液压缸端盖加工工艺规程及专用夹具设计【含CAD图纸、说明书】
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南昌理工学院本科毕业生论文学 科 类：工科 学 号 学校代码： 密 级：2016届生毕业论文液压缸端盖加工工艺规程及专用夹具设计院 系： 专 业： 姓 名： 指导教师： 毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文液压缸端盖加工工艺及夹具设计是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人独自承担。 作 者 签 名： 指导教师签名： 2015年 月 日摘 要摘要内容：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，首先我们要熟悉零件,题目所给的零件是端盖。首先要了解端盖的作用，然后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。最后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定端盖的加工路线图，制定该工件的夹紧方案。在设计专用夹具方面时，首先我们必须要明白夹具在零件加工中起到非常重要的作用。机床夹具的作用可归纳为以下几个方面：1机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。2机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间，提高了生产效率。3采用机械、气动、液压等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。4利用机床夹具，可以使机床的加工工艺范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。关键词 液压缸；端盖；工艺设计；夹具AbstractMechanical manufacturing technology curriculum design is finished we learn all the basic course of the University, technology and the most basic course after course of. This is our prior to graduation design to learn the course of an in-depth and comprehensive review of the total, is also a theory with practical training.therefore, it occupies the important position in our four years of University life. First of all we must familiar with the parts, the parts subject to the end cover. Understand the role of the cover, then according to the nature of parts and components in the face of the map on the roughness determine the size and mechanical The machining allowance. According to another location and then we set the benchmark fine first base, established after the benchmark crude, finalizing the cover of the road map, the enactment of the workpiece clamping programme. In terms of special fixture design,first of all we have to understand that zhe fixture has played a very important role in parts processing. The function of machine tool fixture can be summarized as the following respects: 1 Machine tool fixture can accurately determine the workpiece and the relative position between the fixture and machine tools, can ensure the machining accuracy of machine tool fixture. 2 The workpiece positioning and stepping up quickly and reduce the auxiliary time, improve the production efficiency. 3 Use to institutions,such as mechanical, pneumatic ,hydraulic,can reduce the labor intensity of workers. 