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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(jī)器中只是起輔助作用，對(duì)機(jī)器的穩(wěn)定運(yùn)行影響不是很大，其在具體加工的時(shí)候，精度要求也不是很高，加工起來(lái)也十分容易。
1.2、端蓋的技術(shù)要求：
該端蓋的各項(xiàng)技術(shù)要求如下表所示：
加工表面
尺寸偏差（mm）
公差及精度等級(jí)
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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀普通，屬一般的盤(pán)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(duì)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(guò)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(guò)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(jī)床加工，通過(guò)銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求。由此可見(jiàn)，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(shè)計(jì)題目知，該端蓋的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)（500-5000個(gè)）
2、確定毛胚、繪制毛胚簡(jiǎn)圖
2.1選擇毛胚
端蓋在工作過(guò)程中不承受沖擊載荷，也沒(méi)有各種應(yīng)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(fù)雜，故采用砂型鑄造。
2.2確定毛胚的尺寸公差和機(jī)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(jī)械加工余量。
2.2.1公差等級(jí)
由前蓋的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為CT=9。
2.2.2前蓋鑄造毛坯尺寸工差及加工余量
項(xiàng)目
機(jī)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(jiǎn)圖
3、擬定前蓋工藝路線
3.1、定位基準(zhǔn)的選擇
3.1.1．精基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)該前蓋零件的技術(shù)要求，選擇端蓋左端面和φ22孔作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。φ22孔的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作竟基準(zhǔn)定位前蓋兩端面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的端面跳動(dòng)度要求。選用端蓋右端面作為精基準(zhǔn)同樣是遵循了“基準(zhǔn)重合”原則，因?yàn)樵撉吧w在軸向方向上的尺寸多以該端面作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
3.2.2．粗基準(zhǔn)的選擇
作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)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(zhǔn)。采用φ45外圓面定位加工內(nèi)孔可保證孔的壁厚均勻；采用端蓋右端面作為粗基準(zhǔn)加工左端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。
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(jí)
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(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工兩個(gè)階段。
在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（端蓋右端面和φ22孔）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)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(wàn)能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)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(shí)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(duì)位置精度要求。
3.5、工序順序的安排
3.5.1機(jī)械加工工序
（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)——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(duì)鑄件進(jìn)行退火處理，可消除鑄造后產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能。該前蓋在工作過(guò)程中不承受沖擊載荷，也沒(méi)有各種應(yīng)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?yàn)椋涸?、熱處理——基?zhǔn)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(chǔ)上，下表列出了端蓋的工藝路線。
工序號(hào)
工序名稱
機(jī)床設(shè)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(biāo)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(biāo)卡尺
4
粗銑底面的R5.5圓弧
立式銑床X51
端銑刀、
游標(biāo)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(biāo)卡尺
7
車1X45倒角
CA6140
端面車刀
游標(biāo)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(tái)
平銼
15
清洗
清洗機(jī)
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(jí)為，精鉸：IT7；粗鉸：IT10；鉆：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)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(shí)間定額的計(jì)算
在這只計(jì)算鉆-鉸-精鉸D8孔此工序的切削用量和時(shí)間定額。
5.1、切削用量的計(jì)算
5.1.1鉆孔工步
1）背吃刀量的確定 取ap=7.8mm.
2) 進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.1mm/r。
3）切削速度的計(jì)算 由表5-22，按鑄鐵硬度為200~241HBS計(jì)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(zhuǎn)速n=489.95 r/min ,參照Z(yǔ)525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=492 r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)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(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4mm/r。
3）切削速度的計(jì)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(zhuǎn)速n=79.62 r/min ,參照Z(yǔ)525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=97r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)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(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3mm/r。
3） 切削速度的計(jì)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(zhuǎn)速n=159.2r/min ,參照Z(yǔ)525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=160r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=3.14nd/1000=4.02m/min。
5.2、時(shí)間定額的計(jì)算
5.2.1．基本時(shí)間tj的計(jì)算
（1） 鉆孔工步
根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時(shí)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(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)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(shí)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(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)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(shí)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(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(15.2mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=44s。
5.2.2．輔助時(shí)間ta的計(jì)算
根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時(shí)間ta與基本時(shí)間tj之間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時(shí)間分別為：
鉆孔工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x27s=4..05s;
粗鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x47s=7.05s;
精鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x44s=6.6s;
5.2.3. 其他時(shí)間的計(jì)算
除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間和輔助時(shí)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作的時(shí)間、休息與生理需要的時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作的時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%~7%，休息與生理需要時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時(shí)間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計(jì)算，它們分別為：
鉆孔工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(27s+4.05s)=1.86s;
粗鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(47s+7.05s)=3.24s;
精鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(44s+6.6s)=3.04s;
5.2.4．單件時(shí)間tdj的計(jì)算
這里的各工序的單件時(shí)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(shí)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(shè)計(jì)的結(jié)果，填入工藝文件。
6.夾具設(shè)計(jì)
夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過(guò)程中。在現(xiàn)代化的機(jī)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(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。
五 夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計(jì)工序銑底端面的銑床夾具。
5.1 問(wèn)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(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)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(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)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(zhǔn)。我們采用外圓和底面為定位基準(zhǔn)，為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，決定用簡(jiǎn)單的螺母作為夾緊機(jī)構(gòu)。
5.3 切削力及夾緊力計(jì)算
（1）刀具： 采用端銑刀 φ31mm z=24
機(jī)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(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)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(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 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(jí)數(shù)為6.8級(jí)
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)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(shí)，各個(gè)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(shí)造成的加工表面相對(duì)工序基準(zhǔn)的誤差。
形成原因有兩個(gè)，一是由于定位基準(zhǔn) 與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而造成。二是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)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(yàn)公式，易知此結(jié)果符合。
5.5夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了手柄夾緊方式。本工序?yàn)殂娗邢饔嗔啃?，切削力小，所以一般的手?dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
7. 體會(huì)與展望
通過(guò)這兩個(gè)星期的學(xué)習(xí)，我在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績(jī)，課程設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。
本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段，第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、機(jī)床選用等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
經(jīng)過(guò)這三個(gè)星期的設(shè)計(jì)，我基本掌握了零件的加工過(guò)程分析及工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟，學(xué)會(huì)了查找相關(guān)手冊(cè)、說(shuō)明書(shū)等，以及選擇使用工藝裝備等等。
總之，這次設(shè)計(jì)使我在基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問(wèn)題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。
由于個(gè)人能力有限，所學(xué)知識(shí)還不能完全掌握，設(shè)計(jì)中還有許多錯(cuò)誤和不足，請(qǐng)各位老師和同學(xué)們多多斧正。
通過(guò)這三個(gè)星期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識(shí)的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還亟需提高。
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