端盖零件的工艺流程及专用夹具的设计

1、机械制造技术课程设计题目： 端盖零件的工艺流程及专用夹具的设计学员专业： 机械工程及其自动化完成时间： 2010.06.21-2010.06.25参与人员： 宋建武、张龙、孙乃山、胡远坚、郭凡、设计任务根据所给的“端盖”零件，设计加工工艺规程及专用夹具设计、原始资料被加工“端盖”零件图1张lift<1*I L* 1如1： lFi% aUL£i11 s* $vU fjmi* Ail鯉邸利牛攵2雖鮭倔创脚5(E 1J名)图1:端盖零件简图二、完成材料被加工工件的零件图(AutoCAD制图)一一1张(2) 工件的毛坯图(AutoCAD制图) 1张(3) 机械加工工艺过程卡片一一1张(

2、4) 机械加工工序卡片一一6张(5) 夹具装配图(AutoCAD制图)一一1张(6) 课程设计说明书一一1份四、分工摘要本文的任务是加工工艺规程及专用夹具的设计，包括被加工工件的零件图（AutoCAD格式）1张、工件的毛坯图1张、机械加工工艺过程卡片1张、对应工艺 过程卡片的工序卡片 6 张、夹具体图 1 张、夹具装配图 1 张以及课程设计说明书 1 份。文章首先对“端盖”零件进行了简要分析，并阐述了端盖的部分作用。然后， 根据零件的性质及零件图上各端面的粗糙度，确定了加工毛坯的尺寸加工余量。最 后合理地拟定端盖的工艺路线图，制定部分工序中该工件的夹紧方案，并画出夹具 装配图。关键词：机械制造

3、课程设计端盖夹具1、端盖零件的用途、技术要求及工艺分析 -1 -1.1 端盖的用途-1 -1.2端盖的技术要求-1 -1.3端盖的工艺性分析-2 -2、确定毛坯、绘制毛坯简图 -2 -2.1选择毛坯-2 -2.1.1 25。°。25内圆加工余量的确定-2 -2.1.2 左端凸起端面的加工余量的确定 -2 -2.1.3 右端面加工余量的确定-2 -2.1.4 左端环面加工余量的确定-3 -2.1.5 左端凸起外圆面加工余量的确定-3 -2.1.6 其余尺寸的加工-3 -2.2绘制毛坯图-3 -3、工艺路线的确定3.1 定位基准的选择-3-3.1.1 粗基准的选择-4-3.1.2 精基准

4、的选择-4-3.2表面加工方法的确定 -4 -3.3 加工工序的安排 -4-3.3.1 主要加工工序-4-3.3.2 辅助加工工序 -4-3.4确定工艺路线-4 -4、机床设备及工艺装备的选用 4.1机床设备的选用-5 -4.2工艺装备的选用-5 -5、切削用量及工时定额的计算5.1工序1:粗镗、半精 25内圆-6 -5.1.1 粗镗孔至 24.82，- 6 -5.1.2 半精镗孔至25 -6 -5.2 工序2 :粗车左端凸起端面 -7 -5.3工序3 :粗铳、半精铳右端面-7 -5.3.1 粗铳至 59.4-58.5mm-7 -5.3.2 半精铳至 58.5-58mm-8 -5.3.3 倒

5、角 C1 - 9 -5.3.4 钻 49 孑L - 9 -5.3.5 锪钻 14 孔-9 -5.4工序4 :粗铳左端环面及越程槽 -10 -5.4.1 粗铳左端环面至51.7-51mm-10 -5.4.2 粗铳越程槽-10 -5.5工序5 :粗车，半精车凸台外圆 -11 -5.5.1 粗车凸台外圆至77mm-11 -5.2.2 半精车凸台外圆至76.0-75mm- 12 -5.6工序6 :钻4孔、及锪10孔-12 -5.6.1 钻 4孔-12 -5.6.2 锪 10 孔-13 - 14 -6 、 夹 具 设 计 6.1 夹具设计任务 - 14 -6.2 确定夹具的加工方案 - 14 -6.2.

