端盖零件的机械加工工艺规程及Φ14孔工艺装备设计

1摘要及关键词机械制造工艺学课程设计是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总复习,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。这次设计的是端盖，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是端盖。了解了端盖的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定端盖的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。2目 录端 盖 零 件 图 .11 端 盖 的 工 艺 分 析 及 生 产 类 型 的 确 定 .31.1 端 盖 的 用 途 .31.2 端 盖 的 技 术 要 求 ： .41.3 审 查 端 盖 的 工 艺 性 .42.确 定 毛 胚 、 绘 制 毛 胚 简 图 .52.1 选 择 毛 胚 .52.2 端 盖 铸 造 毛 坯 尺 寸 工 差 及 加 工 余 量 .52.3 绘 制 端 盖 毛 坯 简 图 .63.拟 定 端 盖 工 艺 路 线 .63.1 定 位 基 准 的 选 择 .63.1.1 精 基 准 的 选 择 .63.2.2 粗 基 准 的 选 择 .63.2 表 面 加 工 方 法 的 确 定 .73.3 加 工 阶 段 的 划 分 .73.4 工 序 的 集 中 与 分 散 .83.5 工 序 顺 序 的 安 排 .83.6 确 定 工 艺 路 线 .84.加 工 余 量 、 工 序 尺 寸 和 工 差 的 确 定 .95.切 削 用 量 、 时 间 定 额 的 计 算 .106 时 间 定 额 的 计 算 .117.机 床 夹 具 的 设 计 .127.1 提 出 问 题 .137.2 设 计 思 想 .137.3 夹 具 设 计 .147.3.1、 定 位 分 析 .147.3.2 切 削 力 及 夹 紧 力 的 计 算 .1437.3 夹 具 操 作 说 明 .157.4.确 定 导 向 装 置 .158.参 考 文 献 .15端 盖 零 件 图1 端 盖 的 工 艺 分 析 及 生 产 类 型 的 确 定1.1 端 盖 的 用 途端盖主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用。故其在机器中只是起辅助作用，对机器的稳定运行影响不是很大，其在具体加工的时候，精度要求也4不是很高，加工起来也十分容易。1.2 端 盖 的 技 术 要 求 ：该端盖的各项技术要求如下表所示：加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)端盖左端面 58 IT13 12.5 0.03B端盖右端面 58 IT13 3.2 0.03B方形端面 115X115 IT13 12.5 0.03B端盖中心孔25 0+0.03IT8 3.214 孔 14 IT10 12.510 孔 10 0+0.03 IT9 6.39 孔 9 IT13 12.54 孔 4 IT13 12.575 外表面 75 -0.04+0.O1 IT9 3.2R33 弧 R33 IT13 12.51.3 审 查 端 盖 的 工 艺 性该端盖结构简单，形状普通，属一般的盘盖类零件。主要加工表面有端盖左、右端面，方形端面，要求其端面跳动度相对中心轴线满足 0.03mm，其次就是25 孔及 10 孔，25 孔的加工端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外 10 孔的加工表面虽然在圆周上，但通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。5确定端盖的生产类型依设计题目知：Q=5000 件/年，m=1 件/年，结合生产实际，备品率 a%和废品率b%分别取 3%和 0.5%。代入公式得：N=5000 台/年 X1 件/台 X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.75端盖重量为 0.5kg，由表 1-3 知，端盖属轻型零件；由表 1-4 知，该端盖的生产类型为大批生产。2.确 定 毛 胚 、 绘 制 毛 胚 简 图2.1 选 择 毛 胚端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，毛胚选用铸件即可满足工作要求。该端盖的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故采用砂型铸造。确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表 2-1 至表 2-5 可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。1. 公差等级由端盖的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为 CT=9。2.2 端 盖 铸 造 毛 坯 尺 寸 工 差 及 加 工 余 量项目 机械加工余量/mm尺寸工差/mm 毛坯尺寸/mm 备注方形端面115*1151.5*2=3 2.5 119.25-1.251.25 表 2-1 至表2-5厚度 58 0.5*2=1 2 60-11 表 2-1 至表2-5方形断面厚度150.5 1.6 16.3-0.80.8 表 2-1 至表2-575 外圆面 1*2=2 2.2 78.1-1.11.1 表 2-1 至表2-575 外圆长度 70.5 1.6 8.3-0.80.8 表 2-1 至表2-525 孔 0.5*2=1 1.7 23.15-0.850.85 表 2-1 至表62-52.3 绘 制 端 盖 毛 坯 简 图3.