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机械制造技术基础课程设计

课程名称：

机械制造基础

设计课题：

设计“泵体”零件的

机械加工工艺过程

2016年7月2日

1.零件的工艺分析2

1.1零件的作用2

1.2零件工艺分析2

2.确定毛坯2

2.1确定毛坯种类2

2.2确定铸件加工余量及形状2

2.3绘制铸件毛坯图3

2.4工艺规程的设计3

3.工艺规程设计3

3.1选择定位基准3

3.2制定工艺路线4

3.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定5

3.4确定切削用量及时间定额5

4.夹具的设计9

4.1.对夹具的基本要求9

4.2夹具设计10

5.总结11

6.参考文献12

1.零件的工艺分析

1.1零件的作用

题目所给的零件是泵体零件，泵体是机器的基础零件，其作用是将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件联成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此协调工作，以传递动力、改变速度、完成机器或部件的预定功能。

要求箱体零件要有足够的刚度和强度，良好的密封性和散热性。

因此，箱体零的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。

1.2零件工艺分析

泵体的外形较简单，有许多加工要求高的孔和平面。

而主要加工面是轴孔和销钉孔，轴孔之间有相当高的位置和形状的要求。

现分析结构特点如下：

1　以侧面为基准D，另一侧面与基准D的平行度公差为0.01。

2　以前后端面作为基准的加工面，这组加工面铣底面，钻2-Φ11孔锪孔2-Φ22。

3　以底面和2-Φ11孔为基准，这组加工面主要是2-M20的螺纹孔，粗镗-半精镗-精镗Φ51H7，钻-铰2-Φ5销孔，6-M8螺纹孔。

表1.1零件各表面技术参数

加工部位

基本尺寸（mm）

尺寸公差等级

粗糙度（um）

Φ51内孔

Φ51

IT7

1.6

2-Φ5销钉孔

Φ5

IT8

1.6

2-Φ35凸台

Φ35

—

6.3

底座底面

—

6.3

2.确定毛坯

2.1确定毛坯种类

零件材料为HT300，考虑零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，生产类型为大批量生产，零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用砂型机器造型铸件毛坯。

参考《机械制造工艺设计简明手册》，选用铸件尺寸公差等级为CT-10。

2.2确定铸件加工余量及形状

查《机械制造工艺设计简明手册》选用加工余量为G级，并查表，确定各个加工面的铸件机械加工余量，为方便铸造及计算，大致取各加工部分加工余量相同。

各个铸件加工表面的加工余量如下表所示：

表2.1零件加工余量表

简图

加工面代号

基本尺寸

加工余量

—

Φ35

Φ11

1.5×2

Φ22

2×2

Φ51

1×2

Φ5

0.3×2

1×2

M20

2×2

—

2.3绘制铸件毛坯图

2.4工艺规程的设计

编制机械加工工艺规程时，应首先遵循以下原则：

1　应以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提；

2　在保证加工质量的基础上，应使工艺过程有较高的生产效率和较低的成本；

3　应充分考虑零件的生产纲领和生产类型，充分利用现有生产条件，并尽可能做到平衡生产；

4　尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明的劳动条件；

5　积极采用先进技术和工艺，力争减少材料和能源消耗，并应符合环境保护要求。

3.工艺规程设计

3.1选择定位基准

粗基准选择原则：

1　保证相互位置要求原则

2　余量均匀分配原则

3　便于工件装夹原则

4　在一个定位方向上只允许使用一次原则

精基准选择原则：

1　基准重合原则

2　基准统一原则

3　互为基准原则

4　自为基准原则

5　便于装夹原则

选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。

根据以上基准选择原则，该零件的基准选择如下：

粗基准的选择：

以零件未加工前端面E1和底面E3为定位粗基准。

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“基准统一”原则，以加工底面E3和两个销钉孔为主要的定位基准，前后两端面E1、E3间基准重合原则。

