“填料箱盖”零件的机械加工工艺规程及工艺装置设计

目 录 设计任务书 .- 1 - 序 言 .- 2 - 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 .- 3 - 2.1 毛坯的制造形式 .- 3 - 2.2 基准面的选择 .- 3 - 2.2.1 粗基准的选择 .- 3 - 2.2.2 精基准的选择 .- 3 - 2.3 制订工艺路线 .- 3 - 2.3.1 工艺线路方案一 .- 3 - 2.3.2 工艺路线方案二 .- 4 - 2.3.3 工艺方案的比较与分析 .- 4 - 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .- 5 - 2.5 确定切削用量 .- 6 - 2.5.1 工序 .- 6 - 2.5.2 工序 .- 7 - 2.5.3 工序 .- 9 - 2.5.4 工序 .- 11 - 2.5.5 工序 .- 12 - 2.5.6 工序 .- 13 - 2.5.7 工序 .- 14 - 2.5.8 工序 .- 15 - 2.5.9 工序 .- 15 - 2.5.10 工序 .- 15 - 3 课程设计心得体会 .- 16 - 参考文献 .- 17 - - 1 - 机械制造技术课程设计任务书 设计题目：设计“填料箱盖”零件的机械加工工艺规程及工艺装置（生产纲 领：5000 件） 零件图：如图所示 1305 3247758065h(0-.3)6H8(-.4)91h8(0-.54)f360.5X47.5+03 0.2B0.25A0.15AB0.25A 1.616 0.0.4研磨I713778454071R5 设计内容 1 产品零件图 1 张（3 或 4 号） 2 产品毛坯图 1 张（3 或 4 号） 3 机械加工工艺过程卡片 1 份 4 机械加工工序卡片 1 套 5 课程设计说明书 1 份 成绩评定 得 分 指导教师 签名 日期 年 月 日 系主任 审核 日期 年 月 日 - 2 - 序 言 机械制造技术是我们机电学学生的一门重要的专业课程，机械制造是 我们机电专业大部分学生的就业方向。这次课程设计是我们在毕业前对机 械制造技术的一次系统复习，理论联系实际的一次实训，是我们三年的大 学中一个不可缺少的部分。 这次课程设计对我们以后的工作也是一次很好的练习，让我们为以后 的工作留下了宝贵经验。 由于初学能力有限，很多地反做的有误的地方，恳请老师给与指导。 1 零件的分析 1.1 零件的作用 题目所给定的零件是填料箱盖（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。 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 65H5（ ）轴为中心的加工表面。013. 包括：尺寸为 65H5（ 013.）的轴，表面粗糙度为 1.6, 尺寸为 80 的与 65H5（ ）相接的肩面, 尺寸为 100f8( 036.9)与 65H5（ ）同轴度013. 013. 为 0.025 的面. 尺寸为 60h5( 046.)与 65H5（ ）同轴度为 0.025 的孔.1. 2.以 60h5( )孔为中心的加工表面.046. 尺寸为 78 与 60H8( )垂直度为 0.012 的孔底面,表面粗糙度为 0.4,须研 磨. 3. 以 60H8( )孔为中心均匀分布的 12 孔,6-13.5,4-M10-6H 深 20046. 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 . - 3 - 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。 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。也是保证加工精度的关键。 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 2.3.1 工艺线路方案一 工序 铣削左右两端面。 工序 粗车 65，80，100，75，155 外圆及倒角。车 7.5 槽 工序 钻 30 孔、扩 32 孔，扩 47 孔。 工序 钻 6-13.5 孔,2-M10-6H,4-M10-6H 深 20 孔深 24 的孔及攻螺 - 4 - 纹 工序 精车 65 外圆及与 80 相接的端面. 工序 粗、精、细镗 60H8（ 孔。)046 工序 铣 60 孔底面 工序 磨 60 孔底面。 工序 镗 60 孔底面沟槽。 工序 研磨 60 孔底面。 工序 终检。 2.3.2 工艺路线方案二 工序 车削左右两端面。 工序 粗车 65，80，75，155 外圆及倒角。 工序 钻 30 孔、扩 32 孔，扩 47 孔。 工序 精车 65 外圆及与 80 相接的端面. 