套筒

航空制造工程学院机械制造工艺课程设计设计课题：钢套加工工艺课程设计专业：机械制造及其自动化班级：姓名：学号：评分：指导老师：（签字）2014年12月17日1目录第一章零件的分析1.分析绘制零件图································21.1零件三维图·································21.2零件图纸···································22零件的工艺分析·······························22.1零件的结构分析····························22.2零件的技术要求分析························23套筒类零件加工中的主要工艺问题···············33.1保证相互位置精度··························43.2防止变形的方法····························4第二章工艺规程设计1.钢套的加工工艺·····························51.1各加工表面加工阶段的划分·················51.2钢套的加工工艺···························62.工序分析····································7第三章夹具的设计····························151.设计主旨···································152专用夹具的设计······························153.零件的装夹图································15四课程设计总结·······························16五参考文献···································172第一章零件分析1.分析绘制零件图1.1零件三维图1.2零件图纸，见附图UG（00）2.零件的工艺分析。2.1.零件的结构分析该零件表面由内外圆柱面、退刀槽、内外倒角等表面组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整；零件材料为45钢，45钢硬度不高易切削加工，需热处理，45号钢淬火后没有回火之前大于HRC5（最高可达HRC62)为合格，实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。套筒类零件的加工工艺根据其功用、结构形状、材料和热处理以及尺寸大小的不同而异，本次加工的是短套筒类零件。2.2零件的技术要求分析（1）.内孔与外圆尺寸变化不超过0.0053（2）.内孔与外圆的同轴度误差不超过0.005(3).部分面有表面粗糙度要求3.套筒类零件加工中的主要工艺问题一般套筒类零件在机械加工中的主要工艺问题是保证内外圆的相互位置精（即保证内、外圆表面的同轴度以及轴线与端面的垂直度要求）和防止变形。3.1保证相互位置精度要保证内外圆表面间的同轴度以及轴线与端面的垂直度要求，通常可采用下列三种工艺方案：（1）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。该工艺方案一般用于零件结构允许在一次安装中，加工出全部有位置精度要求的表面的场合。为了便于装夹工件，其毛坯往往采用多件组合的棒料，一般安排在自动车床或转塔车床等工序较集中的机床上加工。（2）全部加工分在几次安装中进行，先加工孔，然后以孔为定位基准加工外圆表面。用这种方法加工套筒，由于孔精加工常采用拉孔、滚压孔等工艺方案，生产效率较高，同时可以解决镗孔和磨孔时因镗杆、砂轮杆刚性差而引起的加工误差。当以孔为基准加工套筒的外圆时，常用刚度较好的小锥度心轴安装工件。小锥度心轴结构简单，易于制造，心轴用两顶尖安装，其安装误差很小，因此可获4得较高的位置精度。（3）全部加工分在几次安装中进行，先加工外圆，然后以外圆表面为定位基准加工内孔。这种工艺方案，如用一般三爪自定心卡盘夹紧工件，则因卡盘的偏心误差较大会降低工件的同轴度。故需采用定心精度较高的夹具，以保证工件获得较高的同轴度。较长的套筒一般多采用这种加工方案。3.2防止变形的方法薄壁套筒在加工过程中，往往由于夹紧力、切削力和切削热的影响而引起变形，致使加工精度降低。需要热处理的薄壁套筒，如果热处理工序安排不当，也会造成不可校正的变形。防止薄壁套筒的变形，可以采取以下措施：（1）减小夹紧力对变形的影响①夹紧力不宜集中于工件的某一部分，应使其分布在较大的面积上，以使工件单位面积上所受的压力较小，从而减少其变形。例如工件外圆用卡盘夹紧时，可以采用软卡爪，用来增加卡爪的宽度和长度同时软卡爪应采取自镗的工艺措施，以减少安装误差，提高加工精度。当薄壁套筒以孔为定位基准时，宜采用涨开式心轴。②采用轴向夹紧工件的夹具。③在工件上做出加强刚性的辅助凸边，加工时采用特殊结构的卡爪夹紧。当加工结束时，将凸边切去。（2）减少切削力对变形的影响常用的方法有下列几种：①减小径向力，通常可借助增大刀具的主偏角来达到。②内外表面同时加工，使径向切削力相互抵消。③粗、精加工分开进行，使粗加工时产生的变形能在精加工中能得到纠正。（3）减少热变形引起的误差工件在加工过程中受切削热后要膨胀变形，从而影响工件的加工精度。为了减少热变形对加工精度的影响，应在粗、精加工之间留有充分冷却的时间，并在加工时注入足够的切削液热处理对套筒变形的影响也很大，除了改进热处理方法外，在安排热处理工序时，应安排在精加工之前进行，以使热处理产生的变形在以后的工序中得到纠正。5第二章工艺规程设计1.钢套的加工工艺1.1各加工表面加工阶段的划分在加工过程中，正确选择加工方法，不但能提高生产效率，而且能降低生产成本。