填料箱盖机加工课程设计

1、方 向 课 程 设 计论文题目 作者姓名 所学专业名称 机械设计制造及其自动化 指导教师 2012年11月29日- 19 -课程设计说明书设计题目：填料箱盖机加工工艺规程制定及夹具设计班级： 姓名： 指导教师： 完成日期： 2012-11-27 滁州学院方向课程设计任务书一、题目填料箱盖机加工工艺规程制定及夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:中批或大批量生产三、上交材料(1)绘制零件图 1张(2) 毛坯图 1张(3) 机械加工工艺过程综合卡片(参附表1) 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张(4) 夹具装配图 1张(5) 夹具体零件图 1张(6

2、) 课程设计说明书 1份四、进度安排(参考)(1) 熟悉零件,画零件图 2天(2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5天(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天(4) 编写说明书 3天(5) 准备及答辩 2天五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期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

3、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13.5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。1零件的工艺分析 11.1 零件的作用 11.2 零件的工艺分析 22机械加工工艺规程设计 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 32.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 62.5 选择刀具 72.6 确定切削用量 72.6.1 工序：车削端面

4、、外圆 72.6.2 工序：粗车 65, 80, 75, 100外圆以及槽和倒角 82.6.3 工序 钻扩 mm、及 mm孔。z3025摇臂钻床 102.6.4 工序 钻6 13.5, 2-m10-6h, 4-m10-6h深孔深24 112.6.5 工序：精车65mm的外圆及与80mm相接的端面 132.6.6 工序：精、粗、细镗 mm孔 142.6.7 工序：铣60孔底面 152.6.8 工序：磨60孔底面 152.6.9 工序： 镗60mm孔底沟槽 152.6.10 工序： 研磨60mm孔底面 153指定工序的专用机床夹具设计 163.1 问题的指出 163.2 夹具设计 163.2.1

5、定位基准的选择 163.2.2 切削力及夹紧力的计算 163.3 定位误差的分析 173.4 夹具设计及操作的简要说明 174方案综合评价与结论 185本次课程设计体会与展望 18参考资料 191 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如下图所示，其主要作用是保证对箱体起密封作用，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。填料箱的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不使泵内的水流不流到外面来也可阻止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。a.填料

6、箱盖实体图b.填料箱盖零件图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：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的轴与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(+0.046 0)孔为中心的加工表面.尺寸为78与60h8(+0.046 0)垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨.3. 以60h8(+0.046 0)孔为中心均匀分布的12孔,6-13.5,4-m10-6h深20，孔深24及2

7、-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2 机械加工工艺规程设计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和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。生产类型:中批或大批大量生产。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。也是保证加工精度的关键。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

8、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：1.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。2.采用锥堵或锥套心轴。3.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 制订工艺路线按照先基准面后其它、先面后孔、先粗后精、先主后次的原则。布置工艺路线如下:2.3.1 工艺路线方案一工序1：铣小端端面，粗车65外圆及台

9、阶端面及各倒角。工序2：铣大端面、粗车155外圆面、粗车左端台阶面、粗镗60内孔、底面及沟槽，粗车环槽、粗车75、100、80外圆面及各倒角。工序3：扩孔32、锪孔47。工序4：钻6-13.5小孔、钻m10螺纹孔及攻丝。工序5：半精车65外圆及台阶面。工序6：半精车155、75、100、80、环槽及各倒角。工序7：精细车65外圆。工序8：精、细镗60内孔。工序9：研磨孔60内端面、倒角。工序10：去毛刺。工序11：终检。2.3.2 工艺路线方案二工序i：粗车小端端面，粗车65外圆及台阶端面及各倒角。工序ii：粗车大端面、粗车155外圆面、粗车左端台阶面、粗镗60内孔、底面及沟槽，粗车环槽、粗车

10、75、100、80外圆面及各倒角。工序iii：扩孔32、锪孔47。工序iv：半精车65外圆及台阶面。工序v：半精车155、75、100、80、环槽及各倒角。工序vi：精细车65外圆。工序vii：精、细镗60内孔。工序viii：研磨孔60内端面、倒角。工序ix：钻6-13.5小孔、钻m10螺纹孔及攻丝。工序x：去毛刺。工序xi：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个孔后再精加工外圆面和60h8（）孔。方案二是使用车削方式加工两端面，12个孔的加工放在最后。两相比较起来可以看出，由于零件的端面尺寸不大，端面用车削较好。在大批生

11、产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。但是仔细考虑，在工艺路线二中，是先精车65外圆及台阶面然后再钻12个孔及攻螺纹。这样由于钻孔属于粗加工，精度要求不高，而且切削力较大，也可能造成已加工表面变形，表面粗糙度值增大。因此，最后的加工工艺路线确定如下： 工序i：粗车小端端面，粗车65外圆及台阶端面及各倒角；粗镗孔32、47。工序ii：粗车大端面、粗车155外圆面、粗车左端台阶面、粗镗60内孔、底面及沟槽，粗车环槽、粗车75、100、80外圆面及各倒角。工序iii：钻6-13.5小孔、钻m10螺纹孔及攻丝。工序iv：半精车65外圆及台阶面。工序v：精、细镗60内孔。工序vi：研磨孔60内端面、倒角。

