泵体Ⅰ机械加工工艺规程及专用机床夹具设计课程设计.doc

目录
序言 1
一、零件的分析 1
（一）零件的作用 1
（二）零件的工艺分析 1
二、工艺规程设计 2
(一）确定毛坯的制造形成 2
（二）基面的选择 3
（三）制定工艺路线 3
（四）确定切削量及基本工时 4
三、夹具设计 12
（一）问题的提出 12
（二）夹具设计 12
（三）夹具设计及操作简要说明 14
四、总结 14

序言
机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课进行的。这是我们在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，因此，它在我们大学生活中占有重要地位。
就我个人而言泵体是机械的基础零件，我希望能通过这次课程设计对自己将来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，为今后打下一个良好的基础。
由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

一、零件的分析
（一）零件的作用
泵体是机械的基础零件，其作用是将机械和部件中的轴套，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，完成机械或部件的预定功能。
（二）零件的工艺分析
1、以底面底座为中心的加工表面，这一组加工表面包括：
（1）以120圆柱面中心轴线为基准，基本尺寸85底座底平面Ra12.5；
（2）两个以底座底平面为基准高度h=20的凸台Ra12.5；
（3）两底座凸台中心通孔212，其Ra12.5；
（4）以泵体右端面为基准，基本尺寸64用面铣刀铣泵体前端面Ra3.2；
（5）以底座为基础高85，相距140mm的两个侧凸台（以竖直中心线对称），其管螺纹G3/8。
2、以132为中心的加工表面，这一组加工表面包括：
（1）36的螺纹孔
（2）14F8的孔Ra1.6。
3、以100孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括：
（1）孔100深度52的内圆柱面；
（2）孔100的底面Ra1.6。

二、工艺规程设计
(一）确定毛坯的制造形成
分析零件的结构特点和其作用知，该零件所受的冲击载荷为一定的液压冲击力，故对泵体材料的强度和抗冲击性能要求较低。该零件材料为ZG203，零件结构比较简单，生产类型为大批生产，最大质量介于5～10kg之间，选用砂型铸造。由于泵体两侧凸台存在孔径，故需在毛坯时铸造出毛坯孔。
（二）基面的选择
（1）粗基准的选择
以专用夹具固定，以左端部分外圆柱为基准，加工底座平面；以专用夹具夹住左右端面，加工泵体端面。
（2）精基准的选择
精基准是已加工平面，以泵体端面、底座平面为精基准，设计基准与工序基准重合。
（三）制定工艺路线
工序Ⅰ 铣底座下表面。
工序Ⅱ 粗铣泵体的前端面。
工序Ⅲ 铣两侧凸台端面。
工序Ⅳ 铣底座凸台表面。
工序Ⅴ 粗铣100圆柱内底面。
工序Ⅵ 粗镗100内圆柱面。
工序Ⅶ 钻14孔。
工序Ⅷ 扩两侧凸台孔。
工序Ⅸ 精铰14孔。
工序Ⅹ 钻底座孔2×G3/8。
工序Ⅺ 钻36的螺纹底孔。
工序Ⅻ 钻2×6通孔。
工序XIII 精镗100内圆表面。
工序XIV 攻两侧凸台螺纹2×12。
工序XV 攻36螺纹。
（四）确定切削量及基本工时
工序Ⅰ：铣底座平面
1.选择刀具
根据《切削手册》表1.2，选择YT15硬质合金刀片
根据表3.1，铣削深度ap≤4时，端铣刀直径dw为80，ae为60，而已知铣削宽度40，符合要求。
2.选择切削用量
由于加工余量不大，故可一次走刀内切完ap=h=3
《简明手册》P161表4.23查得X61机床功率为4kw，
查《切削手册》表3.3有fz=0.05mm/z,
查《工艺手册》=80r/min 查表3.13 z=10。
故铣床实际切削速度V=π/1000=50.24m/min,
每分钟进给量=.z.=0.05×10×80mm/min=40mm/min。
查《切削手册》表3.26入切量和超切量y+Δλ=12mm
=（l+y+Δλ）/=4.05（min）

