设计端盖零件的机械加工工艺规程及工艺装备（大批量生产）

课程设计题目设计端盖零件的机械加工工艺规程及工艺装备（大批量生产）班级机械052班完成日期200872一、设计题目设计“端盖”零件的机械加工工艺规程及工艺装备二、设计要求机械制造技术基础课程设计题目一律定为“端盖”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计。课程设计题目由指导教师指定，经教研室主任审查签字后发给学生。生产纲领为中批或大批生产。设计的要求包括如下几个部分1绘制零件图。1张2编制零件的机械加工工艺卡片。1套（或机械加工工艺过程综合卡片1张）3绘制夹具装配图（A0或A1）1张4绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图）。1张4编写课程设计说明书（约60008000字）。1份说明书主要包括以下内容（章节）（1）目录（2）摘要（中外文对照的，各占一页）（3）零件工艺性分析（4）机械加工工艺规程设计（5）指定工序的专用机床夹具设计（6）方案综合评价与结论（7）体会与展望（8）参考文献列出参考文献包括书、期刊、报告等，15条以上三、上交材料1工件零件图1张2工件毛坯图1张3机械加工工艺卡片1张4零件的机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片）1张5夹具装配图1张6课程设计说明书1份四、进度安排1第L2天查资料，熟悉题目阶段。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具总装图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩。五、指导教师评语成绩指导教师日期摘要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，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是端盖。了解了端盖的作用，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。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定端盖的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。ABSTRACTMACHINERYMANUFACTURINGTECHNOLOGYCURRICULUMDESIGNISFINISHEDWELEARNALLTHEBASICCOURSEOFTHEUNIVERSITY,TECHNOLOGYANDTHEMOSTBASICCOURSEAFTERTHESPECIALIZED,WHICHISOURGRADUATIONPROJECTBEFORECONDUCTINGTHEVARIOUSCOURSESOFSTUDYBYANINDEPTHCOMPREHENSIVEREVIEWOFTHETOTAL,ISALSOATHEORYWITHPRACTICALTRAINING,THEREFORE,INOURFOURYEARSOFUNIVERSITYLIFEOCCUPYANIMPORTANTPOSITIONTHISISTHECOVERDESIGN,PARTSMAP,ROUGHMAP,ONEOFTHEASSEMBLY,MACHININGPROCESSWITHTHECARDANDTHECORRESPONDINGFIXTUREDESIGNEDBYTHEPROCEDURESOFTHEPROCESSOFACARDFIRSTOFALL,WEMUSTFAMILIARWITHTHEPARTS,THEPARTSSUBJECTTOTHECOVERCOVERUNDERSTANDINGOFTHEROLE,FOLLOWEDINACCORDANCEWITHTHENATUREOFPARTSANDCOMPONENTSINTHEFACEOFTHEMAPONTHEROUGHNESSOFROUGHDETERMINETHESIZEANDMECHANICALJIAGONGYULIANGACCORDINGTOANOTHERLOCATIONANDTHENWESETTHEBENCHMARKFINEFIRSTBASE,ESTABLISHEDAFTERTHEBENCHMARKCRUDE,FINALIZINGTHECOVEROFTHEROADMAP,THEENACTMENTOFTHEWORKPIECECLAMPINGPROGRAMME,TODRAWFIXTUREASSEMBLY目录1、端盖的工艺分析及生产类型的确定211、端盖的用途212、端盖的技术要求213、审查端盖的工艺性214、确定端盖的生产类型32、确定毛胚、绘制毛胚简图321选择毛胚322确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量3221公差等级3222端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量4223绘制端盖毛坯简图43、拟定端盖工艺路线531、定位基准的选择5311精基准的选择5322粗基准的选择532、表面加工方法的确定533、加工阶段的划分634、工序的集中与分散635、工序顺序的安排6351机械加工工序6352热处理工序7353辅助工序736、确定工艺路线74、加工余量、工序尺寸和工差的确定85、切削用量、时间定额的计算951、切削用量的计算9511钻孔工步9512粗铰工步10513精铰工步1052、时间定额的计算10521基本时间TJ的计算10522辅助时间TA的计算11523其他时间的计算12524单件时间TDJ的计算126夹具设计1361提出问题1362设计思想1463夹具设计14631定位分析14632切削力及夹紧力的计算15633夹具操作说明17634确定导向装置177体会与展望188参考文献19端盖零件图1、端盖的工艺分析及生产类型的确定11、端盖的用途端盖主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用。故其在机器中只是起辅助作用，对机器的稳定运行影响不是很大，其在具体加工的时候，精度要求也不是很高，加工起来也十分容易。12、端盖的技术要求该端盖的各项技术要求如下表所示加工表面尺寸偏差（MM）公差及精度等级表面粗糙度UM形位公差MM端盖左端面58IT13125003B端盖右端面58IT1332003B方形端面115X115IT13125003B端盖中心孔250003IT83214孔14IT1012510孔100003IT9639孔9IT131254孔4IT1312575外表面750040O1IT932R33弧R33IT1312513、审查端盖的工艺性该端盖结构简单，形状普通，属一般的盘盖类零件。主要加工表面有端盖左、右端面，方形端面，要求其端面跳动度相对中心轴线满足003MM，其次就是25孔及10孔，25孔的加工端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外10孔的加工表面虽然在圆周上，但通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。