填料箱盖工艺和铣φ75孔端面、钻12孔夹具设计

填料箱盖工艺和铣φ75孔端面、钻12孔夹具设计,填料,工艺,75,端面,12,夹具,设计 本科毕业设计（论文） 题目：填料箱盖零件机械加工工艺 和典型夹具设计 填料箱盖零件机械加工工艺和典型夹具设计 摘要 油液的渗漏问题一直是汽车行业关注的问题，而填料箱盖是润滑装备的关键零件。如何解决填料箱盖的工艺规程、如何缩短产品的设计周期是目前亟待解决的问题。 设计中，首先对填料箱盖零件进行工艺分析，根据零件的用途以及加工要求以及产品的批量确定零件的毛坯，其次根据零件的尺寸及批量，设计零件加工工艺过程，给出了零件的合理加工路线。随后确定各工序的加工余量，切削参数，并计算各步工时。 最后在对零件的第4道工序加工13.5孔进行夹具设计。考虑到13.5孔中为平均分布，采用心轴定位，可卸钻模板与止口配合实现五点定位，各孔气动夹紧，设计中的定位精度高可与工件一起装卸。再对第11道工序铣75孔端面进行夹具设计，本夹具将用于组合机床，对机床进行铣加工。为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式，选择以50孔的内表面和165的底端面为主要定位基面，因此，在保证提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计比较简单的夹具。 关键词：填料箱盖；油液渗漏；工艺夹具设计 Filler lid Part Machining Process and Typical Fixture Design Abstract Oil leakage issue has been a concern of the automotive industry, the filler cover key parts of lubrication equipment. How to solve the the filler lid technical rules, how to shorten the product design cycle current problems to be solved. Design, the first part of the filler cover for process analysis to determine the parts of the rough, according to the use of parts and processing requirements as well as bulk, followed by machining process based on the size and bulk of the parts, design parts, the parts of a reasonable processing route. Then determines the allowance, the cutting parameters of each step, and the each step working hours is calculated. Finally, on the part of four machining processes 13.5holes for fixture design. Taking into account the 13.5 holes evenly distributed, spindle positioning, detachable drilling template with the realization of a five-point positioning with the Mouth, each hole pneumatic clamping, high positioning accuracy in the design together with the workpiece loading and unloading. 75 hole end of the 11 step milling fixture design, the fixture will be used for the combination of machine tools, machine tools for milling. In order to reduce production costs, the design options with a threaded clamping manner. Select the main positioning the base surface to the bottom surface of the inner surface of the hole 50 and 165, Therefore, improve labor productivity, reduce labor intensity can be designed relatively simple jig. Key Words:The filler cover;Fluid leakage; The process of design and fixture 目 录 1 绪论 1 1.1 课题的研究背景及意义 1 2 零件的分析 6 2.1 零件的作用 6 2.2 零件的工艺分析 7 3 工艺规程设计 8 3.1 毛坯的制造形式 8 3.2 基准面的选择 8 3.2.1粗基准的选择 8 3.2.2精基准的选择 8 3.2.3切削用量的确定 8 3.3 制订工艺路线 10 3.3.1工艺线路方案一 10 3.3.2工艺路线方案二 10 3.3.3工艺方案的比较与分析 11 