1、分類號 UDC 單位代碼 10644 密 級 公 開 學 號 2010050341   本科畢業設計    液壓缸端蓋機械加工工藝優化設計     學生姓名： 陳 向 二級學院： 物理與機電工程學院 專 業： 機械工程及其自動化 班 級： 10級3班 學 號： 2010050341 指導教師： 曾 強 完成時間： 年 月 日     中 國 · 達 州20 年 月目 錄摘要2Abstract31. 緒論41.1選題目的和意義41.2國內外研究現狀52. 端蓋的工藝分析及生產類型的確定62.1端蓋的用途62.2端蓋的

2、技術要求62.3審查端蓋的工藝性73. 確定毛胚、繪制毛胚簡圖83.1選擇毛胚83.2端蓋鑄造毛坯尺寸工差及加工余量83.3繪制端蓋毛坯簡圖93.4工序的集中與分散93.5工序順序的安排93.6確定工藝路線104. 擬定端蓋工藝路線114.1 定位基準的選擇114.1.1精基準的選擇114.2.2粗基準的選擇114.2表面加工方法的確定114.3加工階段的劃分124.4工序的集中與分散124.5工序順序的安排124.6確定工藝路線135. 加工余量、工序尺寸和工差的確定146. 切削用量、時間定額的計算157. 時間定額的計算168. 機床夾具的設計188.1提出問題198.2設計思想198.

3、3夾具設計198.3.1定位分析198.3.2切削力及夾緊力的計算208.3夾具操作說明21參考文獻22致謝23摘 要 機械制造工藝學課程設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業課之后進行的.這是我們在進行畢業設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。這次設計的是端蓋，首先我們要熟悉零件，題目所給的零件是端蓋。了解了端蓋的作用，接下來根據零件的性質和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機械加工余量。然后我們再根據定位基準先確定精基準，后確定粗基準，最后擬定端蓋的加工路線圖，制定該工件的夾緊方案。

4、關鍵詞 液壓缸；端蓋；工藝設計Abstract Mechanical manufacturing technology curriculum design is finished we learn all the basic course of the University, technology and the most basic course after course of. This is our prior to graduation design to learn the course of an in-depth and comprehensive review of the t

5、otal, is also a theory with practical training, therefore, it occupies the important position in our four years of University life. First of all we must familiar with the parts, the parts subject to the end cover. Understand the role of the cover, then according to the nature of parts and components

6、 in the face of the map on the roughness determine the size and mechanical The machining allowance. According to another location and then we set the benchmark fine first base, established after the benchmark crude, finalizing the cover of the road map, the enactment of the workpiece clamping progra

7、mme.Key words Hydraulic cylinder;The end cover;Process design1. 緒 論1.1選題目的和意義 液壓缸端蓋加工工藝及鏜孔刀具、夾具設計為本課題的研究內容，對此研究查閱的大量的資料，首先明白端蓋是機械產品中應用最廣泛的零件之一，其加工工藝及夾具設計是否合理對零件的質量、生產成本影響很大；其次機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機械性質成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。 為了能具體確切的說明過程，使工件能按照零件圖的技術要求加工出來，就得制定復雜的機械加工工藝規程來作為生產的指導性技術文件，學習研究制定

8、機械加工工藝規程的意義與作用就是本課題研究目的。 在整個設計過程，我們將學習到更多的知識。(1) 我們必須仔細了解零件結構，認真分析零件圖，配昂我們獨立識圖能力，增強我們對零件圖的認識和了解，通過對零件圖的繪制，不僅能增強我們的繪圖能力和運用autoCAD軟件的能力。(2) 定工藝規程、確定加工余量、工藝尺寸計算、工時定額計算、定位誤差分析等。在整個設計中也是非常重要的，通過這些設計，不僅讓我們更為全面地了解零件的加工過程、加工尺寸的確定，而且讓我們知道工藝路線和加工余量的確定，必須與工廠實際的機床相適應。這對我們以前學習過的知識的復習，也是以后工作的一個鋪墊。(3)在這個設計過程中，我們還必

