机械制造技术课程设计--端盖零件加工工艺规程及专用夹具设计

机械制造技术课程--端盖零件加工工艺规程及专用夹具设计 姓 名: 张 乐 成 班 级: 08机制3班 学 号: 50801013007 指导老师: 刘 春 景 1 设计依据: 设计零件质料:零件图一份 零件年产量:2500件 每日一班8小时～全年按300个工作日计 设计任务 根据所给的“端盖”零件～设计加工工艺规程及专用夹具设计。 原始资料 被加工“端盖”零件图1张 完成 (1)被加工工件的零件图,AutoCAD制图,——1张 (2)机械加工工艺过程卡片——1张 (3) 课程设计说明书——1份 零件的零件图和三维图如下页 2 目 录 3 一.序言…………………………………………………4 二.零件图分析…………………………………………5 2.1零件的作用………………………………………5 2.2零件的材料及其力学性能………………………5 2.3零件的结构工艺分析……………………………5 三.确定毛坯、绘制毛坯简图…………………………6 3.1选择毛坯…………………………………………6 3.2确定毛坯尺寸公差及加工余量…………………6 3.3绘制毛坯图………………………………………7 四.工艺路线拟定………………………………………8 4.1定位基准的选择…………………………………8 4.1.1精基准的选择………………………………8 4.1.2粗基准的选择………………………………8 4.2加工方法的确定…………………………………8 五.加工顺序的安排……………………………………9 5.1工序的安排………………………………………9 5.1.1机械加工工序………………………………9 5.1.2热处理工序…………………………………9 5.1.3辅助工序……………………………………9 5.2拟定加工工艺路线………………………………9 六.工艺设计…………………………………………10 6.1加工余量～工序尺寸～及其公差的确定……10 6.1.1工序2,3中的粗铣端盖左右端面………10 6.1.2工序8:钻-铰-精铰φ14孔……………11 6.2确定切削用量…………………………………12 七.机械加工工艺过程卡……………………………13 八.参考文献…………………………………………13 九.小结………………………………………………14 4 一.序言 机械制造技术基础课程设计是为我们在大学学完全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后提供的一次很重要的锻炼机会。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习～也是一次理论联系实际的训练～因此～它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 通过本次课程设计～应该得到下述各方面的锻炼: 1 能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识～正确地解决一个零件在加工中工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题～保证零件的加工质量。 2 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。 就我个人而言～通过这次设计～基本上掌零件机械加工工艺规程的设计。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家等。最重要的是综合运用所学理论知识～解决现代实际工艺设计问题～巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中～学到了很多课堂上没有学到的东西。 能够顺利的完成这次课程设计～首先得助于石怀荣老师的指导～还有就是我们小组成员间合理的分工和小组成员们的努力。在设计过程中～由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解～缺乏实际的生产经验～导致在设计中碰到了许多的问题。但在我们小组成员的共同努力下～我们通过请教老师和咨询同学～翻阅资料、查工具书～解决设计过程中的一个又一个的问题。在这个过程中～使我对所学的知识有了进一步的了解～也了解了一些设计工具书的用途～同时～也锻炼了相互之间的协同工作能力。在此～十分感谢石老师的指导～感谢同学们的互相帮助。在以后的学习生活中～我将继续刻苦努力～不段提高自己。 本说明书主要是端盖的有关工艺规程的设计说明,由于本身能力水平有限～设计存在许多错误和不足之处～恳请老师指正～谢谢: 5 二(零件图分析 2.1 零件的作用 端盖应用广泛～是非常重要的机械零件之一。端盖的一般作用是:,a,轴承外圈的轴向定位,,b,防尘和密封～除本身可以防尘和密封外～也常和密封件配合以达到密封的作用,,c,位于车床电动机和主轴箱之间的端盖～主要起传递扭矩和缓冲吸震的作用～使主轴箱的转动平稳。 因此该零件应具有足够的强度、钢度耐磨性和韧性～以适应端盖的工作条件。该零件的主要工作表面为左右端面以及左端面的外圆表面～在设计工艺规程时必须重点考虑。