填料箱盖工艺设计课程设计报告

机械制造工艺学课程设计

填料箱盖机械加工工艺规程设计

目录

第1章零件分析 (1)

1.1零件功用分析 (1)

1.2 零件的工艺分析 (2)

1.3 确定零件的生产类型 (3)

第2 章确定毛坯类型，绘制毛坯简图 (4)

2.1 选择毛坯 (4)

2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 (5)

2.3 绘制毛坯简图 (5)

2.4 本章小结 (6)

第3章工艺规程设计 (7)

3.1 零件机械加工工艺规程的制定 (7)

3.1.1 机械加工工艺规程的容及作用 (7)

3.1.2 制定工艺规程的原则、原始资料 (7)

3.1.3 制定工艺规程的步骤 (8)

3.2 基准面的选择 (12)

3.2.1 粗基准的选择。 (12)

3.2.2 精基准的选择。 (12)

3.3 制订工艺路线 (12)

3.3.1 工艺路线方案一 (12)

3.3.2 工艺路线方案二 (13)

3.3.3 工艺方案的比较与分析 (13)

3.3.4 最后的加工工艺路线确定如下： (13)

3.4 本章小结 (14)

第4章数控机床的选择与加工方案 (16)

4.1 选择机床 (16)

4.2 选择夹具 (17)

4.3 选择刀具 (18)

4.4 确定工序尺寸(见表5-1) (18)

4.5 确定切削用量及基本工时 (19)

4.6 本章小结 (29)

参考文献 (30)

致 (30)

第1章零件分析

1.1零件功用分析

箱体类是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。

箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸体和机座等。根据箱体零件的结构形式不同，可分为整体式箱体，如图2－1(a、b、d)所示和分离式箱体，如图2－1(c)所示两大类。前者是整体铸造、整体加工，加工较困难，但装配精度高；后者可分别制造，便于加工和装配，但增加了装配工作量。

2-1 几种箱体的结构

题目所给的零件是填料箱盖(如图2-2)，主要作用是保证与填料箱体联接后保证密封。对平面要求有较高的平面度和较小的粗糙度值；对孔的尺寸精度、形

状精度、和表面粗糙度都要求较高；对同一轴线的孔应有一定的同轴度要求和各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求。

图2.2 填料箱盖

1.2 零件的工艺分析

箱体类零件是机器及其部件的基础零件。它将机器及其部件中的轴、轴承套和齿轮等零件按一定的相互关系装配成一整体，并按预定的传动关系协调运动。因此，箱体的加工质量，直接影响着机器的性能，精度和寿命。

箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的主要特点：形状复杂、壁薄且不均匀，部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%-20%。 1.以0013.065-Φ的轴为中心的表面进行加工

包括：尺寸为0013.065-Φ的轴，表面粗糙度为1.6，尺寸为Φ80轴与0013.065-Φ轴

相接的肩面, 尺寸为036.0090.0100--Φ与0013.065-Φ同轴度为0.025的面，

尺寸为 046.0060+Φ与0013.065-Φ同轴度为0.025的孔。

2.以Φ60046.00+孔为中心的表面进行加工

尺寸为78的孔与Φ60046.00+垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须

研磨。

3.以Φ60孔为中心均匀分布的12个孔

尺寸为6XΦ13.5,4XM10-6H深20的孔，深24及2XM10-6H的孔进行加工。

1.3 确定零件的生产类型

生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类，一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。

1. 大量生产

大量生产是指在机床上长期地进行某种固定的工序。例如汽车、拖拉机、轴承、缝纫机、自行车的制造，通常是以大量生产的方式进行的。

2. 成批生产

成批生产是在一年中分批地生产相同的零件，生产呈周期性的重复。每批生产相同零件的数量，即生产批量的大小要根据具体生产条件来决定。根据产品结构特点、生产纲领和批量等，成批生产又可分为大批、中批和小批生产。大批生产的工艺特征与大量生产相似，而小批生产与单件生产的工艺特征相似。通用机床(一般的车、铣、刨、钻、磨床)的制造往往属于这种生产类型。

3. 单件生产

单件生产是指单个或少数几个地生产不同结构、尺寸的产品，很少重复。例如，重型机器、大型船舶制造及新产品试制等常属于这种生产类型。

因此该零件选择成批生产。

第2 章确定毛坯类型，绘制毛坯简图

2.1 选择毛坯

箱体材料一般选用HT200~400的各种牌号的灰铸铁，而最常用的为HT200。灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性（减震性）。在单件生产或某些简易机床的箱体，为了缩短生产周期和降低成本，可采用钢材焊接结构。

毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。有关数据可查有关资料及根据具体情况决定。

毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力，应使箱体壁厚箱体浇铸后应安排时效或退火工序。

某些单件、小批量生产的箱体零件，为了缩短毛坯制造的周期和降低成本，可采用钢板焊接结构

普通精度的箱体零件，一般在铸造之后安排一次人工时效处理。对一些高精度或形状特别复杂的箱体零件，在粗加工之后还要安排一次人工时效处理，以消除粗加工时所造成的残余应力。

2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

填料箱盖零件材料为HT200，硬度190～210HB，生产类型为大批生产，采用机器造型铸造毛坯。

1.根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》的规定：除非另有规定，否则要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件，即对所有需要机械加工的表面只需规定值。查《机械制造技术基础课程设计指导教程》书中表2-1、2-5取毛坯铸件的公差等级为10级，机械加工余量等级G级

2.根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》的规定查书中表2-4，取毛坯铸件的机械加工余量为2mm，根据毛坯铸件各个尺寸所在的围，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》书中表2-3得各个尺寸的公差，再根据公式即可计算出毛坯的基本尺寸。

2.3 绘制毛坯简图

根据所确定的毛坯尺寸画出毛坯图(如图2-3)

图2-3 毛坯图

2.4 本章小结

本章介绍了机械加工工艺规程的容及作用,制定工艺规程的原则、原始资料、步骤.然后对于本课题“填料箱盖”加工的工艺规程进行了说明，如毛皮的选择、热处理。最后根据书本资料确定了毛坯尺寸、机械加工余量及工序尺寸。

第3章工艺规程设计

3.1 零件机械加工工艺规程的制定

零件机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和方法等的工艺文件。它是在具体的生产条件下，将最合理或者比较合理的工艺过程，用图表（或文字）的形式制成用来指导生产、管理生产的文件。

3.1.1 机械加工工艺规程的容及作用

工艺规程的容，一般有零件的加工工艺路线、各工序基本加工容、切削用量、工时定额及采用的机床和工艺装备（刀具、夹具、量具、模具）等。

工艺规程的主要作用如下：

1．工艺规程是指导生产的主要技术文件。合理的工艺规程是建立在正确的工艺原理和实践基础上的，是科学技术和实践经验的结晶。因此，它是获得合格产品的技术保证，一切生产和管理人员必须严格遵守。

2．工艺规程是生产组织管理工作、计划工作的依据。原材料的准备、毛坯的制造、设备和工具的购置、专用工艺装备的设计制造、劳动力的组织、生产进度计划的安排等工作都是依据工艺规程来进行的。

3．工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料。在新建扩建或改造工厂或车间时，需依据产品的生产类型及工艺规程来确定机床和设备的数量及种类，工人工种、数量及技术等级，车间面积及机床的布置等。

3.1.2 制定工艺规程的原则、原始资料

1．制定工艺规程的原则

制定工艺规程的原则是：在保证产品质量的前提下，以最快的速度、最少的劳动消耗和最低的费用，可靠加工出符合设计图纸要求的零件。同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能保证技术上先进、经济上合理、并且有良好的劳动条件。

2．制定工艺规程的原始资料

⑴产品零件图样及装配图样。零件图样标明了零件的尺寸和形位精度以及其他技术要求，产品的装配图有助于了解零件在产品中的位置、作用，所以，它们是制定工艺规程的基础。

⑵产品的生产纲领。

⑶产品验收的质量标准。

⑷本厂现有生产条件，如机床设备、工艺装备、工人技术水平及毛坯的制造生产能力等。

⑸国、外同类产品的生产工艺资料。

3.1.3 制定工艺规程的步骤

1．零件图样分析

零件图样分析的目的在于：

⑴分析零件的技术要求，主要了解各加工表面的精度要求、热处理要求，找出主要表面并分析它与次要表面的位置关系，明确加工的难点及保证零件加工质量的关键，以便在加工时重点加以关注。

⑵审查零件的结构工艺性是否合理，分析零件材料的选取是否合理。

2．毛坯选择

毛坯的选择主要依据以下几方面的因素：

⑴零件的材料及机械性能零件的材料一旦确定，毛坯的种类就大致确定了。例如材料为铸铁，就应选铸造毛坯；钢质材料的零件，一般可用型材；当零件的机械性能要求较高时要用锻造；有色金属常用型材或铸造毛坯。

