填料箱盖机加工工艺规程设计

机械制造工艺学课程设计填料箱盖机加工工艺规程设计学院：机电工程学院班级：姓名：学号：2目录第 1章 零件分析 .11.1 零件功用分析 .11.2零件的工艺分析 .11.3确定零件的生产类型 .1第 2章 确定毛坯类型，绘制毛坯简图.22.1选择毛坯.22.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量.22.3绘制毛坯简图 .3第 3章 工艺规程设计 .43.1定位基准的选择 .43.1.1精基准的选择 .43.1. 2粗基准的选择 .43.2拟订工艺路线 .43.2.1表面加工方法的确定.53.2.2加工阶段的划分 .53.2.3工序的集中与分散 .53.2.4加工顺序的安排 .63.2.5确定工艺路线 .63.3 加工设备及工艺装备的选用.73.4加工余量、工序尺寸和公差的确定.83.5切削用量的计算 .93.5.1工序 I粗车小端端面，粗车65 外圆及台阶端面及各倒角.93.5.2工序 II：粗镗孔 32 、 47.103.5.4工序 VII ：钻 6- 13.5 小孔 .123.5.6工序 IX ：半精车 65 外圆及台阶面 .133.5.7工序 X：以 65MM外圆定位，半精车155 、 75、 100、 80、环槽及各倒角 .143.5.8工序 XI ：以 155MM外圆及端面定位，精车、精细车65MM外圆 .143.5.9工序 XII ：精、细镗60 内孔.153.5.10工序 XIII ：磨 60孔底面、倒角 .15参考文献 .17填料箱盖加工工艺课程设计第1章零件分析1.1 零件功用分析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。填料箱的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不使泵内的水流不流到外面来也可阻止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1. 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0以65H5（ 0 .013 ）轴为中心的加工表面。0尺寸为 80 的与 65H5包括：尺寸为 65H5（ 0 .013 ）的轴，表面粗糙度为 1.6,00.0360（ 0 .013）相接的肩面 ,尺寸为 100f8( 0.090 ) 与65H5（ 0.013）同轴度为 0.025 的面 .0.04600.025 的孔。尺寸为 60h5( 0) 与 65H5（ 0 .013 ）同轴度为0.046) 孔为中心的加工表面。2. 以 60h5( 0尺寸为 78 与 60H8(00.046的孔底面 , 表面粗糙度为0.4 ，须研) 垂直度为 0.012磨。3.以60H8( 00.046深 20孔深) 孔为中心均匀分布的 12 孔， 6- 13.5,4-M10-6H24 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。1.3 确定零件的生产类型“填料箱盖”零件材料为HT200，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。填料箱盖加工工艺课程设计第 2 章 确定毛坯类型，绘制毛坯简图2.1选择毛坯零件材料为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确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量（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Ra 6.3um,只要粗车就可满足加工要求, 以155 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4 。铸件轮廓尺寸 ( 长度方向 100160mm,故长度方向偏差为2.5 mm，其余量值规定为 3.03.5 mm现.取3.0 mm4 。、43 内孔。毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求， Ra（3） 32为6.3, 钻扩即可满足要求。0.0460（4）内孔 60H8( 0) 。要求以外圆面 65H5（ 0.013 ）定位，铸出毛坯孔 30。粗镗 59.52Z=4.5精镗 59.92Z=0.40. 046细镗 60H8( 0 ) 2Z=0.10.046(5) 60H8(0) 孔底面加工 .按照 41. 研磨余量 Z=0.0100.014取 Z=0.0102填料箱盖加工工艺课程设计2. 磨削余量Z=0.20.3取 Z=0.33. 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 13.5 孔及 2 M106H 孔、 4M10 6H 深 20 孔。均为自由尺寸精度要求。16 13.5 孔可一次性直接钻出。2攻螺纹前用麻花钻直径为 8.5 的孔 14 。钻孔8.5，攻螺纹M10 。2.3绘制毛坯简图2-3-12-3-22-3-33填料箱盖加工工艺课程设计第 3 章 工艺规程设计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。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。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； 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。