端蓋零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及Φ14孔工藝裝備設(shè)計(jì)1

1、摘要及關(guān)鍵詞機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。這次設(shè)計(jì)的是端蓋，有零件圖、毛坯圖、裝配圖各一張，機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和與所設(shè)計(jì)夾具對(duì)應(yīng)那道工序的工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件，題目所給的零件是端蓋。了解了端蓋的作用，接下來(lái)根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機(jī)械加工余量。然后我們?cè)俑鶕?jù)定位基準(zhǔn)先確定精基準(zhǔn)，后確定粗基準(zhǔn)，最后擬定端蓋的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫(huà)出夾具裝配

2、圖。目 錄端蓋零件圖11端蓋的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型的確定31.1端蓋的用途31.2端蓋的技術(shù)要求：41.3審查端蓋的工藝性42.確定毛胚、繪制毛胚簡(jiǎn)圖52.1選擇毛胚52.2端蓋鑄造毛坯尺寸工差及加工余量52.3繪制端蓋毛坯簡(jiǎn)圖63.擬定端蓋工藝路線63.1 定位基準(zhǔn)的選擇63.1.1精基準(zhǔn)的選擇63.2.2粗基準(zhǔn)的選擇63.2表面加工方法的確定73.3加工階段的劃分73.4工序的集中與分散83.5工序順序的安排83.6確定工藝路線84.加工余量、工序尺寸和工差的確定95.切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算106時(shí)間定額的計(jì)算117.機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)127.1提出問(wèn)題137.2設(shè)計(jì)思想137.3夾具設(shè)計(jì)14

3、7.3.1、定位分析147.3.2切削力及夾緊力的計(jì)算147.3夾具操作說(shuō)明157.4.確定導(dǎo)向裝置158.參考文獻(xiàn)15端蓋零件圖1端蓋的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型的確定1.1端蓋的用途端蓋主要用于零件的外部，起密封，阻擋灰塵的作用。故其在機(jī)器中只是起輔助作用，對(duì)機(jī)器的穩(wěn)定運(yùn)行影響不是很大，其在具體加工的時(shí)候，精度要求也不是很高，加工起來(lái)也十分容易。1.2端蓋的技術(shù)要求：該端蓋的各項(xiàng)技術(shù)要求如下表所示：加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等級(jí)表面粗糙度(um)形位公差(mm)端蓋左端面58IT1312.50.03B端蓋右端面58IT133.20.03B方形端面115X115IT1312.50.03B端蓋

4、中心孔250+0.03IT83.214孔14IT1012.510孔100+0.03IT96.39孔9IT1312.54孔4IT1312.575外表面75-0.04+0.O1IT93.2R33弧R33IT1312.51.3審查端蓋的工藝性該端蓋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀普通，屬一般的盤(pán)蓋類(lèi)零件。主要加工表面有端蓋左、右端面，方形端面，要求其端面跳動(dòng)度相對(duì)中心軸線滿足0.03mm，其次就是25孔及10孔，25孔的加工端面為平面，可以防止加工過(guò)程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；另外10孔的加工表面雖然在圓周上，但通過(guò)專(zhuān)用的夾具和鉆套能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要

5、高精度機(jī)床加工，通過(guò)銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求。由此可見(jiàn)，該零件的加工工藝性較好。確定端蓋的生產(chǎn)類(lèi)型依設(shè)計(jì)題目知：Q=5000件/年，m=1件/年，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%。代入公式得：N=5000臺(tái)/年X1件/臺(tái)X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.75端蓋重量為0.5kg，由表1-3知，端蓋屬輕型零件；由表1-4知，該端蓋的生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)。2.確定毛胚、繪制毛胚簡(jiǎn)圖2.1選擇毛胚端蓋在工作過(guò)程中不承受沖擊載荷，也沒(méi)有各種應(yīng)力，毛胚選用鑄件即可滿足工作要求。該端蓋的輪廓尺寸不大，形狀亦不是很復(fù)雜，故采用砂型鑄造。確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工

6、余量由表2-1至表2-5可知，可確定毛胚的尺寸公差及機(jī)械加工余量。1. 公差等級(jí)由端蓋的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為CT=9。2.2端蓋鑄造毛坯尺寸工差及加工余量項(xiàng)目機(jī)械加工余量/mm尺寸工差/mm毛坯尺寸/mm備注方形端面115*1151.5*2=32.5119.25-1.251.25表2-1至表2-5厚度580.5*2=1260-11表2-1至表2-5方形斷面厚度150.51.616.3-0.80.8表2-1至表2-575外圓面1*2=22.278.1-1.11.1表2-1至表2-575外圓長(zhǎng)度70.51.68.3-0.80.8表2-1至表2-525孔0.5*2=11.723.1

