1、11.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
2、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 12A-、 、19720HBS、5%3.4、30、 A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
3、 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
4、 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%。34.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
5、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
6、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4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
7、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
8、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 HRC
9、4550，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5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3
10、0+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 -0.013 2.5 60长度方向 276 2.5 2815.4.3 设计毛坯零件综合图确定毛坯尺寸
11、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。645、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
12、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7本零件属成批生产，根据批量及加工精度选择量具，
13、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50 55.6 0.1 分度值 0.02，测量范围 0100mm 游标卡尺120 55.3 0.05 测量范围 5075mm，分度值为 0
14、.005 外径千分尺140 55 0.013 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
15、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。8 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
16、，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、表面粗糙度工序双边余量/mm 工序尺寸及公差 表面粗糙度/m加工表面粗 半精 精 粗 半精 精 粗半精精550 -0.0
17、13 外圆2.5 0.3 0.355.60.0555.30.025550 -0.0136.3 0.8 0.430+0.023 0 内孔2 1.9 0.2 2829.80.0530+0.023 03.2 3.2 1.6莫氏 4#内锥孔 3.3 1.8 0.4 28 30.80.0531.2960.026.3 0.8 0.46.2.2 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） 。9、I 、I、I121图 3（a） 276 尺寸-工序轴向尺寸、I 、I图 3（b） 45 尺寸-工序轴向尺寸276 轴向尺
18、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10 1 5 320 2 2 140 1 145 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60 2 44 44160 1 1 16.2.3 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10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
19、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
20、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。11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
21、 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。 COE图 5 定位误差计算12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）=0.5 g（1/sin0.5a-1） (a=90)=0.21g=0.21 0.2=0.0421/3g因此定位精度足够
22、。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=50.40.1mm138+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
23、，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 48.40.034mm，8.060.02mm；对刀塞尺厚度尺寸 20 0.014mm；V 形块；V 形块安装尺寸轴线与夹具安装面平行度公差为 0.02mm；9.6.1 尺寸 50.50 -0.2 的精度分析Y=0mmT=0.04mmA=0.1/355276=0.0777mmSQRT（Y 2+T 2+
24、A 2）= SQRT（0 2+0.042+0.07772）=0.0872/3g故此夹具能保证 50.50 -0.2mm 尺寸。9.7 夹具总图夹具总图9.8 夹具零件图夹具零件图10.课题小结在完成设计的过程中，我翻阅了过去学习过的机床夹具设计 、 机械制造工14艺学 、 机械制造技术基础 机械设计基础等教材，查阅了机床夹具设计机械加工工艺师手册 机床夹具设计手册 机械加工余量手册 机械设计手册等资料，还与同事们展开讨论，找出了一种简单、实用的套筒加工方法，力争做到了设计与生产实践相结合。通过本次设计，我将所学的知识较好地做了融会贯通，学以致用并运用于生产实践中，对我日常的工作起到了明显的帮助作用，锻炼了查阅资料的能力，找到平时学习中的不足。参考文献1林文焕 陈本通. 机床夹具设计. 国防工业出版社. 1982 年2卢秉恒. 机械制造技术基础. 机械工业出版社. 2008 年3杨可桢 程光蕴 李促生. 机械设计基础. 高等教育出版社. 2006 年4杨叔子等. 机械加工工艺师手册. 机械工业出版社. 2002 年5孙本绪 熊万武. 机械加工余量手册. 国防工业出版社. 1999 年6哈尔滨工业大学 上海工业大学. 机床夹具设计. 上海科学技术出版社. 1992年7华中理工大学期 天津大学. 机械制造工艺学. 机械工业出版社. 1990 年
