齿轮泵右端盖的机械加工工艺规程及工艺装备设计说明书正文

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 16 的 工艺装备 及夹具 设计 班 级： 姓 名 ： 指导教师 ： 完成日期 ： 辽宁工程技术大学课程设计 I 一、设计题目 泵体 右端 盖的机械加工工艺规程及 16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 (5000 8000 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 、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 、指导 教 师 评语 成 绩： 指导教师 日 期 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。 is of on is up we to of we of of to of In a an is in of is 16 a to to up V 目 录 1 设计任务 零件的分析 件的作用 件的工艺分析 确定毛坯的制造方法和毛坯的形状 坯的种类 坯的结构工艺 坯选择的依据 料尺寸公差与机械加工余量 机械加工工艺规程设计 准的选择 件表面加工方法 定工艺路线 削用量计算 本工时计算 加工 16 的专用机床夹具设计 计要求 定工艺路线 位元件的选择 具结构设计及操作简要说明 方案综合评价与结论 本次课程设计体会与展望 考文献 宁工程技术大学课程设计 1 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 . 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。 泵体的功能是通过介质的分配 ,传递动力 ,使其工作 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)工表面 ，粗糙度为 )工表面 ，粗糙度为 ) 67 的孔，表面粗糙度要求为 6 9 均布 的孔 深 6。 4） 16 是 粗糙度为 通孔 20 粗糙度为 ） 5 的孔 。 与泵体同铰钻，粗糙度为 ） 前端外圆面螺纹 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。 31 2 3 零件材料是 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。 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 。 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。 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 可满足强度要求 。 料尺寸公差与机械加工余量的确定 材料为 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 56以最大轮廓尺寸为 选取公差等级 表 2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得： 求求机加工余量等级，由表 5 F 级。 求 表 2得最大 机械 F 级机加工余量得 求毛坯基本尺寸 面属于双 侧加工，应由 公式 2示即： R=F+2T/2=圆加工 也属于双 侧加工，同理：R=F+2T/2=为前后端面毛坯厚度，由于孔不铸造，为实心（在 个 工序加工 余量会给出）。 54 4 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 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 表 1表 1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 铣 后 端面 铣 16孔 精铰 5 25 的孔 6 7 的孔 6 9 的孔 16盲孔 精铰 螺纹 铣 20扩 盲孔内表面 铣 工序间加工余量 根据 课程设计指导书中的 表 2 2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 铣 1 坯 - 端面 半精铣 2 铣 1 坯 - 16 精铰 6 铰 15 15 坯 实心 - 5 的孔 精 绞 6 钻 坯 实心 - 16精铰 6 铰 15 15 坯 实心 - 7的孔 绞 坯 实心 - 20精扩 0 扩 坯 实心 - 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。 85 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 1 6 。 工序 3 粗 铣 平面 、最大轮廓为 前后端面 。 工序 4 半精铣前后两端面 。 工序 5 粗、精 铣外螺纹 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 20 工序 9 钻、 粗 铰 、精铰 16孔 。 工序 10 钻、 铰 7 孔 。 工序 11 扩 9 孔 。 工序 12 铣退刀槽 7 工序 13 去毛刺 。 工序 14 清洗 。 工序 15 检测入库 。 13 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1 6 。 3 粗铣 、半 精铣上 下端面 式铣床 端面铣刀 游标卡尺 4 粗、精 铣外螺纹 纹 铣床 端面铣刀 游标卡尺 6 钻、精铰 5孔 立式钻床 直柄麻花钻、铰刀 游标卡尺 7 钻、粗铰、精铰 16 孔 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 20525 型立式钻床 粗扩、精扩 塞规卡尺、内径百分表 9 钻、 粗 铰 、精铰 16孔 。 式钻床 麻花钻，铰刀 塞规卡尺、内径百分表 10 钻、 铰 7 孔 式钻床 麻花钻 ， 铰刀 塞规卡尺、内径百分表 11 扩 9 孔 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 8 切削用量的 计算 钻孔工步切削用量的计算 背吃刀量的确定，取5给量的确定，由表 5取该工步的每转进给量 f=r。切削速度的计算，由表 5工件材 料为铸铁 、硬度为 187条件选 择，切削 速度 v 可取为22m/ 由 公 式 （ 5 1000 /n v d 可 求 得 该 工 序 钻 头 转 速n=参照表 4列 立式钻床的主轴转速，取转速 n=545 /再将此转速代入公式（ 5可求出该工序的实际钻削速度 / 1000v n d =000= 粗 绞孔工步工步切削用量的计算 背吃刀量的确定，取给量的确定，由表 5取该工 步的每转进给量 f=r。