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1.引言机械、机器和机床等机械结构是由部件和零件装配成的，部件又是由组件和零件装配而成的。由实体材料组成的机械零件的表面，可分为加工表面和非加工表面两种。一般，加工表面是机械零件重要的工作表面，加工表面的精度和粗糙度是通过加工保证的。此外，在加工机械零件表面时。还要考虑制造工艺的可行性、加工生产率、加工成本等多方面的问题。本设计通过对一轴套零件的机械加工工艺规程设计和铣槽用夹具设计，试图找出一种简单、实用的加工方法，以供生产同类零件的企业参考。2.计算生产钢领，确定生产类型任务书上的题目内容为：加工一C620车床尾架套筒零件，该零件年产量为1000台，设其备品率为8%，机械加工废品率为1%，试进行该轴套零件的工艺规程设计和铣8mm槽用夹具设计。现制定该零件的机械加工工艺规程。NQn（l + a % ）（1+ b % ) = 10001( l +8%)（1+ l %) =1090（件年）该零件的年产量为1090件，现已知该零件属于轻型零件，根据机械制造技术基础教材中生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为中批生产。3.零件的分析零件图如图1如1 C620尾架套筒零件该套筒零件是C620车床上的重要零件，在车床中可起支承、定位或导向作用，该零件的图样的视图正确、完整，尺寸、公差齐全，但右侧内孔的粗糙度Ra1.0m有误，应该为Ra1.6m。右侧内孔45尺寸长度450.15标注有误，推测应该为45015。热处理硬度表示法有误，应改为图示形式。该零套筒件外圆550 -0.013粗糙度Ra0.4m尺寸精度和粗糙度要求较高，其圆柱度公差为0.005要求较高，对基余加工面有相互位置要求，是主要加工面；另外图示左侧莫氏4#内锥孔粗糙度Ra0.4m、右侧内孔30+0.023 0粗糙度Ra1.6m、8mm槽的尺寸精度和粗糙度要求较高；图示左侧莫氏4#内锥孔对55外圆基准轴线的径向圆跳动公差在轴端处为0.01mm，在离轴端300mm处轴端处径向圆跳动公差在轴端处为0.02mm；8mm键槽的中心面对外圆基准轴线的平行度公差0.025mm和对称度公差0.1mm也有较高要求。该套筒零件的材料为45号钢，为满足其工作要求，提高耐磨性，对其图示左侧160mm段进行淬火热处理HRC4550。技术要求该套筒零件热处理调质硬度为HBS197220，用涂色法检验锥孔，母线在全长上接触75%。4.选择毛坯根据用途和零件形状特征，并综合考虑加工效率，坯料选用圆钢，锯切下料。5.工艺规程设计5.1定位基准的选择 该套筒零件外圆轴线是其设计基准，因该套筒零件内外表面及端面的全部都需加工，各位置精度都依其外圆轴线而定，为避兔由于基准不重合而产生的误差，应选外圆轴线为定位基准，即遵循“基准重合”和“基准统一”的原则。应选其两侧顶尖孔做为定位基准。根据零件毛坯为圆钢，应先选外圆及一端面为粗基准加工内孔及两侧内孔60定位锥孔。5.2零件表面加工方法的选择本套筒零件的加工面有外圆、内孔、莫氏4#锥孔、内孔沟槽、端面及槽，材料为45钢。参考有关资料，其加工方法选择如下：550 -0.013外圆表面：公差等级为IT5，表面粗糙度为Ra0.4m，需进行粗车、半精车、磨外圆（粗磨、精磨）。莫氏4#内锥孔：左端尺寸31.2960.02公差等级IT8级，表面粗糙度为Ra0.4m，孔先钻出，为淬火钢，锥孔，加工方法可采取粗车、精车后磨孔（粗磨、精磨）。28内孔：公差等级为未注公差等级，表面粗糙度为Ra3.2m，可进行钻孔直接加工出。30+0.023 0内孔：公差等级为IT7，表面粗糙度Ra1.6m，为淬火钢，需进行粗车、半精车、精车。341.7内孔沟槽：公差等级为未注公差等级，表面粗糙度为Ra3.2m，可直接车出。