工序Ⅱ：粗铣泵体前端面132
1.选择刀具
《切削手册》表1.2，选择YT15硬质合金刀片
根据表3.1，切削深度ap4mm时，端铣刀直径dw=200mm，
铣削宽度=180mm
2.选择切削用量
由于加工全量不大，ap=h=30mm
《简明手册》P161表4.238查得X61机床功率为4kw
查《切削手册》表3.3有fz =0.05/z,查《工艺手册》=80r/min。
故铣床实际切削速度V=πdw /1000=50.24m/min,
每分钟进给量=.z.=0.05×4×80mm/min=16mm/min。
查《切削手册》表3.26入切量和超切量y+λ=12
tm=（l+y+Δλ）/fm=13（min）

工序Ⅲ：铣两侧32凸台端面
1.选择刀具
根据《切削手册》表1.2，选择YT15硬质合金刀片
根据表3.1，铣削深度ap≤4时，端铣刀直径dw为80，ae为60，
2.选择切削用量
由于加工余量不大， ap=h=3.5
《简明手册》P161表4.238查得X61机床功率为4kw，
查《切削手册》表3.3有fz=0.05/z,齿数z=4（表3.13）
查《工艺手册》=80r/min。
故铣床实际切削速度V=πdw /1000=50.24m/min，
每分钟进给量fm =.z.=0.05*4*80mm/min=16mm/min。
查表《切削手册》表3.26入切量和超切量y+ =12mm
=2.75(min)

工序Ⅳ：铣底座18凸台表面
1.选择刀具
根据《切削手册》表1.2，选择YT15硬质合金刀片
根据表3.1，铣削深度ap≤4mm时，端铣刀直径为80mm，为60mm，
2.选择切削用量
由于加工余量不大，故可一次走刀内切完=h=3.0mm
《简明手册》P161表4.23查得立式X5012机床功率为1.5kw，
查《切削手册》表3.3有fz=0.05mm/z,齿数z=4（表3.13）
查《工艺手册》=130r/min。
故铣床实际切削速度V=π/1000=50.24m/min，
每分钟进给量=.z.=0.05×4×80/min=16/min。
查表《切削手册》表3.26入切量和超切量y+ =5mm
=1.44(min)

工序Ⅴ：粗铣100圆柱内底面
选择刀具：
错齿三面刃铣刀，刀具直径d=14mm，齿数z=12 （GB/T5242-1985）
背吃刀量=3.5mm
查《工艺手册》=130r/min。

工序Ⅵ：粗镗100内圆柱面
1.选用机床：T611金刚镗床
查《工艺手册》表4.2-20 =40r/min
查《工艺手册》表4.2-19主轴进给量f取2mm/r
2.切削工时：=0.825(min)
总工时=2×0.825=1.65(min)

工序Ⅶ:钻14孔
1.选用机床：台式钻床Z515，高速钢钻头，麻花钻
（查《设计手册》P184表10-14）
2.选择切削用量
钻孔进给量f=0.32（mm/r）（查《设计手册》P135表8-10）
切削速度v=0.3m/s（查《设计手册》P136表8-12）
所以 =1000v/πD=428.6（r/min）
按机床取=450（r/min），v=0.315m/s
=（210+2+0）/（450×0.315）=0.18（min）

工序Ⅷ：扩两侧凸台孔
查《工艺手册》表4.2-12，选择钻床Z3025，=80；
《工艺手册》表4.2-13，进给量f取0.2mm/r
实际切削速度V=π/1000=3.768m/min
切削工时 L=20mm，L1=6mm，L2=3mm

由于有两孔=3.6min

工序Ⅸ：精铰14孔
选用硬质合金铰刀
查《工艺手册》表2.25，进给量f=0.2mm/r，切削速度Vc=6m/min
ns=1000V/πdw=136.5r/min
切削量

工序Ⅹ：钻底座孔2×12
台式钻床2512，高速钢钻头，麻花钻（查《设计手册》P184表10-14）
钻孔进给量f=0.2 mm/r（查《设计手册》P135表8-11）
切削速度v=0.3m/s（查表《设计手册》P137，表8-12）
所以 =1000v/πD=500 r/min
按机床 取=500（r/min）则v=0.3（查《设计手册》p184表10-13）
切削工作l=20mm，l1=2mm，l2=0mm