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 11 3.5 确定切削用量及基本工时 12 4 填料箱盖零件典型夹具设计 26 4.1 问题的指出 26 4.2 夹具设计 26 4.2.1定位基准的选择 26 4.2.2切削力及夹紧力的计算 26 4.3 定位误差的分析 27 4.4 夹具设计及操作的简要说明 27 5 填料箱盖零件专用夹具设计 28 5.1 问题的提出 28 5.2 夹具设计 28 5.2.1定位基准的选择 28 5.2.2切削力及夹紧力计算 28 5.2.3定位误差分析 29 5.2.4夹具设计及操作的简要说明 30 6 结论 31 参考文献 32 致谢 33 毕业设计（论文）知识产权声明 34 毕业设计（论文）独创性声明 35 I 1 绪论 1.1 课题研究背景及意义 人类的生活无不与机械相关，现代社会的每一个人都随时随地的享受机械所带来的恩惠。机械制造始终是人类物质生产的基础，这已是一个不争的事实。一个国家生产技术水平的高低，可以说机械制造业发展的历史是人类技术进步的事实写照。然而，机械制造业的发展要靠机械装备的发展来推动。 随着工业革命的掀起，工业在社会经济发展中占据着越来越重的地位，机械制造业作为为整个国民经济发展提供技术装备的一个行业，其发展水平是衡量一个国家工业化程度高低的重要指标。本文针对机械制造工艺的发展现状进行研究，并分别从激光技术和自动化控制技术两方面对高科技技术在机械制造工艺中的应用进行详细的介绍，通过分析机械制造工艺的应用现状来阐述机械制造工艺在未来集成化、微纳化、自动化和数字化的发展趋势[4]。 机械制造业是国民经济赖以发展的基础，是其他经济部门的生产手段。作为关系着国家和民族长远利益的基础性和战略性产业，它的发展水平是衡量一个国家和地区工业化水平与经济总体实力的标志，既决定着国家经济实力、国防实力、综合国力和在全球经济中的竞争与合作能力，也决定着一个国家实现工业化、现代化和民族复兴的进程[5]。探讨我国机械制造业的发展对策，对我国制定区域经济发展政策和实施产业扶持政策具有深远意义。 机械制造技术水平是衡量一个国家现代化进展的指标之一，且是国民经济重要组成之一。随着全球制造业领域的不断进步，机械制造技术开启新局面，然而我国的机械制造技术与国外相比，仍存在不小的差距。 机械加工工业是国民经济的基础工业，也是一个国家发展的重要经济来源。在机械零件的加工过程中，机械加工工艺是相当重要的一环。因为机械工艺对产品的质量控制起着重要作用，直接影响到产品的生产成本和生产效率，以及价格的高低。所以作为一名机械设计者，应该具备以下基本要求：零件的结构设计基本合理；制定良好的加工工艺路线；在此基础上尽可能优化结构，降低成本，提高生产率。 随着社会的发展，能源问题成为全球共同的话题，而石油作为不可再生能源，一直是各个国家最为关注的。世界各国在努力寻求解决石油紧缺问题的方法。其实石油问题的解决不外乎两点，一是开发新能源，二是减少资源的浪费。如何解决石油的泄漏问题是本设计研究的关键。汽车中石油的泄漏主要体现在 33 填料箱盖上。本设计的课题将就填料箱盖的工艺规程及夹具的设计。 随着科学技术的快速发展和市场竞争日益激烈,大量的财力和人力投入到了机械制造方面,但是其水平与发达国家有着较大的差距。存在着自主创新能力低下、污染处理不力、资源利用力较低等问题。对于这些问题就应当对机械制造工艺引起重视,加大资源投入和资金投入。 机械制造的核心技术是机械制造工艺,机械制造工艺目前在我国还处于发展阶段,在机械制造过程中已经有先进的 工艺得到应用。此外,随着电子计算机技术的发展,自动制造单元及系统、数控机床、加工中心等自动控制技术被应用到机械制造中。文章主要针对机械制造工艺的发展现状进行了分析,并且对未来发展的趋势进行了阐述[7]。 随着经济技术的发展，当前我国的机械制造业虽逐步攻克关键技术，然而与工业化程度较高的发达国家相比而言，我国仍存在不少的差距，在许多领域需依赖于进口来完成对产品的加工制造，主要发展情况如下所述。机械制造行业自古以来便在一个国家的经济发展中占有重要地位，无论是以农业为主或是工业集成化发展的时期，其都扮演者至关重要的角色。尤其是近现代，由于工业发展规模在不断扩大，对机械制造的需求也在递增，因而把机械制造行业水平视为衡量一个国家综合实力的标志之一，全球国家也把机械制造业作为振兴民族，提升国际影响力的战略政策。 当今国内的工业社会，处于发展阶段，制造工业占主导地位。而在实际生产中产品的加工路线的确定对企业的生存有着至关重要的影响。人类的生活无不与机械相关，现代社会的每一个人都随时随地的享受机械所带来的恩惠。机械制造始终是人类物质生产的基础，这已是一个不争的事实。一个国家生产技术水平的高低，可以说机械制造业发展的历史是人类技术进步的事实写照。然而，机械制造业的发展要靠机械装备的发展来推动。 机械制造加工是把原材料半成品转化为成品的生产过程，包括产品图纸设计生产组织准备和技术准备原材料购买标准件统筹毛坯制造零件机械加工与热处理装配等一系列工序，在所有生产流程中占据最重要地位的是工艺，它包括锻压铸造冲压焊接机械加工热处理装配和试验等，在加工过程中，所有加工条件和加工方法都是有区别的，零部件的制作工艺也是多种多样的[3]。 机械制造设备的问世需经历设计、研发、制造等过程，若提升机械产品的总体质量，需熟知机械制造的特点，进而规范化地设计以及生产制造机械设备。 机械制造技术并非仅局限于机械加工制造自身，其产品面向市场使用涵盖对其进行市场调研评估使用价值、产品的研发及结构设计、加工生产、市场销售到售后维护等方面，并基于此形成一个体系。机械制造最终追求的是产品投 放到市场后的应用情况，以提升制造企业在行业间的竞争力并推动国家的经济发展，实现经济和社会效益的双赢作用。 