填料箱盖的加工工艺及专用夹具设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）填料箱盖的加工工艺及专用夹具设计摘 要在机械制造的机械加工，检验，装配，焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和工件的质量。本次设计主要是进行填料箱盖零件的专用夹具的设计，是对我们以往所学知识的总结和对我们所掌握知识的一次扩展。本文主要从工艺规程的指定与夹具的设计两方面出发。根据零件本身的特点，生产类型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。在工艺规程方面：确定生产类型，综合考虑其准确度高，生产效率高，消耗经济少等方面，选择一个最优方案；在夹具设计方面，因为是盖体类零件，加工13.5孔，选择钻床加工，及60孔粗糙度的加工，选择立轴矩台磨床加工，考虑诸多因素拟订最优方案，最终完成本次设计。关键词：工艺规程,夹具设计,最优方案Packing box cover processing and special fixture designABSTRACTThe machine made in the machine processes, examining, assembling, welding with heat handle to wait cold and hot craft process in, use a great deal of tongs, in order to the gearing process object, making it occupy right position to promise the quality of spare parts and work piece.This design is mainly the design of appropriation tongs which carries on covering body spare parts, is tally up the knowledge that we learn before and to the once expanding of the knowledge that we control.This text mainly sets out from the design both side of the specifying of craft rules distance and the tongs.According to the characteristics of spare parts, the function produced type and spare parts while concretely working choice the craft rules distance and tongs.In the craft rules distance aspect:Assurance produce a type, comprehensive consider its accurate degree high, produce an efficiency is high, consume economy little etc. aspect, choose the superior project;Design aspect in the tongs, because of is cover body spare parts, process 13.5 bores, the choice drills a bed to process, considering many factors to draw up the superior project, end completion originally time design.KEY WORDS: The design both side of the specifying of craft rules distance,The craft rules distance aspect, The superior project目 录前 言1第1章 零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2第2章 确定毛坯、画毛坯图4第3章 工艺规程的设计63.1 定位基准的选择63.1.1 粗基准的选择63.1.2 精基准的选择63.2 制订工艺路线73.3 选择加工设备及刀、夹、量具73.4 加工工序设计9第4章 专用夹具设计264.1 专用夹具设计分析264.1.1 定位基准的选择264.1.2 切削力及夹紧力的计算264.2 定位误差的分析274.3 夹具设计及操作的简要说明28结论34谢 辞35参考文献3635洛阳理工学院毕业设计（论文）前 言毕业设计是高等院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,查阅了资料。希望通过这次毕业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。 第1章 零件的分析1.1 零件的作用题目所给的零件是ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖（见附图1）。填料箱盖是填料箱的重要组成部分。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。而填料箱盖主要是与填料箱体联接后保证密封性，对内表面的加工精度要求比较高，对配合面的表面粗糙度要求也较高。（附图如图1-1） 图1-1零件图1.2 零件的工艺分析由已知条件：ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖是通过和与箱座孔配合并用螺栓紧固。长径为的活塞杆穿过该零件内孔，孔内装入填料，防止活塞杆运动时漏油；右端通过螺栓与压盖连接。宽度为的槽装O型密封圈。知：该零件上的主要加工面有外圆、端面、的孔和的螺纹。其中孔既是装配基准又是设计基准，加工精度和表面粗糙度一般要求较高，内外圆之间的同轴度及端面与孔的垂直度也有一定的技术要求。题目所给填料箱盖有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求：（参考4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。包括：尺寸为65h5()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()与65h5()同轴度为0.025的面. 