端盖零件的机械加工工艺规程介绍模板.doc

摘　要
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学全部基础课、技术基础课和大部分专业课以后进行.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程一次深入综合性总复习,也是一次理论联络实际训练,所以,它在我们四年大学生活中占相关键地位。
这次设计是端盖，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和和所设计夹具对应那道工序工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给零件是端盖。了解了端盖作用，接下来依据零件性质和零件图上各端面粗糙度确定毛坯尺寸和机械加工余量。然后我们再依据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最终确定端盖工艺路线图，制订该工件夹紧方案，画出夹具装配图。

端盖零件图 1
1端盖工艺分析及生产类型确实定 1
1.1端盖用途 1
1.2端盖技术要求： 2
1.3审查端盖工艺性 2
2.确定毛胚、绘制毛胚简图 3
2.1选择毛胚 3
2.2端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量 3
2.3绘制端盖毛坯简图 4
3.确定端盖工艺路线 4
3.1 定位基准选择 4
3.1.1精基准选择 4
3.2.2．粗基准选择 4
3.2表面加工方法确实定 5
3.3加工阶段划分 5
3.4工序集中和分散 5
3.5工序次序安排 5
3.6确定工艺路线 6
4.加工余量、工序尺寸和工差确实定 7
5.切削用量、时间定额计算 8
6时间定额计算 8
7.机床夹具设计 10
7.1提出问题 11
7.2设计思想 11
7.3夹具设计 11
7.3.1、定位分析 11
7.3.2切削力及夹紧力计算 12
7.3夹具操作说明 12
7.4.确定导向装置 13
8.参考文件 13

端盖零件图

1端盖工艺分析及生产类型确实定
1.1端盖用途
端盖关键用于零件外部，起密封，阻挡灰尘作用。故其在机器中只是起辅助作用，对机器稳定运行影响不是很大，其在具体加工时候，精度要求也不是很高，加工起来也十分轻易。

1.2端盖技术要求：
该端盖各项技术要求以下表所表示：
加工表面
尺寸偏差（mm）
公差及精度等级
表面粗糙度(um)
形位公差(mm)
端盖左端面
58
IT13
12.5

0.03
B

端盖右端面
58
IT13
3.2

0.03
B

方形端面
115X115
IT13
12.5

0.03
B

端盖中心孔

φ250+0.03
IT8
3.2

φ14孔
φ14
IT10
12.5

φ10孔
φ100+0.03
IT9
6.3

φ9孔
φ9
IT13
12.5

φ4孔
φ4
IT13
12.5

φ75外表面
φ75-0.04+0.O1
IT9
3.2

R33弧
R33
IT13
12.5

1.3审查端盖工艺性
该端盖结构简单，形状一般，属通常盘盖类零件。关键加工表面有端盖左、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孔加工端面为平面，能够预防加工过程中钻头钻偏，以确保孔加工精度；另外φ10孔加工表面即使在圆周上，但经过专用夹具和钻套能够确保其加工工艺要求。该零件除关键加工表面外，其它表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，经过铣削、钻床粗加工就能够达成加工要求。由此可见，该零件加工工艺性很好。
确定端盖生产类型
依设计题目知：Q=5000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：
N=5000台/年X1件/台X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.75
端盖重量为0.5kg，由表1-3知，端盖属轻型零件；由表1-4知，该端盖生产类型为大批生产。
2.确定毛胚、绘制毛胚简图
2.1选择毛胚
端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有多种应力，毛胚选择铸件即可满足工作要求。该端盖轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故采取砂型铸造。
确定毛胚尺寸公差和机械加工余量

由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚尺寸公差及机械加工余量。
1. 公差等级
由端盖功用和技术要求，确定该零件公差等级为CT=9。
2.2端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量
项目
机械加工余量/mm
尺寸工差/mm
毛坯尺寸/mm
备注
方形端面115*115
1.5*2=3
2.5
119.25-1.251.25
表2-1至表2-5
厚度58
0.5*2=1
2
60-11
表2-1至表2-5
方形断面厚度15
0.5
1.6
16.3-0.80.8
表2-1至表2-5
φ75外圆面
1*2=2
2.2
78.1-1.11.1
表2-1至表2-5
φ75外圆长度7
0.5
1.6
8.3-0.80.8
表2-1至表2-5
φ25孔
0.5*2=1
1.7
23.15-0.850.85
表2-1至表2-5

2.3绘制端盖毛坯简图

3.确定端盖工艺路线
3.1 定位基准选择
3.1.1精基准选择
依据该端盖零件技术要求，选择端盖左端面和φ25孔作为精基准，零件上很多表面全部能够采取它们作基准进行加工，即遵照“基准统一”标准。φ25孔轴线是设计基准，选择其作竟基准定位端盖两端面，实现了设计基准和工艺基准重合，确保了被加工表面端面跳动度要求。选择端盖左端面作为精基准一样是遵照了“基准重合”标准，因为该端盖在轴向方向上尺寸多以该端面作设计基准。
3.2.2．粗基准选择
作为粗基准表面应平整，没有飞边、毛刺或其它表面欠缺。这里选择端盖右端面和φ60外圆面作为粗基准。采取φ60外圆面定位加工内孔可确保孔壁厚均匀；采取端盖右端面作为粗基准加工左端面，能够为后续工序准备好精基准。
3.2表面加工方法确实定
依据端盖零件图上各加工表面尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面加工方法，以下表所表示：
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/um
加工方案
备注
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