3.1. 2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。3.2拟订工艺路线工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局， 包括确定加工方法、 划分加工阶段、决定工序的集中与分散、 加工顺序的安排以及安排热处理、 检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等） 。它不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的4填料箱盖加工工艺课程设计基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。表面加工方法的确定（1）外圆表面 (65 ， 80 ， 75 ， 155 ， 91 ， 100 ) 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=, 只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2.5 mm.长度方向的余量查表 2.2-4, 其余量值规定为 3.0 3.5 mm. 现取 3.0 mm。加工阶段的划分粗加工阶段 -切除大部分加工余量半精加工阶段 -完成次要表面的加工和为主要表面的精加工做准备精加工阶段 -使各主要表面达到规定的质量要求光整加工和超精密加工 -达到所要求的表面质量和加工精度划分加工阶段的目的：保证加工质量；合理使用设备；便于安排热处理工序，使冷热加工配合的更好；便于及时发现毛坯的缺陷。工序的集中与分散(1) 工序集中 就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是：可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力；减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。(2) 工序分散 工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其主要特点是：设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换；对工人的技术要求较低；5填料箱盖加工工艺课程设计可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。加工顺序的安排（ l) 先粗后精（ 2) 先主后次（ 3) 基面先加工（ 4) 先面后孔。确定工艺路线工艺路线确定如下：工序车削左右两端面。工序粗车 65， 80， 75，155 ， 91 ， 100 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60H 8（00 .046 ) 孔。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。工艺路线方案二工序车削左右两端面。工序粗车 65，85，75，155 外圆及倒角。工序钻30 孔、扩 32 孔，锪 43 孔。工序精车 65 外圆及与 80 相接的端面 .工序粗、精、细镗 60H8（ 00 .046 ) 孔。6填料箱盖加工工艺课程设计工序铣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。工序钻 6- 13.5 孔,2-M10-6H,4-M10-6H 深 20 孔深 24 的孔及攻螺纹工序去毛刺，终检。3.3 加工设备及工艺装备的选用1、工序 I - X是粗车粗镗和半精车。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CA6140型卧式车床（如图3-1 ）。图 3-1 CA6140 型卧式车床2、工序 XI 、 XII 是精细车精镗。由于要求的精度较高，表面粗糙度较小选用精密的车床才能满足要求。故选用C616A型车床（如图 3-2 ）。图 3-2 C616A 型车床3、工序 XII 、 VIII是钻孔。可采用专用夹具在立式钻床上加工，可选用7填料箱盖加工工艺课程设计Z3040 型摇臂钻床（如图3-3 ）。图 3-3 Z3040 型摇臂钻床4、工序 XIII是研磨内孔，精度较高，选用M7232B型立轴矩台磨床（如图3-4 ）。图 3-4 M7232B 型立轴矩台磨床3.4加工余量、工序尺寸和公差的确定填料箱盖零件材料为HT200，硬度 190 210HB，生产类型为大批生产， 采用机器造型铸造毛坯。8填料箱盖加工工艺课程设计1. 根据机械制造技术基础课程设计指导教程的规定：除非另有规定， 否则要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件，即对所有需要机械加工的表面只规定值。查机械制造技术基础课程设计指导教程书中表2-1 、 2-5 取毛坯铸件的公差等级为10 级，机械加工余量等级G级2. 根据机械制造技术基础课程设计指导教程的规定，查书中表2-4 ，取毛坯铸件的机械加工余量为2mm，根据毛坯铸件各个尺寸所在的范围，查机械制造技术基础课程设计指导教程书中表2-3 得各个尺寸的公差，再根据公式R=F+2RMA+CT/2(3-1)与公式 R=F-2RMA-CT/2 (3-2) 即可计算出毛坯的基本尺寸。3.5切削用量的计算工序 I 粗车小端端面，粗车 65 外圆及台阶端面及各倒角1、切削用量本工序为粗车（车端面、外圆及镗孔） 。