端盖加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命等 2.2 零件的材料及力学性能 零件材料是HT150。其材料名称是灰铸铁。按GB/9436-88标准:其最低单铸直径为30mm的试棒的抗拉强度为150MPa。其力学性能为:其抗拉强度很低～塑性～韧性几乎为零。但由于灰铸铁中有石墨的存在～使其具有一系列其他优良性能～具体表现为: ,1,铸造性能优良。 ,2,减摩性好。 ,3,减震性强。 ,4,切削加工性良好。 (5)缺口敏感性较低。 2.3 零件的结构工艺分析 分析零件图可知～该端盖主要加工表面有端盖左、右端面～方形端面～要求其端面跳动度相对中心轴线满足0.03mm～其次就是φ25孔及φ10孔～φ25孔的加工端面为平面～可以防止加工过程中钻头钻偏～以保证孔的加工精度,另外φ10孔的加工表面虽然在圆周上～但通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。零件下方的圆弧槽的作用是让开与之相邻的零件的重叠部分～避免相互干涉。该零件除主要加工表面外～其余的表面加工精度均较低～不需要高精度机床加工～通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见～该零件的加工工艺性较好。 该端盖形状的普通、结构简单～属典型的圆盘类零件～主要实现轴承轴向定位的功能～必须满足端盖的位臵度要求～即垂直度和同轴度的要求～因此加工精度要求较高。 确定端盖的生产类型:依设计题目知:Q=2500件/年～m=1件/年～结合生产实际～备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。代入公式得: 6 N=2500台/年X1件/台X,1+3%,X,1+0.5%,=2587.875 端盖重量为0.5kg～由表1-3知～端盖属轻型零件,由表1-4知～该端盖的生产类型为中批生产。 表1-1是本文涉及端盖的全部技术。 表1-1端盖零件技术要求 尺寸及偏公差及精表面糙度加工表面 形位公差,mm, 差,mm, 度等级 Ra,µm, ，0.040,75 ? 0.030 B 端盖左端凸起端面 IT9 3.2 _0.012 端盖左端凸起外圆7-3×0.5 IT13 3.2 面 ? 0.030 B 左端环面 115 IT13 12.5 越程槽 3×0.5 IT13 12.5 ,60? 0.030 B 端盖右端面 IT13 3.2 ，0.025,25 孔 ,25IT8 3.2 0 ,144×台阶大孔 ,14IT10 12.5 ,94×台阶小孔 ,9IT13 12.5 ，0.030,10 右端台阶大孔 ,10IT9 6.3 0 ,4右端台阶小孔 ,4IT13 6.3 三(确定毛坯、绘制毛坯简图 3.1选择毛坯 端盖在工作过程中不承受冲击载荷～也没有各种应力～毛坯选用铸件即可满足工作要求。该端盖的轮廓尺寸不大～形状亦不是很复杂～故采用砂型铸造。该端盖为中批生产～为提高生产率和铸件质量～采用机器造型方法铸造毛坯～选择HT150。HT150灰铸铁具有良好的铸造性、减震性、耐磨性和切削加工性能～适合铸造该端盖零件。 3.2确定毛坯尺寸公差及加工余量 由端盖的生产类型～毛坯的材料及铸造方法可得该毛坯铸件的公差等级为CT=9.由此查表2-1至表2-5可得该毛坯的加工余量～尺寸 7 公差及尺寸如表1-2 表1-2毛坯的尺寸～尺寸公差及加工余量 项目 机械加工尺寸公差毛坯尺寸/mm 备注 余量/mm /mm 1.25 方形端面1.5*2=3 2.5 119.25表2-1至表-1.25115*115 2-5 1 厚度58 2.5*2=5 2 64表2-1至表-1 2-5 0.8 方形断面厚0.5 1.6 16.3表2-1至表-0.8 度15 2-5 1.1 端盖左端凸起1*2=2 2.2 78.1表2-1至表-1.1 φ75端面 2-5 0.8 端盖左端凸起0.5 1.6 8.3表2-1至表-0.8 外圆面长度7 2-5 0.85 φ25孔 0.5*2=1 1.7 23.15表2-1至表-0.85 2-5 其余尺寸的加工: 4×孔可以直接钻出～再利用扩钻加工孔～孔也可直接钻出～再用,9,14,4扩钻加工孔。 ,10 3.3绘制毛坯图 图2-1毛坯图 8 四(工艺路线拟定 4.1定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分～通常先确定精基准～然后再确定粗基准。 4.1.1精基准的选择 根据该端盖零件的技术要求～选择端盖左端面和φ25孔作为精基准～零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工～即遵循“基准统一”原则。φ25孔的轴线是设计基准～选用其作竟基准定位端盖两端面～实现了设计基准和工艺基准的重合～保证了被加工表面的端面跳动度要求。选用端盖左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则～因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。 