机械制造技术课程设计-气缸套加工工艺及车外圆夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u20338目录 -1-第1章绪论1.1课题背景制定气缸套的加工工艺，设计车外圆的车床夹具，运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。全套图纸加V信153893706或扣33463894111.2目的课程设计是我们对所学课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次课程设计之后，我得到一次综合性训练，我在想我能在多个方面得到锻炼。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国建设打一个良好的基础。由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！1.3夹具设计中的特点1.夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2.专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3.“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。1.4夹具设计需保证的条件1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2.保证工件的精度。3.保证使用方便与安全。4.正确处理作用力的平衡问题。5.注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。1.5夹具的发展趋势1.发展通用夹具的新品种，由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。2.发展调整式夹具。3.推广和发展组合夹具及拼拆夹具。4.加强专用夹具的标准化和规范化。5.大力推广和使用机械化及自动化夹具。6.采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。第2章零件的分析2.1零件的作用题目所给的零件是气缸套。气缸套的作用有：1．与\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8%E5%A5%97/_blank"缸盖、\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8%E5%A5%97/_blank"活塞共同构成\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8%E5%A5%97/_blank"气缸工作空间。2．筒形活塞柴油机的气缸套承受活塞侧推力，成为活塞往复运动的导程。3．将活塞组件及本身的热量传给冷却水，使之工作温度适当。4．\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8%E5%A5%97/_blank"二冲程柴油机的气缸套布置有气口，由活塞启闭，实现配气。2.2零件的工艺分析零件的材料为QT700-2，球墨铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是气缸套需要加工的表面：1.左端面

2.右端面Φ16Φ110孔Φ143外圆Φ132外圆Φ129外圆Φ127外圆Φ119外圆Φ120.5槽Φ143右端面Φ128外圆

第3章工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为QT700-2球墨铸铁，铸件有多种分类方法：按其所用金属材料的不同，分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等；按铸型成型方法的不同，可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多，约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件，多是压铸件。

