端盖零件的工艺流程及专用夹具的设计

1、机械制造技术课程设计题目：端盖零件的工艺流程及专用夹具的设计 学员专业：机械工程及其自动化完成时间：2010.06.21-2010.06.25参与人员：宋建武、张龙、孙乃山、胡远坚、郭凡一、设计任务根据所给的“端盖”零件，设计加工工艺规程及专用夹具设计。二、原始资料被加工“端盖”零件图1张图1:端盖零件简图三、完成材料(1)被加工工件的零件图（AutoCAD制图）1张(2)工件的毛坯图（AutoCAD制图）1张(3)机械加工工艺过程卡片1张(4) 机械加工工序卡片6张(5) 夹具装配图（AutoCAD制图）1张(6) 课程设计说明书1份四、分工摘要本文的任务是加工工艺规程及专用夹具的设计，包括

2、被加工工件的零件图（AutoCAD格式）1张、工件的毛坯图1张、机械加工工艺过程卡片1张、对应工艺过程卡片的工序卡片6张、夹具体图1张、夹具装配图1张以及课程设计说明书1份。文章首先对“端盖”零件进行了简要分析，并阐述了端盖的部分作用。然后，根据零件的性质及零件图上各端面的粗糙度，确定了加工毛坯的尺寸加工余量。最后合理地拟定端盖的工艺路线图，制定部分工序中该工件的夹紧方案，并画出夹具装配图。关键词：机械制造课程设计端盖夹具目 录1、端盖零件的用途、技术要求及工艺分析- 1 -1.1端盖的用途- 1 -1.2端盖的技术要求- 1 -1.3端盖的工艺性分析- 2 -2、确定毛坯、绘制毛坯简图- 2

3、 -2.1选择毛坯- 2 -2.1.1内圆加工余量的确定- 2 -2.1.2左端凸起端面的加工余量的确定- 2 -2.1.3右端面加工余量的确定- 2 -2.1.4左端环面加工余量的确定- 3 -2.1.5左端凸起外圆面加工余量的确定- 3 -2.1.6其余尺寸的加工- 3 -2.2绘制毛坯图- 3 -3、工艺路线的确定- 3 -3.1定位基准的选择- 3 -3.1.1粗基准的选择- 4 -3.1.2精基准的选择- 4 -3.2表面加工方法的确定- 4 -3.3加工工序的安排- 4 -3.3.1主要加工工序- 4 -3.3.2辅助加工工序- 4 -3.4确定工艺路线- 4 -4、机床设备及工艺

4、装备的选用- 5 -4.1机床设备的选用- 5 -4.2工艺装备的选用- 5 -5、切削用量及工时定额的计算- 6 -5.1工序1：粗镗、半精内圆- 6 -5.1.1粗镗孔至，- 6 -5.1.2半精镗孔至- 6 -5.2工序2：粗车左端凸起端面- 7 -5.3工序3：粗铣、半精铣右端面- 7 -5.3.1粗铣至59.4-58.5mm- 7 -5.3.2半精铣至58.5-58mm- 8 -5.3.3倒角C1- 9 -5.3.4钻孔- 9 -5.3.5锪钻孔- 9 -5.4工序4：粗铣左端环面及越程槽- 10 -5.4.1粗铣左端环面至51.7-51mm- 10 -5.4.2粗铣越程槽- 10

5、-5.5工序5：粗车，半精车凸台外圆- 11 -5.5.1粗车凸台外圆至77mm- 11 -5.2.2半精车凸台外圆至76.0-75mm- 12 -5.6工序6：钻孔、及锪孔- 12 -5.6.1钻孔- 12 -5.6.2锪孔- 13 -6、夹具设计- 14 -6.1夹具设计任务- 14 -6.2确定夹具的加工方案- 14 -6.2.1确定夹具的结构方案- 14 -6.2.2具装配图上标注尺寸、配合及技术要求- 14 -6.3夹具装配图- 14 -7、参考文献- 14 -附录1：机械加工工艺过程卡片- 15 -附录2：机械加工工序卡片- 17 -1、端盖零件的用途、技术要求及工艺分析1.1端盖

