陈向液压缸端盖机械加工工艺优化设计

1、分类号 UDC 单位代码 10644 密 级 公 开 学 号 2010050341   本科毕业设计    液压缸端盖机械加工工艺优化设计     学生姓名： 陈 向 二级学院： 物理与机电工程学院 专 业： 机械工程及其自动化 班 级： 10级3班 学 号： 2010050341 指导教师： 曾 强 完成时间： 年 月 日     中 国 · 达 州20 年 月目 录摘要2Abstract31. 绪论41.1选题目的和意义41.2国内外研究现状52. 端盖的工艺分析及生产类型的确定62.1端盖的用途62.2端盖的

2、技术要求62.3审查端盖的工艺性73. 确定毛胚、绘制毛胚简图83.1选择毛胚83.2端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量83.3绘制端盖毛坯简图93.4工序的集中与分散93.5工序顺序的安排93.6确定工艺路线104. 拟定端盖工艺路线114.1 定位基准的选择114.1.1精基准的选择114.2.2粗基准的选择114.2表面加工方法的确定114.3加工阶段的划分124.4工序的集中与分散124.5工序顺序的安排124.6确定工艺路线135. 加工余量、工序尺寸和工差的确定146. 切削用量、时间定额的计算157. 时间定额的计算168. 机床夹具的设计188.1提出问题198.2设计思想198.

3、3夹具设计198.3.1定位分析198.3.2切削力及夹紧力的计算208.3夹具操作说明21参考文献22致谢23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，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，最后拟定端盖的加工路线图，制定该工件的夹紧方案。

4、关键词 液压缸；端盖；工艺设计Abstract Mechanical manufacturing technology curriculum design is finished we learn all the basic course of the University, technology and the most basic course after course of. This is our prior to graduation design to learn the course of an in-depth and comprehensive review of the t

5、otal, is also a theory with practical training, therefore, it occupies the important position in our four years of University life. First of all we must familiar with the parts, the parts subject to the end cover. Understand the role of the cover, then according to the nature of parts and components

6、 in the face of the map on the roughness determine the size and mechanical The machining allowance. According to another location and then we set the benchmark fine first base, established after the benchmark crude, finalizing the cover of the road map, the enactment of the workpiece clamping progra

7、mme.Key words Hydraulic cylinder;The end cover;Process design1. 绪 论1.1选题目的和意义 液压缸端盖加工工艺及镗孔刀具、夹具设计为本课题的研究内容，对此研究查阅的大量的资料，首先明白端盖是机械产品中应用最广泛的零件之一，其加工工艺及夹具设计是否合理对零件的质量、生产成本影响很大；其次机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。 为了能具体确切的说明过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件，学习研究制定

8、机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究目的。 在整个设计过程，我们将学习到更多的知识。(1) 我们必须仔细了解零件结构，认真分析零件图，配昂我们独立识图能力，增强我们对零件图的认识和了解，通过对零件图的绘制，不仅能增强我们的绘图能力和运用autoCAD软件的能力。(2) 定工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等。在整个设计中也是非常重要的，通过这些设计，不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定，而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定，必须与工厂实际的机床相适应。这对我们以前学习过的知识的复习，也是以后工作的一个铺垫。(3)在这个设计过程中，我们还必

9、须考虑工件的安装和夹紧，安装的正确与否直接影响工件加工精度，安装时候方便和迅速，又会影响辅助时间的长短，从而影响生产率，夹具是加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速安装工件的装置，它对保证加工精度、提高生产率和减轻工人劳动量有很大作用。这是整个设计的重点，也是一个难点。1.2国内外研究现状 目前中国制造业发展迅猛，以前我国制造业普遍使用刚性专机加工各种各样的零部件，导致改型和生产零部件周期较长。随着我们制造业发展和各种各样零件的需求与日俱增，加工设备和工艺也想着柔性化的方向转变。加工装备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上，因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。当然

10、，在满足了柔性的条件下、也有着不同的解决方案，如：模块化、可变换化、可重新配置化、在线兼容性等。不论采用哪种方案，使用高性能的夹具都显得尤为重要，现在，柔性专机、可重新配置的机床及专用加工中心的组合应用，使得机器零件的加工变得越来越柔性化，具体情况取决于每个加工项目的产量配额。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 端盖加工面主要有空隙、销孔、平面加工。本课题的研究目的就是分析并尝试解决这几个问题，为端盖零件加工工艺的改进作出一定贡献，提高端盖零件的质量生产效率。2. 端盖的工艺分

