毕业设计（论文）-填料箱盖零件的工艺工装设计.doc

毕业设计填料箱盖零件的工艺工装设计13511104三号楷机械工程狄砚山学生姓名： 学号： 机械设计制造及其自动化系 部： 孙淑婷专 业： 指导教师： 二零一五年六月太原工业学院毕业设计诚信声明本人郑重声明：本设计及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成设计时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名: 狄砚山 2015年 6月 25 日毕业设计任务书设计题目： 填料箱盖零件的工艺工装设计 系部： 机械工程 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 135011104 学生： 狄砚山 指导教师（含职称）： 孙淑婷副教授 1课题意义及目标 本设计要求在给定工艺条件及生产批量的前提下，编制零件的机械加工工艺规程，设计专用夹具。（1） 培养学生解决机械加工工艺问题的能力（2） 提高结构设计能力（3） 培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力（4） 进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基础技能2主要任务（1） 绘制被加工零件的零件图毛坯图各1张（2） 编制机械加工工艺规程卡片1套（3） 设计并绘制夹具主要零件图1张（4） 编写设计说明书1份3主要参考资料1 王先奎. 机械制造工艺学 M. 北京：机械工业出版社 2 肖继德. 机床夹具设计 M. 北京：机械工业出版社 3 李益明. 机械制造工艺设计简明手册 M. 北京：机械工业出版社 4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1调研；写开题报告2014.10.312015.03.202熟悉资料，绘制零件图；绘制毛坯图2015.03.212015.04.103对零件工艺分析，编制工艺卡片2015.04.112015.05.154论文撰写及绘制夹具零件图2015.05.162015.06.045打印装订，设计答辩2015.06.052015.06.20审核人： 年 月 日填料箱盖零件的工艺工装设计摘要：本设计完成了填料箱盖零件的机械加工工艺规划的编制和夹具的设计。根据对零件的结构及相关要素进行分析拟定工艺路线确定最终工艺方案；钻孔工序采用专用机床和专用夹具可以同时对零件的几个表面进行加工，采用复合公布更好的提高生产效率。关健词：填料箱盖；工艺；夹具；Tooling Design for Filler Lid Cover PartsAbstract: This thesis is to describe the formation about Filler Lid cover parts and the design of fixture. Based on analysis for the parts structure and related parameters, it develops process routes and determines the final processing scheme. Using special tools and dedicated fixture, drilling process could work on the surface of several parts at the same time. Besides, the using of composite announced would be better to improve the production efficiency.Key words: Filler Lid, Crafts, Fixture目 录前 言11 零件的分析11.1 零件的作用11.2 零件的工艺分析12 工艺规程设计22.1 毛坯的制造形式22.2 基准面的选择22.2.1 粗基准的选择22.2.2 精基准的选择22.3 制订工艺路线32.3.1 工艺线路方案一32.3.2 工艺路线方案二32.3.3 工艺方案的比较与分析42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定42.5 确定切削用量及基本工时52.5.1 工序：车削端面、外圆52.5.2 工序：粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角72.5.3工序 扩mm、及锪孔。转塔机床C365L112.5.4 工序 钻613.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24122.5.5 工序：精车65mm的外圆及与80mm相接的端面152.5.6工序：精、粗、细镗mm孔162.5.7 工序：铣60孔底面172.5.8 工序：磨60孔底面182.5.9 工序： 研磨60mm孔底面193专用夹具设计193.1 问题的指出193.2 夹具设计193.2.1 定位Z3025基准的选择193.2.2 切削力及夹紧力的计算193.3 定位误差的分析203.4 夹具设计及操作的简要说明20参考文献21致谢22I前 言 本设计是在我们学完了大学全部的基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。因此他在我们四年大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望通过这次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。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。1 零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是填料箱盖（附图），其主要作用是保证对箱体起密封作用，对内表面的加工精度要求比较高，同轴度，垂直度的要求也高，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。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流到外面来也不让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。1.2 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：（查表1.4-28机械制造工艺设计简明手册）1.以60H8()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.2. 以60H8()孔为中心均匀分布的12孔,613.5,4M10-6H深20孔深24及2M10-6H.3. 尺寸为65h5的轴，表面粗糙度为1.6， 尺寸为80与65h5相接的轴肩面, 尺寸为 100f6与65h5同轴度为0.025的外圆表面.。尺寸为60H8与65h5同轴度为0.025的孔。 4.其它未注表面的粗糙度要求为6.3,粗加工可满足要求.2 工艺规程设计2.1 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只是气密封作用受力并不大,为保证零件工作的可靠,采用砂型铸造。由于属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用砂型铸造成型，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，更有甚者，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；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。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 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 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 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 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 去毛刺，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 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 研磨60孔底面。