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18 前蓋零件圖 1、端蓋的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1、端蓋的用途 前蓋主要用于零件的外部，起密封，阻擋灰塵的作用。故其在機器中只是起輔助作用，對機器的穩(wěn)定運行影響不是很大，其在具體加工的時候，精度要求也不是很高，加工起來也十分容易。 1.2、端蓋的技術要求： 該端蓋的各項技術要求如下表所示： 加工表面 尺寸偏差（mm） 公差及精度等級 表面粗糙度(um) 形位公差(mm) 端蓋左端面 44 IT13 12.5 ↗ 0.01 A 端蓋右端面 44 IT13 12.5 ↗ 0.01 A 端蓋中心孔 φ22 IT8 1.6 0.01 A D8孔 φ8 IT13 25 ZG1/4孔 φ11.5+ IT13 25 φ7孔 φ7 IT13 12.5 φ11孔 φ11 IT13 12.5 φ45外表面 φ45 IT13 12.5 R14弧 R14 IT13 12.5 φ76外表面 φ76 IT13 12.5 1.3、審查端蓋的工藝性 該端蓋結構簡單，形狀普通，屬一般的盤蓋類零件。主要加工表面有端蓋左、右端面，方形端面，要求其同心度度相對中心軸線滿足0.01mm，其次就是φ22孔及ZG1/4孔，φ22孔的加工端面為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；另外ZG1/4孔的加工表面雖然在圓周上，但通過專用的夾具和鉆套能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。 1.4、確定端蓋的生產(chǎn)類型 依設計題目知，該端蓋的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)（500-5000個） 2、確定毛胚、繪制毛胚簡圖 2.1選擇毛胚 端蓋在工作過程中不承受沖擊載荷，也沒有各種應力，毛胚選用鑄件即可滿足工作要求。該端蓋的輪廓尺寸不大，形狀亦不是很復雜，故采用砂型鑄造。 2.2確定毛胚的尺寸公差和機械加工余量 由表2-1至表2-5可知，可確定毛胚的尺寸公差及機械加工余量。 2.2.1公差等級 由前蓋的功用和技術要求，確定該零件的公差等級為CT=9。 2.2.2前蓋鑄造毛坯尺寸工差及加工余量 項目 機械加工余量/mm 尺寸公差/mm 毛坯尺寸/mm 備注 方形端面105*55 1.5*2=3 2.5 表2-1至表2-5 厚度37 0.5*2=1 1.8 表2-1至表2-5 方形斷面厚度18 0.5 1.7 表2-1至表2-5 φ45外圓面 0.5*2=1 2 表2-1至表2-5 φ22孔 0.5*2=1 1.7 表2-1至表2-5 2.2.3繪制端蓋毛坯簡圖 3、擬定前蓋工藝路線 3.1、定位基準的選擇 3.1.1．精基準的選擇 根據(jù)該前蓋零件的技術要求，選擇端蓋左端面和φ22孔作為精基準，零件上的很多表面都可以采用它們作基準進行加工，即遵循“基準統(tǒng)一”原則。φ22孔的軸線是設計基準，選用其作竟基準定位前蓋兩端面，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的端面跳動度要求。選用端蓋右端面作為精基準同樣是遵循了“基準重合”原則，因為該前蓋在軸向方向上的尺寸多以該端面作設計基準。 3.2.2．粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。這里選擇端蓋右端面和φ45外圓面作為粗基準。采用φ45外圓面定位加工內孔可保證孔的壁厚均勻；采用端蓋右端面作為粗基準加工左端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準。 3.2 、表面加工方法的確定 根據(jù)端蓋零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示： 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/um 加工方案 備注 φ76端面 IT11 12.5 粗銑-精銑 表1-6至表1-8 105x55端面 IT11 3.2 粗銑-精銑 表1-6至表1-8 φ45端面 IT11 12.5 粗銑-精銑 表1-6至表1-8 φ22孔 IT8 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 表1-6至表1-8 D8 IT9 25 鉆 表1-6至表1-8 4xφ7孔 IT13 12.5 鉆 表1-6至表1-8 4xφ11孔 IT13 12.5 鉆 表1-6至表1-8 φ75外圓面 IT9 3.2 粗車-半精車 表1-6至表1-8 3.3、加工階段的劃分 該前蓋加工質量要求一般，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工兩個階段。 在粗加工階段，首先將精基準（端蓋右端面和φ22孔）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他表面的精度要求；然后粗銑端蓋左端面、方形端面、車φ76外圓、1X.0.5倒角。在半精加工階段，完成端蓋左端面的精銑加工和D8孔的鉆-鉸-精鉸加工及φ11φ7孔等其他孔的加工。 3.4、工序的集中與分散 選用工序集中原則安排前蓋的加工工序。該端蓋的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置精度要求。 3.5、工序順序的安排 3.5.1機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準——前蓋左端面和φ22+0.033mm孔。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先面后孔”原則，先加工前蓋左端面，再加工φ22孔。 3.5.2．熱處理工序 鑄造成型后，對鑄件進行退火處理，可消除鑄造后產(chǎn)生的鑄造應力，提高材料的綜合力學性能。該前蓋在工作過程中不承受沖擊載荷，也沒有各種應力，故采用退火處理即可滿足零件的加工要求。 3.5.3．輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該端蓋工序的安排順序為：在、熱處理——基準加工——粗加工——精加工。 3.6、確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，下表列出了端蓋的工藝路線。 