⑵零件的结构形状及尺寸例如，直径相差不大的阶梯轴零件可选用棒料作毛坯，直径相差较大时，为节省材料，减少机械加工量，可采用锻造毛坯；尺寸较大的零件可采用自由锻，形状复杂的钢质零件则不宜用自由锻。对于箱体、支架等零件一般采用铸造毛坯，大型设备的支架可采用焊接结构。

⑶生产类型大量生产时，应采用精度高、生产率高的毛坯制造方法，如机器造型、熔模铸造、冷轧、冷拔、冲压加工等。单件小批生产则采用木模手工造型、焊接、自由锻等。

⑷毛坯车间现有生产条件及技术水平以及通过外协获得各种毛坯的可能性。

3．拟订工艺路线

⑴定位基准的选择：正确选择定位基准，特别是主要的精基准，对保证零件加工精度、合理安排加工顺序起决定性的作用。所以，在拟定工艺路线时首先应考虑选择合适的定位基准。基准的选择方法见第一章。

⑵零件表面加工工艺方案的选择：由于表面的要求（尺寸、形状、表面质量、机械性能等）不同，往往同一表面的加工需采用多种加工方法完成。某种表面采用各种加工方法所组成的加工顺序称为表面加工工艺方案。

⑶加工阶段的划分：对于那些加工质量要求高或比较复杂的零件，通常将整个工艺路线划分为以下几个阶段：

①粗加工阶段：主要任务是切除毛坯的大部分加工余量，并制出精基准。该阶段最关键的问题是怎样提高生产率。

②半精加工阶段：主要任务是减小粗加工时造成的误差，为主要表面的精加工做好准备，同时完成零件上各次要表面的加工。

③精加工阶段：主要任务是保证各主要表面达到图样规定要求。这一阶段的问题是如何保证加工质量。

④光整加工阶段：主要任务是减小表面粗糙度值和进一步提高精度。

划分加工阶段的好处是按先粗后精的顺序进行加工，可以分配合理的加工余量以及选择合理的切削用量，使加工机床冲分发挥其效率，并且能长期保持精加工机床的精度；减少工件在加工过程中的变形，避免精加工表面受到损伤；粗精加工分开，还便于及时发现毛坯缺陷，同时有利于安排热处理工序。

4．加工顺序的安排

加工顺序的安排对保证加工质量，提高生产率和降低成本都有重要作用，是拟定工艺路线的关键之一。可按下列原则进行。

⑴切削加工顺序的安排

①先粗后精先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工。

②先主后次先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。

③先面后孔对于箱体、支架、连杆、底座等零件，其主要表面的加工顺序是先加工用作定位的平面和孔的端面的加工，然后再加工孔。

④先基准面后其它面即选作精基准的表面应在一开始的工序中就加工出来，以便为后续工序的加工提供定位精基准。

⑵热处理工序的安排

零件加工过程中的热处理按应用目的，大致可分为预备热处理和最终热处理。

预备热处理预备热处理的目的是改善机械性能、消除应力、为最终热处理作准备，它包括退火、正火、调质和时效处理。铸件和锻件，为了消除毛坯制造过程中产生的应力，改善机械加工性能，在机械加工前应进行退火或正火处理；对大而复杂的铸造毛坯件（如机架、床身等）及刚度较差的精密零件（如精密丝杠），需在粗加工之前及粗加工与半精加工之间安排多次时效处理；调质处理的目的是获得均匀细致的索氏体组织，为零件的最终热处理作好组织准备，同时它也可以作为最终热处理，使零件获得良好的综合机械性能，一般安排在粗加工之后进行。

最终热处理最终热处理的目的主要是为了提高零件材料的硬度及耐磨性，它包括淬火、渗碳及氮化等。淬火及渗碳淬火通常安排在半精加工之后、精加工之前进行；氮化处理由于变形较小，通常安排在精加工之后。

⑶辅助工序的安排

辅助工序包括：检验、清洗、去毛刺、防锈、去磁及平衡去重等。其中检验是最主要的、也是必不可少的辅助工序，零件加工过程中除了安排工序自检之外，还应在

下列场合安排检验工序：

①粗加工全部结束之后、精加工之前；

②工件转入、转出车间前后；

③重要工序加工前后；

④全部加工工序完成后。

3.2 基准面的选择

3.2.1 粗基准的选择。

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。

3.2.2 精基准的选择。

主要要考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

3.3 制订工艺路线

按照先基准面后其它、先面后孔、先粗后精、先主后次的原则。

布置工艺路线如下:

3.3.1 工艺路线方案一

工序I：粗车小端端面，粗车φ65外圆及台阶端面及各倒角。

工序II：粗车大端面、粗车φ155外圆面、粗车左端台阶面、粗镗φ60孔、底面及沟槽，粗车环槽、粗车φ75、φ100、φ80外圆面及各倒角。

工序III：扩孔φ37、锪孔φ47。

工序IV：钻6-φ13.5小孔、钻M10螺纹孔及攻丝。

工序V：半精车φ65外圆及台阶面。

工序V I：半精车φ155、φ75、φ100、φ80、环槽及各倒角。

工序V II：精细车φ65外圆。

工序V III：精、细镗φ60孔。

工序I X：研磨孔φ60端面、倒角。

3.3.2 工艺路线方案二

工序I：粗车小端端面，粗车φ65外圆及台阶端面及各倒角。

工序II：粗车大端面、粗车φ155外圆面、粗车左端台阶面、粗镗φ60孔、底面及沟槽，粗车环槽、粗车φ75、φ100、φ80外圆面及各倒角。

工序III：扩孔φ37、锪孔φ47。

工序I V：半精车φ65外圆及台阶面。

工序V：半精车φ155、φ75、φ100、φ80、环槽及各倒角。

工序V I：精细车φ65外圆。

工序V II：精、细镗φ60孔。

工序V III：研磨孔φ60端面、倒角。

工序I X：钻6-φ13.5小孔、钻M10螺纹孔及攻丝。

3.3.3 工艺方案的比较与分析

上述两个方案的特点在于：

方案一是采用铣削方式加工端面，且是先加工12个孔后再精加工外圆面和Φ60孔。

方案二是使用车削方式加工两端面，12个孔的加工放在最后。两相比较起来可以看出，由于零件的端面尺寸不大，端面用车削较好。

在大批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。

但是仔细考虑，在工艺路线二中，是先精车Φ65外圆及台阶面然后再钻12个孔及攻螺纹。这样由于钻孔属于粗加工，精度要求不高，而且切削力较大，也可能造成已加工表面变形，表面粗糙度值增大。

3.3.4 最后的加工工艺路线确定如下：

工序I：以φ155mm外圆及端面定位，粗车小端端面，粗车φ65外圆及台阶端面及各倒角。

工序II：以粗车后的φ65mm外圆及端面定位，粗车大端面、粗车φ155外圆面、粗车左端台阶面。

工序III：以φ155mm外圆及端面定位，粗镗孔φ37、φ47。

工序I V：以粗车后的φ65mm外圆及端面定位，粗镗φ60孔、底面及沟槽。

工序V：以粗车后的φ65mm外圆及端面定位，粗车φ75、φ100、φ80外圆面及各倒角。

工序V I：以粗车后的φ65mm外圆及端面定位，粗车环槽。

工序V II：钻6-φ13.5小孔。

工序V III：钻M10螺纹孔及攻丝。

工序I X：以粗车后的φ155mm外圆及端面定位，半精车φ65外圆及台阶面。

工序X：以φ65mm外圆定位，半精车φ155、φ75、φ100、φ80、环槽及各倒角。

工序XI：以φ155mm外圆及端面定位，精车、精细车φ65mm外圆。

工序X II：以φ65mm外圆及端面定位，精、细镗φ60孔。

工序X III：研磨孔φ60端面、倒角。

3.4 本章小结

本章介绍了机械加工工艺规程的容及作用,制定工艺规程的原则、原始资料、步骤.然后对于本课题“填料箱盖”加工的工艺规程进行了说明，如毛皮的选择、热处理和基准面的选择。又制定了两种工艺路线，并进行对比，选出了最佳的工艺路线。最后根据书本资料确定了毛坯尺寸、机械加工余量及工序尺寸。

第4章数控机床的选择与加工方案

4.1 选择机床

1.工序I - X是粗车粗镗和半精车。选用卧式车床就能满足要求。本零件尺寸不大，精度要求不高，选用最常用的CA6140型卧式车床

2.工序XI、X II是精细车精镗。由于要求的精度较高，表面粗糙度较小选用精密的车床才能满足要求。故选用C616A型车床（如图4-2）。

图4-2 C616A型车床

3.工序X II、 V III是钻孔。可采用专用夹具在立式钻床上加工，可选用Z302型摇臂钻床（如图4-3）。

图4-3 Z302型摇臂钻床

4.工序X III是研磨孔，精度较高，选用M7232B型立轴矩台磨床（如图4-4）。

图4-4 M7232B型立轴矩台磨床

4.2 选择夹具

本零件除外圆及两端面加工用三爪自定心卡盘（图4-5）外，其他的工序都用专用夹具。