填料箱套筒的工艺规程及钻孔夹具设计

摘 要本次设计主要针对汽车填料箱套筒的生产技术特点,综述了制造技术及其装备的主要问题,重点分析介绍工艺流程、工艺基准的关键作用,变形对加工精度的影响,检测技术配套及填料箱盖套筒的工作环境和受力情况等关键问题的设计说明。填料箱套筒的机械加工工艺流程和在加工过程中的专用夹具设计。通过设计使我们更进一步熟悉了产品加工设计的全过程，在制定加工方案的时候，充分考虑其经济性和可行性。本次设计由于时间有限，再加上我的水平有限，难免有不足之处，敬请老师包涵。【关键词】 ：填料箱套筒； 工艺； 夹具Abstract：The design of the main vehicle for stuffing box sleeve production technology characteristic, summarized the manufacture technology and equipment problems, focuses on the analysis of the technological process, the craft datum key function, deformation and its influence on machining precision, detection technology and supporting the stuffing box cover sleeve working conditions and stress situation of such key issues as the design description.Stuffing box sleeve machining process and in the process of designing special clamp. Through the design made us further to be familiar with the product processing of the entire design process, the formulation processingplan time, fully consider its economy and feasibility.This design because of the limited time, coupled with my limited level, there is inadequate, please teacher inclusion.Key words: Stuffing box sleeve; technology; fixture目 录前 言3第一章 零件的分析41.1 零件的作用41.2 零件的工艺分析4第二章 工艺规程设计52.1 毛坯的制造形式52.2 基准面的选择52.2.1 粗基准的选择52.2.2 精基准的选择52.3 制订工艺路线52.3.1 工艺线路方案一62.3.2 工艺路线方案二62.3.3 工艺方案的比较与分析62.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定72.5 确定切削用量及基本工时82.5.1 工序：车削端面、外圆 82. 5. 2 工序：粗车65, 80, 75, 100外圆以及槽和倒角102.5.3 工序：钻扩mm、及锪孔。转塔机床C365L 142.5.4 工序：钻613.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24 162.5.5 工序：精车65mm的外圆及与80mm相接的端面 192.5.6 工序：精、粗、细镗mm孔 222.5.7 工序：铣60孔底面 232.5.8 工序：磨60孔底面. 242.5.9 工序：镗60mm孔底沟槽 252.5.10 工序：研磨60mm孔底面 26第三章 专用夹具设计263.1 问题的指出263.2 夹具设计263.2.1 定位基准的选择263.2.2 切削力及夹紧力的计算263.3 定位误差的分析273.4 夹具设计及操作的简要说明25结束语29参考资料30结束语31前 言毕业设计是高等工业学校教学中的一个主要组成部分,是专业学习过程是最后的一个主要的实践性的教学环节,是完成工程师基本训练的重要环节，是培养学生独立思考和科学工作方法重要的实践性的过程。设计的目的和要求在于培养学生综合运用所学知识和技能去分析和解决机械工程实际问题的能力.熟练生产技术的工作的一般方法,培养学生树立工程技术必备的全局观点,生产观点和经济观点。树立正确的设计思想和严肃认真的工作态度,培养学生调查研究,查阅技术文献资料,手册进行工程运筹,图样的绘制及编写技术文件的独立工作能力.毕业设计,通过到工厂的实际调研,对设计内容有了基本的了解,并仔细观察和了解各加工工序的加工过程,查阅了大量的资料,在王其松老师的指导下完成了设计任务,并编写了设计说明书。就我个人而言，我希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的技术工作打下一个良好的基础。由于能力和经验的有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。第一章 零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是解放牌汽车的填料箱套筒，其主要作用是与轴配合使用，达到应有作用。1.2 零件的工艺分析填料箱套筒的零件图中规定了一系列技术要求：（查表1.4-28机械制造工艺设计简明手册）1.以65h5（）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80的与65h5（）相接的肩面, 尺寸为100f8()与65H5（）同轴度为0.025的面. 尺寸为60h5()与65h5（）同轴度为0.025的孔。2.以60h5()孔为中心的加工表面。尺寸为78与60H8()垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨.3. 以60H8()孔为中心均匀分布的12孔,6-13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-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。第二章 工艺规程设计2.1 毛坯的制造形式零件材料为HT200钢，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。2.2 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，更严重的，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。2.2.1 粗基准的选择 对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）2.2.2 精基准的选择按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；互为基准原则，为基准原则），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。精加工外圆也可用该外圆本身来定位，即安装工件时，用支承轴颈本身找正。