7、5-0.850.85表2-1至表2-52.3繪制端蓋毛坯簡(jiǎn)圖3.擬定端蓋工藝路線 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇3.1.1精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該端蓋零件的技術(shù)要求，選擇端蓋左端面和25孔作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。25孔的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作竟基準(zhǔn)定位端蓋兩端面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的端面跳動(dòng)度要求。選用端蓋左端面作為精基準(zhǔn)同樣是遵循了“基準(zhǔn)重合”原則，因?yàn)樵摱松w在軸向方向上的尺寸多以該端面作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。3.2.2粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。這里選擇端蓋右端面和60外圓面作為粗基準(zhǔn)

8、。采用60外圓面定位加工內(nèi)孔可保證孔的壁厚均勻；采用端蓋右端面作為粗基準(zhǔn)加工左端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。3.2表面加工方法的確定 根據(jù)端蓋零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示：加工表面尺寸精度等級(jí)表面粗糙度Ra/um加工方案?jìng)渥?5端面IT1112.5粗銑-精銑表1-6至表1-8115x115端面IT113.2粗銑-精銑表1-6至表1-860端面IT113.2粗銑-精銑表1-6至表1-825孔IT83.2鉆-擴(kuò)-鉸表1-6至表1-810孔IT96.3鉆-鉸-精鉸表1-6至表1-84x9孔IT1312.5鉆表1-6至表1-84孔IT1312.

9、5鉆表1-6至表1-84x14孔IT1312.5鉆-擴(kuò)表1-6至表1-875外圓面IT93.2粗車(chē)-半精車(chē)表1-6至表1-83.3加工階段的劃分該端蓋加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工兩個(gè)階段。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（端蓋左端面和25孔）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他表面的精度要求；然后粗銑端蓋右端面、方形端面、車(chē)75外圓、3X.0.5倒角。在半精加工階段，完成端蓋右端面的精銑加工和10孔的鉆-鉸-精鉸加工及14孔等其他孔的加工。3.4工序的集中與分散 選用工序集中原則安排端蓋的加工工序。該端蓋的生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，可以采用萬(wàn)能型機(jī)床配以專(zhuān)用工、夾具，

10、以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對(duì)位置精度要求。3.5工序順序的安排1機(jī)械加工工序（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)端蓋左端面和250+0.03mm孔。（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原則，先加工端蓋右端面，再加工25孔。2熱處理工序 鑄造成型后，對(duì)鑄件進(jìn)行退火處理，可消除鑄造后產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能。該端蓋在工作過(guò)程中不承受沖擊載荷，也沒(méi)有各種應(yīng)力，故采用退火處理即可滿足零件的加工要求。3輔助工序 在半精加工后

11、，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該端蓋工序的安排順序?yàn)椋涸?、熱處理基?zhǔn)加工粗加工精加工。3.6確定工藝路線在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，下表列出了端蓋的工藝路線。工序號(hào)工序名稱(chēng)機(jī)床設(shè)備刀具量具1熱處理退火2 粗銑端蓋左右端面、方形端面立式銑床X51端銑刀游標(biāo)卡尺3精銑端蓋左右端面、方形端面立式銑床X51端銑刀游標(biāo)卡尺4粗車(chē)、半精車(chē)75外圓CA6140外圓車(chē)刀游標(biāo)卡尺5車(chē)3X0.5倒角CA6140端面車(chē)刀6鉆-擴(kuò)-鉸25孔四面組合鉆床麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀卡尺、塞規(guī)7鉆4孔四面組合鉆床麻花鉆卡尺、塞規(guī)8鉆-鉸-精鉸10孔四面組合鉆床麻花鉆、鉸刀卡尺、塞規(guī)9鉆9孔四面組合鉆床麻花鉆

12、卡尺、塞規(guī)10鉆-鉸-精鉸14 孔四面組合鉆床麻花鉆、鉸卡尺、塞規(guī)11銑R33圓弧數(shù)控銑床立銑刀游標(biāo)卡尺12去毛刺鉗工臺(tái)平銼13清洗清洗機(jī)14終檢塞規(guī)、卡尺、百分表等4.加工余量、工序尺寸和工差的確定在這只確定鉆-鉸-精鉸14孔的加工余量、工序尺寸和公差。由表2-28可查得，精鉸余量Z精鉸=0.05mm；粗鉸余量Z粗鉸=0.15mm;鉆孔余量Z鉆=13.0mm。查表1-20可依次確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)為，精鉸：IT7；粗鉸：IT10；鉆：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.018mm;粗鉸：0.070mm;鉆：0.18mm。綜上所述，該工序各工