尺寸为60H8()与65h5()同轴度为0.025的孔。2. 以60H8()孔为中心的加工表面。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。第2章 确定毛坯、画毛坯图 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性,采用铸造。由于年产量为2000件，属于中批生产的水平。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。其中和的孔可以铸出，因此还要安放型芯。此外，为了消除残余应力，铸造后应安排人工时效。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：由机械加工工艺手册表2.3-6知：该铸件尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为G级。外圆表面沿轴线切线方向的加工余量及公差。考虑到外圆表面()尺寸较多且相差不大，为简化铸造毛坯的外形，现直接按零件结构铸出阶梯轴。除以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值,只要粗车就可满足加工要求。内孔不易制造型芯固毛坯为实心，两内孔精度要求自由尺寸精度要求，钻扩即可满足要求。内孔以外圆面定位，然后铸出毛坯孔。底面沟槽，采用镗削，经过底面研磨后镗可保证其精度，取Z=0.5mm。 由机械加工工艺手册表2.3-5知：各表面的总余量如:表2-1：表2-1 各加工面总余量加工面基本尺寸(mm)加工余量等级加工余量数值(mm)155H5100H480H460G32. 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。由（4机械制造工艺设计简明手册表2.2-1），长度方向偏差为 mm。长度方向的余量查表2.2-4，其余量值取3.5 mm。3. 60H8()孔底面加工：按照表2.3-21及2.3-23，研磨余量Z=0.0100.014，取Z=0.010mm、磨削余量Z=0.20.3 取Z=0.3mm、铣削余量Z=3.00.30.01=2.69mm。4. 6孔及2M106H孔、4M106H深20孔。均为自由尺寸精度要求。6孔可一次性直接钻出。攻螺纹前用麻花钻直径为8.5的孔然后再攻螺纹 M10。（如图2-1、图2-2） 图2-1 毛坯图 图2-2 零件图 第3章 工艺规程的设计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。因此，根据定位基准的选用原则：基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔来确定基准。（参考16机械制造工艺学（含机床夹具设计）。 3.1.1 粗基准的选择对于一般轴类零件而言，按照有关的粗基准选择原则（保证某重要加工面的余量均匀，应选重要加工面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。）以外圆作为粗基准是完全合理的。3.1.2 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；自为基准原则；互为基准原则），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。3.2 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。综合考虑，确定加工工艺路线如下（参考16机械制造工艺学（含机床夹具设计）：工序1 车削左右两端面。工序2 粗车65，85，75，155,100外圆及倒角。工序3 钻30孔、扩32孔，锪43孔。工序4 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹工序5 精车65外圆及与80相接的端面.工序6 粗、精、细镗60H8（孔。工序7 铣60孔底面工序8 磨60孔底面。工序9 镗60孔底面沟槽。工序10 研磨60孔底面。工序11 去毛刺，终检。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。3.3 选择加工设备及刀、夹、量具1. 工序1 、2 是粗车。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C620-1型卧式车床即可。在车床上加工灰铸铁零件采用YG型硬质合金，粗加工用YG6，切槽宜用高速钢。采用三爪卡盘装夹，游标卡尺测量。2. 工序5是精车和精细车还有精镗。由于要求的精度较高，表面粗糙度较小选用精密的车床能满足要求。故选用C616A型车床。精加工刀具用YG10，采用三爪卡盘装夹，游标卡尺测量。3. 工序3、4是钻孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，可选用Z3025型摇臂钻床。工序3刀具采用麻花钻25mm，扩孔钻32mm，锪孔钻47mm,工序 4采用麻花钻12.5mm，麻花钻8.5mm，攻螺纹采用丝锥M10，孔径用游标卡尺测量，螺孔用螺纹塞规检验，采用专用夹具。4. 工序6、8是镗孔，工序6采用金刚镗床C730，工序8采用镗床T68即可。选择YG30镗刀，专用夹具，游标卡尺，塞规。5. 工序7是铣削，采用卧式铣床X63即可。选择端面铣刀8，专用夹具，游标卡尺。6. 工序9是磨削，可采用内圆端面磨床MD1158磨床。采用砂轮G36YA6N20X6X8，表面粗糙度仪，专用夹具。7. 工序10是研磨，采用研磨机即可。采用金刚玉微粉，表面粗糙度仪，专用夹具。确定工序尺寸如下表3-1（参考4机械制造工艺设计简明手册）：表3-1 工序尺寸加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精外圆2155+0.166.3210.2566.5-0.3065.5+0.0665+0.0136.31.6437+0.0396.3447+0.0396.3275+0.0466.3280+0.0466.321164+0.3062+0.0.1560+0.0466.31.67.5417.5+1.306.31372137+0.306.378278+0.306.31.60.43.4 加工工序设计工序：车削端面、外圆如图3-1：图3-1填料箱盖本工序采用计算法确定切削用量、加工条件。0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。机床：C6201卧式车床。刀具：刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16mmX25mm,k=90,r=15=12r=0.5mm。