机械制造技术是国民经济的重要支撑，也是提升国家在国际上的竞争力的重要指标。由于我国目前处于工业发展繁荣时期，对机械产品的需求在不断加大，然而制造技术的落后则限制了产品的输出。我们需意识到我国机械制造业的不足之处，并吸收国外先进制造技术，取长补短，提升我国机械制造水平，并掌握其发展趋势，尽快向国际制造技术水平靠拢，提高我国的综合国力，并拓展在国际市场上的应用。 机械制造业作为国民经济的装备工业，具有涵盖范围广，产业关联度高；需求弹性大，对经济发展比较敏感；对经济增长拉动作用强，对国家积累和社会就业贡献大；投入资本规模较大，回收年限较长；产业集聚现象明显；许多细分行业技术壁垒较强，进入和退出市场难度较大等特点。机械制造业是国民经济赖以发展的基础，是其他经济部门的生产手段，是科学技术物化的基础，是高新技术产业化的载体，是关系国家、民族长远利益的基础性和战略性产业。它的发展水平是衡量一个国家和地区工业化水平与经济总体实力的标志，既决定着国家经济实力、国防实力、综合国力和在全球经济中的竞争与合作能力，也决定着中国这样的发展中大国实现工业化、现代化和民族复兴的进程。探索我国机械制造业的发展对策，对我国制定区域经济发展政策和实施产业扶持政策具有深远意义[5]。 机械制造业作为高新技术的载体，在很大程度上促进了高新技术的发展。近年来，机械制造技术的专业化不仅创造了更高的生产效率和更先进的生产方式，而且先进的制造技术正系统地全方位地改造升级着传统的机械制造技术。当今世界，机械制造的专业化程度己经成为衡量一个国家综合经济实力和科技竞争力水平的重要标志，成为一个国家在国际市场激烈竞争的大环境下取得最后胜利的一大利器。我国是一个发展中国家，在社会发展的工业化进程中，必须要有强大的机械制造业作为支撑。我国在加入世贸组织后如何把握世界制造业新一轮战略性转移的大好时机，有重点、有选择地引进和吸收，把国外的高端技术和巨额资本和我国机械制造业产业结构升级进行有机地结合，充分发挥后发优势，实现机械制造业的跨越式发展，这已经成为我国经济发展战略中首当其冲的一个重大问题。目前世界各国都在经历全球经济一体化和新技术革命，我们必须作出适合中国国情的中长期战略发展规划，更全面地实施“请进来”和“走出去”的战略，积极参与全球经济的竞争与合作，以此来提高中国机械制造业在国际上的竞争力。 本设计主要经过了两个阶段。第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段分析零件的工艺性，查阅有关手册，选择加工余量、确定毛坯的类型、形状、大小等。又根据毛坯图和零件图构想出两种工艺方案，比较确定其中较合理的方案来编制工艺。其中运用了基准选择、切削用量选择计算等方面的知识。还结合了我们生产实习中所看到的实际情况选定设备，填写了工艺文件。 箱体类零件是机器和部件的基础零件，它把机器和部件中的所有零件连接成一个整体，并使机器和部件中的零件相互保持正确位置，完成必需的运动。因此， 箱体零件的加工质量直接影响着机器的性能、精度和寿命。箱体类零件结构一般比较复杂，箱壁薄，表面和孔比较多。但箱体零件主要加工的对象是一些平面和孔。对于平面大多采用铣削和磨削, 对于轴承孔多采用镗削, 对于连接孔多采用钻、扩、铰等。另外，在箱体类零件加工安排时, 工艺顺序一般为先面后孔，先粗后精，并在各个工序间安排时效处理，通过对箱体零件的研究，自动编程能够优化箱体零件加工工艺，提高箱体零件质量，缩短了加工时间，减少了工人的劳动强度，提高企业生产效率就是本次研究的目的。 箱体类零件的主要结构特点：形状较复杂；体积较大；壁薄比较容易变形；孔和平面的精度要求较高。总而言之，箱体类零件在整个机械制造业当中占有相当重要的地位，它的精度高低直接影响到机器性能的好坏。因此讨论研究箱体零件的加工工艺和自动编程是很有现实意义[4]。 当前我国在发展社会主义市场经济、调整和优化产业结构的首要任务就是振兴机械制造业，大力发展机械制造业，是增加有效供给，调整和优化产业结构，促进总供求达到更高水平的均衡的前提，是提高我国综合经济国际竞争力的有效途径。 当代机械制造业主要采用单件生产多品种小批量和重复大批量生产等多种方式由于市场需求变化，设备资源也随之变化产品中各部件制造周期不一性和产品工艺路线的不确定性，造成管理对象动态多变，生产管理工作十分复杂，需要从每一产品的交货期倒推，周密安排各部件零件毛坯的投入产出数量和时间。 世界经济发展的趋势表明：机械工业的发展速度规模和产品质量水平决定一个国家工业发展的水平，是国民经济各部门的技术基础，是一个国家经济发展的基石机械制造工业的规模和水平是衡量一个国家科学技术水平与经济实力的重要标志发展制造要有创新的精神要有民族精神，我们应该为祖国的制造事业不断努力，目前我国正处于经济不断发展的好时机，而我们在制造技术方面还很薄弱，因此，我们必须学习更多的先进制造技术来提高企业的制造水平，这样才能在日趋激烈的全球化市场上站稳脚步，才能拉近与发达国家的差距，才能让我们的祖国更加繁荣富强。 机械制造是一门历史悠久的学科，在人类文明的发展进程中占据了重要地位而机械制造工艺是专门研究产品设计生产加工制造销售使用维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科随着社会的发展，人类在进入21 世纪后对产品的要求也发生了极大的变化，品种多样更新快捷使用方便物美价廉成为产品必须具备的品质，如果产品还包含自动化程序，则进一步要求售后服务必须到位综上所述，为适应时代要求，必须采用现代机械制造技术。 2 零件的分析 2.1零件的作用 零件的制造工艺方法大致可以分为材料成形法，材料去除法以及材料累加法。根据零件的特性以及从经济性的角度分析，经过一系列的性能比较，HT200是相对适合的材料，毛坏的成型方法为铸造。 