机械制造课程设计软硬管接头的设计.doc
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1、机械制造工艺学课程设计说明书 课 题:软硬管接头的设计学生姓名: 专 业:机械工程及自动化学 号:班 级:机工091指导教师: 机械工程学院2011年12月28日课程设计任务书2011-2012学年第一学期机械工程 学院 机械工程 专业 机工091 班级课程名称: 机械制造工艺学课程设计 设计题目: 软硬管接头的设计 完成期限:自 2011年12 月 22日 至 2011年12月28 日 内容及任务设计内容:(一)对零件(中等复杂程度)进行工艺分析,画零件图。(二)选择毛坯的制造方式。(三)制订零件的机械加工工艺规程1选择加工方案,制订工艺路线;2选择定位基准; 3选择各工序所用的机床设备和工
2、艺装备(刀具、夹具、量具等);4确定加工余量及工序间尺寸和公差;5确定切削用量(四)填写工艺文件1填写机械加工工艺卡片;2填写机械加工工序卡片。(五)编写设计说明书。 设计任务:掌握机械制造过程中的加工方法、加工装备等基本知识,提高 学 生分析和解决实际工程问题的能力,为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。 每个学生应在教师指导下,独立完成以下任务:1机械加工工艺卡片一张;2机械加工工序卡片一套;3设计说明书一份。进度安排起止日期工 作 内 容2011.12.22-2011.12.22熟悉课题、查阅资料2011.12.23-2011.12.25零件分析,画零件图20
3、11.12.26-2011.12.27制订零件加工工艺规程2012.12.27-2011.12.28填写工艺文件,编写设计说明书主要参考资料【1】张世昌,李旦主编,机械制造技术基础.北京:高等教育出版社,2006.1【2】狄瑞坤,潘晓红主编.机械制造工程.杭州:浙江大学出版社,2001.1.【3】杨梳子主编,机械加工工艺师手册.北京:机械工业出版社,2004.1【4】赵如福主编.金属机械加工工艺人员手册.上海:上海科学技术出版社,2006.11 指导老师(签字): 2011年12 月28 日 目录 第一章 零件图样工艺性分析.4 1接头得工作原理.4 2零件图样分析.4 3零件的工艺分析.6
4、4确定软硬接头的生产类型.6第二章 确定毛坯.7 1确定毛胚的种类.7 2确定锻件加工余量及尺寸公差.7 3绘制锻件毛坯图.11第三章 拟定的工艺加工路线过程.12 1选择定位基准.12 2表面加工方法的确定.12 3加工阶段的划分.12 4工序顺序得安排.12 5确定工艺路线.13 第四章.选择加工设备和工艺设备. .15 1选择加工设备.15 2选择工艺设备.15第5章 工序的加工余量的确定、工序尺寸及公差的计算.16 1圆柱表面工序尺寸.16 2内孔工序尺寸.17 3平面工序尺寸.17第6章 确定切削用量.18 1工序10.18 2工序15.23 3工序20.24 4工序35.25第八章
5、 设计体会.27第九章参考文献.28 第一章 零件图样工艺性分析(一)接头的工作原理如图1所示为软硬管接头示意图,用于作为软管(橡胶管)和硬管(钢管)连接的中介材料,接头左端用于连接软管,右端外螺纹用于连接硬管,工作中有一定的流体冲击,所以左端需要开一个10cm长15度角的斜面来减缓冲击,同时外部与管子连接需要保证一定的配合。 图1-1(二)零件图样分析本零件主体形状为回转体零件,其最主要加工面是外圆表面54,82以及56。如何保证这些表面本身的加工精度和相互位置精度是加工工艺需要重点考虑的问题。该零件外表面属于阶梯轴,零件的中心轴是设计基准和工艺基准。其加工精度要求不是很高、除要求有一定的表
6、面粗糙度达到1.6um之外,还需要一定的锥度和过度圆弧。右端要求与硬管连接,所以做成M501.5螺纹接头。mm为与管子结合面,配合要求较高,所以轴表面粗糙度为1.6um 。直径为的外表面粗糙度为1.6um.直径为的外表面粗糙度为1.6um.为了减少应力集中,过渡圆角R=1mm要求热处理T224。其余未标明表面粗糙度的表面为3.2um 。各个加工表面详细的加工表面质量和加工精度见图1-2: 图1-2(三)零件的工艺分析零件材料为45钢。首先,接头在使用过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为大批生产,为提高生产率和加工精度,选用锻造。其次,有良好的工艺性,而且价格低廉,供应方便。便于进
