机械制造技术课程设计-气缸盖加工工艺及粗铣结合面夹具设计

序言全套图纸加V信153893706或扣3346389411机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。气缸盖的加工工艺规程和粗铣接合面的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行毕业设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本设计选用气缸盖来进行工艺编制与夹具设计，以说明书、绘图为主，设计手册与国家标准为附来进行详细说明。零件的分析零件的分析气缸盖的作用是密封气缸，与活塞共同形成燃烧空间，并承受高温高压燃气的作用。气缸盖承受气体力和紧固气缸螺栓所造成的机械负荷，同时还由于与高温燃气接触而承受很高的热负荷。为了保证气缸的良好密封，气缸盖既不能损坏，也不能变形。为此，气缸盖应具有足够的强度和刚度。零件的主次表面图1气缸盖气缸盖共有六处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1、2-M6端面2、接合面3、4-Φ11孔4、侧端面5、Φ5孔、NPT1/8螺纹孔6、2-M6-6H螺纹孔零件表面的技术要求序号加工表面尺寸精度粗糙度形状、位置12-M6端面—25—2接合面—3.2平面度0.0534-Φ11孔—6.3位置度Φ0.54侧端面—6.3—5Φ5孔—12.5—6NPT1/8螺纹孔—6.3—72-M6-6H螺纹孔0.0086.3—毛坯的制造方法确定毛坯的制造形式零件材料为HT250灰铸铁，铸件有多种分类方法：按其所用金属材料的不同，分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等；按铸型成型方法的不同，可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多，约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件，多是压铸件。毛坯尺寸公差由表（2-5-1）得灰铸铁刀具切入金属层的厚度应大于表面层厚度，即大于1mm，小于4mm。由HT250，确定灰铸铁精度等级为2级（指尺寸精度和表面光洁度要求较高，或者大批、中批生产的铸件。毛坯简图制订工艺路线定位基准选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。一：粗基准的选择原则1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5）粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。二：精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求：用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。选择加工方法序号加工表面尺寸粗糙度形位加工方法12-M6端面3825—粗铣2接合面523.2平面度0.05粗铣、半精铣34-Φ11孔346.3位置度Φ0.5钻4侧端面346.3—粗铣5Φ5孔3012.5—钻6NPT1/8螺纹孔306.3—钻、攻72-M6-6H螺纹孔1226.3—钻、攻制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案：铸造时效处理工序10：粗铣接合面工序20：粗铣2-M6端面工序30：4-Φ11孔工序40：钻、攻2-M6螺纹工序50：中间检验工序60：粗铣侧端面工序70：钻Φ5孔；钻、攻NPT1/8螺纹孔工序80：半精铣接合面工序90：清洗工序100：最终检验各个工序加工余量1.2-M6端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为25。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。粗铣单边余量Z=2.0mm2.接合面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，得铸件的单边加工余量Z=2.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为3.2。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。粗铣单边余量Z=2.0mm半精铣单边余量Z=0.5mm3.4-Φ11孔的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，其加工孔的尺寸不大故采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步钻削即可满足其精度要求。钻单边余量Z=5.5mm4.侧端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。粗铣单边余量Z=2.0mm5.Φ5孔的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，其加工孔的尺寸不大故采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为12.5。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步钻削即可满足其精度要求。钻单边余量Z=2.5mm6.NPT1/8螺纹孔的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，其加工螺纹孔的尺寸不大故采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，两步钻削（钻、攻）即可满足其精度要求。钻单边余量Z=1.7mm攻单边余量Z=0.921mm7.2-M6-6H螺纹孔的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，其加工螺纹孔的尺寸不大故采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，两步钻削（钻、攻）即可满足其精度要求。