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专业课程设计说明说学号： 0808470305 机械制造技术基础（专业方向课程设计2）课程设计说明书设计题目:设计填料箱盖零件机械加工工艺装备 班 级：机制081班姓 名：孙冰指导教师：兰利洁 陆峰沈阳建筑大学 2011 年12 月8 日课程设计任务书题 目:设计填料箱盖零件机械加工工艺装备原始资料: 填料箱盖 工 作 量:1.毛坯图 1张2.零件图 1张3.夹具零件图 5张4.夹具装配图 1张5.设计说明书 1份内容及要求：1.制图要符合国家制图标准2.说明书符合课程设计的规范要求3. 机械加工工艺装备设计（1）零件图 比例1：1 在绘图过程中将（给出原始图中的）旧国标改成新国标（2）毛坯图 比例1：14. 设计填料箱盖零件钻12孔工序的专用夹具5. 装配图及零件图比例1：1时 间： 2011年11月28日2011年12月9日 目录序言 第1章 零件的作用4第2章.毛坯的制造形式4第3章.零件的工艺分析4第4章.画毛坯零件合图54.2技术要求 54.1确定参数 5第5章. 钻孔计算 55.1工艺要求55.2工艺计算5第6章.夹具设计 76.1 问题的指出76.2 夹具设计76.2.1 定位基准的选择7 6.2.2 钻套选择8 6.2.3切削力及夹紧力的计算8 6.2.4 夹紧气缸设计96.3 校核 126.3.1活塞杆长度的校核136.3.2连接螺杆直径的校核136.3.3气缸筒壁厚的校核136.4 定位误差的计算及定位精度分析146.5 操作说明14序言机械制造工艺学课程设计使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。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，希望能够达到如下目的：具有设计专用工艺装备的初步能力；具有熟练的使用设计手册、参考资料和参考书的能力。总之，希望通过这次设计培养自己分析问题、解决问题的能力，为适应将来的工作，为振兴祖国的机械行业，打下坚实的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。第1章.零件的作用题目所给定的零件是汽车的填料箱盖，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。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。 第 2章. 毛坯的制造形式“填料箱盖”的零件材料为HT200，硬度为HBS190241，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，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，考虑在运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单,所以采用铸造。由于年产量为7000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。 第3章 .零件的工艺分析由图知，其材料为HT200.该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，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）1.以65h5（0 -0.013）轴为中心的加工表面。包括：尺寸为65h5（0 -0.013）的轴，表面粗糙度为1.6, 尺寸为80的与65h5（0 -0.013）相接的肩面, 尺寸为100f8（-0.036 -0.090）与65H5（0 -0.013）同轴度为0.025的面. 尺寸为60H8（+0.046 0）与65h5（0 -0.013）同轴度为0.025的孔.2.以60H8（+0.046 0）孔为中心的加工表面.尺寸为78与60H8（+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60H8（+0.046 0）孔为中心均匀分布的12孔,6-13.5,4-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 第4章.画毛坯零件合图 4.1确定参数 根据上述材料及上一个同学确定的加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、及毛坯尺寸如下：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 mm.长度方向的余量查表2.2-4,其余量值规定为3.03.5 mm.现取3.0 mm。 4.2技术要求：1.铸件时效处理，硬度HBS190241 2.加工后经水压试验不许渗漏 3.研磨表面不许有凹痕、条纹等缺陷 4.未注倒角为1x45 5.材料：HT200第5章.