机械制造技术课程设计-泵盖的机械加工工艺规程及钻孔工艺装备设计.doc

14辽宁工程技术大学课程设计辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目：泵盖的机械加工工艺规程及平面工艺装备设计班级：机械11-3姓名：学 号：指导教师：完成日期：2014.7.1一、设计题目泵盖的机械加工工艺规程及钻孔工艺装备设计全套图纸加扣3012250582 二、原始资料（1）被加工零件的零件图（草图） 1张（2）生产类型：中批或大批大量生产三、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 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（约50008000字） 1份 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、指导教师评语该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ，设计方案 ，图纸表达 ，说明书撰写 。综合评定成绩： 指导教师日期摘要机械制造课程设计是我们完成了生产实习，学完机械制造技术及其他大部分专业课之后进行的.这次课程设计是将所学理论与生产实践相结合的一次训练，他为以后搞好毕业设计，走上工作岗位做了准备,因此,它在我们四年的大学学业中占有重要的地位。这次设计的是泵体盖，有零件图、毛坯图、夹具体图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是泵体盖。了解泵体盖的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定泵体盖的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。AbstractMachinery Manufacturing Technology curriculum design is finished we learn all the basic course of the University, technology and the most basic course after the specialized, which is our graduation project before conducting the various courses of study by an in-depth comprehensive review of the total, is also a Theory with practical training, therefore, in our four years of university life occupy an important position. This is the cover design, parts map, rough map, one of the assembly, machining process with the card and the corresponding fixture designed by the procedures of the process of a card. First of all, we must familiar with the parts, the parts subject to the cover. Cover understanding of the role, followed in accordance with the nature of parts and components in the face of the map on the roughness of rough determine the size and mechanical Jiagongyuliang. According to another location and then we set the benchmark fine first base, established after the benchmark crude, finalizing the cover of the road map, the enactment of the workpiece clamping programme, to draw fixture assembly.目录1、泵盖的工艺分析及生产类型的确定11.1、泵盖的用途11.2、泵盖的技术要求11.3、审查泵盖的工艺性11.4、确定泵盖的生产类型22、确定毛胚、绘制毛胚简图22.1选择毛胚22.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量22.2.1公差等级22.2.2泵盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量32.2.3绘制泵体盖毛坯简图33、拟定泵体盖工艺路线33.1、定位基准的选择33.1.1精基准的选择33.2.2粗基准的选择43.2 、表面加工方法的确定43.3、加工阶段的划分53.4、工序的集中与分散53.5、工序顺序的安排53.5.1机械加工工序53.5.2热处理工序63.5.3辅助工序63.6、确定工艺路线64、加工余量、工序尺寸和工差的确定75、切削用量、时间定额的计算75.1、切削用量的计算85.1.1铣面工步85.1.2半精铣工步85.2、时间定额的计算95.2.1基本时间tm的计算95.2.2辅助时间ta的计算95.2.3. 其他时间的计算95.2.4单件时间tdj的计算106.夹具设计106.1提出问题116.2设计思想116.3夹具设计126.3.1定位分析126.3.2切削力及夹紧力的计算126.3.3夹具操作说明137. 体会与展望148.参考文献151、泵盖的工艺分析及生产类型的确定1.1、泵盖的用途泵体盖主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用。故其在机器中只是起辅助作用，对机器的稳定运行影响不是很大，其在具体加工的时候，精度要求也不是很高，加工起来也十分容易。1.2、泵盖的技术要求：该泵体盖的各项技术要求如下表所示：加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)泵盖上端面83IT1212.5泵盖下端面68IT96.3突起面过度面10 IT1212.521孔21IT212.511孔11IT12 12.56孔6IT1212.51.3、审查泵体盖的工艺性该泵盖结构简单，形状普通，属一般的盘盖类零件。