14、确定端盖的生产类型依设计题目知Q5000件/年，M1件/年，结合生产实际，备品率A和废品率B分别取3和05。代入公式得N5000台/年X1件/台X（13）X（105）517575端盖重量为05KG，由表13知，端盖属轻型零件；由表14知，该端盖的生产类型为大批生产。2、确定毛胚、绘制毛胚简图21选择毛胚端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，毛胚选用铸件即可满足工作要求。该端盖的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故采用砂型铸造。22确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表21至表25可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。221公差等级由端盖的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT9。222端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量项目机械加工余量/MM尺寸工差/MM毛坯尺寸/MM备注方形端面11511515232511925125125表21至表25厚度58052126011表21至表25方形断面厚度1505161630808表21至表2575外圆面122227811111表21至表2575外圆长度70516830808表21至表2525孔0521172315085085表21至表25223绘制端盖毛坯简图3、拟定端盖工艺路线31、定位基准的选择311精基准的选择根据该端盖零件的技术要求，选择端盖右端面和25孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。25孔的轴线是设计基准，选用其作竟基准定位端盖两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的端面跳动度要求。选用端盖右端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。322粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择端盖左端面和60外圆面作为粗基准。采用60外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用端盖右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。32、表面加工方法的确定根据端盖零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示加工表面尺寸精度等级表面粗糙度RA/UM加工方案备注75端面IT11125粗铣精铣表16至表18115X115端面IT1132粗铣精铣表16至表1860端面IT1132粗铣精铣表16至表1825孔IT832钻扩铰表16至表1810孔IT963钻铰精铰表16至表184X9孔IT13125钻表16至表184孔IT13125钻表16至表184X14孔IT13125钻扩表16至表1875外圆面IT932粗车半精车表16至表1833、加工阶段的划分该端盖加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（端盖右端面和25孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣端盖左端面、方形端面、车75外圆、3X05倒角。在半精加工阶段，完成端盖左端面的精铣加工和10孔的钻铰精铰加工及14孔等其他孔的加工。34、工序的集中与分散选用工序集中原则安排端盖的加工工序。该端盖的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。35、工序顺序的安排351机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准端盖右端面和250003MM孔。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖右端面，再加工25孔。352热处理工序铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。353辅助工序在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该端盖工序的安排顺序为在、热处理基准加工粗加工精加工。36、确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了端盖的工艺路线。工序号工序名称机床设备刀具量具1热处理退火2粗铣端盖左右端面、方形端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺3精铣端盖左右端面、方形端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺4粗车、半精车75外圆CA6140外圆车刀游标卡尺5车3X05倒角CA6140端面车刀6钻扩铰25孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规7钻4孔四面组合钻床麻花钻卡尺、塞规8钻铰精铰10孔四面组合钻床麻花钻、铰刀卡尺、塞规9钻9孔四面组合钻床麻花钻卡尺、塞规10钻14孔四面组合钻床麻花钻、铰卡尺、塞规11铣R33圆弧数控铣床立铣刀游标卡尺12去毛刺钳工台平锉13清洗清洗机14终检塞规、卡尺、百分表等4、加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定钻铰精铰10孔的加工余量、工序尺寸和公差。由表228可查得，精铰余量Z精铰004MM；粗铰余量Z粗铰016MM钻孔余量Z钻98MM。查表120可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰IT7；粗铰IT10；钻IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰0015MM粗铰0058MM钻015MM。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰10000015MM粗铰996000058MM钻9800015MM,它们的相互关系如下图所示。5、切削用量、时间定额的计算在这只计算钻铰精铰10孔此工序的切削用量和时间定额。51、切削用量的计算511钻孔工步1）背吃刀量的确定取AP98MM2进给量的确定由表522，选取该工步的每转进给量F01MM/R。3）切削速度的计算由表522，按铸铁硬度为200241HBS计算，切削速度V选取为12M/MIN,由公式（51）N1000V/314D可求得该工序钻头转速N38996R/MIN,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速N392R/MIN,再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际钻削速度为V314ND/10001206M/MIN。