填料箱盖的加工工艺及专用夹具设计--毕业论文Word文件下载.docx
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1.2
零件的工艺分析
由已知条件：
ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖是通过和与箱座孔配合并用螺栓紧固。
长径为的活塞杆穿过该零件内孔，孔内装入填料，防止活塞杆运动时漏油；
右端通过螺栓与压盖连接。
宽度为的槽装O型密封圈。
知：
该零件上的主要加工面有外圆、端面、的孔和的螺纹。
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：
填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求：
（参考[4]查表1.4-28《机械制造工艺设计简明手册》）
1.
以ø
65h5（）轴为中心的加工表面。
包括：
尺寸为ø
65h5（）的轴，表面粗糙度为1.6，尺寸为ø
80的与ø
65h5（）相接的肩面,尺寸为ø
100f8（）与ø
65h5（）同轴度为0.025的面.尺寸为ø
60H8（）与ø
65h5（）同轴度为0.025的孔。
2.
60H8（）孔为中心的加工表面。
尺寸为78与ø
60H8（）垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨。
3.
60H8（）孔为中心均匀分布的12孔,6-ø
13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H。
4.
其它未注表面的粗糙度要求为6.3,粗加工可满足要求。
第2章
确定毛坯、画毛坯图
零件材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠性,采用铸造。
由于年产量为2000件，属于中批生产的水平。
毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。
其中和的孔可以铸出，因此还要安放型芯。
此外，为了消除残余应力，铸造后应安排人工时效。
根据上述材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
由机械加工工艺手册表2.3-6知：
该铸件尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为G级。
外圆表面沿轴线切线方向的加工余量及公差。
考虑到外圆表面（）尺寸较多且相差不大，为简化铸造毛坯的外形，现直接按零件结构铸出阶梯轴。
除以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值,只要粗车就可满足加工要求。
内孔不易制造型芯固毛坯为实心，两内孔精度要求自由尺寸精度要求，，钻——扩即可满足要求。
内孔以外圆面定位，然后铸出毛坯孔。
底面沟槽，采用镗削，经过底面研磨后镗可保证其精度，取Z=0.5mm。
由机械加工工艺手册表2.3-5知：
各表面的总余量如:
表2-1：
表2-1各加工面总余量
加工面
基本尺寸（mm）
加工余量等级
加工余量数值（mm）
155
H
5
100
4
80
60
G
3
外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。
由（[4]《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-1），长度方向偏差为
mm。
长度方向的余量查表2.2-4，其余量值取3.5mm。
ф60H8（）孔底面加工：
按照表2.3-21及2.3-23，研磨余量Z=0.010~0.014，取Z=0.010mm、磨削余量Z=0.2~0.3取Z=0.3mm、铣削余量Z=3.0—0.3—0.01=2.69mm。
6—孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。
均为自由尺寸精度要求。
6—孔可一次性直接钻出。
攻螺纹前用麻花钻直径为ф8.5的孔然后再攻螺纹M10。
（如图2-1、图2-2）
图2-1毛坯图
图2-2零件图
第3章
工艺规程的设计
3.1
定位基准的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
因此，根据定位基准的选用原则：
基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔来确定基准。
（参考[16]《机械制造工艺学（含机床夹具设计）》。
3.1.1
粗基准的选择
对于一般轴类零件而言，按照有关的粗基准选择原则（保证某重要加工面的余量均匀，应选重要加工面为粗基准。
若工件每个表面都要求加工，为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。
）以外圆作为粗基准是完全合理的。
3.1.2
精基准的选择
选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。
按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；
基准统一原则；
自为基准原则；
互为基准原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法：
当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。
若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。
采用锥堵或锥套心轴。
精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。
3.2
制订工艺路线
制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。
部分采用专用刀具和专一量具。
并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
综合考虑，确定加工工艺路线如下（参考[16]《机械制造工艺学（含机床夹具设计）》）：
工序1车削左右两端面。
工序2粗车ф65，ф85，ф75，ф155,ф100外圆及倒角。
工序3钻ф30孔、扩ф32孔，锪ф43孔。
工序4钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹
工序5精车65外圆及与80相接的端面.
