西安工业大学
题 目： 填料箱盖零件的机械加工工艺规程
及工艺装备设计
班 级：
学 号：
姓 名：
指导教师：
完成日期：
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Ф13.5孔，选择钻床加工，考虑诸多因素拟订最优方案，最终完成本次设计。
目 录
1 零件的分析................................................................................... 1
1.1 零件的作用......................................................................... 1
1.2 零件的工艺分析................................................................. 1
2 机械加工工艺规程设计................................................................... 1
2.1 毛坯的制造形式................................................................. 1
2.2 基准面的选择.................................................................... 2
2.2.1 粗基准的选择......................................................... 2
2.2.2 精基准的选择......................................................... 2
2.3 制订工艺路线.................................................................... 2
2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定...................... 3
2.5 确定切削用量.................................................................... 4
2.5.1 工序Ⅰ：车削端面、外圆....................................... 4
2.5.2 工序Ⅱ：粗车
65,80,75,100外圆以及槽和倒角 5
2.5.3工序Ⅲ 钻扩
mm、及
孔。Z3025摇臂钻床 7
2.5.4 工序Ⅳ 钻6—
13.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24 8
2.5.5 工序Ⅴ：精车Φ65mm的外圆及与Φ80mm相接的端面 9
2.5.6工序Ⅵ：精、粗、细镗
mm孔................. 11
2.5.7 工序Ⅶ：铣Φ60孔底面........................................ 12
2.5.8 工序Ⅷ：磨Φ60孔底面........................................ 12
2.5.9工序Ⅸ： 镗Φ60mm孔底沟槽.................................. 12
2.5.10 工序Ⅹ： 研磨Φ60mm孔底面............................. 12
3指定工序的专用机床夹具设计........................................................ 13
3.1 问题的指出........................................................................ 13
3.2 夹具设计.......................................................................... 13
3.2.1 定位基准的选择...................................................... 13
3.2.2 切削力及夹紧力的计算......................................... 13
3.3 定位误差的分析............................................................. 14
3.4 夹具设计及操作的简要说明............................................... 14
4.方案综合评价与结论..................................................................... 15
5. 本次课程设计体会与展望............................................................ 15
参考资料........................................................................................... 16
1 零件的分析
1.1 零件的作用
题目所给定的零件是填料箱盖，其主要作用是保证对箱体起密封作用，使箱体在工作时不致让油液渗漏。
1.2 零件的工艺分析
填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求：
1.以ф65h5（
）轴为中心的加工表面。
包括：尺寸为ф65h5（）的轴，表面粗糙度为1.6, 尺寸为ф80的轴与ф65h5（）相接的肩面, 尺寸为ф100f8(
)与ф65h5（）同轴度为0.025的面. 尺寸为ф60H8(
)与ф65h5（）同轴度为0.025的孔.
2.以ф60H8(+0.046 0)孔为中心的加工表面.
尺寸为78与ф60H8(+0.046 0)垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨.
3. 以ф60H8(+0.046 0)孔为中心均匀分布的12孔,6-ф13.5,4-M10-6H深20，孔深24及2-M10-6H.
4.其它未注表面的粗糙度要求为6.3,粗加工可满足要求
2 机械加工工艺规程设计
2.1 毛坯的制造形式
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,采用铸造。生产类型:中批或大批大量生产。
2.2 基准面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。也是保证加工精度的关键。
2.2.1 粗基准的选择
对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）
2.2.2 精基准的选择
按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，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：
1.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。
2.采用锥堵或锥套心轴。
3.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。
2.3 制订工艺路线
工艺路线确定如下：
工序Ⅰ 车削左右两端面。
工序Ⅱ 粗车ф65，ф80，ф75，ф155，ф100，ф91外圆及倒角。
工序Ⅲ 钻ф30孔、扩ф32孔，扩ф47孔。
工序Ⅳ 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹.
工序Ⅴ 精车Ф65外圆及与Ф80相接的端面.
工序Ⅵ 粗、精、细镗ф60H8（
孔。
工序Ⅶ 铣ф60孔底面
工序Ⅷ 磨ф60孔底面。
工序Ⅸ 镗ф60孔底面沟槽。
工序Ⅹ 研磨ф60孔底面。
工序Ⅺ 终检。
以上工艺过程详见械加工工艺过程卡片
2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“填料箱盖”零件材料为HT200钢，硬度为HBW190~241，毛坯质量约为5kg，生产类型为中批生产，采用机器造型铸造毛坯。
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：
1）.外圆表面(ф65、ф80、ф75、ф100、ф91、ф155)考虑到尺寸较多且相差不大，为简化铸造毛坯的外形，现直接按零件结构取为ф84、ф104、ф160的阶梯轴式结构，除ф65以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值为R
6.3um,只要粗车就可满足加工要求。
2）.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称〈〈工艺手册〉〉表2.2-1,铸件轮廓尺寸(长度方向>100~160mm,故长度方向偏差为
mm.长度方向的余量查表2.2-4,其余量值规定为3.0至3.5 mm.现取3.0 mm。
3）.毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，R为6.3,钻孔再扩孔即可满足要求。
4）.内孔ф60H8()。要求以外圆面ф65h5（）定位，铸出毛坯孔ф59。
5) ф60H8()孔底面加工.
