“密封件定位套”零件的机械加工工艺规程及工序的设计解读

课程设计说明书

专业：机械制造与自动化

学号：

姓名：

目录

设计任务书 (3)

序言 (4)

一、零件的分析 (5)

二、工艺规程设计 (7)

（一）确定毛坯的制造形式 (7)

（二）基面的选择 (7)

（三）制定工艺路线 (8)

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定..10 （五）确定切削用量及基本工时 (13)

三、总结 (23)

参考文献 (24)

设计任务书

题目：设计“密封件定位套”零件的机械加工工艺规程及工序的设计计算

设计内容：1、产品零件图1张；

2、产品毛坯图1张；

3、机械加工工艺过程卡片1份；

4、机械加工工序卡片1张（一道工序）；

5、课程设计说明书1份（3千字，A4）；

6、装袋（桂林航院课程设计专用袋、不用档案袋）

设计时间：两周

序言

机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接,也是一次理论联系实际的训练。因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。

一、零件的分析

（一）零件的作用

题目所给定的零件是密封件定位套，其构造成在打开位置和关闭位置之间有选择地定向一密封件。该组件包括一膨胀器结构，通过转动或其它方式移动到与密封结构的预定部分强制接合和脱开这样的强制接合，该膨胀器结构可设置在一密封件打开或密封件关闭定向。当密封件定位组件用于实施腹腔镜或类似手术中的套管针组件时，密封件打开定向设置密封结构脱开与通过其间的器械的接合，并可便于充入的气体从充气的体腔内快速地排出。一偏置组件可连接到密封结构，以在器械不设置在密封结构内的情形下，偏置密封结构到一通常的关闭位置。构造来打开和关闭一密封结构的密封件定位组件，所述密封件定位组件包括：

a）一包括一膨胀器结构的定位装置，膨胀器结构设置成与密封结构保持连通的关系。

b）通过所述膨胀器结构和密封结构之间的相对运动，所述膨胀器结构设置在一密封件打开定向和一密封件关闭定向。

c）所述密封件打开定向至少部分地由所述膨胀器结构与密封结构的预定部分的强制接合形成。

（二）零件的工艺分析

1）定位套孔壁较薄，在各道工序加工时应注意选用合理的夹紧力，以防工件变形。

2）定位套内、外圆有同轴度要求，为保证加工精度，工艺安排应粗、精加工分开。

3）在精磨φ130045

.0015.0++mm 时，同时靠磨φ136mm 右端面，以保证φ130045

.0015.0++mm 右端面对其轴心线的垂直度公差0.03mm 。

(这种方法工厂俗称“工艺保证”)。

4）φ16510.015.0--mm 、φ18010

.015.0--mm 中心线对φ130045.0015.0++mm 基准孔

中心线的同轴度误差的检测方法，采用1:3000锥度心轴。先将工件装在锥度心轴上，再将心轴装在偏摆仪，将百分表触头与工件外圆最高点接触，然后转动锥度定位心轴，百分表跳动值为同轴度误差。

5) 该密封件定位套因为是铸件，采用先铸造出中心孔，以减少金工工作量。

6) 定位套螺纹孔宽，大径、小 径尺寸及等分精度的检查，采

用符合量规进行检查。

二、工艺规程设计

(一)确定毛坯的制造形式

毛坯成形方法选择的合理与否直接影响到零件的质量、使用性能、成本和生产率；而零件的材料选定以后，其毛坯成形方法也大致确定了。

机械零件毛坯选择的原则是既满足零件的使用要求，又使零件在制造过程中具有良好的工艺性和经济性，以利于降低成本和提高生产率。

零件材料为HT200。已知密封件定位套零件的生产类型为大批量生产，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件有多个通孔，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。（二）基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。

1）粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。对本

零件而言，则应以φ130045

.0015.0++mm 的孔为主要的定位粗基准。

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。对本零件而言，φ16510.015.0--mm

孔与φ130045.0015.0++mm 的孔、φ18010.015.0--mm 的孔与φ130045.0015.0++mm 的孔同轴度误差为0.025mm ，则应以φ130045.0015.0++mm 中心孔为精基准。

（三）制定工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能达到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便降低生产成本。