主要加工表面有泵盖下端面，圆形端面，要求其端面表面粗糙度为6.3um，其次就是10孔及11孔，6孔的加工端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外10孔的加工表面虽然在圆周上，但通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。1.4、确定泵盖的生产类型泵盖重量为0.5kg，由表1-3知，泵盖属轻型零件；由表1-4知，该体盖的生产类型为大批生产。2、确定毛胚、绘制毛胚简图2.1选择毛胚泵盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，毛胚选用铸件即可满足工作要求。该泵体盖的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故采用砂型铸造。2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。2.2.1公差等级由泵盖的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=10。2.2.2泵盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量项目机械加工余量/mm尺寸工差/mm毛坯尺寸/mm备注厚度81.251.68.25表2-1至表2-52.2.3绘制泵体盖毛坯简图 3、拟定泵盖工艺路线3.1、定位基准的选择3.1.1精基准的选择根据该泵体盖零件的技术要求，选择泵体盖上端面作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。21孔的轴线是设计基准，选用其作竟基准定位泵体盖两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的端面跳动度要求。选用泵体盖右端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该泵体盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。3.1.2粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择泵体盖左端面和21外端面作为粗基准。采用21外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用泵体盖右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。3.2 、表面加工方法的确定 根据泵体盖零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确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级表面粗糙度Ra/um加工方案备注83后端面IT96.3粗铣-精铣表1-6至表1-8M35端面IT1212.5粗铣表1-6至表1-821孔IT1212.5钻-攻螺纹表1-6至表1-84*11孔IT1212.5钻表1-6至表1-82-6孔IT1212.5钻表1-6至表1-83.3、加工阶段的划分该泵体盖加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣泵体盖后端面、螺纹端面、钻孔。在半精加工阶段，完成泵体盖下端面的半精铣加工。3.4、工序的集中与分散选用工序集中原则安排泵体盖的加工工序。该泵体盖的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。3.5、工序顺序的安排3.5.1机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准粗铣泵体盖后端面（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工泵体盖下端面，再加工孔。3.5.2热处理工序铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该泵体盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3.5.3辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该泵体盖工序的安排顺序为：在、热处理基准加工粗加工半精加工。3.6、确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了泵体盖的工艺路线。工序号工 名序 称工 序 内 容设 备工 艺 装 备5铸造10热处理退火15粗铣粗铣泵体盖后端面，尺寸为7.5-8mm;立式铣床X51高速钢套式面铣刀游标卡尺；专用夹具20粗铣粗铣M35端面,铣至尺寸为90mm立式铣床X51高速钢套式面铣刀游标卡尺；专用夹具25半精铣半精铣泵体盖后端面，铣至尺寸为8.5mm立式铣床X51高速钢套式面铣刀游标卡尺；专用夹具30钻孔钻10mm的孔Z525型立时钻床d=10mm右旋直柄麻花钻35钻孔钻35的孔Z525型立时钻床D=35麻花钻40钻孔钻21mm的孔Z525型立时钻床d=21mm右旋直柄麻花钻45锪锥孔锪4-11的孔Z525型立时钻床90度直柄锥面锪钻50钻钻2-6的孔Z525型立时钻床d=6mm右旋直柄麻花钻55去毛刺钳工台平锉6清洗清洗机65终检游标卡尺，塞规4、加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定铣下端面的加工余量、工序尺寸和公差。由表2-28可查得，精铣余量Z精铣=0.45mm；粗铣余量Z粗铣=0.8 mm;钻孔余量Z铣=0.45mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，半精铣：IT9；粗铣：IT11；。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，半精铰：7-0.37+0.37mm;粗铣，8.25-0.75+0mm.5、切削用量、时间定额的计算在这只计算铣半精铣后端面工序的切削用量和时间定额。5.1、切削用量的计算5.1.1铣面工步1）背吃刀量的确定 粗铣的ap=0.85,半精铣的ap=0.842) 进给量的确定 由表5-7，按机床功率为510KW，工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz=0.08mm/z3）切削速度的计算 由表5-9，按铸铁硬度为200241HBS计算，按直柄铣刀,d/z=80/10的条件选取，铣削速度v=44.9m/min由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序铣刀转速n=1000*44.9*80=178.65r/min,参照表4-15所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速n=160r/min.