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机制填料箱盖课程设计说明书

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2020年4月19日
文档仅供参考

武 汉 纺 织 大 学
机械工程与自动化学院

课程设计说明书

题 目 填料箱盖零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

班 级 机设0821
学 生 金聪
学 号
指导教师 周星元

年 4 月 13 日
《机械制造技术基础》课程设计
任 务 书

设计课题： 填料箱盖零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

设计内容：
1、抄画工件零件图（零件图见附图） 1张
2、绘制毛坯图 1张
3、零件加工工艺规程卡 1套
4、机床夹具总装图 1张
5、机床夹具零件图 1~2张
6、课程设计说明书（不少于4000字） 1份

第一章 概述
机械制造技术基础课程设计，是以切削理论为基础、制造工艺为主线、兼顾工艺装备知识的机械制造技术基本能力的培养；是综合运用机械制造技术的基本知识、基本理论和基本技能，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节；是对学生运用所掌握的“机械制造技术基础”知识及相关知识的一次全面训练。
机械制造技术基础课程设计，是以机械制造工艺及工艺装备为内容进行的设计。即以所选择的一个中等复杂程度的中小型机械零件为对象，编制其机械加工工艺规程，并对其中某一工序进行机床专用夹具设计。
一、课程设计的目的
机械制造技术基础课程设计是作为未来从事机械制造技术工作的一次基本训练。经过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。在设计过程中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。
1、能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。
2、提高结构设计能力。学生经过夹具设计的训练，应获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。
3、学会使用手册、图表及数据库资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。
二、课程设计的内容
1、课程设计题目。
机械制造技术基础课程设计题目为：填料箱盖零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计
2、课程设计的内容。

课程设计包括编制工艺规程、设计夹具及编写课程设计说明书三部分内容。
（1）编制工艺规程
工艺规程的编制主要包括以下四个内容：
①零件工艺分析。抄画零件图，熟悉零件的技术要求，找出加工表面的成型方法。
②确定毛坯。选择毛坯制造方法，确定毛坯余量，画出毛坯图。
③拟定工艺路线。确定加工方法，选择加工基准，安排加工顺序，划分加工阶段，选取加工设备及工艺装备。
④进行工艺计算，填写工艺文件。计算加工余量、工序尺寸，选择、计算切削用量，确定加工工时，填写机械加工工艺过程综合卡及机械加工工序卡。
（2）夹具设计。
夹具设计主要进行下面四个方面的工作：
①夹具方案的确定。根据工序内容的要求，确定定位元件，选择夹紧方式，布置对刀、导引件，设计夹具体。
②夹具总体设计。绘制夹具结构草图、绘制夹具总装图，拆画夹具体零件图。
③夹具计算。定位误差的计算，夹紧力的计算。
（3）课程设计说明书。内容包括：课程设计封面、课程设计任务书、目录、正文（工艺规程和夹具设计的基本理论、计算过程、设计结果）、参考资料。
三、课程设计的要求
1、基本要求
（1）工艺规程设计的基本要求
机械加工工艺规程是指导生产的重要技术文件。因此制定机械加工工艺规程应满足如下基本要求：
①应保证零件的加工质量，达到设计图纸上提出的各项技术要求。在保证质量的前提下，能尽量提高生产率和降低消耗。同时要尽量减轻工人的劳动强度。
②在充分利用现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术。
③工艺规程的内容，应正确、完整、统一、清晰。工艺规程编写，应规范化、标准化。工艺规程的格式与填写方法以及所用的术语、符号、代号等应符合相应标准、规定。
（2)夹具设计的基本要求
设计的夹具在满足工艺要求，有利于实现优质、高产、低耗，改进劳动条件的同时，还应满足下列要求：
①所设计夹具必须结构性能可靠、使用安全、操作方便。
②所设计夹具应具有良好的结构工艺性，便于制造、调整、维修，且便于切屑的清理、排除。
③所设计夹具，应提高其零部件的标准化、通用化、系列化。
④夹具设计必须保证图纸清晰、完整、正确、统一。
2、学生在规定的时间内应交出的设计文件
（1）零件图 1张
（2）毛坯图 1张
（3）机械加工工艺规程卡 1套
（4）机床夹具总装图 1张
（5）机床夹具零件图 1～2张
（6）课程设计说明书（不少于4000字） 1份
四、课程设计进度安排
课程设计计划时间三周，具体安排如下：
1、布置设计任务、查阅相关资料； 0.5天
2、绘制零件图、毛坯图； 2天
3、设计零件的加工工艺规程； 3天
4、设计夹具结构、绘制草图； 2天
6、绘制夹具装配图； 2天
7、拆画零件图； 1天
8、整理设计说明书； 2.5天
五、注意事项：
1、设计中制图按照标准、规范进行。标题栏、明细栏格式见附录。
2、综合工艺过程卡、工序卡按照附录规定格式要求填写。
3、工序简图应标注的四个部分：
（1）定位符号及定位点数；
（2）夹紧符号及指向的夹紧面；
（3）加工表面，用粗实线画出加工表面，并标上加工符号，其中该工序的加工表面为最终工序的表面时，加工符号上应标注粗糙度数值。其它工序不标粗糙度数值；
（4）工序尺寸及公差。定位、夹紧符号参见附录。