7、行各种热处理及机加工,该材料属于优质碳素结构钢,经调制处理后,具有良好的力学性能与切削加工性能。满足一个接头所具有的性能都得到了很好的满足。软硬管接头的结构不是很复杂,除了每边有两个过度台阶之外,难加工之处在于零件右边螺纹的特殊退刀槽和左边过度圆弧R5,还有一个1:20的锥孔。根据表面的粗糙度要求和确定的生产类型,表面加工分为粗加工、精加工。加工件应粗、精加工分开。孔的加工为钻-扩-镗,再加工锥面。这样经过多次加工以后,逐次减小了零件的变形误差和毛胚复印误差。可即时发现毛胚缺陷,减小损失。该零件外表面属于短丝杠加工。其特点是以车削为主、但车削时应该保证外圆一定的同轴度。(4)在半精加工前安排了
8、热处理工艺、以保证零件的内应力减小、稳定尺寸、减小零件变形。(5)无论车削还是镗孔,工件夹紧力要适中,在保证工件无轴向串动和影响粗糙度的条件下,应尽量减小夹紧力,避免工件产生弯曲变形,特别是在最后精车时。由以上分析可知,首先可以粗加工圆钢外圆,然后以此作为基准进行加工,并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此接头零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。(四)确定软硬接头的生产类型就尺寸大小的不同,软硬接头在日常生活中用的比较多,确定该零件的生产类型为大批量生产。 第二章 确定毛坯(一)、确定毛坯种类:零件材料为45钢。考虑
9、零件在使用过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为大批生产,为提高生产率和锻件精度,以及减少材料的烂费,选用模锻。(二)、确定锻件加工余量及尺寸公差:由金属机械加工工艺人员手册表12-16和表12-25可知,要确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量,应先确定如下各项因素。1、公差等级根据零件图的各部分的加工精度的要求,并查阅参考文献得知,该锻件的尺寸公差等级IT为612级 ,加工余量等级为普通级。故取IT为12级。2、锻件的形状及其复杂系数 大致确定锻件的中间段尺寸和两小端尺寸以及通孔尺寸,即2882,3554,4554,10827=0.34由S判断复杂承度,0.320.340.63所以其
10、形状复杂程度为一般,S=0.34。3.锻件的质量M=94544、锻件分模线形状 根据软硬管接头的形位特点,选择零件宽度和厚度方向为分模面,属平直分模线。5、锻件材质系数 由于该联结套材料为45钢,是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢,故该锻件的材质系数属级。零件总的加工余量 首先确定毛坯锻造余量,由由金属机械加工工艺人员手册表12-25查得单边余量为2mm. (1) 由零件图可知,该软硬管接头的加工外表面的粗糙度Ra均大于等于1.6。 外圆各表面的毛胚加工余量的确定。其粗糙度1.6m的要求,对其加工的方案:粗车半精车精车。由金属机械加工工艺人员手册表13-4查得:所有外圆表面精车余量为1.1;
11、半精车余量为1.5;粗车余量为4.5,可得加工总余量为7.1,取总加工余量为7,并将粗车余量修正为4.4。 确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。由金属机械加工工艺人员手册表4-32查得:精车后为IT7,Ra1.25m;半精车后为IT8,Ra3.2m;粗车后为IT11,Ra16um。零件图中,54和56的两端,精车便可达到规定的公差要求,所以就不需要磨了。各段外圆表面加工余量和尺寸如下: 表2-1 82工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸尺寸、公差/mm精车1.1IT71.682820+0.05半精车1.5IT103.283.183.1-0.04+0.04粗
12、车4.4IT121684.684.6-0。160锻造2892892 表2-2 54工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm磨削0.4IT71.65454-0.04-0.02半精车1.5IT103.254+0.4=54.454.4-0.060粗车4.4IT121654.4+1.5=55.955.9-0.160锻造255.9+4.4=60.360.32 表2-3 56工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm磨削0.4IT71.65656-0.06-0.03半精车1.5IT103.256+0.