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 量具 1 熱處理——退火 2 粗銑端蓋左右端面、方形端面 立式銑床X51 端銑刀 游標卡尺 3 精銑端蓋左右端面、方形端面、 立式銑床X51 端銑刀 游標卡尺 4 粗銑底面的R5.5圓弧 立式銑床X51 端銑刀、 游標卡尺 5 粗銑后端面的R14圓弧 立式銑床X51 6 粗車、半精車φ45，φ76外圓 CA6140 外圓車刀 游標卡尺 7 車1X45倒角 CA6140 端面車刀 游標卡尺 8 鉆-鉸-精鉸φ22孔 四面組合鉆床 麻花鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 9 鉆-鉸-精鉸φ26孔 四面組合鉆床 麻花鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 10 鉆ZG1/4孔 四面組合鉆床 麻花鉆 卡尺、塞規(guī) 11 鉆4Xφ11孔 四面組合鉆床 麻花鉆、 卡尺、塞規(guī) 12 鉆4Xφ7孔 四面組合鉆床 麻花鉆、 卡尺、塞規(guī) 13 鉆-鉸-精鉸D8孔 四面組合鉆床 麻花鉆 卡尺、塞規(guī) 14 去毛刺 鉗工臺 平銼 15 清洗 清洗機 16 終檢 塞規(guī)、卡尺、百分表等 4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 在這只確定鉆-鉸-精鉸D8孔的加工余量、工序尺寸和公差。 由表2-28可查得，精鉸余量Z精鉸=0.04mm；粗鉸余量Z粗鉸=0.16mm;鉆孔余量Z鉆=7.8mm。查表1-20可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，精鉸：IT7；粗鉸：IT10；鉆：IT12。根據(jù)上述結果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.015mm;粗鉸：0.058mm;鉆：0.15mm。 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為， 精鉸：φ80+0.015mm; 粗鉸φ7.9600+0.058mm; 鉆：φ7.800+0.15mm, 5、切削用量、時間定額的計算 在這只計算鉆-鉸-精鉸D8孔此工序的切削用量和時間定額。 5.1、切削用量的計算 5.1.1鉆孔工步 1）背吃刀量的確定 取ap=7.8mm. 2) 進給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉進給量f=0.1mm/r。 3）切削速度的計算 由表5-22，按鑄鐵硬度為200~241HBS計算，切削速度v選取為12m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉速n=489.95 r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=492 r/min ,再將此轉速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度為v=3.14nd/1000=12.05m/min。 5.1.2 粗鉸工步 1）背吃刀量的確定 取ap=0.16mm。 2) 進給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉進給量f=0.4mm/r。 3）切削速度的計算 由表5-31，切削速度v選取為2m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉速n=79.62 r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=97r/min ,再將此轉速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度為v=3.14nd/1000=2.4 m/min。 5.1.3精鉸工步 1）背吃刀量的確定 取ap=0.04mm。 2) 進給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉進給量f=0.3mm/r。 3） 切削速度的計算 由表5-31，切削速度v選取為4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉速n=159.2r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=160r/min ,再將此轉速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度為v=3.14nd/1000=4.02m/min。 5.2、時間定額的計算 5.2.1．基本時間tj的計算 （1） 鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中l(wèi)=15.2mm; l2=2mm; l1=D/2*cotkr+(1~2)=7.8/2*cot54+2mm=4.8mm; f=0.1mm/r;n=392mm/r.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間。tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn=（15.2+2+4.8）/（0.1*489.85）=27s （2） 粗鉸工步 根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=3°、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08的條件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=15.2mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=(15.2mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.7min=47s。 （3） 精鉸工步 同上，根據(jù)表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得該工步的基本時間。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（8-7.96）/2=0.02的條件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=15.2mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=(15.2mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=44s。 