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1、机械制造技术课程设计说明书设计题目：设计填料箱盖零件的机械加工工艺规程及钻12孔工序的专用夹具 姓 名： 学 号： 班 级： 机计082班 指导教师： 河南机电高等专科学校2011年1月4日目 录第1章 零件分析 1页1.1 零件作用分析 第1页1.2 零件工艺分析 第2页第2章 确定毛坯、画毛坯零件合图 第3页第3章 工艺规程设计 第5页3.1 定位基准的选择 第5页3.2 制定工艺路线 第5页3.3 选择加工设备及刀、夹、量具 第7页3.4 加工工序设计 第8页3.5 时间定额计算 第页3.6 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡 第页第4章 钻12孔工序专用夹具设计 第页4.1 工件自
2、由度分析及定位方案的确定 第页4.2 夹紧力的计算 第页4.3 定位误差的计算及定位精度分析 第页4.4 操作说明 第页第1章 零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖（附图1），其主要作用是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不使泵内的水流流到外面，也可阻止外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空。保证对箱体起密封作用，使箱体在工作时不致让油液渗漏。1.2 零件的工艺分析由图知，其材料为HT200.该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，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65h5（0 -0.01
3、3）轴为中心的加工表面。包括：尺寸为65h5（0 -0.013）的轴，表面粗糙度为1.6, 尺寸为80的与65h5（0 -0.013）相接的肩面, 尺寸为100f8（-0.036 -0.090）与65H5（0 -0.013）同轴度为0.025的面. 尺寸为60H8（+0.048 0）与65h5（0 -0.013）同轴度为0.025的孔.2.以60H8（+0.048 0）孔为中心的加工表面.尺寸为78与60H8（+0.048 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（+0.048 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-
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.第2章 确定毛坯、画毛坯零件合图 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8000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。又由于零件的内腔孔均需铸出，故还应安放型芯。此外，为消除应力，铸造后应安排人工时效。 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
5、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。（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（+0.048 0）。要求以外圆面65h5（）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
6、60H8（+0.048 0） 2Z=0.1(5) 60H8（+0.048 0）孔底面加工.按照<<工艺手册>>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 M10第3章 工艺规程设计3.1 定
7、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，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。3.1.1 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。）3.1.2 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，但是随着孔
8、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。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。3.2 制订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，多种通用刀具，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
9、当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.2.1 工艺线路方案一工序 铣削左右两端面。工序 粗车65，80，100，75，155外圆及倒角。车7.5槽工序 钻30孔、扩32孔，扩47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（+0.048 0）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。3.2.2 工艺路线方案二工序 车削左右两端面。工序 粗车65，80，75，155外圆及倒角。车7.5槽工序 钻30孔、扩32孔，扩47
10、孔。工序 精车65外圆及与80相接的端面.工序 粗、精、细镗60H8（+0.048 0）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。3.2.3 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孔后精加工外圆面和60H8（+0.048 0）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，选择工艺路线二。但是仔细考虑，在线
11、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。车7.5槽工序 钻30孔、扩32孔，扩47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（+0.048 0）孔。工序 铣60孔底面工序 磨60孔底面。工序
12、镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 去毛刺，终检。以上工艺过程详见械加工工艺过程卡片。3.3 选择加工设备及刀、夹、量具（1）工序10 、20 是粗车。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C620-1型卧式车床即可。在车床上加工灰铸铁零件采用YG型硬质合金，粗加工用YG6，切槽宜用高速钢。采用三爪卡盘装夹，游标卡尺测量。（2）工序50是精车和精细车还有精镗。由于要求的精度较高，表面粗糙度较小选用精密的车床能满足要求。故选用C616A型车床。精加工刀具用YG10，采用三爪卡盘装夹，游标卡尺测量。（3）工序30、40是钻孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上
13、加工，可选用Z3025型摇臂钻床。工序30刀具采用麻花钻25mm，扩孔钻32mm，锪孔钻47mm,工序40采用麻花钻12.5mm，麻花钻8.5mm，攻螺纹采用丝锥M10，孔径用游标卡尺测量，螺孔用螺纹塞规检验，采用专用夹具。（4）工序60、80是镗孔，工序60采用金刚镗床C730，工序80采用镗床T68即可。选择YG30镗刀，专用夹具，游标卡尺，塞规。（5）工序70是铣削，采用卧式铣床X63即可。选择端面铣刀8，专用夹具，游标卡尺。（6）工序90是磨削，可采用内圆端面磨床MD1158磨床。采用砂轮G36YA6N20X6X8，表面粗糙度仪，专用夹具。（7）工序100是研磨，采用研磨机即可。采用金