4 Use of machine tool fixture ,can make the processing scope of machine tools such as horizontal lathe tool post installs jig boring ,boring on casing hole for processing. 【Key words】 Hydraulic cylinder;The end cover;Process design目 录一、 绪论1 1.1 本课题设计的目的和意义1 1.2 机械加工工艺与夹具设计的必要性1 1.3 工艺与夹具设计的现状及发展趋势2 1.3.1 夹具的现状及发展趋势2 1.3.2 工艺的现状及发展趋势2 1.4 质量、生产率和经济性关系分析3 二、零件分析5 2.1 端盖的零件图5 2.2 端盖零件的作用5 2.3 端盖零件的结构特点6 2.4 端盖零件的技术要求分析6三、确定毛胚及绘制毛坯简图8 3.1 确定毛坯的种类8 3.2 毛坯的形状与尺寸的确定8 3.2.1 估算锻件质量 8 3.2.2 确定锻件的复杂系数8 3.2.3 确定锻件的材质系数 9 3.2.4 确定分模9 3.2.5 查表确定锻件的加工余量9 3.2.6 确定毛坯尺寸9 3.3 确定毛坯公差9 3.4 确定毛坯的技术要求 103.4.1 起模角 10 3.4.2 圆角半径 10 3.4.3 热处理 11四、工艺规程设计12 4.1 工艺路线的拟订12 4.2 工序的划分12 4.3 基准面的选择12 4.3.1 粗基准选择12 4.3.2 精基准选择13 4.4 机械加工顺序的安排14 4.4.1 机械加工顺序14 4.4.2 划分加工阶段15 4.4.3 确定加工顺序15 4.4.4 热处理工序安排16 4.4.5 辅助工序安排16 4.4.6 加工工艺过程16 4.5 工序加工余量的确定17 4.5.1 外圆表面加工17 4.5.2 内孔加工17 4.5.3 端面加工余量18 4.6 工序尺寸及公差的确定18 4.6.1 径向尺寸确定18 4.6.2 轴向尺寸计算20 4.7 切削用量选择21 4.7.1 选择原则21 4.7.2 选择方法: 查表修正法21 4.7.3 切削力计算和切削功率校核23 4.7.4 时间定额的确定23 4.7.5 工艺方案经济分析25五、专用夹具的设计26 5.1 夹具的设计的目的与要求26 5.2 确定定位方案26 5.2.1 选择定位元件26 5.2.2 分析定位误差275.3 确定导向装置28 5.3.1 钻套内径及型号确定28 5.3.2 与钻套相配零件的确定29 5.4 确定夹具机构29 5.4.1 确定夹紧方案30 5.4.2 确定夹紧装置30 5.4.3 计算夹紧力30 5.4.4 确定夹具体在机床上的安装方式及结构31 5.4.5 钻模板和定位元件与夹具体的连接31六、总结32参考文献 33致 谢 34附 录 35 毕业生论文 一、 绪论1.1本课题设计的目的和意义液压缸端盖加工工艺及镗孔刀具、夹具设计为本课题的研究内容，对此研究查阅的大量的资料，首先明白端盖是机械产品中应用最广泛的零件之一，其加工工艺及夹具设计是否合理对零件的质量、生产成本影响很大；其次机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。 为了能具体确切的说明过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件，学习研究制定机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题的研究目的。在整个设计过程，我们将会学到以下的知识。 (a) 我们必须仔细了解零件的结构，认真分析零件图，这样就会培养我们独立识图的能力，增强我们对零件图的认识和了解。通过对零件图的绘制，这能增强我们的绘图能力和运用autoCAD软件的操作能力。 (b)制定工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算和定位误差分析等。在整个设计中也是非常重要的，通过对这些设计，不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程和加工尺寸的确定，而且让我们知道工艺路线及加工余量的确定，必须要与工厂实际的机床相适应。这对我们以前学习过的知识的复习，同时也是为以后工作的一个铺垫。 (c)在这个设计过程中，我们还必须要考虑对工件安装和夹紧的设计，因为安装的正确与否直接影响工件加工精度，安装时方便和迅速，又会影响加工辅助时间的长短，从而影响生产率。夹具是加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速安装工件的装置，它对保证加工精度、提高生产率和减轻工人劳动量在一定程度上是有很大的作用。这是整个设计的重点,同样也是一个难点。1.2机械加工工艺与夹具设计的必要性机械加工工艺技术是制造技术的重要组成部分,产品从设计变为产品是必须通过加工才能完成的，工艺是设计和制造的桥梁，产品性能和质量的好坏主要取决于制造过程中工艺水平的高低。将设计图样转化为产品，离不开机械制造工艺与夹具，它是机械制造业的基础，也是生产高科技产品的保障。无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备，它既能降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强度，还可以缩短辅助时间，从而提高劳动生产率，确保并稳定加工精度，保证产品质量，最重要的是还能扩大机床的加工范围和得到升华。