第1章 設計任務概述1.1設計的主要內容機械加工畢業設計是在學院機械制造工藝學（含機床夾具設計）和所有專業課之后進行的，是對所學課程的一次深入的綜合性復習，也是理論聯系實際的訓練。畢業設計的任務是根據所給定的零件圖，以零件圖為設計依據對零件進行工藝分析，繪制出零件圖，依據零件圖確定加工余量，設計并繪制出毛坯圖。通過對零件的整體把握設計出相應的工藝方案，以達到高產、優質、低耗的要求，依照所設計的工藝路線，填寫相應的工藝文件（工藝過程卡、工序卡）選擇合適的機床、刀具、量具和切削用量，編寫出零件的加工順序，并對加工順序進行相應的調整、檢查、修改，以利于工件的順利加工，從而編寫出一套內容精簡、說服力強的設計說明。要求我們能綜合運用機械制造工藝學中基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立的分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜零件的工藝程度零件的工藝規程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法，擬定加工方案。同時也是熟悉和運用有關手冊、圖表等 技術資料及編寫技術文件等基本技能的一次實踐機會，為今后從事的工作打下良好基礎。1.2設計的指導思想1） 保證零件加工質量2） 適合一般現場條件，能顯著提高生產效率3） 降低生產成本，適應性強4） 工藝合理，工藝資料齊全，說服力強5） 結合零件的結構特點，選擇相應的工藝裝夾設備，便于提高精度和生產效率。第二章 零件的結構分析2.1零件的功能題目所給定的零件是填料箱蓋如下圖所示，其主要作用是保證對箱體起密封作用，使箱體在工作時不致讓油液滲漏。填料箱主要由填料，水封環，填料筒，填料壓蓋，水封管組成。填料箱的作用主要是為了封閉泵殼與泵軸之間的空隙，不使泵內的水流不流到外面來也可阻止外面的空氣進入到泵內。始終保持水泵內的真空。當泵軸與填料摩擦產生熱量就要靠水封管住水到水封圈內使填料冷卻。保持水泵的正常運行。2.2零件的結構工藝分析箱體零件是機器和部件的基礎零件，它把機器和部件中的所有零件連接成一個整體，并使機器和部件中的零件相互保持正確的位置，完成必需的運動。因此，箱體零件的加工質量直接影響著機器的的性能、精度和壽命。箱體零件結構一般比較復雜，箱壁薄，表面和空較多。套類零件的主要加工表面有空、外圓和端面。其中孔既是裝配基準又是設計基準，加工精度和表面粗糙度一般要求較高，內外圓之間的同軸度及端面與孔的垂直度也有一定的技術要求。對于平面大多采用銑削和磨削，對于軸承孔多采用鏜削，對于連接孔多采用鉆、擴、鉸等。另外，在箱體零件加工安排時，工藝順序一般遵循先面后孔，先粗后精等原則。并在各個工序間安排時效處理。填料箱蓋的零件圖中規定了一系列技術要求：1.以65h5（）軸為中心的加工表面。尺寸為65h5（）的軸，表面粗糙度為1.6, 尺寸為80的軸與65h5（）相接的肩面, 尺寸為100f8()與65h5（）同軸度為0.025的面. 尺寸為60H8()與65h5（）同軸度為0.025的孔.2.以60H8(+0.046 0)孔為中心的加工表面.尺寸為78與60H8(+0.046 0)垂直度為0.012的孔底面,表面粗糙度為0.4,須研磨.3. 以60H8(+0.046 0)孔為中心均勻分布的12孔,6-13.5,4-M10-6H深20，孔深24及2-M10-6H.4.其它未注表面的粗糙度要求為6.3,粗加工可滿足要求通過分析該零件，其布局合理，方便加工。次零件在精度和表面粗糙度方面要求合理，易于達到加工要求，且總的技術要求不高，采用一般的加工方法即能達到，零件的結構形狀相對有一定復雜，在裝夾時就需要考慮如何選用夾具，以便保證其順利加工，整個圖面清晰，尺寸完整、合理，能夠完全表達物體的形狀和大小，符合要求，工藝性良好。2.3零件的技術條件分析2.3.1尺寸精度形位公差及表面粗糙度65外圓的上偏差為0， 下偏差為-0.013 ，其表面粗糙度為1.691外圓的上偏差為0， 下偏差為-0.054 100外圓的上偏差為-0.035， 下偏差為-0.09060內孔的上偏差為+0.048， 下偏差為080左端面粗糙度為1.6，91環槽左右端面表面粗糙度為3.2其余的表面粗糙度均為6.3；80左端面對65h5（0-0.015）軸線的垂直度為0.01560孔內端面對60H8（+0.0484 0）軸線的垂直度為0.01291外圓柱面對65h5（0-0.015）軸線的同軸度為0.02560內孔對65h5（0-0.015）軸線的同軸度為0.025第三章毛坯的確定毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規程的最初階段工作之一，也是一個比較重要的階段，毛坯的形狀和特征（硬度、精度、金相組織等）對機械加工的難易，工序數量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產相當重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。