1.工艺路线方案一：

工序1：车左端面，车内径φ130孔深195mm

工序2：深195mm 处车内槽φ136mm ×4mm 工序3：φ130孔、φ260外圆倒角1×45°

工序4：车右端面到220mm ，车法兰盘至壁厚20mm 。车外圆至φ180mm ，车内孔至φ90mm 。

工序5：车左边环槽。

工序6：车外圆至φ165mm ，车右边环槽至图样尺寸。 工序7：车外圆至φ160mm 至如图尺寸。 工序8：φ165孔、φ90外圆倒角1×45°

工序9：检验

2.工艺路线方案二：

工序1：车左端面，车内径φ130孔深195mm

工序2：在深195mm 处车内槽φ136mm ×4mm 工序3：φ130孔、φ260外圆倒角1×45

工序4：车右端面到220mm ，车法兰盘至壁厚20mm 。车外圆至φ180mm ，车内孔至φ90mm ，车外圆至φ160mm 、φ165mm 至图样尺寸。

工序5：车所有外圆环槽。

工序6：车外圆至φ165mm ，车右边环槽至图样尺寸。 工序7：车外圆至φ160mm 至如图尺寸。 工序8：φ165孔、φ90外圆倒角1×45° 工序9：检验

3.工艺方案的比较与分析

上述两种方案均无原则性错误，但方案一工序太分散不利于

提高加工精度及生产率，方案二比方案一工序集中减少了装夹次数有利于提高加工精度及生产率，考虑到便于装夹和提高加工精度及生产率，所以确定方案为：

工序1：夹工件左端外圆，照顾铸件壁厚均匀，车内径各部尺寸，留加工余量5mm ，车右端面，保证工件总长为226mm ，法兰盘壁厚23mm ，其余各部留余量5mm

工序2：倒头，以内径定位装夹工件，法兰盘外圆找正，车外圆各部，留加工余量5mm

工序3： 夹工件右端外圆，车内径至尺寸φ1308

.06.0++mm ，深

195mm 处车内槽φ136mm ×4mm ，车外端面，保证工件总长222mm ，车φ260mm 法兰盘厚度22mm

工序4：倒头，以内径定位装夹工件，精车右端外圆各部尺寸，留磨量0.8mm （注φ160mm 不留加工余量），车端面保证工

件总长220mm ，车内径φ905.02.0++mm 至尺寸φ9020.012.0++mm ，切各环槽

至图样尺寸。

工序5：夹工件右端外圆，内径找正，粗、粗磨内径至图样

尺寸φ130045.0015.0++mm ，靠磨φ136mm 端面，磨φ905.02.0++mm

工序6：以内径定位装夹工件，磨φ16510

.015.0--mm 外圆，磨φ18010

.015.0--mm 外圆至图样尺寸

工序7：划φ175mm 中心圆上3×M8孔线，划φ222mm 中心圆上3×φ13mm 孔线

工序8：钻3×φ13mm 孔，钻3×M8底孔φ6.7mm 、攻螺纹M8、深15mm

工序9：桉图样检查各部尺寸和精度

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的确定

“密封件定位套”零件材料为HT200，硬度为HB180~HB210。生产类型为大批量生产可使用铸造模铸造毛坯。

根据以上原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下。

1.外圆表面（φ180mm 、φ160mm 、φ165mm 以及260mm ） 其加工长度为227mm ，与其连接的法兰盘外圆表面直径为φ260mm 。

表面粗糙度值要求为0.8,要求精加工，此时直径余量2Z=7mm已能满足加工要求。

2.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差

两端面的精度等级为IT10，所以，长度方向的加工余量为2mm。3.内孔（I、φ90mm，Ⅱ、φ130mm）

零件内孔尺寸较大，故毛坯为空心。

内孔Ⅰ：镗孔：φ85mm

镗孔：φ88mm 2Z=3mm

扩孔：φ89.7mm 2Z=1.7mm

精镗：φ89.9mm 2Z=0.2mm

细镗：φ90mm 2Z=0.1mm

内孔Ⅱ：镗孔：φ100mm

镗孔：φ128mm 2Z=28mm

扩孔：φ129.7mm 2Z=1.7mm

精镗：φ129.9mm 2Z=0.2mm

细镗：φ130mm 2Z=0.1mm

4.内槽（φ136х4）

粗车：φ133mm 2Z=3mm

半粗车：φ135mm 2Z=2mm

半精车：φ135.8mm 2Z=0.8mm

精车：φ135.90mm 2Z=0.1mm

精车：φ136mm 2Z=0.1mm

5. 法兰盘（φ260mm-T20mm）

法兰盘的长度为20mm，要求留加工余量为7mm，故采用切削加工。

法兰盘的加工余量分配：

粗车：24mm

