泵盖加工工艺规程设计说明书大学论文.doc

目录

1 序言 ..................................................3
2 零件的分析............................................3
2.1 泵盖加工工艺规程设计................................4
2.2泵盖加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施....4
2.2.1确定毛坯的制造形式...............................4
2.2.2基面的选择......................................5
2.2.3确定工艺路......................................5
2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定..........7
2.2.5确定切削用量工序1：粗、精下平面...............8
2.3小结 ..............................................18
3 专用夹具设计 ..........................................19
3.1钻3－φ11孔夹具设计................................22
3.1.1定位基准的选择.................................22
3.1.2定位元件的设计.................................22
3.1.3定位误差分析...................................22
3.1.4钻削力与夹紧力的计算...........................23
3.1.5衬套、钻模板及夹具体设计.......................23
3.1.6夹紧装置的设计.................................24
3.1.7夹具设计及操作的简要说明.......................24
3.2小结 ................................................24
4 结束语 ..................................................25
参考文献 ..................................................26

22

1 序言
机械制造工艺学课程设计是在我们大学基础课，技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们进行课程设计之前对所学课程的一深入的综合性的连接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我的大学学习生活中占有十分重要的地位。
对我个人来言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼分析能力，提高解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。
由于本人的知识，能力有限，设计尚有很多不足之处，恳请老师给予指教。
2. 零件的分析
（一） 零件的作用
题目所给定的零件是液压油泵的泵盖。属于盖体类零件，它和其他零件一起装配液压泵的一个腔体结构用来储存、输送分配液压油。工作中，零件内表面要受到液压力的冲击，因此对零件的刚度有一定的要求，零件的A面要与其他零件相配合的表面，要有一定的尺寸精度和形位精度。
（二） 零件的工艺分析
由于此零件是液压泵零件，起传递动力和液压油分配所以对密封性能要求较高。该零件的几组平面和有表面粗糙读和位置度要求。

2.1 液压油泵盖加工工艺规程设计
零件的材料为ZL106，是典型的二元共晶铝硅合金, 该合金具有优良的 铸造性能 , 但力学性能和切削加工性能较差。为了改善ZL106合金主砂型铸造、金属型铸造和精密铸造等。要加工面：
1）铣上下平面保证尺寸43mm，平行度误差为0.10
2）镗φ25.5孔至所要求尺寸，并保证位误差要求
3）钻7—φ8.5孔至所要求尺寸，并保证位误差要求
4）钻3—φ11孔至所要求尺寸，并保证位误差要求
5）钻23度斜φ4孔至所要求尺寸，并保证位误差要求
6）镗φ32孔至所要求尺寸，并保证位误差要求
（2）主要基准面：
1）以下平面为基准的加工表面
这一组加工表面包括：液压油泵盖表面各孔、液压油泵盖上表面
2）以下平面为基准的加工表面
这一组加工表面包括：主要是镗二个φ32孔
2.2液压油泵的泵盖加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施
2.2.1确定毛坯的制造形式
零件的材料ZL106。由于年产量为4000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较小，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。
2.2.2基面的选择
（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制z、z、y、y、五个自由度。再以一面定位消除x、向自由度，达到定位,目的。
（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。
2.2.3确定工艺路线
表2.1工艺路线方案一
工序1
粗精铣上平面
工序2
钻3—φ11孔
工序3
粗精铣下平面
工序4
钻7—φ8.5孔
工序5
钻23度斜φ4孔
工序6
扩φ25.5孔并平底
工序7
扩φ26孔与φ25.5
工序8
镗2－φ32孔及镗φ２５孔
工序１０
精磨大平面
工序１１
检验入库
表2.2工艺路线方案二
工序1
粗精铣上平面
工序2
粗精铣下平面
工序3
钻3—φ11孔
工序4
钻7—φ8.5孔
工序5
钻23度斜φ4孔
工序6
扩φ25.5孔并平底
工序7
扩φ26孔与φ25.5
工序8
镗2－φ32孔及镗φ２５孔
工序９
时效去应力处理
工序１０
精磨大平面
工序１１
检验入库
工艺路线的比较与分析：
第二条工艺路线不同于第一条是将增加了一道工序9， 目的是为了提高后面精加工平面的的精度，通过时效处理可以去除在前粗工过程中产生的一系列加工应力，防止在成品以后出出变形，影响精度．这个对零件的质量是很有好处的．
采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下平面为精基准再加工平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加工两平面上各孔保证了垂直度要求。符合先加工面再钻孔的原则。若选第一条工艺路线， 加并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非平行这个问题。所以发现第一条工艺路线并不可行。如果选取第二条工艺方案，先镗上、下平面各孔，然后以这些已加工的孔为精基准，
从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第二个方案比较合理。所以我决定以第二个方案进行生产。具体的工艺过程见工艺卡片所示。
2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
零件的材料ZL106，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如图.．
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。
1）加工泵盖的上下平面，根据参考文献[8]表4-35和表4-37考虑3mm，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，可达到要求。
2） 加工3－11孔时，根据参考文献[8]表4-23考虑加工余量1.5mm。可一次钻削加工余量1.4mm，就可达到要求。
3） 加工7－φ8.5孔时，根据参考文献[8]表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm，就可达到要求。
4） 钻23度φ4斜孔，根据参考文献[8]表4-23考虑加工余量0.5 。可一次钻削加工余量0 .4 mm,就可达到要求
5） 钻扩φ26与φ25 .5通孔 ，采用φ7的麻花钻钻孔
6）镗2－φ32孔，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工余量0.5，即可达到加工要求
7) 镗φ25.5孔时，由于粗糙度要求，因此考虑加工余量2.5mm。可一次粗加工2mm，一次精加工0.5就可达到要求。

