填料箱盖零件的机械加工工艺规程及钻13.5孔的夹具设计

填料箱盖零件的机械加工工艺规程及钻135孔的夹具设计XXXX大学毕业设计说明书学生姓名学号学院专业题目“填料箱盖”零件的机械加工工艺规程及钻135孔的夹具设计指导教师职称职称20年12月5日毕业设计（论文）课题任务书院系专业毕业设计（论文）开题报告说明开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师签署意见及教研室审查后生效。毕业设计（论文）中期报告摘要在机械制造的机械加工，检验，装配，焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和工件的质量。本次设计主要是进行填料箱盖零件的专用夹具的设计，是对我们以往所学知识的总结和对我们所掌握知识的一次扩展。本文主要从工艺规程的指定与夹具的设计两方面出发。根据零件本身的特点，生产类型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。在工艺规程方面确定生产类型，综合考虑其准确度高，生产效率高，消耗经济少等方面，选择一个最优方案；在夹具设计方面，因为是盖体类零件，加工135孔，选择钻床加工，考虑诸多因素拟订最优方案，最终完成本次设计。关键字填料箱盖工艺夹具ABSTRACTTHEMACHINEMADEINTHEMACHINEPROCESSES,EXAMINING,ASSEMBLING,WELDINGWITHHEATHANDLETOWAITCOLDANDHOTCRAFTPROCESSIN,USEAGREATDEALOFTONGS,INORDERTOTHEGEARINGPROCESSOBJECT,MAKINGITOCCUPYRIGHTPOSITIONTOPROMISETHEQUALITYOFSPAREPARTSANDWORKPIECETHISDESIGNISMAINLYTHEDESIGNOFAPPROPRIATIONTONGSWHICHCARRIESSTUFFINGBOXCOVERSPAREPARTS,ISTALLYUPTHEKNOWLEDGETHATWELEARNBEFOREANDTOTHEONCEEXPANDINGOFTHEKNOWLEDGETHATWECONTROLTHISTEXTMAINLYSETSOUTFROMTHEDESIGNBOTHSIDEOFTHESPECIFYINGOFCRAFTRULESDISTANCEANDTHETONGSACCORDINGTOTHECHARACTERISTICSOFSPAREPARTS,THEFUNCTIONPRODUCEDTYPEANDSPAREPARTSWHILECONCRETELYWORKINGCHOICETHECRAFTRULESDISTANCEANDTONGSINTHECRAFTRULESDISTANCEASPECTASSURANCEPRODUCEATYPE,COMPREHENSIVECONSIDERITSCCURATEDEGREEHIGH,PRODUCEANEFFICIENCYISHIGH,CONSUMEECONOMYLITTLEETCASPECT,CHOOSETHESUPERIORPROJECTDESIGNASPECTINTHETONGS,BECAUSEOFISCOVERBODYSPAREPARTS,PROCESS135BORES,THECHOICEDRILLSABEDTOPROCESS,CONSIDERINGMANYFACTORSTODRAWUPTHESUPERIORPROJECT,ENDCOMPLETIONORIGINALLYTIMEDESIGNKEYWORDSSTUFFINGBOXCOVERCRAFTJIG目录前言11零件的分析211零件的作用212零件的工艺分析22工艺规程设计321毛坯的制造形式322基准面的选择3221粗基准的选择4222精基准的选择423制订工艺路线4231工艺线路方案一4232工艺路线方案二4233工艺方案的比较与分析524机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定525确定切削用量及基本工时6251工序车削端面、外圆6252工序粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角8253工序钻扩32MM、及锪43MM孔。转塔机床C365L11254工序钻6135,2M106H,4M106H深孔深2413255工序精车65MM的外圆及与80MM相接的端面15256工序精、粗、细镗004660H80MM孔17257825892592510工序铣60孔底面1工序磨60孔底面1工序工序镗研磨60MM孔60MM底孔沟底槽19面203专用夹具设计2031问题的指出2032夹具设计20321定位基准的选择20322切削力及夹紧力的计算2133定位误差的分析2234夹具设计及操作的简要说明22参考资料22致谢23附录错误未定义书签。前言课程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课程设计,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1解各加工工序的加工过程,查阅了大量的资料,在张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，我希望通过这次课程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，恳请张老师给予指教。1零件的分析11零件的作用题目所给定的零件是解放牌汽车的填料箱压盖（附图1），其主要作用是与轴配合使用达到应有作用12零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（查表1428机械制造工艺设计简明手册）1以65H5（00013）轴为中心的加工表面。包括尺寸为65H5（00013）的轴，表面粗糙度为16,尺寸为80的与65H5200360（00013）相接的肩面,尺寸为100F80090与65H5（0013）同轴度为00250046的面尺寸为60H50与65H5（00013）同轴度为0025的孔00462以60H50孔为中心的加工表面0046尺寸为78与60H80垂直度为0012的孔底面,表面粗糙度为04,须研磨00463以60H80孔为中心均匀分布的12孔,6135,4M106H深20孔深24及4M106H4其它未注表面的粗糙度要求为63,粗加工可满足要求2工艺规程设计21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。