端盖零件的工艺流程及专用夹具的设计

机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 说 明 书

专业班级 机械设计制造及其自动化1111班 设计题目 端盖零件的工艺流程及专用夹具的设计

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成绩评定 等 级

评阅签字 评阅日期

湖北文理学院理工学院机械与汽车工程系

2014年6月12

目录

附录一 零件加工工序

卡………………………………………………………………………………17 附

录

二

零

件

图

及

夹

具

装

图…………………………………………………………………………25

配

1端盖零件的用途、技术要求及工艺分析

1.1 端盖的用途

端盖应用广泛，是非常重要的机械零件之一。端盖的一般作用是：（a）轴承外圈的轴向定位；（b）防尘和密封，除本身可以防尘和密封外，也常和密封件配合以达到密封的作用；（c）位于车床电动机和主轴箱之间的端盖，主要起传递扭矩和缓冲吸震的作用，使主轴箱的转动平稳。

因此该零件应具有足够的强度、钢度耐磨性和韧性，以适应端盖的工作条件。该零件的主要工作表面为左右端面以及左端面的外圆表面，在设计工艺规程时必须重点考虑。端盖加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命等。

1.2 端盖的工艺性分析

0.025分析零件图可知，端盖的4个端面和250的内圆均要求车销加工；零件左、

右端面为平面，可以防止加工过

0.0250。030程中铸件偏斜；另外，该零件除主要表面（250孔、100及4台阶孔、0.040750.120外圆和端盖右端端面）外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床

加工，通过车削，铣削，钻床的粗加工就可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法加工出来。即该零件的工艺性能良好。

2 确定毛坯、绘制毛坯简图

2.1 选择毛坯

由于该零件的结构比较简单，在工作工程中不会受很大的力。由于该端盖在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其强度和冲击韧度，和较好的组织，毛坯选用铸件，该端盖的轮廓尺寸不大，为提高生产率和铸件精度，采用机器造型方法

铸造毛坯，选择HT150。HT150灰铸铁具有良好的铸造性、减震性、耐磨性和切削加工性能，适合铸造该端盖零件。

该零件各表面的加工余量是由各个表面的粗糙度、加工方法以及加工等级来确定的。具体方法及结果如下：

0。0252.1.1 250内圆加工余量的确定

工序名称 半精工序加工余量工序尺寸/mm /mm 0.09 25.00 24.91 24.50 尺寸公差/mm 表面粗糙度/μm 3.2 3.2 镗 精镗 毛坯 0.41 2.1.2 左端凸起端面的加工余量的确定

工序名称 粗车 毛坯 工序加工余量/mm 0.7 工序尺寸/mm 59．4 60.1 尺寸公差/mm 表面粗糙度/μm 6.3 2.1.3 右端面加工余量的确定

工序名称 工序加工余量工序尺寸/mm /mm 尺寸公差/mm 表面粗糙度/μm

半精铣 精铣 毛坯 0.5 0.9 58 58.5 59.4 3.2 6.3 2.1.4 左端环面加工余量的确定

工序名称 粗铣 毛坯 工序加工余量工序尺寸/mm /mm 0.7 51 51.7 尺寸公差/mm 表面粗糙度/μm 12.5 2.1.5 左端凸起外圆面加工余量的确定

工序名称 半精车 粗车 毛坯 工序加工余量工序尺寸/mm /mm 0．5 0.9 37.5 38 38.9 尺寸公差/mm 表面粗糙度/μm 3.2 6.3 2.1.6 其余尺寸的加工

4孔也可直接钻出，4×9孔可以直接钻出，再利用锪钻加工14孔，再用锪钻加工10孔。

2.2 绘制毛坯图·

图2-1毛坯图

3 工艺路线的确定

3.1 定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

3.1.1 粗基准的选择

以右端非加工面和左端面为主要的定位粗基准 3.1.2 精基准的选择

考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以精加工后的25孔中心轴线为主要的定位精基准。

3.2 表面加工方法的确定

图3.2

加工表面 端盖左端凸起端 面 端盖左端凸起外 圆面 左端环面 越程槽 端盖右端面 3.2 铣 12.5 3.2 铣 粗镗-半精25内圆 尺寸精度等级 表面粗糙度Ra/um 12.5 加工方案 备注 粗车 粗车-半精 3.2 车 粗铣―半精 粗铣 粗铣-半精 3.2 镗 6.3 12.5 12.5 12.5 钻-锪 钻 钻-锪 钻 4×10台阶大孔 4×9台阶小孔 右端10台阶大孔 右端4台阶小孔

