机械制造技术基础.doc

7 目 录 81 课程设计任务书1 2 零件图2 3 序言3 4 泵体的作用4 5 零件的工艺分析及生产类型的定5 5.1零件的工艺分析5 5.2零件生型5 6 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图5 6.1选择毛坯5 6.2确定机械加工余量5 6.3确定毛坯尺寸5 6.4设计毛坯5 7 选择加工方法，制定工艺路线6 7.1定位基准的选择6 7.2零件表面加工的选择6 7.3制定工艺路线68 工序设计6 8.1选择加工设备与工艺设备6 8.2确定工序尺寸7 9 确定切削用量及基本时间8 9.1切削用量的设计8 9.2基本时间tm的设计8 9.3辅助时间ft的设计8 9.4工件时间djt的计算9 10 夹具设计9 10.1定位方案9 10.2夹紧机构9 10.3导向装置 9 10.4夹具体 9 11设计体会 10 12 参考文献 11 附录 12一 毛坯图纸12 二 机械加工工艺过程卡13 三 机械加工工序卡14 四 夹具装配图15 序言 机械制造技术基础课程设计是我们在学完了机械制造技术基础和大学的全部基础课，技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕亚设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。摘要 本次设计主要是进行泵体类零件的机械加工工艺规程及典型夹具的设计，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，因为是泵体类零件，加工16 和18 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。这次设计为今后的毕业设计及对未来将从事的工作进行了一次适应性训练，从而打下了良好的基础。泵体的作用 我们的研究对象泵体，是发动机机油泵上的一个重要零件，用于EQ4H 康明斯发动机上。该零件的结构复杂，关键尺寸较多，可以把其划归为箱体一类的零件加工。发动机机油泵的作用是向发动机内的配合运动件的摩擦表面进行供油，以起到润滑、冷却、清洗的作用。 汽车发动机常用的机油泵一般有两种：一种是齿轮泵，另一种是转子泵。转子泵的特点是体积小，结构紧凑，输油压力及单位时间的输油量都比齿轮泵大，且油压均匀，使发动机的润滑效果得到提升和加强。 转子泵是利用安装在该泵体内一对内、外转子，且内、外转子的旋转中心是偏心的，在转动过程中，容腔容积变化而进行吸油和输油的。其中内转子与转子轴固定为主动件，外转子是从动件，它在内转子的带动下，在在泵体71.630.03 的孔中自由转动，故称为转子泵。内转子为4 个齿，外转子为5 个齿，转子轴的一端与内转子固定，另一端与齿轮固定，通过安装在发动机的凸轮轴上的齿轮与该齿轮啮合来带动内转子的转动的。 泵体的关键尺寸是18H7 孔、16H7 孔、71.630.03 内孔，加工中要保证孔的尺寸精度及孔距要求。5、零件的工艺分析及生产类型的确定5.1、零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是泵体需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求和粗糙度。1.泵体底面的粗糙度为3.2m；顶面粗糙度为3.2m；零件上部圆环内外面粗糙度均为3.2m。2.孔16H7，粗糙度为1.6m，对于底面的垂直度为0.013。3.孔18H7，粗糙度为1.6m，对于16H7 的位置度为0.1。4.左侧通孔4 的粗糙度为6.3m。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。5.2、零件的生产类型由题目知道年产量为100000 件，零件的生产类型：大批量生产。6、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图6.1、选择毛坯该零件材料为HT200，零件结构比较简单，生产类型为大批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用机器铸造成形，砂型铸造为宜，以提高生产效率。6.2、确定机械加工余量毛坯总余量的确定，首先应该根据所选择的毛坯铸造方法，确定铸铁件机械加工余量的等级，然后就可以很方便的决定毛坯的机械加工总余量。根据铸件的材料和铸造方法确定毛坯铸件典型的机械加工余量等级表，零件最大尺寸250mm，铸件的机械加工余量等级则为5-7 级，选择6 级。从铸件-尺寸公差与机械加工余量（GB/T 6414-1999）中查得：上、下表面的加工余量在厚度方向为4mm；外围面的横向加工余量为2mm，纵向加工余量为1.4mm；上部圆柱面的加工余量为2mm；16H7 的孔的单面余量查表得1mm。6.3、确定毛坯尺寸查铸件-尺寸公差与机械加工余量（GB/T 6414-1999）知道：凸台外面做机械加工：R=F+2RMA+CT/2内腔做机械加工：R=F-2RMA-CT/2台阶做机械加工：R=F铸件某一部分一侧做机械加工：R=F+RMA+CT/2（其中R=铸件毛坯的基本尺寸，F=最终机械加工后的尺寸，RMA=要求的机械加工余量，CT=铸件公差）毛坯尺寸为零件的尺寸加上所查得的加工余量值。6.4、设计毛坯（1）确定圆角半径需要加工的和不需要加工的过度表面处圆角半径为R=2mm；其余的圆角半径为R3R5。