粗车：22mm

半精车：20.4mm

精车：20.7mm

精车：20mm

6.环槽（Ⅰ、4xφ174mm，Ⅱ、4xφ159mm）

环槽Ⅰ：粗车：φ173mm

半精车：φ173.6mm

精车：φ174mm

环槽Ⅱ：粗车：φ162mm

半粗车：φ160mm

半精车：φ159.6mm

精车：φ159mm

7. 钻3×M8底孔（φ6.7mm）

钻孔：φ6mm

扩孔：φ6.6mm

铰孔：φ6.7mm

由于本设计规定的零件为大批量生产，应采用调整法加工，因

此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。

密封件定位套的铸件毛坯图见成品毛坯图。 （五）确定切削用量及基本工时 工序1：车定位套左右端面 1.车定位套左端面 ① 加工条件

工件材料：HT200，模锻。

加工要求：粗车端面φ260mm ，表面粗超度值为um R Z 200。 机床：CA6140卧式车床

刀具：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为16mm ?25mm ，

mm r r k o o r 5.0,8,15,90====εοοοα。

② 确定进给量f ：根据文献[1]表1.4，当刀杆尺寸为16mm ?25mm ，

mm a p 3≤以及工件直径为60mm 时：f=0.5~0.7mm/r

按CA6140车床说明书取f=0.48mm/r(参见文献[1]表3-9)。 ③ 确定背吃刀量p a ：由于单边余量为5.5mm.即p a 为5.5mm 。 ④ 确定切削速度c V ：按文献[1]表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min ）。v y x p m v c k f

a T c v v

v

=

式中： 2.0,35.0,15.0,242====m y x c v v v 。v k 见文献[1]表1.28，即

97.0,81.0,04.1,8.0,44.1=====bv krv kv sv mv k k k k k ，所以

v y x

p m v c k f

a T c v v

v =

min /6.10897.081.004.18.044.151.0360242

33

.015.02.0m =???????=

⑤ 确定主轴转速ｎ：由min /133260

14.36

.10810001000r d v n c ≈??==

π，

查文献[3]表3.9，取机床转速为160r/min 。所以实际切削速度为

min /60r v =。

⑥ 计算切削工时T 。

被加工外圆表面长度mm L 274,=。端面车刀选主偏角o r k 90=，背吃

刀量mm a p 5.5=，查文献[4]表5-114得：mm L 1.291.281-=

取mm L 291=，mm L 312-=，mm L L L 30527422927421=++=++=。

min 18.3348

.0600305=??==

i nf L T j 查文献[4]表5-153得，变换刀架的时间为0.05min ，变速或变换进给量的时间为0.02min ，启动和调节切削液的时间为0.05min ，共计min 12.0=f T 。

所以，总的切削工时min 4.3=T 。 2.车定位套右端面

加工右端面步骤同上，j c p T v f n a ,,,,都没变。 被加工外圆表面长度,L 变了，为191mm 。

所以mm L L L 22219122919121=++=++=

min 3.2348

.0600222≈??==

i nf L T j 查文献[4]表5-153得，变换刀架的时间为0.05min ，变速或变换进给量的时间为0.02min ，共计min 07.0=f T 。

所以，总的切削工时min 37.2=T 。 工序2

1.粗镗Φ130内孔，孔口倒角C2

步骤如下

① 确定背吃刀量p a ：端面总加工余量为9mm ，一次走刀3.5mm ，

p a =3.5mm.

② 确定进给量f ：根据文献[4]表5-102，查得f=0.7～1.0mm ／r ；根据文献[4]查表5-6，根据机床的主轴进给量取f=0.74mm ／r. ③ 确定削速度c v ：根据文献[4]表5-118，取c v =50m ／min. ④ 确定机床主轴转速n ：

n=

w c d v π1000=121

50

1000??πr ／min=132r ／min 查文献[4]表5-6得相近的主轴转速n=125r ／min ，所以实际的切削速度c v =47.5r ／min.

