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前言
課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校教學(xué)中的一個(gè)主要組成部分, 是專業(yè)學(xué)習(xí)過程是最后的一個(gè)是完成工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和科學(xué)工作方法重要的實(shí)踐性的過程。
設(shè)計(jì)的目的和要求在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去分析和解決機(jī)械工程實(shí)際問題的能力.熟練生產(chǎn)技術(shù)的工作的一般方法,培養(yǎng)學(xué)生樹立工程技術(shù)必備的全局觀點(diǎn),生產(chǎn)觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)。樹立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究,查閱技術(shù)文獻(xiàn)資料,手冊進(jìn)行工程運(yùn)籌,圖樣的繪制及編寫技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力。
1、
1 零件的分析
1．1 零件的作用
題目所給的零件是ZW-6/7型空氣壓縮機(jī)的填料箱蓋（見附圖1）主要作用是保證與填料箱體聯(lián)接后保證密封，對內(nèi)表面的加工精度要求比較高，對配合面的表面粗糙度要求也較高。
1．2 零件的工藝分析
套類零件的主要加工表面有孔、外圓、和端面。其中孔既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，加工精度和表面粗糙度要求較高，內(nèi)外圓之間的同軸度及端面與孔的垂直度也有一定的技術(shù)要求。分述如下：
1.2.1、以ф65H5（）軸為中心的加工表面。
包括：尺寸為ф65H5（）的軸，表面粗糙度為1.6，尺寸為ф80的與ф65H5（）相接的肩面, 尺寸為ф100f8()與ф65H5（）同軸度為0.025 的面，尺寸為ф60h5()與ф65H5（）同軸度為0.025的孔。
1.2.2、以ф60h5()孔為中心的加工表面。
尺寸為78與ф60H8()垂直度為0.012的孔底面,表面粗糙度為0.4,須研磨。
1.2.3、 以ф60H8()孔為中心均勻分布的12孔,6-ф13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H。
1.2.4、其它未注表面的粗糙度要求為6.3,半精加工即可滿足要求。
2、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。由于年產(chǎn)量為5000件，屬于大批生產(chǎn)的，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用砂型鑄造機(jī)器造型和殼型。
2.2 基準(zhǔn)面的選擇
2.2.1、粗基準(zhǔn)的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置
精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。。
2.2.2、精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。
2.3 制訂工藝路線
按照先基準(zhǔn)面后其它、先面后孔、先粗后精、先主后次的原則，布置工藝路線如下：
2.3.1、工藝路線方案一
工序I：銑小端端面，粗車φ65外圓及臺(tái)階端面及各倒角。
工序II：銑大端面、粗車φ155外圓面、粗車左端臺(tái)階面、粗鏜φ60內(nèi)孔、底面及溝槽，粗車環(huán)槽、粗車φ75、φ100、φ80外圓面及各倒角。
工序III：擴(kuò)孔φ32、锪孔φ47。
工序IV：鉆6-φ13.5小孔、鉆M10螺紋孔及攻絲。
工序V：半精車φ65外圓及臺(tái)階面。
工序VI：半精車φ155、φ75、φ100、φ80、環(huán)槽及各倒角。
工序VII：精細(xì)車φ65外圓。
工序VIII：精、細(xì)鏜φ60內(nèi)孔。
工序IX：磨φ60內(nèi)孔底面。
工序X：研磨孔φ60內(nèi)端面、倒角。
工序XI：去毛刺。
工序XII：終檢。
2.3.2、工藝路線方案二
工序I：粗車小端端面，粗車φ65外圓及臺(tái)階端面及各倒角。
