例三+偏心套筒机械加工工艺规程编制及锥销孔钻床夹具设计

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偏心套筒机械加工工艺规程编制及锥销孔钻床夹具设计

摘要 在机械制造技术发展的过程中，机械加工工艺技术及机床夹具设计是机械制造业的重要技术。合理的机械加工工艺过程设计及夹具设计对于保证零件的加工精度，缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低生产成本及减轻工人的劳动强度，降低对工人的操作技术要求有着重要意义。

本次设计的主要任务是偏心套筒的机械加工工艺过程分析及径向定位锥销孔钻孔夹具设计。因此首先对偏心套筒的作用及结构进行全面分析，确定加工工艺路线，编制机械加工工艺过程卡，其次对加工工序的切削用量、时间定额做了详尽的计算，编制各工序卡，并完成偏心套筒上径向定位锥销孔的夹具设计，对夹具精度校核，确保夹具的精度及安全工作。 关键词：偏心套筒、工艺过程、工序、钻孔、夹具、设计 1．机械加工工艺规程编制 1.1计算生产纲领、定生产类型

产品（或零件）的生产纲领，即包括备品和废品在内的该产品（或零件）的年产量。生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程的制订志着重要的作用，它决定了各工序 所需专业化和自动化的程度，以及所应选用的工艺方法和工艺装备。

本次设计的零件是机床丝杠调节间歇的偏心套筒（见图1-1），年生产量为15000件，备品率为2.5%，废品率为2%，计算其生产纲领如下：

N?Qn(1?a%?b%)=15000×1×（1+2.5%+2%）=15675（件/年）

N—零件的生产纲领； Q—产品的生产纲领； n—每台产品中该零件的数量； a%—备品率 b%—废品率

本偏心套筒的生产纲领为15675件/年，零件重量为0.44kg，该产品属于轻型机械，根据教材中生产类型与生产纲领的关系（见表1-1），确定其生产类型为大批量生产。

表1—1 生产类型和生产纲领的关系

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同类零件的年产量，件 生产类型 单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 大量生产 重型（零件重 大于2000kg） ＜5 5～100 100～300 300～1000 ＞1000

中型（零件重 100～2000kg） ＜20 20～200 200～500 500～5000 ＞5000 轻型（零件重 小于100kg） ＜100 100～500 500～5000 5000～50000 ＞50000

图1-1 偏心套筒零件图

1.2零件分析

?0.038该零件是机床丝杠副中调节间隙用的偏心套筒，φ350孔为H8级公差、光洁度为Ra1.6，?0.0380.018与φ350孔同轴的φ45外径没有公差要求，φ60??0.01外径为j7级公差、光洁度为Ra0.8，?0.038与φ350孔偏心距为7.5mm，且两轴线平行度为φ0.02，φ6H7锥销孔为定位销孔，M8螺

纹孔为固定孔，锥销孔与M8螺纹孔中心线垂直，其余各加工部位光洁度为Ra6.3。其中φ

0.018?0.03860?内孔及φ6H7锥销孔是本零件的主要加工表面。 ?0.01外径、φ350 2

1.3 毛坯选择

由于本零件为大批量生产，材质为40Cr，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，做毛坯可采用模锻成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。即外形做成台阶形，内部孔锻出。 1.4 工艺规程设计 1.4.1 定位基准选择

本零件是偏心套筒，φ35H8孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），与φ60j7外径中心线平行度要求，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，遵循“基准重合”的原则，具体而言，即选φ35H8孔及一端面作为精基准。由于本偏心套筒全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选φ60j7外圆及一端面为粗基准。 1.4.2 零件表面加工工方法的选择

本零件的加工面有外圆、内孔、端面、螺孔及小孔等，材料为40Cr。参考教材中有关资料，其加工方法选择如下：

φ45mm外圆面：为未注公差尺寸，公差等级可定为IT11，表面粗糙度为Ra6.3μm ，需进行粗车及半精车。

φ60mm外圆面：公差等级为IT7 ，表面粗糙度Ra0.8μm ，需进行粗车、半精车、精车、磨削。

φ35mm外圆面：公差等级为IT8 ，表面粗糙度Ra1.6μm ，粗车、半精车、精车即可。 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Ra6.3μm，故经粗车和半精车即可。

