填料箱盖课程设计说明书.docx
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填料箱盖课程设计说明书
UniversityofSouthChina
机械工程学院
机械专业课程设计说明书
设计题目：
填料箱盖机械加工工艺及钻夹具设计
课程名称：
机械专业课程设计
学生姓名：
朱彬
学号：
20104410112
专业班级：
机卓1301班
指导教师：
周为民
起止时间：
2016年12月9日至2016年12月30日
摘要：
主要包括了填料箱盖零件的生产类型的确定，零件的工艺分析，零件的工艺路线，以及工序的加工余量，切削用量的选定，加工工时的计算，工艺卡的制定，零件图，毛坯图的绘制，在本文的后一部分设计了钻孔专用夹具，对夹具进行了力的分析和计算，绘制了夹具工装图和零件图。
关键词：
填料箱盖钻夹具加工工艺工序卡
前言
本次课程设计是我们在毕业设计前一次重要的实践设计，对所学的基础课、技术基础课和专业课能很好的进行系统的复习，也是我们在进行毕业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。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自·决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。
在此次设计中我们主要是设计填料箱盖的加工工艺和专用夹具。
在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。
在设计期间查阅了大量的资料，并且得到班主任周老师的指点及帮助，在此表示感谢！
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。
目录
前言
1.零件的分析......................................................................................................2
1.1零件的作用........................................................................................................2
1.2零件的工艺分析...............................................................................................2
2.工艺规程设计................................................................................................2
2.1毛坯的制造形式...............................................................................................2
2.2基准面的选择....................................................................................................2
2.2.1粗基准的选择.................................................................................................3
2.2.2精基准的选择.................................................................................................3
2.3制定工艺路线....................................................................................................3
2.3.1工艺路线方案一............................................................................................3
2.3.2工艺路线方案二.............................................................................................3
2.3.2工艺方案的比较与分析.................................................................................4
2.4机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸的确定.........................................5
2.5确定切削用量.......................................................................................................6
2.5.1工序Ⅰ..............................................................................................................6
2.5.2工序Ⅱ..............................................................................................................7
2.5.3工序Ⅲ..............................................................................................................8
2.5.4工序Ⅳ..............................................................................................................10
2.5.5工序Ⅴ..............................................................................................................11
2.5.6工序Ⅵ..............................................................................................................12
2.5.7工序Ⅶ..............................................................................................................13
2.5.8工序Ⅷ..............................................................................................................14
2.5.9工序Ⅸ...............................................................................................................14
2.5.10工序Ⅹ............................................................................................................14
3.填料箱盖零件专用机床夹具设计.........................................................15
3.1问题的提出............................................................................................................15
3.2定位基准的选择......................................................................................................15
3.3切削力及夹紧力的计算...........................................................................................15
4.课程设计心得体会..........................................................................................17
5.参考文献...............................................................................................................18
附：
（1）机械加工工序卡.
（2）机械加工工艺过程卡.
1、零件的分析
1.1零件的作用
题目所给的零件是ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖（见附图1）主要作用是保证与填料箱体联接后保证密封性，对内表面的加工精度要求比较高，对配合面的表面粗糙度要求也较高。
1.2零件的工艺分析
套类零件的主要加工表面有孔、外圆、和端面．其中孔既是装配基准又是设计基准，加工精度和表面粗糙度一般要求较高，内外圆之间的同轴度及端面与孔的垂直度也有一定的技术要求．题目所给填料箱盖有两处加工表面，其间有一定位置要求。
分述如下：
（1）φ65等一组外圆柱面及端面
这一组加工表面包括：
φ65mm
的外圆面，φ80mm及以φ75mm的外圆面，φ100mm的阶梯外轮廓面，及7.5的密封环槽,以及φ60的加工。
（2）以φ60为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
φ60的孔，以及要研磨的内孔端面。
这两组表面有一定的位置度要求,即φ60的孔的端面与φ60有垂直度要求。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。
（3）以φ32为中心的12个孔的加工，包括6-φ13.5，4-M10-6H深20，还有2-M10-6H。
1
2工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200。
考虑在运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。
又因为零件的最大尺寸为155mm,所以选用铸件的精度等级为ZJ4-ZJ5,单面加工余量不能超过2mm,所以我们选用1mm.
2.2基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。
（1）粗基准的选择。
对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。
而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。
（2）精基准的选择。
主要应该考虑基准重合的问题。
当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。
2.3制定工艺路线
按照先加工基准面，先面后孔、先粗后精的原则，布置工艺路线如下：
工艺路线方案:
工序1：
铸件实效处理。
工序2：
车大小两个端面，和大端面外圆。
工序3：
以粗车后的φ155mm外圆及端面定位车φ65mm外圆及台阶面，φ75mm,φ80m，倒角，车环槽。
工序4：
以φ155mm外圆定位，半精车φ65mmφ100mm的外圆及台阶面,精车65mm的外圆，半精车，精车环槽。
工序5：
粗镗φ32mm,φ47mm,φ60mm以及孔内的环槽,精镗φ60mm.