3.3加工阶段划分
该端盖加工质量要求通常，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。
在粗加工阶段，首先将精基准（端盖左端面和φ25孔）准备好，使后续工序全部可采取精基准定位加工，确保其它表面精度要求；然后粗铣端盖右端面、方形端面、车φ75外圆、3X.0.5倒角。在半精加工阶段，完成端盖右端面精铣加工和φ10孔钻-铰-精铰加工及φ14孔等其它孔加工。
3.4工序集中和分散
选择工序集中标准安排端盖加工工序。该端盖生产类型为大批生产，能够采取万能型机床配以专用工、夹具，以提升生产率；而且利用工序集中标准使工件装夹次数少，不仅可缩短辅助时间，而且因为在一次装夹中加工了很多表面，有利于确保各加工表面相对位置精度要求。
3.5工序次序安排
1．机械加工工序
（1）遵照“先基准后其它”标准，首先加工精基准——端盖左端面和φ250+0.03mm孔。
（2）遵照“先粗后精”标准，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵照“先面后孔”标准，先加工端盖右端面，再加工φ25孔。
2．热处理工序
铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生铸造应力，提升材料综协力学性能。该端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有多种应力，故采取退火处理即可满足零件加工要求。
3．辅助工序
在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。
总而言之，该端盖工序安排次序为：在、热处理——基准加工——粗加工——精加工。
3.6确定工艺路线
在综合考虑上述工序次序安排标准基础上，下表列出了端盖工艺路线。
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具

1
热处理——退火

2
粗铣端盖左右端面、方形端面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
3
精铣端盖左右端面、方形端面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
4
粗车、半精车φ75外圆
CA6140
外圆车刀
游标卡尺
5
车3X0.5倒角
CA6140
端面车刀

6
钻-扩-铰φ25孔
四面组合钻床
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
7
钻φ4孔
四面组合钻床
麻花钻
卡尺、塞规
8
钻-铰-精铰φ10孔
四面组合钻床
麻花钻、铰刀
卡尺、塞规
9
钻φ9孔
四面组合钻床
麻花钻
卡尺、塞规
10
钻-铰-精铰φ14 孔
四面组合钻床
麻花钻、铰
卡尺、塞规
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

4.加工余量、工序尺寸和工差确实定
在这只确定钻-铰-精铰φ14孔加工余量、工序尺寸和公差。
由表2-28可查得，精铰余量Z精铰=0.05mm；粗铰余量Z粗铰=0.15mm;钻孔余量Z钻=13.0mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸加工精度等级为，精铰：IT7；粗铰：IT10；钻：IT12。依据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步公差值分别为，精铰：0.018mm;粗铰：0.070mm;钻：0.18mm。
总而言之，该工序各工步工序尺寸及公差分别为，精铰：φ140+0.018mm;粗铰
φ13.950+0.070mm; 钻φ13.00+0.18mm,它们相互关系以下图所表示。

5.切削用量、时间定额计算
在这只计算钻-铰-精铰φ10孔此工序切削用量和时间定额。
一、切削用量计算
（1）钻孔工步
1）背吃刀量确实定 取ap=13.0mm.
2) 进给量确实定 由表5-22，选择该工步每转进给量f=0.1mm/r。
3）切削速度计算 由表5-22，按铸铁硬度为200~241HBS计算，切削速度v选择为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 ,参考Z525型立式钻床主轴转速，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）背吃刀量确实定 取ap=0.98mm。
2) 进给量确实定 由表5-31，选择该工步每转进给量f=0.4mm/r。
3）切削速度计算 由表5-31，切削速度v选择为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 ,参考Z525型立式钻床主轴转速，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）背吃刀量确实定 取ap=0.02mm。
2) 进给量确实定 由表5-31，选择该工步每转进给量f=0.3mm/r。
3） 切削速度计算 由表5-31，切削速度v选择为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 ,参考Z525型立式钻床主轴转速，取转速n=140r/min ,再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序实际钻削速度为v=3.14nd/1000=4.4m/min。
6时间定额计算
1．基础时间tj计算
（1） 钻孔工步
依据表5-41，钻孔基础时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中l=20mm; l2=1mm; l1=D/2*cotkr+(1~2)=9.8/2*cot54+1mm=5.3mm; f=0.1mm/r;n=392mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序基础时间tj=(12mm+5.3mm+1mm) /(0.1mm/min x 392r/min)=0.47min=28s。
（2） 粗铰工步
依据表5-41，铰圆柱孔基础时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08条件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=12mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。将上述结果代入公式，则该工序基础时间tj=(12mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.7min=42s。
（3） 精铰工步
同上，依据表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得该工步基础时间。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（10-9.96）/2=0.02条件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=12mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。将上述结果代入公式，则该工序基础时间tj=(12mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=36s。
2．辅助时间ta计算
依据第五章第二节所述，辅助时间ta和基础时间tj之间关系为ta=(0.15~0.2) tj ,这里取ta=0.15 tj ,则各工序辅助时间分别为：
钻孔工步辅助时间为：ta=0.15x28s=4.2s;
粗铰工步辅助时间为：ta=0.15x42s=6.3s;
精铰工步辅助时间为：ta=0.15x36s=5.4s;
3. 其它时间计算
除了作业时间（基础时间和辅助时间之和）以外，每道工序单件时间还包含部署工作时间、休息和生理需要时间和准备和终止时间。因为端盖生产类型为大批生产，分摊到每个工件上准备和终止时间甚微，可忽略不计；部署工作时间tb是作业时间2%~7%，休息和生理需要时间tx是作业时间2%~4%，这里均取3%，则各工序其它时间可按关系式（3%+3%）（tj+ta）计算，它们分别为：
钻孔工步其它时间为：tb+tx =6%x(28s+4.2s)=1.93s;
粗铰工步其它时间为：tb+tx =6%x(42s+6.3s)=2.90s;
精铰工步其它时间为：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;
4．单件时间tdj计算
这里各工序单件时间分别为：
钻孔工步tdj钻=28s+4.2s+1.08s=34.13s;
粗铰工步tdj粗铰=42s+6.3s+2.90s=51.20s;
精铰工步tdj精铰=36s+5.4s+2.48s=43.88s;
所以，此工序单件时间tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj精铰=34.13s+51.20s+43.88s=129.21s。

