1、机械制造技术基础课程设计机械制造技术基础课程设计说明书设计题目: 泵盖机械加工工艺规程及工艺装备设计 学 院: 机电学院 系 别: 机械系 专 业: 机械设计制造及其自动化 学生姓名: 学 号: 指导教师: 机械制造技术基础课程设计“机械制造技术基础”课程设计任务书设计者: 温鑫 学号: 0612100201 设计题目:泵盖机械加工工艺规程及工艺装备设计 工艺文件编制(批量 1 万件/年)序言机械制造工艺学课程设计是进行毕业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。 通过这次课程设计,了解并认识一般机器零件的生产工艺过程,巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的
2、知识,理论联系实际,对将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后的工作打下一个良好的基础,并且为后续课程的学习大好基础。1、零件分析(一)零件图机械制造技术基础课程设计(二)零件工艺分析分析零件图可知,泵盖图的各表面均要求铣、磨、切削加工,7mm、 18 和 5mm 孔的端面均为平面,可以防止加工过程中钻头钻偏,为保证孔的加工精度,可先用钻头在套筒的中间钻出一个 4mm 的通孔。然后再在该孔的基础上近一步向外扩,直至达到精度要求,其余的表面用铣磨的方法加工。除此外,其他表面的加工精度要求均不太高,不需要高精度机床加工,一般通过铣削的粗加工就可以达到加工要求。而
3、主要加工表面虽然加工精度相对较高,但也可以在正常的生产条件下,采用较经济的方法保质保量的加工出来。(3)主要加工表面机械制造技术基础课程设计加工表面 尺寸及偏差 mm 公差及精度等级 表面粗糙度 Ra/m泵盖图左端面 71 IT8 3.2泵盖图右端面 71 IT8 12.5泵盖图侧面 13 IT8 12.57mm 孔 7IT7 12.518mm 孔 02.18IT7 1.65mm 孔 .05IT7 1.62、毛坯选择 (一)选择毛坯根据该零件的形状可以看出属于盘套类零件。该零件的材料选为 45 钢即可,由于该零件在工作时受力不大,所以通常采用铸铁件。由于该套筒的尺寸不大,且生产类型属于大批量生
4、产,为提高生产率和铸件精度,宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯成形方法的选择也应遵循功能性原则、经济性原则和可行性原则。(二)确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量经查表可知,要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量,应先确定如下各项因素。1、公差等级有泵盖图的功能和技术要求,确定该零件的公差等级为普通级。2、铸件重量由实物成品零件可初步估计机械加工前铸件毛坯的重量大约为 6kg。3、零件的材质系数由于该零件的材料为 45 钢,是碳的质量分数小于 0.65%的碳素钢,故该零件的材质系数属 M1 级。4、零件表面的粗糙度由零件图可知,该套筒各加工表面的粗糙度 Ra 均大于等于 0.8m。根据上述因素,可查表确定该
5、零件的尺寸公差和机械加工余量,查得结果机械制造技术基础课程设计列于下表中。(3)毛坯尺寸公差及机械加工余量项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差/mm 备注0 表 2-10孔径 73.0 表 2-14027.18表 2-10孔径 182.5 表 2-140.125表 2-10孔径 52.0 表 2-1471 表 2-10泵盖图端面 2.0 表 2-1413 表 2-10泵盖图侧面 2.0 表 2-14三定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定精基准,然后再确定粗基准。(一)精基准的选择根据该泵盖图的技术要求和装配要求,选择泵盖图右端面和轴孔 18mm 作为精基准,零件上的很多表
6、面都可以采用他们作基准进行加工,即遵循了“基准统一”原则。轴孔 18mm 的轴线是设计基准,选用其精基准定位加工套筒各端面和各表面,实现了设计基准和工艺基准的重合,保证了被加工表面的垂直度要求。选用泵盖图左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则,因为该零件在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准;另外,为了避免在机械加工中产生加紧变形,根据加紧力垂直于主要定位基面,并应作用在刚度较大机械制造技术基础课程设计部位的原则。(二)粗基准的选择作为粗基准的表面应平整,没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。对该零件可以选择 78mm 的外圆面或轴孔的左端面作粗基准。采用 18mm 外圆面定位加工内孔可保证孔
7、的壁厚均匀。4工艺路线的拟定(一)表面加工方法的选择根据泵盖图零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,确定加工工件各表面的加工方法,如下表:加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 Ra/m 加工方案 备注泵盖图左端面 IT8 3.2 粗车半精车精车表 18泵盖图右端面 IT8 12.5 粗车半精车精车表 18泵盖图侧面 IT8 12.5 粗车半精车磨削表 169mm 孔 IT7 12.5 粗镗半精镗精镗表 1718mm 孔 IT7 1.6 粗镗半精镗精镗表 175mm 孔 IT7 1.6 粗镗半精镗精镗表 17(二)加工阶段的划分该零件加工质量要求较高,夸奖加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工