工序 粗、精、细镗 60H8（ 孔。)046 工序 铣 60 孔底面 工序 孔底面 工序 镗 60 孔底面沟槽。 工序 研磨 60 孔底面。 工序 钻 6-13.5 孔,2-M10-6H,4-M10-6H 深 20 孔深 24 的孔及攻螺 纹 工序 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 60H8（ 孔。 ；方案二是使用车削方式加工两端面，)046. 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，选择工艺路线二。 但是仔细考虑，在线路二中，工序 精车 65 外圆及与 80 相接的端 面. 然后工序 钻 6-13.5 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： - 5 - 工序 车削左右两端面。 工序 粗车 65，80，75，155 外圆及倒角。 工序 钻 30 孔、扩 32 孔，扩 47 孔。 工序 钻 6-13.5 孔,2-M10-6H,4-M10-6H 深 20 孔深 24 的孔及攻螺 纹 工序 精车 65 外圆及与 80 相接的端面. 工序 粗、精、细镗 60H8（ 孔。)046. 工序 铣 60 孔底面 工序 磨 60 孔底面。 工序 镗 60 孔底面沟槽。 工序 研磨 60 孔底面。 工序 终检。 以上工艺过程详见械加工工艺过程卡片 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 HBS190241，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(65、80、75、100、91、155)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 84、104、160 的阶梯轴式结构，除 65 以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值为 R 6.3 um,只a 要粗车就可满足加工要求。 （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 2.2-1,铸件轮廓尺寸(长度方向 100160mm,故长度方向偏差为 mm.长度方向的余量查表 2.2-4,其余量值规5.2 定为 3.03.5 mm.现取 3.0 mm。 （3） 内孔。毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，R432、 为a 6.3,钻扩即可满足要求。 （4）内孔 60H8( )。要求以外圆面 65H5（ ）定位，铸出毛坯046. 013. 孔 30。 - 6 - 查表 2.3-9, 粗镗 59.5 2Z=4.5 精镗 59.9 2Z=0.4 细镗 60H8( ) 2Z=0.1046. (5) 60H8( )孔底面加工. 按照表 2.3-21 及 2.3-23 1.研磨余量 Z=0.0100.014 取 Z=0.010 2.磨削余量 Z=0.20.3 取 Z=0.3 3.铣削余量 Z=3.00.30.01=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 5.13孔及 2M106H 孔、4M106H 深 20 孔。均为自由尺寸 精度要求。 16 .孔可一次性直接钻出。 2查工艺手册 表 2.320 得攻螺纹前用麻花钻直径为 8.5 的孔。 钻孔 8.5 攻螺纹 M10 2.5 确定切削用量 2.5.1 工序：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 65、155 端面及 65、80、75、100，155 外 圆，表面粗糙度值 R 为 6.3。a 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 =15r0 =12 r =0.5mm。0R 计算切削用量 （1）粗车 65、155 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 mm，则毛坯25.1 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p IT12 级，取 mm。确定进给量 f:根据切削用量简明手册 （第三版）表04. - 7 - 1.4,当刀杆 16mmX25mm, a =2mm 时,以及工件直径为 160 时。p f=0.50.7mm/r 按 C6201 车床说明书（见切削手册表 1.30）取 f=0.5 mm/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 = (m/min)cvyxpmvkfaT =1.58, =0.15, y =0.4,m=0.2。