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遼寧工程技術大學
課 程 設 計
題 目：偏心套的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計
班 級： 加工06-1
姓 名： 叢喜鵬
指導教師： 劉輝
完成日期： 2009.07.01
摘要
現(xiàn)今的世界國家間的競爭已經(jīng)全面轉入科學技術的競爭，而機械工業(yè)直接反應一個國家的整體技術水平。無論是核工業(yè)還是農(nóng)具，機械制造業(yè)是國家獲取其他幾乎一切行業(yè)設施和工具的來源。可以說人類文明史就是機械制造的歷史。
我國的工業(yè)化建設情況，國際上眾說紛紜，雖然在很多高技術項目上頗有建樹，但在這次汶川地震中表現(xiàn)出中眾多缺陷。包括規(guī)模較小，工藝粗糙，關鍵技術仍依賴國外等等。充分說明在向高技術領域進軍的同時，低端產(chǎn)業(yè)也應該加強建設。
本說明書是為加工機械零件偏心套的加工過程而編寫。偏心套以其偏心結構實現(xiàn)內(nèi)孔直徑可調(diào)，加上緊定螺絲，以達到內(nèi)圈周向、軸向固定的目的。但因為內(nèi)圈內(nèi)孔是間隙配合，一般只用于輕載、無沖擊的場合。是一種較為常見的機械零件。
關鍵詞：偏心套 零件 加工過程
ABSTRACT
· Nowadays,the competition of world countries has shift to the competition of new science and technology completely,In this age , level of development for the machine industry has become the most important criteria in the judgement in a country’s level of development.From Nuclear industry to dead stock,ALL the establishment and facilities,hat our country need and consume, depend on our machine industry .The histroy of mankind is the histroy of the machine building
· Consider chinese industry construction,Many argumentations has been bring forward in the globality organization.We enjoy our achievement in some new technologes.But in these serious earthquake in WENCHUAN,we discovered our weakness: dimensions, asperous technics,core technology depend on other countries.So notwithstanding these is the age of advanced krowlage,we must improve our well-rounded technologies.
· These instruction book is for machine hardware eccentric bushing’s processing cycle . The eccentric bushing with their proprietary composition accommodate inside diameter ,use the screw to realize the accommodate of inner ring’s lock-up.Byt bacause their clearance fit composition, they apply to non- or light- load.They are a type of frequently-used machine hardware.
Key word : eccentric bushing , machine hardware, processing cycle
目 錄
1 零件工藝性分析----------------------------------------------------------5
1.1 用途-----------------------------------------------------------------------5
1.2 技術要求-----------------------------------------------------------------5
1.3 工藝性--------------------------------------------------------------------6
1.4 生產(chǎn)類型-----------------------------------------------------------------6
2 機械加工工藝規(guī)程設計-------------------------------------------------6
2.1 確定毛坯，繪制毛坯簡圖--------------------------------------------6
2.2 定位基準-----------------------------------------------------------------7
2.3 加工方法-----------------------------------------------------------------7
2.4 加工工序-----------------------------------------------------------------8
2.5 M3-6H孔的加工余量，尺寸公差------------------------------------8
3鉆削加工夾具設計-------------------------------------------------------10
3.1夾具定位裝置與定位方案--------------------------------------------10
3.2夾緊裝置----------------------------------------------------------------12
3.3 鉆孔定位裝置---------------------------------------------------------13
3.4 夾具與機床連接元件------------------------------------------------13
3.5 夾具體------------------------------------------------------------------14
4方案綜合評價與結論----------------------------------------------------14
5體會與展望----------------------------------------------------------------15
6參考文獻-------------------------------------------------------------------17
1 零件工藝性分析
1.1 用途
該偏心套以30mm孔輔以螺栓與螺絲，使得孔中的軸實現(xiàn)內(nèi)圈周向、軸向固定。查閱資料表明，該工件一般承受較小的負載。其中Φ30H7孔的精度應予保證。
1.2 技術要求：
將該零件的技術要求列入表（1）中
表（1）
加工表面
尺寸及偏差（mm）
公差及精度等級
表面粗糙度Ra（m）
形位公差
（mm）
左，右端面
IT13
12.5
圓柱面
IT13
12.5
Φ30H7內(nèi)孔
IT7
1.6
上平面
IT13
12.5
下平面
IT13
12.5
上平面方形孔
IT12
6.3
下平面方形孔
IT12
6.3
左端面?zhèn)炔?
