機械制造技術(shù)課程設(shè)計-氣缸套加工工藝及車外圓夾具設(shè)計

目錄TOC\o"1-3"\h\u20338目錄 -1-第1章緒論1.1課題背景制定氣缸套的加工工藝，設(shè)計車外圓的車床夾具，運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效，省力，經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。學(xué)會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運用。全套圖紙加V信153893706或扣33463894111.2目的課程設(shè)計是我們對所學(xué)課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次課程設(shè)計之后，我得到一次綜合性訓(xùn)練，我在想我能在多個方面得到鍛煉。就我個人而言，我希望通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為今后參加祖國建設(shè)打一個良好的基礎(chǔ)。由于個人能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！1.3夾具設(shè)計中的特點1.夾具的設(shè)計周期較短，一般不用進行強度和剛度的計算。2.專用夾具的設(shè)計對產(chǎn)品零件有很強的針對性。3.“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。夾緊裝置的設(shè)計對整個夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計一個好的夾具可以減少廢品率。1.4夾具設(shè)計需保證的條件1.夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。2.保證工件的精度。3.保證使用方便與安全。4.正確處理作用力的平衡問題。5.注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。1.5夾具的發(fā)展趨勢1.發(fā)展通用夾具的新品種，由于機械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時間，提高生產(chǎn)效率。2.發(fā)展調(diào)整式夾具。3.推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。4.加強專用夾具的標準化和規(guī)范化。5.大力推廣和使用機械化及自動化夾具。6.采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來設(shè)計和制造夾具。第2章零件的分析2.1零件的作用題目所給的零件是氣缸套。氣缸套的作用有：1．與\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8%E5%A5%97/_blank"缸蓋、\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8%E5%A5%97/_blank"活塞共同構(gòu)成\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8%E5%A5%97/_blank"氣缸工作空間。2．筒形活塞柴油機的氣缸套承受活塞側(cè)推力，成為活塞往復(fù)運動的導(dǎo)程。3．將活塞組件及本身的熱量傳給冷卻水，使之工作溫度適當。4．\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8%E5%A5%97/_blank"二沖程柴油機的氣缸套布置有氣口，由活塞啟閉，實現(xiàn)配氣。2.2零件的工藝分析零件的材料為QT700-2，球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，為此以下是氣缸套需要加工的表面：1.左端面

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

第3章工藝規(guī)程設(shè)計3.1確定毛坯的制造形式零件材料為QT700-2球墨鑄鐵，鑄件有多種分類方法：按其所用金屬材料的不同，分為鑄鋼件、鑄鐵件、鑄銅件、鑄鋁件、鑄鎂件、鑄鋅件、鑄鈦件等。而每類鑄件又可按其化學(xué)成分或金相組織進一步分成不同的種類。如鑄鐵件可分為灰鑄鐵件、球墨鑄鐵件、蠕墨鑄鐵件、可鍛鑄鐵件、合金鑄鐵件等；按鑄型成型方法的不同，可以把鑄件分為普通砂型鑄件、金屬型鑄件、壓鑄件、離心鑄件、連續(xù)澆注件、熔模鑄件、陶瓷型鑄件、電渣重熔鑄件、雙金屬鑄件等。其中以普通砂型鑄件應(yīng)用最多，約占全部鑄件產(chǎn)量的80%。而鋁、鎂、鋅等有色金屬鑄件，多是壓鑄件。