3.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。

3.2.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。3.2.2精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。3.3制订工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序01：铸造工序02：正火处理:硬度为225-305HBW工序03：粗车、半精车左端面工序04：粗车、半精车右端面工序05：粗车、半精车Φ110孔工序06：粗车Φ143外圆、Φ132外圆、Φ129外圆、Φ127外圆、Φ119外圆、Φ120.5槽工序07：半精车Φ143左端面、Φ132外圆、Φ143外圆、Φ129外圆工序08：精车Φ143左端面、Φ132外圆、Φ143外圆、Φ129外圆工序09：粗车、半精车、精车Φ143右端面、Φ128外圆工序10：粗磨、精磨Φ110孔工序11：去毛刺工序12：检验至图纸要求工序13：包装、入库3.4确定切削用量及基本工时工序01：铸造工序02：正火处理:硬度为225-305HBW工序03：粗车、半精车左端面工步一：粗车左端面切削用量机床为C620-1型卧式车床，所选刀具为YT5硬质合金端面车刀。根据《切削用量简明手册》第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。确定切削深度由于单边余量为3.5mm，可在1次走刀内切完。确定进给量根据表1.4，在粗车QT700-2、刀杆尺寸为16mm×25mm、≤3mm、工件直径为0～100mm时，=0.1～0.6mm/r按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为=760×1.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.26mm/r可用。选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=450m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=4500.80.650.811.15m/min≈218m/min≈486r/min按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=480r/min则实际切削速度=218m/min校验机床功率由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=480r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。<，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。最后决定的切削用量为=3.5mm，=0.26mm/r，=480r/min，=218m/min确定粗车左端面的基本时间，式中=147mm，=106mm，=3.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1则工步二：半精车左端面1、=0.5mm2、=0.22mm/r3、=5500.80.650.811.15m/min≈266m/min=600r/min4、确定基本工时，式中=147mm，=106mm，=0.5mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1则工序04：粗车、半精车右端面工步一：粗车右端面，式中=147mm，=106mm，=3.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1则工步二：半精车右端面，式中=147mm，=106mm，=0.5mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1则工序05：粗车、半精车Φ110孔工步一：粗车Φ106孔至Φ109孔，式中=274mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1则工步二：半精车Φ109孔至Φ109.8孔，式中=274mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1则工序06：粗车Φ143外圆、Φ132外圆、Φ129外圆、Φ127外圆、Φ119外圆、Φ120.5槽工步一：粗车Φ147外圆至Φ144外圆，式中=274mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1则工步二：粗车Φ144外圆至Φ133外圆，式中=258.7mm，=5.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=2则工步三：粗车Φ133外圆至Φ130外圆，式中=248mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=2则工步四：粗车Φ130外圆至Φ127外圆，式中=193mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=2则工步五：粗车Φ127外圆至Φ119外圆，式中=32.7mm，=4.0mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=2则工步六：车Φ120.5槽，式中=7mm，=4.25mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=2则工序07：半精车Φ143左端面、Φ132外圆、Φ143外圆、Φ129外圆工步一：半精车Φ143左端面，式中=144mm，=133mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1则工步二：半精车Φ133外圆至Φ132.2外圆，式中=10.7mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1则工步三：半精车Φ144外圆至Φ143.2外圆，式中=15.3mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1则工步四：半精车Φ130外圆至Φ129.2外圆，式中=17mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1则工序08：精车Φ143左端面、Φ132外圆、Φ143外圆、Φ129外圆工步一：精车Φ143左端面1、=0.1mm2、=0.2mm/r3、=6500.80.650.811.15m/min≈315m/min=760r/min4、确定基本工时，式中=143.2mm，=132.2mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1则工步二：精车Φ132.2外圆至Φ132外圆，式中=17mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1则工步三：精车Φ143.2外圆至Φ143外圆，式中=15.3mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1则工步四：精车Φ129.2外圆至Φ129外圆，式中=17mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1则工序09：粗车、半精车、精车Φ143右端面、Φ128外圆工步一：粗车Φ143右端面，式中=143mm，=132mm，=4.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1则工步二：半精车Φ143右端面，式中=143mm，=132mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1则工步三：精车Φ143右端面，式中=143mm，=132mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1则工步四：粗车Φ132外圆至129外圆，式中=5mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1则工步五：半精车Φ129外圆至128.2外圆，式中=5mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1则工步六：精车Φ128.2外圆至128外圆，式中=5mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1则工序10：粗磨、精磨Φ110孔工步一：粗磨Φ109.8孔至Φ109.94孔机床内圆磨床M250A1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，砂轮尺寸为450380520切削用量的选择式中：n工件每分钟转速（r/min)磨轮行程长度，mmZ--单边加工余量考虑磨削加工终了时的无火花磨削以及为削除加工面形状误差而进行局部修研的系数，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=1.1--轴（纵）向进给量（mm/r）--双行程磨削深度进给量（mm/双行程）查《机械加工工艺手册》表33-42有主轴转速n=150r/min工作台移动速度＝3m/min切削深度Z＝0.07mm进给量=0.005mm/双行程3)切削工时工步二：精磨Φ109.94孔至Φ110H7孔机床内圆磨床M250A1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，砂轮尺寸为450380520切削用量的选择式中：n工件每分钟转速（r/min)磨轮行程长度，mmZ--单边加工余量考虑磨削加工终了时的无火花磨削以及为削除加工面形状误差而进行局部修研的系数，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=1.1--轴（纵）向进给量（mm/r）--双行程磨削深度进给量（mm/双行程）查《机械加工工艺手册》表33-42有主轴转速n=300r/min工作台移动速度＝3m/min切削深度Z＝0.03mm进给量=0.002mm/双行程3)切削工时工序11：去毛刺工序12：检验至图纸要求工序13：包装、入库第4章专用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，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计车外圆的夹具。4.1问题的提出本夹具主要用于车外圆，表面粗糙度Ra1.6，有一定的精度要求，故设计夹具时即考虑如何提高生产效率，也要注意产品质量。4.2定位基准的选择选择已加工好的右端面和Φ110孔来定位，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴。因此进行定位元件的设计主要是对心轴和波纹套，夹紧则是在心轴的螺杆上用螺母和波纹套来完成。右端面与心轴相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。Φ110孔与心轴相配合，限制两个自由度，即Z轴移动和Y轴移动。由于是车工件外圆，限制五个自由度即可，故设计合理。4.3定位误差分析基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以Φ16孔、Φ16右端面、变速叉的臂右端和叉口内侧面来定位，钻变速叉Φ6孔，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算式中——基准位移误差，mm——孔的最大直径，mm——轴的最小直径，mm=0.0355mm基准不重合误差加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为=式中——基准不重合误差，mm——工件的最大外圆面积直径公差，mm=4.4切削力的计算与夹紧力分析查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa,即==1547N所需夹紧力，查表5得，，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K==1.872，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M36螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N==30900N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.5夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为车床夹具选择在心轴上用螺母和波纹套进行夹紧工件。本工序为车削余量小，车削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。参考文献1.邹青主编机械制造技术基础课程设计指导教程北京：机械工业出版社2004，82.赵志修主编机械制造工艺学北京：机械工业出版社1984，23.孙丽媛主编机械制造工艺及专用夹具设计指导北京：冶金工业出版社2002，124.李洪主编机械加工工艺手册北京：北京出版社1990，125.邓文英主编金属工艺学北京：高等教育出版社20006.黄茂林主编机械原理重庆：重庆大学出版社2002，77.丘宣怀主编机械设计北京：高等教育出版社19978.储凯许斌等主编机械工程材料重庆：重庆大学出版社1997，129.廖念钊主编互换性与技术测量北京：中国计量出版社2000，110.乐兑谦主编金属切削刀具北京：机械工业出版社1992，1211.李庆寿主编机床夹具设计北京：机械工业出版社1983，412.陶济贤主编机床夹具设计北京：机械工业出版社1986，413.机床夹具结构图册贵州：贵州人民出版社1983，714.龚定安主编机床夹具设计原理陕西：陕西科技出版社，1981,715.李益民主编机械制造工艺学习题集黑龙江：哈儿滨工业大学出版社1984,716.周