按照<<工艺手册>>表2.3-21及2.3-23
研磨余量 Z=0.010~0.014 取Z=0.010
磨削余量 Z=0.2~0.3 取Z=0.3
铣削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69
6).底面沟槽.采用镗削,经过底面研磨后镗可保证其精度.
Z=0.5
7) 6×ф13.5孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均为自由尺寸精度要求。
2.5 确定切削用量
2.5.1 工序Ⅰ：车削端面、外圆
本工序采用计算法确定切削用量
加工条件：工件材料：HT200，铸造。
加工要求：粗车ф65、ф155端面及ф65、ф80、ф75、ф100，ф155外圆，表面粗糙度值为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°
计算切削用量：
1）粗车ф65、ф155两端面
确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为3
mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为4.25mm,分两次加工,a
=2mm计。长度加工方向取IT12级，取
mm。确定进给量f:根据《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ф160时。
f=0.5～0.7mm/r
按C620—1车床说明书（见《切削手册》表1.30）取f=0.5 mm/r计算切削速度: 按《切削手册》表1.27,切削速度的
计算公式为
V
=
(m/min)
=1.58, 
=0.15, y
=0.4,m=0.2。修正系数
见《切削手册》表1.28,即
k
=1.44, k
=0.8, k
=1.04, k
=0.81, k
=0.97
所以
V=
=66.7(m/min)
确定机床主轴转速
n
=
=
=253(r/min)
按机床说明书（见《工艺手册》表4.2—8）与253r/min相近的机床转速
选取305r/min。实际切削速度 V=80m/min
2） 粗车ф160端面
确定机床主轴转速:
n==
=133(r/min)
转速选取150r/min。实际切削速度 V=75.4m/min
2.5.2 工序Ⅱ：粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角
1）切削深度:先84车至80以及104车至100。
进给量: 见《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n
=230 r/min。所以实际切削速度
V=
=
=75.1 m/min
检验机床功率: 主切削力
F
=CFa
f
v
k
CF
=900, x
=1.0 , y
=0.75 , n=-0.15
k
=(
k
=0.73
所以
F=900
切削时消耗功率
P=
由《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。
2） 粗车65外圆
实际切削速度
V=
=
3) 车75外圆
实际切削速度
V==
4） 粗车100外圆
实际切削速度
V==
5）车槽7.5 采用切槽刀，r
=0.2mm
根据《机械加工工艺师手册》表27-8
取 f=0.25mm/r n
=305r/min
2.5.3工序Ⅲ 钻扩mm、及孔。Z3025摇臂钻床
1） 钻孔mm
根据有关资料介绍，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《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：
2）钻孔
根据有关资料介绍，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《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：
2.5.4 工序Ⅳ 钻6—13.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24
1） 钻6-13.5
f=0.35mm/r V=17mm/min
所以 n=
=401(r/min)
按机床选取： 
所以实际切削速度为：
2） 钻2
底孔Φ8.5
f=0.35mm/r v=13m/min
所以n=
=487r/min
按机床选取 
实际切削速度
3） 4深20，孔深24，底孔Φ8.5
f=0.35mm/r v=13m/min
所以 n==487r/min
按机床选取
实际切削速度
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
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
2.5.5 工序Ⅴ：精车Φ65mm的外圆及与Φ80mm相接的端面
车床：C620-1
1） 精车端面
Z=0.4mm
计算切削速度：按《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《切削手册》表1.28
所以
按机床说明书（见《工艺手册》表4.2-8）选择1200r/min
所以实际切削速度
2）精车Φ65外圆
2Z=0.3
f=0.1mm/r
式中， ， 修正系数见《切削手册》表1.28
所以
所以实际切削速度
3） 精车外圆Φ100mm
2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r
取
实际切削速度
2.5.6工序Ⅵ：精、粗、细镗mm孔
1） 粗镗孔至Φ59.5mm
2Z=4.5mm则
Z=2.25mm
查有关资料，确定金刚镗床的切削速度为v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金刚镗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。