已知加工材料为HT200，铸件。机床为 CA6140型卧式车床，工件装夹在三爪自定心卡盘。0 确定 65 0.013 mm外圆的切削用量所选刀具为 YG6硬质合金可转位车刀，根据切削用量简明手册表1.1 ，由于 CA6140机床的中心高为 200mm，故选用刀杆尺寸B H=16mm25mm，刀片厚度为 4.5mm根据切削用量简明手册书中 , 表 1.3 ，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角 o=12，后角 o 6、主偏角 Kr=90、 , 副偏角 Kr =10、刃倾角 s=0、刀尖圆弧半径 r =0.8mm。 确定切削深度 ap 由于粗车单边余量仅为 1mm,可一次走刀完成，故ap67 65 mm 1mm2 确定进给量 f 根据切削用量简明手册 书中 , 表 1.4 ，在粗车灰铸铁、刀杆尺寸为 16 mm25 mm、ap 3 mm、工件直径为 100 mm 400 mm时， f=0.6-1.2 mm/r按 C620-1 机床的进给量选择 f=0.65 mm/r 。确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求，故需进行校验。根据切削用量简明手册 书中 , 表 1.30 ，C620-1 机床进给机构允许的进给力 Fmax=3530N。9填料箱盖加工工艺课程设计根据切削用量简明手册 书中 , 表 1.23 ，当灰铸铁 170212HBS，ap 2 mm，f 0.75 mm/r ， Kr=45， v=65m/min( 预计 ) 时，进给力 Ff=950N.Ff 的修正系数为 kr 0 F 00.1 ，k sF F1.0， k1.17 , 故实际进给力为 Ff=950k Ff 1.17=1111.5N, 由于切削时的进给力小于机床进给允许的进给力，所选的f=0.65 mm/r可用。 选择车刀磨钝标准及耐用度根据切削用量简明手册书中, 表 4-1 ，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。 确定切削速度 v切削速度 v 可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据切削用量简明手册书中, 表 1.11 ，当用 YG6硬质合金车刀加工灰铸铁时， ap1.8 mm，f 0.75 mm/r 时，切削速度v=71m/min。切削速度的修正系数为KSV=0.8,Ktv=1.0,KTV=1.12,kK rv 0.73 ,KMV=0.85,故V=710.8 1.0 0.73 1.12 0.85 0.85=33.55m/min1000v100033.55n68r / mind157按 CA6140机床的转速选择 n=90r/min=1.5r/s则实际切削速度 v=44.4m/min 。最后确定切削用量为：ap1mm ， f=0.65 mm/r ，n=90r/min=1.5r/s ，v=44.4m/min0确定车端面及台阶面的ap=1.25mm，f=0.52 mm/r，主轴转速与车 65 0 .013 mm外圆相同。工序 II ：粗镗孔 32、 471、确定粗镗孔 32mm和 47mm的切削用量所选刀具为 YG6硬质合金、直径为 20 mm的圆形镗刀。 确定切削深度 ap47mm: ap=（47-43 ） /2=2mm 32mm:ap= （ 32-28 ）/2=2mm 确定进给量 f10填料箱盖加工工艺课程设计根据表 1.5 ，当粗镗灰铸铁时、镗刀直径为20mm,镗刀伸出长度为 100 mm时按 CA6140机床的进给量，选择 f=0.20 mm/r 。 确定切削速度 vvCvyv kvmxvfTa p式 中CV=189.8,m=0.20,xv=0.15,yv=0.20,T=60min,kv=0.9 0.8 0.65=0.468,则v189.80.468m/ min 48.68m/ min0.22.50.150.20.260对 32mm内孔：对 47mm内孔：n1000v444r / min100 46.68 32Dn1000v100046.68D329r / min473.5.3工序 III-VI: 粗车大端面、粗车 155 外圆面、粗车左端台阶面、粗镗 60内孔、底面及沟槽，粗车环槽、粗车75、100、 80 外圆面及各倒角1、加工条件：工件材料： HT200, b =0.16GPaHBS=200-217, 铸造。加工要求：粗车端面保证尺寸 13701.8、车台阶保证15 和 30、车环槽保证尺寸 7.500.304 、粗车外圆保证尺寸 15500.16、粗车外圆保证7500 .46和 8000. 46。机床与刀具与工序相同2、切削用量的选择与计算方法与工序基本相同，如表3-2 所示：表 3-2切削用量11填料箱盖加工工艺课程设计主轴转速切削速度进给量切削深工步F/minm/minmm/r度 mm进给次数工时粗车大端面12035.40.651.25122s粗车外圆 15500.1612045.60.651.5118s车台阶车环槽480150.70.22130s7500.46 和 8000.4612035.40.651122s工序 VII ：钻 6- 13.5 小孔1、选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，后角 o 16，二重刃长度212004530 2、确定切削用 确定进给量查切削用量简明手册f 0.18 022mm / r按钻头强度选择 f0.50mm / r 按机床强度选择 f 0.53mm/ r最终决定选择机床已有的进给量f0.22mm / r经校验校验成功。