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3mm，则毛坯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IT12级，取mm。确定进给量f:根据（3切削用量简明手册（第三版）表1.4),当刀杆16mmX25mm, aF钻削时 T=17.34 切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。4.2 定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为止口，而该定位元件的尺寸公差为，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求（参考7几何量公差与检测及13互换性与测量技术基础)。4.3 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹具，本道工序的钻床夹具选用气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大因此，应设法降低切削力。目前采取的措施有两个：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.5M增至0.6 M）以增加气缸推力。结果，本夹具结构比较紧凑。 钻床夹具的装配图及零件图分别见附图（参考1机床夹具图册及5机床夹具设计）。如图4-1、图4-2、图4-3、图4-4、图4-5、图4-6 图4-1 钻床夹具装配图主视图图4-2 钻床夹具装配图侧视图图4-3 钻床夹具装配图俯视图部分夹具体零件图如下：图4-4 夹具体零件图主视图图4-5 夹具体零件图侧视图图4-6 夹具体零件图俯视图磨60孔底面专用夹具适用于主轴矩台平面磨床。由于本工序所加工的表面要求比较高，再根据机床的结构及加工本工序时所满足的要求，只需限制零件的5个自由度，而其沿中心轴线旋转的自由度无需限制。故应采取以下方案比较合理。方案：以65外圆柱面及台阶面定位（一面一短销定位），采用左端向右端的加紧方向，因这与加工方向相同，故无需很大夹紧力。立轴矩台平面磨床夹具部分零件结构图如下如图4-7、图4-8、图4-9（参考1机床夹具图册及5机床夹具设计）。图4-7 磨床夹具体零件图主视图图4-8 磨床夹具体零件图侧视图图4-9 磨床夹具体零件图俯视图 结论通过完成基于 填料箱盖工艺规程及夹具的这次毕业设计，感觉收获很大，不仅感觉在本专业知识面扩大了，特别是夹具和工艺设计实际方面的知识，从原来的一知半解到现在已有一个较为清晰的认识，虽然在设计过程中缺乏实际的生产经验，难免在实际的开发生产过程中对问题的突发性缺乏预见能力，但基本能把大学期间所学的专业知识都融会贯通起来了，并用于此次毕业设计当中，达到学以致用的目的。此外，对一些 软件有了更深刻的认识，在软件的操作也比原来提高了一个档次，然而，在设计的过程中，也遇到不少的困难，但经过自己的一番思考，与同学、老师探讨和请教之后， 最后问题得到解决。另外，在不断犯错与解决中我总结了在设计过程中的一些经验，这些经验对我来说是十分宝贵的。这种经历对我独立思考问题、解决问题的能力也带来很大的提高。毕业在即，从学校的学习到工作单位的实际设计生产，是一个很大的转变，我也意识到，要成为未来工作中专业的技术型人才，必须具备“专业、意愿与耐心”。因此，未来只能通过对自己在专业知识结构上的不断完善，把所学到的理论知识更好地运用到工作当中，脚踏实地，在工作中学习，学习后工作，把工作做得更好！谢 辞岁月如梭，转眼间，三年的求学生涯即将结束，站在毕业的门槛上，回首往昔，奋斗和辛劳成为丝丝的记忆，甜美与欢笑也都尘埃落定。当毕业的钟声即将敲响时。首先，我要非常感谢我的指导老师，葛述卿老师在我大学的最后学习阶段毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，他给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我毕业论文，他有的时候甚至放弃了自己的休息时间，他的这种无私奉献的敬业精神让我很是感激，在此我向他表示我诚挚的谢意。再次，感谢所有任课老师在这三年来对于我辛勤的教导，是他们教会了我如何学习，教给了我专业知识，教会了我如何做人，乃至教会了我如何生活。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意。在这三年的学习中，不仅使我的知识结构上了一个新台阶，更重要的是，各方面的素质得到了提高。而这一切，都要归功于各位老师的深切教诲与热情鼓励。值此论文顺利完成之际，我首先要向我尊敬的导师葛老师表达深深的敬意和无以言表的感谢。并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。我将会时刻铭记我曾是一名洛阳理工学院学子，在今后的工作中把母校的优良传统发扬光大。通过这一阶段的努力，我的毕业论文终于完成了，这意味着大学生活即将结束。在大学阶段，我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，还与我的诸位同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。所以，我还要感谢他们对我的帮助。感谢各位老师的批评指导和帮助！参考文献1 王小华.机床夹具图册.北京:机械工业出版社.19932 刘登平.机械制造工艺及机床夹具设计.北京:北京理工大学出版社.20013 马国亮.切削用量简明手册.第三版.北京:机械工业出版社.20014 李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京:机械工业出版社.20015 肖继德,陈宁平.机床夹具设计.第2版.北京:机械工业出版社.20016 张龙勛.机械制造工艺学设计指导书及习题.北京:机械工业出版社.20017 甘永立.几何量公差与检测.第五版.上海:上海科学技术出版社.20028 王启平.机床夹具设计.哈尔滨:哈工大出版社.20049 刘登平.工艺手册.北京:北京理工大学出版社.200110 陆剑中,孙家宁.切削手册.北京:机械工业出版社.200111 成大先.机械设计手册.北京:北京化学工业出版社.199512 陆剑中,孙家宁.金属切削原理与刀具主编.北京:机械工业出版社.200513 陈于萍,周兆元.互换性与测量技术基础.北京:机械工业出版社.200514 黄鹤汀.金属切削机床设计.北京：机械工业出版社.200015 宋昭祥.机械加工工艺师手册.北京：机械工业出版社.200016 徐嘉元,曾家驹机械制造工艺学（含机床夹具设计).北京：机械工业出版社.1995