题目所给定的零件填料箱盖三维图如图2.1所示，其主要作用是保证对箱体起密封作用，使箱体在工作时不致让油液渗漏。填料箱主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料箱的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不使泵内的水流不到外面来也可阻止外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空。当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却。保持水泵的正常运行。 图2.1 填料箱盖三维图 ） 2 .2零件的工艺分析 填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求： （1）以75H5（）轴为中心的加工表面。 包括：尺寸为65H5（）的轴，表面粗糙度为1.6，尺寸为90的与75H5（）相接的肩面，尺寸为100f8()与75H5（）同轴度为0.025的面，尺寸为50H8()与75H5（）同轴度为0.025的孔。 （2）以50H8()孔为中心的加工表面。 尺寸为78与50H8()垂直度为0.012的孔底面，表面粗糙度为0.4，须研磨。 （3）以50H8()孔为中心均匀分布的12孔，6-13.5，4-M10-6H深20孔深24及2-M10-6H。 （4）其它未注表面的粗糙度要求为6.3，粗加工可满足要求。 3 工艺规程设计 3.1毛坯的制造形式 零件材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本，保证零件工作的可靠，采用铸造。由于年产量为1000件，属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。 3.2基准面的选择 基面的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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 3.2.1粗基准的选择 粗基准选择原则；以不加工的表面作为粗基准；选择要求加工余量均匀的表面作为粗基准；选择余量最小的表面作为粗基准；选择平整、光洁、尺寸足够大的表面作为粗基准；粗基准应尽量避免重复使用。 3.2.2精基准的选择 选择精基准时应重点考虑如何降低工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。 按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法： 当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。采用锥堵或锥套心轴。 精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。 3.2.3切削用量的确定 切削用量是切削加工时可以控制的参数，具体是指切削速度、 进给量和背吃刀量三个参数；确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量手册确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号。 选择切削用量主要应根据工件的材料、精度要求以及刀具的材料、机床的功率和刚度等情况，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工成本。从刀具耐用度出发，首先应选定背吃刀量，其次选定进给量，最后选定切削速度。粗加工时，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽量能保证较高的金属切除率，以提高生产率；精加工时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量小且均匀。因此选择切削用量是应着重保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。 a.背吃刀量的选择 在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小，常取0.1～0.5㎜。当遇到断续切削、加工余量太大或不均匀时，则应考虑多次走刀，而此时的背吃刀量应一次递减，即ap1＞ap2＞ap3。 精加工时，应根据粗加工留下的余量确定背吃刀量，使精加工余量小而均匀。 b. 进给量的选择 粗加工时对表面粗糙度要求不高，在工艺系统刚度和强度好的情况下，可以选用大一些的进给量；精加工时，应主要考虑工件表面粗糙度要求，在一般表面粗糙度数值越小，进给量也要相应减小。 c. 切削速度的选择 切削速度主要应根据工件和刀具的材料来确定。粗加工时，主要受刀具寿命和机床功率的限制。如超出了机床许用功率，则应适当降低切削速度；精加工时，和的选用得都较小，在保证合理刀具寿命的情况下，切削速度应选取的尽可能高，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。 切削用量选定后，应根据已选定的机床，将进给量和切削速度修定成机床所具有的进给量和转速，并计算出实际的切削速度。工序卡上填写的切削用量应是修定后的进给量、转速及实际切削速度。转速 的计算公式如下： 式中刀具（或工件）直径； 切削速度。 3.3制订工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 3.3.1工艺线路方案一 工序10 铣削左右两端面。 