(2) 钻头切削速度查切削用量简明手册vc18mm/ r修正系数K TV1.0K MV1.0Ktv 1.0Kxv1.0K 1v 1.0K apv 10故vc 18mm/ r。ns1000v1432r / mind0查切削用量简明手册 , 机床实际转速为 nc1360r / minvcd 0 ns17.1mm / r1000故实际的切削速度12填料箱盖加工工艺课程设计(3) 校验扭矩功率M cM mPcPE故满足条件。工序 VIII ：钻 M10螺纹孔及攻丝（装配时钻铰锥孔）以 37 孔为精基准，钻一个 4 孔，攻 M10螺纹。1、选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，后角 o 16，二重刃长度212004530 2、确定切削用 确定进给量查切削用量简明手册f0.18 022mm / r按钻头强度选择 f0.50mm / r按机床强度选择 f 0.53mm/ r最终决定选择机床已有的进给量f0.22mm / r经校验校验成功。(2) 确定切削速度查切削用量简明手册vc18mm/ r修正系数K TV 1.0 K MV 1.0Ktv 1.0Kxv1.0 K 1v 1.0K apv10 故 vc 18mm/ r 。ns1000v1432r / mind0查切削用量简明手册机床实际转速为nc 1360r / minvcd0 ns17.1mm / r1000故实际的切削速度(3) 校验扭矩功率M cM mPcPE故满足条件。工序 IX ：半精车 65 外圆及台阶面13填料箱盖加工工艺课程设计此序为半精车外圆 65 ，保证尺寸： 65h500. 013 ，已知条件与粗加工工序相同， 确定半精车外圆的 65 的切削用量。 所选用的刀具为 YG6硬质合金刀，车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度为： BH=16mm 25mm，刀片厚度为 4.5mm根据切削用量简明手册表 1.3 ，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角 o=12，后角 o6、主偏角 Kr=90、, 副偏角 Kr=10、刃倾角 s=0、刀尖圆弧半径 r =0.8mm。 确定切削深度 ap 0.75mm。 确定进给量 f 根据切削用量简明手册 书中 , 表 1.4 ，在粗车灰铸铁、刀杆尺寸为 16 mm25 mm、ap3 mm、工件直径为 d100 mm时及按 CA6140机床的进给量选择 f=0. mm/r 。由于是半精加工，切削力小，故不需要校核机床进给机构强度。确定车刀磨钝标准及耐用度根据切削用量简明手册书中, 表 1.9 ，车刀后刀面最大磨损量取为0.4mm，可转位车刀耐用度T=30min。确定切削速度 v切削速度 v 可根据公式计算， 也可直接由表中查出。采用查表法确定切削速度。根据切削用量简明手册书中, 表 1.11 ，用 YG6硬质合金车刀加工灰铸铁时， ap 0.8 mmf 0.5 6mm/r时，切削速度 v=128m/min。切削速度的修正系数为K rv0.73 ,KMV=0.85,KSV=0.8,Ktv=1.0,KTV=1.12, k故V=710.8 1.0 0.73 1.12 0.85 0.85=33.55m/min1000v100033.55141.6r / minn65d按 CA6140机床的转速选择 n=380r/min=6.3r/s所以实际切削速度v=41.6m/min 。工序 X：以 65mm外圆定位，半精车 155、75、100、80、环槽及各倒角工序 XI ：以 155mm外圆及端面定位，精车、精细车65mm外圆14填料箱盖加工工艺课程设计工序 XII ：精、细镗 60 内孔1、确定精、细镗 60mm孔的切削用量所选刀具为 YG10硬质合金、直径为20 mm的圆形镗刀。 确定切削深度 ap60mm: ap=（60-49 ） /2=0.5mm 确定进给量 f根据切削用量简明手册 书中 , 表 1.5 ，当粗镗灰铸铁时、镗刀直径为 20mm,镗刀伸出长度为100 mm时按 C620-1 机床的进给量，选择f=0.20 mm/r 。 确定切削速度 v按计算公式 :Cvv T m a xvp f yv kv式 中CV=189.8,m=0.20,xv=0.15,yv=0.20,T=60min,kv=0.90.80.65=0.468,则v189.80.468m/ min 48.68m/ min0.22.50.150.20.260对60mm内孔：1000v100048.68502.8r / minnD60工序 XIII ：磨 60 孔底面、倒角1、选择磨床：选用 M7232B型立轴矩台磨床。2、选择砂轮：查机械加工工艺师手册中磨料选择各表，选用I-30x10x10-A60P6V3、切削用量的选择：砂轮转速n 砂 =970r/min ，轴向进给量fr=0.017mm/r径向进给量f a3mm15填料箱盖加工工艺课程设计16填料箱盖加工工艺课程设计参考文献1 吴拓机械制造工艺及专用夹具北京 . 机械工业出版社 2006 .82 李益民机械制造工艺设计简明手册北京 . 机械工业出版社 2011.63 马丽华 , 马力立克 . 数控编程与加工技术 . 第 2 版. 大连 . 大连理工大学出版社 .2006.74 何富贤 . 侯克青机械设计基础北京 . 煤炭工业出版社 20055 邹青机械制造工艺学课程设计指导书第版北京 . 机械工业出版社 200.28-426 杨叔子 . 机械加工工艺师手册 . 第 2 版. 机械工业出版社 .2011.17 艾兴，肖诗纲 . 切削用量简明手册 . 机械工业出版社 .1994.717