4.1.2粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整～没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择端盖右端面和φ60外圆面作为粗基准。采用φ60外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀,采用端盖右端面作为粗基准加工左端面～可以为后续工序准备好精基准。 4.2 加工方法的确定 根据端盖零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度～确定加工件各表面的加工方法～如下表所示: 加工表面 尺寸精度表面粗糙加工 备注 等级 度Ra/um φ75端面 IT11 12.5 粗铣-精铣 表1-6至表1-8 115x115端面 IT11 3.2 粗铣-精铣 表1-6至表1-8 φ60端面 IT11 3.2 粗铣-精铣 表1-6至表1-8 φ25孔 IT8 3.2 钻-扩-铰 表1-6至表1-8 φ10孔 IT9 6.3 钻-铰-精铰 表1-6至表1-8 4xφ9孔 IT13 12.5 钻 表1-6至表1-8 φ4孔 IT13 12.5 钻 表1-6至表1-8 4xφ14孔 IT13 12.5 钻-扩 表1-6至表1-8 φ75外圆面 IT9 3.2 粗车-半精车 表1-6至表1-8 9 五.加工顺序的安排 5.1工序的安排 其包括机械加工工序～热处理工序和辅助工序的安排。 5.1.1机械加工工序 ,1,遵循“先基准后其他”原则～首先加工基准—内圆中心轴线和端盖,25 左端面。 ,2,遵循“先粗后精”原则～先安排粗加工工序～后安排精加工工序。 ,3,遵循“先面后孔”原则～先加工端盖端面～再加工端盖的各孔。 5.1.2热处理工序 由于加工零件为端盖～材料为HT150～铸造成型后～对铸件进行退火处理～可消除铸造后产生的铸造应力～提高材料的综合力学性能。该端盖在工作过程中不承受冲击载荷～也没有各种应力～故采用退火处理即可满足零件的加工要求。 5.1.3辅助工序 在半精加工后～安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述～该端盖工序的安排顺序为:在、热处理——基准加工 ——粗加工——精加工。 5.2拟定加工工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上～下表列出了端盖的工艺路线。 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 热处理——退火 2 粗铣端盖左右端立式铣床X51 端铣刀 游标卡尺 面、方形端面 3 精铣端盖左右端立式铣床X51 端铣刀 游标卡尺 面、方形端面 4 粗车、半精车φCA6140 外圆车刀 游标卡尺 75外圆 5 车3X0.5倒角 CA6140 端面车刀 6 钻-扩-铰φ25四面组合钻床 麻花钻、扩卡尺、塞规 孔 孔钻、铰刀 7 钻φ4孔 四面组合钻床 麻花钻 卡尺、塞规 8 钻-铰-精铰φ10四面组合钻床 麻花钻、铰卡尺、塞规 孔 刀 9 钻φ9孔 四面组合钻床 麻花钻 卡尺、塞规 10 10 钻-铰-精铰φ14 四面组合钻床 麻花钻、铰 卡尺、塞规 孔 11 铣R33圆弧 数控铣床 立铣刀 游标卡尺 12 去毛刺 钳工台 平锉 13 清洗 清洗机 14 终检 塞规、卡尺、 百分表等 六.工艺设计 6.1 加工余量～工序尺寸～及其公差的确定 6.1.1工序2,3中的粗铣端盖左右端面 1,以右端面B定位～粗铣左端面A～保证工序尺寸P1, 2,以A面定位～粗铣B面～保证工序尺寸P2, 3,以B面定位～精铣A面～保证工序尺寸P3, 4)以A面定位～精铣B面～保证尺寸P4～达到零件图设计尺寸D的要求～D=58mm。 图为第2,3高工序加工方案图 由上图知:P4=D=58mm; P3=P4+Z4,其中Z4为精铣余量～查表2-36确定Z4=1mm,则P3=,58+1,mm=59mm.由于P3是在精铣加工中保证的～查表1-20知～其经济加工精度等级可达到A面的的最终加工要求—IT11～因此确定改工序尺寸公差为IT11～其公差值为0.19mm,故P3= 11 ,59?0.095,mm; Z3也是精铣余量～可选其为 1mm,P2=P3+Z3=(59+1)mm=60mm.由于P2是在粗铣加工中保证的～由表 1-20确定该粗铣工序的经济加工精度等级为IT13～其公差值为 0.54mm,故P2=,60?0.27,mm.Z1,Z2分别等于A面～B面的毛坯总 ～即Z1=,2.5-1,mm=1.5mm,Z2=(2.5-1)mm=1.5mm. 余量分别减去Z3～Z4 P1=P2+Z2=61.5mm,P1是在粗铣加工中保证的～故气公差值为0.54mm～ 故P1=(61.5?0.27,mm. 对余量Z4校核 由于Z4是封闭环～故 Z4max=P3max-P4min=[59+0.095-(58+0)]mm=1.095mm. Z4min=P3min-P3max=[59-0.095-(58+0)]mm=0.905mm. 