6、1 确 定 夹具 的结 构 方案 - 14 -6.2.2 具 装 配图 上标 注 尺寸 、配 合及技 术要 求 - 14 -6.3 夹具装配图 - 14 - 14 - 15 - 17 -7、参考文 献 附录 1：机械加工工艺过程卡片 附录 2：机械加工工序卡片 1端盖零件的用途、技术要求及工艺分析1.1端盖的用途端盖应用广泛，是非常重要的机械零件之一。端盖的一般作用是：（a）轴承外圈的轴向定位；（b）防尘和密圭寸，除本身可以防尘和密圭寸外，也常和密圭寸件配合以 达到密圭寸的作用；（c ）位于车床电动机和主轴箱之间的端盖，主要起传递扭矩和缓 冲吸震的作用，使主轴箱的转动平稳。因此该零件应具有足够

7、的强度、钢度耐磨性和韧性，以适应端盖的工作条件。 该零件的主要工作表面为左右端面以及左端面的外圆表面，在设计工艺规程时必须 重点考虑。端盖加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、使用 性能和寿命等。1.2端盖的技术要求图1为端盖零件简图，根据端盖的尺寸精度、技术要求和功用，经过是深入分 析，该端盖零件的特点是：25内圆加工精度高，端面与中心轴线垂直度高，凸台外圆面精度要求高，台阶孔定位精度高。 表1-1是本文涉及端盖的全部技术。表1-1端盖零件技术要求加工表面尺寸及偏差（m）公差及精度要求表面糙度Ra（耐形位公差（mr）端盖左端凸起端面0.04075 0.120端盖左端凸起外圆面

8、左端环面越程槽端盖右端面25内圆4X 10台阶大孔4X9台阶小孔右端10台阶大孔右端4台阶小孔7-3 X 0.53X 0.56025oO.O2510、深度 9oO.5009、深度61000.030、深度 124、深度33.23.212.512.53.23.212.512.56.36.3- 7 -从所给零件图分析可知，该端盖主要由1个台阶圆筒与带圆角的方板组合而成, 方板上有4个均匀分布的台阶孔。其中，A-A是旋转剖视图；图中三处的形位公差所指端面相对于孔2500.025的轴线的端面圆跳动公差为 0.030mm零件下方的圆弧槽的 作用是让开与之相邻的零件的重叠部分，避免相互干涉。该端盖形状的普通

9、、结构简单，属典型的圆盘类零件，主要实现轴承轴向定位 的功能，必须满足端盖的位置度要求，即垂直度和同轴度的要求，因此加工精度要 求较高；端盖在工作中需承受载荷，为增加其耐磨性，对端盖要求时效处理。1.3端盖的工艺性分析分析零件图可知，端盖的4个端面和25oO.O25的内圆均要求车销加工；零件左、 右端面为平面，可以防止加工过程中铸件偏斜；另外，该零件除主要表面（25oO.O25孔、io。0030及4台阶孔、75 0.040外圆和端盖右端端面）外，其余表面加工精度均 较低，不需要高精度机床加工，通过车削，铣削，钻床的粗加工就可以在正常的生 产条件下，采用较经济的方法加工出来。即该零件的工艺性能良

10、好。2、确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛坯由于该零件的结构比较简单，在工作工程中不会受很大的力。由于该端盖在工 作过程中要承受冲击载荷，为增强其强度和冲击韧度，和较好的组织，毛坯选用铸 件，该端盖的轮廓尺寸不大，为提高生产率和铸件精度，采用机器造型方法铸造毛 坯，选择HT15Q HT150灰铸铁具有良好的铸造性、减震性、耐磨性和切削加工性能， 适合铸造该端盖零件。该零件各表面的加工余量是由各个表面的粗糙度、加工方法以及加工等级来确 定的。具体方法及结果如下：2.1.125。0。25内圆加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/口半精镗0.0925.003