切削速度的计算，由表 5削速度 v 可取为 4m/公式（ 51000 /n v d 可求得该工序钻头转速 n=参照表 4列 立式钻床的主轴转速，取转速 n=97 /再将此转速代入公式（ 5可求出该工序的实际钻削速度 / 1000v n d =000= 精 绞孔工步工步切削用量的计算 背吃刀量的确定，取给量的确定，由表 5取该工步的每转进给量 f=r。切削速度的计算，由表 5削速度 v 可取为 6m/公式（ 51000 /n v d 可求得 该工序钻头转速 n 参照表 4列 立式钻床的主轴转速，取转速 n =140 /再将此转速代入公式（ 5可求出该工序的实际钻削速度 / 1000v n d =000= 9 工 16 基本工时的计算 计算 钻孔工步根据表 5钻孔的基本时间可由公式12/ ( ) / f n l l l f n 求得。式中 l =202l=11 c o t ( 1 2 )2 = 15 c o t 5 4 1 6 . 52 o m m m m ； f =r ；n =545r/将上述结果代入公式，则该工序的基本时间( 2 0 6 . 5 1 ) / ( 0 . 1 / 5 4 5 / m i n ) 0 . 1 9 5 m i n 3 0 . 2 7m m m m m m m m r r s 。 粗 铰 孔 工 步 ， 根 据 表 5绞 圆 柱 孔 基 本 时 间 由 公 式12/ ( ) / f n l l l f n 求得。式中1l、215o 、 ) / 2 = ( 1 5 . 9 5 1 5 ) / 2 0 . 4 7 5 的 条 件 查 得1l= 2l= 45而 20l ； f = n = 97 / 将上述结果代入公式12/ ( ) / f n l l l f n 中 ， 经 过 计 算 即 可 得 出 该 工 序 的 基 本 时 间( 2 0 1 . 1 4 5 )m m m m m m/ ( 0 . 8 9 7 / m i n )m m r。 精 铰 孔 工 步 ， 根 据 表 5绞 圆 柱 孔 基 本 时 间 由 公 式12/ ( ) / f n l l l f n 求得。式中 1l 、 2l 由表 515o 、 ) / 2= ( 1 6 1 5 . 9 5 ) / 2 0 . 0 2 5 的 条 件 查 得 1l = 2l =39而 20l ； f = n =140 / 将上述结果代入公式12/ ( ) / f n l l l f n 中 ， 经 过 计 算 即 可 得 出 该 工 序 的 基 本 时 间 ( 2 0 0 . 9 2 3 9 )m m m m m m/ ( 0 . 8 1 4 0 / m i n )m m r。 10 助时间 计 算 根据第五章第二节所述，辅助时间0 . 1 5 0 . 2 )，可取 则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间：0 . 1 5 3 0 . 2 7 4 . 5 4 s粗 铰孔工步 的辅助时间： = 0 5 1 s。 精 铰孔工步的辅助时间：0 3 2 s。 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% 7% ，休息与生理需要时间 % 4% ，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： 6 % ( 4 . 5 4 3 0 . 2 7 ) 2 . 0 8s s s 粗 铰孔工步的其他时间： 6 % ( 7 . 6 6 5 1 . 1 ) 3 . 5 2s s s 。 精 铰 孔 工 步 的 其 他 时 间 ： 6 % ( 4 . 8 5 3 2 . 1 ) 2 . 2 1s s s 。 件时间钻孔工步= 3 0 . 2 7 4 . 5 4 2 . 0 8 3 6 . 8 9s s s s 。 粗 铰孔工步 = 5 1 . 1 7 . 6 6 3 . 5 2 6 2 . 1 9s s s s 。 精 铰孔工步 = 3 2 . 1 4 . 8 2 2 . 2 3 9 . 1 2s s s s 因 此，工序的单件时间 + + = 3 6 . 8 9 6 2 . 1 9 3 9 . 1 2 1 3 8 . 2s s s 。 11 订 16 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 16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 16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。 16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。 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： x 、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 12 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 b 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 j 表示。 d b j 。 对于加工 16 , 属于一面两孔类型来定位， 由表 8见定位方式的定位误差计算得到公式 基准位移误差为 L ss a n 22 。所以定位误差11T 13 1s圆柱定位销间的最小间隙 2s计算得到误差为 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。 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 配 用 钻 套 螺 钉d=8 9 14 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 10的工件一两垂直面定位 21 L c f F f L f af 为摩擦系数 6 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。 12 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 15 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 16 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 ！ 17 参考文献 1现代制造工艺设计方法段明扬主编 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 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 械工业出版社 4机床夹具设计手册王光斗等主编 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 械工艺出版社 10机械图学