6、的用途端盖应用广泛，是非常重要的机械零件之一。端盖的一般作用是：（a）轴承外圈的轴向定位；（b）防尘和密封，除本身可以防尘和密封外，也常和密封件配合以达到密封的作用；（c）位于车床电动机和主轴箱之间的端盖，主要起传递扭矩和缓冲吸震的作用，使主轴箱的转动平稳。因此该零件应具有足够的强度、钢度耐磨性和韧性，以适应端盖的工作条件。该零件的主要工作表面为左右端面以及左端面的外圆表面，在设计工艺规程时必须重点考虑。端盖加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命等。1.2端盖的技术要求图1为端盖零件简图，根据端盖的尺寸精度、技术要求和功用，经过是深入分析，该端盖零件的特点是:内圆

7、加工精度高，端面与中心轴线垂直度高，凸台外圆面精度要求高，台阶孔定位精度高。表1-1是本文涉及端盖的全部技术。表1-1端盖零件技术要求加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度要求表面糙度Ra（m）形位公差（mm）端盖左端凸起端面3.20.030B端盖左端凸起外圆面7-30.53.2左端环面12.50.030B越程槽30.512.5端盖右端面3.20.030B内圆3.24台阶大孔、深度12.54台阶小孔、深度612.5右端台阶大孔、深度126.3右端台阶小孔、深度36.3从所给零件图分析可知，该端盖主要由1个台阶圆筒与带圆角的方板组合而成，方板上有4个均匀分布的台阶孔。其中，A-A是旋转剖视图；图中

8、三处的形位公差所指端面相对于孔的轴线的端面圆跳动公差为0.030mm；零件下方的圆弧槽的作用是让开与之相邻的零件的重叠部分，避免相互干涉。该端盖形状的普通、结构简单，属典型的圆盘类零件，主要实现轴承轴向定位的功能，必须满足端盖的位置度要求，即垂直度和同轴度的要求，因此加工精度要求较高；端盖在工作中需承受载荷，为增加其耐磨性，对端盖要求时效处理。1.3端盖的工艺性分析分析零件图可知，端盖的4个端面和的内圆均要求车销加工；零件左、右端面为平面，可以防止加工过程中铸件偏斜；另外，该零件除主要表面（孔、及台阶孔、外圆和端盖右端端面）外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过车削，铣削，钻床

9、的粗加工就可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法加工出来。即该零件的工艺性能良好。2、确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛坯由于该零件的结构比较简单，在工作工程中不会受很大的力。由于该端盖在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其强度和冲击韧度，和较好的组织，毛坯选用铸件，该端盖的轮廓尺寸不大，为提高生产率和铸件精度，采用机器造型方法铸造毛坯，选择HT150。HT150灰铸铁具有良好的铸造性、减震性、耐磨性和切削加工性能，适合铸造该端盖零件。该零件各表面的加工余量是由各个表面的粗糙度、加工方法以及加工等级来确定的。具体方法及结果如下：2.1.1内圆加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/m

10、m尺寸公差/mm表面粗糙度/m半精镗精镗0.090.4125.0024.913.2毛坯24.502.1.2左端凸起端面的加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗车0.75946.3毛坯60.12.1.3右端面加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m半精铣0.5583.2精铣0.958.56.3毛坯59.42.1.4左端环面加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗铣0.75112.5毛坯51.72.1.5左端凸起外圆面加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/

11、mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m半精车0537.53.2粗车0.9386.3毛坯38.92.1.6其余尺寸的加工4孔可以直接钻出，再利用锪钻加工孔，孔也可直接钻出，再用锪钻加工孔。2.2绘制毛坯图图2-1毛坯图3、工艺路线的确定3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。3.1.1粗基准的选择以右端非加工面和左端面为主要的定位粗基准3.1.2精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以精加工后的孔中心轴线为主要的定位精基准。3.2表面加工方法的确定加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案备注端盖