工序Ⅺ： 钻3×M6螺纹底孔（粗牙）
查《设计手册》P185得知选台式钻床 由表11-14得ZTQ4106
钻螺纹底孔3×5.00并倒角120° （查《设计手册》P121表7-31）
高速钢钻头麻花钢的切削速度v=0.30m/s（查《设计手册》P136表8-12）
钻孔的进给量f=0.08mm/r （查《设计手册》P134表8-10）
所以ns=1000Vc /πdw=1200r/min
按机床取=1300r/min，故v=0.34m/s（查《设计手册》P184表10-14）
切削工时（3个孔）l=14mm =3mm =1mm
（查《设计手册》P154表8-32）

工序Ⅻ： 钻2×6通孔
选台式钻床，ZTQ 4106P184（查《设计手册》表10-14）
钻孔进给量f=0.14mm/r（查《设计手册》P135，表8-10）
切削速度v=0.30m/s（查《设计手册》P136表8-12）
所以ns=1000Vc /πdw=1034.5r/min
按机床取=1300r/min，故v=0.32m/s（查《设计手册》P184表10-13）
切削工时l=12mm l1=2mm l2 =0mm（查《设计手册》P154表8-32）

工序XIII：半精镗100孔内圆柱面
由于与粗镗共用一个镗孔，故切削用量及工时均与精镗相同
f=2mm/r =40r/min
切削工时：=0.825min

工序XIV：攻两侧凸台螺纹2×G3/8
粗牙孔深20mm，高速钢螺母丝锥W18Cr4 V（查《设计手册》P151表8-29）
切削速度V=23.4m/min （查《设计手册》P151表8-29）
ns=1000Vc /πdw=666r/min （查《设计手册》P185表10-15）
圆柱式钻床Z5025（查《设计手册》）
按机床选取nw=700r/min则V=0.12m/s
切削工时l=20mm，l1=2mm，l2 =0mm

工序XV：攻3×M6螺纹孔，粗牙孔深为10mm
高速钢螺母丝锥W18Cr4v （查《设计手册》P151表8-29）
V=15.0m/min （P151-查《设计手册》 表8-29）
圆柱立式钻床：Z5025
ns=1000v/6π=796r/min
按机床选取nw=800r/min则V=14.4m/min
切削工时l=10mm，l1=3mm，l2 =3mm

三、夹具设计
为了提高劳动生产率 ，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计起用夹具。
经协商，决定设计第Ⅶ道工序——钻φ14F8中央轴孔的夹具。本夹具将用于Z3025摇臂式钻床。刀具为一把麻花钻[ (直柄麻花）《工艺手册》P83.表3.1-5（GB436-85]，对中央轴孔进行加工。内孔加工余量计算《工艺手册 》P64.表2-3-9.钻φ13.8 铰φ14 d=13.8 L=160 I=108
（一）问题的提出
本夹具主要用来钻φ14中央轴孔，加工本工序后，还会有后续工序对其进行精铰加工。因此，本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。
（二）夹具设计
1.定位基准的选择
由零件图可知，φ14的中心并未与φ100中心轴线重合，在竖直方向上有3mm偏移量，该偏移量与泵体底座底平面平行且距离为85mm。与φ132及φ120水平轴线在竖直方向上相距为3mm；与两侧凸台水平轴线重合。
2.切削及夹紧力计算
刀具高速钢，《切削手册》P50表2.70
材料：铸钢ZG203.d0=13~16mm，则进给量为f=0.37~0.45mm/r
切削速度Vc=30~38mmin，钻夹角115~120°，非水溶切削油做切削液。
高速钢钻头钻铸铁时的扭矩由《切削手册》P61表2.2D得；
钻头直径=13.8m，与13.3相近。
高速钢钻头钻孔时的轴向力=14时
参照表2.19 P60,当取进给量0.36mm/r时Ff=4280N。
P61表2.20进给量取0.33mm/r时Mc=26.49N.m扭矩
HBS=203在200~230之间。扭矩修正系数Kmm=1.11
《参照机床夹具选用简明手册》P284表5-5
安全系数：。
考虑工作材质，加工余量是否均匀的基本安全系数
加工性质：粗加工 K1=1.2
切削特点 K3=1.0 连续切削。
夹紧力的稳定性 手动夹紧K4=1.3
手动夹紧时手柄位置、操作方便K5=1.0
仅有力矩使工件回转时，工件与支撑面接触情况，接触点稳定=1.0
夹紧力的计算：在机床夹具设计和选用夹紧装置时，为了简化计算，可以只考虑切削力（矩）对夹紧力的影响，并假定工艺系统是刚性的，切削过程稳定不变，从而对夹紧力作粗略估算。
表5-6 工件以平面定位，夹紧力与切削力方向垂直。
工具以两垂直面定位、侧向夹紧。
计算结果是满足加工要求。
（三）夹具设计及操作简要说明
如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，此夹具的设计是可以满足其一次装夹在多个工序及多种机床中使用的要求的，这样可以大大减少生产过程中由于装夹而消耗的大部分时间，从而提高生产效率。
夹具的具体装配图及部分零件图见附表。