13、4=56.456.4-0.060粗车4.4IT121656.4+1.5=57.957.9-0.160锻造257.9+4.4=62.362.32 表2-4 66工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm半精车1.5IT103.262粗车4.4IT121662+1.5=63.5锻造263.5+4.4=67.9 (2)左端面内孔加工表面的确定,内表面的粗糙度为3.2。由金属机械加工工艺人员手册表4-12查得粗镗精度为4,办精镗为2。所以半精镗可以满足要求。 初步确定加工方法为:粗镗-半精镗。 由金属机械加工工艺人员手册表13-24查得粗镗加工余量为0.3半精镗加工
14、余量为1.5,得总加工余量为1.8 表2-5工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm半精镗0.3IT103.232粗镗1.5IT12432-0.3=31.7锻造-231.7-1.5=31.2右端锥孔的加工表面的确定,内表面的粗糙度为3.2。由于此孔为1:20的锥孔,采用数控加工。 (4)每个端面毛胚加工余量的确定。表面粗糙度要求Ra3.2m,确定其加工方案:粗车半精车 由工艺手册查得:半精车余量为0.5,粗车余量为1.4,总余量为1.9,取总余量修改为2,则粗车余量取为1.5。 确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。由工艺手册查得:半精车后的为IT9,Ra
15、2.3m;粗车后为IT11,Ra16m。 表2-6工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm半精车0.5IT103.2108粗车1.5IT1216108+0.5=108.5锻造2110 由以上分析可知毛坯的长度可取为112mm。轴肩分析和断面方法相同,取各断面加工余量均取为2mm.(三)、绘制锻件毛坯图 第三章 拟定加工工艺路线过程(一)选择定位基准:1 粗基准的选择:以零件的右端面为主要的定位粗基准,以三个外圆表面为辅助粗基准。 2 精基准的选择:考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以左中心孔为主要的定位精基准,
16、以左端面为辅助的定位精基准。(二)表面加工方法的确定 根据软硬管接头零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,确定加工件各表面的加工方法,如表所示: 表3-1加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案左端面IT103.2粗车-半精车右端面IT103.2粗车-半精车外圆面IT71.6粗车-半精车-精车左端32mm孔IT103.2粗镗-半精镗右端32mm锥孔IT83.2数控加工退刀槽IT103.2粗车-半精车螺纹(三)加工阶段的划分 该软硬管接头加工质量要求不很高,可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和局部精加工几个阶段。 在粗加工阶段,首先要将精基准(左端面和孔)准备好,使后续工序都可采用精基准定位加
17、工,保证其他加工表面的精度要求:然后粗铣槽。在半精加工阶段,要按要求完成各个工序,最后再进行局部精加工。(四)工序顺序的安排 1、机械加工工序 (1)遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准。 (2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排半精加工工序。 (3)遵循“先主后次”原则,先加工主要表面,后加工次要表面。 (4)遵循“先面后孔”原则,先加工端面,在加工孔径大的孔。 2、热处理工序 为了改善工件材料的力学物理性质和切削性能,在加工前可进行调质处理。 3.工序的安排 该接头的工序的安排顺序为:粗加工阶段粗加工阶段主要是去除各加工表面的余量,并作出精基准。它包括粗车外圆、镗中心孔。a
18、.粗车两端面,镗左端中心孔为精基面作好准备,使后续工序定位精准,从而保证其他加工表面的形状和位置要求.b.粗车零件各外圆,将零件加工出82,54,56,50的外圆使此时坯件的形状接近工件的最终形状和尺寸,只留下适当的加工余量.c.加工出左端深为30直径32的内孔.半精加工阶段半精加工阶段的任务是减小粗加工留下的误差,使加工面达到一定得精的,为精加工做好准备。它包括轴向各处外圆、台肩的半精车和中心孔等。精加工阶段精加工阶段的任务是确保达到图纸规定的精度要求和表面粗糙度要求。它包括对表面粗糙度要求较高的外圆面进行精车加工、对有公差要求外圆的54和56进行磨削加工。最后进行数控加工右端1:20的锥孔
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