R2深2mm的圆弧槽：公差等级为未注公差等级，表面粗糙度为Ra3.2m，可直接铣削。8+0.085 +0.035键槽：槽宽公差等级为IT7，表面粗糙度Ra0.8m，槽深公差等级为未注公差等级，表面粗糙度Ra3.2m，可直接铣削（工序安排在淬火前）。端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度为Ra3.2m，经粗车和半精车即可。5.3制定工艺路线按照先加工基准面及先粗后精的原则，机加工可按下述工艺路线进行。工序10：下料，锯切下料。工序20：粗车，夹一端，靠平端面，粗车外圆至56.2，车平另一端面，长度为278，钻28孔至要求长度，调头以粗车外圆为基准，靠平端面，钻另一端孔25。工序30：热处理，调质处理HBS197220。工序40：半精车，夹一端，靠平端面，截长短至图样尺寸，分别车两端内孔60定位锥面。工序50：精车，顶两端内孔60定位锥面，半精车、精车外圆至55.60.05。倒两端倒角2.345和倒圆R3。工序60：精车，夹图示左端外圆，靠平端面，架中心架，精车图示右端内孔至29.80.0544，车内孔沟槽341.7，保证尺寸3.5。工序70：精车，调头夹图示右端外圆，靠平端面，架中心架，精车图示左端莫氏4#内锥孔，保证大端孔尺寸为30.80.05。工序80：铣削，以工装装夹定位，铣图示R2圆弧槽至尺寸，铣8mm槽至图样要求尺寸8+0.085 +0.035键槽，去毛刺，保证粗糙度Ra0.8m，表面粗糙度Ra3.2m，保证中心面对外圆基准轴线的平行度公差0.025mm和对称度公差0.1mm。工序90：钻孔，工装装夹定位，钻图示12孔，去毛刺。工序100：热处理，表面淬火HRC4550，距左端面160。工序110：修两端60定位锥面。工序120：粗磨，锥度芯轴顶一端，顶另一端，粗磨外圆，留精磨余量0.15。工序130：粗磨，夹外圆，架中心架，粗磨图示左端莫氏4#内锥孔，留精磨余量0.15。工序140：精磨，锥度芯轴顶一端，顶另一端，精磨外圆至图示要求550 -0.013尺寸，表面粗糙度为Ra0.4m。工序150：精磨，夹外圆，架中心架，精磨图示左端莫氏4#内锥孔，保证大端尺寸为31.2960.02，粗糙度Ra0.4m。用涂色法检验锥孔，母线在全长的接触75%；工序160：精车，夹图示左端外圆，架中心架，精车图示左侧内孔至图样要求30+0.023 0尺寸，保证尺寸450.15，粗糙度Ra1.6m。工序170：检验，终检。5.4确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯零件综合图5.4.1确定机械加工余量根据用途和零件形状特征，并综合考虑加工效率，坯料选用圆钢。根据经验：机械加工余量直径和长度方向各留5mm余量。5.4.2确定毛坯尺寸根据上面确定的机械加工余量，可得该零件的毛坯尺寸，见表1表1 C520尾架套筒零件毛坯尺寸C520尾架套筒零件毛坯尺寸mm零件尺寸单面加工余量毛坯尺寸直径方向550 -0.0132.560长度方向2762.52815.4.3设计毛坯零件综合图确定毛坯尺寸公差 因毛坯为圆钢，毛坯公差可直接从毕业设计指导三表1-1查得： 根据生产批量和其它适用范围，选用热轧圆钢，毛坯尺寸公差为未注公差12.5mm。本零件毛坯零件综合图如图2所示。图2 毛坯零件综合图6.工序设计6.1选择加工设备与工艺装备 6.1.1选择机床工序10为锯切下料，精度要求不高，选用带锯床。工序20、40、50、60、70、160是粗车、半精车和精车，选用常用的CA6140型卧式车床即可。工序80是铣槽，利用工装在X5032铣床上即可加工工序90是钻孔，选用简单的型台钻即可。工序120、140是磨外圆，选用M1432型磨床加工即可。工序130、150是磨内孔，选用M1432型磨床加工即可。6.1.2选择夹具本零件除铣槽、钻孔、磨外圆工序需要专用夹具外，其它各工序使用通用夹具即可。