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1、辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目：端盖零件的机械加工工艺规程及铣R66圆弧面装备设计班级：机械05-2班 姓名： 指导教师： 完成日期：2008.06.30 一、设计题目设计“端盖”零件的机械加工工艺规程及工艺装备二、设计要求机械制造技术基础课程设计题目一律定为：“端盖”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计。课程设计题目由指导教师指定，经教研室主任审查签字后发给学生。生产纲领为中批或大批生产。设计的要求包括如下几个部分：1绘制零件图。 1张2编制零件的机械加工工艺卡片。 1套 （或机械加工工艺过程综合卡片 1张）3绘制夹具装配图（A0或A1） 1张4绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图
2、出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图）。 1张4编写课程设计说明书（约60008000字）。 1份说明书主要包括以下内容（章节）（1）目录（2）摘要（中外文对照的，各占一页）（3）零件工艺性分析（4）机械加工工艺规程设计（5）指定工序的专用机床夹具设计（6）方案综合评价与结论（7）体会与展望（8）参考文献列出参考文献(包括书、期刊、报告等，15条以上)三、上交材料1工件零件图 1张2工件毛坯图 1张3机械加工工艺卡片 1张4零件的机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片） 1张5夹具装配图 1张6课程设计说明书 1份四、进度安排1.第l2天查资料，熟悉题目阶段。
3、2.第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具总装图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩。五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计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
4、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。这次设计的是端盖，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是端盖。了解了端盖的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定端盖的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。全套图纸，加153893706AbstractMachinery Manufacturing Technology curriculum design is finishe
5、d we learn all the basic course of the University, technology and the most basic course after the specialized, which is our graduation project before conducting the various courses of study by an in-depth comprehensive review of the total, is also a Theory with practical training, therefore, in our
6、four years of university life occupy an important position. This is the cover design, parts map, rough map, one of the assembly, machining process with the card and the corresponding fixture designed by the procedures of the process of a card. First of all, we must familiar with the parts, the parts
7、 subject to the cover. Cover understanding of the role, followed in accordance with the nature of parts and components in the face of the map on the roughness of rough determine the size and mechanical Jiagongyuliang. According to another location and then we set the benchmark fine first base, estab
8、lished after the benchmark crude, finalizing the cover of the road map, the enactment of the workpiece clamping programme, to draw fixture assembly.一、设计题目2二、设计要求2三、上交材料3四、进度安排3五、指导教师评语3端盖零件图71端盖的工艺分析及生产类型的确定71.1端盖的用途71.2端盖的技术要求：81.3审查端盖的工艺性82.确定毛胚、绘制毛胚简图92.1选择毛胚92.2端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量92.3绘制端盖毛坯简图103.拟定端
9、盖工艺路线103.1 定位基准的选择103.1.1精基准的选择103.2.2粗基准的选择103.2表面加工方法的确定113.3加工阶段的划分113.4工序的集中与分散113.5工序顺序的安排123.6确定工艺路线124.加工余量、工序尺寸和工差的确定135.切削用量、时间定额的计算146时间定额的计算147.机床夹具的设计167.1提出问题167.2夹具设计167.2.1、定位基准的选择167.2.2切削力及夹紧力的计算177.2.3定位误差的分析187.3夹具操作说明198.参考文献19端盖零件图1端盖的工艺分析及生产类型的确定1.1端盖的用途端盖主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用。
10、故其在机器中只是起辅助作用，对机器的稳定运行影响不是很大，其在具体加工的时候，精度要求也不是很高，加工起来也十分容易。1.2端盖的技术要求：该端盖的各项技术要求如下表所示：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58IT1312.50.03B端盖右端面58IT133.20.03B方形端面115X115IT1312.50.03B端盖中心孔250+0.03IT83.214孔14IT1012.510孔100+0.03IT96.39孔9IT1312.54孔4IT1312.575外表面75-0.04+0.O1IT93.2R33弧R33IT1312.51.3审查端
11、盖的工艺性该端盖结构简单，形状普通，属一般的盘盖类零件。主要加工表面有端盖左、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25孔及10孔，25孔的加工端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外10孔的加工表面虽然在圆周上，但通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。确定端盖的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
12、：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，该端盖的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，也没有各种应力，毛胚选用铸件即可满足工作要求。该端盖的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故采用砂型铸造。确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。1. 公差等级由端盖的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为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
13、方形端面115*1151.5*2=32.5119.25-1.251.25表2-1至表2-5厚度580.5*2=1260-11表2-1至表2-5方形断面厚度150.51.616.3-0.80.8表2-1至表2-575外圆面1*2=22.278.1-1.11.1表2-1至表2-575外圆长度70.51.68.3-0.80.8表2-1至表2-525孔0.5*2=11.723.15-0.850.85表2-1至表2-52.3绘制端盖毛坯简图3.拟定端盖工艺路线 3.1 定位基准的选择3.1.1精基准的选择 根据该端盖零件的技术要求，选择端盖左端面和25孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进
14、行加工，即遵循“基准统一”原则。25孔的轴线是设计基准，选用其作竟基准定位端盖两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的端面跳动度要求。选用端盖左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。3.2.2粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择端盖右端面和60外圆面作为粗基准。采用60外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用端盖右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。3.2表面加工方法的确定 根据端盖零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所
15、示：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案备注75端面IT1112.5粗铣-精铣表1-6至表1-8115x115端面IT113.2粗铣-精铣表1-6至表1-860端面IT113.2粗铣-精铣表1-6至表1-825孔IT83.2钻-扩-铰表1-6至表1-810孔IT96.3钻-铰-精铰表1-6至表1-84x9孔IT1312.5钻表1-6至表1-84孔IT1312.5钻表1-6至表1-84x14孔IT1312.5钻-扩表1-6至表1-875外圆面IT93.2粗车-半精车表1-6至表1-83.3加工阶段的划分该端盖加工质量要求一般，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，
