填料箱蓋加工工藝及磨φ60內(nèi)孔底面夾具設(shè)計(jì)[含CAD高清圖和說明書]
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目 錄
1 零件的分析 ……………..………………………………………………1
2 工藝設(shè)計(jì)……………………………………………………………………2
2.1 毛坯的制造形式…………………………………………………………3
2.2 基準(zhǔn)面的選擇……………………………………………………………3
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………………4
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………………4
2.3 制訂工藝路線……………………………………………………………4
2.3.1 工藝線路方案一………………………………………………………4
2.3.2 工藝路線方案二………………………………………………………5
2.3.3 工藝方案的比較與分析………………………………………………5
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…………………………6
2.5 確定切削用量……………………………………………………………7
3專用夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………………………20
3.1 問題的指出…………………………………………………………………21
3.2 夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………………………21
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………………21
3.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算………………………………………………21
3.3 定位誤差的分析 ………………………………………………………22
3.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明…………………………………………22
參考資料……………………………………………………………………… 22
致謝 23
附 錄 24
1 零件的分析
1.1 零件的作用
題目所給定的零件是填料箱蓋（附圖1），其主要作用是保證對箱體起密封作用，使箱體在工作時(shí)不致讓油液滲漏。
1.2 零件的工藝分析
填料箱蓋的零件圖中規(guī)定了一系列技術(shù)要求：（查表1.4-28《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》）
1． 以ф65H5（）軸為中心的加工表面。
包括：尺寸為ф65H5（）的軸，表面粗糙度為1.6, 尺寸為ф80的與ф65H5（）相接的肩面, 尺寸為ф100f8()與ф65H5（）同軸度為0.025的面. 尺寸為ф60h5()與ф65H5（）同軸度為0.025的孔.
2.以ф60h5()孔為中心的加工表面.
尺寸為78與ф60H8()垂直度為0.012的孔底面,表面粗糙度為0.4,須研磨.
3. 以ф60H8()孔為中心均勻分布的12孔,6-ф13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H.
4.其它未注表面的粗糙度要求為6.3,粗加工可滿足要求
.
2 工藝設(shè)計(jì)
2.1 毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。由于年產(chǎn)量為1000件，屬于中批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型。
2.2 基準(zhǔn)面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。也是保證加工精度的關(guān)鍵。
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇
對于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。按照有關(guān)的粗基準(zhǔn)選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時(shí)，選該表面為粗基準(zhǔn)。若工件每個表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)。）
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
按照有關(guān)的精基準(zhǔn)選擇原則（基準(zhǔn)重合原則；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對于本零件，有中心孔，可以以中心孔作為統(tǒng)一的基準(zhǔn)，但是隨便著孔的加工，大端的中心孔消失，必須重新建立外圓的加工基面，一般有如下三種方法：
當(dāng)中心孔直徑較小時(shí)，可以直接在孔口倒出寬度不大于2MM的錐面來代替中心孔。若孔徑較大，就用小端孔口和大端外圓作為定位基面，來保證定位精度。
采用錐堵或錐套心軸。
精加工外圓亦可用該外圓本身來定位，即安裝工件時(shí)，以支承軸頸本身找正。
2.3 制訂工藝路線
2.3.1 工藝線路方案一
工序Ⅰ 銑削左右兩端面。
工序Ⅱ 粗車ф65，ф80，ф100，ф75，ф155外圓及倒角。車7.5槽
工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴(kuò)ф32孔，擴(kuò)ф47孔。
工序Ⅳ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋
工序Ⅴ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面.
工序Ⅵ 粗、精、細(xì)鏜ф60H8（孔。
工序Ⅶ 銑ф60孔底面
工序Ⅷ 磨ф60孔底面。
工序Ⅸ 鏜ф60孔底面溝槽。
工序Ⅹ 研磨ф60孔底面。
工序Ⅺ 終檢。
2.3.2 工藝路線方案二
工序Ⅰ 車削左右兩端面。
工序Ⅱ 粗車ф65，ф80，ф75，ф155外圓及倒角。
工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴(kuò)ф32孔，擴(kuò)ф47孔。
工序Ⅳ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面.
工序Ⅴ 粗、精、細(xì)鏜ф60H8（孔。
工序Ⅵ 銑ф60孔底面
工序Ⅶ 孔底面
工序Ⅷ 鏜ф60孔底面溝槽。
工序Ⅸ 研磨ф60孔底面。
工序Ⅹ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋
工序Ⅺ 終檢。
2.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個方案的特點(diǎn)在于：方案一是采用銑削方式加工端面，且是先加工12孔后精加工外圓面和ф60H8（孔。；方案二是使用車削方式加工兩端面，12孔的加工放在最后。兩相比較起來可以看出，由于零件的端面尺寸不大，應(yīng)車削端面，在中批生產(chǎn)中，綜合考慮，選擇工藝路線二。
但是仔細(xì)考慮，在線路二中，工序Ⅳ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面.
