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端蓋零件圖
1端蓋的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
1.1端蓋的用途
端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
表面粗糙度(um)
形位公差(mm)
端蓋左端面
58
IT13
12.5
0.03
B
端蓋右端面
58
IT13
3.2
0.03
B
方形端面
115X115
IT13
12.5
0.03
B
端蓋中心孔
φ250+0.03
IT8
3.2
φ14孔
φ14
IT10
12.5
φ10孔
φ100+0.03
IT9
6.3
φ9孔
φ9
IT13
12.5
φ4孔
φ4
IT13
12.5
φ75外表面
φ75-0.04+0.O1
IT9
3.2
R33弧
R33
IT13
12.5
1.3審查端蓋的工藝性
該端蓋結(jié)構(gòu)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(dòng)度相對中心軸線滿足0.03mm，其次就是φ25孔及φ10孔，φ25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φ10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(jī)床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)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(chǎn)類型
依設(shè)計(jì)題目知：Q=5000件/年，m=1件/年，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)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(tái)/年X1件/臺(tái)X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.75
端蓋重量為0.5kg，由表1-3知，端蓋屬輕型零件；由表1-4知，該端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。
2.確定毛胚、繪制毛胚簡圖
2.1選擇毛胚
端蓋在工作過程中不承受沖擊載荷，也沒有各種應(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。
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。
1. 公差等級
由端蓋的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為CT=9。
2.2端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
尺寸工差/mm
毛坯尺寸/mm
備注
方形端面115*115
1.5*2=3
2.5
119.25-1.251.25
表2-1至表2-5
厚度58
0.5*2=1
2
60-11
表2-1至表2-5
方形斷面厚度15
0.5
1.6
16.3-0.80.8
表2-1至表2-5
φ75外圓面
1*2=2
2.2
78.1-1.11.1
表2-1至表2-5
φ75外圓長度7
0.5
1.6
8.3-0.80.8
表2-1至表2-5
φ25孔
0.5*2=1
1.7
23.15-0.850.85
表2-1至表2-5
2.3繪制端蓋毛坯簡圖
3.擬定端蓋工藝路線
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
3.1.1精基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)該端蓋零件的技術(shù)要求，選擇端蓋左端面和φ25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。φ25孔的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作竟基準(zhǔn)定位端蓋兩端面，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。選用端蓋左端面作為精基準(zhǔn)同樣是遵循了“基準(zhǔn)重合”原則，因?yàn)樵摱松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，沒有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。這里選擇端蓋右端面和φ60外圓面作為粗基準(zhǔn)。采用φ60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
表面粗糙度Ra/um
加工方案
備注
φ75端面
IT11
12.5
粗銑-精銑
表1-6至表1-8
115x115端面
IT11
3.2
粗銑-精銑
表1-6至表1-8
φ60端面
IT11
3.2
粗銑-精銑
表1-6至表1-8
φ25孔
IT8
3.2
鉆-擴(kuò)-鉸
表1-6至表1-8
φ10孔
IT9
6.3
鉆-鉸-精鉸
表1-6至表1-8
4xφ9孔
IT13
12.5
鉆
表1-6至表1-8
φ4孔
IT13
12.5
鉆
表1-6至表1-8
4xφ14孔
IT13
12.5
鉆-擴(kuò)
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
該端蓋加工質(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)（端蓋左端面和φ25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；然后粗銑端蓋右端面、方形端面、車φ75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φ10孔的鉆-鉸-精鉸加工及φ14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端蓋的加工工序。該端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(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位置精度要求。
3.5工序順序的安排
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)——端蓋左端面和φ250+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φ25孔。
2．熱處理工序
鑄造成型后，對鑄件進(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。該端蓋在工作過程中不承受沖擊載荷，也沒有各種應(yīng)力，故采用退火處理即可滿足零件的加工要求。
3．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
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
粗車、半精車φ75外圓
CA6140
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
5
車3X0.5倒角
CA6140
端面車刀
6
鉆-擴(kuò)-鉸φ25孔
四面組合鉆床
麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀
卡尺、塞規(guī)
7
鉆φ4孔
四面組合鉆床
麻花鉆
卡尺、塞規(guī)
8
鉆-鉸-精鉸φ10孔
四面組合鉆床
麻花鉆、鉸刀
卡尺、塞規(guī)
9
鉆φ9孔
四面組合鉆床
麻花鉆
卡尺、塞規(guī)
10
鉆-鉸-精鉸φ14 孔
四面組合鉆床
麻花鉆、鉸
卡尺、塞規(guī)
11
銑R33圓弧
數(shù)控銑床
立銑刀
游標(biāo)卡尺
12
去毛刺
鉗工臺(tái)
平銼
13
清洗
清洗機(jī)
14
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φ14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=0.05mm；粗鉸余量Z粗鉸=0.15mm;鉆孔余量Z鉆=13.0mm。查表1-20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(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：0.018mm;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：φ140+0.018mm;粗鉸
φ13.950+0.070mm; 鉆φ13.00+0.18mm,它們的相互關(guān)系如下圖所示。
5.切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算
在這只計(jì)算鉆-鉸-精鉸φ10孔此工序的切削用量和時(shí)間定額。
一、切削用量的計(jì)算
（1）鉆孔工步
1）背吃刀量的確定 取ap=13.0mm.