12、左端凸起端面12.5粗车端盖左端凸起外圆面3.2粗车-半精车左端环面3.2粗铣半精铣越程槽12.5粗铣端盖右端面3.2粗铣-半精铣内圆3.2粗镗-半精镗4台阶大孔6.3钻-锪4台阶小孔12.5钻右端台阶大孔12.5钻-锪右端台阶小孔12.5钻3.3加工工序的安排3.3.1主要加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准内圆中心轴线。（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“先主后次”原则，先加工端盖右端面，后加工端盖左端环面。（4）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖端面，再加工端盖的各孔。3.3.2辅助加工工序由于加工零件为端盖，材料为HT150，主要面

13、进行热处理工序，当加工完主要平面后，可安排一次中检。加工完后，需去除毛刺，在安排清洗和终检工序。3.4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，列出端盖的工艺路线。表X：端盖的工艺路线及设备、工装的选用序号工序名称机床设备刀具量具1粗镗、半精镗内圆卧式镗床高速钢镗刀游标卡尺2粗车左端凸起端面车床CA6140车刀游标卡尺3粗铣、半精铣右端面铣床X51端铣刀游标卡尺4钻4孔、锪孔钻床Z525麻花钻、锪钻深度游标卡尺5粗铣左端环面铣床X51端铣刀游标卡尺6铣越程槽铣床X51周铣刀深度游标卡尺7粗车、半精车左端凸起外圆车床CA6140外圆车刀游标卡尺8车倒角车床CA6140车刀游标卡尺9钻孔

14、、锪孔钻床Z525麻花钻、锪钻双面游标卡尺10去毛刺钳工台平挫11热处理端盖圆柱表面淬火、低温回火淬火机12校正钳工台手锤13中检塞规、百分表、卡尺等14清洗清洗机15终检塞规、百分表、卡尺等4、机床设备及工艺装备的选用4.1机床设备的选用考虑到本文的端盖零件精度要求不是很高，本文采用的机床主要有：卧式镗床、车床CA6140、铣床X51、钻床Z525等。4.2工艺装备的选用根据以上机床设备进行加工时，要选用的工艺装备有车刀、钻头、锪钻、百分表、游标卡尺等。5、切削用量及工时定额的计算5.1工序1：粗镗、半精内圆5.1.1粗镗孔至，2Z=0.82mm则Z=0.41mm查有关资料，确定镗床的切削速

15、度为v=40m/min，f=0.3mm/min由于卧式镗床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。，则：=5.1.2半精镗孔至2Z=0.18mm，Z=0.09mmf=0.2mm/rv=40m/min计算切削工时，则：=5.2工序2：粗车左端凸起端面工件材料：HT150，铸造。加工要求：粗车端面及表面粗糙度值R为12.5。机床：卧式车床CA6140。刀具：刀片材料为YG6确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为0.7mm，加工等级取IT12级，取，v=20m/mind=75mm则，卧式车床CA6140为无级调整，可取，。计算切削工时，则：=5.3工序3：粗铣、半精铣右端面

16、铣床：X51铣刀：选用立铣刀d=16mm、齿数Z=55.3.1粗铣至59.4-58.5mm参照有关手册，确定切削速度：v=19m/minf=0.2mm/r，采用X51立式铣床，根据机床使用说明书，取故实际切削速度为：当时，工作台的每分钟进给量应为L=18mm5.3.2半精铣至58.5-58mm参照有关手册，确定切削速度：v=19m/minf=0.1mm/r采用X51立式铣床，根据机床使用说明书，取故实际切削速度为：当时，工作台的每分钟进给量应为L=18mm5.3.3倒角C1采用锪钻。5.3.4钻孔参照有关手册，确定：f=0.1mm/rV=16mm/min所以，n=1273r/min根据机床说明