然后工序Ⅹ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋。
這樣由于鉆孔屬于粗加工，其精度要求不高，且切削力較大，可能會引起已加工表面變形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工藝路線確定如下：
工序Ⅰ 車削左右兩端面。
工序Ⅱ 粗車ф65，ф85，ф75，ф155外圓及倒角。
工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴(kuò)ф32孔，擴(kuò)ф47孔。
工序Ⅳ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋
工序Ⅴ 精車65外圓及與80相接的端面.
工序Ⅵ 粗、精、細(xì)鏜ф60H8（孔。
工序Ⅶ 銑ф60孔底面
工序Ⅷ 磨ф60孔底面。
工序Ⅸ 鏜ф60孔底面溝槽。
工序Ⅹ 研磨ф60孔底面。
工序Ⅺ 終檢。
以上工藝過程詳見械加工工藝過程卡片
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“填料箱蓋”零件材料為HT200鋼，硬度為HBS190~241，毛坯質(zhì)量約為5kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用機(jī)器造型鑄造毛坯。
根據(jù)上述材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
（1） 外圓表面(ф65、ф80、ф75、ф100、ф91、ф155)考慮到尺寸較多且
相差不大，為簡化鑄造毛坯的外形，現(xiàn)直接按零件結(jié)構(gòu)取為ф84、ф104、ф160的階梯軸式結(jié)構(gòu)，除ф65以外，其它尺寸外圓表面粗糙度值為R6.3um,只要粗車就可滿足加工要求。
（2） 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明
手冊》（以下簡稱〈〈工藝手冊〉〉表2.2-1,鑄件輪廓尺寸(長度方向>100~160mm,故長度方向偏差為 mm.長度方向的余量查表2.2-4,其余量值規(guī)定為3.0~3.5 mm.現(xiàn)取3.0 mm。
（3）內(nèi)孔。毛坯為實(shí)心。兩內(nèi)孔精度要求自由尺寸精度要求，R 為
6.3,鉆——擴(kuò)即可滿足要求。
（4）內(nèi)孔ф60H8()。要求以外圓面ф65H5（）定位，鑄出毛坯孔ф30。
查表2.3-9,
粗鏜ф59.5 2Z=4.5
精鏜 ф59.9 2Z=0.4
細(xì)鏜ф60H8() 2Z=0.1
(5) ф60H8()孔底面加工.
按照<<工藝手冊>>表2.3-21及2.3-23
1. 研磨余量 Z=0.010~0.014 取Z=0.010
2. 磨削余量 Z=0.2~0.3 取Z=0.3
3. 銑削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69
(6)底面溝槽.采用鏜削,經(jīng)過底面研磨后鏜可保證其精度.
Z=0.5
(7) 6—孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均為自由尺寸精度要求。
1．6—孔可一次性直接鉆出。
2．查〈〈工藝手冊〉〉表2.3—20得攻螺紋前用麻花鉆直徑為ф8.5的孔。
鉆孔 ф8.5
攻螺紋 M10
2.5 確定切削用量
2.5.1 工序Ⅰ：車削端面、外圓
本工序采用計(jì)算法確定切削用量
加工條件
工件材料：HT200，鑄造。
加工要求：粗車ф65、ф155端面及ф65、ф80、ф75、ф100，ф155外圓，表面粗糙度值R 為6.3。
機(jī)床：C620—1臥式車床。
刀具：刀片材料為YG6，刀桿尺寸為16mmX25mm,k=90°,r=15°=12 r=0.5mm。
計(jì)算切削用量
（1） 粗車ф65、ф155兩端面
確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為3mm，則毛坯長度方向的最大加工余量為4.25mm,分兩次加工,a=2mm計(jì)。長度加工方向取IT12級，取mm。確定進(jìn)給量f:根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版）表1.4,當(dāng)?shù)稐U16mmX25mm, a<=2mm時(shí),以及工件直徑為ф160時(shí)。
f=0.5～0.7mm/r
按C620—1車床說明書（見《切削手冊》表1.30）取f=0.5 mm/r計(jì)算切削速度: 按《切削手冊》表1.27,切削速度的
計(jì)算公式為
V=(m/min)
=1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》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)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n===253(r/min)
按機(jī)床說明書（見《工藝手冊》表4.2—8）與253r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速
選取305r/min。實(shí)際切削速度 V=80m/min
（2） 粗車ф160端面
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
n===133(r/min)
按機(jī)床說明書（見《工藝手冊》表4.2—8）與133r/min相近的機(jī)床
轉(zhuǎn)速選取150r/min。實(shí)際切削速度 V=75.4m/min
2.5.2 工序Ⅱ：粗車65,80,75,100外圓以及槽和倒角
切削深度:先84車至80以及104車至100。
進(jìn)給量: 見《切削手冊》表1.4
V=(m/min)
=
=66.7(m/min)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
