软硬管接头课程设计说明书

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：

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

（签字）： 2011

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 (5)

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 (10)

第三章拟定的工艺加工路线过程 (11)

1选择定位基准 (11)

2表面加工方法的确定 (11)

3加工阶段的划分 (11)

4工序顺序得安排 (11)

5确定工艺路线 (12)

第四章.选择加工设备和工艺设备................. (14)

1选择加工设备 (14)

2选择工艺设备 (14)

第五章工序的加工余量的确定、工序尺寸及公差的计算 (15)

1圆柱表面工序尺寸 (15)

2内孔工序尺寸 (16)

3平面工序尺寸 (16)

第六章确定切削用量 (17)

1工序10 (17)

2工序15 (21)

3工序20 (22)

4工序35 (24)

第七章填写工艺过程卡和主要工序的工序卡 (25)

第八章设计体会 (26)

第九章参考文献 (27)

第一章零件图样工艺性分析

1．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

2．零件图样分析

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φ56，,φ84以及φ58。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。

①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、除要求有一定的表面粗糙度达到1.6um 之外，还需要一定的锥度和过度圆弧。

②右端要求与硬管连接，所以做成M50×1.5螺纹接头。

③02

.004.056--?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 。 ④直径为84?的外表面粗糙度为1.6um. ⑤直径为58?的外表面粗糙度为1.6um. ⑥为了减少应力集中，过渡圆角R=1mm ⑦要求热处理T224。

⑧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

3.零件的工艺分析

⑴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。

⑵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。

⑶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。

（4）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6—12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28×84,35×56,45×56，108×33

)10884/()34108564556352884(???+?+?+?=πS =0.35

由S 判断复杂承度，0.32<0.35<0.63所以其形状复杂程度为一般，S=0.35。 3.锻件的质量M==???35.010884π800.7g 。 4、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1M 级。 6、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1.6μm 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；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,Ra1.25μm ；半精车后为IT8，Ra3.2μm;粗车后为IT11，Ra16um 。零件图中，Φ58和Φ58的孔，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：

Φ840.05

0.02

-

Φ580.03

-

（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

（3）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Ra3.2μm，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

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

图2-2

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，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：

加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案

左端面IT10 3.2 粗车-半精车

右端面IT10 3.2 粗车-半精车

外圆面IT7 1.6 粗车-半精车-精车

左端孔IT10 3.2 粗镗-半精镗

右端锥孔IT8 3.2 数控加工

退刀槽IT10 3.2 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：

①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.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Φ84,Φ58，Φ56,Φ50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Φ38的内孔.

②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。

③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Φ58和

Φ56进行磨削加工。最后进行数控加工右端1:20的锥孔。

综上所述，工序的安排为：

模锻后调质处理-基准加工-主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工- 主要表面半精加工和次要表面加工-局部精加工-中检。