12、工序vii：去毛刺。工序viii：终检。2.3.4 最后的加工工艺路线确定如下 工序i：以155mm外圆及端面定位，粗车小端端面，粗车65外圆及台阶端面及各倒角。工序ii：以粗车后的65mm外圆及端面定位，粗车大端面、粗车155外圆面、粗车左端台阶面。工序iii：以155mm外圆及端面定位，粗镗孔32、47。工序iv：以粗车后的65mm外圆及端面定位，粗镗60内孔、底面及沟槽。工序v：以粗车后的65mm外圆及端面定位，粗车75、100、80外圆面及各倒角。工序vi：以粗车后的65mm外圆及端面定位，粗车环槽。工序vii：钻6-13.5小孔。工序viii：钻m10螺纹孔及攻丝。工序ix：以粗车后

13、的155mm外圆及端面定位，半精车65外圆及台阶面。工序x：以65mm外圆定位，半精车155、75、100、80、环槽及各倒角。工序xi：以155mm外圆及端面定位，精车、精细车65mm外圆。工序xii：以65mm外圆及端面定位，精、细镗60内孔。工序xiii：研磨孔60内端面、倒角。工序xiv：去毛刺。工序xv：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hbs190-241，毛坯质量约为5kg，生产类型为大批生产，采用机器造型铸造毛坯。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、8

14、0、75、100、9190、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ra6.3um,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>100-160mm,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3.0-3.5 mm.现取3.0 mm。3）.毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，ra为6.3,钻孔再扩孔即可满足要求。4）.内孔60h8()。要求以

15、外圆面65h5（）定位，铸出毛坯孔59。5) 60h8()孔底面加工.按照<<工艺手册>>表2.3-21及2.3-23研磨余量 z=0.010-0.014 取z=0.010磨削余量 z=0.2-0.3 取z=0.3铣削余量 z=3.00.30.01=2.696).底面沟槽.采用镗削,经过底面研磨后镗可保证其精度.z=0.57) 6×13.5孔及2m106h孔、4m106h深20孔。均为自由尺寸精度要求。2.5 选择刀具1、在车床上加工的工序，一般都用硬质合金车刀和镗刀，加工灰铸铁零件采用yg型硬质合金，粗加工用yg6，半精加工用yg8，精加工和精细加工用yg1

16、0，切槽宜用高速钢，磨削用砂轮。2、钻孔用麻花钻，攻螺纹用丝锥。2.6 确定切削用量2.6.1 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°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

17、进给量f:根据切削用量简明手册（第三版）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) =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系数见切削手册表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=8414.37.661000´´ =253(r/min)按机床说明书（见

18、工艺手册表4.28）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)转速选取150r/min。实际切削速度 v=75.4m/min 2.6.2 工序：粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角1）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=cfafvkcf=900, x=

19、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。 2） 粗车65外圆 实际切削速度 v=3) 车75外圆 实际切削速度 v=4） 粗车100外圆实际切削速度 v=5）车槽7.5 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/r n=305r/min2.6.3工序 钻扩37mm、及47孔。z3025摇臂钻床1） 钻孔37mm根据有

20、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：2）钻孔47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/

21、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：2.6.4 工序 钻613.5, 2-m10-6h, 4-m10-6h深孔深241） 钻6-13.5f=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-m10-6h底孔8.5f=0.35mm/r v=13m/min所以n=487r/min按机床选取 实际切削速度3） 4-m10-6h深20，孔深24，底孔8.5f=0.35mm/r v=13m/min所以 n=487r/min按机床选取

22、 实际切削速度4）攻螺纹孔22-m10-6hr=0.2m/s=12m/min所以 按机床选取则实际切削速度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2.6.5 工序：精车65mm的外圆及与80mm相接的端面车床：c620-11） 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）选择1200r/min所以实际切削速度 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

23、3） 精车外圆100mm 2z=0.3mm z=0.15mm f=0.1mm/r取 实际切削速度2.6.6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。2） 精镗孔至59.9mm2z=0.4mm， z=0.2mmf=0.1mm/rv=80m/min3） 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/

24、min2.6.7 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。倒角1x45°采用90°锪钻2.6.8 工序：磨60孔底面1）选择磨床：选用md1158（内圆磨床）2）选择砂轮：见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为a36kv6p 20x6x8mm3）切削用量的选择：砂轮转速 ，m/s轴向进给

25、量 径向进给量 2.6.9工序： 镗60mm孔底沟槽内孔车刀 保证t=0.5mm，d=2mm2.6.10 工序： 研磨60mm孔底面采用手工研具进行手工研磨：z=0.01mm3指定工序的专用机床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13.5钻孔的钻床专用夹具。本夹具将用于z3025摇臂钻床。刀具为麻花钻。3.1 问题的指出本夹具主要用来钻13.5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 定位基准的选择由零件图可知，12孔中，613.5在圆周上均匀分布,2m

26、10，4m10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

27、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100mm。当压缩空气单位压力p=0.6mpa,夹紧拉杆d=25mm。n= n>f钻削时 t=17.34 n*m切向方向所受力: f=取f=4416f> f所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。3.3 定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为止口，而该定位元件的尺寸公差为(0 -0.03)，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。3.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹具，本道工序的钻床夹具选用气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大。因此，应设法降低切削力。目前采取的措施有两个：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是