n===204(r/min)
按機(jī)床選取n=230 r/min。所以實(shí)際切削速度
V===75.1 m/min
檢驗(yàn)機(jī)床功率: 主切削力
F=CFafvk
CF=900, x=1.0 , y=0.75 , n=-0.15
k=(
k=0.73
所以
F=900
切削時(shí)消耗功率
P=
由《切削手冊》表1.30中C630-1機(jī)床說明書可知, C630-1主電動機(jī)功率為7.8KW,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為230r/min時(shí),主軸傳遞的最大功率為2.4KW,所以機(jī)床功率足夠,可以正常加工。
（2） 粗車65外圓
實(shí)際切削速度
V==
（3) 車75外圓
取 n=305r/min
實(shí)際切削速度
V==
（4） 粗車100外圓
取 n=305r/min
實(shí)際切削速度
V==
（5）車槽7.5 采用切槽刀，r=0.2mm
根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表27-8
取 f=0.25mm/r n=305r/min
2.5.3工序Ⅲ 鉆擴(kuò)mm、及孔。Z3025搖臂鉆床
（1） 鉆孔
選擇進(jìn)給量 f=0.41mm/r
選擇切削速度（見《切削手冊》表2.7）
V=12.25m/min
（見《切削手冊》表2.13及表2.14，按5類加工性考慮）
按機(jī)床選?。?
=136r/min（按《工藝手冊》表4.2-2）
則實(shí)際切削速度
（2） 鉆孔mm
根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時(shí)，其進(jìn)給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔的進(jìn)給量與切削速度之關(guān)系為
f=（1.2~1.3）
v=（）
公式中、為加工實(shí)心孔時(shí)的切削用量，查《切削手冊》
得 =0.56mm/r（表2.7）
=19.25m/min（表2.13）
并令： f=1.35
=0.76mm/r
按機(jī)床取f=0.76mm/r
v=0.4=7.7m/min
按照機(jī)床選取
所以實(shí)際切削速度：
（3） 鉆孔
根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時(shí)，其進(jìn)給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔的進(jìn)給量與切削速度之關(guān)系為
f=（1.2~1.3）
v=（）
公式中、為加工實(shí)心孔時(shí)的切削用量，查《切削手冊》
得 =0.56mm/r（表2.7）
=19.25m/min（表2.13）
并令： f=1.35
=0.76mm/r
按機(jī)床取f=0.76mm/r
v=0.4=7.7m/min
按照機(jī)床選取
所以實(shí)際切削速度：
2.5.4 工序Ⅳ 鉆6—13.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24
（1） 鉆6-13.5
f=0.35mm/r V=17mm/min
所以 n==401(r/min)
按機(jī)床選?。?
所以實(shí)際切削速度為：
（2） 鉆2底孔Φ8.5
f=0.35mm/r v=13m/min
所以n==487r/min
按機(jī)床選取
實(shí)際切削速度
（3） 4深20，孔深24，底孔Φ8.5
f=0.35mm/r v=13m/min
所以 n==487r/min
按機(jī)床選取
實(shí)際切削速度
（4） 攻螺紋孔2
r=0.2m/s=12m/min
所以
按機(jī)床選取
則
實(shí)際切削速度
（5） 攻螺紋4-M10
r=0.2m/s=12m/min
所以
按機(jī)床選取
則
實(shí)際切削速度
2.5.5 工序Ⅴ：精車Φ65mm的外圓及與Φ80mm相接的端面
車床：C620-1
（1） 精車端面
Z=0.4mm
計(jì)算切削速度：按《切削手冊》表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=90min）
式中， ， 修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28
所以
按機(jī)床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8）選擇1200r/min
所以實(shí)際切削速度
（2） 精車Φ65外圓
2Z=0.3
f=0.1mm/r
式中， ， 修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28
所以
所以實(shí)際切削速度
（3） 精車外圓Φ100mm
2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r
取
實(shí)際切削速度
2.5.6工序Ⅵ：精、粗、細(xì)鏜mm孔
（1） 粗鏜孔至Φ59.5mm
2Z=4.5mm則
Z=2.25mm
查有關(guān)資料，確定金剛鏜床的切削速度為v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金剛鏜主軸轉(zhuǎn)數(shù)為無級調(diào)數(shù)，故以上轉(zhuǎn)數(shù)可以作為加工時(shí)使用的轉(zhuǎn)數(shù)。
（2） 精鏜孔至Φ59.9mm
2Z=0.4mm， Z=0.2mm
f=0.1mm/r
v=80m/min
（3） 細(xì)鏜孔至mm
由于細(xì)鏜與精鏜孔時(shí)共用一個鏜桿，利用金剛鏜床同時(shí)對工件精、細(xì)鏜孔，故切削用量及工時(shí)均與精樘相同。
f=0.1mm/r
=425r/min
V=80m/min
2.5.7 工序Ⅶ：銑Φ60孔底面
銑床：X63系列
