机械制造工艺学课程设计书.doc

机械制造工艺学课程设计书342020年4月19日文档仅供参考 机械制造工艺学课程设计书题目:机油泵体加工工艺拟定及钻5孔专用夹具设计 学 院: 机械工程及自动化 系: 机 制 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 机制2班 学 号: 学生姓名: 张绿枝 起止日期: .09.03 .09.21 指导教师: 黄敏纯 目录一、 摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3二、 零件的分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51、 零件的用途 . . . . . . . . . . . . . . . . .52、 零件的工艺分析 . . . . . . . . . . . . . . .5三、 确定毛坯、画毛坯-零件合图 . . . . . . . . . . .71、 确定毛坯的种类 . . . . . . . . . . . . . . .72、 确定零件生产类型 . . . . . . . . . . . . . .73、 确定毛坯尺寸及机械加工总余量 . . . . . . . .74、 设计毛坯图 . . . . . . . . . . . . . . . . .85、 画毛坯-零件合图 . . . . . . . . . . . . . . .9四、 工艺规程设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . .101、 定位基准的选择 . . . . . . . . . . . . . . .102、 确定零件表面的加工方法 . . . . . . . . . . .103、 工序的集中和分散 . . . . . . . . . . . . . .114、 工艺顺序的安排 . . . . . . . . . . . . . . .125、 制定工艺路线和选择 . . . . . . . . . . . . .136、 加工设备及工艺装备选择 . . . . . . . . . . .167、 确定工序间加工余量工序尺寸 . . . . . . . . .188、 计算切削用量 . . . . . . . . . . . . . . . .199、 基本时间的计算 . . . . . . . . . . . . . . .22五、 夹具的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .251、 确定设计方案 . . . . . . . . . . . . . . . .252、 计算夹紧力并确定螺杆直径 . . . . . . . . . .263、 定位精度分析 . . . . . . . . . . . . . . . .26六、 心得体会及谢辞 . . . . . . . . . . . . . . . . .28七、 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30一、摘要是一门综合性和实践性很强的课程,课程设计是该课程教学中的一项很重要的内容。其综合了、等专业基础课和主要专业课。本次课程设计主要针对机械制造工艺学和工程材料课程的运用,同时也有对刀具和切屑知识的综合。因此,这是我们对以前所学各门课程的一次较为深入的综合复习。同时还要对相关课外知识进行查阅和学习,是一次我们实际运用知识解决问题能力的训练。经过此次课程设计,要达到以下几方面的锻炼:1、 进一步加深对机械制造工艺学等课程理论知识的理解;2、 能合理选择切削用量,经过查阅相关手册,掌握获得工程数据的方法,提高收集信息、对信息进行价值判断、信息整理、信息加工的能力;3、 掌握制订机械加工工艺规程的原则、步骤和方法;4、 掌握机床夹具设计的基本原理、方法及步骤,进一步提高工程设计能力;5、 能对零件机械加工中影响质量、生产率和经济性因素进行综合分析;6、 编写技术文件的能力。二、零件的分析1、零件的用途 机油泵是不断把发动机油底壳里的机油送出去以达到润滑发动机各个需要润滑的零部件的目的。机油泵泵体在整个机油泵中起着很重要的作用。泵体的尺寸精度、表面粗糙度直接影响机油泵的工作稳定性和泵的寿命。 零件的技术要求1、 正火处理硬度为HBS 255-321;2、 正火后的显微组织基件为85%以上的珠光体,石墨呈球状或团状,允许少量呈团体状,磷共晶少于1.5%,渗碳体少于1.5%;3、 孔41H8与孔13F8的中心线不平行度允许误差为0.015mm;4、 A面与B面相对13F8孔的不垂直度允差0.02mm;5、 A平面的不平度允许误差0.02mm6、 铸件内部不允许有气孔、疏松、裂纹夹渣等缺陷;7、 去锐边、毛刺。2、零件的工艺分析由零件图可知,其材料为QT602,即球墨铸铁。该材料有较高的强度韧性和耐磨性,适用于承受较大的应力,受力复杂,综合力学性能要求较高的零件。