工序II：粗車大端面、粗車φ155外圓面、粗車左端臺(tái)階面、粗鏜φ60內(nèi)孔、底面及溝槽，粗車環(huán)槽、粗車φ75、φ100、φ80外圓面及各倒角。
工序III：擴(kuò)孔φ32、锪孔φ47。
工序IV：半精車φ65外圓及臺(tái)階面。
工序V：半精車φ155、φ75、φ100、φ80、環(huán)槽及各倒角。
工序VI：精細(xì)車φ65外圓。
工序VII：精、細(xì)鏜φ60內(nèi)孔。
工序VIII：磨φ60內(nèi)孔底面。
工序IX：研磨孔φ60內(nèi)端面、倒角。
工序X：鉆6-φ13.5小孔、鉆M10螺紋孔及攻絲。
工序XI：去毛刺。
工序XII：終檢。
2.3.3、工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一是采用銑削方式加工端面，且是先加工12個(gè)孔后再精加工外圓面和ф60H8（）孔。方案二是使用車削方式加工兩端面，12個(gè)孔的加工放在最后。兩相比較起來可以看出，由于零件的端面尺寸不大，端面用車削較好，在大批生產(chǎn)中，綜合考慮，我們選擇工藝路線二。
但是仔細(xì)考慮，在工藝路線二中，是先精車ф65外圓及臺(tái)階面然后再鉆12個(gè)孔及攻螺紋。
這樣由于鉆孔屬于粗加工，其精度要求不高，且切削力較大，可能會(huì)引起已加工表面變形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工藝路線確定如下：
工序I：粗車小端端面，粗車φ65外圓及臺(tái)階端面及各倒角。
工序II：粗車大端面、粗車φ155外圓面、粗車左端臺(tái)階面、粗鏜φ60內(nèi)孔、底面及溝槽，粗車環(huán)槽、粗車φ75、φ100、φ80外圓面及各倒角。
工序III：擴(kuò)孔φ32、锪孔φ47。
工序IV：鉆6-φ13.5小孔、鉆M10螺紋孔及攻絲。
工序V：半精車φ65外圓及臺(tái)階面。
工序VI：半精車φ155、φ75、φ100、φ80、環(huán)槽及各倒角。
工序VII：精細(xì)車φ65外圓。
工序VIII：精、細(xì)鏜φ60內(nèi)孔。
工序IX：磨φ60內(nèi)孔底面。
工序X：研磨孔φ60內(nèi)端面、倒角。
工序XI：去毛刺。
工序XII：終檢。
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
ZW-6/7型空氣壓縮機(jī)的填料箱蓋；零件材料為HT200，硬度190～
210HB，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用機(jī)器造型鑄造毛坯。
2.4.1、根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》的規(guī)定，除非另有規(guī)定，否則要求的機(jī)械加工余量適用于整個(gè)毛坯鑄件，即對所有需要機(jī)械加工 的表面只規(guī)定一值。查表2-1、2-5取毛坯鑄件的公差等級(jí)為10級(jí)，機(jī)械加工余量等級(jí)G級(jí)。
2.4.2、查表2-4取毛坯鑄件的機(jī)械加工余量為2mm，根據(jù)毛坯鑄件各個(gè)尺寸所在的范圍，查表2-3得各個(gè)尺寸的公差，再根據(jù)公式（2-1）R=F+2RMA+CT/2與公式（2-2）R=F-2RMA-CT/2即可計(jì)算出毛坯的基本尺寸。
2.4.3、根據(jù)所確定的毛坯尺寸畫出毛坯圖如下。
2.5 選擇加工設(shè)備與工藝裝備
2.5.1、選擇機(jī)床
①工序I 、 II 、VI、VII是粗車和半精車。選用臥式車床就能滿足要求。本零件尺寸不大，精度要求不高，選用最常用的C620-1型臥式車床即可。
②工序VIII是精細(xì)車精鏜。由于要求的精度較高，表面粗糙度較小選用精密的車床才能滿足要求。故選用C616A型車床。
③工序IV是鉆孔。可采用專用的分度夾具在立式鉆床上加工，可選用Z3025
RMA=2mm
型搖臂鉆床。
④工序III 是擴(kuò)孔和锪孔，由于孔徑較大，選用Z35搖臂鉆床。
⑤工序X是磨內(nèi)孔端面，選用立軸矩臺(tái)平面磨床。
⑥工序XI是研磨內(nèi)孔，精度較高，可選用超聲波研磨機(jī)。
2.5.2、選擇夾具
本零件除外圓及兩端面加工用三爪自定心卡盤外，其他的工序都用專用夾具。
2.5.3、選擇刀具
①在車床上加工的工序，一般都用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀，加工灰鑄鐵零件采用YG型硬質(zhì)合金，粗加工用YG6，半精加工用YG8，精加工和精細(xì)加工用YG10，切槽宜用高速鋼，磨削用砂輪。
②鉆孔用麻花鉆，攻螺紋用絲錐。
2.6 確定切削用量及基本工時(shí)