对余量Z3校核 由于Z3是封闭环～故 Z3max=P2max-P3min=[60+0.27-(59-0.095)]mm=1.175mm. Z3min=P2min-P3max=[60-0.27-(59+0.095)]mm=0.825mm. 对余量Z2校核 由于Z2是封闭环～故 Z2max=P1max-P2min=[61.5+0.27-(60-0.27)]mm=1.5mm. Z2min=P1min-P2max=[61.5-0.27-(60+0.27)]mm=1.5mm. 余量校核结果表明～所确定的工序尺寸公差合理的。将工序尺寸 ，0.095，0.27，0.27596061.5按“如题原则”表示:P4=58mm,P3=mm～P2=mm,P1=mm. -0.27-0.095-0.27 6.1.2工序8:钻-铰-精铰φ14孔 由表2-28可查得～精铰余量Z=0.05mm,粗铰余量Z=0.15mm;精铰粗铰 钻孔余量Z=13.0mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等钻 级为～精铰:IT7,粗铰:IT10,钻:IT12。根据上述结果～再查标准 公差数值表可确定各工步的公差值分别为～精铰:0.018mm;粗铰: 0.070mm;钻:0.18mm。 综上所述～该工序各工步的工序尺寸及公差分别为～精铰:φ +0.018+0.070+0.1814mm;粗铰φ13.95mm; 钻φ13.0mm,它们的相互关系如000 下图所示。 加工方向 0.150.05 0.18 φ13.0 0.070 φ13.950.018 φ14 12 6.2确定切削用量 在这只计算钻-铰-精铰φ10孔此工序的切削用量及其功率的校核。 一、切削用量的计算 ,1,钻孔工步 1,背吃刀量的确定 取a=13.0mm.p 2) 进给量的确定 由表5-22～选取该工步的每转进给量 f=0.1mm/r。 3,切削速度的计算 由表5-22～按铸铁硬度为200~241HBS计 算～切削速度v选取为12m/min,由公式,5-1,n=1000v/3.14d可 求得该工序钻头转速n=389.96 r/min ,参照Z525型立式钻床的主 轴转速～取转速n=392 r/min ,再将此转速代入公式,5-1,～可求 出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=12.06 m/min。 ,2, 粗铰工步 1,背吃刀量的确定 取a=0.98mm。 p 2) 进给量的确定 由表5-31～选取该工步的每转进给量 f=0.4mm/r。 3,切削速度的计算 由表5-31～切削速度v选取为2m/min,由公 式,5-1,n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=63.95 r/min , 参照Z525型立式钻床的主轴转速～取转速n=97r/min ,再将此转 速代入公式,5-1,～可求出该工序的实际钻削速度为 v=3.14nd/1000=3.0 m/min。 ,3,精铰工步 1,背吃刀量的确定 取a=0.02mm。 p 2) 进给量的确定 由表5-31～选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。 3, 切削速度的计算 由表5-31～切削速度v选取为4m/min,由 公式,5-1,n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=127.4r/min , 参照Z525型立式钻床的主轴转速～取转速n=140r/min ,再将此转 速代入公式,5-1,～可求出该工序的实际钻削速度为 v=3.14nd/1000=4.4m/min 13 七.机械加工工艺过程卡 见附带过程卡片 八.参考文献 1、孙学强主编《机械制造基础》,第二版,.北京:机械工业出版社～2008.2 2、于俊一、邹青主编 《机械制造技术基础》,第二版,.北京:机械工业出版社～2009.2 3、邹青主编《机械制造技术基础课程设计指导》.北京:机械工业出版社～2004.8 4、周开勤主编《机械零件手册》,第五版,.北京高等教育出版社～2001.7 14 九(小结 课程设计是对我们大学四年所学专业知识与动手能力的综合应用和检测～是每一个合格大学生的必经过程～也是一个重要的实践性教学环节。本次课程设计～不仅培养了我们正确的设计思想,也同时让我们掌握了工程设计的一般程序和方法～以及锻炼了我们综合运用知识能力。在本次设计过程中～我们大量阅读了各种技术资料及设计手册～认真探讨了机械领域内的各种基本问题。因此～本次设计不仅加强了对自己所学专业课程的理解和认识～而且也对自己的知识面进行了拓宽。此外～本次设计在绘图的过程中～使用了AutoCAD绘图软件～并同时进行了手工绘图～这些都不同程度地使我们学到了更多的知识～进一步提高了我们绘图识图的能力。 在本次课程设计中～我得到石老师的指导～在设计过程中及时的给我解答疑难～让我在本次毕业设计中得到了自己 15 能力上的长进和知识上的飞跃～这对我的将来都会有深远的影响。并且～在设计过程中还有其他老师和同学的热忱帮助～在此表示由衷的感谢:由于本人知识有限～实际经验更加不足～因此我的设计还存在着很多的不足之处～敬请石老师多多指正～学生将感激不尽: 16