端盖加工工艺设计说明书.doc

机械加工工艺规程 课程设计
温州机电技师学院
技师研修课程设计任务书
一、项目/模块：机械加工工艺规程及夹具设计
二、设计题目：
设计“端盖”零件的机械加工工艺规程及相关工序专用夹具
三、给定资料及技术条件
1、装配图一张（略）
2、零件图一张
3、生产条件：具备机械制造常规通用机床，可进行大批量生产。
4、生产纲领：8000件/年
四、应完成的任务
1、绘制零件图一张
2、绘制零件毛坯图一张
3、编制零件机械加工工艺规程一份
4、绘制专用夹具结构设计装配图一张
5、绘制专用夹具结构设计主要零件图三张以上
6、编制课题设计说明书一份
7、撰写技术工作总结一份
五、任务用时： 70课时
班 级：2012数控技师研修班
设 计 者： 易际敬 学号：A10
指导老师： 叶曙光
发题时间：2012年2月15日

序 言
本次机械制造工艺课程设计是在学完机械制造工艺学理论课和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个课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。为以后的毕业设计及未来从事的工作打下一个良好的基础。因此，它在我们的学习生活中占有十分重要的地位。
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，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。
由于能力所限，设计尚未有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
一．零件的分析
（一）产品的零件图分析
端盖是XX产品上的一个重要零件。如图1-1所示。
零件图上的主要技术要求有：
1．内圆尺寸Φ30 0+0.021mm，表面粗糙度为3.2。
2．内圆尺寸Φ100 0+0.035mm，表面粗糙度为3.2。
3．Φ30mm内圆与Φ100mm内圆的同轴度要求Φ0.01。
此外还有次要技术要求：
1．铸件应消除内应力。
2．未注明铸造圆角为R2~R4。
3．铸件表面不得有粘砂、裂纹等缺陷。
4．去毛刺，锐边倒钝。
5．未注公差等级IT14。
（二）零件的结构工艺性分析
由附图1-1可知，零件为灰铸铁HT200。该材料的强度不高，但其耐磨性、耐热性及减震性很好，适用于承受较小的应力，要求耐磨、减震等的零件。
该零件上主要加工面为Φ100mm、Φ30mm、Φ20mm、Φ15mm、3×Φ7mm孔。
Φ100 0+0.035mm内圆和Φ30 0+0.021mm内圆，由于它们有较高尺寸要求和同轴度要求，所以在一道工序里加工完成。
二．毛坯的确定
（一）确定毛坯类型
根据零件材料确定毛坯为铸件
（二）确定毛坯制造方法
由设计说明书已知，该零件的生产纲领为8000件/年。根据零件的外形尺寸，由文献［1］的附表1和附表2可知生产类型为大批量生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。

图1-1 端盖零件图
（三）毛坯表面加工余量及公差
参考文献［1］的附表3和附表4，确定各加工表面的总余量如下表1-1所示。
1-1各加工表面总余量
加工表面
基本尺寸/mm
加工余量等级
加工余量数值/mm
说 明
R面
28
G
2.5

G面
12.4
G
2.5

Q面
20.4
G
2.5

Φ30内孔直径
30
H
3

参考文献［1］的附表5确定铸件主要尺寸的公差如下表1-2所示。
1-2主要毛坯尺寸及公差
主要尺寸
零件尺寸/mm
总余量/mm
毛坯尺寸/mm
公差CT
R面
28
2.5
30.5
1.8
G面
12.4
2.5
14.9
1.6
Q面
20.4
2.5
22.9
1.7
Φ30内孔直径
Φ30
3
27
1.3
（四）绘制毛坯图
产品零件的毛坯图如附图1-2所示。