9、須考慮工件的安裝和夾緊，安裝的正確與否直接影響工件加工精度，安裝時候方便和迅速，又會影響輔助時間的長短，從而影響生產率，夾具是加工工件時，為完成某道工序，用來正確迅速安裝工件的裝置，它對保證加工精度、提高生產率和減輕工人勞動量有很大作用。這是整個設計的重點，也是一個難點。1.2國內外研究現狀 目前中國制造業發展迅猛，以前我國制造業普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件，導致改型和生產零部件周期較長。隨著我們制造業發展和各種各樣零件的需求與日俱增，加工設備和工藝也想著柔性化的方向轉變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現在對設備快速性和適應性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產量之間的最佳組合。當然

10、，在滿足了柔性的條件下、也有著不同的解決方案，如：模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等。不論采用哪種方案，使用高性能的夾具都顯得尤為重要，現在，柔性專機、可重新配置的機床及專用加工中心的組合應用，使得機器零件的加工變得越來越柔性化，具體情況取決于每個加工項目的產量配額。夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環保方向發展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發展。 端蓋加工面主要有空隙、銷孔、平面加工。本課題的研究目的就是分析并嘗試解決這幾個問題，為端蓋零件加工工藝的改進作出一定貢獻，提高端蓋零件的質量生產效率。2. 端蓋的工藝分

11、析及生產類型的確定2.1端蓋的用途 液壓缸端蓋應用廣泛，是非常重要的零件之一，其加工工藝的可行性、合理性及先進性將直接影響零件的質量、生產成本、使用性能和壽命。進過長期的生產實踐、不斷的總結經驗，在端蓋的原工藝基礎上，形成了比較合理的新工藝。 液壓缸端蓋是構成液壓缸的重要零件，將其裝配于缸體上，起到支撐、密封、傳遞動力和運動的作用。2.2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58IT1312.50.03B端蓋右端面58IT133.20.03B方形端面115X115IT1312.50.03B端蓋中心孔250

12、+0.03IT83.214孔14IT1012.510孔100+0.03IT96.39孔9IT1312.54孔4IT1312.575外表面75-0.04+0.O1IT93.2R33弧R33IT1312.52.3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，要求其端面跳動度相對中心軸線滿足0.03mm，其次就是25孔及10孔，25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10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

13、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。確定端蓋的生產類型Q=5000件/年，m=1件/年，結合生產實際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%。代入公式得：N=5000臺/年X1件/臺X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.75端蓋重量為0.5kg，端蓋屬輕型零件；該端蓋的生產類型為大批生產。3. 確定毛胚、繪制毛胚簡圖3.1選擇毛胚零件材料為HT150，考慮端蓋零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產類型為中批生產，故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級為CT-10。這對提高生產率，保證產品質量有幫助。此外為消除

14、殘余應力還應安排人工時效。3.2端蓋鑄造毛坯尺寸工差及加工余量項目機械加工余量/mm尺寸工差/mm毛坯尺寸/mm方形端面115*1151.5*2=32.5119.25-1.251.25厚度580.5*2=1260-11方形斷面厚度150.51.616.3-0.80.875外圓面1*2=22.278.1-1.11.175外圓長度70.51.68.3-0.80.825孔0.5*2=11.723.15-0.850.853.3繪制端蓋毛坯簡圖3.4工序的集中與分散 選用工序集中原則安排端蓋的加工工序。該端蓋的生產類型為大批生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工

15、件的裝夾次數少，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，首先加工精基準端蓋左端面和250+0.03mm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，先加工端蓋右端面，再加工25孔。2熱處理工序 鑄造成型后，對鑄件進行退火處理，可消除鑄造后產生的鑄造應力，提高材料的綜合力學性能。該端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

16、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粗車、半精車75外圓CA6140外圓車刀游標卡尺5車3X0.5倒角CA6140端面車刀6鉆-擴-鉸25孔四面組合鉆床麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀卡尺、塞規7鉆4孔四面組合鉆床麻花鉆卡尺、塞規8鉆-鉸-精鉸10孔四面組合鉆床麻花鉆、鉸刀卡尺、塞規9鉆9孔四面組合鉆床麻花鉆卡尺、塞規10鉆-鉸-精鉸14 孔四

17、面組合鉆床麻花鉆、鉸卡尺、塞規11銑R33圓弧數控銑床立銑刀游標卡尺12去毛刺鉗工臺平銼13清洗清洗機14終檢塞規、卡尺、百分表等4. 擬定端蓋工藝路線4.1 定位基準的選擇4.1.1精基準的選擇 根據該端蓋零件的技術要求，選擇端蓋左端面和25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“基準統一”原則。25孔的軸線是設計基準，選用其作竟基準定位端蓋兩端面，實現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。選用端蓋左端面作為精基準同樣是遵循了“基準重合”原則，因為該端蓋在軸向方向上的尺寸多以該端面作設計基準。4.2.2粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整，