1.3工艺与夹具设计的现状及发展趋势1.3.1夹具的现状及发展趋势1、国内夹具行业的现状 我国国内的夹具行业始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅仅能满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当时我国每年尚需进口不少NC机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现在大都是由国内配套，节约了大量的外汇。2、国外夹具行业的现状 从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的夹具，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入WTO和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。1.3.2工艺的现状及发展趋势1、机械制造工艺的发展现状机械制造工艺是机械制造的核心技术，目前我国的机械制造业还处在发展阶段，其中一些先进的工艺已开始应用于机械制造过程中另外，自动控制技术也随着电子计算机技术的发展逐步应用于机械制造中，数控机床、加工中心、自动制造单元、自动制造系统等，而且计算机集中控制的流水线也逐步进入到生成过程，我国目前柔性控制技术还没有完全普及。2、自动化制造工艺的现状首先,自动化制造单元已经得到了逐步的应用，其特点就是由单台或多台的加工中心或者工业机器人、数控机床、物料输送设备组成，其特征就是可以适应多种产品的加工，较为灵活的制造单元可看成是一种小型的自动化系统，是自动化生产与成本节约相配合的产物，而且突出的优点是可以实现单机的自动化，从而提高效率而降低成本，其次是自动化制造系统的实用性得到了推广，这个系统主要是由多台自动化数控机床或者车削中心构成，集中由统一的计算机系统控制，并由物料运输设备进行连接，从而形成了简单的加工流水线，在不停机的状况下实现多品种小批量的机械制造。这种方式已经在我国的企业中逐渐推广。自动化流水线的主要特征是其介在非自动化和中小规模量产自动化系统之间，其加工的设备是加工中心。数控机床也可以采用专用的数控机床组成， 对物料搬运的自动化要求低于自动化制造系统，但是生产的效率提高了。控制方式以离散生产中的自动化制造和连续生产中的分散控制为主导，特征是实现生产线的自动化，这项技术已经在我国得到了完善和提高，已经进入到实用阶段。最后，自动化制造工厂， 即整个制造过程都是由多个自动化制造系统组合起来，配备有自动化程度较高的储运系统，并有计算机系统进行统一的调度和指挥，即从原材料-生产-装配-成品等一系列的生产过程都在“自动化” 的运行中完成。但是这样的自动化工厂在我国还并不多见。1.4质量、生产率和经济性关系分析经济性一般是指生产成本的高低，所谓经济性好是指生产成本低。生产成本是制造一个零件或产品所必需的一切费用的总和，它不仅包括劳动者在生产中付出的体力和脑力劳动的付出，而且还包括厂房、设备、工具、材料和动力等消耗。提高机械加工的生产率和经济性对于机械制造企业来说是至关重要的。用最小的劳动消耗换取最大的经济效益是一切企业的首要任务和终极目标，而提高劳动生产率和改善经济性是实现这一目标的两条根本途径。从一定意义上讲，高产与低耗是一致的。因为生产率的提高意味着产品总的制造时间缩短，也就是劳动力的节约。然而，高产与低耗又是有一定矛盾的。例如，对具体工序来说，使成本最低的切削用量一般与生产率最高的切削用量不同，而生产率最高的加工方法又往往不是最经济的法子，如用数控机床或加工中心加工一般的零件。因此，在机械制造过程中，必须权衡得失，处理好两者之间的关系，使企业的利益最大化。产品的质量、成本和交货期是衡量企业生产管理成败的三要素。质量、成本、交货期三者是相互联系又相互制约的。提高质量可能引起成本增加；增加数量可能降低成本；为了保证交货期而过分赶工，可能引发成本的增加和质量的下降。提高生产率和经济性要以保证产品质量合格为重重之重。总之，要在保证质量的前提下提高生产率，在提高生产率的同时又必须注意经济效率。二、 零件分析2.1端盖的零件图图2-1液压缸端盖零件图2.2端盖零件的作用 液压缸端盖是组成液压缸的重要零件，将它装配在缸体上，起到了支撑、密封和传递动力的作用。端盖零件的一般作用为轴承外圈的轴向定位，防尘和密封，除本身可以防尘和密封外，也常和密封件配合以达到密封的作用，位于车床电动机和主轴箱之间的端盖，主要起到传递扭矩和缓冲吸震的作用，使主轴箱的转动平稳。因此该类零件应该具有足够的强度、钢度、耐磨性和韧性，以满足端盖的工作条件。该零件的主要工作表面是左右端面以及左端面的外圆表面，在设计工艺规程时必须着重考虑。端盖加工工艺的可行性与合理性直接会影响零件的品质、生产成本和使用寿命等。此零件通过与液压缸配合，并用6M8螺丝连接在缸体上。孔的要求是与活塞杆相配合，活塞杆以此孔导向伸出缸外传递运动和动力。端盖上的RC1/4锥螺纹与油管接头连接接通油管，液压油通过两个垂直的孔流出和流进液压缸内，使活塞能运动起来。2.3端盖零件的结构特点 因为零件的结构对机械加工工艺过程有极大的影响，所以要对零件进行结构的工艺性审查，目的是使它能在满足使用功能的前提下，且符合一定的工艺性要求，以便在现有的条件下能用比较经济、合理的方法能把它制造出来。不同的生产类型和不同的生产条件对零件结构所提出的要求姑且是不一样的。