7.机床夹具设计
夹具是一个能够使工件按一定技术要求正确定位和牢靠夹紧工艺装备，它广泛地利用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化机械和仪器制造业中，提升加工精度和生产率，降低制造成本，一直全部是生产厂家所追求目标。正确地设计并合理使用夹具，是确保加工质量和提升生产率，从而降低生产成本关键技术步骤之一。同时也扩大多种机床使用范围必不可少关键手段。
夹具装配图

7.1提出问题
（1）怎样限制零件自由度；一个面限制3个自由度，短圆柱销限制2个自由度，削边销限制1个自由度。
（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件，定位块起支撑工件作用。
（3）设计夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削经过钻模板和工件之间间隙排削。
（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。
7.2设计思想
设计必需确保零件加工精度，确保夹具操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计夹具完全符合要求。
本夹具关键是对φ14孔进行加工，孔尺寸精度要求为GB/T1804-m表面粗糙度12.5，钻、粗铰、精铰能够满足其精度要求，所以要在满足其精度前提下提升劳动生产效率，降低劳动强度。
7.3夹具设计
7.3.1、定位分析
（1）定位基准选择
据《夹具手册》知定位基准应尽可能和工序基准重合，在同一工件各道工序中，应尽可能采取同一定位基准进行加工。故加工φ25孔时，采取端盖底面为定位基准。
（2）定位误差分析
定位元件尺寸及公差确实定。，因为该定位元件定位基准为孔轴线，所以基准重合△b=0，因为存在间隙，定位基准会发生相对位置改变即存在基准位移误差。
△j=（TD+T d+△S）/2
TD =0.018mm
T d =0.011mm
△S=0.010mm
△j=0.0195mm
7.3.2切削力及夹紧力计算
刀具：Φ14麻花钻，Φ14锥度铰刀。
2、夹紧力计算
钻孔夹紧力：查《机床夹具设计手册》P70表3-6，查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式：

式中 φ───螺纹摩擦角
───平头螺杆端直径
───工件和夹紧元件之间摩擦系数,0.16
───螺杆直径
───螺纹升角
Q ───手柄作用力
L ───手柄长度
则所需夹紧力

=600N
依据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具能够安全工作。
7.3夹具操作说明
此次设计夹具夹紧原理为：经过φ25孔和底面为定位基准，定位元件：
定位元件是用以确定正确位置元件。用工件定位基准或定位基面和夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计用可换定位销
圆柱销、实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。采取手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。
7.4.确定导向装置
本工序要求对被加工孔依次进行钻、铰加工，最终达成工序简图上要求加工要求，故选择可换钻套作为刀具导向元件。

8.参考文件
1、机械制造技术基础 黄健求主编 机械工业出版社 .11
2、机械制造技术基础 方子良主编 上海交通大学出版社 .1
3、机械制造技术基础课程设计指南 崇凯主编 化学工业出版社 .2
4、机械制造工艺及专用夹具设计指导 孙丽媛 冶金工业出版社 .12
5、机械制造技术基础课程设计指导教程 邹青主编 机械工业出版社 .8
6、机床夹具设计（第二版） 肖继德、陈宁平主编 机械工业出版社 .5
7、机械制造工艺及专用夹具设计指导 孙丽媛 冶金工业出版社 .12
8、机械精度设计和检测技术 李彩霞主编 上海交通大学出版社 .
9、机床夹具设计 秦宝荣主编 中国建材工业出版社 1998.2
10、机床夹具现代设计方法 秦国华、张卫红主编 航空工业出版社 .11