⑤ 计算基本时间j T ：切削加工长度L=l +1l +2l +3l ，镗刀选用主偏角r K = 90，背吃刀量p a =3.5mm ，根据文献[4]查表5-138和表5-139得1l =4mm ，2l =4mm ，3l =5mm 。

L=191+4+4+5=204mm

j T =

i nf

L =min 174.0125204

??=2.21min ⑥ 辅助时间f T ：根据文献[4]查表5-152得，装夹工件时间为0.8min ，启动机床时间为0.02min ，取量具并测量尺寸时间为0.5min ，共计f T =1.32min 。

⑦ 所以，总的切削时间为min 53.321.232.1=+=T 2.孔口倒角C 2

粗镗完Φ130mm 内孔后倒角，取粗镗切削要素，n=125r ／min ，

c v =47.5r ／min ，j T =0.003min 。

3.粗镗Φ90mm 内孔面 步骤如下

① 确定背吃刀量p a ：端面总加工余量为7mm ，一次走刀3.5mm ，

p a =3.5mm.

② 确定进给量f ：根据文献[4]表5-102查得f=0.7～1.0mm ／r ；查表5-6，根据机床的主轴进给量取f=0.74mm ／r.

③ 确定削速度c v ：根据文献[4]表5-118，取c v =50m ／min. ④ 确定机床主轴转速n ：

n=

w c d v π1000=83

50

1000??πr ／min=191.85r ／min 查文献[4]表5-6得相近的主轴转速n=200r ／min ，所以实际的切削速度c v =52.124／min.

⑤ 计算基本时间j T ：切削加工长度L=l +1l +2l +3l ，镗刀选用主偏角r K = 90，背吃刀量p a =3.5mm ，查文献[4]表5-138和表5-139得

1l =4mm ，2l =4mm ，3l =1mm 。

L=21+4+4+1=30mm

j T =

i nf

L =min 174.020030

??=0.2min ⑥ 辅助时间f T ：查文献[4]表5-152得，取量具并测量尺寸时间为0.5min ，共计f T =0.5min 。

⑦ 所以，总的切削时间min 7.05.02.0=+=T 。 4.精镗内孔Φ130mm 及退刀槽端面

步骤如下

① 确定背吃刀量p a ：端面总加工余量为2mm ，一次走刀1mm ，

p a =1mm.

② 确定进给量f ：根据文献[4]表5-102查得f=0.7～1.0mm ／r ；查文献[4]表5-6，根据机床的主轴进给量取f=0.7mm ／r. ③ 确定削速度c v ：根据文献[4]表5-118，取c v =60m ／min. ④ 确定机床主轴转速n ：

n=

w c d v π1000=132

60

1000??πr ／min=144.76r ／min 查文献[1]表3.9，得相近的主轴转速n=160r ／min ，所以实际的切削速度c v =66.32／min.

⑤ 计算基本时间j T ：切削加工长度L=l +1l +2l +3l ，镗刀选用主偏角r K = 90，背吃刀量p a =3.5mm ，查文献[4]表5-138和表5-139得

1l =4mm ，2l =4mm ，3l =5mm 。

L=191+4+4+5=204mm

j T =

i nf

L =min 17.0160204

??=1.82min 工序3

粗车Ф260外圆、粗车Ф260外圆右端面、车外圆Ф180、Ф165 1.粗车Ф260外圆 步骤如下。

① 确定背吃刀量p a ：外圆单边总加工余量为7mm ，两次走刀加工，mm a p 5.3=。

② 确定进给量f ：根据文献[4]表5-102查得f=0.7~1.0mm/r;查文献[4]表5-5根据机床的纵向进给量，取f=0.94mm/r 。

③ 确定切削速度c V ：根据文献[4]表5-109和表5-110，查得

2

.0,4.0,15.0,158====m V X C v v v ；修正系数

0.1,83.0,73.0,85.0,0.1=====v tv rv hv mv KH K K K K ， 刀具寿命选T=60min ，

故v y x p m v c k f

a T c v v

v

=

min /1.3083.073.085.01194.05.360158

4

.015.02.0m =???????=

④ 确定机床主轴转速n ： min /35274

14.31

.3010001000r d v n c ≈??==

π 根据文献[4]表5-5查得相近较小的机床转速为n=32r/min ，所以实际的切削速度min /5.27m V c =。

⑤ 计算基本时间j T ：切削加工长度mm L 5.24,=，外圆车刀选用主偏角?=90r K ，被吃刀量mm a p 5.3=，查文献[4]表5-138和表5-139