工序20 粗车75，90，75，165，100外圆及倒角。 工序30 扩32孔，锪47孔。 工序40 钻6-13.5孔，2-M10-6H，4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。 工序50 精车75外圆及与90相接的端面。 工序60 粗、精、细镗50H8（孔。 工序70 铣50孔底面。 工序80 磨50孔底面。 工序90 镗50孔底面沟槽。 工序100 研磨50孔底面。 工序110 铣75端面。 工序120 去毛刺，终检。 3.3.2工艺路线方案二 工序10 车削左右两端面。 工序20 粗车75，90，75，165，100外圆及倒角。 工序30 扩32孔，锪47孔。 工序40 精车75外圆及与90相接的端面。 工序50 粗、精、细镗50H8（孔。 工序60 铣50孔底面。 工序70 磨50孔底面。 工序80 镗50孔底面沟槽。 工序90 研磨50孔底面。 工序100 铣75端面。 工序110 钻6-13.5孔，2-M10-6H，4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。 工序120 去毛刺，终检。 3.3.3工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一是采用铣削方式加工端面，且是先加工12孔后精加工外圆面和50H8（孔。方案二是使用车削方式加工两端面，12孔的加工放在最后。两相比较起来可以看出，由于零件的端面尺寸不大，应车削端面，在中批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。 但是仔细考虑，在线路二中，工序Ⅳ精车75外圆及与90相接的端面。 然后工序100钻6-13.5孔，2-M10-6H，4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。 这样由于钻孔属于粗加工，其精度要求不高，且切削力较大，可能会引起已加工表面变形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工艺路线确定如下： 工序10 车削左右两端面。 工序20 粗车75，90，75，165，100外圆及倒角。 工序30 扩32孔，锪47孔。 工序40 钻6-13.5孔，2-M10-6H，4-M10-6H深20孔深24的孔及攻 螺纹。 工序50 精车75外圆及与90相接的端面。 工序60 粗、精、细镗50H8（孔。 工序70 铣50孔底面。 工序80 磨50孔底面。 工序90 镗50孔底面沟槽。 工序100 研磨50孔底面。 工序110 铣75端面。 工序120 去毛刺，终检。 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “填料箱盖”零件材料为HT200，硬度为HBS190~241，毛坯质量约为5kg，生产类型为中批生产，采用机器造型铸造毛坯。 根据上述材料及加工工艺，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(75、90、75、100、91、165)考虑到尺寸较多且相差不大，为简化铸造毛坯的外形，现直接按零件结构取为94、104、170的阶梯轴式结构，除75以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值为R6.3um，只要粗车就可满足加工要求，以165为例，2Z=5mm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。铸件轮廓尺寸(长度方向）>100~170mm，故长度方向偏差为 mm，其余量值规定为3.0~3.5 mm。现取3.0 mm。 （3）32、47内孔。两内孔尺寸无精度要求，R为6.3，钻扩即可满足要求。 （4）内孔50H8()。要求以外圆面75H5（）定位，铸出毛坯孔30。 粗镗49.9 2Z=4.5 精镗49.9 2Z=0.4 细镗50H8() 2Z=0.1 （5）50H8()孔底面加工。 按照[4] 1）研磨余量 Z=0.010~0.014 取Z=0.010 2）磨削余量 Z=0.2~0.3 取Z=0.3 3）铣削余量 Z=3.0-0.3-0.01=2.69 （6）底面沟槽，采用镗削，经过底面研磨后镗可保证其精度。Z=0.5。 （7）6—孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均为自由尺寸精度要求。 1）6—孔可一次性直接钻出。 2）攻螺纹前用麻花钻直径为8.5的孔。 钻孔8.5，攻螺纹M10。 3.5确定切削用量及基本工时 工序10：车削端面、外圆 本工序采用计算法确定切削用量、加工条件。 工件材料：HT200，铸造。 加工要求：粗车75、165端面及75、90、75、100、165外圆，表面粗糙度值R为6.3。 机床：C620—1卧式车床。 刀具：刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16mmX25mm，k=90°，r=15°=12 r=0.5mm。 计算切削用量： (1) 粗车75、165两端面 确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为3mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为4.25mm，分两次加工，a=2mm。长度加工方向取IT12级，取mm。