目 录
一﹑ 零件的分析 1
1.1 零件的作用 1
1.2 零件的工艺分析 1
二﹑ 机械加工工艺规程设计 1
2.1 毛坯的制造形式 1
2.2 基准面的选择 1
2.2.1 粗基准的选择…………………………………………………………………2
2.2.2 精基准的选择…………………………………………………………………2
2.3 制订工艺路线 2
2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 3
2.5 确定切削用量 4
2.5.1 工序Ⅰ：车削端面、外圆……………………………………………………4
2.5.2 工序Ⅱ：粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角…………………5
2.5.3工序Ⅲ 钻扩mm、及孔。Z3025摇臂钻床……………………7
2.5.4 工序Ⅳ 钻6—13.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24…………………8
2.5.5 工序Ⅴ：精车Φ65mm的外圆及与Φ80mm相接的端面………………………9
2.5.6工序Ⅵ：精、粗、细镗mm孔………………………………11
2.5.7 工序Ⅶ：铣60孔底面……………………………………………………12
2.5.8 工序Ⅷ：磨60孔底面……………………………………………………12
2.5.9工序Ⅸ： 镗60mm孔底沟槽………………………………………………12
2.5.10 工序Ⅹ： 研磨60mm孔底面……………………………………………12
三﹑指定工序的专用机床夹具设计 13
3.1 问题的指出 13
3.2 夹具设计 13
3.2.1 定位基准的选择……………………………………………………………13
3.2.2 切削力及夹紧力的计算……………………………………………………13
3.3 定位误差的分析 14
3.4 夹具设计及操作的简要说明 14
四﹑本次设计的方案综合评价与结论 15
五﹑ 本次设计的心得体会 15
参考资料 16