3.1確定毛坯類型與制造方法毛坯種類的選擇決定了零件的實際作用，材料、形狀、產生性質以及在生產中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。該零件的材料為HT200，考慮到零件的主要功用是證對箱體起密封作用，使箱體在工作時不致讓油液滲漏。對材料的力學性能要求較高，所以選擇鑄件。3.2毛坯形狀尺寸“填料箱蓋”零件材料為HT200鋼，硬度為HBS190-241，毛坯質量約為5kg，生產類型為大批生產，采用機器造型鑄造毛坯。根據上述材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1）.外圓表面(65、80、75、100、9190、155)考慮到尺寸較多且相差不大，為簡化鑄造毛坯的外形，現直接按零件結構取為84、104、160的階梯軸式結構，除65以外，其它尺寸外圓表面粗糙度值為Ra6.3um,只要粗車就可滿足加工要求。2）.毛坯為實心。兩內孔精度要求自由尺寸精度要求，Ra為6.3,鉆孔再擴孔即可滿足要求。3）.內孔60H8()。要求以外圓面65h5（）定位，鑄出毛坯孔59。第4章 工藝路線的擬定4.1定位基準的選擇制定機械加工工藝規程時，正確選擇定位基準對保證零件表面的位置要求（位置尺寸和位置精度）和安排加工順序都有很大的影響。用夾具裝夾時，定位基準的選擇還會影響到夾具的結構。因此，定位基準的選擇是一個很重要的工藝問題。4.1.1定位基準的選擇用未加工的毛坯表面作定位基準，這種基準稱為粗基準；用加工過的表面作定位基準，則稱為精加工基準。在選擇定位基準時，是從保證工件精度要求出發的，因而分析定位基準選擇的順序就應從精基準到粗基準。精基準的選擇原則1） 基準重合原則2） 基準統一原則3） 自為基準原則4） 互為基準原則5） 保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便的原則粗基準的選擇原則1） 為了保證加工表面與非加工表面之間的位置要求，應選非加工表面為粗基準2） 合理分配各加工表面的余量3） 粗基準應避免重復使用，在同一尺寸方向，通常只允許使用一次4） 選作粗基準的表面應平整光潔，要避開鍛造飛邊和鑄造澆冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保證定位基準、夾緊可靠5） 4.2加工方法的確定6） 在市場經濟的前提下，一切都是為能夠創造出更多的財富和提高勞動率為目的，同樣的加工方法的選擇一般考慮的是在保證工件加工要求的前提下，提高工件的加工效率和經濟性，而在具體的選擇上，一般根據機械加工資料和人工的經驗來確定。由于方法的多種多樣，工人在選擇時一般結合具體的工件和現場的加工條件來確定最佳的加工方案。同樣在該零件加工方法的選擇中，我們根據工件的具體情況和現有的加工設備，確定方案如下4.3加工順序的安排4.3.1加工順序安排原則1） 基面先行2） 先主后次3） 先面后孔4） 先粗后精4.4加工工序的劃分與確定工序集中與工序分散：工序集中是指將工件的加工把集中在少數幾道工序內完成，每到工序加工內容較多，使總工序數減少，這樣就減少了機床數量，可以使裝夾時間減少，減少夾具數目， 并且利用高生產率的機床。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序中進行，每到工序的內容很少，最少時間段每到工序只包括一簡單步工，工序分數可使用分數每個工序使用的設備、刀具等比較簡單，機床設備及工藝裝備簡單，調整和維修方便，工人掌握容易，生產準備簡單，易于產品更換。輔助工序的安排：輔助工序一般包括去毛刺，倒菱角，清洗，涂漆，除銹，退磁，檢驗等。4.5 熱處理工序、輔助工序的安排熱處理，可以提高材料的力學性能改善金屬的切削性能及消除內應力，而熱處理工序的安排，常根據零件的技術要求和材料的性質，合理的安排，熱處理工序安排得是否恰當，對保證零件的精度、保證零件加工的順利進行、保證零件機械性能有著重要影響。常用的熱處理工序有：退貨、正火、調質、時效、淬火、回火、滲碳、碳氮共滲等。按熱處理的目的，可分為預備熱處理、消除殘余應力熱處理、最終熱處理。預備熱處理是為了改善材料的切削性能，消除毛坯制造時的殘余應力，改善組織；最終熱處理是提高零件的強度、表面硬度和耐磨性，常安排在精加工工序之前。