（五）确定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度，粗糙度等技术要求，以及加工方法所能达

到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能机床配以专用工

卡具,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

使生产成本尽量下降。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、

1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

工序0 备料；

工序5 模锻且调质处理；

工序10 粗车，半精车左右端面和各外圆以及退刀槽，采用卧式车床CA6140 加游标卡尺和千分尺；分别以Φ56和Φ50为定位基准，以中心轴线为辅助基

准。

工序15 粗镗，半精镗左端孔Φ38，采用卧式镗床T618加游标卡尺，Φ50

为定位基准；

工序20 磨削φ56和φ58外圆表面，采用外圆磨床MMB1312加游标卡尺或

千分尺，以Φ50为定位基准；

工序25 倒圆角R5，采用卧式车床CA6140加游标卡尺，Φ50为定位基准；

工序30 精车余下外圆表面，采用卧式车床CA6140加工，以Φ56为定位

基准；

工序35 加工右端M50×1.5的螺纹，采用卧式车床CA6140加工，以Φ56

为定位基准；

工序40 加工Φ38 锥度为1:20的内孔，采用数控立式车床CK516E，以Φ

56为定位基准；

工序45 去毛刺；切倒角。

工序50 清洗，采用清洗机；

工序55 终检，采用游标卡尺，卡规，塞规等。

第四章选择加工设备和工艺设备

由于该接头生产类型为小批生产，且采取的工序集中，加设设备以通用机床

为主，生产方式为通用机床加辅助夹具为主。工件在各机床上的装卸及及各机床的传送均由人工完成。

1. 选择加工设备

根据该轴的尺寸大小要求，由《机械制造工艺设计简明手册》表8-14，表8-16，表8-41选用卧式CA6140,外圆磨床MMB1312；数控立式车床CK516E。

2. 选择工艺设备

工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。

刀具材料选用硬质合金车刀YT15，夹具视装夹零件的情况选用，量具选用三用游标卡尺和塞规，卡规等。

在工艺卡卡片上有详细说明。

第五章工序的加工余量的确定、工序尺寸及公差的计算1、圆柱表面工序尺寸：

前面确定毛坯的设计过程中根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，

现在将确定各表面的各个加工工序的加工余量如下： 加工表面

加工内容 加工余量 精度等级 工序尺寸 表面粗 糙度

工序余量 最小 最大

05

.0084+φ

锻件 7 IT12 292+-φ

粗 车

4.4 IT12 0

16

.086

-φ

16 4.4

6.4

半精车 1.5

IT10

04

.004

.01.85+-φ

3.2

1.457 1.750

精车 1.1

IT7 29.69+-φ 1.6 1.05 1.1

02

.004.056--φ

锻件 7 IT12 23.62+

-

φ

粗车 4.4

IT12

016

.09.57-φ

16

4.4

6.4

半精车 1.5 IT10 006.04.56-φ

3.2 1.468 1.66 磨削 0.4

IT7 02

.004

.056

--φ

1.6 0.366 0.432

03

.006.058--φ

锻件 7 IT12 23.64+-φ

粗车 4.4 IT12 016.09.58-φ 16 4.4

6.4

半精车 1.5 IT10 006.04.58-φ

3.2 1.467 1.66 磨削 0.4

IT7 03.006.058--φ

1.6 0.366 0.432 5

.064±φ

锻件 7 IT12 29.69+-φ

粗车 4.4 IT12 5.65φ

16 - - 半精车 1.5

IT10

264+

-

φ

3.2

-

-

注：5.064±φ的偏差由《金属机械加工工艺人员手册》表2-8查得。

2、内孔工序尺寸：

加工表面

加工内容 加工余量 精度等级 工序尺寸 表面粗

糙度 左端38φ孔 锻件 - IT12

2.36φ

粗镗 1.5 IT12 7.

37

φ12.5

半精镗0.3 IT10 38

φ 3.2

大端φ38的1：20锥孔锻件- IT12 2.

36

φ

数控

加工

3、平面工序尺寸：

工序号工序内容加工余

量

基本尺

寸

经济精

度

工序尺

寸偏差

工序余量

最小最大

2 锻件- IT12

2

±

3 粗车左端

面1.5 112 IT12 0.2

± 1.3 1.7

3 半精车左

端面0.5 110 IT10 0.15

±0.35 0.65

3 粗车右端

面1.5 110 IT12 0.2

± 1.3 1.7

3 半精车右

端面0.5 108 IT10 0.15

±0.35 0.65

注：工序尺寸偏差由《金属机械加工工艺人员手册》表2-7查得。

第六章确定切削用量

工序10 粗车，半精车左右端面和各外圆以及退刀槽，；分别以Φ56和Φ50为定位基准

1. 加工条件

工件材料：45钢,σ b =6000MPa ，锻造; 加工要求：粗车左右端面，加工余量1.5mm; 机床：采用卧式车床CA6140加游标卡尺； 刀具：45端面车刀。

2. 切削用量

1）确定切削深度a p

因为余量较小，选择a p =1.5mm ，一次走刀即可完成。 2）确定每次进给量f z

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可以不考虑。根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-9可知,粗车时,进给量 f=0.5mm/r 3）计算切削速度v

根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-1查得切削速度计算公式

0.2

0.150.35

v

p

C v t a

f

=

，带入得v=48.9M/min,取为V=50m/min 。

3.时间定额的计算 1）计算基本工时

查《金属机械加工工艺人员手册》表15-1,工时计算L

T i f n

=

?； 其中L=118mm,f=0.5mm/r ，i=3,查《金属机械加工工艺人员手册》表8-14CA6140机床转速范围10-1400r/min,取n=700r/min 。 带入得T=1.01min 。 2）辅助时间a t 的计算

辅助时间a t 与基本时间m t 之间的关系为a t =（0.15-0.2）T ，这里取 a t =0.15T ，则a t =1.01*0.15=0.152min.

