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填料箱盖的加工工艺及专用夹具设计

K1+478〜Kl+5888段左侧片石混凝土挡土墙第1部分

填料箱盖的加工工艺及专用夹具设计

摘要

在机械制造的机械加工，检验，装配，焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和工件的质量。

本次设计主要是进行填料箱盖零件的专用夹具的设计，是对我们以往所学知识的总结和对我们所掌握知识的一次扩展。

本文主要从工艺规程的指定与夹具的设计两方面出发。

根据零件本身的特点，生产类型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。

在工艺规程方面：

确定生产类型，综合考虑其准确度高，生产效率高，消耗经济少等方面，选择一个最优方案；在夹具设计方面，因为是盖体类零件，加工①13.5孔，选择钻床加工，及060孔粗糙度的加工，选择立轴矩台磨床加工，考虑诸多因素拟订最优方案，最终完成本次设计。

关键词：

工艺规程，夹具设计，最优方案

K1+478〜Kl+5888段左侧片石混凝土挡土墙第1部分

Packingboxcoverprocessingandspecialfixture

design

ABSTRACT

Themachinemadeinthemachineprocesses,examining,assembling,weldingwithheathandietowaitcoldandhotcraftprocessin,useagreatdealoftongs,inordertothegearingprocessobject,makingitoccupyrightpositiontopromisethequalityofsparepartsandworkpiece・

Thisdesignismainlythedesignofappropriationtongswhichcarriesoncoveringbodyspareparts,istallyuptheknowledgethatwelearnbeforeandtotheonceexpandingoftheknowledgethatwecontrol.Thistextmainlysetsoutfromthedesignbothsideofthespecifyingofcraftrulesdistaneeandthetongs.Accordingtothecharacteristicsofspareparts,thefunctionproducedtypeandsparepartswhileconcretelyworkingchoicethecraftrulesdistanceandtongs」nthecraftrulesdistaneeaspect:

Assuranceproduceatype,comprehensiveconsideritsaccuratedegreehigh,produceanefficiencyishigh,consumeeconomylittleetc・aspect,choosethesuperiorproject;Designaspectinthetongs,becauseofiscoverbodyspareparts,process4）13.5bores,thechoicedrillsabedtoprocess,consideringmanyfactorstodrawupthesuperiorproject,endcompletionoriginallytimedesign.

KEYWORDS:

Thedesignbothsideofthespecifyingofcraftrulesdistance,

Thecraftrulesdistaneeaspect,Thesuperiorproject

前言1

第2章零件的分析2

1.1零件的作用1

2.2零件的工艺分析2

第2章确定毛坯、画毛坯图3

第3章工艺规程的设计4

3.1定位基准的选择4

3.1.1粗基准的选择4

3.1.2精基准的选择4

3.2制订工艺路线5

3.3选择加工设备及刀、夹、量具6

3.4加工工序设计7

第4章专用夹具设计28

4.1专用夹具设计分析19

4.1.1定位基准的选择19

4.1.2切削力及夹紧力的计算19

4.2定位误差的分析20

4.3夹具设计及操作的简要说明20结论22

谢辞23

参考文献24

前言

毕业设计是高等院校教学中的一个主要组成部分，是专业学习过程是最后的一个主要的实践性的教学环节，是完成工程师基本训练的重要环节，是培养学生独立思考和科学工作方法重要的实践性的过程。

设计的目的和要求在于培养学生综合运用所学知识和技能去分析和解决机械工程实际问题的能力.熟练生产技术的工作的一般方法，培养学生树立工程技术必备的全局观点，生产观点和经济观点。

树立正确的设计思想和严肃认真的工作态度，培养学生调查研究，查阅技术文献资料，手册进行工程运筹，图样的绘制及编写技术文件的独立工作能力.

毕业设计，通过到工厂的实际调研，对设计内容有了基本的了解,并仔细观察和了解各加工工序的加工过程，查阅了资料。

希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的技术工作打下一个良好的基础。

第［章零件的分析

1.1零件的作用

题口所给的零件是ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖（见附图l）o填料箱盖是填料箱的重要组成部分。