通過分析零件圖，鑄件都應進行去應力退火，用以消除鑄造應力，減小變形開裂的傾向。對于灰鑄鐵來說常進行表面淬火，提高表面的硬度及耐磨性。4.6擬定工藝路線根據以上各個零部件的分析以及加工工藝確定的基本原則，可以初步確定加工工藝路線，具體方案如下：1、 下料： 毛坯鑄件2、 熱處理: 去應力退火3、 普車： 車軸右端車平即可 粗車65、155端面及65、80、75、100，155外圓, 4、 普車： 半精車65外圓及臺階面 半精車155、75、100、80、環槽及各倒角、 精車65外圓至圖樣要求5、 熱處理： 表面淬火6、 鏜： 粗鏜60內孔、底面 精、細鏜60內孔及溝槽至圖樣要求7、 鉆： 鉆6-13.5小孔、鉆M10螺紋孔及攻絲至圖樣要求8、 鉗： 去毛刺9、 磨削： 研磨孔60內端面、倒角至圖樣要求10、 檢驗入庫5、零件加工工序設計 5.1 10號工序設計設計內容：毛坯鍛造采用自由鍛造。5.2 20號工序設計設計內容：熱處理工件進行正火處理。5.3 30號工序設計 設計內容：車右端面，粗車65外圓及臺階端面、粗車75、100、80外圓面粗車大端面、粗車155外圓面、粗車左端臺階面、粗鏜60內孔、擴孔32、擴孔47、半精車65外圓及臺階面、半精車155、75、100、80、環槽及各倒角、精車65外圓、精、細鏜60內孔底面及溝槽。鉆6-13.5小孔、鉆M10螺紋孔及攻絲、研磨孔60內端面、倒角5.3.1 加工設備的選擇因為本工序只需車削且加工精度不高，為節約生產成本，所以選擇CA6140臥式車床，該臥式車床參數如下：CA6140臥式車床參數主軸最大通過直徑（mm）48孔錐度莫氏6號正轉轉速級數24正轉轉速范圍（r/min）101400反轉轉速級數12反轉轉速范圍（r/min）141580進給量縱向級數64縱向范圍（min/r）0.081.59橫向級數64橫向范圍（min/r）0.040.79溜板行程橫向（mm）320縱向（mm）650、900、1400、1900刀架最大行程（mm）140最大回轉角90刀桿支承面至中心高距離（mm）26刀桿截面BH（mm）2525尾座頂尖套最大移動量（mm）150橫向最大移動量（mm）10頂尖套莫氏錐度號5電動機功率主電動機（kW）7.5總功率（kW）7.84 CA6140臥式車床主軸轉速及進給量主軸轉速/（r/min）進給量/ (mm/r)正轉10、12.5、16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、160、200、320、400、450、500、560、710、900、1120、1400縱向0.028、0.032、0.036、0.039、0.043、0.046、0.050、0.054、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20、0.24、0.28、0.30、0.33、0.36、0.41、0.46、0.48、0.51、0.56、0.61、0.66、0.71、0.81、0.91、0.96、1.02、1.09、1.15、1.22、1.29、1.47、1.59、1.71、1.87、2.05、2.28、2.57、2.93、3.16、3.42反轉14、22、36、56、90、141、226、362、565、633、1018、1580橫向0.014、0.016、0.018、0.019、0.021、0.023、0.025、0.027、0.04、0.05、0.06、0.08、0.09、0.10、0.12、0.14、0.15、0.17、0.20、0.23、0.25、0.28、0.30、0.33、0.35、0.40、0.43、0.45、0.50、0.56、0.61、0.73、0.86、0.94、1.08、1.28、1.46、1.585.3.2 工藝裝備的選擇 1）工裝夾具：三爪卡盤2）刀具： YG6外圓車刀，切槽刀，25、1305、8.5麻花鉆，32擴孔鉆，43忽孔鉆，10絲錐，金剛石車刀，YG30、YG10鏜刀，內孔車刀，砂輪G36 YA6N 20X6X8,金剛玉微分。3）量具： 游標卡尺 0150 規格（0.02） 游標卡尺 0300 規格（0.04）5.4.1 工序：車削端面、外圓本工序采用計算法確定切削用量加工條件：工件材料：HT200，鑄造。加工要求：粗車機床：C6201臥式車床。刀具:刀片材料為YG6,刀桿尺寸為16mmX25mm,k=90,r=15計算切削用量：1）粗車65、155兩端面確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為3mm，則毛坯長度方向的最大加工余量為4.25mm,分兩次加工,a=2mm計。長度加工方向取IT12級，取mm。