8、几个阶段。在粗加工阶段,首先将精基准(泵盖图右端面和轴孔)准备好,使后续工机械制造技术基础课程设计序都可采用精基准定位加工,保证其他加工表面的精度要求;然后粗铣泵盖图各端面、各表面及对轴进行钻孔,并在半精加工阶段对钻孔进行外扩成18mm、 7mm 和 5mm 的孔和完成泵盖图两端面的精铣加工。在精加工阶段,进行泵盖图两端面的磨削加工。(三)加工顺序的安排具体方案:基准加工-主要表面粗加工-钻孔-主要表面精加工论证:此方案在同时进行粗加工后,进行钻孔,在钻孔后对零件各表面进行精加工,即满足了设计要求又节省了时间。1. 机械加工工序1.1 遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准泵盖图右端面和轴孔
9、 18mm。1.2 遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工续。1.3 遵循“先主后次”原则,先加工主要表面泵盖图右端面和轴孔18mm,后加工次要表面。1.4 最后进行精加工。 2. 热处理工序铸造成型后切边,进行热处理,硬度为 hb170-241,泵盖图两端面在精加工之前进行局部高频淬火,提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。3. 辅助工序粗加工泵盖图两端面和热处理后,安排校直工序;在半精加工后,安排去毛刺和中间检验工序;精加工后,安排去毛刺、清洗和终检工序。综上述,该泵盖图工序的安排顺序为:基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工热处理
10、主要表面精加工。(4)确定工艺路线在综合考虑上述工序安排原则的基础上,该零件的工艺路线如下表:机械制造技术基础课程设计工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具1 粗铣泵盖图两端面 立式铣床 端铣刀 游标卡尺2 钻通孔 钻床 麻花钻 卡尺3 粗扩、精扩、铰18、7、5 孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规4 半精铣泵盖图两端面立式铣床 端铣刀 游标卡尺5 粗铣 71 表面 立式铣床 铣刀6 半精铣 71 表面 立式铣床 铣刀7 粗铣、半精铣 7孔两端面立式铣床 端铣刀 游标卡尺8 去毛刺 钳工台 平锉9 中检 塞规、百分表、卡尺等10 磨削外表面 平面磨床 砂轮 游标卡尺11 清洗 清洗机
11、12 终检 塞规、百分表、卡尺等(五)工序的集中与分散该零件是生产类型为大批量生产,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之间的相对位置精度要求。5、工序内容的拟定(一) 、工序尺寸和公差的确定1. 加工泵盖图两端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定第 1、2 两道工序的加工过程为:(1)以左端面 B 定位,粗铣右端面 A,保证工序尺寸 P1;机械制造技术基础课程设计(2) 以右端面定位,粗铣左端面,保证工序尺寸 P2;(3)以左端面定位,半精铣右端面,保证工
12、序尺寸 P3,达到零件图设计尺寸 L 的要求,L=71mm由下图可找出工艺尺寸链(1) 由上图可知,P3+P2+P1=L=71mm,(2)在设计时可以用 P1作为粗加工时的工序尺寸、用 Z1作为半精铣余量,其中半精铣余量可通过查表得知 Z1=1mm,则 P1=(71+1)mm=72mm。由于工序尺寸是在粗铣加工中保证的,因此粗铣工序的经济加工精度等级可达到 B 面的最终加工要求IT8,因此确定该工序尺寸公差为 IT8,其公差值为0.054mm,故 P1=(720.027)mm。(3)同样用 Z2表示粗铣余量,由于 B 面的加工余量是经粗铣一次切除的,故 Z2等于 B 面的毛坯余量,即 Z2=2
13、mm,P 1“=(72+2)mm=74mm。由表 1-20 确定该粗铣工序的经济加工加工等级为 IT9,其公差值为 0.087mm,故P1“=(740.043)mm。机械制造技术基础课程设计(4)Z 3为 P1的精铣余量为验证确定的工序尺寸及公差是否合理,还需对加工余量进行校核。(1)余量 Z3的校核,在图中所示尺寸链中 Z3是封闭环,故Z3max=P1maxP1min“=72+0.027(710.3)mm=1.327mmZ3min=P1minP1max“=720.027(71+0)mm=0.973mm(2) 余量 Z2的校核,在图中所示的尺寸链中 Z2是封闭环,故Z2max=P1max“P1
14、min=74+0.043(720.027)mm=2.07mmZ2min=P1minP1max=740.043(72+0.027)mm=1.93mm余量校核结果表明,所确定的工序尺寸公差是合理的。2. 钻扩铰 18mm 7mm 和 5mm 孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定由表 2-29 可查得,18mm 孔的精铰余量 Z=0.08mm;粗铰余量 Z=0.1mm;钻孔:Z=19mm。查表 1-20 可依次确定确定各工序尺寸的加工精度等级为,精铰:IT8;粗铰:IT10;钻:IT12。根据上述结果,再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为,精铰:0.033mm;粗铰:0.052mm;钻:0.2
15、1mm。同样的方法可查出 7mm 孔的公差值分别为,精铰:0.035mm ;粗铰:0.1mm;钻:0.25mm。(二) 设备工艺装备的选择1. 机床设备的选用在大批量生产条件下,可以选用高效的专用设备和组合机床,也可选通用设备。所选用的通用设备应提出机床型号,所选用的组合机床应提出机床特征,如“四面组合机床” 。2. 工艺装备的选用工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡片中应简要写出他们的名称,如“钻头” 、 “百分表” 、 “车床夹具”等。因该零件是生产类型为大批量生产,所选用的夹具均为专用夹具。(三)切削用量的的选择1. 粗铣套筒两端面该工序分两个工步,工步 1 是以 B 面定位,粗铣 A 面;工步 2 是以 A 面定位,粗铣 B 面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的,因此