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=389.96 r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=392 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=12.06 m/min。
（2） 粗鉸工步
1）背吃刀量的確定 取ap=0.98mm。
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=63.95 r/min ,參照Z525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=3.0 m/min。
（3）精鉸工步
1）背吃刀量的確定 取ap=0.02mm。
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=127.4r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=140r/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=4.4m/min。
6時(shí)間定額的計(jì)算
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)=20mm; l2=1mm; l1=D/2*cotkr+(1~2)=9.8/2*cot54+1mm=5.3mm; 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=(12mm+5.3mm+1mm) /(0.1mm/min x 392r/min)=0.47min=28s。
（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=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(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(12mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.7min=42s。
（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=（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(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(12mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=36s。
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=0.15x28s=4.2s;
粗鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x42s=6.3s;
精鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x36s=5.4s;
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(28s+4.2s)=1.93s;
粗鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(42s+6.3s)=2.90s;
精鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;
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=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(shí)間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=34.13s+51.20s+43.88s=129.21s。
7.機(jī)床夾具的設(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，檢測和裝配等整個(gè)工藝過程中。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。
夾具裝配圖
7.1提出問題
（1）怎樣限制零件的自由度；一個(gè)面限制3個(gè)自由度，短圓柱銷限制2個(gè)自由度，削邊銷限制1個(gè)自由度。
（2）怎樣夾緊；設(shè)計(jì)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。
（3）設(shè)計(jì)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。
7.2設(shè)計(jì)思想
設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計(jì)的夾具完全符合要求。
本夾具主要是對φ14孔進(jìn)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(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
7.3夾具設(shè)計(jì)
7.3.1、定位分析
（1）定位基準(zhǔn)的選擇
據(jù)《夾具手冊》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。故加工φ25孔時(shí)，采用端蓋底面為定位基準(zhǔn)。
（2）定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合△b=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會(huì)發(fā)生相對位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。
△j=（TD+T d+△S）/2
TD =0.018mm
T d =0.011mm
△S=0.010mm
△j=0.0195mm
7.3.2切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：Φ14的麻花鉆，Φ14的錐度鉸刀。
2、夾緊力的計(jì)算
鉆孔夾緊力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》P70表3-6，查得工件以一個(gè)面和兩個(gè)孔定位時(shí)所需夾緊力計(jì)算公式：
式中 φ───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(shù),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(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。
7.3夾具操作說明
此次設(shè)計(jì)的夾具夾緊原理為：通過φ25孔和底面為定位基準(zhǔn)，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(zhǔn)或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實(shí)現(xiàn)工件定位。該設(shè)計(jì)用可換定位銷
圓柱銷、實(shí)現(xiàn)完全定位，以鉆模板引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。采用手動(dòng)螺旋快速夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。
7.4.確定導(dǎo)向裝置
本工序要求對被加工的孔依次進(jìn)行鉆、鉸的加工，最終達(dá)到工序簡圖上規(guī)定的加工要求，故選用可換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件。
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