端蓋零件的工藝流程及專用夾具的設計

1、機械制造技術課程設計題目： 端蓋零件的工藝流程及專用夾具的設計學員專業(yè)：機械工程及其自動化完成時間：2010.06.21-2010.06.25參與人員： 宋建武、張龍、孫乃山、胡遠堅、郭凡、設計任務根據所給的“端蓋”零件，設計加工工藝規(guī)程及專用夾具設計、原始資料被加工“端蓋”零件圖1張一/.U：蟲2 a 3四魅H士 M州守雌批*1前鷹鮑。耕工(E 1J<11里*鼻明書： miiF*恒H 9)做名)再節(jié)CU fi.j圖1:端蓋零件簡圖三、完成材料(1)被加工工件的零件圖(AutoCAD圖)一一1張(2)工件的毛坯圖(AutoCAD圖) 1張(3)機械加工工藝過程卡片一一1張(4)機械加工工

2、序卡片一一6張(5)夾具裝配圖(AutoCAD圖)一一1張(6)課程設計說明書一一1份四、分工摘要本文的任務是加工工藝規(guī)程及專用夾具的設計，包括被加工工件的零件圖(AutoCAD式)1張、工件的毛坯圖1張、機械加工工藝過程卡片1張、對應工藝過程卡片的工序卡片 6 張、夾具體圖 1 張、夾具裝配圖 1 張以及課程設計說明書 1 份。文章首先對“端蓋”零件進行了簡要分析，并闡述了端蓋的部分作用。然后，根據零件的性質及零件圖上各端面的粗糙度，確定了加工毛坯的尺寸加工余量。最后合理地擬定端蓋的工藝路線圖，制定部分工序中該工件的夾緊方案，并畫出夾具裝配圖。關鍵詞 ：機械制造課程設計端蓋夾具目 錄1、端蓋

3、零件的用途、技術要求及工藝分析1.1 端蓋的用途-1 -1.2 端蓋的技術要求-1 -1.3 端蓋的工藝性分析-2 -2、確定毛坯、繪制毛坯簡圖2.1 選擇毛坯-2 -2.1.1 25o0。025內圓加工余量的確定-2 -2.1.2 左端凸起端面的加工余量的確定 -2 -2.1.3 右端面加工余量的確定-2 -2.1.4 左端環(huán)面加工余量的確定-3 -2.1.5 左端凸起外圓面加工余量的確定-3 -2.1.6 其余尺寸的加工-3 -2.2 繪制毛坯圖-3 -3、工藝路線的確定3.1 定位基準的選擇-3 -3.1.1 粗基準的選擇-4-3.1.2 精基準的選擇-4-3.2 表面加工方法的確定 -

4、4 -3.3 加工工序的安排 -4-3.3.1 主要加工工序-4-3.3.2 輔助加工工序 -4-3.4 確定工藝路線-4 -4、機床設備及工藝裝備的選用 4.1 機床設備的選用-5 -4.2 工藝裝備的選用-5 -5、切削用量及工時定額的計算5.1 工序1:粗鎮(zhèn)、半精 25內圓-6 -5.1.1 粗鎮(zhèn)孔至 24.82, -6 -5.1.2 半精一孔至25 -6 -5.2 工序2:粗車左端凸起端面 -7 -5.3 工序3:粗銃、半精銃右端面-7 -5.3.1 粗銃至 59.4-58.5mm-7 -5.3.2 半精銃至 58.5-58mm-8 -5.3.3 倒 角 C1 - 9 -5.3.4 鉆

5、 49 孔-9 -5.3.5 銅鉆 14 孔-9 -5.4 工序4:粗銃左端環(huán)面及越程槽 -10 -5.4.1 粗銃左端環(huán)面至51.7-51mm-10 -5.4.2 粗銃越程槽-10 -5.5 工序5:粗車，半精車凸臺外圓 -11 -5.5.1 粗車凸臺外圓至77mm-11 -5.2.2 半精車凸臺外圓至76.0-75mm- 12 -5.6工序6:鉆4孔、及錦10孔-12 -5.6.1 鉆 4孔-12 -5.6.2 錦 10 孔-13 -6、 夾具設計 -14 -6.1 夾具 設計任 務 - 14 -6.2 確定 夾具的加工方案 -14 -6.2.1 確定 夾具 的結構方案 -14 -6.2.