该零件的表面主要是由内孔、外圆、螺纹孔等组成，其结构形状不太复杂，结构工艺性较好。2.4端盖零件的技术要求分析要求较高表面有：外圆，Ra为1.6m；孔，Ra为1.6m; 孔，Ra1.6m及右台阶面。除尺寸精度较细的粗糙度外，还有相互位置精度相对的同轴度公差为均为0.02；右台阶面相对垂直公差为0.05。另外，Rc1/4螺纹加工属于特形表面加工。表2-1 端盖零件技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm精度等级表面粗糙度/m形位公差/mm120外圆120IT126.385外圆IT61.680外圆80IT126.355内孔5512.545内孔IT81.625内孔IT71.610油孔（径向）10IT116.310油孔（轴向）10IT116.3610螺钉孔10IT116.3Rc1/4锥螺纹Rc1/43M6螺纹M67H3.2左端面IT106.3左台阶面IT86.3右端面IT1012.5右台阶面IT61.6三、确定毛坯及绘制毛坯简图3.1确定毛坯的种类零件的毛坯对零件的机械加工工艺规程、材料消耗、加工劳动量等有很大影响，因此正确地选择毛坯种类和制造方法是极其重要的。此端盖零件材料为35号钢，考虑零件在机床运行过程中所受到的冲击力并不是很大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，因此决定用木模手工砂型铸件毛坯。选用的铸件尺寸公差等级为CT-10。这对提高生产率，保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。3.2毛坯形状与尺寸的确定3.2.1估算锻件质量将锻件分成左、中、右三部分计算。毛坯的单边余量估算值为2mm锻件的体积计算公式 ： (式31)其中r为半径，h为高所以： 锻件的质量计算公式 ： （式32） 其中为密度3.2.2确定锻件的复杂系数S锻件外部包容件质量 则： 查手册P31 得知 级3.2.3确定锻件的材质系数M35号钢碳的质量分数为0.35%查手册P31 得知 3.2.4确定分模面选120外圆中间为分模面，形状为平直对称3.2.5查表确定锻件的加工余量查手册P35表2-13锻件内外表面加工余量为厚度方向：Z=1.72.2 （单边）水平方向：Z=1.72.2 （单边）3.2.6确定毛坯尺寸当表面中需粗加工时（切削一次）取最小值当表面需粗加工半精加工时取最大值当表面需粗加工半精加工精加工时再加上适当的精加工余量确定毛坯尺寸如下：120 外圆毛坯尺寸为：120+2+2=124（=4）85 外圆毛坯尺寸为：85+2+2+1=90 (=5)55 内孔毛坯尺寸为：55-2-2=51（=4）80外圆毛坯尺寸为：80+2+2=84 (=4)45内孔毛坯尺寸为：45-2-2-1=40 (=5)右台阶端面余量为3mm 其余端面余量为2mm3.3确定毛坯公差依据 查手册P33表2-10 锻件长度、宽度、高度公关表得：124 的 es=+1.7 ei=-0.8 90 的 es=+1.5 ei=-0.6 51 的 ES=+0.6 EI=-1.4 80 的 es=+1.4 ei=-0.6 40 的 ES=+0.6 EI=-1.4其余尺寸的 es=+1.2 ei=-0.6再查手册P34 表2-11 锻件的厚度公差表得：锻件的厚度偏差 es=+1.2 ei=-0.43.4 确定毛坯的技术要求根据查表的方法确定各表面的加工总余量和余量公差。毛坯总余量确定以后，便可绘制毛坯图，其表示方法和步奏如下：（1）用双点划线画出已简化去次要细节零件图的主要视图，再把已经确定的加工余量叠加在各相应被加工表面上，这样就得到毛坯轮廓，可用粗实线表示。（2）为表达清楚内部某些结构，和一般零件图一样可画出必要的剖视、剖面。在剖面（视）图上用交叉线表示加工余量。对于由实体上加工出来的槽和孔，可不必这样表达。（3）在图上标注毛坯的主要尺寸及其公差，次要尺寸可不标注公差。可在毛坯图上注出成品尺寸（基本尺寸），但应加上括号。（4）标明毛坯零件的必要技术条件，如毛坯的精度、热处理的方法及硬度、圆角尺寸、拔模斜度、表面质量要求等。3.4.1起模角 取外起模角= 内起模角3.4.2圆角半径取外圆角半径 r=1.5内圆角半径 r=53.4.3热处理正火 HBS210240绘制毛坯简图 图3-1 毛坯简图四、工艺规程设计4.1工艺路线的拟订零件的各加工表面加工方法和加工次数是制定工艺路线的主要内容。主要遵循零件各加工表面本身的技术要求完成的，同时还要综合考虑实际生产类型。因为零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同，所以对某一零件，往往不是单独在一种机床上、用某一种加工方法就能完成的，而是经过一定的工艺过程才能对其完成加工。因此，不仅要根据零件的具体要求，结合现场设备具体条件，对零件的各组成表面选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，逐步地把零件加工出来。 液压缸端盖工艺路线的拟定关键是工序的划分和定位基准的选择。在设计开始的过程之前，我们必须要认真分析零件图，了解零件的结构特点和知晓相关的技术要求，对零件的每一个细节，都应仔细的分析理解和推敲揣摩，如零件加工表面的平行度、粗糙度及垂直度，特别是零件的内孔和基准端面是齿轮加工、检验和安装的基准。4.2工序的划分 确定零件的加工顺序和工序内容，安排工序的集中和分散程度，这项工作与生产纲领有着密切的联系，具体可以依据零件的生产类型、结构特点、技术要求和机床设备等。