11、.2精镗0.4124.91毛坯24.502.1.2左端凸起端面的加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗车 毛坯0.759. 460.16.32.1.3右端面加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/口半精铣0.5583.2精铣 毛坯0.958.559.46.32.1.4左端环面加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/g粗铣0.751r12.5毛坯51.72.1.5左端凸起外圆面加工余量的确疋工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/E半精车0. 5

12、37.53.2粗车0.9386.3毛坯38.92.1.6其余尺寸的加工4X 9孔可以直接钻出，再利用锪钻加工14孔，4孔也可直接钻出，再用锪钻 加工10孔。2.2绘制毛坯图13.7图2-1毛坯图3、工艺路线的确定3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准3.1.1粗基准的选择以右端非加工面和左端面为主要的定位粗基准3.1.2精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准 统一”原则，以精加工后的 25孔中心轴线为主要的定位精基准。3.2表面加工方法的确定加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案备注端盖左端凸起端

13、面12.5粗车端盖左端凸起外圆面3.2粗车-半精车左端环面3.2粗铣一半精铣越程槽12.5粗铣端盖右端面3.2粗铣-半精铣25内圆3.2粗镗-半精镗4X 10台阶大孔6.3钻-锪4X 9台阶小孔12.5钻右端10台阶大孔12.5钻-锪右端4台阶小孔12.5钻3.3加工工序的安排3.3.1主要加工工序（1） 遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准一25内圆中心轴线。（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“先主后次”原则，先加工端盖右端面，后加工端盖左端环面。（4）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖端面，再加工端盖的各孔。3.3.2辅助加工工序由于加工零件为端盖，

14、材料为 HT150，主要面进行热处理工序，当加工完主要 平面后，可安排一次中检。加工完后，需去除毛刺，在安排清洗和终检工序。3.4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，列出端盖的工艺路线表X :端盖的工艺路线及设备、工装的选用序号工序名称机床设备刀具量具1粗镗、半精镗25内圆卧式镗床高速钢镗刀游标卡尺2粗车左端凸起端面车床CA6140车刀游标卡尺3粗铣、半精铣右端面铣床X51端铣刀游标卡尺4钻4X 9孔、锪14孔钻床Z525麻花钻、锪钻深度游标卡尺5粗铣左端环面铣床X51端铣刀游标卡尺6铣越程槽铣床X51周铣刀深度游标卡尺7粗车、半精车左端凸起外圆车床CA6140外圆车刀游标卡尺

15、8车倒角车床CA6140车刀游标卡尺9钻4孑孔、锪10孔钻床Z525麻花钻、锪钻双面游标卡尺10去毛刺钳工台平挫11热处理一端盖圆柱表面淬 火、低温回火淬火机12校正钳工台手锤13中检塞规、百分表、 卡尺等14清洗清洗机15终检塞规、百分表、 卡尺等4、机床设备及工艺装备的选用4.1机床设备的选用考虑到本文的端盖零件精度要求不是很高，本文采用的机床主要有：卧式镗床、 车床CA6140铣床X51、钻床Z525等。4.2工艺装备的选用根据以上机床设备进行加工时，要选用的工艺装备有车刀、钻头、锪钻、百分 表、游标卡尺等。5、切削用量及工时定额的计算5.1工序1:粗镗、半精 25内圆5.1.1粗镗孔至

16、 24.82 ,2Z=0.82mm 则Z=0.41mm1000v1000 40 “c ,.nw509r/m ind25查有关资料，确定镗床的切削速度为v=40m/mi n ， f=0.3mm/min 由于 卧式镗床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。tm58mm， h 2mm， I24mmh l2 l .58 2 4inw250s(tb5090.3ta 0.15tmtx)16%( tm7.5sta)3.45s5.1.2半精镗孔至252Z=0.18mm， Z=0.09mmf=0.2mm/rv=40m/min计算切削工时则：58mm， h 2mm， S 4mm1000v1000