6、2 具裝配圖 上標注尺寸 、 配合 及技術要求 -14 -6.3 夾具 裝配圖 -14 -7、 參 考文獻 -14 -附錄 1： 機械加工工藝過程卡片 -15 -附錄 2： 機械加工工序卡片 -17 - 9 -1、端蓋零件的用途、技術要求及工藝分析7.1 端蓋的用途端蓋應用廣泛，是非常重要的機械零件之一。端蓋的一般作用是：（a）軸承外圈的軸向定位；（b）防塵和密封，除本身可以防塵和密封外，也常和密封件配合以 達到密封的作用；（c）位于車床電動機和主軸箱之間的端蓋，主要起傳遞扭矩和緩 沖吸震的作用，使主軸箱的轉動平穩(wěn)。因此該零件應具有足夠的強度、鋼度耐磨性和韌性，以適應端蓋的工作條件。該零件的主

7、要工作表面為左右端面以及左端面的外圓表面，在設計工藝規(guī)程時必須 重點考慮。端蓋加工工藝的可行性與合理性直接影響零件的質量、生產成本、使用 性能和壽命等。7.2 端蓋的技術要求圖1為端蓋零件簡圖，根據端蓋的尺寸精度、技術要求和功用，經過是深入分析，該端蓋零件的特點是：25內圓加工精度高，端面與中心軸線垂直度高，凸臺外 圓面精度要求高，臺階孔定位精度高表1-1是本文涉及端蓋的全部技術。表1-1端蓋零件技術要求加工表面尺寸及偏差（mm端蓋左端凸起端面0.04075 0.120端蓋左端凸起外艮面7-3 X 0.5左端劃、面一越程槽3X0.5端盍右端回6025內圓2500.0254X 10臺階大孔10、

8、深度 9。0.5004義9臺階小孔9、深度6右端10臺階大孔1000.030、深度 12右端4臺階小孔4、深度3公差及 精及要求表面糙度Ra（加形位公差（mrm3.2/ 0.030 B3.212.5/ 0.030 B12.53.2/ 0.030 B3.212.512.56.36.3從所給零件圖分析可知，該端蓋主要由1個臺階圓筒與帶圓角的方板組合而成, 方板上有4個均勻分布的臺階孔。其中，A-A是旋轉剖視圖；圖中三處的形位公差所指端面相對于孔25。0.025的軸線的端面圓跳動公差為 0.030mm零件下方的圓弧槽的作用是讓開與之相鄰的零件的重疊部分，避免相互干涉。該端蓋形狀的普通、結構簡單，屬典

9、型的圓盤類零件，主要實現軸承軸向定位 的功能，必須滿足端蓋的位置度要求，即垂直度和同軸度的要求，因此加工精度要 求較高；端蓋在工作中需承受載荷，為增加其耐磨性，對端蓋要求時效處理。7.3 端蓋的工藝性分析分析零件圖可知，端蓋的4個端面和25o0.025的內圓均要求車銷加工；零件左、右端面為平面，可以防止加工過程中鑄件偏斜；另外，該零件除主要表面（25。°.025孔、IO。0。030及4臺階孔、75 0.120外圓和端蓋右端端面）外，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過車削，銃削，鉆床的粗加工就可以在正常的生 產條件下，采用較經濟的方法加工出來。即該零件的工藝性能良好。2

10、、確定毛坯、繪制毛坯簡圖2.1 選擇毛坯由于該零件的結構比較簡單，在工作工程中不會受很大的力。由于該端蓋在工 作過程中要承受沖擊載荷，為增強其強度和沖擊韌度，和較好的組織，毛坯選用鑄 件，該端蓋的輪廓尺寸不大，為提高生產率和鑄件精度，采用機器造型方法鑄造毛 坯，選¥ HT15Q HT150灰鑄鐵具有良好的鑄造性、減震性、耐磨性和切削加工性能， 適合鑄造該端蓋零件。該零件各表面的加工余量是由各個表面的粗糙度、加工方法以及加工等級來確 定的。具體方法及結果如下：2.1.125°0。025內圓加工余量的確定工序名稱工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m半精鋒

11、0.0925.003.2精鋒0.4124.91毛坯24.502.1.2左端凸起端面的加工余量的確定工序名稱工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗車 毛坯0.759. 460.16.32.1.3右端面加工余量的確定工序名稱工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m半精銃0.5583.2精銃毛坯0.958.559.46.32.1.4左端環(huán)面加工余量的確定工序名稱工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗銃 毛坯0.75151.712.52.1.5左端凸起外圓面加工余量的確定工序名稱工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度