图1-2 端盖毛坯图
三．工艺规程设计
（一）定位基准的选择
1．粗基准的选择 ：根据该零件图的结构形状及加工技术要求
（1）在保证各个加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；
（2）要保证定位准确、夹紧可靠
根据以上分析，选择端盖的外圆尺寸（Φ108mm）为粗基准比较合适。
2．精基准的选择 ：端盖R面和Φ30mm孔是设计基准同时也是装配基准，将他们定为精基准，遵循了基准重合原则。
方案一：用压板夹紧工件限制二个自由度，一个移动V形块定位R7.5mm圆，限制一个自由度，用用R面放在一个大平面上限制三个自由度
方案二：用一根螺纹心轴定位Φ30mm孔限制两个自由度；用一个移动V形块定位R7.5mm圆，限制一个自由度，用用R面放在一个大平面上限制三个自由度这种方案适合于大批量生产类型中。
比较以上两个方案，确定方案二较为妥当。
（二）制定工艺路线
确定各表面的加工方法主要是根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度而定。
R面、G面和Q面：粗车-精车
Φ100mm内圆：粗车-精车
Φ30mm孔：粗车-精车
3×Φ7mm孔：钻
因Φ100mm内圆与Φ30mm内孔有较高的同轴度要求，所以他们的加工宜采用工序集中的原则，即在一次装夹下将两个圆同时加工出来，以保证其位置精度。
根据本产品的加工要求及
初步拟定加工工艺路线见下表1-3.
表1-3初拟加工工艺路线
工序号
工序内容

铸造

时效

涂漆
10
1.钻中心Φ15mm孔。

2.车R面到28mm。

3.车G面到12.4mm。

4.粗车Φ30mm内圆,车Q面

5.车Φ20mm内圆，车Φ20mm左端面。

6.粗车Φ100mm内圆，车Φ100mm左端面。

7.精车Φ30 0+0.021mm内孔达图纸要求

8.精车Φ100 0+0.035mm内圆达图纸要求。
20
钻3个Φ7mm的孔
30
完工检验
40
入库
上述方案虽然遵循了工艺路线拟定的一般原则，但其中某些工序可以进一步讨论。比如这个工件属于大批量产品，可以考虑把粗车和精车分开二个工序来完成。
R面可以分成粗车和精车。
修改后的工艺路线见下表1-4：
表1-4修改后加工工艺路线
工序号
工序内容

