸028-HJ.035+0.022左右两端面尺寸3 2,右端面粗糙度要求6. 3,通过粗车再半精车即可达到要求, 左端而粗糙度为1.6,通过粗车一半精车一精车可达到要求，参照《工艺手册》，粗车余5-0.033 量为1 ,半精车余量为0.6,精车余量为0.3,右端面粗车的经济要求使总长-0 02132.9 ° r ^-0.033半精车为 弋艸，车左端面，粗车的经济要求使总长为34=0 02】，半精车保证总长32.3土 0. 08,精车保证总长32±0. 031车C面，粗糙度要求为1 . 6,通过粗车一半精车一精车可达到要求，参照《工艺手 册》，粗车余量1,半精车余量为0. 6,根据经济精度要求粗车保证C尺寸6 <023 ,半—0.15 q +O. 2精车保证5 9-0.22 ,精车保证尺寸5 O钻镇孔0 1 7的孔，由于毛坯为棒料，故需先钻中心通孔，粗糙度要求为1・6,故 通过钻孔一半精锤一精镇保证，参照《工艺手册》，精锂加工余量为0. 4,半精镣0. 7 根据《加工技术手册》钻头选用0 1 6的钻头，再根据经济精度，半精锂达到尺寸,精镇达到oh4-0.015毛坯径向尺寸为3 5 + 1. 5 + 2 = 3 8. 5,取整0 3 9轴向尺寸为3 2 + ( 1 + 0 . 6 ) X 2 + 0 . 3=取整3 65、确定切削用量及基木工时加工材料：4 5钢正火，务=0・6 0 G P a ,棒料加工要求：粗车端面机床：C 6 2 0车床刀具：刀具材料Y T 1 5 ,刀杆尺寸16X25, = 9 0 , /()=1 5 ,购=计算切削用量：车削有端面的加工加工余量为! ,由于所棒料为给定尺寸，故可需一次加工即可达到要求。
确定进给量f ：根据《切削用量简明手册》，确定f = 0 . 5〜0・7 mm / r , 按C 6 2 0车床说明书取f = 0. 5 mm/ r1)计算切削速度：按《切削手册》，切削速度公式为(寿命T=6 Om i n)式中 Cv = 2 4 2, Xv. = 0 . 1 5 , = 0 . 3 5 , m= 0 . 2 代入式中计算得V= 10 8. 6 (m / m i n )2 ) 计算机床主轴转速：N = = 532 ( r / m i n )3 ) 按机床说明书与5 2 3 ( r /m i n)相近的机床转速为4 8 0 ( r /min)和 6 0 0 ( r / m i n ),现选取 N = 6 0 0 ( r / m i n )4 ) 计算切削工时：按《工艺手册》L = (65 — 4 0) / 1 2 . 5 mm, Z( = 2 m m,人=0, /? = 0三、夹具体的设计本课程设计所需设计的夹具是车削左端面的专用夹具，用以提高劳动生产率，同时保 证加工质量要求对钻端面进行半精和精车，同时兼顾工序集中的原则，还顺便将用同一个 定位基准和定位方式的小圆外圆面的精加工和C面的半精车和精车也一起设计到同一个工 序中，起到一个夹具多用的作用。
夹紧力计算： 根据《切削手册表3. 2 8》式中今=6 5 0,勺,=3 . 1 , X f= I . 0 , fz = 0. 0 8 ,打.=0 • 7 2z = 2 0 , ae = 4 0 , uf = 0 . 8 6 ,仏=2 2 5 , q『=0 . 8 6 , wf- = 0 代入公式进算得F= 1 4 5 6 (N)计算切削力时，不需考虑安全系数KK =心 k2 ky k4式中k}——基本安全系数1. 5k2 加工性质系数1・1k.一一刀具钝化系数1. 1 k4——断续切削系数1. 1则 F = K Fh = \ • 5 X 1. 1 X 1. 1 X 1. 1X1600 = 3145 (N)f 1 = f 2 = 0 . 2 5=6345 (N)根据《工艺手册》，弹性套筒的最大夹紧力Nf = 8 3 4 5 (N)此吋2/已大于6 3 4 5 N的夹紧力，故本夹具可安全工作主要问题是如何使得车削出的端面和衬套的内孔中心线保持公差位0. 0 1的垂直度 要求再本夹具的设计中则需使夹具以经过精加工的内控被定位来对左端面进行车削加工, 保证加丁-质量由于生产类型为小批生产，故考虑成本节约，使用手动加紧机构，釆用手动弹簧芯轴 机构进行其内孔的定位加紧，工件以精加工过的内孔在弹性套筒和心轴端面上定位，旋紧螺 母，通过椎体和锥套3使弹性套筒产生向外均匀的弹性变形，将工件胀紧。
定位误差分析：本夹具的定位元件主要为套筒的外圆和心轴端面进行定位，故对定位 误差的影响主要反映到心轴和衬套接触的端面和中心轴线的垂直度上，即其端面和轴线是否 垂直如前所述，在夹具。