2.2.5确定切削用量工序1：粗、精下平面
（1）粗铣下平面
加工条件：
工件材料： ＺＬ１０６，铸造。
机床：X52K立式铣床。
查参考文献[7]表30—34
刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。
因其单边余量：Z=2mm
所以铣削深度：
每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献[7]表30—34，取。
机床主轴转速： 式（2.1）
式中 V—铣削速度；
d—刀具直径。
由式2.1机床主轴转速：

按照参考文献[3]表3.1-74
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
：根据参考文献[7]表2.4-81,
（2）精铣下平面
加工条件：
工件材料： HT200，铸造。
机床： X52K立式铣床。
参考文献[7]表30—31
刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。
精铣该平面的单边余量：Z=1mm
铣削深度：
每齿进给量：根据参考文献[7]表30—31，取
铣削速度：参照参考文献[7]表30—31，取
机床主轴转速，由式（2.1）有：

按照参考文献[7]表3.1-31
实际铣削速度：
进给量，由式（1.3）有：
工作台每分进给量：
粗铣的切削工时
被切削层长度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入长度：

刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
根据参考文献[5]表2.5-45可查得铣削的辅助时间
精铣的切削工时
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：精铣时
刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
根据参考文献[5]表2.5-45可查得铣削的辅助时间
铣下平面的总工时为：t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min

工序2：加工上平面，各切削用量与加工上平面相近，因此省略不算，参照工序1执行。
工序3：粗镗Φ32H12的孔
机床：卧式镗床
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：
切削深度：，孔径。
进给量：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.5mm。因此确定进给量。
切削速度：参照参考文献[3]表2.4-9取
机床主轴转速：
，
按照参考文献[3]表3.1-41取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
查参考文献[1]，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min
精镗下端孔Φ32H12
机床：卧式镗床
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：
切削深度：
进给量：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量
切削速度：参照参考文献[3]表2.4-9，取
机床主轴转速：
，取
实际切削速度，：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
所以该工序总机动工时
查参考文献[1]，表2.5-37工步辅助时间为：1.86min
工序5：粗镗Φ25.5H12的孔
机床：卧式镗床
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：
切削深度：，毛坯孔径。
进给量：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.0mm。因此确定进给量。
切削速度：参照参考文献[3]表2.4-9取
机床主轴转速：
，
按照参考文献[3]表3.1-41取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
查参考文献[1]，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min
精镗下端孔到Φ25.5H12
机床：卧式镗床
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：
切削深度：
进给量：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量
切削速度：参照参考文献[3]表2.4-9，取
机床主轴转速：
，取
实际切削速度，：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
所以该工序总机动工时
查参考文献[1]，表2.5-37工步辅助时间为：1.56min
工序6：加工3－Φ11孔
孔的直径为11mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至Φ11，选用Φ11的麻花钻头。
进给量：根据参考文献[5]表2.4-39，取
切削速度：参照参考文献[5]表2.4-41，取
由式（2.1）机床主轴转速：
，取
实际切削速度：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
机动时间：
根据参考文献[5]表2.5-41可查得钻削的辅助时间
工序7：阶梯孔
孔的直径为8.5mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔——Φ15mm小直径锪钻。
1）确定切削用量
确定进给量 根据参考文献[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式钻床说明书，取。
根据参考文献[7]表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献[7]表28-9，允许的进给量。
由于所选进给量远小于及，故所选可用。
确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：
，
，
由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。
由参考文献[7]表28-3，，，故