修正系数 见 切削手册表 1.28,即vvvkv k =1.44, k =0.8, k =1.04, k =0.81, k =0.97ms rvBV 所以 V =c 97.0814.0.15.026814.0 =66.7(m/min) 确定机床主轴转速 n = = 841.37.60=253(r/min)sdVC 按机床说明书（见工艺手册表 4.28）与 253r/min 相近的机床转速 选取 305r/min。实际切削速度 V=80m/min （2） 粗车 160 端面 确定机床主轴转速: n = = =133(r/min)sdVC101604.37. 按机床说明书（见工艺手册表 4.28）与 133r/min 相近的机床 转速选取 150r/min。实际切削速度 V=75.4m/min 2.5.2 工序：粗车 65, 80, 75, 100 外圆以及槽和倒角 切削深度:先 84 车至 80 以及 104 车至 100。 进给量: 见 切削手册表 1.4 V = (m/min)cvyxpmvkfaT - 8 - = 97.0814.0.15.026814.0 =66.7(m/min) 确定机床主轴转速: n = = =204(r/min)sdVC10104.37.6 按机床选取 n =230 r/min。所以实际切削速度 V= = =75.1 m/min10023. 检验机床功率: 主切削力 F =CF a f v kcpCFxycFCn CF =900, x =1.0 , y =0.75 , n =-0.15CCCCF k =(MF02.1)9()104.FnHB k =0.73r 所以 F =900C )(59873.0217.65.0150N 切削时消耗功率 P =c )(65.0175980644KWVc 由切削手册表 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。 （2） 粗车 65 外圆 实际切削速度 V= =10wndmin/3.620534. - 9 - （3) 车 75 外圆 取 n =305r/minw 实际切削速度 V= =10wdmin/9.710534. （4） 粗车 100 外圆 取 n =305r/minw 实际切削速度 V= = min/78.951034.10wd （5）车槽 7.5 采用切槽刀，r =0.2mm R 根据机械加工工艺师手册表 27-8 取 f=0.25mm/r n =305r/minw 2.5.3 工序 钻扩 mm、及 孔。Z3025 摇臂钻床32m43 （1）钻孔 5 选择进给量 f=0.41mm/r 选择切削速度（见切削手册表 2.7） V=12.25m/min （见切削手册表 2.13 及表 2.14，按 5 类加工性考虑） min)/(1302.10rdvnws 按机床选取： =136r/min（按工艺手册 表 4.2-2）wn 则实际切削速度 min/68.1032510ndv （2） 钻孔 mm32 根据有关资料介绍，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=（1.21.3） 钻f - 10 - v=（ ）312钻v 公式中 、 为加工实心孔时的切削用量，查切削手册钻f钻v 得 =0.56mm/r（表 2.7）钻f =19.25m/min（表 2.13）钻v 并令： f=1.35 =0.76mm/r钻f 按机床取 f=0.76mm/r v=0.4 =7.7m/min钻vmin/6.732.10rdns 按照机床选取 i/9rw 所以实际切削速度： min/84.71032ndv (3)钻孔 m47 根据有关资料介绍，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=（1.21.3） 钻f v=（ ）312钻v 公式中 、 为加工实心孔时的切削用量，查切削手册钻f钻v 得 =0.56mm/r（表 2.7）钻f =19.25m/min（表 2.13）钻v 并令： f=1.35 =0.76mm/r钻f 按机床取 f=0.76mm/r v=0.4 =7.7m/min钻vmin/6.5247.10rdns 按照机床选取 - 11 - min/97rw 所以实际切削速度： i/13.410ndvw 2.5.4 工序 钻 6 13.