填料箱盖零件的工艺规程及钻孔夹具设计

前言毕业设计是高等工业学校教学中的一个主要组成部分,是专业学习过程是最后的一个主要的实践性的教学环节,是完成工程师基本训练的重要环节，是培养学生独立思考和科学工作方法重要的实践性的过程。设计的目的和要求在于培养学生综合运用所学知识和技能去分析和解决机械工程实际问题的能力.熟练生产技术的工作的一般方法,培养学生树立工程技术必备的全局观点,生产观点和经济观点。树立正确的设计思想和严肃认真的工作态度,培养学生调查研究,查阅技术文献资料,手册进行工程运筹,图样的绘制及编写技术文件的独立工作能力.毕业设计,通过到工厂的实际调研,对设计内容有了基本的了解,并仔细观察和了解各加工工序的加工过程,查阅了大量的资料,在何鹤林、邓兴贵两位教授的指导下完成了设计任务,并编写了设计说明书。就我个人而言，我希望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训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的技术工作打下一个良好的基础。由于能力和经验的有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。1 零件的分析1.1零件的作用题目所给定的零件是解放牌汽车的填料箱盖（附图1），其主要作用是保证对箱体起密封作用，使箱体在工作时不致让油液渗漏。填料箱主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！保持水泵的正常运行。1.2零件的工艺分析填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求：（查表1.4-28《机械制造工艺设计简明手册》） 1．以ф65H5（ 0 013 . 0-）轴为中心的加工表面。包括：尺寸为ф65H5（ 0 013 . 0-）的轴，表面粗糙度为1.6,尺寸为ф80的与ф65H5（ 0 013 . 0-）相接的肩面,尺寸为ф100f8( 036 . 0 090 . 0--)与ф65H5（ 0 013 . 0-）同轴度为0.025的面.尺寸为ф60h5( 046 . 0 0+)与ф65H5（ 0 013 . 0-）同轴度为0.025的孔.2.以ф60h5( 046 . 0 0+)孔为中心的加工表面.尺寸为78与ф60H8( 046 . 0 0+)垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨.3.以ф60H8( 046 . 0 0+)孔为中心均匀分布的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为6.3,粗加工可满足要求.2工艺规程设计2.1毛坯的制造形式零件材料为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,采用铸造。由于年产量为1000件，属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2基准面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。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 2.2.1 粗基准的选择对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）2.2.2精基准的选择按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，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。2.3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。2.3.1工艺线路方案一工序Ⅰ铣削左右两端面。工序Ⅱ粗车ф65，ф85，ф75，ф155外圆及倒角。工序Ⅲ钻ф30孔、扩ф32孔，锪ф43孔。工序Ⅳ钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹工序Ⅴ精车ф65外圆及与ф80相接的端面.工序Ⅵ粗、精、细镗ф60H8（ ) 046 . 0 0-孔。工序Ⅶ铣ф60孔底面工序Ⅷ磨ф60孔底面。工序Ⅸ镗ф60孔底面沟槽。工序Ⅹ研磨ф60孔底面。工序Ⅺ去毛刺，终检。2.3.2工艺路线方案二工序Ⅰ车削左右两端面。工序Ⅱ粗车ф65，ф85，ф75，ф155外圆及倒角。工序Ⅲ钻ф30孔、扩ф32孔，锪ф43孔。工序Ⅳ精车ф65外圆及与ф80相接的端面.工序Ⅴ粗、精、细镗ф60H8（ ) 046 . 0 0-孔。工序Ⅵ铣ф60孔底面工序Ⅶ磨ф60孔底面。工序Ⅷ镗ф60孔底面沟槽。工序Ⅸ研磨ф60孔底面。工序Ⅹ钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹工序Ⅺ去毛刺，终检。2.3.3工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一是采用铣削方式加工端面，且是先加工12孔后精加工外圆面和ф60H8（ ) 046 . 0 0-孔。；方案二是使用车削方式加工两端面，12孔的加工放在最后。两相比较起来可以看出，由于零件的端面尺寸不大，应车削端面，在中批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。但是仔细考虑，在线路二中，工序Ⅳ精车ф65外圆及与ф80相接的端面.然后工序Ⅹ钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。这样由于钻孔属于粗加工，其精度要求不高，且切削力较大，可能会引起已加工表面变形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工艺路线确定如下：工序Ⅰ车削左右两端面。工序Ⅱ粗车ф65，ф85，ф75，ф155外圆及倒角。