11、析及生产类型的确定2.1端盖的用途 液压缸端盖应用广泛，是非常重要的零件之一，其加工工艺的可行性、合理性及先进性将直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命。进过长期的生产实践、不断的总结经验，在端盖的原工艺基础上，形成了比较合理的新工艺。 液压缸端盖是构成液压缸的重要零件，将其装配于缸体上，起到支撑、密封、传递动力和运动的作用。2.2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

12、+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R33IT1312.52.3审查端盖的工艺性 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

13、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：N=5000台/年X1件/台X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.75端盖重量为0.5kg，端盖属轻型零件；该端盖的生产类型为大批生产。3. 确定毛胚、绘制毛胚简图3.1选择毛胚零件材料为HT150，考虑端盖零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级为CT-10。这对提高生产率，保证产品质量有帮助。此外为消除

14、残余应力还应安排人工时效。3.2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方形端面115*1151.5*2=32.5119.25-1.251.25厚度580.5*2=1260-11方形断面厚度150.51.616.3-0.80.875外圆面1*2=22.278.1-1.11.175外圆长度70.51.68.3-0.80.825孔0.5*2=11.723.15-0.850.853.3绘制端盖毛坯简图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

15、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

16、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 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

17、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. 拟定端盖工艺路线4.1 定位基准的选择4.1.1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。4.2.2粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，

18、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。4.2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，如下表所示：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案75端面IT1112.5粗铣-精铣115x115端面IT113.2粗铣-精铣60端面IT113.2粗铣-精铣25孔IT83.2钻-扩-铰10孔IT96.3钻-铰-精铰4x9孔IT1312.5钻4孔IT1312.5钻4x14孔IT1312.5钻-扩75外

19、圆面IT93.2粗车-半精车4.3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，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。4.4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

20、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。4.5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

21、工。4.6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 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

22、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5. 加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定钻-铰-精铰14孔的加工余量、工序尺寸和公差。查表可得，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

23、.18mm,它们的相互关系如下图所示。6. 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额。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 选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r。 3.切削速度的计算 按铸铁硬度为200241HBS计算，切削速度v选取为12m/min,由公式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，可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=12.06 m/min。（

24、2） 粗铰工步1）背吃刀量的确定 取ap=0.98mm。2) 进给量的确定 选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。3）切削速度的计算 切削速度v选取为2m/min,由公式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，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 选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。3）切削速度的计算 切削速度v选取为4m/min,由公式n=1000v/3

25、.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，可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=4.4m/min。7. 时间定额的计算1基本时间tj的计算（1） 钻孔工步 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=(12mm+5.3mm+1mm) /(0.1mm/

26、min x 392r/min)=0.47min=28s。（2） 粗铰工步 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查找相关资料按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，可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得该工步的

27、基本时间。式中 l2、l1查找资料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

28、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：tb+tx =6%x(28s+4.2s)=1.93s;粗铰工步的其他时间为：t

29、b+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。8. 机床夹具的设计 机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保

30、证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。 机床夹具的主要功能: 在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。夹具装配图8.1提出问题（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，短圆柱销限制2个自由度，削边销限制1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件，定位块起支撑工件的作用。（

31、3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。8.2设计思想 设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。 本夹具主要是对14孔进行加工，孔的尺寸精度要求为GB/T1804-m表面粗糙度12.5，钻、粗铰、精铰可以满足其精度要求，所以要在满足其精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。8.3夹具设计8.3.1定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基

32、准进行加工。故加工25孔时，采用端盖底面为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。j=（TD+T d+S）/2TD =0.018mmT d =0.011mmS=0.010mmj=0.0195mm8.3.2切削力及夹紧力的计算刀具：14的麻花钻，14的锥度铰刀。2、夹紧力的计算钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式：式中 螺纹摩擦角平头螺杆端的直径工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16螺杆直径 螺纹升角Q 手柄作用力L 手柄长度则所需夹紧力 =600N根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。8.3夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过25孔和底面为定位基准，定位元件：定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计用可换定位销圆柱销、实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。参考文献1 屈建喜，刘惠. 液压缸机械加工工艺M. 金属加工，2009.52 张普礼，刘惠. 油缸端盖机械加工工艺的优化M. 工艺与装备，2005.13 徐翠英. 多孔盘类零件加工工艺分析J. 机械工程师，2008