工序X：磨Φ60孔底面
①．選擇磨床：
選用M7232B型立軸矩臺(tái)磨床。
②．選擇砂輪：
查《工藝手冊》第三章中磨料選擇各表，選用I-30x10x10-A60P6V
③．切削用量的選擇：
砂輪轉(zhuǎn)速 n砂=970r/min，
軸向進(jìn)給量 fr=0.017mm/r
徑向進(jìn)給量
④．切削工時(shí)基本時(shí)間計(jì)算：
當(dāng)加工一個(gè)表面時(shí)
Tj=(2*b*L*k)/(1000r*fa*fr)（見《工藝手冊》表6.2-8）
式中 L：加工長度 L=30mm
b：加工寬度 b=30mm
：單面加工余量 =0.5mm
K： 系數(shù) K=1.1
r： 工作臺(tái)移動(dòng)速度（m/min）
：工作臺(tái)往返一次砂輪軸向進(jìn)給量
： 工作臺(tái)往返一次砂輪徑向進(jìn)給量
則：
Tj= (2*30*30*0.5*1.1)/(1000*10*3*0.017)
=1.94min
⑤輔助時(shí)間的計(jì)算：
輔助時(shí)間tf與基本時(shí)間tj之間的關(guān)系為tf=（0.15～0.2）tj，取tf=0.15tj,則輔助時(shí)間為：
tf=0.15*1.94=17.46s
⑥其他時(shí)間的計(jì)算:
其他時(shí)間可按關(guān)系式tb+tx=6%*(tj+tf)計(jì)算
則tb+tx=6%*（116.4+17.46）=8s
⑦單間時(shí)間 tdj=116.4+17.46+8=141.86s
3、專用夾具的設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。在這里只設(shè)計(jì)了工序工序IX磨φ60內(nèi)孔底面的專用夾具。本夾具將用于立軸矩臺(tái)平面磨床，刀具為砂輪。
3.1 問題的指出
本夾具主要用來加工φ60內(nèi)孔底面，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，要加工φ60內(nèi)孔底面，原本只需限制工件的3個(gè)自由度，但由于在孔內(nèi)加工，為了不使加工影響其他表面，需要限制工件的5個(gè)自由度，且φ60內(nèi)孔底面對φ60內(nèi)孔有垂直度要求，要求的加工精度較高，因此，應(yīng)選擇φ65外圓和與φ80外圓相連的臺(tái)階面作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。
Tj = 1.94min
tf=17.46s
tb+tx=8s
tdj=141.86s
3.3、定位誤差的分析
工件以臺(tái)階面和外圓面定位，工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為其軸線，故不存在基準(zhǔn)不重合誤差，誤差即為φ65外圓面公差的一半。即0.0065mm，此誤差在允許的范圍內(nèi)，因此符合要求。
3.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
該夾具是以端面和外圓定位基準(zhǔn)加工φ60內(nèi)孔底面，可以用一帶端面的定位套來定位，由于磨削時(shí)的夾緊較大，因此加了四跟柱以加強(qiáng)其強(qiáng)度，本夾具通過楔塊的移動(dòng)使鉸鏈軸帶動(dòng)螺栓下移從而帶
動(dòng)壓板下移壓緊工件。鉸鏈機(jī)構(gòu)能迅速夾緊和松開，達(dá)到了提高生產(chǎn)力和降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的，因此能滿足要求。
4、小結(jié)
為期三周的夾具課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過程，我組兩名同學(xué)在老師的指導(dǎo)下，順利完成了這次課程設(shè)計(jì)，課程設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。
本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
通過此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。
總的來說，這次設(shè)計(jì)，使我們在基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題和動(dòng)手的能力，對我們以后的前途很有作用。
定位誤差=0.0065mm
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