22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。3221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。）222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；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。23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。231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6135孔,2M106H,4M106H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0046孔。工序粗、精、细镗60H8（0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。232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。4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0046孔。工序粗、精、细镗60H8（0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6135孔,2M106H,4M106H深20孔深24的孔及攻螺纹工序去毛刺，终检。233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0046孔。精加工外圆面和60H8（0；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6135孔,2M106H,4M106H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6135孔,2M106H,4M106H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0046孔。工序粗、精、细镗60H8（0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”。24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。5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RA63UM,只要粗车就可满足加工要求,以155为例,2Z5MM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221,铸件轮廓尺寸长度方向100160MM,故长度方向偏差为25MM长度方向的余量查表224,其余量值规定为3035MM现取30MM。、43内孔。毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，RA为（3）3263,钻扩即可满足要求。0046（4）内孔60H80。要求以外圆面65H5（0定位，铸出毛坯孔30。0013）查表239,粗镗5952Z45精镗5992Z040046细镗60H802Z010046560H80孔底面加工按照工艺手册表2321及23231研磨余量Z00100014取Z00102磨削余量Z0203取Z033铣削余量Z30030012696底面沟槽采用镗削,经过底面研磨后镗可保证其精度Z0576135孔及2M106H孔、4M106H深20孔。均为自由尺寸精度要求。16135孔可一次性直接钻出。2查工艺手册表2320得攻螺纹前用麻花钻直径为85的孔。钻孔85攻螺纹M1025确定切削用量及基本工时251工序车削端面、外圆本工序采用计算法确定切削用量6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RA为63。机床C6201卧式车床。刀具刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16MMX25MM,KR90,R015012RR05MM。计算切削用量（1）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3125MM，则毛坯长度方向的最大加工余量为425MM,分两次加工,AP2MM计。长度加工方向取IT12级，取004MM。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14,当刀杆16MMX25MM,AP2MM时,以及工件直径为160时。F0507MM/R按C6201车床说明书（见切削手册表130）取F05MM/R计算切削速度按切削手册表127,切削速度的计算公式为VCCVTAPFMXVYVKVM/MIN21式中,CV158,XV015,YV04,M02。修正系数KV见切削手册表128,即KMV144,KSV08,KKV104,KKRV081,KBV097所以VC15814408104081097020150460205667M/MIN确定机床主轴转速NS1000VC1000667253R/MIN31484D按机床说明书（见工艺手册表428）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V80M/MIN计算切削工时，按工艺手册表621,取7L84242MM,L13MM,L20MM,L30MMT423M305052059MIN（2）粗车160端面确定机床主轴转速NVCS1000D1000667314160133R/MIN按机床说明书（见工艺手册表428）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V754M/MIN计算切削工时，按工艺手册表621,取L160280MM,L13MM,L20MM,L30MMT803M150052221MIN（3）粗车160与104连接之端面L160104228MM,L13MM,L20MM,L30MMT283M150052082MIN252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14VCVCTMAXVYKVM/MINPFV15860022015050414408104081097667M/MIN确定机床主轴转速N1000VCSD1000667314104204R/MIN8按机床选取N230R/MIN。