3.2基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。

3.2.1粗基準的選擇粗基準選擇應(yīng)當滿足以下要求：（1）粗基準的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。（2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。（3）應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。（4）應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。（5）粗基準應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度?；鶞实倪x擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。3.2.2精基準的選擇精基準的選擇應(yīng)滿足以下原則：（1）“基準重合”原則應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。（2）“基準統(tǒng)一”原則盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計與制造。（3）“自為基準”原則某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。（4）“互為基準”原則當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復(fù)加工。（5）所選的精基準應(yīng)能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。主要考慮精基準重合的問題，當設(shè)計基準與工序基準不重合的時候，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復(fù)。3.3制訂工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案：工序01：鑄造工序02：正火處理:硬度為225-305HBW工序03：粗車、半精車左端面工序04：粗車、半精車右端面工序05：粗車、半精車Φ110孔工序06：粗車Φ143外圓、Φ132外圓、Φ129外圓、Φ127外圓、Φ119外圓、Φ120.5槽工序07：半精車Φ143左端面、Φ132外圓、Φ143外圓、Φ129外圓工序08：精車Φ143左端面、Φ132外圓、Φ143外圓、Φ129外圓工序09：粗車、半精車、精車Φ143右端面、Φ128外圓工序10：粗磨、精磨Φ110孔工序11：去毛刺工序12：檢驗至圖紙要求工序13：包裝、入庫3.4確定切削用量及基本工時工序01：鑄造工序02：正火處理:硬度為225-305HBW工序03：粗車、半精車左端面工步一：粗車左端面切削用量機床為C620-1型臥式車床，所選刀具為YT5硬質(zhì)合金端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1型臥式車床的中心高度為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。確定切削深度由于單邊余量為3.5mm，可在1次走刀內(nèi)切完。確定進給量根據(jù)表1.4，在粗車QT700-2、刀桿尺寸為16mm×25mm、≤3mm、工件直徑為0～100mm時，=0.1～0.6mm/r按C620-1型臥式車床的進給量（表4.2-9），選擇=0.25mm/r確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗。根據(jù)表1.30，C620-1機床進給機構(gòu)允許的進給力=3530N。根據(jù)表1.21，當≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(預(yù)計)時，進給力=760N。的修正系數(shù)為=0.1，=1.17（表1.29-2），故實際進給力為=760×1.17N=889.2N由于切削時的進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選=0.26mm/r可用。選擇車刀磨鈍標準及耐用度根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。確定切削速度切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出。現(xiàn)采用查表法確定切削速度。根據(jù)表1.10，當用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鑄件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=450m/min。切削速度的修正系數(shù)為=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均見表1.28），故=4500.80.650.811.15m/min≈218m/min≈486r/min按C620-1機床的轉(zhuǎn)速(表4.2-8），選擇=480r/min則實際切削速度=218m/min校驗機床功率由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min時，=1.7KW。切削功率的修正系數(shù)=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為=0.72KW根據(jù)表1.30，當=480r/min時，機床主軸允許功率=5.9KW。<，故所選的切削用量可在C620-1機床上進行。最后決定的切削用量為=3.5mm，=0.26mm/r，=480r/min，=218m/min確定粗車左端面的基本時間，式中=147mm，=106mm，=3.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1則工步二：半精車左端面1、=0.5mm2、=0.22mm/r3、=5500.80.650.811.15m/min≈266m/min=600r/min4、確定基本工時，式中=147mm，=106mm，=0.5mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1則工序04：粗車、半精車右端面工步一：粗車右端面，式中=147mm，=106mm，=3.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1則工步二：半精車右端面，式中=147mm，=106mm，=0.5mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1則工序05：粗車、半精車Φ110孔工步一：粗車Φ106孔至Φ109孔，式中=274mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1則工步二：半精車Φ109孔至Φ109.8孔，式中=274mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1則工序06：粗車Φ143外圓、Φ132外圓、Φ129外圓、Φ127外圓、Φ119外圓、Φ120.5槽工步一：粗車Φ147外圓至Φ144外圓，式中=274mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1則工步二：粗車Φ144外圓至Φ133外圓，式中=258.7mm，=5.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=2則工步三：粗車Φ133外圓至Φ130外圓，式中=248mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=2則工步四：粗車Φ130外圓至Φ127外圓，式中=193mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=2則工步五：粗車Φ127外圓至Φ119外圓，式中=32.7mm，=4.0mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=2則工步六：車Φ120.5槽，式中=7mm，=4.25mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=2則工序07：半精車Φ143左端面、Φ132外圓、Φ143外圓、Φ129外圓工步一：半精車Φ143左端面，式中=144mm，=133mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1則工步二：半精車Φ133外圓至Φ132.2外圓，式中=10.7mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1則工步三：半精車Φ144外圓至Φ143.2外圓，式中=15.3mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1則工步四：半精車Φ130外圓至Φ129.2外圓，式中=17mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1則工序08：精車Φ143左端面、Φ132外圓、Φ143外圓、Φ129外圓工步一：精車Φ143左端面1、=0.1mm2、=0.2mm/r3、=6500.80.650.811.15m/min≈315m/min=760r/min4、確定基本工時，式中=143.2mm，=132.2mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1則工步二：精車Φ132.2外圓至Φ132外圓，式中=17mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1則工步三：精車Φ143.2外圓至Φ143外圓，式中=15.3mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1則工步四：精車Φ129.2外圓至Φ129外圓，式中=17mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1則工序09：粗車、半精車、精車Φ143右端面、Φ128外圓工步一：粗車Φ143右端面，式中=143mm，=132mm，=4.