齿轮泵右端盖的机械加工工艺规程及工艺装备设计.doc

19辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目：齿轮泵右端盖的机械加工工艺规程及16h7孔的工艺装备及夹具设计班级： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 一、设计题目泵体右端盖的机械加工工艺规程及16h7孔工艺装备设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:大批大量生产三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张(2) 毛坯图 1张(3) 机械加工工艺过程综合卡片(参附表1) 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张(5) 夹具装配图 1张(6) 夹具体零件图 1张(7) 课程设计说明书(50008000字) 1份说明书主要包括以下内容（章节）目录 摘要（中外文对照的，各占一页）零件工艺性分析机械加工工艺规程设计 指定工序的专用机床夹具设计 方案综合评价与结论体会与展望参考文献 列出参考文献(包括书、期刊、报告等，10条以上)课程设计说明书一律用a4纸、纵向打印.四、进度安排(参考)(1) 熟悉零件,画零件图 2天 (2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5天(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天(4) 编写说明书 3天(5) 准备及答辩 2天五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要本次设计主要是进行盖体类零件的专用夹具的设计，是对我们以往所学知识的总结和对我们所掌握知识的一次扩展。这次设计主要从工艺规程的指定与夹具的设计两方面出发。根据零件本身的特点，生产类型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。首先要分析零件的作用及其工艺，再次设计零件的毛坯尺寸加工余量及公差。在工艺规程方面：确定生产类型，综合考虑其准确度高，确定合理的加工方法可使生产效率提高，消耗经济少等方面，选择一个最优方案；在夹具设计方面，因为是盖体类零件，加工16的通孔，选择钻床加工，按照设计好的工艺路线选择定位、导向、加紧等装置。可以考虑诸多因素来拟订最优方案，最终完成本次设计。abstractthis design is mainly the design of appropriation tongs which carries on covering body spare parts, is tally up the knowledge that we learn before and to the once expanding of the knowledge that we control. this text mainly sets out from the design both side of the specifying of craft rules distance and the tongs. according to the characteristics of spare parts, the function produced type and spare parts while concretely working choice the craft rules distance and tongs. in the craft rules distance aspect: assurance produce a type, comprehensive consider its accurate degree high, produce an efficiency is high, consume economy little etc. aspect, choose the superior project; design aspect in the tongs, because of is cover body spare parts, process 16 bores, the choice drills a bed to process, considering many factors to draw up the superior project, end completion originally time design.目 录1设计任务-12零件的分析-12.1零件的作用-12.2零件的工艺分析-23确定毛坯的制造方法和毛坯的形状-33.1毛坯的种类-33.2毛坯的结构工艺-33.3毛坯选择的依据-33.4坯料尺寸公差与机械加工余量-34机械加工工艺规程设计-4 4.1基准的选择-4 4.2零件表面加工方法-4 4.3制定工艺路线-54.4切削用量计算-74.5基本工时计算-95加工16h7孔的专用机床夹具设计-115.1设计要求-115.2制定工艺路线-125.3定位元件的选择-125.4夹具设计的有关计算-135.5夹具结构设计及操作简要说明-156方案综合评价与结论-157本次课程设计体会与展望-16参考文献-171.设计任务分析泵体右端盖的技术要求，并绘制零件图。加工此零件为大批大量生产,考虑综合因素设计零件技术机械加工工艺规程，填写工艺文件。设计零件机械加工工艺装备,绘制机床专用夹具组装图.2.