17、书，取;所以实际切削速度为：切削工时，则：=5.3.5锪钻孔参照有关手册，确定：f=0.1mm/rv=4m/min所以，n=91r/min根据机床说明书，取; 则实际切削削工时，则：=5.4工序4：粗铣左端环面及越程槽5.4.1粗铣左端环面至51.7-51mm参照有关手册，确定： f=2mm/rv=28.8m/mind=115mm取，n=80机床可直接选取则计算工时，则：=5.4.2粗铣越程槽参照有关手册，确定： f=0.4mm/rV=25m/mind=75mm所以，n=106r/min根据机床说明书，取： 则，则：=5.5工序5：粗车，半精车凸台外圆5.5.1粗车凸台外圆至77mm参照有关手

18、册，确定：f=0.3mm/rv=24d=75mm计算切削工时，则：=5.2.2半精车凸台外圆至76.0-75mm参照有关手册，确定： f=0.25mm/rv=25m/mind=75mm计算切削工时，则：=5.6工序6：钻孔、及锪孔5.6.1钻孔参照有关手册，确定： f=0.2mm/rv=12.25m/min54根据机床说明书，取：=400r/min所以实际切削速度切削工时计算：，=5.6.2锪孔根据有关资料介绍，锪孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/2-1/3，故d=10mm按机床选取：所以实际切削速度为：切削工时计算：，6、夹具设计6.1夹具设计任务所要加工的部位是、台阶孔，该工件的材料为H

19、T150，毛坯为铸件，所选用的机床为Z525型立式钻床，成批生产规模。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。因此要为此工序设计专用夹具6.2确定夹具的加工方案6.2.1确定夹具的结构方案（1）确定定位元件根据工序简图规定的定位基准，选用一面双销定位方案，长定位销与工件定位孔配合，限制四个自由度，定位销轴肩与工件定位端接触，限制一个自由度，削边销与工件一通孔接触限制一个自由度，实现工件正确定位。定位孔与定位销的配合尺寸取25。对于工序尺寸20mm取工件右端作为工序基准不便于装夹，而且精度要求较低，故选择工件左端为定位基准。（2）确定导向装置本工序要求被加工孔依次进行钻

20、、铰等2个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件（3）确定夹紧机构此夹具选用螺栓夹紧机构。6.2.2具装配图上标注尺寸、配合及技术要求（1）确定元件之间的尺寸，定位销与削边销中心距尺寸无公差要求。标注尺寸为55mm。（2）根据工序简图上规定的被加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定位销定位环面（轴间）之间的尺寸取为38mm。（3）钻套中心线对定位销中心线的位置公差取0.03mm。（4)定位销中心线与夹具底面的平行度公差取为0.02mm。（5)注关键件的配合尺寸：10F7、15g6、22r6、25f6、8n6、20r6、9F7。6.3夹具装配图（见附图）7、

21、参考文献1、王启平.机床夹具设计（第二版）.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000.52、秦国华、张卫红.机床夹具的现代设计方法.北京：航空工业出版社，2006.113、邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京：机械工业出版社，2004.84、周开勤.机械零件手册（第五版）.北京高等教育出版社，2001.7附录1：机械加工工艺过程卡片第9组机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号B5产品名称零件名称端盖共1页第1材料牌号HT150毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每毛坯可制件数1每台件数备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1粗镗内圆粗镗内圆至24-24.82mm，Ra=6.3卧式镗床高速钢镗刀、游标卡尺2半精镗内圆半精镗内圆至24.82-25mm,Ra=3.2卧式镗床高速钢镗刀、游标卡尺3粗车左端凸起端面粗车左端凸起端面至60.1-59.4mm，Ra=12.5车床CA6140高速钢车刀、游标卡尺4粗铣右端面粗铣右端面至59.4-58.5mm，Ra=6.3铣床X51圆柱立铣刀、游标卡尺5半精铣右端面半精铣右端面至58.5-58mm，Ra=3.2铣床X51圆柱立铣刀、游标