2） 精镗孔至Φ59.9mm
2Z=0.4mm， Z=0.2mm
f=0.1mm/r
v=80m/min
3） 细镗孔至
mm
由于细镗与精镗孔时共用一个镗杆，利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故切削用量及工时均与精樘相同。
f=0.1mm/r
=425r/min
V=80m/min
2.5.7 工序Ⅶ：铣Φ60孔底面
铣床：X63系列
铣刀：选用立铣刀 d=10mm L=115mm 齿数Z=4
切削速度：参照有关手册，确定v=15m/min
=477.7r/min
采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见《工艺手册》表4.2-39）
取 =475r/min
故实际切削速度为：
当
时，工作台的每分钟进给量
应为
查机床说明书，刚好有
故直接选用该值。
倒角1x45°采用90°锪钻
2.5.8 工序Ⅷ：磨Φ60孔底面
1）．选择磨床：
选用MD1158（内圆磨床）
2）选择砂轮：
见《工艺手册》第三章中磨料选择各表，结果为A36KV6P 20x6x8mm
3）．切削用量的选择：
砂轮转速 
，
m/s
轴向进给量 
径向进给量 
2.5.9工序Ⅸ： 镗Φ60mm孔底沟槽
内孔车刀 保证t=0.5mm，d=2mm
2.5.10 工序Ⅹ： 研磨Φ60mm孔底面
采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm
3指定工序的专用机床夹具设计
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。经过与指导老师协商，决定设计ф13.5钻孔的钻床专用夹具。
本夹具将用于Z3025摇臂钻床。刀具为麻花钻。
3.1 问题的指出
本夹具主要用来钻13.5孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
3.2 夹具设计
3.2.1 定位基准的选择
由零件图可知，12孔中，6—13.5在圆周上均匀分布,2—M10，4—M10也为对称分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以65外圆面作为定位基准。
为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对12孔进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。
3.2.2 切削力及夹紧力的计算
刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为13.5。
则轴向力：见《工艺师手册》表28.4
F=C
d
f
k
……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
转矩
T=C
d
f
k
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P
=
在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数
K=K
K
K
K
式中 K—基本安全系数，1.5;
K
—加工性质系数，1.1;
K
—刀具钝化系数, 1.1;
K—断续切削系数, 1.1
则 F
=KF=1.5
气缸选用
。当压缩空气单位压力P=0.6MP,夹紧拉杆
。
N=
N>F
钻削时 T=17.34 N*M
切向方向所受力:
F=
取
F
=4416
F> F
所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。
3.3 定位误差的分析
定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为止口，而该定位元件的尺寸公差为
，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。
3.4 夹具设计及操作的简要说明
如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹具，本道工序的钻床夹具选用气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大。因此，应设法降低切削力。目前采取的措施有两个：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.5M
增至0.6 M）以增加气缸推力。结果，本夹具结构比较紧凑。
钻床夹具的装配图及零件图分别见附图3及附图4。、
4.方案综合评价与结论
本夹具加工过程稳定,经济方面也大大减少了开支,生产效率也提高了很多，因此本方案适合大批量生产。
5. 本次课程设计体会与展望
本次课程设计是我们在结束所有专业课程以后的一次综合性设计，它不仅测试了我们所学的知识是否扎实，而且还为我们接下来的毕业设计做好了铺垫。
通过这次课程设计，我所学的知识得到了巩固，充分发挥了我们个人的潜力。在这次设计过程中，虽然遇到过很多的困难，但是我们经过小组讨论以及老师的细心教导，使我们一次次地突破困难，最终圆满的完成了设计。
对于接下来的毕业设计，因为有了这次积累的经验，我相信我一定可以圆满地完成。
参考资料
1.《机床夹具设计》 第2版 肖继德 陈宁平主编 机械工业出版社
2.《机械制造工艺及专用夹具设计指导》 孙丽媛主编 冶金工业出版社
3.《机械制造工艺学》周昌治、杨忠鉴等 重庆大学出版社
4. 《机械制造工艺设计简明手册》李益民 主编 机械工业出版社社
6. 《机床夹具设计手册》 王光斗、王春福主编 上海科技出版社
7. 《机床专用夹具设计图册》南京市机械研究所 主编 机械工业出版社
8. 《机械原理课程设计手册》 邹慧君主编 机械工业出版社
9.《金属切削手册》第三版 上海市金属切削技术协会 上海科学技术出版社
10.《几何量公差与检测》第五版 甘永立 主编 上海科学技术出版社
11．《机械制造工艺学课程设计指导书》， 机械工业出版社
12．《机床夹具设计》 王启平主编 哈工大出版社