6.1.3选择刀具a.在车床上加工，一般选用硬质合金刀。加工钢质零件采用YT（钨钴钛）类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT15。为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀。b.磨外圆、内孔均可用平形砂轮，只是尺寸规格（DHd）有所不同，砂轮名称为棕刚玉，粒度为46。c.铣刀选用直柄立铣刀。规格为d=8mm。d.钻孔选用28、25钻头。6.1.4选择量具本零件属成批生产，根据批量及加工精度选择量具，一般选用通用量具。选择量具的方法有两种：是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。 选择外圆加工面的量具粗精车外圆55.50.05，留余量0.4mm，选用分度值0.02，测量范围0100mm游标卡尺。工序120、140粗、精磨外圆550 -0.013，选择测量范围5075mm，分度值为0.005外径千分尺。按照上述方法选择本零件各外圆加工面的量具见表2表2 外圆加工面所用量具/mm工序加工面尺寸尺寸公差量具5055.60.1分度值0.02，测量范围0100mm游标卡尺12055.30.05测量范围5075mm，分度值为0.005外径千分尺140550.013测量范围5075mm，分度值为0.005外径千分尺 选择内圆加工面的量具莫氏4#内锥孔：经粗车、精车、粗磨、精磨四次加工，大端孔尺寸为30.80.05，粗磨、精磨大端孔尺寸为31.2960.02。选用莫氏4#内锥孔锥度塞尺，用涂色法检验。28内孔：直接钻出，选用分度值0.02，测量范围0100mm游标卡尺。30+0.023 0内孔：经钻孔（粗车）、半精车、精车三次加工，钻孔至28，半精车至29.80.0544，精车至30+0.023 0尺寸450.015。28、16：钻孔选用分度值0.02，测量范围0100mm游标卡尺。半精车选用分度值0.02，测量范围0100mm游标卡尺。精车选用测量范围1835，分度值为0.001mm的内径量表及外径千分尺。 选择轴向加工面的量具轴向尺寸276，其公差为自由公差，可选择分度值0.02，测量范围0300mm游标卡尺。轴向尺寸450.015，与上测量范围0100mm游标卡尺通用。 选择槽加工面的量具内孔沟槽341.7：选用相应沟槽卡尺寸。R2深2mm的圆弧槽：直接铣削，选用圆弧塞尺；8+0.085 +0.035键槽：槽宽公差等级为IT7，表面粗糙度Ra0.8m，槽深按图示要求50.50 -0.2mm，表面粗糙度Ra3.2m，直接铣削，与上测量范围0100mm游标卡尺通用，槽宽可用具有通止端的专用量测量。6.2工序尺寸的确定及计算 6.2.1确定圆柱面的工序尺寸前面根据有关资料已查出本零件各圆柱面的总加工量（毛坯余量），然后查出各工序加工余量（除粗加工外），总加工余量减去各工序加工余量之和，即为粗加工余量。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本C620尾架套筒零件的各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见表3。表3 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序双边余量/mm工序尺寸及公差表面粗糙度/m粗半精精粗半精精粗半精精550 -0.013外圆2.50.30.355.60.0555.30.025550 -0.0136.30.80.430+0.023 0内孔21.90.22829.80.0530+0.023 03.23.21.6莫氏4#内锥孔3.31.80.42830.80.0531.2960.026.30.80.46.2.2确定轴向工序尺寸本零件主要有两个轴向尺寸，276尺寸公差为未注公差，45尺寸公差为0.15,各工序的轴向尺寸见图3（a）、（b）。