机械制造技术课程设计-填料箱盖加工工艺及分度钻4-M10孔夹具设计

PAGEIII摘要本文是对填料箱盖零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对填料箱盖零件的加工设计了专用夹具。机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计钻孔夹具。关键词：填料箱盖，加工工艺，加工方法，夹具

目录TOC\o"1-3"\h\u17303摘要 I17038前言 125139第1章填料箱盖零件工艺分析 232191.1填料箱盖零件的作用与结构 253021.1.1填料箱盖零件的作用 2156041.1.2填料箱盖零件的结构特点 2161171.1.3填料箱盖零件零件的结构工艺性 221173第2章填料箱盖零件工艺设计 4277422.1填料箱盖生产类型的确定 4312592.2毛坯的选择与毛坯图说明 4297992.2.1毛坯的制造形式和选择 4163602.2.2毛坯图说明 4326212.3工艺路线的确定 5100352.3.1基准面的选择 5224152.3.2工艺线路 6326172.3.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定 833912.3.4确定切削用量及时间定额 87663分度钻孔夹具设计 11301253.1分度钻孔夹具总体方案设计及定位原理 11196553.2分度钻孔夹具误差计算 13310303.3分度钻孔夹具夹紧机构设计与夹紧力计算 13248633.4分度钻孔夹具夹紧操作动作说明 156769设计心得 1612614参考文献 178858附录Ⅰ三维图 18PAGEPAGEIII前言夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。“工欲善其事，必先利其器。”工具是人类文明进步的标智。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。

第1章填料箱盖零件工艺分析1.1填料箱盖零件的作用与结构1.1.1填料箱盖零件的作用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。填料箱盖的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让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。1.1.2填料箱盖零件的结构特点箱体零件是机器和部件的基础零件，它把机器和部件中的所有零件连接成一个整体，并使机器和部件中的零件相互保持正确的位置，完成必需的运动。因此，箱体零件的加工质量直接影响着机器的的性能、精度和寿命。箱体零件结构一般比较复杂，箱壁薄，表面和空较多。1.1.3填料箱盖零件零件的结构工艺性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ф65H5（-0.013包括：尺寸为ф65H5（-0.0130）的轴，表面粗糙度为1.6,尺寸为ф80的与ф65H5（-0.0130）相接的肩面,尺寸为ф100f8(-0.090-0.036)与ф65H5（-0.0130）同轴度为0.025的面.尺寸为ф60h5(0+0.0462.以ф60h5(0+0.046尺寸为78与ф60H8(0+0.0463.以ф60H8(0+0.046)孔为中心均匀分布的12孔,6-ф13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H。1.2填料箱盖零件关键表面的技术要求φ65外圆的上偏差为0，下偏差为-0.013，其表面粗糙度为1.6。φ91外圆的上偏差为0，下偏差为-0.054。φ100外圆的上偏差为-0.035，下偏差为-0.090。φ60内孔的上偏差为+0.048，下偏差为0。φ80左端面粗糙度为1.6。φ100外圆同轴度以φ65圆面为基准，公差是0.025。 φ60内孔同轴度以φ65圆面为基准，公差是0.025。φ54内圆面垂直度以φ60圆轴为基准，公差是0.012，内圆面需研磨。第2章填料箱盖零件工艺设计2.1填料箱盖生产类型的确定生产类型为中批生产，采用机器造型铸造毛坯。2.2毛坯的选择与毛坯图说明2.2.1毛坯的制造形式和选择零件材料为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。所以选择圆柱型毛坯。2.2.2毛坯图说明图2-1路线的出外圆面（φ65、φ80、φ75、φ100、φ91、φ155）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φ84、φ104、φ160的阶梯轴式结构，且在φ100端面是铸造出一个φ55，深70的孔。2.3工艺路线的确定工艺路线的出发点，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。2.3.1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，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。）所以选择φ65外圆面做粗基准。（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，一般有如下三种方法。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。采用锥堵或锥套心轴。所以也用φ65外圆做基准。2.3.2工艺线路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。工艺线路方案一