1. 加工条件

工件材料：45钢,σ b =600MPa ，模锻;

加工要求：粗车Φ84，Φ56，Φ58，Φ50外圆，粗车加工余量4.4mm ； 机床：采用卧式车床CA6140加游标卡尺 刀具：车外圆用90偏头外圆车刀。 2. 切削用量

1）确定切削深度a p

因为余量较大，故粗车选择a p =2.2mm ，分几次走刀完成。 2）确定每次进给量f

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑。根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-9可知,粗车时,进给量 f=0.8~1.2mm/r 故选择：f=1.1mm/r 。 3）计算切削速度v c

根据根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-1查得切削速度计算公式

0.2

0.150.45

v

p

C v t a

f

=

，计算得v ≈60m/min.

3.时间定额的计算 1）计算基本工时

查《金属机械加工工艺人员手册》表15-1,加工属于同时切削几个表面，得工时计算max 1234

L l l l l T i f n

++++=

?；式中L max =118，l 1=35,l 2=10,l 3=38,l 4=30;

n=700r/min,i=4,带入得T=1.32min 。 2）辅助时间a t 的计算

辅助时间a t 与基本时间m t 之间的关系为a t =（0.15-0.2）m t ，这里取 a t =0.2m t ，

则a t =1.32*0.2=0.264min.

C.半精车端面

1. 加工条件

工件材料：45钢,σ b =835MPa ，锻造; 加工要求：半精车左右端面，加工余量0.5mm; 机床：采用卧式车床CA6140加游标卡尺； 刀具：45端面车刀。 2. 切削用量

1）确定切削深度a p

因为余量较小，选择a p =0.5mm ，一次走刀即可完成。 2）确定每次进给量f z

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可以不考虑。根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-9可知,半精车时,进给量 f=0.3mm/r 3）计算切削速度v

根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-1查得切削速度计算公式0.20.150.2

v

p

C v t a f =，带入得V ≈90m/min 。 3.时间定额的计算 1）计算基本工时

查《金属机械加工工艺人员手册》表15-1,工时计算L

T i f n

=

?； 其中L=118mm,f=0.3mm/r ，i=2,查《金属机械加工工艺人员手册》表8-1，取n=700r/min 。 带入得T=1.12min 。 2）辅助时间a t 的计算

辅助时间a t 与基本时间m t 之间的关系为a t =（0.15-0.2）T ，这里取 a t =0.15T ，则a t =1.12*0.15=0.618min.

D.半精车外圆

1. 加工条件

工件材料：45钢,σ b =600MPa ，模锻;

加工要求：半精车Φ84，Φ56，Φ58，Φ50外圆，半精车加工余量1.5mm ； 机床：采用卧式车床CA6140加游标卡尺 刀具：车外圆用90偏头外圆车刀。 2. 切削用量

1）确定切削深度a p

半精车选择a p =1.5mm ，分几次走刀完成。 2）确定每次进给量f

由于本工序为半精加工，尺寸精度和表面质量必须考虑在内。根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-9可知,半精车时,进给量 f=0.4~0.7mm/r 故选择：f=0.5mm/r 。 3）计算切削速度v c

根据根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-1查得切削速度计算公式

0.20.150.35

v

p C v t a f

=

，计算得v ≈90m/min.

3.时间定额的计算 1）计算基本工时

查《金属机械加工工艺人员手册》表15-1,加工属于同时切削几个表面，得工时计算max 1234

L l l l l T i f n

++++=

?；式中L max =118，l 1=35,l 2=10,l 3=38,l 4=30;

n=700r/min,i=3,带入得T=1.97min 。 2）辅助时间a t 的计算

辅助时间a t 与基本时间m t 之间的关系为a t =（0.15-0.2）m t ，这里取 a t =0.2m t ，

则a t =1.97*0.2=0.394min.

E.粗车，半精车退刀槽

1. 加工条件

工件材料：45钢,σ b =600MPa ，模锻;