填料箱蓋機械加工工藝規(guī)程設計【含CAD圖紙說明書工藝工序卡片】
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機械制造工藝學課程設計任務書
題目: 設計” 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. 結構設計零件圖 1張
6. 課程設計說明書 1張
序言
機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學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計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。
由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。
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，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。
二、 工藝規(guī)程設計
(一)確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200。考慮在運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。
（二）基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，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）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應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。。
（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。
（三）制定工藝路線
按照先加工基準面，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增大。
（五）選擇加工設備與工藝裝備
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。可采用專用的分度夾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，一般都用硬質合金車刀和鏜刀，加工灰鑄鐵零件采用YG型硬質合金，粗加工用YG6，半精加工用YG8，精加工和精細加工用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硬質合金可轉位車刀，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機床進給機構允許的進給力Fmax=3530N。
根據(jù)表1.23，當灰鑄鐵170—212HBS，ap≤2 mm，f≤0.75 mm/r，Kr=45°，v=65m/min(預計)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選擇車刀磨鈍標準及耐用度 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?，F(xiàn)采用查表法確定切削速度。
根據(jù)表1.11，當用YG6硬質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，鉆、擴、鉸、精鉸φ20孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達到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）鉆頭磨鈍標準及壽命
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，鉆、擴、鉸、精鉸φ50孔，保證空的精度達到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）鉆頭磨鈍標準及壽命
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，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，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，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）鉆頭磨鈍標準及壽命
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，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）鉆頭磨鈍標準及壽命
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，銑47°凸臺。
工序十一 檢查。
其余幾步數(shù)據(jù)見工藝卡片。
三、 卡具設計
經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設計第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，本步的重點應在卡緊的方便與快速性上。
（二） 卡具設計
1． 定位基準的選擇
出于定位簡單和快速的考慮，選擇∮20孔為基準，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角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。
4. 卡具設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。
卡具上設置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。
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