确定进给量f[4]当刀杆16mmX25mm， a<=2mm时，以及工件直径为170mm时。 f=0.5~0.7mm/r 按C620—1车床说明书取f=0.5 mm/r计算切削速度 ，切削速度的 计算公式为 V=(m/min) (3.1) 式中， =1.58，=0.15， y=0.4，m=0.2。修正系数k即 k=1.44， k=0.8， k=1.04， k=0.81， k=0.97 所以 V= =66.7(m/min) 确定机床主轴转速 n===226(r/min) 按机床说明书与226r/min相近的机床 转速有200r/min及230r/min。现选取230r/min。如果选200m/min，则速度损失较大，所以实际切削速度 V=80m/min。 计算切削工时，取 L==47mm，L=3mm，L=0mm，L=0mm t==0.33(min)[4] (2) 粗车170端面 确定机床主轴转速: n===125(r/min) 按机床说明书与125r/min相近的机床 转速有120r/min及150r/min。现选取150r/min。如果选120m/min，则速度损失较大。所以实际切削速度 V=75.4m/min。 计算切削工时，取 L==85mm，L=3mm，L=0mm，L=0mm t==1.17min) （3）粗车170与104连接之端面 L=28mm，L=3mm，L=0mm，L=0mm t==0.82(min) 工序20：粗车75，90，75，100外圆以及槽和倒角 (1) 切削深度：先94车至90以及104车至100 切削速度： V=(m/min) = =66.7(m/min) 确定机床主轴转速： n===204(r/min) 按机床选取n=230 r/min。所以实际切削速度 V===75.1 m/min 检验机床功率: 主切削力 F=CFafvk （3.2） 式中：CF=900，x=1.0 ，y=0.75 ，n=-0.15 k=( k=0.73 所以 F=900 切削时消耗功率 P= C630-1机床说明书可知，C630-1主电动机功率为7.8KW，当主轴转速为230r/min时，主轴传递的最大功率为2.4KW，所以机床功率足够，可以正常加工。 检验机床进给系统强度：已知主切削力F=598N，径向切削力F F=CFafVk （3.3） 式中：CF=530，x=0.9，y=0.75，n=0 k=( k=0.5 所以 F=530 而轴向切削力 F=CFafvk 式中：CF=450，x=1.0，y=0.4，n=0 k=( （3.4） k=1.17 轴向切削力 F=450 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数u=0.1，则切削力在纵向进给机构可承受的最大纵向力为3550N，故机床进给系统可正常工作。 切削工时： t= 式中： L=105mm，L=4mm，L=0 所以 t= （2）粗车75外圆 实际切削速度 V== 计算切削工时： 取L=17mm，L=3mm，L=0mm t= （3）粗车75外圆 取n=305r/min 实际切削速度 V== 计算切削工时： 取L=83mm，L=3mm，L=0mm t= （4）粗车100外圆 取n=305r/min 实际切削速度 V== 计算切削工时： 取L=15mm，L=3mm，L=0mm t= （5）车槽采用切槽刀，r=0.2mm 取f=0.25mm/r，n=305r/min 计算切削工时： 取L=7.5mm，L=3mm，L=0mm t= 工序30：钻扩mm、及锪孔，转塔机床C365L （1）钻孔 取f=0.41mm/r，r=12.25m/min 按机床选取： =136r/min所以实际切削速度 切削工时计算： 取，=10mm，=4mm = （2）钻孔 根据相关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为 f=（1.2~1.3） v=（） 公式中、为加工实心孔时的切削用量 得=0.56mm/r =19.25m/min 并令：f=1.35 =0.76mm/r 按机床取f=0.76mm/r v=0.4=7.7m/min 按照机床选取 所以实际切削速度： 切削工时计算： 取，， = （3）锪圆柱式沉头孔47 mm 根据相关资料介绍，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/2~1/3，故 f= 按机床取f=0.21mm/r r= 按机床选取： 所以实际切削速度为： 切削工时计算： 取，， = 工序40：钻6—13.5，2-M10-6H，4-M10-6H深20孔深24 （1）钻6-13.5 f=0.35mm/r V=17mm/min 所以 n==401(r/min) 按机床选取： 所以实际切削速度为： 切削工时： 取，，则： = t=6t=60.157=0.942min （2）钻2底孔8.5 f=0.35mm/r v=13m/min 所以min 按机床选取 实际切削速度 切削工时： 取，，则： = （3）4深20，孔深24，底孔8.5 f=0.35mm/r v=13m/min 所以 min 按机床选取 实际切削速度 切削工时： 取，， 则： = （4）攻螺纹孔2 r=0.2m/s=12m/min 所以 按机床选取 则实际切削速度 计算工时： 取，，则： = （5）攻螺纹4-M10-6H r=0.2m/s=12m/min 所以 按机床选取 则实际切削速度 计算工时： 取，，则： = 工序50：精车75mm的外圆及与90mm相接的端面 车床：C616 （1）精车端面 Z=0.4mm 计算切削速度，切削速度的计算公式为（寿命选T=90min） 按机床说明书[4]与909.4r/min。如果选995r/min，则速度损失较大。 