3.2制定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

查《机械制造工艺设计简明手册》选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

表3-1零件加工工艺步骤

加工步骤

加工内容

铸造毛坯

时效处理

夹底座侧面，粗铣前后E1、E2端面，保证厚度为35mm

夹E1、E2端面，粗铣半精铣底座面，保证高度17mm

以底座上表面及划线为基准，划线找正钻Φ11的孔和锪Φ22的沉头孔，保证孔深3mm

以E1为基准，按底座面E3高度划线找正，粗镗半精镗精镗Φ51孔

以E1为基准，划线找正，钻铰Φ5销钉孔

划线找正，钻M8螺纹孔

粗车半精车外圆柱面

粗铣半精铣凸台面E4，保证尺寸90mm

E4面划线找正，钻M20螺纹孔

去毛刺，清洗

总检入库

3.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

零件的每个需要加工面的总加工余量已经在前面部分确定，查《机械工艺手册》，现在确定各工序的加工余量如下：

表3-2零件内孔工序尺寸表

加工面

加工内容

加工余量

工序尺寸

精度等级

表面粗糙度

2×Φ51H7

Ra1.6

铸件

Φ47

CT10

—

粗镗

Φ49

IT10

12.5

半精镗

Φ50

IT9

3.2

精镗

Φ51

IT8

1.6

2×Φ5IT8

Ra1.6

钻

4.2

Φ4.2

IT10

6.3

铰

0.8

Φ5

IT8

1.6

2×M20×1.5IT8

钻

18.5

Φ18.5

IT10

6.3

攻

1.5

M20

IT8

3.2

6×M8IT8

钻

6.7

Φ6.7

IT10

6.3

攻

1.3

IT8

3.2

2×Φ11

IT10Ra6.3

钻

Φ11

IT10

6.3

2×Φ22

IT10Ra6.3

锪

Φ22

IT10

6.3

表3-3平面工序尺寸表

加工面

加工内容

加工余量

工序尺寸

表面粗糙度

前端面E1

粗铣

—

12.5

后端面E2

粗铣

—

12.5

底面E3Ra6.3

粗铣

—

12.5

半精铣

—

6.3

Φ35外圆端面E4Ra6.3

粗铣

—

12.5

半精铣

—

6.3

外圆柱面

粗车

—

12.5

半精车

—

6.3

孔内侧平面F2

粗铣

—

12.5

3.4确定切削用量及时间定额

工序3：

粗铣前后端面

1．加工条件

工件材料：

HT300、硬度300HBS、铸造；

铣床：

X51立式铣床（功率4.5KW）；

刀具：

硬质合金端铣刀，刀片采用YG8，ap=2mm,d0=40mm,v=45-65m/min,z=4，f=0.2-0.9mm/z。

2．切削用量

确定背吃刀量

因为加工余量不大，一次加工完成ap=2mm。

选择铣刀磨钝标准及刀具寿命

后刀面最大磨损限度1.5-2.0mm，由于铣刀直径d0=40mm，可查铣刀寿命T=120min。

确定切削速度

粗铣时f=0.2-0.9mm/z，取f=0.3mm/z，取v=65m/min。

ns=

=517.25r/min按机床主轴转速取nw=590r/min

=74.14m/min

fm=fzznw=0.3×4×590=708mm/r

3．计算工时

C=（0.03-0.05）d=0.04×40=1.6

l0=127mml2=4mml3=4mm

tm=4×

=3.05min

工序4：

铣底面

1．选择刀具

X51立式铣床的YG8硬质合金端铣刀，ap=2mm,d0=40mm,v=45-65m/min,z=4，f=0.2-0.9mm/z。

2．切削用量

确定背吃刀量

因为加工余量不大，一次加工完成ap=2mm。

选择铣刀磨钝标准及刀具寿命

后刀面最大磨损限度1.5-2.0mm，由于铣刀直径d0=40mm，可查铣刀寿命T=120min。

确定切削速度

粗铣时f=0.2-0.9mm/z，取f=0.3mm/z，取v=65m/min。

ns=

=517.25r/min按机床主轴转速取nw=590r/min

=74.14m/min

fm=fzznw=0.3×4×590=708mm/r

3．计算工时

l0=129mml2=4mml3=4mm

tm=

=0.774min

工序5：

钻2×Φ11孔，锪2×Φ22沉头孔，深度为3mm

1　钻Φ11的切削用量及基本工时

选择机床Z525立式钻床，选取高速钢麻花钻Φ11

进给量f=0.08-0.15mm/r，取f=0.13mm/r

切削速度v=5-12m/min，取v=12m/min

机床主轴转速ns=

=347.2r/min选取nw=392r/min

实际切削速度vc=

=13.55m/min

基本工时：

tm1=2×

=2×

=0.94min

2　锪Φ22的孔，保证孔深3mm

刀具的选择：

硬质合金带导柱直柄平底锪孔导柱直径d=7

由于刀具材料与机床钻孔时完全一样，则切削速度和进给量与钻孔一致，基本工时不同。

基本工时：

tm2=2×

=16.5s

该工序工时tm=tm1+tm2=0.94×60+16.5=72.9s

工序6：

粗镗半精镗精镗Φ51H7

1　粗镗Φ49孔

选择卧式镗床T611,选取普通高速钢单刃镗刀，BH=10mm10mm,L=45mm，f=2mm。

切削用量选择：

粗镗ap=3mm，f=0.5mm/r，v=35m/min

机床主轴转速ns=

=227.4r/min选取nw=250r/min

实际切削速度vc=

=38.5m/min

计算工时：

=35+4+2=41mm

tm1=

=0.328min

2　半精镗Φ50孔

切削用量选择：

粗镗ap=2mm，f=0.5mm/r，v=40m/min

机床主轴转速ns=

=254.6r/min选取nw=250r/min

实际切削速度vc=

=39.3m/min

计算工时：

=35+4+2=41mm

Tm2=

=0.328min

3　精镗Φ51孔

切削用量选择：

粗镗ap=1mm，f=0.2mm/r，v=60m/min

机床主轴转速ns=

=374.5r/min选取nw=400r/min