生产设备的条件是确定工艺过程的工序次数，如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则，批量大时即可按工序分散原则，组织流水线生产，也可利用高生产率的通用设备，按工序集中原则组织生产。4.3基准面的选择4.3.1.粗基准选择确定粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，是为了后续工序提供精基准。粗基准的选择是保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面的位置关系具有重要影响。因此，在选择粗基准时，一般应遵循下列原则：4.3.1.1保证相互位置要求原则 对于同时具有加工表面下不加工表面的工件，为了保证不加工表面下加工表面之间的位置要求时，应该选择不加工表面作为基准。如果零件上有多个不加工表面，则应以其中不加工表面相互位置要求较高的表面作粗基准。4.3.1.2保证加工表面加工余量合理分配的原则 如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应当选择该零件表面的毛坯面作为粗基准。4.3.1.3便于工件装夹原则选择粗基准应使定位准确、夹紧可靠、夹具结构简单、操作方便。为此要求选用的粗基准尽量平整、光洁，并且要有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒品等其他不良。4.3.1.4粗基准在同一尺寸方向上只允许使用一次的原则 因为粗基准本身就是毛坯面，精度和表面粗糙度都是比较差的，若在两次装夹中重复使用同一粗基准，就会造成相当大的定位误差。根据粗基准定位原则得出2个方案：方案一：85外圆 方案二：80外圆由于方案二装夹稳定性好，可保证各加工表面有足够的余量（85余量比80大）,故选方案二作粗基准加工右端各外圆和端面。4.3.2精基准选择选择精基准时应重点考虑怎样减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。因此，选择精基准一般应遵循下列原则：4.3.2.1基准重合原则 应尽量选择被加工表面设计基准为精基准，也就是说应尽量使定位基准与设计基准重合。这样可避免由于基准不重合而产生的定位误差。4.3.2.2 基准统一原则 如果工件要用某一组表面作为精基准定位，能比较方便加工多数其他表面，就应尽早尽快地把这一组基准表面加工出来，并达到一定精度，在后续工序中都把它作为精基准加工其他表面。这称之为基准统一原则。采用基准统一原则可以避免基准转换所产生的误差；可以减少夹具数量和简化夹具设计；可以减少装夹次数，便于工序集中，简化工艺过程，提高生产率。4.3.2.3 互为基准原则 对于某些位置精度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的方法来保证其位置精度，这就是互为基准原则。4.3.2.4 自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求余量小且均匀，在加工时就应尽量用加工表面本身作为精基准，这就是自为基准原则。4.3.2.5 便于装夹原则 应选定位可靠、装夹方便的表面作基准。所选的精基准应该是精度较高、表面粗糙度较小、支承面积较大的表面。表4-1 加工基准卡序号加工表面精基准1左端外圆、内孔端面120外圆及右端面2右端外圆及台阶（半精）80外圆及左端面（互为基准）3左端外圆及台阶（半精）120外圆及左端面485g6外圆及台阶（精）25H7孔（作为后续工序的精基准）25H7及左端面（基准重合有利于保证二项位置精度）5钻、锪6X10及沉头孔25H7 及右端面6径向10油孔，Rc1/4螺纹和10轴向油孔25H7，10 工艺孔及左端面73X M625H7，10工艺孔及右端面4.4机械加工顺序的安排4.4.1机械加工顺序 在安排机械加工工序时，应该是根据加工阶段的划分,基准的选用和被加工表面的主次来决定 的，一般是遵循以下几个原则：4.4.1.1先基准后其他 首先应加工用作精基准的表面，再以加工出的精基准作为定位基准加工其他表面。如果定位基准面有多个，那么应按照基准面转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基准面和主要表面的加工，为方便后续工序提供适合定位的基准。4.4.1.2先粗后精 各表面的加工顺序，按加工阶段，从粗到精进行安排。4.4.1.3先主后次 先加工主要的零件表面，再加工次要的零件表面。4.4.1.4先面后孔 先加工平面，后加工孔。因为平面稳定可靠比较好定位，所以比如箱体、支架、连杆等零件平面轮廓尺寸较大的，都是先加工平面，然后再加工该平面上的孔，来保证加工质量。此端盖的加工适当采取粗、精加工分开原则及前工序为后工序准备基面的原则。4.4.2划分加工阶段4.4.2.1粗加工阶段 右端和左端各外圆、内孔、端面。4.4.2.2半精加工阶段右端和左端各表面加工，考虑到精加工85g6及台阶面需用25H7定位，所以此阶段必须将主要精基准25H7加工好。4.4.2.3精加工阶段把25H7作为精基准加工85g6及台阶次要表面一般在半精之后再加工。精加工之前，若此零件的次要表面及沉头孔加工好后再精车右台阶面，则会造也断续切削，不利于表面加工而其余孔的加工相对于6X10孔有位置要求，必须在6X10及沉头孔加工后进行加工，所以次表面安排85g6精加工之后。