工序6：
铣内端面。
工序7：
钻床钻6-φ13.5小孔、钻M10螺纹孔。
工序8：
去毛刺。
工序9：
终检。
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“填料箱盖”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，生产类型大批量，铸造毛坯。
1、铸件材料为HT200，机械加工余量按JB3835-85确定，由【6】可查得外圆表面及轴向加工余量，孔的加工余量由表2.3-10查得为单边余量。
外径方向双边余量2.0mm，轴向方向为2.5mm，孔的加工余量4mm（双边）
2、确定毛坯尺寸：
上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra≥1.6um,Ra≤1.6um的加工表面余量适当增大。
其它尺寸见毛坯图
（毛坯图见图集）
2.5选择加工设备与工艺装备
2.5.1选择机床
工序2、3、4、5是粗车和半精车。
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。
工序4、5、6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C620-1型车床。
工序
钻孔。
可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，可选用Z3025型摇臂钻床。
④工序7铣端面，在铣床上完成。
2.5.2选择夹具
本零件除钻削加工需设计专用夹具，其他工序使用通用夹具即可，车床上用三爪自定心卡盘。
2.5.3选择刀具
在车床上加工的工序，一般都用硬质合金车刀和镗刀，加工灰铸铁零件采用YG型硬质合金，粗加工用YG6，半精加工用YG8，精加工和精细加工用YG10，切槽宜用高速钢。
钻孔用麻花钻，攻螺纹用丝锥。
2.5.4确定工序尺寸如下表：
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
精细
粗
半精
精
精细
粗
半精
精
外圆
2
0.8
155.8+0.16
155.+0.16
6.3
2
1
0.25
66.5-0.30
65.5+0.06
65+0.013
65-0.03
6.3
1.6
Φ32
2
32+0.039
6.3
2
47+0.039
6.3
2
75+0.046
6.3
2
80+0.046
6.3
2
0.4
0.1
59.5+0.30
59.9+0.015
60+0.046
6.3
1.6
7.5环槽
1.
7.5+0.20
6.3
Φ100
2
100-0.36
6.3
φ91
7
0.8
0.25
92.5-030
91.5+0.06
91.-0.054
6.3
1.6
0.4
137
2
137
6.3
2.6确立切削用量及基本工时
2.6.1工序2的切削用量及基本时间的确定
（1）切削用量
粗车ф65、ф155两端面，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2mm,分两次加工,a=2mm计。
长度加工方向取IT12级。
确定进给量f:
根据【10】,当刀杆16mmX25mm,a<=2mm时,以及工件直径为ф160时。
f=0.5～0.7mm/r
根据表1.11，当用YG6硬质合金车刀加工灰铸铁时，a≤1.8mm，f≤0.75mm/r时，切削速度v=71m/min。
切削速度的修正系数为KSV=0.8,Ktv=1.0,KTV=1.12,KkrV=0.73,KMV=0.85,故
V=71×0.8×1.0×0.73×1.12×0.85×0.85=33.55m/min
所以
V=33.55（m/min）
确定机床主轴转速
对于155mm的大端面n=1000*33.55/3.14*155=68（r/min）
按机床说明书见【7】（表4.2—8）与68r/min相近的机床转速
选取90r/min。
实际切削速度V=33.09m/min
对于65mm的小端面n=1000*33.55/3.14*65=164.3r/min
按机床说明书【7】（表4.2—8）与164.3r/min相近的机床转速
选取150r/min.实际切削速度v=30.6m/min.
（2）确定粗车端面的基本时间
小端面的基本时间
TJ=Li/fn,L=（d-d1）/2+l1+l2+l3
式中d=65mm,d1=47mm,l1=2mm,l2=4mm,l3=0,f=0.52mm/r,n=2.5r/s,i=1
则TJ3=15/（0.52*2.5）=11.5S
同理大端面的基本时间
TJ=Li/fn=101/0.52*1.5=129.5s
2.6.2工序3切削用量及基本时间的确定
（1）切削用量
本工序为粗车（车端面、外圆）。
以知加工材料为HT200，铸件。
机床为C620-1型卧式车床，工件装夹在三爪自定心卡盘。
确定φ65-0.03mm外圆的切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀，根据【10】表1.1，由于C620-1机床的中心高为200mm，故选用刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm根据【10】表1.3，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角γo=12°，后角αo＝6°、主偏角Kr=90°、,副偏角Kr’=10°、刃倾角λs=0°、刀尖圆弧半径
=0.8mm。
确定切削深度a由于粗车单边余量仅为1mm,可一次走刀完成，故
确定进给量f根据表1.4，在粗车灰铸铁、刀杆尺寸为16mm×25mm、ap≤3mm、工件直径为100mm——400mm时，f=0.6-1.2mm/r
按C620-1机床的进给量选择f=0.65mm/r。
确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求，故需进行校验。
根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力Fmax=3530N。
根据表1.23，当灰铸铁170—212HBS，ap≤2mm，f≤0.75mm/r，Kr=45°，v=65m/min（预计）时，进给力Ff=950N.