工序6粗、精、细镗ф60H8（孔。
工序7铣ф60孔底面
工序8磨ф60孔底面。
工序9镗ф60孔底面沟槽。
工序10研磨ф60孔底面。
工序11去毛刺，终检。
以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。
3.3
选择加工设备及刀、夹、量具
工序1、2是粗车。
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。
在车床上加工灰铸铁零件采用YG型硬质合金，粗加工用YG6，，切槽宜用高速钢。
采用三爪卡盘装夹，游标卡尺测量。
工序5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C616A型车床。
精加工刀具用YG10，采用三爪卡盘装夹，游标卡尺测量。
工序3、4是钻孔。
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。
工序3刀具采用麻花钻ф25mm，扩孔钻Φ32mm，锪孔钻Φ47mm,工序4采用麻花钻Φ12.5mm，麻花钻Φ8.5mm，攻螺纹采用丝锥M10，孔径用游标卡尺测量，螺孔用螺纹塞规检验，采用专用夹具。
工序6、8是镗孔，工序6采用金刚镗床C730，工序8采用镗床T68即可。
选择YG30镗刀，专用夹具，游标卡尺，塞规。
5.
工序7是铣削，采用卧式铣床X63即可。
选择端面铣刀Φ8，专用夹具，游标卡尺。
6.
工序9是磨削，可采用内圆端面磨床MD1158磨床。
采用砂轮G36YA6N20X6X8，表面粗糙度仪，专用夹具。
7.
工序10是研磨，采用研磨机即可。
采用金刚玉微粉，表面粗糙度仪，专用夹具。
确定工序尺寸如下表3-1（参考[4]《机械制造工艺设计简明手册》）：
表3-1工序尺寸
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
外圆
2
155+0.16
6.3
1
0.25
66.5-0.30
65.5+0.06
65+0.013
1.6
37+0.039
47+0.039
75+0.046
80+0.046
64+0.30
62+0.0.15
60+0.046
7.5×
7.5+1.30
137
137+0.30
78
78+0.30
0.4
3.4
加工工序设计
工序Ⅰ：
车削端面、外圆如图3-1：
图3-1填料箱盖
本工序采用计算法确定切削用量、加工条件。
工件材料：
HT200，铸造。
加工要求：
粗车ф65、ф155端面及ф65、ф80、ф75、ф100，ф155外圆，表面粗糙度值R
为6.3。
机床：
C620—1卧式车床。
刀具：
刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16mmX25mm,k=90°
r=15°
=12r=0.5mm。
计算切削用量。
1.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4.25mm,分两次加工,a=2mm计。
长度加工方向取IT12级，取mm。
确定进给量f:
根据（[3]《切削用量简明手册》（第三版）表1.4）,当刀杆16mmX25mm,
a<
=2mm时,以及工件直径为Φ160时。
f=0.5～0.7mm/r
按C620—1车床说明书（见10.《切削手册》表1.30）取f=0.5mm/r计算切削速度:
按（10.《切削手册》表1.27）,切削速度的
计算公式为V=（m/min）
=1.58,
=0.15,=0.4，修正系数见（[10]《切削手册》表1.28）,
确定机床主轴转速n===253（r/min）
按机床说明书（见[9]《工艺手册》表4.2—8）与253r/min相近的机床转速选取305r/min。
实际切削速度V=80m/min
计算切削工时，取L==42mm,L=3mm,L=0mm,L=0mm
t==0.59（min）
粗车ф155外圆
确定机床主轴转速:
n===133（r/min）
按机床说明书（见[9]《工艺手册》表4.2—8）与133r/min相近的机床转速选取150r/min。
转速有120r/min及150r/min。
现选取150r/min。
如果选120m/min，则速度损失较大。
所以实际切削速度V=75.4m/min
计算切削工时[4]，取L==80mm,L=3mm,L=0mm,L=0mm
t==2.21（min）
工序Ⅱ：
粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角（如图3-2）
图3-2填料箱盖
切削深度:
先84车至80以及104车至100。
进给量：
见（[10]《切削手册》）表1.4
V=（m/min）
=
=66.7（m/min）
n===204（r/min）
按机床选取（参考[14]《金属切削机床设计》）n=230r/min。
所以实际切削速度V===75.1m/min
主切削力F=CFafvk
式中：
CF=900,x=1.0,y=0.75,n=-0.15
k=（
k=0.73
所以F=900
切削时消耗功率P=
由（[10]《切削手册》表1.30）中C630-1机床说明书可知,C630-1主电动机功率为7.8KW,当主轴转速为230r/min时,主轴传递的最大功率为2.4KW,所以机床功率足够,可以正常加工。
检验机床进给系统强度:
已知主切削力F=598N,由[10]《切削手册》径向切削力FF=CFafVk