4.4.3确定加工顺序顺序如下粗车右端面、120、85及台阶钻25H7孔粗镗55内孔粗车左端面80外圆及台阶粗镗45内孔半精车120、85及台阶半精车左端面80及台阶半精镗、精镗内孔扩、铰孔精车85g6及台阶面钻、锪6X10及沉头孔铰工艺孔钻径向10油孔及扩、铰、攻丝Rc1/4螺纹孔钻轴向10油孔钻、攻丝3X6螺纹。4.4.4热处理工序安排 此端盖零件图纸上并没有提出热处理要求，只要在毛坯锻造后安排正火就好了。4.4.5辅助工序安排25H7扩、铰工序之后安排去毛刺，检验零件全部加工后才安排检验。4.4.6加工工艺过程表4-2 工序卡工序号工序名称工序内容10毛坯锻造20热处理正火30粗车钻镗孔粗车右端各表面120、85端面、台阶面、钻孔25、车5540粗车粗车左端各表面(80、45 端面，台阶面)50半精车半精车右端各表面60半精车，精镗孔，扩、铰孔半精车左外圆80及左台阶面，精镗45H8 孔，扩、铰25H7孔80精车精车86g6外圆及台阶面90钻、锪、铰钻、锪6X10沉头孔 铰工艺孔100钻、扩、铰、攻丝钻径向10孔，扩、铰、攻螺纹Rc1/4110钻钻轴向10孔120钻、攻丝钻孔、攻丝螺纹3X M64.5 工序加工余量的确定确定步骤： 先 =-确定方法： 查表修止法4.5.1外圆表面加工查手册P37 表2-17 加以改正4.5.1.1 加工120外圆 （查表得 =1.1 mm） 由于此表面 粗车半精车 =4 故取=1.5 mm 则=-=4-1.5=2.5 mm4.5.1.2 加工85外圆 此表面 粗车半精车精车 =5 =0.8 =1.6 则=5-0.8-1.6=2.6 mm4.5.1.3 加工80外圆 此表面 粗车半精车 =4 取=1.5 mm则=4-1.5=2.5 mm4.5.2内孔加工查手册P42 表2-29 加以修正4.5.2.1 镗55内孔只有粗镗 故=2 mm4.5.2.2 镗45内孔此表面 粗镗半精镗精镗取=0.3 =1.7则=5.0-0.3-1.7=3 mm4.5.2.3 钻、扩、铰25H7孔 查手册P41 表2-28 =0.2 =1.84.5.2.4 加工Rc1/4螺纹=10 =0.8（深20）4.5.2.5 钻 3X M6 底孔 =5 mm 查手册P46 表2-394.5.2.6 钻、锪 6X10 =10 mm =5 mm =0.2 mm 4.5.3端面加工余量查手册P39 表 2-22 加以改正4.5.3.1 右台阶面 =0.5 =0.8 =3-0.5-0.8=1.7 mm4.5.3.2 左台阶面 =0.7 =2-0.7=1.3 mm4.6 工序尺寸及公差的确定4.6.1径向尺寸的确定4.6.1.1基本尺寸 从精加工开始往粗加工反向推算即：精加工尺寸=图纸设计尺寸半精加工尺寸= 精加工尺寸（外圆为“+”、内孔为“-”）粗加工尺寸=半精加工尺寸（外圆为“+”、内孔为“-”）4.6.1.2尺寸公差最终加工符合图纸设计的尺寸公差中间工序：先按加工方法的经济精度的公差等级查公差数值按“人体”原则标注。列表如下：表4-3 尺寸公差卡加工表面工序余量 精度等级工序尺寸及上下偏差 表面粗糙度粗半精精粗半精精120Z2.51.5121.5120IT85Z2.61.60.8ITIT11IT880Z2.51.581.580IT45Z31.70.3ITIT11IT9IT855Z455IT25H7Z231.80.2ITIT11IT9IT7RC1/4Z100.81010.8IT工艺孔Z100.210ITIT84.6.2轴向尺寸计算图4-1中心轴简图机床和工艺装备选择表4-4 刀具卡工序号工序名称机床夹具刀具量具30粗车右端各表面CA6140三爪卡盘YT5 90偏刀YT5镗刀23麻花钻游标卡尺40粗车左端各表面50半精车右端各表面CA6140三爪卡盘YT15 90偏刀YT15 镗刀游标卡尺60半精车左端精铰25H7半精、精镗45H8CA6140三爪卡盘YT15 90偏刀YT15 镗刀扩孔钻铰刀游标卡尺塞规80精车85及台阶面CA6140三爪卡盘YT30 90偏刀外径千分尺90钻、锪6X10及沉孔铰工艺孔Z3025钻模10麻花钻15锪钻10.2铰刀100加工Rc1/4锥螺纹孔攻螺纹Z525钻模10麻花钻10.8 扩孔钻圆锥管螺纹铰刀1/4圆锥管螺纹丝锥1/4110钻轴向孔10Z525钻模10麻花钻120钻、攻丝3X M6Z3025钻模5麻花钻M6 丝锥4.7切削用量选择在单件小批量生产中，各工序的切削用量一般由操作工人根据具体情况自己确定，目的是以简化工艺文件。在大批量生产中应科学地、严格地选用切削用量，充分发挥高效率设备的潜力和作用。切削用量的选用与下列因素有关：生产率，加工质量，切削力所引起的工艺系统的弹性变形工艺系统的震动，刀具耐用度，机床功率等。在综合考虑上述因素的基础上，使背吃刀量（ap）进给量（f），切削速度（v）的乘积最大。一般应先尽量取大的ap，其次尽量取大的进给量f，最后取合适的切削速度v。4.7.1选择原则4.7.1.1粗加工较大的，其次选较大的f，再确定合适的v4.7.1.2 精加工较小的，其次选较小的f，再确定大的v。4.7.2选择方法: 查表修正法即：v n= （r/min） （式4-1） 将选的f、n 查所选机床的f、n 是否一致。