18、沒有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。這里選擇端蓋右端面和60外圓面作為粗基準。采用60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，可以為后續工序準備好精基準。4.2表面加工方法的確定 根據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75端面IT1112.5粗銑-精銑115x115端面IT113.2粗銑-精銑60端面IT113.2粗銑-精銑25孔IT83.2鉆-擴-鉸10孔IT96.3鉆-鉸-精鉸4x9孔IT1312.5鉆4孔IT1312.5鉆4x14孔IT1312.5鉆-擴75外

19、圓面IT93.2粗車-半精車4.3加工階段的劃分 該端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（端蓋左端面和25孔）準備好，使后續工序都可采用精基準定位加工，保證其他表面的精度要求；然后粗銑端蓋右端面、方形端面、車75外圓、3X.0.5倒角。在半精加工階段，完成端蓋右端面的精銑加工和10孔的鉆-鉸-精鉸加工及14孔等其他孔的加工。4.4工序的集中與分散 選用工序集中原則安排端蓋的加工工序。該端蓋的生產類型為大批生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中

20、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。4.5工序順序的安排1機械加工工序（1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準端蓋左端面和250+0.03mm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，先加工端蓋右端面，再加工25孔。2熱處理工序 鑄造成型后，對鑄件進行退火處理，可消除鑄造后產生的鑄造應力，提高材料的綜合力學性能。該端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

21、工。4.6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粗車、半精車75外圓CA6140外圓車刀游標卡尺5車3X0.5倒角CA6140端面車刀6鉆-擴-鉸25孔四面組合鉆床麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀卡尺、塞規7鉆4孔四面組合鉆床麻花鉆卡尺、塞規8鉆-鉸-精鉸10孔四面組合鉆床麻花鉆、鉸刀卡尺、塞規9鉆9孔四面組合鉆床麻花鉆卡尺、塞規10鉆-鉸-精鉸14 孔四面組合鉆床麻花鉆、鉸卡尺、塞規11銑R33圓弧數控銑床立

22、銑刀游標卡尺12去毛刺鉗工臺平銼13清洗清洗機14終檢塞規、卡尺、百分表等5. 加工余量、工序尺寸和工差的確定在這只確定鉆-鉸-精鉸14孔的加工余量、工序尺寸和公差。查表可得，精鉸余量Z精鉸=0.05mm；粗鉸余量Z粗鉸=0.15mm;鉆孔余量Z鉆=13.0mm。查表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。根據上述結果，再查標準公差數值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.018mm;粗鉸：0.070mm;鉆：0.18mm。綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：140+0.018mm;粗鉸13.950+0.070mm; 鉆13.00+0

23、.18mm,它們的相互關系如下圖所示。6. 切削用量、時間定額的計算在這只計算鉆-鉸-精鉸10孔此工序的切削用量和時間定額。切削用量的計算（1）鉆孔工步 1.背吃刀量的確定 取ap=13.0mm. 2.進給量的確定 選取該工步的每轉進給量f=0.1mm/r。 3.切削速度的計算 按鑄鐵硬度為200241HBS計算，切削速度v選取為12m/min,由公式n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉速n=389.96 r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=392 r/min ,再將此轉速代入公式，可求出該工序的實際鉆削速度為v=3.14nd/1000=12.06 m/min。（

24、2） 粗鉸工步1）背吃刀量的確定 取ap=0.98mm。2) 進給量的確定 選取該工步的每轉進給量f=0.4mm/r。3）切削速度的計算 切削速度v選取為2m/min,由公式n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉速n=63.95 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，可求出該工序的實際鉆削速度為v=3.14nd/1000=3.0 m/min。（3）精鉸工步1）背吃刀量的確定 取ap=0.02mm。2) 進給量的確定 選取該工步的每轉進給量f=0.3mm/r。3）切削速度的計算 切削速度v選取為4m/min,由公式n=1000v/3

