填料箱蓋機械加工工藝規(guī)程設(shè)計【含CAD圖紙說明書工藝工序卡片】
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機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書
題目: 設(shè)計” 填料箱蓋”零件的機械加工工藝規(guī)則及工藝裝備
內(nèi)容： 1.零件圖 1張
2.毛坯圖 1張
3. 機械加工工藝過程卡片 1張
4. 機械加工工序卡 1張
5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 1張
6. 課程設(shè)計說明書 1張
序言
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。
由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。
一、零件的分析
（一） 零件的作用
題目所給的零件是ZW-6/7型空氣壓縮機的填料箱蓋（見附圖1）主要作用是保證與填料箱體聯(lián)接后保證密封性，對內(nèi)表面的加工精度要求比較高，對配合面的表面粗糙度要求也較高。
（二） 零件的工藝分析
共填料箱蓋有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1. φ65等一組外圓柱面及端面
這一組加工表面包括：φ65的外圓面，φ80mm及以φ75mm的外圓面，φ100的階梯外輪廓面，及7.5的密封環(huán)槽。
2. 以φ50為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ50的孔，以及其上下兩個端面。
這兩組表面有一定的位置度要求,即φ50的孔上下兩個端面與φ20的孔有垂直度要求。
由上面分析可知，加工時應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
二、 工藝規(guī)程設(shè)計
(一)確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200?？紤]在運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。
（二）基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。
（三）制定工藝路線
按照先加工基準(zhǔn)面，先面后孔、先粗后精的原則，布置工藝路線如下：
工藝路線方案:
工序Ⅰ：以φ155mm外圓及端面定位，粗車小端端面，粗車φ65mm外圓及臺階端面，錯鏜孔φ37mm和φ47mm
工序Ⅱ：以粗車后的φ65mm外圓及端面定位，粗車大端面、粗車φ155mm外圓面、粗車左端臺階面、粗車環(huán)槽、粗車φ75mm、φ80mm外圓面。粗鏜φ60H8、倒角1×45°.
工序Ⅲ：以粗車后的φ155mm外圓及端面定位半精車φ65mm外圓及臺階面。
工序Ⅳ：以φ65mm外圓定位，半精車φ155mm、φ75mm、φ80mm環(huán)槽，半精鏜φ60內(nèi)孔。
工序Ⅴ：以φ155mm外圓及端面定位，精車φ65mm外圓。
工序Ⅵ：以φ155mm外圓及端面定位精細(xì)車φ65mm外圓。
工序Ⅶ：以φ65mm外圓及端面定位，精鏜φ60內(nèi)孔、研磨內(nèi)端面、倒角。
工序Ⅷ：鉆床鉆6-φ13.5小孔、鉆M10螺紋孔。
工序Ⅸ：絲錐攻絲。
工序Ⅹ：終檢。
（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
” ZW-6/7型空氣壓縮機的填料箱蓋”；零件材料為HT200，硬度190～210HB，生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。
1、鑄件材料為HT200，機械加工余量按JB3835-85確定，有《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》可查得外圓表面及軸向加工余量，孔的加工余量由表2.3-10查得為單邊余量。
外徑方向雙邊余量2.0mm，軸向方向為2.5mm，孔的加工余量4mm（雙邊）
2、確定毛坯尺寸：上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度Ra≥1.6um, Ra≤1.6um的加工表面余量適當(dāng)增大。
（五）選擇加工設(shè)備與工藝裝備
1、選擇機床
①工序I 、 II 、 III、VI是粗車和半精車。選用臥式車床就能滿足要求。本零件尺寸不大，精度要求不高，選用最常用的C620-1型臥式車床即可。
②工序V、VI是精車和精細(xì)車還有精鏜。由于要求的精度較高，表面粗糙度較小選用精密的車床能滿足要求。故選用C616A型車床。
③工序VII鉆孔?？刹捎脤Ｓ玫姆侄葕A具在立式鉆床上加工，可選用Z518型立式鉆床。
2、選擇夾具
本零件除鉆削加工需設(shè)計專用夾具，其他工序使用通用家具即可，車床上用三爪自定心卡盤。
3、選擇刀具
①在車床上加工的工序，一般都用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀，加工灰鑄鐵零件采用YG型硬質(zhì)合金，粗加工用YG6，半精加工用YG8，精加工和精細(xì)加工用YG10，切槽宜用高速鋼。
②鉆孔用麻花鉆，攻螺紋用絲錐。
4、確定工序尺寸
（六）確立切削用量及基本工時
工序Ⅰ切削用量及基本時間的確定
1、 切削用量
本工序為粗車（車端面、外圓及鏜孔）。以知加工材料為HT200，鑄件。機床為C620-1型臥式車床，工件裝夾在三爪自定心卡盤。
①確定φ65mm外圓的切削用量 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于C620-1機床的中心高為200mm，故選用刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷槽帶倒棱型前刀面，前角γo=12°，后角αo＝6°、主偏角Kr=90°、,副偏角Kr’=10°、刃傾角λs=0°、刀尖圓弧半徑=0.8mm。
②確定切削深度ap 由于粗車單邊余量僅為1mm,可一次走刀完成，故
③確定進給量f 根據(jù)表1.4，在粗車灰鑄鐵、刀桿尺寸為16 mm×25 mm、ap≤3 mm、工件直徑為100 mm ——400 mm時，f=0.6-1.2 mm/r
按C620-1機床的進給量選擇f=0.65 mm/r。
確定的進給量尚需滿足機床進給強度的要求，故需進行校驗。
根據(jù)表1.30，C620-1機床進給機構(gòu)允許的進給力Fmax=3530N。
根據(jù)表1.23，當(dāng)灰鑄鐵170—212HBS，ap≤2 mm，f≤0.75 mm/r，Kr=45°，v=65m/min(預(yù)計)時，進給力Ff=950N.
Ff的修正系數(shù)為，，,故實際進給力為Ff=950×1.17=1111.5N,由于切削時的進給力小于機床進給允許的進給力，所選的f=0.65 mm/r可用。