表4-5 切削用量卡加工表面工序切削用量备注（mm）f（mm/r）U（m/min）n（r/min）120外圆粗车半精车1.250.750.710.565590125250手册P99表5-285外圆粗车半精车精车1.30.80.40.710.560.185590120125250500手册P99表5-280外圆粗车半精车1.250.750.710.565590125250手册P99表5-255孔粗镗20.5655125P111表5-3045孔粗镗半精镗精镗1.30.80.40.560.260.16559090125250250P111表5-3025H7钻扩铰11.50.90.10.320.501.002056.560125710710P108表5-21P108表5-23P109表5-24P110表5-28右台阶面粗车半精车精车1.70.80.50.500.220.16125250500右端面粗车20.50125左端面及台阶面粗车精车1.30.70.50.22125250钻6X10钻锪0.200.062010630315P108表5-21P112表5-23工艺孔铰0.810315P110表5-28Rc1/4钻扩铰攻丝52.40.220.150.1320181010680680272272P108表5-21P112表5-2310油孔钻0.22206803X M6 钻攻丝0.201.002015680680P114表5-384.7.3切削力计算和切削功率校核切削力是指在切削过程中产生的切削力大小相等、方向相反作用在工件和刀具上的力。俗称：在切削加工时，工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。它有三个垂直的分力:（1）切削力(主切削力)Fe:在主运动方向上的分力。它是校验选择机床功率，设计机床主运动机构、刀具和夹具强度和刚性的重要依据。（2）背向力（切深抗力）Fp：垂直于工作平面上的分力。它是影响加工精度、表面粗糙度的主要因素。（3）进给力（进给抗力）Ff：进给运动方向上的分力。它是校验进给机构强度的主要跟据4.7.4时间定额的确定4.7.4.1时间定额的内容 时间定额是完成一个工序所需的时间，它是劳动生产率指标。根据时间定额可以安排生产作业计划，进行成本核算，确定设备数量和人员编制，规划生产面积。因此时间定额是工艺规程中的重要组成部分。 确定时间定额应根据本企业的生产技术条件，使大多数工人经过努力都能达到，部分先进工人可以超出，少数工人经过努力可以达到或接近平均先进水平。合理的时间定额能调动工人的积极性，促进工人技术水平的提高。从而不断提高劳动生产率。随着企业生产技术条件的不断改善，时间定额定期进行修正，以保持定额的平均先进水平。时间定额通常由定额员、工艺人员和工人相结合，通过总结过去的经验并参考有关的技术资料直接估计确定。或者以同类产品的工件或工序的时间定额为依据进行对比分析后推算，也可通过对实际操作时间的测定和分析后确定。为了正确的确定时间定额，通常把工艺消耗的单件时间（Tp）分为基本时间（Tb）、辅助时间（Ta）、布置工作地时间（Ts）、休息和生理需要时间（Tr）及准备与终结时间（Te）。1）基本时间Tb基本时间是直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间，对机械加工而言，就是直接切除工序余量所消耗的时间（包括刀具的切入和切出时间）。基本时间可用计算方法确定。2）辅助时间Ta辅助时间是为实现工艺过程所必需进行的各种辅助动作消耗的时间，它包括：装卸工件、开停机床、引进和退出刀具、改变切削用量、试切和测量工件等所消耗的时间。基本时间和辅助时间的总和称为作业时间TB，它是直接用于制造产品或零部件所消耗的时间。3）布置工作地时间Ts布置工作地时间是为时加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等。）所消耗的时间。Ts不是直接消耗在每个工件上的而是消耗在一个工作班内的时间，再折算到每个工件上的。一般按作业时间的2%-7%计算。4）休息与生理需要时间Tr休息与生理需要时间是工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。Tr也是按一个工作班为计算单位，再折算到每个工件上的，对由工人操作的机床加工工序，一般按作业时间的2%-4%计算。5）准备与终结时间（简称准终时间）Te准终时间是工人为了生产一批产品或零部件，进行准备和技术工作所消耗的时间。例如；在单件或成批生产中， 每当开始加工一批工件时，工人熟悉工艺文件，领取毛坯、材料，工艺装备，安装刀具和夹具，调整机床和其他工艺装备等所消耗的时间，加工一批工件结束后，拆开和归还工艺装备，送交成品检验等消耗的时间，Te既不是直接消耗在每个工件上，也不是消耗在一个工作班内的时间，而是消在一批工件上的时间，因而分摊到每个工件上的时间Te / n，其中n为批量。4.7.4.2时间定额的计算 将上面所列的各项时间组合起来，就可以得到各种时间定额： 作业时间 TB= Tb + Ta 单件时间 Tp=TB + Ts + Tr 单件计算时间 Tc= Tp + Te / n 准终时间随批量大小而不同，批量越大，每一零件的准终时间越少。在大量生产中，产品终年不变，可不计准终时间。4.7.5工艺方案经济分析工艺方案的经济分析:对不同经济方案的经济效果进行分析，可用CnQ，CdQ的关系，通常有下列两种情况。基本投资相近和使用现有设备的情况这种情况工艺成本就是衡量各工艺方案经济性的依据。当产量Q一定数量时量工艺方案的工艺成本可用下式计算：Cn1=QD1+B1Cn2=QD2+B2Cn=Cn1Cn2=Q+若产量Q为一变量，则可用图解法。设两个工艺方案中B2B1D2D1则两方案的年度工艺成本和生产量的关系如-20Q0=B1-B2/D1-D2从图线中可以分析出方案的优略。基本投资相差较大的情况例如方案一采用了高生产率、较贵价格的机床和工艺设备，基本投资K1较大，但工艺成本Cn1低;方案二采用价格便宜的一般机床和工艺装备，基本投资K2较小，但工艺成本C2较高。单纯比较工艺成本是难以全面评价其经济性的，还必须考虑两种方案基本投资的回收期。