工序1

车右断面

工序2

粗车ф65、ф80、ф75及倒角

工序3

粗车ф65与ф80端面

工序4

车ф30孔

工序5

扩ф32孔

工序6

锪ф47孔

工序7

车左端面

工序8

粗车ф155、ф100

工序9

切刀7.5×4槽工序10

车ф60孔

工序11

粗铣ф60孔底面

工序12

镗ф60沟槽

工序13

半精车ф65、ф80、ф75及倒角

工序14

半精车ф65端面

工序15

半精车ф65与ф80端面

工序16

半精车ф100与ф155端面

工序17

半精车ф32

工序18

半精车ф47

工序19

半精车ф155、ф100

工序20

半精车7.5×4槽工序21

半精车ф60孔

工序22

半精镗沟槽

工序23

半精车ф155端面

工序24

钻6-ф13.5孔

工序25

钻2-M10-6H

攻螺纹

工序26

钻4-M10-6H

深20孔

工序27

钻ф6斜孔

工序28

精车ф65外圆与ф80相接端面

工序29

精车ф65

工序30

精铣ф60孔底面

工序31

精车ф60孔

工序32

磨ф60孔

工序33

磨ф65

工序34

研磨ф60孔底面

工序35

研磨ф65

工序36

抛光

工序37

去毛刺，终检（2）工艺路线方案二工序1铣削左右两端面。工序2粗车ф65，ф85，ф75，ф155外圆及倒角。工序3钻ф30孔、扩ф32孔，锪ф43孔。工序4钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹工序5精车ф65外圆及与ф80相接的端面.工序6粗、精、细镗ф60H8（孔。工序7铣ф60孔底面工序8磨ф60孔底面。工序9镗ф60孔底面沟槽。工序10研磨ф60孔底面。工序11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：方案一是采用车削方式加工端面，且是先加工粗车ф65、ф80、ф75外圆面和ф60H8（、ф32、ф47的孔。；方案二是使用铣削方式加工两端面。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，并且同类型工序连在一起，更加提高了效率。在中批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线一。2.3.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定“填料箱盖”零件材料为HT200，硬度为HBS190~241，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：6—φ13.5孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均为自由尺寸精度要求。1．6—φ13.5孔可一次性直接钻出。2．查〈〈工艺手册〉〉表2.3—20得攻螺纹前用麻花钻直径为ф8.5的孔。钻孔ф8.5攻螺纹M102.3.4确定切削用量及时间定额钻6—ф13.5,2-M10-6H,4-M10-6H深孔深24(1)钻6-ф13.5f=0.35mm/rV=17mm/min因为n=1000V/(3.14*D)(2.1)所以n=1000Vπ所以n=401(r/min)按机床选取：n所以实际切削速度为：v=πdwn所以v=16.95m/min切削工时l1=4mm，l2t=l1+l2+lnwf所以t=0.157minT1=6t=6×0.157=0.942min(2)钻2-M10-6H底孔Φ8.5f=0.35mm/rv=13m/min所以n=1000vπ所以n=487r/min按机床选取n实际切削速度v=所以v=v=切削工时l=15mm，l1=4mm，t=t=QUOTE4+3+15500×0.35=0.126mint(3)4-M10-6H深20，孔深24，底孔Φ8.5f=0.35mm/rv=13m/min所以n=1000vn=487r/min按机床选取n实际切削速度v=v=切削工时l=24mm，l1=4mm，QUOTEt=l1+l2t=0.16mint(4)攻螺纹孔2-M10-6Hr=0.2m/s=12m/min所以n按机床选取nw实际切削速度v=v=计算工时l=15mm，l1=3mm，t=t=0.067mint(5)攻螺纹4-M10r=0.2m/s=12m/min所以n按机床选取nw实际切削速度v=v=计算工时l=20mm，l1=3mm，t=t=0.083mint3分度钻孔夹具设计3.1分度钻孔夹具总体方案设计及定位原理(1)方案一自由度为1的地方用一个削边销，自由度为2的是类似短定位套，自由度为3的地方用一个平面。图3-1总体方案设计图3-2定位原理(1)方案二自由度为2的地方用一个短轴，自由度为3的地方用一个长轴。图3-3定位原理方案一和方案二都符合设计要求，不过方案一的定位都在需要打孔的这边，而方案二的有一个定位在打孔的另一边，所以它的定位方向的力与夹紧力相反，并不能很好的在实际操作中运用。所以最终选择方案一。3.2分度钻孔夹具误差计算工序基准为整个工件的中心轴，定位基准也是该孔的轴线，二者重合，△B=0。由于定位内孔与定位短轴之间的配合尺寸为直径60H8，当在夹具上装夹这一批工件时，定位基准必然会发生相对位置变化，从而产生基准位移误差。△Y=Xmax=Es-ei(3.1)所以△Y=0.048-0=0.048mm也即△D=△V=0.048mm因为△D＜1/3（&G）=1/3*0.20=0.067mm3.3分度钻孔夹具夹紧机构设计与夹紧力计算(1)夹紧机构夹紧机构设计为类螺栓夹紧图3-4夹紧机构（2）切削力与夹紧力计算刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为φ10。则轴向力：见《工艺师手册》表28.4F=CFdzFfyFkF(3.式中：CF=420，ZF=1.0,yF=0.8,f=0.35KF=(HB190F=420×转矩T=CTdZTfyTkT式中:CT=0.206,ZT=2.0,yT=0.8T=0.206QUOTE×13.52.0×0.3功率PQUOTEmm=TV30d0=17.34×16.9530×Pm=0.538KW在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数K=K1K2K3K4(3.6)式中K1—基本安全系数，1.5;K2—加工性质系数，1.1;K3—刀具钝化系数,1.1;K4—断续切削系数,1.1则