12、/m0. 537.53.2粗車0.9386.3毛坯38.92.1.6其余尺寸的加工4X 9孔可以直接鉆出，再利用鋼鉆加工14孔，4孔也可直接鉆出，再用鋼鉆加工10孔。2.2 繪制毛坯圖圖2-1毛坯圖3、工藝路線的確定3.1 定位基準的選擇定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準3.1.1 粗基準的選擇以右端非加工面和左端面為主要的定位粗基準3.1.2 精基準的選擇考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準 統一”原則，以精加工后的 25孔中心軸線為主要的定位精基準。3.2 表面加工方法的確定加工表面尺寸精度等級表面粗糙度Ra/um加工方案備注端

13、蠱左端凸起端面12.5粗車端蓋左端凸起外艮面3.2粗車-半精車左端環(huán)聞3.2粗銃一半精銃越程槽12.5粗銃端盍右端回3.2粗銃-半精銃25內圓3.2粗鋒-半精鋒4X 10臺階大孔6.3鉆-物4義9臺階小孔12.5鉆右端10臺階大孔12.5鉆-物右端4臺階小孔12.5鉆3.3 加工工序的安排3.3.1 主要加工工序(1)遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準一25內圓中心軸線。(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“先主后次”原則，先加工端蓋右端面，后加工端蓋左端環(huán)面。(4)遵循“先面后孔”原則，先加工端蓋端面，再加工端蓋的各孔。3.3.2 輔助加工工序由于加

14、工零件為端蓋，材料為 HT150,主要面進行熱處理工序，當加工完主要 平面后，可安排一次中檢。加工完后，需去除毛刺，在安排清洗和終檢工序。3.4 確定工藝路線在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，列出端蓋的工藝路線。表X:端蓋的工藝路線及設備、工裝的選用在舁 廳P工序名稱機床設備刀具量具1粗鏈、半精鏈25內圓臥式鏈床高速鋼鏈刀游標卡尺2粗車左端凸起端面車床CA6140車刀游標卡尺3粗銃、半精銃右端面銃床X51端銃刀游標卡尺4鉆4X 9孔、錦14孔鉆床Z525麻花鉆、福忽鉆深度游標卡尺5粗銃左端環(huán)而銃床X51端銃刀游標卡尺6銃越程槽銃床X51周銃刀深度游標卡尺7粗車、半精車左端凸起外圓車床CA

15、6140外圓車刀游標卡尺8車倒角車床CA6140車刀游標卡尺9鉆4孔、物10孔鉆床Z525麻花鉆、福忽鉆雙面游標卡尺10去毛刺鉗工臺平挫11熱處理一端蓋圓柱表面淬 火、低溫回火淬火機12校正鉗工臺手錘13中檢塞規(guī)、百分表、 卡尺等14清洗清洗機15終檢塞規(guī)、百分表、 卡尺等4、機床設備及工藝裝備的選用4.1 機床設備的選用考慮到本文的端蓋零件精度要求不是很高，本文采用的機床主要有：臥式鏈床、 車床CA6140銃床X51、鉆床Z525等。4.2 工藝裝備的選用根據以上機床設備進行加工時，要選用的工藝裝備有車刀、鉆頭、物鉆、百分 表、游標卡尺等。5、切削用量及工時定額的計算5.1 工序1:粗鏈、半

16、精 25內圓5.1.1 粗鏈孔至 24.82,2Z=0.82mm 貝UZ=0.41mm1000v 1000 40nw 509r/mind25查有關資料，確定鍵床的切削速度為v=40m/min , f=0.3mm/min 由于 臥式鍵床主軸轉數為無級調數，故以上轉數可以作為加工時使用的轉數。l 58mm , l1 2mm , I2 4mmtmi=58-AJnwf509 0.32 50sta 0.15tm 7.5S(tb tx)1 6% (tm ta) 3.45s5.1.2 半精鏈孔至 252Z=0.18mm , Z=0.09mm f=0.2mm/r v=40m/min1000v1000 40nw

17、 i 1 509r /mind 25計算切削工時l 58mm, 1i 2mm , L 4mmtml1 l2 l i=58 2 4 1 38s nwf 509 0.2ta0.15tm 5.7 s(tb tx)1 6% (tm ta)2.62s5.2 工序2:粗車左端凸起端面工件材料：HT150,鑄造。加工要求：粗車75端面及表面粗糙度值Ra為12.5機床：臥式車床CA6140。刀具：刀片材料為YG6確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為0.7mm ,加工 等級取IT12級，取，v=20m/mind=75mma 0.7mmpf 0.4mm則，1000V 1000 20 0 , .n85r