（2）确定拔模斜度查表得：拔模斜度为130。（3）确定分模位置选择距底面圆面处的平面为分模面。7、选择加工方法，制定工艺路线7.1、定位基准的选择粗基准的选择：按基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的左端面为主要的定位粗基准。精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择16H7 孔为精基准。7.2、零件表面加工方法的选择（1）泵体的上下面 表面粗糙度为Ra3.2，需进行粗铣。（2） 1 6H 7 的孔 公差等级为IT7，内表面粗糙度为Ra1.6，由于该孔在铸造是已经铸出来了，所以需要先进行扩孔，再进行铰孔，可达到7 级精度。（3）18H7 的孔 公差等级为IT7，内表面粗糙度为Ra1.6，与孔16H7 要满足0.1的位置度，所以要以孔16H7 为定位基准，需先扩，再粗铰，然后进行精铰可达到要求。（4）底座上四个8.68 的孔 表面粗糙度为Ra1.6，且要与孔16H7 的轴线保证0.7的位置度，需先钻，再粗铰，然后进行精铰。（5）底座上4 的孔 内表面粗糙度为Ra6.3，需用深孔钻。（6）2 个M2.5-6H 的螺纹孔 粗糙度为Ra1.6，先钻孔，再用丝锥攻螺纹。（7）0.5X45倒角 用外锥面锪钻就可以。7.3、制定工艺路线工序5：砂铸工序10：人工时效工序15：粗铣泵体底面A工序20：车B 面大圆以及0.545的倒角工序25：车部分C 面工序30：车C 面及24 凸台面工序35：车内倒角R0.4工序40：扩左端孔工序45：铰左端孔至零件尺寸工序50：扩中心孔工序55：铰中心孔至零件尺寸工序60：钻底座上4 个8.68 的孔工序65：丝锥功2 个M2.5-6H 的螺纹通孔工序70：去毛刺工序75：清洗工序80：终检工序85：入库8、工序设计8.1、选择加工设备与工艺设备参见表1：课程设计机械加工工艺过程卡工序号 设备 工 艺 装 备工序15 X53 卧式铣床 高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序20 C620-1 组合车床 车刀、卡尺、外锥面锪（Hu）钻、专用夹具工序25 C620-1 车床 车刀、卡尺、专用夹具工序30 X53 卧式铣床 高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序35 C620-1 车床 车刀、卡尺、专用夹具工序40 Z3025 组合钻床 扩孔钻、游标卡尺、专用夹具工序45 Z3025 组合钻床 高速钢铰刀、游标卡尺、专用夹具工序50 Z3025 组合钻床 扩孔钻、游标卡尺、专用夹具工序55 Z3025 组合钻床 高速钢铰刀、游标卡尺、专用夹具工序60 Z3025 组合钻床 麻花钻、卡尺、专用夹具工序65 Z3025 组合钻床 麻花钻、细柄机用丝锥、卡尺、专用夹具工序70 钳工台 专用夹具工序75 清洗机工序80 塞规、百分表、卡尺等8.2、确定工序尺寸16H7 的加工余量为3.0mm 毛胚尺寸为13.0mm查表3-4 得16H7 上偏差为0.018mm 即200+0.01820 孔经过工序 扩孔-粗镗孔-半精镗孔-铰孔-铰孔-粗铰孔-半精铰孔查表5-39扩孔加工余量=0.8 mm粗镗孔加工余量=0.8mm粗镗孔加工余量=0.5 mm铰孔加工余量=0.3 mm铰孔加工余量=0.3 mm粗铰孔加工余量=0.2 mm半精铰孔加工余量=0.1 mm毛胚总余量=各工序余量之和=0.8+0.8+0.5+0.3+0.3+0.2+0.1=3.0mm半精铰孔后孔径应达到图样规定尺寸，因此半精铰工序尺寸即图样尺寸D8=160+0.018其他工序尺寸依次为半精铰孔D7=16-0.1=15.9mm粗铰孔D6=15.9-0.2=15.7mm铰孔D5=15.7-0.3=15.4mm铰孔D4=15.4-0.3=15.1mm半精镗孔D3=15.1-0.5=14.6mm粗镗孔D2=14.6-0.8=13.8mm扩孔D1=13.8-0.8=13.0mm对半精铰孔，查表5-68ap=0.05mmf=1.00mm/rvc=35m/mind=16mmn=1000vc/（d）=696r/min9、确定切削用量及基本时间9.1、切削用量的计算（1）钻孔工步被吃刀量的确定 取ap=14.85mm。进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。切削速度的计算 由表5-22，按工件材料为HT200 的条件选取，切削速度v 可取为22m/min。由公式n=1000v/d 可求得该工序钻头转速n=467.09r/min,参照表4-9 所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=545r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际钻削速度v=nd/1000=25.67m/min.(2)粗铰工步被吃刀量的确定 取ap=0.1mm。进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.80mm/r。切削速度的计算 由表5-31，切削速度v 可取为2m/min。