所以实际切削速度 计算切削工时 ， 则： = （2）精车外圆 Z=0.3 f=0.1mm/r 式中， ， ， m=0.15 所以实际切削速度 计算切削工时： 取，，则： = （3）精车外圆100mm 2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r 取 实际切削速度 计算切削工时： 取，，则： = 工序60：精、粗、细镗mm孔 （1）粗镗孔至mm 2Z=4.5mm则 Z=2.25mm 查有关资料，确定金刚镗床的切削速度为v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金刚镗主轴转数为无级调数，故以上转数可以作为加工时使用的转数。 取，，则： = （2）精镗孔至49.9mm 2Z=0.4mm， Z=0.2mm f=0.1mm/r v=80m/min 计算切削工时： 取，，则： = （3）细镗孔至mm 由于细镗与精镗孔时共用一个镗杆，利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故切削用量及工时均与精樘相同。 f=0.1mm/r =425r/min V=80m/min 工序70：铣孔底面 铣床：X63 铣刀：选用立铣刀 d=10mm L=115mm 齿数Z=4 切削速度：参照有关手册，确定v=15m/min =477.7r/min 采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书 取 =475r/min 故实际切削速度为： 当时，工作台的每分钟进给量应为 查机床说明书，刚好有故直接选用该值。 计算切削工时 L=（60mm-30mm）=30mm 倒角1x45°采用90°锪钻。 工序80：磨孔底面 （1）选择磨床： 选用MD1158（内圆磨床） （2）选择砂轮： 结果为A36KV6P 20x6x8mm （3）切削用量的选择： 砂轮转速 ，m/s 轴向进给量 径向进给量 （4）切削工时计算： 当加工一个表面时 式中 L：加工长度 L=30mm b：加工宽度 b=30mm ：单位加工余量 =0.2mm K：系数 K=1.1 r：工作台移动速度（m/min） ：工作台往返一次砂轮轴向进给量 ：工作台往返一次砂轮径向进给量 则 工序90：镗50mm孔底沟槽 内孔车刀 保证t=0.5mm，d=2mm。 工序100：研磨50mm孔底面 采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm。 工序110：铣75端面 机床：X53K系列 铣刀：选用立铣刀 d=80mm L=115mm 齿数Z=4 切削速度：参照有关手册，确定v=15m/min r/min 采用X53K立式铣床，根据机床使用说明书 取 =400r/min 故实际切削速度为： 当时，工作台的每分钟进给量应为 查机床说明书，确定故直接选用该值。 4 填料箱盖零件典型夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过各方面的比较，决定设计第4道工序——钻12孔的钻床专用夹具。本夹具将用于Z3025摇臂钻床，刀具为麻花钻。 4.1问题的指出 本夹具主要用来钻12孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 4.2夹具设计 4.2.1定位基准的选择 由零件图可知，12孔中，6—13.5在圆周上均匀分布，2—M10，4—M10也为对称分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以75外圆面作为定位基准。 为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对6—13.5孔进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。 4.2.2切削力及夹紧力的计算 刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为13.5。 则轴向力： F=Cdfk （4.1） 式中：C=420， Z=1.0， y=0.8， f=0.35 k=( F=420 转矩 T=Cdfk 式中：C=0.206， Z=2.0， y=0.8 T=0.206 功率 P= 在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 K=KKKK 式中 K—基本安全系数，1.5； K—加工性质系数，1.1； K—刀具钝化系数，1.1； K—断续切削系数，1.1； 则F=KF=1.5 气缸选用。当压缩空气单位压力P=0.6MP，夹紧拉杆。 N= N>F 钻削时 T=17.34 切向方向所受力： F= 取 F=4416 F> F 所以，钻削时工件不会转动，故本夹具可安全工作。 4.3定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为止口，而该定位元件的尺寸公差为，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。 4.4夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹具，本道工序的钻床夹具选用气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大。因此，应设法降低切削力。目前采取的措施有两个：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.5M增至0.6 M）以增加气缸推力。