铸造

时效

涂漆
10
钻中心Φ15mm孔。

2.粗车R面到29mm。

3.粗车Φ30mm内圆,车Q面

4.车Φ20mm内圆，车Φ20mm左端面。

5.车G面到12.4mm。

6.粗车Φ100mm内圆，车Φ100mm左端面。
20
1.精车R面到28mm。

2.精车Φ30 0+0.021mm内孔及其Q面达图纸要求

3.精车Φ100 0+0.035mm内圆达图纸要求。
30
钻3×Φ7mm的孔
40
完工检验
50
入库

（三）选择加工设备及刀、夹、量具
由于生产类型为大批量生产，所以加工设备宜以通用机床为主,辅以少量专用机床。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。
1．钻Φ15孔。采用卧式车床CD6140，Φ15mm麻花钻。
2．粗车R面 。采用卧式车床CD6140，75°外圆车刀，0～150mm游标卡尺。
3．粗车Q面、Φ30mm内圆及Φ100mm内圆。采用卧式车床CD6140，内孔车刀，0～150mm游标卡尺。
4．精铣R面 。采用卧式车床CD6140，75°外圆车刀，0～150mm游标卡尺。
5．精铣Q面、Φ30mm内圆及Φ100mm内圆。采用卧式车床CD6140，内孔车刀，0～150mm游标卡尺。
6．钻3×Φ7mm的孔。采用摇臂钻Z525，参考文献［3］机械加工工艺手册表3.1-30。
（四）机械加工余量及工序尺寸的确定。
“端盖”零件材料为HT200，生产类型为大批量生产，可采用铸造毛坯。
根据上诉原始资料及加工工艺，分别确定各个主要加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下：
1．Φ100 0+0.035mm内圆
精度要求为IT7，表面粗糙度要求为3.2.查文献[2]表2-15确定加工余量为2Z=8mm。
2． Φ30 0+0.021mm内孔
精度要求为IT7，表面粗糙度要求为3.2.查文献[2]表2-15确定加工余量为2Z=6mm。
3．三个Φ7mm的孔
毛坯为实心，孔的精度要求不高，表面粗糙度为12.5。故一次钻削完成。
（五）切削用量及基本工时的确定
鉴于不同企业、机床、设备、操作人员技术水平与生产条件的差异较大。根据指导老师的意见。这部分忽略。
（六）填写工艺文件
根据以上各部分的分析设计。讨论制定工艺文件《机械加工工艺过程卡片》及其相应的《机械加工工序卡片》如附录B1和附录B2所示。
四．专用夹具设计
（一）设计主旨
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过与指导老师讨论，决定本人负责设计第3道工序——钻3×Φ7mm内孔的钻床夹具。本夹具采用Z3025摇臂钻床。刀具为一把麻花钻，对工件进行钻孔。
（二）夹具设计
1.确定设计方案：
该道序所加工的孔同一表面上，并且是垂直于R面，且与 Φ30 0+0.021mm内孔平行，因此把R面作为基准面。
从对工件的结构形状分析，若工件以R面朝下放置在支撑板上，定位夹紧都比较稳定、可靠。工件以R面在夹具上定位，限制三个自由度，其余三个自由度也必须限制。用哪种方案合理一些呢？
方案一：工件上表面较平，可采用压板固定使其不能移动，限制2个自由度。再用活动V形块靠住工件边缘R7.5圆处使工件不能转动，限制1个自由度。方案定位中，工件上表面是毛坯面所以充其量只能算粗基准，但我加工的3×Φ7mm的孔精度为IT8，精度比较高，优先选择精基准作为定位基准，从而达到加工要求。这样看这个方案显得不足，不宜采用。
方案二：用心轴在穿过中心孔，在夹紧处加个开口垫圈夹紧。心轴限制2个自由度。这种定位方案可靠、清晰、简便，夹紧也方便，。再用活动V形块靠住工件边缘R7.5圆处使工件不能转动，限制1个自由度。如下图1-3所示
图1-3

该零件为大批量生产，该道工序做完后，需快速的换下个工件进行加工，只有方案二可以实现快换工件，使得装夹方便，快捷。
最终决定：方案二较为合适。
2.切削力及夹紧力的计算
对与这道工序，因夹紧力与切削力相互垂直的关系，主要考虑的是钻削时，工件是否会上下移动和工件的旋转运动，因为在夹具中已放了根心轴使工件的上下移动完全的限制 该道工序钻3×Φ7mm孔，因为加工尺寸及余量较小，切削力不大，在钻削时考虑的工件是否旋转，在这里放了个V形块，足够阻止在钻削是切削力导致的旋转移动。
3.定位误差分析（略）
4夹具的操作简要说明
如前所述，为了实现大批量的生产，在设计夹具时，就得提高其劳动生产率。相对与夹具首先着手的当然是它的快速夹紧可快速拆卸了。1．松开心轴上螺母，取出靠口垫圈。2．把工件放在心轴上。3．放进开口垫圈，把螺母拧紧。
钻夹具的装配图及夹具零件图见附件C

五．参 考 文 献
［1］ 机械制造工艺课程设计指导书·侯德政主编· 北京：北京理工大学出版社，2010.
［2］ 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导·吴拓主编· 北京：机械工业出版社，2006.
［3］ 机械加工工艺手册·李洪主编·北京：北京出版社，1990.
［4］ 机械制造工艺学·柯明杨主编·北京：北京航空航天大学出版设，1996.
[5] 机械设计课程设计手册·吴宗泽，罗圣国·北京：高等教育出版社·2006.5
[6] 机械制图·孙兰凤·北京：中央广播电视大学出版社·2006.8
[7] 机械夹具·北京：中国劳动社会保障出版社·2007.7

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