3.3 加工工序的安排

3.3.1 主要加工工序

（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准—25内圆中心轴线。 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原则，先加工端盖右端面，后加工端盖左端环面。 （4）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖端面，再加工端盖的各孔。 3.3.2 辅助加工工序

由于加工零件为端盖，材料为HT150，主要面进行热处理工序，当加工完主要平面后，可安排一次中检。加工完后，需去除毛刺，在安排清洗和终检工序。

3.4 确定工艺路线

在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，列出端盖的工艺路线。

表X：端盖的工艺路线及设备、工装的选用 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 工序名称 粗镗、半精镗25内圆 粗车左端凸起端面 粗铣、半精铣右端面 钻4×9孔、锪14孔 粗铣左端环面 铣越程槽 机床设备 卧式镗床 车床CA6140 铣床X51 钻床Z525 铣床X51 铣床X51 刀具 高速钢镗刀 车刀 端铣刀 麻花钻、锪钻 端铣刀 周铣刀 量具 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 深度游标卡尺 游标卡尺 深度游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 双面游标卡尺 粗车、半精车左端凸起车床CA6140 外圆车刀 外圆 车倒角 车床CA6140 车刀 麻花钻、锪钻4孔、锪10孔 钻床Z525 钻

10 11 12 13 14 15 去毛刺 热处理—端盖圆柱表面淬火、低温回火 校正 中检 清洗 终检 钳工台 淬火机 钳工台 清洗机 平挫 手锤 塞规、百分表、卡尺等 塞规、百分表、卡尺等 4 机床设备及工艺装备的选用