由公式n=1000v/d 可求得该工序铰刀转速n=42.46 r/min,参照表4-9 所列Z525 型立式钻床的主轴转速，取转速n=97r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度v=nd/1000=4.57m/min.(3)精铰工步被吃刀量的确定 取ap=0.05mm。进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.60mm/r。切削速度的计算 由表5-31，切削速度v 可取为6m/min。由公式n=1000v/d 可求得该工序铰刀转速n=127.4 r/min,参照表4-9 所列Z3025 型立式钻床的主轴转速，取转速n=140r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度v=nd/1000=6.594m/min.9.2 基本时间tm 的计算（1）钻孔工步 根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中l=38mm;l2=3mm；l1=(D/2)cotkr+(12)=（14.85mm/2）cot54+1mm=5.33mm；f=0.3mm/r ； n= 545r/min 。将上述结果代入公式， 则该工序的基本时间tj=(38mm+1mm+5.33mm)/(0.3mm/r545r/min)=0.271min=16.27s。（2）粗铰工步 根据表5-41，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得该工序的基本时间。l1、l2 由表按kr=15、ap=(D-d)/2=(14.95mm-14.85mm)/2=0.05mm 的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=38mm；f=0.80mm/r; n=97r/min.将上述结果代入公式，则该工序基本时间tj=（38mm+0.37mm+15mm）/（0.80mm/r97r/min）=0.69min=41.4s。（3）精铰工步 根据表5-41，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得该工序的基本时间。l1、l2 由表按kr=15、ap=(D-d)/2=(15mm-14.95mm)/2=0.025mm 的条件查得l1=0.19mm；l2=13mm；而l=38mm；f=0.6mm/r; n=140r/min.将上述结果代入公式，则该工序基本时间tj=（38mm+0.19mm+13mm）/（0.6mm/r140r/min）=0.61min=36.7s。9.3 辅助时间f t 的计算辅助时间f t 与j t 之间的关系为f t =（0.150.2） j t ，取f t =0.15 j t ，则各工序的辅助时间分别为：工序60 钻孔工步的辅助时间： f t =0.1516.27s=2.44s工序60 粗铰工步的辅助时间： f t =0.1541.4s=6.21s工序60 精铰工步的辅助时间： f t =0.1536.7s=5.5s9.4 其它时间的计算布置工作时间b t 是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间x t 是作业时间的2%4%，这里都取3%，则各工序的其它时间（ b t + x t ）可按关系式（3%+3%）（ j t + f t ）计算，分别是：工序60 钻孔工步的其它时间： b t + x t =6%（16.27s+2.44s）=1.12s工序60 粗铰工步的其它时间： b t + x t =6%（41.4s+6.21s）=2.86s工序60 精铰工步的其它时间： b t + x t =6%（36.7s+5.5s）=2.53s9.5 单件时间dj t 的计算工序60 的单件时间dj t 为三个工步单件时间的和，其中钻孔工步 dj钻 t =16.27s+2.44s+1.12s=19.83s粗铰工步 dj粗铰 t =41.4s+6.21s+2.86s=50.47s精铰工步dj精铰 t =36.7s+5.5s+2.53s=44.73s所以工序60 的单间时间dj t = dj钻 t + dj粗铰 t + dj精铰 t =19.83s+50.47s+44.73s=115.03s10、夹具设计10.1、定位方案工件以一底面和16H7 孔为定位基准，采用平面和短定位销组合定位方案，在定位平面及短定位销的圆柱面上定位，其中平面限制X 和Y 方向的转动以及Z 方向的平移3 个自由度，短圆柱销限制了X 和Y 方向上的平移2 个自由度，共限制了5 个自由度。定位误差的计算：由于定位基准与工序基准一致，所以基准不重合误差b 为0。由于定位销与泵体16 孔的配合为h6H 7 ，所以定为基准孔与定位销间的最小间隙S 为 0。查公差数值表的IT7=0.03mm,it6=0.19mm。参考指导书表8-13 的计算公式得总的定位误差dw D = D T + d T +S=0.03+0.019+0=0.049mm。由于孔 4-8.68 0.050 与孔16H7 有0.7 的位置度要求，而dw D =0.0493140.7,所以定位误差满足要求。10.2、加紧机构根据生产纲领的要求，需要大批量生产，为了提高生产效率，故采用液动夹紧方案。