拟 定 端 盖 工 艺 路 线3.1 定 位 基 准 的 选 择3.1.1 精基准的选择根据该端盖零件的技术要求，选择端盖左端面和 25 孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。25 孔的轴线是设计基准，选用其作竟基准定位端盖两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的端面跳动度要求。选用端盖左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。3.2.2粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择7端盖右端面和 60 外圆面作为粗基准。采用 60 外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用端盖右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。3.2 表 面 加 工 方 法 的 确 定 根据端盖零件图上的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，如下表所示：加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度Ra/um加工方案 备注75 端面 IT11 12.5 粗铣-精铣 表 1-6 至表1-8115x115 端面 IT11 3.2 粗铣-精铣 表 1-6 至表1-860 端面 IT11 3.2 粗铣-精铣 表 1-6 至表1-825 孔 IT8 3.2 钻-扩-铰 表 1-6 至表1-810 孔 IT9 6.3 钻-铰-精铰 表 1-6 至表1-84x9 孔 IT13 12.5 钻 表 1-6 至表1-84 孔 IT13 12.5 钻 表 1-6 至表1-84x14 孔 IT13 12.5 钻-扩 表 1-6 至表1-875 外圆面 IT9 3.2 粗车-半精车 表 1-6 至表1-83.3 加 工 阶 段 的 划 分该端盖加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。8在粗加工阶段，首先将精基准（端盖左端面和 25 孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣端盖右端面、方形端面、车 75 外圆、3X.0.5 倒角。在半精加工阶段，完成端盖右端面的精铣加工和 10 孔的钻-铰-精铰加工及 14 孔等其他孔的加工。3.4 工 序 的 集 中 与 分 散选用工序集中原则安排端盖的加工工序。该端盖的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。3.5 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，首先加工精基准端盖左端面和25 0+0.03mm 孔。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖右端面，再加工 25 孔。2热处理工序铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3辅助工序在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该端盖工序的安排顺序为：在、热处理基准加工粗加工精加工。3.6 确 定 工 艺 路 线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了端盖的工艺路线。工序号工序名称 机床设备 刀具 量具1 热处理退火92 粗铣端盖左右端面、方形端面立式铣床 X51 端铣刀 游标卡尺3 精铣端盖左右端面、方形端面立式铣床 X51 端铣刀 游标卡尺4 粗车、半精车 75外圆CA6140 外圆车刀 游标卡尺5 车 3X0.5 倒角 CA6140 端面车刀6 钻-扩-铰 25 孔 四面组合钻床麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规7 钻 4 孔 四面组合钻床麻花钻 卡尺、塞规8 钻-铰-精铰 10 孔 四面组合钻床麻花钻、铰刀 卡尺、塞规9 钻 9 孔 四面组合钻床麻花钻 卡尺、塞规10 钻-铰-精铰 14 孔 四面组合钻床麻花钻、铰 卡尺、塞规11 铣 R33 圆弧 数控铣床 立铣刀 游标卡尺12 去毛刺 钳工台 平锉13 清洗 清洗机14 终检 塞规、卡尺、百分表等4.加 工 余 量 、 工 序 尺 寸 和 工 差 的 确 定在这只确定钻-铰-精铰 14 孔的加工余量、工序尺寸和公差。由表 2-28 可查得，精铰余量 Z 精铰 =0.05mm；粗铰余量 Z 粗铰 =0.15mm;钻孔余量 Z 钻 =13.0mm。查表 1-20 可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：IT7；粗铰：IT10；钻：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.018mm;粗铰：0.070mm;钻：0.18mm。10综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：14 0+0.018mm;粗铰13.95 0+0.070mm; 钻 13.0 0+0.18mm,它们的相互关系如下图所示。13.0加加加加0.15 0.050.180.070 0.01813.95145.切 削 用 量 、 时 间 定 额 的 计 算在这只计算钻-铰-精铰 10 孔此工序的切削用量和时间定额。一、切削用量的计算（1）钻孔工步1）背吃刀量的确定 取 ap=13.0mm.2) 进给量的确定 由表 5-22，选取该工步的每转进给量 f=0.1mm/r。3）切削速度的计算 由表 5-22，按铸铁硬度为 200241HBS 计算，切削速度 v 选取为 12m/min,由公式（5-1）n=100