14、刚玉微粉，表面粗糙度仪，专用夹具。确定工序尺如下表：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+0.166.3210.2566.5-0.3065.5+0.0665+0.0136.31.6437+0.0396.3447+0.0396.3275+0.0466.3280+0.0466.321164+0.3062+0.0.1560+0.0466.31.67.5×417.5+1.306.31372137+0.306.378278+0.306.31.60.43.4 加工工序设计3.4.1 工序10：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：
15、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）表1.4,当刀杆16mmX25mm, a<=2mm时,以及工件直径为160时。f=0.50
16、.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=0.15V=(m/min) =1.58, =0.15, =0.4，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=253(r/min)按机床说明书（见工艺手册表4.28）与253r/min相近的机床转速选取305r/min。实际切削速度 V=80m/min （2） 粗车160外圆确定机床主轴转速:n=133(r/min)按机床说明书（见工艺手册
17、表4.28）与133r/min相近的机床转速选取150r/min。实际切削速度 V=75.4m/min 3.4.2 工序20：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=CFafvkCF=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
18、-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 取 n=305r/min 实际切削速度 V=（4） 粗车100外圆取 n=305r/min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/min3.4.3工序30 钻扩mm、及mm孔。Z3025摇臂钻床（1）钻孔mm选择进给量 f=0.41mm/r 选择切削速度（见切削手册表2.7）V=12.
19、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）则实际切削速度（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2.13）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：(3)钻孔根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺
20、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：3.4.4 工序40 钻613.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24（1） 钻6-13.5f=0.35mm/r V=17m/min所以 n=401(r/min)按机床选取： 所以实际切削速度为：（2） 钻2底孔8.5f=0.35mm/r v=13m/min所以n=487r/min
21、按机床选取 实际切削速度（3） 4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 实际切削速度(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（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3.4.5 工序50：精车65mm的外圆及与80mm相接的端面（1）精车端面车床：C620-1Z=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/
22、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（3） 精车外圆100mm 2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r取 实际切削速度3.4.6 工序60：精、粗、细镗60H8（+0.048 0）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/
23、min（3）细镗孔至60H8（+0.048 0）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/min3.4.7 工序70：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3
24、.4.8 工序80：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/min轴向进给量 径向进给量 3.4.9工序90： 镗60mm孔底沟槽内孔车刀 保证t=0.5mm，d=2mm3.4.10 工序100： 研磨60mm孔底面采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm第4章 专用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。经小组协商，决定设计工序60钻12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。4.1 问题的指出本夹具主要用来钻1
25、2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。4.2 夹具设计4.2.1 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,2M10，4M10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。4.2.2 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，
26、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 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。当压缩空气单位压力P=0.6MP,夹紧拉杆。N= N>F钻削时 T=17.34 N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
27、，而该定位元件的尺寸公差为，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。 钻床夹具的装配图及零件图分别见附图。参考资料1. 机床夹具图册大连理工大学 王小华 主编 机械工业出版社2. 机械制造工艺及机床夹具设计刘登平 主编 北京理工大学出版社3. 机械制造工艺学周昌治、杨忠鉴等 重庆大学出版社4. 机械制造工艺设计简明手册李益民 主编 机械工业出版社5. 机床夹具设计 第2版 肖继德 陈宁平主编 机械工业出版社6. 机械制造工艺及专用夹具设计指导 孙丽媛主编 冶金工业出版社7.几何量公差与检测第五版 甘永立 主编 上海科学技术出版社8.机械制造工艺学课程设计指导书及习题张龙勋 主编 机械工业出版社9机床夹具设计 王启平主编 哈工大出版社 19
机械制造技术课程设计设计填料箱盖零件的机械加工工艺规程及钻12孔工序的专用夹具