IT12
6.3
方形側孔
IT12
6.3
E面孔
H11
12.5
3mm圓孔
IT13
12.5
M3-6H螺紋孔
M3—6H
12.5
加工熱處理方面，要求調(diào)質(zhì)處理硬度230-250HB。在化學處理方面，F(xiàn)e/Ct.0。
1.3工藝性
分析零件圖可知，該偏心套的左，右端面精度要求并不太高，可用車削加工。外圓柱表面用車削加工。Φ30H7內(nèi)孔對精度要求較高，由于端面為平面，可防止鉆頭鉆偏以保證加工精度。該零件除了內(nèi)孔之外，其他加工表面精度要求均不高，因此以車床和銑床的粗加工就可達到要求。Φ30H7內(nèi)孔較長，需以多步驟加工實現(xiàn)。
1.4 生產(chǎn)類型
由題目知產(chǎn)量五萬件以上，計算其年生產(chǎn)綱領：
N—零件年生產(chǎn)綱領（件|年）
Q—產(chǎn)品年產(chǎn)量（臺，輛|年）
m—每臺（輛）產(chǎn)品中零件的數(shù)量（件|臺，輛）
a%—備品率
b%—廢品率
Q=50000臺|年，
m=1件—|臺
a取3%，b取0.5%
計算得 N=51757.5
該偏心套的生產(chǎn)類型屬于大批量生產(chǎn)。
2 機械加工工藝規(guī)程設計
2.1確定毛坯，繪制毛坯簡圖
2.1.1 選擇毛坯
該零件因其一般只用于輕載，沖擊小或無沖擊的場合?？紤]到大量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率，毛坯選用圓鋼鍛件。
對零件圖進行分析計算，可以大致確定鍛件外廓包容體的尺寸。
2.1.2 確定毛坯尺寸公差與機械加工余量
以其技術要求確認，普通級公差等級。
外圓：粗車外圓，表面粗糙度12.5無精車，直徑為Φ52mm，零件長度180mm。根據(jù)查表判斷毛坯直徑為
52+6=58mm
左右端面：加工余量查表得a=1.0mm，長182mm
各加工表面粗糙度Ra均大于等于1.6m。
綜合以上，可查表確定該零件毛坯的尺寸公差與加工余量。
形狀為鍛造棒料。
表（2）
項目（mm）
機械加工余量(mm)
尺寸公差（mm）
長度182
1.0
端面R29
6.0
繪制毛坯零件圖。
2.2 定位基準
2.2.1 精基準：根據(jù)其裝配要求，選定偏心套右端面與Φ30H7內(nèi)孔作為精基準。因為如需要專用夾具的側槽和上平面，下平面以及孔加工都要以它們?yōu)榛鶞?。另外?0H7內(nèi)孔為精加工。
2.2.2 粗基準：需要平整，無飛邊，毛刺或其他表面欠缺的加工面，本加工方案選擇偏心套外圓柱面與右端面為粗基準。
2.3 加工方法
根據(jù)各加工表面的尺寸與表面粗糙度，列出各工件表面的加工方法，如表（3）
表（3）
加工表面
尺寸精度等級
表面粗糙度
加工方案
左，右端面
IT13
12.5
粗車
圓柱面
IT13
12.5
粗車
Φ30H7內(nèi)孔
IT7
1.6
鉆—擴—鉸
上平面
IT13
12.5
粗銑
下平面
IT13
12.5
粗銑
上平面方形孔
IT12
6.3
粗銑
下平面方形孔
IT12
6.3
粗銑
左端面?zhèn)炔?