4.1 机床设备的选用

考虑到本文的端盖零件精度要求不是很高，本文采用的机床主要有：卧式镗床、车床CA6140、铣床X51、钻床Z525等。

4.2 工艺装备的选用

根据以上机床设备进行加工时，要选用的工艺装备有车刀、钻头、锪钻、百分表、游标卡尺等。

5 切削用量及工时定额的计算

5.1 工序1：粗镗、半精25内圆

5.1.1 粗镗孔至24.82，

2Z=0.82mm则 Z=0.41mm

查有关资料，确定镗床的切削速度为v=40m/min，f=0.3mm/min由于卧式镗床主轴转数为无级调数，故以上转数可以作为加工时使用的转数。

l58mm，l12mm，l24mm

则：

5.1.2 半精镗孔至25

2Z=0.18mm，Z=0.09mm f=0.2mm/r v=40m/min 计算切削工时

l58mm，l12mm，l24mm

则：

tml1l2li5824138snwf=5090.2

5.2 工序2：粗车左端凸起端面

工件材料：HT150，铸造。

加工要求：粗车75端面及表面粗糙度值Ra为12.5。 机床：卧式车床CA6140。 刀具：刀片材料为YG6

确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为0.7mm，加工等级取IT12级，取，

v=20m/min d=75mm 则，

卧式车床CA6140为无级调整，可取， v85r/min。

计算切削工时l37.5mm，则：

tml37.566snf=850.4

5.3 工序3：粗铣、半精铣右端面

铣床：X51

铣刀：选用立铣刀d=16mm、齿数Z=5 5.3.1 粗铣至59.4-58.5mm

参照有关手册，确定切削速度： v=19m/min f=0.2mm/r，

采用X51立式铣床，根据机床使用说明书，取 故实际切削速度为： 当

nw380r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为

L=18mm

5.3.2 半精铣至58.5-58mm

参照有关手册，确定切削速度： v=19m/min f=0.1mm/r

采用X51立式铣床，根据机床使用说明书，取 故实际切削速度为： 当

nw380r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为

L=18mm 5.3.3 倒角C1

采用锪钻。 5.3.4 钻49孔

参照有关手册，确定： f=0.1mm/r V=16mm/min 所以，

1000Vn=4=1273r/min

根据机床说明书，取; 所以实际切削速度为： 切削工时，

l12.44mm，l20mm，l15mm

则：

tml1l2l2.440158.5snwf=12250.1

5.3.5 锪钻14孔

参照有关手册，确定：

f=0.1mm/r v=4m/min

1000v所以，n==91r/min

x14根据机床说明书，取; 则实际切削削工时

l9mm，l11mm，l20mm

则：

tl1l2l9160snwf=1000.1

5.4 工序4：粗铣左端环面及越程槽

5.4.1 粗铣左端环面至51.7-51mm

参照有关手册，确定： f=2mm/r v=28.8m/min d=115mm 取， n=80

机床可直接选取

则计算工时，

l15mm，l12mm，l20mm

则：

tl1l2l2020nwf=800.282.5s

5.4.2 粗铣越程槽

参照有关手册，确定： f=0.4mm/r V=25m/min d=75mm 所以，

1000vn=75=106r/min

根据机床说明书，取： 则，

l1.4mm，l12mm，l24mm

则：

tl1l2l1.424nwf=1000.411.1s

5.5 工序5：粗车，半精车凸台外圆

5.5.1 粗车凸台外圆至77mm

参照有关手册，确定： f=0.3mm/r v=24 d=75mm

计算切削工时

l4mm，l13mm，l20mm

则：

tl1l2li304341.2snwf=1020.3

5.5.2 半精车凸台外圆至76.0-75mm

参照有关手册，确定： f=0.25mm/r v=25m/min d=75mm

计算切削工时

l4mm，l13mm，l20mm

则：

tl1l2li430231.7snwf=1060.25

5.6 工序6：钻4孔、及锪10孔

5.6.1 钻4孔

参照有关手册，确定： f=0.2mm/r

v=12.25m/min[5]

ns1000v100012.25398(r/min)dw4[4]

根据机床说明书，取：

nw=400r/min所以实际切削速度 切削工时计算：

l15mm，l12.5mm，l20mm

tll1l2nwf152.5013.13min=4000.2

5.6.2锪10孔

根据有关资料介绍，锪孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/2-1/3，故

d=10mm

按机床选取：

所以实际切削速度为： 切削工时计算：

l12.5mm，l20mm，l12mm

6 夹具设计

6.1 夹具设计任务

所要加工的部位是4、10台阶孔，该工件的材料为HT150，毛坯为铸件，所选用的机床为Z525型立式钻床，成批生产规模。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。因此要为此工序设计专用夹具

6.2 确定夹具的加工方案

6.2.1 确定夹具的结构方案

（1）确定定位元件

根据工序简图规定的定位基准，选用一面双销定位方案，长定位销与工件定位孔配合，限制四个自由度，定位销轴肩与工件定位端接触，限制一个自由度，削边销与工件一通孔接触限制一个自由度，实现工件正确定位。定位孔与定位销的配合尺寸取25。对于工序尺寸20mm取工件右端作为工序基准不便于装夹，而且精度要求较低，故选择工件左端为定位基准。

（2）确定导向装置

本工序要求被加工孔依次进行钻、铰等2个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件……

（3）确定夹紧机构 此夹具选用螺栓夹紧机构。

6.2.2 具装配图上标注尺寸、配合及技术要求

（1）确定元件之间的尺寸，定位销与削边销中心距尺寸无公差要求。标注尺寸为55mm。

（2）根据工序简图上规定的被加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定位销定位环面（轴间）之间的尺寸取为38mm。

（3）钻套中心线对定位销中心线的位置公差取0.03mm。 （4)定位销中心线与夹具底面的平行度公差取为0.02mm。

（5)注关键件的配合尺寸：φ10F7、φ15g6、φ22r6、φ25f6、φ8n6、φ20r6、φ9F7。

参考文献

1、王启平.机床夹具设计（第二版）.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000.5 2、秦国华、张卫红.机床夹具的现代设计方法.北京：航空工业出版社，2006.11 3、邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京：机械工业出版社，2004.8 4、周开勤.机械零件手册（第五版）.北京高等教育出版社，2001.7