銑刀：選用立銑刀 d=10mm L=115mm 齒數(shù)Z=4
切削速度：參照有關(guān)手冊，確定v=15m/min
=477.7r/min
采用X63臥式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說明書（見《工藝手冊》表4.2-39）
取 =475r/min
故實(shí)際切削速度為：
當(dāng)時(shí)，工作臺的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
查機(jī)床說明書，剛好有故直接選用該值。
倒角1x45°采用90°锪鉆
2.5.8 工序Ⅷ：磨Φ60孔底面
①．選擇磨床：
選用MD1158（內(nèi)圓磨床）
②．選擇砂輪：
見《工藝手冊》第三章中磨料選擇各表，結(jié)果為A36KV6P 20x6x8mm
③．切削用量的選擇：
砂輪轉(zhuǎn)速 ，m/s
軸向進(jìn)給量
徑向進(jìn)給量
2.5.9工序Ⅸ： 鏜Φ60mm孔底溝槽
內(nèi)孔車刀 保證t=0.5mm，d=2mm
2.5.10 工序Ⅹ： 研磨Φ60mm孔底面
采用手工研具進(jìn)行手工研磨：Z=0.01mm
3專用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第6道工序——鉆12孔的鉆床專用夾具。
本夾具將用于Z3025搖臂鉆床。刀具為麻花鉆。
3.1 問題的指出
本夾具主要用來鉆12孔，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。
3.2 夾具設(shè)計(jì)
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，12孔中，6—13.5在圓周上均勻分布,2—M10，4—M10也為對稱分布，尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為兩對稱孔中心距，由于難以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，只能以65外圓面作為定位基準(zhǔn)。
為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對12孔進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用氣動夾緊。
3.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為13.5。
則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
氣缸選用。當(dāng)壓縮空氣單位壓力P=0.6MP,夾緊拉桿。
N=
N>F
鉆削時(shí) T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,鉆削時(shí)工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。
3.3 定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為止口，而該定位元件的尺寸公差為，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。
3.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為提高勞動生產(chǎn)率，應(yīng)首先著眼于機(jī)動夾具，本道工序的鉆床夾具選用氣動夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增大氣缸直徑，而這將使整個夾具過于龐大。因此，應(yīng)設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有兩個：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情況下，適當(dāng)提高壓縮空氣的工作壓力（由0.5M增至0.6 M）以增加氣缸推力。結(jié)果，本夾具結(jié)構(gòu)比較緊湊。
鉆床夾具的裝配圖及零件圖分別見附圖3及附圖4。
3.1 問題的指出
本夾具主要用來加工φ60內(nèi)孔底面，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。
3.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，要加工φ60內(nèi)孔底面，原本只需限制工件的3個自由度，但由于在孔內(nèi)加工，為了不使加工影響其他表面，需要限制工件的5個自由度，且φ60內(nèi)孔底面對φ60內(nèi)孔有垂直度要求，要求的加工精度較高，因此，應(yīng)選擇φ65外圓和與φ80外圓相連的臺階面作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。
3.3、定位誤差的分析
工件以臺階面和外圓面定位，工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為其軸線，故不存在基準(zhǔn)不重合誤差，誤差即為φ65外圓面公差的一半。即0.0065mm，此誤差在允許的范圍內(nèi)，因此符合要求。
3.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
該夾具是以端面和外圓定位基準(zhǔn)加工φ60內(nèi)孔底面，可以用一帶端面的定位套來定位，由于磨削時(shí)的夾緊較大，因此加了四跟柱以加強(qiáng)其強(qiáng)度，本夾具通過楔塊的移動使鉸鏈軸帶動螺栓下移從而帶
動壓板下移壓緊工件。鉸鏈機(jī)構(gòu)能迅速夾緊和松開，達(dá)到了提高生產(chǎn)力和降低勞動強(qiáng)度的目的，因此能滿足要求。
參考資料
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