图3（a） 276尺寸-工序轴向尺寸图3（b） 45尺寸-工序轴向尺寸276轴向尺寸加工余量见表4表4 各端面的工序加工余量工序加工表面总加工余量工序加工余量1015320221401145轴向尺寸加工余量见表5表5 各端面的工序加工余量工序加工表面总加工余量工序加工余量60244441601116.2.3确定铣槽的工序尺寸只要控制进给量，该零件R2深2圆弧槽和8mm槽只需分别铣一次即可达到零件图样的要求，则该二槽的尺寸即为工序尺寸。7.选择切削用量，确定时间定额只要控制进给量，该零件R2深2圆弧槽和8mm槽只需分别铣一次即可达到零件图样的要求，则该二槽的尺寸即为工序尺寸。查阅参考文献机械加工工艺师手册、机械加工余量手册，选取各工序机床的主轴转速，选定进给量和切削深度，即可计算出切削速度和工步工时，确定时间定额，计算结果见机械加工工序卡片。8.填写机械加工工艺规程卡片和机械加工工序卡片因页面设置关系，工艺和工序卡片另附，见“工艺卡片”文件。9. 铣槽用夹具定位夹紧方案设计9.1本工序的加工要求分析本工序的加工要求，在套筒零件上铣两条图示要求槽，槽宽为8+0.085 +0.035mm，槽深按图示要求50.50 -0.2mm，表面精糙度分别为Ra0.8m和Ra3.2m。在本工序之前，外圆、内孔已精车完，两端面已加工完毕。本工序采用8mm标准键槽铣刀，在X5032立式升降台铣床上，一次装夹两件进行加工。9.2确定夹具类型本工序所加工的是一条纵向槽,因此宜采用直线进给带角度定位装置的夹具。9.3拟定定位方案和选定定位元件9.3.1拟定定位方案以外圆为定位基准，采用两组V形块，限制4个自由度。如图4（a）所示。以内孔及端面作为定位基准，限制工作5个自由度。如图4（b）所示。图4 定位基准选择方案由于V形块的特性，较易保证槽的对称度要求；方案由于心轴与孔之间存在间隙，不容易保证槽的对称度要求；因本套筒零件对称度要求较高，且用V形块定位，工件装卸很方便，经过比较分析，确定采用方案。9.3.2选择定位元件根据定位方式，采用V形块。一次装夹同时加工8mm键槽和R2深2mm圆弧槽。9.3.3定位误差计算8mm键槽工序尺寸定位误差分析。对键槽的对称度要求来说，工序基准和定位基准均为工件轴心平C-E，没有基准不重合误差，另外，定位基准也不存在基准位置误差，故定位误差为零。工序尺寸50.50 -0.2mm定位误差分析。图5 定位误差计算定位误差可通过图5中求得。 DWh2=EE= E O- E O= O O+ E O- E O = DWh+0.5D-0.5（D+g）=0.5g（1/sin0.5a-1） (a=90)=0.21g=0.210.2=0.0421/3g因此定位精度足够。9.3.4确定夹紧方案根据图5所示结构，用M24利用螺旋压板夹紧机构把工件径向夹紧在V形块上。具体结构见夹具体图所示。9.5确定对刀装置9.5.1选择对刀块和塞尺根据加工要求，采用GB/T2242-80直角对刀块；塞尺符合GB/T2244-80，基本尺寸及偏差20 0.014mm。9.5.2计算对刀尺寸H和B图6如图6所示，计算时应把尺寸化为双向对称偏差，即50.50 -0.2mm=50.40.1mm8+0.085 +0.035mm=8.06+0.085 +0.035mm0.06mmH=(50.4-2)mm=48.4mm公差取工件相应公差的1/3，即0.2mm1/30.067mm故H=48.40.034B=(8.061/2+2)mm=6.03mm公差取工件相应公差的1/3，即0.12mm1/3=0.04mm故B=8.060.02mm9.6夹具精度分析和计算本夹具体总图上与工件加工精度直接有关的技术要求如下：定位件与对刀间的位置尺寸48.