2.3 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。2.3.1 工艺线路方案一工序 铣削左右两端面。 工序 粗车65，85，75，155外圆及倒角。工序 钻30孔、扩32孔，锪43孔。工序 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。工序 精车65外圆及与80相接的端面。工序 粗、精、细镗60H8（孔。工序 铣60孔底面工序 磨60孔底面。工序 镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 去毛刺，终检。2.3.2 工艺路线方案二工序 车削左右两端面。工序 粗车65，85，75，155外圆及倒角。工序 钻30孔、扩32孔，锪43孔。工序 精车65外圆及与80相接的端面。工序 粗、精、细镗60H8（孔。工序 铣60孔底面。工序 磨60孔底面。工序 镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。工序 毛刺，终检。2.3.3 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60H8（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 精车65外圆及与80相接的端面。然后工序 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 车削左右两端面。工序 粗车65，85，75，155外圆及倒角。工序 钻30孔、扩32孔，锪43孔。工序 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。工序 精车65外圆及与80相接的端面。工序 粗、精、细镗60H8（孔。工序 铣60孔底面。工序 磨60孔底面。工序 镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 去毛刺，终检。以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“填料箱套筒”零件材料为HT200钢，硬度为HBS190241，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(65、80、75、100、91、155)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84、104、160的阶梯轴式结构，除65以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值为R=6.3um,只要粗车就可满足加工要求,以155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。查机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册表2.2-1,铸件轮廓尺寸(长度方向100160mm,故长度方向偏差为 mm.长度方向的余量查表2.2-4,其余量值规定为3.03.5 mm.现取3.0 mm。（3）32，43内孔。毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，R 为6.3um,钻和扩即可满足要求。（4）内孔60H8()。要求以外圆面65h5（）定位，铸出毛坯孔30。查表2.3-9,粗镗59.5 2Z=4.5精镗59.9 2Z=0.4细镗60H8() 2Z=0.1(5) 60H8()孔底面加工.按照表2.3-21及2.3-23研磨余量 Z=0.0100.014mm 取Z=0.010mm磨削余量 Z=0.20.3mm 取Z=0.3mm铣削余量 Z=3.00.30.01=2.69mm(6)底面沟槽.采用镗削,经过底面研磨后镗可保证其精度.Z=0.5mm。(7) 613.5孔及2M106H孔、4M106H深20孔。均为自由尺寸精度要求。613.5孔可一次性直接钻出。查工艺手册表2.320得攻螺纹前用麻花钻直径为8.5的孔。钻孔8.5 攻螺纹 M102.5 确定切削用量及基本工时2.5.1 工序：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65、155端面及65、80、75、100，155外圆，表面粗糙度值：R =6.3um。机床：C6201卧式车床。刀具：刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16mm25mm,k=90,r=15，=12，r=0.5mm 。计算切削用量：粗车65、155两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:根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册表1.4,当刀杆16mm25mm, a=2mm时,以及工件直径为160时，f=0.50.7mm/r。按C6201车床说明书（见切削手册表1.30）取f=0.5 mm/r计算切削速度，按切削手册表1.27（1）切削速度的计算公式为： V=(m/min)式中,=1.58, = 0.15, y= 0.4,m = 0.2。 修正系数k见切削手册表1.28,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=253(r/min)按机床说明书（见工艺手册表4.28）与253r/min相近的机床转速有230r/min及305r/min。现选取305r/min。如果选230m/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，按工艺手册表6.2-1,取 , , , t=0.59(min) （2）粗车160端面确定机床主轴转速:n=133(r/min)按机床说明书（见工艺手册表4.28）与133r/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，按工艺手册表6.2-1,取, , t=2.21(min)（3） 粗车160与104连接之端面, , , t=0.82(min)2.5.2 工序：粗车65, 80, 75, 100外圆以及槽和倒角切削深度:先84车至80以及104车至100。进给量: 见切削手册表1.4 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式中：CF=900, x=1.0 , y=0.75 , n=-0.15k= k=0.73所以 F=900切削时消耗功率：P=由切削手册表1.30中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按 切削手册表1.29所示公式计算：F=CFafVk式中: CF=530, x=0.9, y=0.75, n=0k=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=0k=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(见表1.30),故机床进给系统可正常工作。