工序Ⅲ钻ф30孔、扩ф32孔，锪ф43孔。工序Ⅳ钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹工序Ⅴ精车65外圆及与80相接的端面.工序Ⅵ粗、精、细镗ф60H8（ ) 046 . 0 0-孔。工序Ⅶ铣ф60孔底面工序Ⅷ磨ф60孔底面。工序Ⅸ镗ф60孔底面沟槽。工序Ⅹ研磨ф60孔底面。工序Ⅺ去毛刺，终检。以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。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 钢，硬度为 HBS190~241，毛坯质量约为 5kg，生产类型为中批生产，采用机器造型铸造毛坯。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：（1）外圆表面(ф65、ф80、ф75、ф100、ф91、ф155)考虑到尺寸较多且相差不大，为简化铸造毛坯的外形，现直接按零件结构取为ф84、ф104、ф160的阶梯轴式结构，除ф65以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值为R a 6.3 um,只要粗车就可满足加工要求,以ф155为例,2Z=5mm已能满足加工要求. （2）外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称〈〈工艺手册〉〉表2.2­1,铸件轮廓尺寸(长度方向100~160mm,故长度方向偏差为 5 . 2± mm.长度方向的余量查表2.2­4,其余量值规定为3.0~3.5 mm.现取3.0 mm。（3） 43 32ff、内孔。毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，R a 为 6.3,钻——扩即可满足要求。（4）内孔ф60H8( 046 . 0 0+)。要求以外圆面ф65H5（ 0 013 . 0-）定位，铸出毛坯孔ф30。查表2.3-9,粗镗ф59.52Z=4.5精镗ф59.92Z=0.4细镗ф60H8( 046 . 0 0+)2Z=0.1(5)ф60H8( 046 . 0 0+)孔底面加工.按照工艺手册表2.3-21及2.3-231.研磨余量Z=0.010~0.014取Z=0.0102.磨削余量Z=0.2~0.3 取Z=0.3 3.铣削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69 (6)底面沟槽.采用镗削,经过底面研磨后镗可保证其精度. Z=0.5 (7) 6— 5 . 13f孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深 20孔。均为自由尺寸精度要求。 1．6— 5 . 13f孔可一次性直接钻出。 2．查〈〈工艺手册〉〉表2.3—20得攻螺纹前用麻花钻直径为ф8.5的孔。钻孔ф8.5攻螺纹M102.5确定切削用量及基本工时2.5.1工序Ⅰ：车削端面、外圆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 a 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 r =90°,r 0 =15°a 0 =12 · r R =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3 25 . 1±mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为4.25mm,分两次加工,a p =2mm计。长度加工方向取IT12级，取 04 . 0±mm。确定进给量f:根据《切削用量简明手册》（第三版）（以下简称《切削手册》表1.4,当刀杆16mmX25mm, a p =2mm时,以及工件直径为ф160时。f=0.5~0.7mm/r按C620—1车床说明书（见《切削手册》表1.30）取f=0.5mm/r计算切削速度:按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为V c = v y x p m v k f a T c v v (m/min)…………………………2.1式中, v c =1.58, x v =0.15,y v =0.4,m=0.2。修正系数kv见《切削手册》表1.28,即k mv =1.44,k sv =0.8,k kv =1.04,k krv =0.81,k BV =0.97所以V c = 97 . 0 81 . 0 04 . 1 8 . 0 44 . 1 5 . 0 2 60 58 . 1 4 . 0 15 . 0 2 . 0´´´´´´´=66.7(m/min)确定机床主轴转速n s =wpd V C 1000 = 84 14 . 3 7 . 66 1000´´=253(r/min)按机床说明书（见《工艺手册》表4.2—8）与253r/min相近的机床转速有230r/min及305r/min。现选取305r/min。如果选230m/min，则速度损失较大。所以实际切削速度V=80m/min计算切削工时，按《工艺手册》表6.2-1,取L= 2 84 =42mm,L 1 =3mm,L 2 =0mm,L 3 =0mmt m = 2 5 . 0 305 3 42´´+=0.59(min)（2）粗车ф160端面确定机床主轴转速:n s =wpd V C 1000 = 160 14 . 3 7 . 66 1000´´=133(r/min)按机床说明书（见《工艺手册》表4.2—8）与133r/min相近的机床转速有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，按《工艺手册》表6.2-1,取L= 2 160 =80mm,L 1 =3mm,L 2 =0mm,L 3 =0mmt m = 2 5 . 0 150 3 80´´+=2.21(