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1則工步二：半精車Φ143右端面，式中=143mm，=132mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1則工步三：精車Φ143右端面，式中=143mm，=132mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1則工步四：粗車Φ132外圓至129外圓，式中=5mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1則工步五：半精車Φ129外圓至128.2外圓，式中=5mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1則工步六：精車Φ128.2外圓至128外圓，式中=5mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1則工序10：粗磨、精磨Φ110孔工步一：粗磨Φ109.8孔至Φ109.94孔機床內(nèi)圓磨床M250A1)選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料A46KV6P35040127其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，砂輪尺寸為450380520切削用量的選擇式中：n工件每分鐘轉(zhuǎn)速（r/min)磨輪行程長度，mmZ--單邊加工余量考慮磨削加工終了時的無火花磨削以及為削除加工面形狀誤差而進行局部修研的系數(shù)，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=1.1--軸（縱）向進給量（mm/r）--雙行程磨削深度進給量（mm/雙行程）查《機械加工工藝手冊》表33-42有主軸轉(zhuǎn)速n=150r/min工作臺移動速度＝3m/min切削深度Z＝0.07mm進給量=0.005mm/雙行程3)切削工時工步二：精磨Φ109.94孔至Φ110H7孔機床內(nèi)圓磨床M250A1)選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料A46KV6P35040127其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，砂輪尺寸為450380520切削用量的選擇式中：n工件每分鐘轉(zhuǎn)速（r/min)磨輪行程長度，mmZ--單邊加工余量考慮磨削加工終了時的無火花磨削以及為削除加工面形狀誤差而進行局部修研的系數(shù)，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=1.1--軸（縱）向進給量（mm/r）--雙行程磨削深度進給量（mm/雙行程）查《機械加工工藝手冊》表33-42有主軸轉(zhuǎn)速n=300r/min工作臺移動速度＝3m/min切削深度Z＝0.03mm進給量=0.002mm/雙行程3)切削工時工序11：去毛刺工序12：檢驗至圖紙要求工序13：包裝、入庫第4章專用夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計車外圓的夾具。4.1問題的提出本夾具主要用于車外圓，表面粗糙度Ra1.6，有一定的精度要求，故設(shè)計夾具時即考慮如何提高生產(chǎn)效率，也要注意產(chǎn)品質(zhì)量。4.2定位基準的選擇選擇已加工好的右端面和Φ110孔來定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是心軸。因此進行定位元件的設(shè)計主要是對心軸和波紋套，夾緊則是在心軸的螺桿上用螺母和波紋套來完成。右端面與心軸相配合，限制三個自由度，即X軸移動、Y軸轉(zhuǎn)動和Z軸轉(zhuǎn)動。Φ110孔與心軸相配合，限制兩個自由度，即Z軸移動和Y軸移動。由于是車工件外圓，限制五個自由度即可，故設(shè)計合理。4.3定位誤差分析基準位移誤差由于定位副的制造誤差或定位副配合同間所導(dǎo)致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準位移誤差，用表示。工件以Φ16孔、Φ16右端面、變速叉的臂右端和叉口內(nèi)側(cè)面來定位，鉆變速叉Φ6孔，如果工件內(nèi)孔直徑與軸外圓直徑做成完全一致，做無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差，于是工件套在軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導(dǎo)致這批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基準變動誤差，其變動量即為最大配合間隙。按下式計算式中——基準位移誤差，mm——孔的最大直徑，mm——軸的最小直徑，mm=0.0355mm基準不重合誤差加工尺寸h的基準是外圓柱面的母線上，但定位基準是工件圓柱孔中心線。這種由于工序基準與定位基準不重合導(dǎo)致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準不重合誤差，用表示?；鶞什恢睾险`差為=式中——基準不重合誤差，mm——工件的最大外圓面積直徑公差，mm=4.4切削力的計算與夾緊力分析查表4得切削力計算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa,即==1547N所需夾緊力，查表5得，，安全系數(shù)K=式中為各種因素的安全系數(shù)，查表得：K==1.872，當計算K<2.5時，取K=2.5孔軸部分由M36螺母鎖緊，查表得夾緊力為12360N==30900N由上計算得》，因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。4.5夾具設(shè)計及操作簡要說明如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為車床夾具選擇在心軸上用螺母和波紋套進行夾緊工件。本工序為車削余量小，車削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。參考文獻1.鄒青主編機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程北京：機械工業(yè)出版社2004，82.趙志修主編機械制造工藝學(xué)北京：機械工業(yè)出版社1984，23.孫麗媛主編機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo)北京：冶金工業(yè)出版社2002，124.李洪主編機械加工工藝手冊北京：北京出版社1990，125.鄧文英主編金屬工藝學(xué)北京：高等教育出版社20006.黃茂林主編機械原理重慶：重慶大學(xué)出版社2002，77.丘宣懷主編機械設(shè)計北京：高等教育出版社19978.儲凱許斌等主編機械工程材料重慶：重慶大學(xué)出版社1997，129.廖念釗主編互換性與技術(shù)測量北京：中國計量出版社2000，110.樂兌謙主編金屬切削刀具北京：機械工業(yè)出版社1992，1211.李慶壽主編機床夾具設(shè)計北京：機械工業(yè)出版社1983，412.陶濟賢主編機床夾具設(shè)計北京：機械工業(yè)出版社1986，413.機床夾具結(jié)構(gòu)圖冊貴州：貴州人民出版社1983，714.龔定安主編機床夾具設(shè)計原理陜西：陜西科技出版社，1981,715.李益民主編機械制造工藝學(xué)習(xí)題集黑龍江：哈兒濱工業(yè)大學(xué)出版社1984,716.周