根据套筒零件的表面粗糙度值和尺寸公等级，各加工表面加工阶段划分如下：加工位置加工阶段划分左端面粗车右端面粗车Ø110外圆粗车Ø105外圆粗车倒角车沟槽车Ø90内孔粗车—半精车—粗磨—精磨Ø90内孔倒角车Ø80内孔粗车—半精车—粗磨—精磨内沟槽车61.2钢套的加工工艺序号名称加工过程示图1锻锻制成ø117*71毛坯，内孔为ø652热处理退火3车1粗车成如图形状和尺寸2粗车端面3粗车内孔ø7800.1，ø8800.1，深5400.14调头车端面，保持总长67105粗车外圆ø107长610.104热处理正火170～217HBS5车1反夹校正车端面（撑住内孔）（如图a）2车外圆ø110.71.00，ø105.71.003倒角2×45°，车槽3×0.5，保持尺寸44调头，用套夹住外圆车端面，总长65（如图b）5半精车内孔ø905.06.0，深54.76车内孔ø802.007车内孔沟槽8倒角：ø90孔口2×45°76磨粗磨内孔及端面ø9008.016.0，深54.97磨粗磨外圆ø110.151.00ø105.21.008热处理自然时效，放置3～4天9磨精磨内孔及端面至要求尺寸10磨精磨外圆至尺寸2.工序分析工序5：下料(45#钢圆棒料，Ø117，71mm)工序10：车削右端面及外圆1.加工条件加工材料：45#钢加工要求：粗车、半精车、精车右端面及粗车、半精车Φ110外圆。机床：C6140刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16mm³25mm，kr90°，γ0150，α80，γ=0.5mm。2计算切削用量（1）粗车右端面1）确定最大加工余量：已知毛坯总长度是71mm，两端都要加工，故此时两边最大的加工余量可按Z=2mm考虑。ap=3.5mm。2）确定进给量f:根据《切削手册》表1.4，f=0.5~0.7mm/r按8C6140车床说明书取f=0.5mm/r3)计算切削速度：按《切削手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命T=60min）Vc=（CVKV）/(TmavpXfvy)式中CV=242，Xv=0.15，yv=0.35，m=0.2，KV见《切削手册》表1.28所以Vc=112.23mm/min4)确定机床主轴转速：ns=1000v/（∏D）=1000×112.35/（∏×110）=325.11r/min按机床说明书，与325.11r/min相近的有320r/min，现在取320r/min。5）计算切掉工时：按《工艺手册》表6.2—1，取L=117/2=58.5L1=3L2=0t=(L+L1+L2)/nwf=(58.5+3+0)/(320*0.5)=0.39min（2）粗车外圆Φ117至Φ1121）背吃刀量：单边余量Z=2.5mm，可一次切除。2)进给量：根据《切削手册》表1.27，选用f=0.51mm/r3)计算切削速度：见《切削手册》表1.27Vc=114.87m/min4)确定主轴转速：ns=1000Vc/（∏D）=1000*114.87/（∏*112）=326.47r/min按机床选取n=320r/min，所以实际切削速度为：V=∏Dnw/1000=∏*112*320/1000=112.59m/min5)切削工时：9t=(L+L1+L2)/nwf=(71+3+0)/(320*0.51)=0.45min工序15：车左端面及外圆Φ107,61mm（1）粗车左端面1）背吃刀量：单边余量Z=2mm，ap=3.5mm。2)进给量：根据《切削手册》表1.27，选用f=0.51mm/r3)计算切削速度：见《切削手册》表1.27Vc=112.23mm/min4)确定机床主轴转速：ns=1000v/（∏D）=1000×112.35/（∏×105）=340.59r/min按机床说明书，与340.59r/min相近的有320r/min，360r/min,现在取360r/min。5）切削工时：t=(L+L1+L2)/nwf=(55+3+0)/(360*0.51)=0.32min(2)粗车外圆Φ112至Φ107，,61mm1）背吃刀量：单边余量Z=2.5mm。2)进给量：根据《切削手册》表1.27，选用f=0.51mm/r3)计算切削速度：见《切削手册》表1.27Vc=114.87m/min4)确定主轴转速：ns=1000Vc/（∏D）=1000*114.87/（∏*106）=344.95r/min按机床选取n=360r/min，所以实际切削速度为：V=∏Dnw/1000=∏*106*360/1000=119.88m/min105)切削工时：t=(L+L1+L2)/nwf=(61+3+0)/(360*0.51)=0.35min工序20：粗车内孔ø7800.1，ø8800.1，深5400.1（1)钻ø75的轴向通孔。（2）粗车ø7800.1的内孔1）背吃刀量：单边余量Z=3mm，可一次切除。2)进给量：根据《切削手册》表1.27，选用f=0.51mm/r3)计算切削速度：见《切削手册》表1.27Vc=114.87m/min4)确定主轴转速：ns=1000Vc/（∏D）=1000*114.87/（∏*78）=468.77r/min按机床选取n=480r/min，所以实际切削速度为：V=∏Dnw/1000=∏*78*480/1000=117.62m/min5)切削工时：t=(L+L1+L2)/nwf=(13+3+0)/(480*0.51)=0.07min（3）粗车ø8800.1，深5400.11）背吃刀量：单边余量Z=6.5mm，分两次切除。2)进给量：根据《切削手册》表1.27，选用f=0.51mm/r3)计算切削速度：见《切削手册》表1.27Vc=114.87m/min4)确定主轴转速：11ns=1000Vc/（∏D）=1000*114.87/（∏*88）=415.50r/min按机床选取n=420r/min，所以实际切削速度为：V=∏Dnw/1000=∏*88*42