实际切削速度vc=

=64.1m/min

计算工时：

=35+4+2=41mm

tm3=

=0.513min

该工序工时tm=2×（tm1+tm2+tm3）=2×（0.328+0.328+0.513）=2.338min

工序7：

钻铰Φ5销钉孔

1　钻Φ4.2孔

选择机床Z525立式钻床，选取高速钢麻花钻Φ4.2

进给量f=0.08-0.15mm/r，取f=0.13mm/r

切削速度v=5-12m/min，取v=12m/min

机床主轴转速ns=

=909.5r/min选取nw=960r/min

实际切削速度vc=

=12.67m/min

切削工时tm1=2×

=2×

=0.66min

2　铰孔至Φ5

选择Φ5铰刀

进给量f机=0.6mm/r

机床主轴转速ns=

=191r/min选取nw=278r/min

实际切削速度vc=

=8.73m/min

切削工时tm2=2×

=2×

=0.48min

该工序工时tm=tm1+tm2=0.66+0.48=1.14min

工序8：

钻6×M8螺纹孔

1　钻孔Φ6.7

立式钻床Z525，选取高速钢直柄麻花钻头，d0=6.7

进给量f=0.47-0.57mm/r，取f=0.56mm/r

切削速度v=5-12m/min，取切削速度v=11m/min,当d0=6.7mm时，钻头后面最大磨损为0.8，寿命T=35min

机床主轴转速ns=

=522.6r/min选取nw=530r/min

实际切削速度vc=

=11.2m/min

切削工时

=35+4+2=41mm

tm1=6×

=6×

=0.83min

2　攻丝

机床选择组合攻丝机，刀具选择细柄丝锥

进给量f：

查粗牙普通螺纹，螺距p=1.25mm，因此进给量f=1.25mm/r

切削速度v：

取v=9.2m/min

机床主轴转速ns=

=366.2r/min取nw=420r/min

实际切削速度vc=

=10.6m/min

=（1-3）f=3×1.25=3.75mm

=35+3.75+2=40.75mm

切削工时tm2=6×

=6×

=0.47min

所以本工序用的时间tm=tm1+tm2=0.83+0.47=1.3min

4.夹具的设计

4.1.对夹具的基本要求

1、保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。

2、提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。

3、工艺性好专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修.专用夹具的制造属于单件生产。

当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。

4、使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。

5、经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益

4.2夹具设计

夹具设计一般在零件的机械加工工艺制定之后按照某一工序的具体要求进行的。

制定工艺过程应充分考虑夹具实现的可能性而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。

夹具设计质量的高低，应以能否稳定的保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全，省力和制造、维护容易等为其衡量指标,典型夹具设计的过程如下：

1生产批量

2零件图及工序图

3零件工艺规程

4夹具典型结构及其有关标准

依据要求，本次设计的，齿轮机座为小批量生产，如果采用专用夹具，可能会造成经济成本的增加，同时对于该零件来讲，形状为规则的轴类零件，夹持方法较为简单，在多个工序中，只需采用普通机床的夹具即可加工。

5.总结

两个星期的课程设计将要进入尾声，自从题目布置以后，我便从查阅资料，设计工序，到设计和计算工序尺寸和机械加工余量，进一步设计和绘制车床离合齿轮的零件图，接着设计和绘制夹具的装配图，通过一系列的设计过程，使我对于工艺规程编制更为了解，为我以后更好地走上工作岗位打下了良好的基础。

零件图和专用量具绘制完后，我便开始了紧张而有序设计说明书编写工作和机械工艺过程卡和工序卡的填写，同时又在计算机上绘制了零件图，然后我有编写了工艺规程说明书。

时间转眼即逝，近两个星期的设计，紧张而又充实。

通过一系列的设计工作，而且在以前所学的基础上也有了更深的提高。

而且课程设计也使得我学到了以前书本上学不到的知识，更加丰富了我的头脑，开阔了我的视野，为我以后更好地走上工作岗位提供了丰富的人生资料，同时也大大锻炼和提高了我的分析问题和解决问题的能力，也在一定程度上提高了我的动手能力。

但是金无赤足，人无完人，这次的课程设计同样的让自己看到了不足之处，例如对切削的计算方式不太熟练，工艺规程的制定存在一定的瑕疵，这些不足的地方都要自己以后在学习当中去完善。

同时也谢谢老师在课程设计期间的精心指导。

在课程设计期间为自己解决了很多问题，提出了很多建议。

6.参考文献

参考文献

[1]邹青，呼咏.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].机械工业出版社，2011.

[2]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，2006.

[3]曾志新,吕明.机械制造技术基础[M]．武汉：

武汉理工大学出版社.2001.

[4]李益明.机械制造工艺设计简明手册[M]．北京：

机械工业出版社.1993.

[5]肖诗纲.切削用量手册[M]．北京：

机械工业出版社，1993.

[6]冯开平.画法几何与机械制图[M]．广州：

华南理工大学出版社，1993.

[7]王坤，何小柏.机械设计课程设计[M]．高等教育出版社，1993.

[8]璞良贵，陈作模.机械设计[M]．北京：

高等教育出版社，2007.

[9]璞良贵，陈作模.机械原理[M]．北京：

高等教育出版社，2007.

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