IT13
12.5
粗銑
方形側孔
IT12
6.3
粗銑
E面孔
IT
12.5
鉆
Φ3孔
IT
12.5
鉆
M3-6H螺紋孔
IT
12.5
攻螺紋
2.4 加工工序
加工工序方面，可采用多臺機床工作，其中銑床鉆床加工階段需配備夾具。
在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，以表（4）列出偏心套工藝路線。
表（4）
工序號
工序名稱
機床設備
刀具
量具
1
調(diào)質(zhì)處理
調(diào)質(zhì)爐
2
車削右端面和外徑
臥式車床C6132
外圓車刀
游標卡尺
3
車削左端面與圓錐面
臥式車床C6132
外圓車刀
游標卡尺
4
鉆、擴、鉸Φ30H7孔
搖臂鉆床C6132
莫式錐柄麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀
卡尺，塞規(guī)
5
粗銑10mm槽
立式銑床X5032
直柄鍵槽銑刀
游標卡尺
6
粗銑上平面20槽
立式銑床X5032
直柄鍵槽銑刀
游標卡尺
7
粗銑下平面20槽
立式銑床X5032
直柄鍵槽銑刀
游標卡尺
8
上方形槽
線切割機床
9
下方形槽
線切割機床
10
10H11方形槽
線切割機床
11
2-Φ4H7孔
搖臂鉆床Z3025
直柄麻花鉆
游標卡尺
12
直徑3mm孔
搖臂鉆床Z3025
直柄麻花鉆
游標卡尺
13
螺紋孔M3-6H
搖臂鉆床Z3025
麻花鉆、絲錐
游標卡尺
14
化學處理
化學處理裝備
2.5 M3-6H螺紋孔的加工余量，尺寸公差
該道工序為鉆車鉆削加工。達到設計圖的要求。表面粗糙度要求為12.5，由絲錐加工成型。
根據(jù)技術要求尺寸公差為6H，此公差等級可由絲錐一次加工達到。
2.5.1 切削用量的計算
a：背吃刀量的計算
取=1.5mm。
b：進給量的確定
由查表可知，該公布的每轉進給量應取0.05—0.15mm，取0.1mmr。
c：切削速度的計算
查表，按工件材料為45鋼的結構選取，切削速度v可取為10mmin。由公式n=1000v d，可得該工序銑刀轉速為1061rmin。參照表格所列出的轉速，取轉速為Z3025鉆床的1000rmin。再將此轉速帶入公式，可求出該工序的實際銑削速度。
v=nd1000=1000rmin10mm1000=9.4mmin。
d：時間定額
1：鉆底孔基本時間t1的計算，根據(jù)查表結果，銑刀銑削槽的的基本時間計算公為：
t1=(52-30)÷2÷1500 rmin×0.1mm/r=0.1min=6.6s
該零件外徑為52mm、內(nèi)徑為30mm加工深度為(52-30)÷2=11mm
可求出該工序的基本時間為6.6s
2：攻絲時間為t2，M3螺紋螺距為0.5mm,根據(jù)根據(jù)公式得：
t2=(52-30)÷2÷1000r/min×0.5mm/r=0.022min=1.32s
該零件外徑為52mm、內(nèi)徑為30mm加工深度為(52-30)÷2=11mm
3.輔助時間：該工序為大批量加工，但是單個工序時間較短，輔助時間為工件裝夾時間、更換刀具時間和卸見時間，此時間人為因素較大不易計算初步估算為1min。
4：單件時間
=6.6s+1.32s+60s=68s。
將上述零件工藝規(guī)程設計結果填入工藝文件，制作機械加工工藝過程卡片。
3 鉆削加工夾具設計
根據(jù)加工工序，進行銑床夾具結構方案設計。夾具的用途與生產(chǎn)規(guī)模的大小不同，夾具的結構形式也不同。在本例的大量生產(chǎn)中，夾具的主要作用一方面是要保證產(chǎn)品質(zhì)量，另一方面還要考慮盡量提高生產(chǎn)效率的問題，應廣泛采用多件夾緊機構，氣動，液壓和電動夾緊裝置等高效省力的工具；若在中小批生產(chǎn)中，由于受到生產(chǎn)條件的限制，為使經(jīng)濟性良好，夾具的主要做用就是保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的應盡量是夾具結構簡單，廣泛采用單件加工的夾具及手動夾緊機構，條件允許的情況下采用可調(diào)夾具，成組夾具和組合夾具等。本例在已知工件材料，鍛件，機床為Z3025搖臂鉆床，大量生產(chǎn)的情況下，現(xiàn)為加工M3-6H設計專用夾具。