18、/mind 75臥式車床CA6140為無級調整，可取，v 85r / min。計算切削工時l37.5mm 貝U :l = 37.5nf 85 0.466sta 0.15tm 9.9s(tb tx)16% (tm ta)4.55s5.3 工序3:粗銃、半精銃右端面銃床：X51銃刀：選用立銃刀d=16mm齒數Z=55.3.1 粗銃至 59.4-58.5mm參照有關手冊，確定切削速度：v=19m/minf=0.2mm/r ,1000v1000 19n 378r/mind16采用X51立式銃床，根據機床使用說明書，取nw 380r/min故實際切削速度為：d w n w100016 380100019

19、.1m/ min當nw 380r / min時，工作臺的每分鐘進給量fm應為fmfzznw 0.2 5 380 380mm/minL=18mmtmfm185 23.7s380ta0.15tm 3.56s(tb tx)1 6% (tm ta) 1.64s5.3.2 半精銃至 58.5-58mm參照有關手冊，確定切削速度：v=19m/minf=0.1mm/r采用X51立式銃床，1000V1000 19n 378r /mind16根據機床使用說明書，取nw 380r/min故實際切削速度為：d w n wv 100016 380100019.1m/ min當nw380r/min時，工作臺的每分鐘進給

20、量fm應為fmfzznw 0.1 5 380 190mm/minL=18mmL 18 tm5 47.4sfm 190ta0.15tm7.16s(tbtx)1 6% (tm ta)3.27s5.3.3倒角C1采用鋼鉆5.3.4 鉆 4參照有關手冊，確定:f=0.1mm/rV=16mm/min所以，n= 1000V =1273r/min4根據機床說明書，取;nw 1225r /min所以實際切削速度為:d w nwv 10004 1225100015.4m/ minI12.44mml2 0mm,l 15mmtmI1 l 2l 2.44 0(tbnw ftatx)11225 0.18.5s0.15t

21、m 1.28s6% (tm ta) 0.59s-10 -5.3.5鋼鉆14孔參照有關手冊,確定:所以,f=0.1mm/rv=4m/minn= 1000v =91r/min14根據機床說明書，取;nw 100r/min則實際切削削工時l 9mm, li 1mm, I2 0mm60sli I2 l _ 9 1nwf 100 0.1ta 0.15tm9s(tb tx)16% (tm ta)4.14s5.4 工序4:粗銃左端環(huán)面及越程槽5.4.1 粗銃左端環(huán)面至 51.7-51mm參照有關手冊，確定：ap 0.7mm pf=2mm/rv=28.8m/mind=115mm取，n=80機床可直接選取nw

22、80r / min則計算工時，l 15mm, l1 2mm, l2 0mm則：82.5sl l2 l = 20 2 0nwf 80 0.2ta 0.15tm 12.38s(tb tx)1 6% (tm ta) 17.33s5.4.2 粗銃越程槽參照有關手冊，確定:- 11 -ap 1.4mm-13 -所以，n=根據機床說明書，取:則，d wn w10001.4mm ,l1 lnw2,fta(tbtx)1f=0.4mm/rV=25m/mind=75mm1000vnw1i5.5工序5:粗車，半精車凸臺外圓5.5.1粗車凸臺外圓至 77mm參照有關手冊，確定:ns1000vc cdw計算切削工時4m

23、m1inw2 l ,f75 =106r/min100r / min75 100 23.55m/min10001.4 2l2 4mm4 11.1s100 0.40.15tm1.67s6% (tm ta)0.77sf=0.3mm/rv=24d=75mm1000 24 102r / min7501i3mml2 0mm= 102 0.343 41.2sta 0.15tm 6.18s(tb tx)i 6% (tm ta)2.84s5.2.2半精車凸臺外圓至76.0-75mm參照有關手冊，確定：f=0.25mm/rv=25m/mind=75mm1OO0Vcdw1000 2575106r / min-14

24、-計算切削工時l 4mm, l1 3mm, l20mm31.7sl1 l2 l .4 3 0i =nwf106 0.25ta0.15tm 4.76s(tb tx)1 6% (tm ta)2.2s5.6工序6:鉆4孔、及物10孔5.6.1 鉆4孔參照有關手冊，確定：f=0.2mm/rv=12.25m/min 5ns1000Vdw1000 12.254398(r / min) 4根據機床說明書，?。簄w =400r/min所以實際切削速度4 40010005.02m/ mind w nwv 1000- 17 -切削工時計算:115mm, l12.5mm I2 0mm13.13minl l1 l21