得： 1L =Kr ap tan 1

+（2-3）取1l =3mm ；2l =4mm ，3l =5mm 。

L=321l l l l +++=24.5+3+4+5=36.5mm

294

.0325

.36??==

i nf L T j min ≈2.43min ⑥ 辅助时间f T :查文献[4]表5-153得，装夹工件的时间为0.8min ，启动机床的时间为0.02min ，取量具并测量尺寸的时间为

0.5min ，共计。

⑦ 所以，总的切削时间min 75.343.232.1=+=T 。

2.车削Ф260外圆右端面、车外圆Ф180、Ф165步骤同上，各类参数

见工序卡。

3.车?159和?174共四个槽

① 确定背吃刀量p a ：单边加工余量为3.0mm ，一次走刀加工，

p a =3mm;

② 确定进给量f ：根据文献[4]表5—106查得f=0.16~0.19mm/r ，查文献[4]表5—5根据纵向进给量取f=0.18mm/r;

③ 确定切削速度c v ：根据文献[4]表5—109查得v C =189.8，

v X =0.15，v y =0.20，m ＝0.20，修正系数MV K ＝1.0，HV K =0.84，hv K =0.82，v k r K =0.73，tv K =0.83，刀具寿命T=60min ，故

v y x p m v

c K f

a T C V v

v ?=

=min /)83.073.082.084.00.118

.03608

.189(

2

.015.02

.0m ??????? =41.7m/min ④ 确定机床转速n ：

w

c d v n π1000=

=

min /4.8016514.37

.411000r =?? 根据文献[4]表5—5取较近的转速n=80r/min ，所以实际的切削速度c v =41.4m/min;

⑤ 计算基本时间T j ：查文献[4]表5—138得：2

1

d d -+l =

)3~2(tan +r

p k a ，l 2= l 3=0，车槽刀用主偏角K r =90.，故取l 1=4mm

L=

2

1

d d -+ l 1+ l 2+ l 3=（

42159165+-）mm=7mm nf

L

T j =

i=

8018.07??4min=1.9min

⑥ 辅助时间：查文献[4]表5—138得，换刀时间为0.02min ，

取量具并测量尺寸时间为0.5min ，共计min 52.0=f T 。 ⑦ 所以，总的切削时间min 42.29.152.0=+=T 。 4.车φ160外圆切入槽

先切φ160槽，方法同上，背吃刀量为2.5mm ，进给量为0.18mm/r ，机床转速为80r/min ，切削速度为41.4m/min ，基本时间min 45.0=j T ，辅助时间min 1.0=f T 。所以，总的切削时间min 55.045.01.0=+=L 。 5.车φ160外圆

① 确定背吃刀量a p ：单边加工余量为2.5mm ，一次加工完成，a p =2.5mm ；

② 确定进给量f ：根据文献[4]表5—102查得f=1.01 ~2mm/r ，查文献[4]表5—5，根据机床的横向进计量，取f=1.02mm/r ； ③ 确定切削速度V C ：根据文献[4]表5—110查得v C =189.8，

v X =0.15，v y =0.20，m ＝0.20，修正系数MV K ＝1.0，HV K =1.04，hv K =0.82，v k r K =0.73，tv K =0.83，刀具寿命T=60min ，故

v y x p m v

c K f

a T C V v

v ?=

=min /)83.073.082.004.10.102

.15.2608

.189(

2

.015.02

.0m ??????? =34.5m/min

④ 确定机床转速n ：w

c d v n π1000=

=

min /6.6616514.35

.341000r =?? 根据文献[4]表5—5得，取相对较小的转速为63r/min ，所以实际的切削速度为32.6m/min

⑤ 计算基本时间T j ：车外圆主偏角K r =90.，查文献[7]表5—138和表5—139得：