工序 去毛刺，终检。2.4 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钢，硬度为HBS190241，毛坯质量约为5kg，生产类型为中批生产，采用砂型铸造毛坯。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R6.3um,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）内孔。毛坯为空心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，R 为6.3,钻扩即可满足要求。（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2.3-231. 研磨余量 Z=0.0100.014 取Z=0.0102. 磨削余量 Z=0.20.3 取Z=0.33. 铣削余量 Z=3.00.30.01=2.69(6) 6孔及2M106H孔、4M106H深20孔。均为自由尺寸精度要求。16孔可一次性直接扩孔钻出。2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 为6.3。机床：C6201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计。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16mmX25mm, 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,切削速度的计算公式为 V=(m/min)2.1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L=42mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm 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L=80mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t=2.21(min)（3） 粗车160与104连接之端面L=28mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm 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=CFafvk2.2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=CFafVk2.3式中: CF530, 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： L=105mm, L=4mm, L=0所以t=（1） 粗车65外圆 实际切削速度 V= 计算切削工时： 按表6.2-1，取 L=17mm, L=3mm, L=0mmt=（2） 粗车80外圆实际切削速度 V=计算切削工时： 按表6.2-1，取 L=10mm, L=3mm, L=0mmt=（3）粗车与80相接的端面计算切削工时，取 L=（84-65）/2=9.5mm, L=3mm, L=0mm t=（4）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 L=83mm, L=3mm, L=0mmt=（5） 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L=15mm, L=3mm, L=0mmt=（6） 粗车与100相接的端面计算切削工时，取 L=（104-75）/2=14.5mm, L=3mm, L=0mm t=（7） 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L=（100-91）=9mm, L=3mm, L=0mmt=（8） 粗车与155相接的端面计算切削工时，取 L=（160-100）/2=30mm, L=3mm, L=0mm t=2.5.3工序 扩mm、及锪孔。转塔机床C365L（1） 钻扩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 =0.56mm/r（表2.7）=19.25m/min（表2.13）并令： f=1.35 =0.76mm/r按机床取f=0.76mm/rv=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：， ， =（3） 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：=t=6t=60.157=0.942min（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：=（4） 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， ， 则：=（5） 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（1） 精车端面Z=0.4mm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：=（2） 精车65外圆2Z=0.3f=0.1mm/r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 2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r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（1） 粗镗孔至59.5mm2Z=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。， ， 则：=（2） 精镗孔至59.9mm2Z=0.4mm， Z=0.2mmf=0.1mm/rv=80m/min计算切削工时， ， 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/minV=80m/min2.5.7 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 =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 20x6x8mm切削用量的选择：砂轮转速 ，m/s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 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 2.5.9 工序： 研磨60mm孔底面采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm3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。经过与指导老师的协商，决定设计第道工序钻12个孔的钻床夹具。本夹具将用于Z3025摇臂钻床,刀具为麻花钻和丝锥，对工件的12个孔进行加工。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Z3025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=Cdfk3.1 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=0.8T=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= NF钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,