一﹑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，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：
1.以（）轴为中心的加工表面。
包括：尺寸为ф65h5（）的轴，表面粗糙度为1.6, 尺寸为的轴与（）相接的肩面, 尺寸为 ()与（）同轴度为0.025的面. 尺寸为 ()与（）同轴度为0.025的孔.
2.以 (+0.046 0)孔为中心的加工表面.
尺寸为78与 (+0.046 0)垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨.
3. 以 (+0.046 0)孔为中心均匀分布的12孔,6-,4-M10-6H深20，孔深24及2-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
二﹑ 机械加工工艺规程设计
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。生产类型:中批或大批大量生产。
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，能够以中心孔作为统一的基准，可是随便着孔的加工，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：
1.当中心孔直径较小时，能够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。
2.采用锥堵或锥套心轴。
3.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
工艺路线确定如下：
工序Ⅰ 车削左右两端面。
工序Ⅱ 粗车，，，，，外圆及倒角。
工序Ⅲ 钻孔、扩孔，扩孔。
工序Ⅳ 钻6-孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹.
工序Ⅴ 精车65外圆及与80相接的端面.
工序Ⅵ 粗、精、细镗（孔。
工序Ⅶ 铣60孔底面
工序Ⅷ 磨60孔底面。
工序Ⅸ 镗60孔底面沟槽。
工序Ⅹ 研磨60孔底面。
工序Ⅺ 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190～241HBS，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(，，，，，)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、、的阶梯轴式结构，除ф65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>100～160mm,故长度方向偏差为 mm.长度方向的余量查表2.2-4,其余量值规定为3.0～3.5 mm.现取3.0 mm。
3）.毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，R为6.3,钻孔再扩孔即可满足要求。
4）.内孔()。要求以外圆面（）定位，铸出毛坯孔。
5) ()孔底面加工.
按照<<工艺手册>>表2.3-21及2.3-23
研磨余量 Z=0.010～0.014 取Z=0.010
磨削余量 Z=0.2～0.3 取Z=0.3
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×ф13.5孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均为自由尺寸精度要求。
2.5 确定切削用量
2.5.1 工序Ⅰ：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、端面及、、、，外圆，表面粗糙度值为6.3um。
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=15°计算切削用量：
1）粗车、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《切削用量简明手册》（第三版）表1.4,当刀杆16mmX25mm, a<=2mm时,以及工件直径为ф160时。
f=0.5～0.7mm/r
按C620—1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
= (m/min)
=1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97
因此
V= =66.7(m/min)
确定机床主轴转速
133(r/min)
按机床说明书（见《工艺手册》表4.2—8）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ф160端面
确定机床主轴转速:
===133(r/min)
转速选取150r/min。实际切削速度 V=75.4m/min
2.5.2 工序Ⅱ：粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角
1）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)
=

确定机床主轴转速:
===204(r/min)
按机床选取=230 r/min。因此实际切削速度
V===75.1 m/min
检验机床功率: 主切削力
F=CFafvk
CF=900, x=1.0 , y=0.75 , n=-0.15
k=(
k=0.73
因此 F=900
切削时消耗功率
P=
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,因此机床功率足够,能够正常加工。

2） 粗车外圆
实际切削速度
V==
3) 车外圆
实际切削速度
V==
4） 粗车外圆
实际切削速度
V===
5）车槽7.5 采用切槽刀，r=0.2mm
根据《机械加工工艺师手册》表27-8
取 f=0.25mm/r =305r/min
2.5.3工序Ⅲ 钻扩mm、及孔。Z3025摇臂钻床
1） 钻孔mm
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=（1.2～1.3）
v=（）
公式中、为加工实心孔时的切削用量，查《切削手册》
得 =0.56mm/r（表2.7）
=19.25m/min（表2.13）
并令： f=1.35
=0.76mm/r
按机床取f=0.76mm/r
v=0.4=7.7m/min

按照机床选取

因此实际切削速度：

2）钻孔
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=（1.2～1.3）
v=（）
公式中、为加工实心孔时的切削用量，查《切削手册》
得 =0.56mm/r（表2.7）
=19.25m/min（表2.13）
并令： f=1.35
=0.76mm/r
按机床取f=0.76mm/r
v=0.4=7.7m/min

按照机床选取

因此实际切削速度：

2.5.4 工序Ⅳ 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
因此 n==401(r/min)
按机床选取：
因此实际切削速度为：

2） 钻2底孔Φ8.5
f=0.35mm/r v=13m/min
因此n==487r/min
按机床选取
实际切削速度

3） 4深20，孔深24，底孔Φ8.5
f=0.35mm/r v=13m/min
因此 n==487r/min
按机床选取
实际切削速度

4）攻螺纹孔2
r=0.2m/s=12m/min
因此
按机床选取
则
实际切削速度

5）攻螺纹4-M10
r=0.2m/s=12m/min
因此
按机床选取
则
实际切削速度

2.5.5 工序Ⅴ：精车Φ65mm的外圆及与Φ80mm相接的端面
车床：C620-1
1） 精车端面
Z=0.4mm

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）

式中， ， 修正系数见《切削手册》表1.28
因此

按机床说明书（见《工艺手册》表4.2-8）选择1200r/min
因此实际切削速度

2）精车Φ65外圆
2Z=0.3
f=0.1mm/r

式中， ， 修正系数见《切削手册》表1.28
因此

因此实际切削速度

3） 精车外圆Φ100mm
2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r

取
实际切削速度

2.5.6工序Ⅵ：精、粗、细镗mm孔
1） 粗镗孔至Φ59.5mm
2Z=4.5mm则
Z=2.25mm

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，故以上转数能够作为加工时使用的转数。
2） 精镗孔至Φ59.9mm
2Z=0.4mm， Z=0.2mm
f=0.1mm/r
v=80m/min