3.1 夾具定位裝置與定位方案
定位元件是用以確定工件正確位置的元件，用工件定位基準或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實現(xiàn)工件定位。工件在夾具中定位時，根據(jù)工件的結構特點和工序加工要求選擇的定位基準有各種形式。根據(jù)其形狀不同，選擇不同類型的定位元件。在定為基準確定后，就可以根據(jù)工件結構特點和定位基面形狀，尺寸等選擇標準定位元件。如果沒有適合的標準定位元件可選擇，設計者可自行設計非標準定位元件。
根據(jù)零件圖與工序條件，以工件Φ30H7內(nèi)孔有端面及12H11方槽作為定位基準，采用定位芯軸及圓柱銷定位、圓柱銷與螺紋手動裝夾方案。因為加工零件需要限制全部六個自由度。
根據(jù)M3-6H的加工余量與尺寸公差,鉆孔攻絲工序的加工時的切削力較小，螺紋的裝夾力完全能滿足加工需要
3.2 夾緊裝置
在加工過程中，工件會受到切削力，慣性力，離心力等外力的作用，為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保證定位的正確位置，而不至于發(fā)生位移或產(chǎn)生震動，一般來講在夾具結構中必須設置一定的夾緊裝置，把工件夾緊壓牢在定位元件上。夾緊裝置的基本要求是：
1：夾緊時不破壞工件在夾具中占有的正確位置。
2：夾緊力要適當，既要保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過大損傷工件表面及產(chǎn)生夾緊變形。
3：夾緊機構操作安全，省力，夾緊迅速。
4：夾緊機構的復雜程度，工作效率與生產(chǎn)類型相適應，結構應盡量簡單，便于制造與維修。
5：良好的自鎖性能。
本例中夾緊裝置為自行設計的螺旋壓板夾緊機構。通過擰緊兩側壓板上兩側的夾緊螺母使壓板壓緊工件，實現(xiàn)夾緊。由于加工槽的需要，本工步在銑削過程中要限制工件的全部六個自由度。使用螺旋壓板夾緊機構，用壓力與摩擦力實現(xiàn)對自由度的限制。
3.3 刀具定位裝置
對刀，導向元件是用于確定或引導刀具的元件，其作用是使刀具與定位元件之間獲得正確的相對位置。本套夾具采用鉆套定位，準確的固定了鉆孔時鉆頭的位置。
3.4 夾具與機床連接元件
夾具與機床連接元件負責將夾具固定在機床上并防止相對運動，是用于保證夾具在機床上定位與夾緊用的元件。本例中夾緊裝置與定位裝置全部固定在夾具體上，其中定位裝置使用螺栓與銷，夾緊裝置則采用螺母固定在夾具體上。整套夾具與機床采用螺栓連接。
3.5 夾具體
夾具體是夾具的基本元件，夾具上的所有組成部分都必須最終通過這一基礎元件連接成一個有機整體，夾具體應滿足如下要求：
1：足夠的強度與剛度，在夾緊力與切削力作用下頁不會產(chǎn)生過大的變形。
2：夾具安裝穩(wěn)定，機床夾具通過夾具體安裝在工作臺上，安裝應穩(wěn)定。
3：夾具體結構工藝性良好，應注意夾具體毛坯的制造工藝性，機械加工工藝性與裝配的工藝性。
4：便于清除切削，為防止加工中切屑聚集在定位元件工作表面等敏感表面中，要考慮切屑的排除問題。
通過夾具體把夾具各組成部分連接起來，并將連接部分剖視。
4 方案綜合評價與結論
本機械零件加工方案針對偏心套零件加工而制定，考慮到了該機械零件在工藝上要保證其內(nèi)孔的精度與表面粗糙度，針對采用機械加工的方法，分析零件圖以及該零件所在部件或總成中的位置，功用以及部件或總成對該零件提出的技術要求以明確其工作表面，加工方法，加工過程，工藝步驟與工藝規(guī)程。本方案大致包括了對零件的工藝分析，生產(chǎn)綱領的計算與生產(chǎn)類型的分析，毛坯的種類與制造，毛坯的尺寸與公差，工藝路線的擬定，關鍵工序的加工余量，工序尺寸與公差的計算，各個工序機床設備與刀具，量具等工藝裝備的選擇，關鍵工序的切削用量與時間定額，以及工藝文件的編寫。