25、5 2.5 0nwf= 400 0.2ta0.15tm1.97s(tb tx)16% (tm ta) 0.9s5.6.2 物 10 孔根據有關資料介紹，物孔時進給量及切削速度約為鉆孔時的1/2-1/3 故d=10mm,1 ,1ff鉆 一 0.6 0.1mm/r33v 12m/min1000v 1000 12ns 255r/mind3.14 10按機床選?。簄w275r/ min所以實際切削速度為：dwnw10 0.1v 8.6m/min10001000切削工時計算：l1 2.5mml2 0mm l 12mml1 l2 lnwf2.5 1231.6minta0.15tm4.74s(tb tx)1

26、6% (tm ta) 2.18s6、夾具設計6.1 夾具設計任務所要加工 的部位是 4、10臺 階孔 ， 該工件的材料為 HT150， 毛坯為鑄件 ， 所選 用 的機床為 Z525 型立 式鉆床 ， 成批生產規(guī)模 。 為了 提高勞動 生產率 ，保 證加工 質量 ，降 低勞 動強度 ，需 要 設計專用 夾具 。因 此要為此 工序設計專用夾具6.2 確定夾具的加工方案6.2.1 確定夾具的結構方案（ 1） 確定定位元件根據 工序 簡 圖規(guī)定 的定位基準 ，選 用 一面雙銷 定位 方案 ，長 定位 銷與 工件定位 孔配合 ，限 制 四個 自 由 度 ，定 位 銷軸肩 與 工件定位端接觸 ，限 制 一

27、個 自 由 度 ，削 邊銷與工件 一通 孔接觸 限制一個 自 由 度 ，實 現工 件正確定 位。定位孔與定位銷的配合尺寸取25。對于工序尺寸20mm取工件右端作 為工序基準不便于裝夾，而且精度要求較低，故選 擇工件左端為定 位基準。（ 2） 確 定 導 向 裝 置本工 序要 求被加工 孔依次進行鉆 、鉸 等 2 個工 步的 加工 ，最 終達 到工 序簡圖上規(guī)定的加工要求，故選用快換鉆套作為刀具的導向元件（ 3） 確 定 夾 緊 機構此夾具選用螺栓夾緊機構。6.2.2 具裝配圖上標注尺寸、配合及技術要求（ 1） ）確 定 元 件 之 間 的 尺 寸 ，定 位 銷 與 削 邊 銷 中 心 距 尺

28、寸 無 公 差 要 求 。 標注 尺寸 為 55mm。（ 2） 根 據 工 序 簡 圖 上 規(guī) 定 的 被 加 工 孔 的 加 工 要 求 ， 確 定鉆 套 中 心線 與定位銷 定位 環(huán)面 （ 軸 間） 之 間 的尺寸取為 38mm。（ 3） 鉆套 中 心 線對定位 銷 中 心線 的 位 置公差 取 0.03mm。（ 4） 定位 銷 中 心 線 與夾 具 底 面 的 平 行度 公 差取 為 0.02mm。（5）注關鍵件的配合尺寸：小10F7、（|）15g6、622r6、625f6、68n6、 6 20r6 、6 9F7。6.3 夾具裝配圖（見附圖）7、參考文獻1、王啟平 . 機床夾具設計（第二

29、版） . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2000.52、 秦國華、 張衛(wèi)紅 . 機床夾具的現代設計方法 . 北京： 航空工業(yè)出版社， 2006.113、鄒青. 機械制造技術基礎課程設計指導教程. 北京：機械工業(yè)出版社， 2004.84、周開勤. 機械零件手冊（第五版） . 北京高等教育出版社， 2001.7附錄1:機械加工工藝過程卡片第9組機械力n 丁 丁芽:寸程卡片產品型號零件圖號B5乙坦/【土卜廠1產品名稱零件名稱端蓋共1 J【第1材料牌號HT150毛坯種類 鑄件毛坯外形尺寸每毛坯可制件數1每臺件數備注工序號工序名稱工序內容車間工段設備工藝裝備工時準終單件1粗鏈 25內圓粗鏈 25 內圓至 24-24.82mm, Ra=6.3臥式鏈床高速鋼鏈刀、