17、 40nwi1509r /mind25l1 l2 l.=58i =2 42 4 138snwf5090.2tmta 0.15tm 5.7s(tb tx)1 6%( tm ta)2.62s5.2工序2:粗车左端凸起端面工件材料：HT150 ,铸造。加工要求：粗车75端面及表面粗糙度值Ra为12.5机床：卧式车床CA6140刀具：刀片材料为YG6加工确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为0.7mm， 等级取IT12级，取，v=20m/m ind=75mmap 0.7mmf 0.4mm则，1000v1000 20 c , n85r/m ind 75卧式车床CA6140为无级调整，可取，v

18、85r / min。计算切削工时I 37.5mm贝U ：l = 37.5nf 85 0.466sta 0. 15tm 9.9S(tb tx)16% ( tm ta)4.55s5.3工序3:粗铣、半精铣右端面铣床：X51铣刀：选用立铣刀d=16mm 齿数Z=55.3.1 粗铣至 59.4-58.5mm参照有关手册，确定切削速度：v=19m/minta0.15tm 7.16s1000v1000 19n378r/min采用X51立式铣床，d16根据机床使用说明书，取nw 380r/min-9 -故实际切削速度为：1000100019.1m/min当 nw 380r/mn 时，工作台的每分钟进给量fm

19、应为fzznw0.2 5 380380mm/ minL=18mmtm-18 523.7s380ta0.15tm 3.56s(tb tx)1 6% ( tm ta) 1.64s5.3.2 半精铣至 58.5-58mm参照有关手册，确定切削速度：v=19m/minf=0.1mm/r1000V1000 19n378r /min采用X51立式铣床，d16根据机床使用说明书，取nw 380r/min故实际切削速度为:当 nw 380r / min 时，d w n w100019.1m/min1000工作台的每分钟进给量fm应为fzznw 0.1 5 380190mm/minL=18mmtm 丄止 547

20、.4sfm190(tb tx)i 6% (tm ta)3.27s5.3.3 倒角 C1米用锪钻。5.3.4 钻 49 孑L 参照有关手册，确定：f=0.1mm/rV=16mm/min 所以，1000V-n= =1273r/min4根据机床说明书，取；nw 1225r/mi n所以实际切削速度为:4 1225v15.4m/ min10001000切削工时，l12.44mm，l2 0mm， l 15mm则：th 12l 2.44 0 15=8.5snwf1225 0.1ta0.15tm 1.28s(tb tx)16% ( tm ta)0.59s5.3.5锪钻14孔参照有关手册，确定：f=0.1mm

21、/rv=4m/min所以，n=吧=91r/min根据机床说明书，取;nw 100r/min则实际切削削工时l 9mm, li 1mm, I2 0mmli I2 I =9160si-11 -nwf100 0.1ta 0.15tm9s(tb tx)16% ( tm ta)4.14s5.4工序4:粗铣左端环面及越程槽5.4.1粗铣左端环面至 51.7-51mm参照有关手册，确定：ap 0.7mmf=2mm/rv=28.8m/mind=115mm取，n=80机床可直接选取nw 80r /m in则计算工时，l 15mm， l1 2mm， l2 0mm则：82.5snw f80 0.2ta0.15tm1

22、2.38s(tbtx)16%( tmta)17.33s5.4.2粗铣越程槽参照有关手册，确定:所以，根据机床说明书，取:ap 1.4mmf=0.4mm/rV=25m/m ind=75mm1000vn= 75 =106r/minnw 100r / mind wn wv100075 100100023.55m/ minh l2 丨 _1.42411.1snwf100 0.41.4mm , l1 2mm , l2 4mmta 0.15tm 1.67s(tbtx)16% ( tm ta) 0.77s5.5工序5:粗车，半精车凸台外圆 5.5.1粗车凸台外圆至 77mm参照有关手册，确定:f=0.3mm

23、/r v=24 d=75mmns1000vcdw1000 24750102r / min计算切削工时则：4mm l1 3mm l2 0mml1l2 lnw4341.2s= 102 0.3ta0.15tm6.18s(tb tx)i 6% (tm ta) 2.84s5.2.2半精车凸台外圆至76.0-75mm参照有关手册，确定：f=0.25mm/r v=25m/m in d=75mm1000Vcd w1000 2575106r / min计算切削工时则：l 4mm， h 3mm， l20mm-12 -l1 l2 lnwf31.7s4 3 0i =106 0.25ta 0.15tm 4.76s(tb