钻单边余量Z=2.55mm攻单边余量Z=0.45mm选择切削用量、确定时间定额工序10：粗铣接合面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝475当＝475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，则机动工时为工序20：粗铣2-M6端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra25，要求不高，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝475当＝475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，则机动工时为工序30：钻4-Φ11孔选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）521r/min按机床选取n=500r/min切削工时：，，则机动工时为工序40：钻、攻2-M6螺纹工步一：钻2-M6-6H螺纹底孔Φ5.1选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）468r/min按机床选取n=500r/min切削工时：，，则机动工时为工步二：攻2-M6-6H螺纹孔选择M6mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即f=0.45mm/r398r/min按机床选取n=400r/min切削工时：，，则机动工时为工序50：中间检验工序60：粗铣侧端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra25，要求不高，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝475当＝475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，则机动工时为工序70：钻Φ5孔；钻、攻NPT1/8螺纹孔工步一：钻Φ5孔选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）510r/min按机床选取n=545r/min切削工时：，，则机动工时为工步二：钻NPT1/8螺纹底孔Φ8.4选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）569r/min按机床选取n=545r/min切削工时：，，则机动工时为工步三：攻NPT1/8螺纹孔选择M10.242mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即f=0.45mm/r398r/min按机床选取n=680r/min切削工时：，，则机动工时为工序80：半精铣接合面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，则机动工时为工序90：清洗工序100：最终检验铣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。由指导老师的分配，决定设计粗铣接合面的专用夹具。专用夹具的提出本夹具主要用于粗铣后端面，粗糙度为Ra6.3，精度要求不端，故设计夹具时即考虑如何提高生产效率，也要注意生产质量。夹具的定位方案一：选择定位方案本工序选用的定位基准为4-Φ11前端面和Φ76外圆面，所以相应的夹具上的定位元件应是V形块和支承板。因此进行定位元件的设计主要是V形块和支承板。4-Φ11前端面与支承板相配合限制五个自由度，即X轴转动、Y轴转动、和Z轴移动。Φ76外圆面与支承板相配合限制两个自由度，即X轴移动、Y轴移动。由于气缸盖是铣接合面，所以限制五个自由度即可。二：分析计算定位误差定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示图1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2，两个极端情况：情况1：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地"高"得加工尺寸；情况2：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地"低"得加工尺寸。且该工序定位误差图2定位误差=O1O2+(d2-（d2-Td2))/2=Td1/(2sina/2)+Td2/2=0.043/2sin45+0.03/20.392夹具的夹紧方案一：选择夹紧方案在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择由导板，活动V形块，支座，螺杆，滚花螺母等组成夹紧机构夹紧工件。本工序为铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。二：切削力和夹紧力的计算查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa,即==1547N所需夹紧力，查表5得，，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K==1.872，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M8螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N==30900N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。夹具体的设计用来安装和固定定位元件，夹紧机构和对刀块的实体。具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，水平，所以形位公差会有较严格的要求。夹具体如下图所示：装配图的设计夹具总装配图应按同家标准绘制，绘制时还应注意以下事项：(1)尽量选用l:l的比例，以使所绘制的夹具具有良好的直观性(2)尽可能选择面对操作者的方向作为主视图。同样应符合视图最少原则。(3)总图应把夹具的工作原理、结构和各种元件间的装配关系表达清楚。(4)用双点划线绘制工件外形轮廓、定位基准面、夹紧表面和加工表面。(5)合理标注尺寸、公差和技术要求。(6)合理选择材料。

总结本次设计综合了大学里所学的专业知识，是理论与实际相结合的一次考验。通过这次设计，我的综合运用知识的能力有了很大的提高，尤其是看图，绘图，设计能力为我今后的工作打下了良好的基础。在此过程中，我进一步加深了对课本知识的理解，进一步了解了零件的工艺以及夹具设计过程。收获颇丰。首先，我要感谢老师对设计的指导。本次设计是在老师的悉心指导和帮助下完成的，我的机械工艺知识有限，在设计中常常碰到问题，是老师不厌其烦的指导，不断的点拨迷津，提供相关