式中:
，，
k=0.5
所以F=530
而轴向切削力F=CFafvk
CF=450,x=1.0,y=0.4,n=0
k=1.17
轴向切削力F=450
取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数u=0.1,则由（[10]《切削手册》）切削力在纵向进给机构可承受的最大纵向力为3550N,故机床进给系统可正常工作。
切削工时：
t=
L=105mm,L=4mm,L=0
所以
粗车65外圆
实际切削速度V==
计算切削工时由（[10]《切削手册》），取
L=17mm,L=3mm,L=0mm
粗车75外圆
取n=305r/min
计算切削工时[4]，取
L=83mm,L=3mm,L=0mm
粗车100外圆
计算切削工时[4]，取L=15mm,L=3mm,L=0mm
车槽.采用切槽刀，
采用切槽刀，r=0.2mm
根据（[15]《机械加工工艺师手册》表27-8）
取f=0.5mm/rn=305r/min
计算切削工时：
L=9mm,L=3mm,L=0mm
工序Ⅲ钻扩mm、及锪孔。
转塔机床C365L（如图3-3）
图3-3填料箱盖
钻孔
选择进给量f=0.41mm/r
选择切削速度（见[10]《切削手册》表2.7）
V=12.25m/min
（见[10]《切削手册》表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）
按机床选取：
=136r/min（按[9]《工艺手册》表4.2-2）
则实际切削速度
切削工时计算：
，
=10mm，
=4mm
钻孔mm
根据有关资料介绍（参考[11]《机械设计手册》），利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为
f=（1.2~1.3）
v=（）
公式中、为加工实心孔时的切削用量，查（[10]《切削手册》）
得
=0.56mm/r（表2.7）
=19.25m/min（表2.13）
并令：
f=1.35
=0.76mm/r
按机床取f=0.76mm/r
v=0.4
=7.7m/min
按照机床选取
所以实际切削速度：
锪圆柱式沉头孔
根据有关资料介绍（参考[12]《金属切削原理与刀具》），锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/2~1/3，故
f=
按机床取f=0.21mm/r
r=
所以实际切削速度为：
工序Ⅳ钻6—13.5,2-M10-6H,4-M10-6H深孔深24（如图3-4）
图3-4填料箱盖
1.钻6-13.5
f=0.35mm/rV=17mm/min
n==401（r/min）
则：
t=6t=60.157=0.942min
2.钻2底孔Φ8.5
f=0.35mm/r
v=13m/min
所以n==487r/min
按机床选取
实际切削速度
切削工时
3.4深20，孔深24，底孔Φ8.5
f=0.35mm/rv=13m/min
所以n==487r/min
攻螺纹孔2
r=0.2m/s=12m/min
计算工时
攻螺纹4-M10
则
实际切削速度
工序Ⅴ：
精车Φ65mm的外圆及与Φ80mm相接的端面（如图3-5）
图3-5填料箱
车床：
C616
1.精车端面
C620-1
Z=0.4mm
计算切削速度：
按（[10]《切削手册》表1.27），切削速度的计算公式为（寿命选T=90min）
式中，
修正系数见（[10]《切削手册》表1.28），所以：
按机床说明书（见[9]《工艺手册》表4.2-8）选择1200r/min
所以实际切削速度
由（[9]《工艺手册》）则计算切削工时
精车Φ65外圆
2Z=0.3f=0.1mm/r
修正系数见（[10]《切削手册》表1.28及参考[4]《机械制造工艺设计简明手册》），所以：
计算切削工时
3.精车外圆Φ100mm
2Z=0.3mmZ=0.15mmf=0.1mm/r
取
工序Ⅵ：
精、粗、细镗mm孔（如图3-6）
图3-6填料箱盖
粗镗孔至Φ59.5mm
2Z=4.5mm
则Z=2.25mm
查有关资料，确定金刚镗床的切削速度为v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金刚镗主轴转数为无级调数，故以上转数可以作为加工时使用的转数（参考[14]《金属切削原理与刀具》及[11]《机械设计手册》）。
精镗孔至Φ59.9mm
2Z=0.4mm，Z=0.2mm
f=0.1mm/r
v=80m/min
则:
细镗孔至mm
由于细镗与精镗孔时共用一个镗杆，利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故切削用量及工时均与精樘相同。
f=0.1mm/r
=425r/min
V=80m/min
工序Ⅶ：
铣Φ60孔底面（如下图）
图3-7填料箱盖
铣床：
X63系列
铣刀：
选用立铣刀d=10mmL=115mm齿数Z=4
切削速度：
参照有关手册（[12]《金属切削原理与刀具》），确定v=15m/min
=477.7r/min
采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见[9]《工艺手册》表4.2-39）
=475r/min
故实际切削速度为：
当时，工作台的每分钟进给量应为
查机床说
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