24、 tx)16% (tm ta) 2.2s5.6工序6:钻4孔、及锪10孔5.6.1钻4孔参照有关手册，确定：f=0.2mm/rv=12.25m/mi n 5ns1000v1000 12.25dw4398(r/min) 4根据机床说明书，取：nw =400r/min 所以实际切削速度4 400d w nw1000 10005.02m/ min切削工时计算:- 14 -2.5mm I2 0mm13.13min1 ll l215 2.5 0nwf= 400 0.2ta0.15tm1.97s(tb tx)16% (tm ta)0.9s5.6.2 锪 10 孔根据有关资料介绍，锪孔时进给量及切削速度约为

25、钻孔时的1/2-1/3，故d=10mm3f钻1 0.60.1mm/r312m/minns1000v1000 123.14 10255r / min按机床选取:nw275r/min所以实际切削速度为:切削工时计算:100010002.5mmI2 0mml1 l2 l2.5 12nwf275 0.110 275v31.6 mintl1dwnwl 12mm8.6m/ minta0.15tm4.74s(tb tx)16%( tm ta) 2.18s6、夹具设计6.1 夹具设计任务所要 加工 的部位是 4、 10台阶孔 ， 该工 件的材料 为 HT150 ，毛 坯为 铸件，所 选用 的机床为 Z525

26、型立式钻 床 ，成 批生产规 模。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。因此要为此 工序设计专用夹具6.2 确定夹具的加工方案6.2.1 确定夹具的结构方案（ 1 ） 确 定 定 位 元 件根据 工序 简图规定 的定位基 准，选 用 一面双销 定位 方案 ，长 定位 销与 工件定位孔配合，限 制四个自由度，定 位销轴肩与工件定位端接触，限 制 一个自由 度，削 边 销与工件 一通 孔接触限 制一个自由度 ，实 现工件正确定 位。定位孔与定位销的配合尺寸取25。对于工序尺寸20m m取工件右端作 为工序基准不便于装夹，而且精度要求较低，故选择工件左端为定位

27、基准。（2）确定导向装置本工序要求被加工孔依次进行钻、铰等 2 个工步的加工，最终达到工 序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件（3）确定夹紧机构此夹具选用螺栓夹紧机构。6.2.2 具装配图上标注尺寸、配合及技术要求（1）确定元件之间的尺寸，定位销 与削边销中心距尺寸无公差要求。 标注尺寸为 55mm。（2）根据工序简图 上规定的被加工孔的加工要求， 确定钻套中心线 与定位销 定位环面（轴间）之间的尺寸取为 38mm。（3）钻套中心线对定位销中心线的位置公差取 0.03mm。（4）定位销中心线与夹具底面的 平行度公差取为 0.02mm。（5）注关键件的配合尺寸：©

28、10F7、© 15g6、© 22r6、© 25f6、© 8n6、 © 20r6、© 9F7。6.3 夹具装配图（见附图）7、参考文献1、王启平. 机床夹具设计（第二版） . 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 2000.52、秦国华、 张卫红. 机床夹具的现代设计方法 . 北京：航空工业出版社， 2006.113、邹青. 机械制造技术基础课程设计指导教程 .北京：机械工业出版社， 2004.84、周开勤 . 机械零件手册（第五版） . 北京高等教育出版社， 2001.7附录1:机械加工工艺过程卡片第9组机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号B5械加工工艺过程卡片产品名称零件名称端盖共1页第1材料牌号HT150毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每毛坯可制件数1每台件数备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1粗镗 25内圆粗镗 25 内圆至 24-24.82mm, Ra=6.3卧式镗床高速钢镗刀、游标卡尺2半精镗 25内圆半精镗 25 内圆至 24.82-25mm,Ra=3.2卧式镗床