结果，本夹具结构比较紧凑。 5 填料箱盖零件专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。决定设计工序Ⅺ：铣75孔端面的夹具。本夹具将用于组合机床，对工件进行铣加工，刀具为镶齿三面刃铣刀。 5.1问题的提出 本夹具主要用来铣75孔端面，此平面的形位公差和表面要求均较高，无特殊要求，且加工此平面时轴的外端面及孔的内表面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序，在保证提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。 5.2夹具设计 5.2.1定位基准的选择 由零件图可知，待加工平面设计基准为孔的中心线。本设计选用以孔的内表面和的底端面为主要定位基面，另选用的上端面作为辅助定位基准。为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式。 5.2.2切削力及夹紧力计算 刀具：镶齿三面刃铣刀 d=mm 铣削扭矩 M 切向力 切削功率 Pm=2πM·n·10(kw) 式中：C=558.6 x=1 y=0.8 d=80 k=0.9 f=0.13 n=1450 所以当铣距中心轴线24mm和34mm面时有： =19.65 因为是对铣加工，故： 如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。 螺旋夹紧机构结构简单、容易制造，而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长,升角又小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都很大，是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。 根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件 FL= F= 式中: F——夹紧力(N) F——作用力(N) L——作用力臂(mm) d——螺杆直径 α——螺纹升角 ——螺纹处摩擦角 ——螺杆端部与工件间的摩擦角 ——螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm) 所以有 F== ==3075.73N 显然 F=3075.73N>982.7N=F.故本夹具可安全工作。 5.2.3定位误差分析 夹具的主要定位元件为支撑板和定位销。支撑板尺寸与公差都是选取的标准件，其公差由标准件决定，并且在夹具装配后的技术要求统一磨削加工，支撑板的定位表面与夹具体底面平行度误差不超过0.02；定位销选取标准件，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.01。 夹具的主要定位元件为短定位销限制了两个自由度,另一端面限制三个自由度,绕铣刀轴线旋转方向的自由度无须限制。因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用标准件，故定位误差在此可忽略。 5.2.4夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。但由于本夹具是应用于组合机床上，两铣刀同时工作的对铣加工，夹具尺寸不能很大，如果采用机动夹紧，夹具势必过于复杂和庞大，本夹具为了提高生产率和降低生产成本，考虑简单、经济、实用, 减轻工人劳动强度，采用螺旋夹紧机构,操作非常简单,先拧松夹紧螺母,稍旋转弯头压板，将工件放置在夹具支撑板上，由定位销定位,再将压板旋转复位，拧紧螺母达到夹紧要求即进行铣削加工.本工序采用的是专用的组合机床，高速钢镶齿三面刃铣刀来铣侧端面，因而不需要很大的夹紧力，而且可以采用长柄扳手，只需拧松两个夹紧螺母即可，因而工人的劳动强度不大。 6 结论 本设计主要经过了两个阶段。第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段分析零件的工艺性，查阅有关手册，选择加工余量、确定毛坯的类型、形状、大小等。又根据毛坯图和零件图构想出两种工艺方案，比较确定其中较合理的方案来编制工艺。其中运用了基准选择、切削用量选择计算等方面的知识。还结合了我们生产实习中所看到的实际情况选定设备，填写了工艺文件。夹具设计阶段，运用工件定位、夹紧及零件结构设计等方面的知识。通过设计夹具归纳出夹具工作原理的要点如下： (1) 使工件在夹具中占有正确的加工位置。这是通过工件各定位面与夹具的相应定位元件（定位元件上起定位作用的表面）接触、配合或对准来实现的。 (2) 夹具对于机床应先保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置，这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置，也就达到了工件加工表面对定位基准的相互位置精度要求。 (3) 使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸。 参考文献 [1] 孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导[M].第2版.冶金工业出版社.2002 [2] 肖继德.机床夹具设计[S].第2版.机械工业出版社.2004. 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