Ff的修正系数为Kr0F0=0.1,KλsFF=1.0,KλfFf=1.17,故实际进给力为Ff=950×1.17=1111.5N,由于切削时的进给力小于机床进给允许的进给力，所选的f=0.65mm/r可用。
选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。
确定切削速度v切削速度v可根据公式计算，也可直接由表中查出。
现采用查表法确定切削速度。
根据表1.11，当用YG6硬质合金车刀加工灰铸铁时，a≤1.8mm，f≤0.75mm/r时，切削速度v=71m/min。
切削速度的修正系数为KSV=0.8,Ktv=1.0,KTV=1.12,KkrV=0.73,KMV=0.85,故
V=71×0.8×1.0×0.73×1.12×0.85×0.85=33.55m/min
外圆155mm的转速
n=1000*33.55/3.14*155=68r/min
按C620-1机床的转速选择n=90r/min=1.5r/s则实际切削速度33.09m/min。
最后确定切削用量为：
a=1mm，f=0.65mm/r，n=90r/min=1.5r/s，v=33.09m/min
确定车台阶面、φ75、φ80、φ155的外圆的a=1mm，f=0.65mm，
（2）基本时间
确定粗车外圆φ155mm的基本时间根据表6.2-1车外圆基本时间为
式中l=17mm,
kr=90°,l1=2mm,l2=0,l3=0,f=0.65mm/r,
n=1.5r/s,i=1,则
同理可确定车外圆φ80mm的转速
n=1000*33.55/80*3.14=133.6r/min
按C620-1机床的转速选择n=136r/min=2.3r/s
基本时间为（10+3）/（0.65*2.3）=8.7s
车外圆φ75mm的转速
n=1000v/3.14d=1000*33.55/3.14*75=142.4r/min,
按C620-1机床的转速选择n=150r/min=2.5r/s
基本时间为90/（2.5*0.65）=55.4ss
车外圆φ100mm的转速
n=1000*33.55/3.14*100=106.8r/min
按C620-1机床的转速选择n=90r/min=1.5r/s
基本时间为15/（1.5*0.65）=15.4s
车环槽7.5mm的基本时间
T=Li/fn,其中L=（d-d1）/2+l1+l2+l3,l2=l3=0,l1=2—3,
则有T=（（100-91）/2+3）/0.65*1.5=7.69s
2.6.3工序4的切削用量以及基本时间的确定
本工序为半精车外圆
，保证尺寸，已知条件与粗加工工序相同。
（1）确定半精车外圆的
的切削用量。
所选用的刀具为YG8硬质合金刀，车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度为：
B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm根据【10】表1.3，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角γo=12°，后角αo＝6°、主偏角Kr=90°、,副偏角Kr’=10°、刃倾角λs=0°、刀尖圆弧半径
=0.8mm。
确定切削深度a ＝0.5mm。
确定进给量f 根据表1.4，在粗车灰铸铁、刀杆尺寸为16mm×25mm、ap≤3mm、工件直径为d<100mm时及按C620-1机床的进给量选择f=0.３mm/r。
由于是半精加工，切削力小，故不需要校核机床进给机构强度。
选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为0.4mm，可转位车刀耐用度T=30min。
确定切削速度v切削速度v可根据公式计算，也可直接由表中查出。
现采用查表法确定切削速度。
根据表1.11，当用YG6硬质合金车刀加工灰铸铁时，a≤0.8mm,f≤0.56mm/r时，切削速度v=128m/min。
切削速度的修正系数为KSV=0.8,Ktv=1.0,KTV=1.12,
KMV=0.85,故
V=71×0.8×1.0×0.73×1.12×0.85×0.85=33.55m/min
按C620-1机床的转速选择n=380r/min=6.3r/s
则实际切削速度v=76.3m/min。
最后确定切削用量为：
a=1mm,n=380r/min=6.3r/s,f=0.5mm/r,v=76.3
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