確定進給量f:根據切削用量簡明手冊（第三版）表1.4,當刀桿16mmX25mm, a=2mm時,以及工件直徑為160時。f=0.50.7mm/r按C6201車床說明書（見切削手冊表1.30）取f=0.5 mm/r計算切削速度: 按切削手冊表1.27,切削速度的計算公式為V=(m/min) =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系數見切削手冊表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)確定機床主軸轉速 n=8414.37.661000 =253(r/min)按機床說明書（見工藝手冊表4.28）與253r/min相近的機床轉速選取305r/min。實際切削速度 V=80m/min 2） 粗車160端面確定機床主軸轉速:n=133(r/min)轉速選取150r/min。實際切削速度 V=75.4m/min 5.4.2 工序：粗車65,80,75,100外圓以及槽和倒角1）切削深度:先84車至80以及104車至100。進給量: 見切削手冊表1.4 V=(m/min) = =66.7(m/min)確定機床主軸轉速:n=204(r/min)按機床選取n=230 r/min。所以實際切削速度V=75.1 m/min檢驗機床功率: 主切削力F=CFafvkCF=900, x=1.0 , y=0.75 , n=-0.15k=(k=0.73所以 F=900切削時消耗功率P=由切削手冊表1.30中C630-1機床說明書可知, C630-1主電動機功率為7.8KW,當主軸轉速為230r/min時,主軸傳遞的最大功率為2.4KW,所以機床功率足夠,可以正常加工。 2） 粗車65外圓 實際切削速度 V=3) 車75外圓 實際切削速度 V=4） 粗車100外圓實際切削速度 V=5）車槽7.5 采用切槽刀，r=0.2mm 根據機械加工工藝師手冊表27-8取 f=0.25mm/r n=305r/min5.4.3工序 鉆擴37mm、及47孔。Z3025搖臂鉆床1） 鉆孔32mm根據有關資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔的進給量與切削速度之關系為f=（1.21.3）v=（）公式中、為加工實心孔時的切削用量，查切削手冊得 =0.56mm/r（表2.7）=19.25m/min（表2.13）并令： f=1.35 =0.76mm/r按機床取f=0.76mm/rv=0.4=7.7m/min按照機床選取所以實際切削速度：2）鉆孔47根據有關資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔的進給量與切削速度之關系為f=（1.21.3）v=（）公式中、為加工實心孔時的切削用量，查切削手冊得 =0.56mm/r（表2.7）=19.25m/min（表2.13）并令： f=1.35 =0.76mm/r按機床取f=0.76mm/rv=0.4=7.7m/min按照機床選取所以實際切削速度： 5.4.4 工序 鉆613.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深241） 鉆6-13.5f=0.35mm/r V=17mm/min所以 n=401(r/min)按機床選?。?所以實際切削速度為：2） 鉆2-M10-6H底孔8.5f=0.35mm/r v=13m/min所以n=487r/min按機床選取 實際切削速度3） 4-M10-6H深20，孔深24，底孔8.5f=0.35mm/r v=13m/min所以 n=487r/min按機床選取 實際切削速度4）攻螺紋孔22-M10-6Hr=0.2m/s=12m/min所以 按機床選取則實際切削速度5）攻螺紋4-M10r=0.2m/s=12m/min所以 按機床選取則實際切削速度5.4.5 工序：精車65mm的外圓及與80mm相接的端面車床：C620-11） 精車端面Z=0.4mm計算切削速度：按切削手冊表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=90min）式中， ， 修正系數見切削手冊表1.28所以按機床說明書（見工藝手冊表4.2-8）選擇1200r/min所以實際切削速度 2）精車65外圓2Z=0.3f=0.1mm/r式中， ， 修正系數見切削手冊表1.28所以所以實際切削速度3） 精車外圓100mm 2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r取 實際切削速度5.4.6工序：精、粗、細鏜mm孔1） 粗鏜孔至59.5mm2Z=4.5mm則Z=2