切削工时： t=式中： , , 所以t=（2） 粗车65外圆 实际切削速度 ： V= 计算切削工时： 按表6.2-1，取 , , t=（2） 粗车75外圆取 n= 305r/min实际切削速度 ： V=计算切削工时： 按表6.2-1，取 , , t=（3） 粗车100外圆取 n=305r/min实际切削速度 ：V=计算切削工时： 按表6.2-1，取 , , t=（4） 车槽.采用切槽刀，r=0.2mm根据机械加工工艺师手册表27-8取 f=0.25mm/rn=305r/min计算切削工时：, , t=2.5.3 工序 钻扩32mm、及锪43mm孔。钻孔25mmf=0.41mm/r（见切削手册表2.7）r=12.25m/min（见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）按机床选取：=136r/min（按工艺手册表4.2-2）所以实际切削速度：切削工时计算：= 65 mm ， = 10 mm， = 4 mm=（2） 钻孔mm根据有关资料介绍，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=（1.21.3）v=（）公式中、为加工实心孔时的切削用量，查切削手册得 =0.56 mm/r（表2.7）=19.25 m/min（表2.13）并令： f = 1.35 =0.76 mm/r按机床取f =0.76 mm/rv=0.4 m/min =7.7 m/min按照机床选取所以实际切削速度：切削工时计算：， ， =锪圆柱式沉头孔根据有关资料介绍，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/21/3，故f=按机床取f=0.21mm/rr=按机床选取：所以实际切削速度为：切削工时计算：， ， =2.5.4 工序 钻613.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24（1） 钻6-13.5f=0.35mm/rV=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：， ， 则：=（2） 钻2底孔8.5f=0.35mm/rv=13m/min所以：n=487r/min按机床选取实际切削速度切削工时， ， 则：=（3） 4深20，孔深24，底孔8.5f=0.35mm/rv=13m/min所以： n=487r/min按机床选取实际切削速度:切削工时， ， 则：=攻螺纹孔2r=0.2m/s=12m/min所以： 按机床选取则实际切削速度 ： 计算工时：， ， =攻螺纹4-M10r=0.2m/s=12m/min所以： 按机床选取则实际切削速度：计算工时：， ， 则：=2.5.5 工序：精车65mm的外圆及与80mm相接的端面车床：C616精车端面 计算切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=90min）式中， ， 修正系数见切削手册表1.28所以： 按机床说明书（见工艺手册表4.2-8）与1023r/min。如果选995r/min，则速度损失较大。所以实际切削速度 计算切削工时按工艺手册表6.2-1取， ， ， 则：=精车65外圆 式中， ， 修正系数见切削手册表1.28所以: 所以实际切削速度:计算切削工时， ， 则：=（3） 精车外圆100mm 取 实际切削速度：计算切削工时：， ， 则：=2.5.6 工序：精、粗、细镗mm孔粗镗孔至59.5mm 则： 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。， ， 则：=精镗孔至59.9mm 计算切削工时：， ， 则：=细镗孔至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。 2.5.7 工序：铣60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（见工艺手册表4.2-39）取 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： 倒角1x45采用90锪钻2.5.8 工序：磨60孔底面选择磨床：选用MD1158（内圆磨床）选择砂轮：见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为A36KV6P 2068 mm切削用量的选择：砂轮转速 ， 轴向进给量 径向进给量 切削工时计算：当加工一个表面时（见工艺手册表6.2-8）式中 ：加工长度 ：加工宽度 ：单位加工余量 ： 系数 ： 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 2.5.9 工序：镗60mm孔底沟槽内孔车刀 保证t=0.5mm，d=2mm2.5.10 工序：研磨60mm孔底面采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm第三章 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。决定设计第6道工序钻12孔的钻床专用夹具，夹具将用于Z3025摇臂钻床。刀具为麻花钻。3.1 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。3.2 夹具设计3.2.1 定位基准的选择由零件图可知，12孔中，613.5在圆周上均匀分布,2M10，4M10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65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12孔进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。3.2.2 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：见工艺师手册表28.4F=Cdfk 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 转矩T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8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 气缸选用100mm ， P=0.6MP,夹紧拉杆D= P=0.6MP,夹紧拉杆D=25mmN= NF, 钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416因为F F所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。3.3 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。3.4 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。 钻床夹具的装配图及零件图分别见附图2及附图3。结束语这次毕业设计在我自己的努力和老师的辛勤指导下，经过一系列的工作终于完成了。通过此次设计使我感悟到了毕业设计的重要性和必要性，为我们能够更好地迈入工作岗位做了充分的准备，是我由学生向技术人员转变的重要过渡，