零件的分析 2.1零件的作用题目所给定的零件是泵体右端盖，属于盖体类零件，它和其他零件一起装配,形成泵的一个密封腔体结构用来储存、输送分配物质。工作中，零件内表面要受到介质的冲击，但强度要求不是特别大，因此对零件的刚度有一定的要求，零件与其他零件相配合的表面，要有一定的尺寸精度和形位精度。2.2零件的工艺分析泵体的功能是通过介质的分配,传递动力,使其工作.所以对密封性能要求较高。由于泵体右端盖是组成泵的主要元件，该零件的几组平面有表面粗糙度和位置度要求。 1).右端盖前端加工表面，粗糙度为3.22).右端盖后端面加工表面，粗糙度为3.23) 67的孔，表面粗糙度要求为6.3. 69均布的孔深6。4）16h7孔是粗糙度为1.6的通孔20h7孔粗糙度为3.25）.25的孔。与泵体同铰钻，粗糙度为0.86）前端外圆面螺纹m27x1.5经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。3.确定毛坯的制造方法和毛坯的形状零件材料是ht200。零件年产量是大批大量生产,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。3.1 毛坯的种类由技术要求可知该零件是铸件，且已知是大批量生产，参考机床夹具设计手册可知，根据铸件制造方法，采用金属型机械造型铸造的经济精度好。3.2 毛坯的结构工艺结构符合各种毛坯制造方法和工艺要求，避免因结构不良造成的毛坯缺陷，使制造工艺简单、操作方便。3.3 毛坯选择的依据根据零件图可知，该零件为铸件，且尺寸不大，受力很小，根据机械设计基础可查得材料选ht200即可满足强度要求。3.4 坯料尺寸公差与机械加工余量的确定材料为ht200大批量生产，以此确定尺寸公差与加工余量。根据机械制造技术课程设计指南：求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓尺寸，长87.76mm，宽56mm，所以最大轮廓尺寸为87.76mm。选取公差等级ct 由表2-1，铸造方法按机器铸造型、铸件材料按灰铸铁得公差等级范围8到12级，取10级。求铸件尺寸公差，由表2-3查得：2.6mm。求求机加工余量等级，由表5-5取f级。求rma，由表2-4查得最大87.76mm的机械f级机加工余量得rma=1mm。求毛坯基本尺寸面属于双侧加工，应由公式2-1表示即：r=f+2rma+ct/2=35.3mm外圆加工m27x1.5面也属于双侧加工，同理：r=f+2rma+ct/2=30.3mm.取毛坯加工余量3.4.此为前后端面毛坯厚度，由于孔不铸造，为实心（在4.3各个工序加工余量会给出）。4.机械加工工艺规程设计4.1 基准的选择定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。粗基准的选择：因为泵体右端盖为盖体类零件，执照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），所以对于本零件可以先以右端盖前端面部分作为粗基准.精基准的选择：精基准的选择应主要考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，应改进行尺寸计算。应选择后端面为本零件的精基准4.2 零件表面加工方法的选择本零件的加工面有圆、内孔、端面等，材料为ht200.参考设计指导书中 表1-6到表1-20。其加工方法选择如下：加工表面粗糙度要求公差等级加工方法前端面3.2it9粗铣-半精铣后端面3.2it9粗铣-半精铣16h7的孔1.6it7钻-粗铰-精铰25的孔0.8it8钻-精绞67的孔6.3it8钻-铰69的孔it10扩16h7的盲孔1.6it7钻-粗铰-精铰m27外螺纹6.3it8粗铣-精铣20h73.2it8粗扩-精扩盲孔内表面3.2it9粗铣-半精铣4.3 各工序间加工余量根据课程设计指导书中的表2-15至2-28，将各加工表面的工艺路线、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度填入表中。加工表面工步名称工步余量基本尺寸公差等级粗糙度前端面半精铣0.733.7it93.2粗铣134.4it93.2毛坯1.735.4-后端面半精铣0.732it93.2粗铣132.7it93.2毛坯1.733.7-16h7通孔精铰0.0516it71.6粗铰0.9515.95it93.2钻1515it1212.5毛坯实心 -25的孔精绞0.25it80.8钻4.84.8it1212.5毛坯实心-16h7的盲孔精铰0.0516it81.6粗铰0.9515.95it106.3钻1515it1212.5毛坯实心-67的孔绞0.27it96.3钻6.86.8it1212.5毛坯实心-20h7孔精扩0.220it93.2粗扩19.819.8it1212.5毛坯实心-4.4 制定工艺路线制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。.工序顺序的安排机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，“先粗后精”原则，“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面，遵循“先面后孔”因此工序安排如下：工序1 时效处理。（消除铸件内应力）工序2 划线、在毛坏上标出16h7孔。工序3 粗铣30.4的平面、最大轮廓为84.76的前后端面。工序4 半精铣前后两端面。工序5 粗、精铣外螺纹m27x1.5。工序6 钻、粗铰、精铰5孔。工序7 钻、粗铰、精铰16孔。工序8 粗扩、精扩20h7。