5.2.2．輔助時間ta的計算 根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間ta與基本時間tj之間的關系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時間分別為： 鉆孔工步的輔助時間為：ta=0.15x27s=4..05s; 粗鉸工步的輔助時間為：ta=0.15x47s=7.05s; 精鉸工步的輔助時間為：ta=0.15x44s=6.6s; 5.2.3. 其他時間的計算 除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準備與終結時間。由于端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%~7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時間可按關系式（3%+3%）（tj+ta）計算，它們分別為： 鉆孔工步的其他時間為：tb+tx =6%x(27s+4.05s)=1.86s; 粗鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%x(47s+7.05s)=3.24s; 精鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%x(44s+6.6s)=3.04s; 5.2.4．單件時間tdj的計算 這里的各工序的單件時間分別為： 鉆孔工步tdj鉆=27s+4.05s+1.86s=32.91s; 粗鉸工步tdj粗鉸=47s+7.05s+3.24s=57.29s; 精鉸工步tdj精鉸=44s+6.6s+3.04s=53.64s; 因此，此工序的單件時間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=32.91s+57.29s+53.64s=143.84s。 將上述零件工藝規(guī)程設計的結果，填入工藝文件。 6.夾具設計 夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。 五 夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配，決定設計工序銑底端面的銑床夾具。 5.1 問題的提出 本夾具主要用于銑端面，本道工序加工精度要求高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 5.2 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。我們采用外圓和底面為定位基準，為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構。 5.3 切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 采用端銑刀 φ31mm z=24 機床： x51立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=12mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 5.4定位誤差分析 一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。 形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。 根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。 已知孔的形狀公差為0.28，根據(jù)經(jīng)驗公式，易知此結果符合。 5.5夾具設計及操作簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了手柄夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊，夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構。 7. 體會與展望 通過這兩個星期的學習，我在老師的指導下，取得了可喜的成績，課程設計作為《機械制造基礎》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。 本次課程設計主要經(jīng)歷了兩個階段，第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段我運用了基準選擇、機床選用等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件結構設計等方面的知識。 經(jīng)過這三個星期的設計，我基本掌握了零件的加工過程分析及工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟，學會了查找相關手冊、說明書等，以及選擇使用工藝裝備等等。 總之，這次設計使我在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎。 由于個人能力有限，所學知識還不能完全掌握，設計中還有許多錯誤和不足，請各位老師和同學們多多斧正。 通過這三個星期的學習，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還亟需提高。 8.參考文獻 [1]孟少農(nóng)主編.機械加工工藝手冊.機械工業(yè)出版社，1991 [2]李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.機械工業(yè)出版社，1993 [3]崇 凱主編.機械制造技術基礎.化學工業(yè)出版社，1993 [4]王紹俊主編.機械制造工藝設計手冊.機械工業(yè)出版社，1987 [5]黃如林主編.切削加工簡明實用手冊.化學工業(yè)出版社，2004 [6]薛源順主編.機床夾具設計.機械工業(yè)出版社，1995 [7]崇 凱主編.機械制造技術基礎課程設計指南. 化學工業(yè)出版社，2006.12 [8]陳于萍，高曉康主編.互換性與測量技術.北京高等教育出版社，2005. 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