机械制造技术基础课程设计-填料箱盖工艺及钻12孔夹具设计.doc

机械制造技术基础课程设计填料箱盖课程设计说明书系别：班级：姓名:学号：指导老师：目 录 工艺部分1.1有关零件的结构分析和功用 1.1.1 零件的功用1.1.2零件的结构分析1.2课题（提供的技术资料）1.2.1生产纲领1.2.2技术资料1.3毛坯的种类1.3.1确定毛坯的种类1.4定位基准的选择原则1.4.1粗基准的选择原则 1.4.2精基准的选择原则1.5工艺规程的拟定 1.5.1制定工艺规程的原则1.5.2拟定工艺路线1.6机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定1.6.1确定加工余量和工序尺寸1.6.2确定毛坯尺寸1.7确定切削余量1.7.1确定和计算切削用量1.8工时定额的确定1.8.1计算工时定额2 专用夹具设计2.1 工艺分析2.2 夹具设计 2.2.1定位基准的选择 2.2.2切削力及夹紧力的计算2.3定位误差的分析总结工艺部分1.1有关零件的结构分析和功用:1.1.1 零件的功用:题目所给的零件是ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖（见附图1）主要作用是保证与填料箱体联接后保证密封性，对内表面的加工精度要求比较高，对配合面的表面粗糙度要求也较高。1.1.2 零件的结构分析:套类零件的主要加工表面有孔、外圆、和端面其中孔既是装配基准又是设计基准，加工精度和表面粗糙度一般要求较高，内外圆之间的同轴度及端面与孔的垂直度也有一定的技术要求题目所给填料箱盖有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：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60H8()与65h5（）同轴度为0.025的孔。2.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。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。1.2课题（提供的技术资料）1.2.1生产纲领：1000件/年1.2.2技术资料：（1）选用机床设备参数：卧式车床C620-1，转塔车床365L，摇臂钻床Z3025，C616，金刚镗床，X63，T60，M115B，研磨机。（2）选用机床刀具参数：YG6外圆车刀 ，切槽刀，25、13.5、8.5麻花钻，32扩孔钻，47锪孔钻，10丝锥，金刚石车刀，YG30、YG10镗刀，端面铣刀，内孔车刀，砂轮G36 YA6N 20X6X8，金刚玉微粉。（3）选用机床夹具：三爪卡盘，专用夹具。（4）选用量具：卡板，卡尺，塞规，螺纹塞规，粗糙度仪。1.3毛坯的种类1.3.1确定毛坯的种类：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。1.4定位基准的选择原则1.4.1粗基准的选择原则：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）。1.4.2精基准的选择原则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。1.5工艺规程的拟定1.5.1制定工艺规程的原则：按照先加工基准面，先面后孔、先粗后精的原则，布置工艺路线。1.5.2拟定工艺路线：工艺一：1车车155外圆及其端面2车粗车外圆,65端面，倒角 车槽3钻钻孔及扩孔4钻钻12孔 攻螺纹 5车精车65外圆 及80端面6镗镗孔607铣铣孔底面8镗镗沟槽9磨磨孔底面10研磨研磨孔底面工艺2：1车车削左右两端面2车粗车65，80，75，155外圆及倒角3钻钻25孔扩32孔 锪47孔4钻钻12个孔及攻螺纹5车精车65外圆及80断面6镗粗精细镗60孔7铣铣60孔底面8磨磨60孔底面9镗镗沟槽10研磨研磨孔底面11去毛刺12终检1.6机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定1.6.1确定加工余量和工序尺寸：（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86、106、161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。（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手册,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,其余量值规定为3.03.5 mm.现取3.0 mm。（3）内孔。毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，R 为6.3,钻扩即可满足要求。（4）内孔60H8()铸出毛坯孔54。查表：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.按照工艺手册表：1.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=3.0-0.3-0.01=2.69(6)底面沟槽.采用镗削,经过底面研磨后镗可保证其精度.Z=0.5。(7) 6孔及2M106H孔、4M106H深20孔。均为自由尺寸精度要求。16孔可一次性直接钻出。2查工艺手册表，得攻螺纹前用麻花钻直径为8.5的孔。钻孔 8.5 攻螺纹 M101.6.2确定毛坯尺寸（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86、106、161的阶梯轴式结构。（2）外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差，查表可取余量3.0 mm。（3）内孔。毛坯为实心。（4）内孔60H8()铸出毛坯孔54。1.7确定切削余量1.7.1确定和计算切削用工序：车削端面、外圆：本工序采用计算法确定切削用量工件材料：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16mm25mm,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）表1.4,当刀杆16mm25mm, a2mm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) =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系数见工艺手册,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）与253r/min相近的机床转速选取305r/min。实际切削速度 V=80m/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）与133r/min相近的机床转速选取150r/min。