所以实际切削速度VDN314104230751M/MIN10001000检验机床功率主切削力FCCFCAPXFCFYFCVCNFCKF22C式中CFC900,XFC10,YFC075,NFC015KMFHBNF20004102190190KKR073所以FC9001505075667015102073598N切削时消耗功率PCFCVC5986670665KW44610610由切削手册表130中C6301机床说明书可知,C6301主电动机功率为78KW,当主轴转速为230R/MIN时,主轴传递的最大功率为24KW,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FC598N,径向切削力FP按切削手册表129所示公式计算FPCFPAPXFPFYFPVCNFPKFP23式中CFP530,XFP09,YFP075,NFP0KMPHBNF200101052190190KKR05所以FP5301509050756670105205152N而轴向切削力FFCFFAPXFFFYFFVCNFFKFF式中CFF450,XFF10,YFF04,NFF09KM200NF200081041190190KK117轴向切削力FF45015050460701041117623N取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数U01,则切削力在纵向进给机构可承受的最大纵向力为3550N见切削手册表130,故机床进给系统可正常工作。切削工时TLL1L2式中L105MM,LNF14MM,L20所以T105466705327MIN（2）粗车65外圆实际切削速度VDWNW1430565100031000623M/MIN计算切削工时按切削手册表621，取L17MM,L13MM,L20MMTLL1L2NFI1733050520262MIN（2）粗车75外圆取NW305R/MIN实际切削速度VDWNW3143057510001000719M/MIN计算切削工时按切削手册表621，取L83MM,L13MM,L20MM10LL1L2833TNFI305050564MIN（3）粗车100外圆取NW305R/MIN实际切削速度VDWNW314305100100010009578M/MIN计算切削工时按切削手册表621，取L15MM,L13MM,L20MMTLL1L215NF3305050104MIN（4）车槽采用切槽刀，RR02MM根据机械加工工艺师手册表278取F025MM/RNW305R/MIN计算切削工时L9MM,L13MM,L20MMTLL1L2NF9330505008MIN253工序钻扩32MM、及锪43MM孔。转塔机床C365L（1）钻孔25MMF041MM/R（见切削手册表27）R1225M/MIN（见切削手册表213及表214，按5类加工性考虑）NV100012S1000D2530130R/MINW按机床选取NW136R/MIN（按工艺手册表422）所以实际切削速度11VDWNW10002513610001068M/MIN切削工时计算L65MM，L110MM，L24MMTLL1L2NWF65104141MIN136041（2）钻孔32MM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（1213）F钻V（11）V钻23公式中F钻、V钻为加工实心孔时的切削用量，查切削手册得F钻056MM/R（表27）V钻1925M/MIN（表213）并令F135F钻076MM/R按机床取F076MM/RV04V钻77M/MINNS1000V100077766R/MIND32按照机床选取NW78R/MIN所以实际切削速度VDWNW100032781000784M/MIN切削工时计算L17MM，L22MM，L65MMTL1L2L7265122MIN07678NWF（3）锪圆柱式沉头孔43MM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12F按机床取F021MM/R11F钻0602MM/R3311RR钻25833M/MIN33NS1000V1000833617R/MIND31443按机床选取NW58R/MIN所以实际切削速度为VDWNW435810001000783M/MIN切削工时计算L12MM，L20MM，L17MMTL1L2L217N1WF5802156MIN254工序钻6135,2M106H,4M106H深孔深24（1）钻6135F035MM/RV17MM/MIN所以N1000V135401R/MIN按机床选取NW400R/MIN所以实际切削速度为VDWNW135400100010001695M/MIN切削工时L14MM，L23MM，L15MM则TL1L2L4315NWF4000350157MIN13T6T601570942MIN（2）钻2M106H底孔85F035MM/RV13M/MIN所以N1000V487R/MIN85按机床选取NW500R/MIN实际切削速度VDWNW50010008510001335M/MIN切削工时L15MM，L14MM，L23MM则TL1L2LN4315WF5000350126MINT22T201260252MIN（3）4M106H深20，孔深24，底孔85F035MM/RV13M/MIN所以N1000V85487R/MIN按机床选取NW500R/MIN实际切削速度VDWNW85500100010001335M/MIN切削工时L24MM，L14MM，L20MM则TL1L2L4024N0WF50003516MIN14T34T4016064MIN（4）攻螺纹孔2M106HR02M/S12M/MIN所以NS382R/MIN按机床选取NW315R/MIN则实际切削速度VDWNW315100010100099M/MIN计算工时L15