工序9 钻、粗铰、精铰16h7盲孔。工序10 钻、铰7孔。工序11 扩 9孔。工序12 铣退刀槽工序13 去毛刺。工序14 清洗。工序15 检测入库。 工序号工序名称机床设备刀具量具1时效处理（去铸件应力退火）2划线、在毛坏上标出16h7孔。3粗铣、半精铣上下端面x5020a立式铣床端面铣刀游标卡尺4粗、精铣外螺纹m27x1.5螺纹铣床端面铣刀游标卡尺6钻、精铰5孔z525型立式钻床直柄麻花钻、铰刀游标卡尺7钻、粗铰、精铰16孔z525型立式钻床直柄麻花钻、铰刀塞规卡尺、内径百分表8粗扩、精扩20h7z525型立式钻床粗扩、精扩塞规卡尺、内径百分表9钻、粗铰、精铰16h7盲孔。z5125a立式钻床麻花钻，铰刀塞规卡尺、内径百分表10钻、铰7孔z5125a立式钻床麻花钻，铰刀塞规卡尺、内径百分表11扩9孔z525型立式钻床扩孔钻塞规卡尺、内径百分表12铣退刀槽槽铣刀游标卡尺13去毛刺14清洗清洗机15检验入库百分表,三用游标卡尺检验样板,三棱平尺塞规4.5 切削用量的计算4.5.1 钻孔工步切削用量的计算背吃刀量的确定，取=15mm。进给量的确定，由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.2mm/r。切削速度的计算，由表5-22，按工件材料为铸铁、硬度为187hbs的条件选择，切削速度可取为22m/min。由公式（5-1）可求得该工序钻头转速n=466.8，参照表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=545。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度=680x3.14x15/1000=25.68。4.5.2 粗绞孔工步工步切削用量的计算背吃刀量的确定，取=0.95mm。进给量的确定，由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.8mm/r。切削速度的计算，由表5-31，切削速度可取为4m/min。由公式（5-1）可求得该工序钻头转速n=9.8，参照表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=97。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度=97x3.14x15.95/1000=4.86。4.5.3 精绞孔工步工步切削用量的计算背吃刀量的确定，取=0.05mm。进给量的确定，由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.8mm/r。切削速度的计算，由表5-31，切削速度可取为6m/min。由公式（5-1）可求得该工序钻头转速119.3，参照表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速，取转速=140。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度=97x3.14x16/1000=7.03。4.6加工16h7孔基本工时的计算4.6.1基本时间的计算钻孔工步根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式求得。式中=20mm；=1mm；=；=0.2mm/r；=545r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间=。粗铰孔工步，根据表5-41，绞圆柱孔基本时间由公式求得。式中、由表5-42按=、= 的条件查得=；=；而；=；=。将上述结果代入公式中，经过计算即可得出该工序的基本时间=。精铰孔工步，根据表5-41，绞圆柱孔基本时间由公式求得。式中、由表5-42按=、= 的条件查得=；=；而；=；=。将上述结果代入公式中，经过计算即可得出该工序的基本时间=。4.6.2 辅助时间的计算根据第五章第二节所述，辅助时间与基本时间之间的关系为，可取=0.15，则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间： =粗铰孔工步的辅助时间： =。精铰孔工步的辅助时间： =。4.6.3 其他时间的计算除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于右端盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间是作业时间的，休息与生理需要时间是作业时间的，本工件均取3%，则各工序的其他时间（）可按关系式（3%+3%）x（）计算，分别为：钻孔工步的其他时间：=粗铰孔工步的其他时间：=。精铰孔工步的其他时间：=。4.6.4 单件时间的计算钻孔工步=。粗铰孔工步=。精铰孔工步=因此，工序的单件时间=+=。4.7 制订16h7孔工序卡片在本次课程设计中，我所被指定的工序是加工孔。根据表16h7孔铣削用量的计算和基本工时的计算即可制订出该工序的工序卡片，具体内容详见机械加工工序卡片。5 16h7孔的专用机床夹具设计机床夹具是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备，机床夹具的功用主要是：稳定地保证工件的加工精度；减少辅助工时，提高劳动生产率；扩大机床的使用范围，实现一机多能。16h7孔属于轴向孔，且在圆周分布上是非均布的，所以用常规的夹具（即通用夹具）其生产效率是很低的，同时加工精度也不容易保证。考虑到右端盖零件属于大批量生产，所以应该对其设计专用夹具，以保证加工精度和提高劳动生产率。