13、步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：140+0.018mm;粗鉸13.950+0.070mm; 鉆13.00+0.18mm,它們的相互關(guān)系如下圖所示。5.切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算在這只計(jì)算鉆-鉸-精鉸10孔此工序的切削用量和時(shí)間定額。一、切削用量的計(jì)算（1）鉆孔工步 1）背吃刀量的確定 取ap=13.0mm. 2) 進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.1mm/r。 3）切削速度的計(jì)算 由表5-22，按鑄鐵硬度為200241HBS計(jì)算，切削速度v選取為12m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=389.96 r/min ,參照Z(yǔ)525型立式

14、鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=392 r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=3.14nd/1000=12.06 m/min。（2） 粗鉸工步1）背吃刀量的確定 取ap=0.98mm。2) 進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4mm/r。3）切削速度的計(jì)算 由表5-31，切削速度v選取為2m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=63.95 r/min ,參照Z(yǔ)525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=97r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=3.14nd/1000=3.

15、0 m/min。（3）精鉸工步1）背吃刀量的確定 取ap=0.02mm。2) 進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3mm/r。3） 切削速度的計(jì)算 由表5-31，切削速度v選取為4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=127.4r/min ,參照Z(yǔ)525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=140r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=3.14nd/1000=4.4m/min。6時(shí)間定額的計(jì)算1基本時(shí)間tj的計(jì)算（1） 鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2

16、)/fn 求得。式中l(wèi)=20mm; l2=1mm; l1=D/2*cotkr+(12)=9.8/2*cot54+1mm=5.3mm; f=0.1mm/r;n=392mm/r.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(12mm+5.3mm+1mm) /(0.1mm/min x 392r/min)=0.47min=28s。（2） 粗鉸工步根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08的條件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=12mm;

17、 f=0.4mm/r; n=97r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(12mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.7min=42s。（3） 精鉸工步同上，根據(jù)表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得該工步的基本時(shí)間。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（10-9.96）/2=0.02的條件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=12mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(12mm+0.19mm+13mm

18、) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=36s。2輔助時(shí)間ta的計(jì)算根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時(shí)間ta與基本時(shí)間tj之間的關(guān)系為ta=(0.150.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時(shí)間分別為：鉆孔工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x28s=4.2s;粗鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x42s=6.3s;精鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x36s=5.4s;3. 其他時(shí)間的計(jì)算除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間和輔助時(shí)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作的時(shí)間、休息與生理需要的時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于端蓋的生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的

19、準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作的時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%7%，休息與生理需要時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%4%，這里均取3%，則各工序的其他時(shí)間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計(jì)算，它們分別為：鉆孔工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(28s+4.2s)=1.93s;粗鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(42s+6.3s)=2.90s;精鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;4單件時(shí)間tdj的計(jì)算這里的各工序的單件時(shí)間分別為：鉆孔工步tdj鉆=28s+4.2s+1.08s=34.13s;粗鉸工步tdj粗鉸=42s+6.3s+2.90s=51

20、.20s;精鉸工步tdj精鉸=36s+5.4s+2.48s=43.88s;因此，此工序的單件時(shí)間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=34.13s+51.20s+43.88s=129.21s。7.機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過(guò)程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。夾具裝配圖7.1提出問(wèn)題（1）怎樣

21、限制零件的自由度；一個(gè)面限制3個(gè)自由度，短圓柱銷(xiāo)限制2個(gè)自由度，削邊銷(xiāo)限制1個(gè)自由度。（2）怎樣夾緊；設(shè)計(jì)夾具由螺旋夾緊配合V形塊夾緊工件，定位塊起支撐工件的作用。（3）設(shè)計(jì)的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆和鉸刀，排削通過(guò)鉆模板與工件之間的間隙排削。（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。7.2設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計(jì)的夾具完全符合要求。 本夾具主要是對(duì)14孔進(jìn)行加工，孔的尺寸精度要求為GB/T1804-m表面粗糙度12.5，鉆、粗鉸、精鉸可以滿足其精度要求，所以要在滿足其精度的前提下提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。7.3夾具設(shè)計(jì)7.3.1、定位分析（1）定位基準(zhǔn)的選擇據(jù)夾具手冊(cè)知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。故加工25孔時(shí)，采用端蓋底面為定位基準(zhǔn)。（2）定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合b=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會(huì)發(fā)生相對(duì)位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。j=（TD+T d+S）/2TD =0.018mmT d =0.011mmS=0.010mmj=0.0195mm7.3.2切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：14的麻花鉆，1