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H 深孔深 24 （1） 钻 6- 13.5 f=0.35mm/r V=17mm/min 所以 n= =401(r/min)5.130V 按机床选取： min/4rnw 所以实际切削速度为： in/95.1605.31dv （2） 钻 2 底孔 8.5HM60 f=0.35mm/r v=13m/min 所以 n= =487r/min5.810v 按机床选取 min/rnw 实际切削速度 in/35.105.81dv （3） 4 深 20，孔深 24，底孔 8.5HM60 f=0.35mm/r v=13m/min 所以 n= =487r/min5.810v 按机床选取 min/rnw 实际切削速度 in/35.105.81dv (4)攻螺纹孔 2 HM60 - 12 - r=0.2m/s=12m/min 所以 min/382rns 按机床选取 则i/15w 实际切削速度 in/9.103mndv （5）攻螺纹 4-M10 r=0.2m/s=12m/min 所以 in/382rns 按机床选取 则mi/15w 实际切削速度 in/9.103ndv 2.5.5 工序：精车 65mm 的外圆及与 80mm 相接的端面 车床：C620-1 （1）精车端面 Z=0.4mmmap2.0rf/1 计算切削速度：按切削手册表 1.27，切削速度的计算公式为（寿命选 T=90min） in)/(mkfyxaTcvvpmvc 式中 ， ， 修正系数 见切削手册158vc,15.0vx4.v15.0vk 表 1.28 所以 min/2579.0814.0.1.02.601584.kfaTcvvyxpmvc - 13 - min/102385710rdvnwcs 按机床说明书（见工艺手册表 4.2-8）选择 1200r/min 所以实际切削速度 in/3011820mv （1）精车 65 外圆 2Z=0.3 f=0.1mm/r min)/(kfyxaTcvvpmvc 式中 ， ， 修正系数 见切削手册158vc,15.0vx4.v15.0vk 表 1.28 所以 min/2579.0814.0.1.02.601584.kfaTcvvyxpmvc min/rnw 所以实际切削速度 i/2451062v （3） 精车外圆 100mm 2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r min/257vc 取 10rw 实际切削速度 in/8.376102v - 14 - 2.5.6 工序：精、粗、细镗 mm 孔)(860 46.H （1）粗镗孔至 59.5mm 2Z=4.5mm 则 Z=2.25mm min/18560310rdvnw 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。 （2）精镗孔至 59.9mm 2Z=0.4mm， Z=0.2mm f=0.1mm/r v=80m/min min/425601.380rdvnw （3）细镗孔至 mm)(86046.H 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。 map05. f=0.1mm/r =425r/minwn V=80m/min 2.5.7 工序：铣 60 孔底面 铣床：X63 系列 铣刀：选用立铣刀 d=10mm L=115mm 齿数 Z=4 切削速度：参照有关手册，确定 v=15m/minmaw7 =477.7r/min10510sdvn 采用 X63 卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表 4.2-39） 取 =475r/minwn - 15 - 故实际切削速度为： min/9.140751ndvw 当 时，工作台的每分钟进给量 应为mi/475rnwfi/578.znfw 查机床说明书，刚好有 故直接选用该值。in/150m 倒角 1x45采用 90锪钻 2.5.8 工序：磨 60 孔底面 选择磨床： 选用 MD1158（内圆磨床） 选择砂轮： 见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为 A36KV6P 20 x6x8mm 切削用量的选择： 砂轮转速 ， m/smin/150rn砂 5.27砂v 轴向进给量 fa3 径向进给量 r. 2.5.9 工序： 镗 60mm 孔底沟槽 内孔车刀 保证 t=0.5mm，d=2mm 2.5.10 工序： 研磨 60mm 孔底面 采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm - 16 - 课程设计心得体会 参考文献 （1） 吴拓，方琼珊.机械制造工艺于机床夹具课程设计指导.大连：机械工 业出版社，2005 （2） 鲁国强，黄宏伟.机械制造技术.（第二版）.大连：大连理工出版社， 2005 - 17 - （3） 罗玉福.机械设计基础.（第二版）.大连：大连工业出版社.2008 （4） 刘少年.程婷，机械制图.北京：机械工业出版社，2008 （5） 宫成立.金属工艺学.北京：机械工业出版社，2007 （6） 邹吉权.公差配合与技术测量.重庆：重庆大学出版社，2007