MM，L13MM，L23MM则TL1L2L1533NWF31510067MINT42T200670134MIN（5）攻螺纹4M10R02M/S12M/MIN所以NS382R/MIN按机床选取NW315R/MIN则实际切削速度VDWNW103151000100099M/MIN计算工时L20MM，L13MM，L20MM则TL1L2L2030N0083MINWF3151T54T40083033MIN255工序精车65MM的外圆及与80MM相接的端面车床C616（1）精车端面Z04MM15AP02MMF01MM/R计算切削速度按切削手册表127，切削速度的计算公式为（寿命选T90MIN）VCCVKVM/MINTMAPXVFYV式中CV158，XV015,YV04，M015修正系数KV见切削手册表128所以VCCVTMAPVFXYVKV15814408104081097257M/MIN015015046002011000VC1000257NS1023R/MINDW80按机床说明书（见工艺手册表428）与1023R/MIN。如果选995R/MIN，则速度损失较大。所以实际切削速度V120080301M/MIN1000计算切削工时按工艺手册表621取L8065125MM，L12MM，L20MM，LS0则2TL1L2LLS1252002048MINI120001NWF（2）精车65外圆2Z03F01MM/RVCCVKVM/MINTMAPXVFYV式中CV158，XV015,YV04，M015修正系数KV见切削手册表128所以VCCVTMAPVFXYVKV15814408104081097257M/MIN0150150460020116NW1200R/MIN所以实际切削速度V120065245M/MIN1000计算切削工时L17MM，L13MM，L20MM则TL1L2L17302033MINI120001NWF（3）精车外圆100MM2Z03MMZ015MMF01MM/RVC257M/MIN取NW1200R/MIN实际切削速度12001003768M/MIN1000V计算切削工时L30MM，L13MM，L20MM则TL1L2L3030206MINI120001NWF0046256工序精、粗、细镗60H80MM孔（1）粗镗孔至595MM2Z45MM则Z225MMNW1000V100035185R/MIND60查有关资料，确定金刚镗床的切削速度为V35M/MIN，F08MM/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。L78MM，L13MM，L20MM则17TL1L2L78303164MINI18508NWF（2）精镗孔至599MM2Z04MM，Z02MMF01MM/RV80M/MINNW1000V100080425R/MIND31460计算切削工时L78MM，L13MM，L20MM则TL1L2L78302381MINI42501NWF0046（3）细镗孔至60H80MM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。AP005MMF01MM/RNW425R/MINV80M/MIN257工序铣60孔底面铣床X63铣刀选用立铣刀D10MML115MM齿数Z4切削速度参照有关手册，确定V15M/MINAW7MMNS1000V1000154777R/MINDW10采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4239）取NW475R/MIN故实际切削速度为VDWNW1000104751000149M/MIN18当NW475R/MIN时，工作台的每分钟进给量FM应为FMFZZNW0084475150MM/MIN查机床说明书，刚好有FM150M/MIN故直接选用该值。计算切削工时L（60MM30MM）30MMTM3015002MIN倒角1X45采用90锪钻258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A36KV6P20X6X8MM切削用量的选择砂轮转速N砂1500R/MIN，V砂275M/S轴向进给量FA3MM径向进给量FR0015MM切削工时计算当加工一个表面时TK12LBZB10000RF（见工艺手册表628）AFR式中L加工长度L30MMB加工宽度B30MMZB单位加工余量ZB02MMK系数K11R工作台移动速度（M/MIN）FA工作台往返一次砂轮轴向进给量FV工作台往返一次砂轮径向进给量则T23030111000103001544MIN259工序镗60MM孔底沟槽内孔车刀保证T05MM，D2MM192510工序研磨60MM孔底面采用手工研具进行手工研磨Z001MM3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。经过与指导老师协商，决定设计第工序道工序钻135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。31问题的指出本夹具主要用来钻135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。32夹具设计321定位基准的选择由零件图可知，12孔中，6135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20加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。322切削力及夹紧力的计算刀具高速钢麻花钻头，尺寸为135。则轴向力见工艺师手册表284FCFD0ZFFYFKF31式中CF420，ZF10,YF08,F035KFHB190NF20019013107F42013510035081072123N转矩TCZTTD0FYTKT式中CT0206,ZT20,YT08T020613520035081071734NM功率PMTV30D1734169550726KW03013在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数KK1K2K3K4式中K1基本安全系数，15K2加工性质系数，11K3刀具钝化系数,11K4断续切削系数,11则F/KF1511111121234239N气缸选用100MM。当压缩空气单位压力P06MPA,夹紧拉杆D25MM。N10022