填料箱盖.工艺设计及夹具设计1001210318机制本3班

1、目 录第一章 机械制造工艺学课程设计任务书 1第二章 机械加工工艺规程制定 32、1零件的分析 3 2、2毛坯的确定 3 2、3定位基准的选择 3 2、4加工方法的选择 4 2、5工艺路线的制定 4 2、6确定加工余量及毛坯尺寸 5 2、7工序设计 6 2、8确定切削用量和基本时间 7第三章 夹具的设计 21 3、1确定定位方案、选择定位元件 21 3、2确定夹紧方案、设计夹紧机构 21 3、3确定分度方案、设计分度装置 22 3、4确定导向、对刀方案，设计导向、对刀装置 22 3、5设计其他装置 23 3、6设计夹具体 233、7夹具精度分析 233、8附图：毛坯图 25结论 26参考资料

2、26第一章 新余学院机械制造工艺学课程设计任务书指导老师李玉平学生姓名陈小军专业机械设计制造及其自动化课程设计题目 填料箱盖机械加工工艺规程制订及钻孔夹具设计完成日期： 2013年1月4日课程设计内容一、 课程设计内容 图一图一所示是填料箱盖简图。毛坯材料为HT200。中批量生产，采用通用机床进行加工。试完成该零件的机械加工工艺设计及法兰盘端面12孔钻床专用夹具设计。 设计 要 求二、设计要求:1、设计者必须发挥独立思考能力，禁止抄袭他人成果,不允许雷同，凡找他人代做，一经核实，取消答辩资格。积极主动与指导教师交流，每一进展阶段至少与指导教师交流一次。2、设计成果： (1)、设计说明书一份；(

3、2)、机械加工工艺卡片一套；(3)、夹具装配图一张（A1或A2图纸，用CAD画）及必要的零件图若干张。设计说明书应包括下列内容：封面，目录、设计任务书、正文、注释、参考文献等。设计说明书的题目及各级标题为四号以上楷体并加黑，正文采用小4号楷体，注释采用尾注形式。3、设计说明书的正文部分内容参考机械制造工艺学课程设计指导书。4、设计完成后，将课程设计说明书、机械加工工艺卡片、夹具装配图打印并装订好一并交给指导教师，并准备答辩。 1设计进度一）、设计准备工作（2012年11月24日-25日）1、熟悉任务书，明确设计的内容和要求；2、准备参考资料和手册。二）、机械加工工艺规程制定（2012年11月2

4、6-12月2日）1、零件的分析；2、毛坯的确定；3、定位基准的选择；4、加工方法的选择；5、工艺路线的制定；6、确定加工余量及毛坯尺寸；7、工序设计；8、确定切削用量和基本时间。三）、填写机械加工工艺卡片（2012年12月3-12月4日）四）、夹具的设计（12月5日-20日）1、确定定位方案、选择定位元件；2、确定夹紧方案、设计夹紧机构；3、确定分度方案、设计分度装置；4、确定导向、对刀方案，设计导向、对刀装置；5、设计其他装置；6、设计夹具体；7、夹具精度分析；8、绘制夹具装配图及必要的零件图。五）、 撰写计算说明书（12月21日-12月28日）六）、准备答辩（12月29日-2013年1月4

5、日）主要参考资料1、金属切削加工手册；2、机床夹具设计手册；3、机械制造工艺学；4、机械制造工艺学课程设计指导书。2第二章 机械加工工艺规程制定2、1零件的分析 题目所给定的零件是填料箱盖，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。技术要求分析：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60h5()与65H5（）同轴度为0.025的孔.

6、2.以60h5()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.2、2毛坯的确定 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，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。 2、3定位基准的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，

7、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。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、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

8、种方法：1(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、4加工方法的选择 1.车削左右两端面,车65，85，75，155外圆及倒角。精车65外圆及与80相接的端面. 2.钻孔：钻30孔、扩32孔，锪43孔。钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹.用钻床钻孔。粗、精、细镗60H8（孔。镗60孔底面沟槽在车床上镗孔，比较经济。 3.铣床：铣60孔底面 4

9、.磨床：磨60孔底面。 最后研磨60孔底面。2、5工艺路线的制定 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。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 钻30孔、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

10、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 镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 去毛刺，终检。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 钻30孔、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 镗60孔底面沟槽。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。3、 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：