四、总结
课程设计是大学生涯中的一个环节，同时也是重要的环节。也是最接近实际工作任务的一次训练，是我们步入社会参与实际工作设计的一次极好的演示。虽然每学期都安排了课程设计或者实习，但是没有一次像这样的课程设计能与此次相比：设计限定了时间，而且是一组一个课题，要求更为严格，任务更加繁多、细致、设计要求的独立性更加高。我们充分利用在校期间所学的课程的专业知识理解、掌握和实际的运用，在对设计的态度上是认真的积极的。 
通过两周的课程设计使我从各个方面都受到了训练，学会怎样收集、查阅资料；怎样制定方案和对方案进行改进。经过两个多星期的忙碌和学习，给我最深的感受就是使我的设计思维得到了很大的锻炼与提高。作为一名设计人员要设计出有创意而功能齐全的产品，就必须做一个生活的有心人。多留心观察思考我们身边的每一个机械产品，只有这样感性认识丰富了，才能使我们的设计思路具有创造性。 
通过本次设计我学到的不仅仅是对工艺规程的制定、专用夹具的设计这单方面的了解，让我熟悉了设计的各个方面的流程，学会了把自己大学三年所学的知识运用到实际工作中的方法。从以前感觉学的许多科目没有实际意义，到现在觉得以前的专业知识不够扎实，所学知识中的很多细节根本没有掌握，但却是设计所重点考虑的内容，给自己的设计过程带来了或多或少的麻烦。通过本课题的设计培养了自己的综合能力、自学能力，从而适应未来社会的需要与科学技术的发展需要。培养了自己综合的、灵活的运用的发挥所学的知识。 
本次的课程设计是对以往所学的专业知识的一次综合大考察，让我们真正意义上的学以致用，是一次难得的锻炼机会。让我系统性的重温和学习了机床夹具等的设计方法，从一开始的毫无头绪到拟定方案到书写设计说明书到绘制装配图，一路上颇为艰辛，在老师的指导下和同学的帮助下，终于顺利的完成这次设计任务。也让我们发现了自己的不足之处，能在以后的学习生活中清晰的认识到，然后改正并且不断的提高自己。 
该设计培养了我综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题的能力，回顾这次课程设计，从选题到最后的完成可以说是苦多于甜，但是这次设计巩固了我以前所学的知识，可以说是受益匪浅，使我收获了独立分析和解决问题的方法与能力，并懂得了一个道理——理论联系实际很重要，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 
本次课程设计已经接近尾声，作为一个本科生的课程设计，由于经验的缺乏，难免有许多考虑不周全的地方，由于在设计方面经验的不足，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现各种问题，如：在选择计算校核标准件时可能会出现误差，在查表和计算上精度不够准等等。 

参考文献

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[2] 李益民编，机械制造工艺简明手册.北京：机械工业出版社，1999
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[6] 吴拓编.简明机床夹具设计手册.北京：化学工业出版社，2010
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[8] 王 凡，焦可如，刘国才编.实用机械制造工艺设计手册.北京：机械工业出版社，2008