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鼎水封管住水到水封圈内使填料冷却。

保持水泵的正常运行。

而填料箱盖主要是与填料箱体联接后保证密封性，对内表面的加工精度要求比较高，对配合面的表面粗糙度要求也较高。

（附图如图1-1）

图1-1零件图

2.2零件的工艺分析

由已知条件：

ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖是通过和与箱座孔配合并用螺栓紧固。

长径为的活塞杆穿过该零件内孔，孔内装入填料，防止活塞杆运动时漏油；右端通过螺栓与压盖连接。

宽度为的槽装0型密封圈。

知：

该零件上的主要加匸面有外圆、端面、的孔和的螺纹。

其中孔既是装配基准乂是设计基准，加工精度和表面粗糙度一般要求较高，内外圆之间的同轴度及端面与孔的垂直度也有一定的技术要求。

题目所给填料箱盖有两处加工表面，其间有一定位置要求。

分述如下：

填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求：

（参考［4］查表1.4-28《机械制造工艺设计简明手册》）

1.以065/75（）轴为中心的加工表面。

包括：

尺寸为065/）5（）的轴，表面粗糙度为1.6,尺寸为080的与065/75（）相接的肩面，尺寸为0100/8（）与065/）5（）同轴度为0.025的面.尺寸为06OH8（）与065/）5（）同轴度为0.025的孔。

2.以06OH8（）孔为中心的加工表面。

尺寸为78与06OH8（）垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨。

3.以06OH8（）孔为中心均匀分布的12孔,6-013.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6Ho

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2章确定毛坯、画毛坯图

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性，釆用铸造。

由于年产量为2000件，属于中批生产的水平。

毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。

其中和的孔可以铸出，因此还要安放型芯。

此外，为了消除残余应力，铸造后应安排人工时效。

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：

由机械加工工艺手册表2.3-6知：

该铸件尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为G级。

外圆表面沿轴线切线方向的加工余量及公差。

考虑到外圆表面（）尺寸较多且相差不大，为简化铸造毛坯的外形，现直接按零件结构铸出阶梯轴。

除以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值，只要粗车就可满足加工要求。

内孔不易制造型芯固毛坯为实心，两内孔精度要求自由尺寸精度要求，，钻一一扩即可满足要求。

内孔以外圆面定位，然后铸出毛坯孔。

底面沟槽，釆用锤削，经过底面研磨后镇可保证其精度，取Z=0.5mmo

由机械加工工艺手册表2.3-5知：

各表面的总余量如:

表2-1：

表2-1各加工面总余量

加工而

基本尺

寸（mm）

加工余量等

级

加工余虽:

数

值（mm）

155

H

5

100

H

4

80

H

4

60

G

3

外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。

由（[4]《机械制造工艺设计3页脚内容

简明手册》表2.2-1）,长度方向偏差为mmo长度方向的余量查表2.2-4,其余量值取3.5mmo

3.（b60H8（）孔底面加工：

按照表2.3-21及2.3-23,研磨余量Z=0.010^0.014,取Z=0.010mm>磨削余量Z=0.2^0.3取Z=0.3mm>铳削余

Z=3.0—0.3—0.01=2.69mmo

4.6—孔及2—MIO—6H孔、4—M10—6H深20孔。

均为自由尺寸精度要求。

6—孔可一次性直接钻出。

攻螺纹前用麻花钻直径为巾8.5的孔然后再攻螺纹M10o（如图24、图2-2）

图24毛坯图

图2-2零件图

第3章工艺规程的设计

3.1定位基准的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

因此，根据定位基准的选用原则：

基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔来确定基准。

（参考[16]《机械制造工艺学（含机床夹具设计）》。

3.1.1粗基准的选择

对于一般轴类零件而言，按照有关的粗基准选择原则（保证某重要加工面的余量均匀，应选重要加工面为粗基准。

若工件每个表面都要求加工,为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。

）以外圆作为粗基准是完全合理的。

3.1.2精基准的选择

选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，

4页脚内容

并使夹具结构简单，工件装夹方便。

按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随着孔的加工，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：

当中心孔直径较小时，可以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。

釆用锥堵或锥套心轴。

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。

3.2制订工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的儿何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑釆用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。

部分釆用专用刀具和专一量具。

并尽量使工序集中来提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

综合考虑，确定加工工艺路线如下（参考［16］《机械制造工艺学（含机床夹具设计）》）：

工序1车削左右两端面。

工序2粗车（t）65,（I）85,<1）75,

（1）155,（I）100外圆及倒角。

工序3钻小30孔、扩

（1）32孔，總<1）43孔。

工序4钻6-<1）13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹

工序5精车65外圆及与80相接的端面.