25、.14d可求得該工序鉆頭轉速n=127.4r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=140r/min ,再將此轉速代入公式，可求出該工序的實際鉆削速度為v=3.14nd/1000=4.4m/min。7. 時間定額的計算1基本時間tj的計算（1） 鉆孔工步 鉆孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中l=20mm; l2=1mm; l1=D/2*cotkr+(12)=9.8/2*cot54+1mm=5.3mm; 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=(12mm+5.3mm+1mm) /(0.1mm/

26、min x 392r/min)=0.47min=28s。（2） 粗鉸工步 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查找相關資料按kr=15、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08的條件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=12mm; 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=(12mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.7min=42s。（3） 精鉸工步同上，可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得該工步的

27、基本時間。式中 l2、l1查找資料kr=15、ap=（D-d）/2=（10-9.96）/2=0.02的條件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=12mm; 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=(12mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=36s。2輔助時間ta的計算根據第五章第二節所述，輔助時間ta與基本時間tj之間的關系為ta=(0.150.2) 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=0.15x28s=4.2s;粗鉸工

28、步的輔助時間為：ta=0.15x42s=6.3s;精鉸工步的輔助時間為：ta=0.15x36s=5.4s;3. 其他時間的計算除了作業時間（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。由于端蓋的生產類型為大批生產，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是作業時間的2%7%，休息與生理需要時間tx是作業時間的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(28s+4.2s)=1.93s;粗鉸工步的其他時間為：t

29、b+tx =6%x(42s+6.3s)=2.90s;精鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;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=28s+4.2s+1.08s=34.13s;粗鉸工步tdj粗鉸=42s+6.3s+2.90s=51.20s;精鉸工步tdj精鉸=36s+5.4s+2.48s=43.88s;因此，此工序的單件時間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=34.13s+51.20s+43.88s=129.21s。8. 機床夾具的設計 機床夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受加工或檢測并保

30、證加工要求的機床附加裝置，簡稱為夾具。 機床夾具的主要功能: 在機床上加工工件的時候，必須用夾具裝好夾牢所要加工工件。將工件裝好，就是在機床上確定工件相對于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對工件施加作用力，使之在已經定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件的裝夾方法有找正裝夾法和夾具裝夾法兩種。夾具裝配圖8.1提出問題（1）怎樣限制零件的自由度；一個面限制3個自由度，短圓柱銷限制2個自由度，削邊銷限制1個自由度。（2）怎樣夾緊；設計夾具由螺旋夾緊配合V形塊夾緊工件，定位塊起支撐工件的作用。（

31、3）設計的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆和鉸刀，排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削。（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。8.2設計思想 設計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構密封和防塵作用，使設計的夾具完全符合要求。 本夾具主要是對14孔進行加工，孔的尺寸精度要求為GB/T1804-m表面粗糙度12.5，鉆、粗鉸、精鉸可以滿足其精度要求，所以要在滿足其精度的前提下提高勞動生產效率，降低勞動強度。8.3夾具設計8.3.1定位分析（1）定位基準的選擇據夾具手冊知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基

32、準進行加工。故加工25孔時，采用端蓋底面為定位基準。（2）定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合b=0，由于存在間隙，定位基準會發生相對位置的變化即存在基準位移誤差。j=（TD+T d+S）/2TD =0.018mmT d =0.011mmS=0.010mmj=0.0195mm8.3.2切削力及夾緊力的計算刀具：14的麻花鉆，14的錐度鉸刀。2、夾緊力的計算鉆孔夾緊力：查機床夾具設計手冊P70表3-6，查得工件以一個面和兩個孔定位時所需夾緊力計算公式：式中 螺紋摩擦角平頭螺桿端的直徑工件與夾緊元件之間的摩擦系數,0.16螺桿直徑 螺紋升角Q 手柄作用力L 手柄長度則所需夾緊力 =600N根據手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。8.3夾具操作說明此次設計的夾具夾緊原理為：通過25孔和底面為定位基準，定位元件：定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實現工件定位。該設計用可換定位銷圓柱銷、實現完全定位，以鉆模板引導刀具進行加工。采用手動螺旋快速夾緊機構夾緊工件。參考文獻1 屈建喜，劉惠. 液壓缸機械加工工藝M. 金屬加工，2009.52 張普禮，劉惠. 油缸端蓋機械加工工藝的優化M. 工藝與裝備，2005.13 徐翠英. 多孔盤類零件加工工藝分析J. 機械工程師，2008