实际切削速度 V=75.4m/min 工序：（1）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 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=CFafvkCF=900, x=1.0 , y=0.75 , n=-0.15 k=(k=0.73所以： F=900切削时消耗功率： P=由切削手册表中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。 （2） 粗车65外圆： 实际切削速度： V=（3) 车75外圆： 取 n=305r/min 实际切削速度： V=（4） 粗车100外圆：取 n=305r/min实际切削速度： V=（5）粗车80外圆： 取 n=305r/min实际切削速度： V=76.6m/min（6）车槽7.5：采用切槽刀，r=0.2mm 根据机械加工工艺师手册 取 f=0.25mm/r n=305r/min工序：钻扩32mm、及43孔。Z3025摇臂钻床：（1）钻孔选择进给量 f=0.41mm/r 选择切削速度（见切削手册）V=12.25m/min（见切削手册，按5类加工性考虑） 按机床选取：=136r/min（按工艺手册表4.2-2）则实际切削速度 （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 =0.56mm/r=19.25m/min）并令： f=1.35 =0.76mm/r按机床取f=0.76mm/r；v=0.4=7.7m/min按照机床选取：所以实际切削速度： (3)钻孔根据有关资料介绍，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：工序 ：钻613.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24：（1） 钻6-13.5：f=0.35mm/r V=17mm/min所以 n=401(r/min)按机床选取： 所以实际切削速度为：（2） 钻2底孔8.5：f=0.35mm/r v=13m/min所以n=487r/min按机床选取 实际切削速度（3） 4深20，孔深24，底孔8.5：f=0.35mm/r v=13m/min所以 n=487r/min按机床选取 实际切削速度(4)攻螺纹孔2：r=0.2m/s=12m/min所以 按机床选取则实际切削速度（5）攻螺纹4-M10：r=0.2m/s=12m/min所以 按机床选取则实际切削速度：工序：精车65mm的外圆及与80mm相接的端面：车床：C620-1（1）精车端面Z=0.4mm计算切削速度：按切削手册，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所以：按机床说明书（见工艺手册）选择800r/min所以实际切削速度 ：（1）精车65外圆：2Z=0.3f=0.1mm/r式中， ， 修正系数见切削手册所以：所以实际切削速度：（2）精车外圆100mm 2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r取 实际切削速度：工序：精、粗、细镗60H8()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。（2）精镗孔至59.9mm2Z=0.4mm， Z=0.2mmf=0.1mm/rv=80m/min（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/min工序：铣60孔底面：铣床：X63系列铣刀：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）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。倒角1x45采用90锪钻工序：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 2068mm切削用量的选择： 砂轮转速 ，m/s轴向进给量 径向进给量 工序： 镗60mm孔底沟槽：内孔车刀 保证t=0.5mm，d=2mm工序： 研磨60mm孔底面：采用研磨机研磨：Z=0.01mm。.8工时定额的确定1.8.1计算工时定额（1）粗车65、155两端面：计算切削工时，取：L=42mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t=0.59(min)（2）粗车160端面：计算切削工时，取：L=80mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t=2.21(min)（3）粗车160与104连接之端面：计算切削工时，取：L= =27.5mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t=0.82(min)（4）粗车65外圆：计算切削工时，取：L=17mm, L=3mm, L=0mm t=（5）粗车75外圆：计算切削工时，取L=83mm, L=3mm, L=0mm t=（6）粗车100外圆：计算切削工时，取：L=15mm, L=3mm, L=0mmt=（7）车槽.采用切槽刀，r=0.2mm：计算切削工时，取：L=9mm, L=3mm, L=0mmt=（8）钻孔：计算切削工时，取：， =10mm， =4mm=（9）钻孔mm：计算切削工时，取：， ， =（10）锪圆柱式沉头孔：计算切削工时，取：， ， =（11）钻613.5：计算切削工时，取：， ， =t1=6t=60.157=0.942min（12）钻2底孔8.5：计算切削工时，取：， ， =（13）4深20，孔深24，底孔8.5：计算切削工时，取：， ， =（14）攻螺纹孔2：计算切削工时，取：， ， =（15）攻螺纹4-M10：计算切削工时，取：， ， =（16）精车65mm的外圆及与80mm相接的端面：计算切削工时，取：=12.5mm， ， ， =（17）精车65外圆：计算切削工时，取：， ， =（18）精车外圆100mm：计算切削工时，取:， ， =（19）粗镗孔至59.5mm：计算切削工时，取：， ， =（20）精镗孔至59.9mm：计算切削工时，取：， ， =（21）铣60孔底面：计算切削工时，取：L=（60mm-30mm）=30mmm=（22）磨60孔底面：计算切削工时，当加工一个表面时，L=30mm，b=30mm，=0.2mm，K=1.1=2 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。经过各方面的比较,决定设计第6道工序钻12孔的钻床专用夹具。本夹具将用于摇臂钻床，刀具为麻花钻。2.1 工艺分析本夹具主要用来钻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。2.2 夹具设计2.2.1 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。2.2.2 切削力