再将此转速代人公式5-1，可求该工序的实际铣削速度v=n3.14*d/1000=160r/min*3.14*80mm/1000=40.2m/min5.1.2半精铣工步1）背吃刀量的确定 半精铣的ap=0.742) 进给量的确定 由表5-7，按机床功率为510KW，工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz=0.08mm/z3）切削速度的计算 由表5-9，按铸铁硬度为200241HBS计算，按直柄铣刀,d/z=80/10的条件选取，铣削速度v=44.9m/min由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序铣刀转速n=1000*44.9*80=178.65r/min,参照表4-15所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速n=160r/min.再将此转速代人公式5-1，可求该工序的实际铣削速度v=n3.14*d/1000=160r/min*3.14*80mm/1000=40.2m/min5.2、时间定额的计算5.2.1基本时间tm的计算1、工序1粗铣下端面根据表5-43中的铣刀铣平面的基本公式计算tj=(l+l1+l2)/fmz可求出该工序的基本时间。L=55mm;l2=13mm,取l2=1mm;l1=0.5(d-(d*d-ae*ae)1/2+13=12mm;fmz=f*n=128mm/min.Tj=(55+12+1)/128mm/min=31.875s2、工序2半精铣下端面同理铣刀铣平面的基本公式计算tj=(l+l1+l2)/fmz可求出该工序的基本时间。L=55mm;l2=13mm,取l2=1mm;fmz=f*n=84mm/min.Tj=(55+12+1)/84mm/min=48.6s.5.2.2辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述，辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf=(0.150.2) tj ,这里取tf=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间为：tf=0.15x31.87s=4.78s;粗铰工步的辅助时间为：tf=0.15x48.6s=7.29s;5.2.3. 其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于泵体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tb是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%，这里均取3%，则各工序的其他时间可按关系式（3%+3%）（tj+tf）计算，它们分别为：粗铣下端面的其他时间为：tb+tx =6%x(31.875s +4.78s)=2.1993 s;半精铣的其他时间为：tb+tx =6%x(48.6s+7.29s)=3.3534s;5.2.4单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为：粗铣工步tdj粗铣=31.875s +4.78s+2.1993s=38.854s;精铰工步tdj半精铣=48.6s+7.29s+3.35s=59.24s;因此，此工序的单件时间tdj=tdj粗铣+tdj半精铣=38.854+59.24=98.094将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。6.夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。6.1提出问题（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，长圆柱销限制2个自由度，定位销限制1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。6.2设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对下端面进行加工，这个孔尺寸精度要求为IT9，表面粗糙度Ra6.3，粗铣、精铣以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。6.3夹具设计6.3.1定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。j=（TD+T d+S）/2TD =0.050mmT d =0.011mmS=0.010mmj=0.0355mm6.3.2切削力及夹紧力的计算刀具：9.8的麻花钻，10铰刀。钻孔切削力：查刀具设计手册P70表3-6，得铣削力计算公式： F=9.81*cfz*(ae)0.85*(af)0.72*(d.)-0.86*ap*z=298.512N 式中 CFZ铣系数ae侧吃刀量=0.05*d0af, 进给量 0.2d0铣刀直径, 7af被吃刀量，2mmz-齿数4 所以 F=9.81*cfz*(ae)0.85*(af)0.72*(d.)-0.86*ap*z=298.512N 铣床夹紧力：工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式： W.=WK*L/(l*)=298.512*0.8*38/13=698N根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。6.3.3夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过上端面为定位基准，采用转动式压板。采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。定位元件：定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计用可换定位销7. 体会与展望短短的三周时间过去了，我们在老师的指导下完成了任务，每天都过的很充实。课程设计作为机械制造基础课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了