④選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。
⑤確定切削速度v 切削速度v可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出。現(xiàn)采用查表法確定切削速度。
根據(jù)表1.11，當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金車刀加工灰鑄鐵時，ap≤1.8 mm，f≤0.75 mm/r時，切削速度v=71m/min。
切削速度的修正系數(shù)為KSV=0.8,Ktv=1.0,KTV=1.12,,KMV=0.85,故
V=71×0.8×1.0×0.73×1.12×0.85×0.85=33.55m/min
按C620-1機床的轉(zhuǎn)速選擇n=90r/min=1.5r/s
則實際切削速度v=44.4m/min。
最后確定切削用量為：
，f=0.65 mm/r，n=90r/min=1.5r/s，v=44.4m/min
確定車端面及臺階面的ap=1.25mm，f=0.52 mm，主軸轉(zhuǎn)速與車φ65mm外圓相同。
確定粗鏜φ37mm和φ47mm孔的切削用量 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金、直徑為20 mm的圓形鏜刀。
①確定切削深度ap
Φ47mm: ap=（47-43）/2=2mm φ37mm: ap=（37-33）/2=2mm
②確定進給量f
根據(jù)表1.5，當(dāng)粗鏜灰鑄鐵時、鏜刀直徑為20mm,鏜刀伸出長度為100 mm
時按C620-1機床的進給量，選擇f=0.20 mm/r。
③確定切削速度v
按表1.27的計算公式
式中CV=189.8,m=0.20,xv=0.15,yv=0.20,T=60min,kv=0.9×0.8×0.65=0.468,
則
對φ37mm內(nèi)孔：
對φ47mm內(nèi)孔：
2、 基本時間
①確定粗車外圓φ65mm的基本時間 根據(jù)表6.2-1車外圓基本時間為
式中 l=17mm, kr=90°,l1=2mm,l2=0,l3=0,f=0.65mm/r,
n=1.5r/s,i=1,則
②確定粗車端面的基本時間
式中 d=65mm,d1=43mm,l1=2mm,l2=4mm,l3=0,f=0.52mm/r,n=2.0r/s,i=1
則
③確定粗鏜φ37mm、φ47mm孔的基本時間 選鏜刀的主偏角xr=45°,則l1=2.5mm,l=17mm,l2=3.5mm,l3=0,f=0.2mm/r,對φ37mm孔n=5.48r/s,對φ47mm孔n=6.98r/s,i=1
對φ37mm孔
工序II切削用量及基本時間的確定
工序二 精銑φ20孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：精銑φ20上下端面。
機床：X6140臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2. 切削用量
1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。
2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min
4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。
工序三 以φ20孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴、鉸、精鉸φ20孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝12°，二重刃長度bε=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進給量
查《切》
所以，
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇
最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.5～０.８mm，壽命．
（3）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
（4）校驗扭矩功率
所以
故滿足條件，校驗成立。
３.計算工時
由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。
擴鉸和精鉸的切削用量如下：
擴鉆：
鉸孔：
精鉸：
工序四 以φ20孔為精基準(zhǔn)，鉆、擴、鉸、精鉸φ50孔，保證空的精度達(dá)到IT7。
1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝11°，二重刃長度bε=11mm,橫刀長b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進給量
查《切》
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇
最終決定選擇Z550機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.8～1.2mm，壽命
擴孔后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.9～１.４mm，壽命
鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《切》）為０.６～０.９mm，壽命
（3）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
（4）校驗扭矩功率
所以
故滿足條件，校驗成立。
擴鉸和精鉸的切削用量同理如下：
擴鉆：
鉸孔：
精鉸：
３.計算工時
所有工步工時相同。
工序五 切斷。
工序六 以φ20孔為精基準(zhǔn)，粗銑φ50孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
機床：XA5032臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae>60,深度ap<=4,齒數(shù)z=1２,故據(jù)《切削手冊》取刀具直徑do=125mm。
2. 切削用量
1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長度。
2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min