具体原理是采用液压缸推动杠杆的一端，使杠杆的另一端压在工件的表面，可根据对液压回路的设计来调整压紧力的大小，其压紧的主要作用是防止工件在钻孔过程中，切削力的作用下产生转动和震动。10.3、导向装置采用可换钻套（JB/T 8045.2-1999）作为导向装置，孔径为8.68 0.050 mm。钻套高度H=(12.5)d,这里取H=36mm，排削间隙h=(0.30.7)d,这里取h=10mm。6.4 夹具与机床连接元件。在夹具体上的两侧设计座耳，用T 形螺栓固定。由于Z525 型立式钻床工作台槽宽a=14H11，所以T 形螺栓的直径d 取12，夹具体两侧座耳槽宽取14。10.4、夹具体由于被加工零件的孔有位置度要求，所以定位平面与定位圆柱销在安装时位置度在8.68 范围内允差0.7mm。夹具装配体三维效果图定位短销设计体会 这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在老师的谆谆教导，和同学们的热情帮助下，使我找到了信心。虽然种种困难我都已经克服，但是还是难免我有些疏忽和遗漏的地方。完美总是可望而不可求的，不在同一个地方跌倒两次才是最 重要的。抱着这个心理我一步步走了过来，最终完成了我的任务。 在这次设计中，我明确设计目的，综合应用了所学专业知识，培养了自主将理论与实际结合起来锻炼了自己分析实际问题、解决问题的能力，在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺和工序安排的问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备。十几天的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西，领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。在社会这样一个大群体里面，沟通自然是为人处世的基本，如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会。在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大，有些人很有责任感，把这样一种事情当成是自己的重要任务，并为之付出了很大的努力，不断的思考自己所遇到的问题。而有些人则不以为然，总觉得自己的弱势其实在生活中这样的事情也是很多的，当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的，这当然也会影响我们的结果。很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态，而不是看我们过去的能力到底有多强，那是一种态度的端正和目的的明确，只有这样把自己身置于具体的问题之中，我们才能更好的解决问题。在这种相互协调合作的过程中，口角的斗争在所难免，关键是我们如何的处理遇到的分歧，而不是一味的计较和埋怨。这不仅仅是在类似于这样的协调当中，生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力，面对分歧大家要消除误解，相互理解，增进了解，达到谅解也许很多问题没有想象中的那么复杂，关键还是看我们的心态，那种处理和解决分歧的心态，因为毕竟我们的出发点都是很好的。我们过去有位老师说得好，有些事情的产生只是有原因的，别人能在诸如学习上取得了不一般的成绩，那绝对不是侥幸或者巧合，那是自己付出劳动的成果的彰显,那是自己辛苦过程的体现。这种不断上进，认真一致的心态也必将导致一个人在生活和学习的各个方面做的很完美，有位那种追求的锲而不舍的过程是相同的，这就是一种优良的品质，它将指引着一个人意气风发，更好走好自己的每一步。在今后的学习中，一定要戒骄戒躁，态度端正,虚心认真要永远的记住一句话：态度决定一切。随着毕业日子的到来，课程设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。参考文献1杨叔子.机械加工工艺师手册M. 北京：机械工业出版社，20002李云.机械制造及设备指导手册M.北京:机械工业出版社，1997.83薛源顺.机床卡具设计M.北京：机械工业出版社，20004崇凯.机械制造技术基础课程设计指南M.化学工业出版社，2006.125周开勤.机械零件手册M.高等教育出版社，19946大连组合机床研究所.组合机床设计M.机械工业出版社，19787邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程M. 机械工业出版社，2000.88孟少农.机械加工工艺手册M.北京:机械工业出版社，1991.99李庆寿.机床夹具设计M.北京：机械工业出版社，198410于骏一.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社，200011顾崇衡.机械制造工艺学M.陕西科学出版社，199512赵家奇.机械制造工艺学课程设计指导书2 版M.北京:机械工业出版社，2000.1013陶崇德.葛鸿翰.机床夹具设计.第二版M.上海：上海科技技术出版社，198914黄健求.机械制造技术基础.M. 机械工业出版社，200515哈尔滨工业大- 4 -湖北文理学院理工学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称刀架共1页第1页材 料 牌