钻孔计算5.1工艺要求6孔及2M106H孔、4M106H深20孔。均为自由尺寸精度要求。16孔可一次性直接钻出。2查工艺手册表2.320得攻螺纹前用麻花钻直径为8的孔。钻孔 8 攻螺纹 M105.2工艺计算 钻613.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24（1） 钻6-13.5f=0.3mm/r V=17m/min所以 n=401(r/min)按机床选取： 所以实际切削速度为：（2） 钻2底孔8f=0.3mm/r v=13m/min所以n=518r/min按机床选取 实际切削速度（3） 4深20，孔深24，底孔8f=0.3mm/r v=13m/min所以 n=518r/min按机床选取 实际切削速度(4)攻螺纹孔2r=0.2m/s=12m/min所以 按机床选取则实际切削速度（5）攻螺纹4-M10r=0.2m/s=12m/min所以 按机床选取则实际切削速度第6章.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。经小组协商，决定设计工序钻12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。6.1 问题的指出本夹具主要用来钻12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。6.2 夹具设计 6.2.1 定位基准的选择由零件图可知，12孔中，613.5在圆周上均匀分布,2M10，4M10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。6.2.2 钻套选择 钻套的选择对于钻孔的精度十分重要，在这里我们选择固定钻套，我们选择的这种钻套是直接压入钻模板的孔中，钻模板的孔与钻套外圆一般采用H7/n6配合。这种钻套的缺点是磨损后不易更换，因此用于加工量不大，磨损较小的中小批生产或加工孔距甚小，恐惧要求较高的小孔。 钻套材料：钻套直接与配合并有相对运动，必须具有较高的耐磨性。钻套材料，钻套直径d26mm，用T10A淬火HRC58-64. 钻套的高度H与被加工孔的精度有很大的关系。钻套高，则钻头与导套间可能产生的偏斜角就越小，加工孔的精度就越高。其高度应由孔距精度，工件材料，孔加工深度和钻头的刚度来决定。一般去内孔直径d的1-2倍，即H=（1-2）d。内径大时，刀具刚性增强，壁纸课去小些，而内径小时，可取较大的比值。孔距精度要求较高时H可取（2.5-3.5）d，但随着导向增长而磨损加重。因此，这里我们去H=14mm。 钻套断面到工件的距离h用于排除切削，因此h的选择不应太小，否则切削不易排除，但h值太大钻头钻入工件时容易引偏，影响加工精度;浅孔去小值。当加工精度要求较高时，h取值甚至可以为0. 因此我们这里的h=0. 钻套内孔直径d的确定：一般已被导向刀具的工作部分最大极限尺寸作为钻套孔的基本尺寸。 6.2.3 切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为D=13.5。进给量s=0.3见现代机械制造工艺装备标准应用手册 表1-3-22 高速钢钻头钻孔的进给量 则轴向力：见夹具工程师手册表33 钻削轴向力与扭矩计算公式转矩 =676D=3929NM=0.343=24Nm 式中：D刀具外径（mm） S刀具进给量（mm）依据表48 气缸选用D=。当压缩空气单位压力P=0.6MP,夹紧拉杆 。N= N钻削时 M=24N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。6.2.4夹紧气缸设计由于（1）空气可以从大气中取之不尽，午介质费用和供应商的困难。维护简单，介质清洁，管道不一堵塞，亦不存在介质变质，补充，更换等问题。（2）空气粘度小，在管道中流动时的阻力损失小。（3）压缩空气的工作压力较低，因此可以降低对气动元件的材质和制造进度上要求。（4）遇有空气流动速度快，所以气动系统具有动作迅速，反应另觅的特点。（5）气动夹紧系统的夹紧力在加工过程中基本可以保持不变，能保证加工精度。夹紧力可以在一定范围内调整，以适应不同加工要求。同时夹紧力不受周围环境温度的影响。因此选用气动双作用夹紧气缸，所谓双作用气缸，活塞将气缸体分为两腔，压缩空气交替的向气缸两缸供气，使活塞能往复运动。双作用气缸活塞杆上的输出力，取决于活塞上的有效作用面积。由于气缸两腔中一腔有活塞杆而另一腔则没有，所以活塞杆上的推拉力不同。推力：=拉力：=从而可知，活塞输出的推力大于其输出拉力 F= Q= = =3 = =Q（+ ）=166N = Q-=4544N S= =57mm =10 t=0.5上述公式计算的壁厚都很薄，从工艺考虑都予以加厚。 依据表48 壁厚取10试中 F活塞或薄膜的实际面积 Q气缸的总轴向力 活塞的侧面积 活塞杆密封圈的侧面积 在活塞和活塞杆密封圈上的摩擦力 活塞杆传递的力 D气缸的推荐直径 S活塞杆的允许行程 气缸盖螺钉的螺纹小径 t气缸壁的最小厚度 P工作气源的压力 d活塞杆直径 效率。一般为0.85。 