512粗铰工步1）背吃刀量的确定取AP016MM。2进给量的确定由表531，选取该工步的每转进给量F04MM/R。3）切削速度的计算由表531，切削速度V选取为2M/MIN,由公式（51）N1000V/314D可求得该工序钻头转速N6395R/MIN,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速N97R/MIN,再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际钻削速度为V314ND/100030M/MIN。513精铰工步1）背吃刀量的确定取AP004MM。2进给量的确定由表531，选取该工步的每转进给量F03MM/R。3）切削速度的计算由表531，切削速度V选取为4M/MIN,由公式（51）N1000V/314D可求得该工序钻头转速N1274R/MIN,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速N140R/MIN,再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际钻削速度为V314ND/100044M/MIN。52、时间定额的计算521基本时间TJ的计算（1）钻孔工步根据表541，钻孔的基本时间可由公式TJL/FNLL1L2/FN求得。式中L20MML21MML1D/2COTKR1298/2COT541MM53MMF01MM/RN392MM/R。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间。（2）粗铰工步根据表541，铰圆柱孔的基本时间可由公式TJL/FNLL1L2/FN求得。式中L2、L1由表542按KR15、AP（DD）/2（99698）/2008的条件查得L1037MML215MM而L12MMF04MM/RN97R/MIN。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间TJ12MM037MM15MM/04MM/MINX97R/MIN07MIN42S。（3）精铰工步同上，根据表541可由公式TJL/FNLL1L2/FN求得该工步的基本时间。式中L2、L1由表542按KR15、AP（DD）/2（10996）/2002的条件查得L1019MML213MM而L12MMF03MM/RN140R/MIN。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间TJ12MM019MM13MM/04MM/MINX97R/MIN06MIN36S。522辅助时间TA的计算根据第五章第二节所述，辅助时间TA与基本时间TJ之间的关系为TA01502TJ,这里取TA015TJ,则各工序的辅助时间分别为钻孔工步的辅助时间为TA015X28S42S粗铰工步的辅助时间为TA015X42S63S精铰工步的辅助时间为TA015X36S54S523其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于端盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间TB是作业时间的27，休息与生理需要时间TX是作业时间的24，这里均取3，则各工序的其他时间可按关系式（33）（TJTA）计算，它们分别为钻孔工步的其他时间为TBTX6X28S42S193S粗铰工步的其他时间为TBTX6X42S63S290S精铰工步的其他时间为TBTX6X36S54S248S524单件时间TDJ的计算这里的各工序的单件时间分别为钻孔工步TDJ钻28S42S108S3413S粗铰工步TDJ粗铰42S63S290S5120S精铰工步TDJ精铰36S54S248S4388S因此，此工序的单件时间TDJTDJ钻TDJ粗铰TDJ精铰3413S5120S4388S12921S。将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。6夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。61提出问题（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，长圆柱销限制2个自由度，定位销限制1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。62设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对10孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为IT9，表面粗糙度RA32，钻、粗铰、精铰以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。63夹具设计631定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工10孔时，采用端盖右端面和25孔内圆柱面作为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合B0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。J（TDTDS）/2TD0050MMTD0011MMS0010MMJ00355MM632切削力及夹紧力的计算刀具98的麻花钻，10铰刀。钻孔切削力查机床夹具设计手册P70表36，得钻削力计算公式HBDSP609067式中P钻削力T钻削深度,12MMS每转进给量,01MMD麻花钻直径,98MMHB布氏硬度，140HBS所以HBDSP609067762（N）钻孔的扭矩SM60940201式中S每转进给量,01MMD麻花钻直径,98MMHB布氏硬度，140HBSHBSDM609402018200NM铰孔时的切削力查机床夹具设计手册P70表36，得钻削力计算公式TP6040219式中P切削力T钻削深度,12MMS每转进给量,04MMD铰孔钻直径,10MMHB布氏硬度，140HBS所以HBSTP604021973（N）铰孔的扭矩DPHBST406075031式中T钻削深度,12MMS每转进给量,04MMD铰刀直径,10MMHB布氏硬度，140HBSDPHBST406075031600（NM）钻孔夹紧力查机床夹具设计手册P70表36，查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式DTDFLQWGZ132式中螺纹摩擦角平头螺杆端的直径D1工件与夹紧元件之间的摩擦系数,016F螺杆直径Z螺纹升角Q手柄作用力L手柄长度则所需夹紧力DTDFLQWGZ132766（N）根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。633夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为通过25孔和侧面为定位基准，在圆柱销、平面和定位销实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。定位元件定位元件是用以确定