查Z535机床说明书，取。实际切削速度为

由参考文献[7]表28-5，，故

校验机床功率 切削功率为

机床有效功率

故选择的钻削用量可用。即
，，，
相应地
，，
工序8：精磨底平面
选用磨床M7130
根据《机械制造工艺设计手册》表2.4—170选取数据
切削速度V = 0.527 m/s 切削深度ap = 0.10 mm
进给量f = 0.008 mm/r
工序9：检验
2.3小结
机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。
3 专用夹具设计
3.1钻3－φ11孔夹具设计
3.1.1定位基准的选择
在加工φ11孔工序时，泵盖上、下两平面及工艺孔已经加工到要求尺寸。因此选用上平面及与其垂直的任意孔上表面加作为定位基准。符合典型的一面两销定位原理，一共限制了工件的6个自由度，符合六点定位法则。工件以一面两销定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为泵盖的下表面，两销为短圆柱销．
3.1.2定位元件的设计
本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销进行设计根据参考文献[11]，可查得短圆柱销的结构和尺寸。
3.1.3定位误差分析
机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。在这些因素中，有一项因素于机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。
本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：
销与孔的配合0.05mm，钻模与销的误差0.02mm，钻套与衬套0.029mm
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可见这种定位方案是可行的。
3.1.4钻削力与夹紧力的计算
由于本道工序主要完成孔的钻加工。由参考文献[9]得：
钻削力
钻削力矩
式中：

本套夹具采用活动垫板夹紧，活动垫板主要靠上下旋动垫板上的螺母来实现夹紧。根据参考文献[11]可知该机构属于单个螺旋夹紧。
由式（3.1）根据参考文献[11]表1-2-20到表1-2-23可查得

3.1.5衬套、钻模板及夹具体设计
钻φ11孔钻套结构参数如表3.9所示。
表3.9
d
H
D

公称尺寸
允差
11
20
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
7
7
16
50°

根据参考文献[11]表2-1-58可得衬套选用固定衬套其结构如图3.15所示。

图3.15 固定衬套

其结构参数如表3.10所示。
表3.10
d
H
D
C

公称尺寸
允差
公称尺寸
允差
11
+0.034
+0.016
20
18
+0.023
+0.012
0.5
2

3.1.6夹紧装置的设计
夹紧装置采用活动的垫板来夹紧工件，采用的活动垫板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后向下退后一定距离把工件取出。主要用的螺旋夹紧原理。
3.1.7夹具设计及操作的简要说明
本套夹具用于加工φ11孔。定位采用常见的一面两销定位方案。泵盖上平面（一面）及其内孔来实现完全定位。主要考虑工件便于取出夹紧装置采用活动垫板夹紧。工件加工完成后，移动压板向后退一定距离，工件就可以很方便的取出。工件装夹时，先将工件放到带大端面的长圆柱销和固定定位销处，然后将移动垫板上移，压紧工件，将螺栓拧紧就可以进行加工了。加工完成以后将移动压板退出一定距离，就可以把工件直接取出。如夹具装配图上图所示。

3.4小结
对专用夹具的设计，可以了解机床夹具在切削加工中的作用：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题。

结束语:
在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。在设计的时候不停的计算、比较、修改，再比较、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好有xxx老师的指导和帮助，才能够在设计中少走了一些弯路，顺利的完成了设计。

参考文献
[1] 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具，1982. (1)
[2] 孙已德，机床夹具图册[M]，北京：机械工业出版社，1984：20-23。
[3] 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册[M]，贵阳：贵州任命出版社，1983：42-50。
[4] 刘友才，机床夹具设计[Ｍ] ，北京：机械工业出版社，1992 。
[5] 孟少龙，机械加工工艺手册第1卷[M]，北京：机械工业出版社，1991。
[6] 《金属机械加工工艺人员手册》修订组，金属机械加工工艺人员手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1979。
[7] 李洪，机械加工工艺师手册[M]，北京：机械工业出版社，1990。
[8] 马贤智，机械加工余量与公差手册[M]，北京：中国标准出版社，1994。
[9] 上海金属切削技术协会，金属切削手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1984。
[10] 周永强，高等学校毕业设计指导[M]，北京：中国建材工业出版社，