【R】 材料的许用压力（MPa），对于钢取【R】=40-60MPa 这里取 【R】=60MPa f采用润滑剂时，密封圈与气缸或活塞杆之间的摩擦系数，静止时，取f=0.3-0.4.运动时，取f=0.08-0.09；这里静止时，取f=0.3.运动时，取f=0.08；dRO型密封圈的截面直径 dR=5b密封件与金属表面的接触宽度。X活塞壁和缸体内壁间隙 x=（0.1-0.15）dR 取x=0.1dR=0.5 气缸有前盖、后盖、缸体、活塞、活塞杆等主要5部分活塞上装有密封圈将气缸前后腔隔开。前盖上有活塞导向孔，并设有密封圈防止漏气。活塞和活塞杆的配合一般采用过度配合，端面亦应很好接触，不可漏气。设计气缸时还应注意O型密封圈（直径d）装在活塞环槽内在径向上与与环槽底部及气缸壁都应有一定过盈，取0.1d=0.5，以便获得初步密封。而在轴向则与则与环槽两侧留有间隙，取1.3d=6.5，以便空气压力能作用在O型圈上。当压缩空气进入气缸一腔后，O型圈在压力作用下紧贴气缸壁和活塞环槽。O型圈可以双向密封且结构简单。O型密封圈还可以用于活塞杆和气缸之间的密封。但是为了减少磨损，提高O型密封圈的寿命，与O型密封圈有相对运动的表面，其粗超度应小于Ra0.4um。气缸前后腔的进气口不应被活塞处于极端位置时所封闭，以免不能进气推动活塞。6.3 校核6.3.1活塞杆长度的校核由于长径比l/d=262/25=10.4810 ,已不属于纯压缩情况，应把整个缸体作为细长杆来考虑，利用欧拉公式近似验算： 式中：纵向弯曲破坏的极限载荷； E材料的弹性模量； 安全系数，一般取=4 m与气缸安装方式有关的末端系数 m=0.25 L活塞杆计算长度 l=262 所以活塞杆长度符合要求6.3.2连接螺杆直径的校核 连接两端盖螺杆的最小直径可以按下式验算 =5.6 式中：A气缸有效面积； A=7850 X抗拉强度与许用应力之比值， /=1/8 =600Mpa n螺杆数 n=4 d=10 所以连接螺杆直径符合要求6.3.3气缸筒壁厚的校核缸筒壁厚课按下式验算 Dp/2【】=0.4cm=4mm 式中：p最高工作压力； p=0.6Mpa D缸筒内径 d=100 【】气缸的材料的许用应力； 【】= /s=； 材料的抗拉强度； S安全系数，一般取6-8. 这里取s=8 d气缸筒壁厚=10 所以壁厚符合要求6.4 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。6.5 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。 全文总结通过完成这次的基于填料箱盖夹具毕业设计，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，并用于此次课程设计当中，达到学以致用的目的。此外，对CAD 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，本人设计的过程中，曾遇到过不少的困难，影响了设计工作的进展，但经过自己的一番钻研、与同学、老师探讨和请教之后， 问题终于迎刃而解。另外，在此设计过程中也做了很多重复性的工作，往往一个在设计上的缺陷，对后期的设计工作带来影响而不得不推翻重新开始，于是，在不断犯错与解决中我总结了在设计过程中的一定经验，此中经验对我来说是十分宝贵的此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，我清楚的认识到，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，把工作做得更加出色，更加完美，最后感谢学校及老师们的栽培！参考资料1. 南京市机械研究所 主编 金属切削机床夹具图册 1984年12月第一版 机械工业出版社出版 4484页2. 袁长良 主编机械制造工艺装备设计手册 1992年2月第1版 中国计量出版社出版 103217页3. 王秀伦、边文义、张云祥主编机床夹具设计 1984年10月第2版 中国铁道出版社出版 214215页4. 张志明 邢春和 徐大方 主编 组成夹具设计与应用 1991年10月第1版 国防工业出版社出版 5254页5. 邢闽芳主编 房强汉 兰利洁 副主编互换性与技术测量 2009年7月第1版 清华大学出版社 174190页6. 刘文剑 曹天河 赵维缓 主编夹具工程师手册 1987年12月第1版 黑龙江科技技术出版社出版 223266页 6465页7白成轩主编 机床夹具设计新原理 1997年7月第1 版 出版人：马九荣 机械工业出版社 184185页8. 许生蛟 主编 许生蛟 毛福兴 陈国凤 陈妙岑 编组合夹具图册 1996年12月第1版 出版人：马久荣 出版地：北京市百万庄南街1号 机械工业出版社出版 3573页9. 大连理工大学工程图学教研室 编机械制图 2007年7月第6版 出版地：北京市西城区德外大街 高等教育出版社出版372380页10. 现代机械制造工艺装备标准应用手册编委会 现代机械制造工艺装备标准应用手册 1997年12月第1版 出版人：马九荣 机械工业出版社出版 625752页16