5.1定位方案的设计本夹具的定位方案如下图所示，采用短菱形销和平面定位，同时运用支承板来快速找正工件在夹具体中的位置。短菱形销限制的自由度为： 、地面支承板限制的自由度为：、侧平面限制的自由度为：综上，该定位方案限制了工件的6个自由度，较好的满足零件加工要求，定位合理5.2定位误差分析与计算所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以表示；由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以表示。对于加工16h7孔, 属于一面两孔类型来定位，由表8-31常见定位方式的定位误差计算得到公式基准位移误差为。所以定位误差-第一定位销基准孔与圆柱定位销间的最小间隙-第二定位销基准孔与圆柱定位销间的最小间隙计算得到误差为0.003=0.006，所以整套定位方案可行。夹具体的制造误差为：对定位孔轴线与导向钻套、侧面定位板的位置度误差。5.3导向元件设计钻床夹具的刀具导向元件为钻套，钻套的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工中发生偏斜。由于该孔的加工方法是先钻孔，后铰孔。所以，采用快换式钻套，由于右端盖零件的特殊结构，为了便于装夹工件，所以采用快换钻套内径d=15,公差为f7。jb/t8045.3-1999. 配用钻套螺钉jb/t8045.5-1999 d=8 5.4夹紧装置的设计在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、摩擦力等外力的作用，为了保证在这些力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。在该夹具体设计中，由于所选用的定位方案的夹紧力与切削力的方向一致，所需夹紧力不大，所以采用单旋式夹紧机构。夹紧力的计算：（参考设计指导书p188表10-1中的工件一两垂直面定位-侧向夹紧公式得到）f为摩擦系数 5.5夹具结构设计及操作简要说明在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用回转板式夹紧装置，1个快换钻套，在一次装夹中可以加工1个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，和夹紧力方向垂直，所以夹紧力不直接对消切削力。装夹工件时，先将回转板打开，把工件放在定位元件上，由短圆柱销与菱形销定位，最后用带孔花纹螺母压紧。这样就可以钻削了。本夹具装配图和零件图，见附图。6 方案综合评价与结论本方案采用两销一面定位方式，限制了工件的6个自由度，采用支承板确定工件在夹具体中的正确位置和限制工件的旋转自由度。该定位方案限制了工件的6个自由度，很好的确定工件在夹具体中的位置，但也可能造成过定位，原因在于，支承板与短定位销的安装误差。在钻孔工序前的工序尺寸保证的情况下，不会产生过定位。夹具加工过程稳定,经济方面也大大减少了开支,生产效率也提高了很多，因此本方案适合大批量生产。综上所述，本次课程设计的基本目的已经达到，较好的反映了零件加工过程中的定位需要。同时，在专用夹具设计过程中，通过查阅大量资料，所设计的夹具在使用上十分方便，定位准确。绘制夹具体装配图时，很好运用了机械制图的知识，图幅表达合理，线条准确。7体会与展望为期三周的机械制造技术基础课程设计就要结束了，回首近20天的设计过程，有苦也有甜。甜的是较好的完成了设计任务，在设计过程中，通过各种途径解决了所遇到的困难。苦的是在细节问题的把握上还很欠缺，工艺过程设计人员追求的是完美，我想，我的课程设计离完美还差的很远，还有许多要学习、总结的地方。三周的时间里，查阅了数本机械加工与夹具设计方面的资料。在绘制夹具体装配图时，由于对机械制图中的有关内容有些陌生，所以索性翻出机械制图书，也算温习了功课。最终，通过自己的努力，很好的完成了装配图的绘制，也对机械制图的内容有了更深的理解。同时，也练习了电子图板软件的使用，能熟练的解决绘图过程中所遇到的问题，最重要的是绘图的速度和质量有了很大的提高。与此同时互换性的知识也都排上了用场，像一些配合公差等问题的解决。从刚拿到题目时的无从下手，到初步了解机械零件加工的工艺过程，这其中的个中体会只有自己能够理解，也使我更加坚信在做任何事时，我们都应该认真去对待。通过这次课程设计，虽然了解了机械加工工艺过程，但离实际还很远，路还很长，但庆幸的是自己对机械加工工艺过程有了初步的了解，课程设计过程中，一步一个脚印走出来了。在课余，打算多看一些机械加工工艺方面的书，多练习软件绘图，更重要的是学习其中的设计理念。本次课程设计是我们在结束所有专业课程以后的一次综合性设计，它不仅测试了我们所学的知识是否扎实，而且还为我们接下来的毕业设计做好了铺垫。通过这次课程设计，我所学的知识得到了巩固，充分发挥了我们个人的潜力。在这次设计过程中，虽然遇到过很多的困难，但是我们经过小组讨论以及老师的细心教导，使我们一次次地突破困难，最终圆满的完成了设计。 在此感谢指导教师长期以来的帮助和教导！参考文献1现代制造工艺设计方法段明扬主编2007.1 广西师范大学出版社2现代机械制造工艺设计实训教程 段明扬2007.1 广西师范大学出版社3机械制造工艺设计简明手册李益民主编1999.10 机械工业出版社4机床夹具设计手册王光斗等主编2000.11 上海科学技术出版社5金属机械加工工艺人员手册 上海科技出版社6机床夹具设计。余光国等主编 重庆大学出版社7机械制造技术基础课程设计指南崇凯主编 化学工业出版社8机械加工工艺装备张普礼主编 东南大学出版社9机械加工工艺装备手册 陈心昭主编 1998.6 机械