4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝110mm/s，n=281r/min,Vf=378mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=300r/min,Vfc=375mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=117.8m/min,實際進給量為fzc=V fc/ncz=0.10mm/z。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》,而機床所能提供功率為Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校驗合格。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=(72+9)/375=0.216min.
工序七 以φ20孔為精基準(zhǔn)，精銑φ50孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.07。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
機床：XA5032臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae>60,深度ap<=4,齒數(shù)z=1２,故據(jù)《切削手冊》取刀具直徑do=125mm。
2. 切削用量
1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。
2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》選f=0.5 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min
4） 計算切削速度 按《切削手冊》，將f降一級為f=0.5 mm/z。查得 Vc＝110mm/s，n=252r/min,Vf=577mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=235r/min,Vfc=600mm/s,則實際切削速度V c=600.4,實際進給量為fzc=V fc/ncz=0.21mm/z。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》,而機床所能提供功率為Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校驗合格。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=(72+9)/375=0.216min.
結(jié)果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.
工序八 以φ20孔為精基準(zhǔn)，鉆φ4孔（裝配時鉆鉸錐孔）。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=4mm，后角αo＝16°，二重刃長度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進給量
查《切》
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇
最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗校驗成功。
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.5～0.8mm，壽命．
?。?）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
（4）校驗扭矩功率
故滿足條件，校驗成立。
３.計算工時
工序九 以φ20孔為精基準(zhǔn)，鉆一個φ4孔，攻M6螺紋。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=4mm，后角αo＝16°，二重刃長度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進給量
查《切》
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇
最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗校驗成功。
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.5～0.8mm，壽命．
?。?）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
（4）校驗扭矩功率
故滿足條件，校驗成立。
３.計算工時
螺紋鉆削由于沒有手冊可查，故以鉆削切削用量及其他鉆螺紋工序估算。祥見工藝卡片。
工序十 以φ20孔為精基準(zhǔn)，銑47°凸臺。
工序十一 檢查。
其余幾步數(shù)據(jù)見工藝卡片。
三、 卡具設(shè)計
經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設(shè)計第IX道工序——鉆M6孔的鉆床卡具。本卡具將用于Z525立式鉆床。刀具為M6絲錐，以及∮4的高速鋼麻花鉆。
（一） 問題的提出
在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點應(yīng)在卡緊的方便與快速性上。
（二） 卡具設(shè)計
1． 定位基準(zhǔn)的選擇
出于定位簡單和快速的考慮，選擇∮20孔為基準(zhǔn)，即以一面上一長銷（自由度限制數(shù)：5）配合以一擋銷（自由度限制數(shù)：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機構(gòu)進行卡緊。
2． 切削力和卡緊力計算
本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。
軸向力
扭矩
由于扭矩很小，計算時可忽略。
卡緊力為
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N
使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。
3. 定位誤差分析
本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于卡具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
4. 卡具設(shè)計及操作的簡要說明
卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋卡緊機構(gòu)。
卡具上設(shè)置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。
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