3） 细镗孔至mm
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。

f=0.1mm/r
=425r/min
V=80m/min
2.5.7 工序Ⅶ：铣Φ60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/min

=477.7r/min
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/min
故实际切削速度为：

当时，工作台的每分钟进给量应为

查机床说明书，刚好有故直接选用该值。
倒角1x45°采用90°锪钻
2.5.8 工序Ⅷ：磨Φ60孔底面
1）．选择磨床：
选用MD1158（内圆磨床）
2）选择砂轮：
见《工艺手册》第三章中磨料选择各表，结果为A36KV6P 20x6x8mm
3）．切削用量的选择：
砂轮转速 ，m/s
轴向进给量
径向进给量
2.5.9工序Ⅸ： 镗Φ60mm孔底沟槽
内孔车刀 保证t=0.5mm，d=2mm
2.5.10 工序Ⅹ： 研磨Φ60mm孔底面
采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm
三﹑ 指定工序的专用机床夹具设计
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。经过与指导老师协商，决定设计ф13.5钻孔的钻床专用夹具。
本夹具将用于Z3025摇臂钻床。刀具为麻花钻。
3.1 问题的指出
本夹具主要用来钻13.5孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
3.2 夹具设计
3.2.1 定位基准的选择
由零件图可知，12孔中，6—13.5在圆周上均匀分布,2—M10，4—M10也为对称分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以65外圆面作为定位基准。
为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对12孔进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。
3.2.2 切削力及夹紧力的计算
刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为13.5。
则轴向力：见《工艺师手册》表28.4
F=Cdfk
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=
转矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=
功率 P=
在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数
K=KKKK
式中 K—基本安全系数，1.5;
K—加工性质系数，1.1;
K—刀具钝化系数, 1.1;
K—断续切削系数, 1.1
则 F=KF=1.5
气缸选用。当压缩空气单位压力P=0.6MP,夹紧拉杆。
N=
N>F
钻削时 T=17.34 N*M
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
因此,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。
3.3 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。
3.4 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。当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3及附图4。、

四﹑本次设计的方案综合评价与结论
本夹具加工过程稳定,经济方面也大大减少了开支,生产效率也提高了很多，因此本方案适合大批量生产。
五﹑本次设计的心得体会
本次课程设计是我们在结束所有专业课程以后的一次综合性设计，它不但测试了我们所学的知识是否扎实，而且还为我们接下来的毕业设计做好了铺垫。
经过这次课程设计，让我们所学的专业知识得到了巩固，增强了我们的自信心。在完成本次设计过程中，虽然遇到过很多的困难，可是我们经过小组讨论以及老师的细心教导，使我们一次次地突破困难，最终圆满的完成了设计。

参考资料

1.《机床夹具设计》第2版 肖继德 陈宁平主编 机械工业出版社
2.《机械制造工艺及专用夹具设计指导》孙丽媛主编 冶金工业出版社
3.《机械制造工艺学》周昌治、杨忠鉴等 重庆大学出版社
4. 《机械制造工艺设计简明手册》李益民 主编 机械工业出版社社
6. 《机床夹具设计手册》王光斗、王春福主编 上海科技出版社
7. 《机床专用夹具设计图册》南京市机械研究所 主编 机械工业出版社
8. 《机械原理课程设计手册》 邹慧君主编 机械工业出版社
9.《金属切削手册》第三版 上海市金属切削技术协会 上海科学技术出版社
10.《几何量公差与检测》第五版 甘永立主编 上海科学技术出版社
11．《机械制造工艺学课程设计指导书》 张龙勋 机械工业出版社
12．《机床夹具设计》 王启平主编 哈工大出版社