回收期是指第一方案比第二方案多用的投资需要多长时间才能由于工艺成本的降低而回收。计算方法：=K1-K2/Cn1-Cn2=K/Cn回收期越短，经济效益越好。一般计算回收期应满足以下要求：1、回收期应小于所采用设备或工艺装备的使用年限限。2、回收期应小于市场对产品的需求年限。3、回收期应小于国家规定的标准回收。五、专用夹具的设计5.1夹具的设计的目的与要求机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。夹具的用途和生产规模的大小不同，夹具的结构形式也不相同。在大批量生产中，夹具的主要作用一方面是要保证产品质量，另一方面还要考虑尽量提高生产效率的问题，应广泛采用多件夹紧机构，气动、液压和电动夹紧装置等高效、省力的夹具：在中小批生产中，由于受到生产条件的限制，为使经济性良好，夹具的作用主要是达到保证产品质量的目的，应尽量使夹具结构简单，广泛采用单件加工的夹具及手动夹紧机构。总之，夹具设计的目的是保证加工精度，提高劳动生产率、改善工人的劳动条件、降低生产成本；夹具设计的要求是保证工件的加工精度，提高生产率、工艺性好、使用性好、经济性好。根据要求设计的专用夹具是加工端盖径向的10孔和Rc1/4螺纹孔。由设计任务及条件可知，工件材料为35号钢、机床525，工件的外形轮廓尺寸小，重量轻，生产类型为中批生产。因此，设计的夹具不宜复杂，在保证质量和提高生产率的前提下，尽量简化结构，做到经济合理。5.2确定定位方案5.2.1选择定位元件工件在夹具中定位时，根据工件的结构特点和工序加工要求选择的定位基准有各种形式，如平面、内孔、外圆、圆锥面和型面等。根据其形状不同，选择不同类型的定位元件。在定位基准确定后，就可以根据工件结构特点和定位基面形状、尺寸等选择标准定位元件。如果没有合适的标准定位元件可供选择，设计者可自行设计非标准定位元件。定位元件确定之后，应分析将各定位元件组合进行定位时所限制的自由度是否满足要求。定位元件限制自由度的情况与定位元件的结构形式、采用数量、布置方式有关，也与定位元件同工件定位基面的接触及配合的面积的大小等有关。轴颈设计时适当加长至25mm(实际与25H7接触长为15mm)。此时由于25H7和左端面是一次安装中加工出来的，其垂直度误差小，再加是控制定位轴颈与台阶面的垂直度（夹具定位轴颈与台阶面的垂直度公差不大于0.025mm，工件25H7轴线与左端面的垂直度公差不大于0.07mm）即可避免过定位。轴颈与工件的配合确定为25，削边销与工艺孔的配合为10.2。5.2.2分析定位误差5.2.2.1 保证轴向尺寸30： =0。5.2.2.2 加工孔的位置度要求图纸设计没有提出具体的公差要求，所以按未注公差K级，值为0.6mm。由两销定位产生的转角误差为： Tan= （式5-1） = =式中：、两销最大配合间隙 L销间距由此引起的钻孔轴心线产生的偏移量为：=60tan=60=0.014 远小于k级公差0.6，故此定位方案可行。 5.3确定导向装置 为了适应本工序加工有钻、扩、锥铰、攻丝的要求，故需选用快换钻套及与之相应的钻套及其相应的衬套。图5-1 钻模板简图5.3.1钻套内径及型号确定 钻孔尺寸为10，扩孔尺寸为10.8 故快换钻套内径：钻孔为10F7 扩孔为10.8F7 查手册P182表9-10 选钻孔用钻套为10F7 18m6 JB/T8045.3-1999 扩孔用钻套为10.8F7 18m6 JB/T8045.3-1999 钻套导向高度（H+h）一般为加工孔的（13）d 取H+h=2.5d=2.510=25 查手册取H=16h=10 即H+h=16+10=26（与钻模板厚度一致）5.3.2与钻套相配零件的确定(1）衬套：确定衬套型号为：衬套A1816 JB/T8045.4-1999 钻套与衬套的配合为：18 衬套与钻模板的配合为: 26(2）钻套用螺钉：查手册表9-10和P184表9-12 钻套用螺钉为：M 85.5 JB/T8045.5-1999 (3）钻模板厚度确定：由衬套高度H=16 故取钻模板厚为16mm (4）排屑空间的确定：加工工件材料为钢时，排屑空间一般为（11.5）d，故确定排屑空间为10mm5.4确定夹具机构图5-1夹具简图5.4.1确定夹紧方案此零件属中批生产，加工孔径不大、切削力不大、工件体积小、且结构不复杂，从经济耐用的要求考虑，本工序加工夹具不宜太复杂，自动化程度不宜太高，故可采用手动夹紧机构。由于工件采用内孔，端面定位，定位元件为心轴和台阶面，故采用对着端面的夹紧方案。5.4.2确定夹紧装置根据该产品是中批量生产，因此夹具的夹紧机构也同样不宜太复杂，自动化程度也不能太高，采用螺旋夹紧机构。螺杆与定位心轴做成一整体，夹紧采用快换垫圈和螺母，以提高生产率。快换垫圈 查手册P215表10-13选垫圈A1280 JB/T8008.5-1999带凸肩螺母 查手册P206表10-4选螺母M121.25 JB/T8004.1-19995.4.3 计算夹紧力在本方案中，钻孔产生轴向力和扭矩，一方面依靠夹紧力F产生的摩擦力和摩擦力扭矩来平衡。另一方面由定位心轴25f6来承受，所以只要夹紧力不超过单个螺旋夹紧的许用夹紧力，定位心轴的强度足够，则可保证加工。查手册P60表2.19知：35号钢钻10孔 f=20 轴向力20000.88=1760(N)查手册P55表1-2-24知：M12 螺栓的夹紧力为5690N。设夹紧操作手柄长140mm作用力70N拧紧。螺母产生的夹紧力为：5380N （查手册P56表1-2
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