φ6mm锥销孔：采用钻、铰加工。 M8螺孔：采用钻底孔，攻扣。 1.4.3 制定工艺路线

偏心套筒类零件的主要加工表面为孔和外圆，按照先加工基准面及先粗后精的原则，本偏心套筒加工可按下述工艺路线进行：

工序02：以φ60j7外圆及端面定位，粗车右端面，粗车φ45外径。 工序03：以φ60j7外圆及端面定位，粗车φ35内孔。

工序04：以粗车后的φ45外圆及端面定位，粗车左端面，粗车φ60外径，倒角。 工序05：以粗车后的φ60j7外圆及端面定位，半精车右端面，φ450?0.16，工序06：以粗

?0.038车后的φ60j7外圆及端面定位，半精车φ350。

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工序07：以粗车后的φ35H8孔及端面定位，半精车左端面，φ60外径，倒角。

?0.038工序08：以半精车后的φ60j7外圆及端面定位，精车φ350。

工序09：以精车后的φ35H8孔及端面定位，精车φ60外径，留磨量，倒角。 工序10：钻M8底孔。 工序11：钻φ6孔。

?0.012工序12：铰φ60孔。

工序13：攻M8扣。

工序14：以精车后的φ35H8孔及端面定位，精磨φ60外径到尺寸。 1.4.4 确定机械加工余量及毛坏尺寸，设计毛坯—零件综合图 1.4.4.1 确定机械加工余量

钢质模锻件的机械加工余量按有关标准确定。确定时，根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由毕业设计指导书附表1可查得偏心套筒各内、外表面的加工余量，毕业设计指导书附表2可查得毛坯各尺寸偏差。 ① 锻件质量：根据零件成品质量0.44kg 估算为0.7kg 。 ② 加工精度：零件除孔以外的各表面为一般加工精度。 ③锻件形状复杂系数S 为S=

m锻件m外轮廓包容体

偏心套筒毛坯最大直径为φ65mm，长度52mm，则 M外轮廓包容体=πR2ld密度=3.14×（ m锻件=0.7kg S=

0.7

=0.517 1.353

6.52）×5.2×7.85 =1353g=1.353kg 2 ④确定机械加工余量。根据锻件质量、复杂系数，查附表1得直径方向及各台阶尺寸单边加工余量为1.5～2mm。 1.4.4.2 确定毛坯尺寸及偏差

上述查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra≥1.6μm。考虑到偏心套筒偏心轴线平行度要求较高，且φ60j7外圆粗糙度为Ra0.8μm，φ35H8内孔粗糙度为Ra1.6μm，加工余量应适当加大，故本偏心套筒φ35H8内孔单边加工余量加大2.5，其余各单边加工余量加大0.5mm。查附表2得各尺寸偏差，毛坯尺寸如表1-2。

表1-2 毛坯尺寸及偏差

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零件尺寸 0.018φ60??0.01 单边加工余量 2.5 4.5 2.5 2.5 2.5 锻件尺寸 φ65 φ26 φ50 52 27 偏差 ?1?0.1 ?0.038φ350 ?0.3?0.8?1?0.1?1?0.1?0.8?0.4φ45 47 22 1.4.4.3 毛坯—零件综合图设计 （1）确定圆角半径

锻件圆角半径按表1-3确定，本锻件各部分的H/B均小于2，故可用下式计算。 外圆角半径r=0.05H+0.5 内圆角半径R=0.5r+0.5

为简化起见，本锻件只有外圆角半径，以最大的H计算。则有 r=0.05×52+0.5=3.1mm R=2.5×3+0.5=8mm 故取R=8mm

H/B ≤2 ＞2～4 ＞4 r 0.05H+0.5 0.06H+0.5 0.07H+0.5 R 2.5r+0.5 3.0r+0.5 3.5r+0.5 表1-3 锻件圆角半径计算（mm）

（2）确定拔模角

本锻件上、下模模镗深度基本相等，起模角以模镗较深的一侧计算。

L65H25==1，==0.385

B65B65查附表4得，外起模角α=5° （3）确定分模位置

由于毛坯是H＜D的短套筒类锻件，应采取轴向分模，可冲内孔，提高材料的利用率，降低加工量。为了便于起模及发现上、下模在模锻过程中的错移，分模位置选择φ60外径的

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