針對要求的關鍵步驟加工，本方案考慮到加工精度，生產(chǎn)效率，勞動強度與工藝范圍設計了鉆削專用夾具，以方便該工步的定位與加工。對加工中具體的時間定額等數(shù)據(jù)也有計
5 體會與展望
通過這次機械課程設計，我經(jīng)歷了一次完整的將二維圖紙上的圖形曲線化為在國家工業(yè)生產(chǎn)中可以使用的真正零件的設計過程。該課程設計所涉及的問題是一個機械專業(yè)的大學生所必須掌握的。這將使我們脫離紙上談兵，得以真正將自己設計的東西化為看得見，摸得著的實體。
十年的紙上談兵也比不上一次真刀真槍的實戰(zhàn)訓練，這次課程設計對我的專業(yè)知識及實際動手能力，考慮問題能力，把握全局能力都是一次很好的鍛煉。
在相當長的一個可以預見的歷史時期內(nèi)，機械工業(yè)仍然是衡量一個國家現(xiàn)代化程度與工業(yè)化進程的最主要標準，微電子工業(yè)與生物技術等產(chǎn)業(yè)要做到徹底脫離機械工業(yè)而獨立目前看來還沒有可能。而機械工業(yè)的最基本組成部分——零件的加工制造，當然的成為衡量機械發(fā)展水平的重要指標。
即使經(jīng)過幾十年的積累，我國在零部件制造方面也只是在低端徘徊，產(chǎn)品也以低端為主。精密性和工藝性水平仍遠遠沒有達到國際先進水平。即使在一些名為國產(chǎn)的設施上，進口件扮演的往往是核心角色。此次汶川地震中救災的直升機主力——20世紀80年代中美蜜月期時購買的“黑鷹”直升機——至今仍然需要每年從美國進口零備件以維持運轉。這可以看做我國機械工業(yè)的一個縮影。
前蘇聯(lián)解體后，俄羅斯能用于科研的經(jīng)費少得可憐，但直到今天，俄式軍火出口仍然是世界主要軍火出口之一。根據(jù)前蘇聯(lián)遺留下來的家底，很多俄式武器并沒有太高的技術含量，卻因為其制造工藝的先進，材料的優(yōu)秀質(zhì)量而得以稱霸一方。以至于直到今天這個世界已經(jīng)無法忽視中國技術制造的年代，中國的軍火專家們在自豪的說“中國的技術好”后面也不得不加一句“但俄羅斯的工藝水平是無法替代的?！笨梢妰H僅是一個高級零件加工的方面，我們還遠遠落后于人。本課程設計所涉及的正是零件加工制造的過程。作為本行業(yè)的基礎是絕對必要的。
當前，隨著中國“龍芯”的問世，本為美國與日本控制的計算機處理器核心技術首次被第三世界國家掌握，計算機技術的發(fā)展必然帶動高精密機械加工技術。在可以預見的范圍內(nèi)，機械零件加工制造將向著一臺機床加工多種零件的集成化，以納米技術為前沿的精密化等方向發(fā)展。但對于我國來講，機械制造行業(yè)尚不具備一次就整體性的跳躍到高端的世界領先水平的條件。
如果把機械制造行業(yè)比作一個人，美國與日本掌握著最高技術而坐在“頭”的位置上，西歐與俄羅斯等國正坐在“腰”上。我國就是低端的腳部。而世界的大部分產(chǎn)品實際上正是由技術成熟且成本可以接受的“腰”部技術水準建立的。我國攤子大，底子薄，正在進行一次極為重要的產(chǎn)業(yè)升級。汽車行業(yè)的成果和大飛機計劃重新上馬就是標志。我國要從坐“腳”望“腰”變成坐“腰”望“頭”，是需要鞏固整體性的技術水平。
作為機械技術的基礎，零件加工需要更多的人才與創(chuàng)新。這是每一個機械專業(yè)的大學生的必然追求。
6 參考文獻
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8 邱宣懷主編 機械設計 第七版
9 北京：高等教育出版社
10 吳宗澤，黃純穎主編，機械設計習題集（第3版），北京：高等教育出版
11 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編，機械零件習題集
12 蔡春源等主編 機械設計手冊
16