16、首先将精基准（端盖左端面和25孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣端盖右端面、方形端面、车75外圆、3X.0.5倒角。在半精加工阶段，完成端盖右端面的精铣加工和10孔的钻-铰-精铰加工及14孔等其他孔的加工。3.4工序的集中与分散 选用工序集中原则安排端盖的加工工序。该端盖的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。3.5工序顺序的安排1机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精
17、基准端盖左端面和250+0.03mm孔。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖右端面，再加工25孔。2热处理工序 铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该端盖工序的安排顺序为：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顺序安排原则的基础上，下表列出了端盖的工艺路线。工序号工序名称机床设备刀具量具1热处理退火2
18、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75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25孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规7钻4孔四面组合钻床麻花钻卡尺、塞规8钻-铰-精铰10孔四面组合钻床麻花钻、铰刀卡尺、塞规9钻9孔四面组合钻床麻花钻卡尺、塞规10钻-铰-精铰14 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、工序尺寸和工差的确定在这只确定钻-铰-精铰14
19、孔的加工余量、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的加工精度等级为，精铰：IT7；粗铰：IT10；钻：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.018mm;粗铰：0.070mm;钻：0.18mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：140+0.018mm;粗铰13.950+0.070mm; 钻13.00+0.18mm,它们的相互关系如下图所示。5.切削用量、时间定额的计算在这只计算钻-铰-精铰10孔此工序的切削用量和时间定
20、额。一、切削用量的计算（1）钻孔工步 1）背吃刀量的确定 取ap=13.0mm. 2) 进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r。 3）切削速度的计算 由表5-22，按铸铁硬度为200241HBS计算，切削速度v选取为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 ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=392 r/min ,再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=12.06 m/min。（2） 粗铰工步1）背吃刀量的确定 取ap=0.98mm。2) 进给
21、量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。3）切削速度的计算 由表5-31，切削速度v选取为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 ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=97r/min ,再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=3.0 m/min。（3）精铰工步1）背吃刀量的确定 取ap=0.02mm。2) 进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。3） 切削速度的计算 由表5-31，切削速度v选取为4m/min,由公式（5-
22、1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=127.4r/min ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=140r/min ,再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=4.4m/min。6时间定额的计算1基本时间tj的计算（1） 钻孔工步 根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中l=20mm; l2=1mm; l1=D/2*cotkr+(12)=9.8/2*cot54+1mm=5.3mm; f=0.1mm/r;n=392mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(12
23、mm+5.3mm+1mm) /(0.1mm/min x 392r/min)=0.47min=28s。（2） 粗铰工步根据表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式 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的条件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=12mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(12mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.7min=42s。（3） 精铰工步同上，根据表5
24、-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得该工步的基本时间。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（10-9.96）/2=0.02的条件查得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，则该工序的基本时间tj=(12mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=36s。2辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述，辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=(0.150.2) tj ,这里取ta=0.15 tj ,则各工序的
25、辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间为：ta=0.15x28s=4.2s;粗铰工步的辅助时间为：ta=0.15x42s=6.3s;精铰工步的辅助时间为：ta=0.15x36s=5.4s;3. 其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于端盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间tb是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%，这里均取3%，则各工序的其他时间可按关系式（3%+3%）（tj+ta）计算，它们分别为：钻孔工步的其他时间为：
26、tb+tx =6%x(28s+4.2s)=1.93s;粗铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(42s+6.3s)=2.90s;精铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;4单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为：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;因此，此工序的单件时间tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj精铰=34.13s+51.20s+43.88s=129.21s。7.机床夹具的设计设计工序：端
27、盖铣R66圆弧面夹具设计7.1提出问题本夹具要用于端盖铣R66圆弧面夹具设计夹具精度等级为IT12级，粗糙度为12.5。本道工序只精铣一下即达到各要求，因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证端盖铣R66圆弧面夹具设计的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。7.2夹具设计7.2.1、定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要
28、求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。50的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的50孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以1销和两已加工好的50孔的端面作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。7.2.2切削力及夹紧力的计算（1）刀具： YG6铣刀机床： 万能铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其
29、中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=2.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力7.2.3定位误差的分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和两个浮动支撑钉，孔与销间隙
30、配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位销，两个浮动支撑钉，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应
31、当能满足定位要求。7.3夹具操作说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。8.参考文献1、机械制造技术基础 黄健求主编 机械工业出版社 2005.112、机械制造技术基础 方子良主编 上海交通大学出版社 2005.1 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 2007.24、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 2002.125、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 2004.86、机床夹具设计（第二版） 肖继德、陈宁平主编 机械工业出版社 2000.57、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 2002.128、机械精度设计与检测技术 李彩霞主编 上海交通大学出版社 2006.9、机床夹具设计 秦宝荣主编 中国建材工业出版社 1998.210、机床夹具的现代设计方法 秦国华、张卫红主编 航空工业出版社 2006.11