11、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 钻

12、30孔、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 镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 去毛刺，终检。2、6确定加工余量.工序尺寸及毛坯尺寸“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、80、75、100、91、155)考虑到尺寸

13、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()。要求以外圆面65H5

14、（）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)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

15、M10 (8)零件毛坯图附图二2、7工序设计 (一）选择加工设备与工艺装备 1、工序I - X是粗车粗镗和半精车。选用卧式车床就能满足要求。本零件尺寸不大，精度要求不高，选用最常用的CA6140型卧式车床。 2、工序XI、XII是精细车精镗。由于要求的精度较高，表面粗糙度较小选用精密的车床才能满足要求。故选用C616A型车床。 3、工序XII、 VIII是钻孔。可采用专用夹具在立式钻床上加工，可选用Z3040型摇臂钻床。 4、工序XIII是研磨内孔，精度较高，选用M7232B型立轴矩台磨床。5. 选择夹具本零件除外圆及两端面加工用三爪自定心卡盘外，其他的工序都用专用夹具。6. 选择刀具6. 在

16、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YG10，切槽宜用高速钢，磨削用砂轮。7. 钻孔用麻花钻，攻螺纹用丝锥(二）工序尺寸加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精外圆2155.166.3210.2566.565.5665.0136.31.64376.34476.3275.0466.3280.0466.32116462606.31.67.5417.56.31372137.036.378278.36.31.60.42、8确定切削用量和基本时间 1 工序：车削端面、外圆本工序采用

17、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

18、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

19、。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=84/2=42mm, L=3mm, L=0mm, L=0mmt=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=2

20、8mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t=0.82(min)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, C63

21、0-1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

22、。切削工时： t=式中： L=105mm, L=4mm, L=0所以 t=（2） 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=（3） 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=（4） 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

23、计算切削工时L=9mm, L=3mm, L=0mmt=3工序 钻扩mm、及锪孔。转塔机床C365L（1） 钻孔f=0.41mm/r（见切削手册表2.7）r=12.25m/min（见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）按机床选取：=136r/min（按工艺手册表4.2-2）所以实际切削速度切削工时计算：， =10mm， =4mm=（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（表2.7）=19.25m/min（表2.1

24、3）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：， ， =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（

25、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：=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

26、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：=6工序：精、粗、细镗mm孔（1） 粗镗孔至59.5mm2Z=4.5m

27、m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/min7 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

28、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

29、 ：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 9工序： 镗60mm孔底沟槽内孔车刀 保证t=0.5mm，d=2mm10 工序： 研磨60mm孔底面采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm第三章 夹具的设计 3、1确定定位方案、选择定位元件 1. 定位方案：此道工序为加工孔，只要固定相对位置，钻孔时位置不偏差，不旋转就可以达到要求。，将零件固定到底板上，零件的100处与底板的内孔配合，再将底板和零件一起固定在底板，并用圆柱销固定。2. 选择定位元件定位元件如图所示 3、2确定夹紧方

30、案、设计夹紧机构 1.确定夹紧方案用螺栓将零件和底板预紧，达到要求即可，如图2.设计夹紧机构 由零件图可知，12孔中，613.5在圆周上均匀分布,2M10，4M1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，准备采用气动夹紧机构。 3、3确定分度方案、设计分度装置本工序所加工的30孔、扩32孔，锪43孔，6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔都是在一个平面内，不需要采用分度式钻模，

31、可以完成孔的加工。 3、4确定导向、对刀方案，设计导向、对刀装置 在钻模中，钻套作为刀具导向元件。因为是中批量，且加工孔直径不变化，故选用固定钻套。固定选套是直接压入钻模板或夹具体的孔中，过盈配合，位置精度高，结构简单。 钻套设计时，要注意钻套的高度H和钻套底端与工件间的距离h。钻套高度是指钻套与钻头接触部分的长度。太短不能起到导向作用，降低了位置精度，太长则增加了摩擦和钻套的磨损。一般H=（1-2）d，此处钻孔直径为13.5，故H=13.5 3、5设计其他装置钻套，气缸上盖，密封圈，可卸钻模板，加紧气缸，定位板等的设计如图所示。 3、6设计夹具体在设计夹具时，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；二是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.5M增至0.6 M）以增加气缸推力。结果，本夹具结构比较紧凑。 3、7夹具精度分析1.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