工序6粗、精、细僮（I）60H8（孔。

工序7铳

（1）60孔底面

工序8磨巾60孔底面。

工序9fl<1）60孔底面沟槽。

工序10研磨

（1）60孔底面。

工序11去毛刺，终检。

以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。

3.3选择加工设备及刀、夹、量具

1.工序1、2是粗车。

选用卧式车床就能满足要求。

本零件尺寸不大，精度要求不高，选用最常用的C620-1型卧式车床即可。

在车床上加工灰铸铁零件采用YG型硬质合金，粗加工用YG6,,切槽宜用高速钢。

釆用三爪卡盘装夹，游标卡尺测量。

2.工序5是精车和精细车还有精锤。

由于要求的精度较高，表面粗糙度较小选用精密的车床能满足要求。

故选用C616A型车床。

精加工刀具用YG10,釆用三爪卡盘装夹，游标卡尺测量。

3.工序3、4是钻孔。

可釆用专用的分度夹具在立式钻床上加工，可选用Z3025型摇臂钻床。

工序3刀具采用麻花钻（l>25mm,扩孔钻①32mm,£忽孔钻①47mm,工序4采用麻花钻O12.5mm,麻花钻①8.5mm,攻螺纹釆用丝锥M10,孔径用游标卡尺测量，螺孔用螺纹塞规检验，采用专用夹具。

4.工序6、8是镇孔，工序6釆用金刚镇床C730,工序8采用£堂床T68即可。

选择YG30镇刀，专用夹具，游标卡尺，塞规。

5.工序7是铳削，釆用卧式铳床X63即可。

选择端面铳刀①8,专用夹具，游标卡尺。

6.工序9是磨削，可釆用内圆端面磨床MD1158磨床。

采用砂轮G36YA6N20X6X8,表面粗糙度仪，专用夹具。

7.工序10是研磨，釆用研磨机即可。

采用金刚玉微粉，表面粗糙度仪，专用夹具。

确定工序尺寸如下表3-1（参考［4］《机械制造工艺设计简明手册》）：

表3-1工序尺寸

加工表

面

工序双边

余量

工序尺寸及公差

表而粗糙度

精

粗

半精

精

1

精

外圆

155+

0.16

6

・3

•

•

.25

66・5・

0.30

65.5+

0.06

65+0.

013

6

・3

1

・6

37+0.

039

6

・3

47+0.

039

6

・3

75+0.

046

6

・3

80+0.

046

6

・3

1

64+0.

30

62+0.

0.15

60+0.

046

6

・3

1

・6

7.5X4

7.5+1

.30

6

・3

137

137+

0.30

6

・3

78

78+0.

30

6

・3

1

.6

0

.4

3.4加工工序设计

工序I：

车削端面、外圆如图3-1：

图34填料箱盖

本工序釆用计算法确定切削用量、加工条件。

0

工件材料：

HT200,铸造。

加工要求：

粗车巾65、（b155端面及

（1）65、4）80、

（1）75、

（1）100,

（1）155外圆，表面粗糙度值R为6.3。

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°=12r=0.5mmoit®切削用量。

1.粗车巾65、

（1）155两端面

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l',a=2mm计。

长度加工方向取IT12级，取mmo确定进给量f:

根据（［3］《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①160时。

f=0.5〜0.7mm/r

按C620—1车床说明书（见10.《切削手册》表1.30）取f=0.5mm/r计算切削速度：

按（10.《切削手册》表1.27），切削速度的

计算公式为V=（m/min）

=1.58,=0.15产0.4,修正系数见（［10］《切削手册》表1.28）,

确定机床主轴转速n===253（r/min）

按机床说明书（见⑼《工艺手册》表4.2—8）与253r/min相近的机床转速选取305r/mino

实际切削速度V=80m/min

计算切削工时，取L==42mm?

L=3mm/L=0mm丄=0mm

t==0.59（min）

2.粗车

确定机床主轴转速：

n===133（r/min）

按机床说明书（见⑼《工艺手册》表4.2-8）与133r/min相近的机床转速选取150r/mino转速有120r/min及150r/min。

现选取150r/min。

如果选120m/min,则速度损失较大。

所以实际切削速度V=75.4m/min

计算切削工时⑷，取L==80mm,L=3mm丄=0mm,L=0mm

t==2.21（min）

8页脚内容

工序II：

粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角（如图3-2）

图3-2填料箱盖

切削深度:

先84车至80以及104车至100o

进给量：

见（［10］《切削手册》）表1.4

V=（m/min）

=66.7（m/min）

确定机床主轴转速：

n===204（r/min）

按机床选取（参考［14］《金属切削机床设计》）n=230r/mino所以实际切削速度V===75.1m/min

主切削力F=CFafvk

式中：

CF=900,x=1.0/y=0.75zn=-0.15

k=（

k=0.73

所以F=900

切削时消耗功率P=

由（［10］《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,所以机床功率足够，可以正常加工。

检验机床进给系统强度:

已知主切削力F=598N川|［10］《切削手册》径向切削力FF=CFafVk

式中：

门，

k=（

k=0.5

所以F=530

而轴向切削力F=CFafvk

式中：

CF=450,x=1.0/y=0.4zn=0

k=（

k=1.17

轴向切削力F=450

取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数u=0.1,则由（［10］《切削手册》）切削力在纵向进给机构可承受的最大纵向力为3550N,故机床进给系统可正常工作。

切削工时：

*

式中：

L=105mm/L=4mm,L=0

所以t=

1.粗车65外圆

实际切削速度V=

计算切削工时由（［10］《切肖I］手册》），取L=17mm/L=3mmz

L=0mm

2.粗车75外圆

取n=305r/min

实际切削速度V==

计算切削I】时⑷，取L=83mm,L=3mm,L=Omm

t=

3.粗车100外圆

取n=305r/min

实际切削速度V==

计算切削II时⑷，取L=15mm/L=3mm/L=0mm

t=

4.车槽.采用切槽刀，

采用切槽刀，r=0.2mm

根据（［15］《机械加工工艺师手册》表27-8）

取f=0.5mm/rn=305r/min

计算切削I】时：

L=9mm,L=3mm,L=0mm

工序III钻扩mm.及铉孔。

转塔机床C365L（如图3-3）

图3-3填料箱盖

1.钻孔

选择进给量f=0.41mm/r

选择切削速度（见［10］《切削手册》表2.7）

V=12.25m/min

（见［10］《切削手册》表2.13及表2.14,按5类加工性考虑）

按机床选取:

=136r/min（按［9］《工艺手册》表4.2-2）

则实际切削速度

切削」:

时计算：

，=10mm,=4mm

2.钻孑Lmm

根据有关资料介绍（参考［11］《机械设计手册》），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（［10］《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

所以实际切削速度：

切削工时计算：

，，

3.铉圆柱式沉头孔

根据有关资料介绍（参考［12］《金属切削原理与刀具》），铉沉头孔时

进给量及切削速度约为钻孔时的故

f=

按机床取f=0.21mm/r

r=

按机床选取：

所以实际切削速度为：

切削工时计算：

，，

工序IV钻6—13.5,2-M10-6H,4-M10-6H深孔深24（如图3・4）

图3-4填料箱盖

1•钻6-13.5

f=0.35mm/rV=17mm/min

所以n==401（r/min）

按机床选取：

所以实际切削速度为：

切削工时：

，，

则：

=

t=6t=60.157=0.942min

2.钻2底孔①8.5

f=0.35mm/r

v=13m/min

所以n==487r/min

按机床选取

实际切削速度

切削工时,,贝I」：

3.4深20,孔深24,底孔①8.5

f=0.35mm/rv=13m/min

所以n==487r/min

按机床选取

实际切削速度

切削工时，，

则：

=

4.攻螺纹孔2

r=0.2m/s=12m/min

所以

按机床选取

则实际切削速度

计算工时，，

则：

=

5.攻螺纹4-M10

r=0.2m/s=12m/min

所以

按机床选取则

实际切削速度

计算工时，，

则：

=

工序V：

精车O65mm的外圆及与O80mm相接的端面（如图3-5）

图3-5填料箱

车床：

C616

1.精车端面

车床：

C620-1

Z=0.4mm

计算切削速度：

按（［10］《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（［10］《切削手册》表1.28）,所以：

按机床说明书（见⑼《工艺手册》表4.2-8）选择1200r/min

所以实际切削速度

由（［9］《工艺手册》）则计算切削工时

979

则：

=

2.精车①65外圆

2Z=0.3f=0.1mm/r

式中，，修正系数见（［10］《切削手册》表1.28及参考［4］《机械

制造工艺设计简明手册》），所以：

所以实际切削速度

计算切削工时，，

则：

=

3.精车外圆①100mm

2Z=0.3mmZ=0.15mmf=0.1mm/r

取

实际切削速度

计算切削工时，，

则：

=

工序VI：

精、粗、细mm孔（如图3-6）

图3・6填料箱盖

1.粗锂孔至①59.5mm

2Z=4.5mm

则Z=2.25mm

查有关资料,确定金刚镇床的切削速度为v=35m/min,f=0.8mm/min山于T740金刚锤主轴转数为无级调数，故以上转数可以作为加工时使