该零件上的主要加工面为A面、B面、凸台外圆、凸台左端面、凸台右端面,凸台内圆面和13F8、2x5H7、2x9、2x12孔、由参考文献2中有关孔和面的加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知,上述技术要求是能够达到的,零件的结构工艺性也是可行的,该机油泵体位置公差要求严格,部分加工面需要专用夹具进行加紧定位。三、确定毛坯、画毛坯零件合图1、确定毛坯种类零件材料采用QT602,具有较高的抗拉、抗压强度、良好的铸造性、耐磨性和可切削加工性。考虑到铸造能够铸造内腔,外形很复杂的毛坯,加工灵活性很大,铸造成本低,故选用铸件毛坯。2、确定零件生产类型根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目已知零件的生产纲领为5500件/年。经过计算,该零件的质量约为1kg,有参考文献【2】表1.12表1.13可知,其生产类型为大批生产。毛坯的铸造方法选用金属模机械砂型(参考文献【2】表1.31)有由于零件的内腔孔41H8需要铸出,故还应该安放型芯。另外,为消除残余应力,铸造后应安排人工时效。参考文献【2】表2.25。该种铸件的尺寸公差等级CT为810级加工余量等级MA为G级。故取CT为9级MA为G级【2】。3、确定毛坯尺寸及机械加工总余量铸件的尺寸公差等级CT为9级,加工余量等级为G级。由参考文献【2】表2.24,可知毛坯尺寸及机械加工总余量如下表所示:表四1 毛坯尺寸及机械加工总余量加工表面基本尺寸铸件尺寸公差机械加工余量铸件尺寸A面261.83.029.00.9B面181.73.021.00.85凸台左端面51.53.08.00.75凸台右端面261.83.029.00.9凸台外圆面532.02.5481.0凸台内圆面412.02.5361.04、设计毛坯图(1)确定铸造斜度由参考文献【2】确定砂型铸造该零件毛坯的斜度为13,圆角半径为R2R3。(2)确定分型面【3】以右端面为铸造分型面。(3)毛坯热处理为消除铸造内应力,改进工件切削性能,铸件在进行机械加工之前应该进行时效处理。四、工艺规程设计1、定位基准的选择基准选择是工艺规程设计的重要内容之一。基准的选择的正确与合理能够保证加工的质量,提高生产效率。粗基准的选择:对于零件而言,应尽可能选择不加工面为粗基准。而对于若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。为了保证后续工序的精度要求应先将设计基准、公共基准先行加工,故选择平面B为粗基准。精基准的选择:平面A既是装配基准又是设计基准,用它作为精基准,能使加工遵循”基准重合”的原则,其余各面和孔的加工也能用它定位,这样使工艺路线遵循”基准统一”的原则。另外,A平面面积较大,定位较稳定,夹紧方案也比较简单、可靠,操作方便。2、确定零件各表面加工方法根据零件图上标注的各加工表面的技术要求,查表1.46至1.422,经过对各个加工方案的加工方法如下表【2】表51零件表面加工方法加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方法平面AIT81.6粗铣精铣平面BIT812.5粗车半精车凸台右端面IT1212.5粗铣凸台左端面IT111.6粗车半精车精车凸台外圆面IT93.2粗车半精车凸台内圆面IT81.6粗镗半精镗精镗孔13F8IT81.6钻粗铰精铰孔5H7IT71.6钻粗铰精铰孔9IT1212.5钻孔12IT1212.5钻3、工序的集中与分散由已知,零件的生产规模为大批量生产,初步确定工艺安排的基本倾向为:加工过程划分阶段,工序都要集中,采用工序集中能够减少工件的装夹次数,在一次装夹中能够加工许多表面,有利于保证各表面之间的相互位置精度。加工设备主要以专用设备为主,采用专用夹具,这样生产质量高,投产快,生产效率高。除此之外,还应考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。4、工艺顺序的安排(1)机械加工顺序 遵循”先基准后其它”的原则,首先加工精基准,即在前面加工阶段先加工端面。同时考虑位置度要求,左右端面互为基准重复加工【3】 遵循”先粗后精”的原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序。 遵循”先主后次”的原则,先加工主要左右端面和圆孔表面,后加工次要表面凸台内圆面和各种小孔及倒角。 遵循”先面后孔”的原则,先加工端面,后加工孔。(2)辅助工序【5】毛坯铸造成型后,应对铸件毛坯安排请砂工序,并对清砂后的铸件进行一次尺寸检验,然后再进行机械加工。在对零件的所有加工工序完成之后,应安排去毛刺、清洗、终检工序。5、制定工艺路线与选择(1)工艺路线一:工序号工序内容定位基准铸造时效清洗检查毛坯10粗铣平面A凸台右端面20粗铣凸台右端面平面A30钻孔13F8平面A,凸台外圆面40粗车凸台外圆面和左端面平面A,13F8孔50粗镗凸台内圆面凸台右端面和外圆面60粗车B面凸台右端面和孔13F870精铣A面凸台右端面80粗铰、精铰孔13F8平面A、凸台外圆面90半精车凸台外圆面、左端面,精车左端面平面A、孔13F8100半精镗、精镗凸台内圆面凸台右端面、外圆面110半精车B面凸台右端面、孔13F8120钻、粗铰、精铰孔5H7、倒角凸台右端面、外圆面130钻孔3x9凸台右端面、孔2x5H7140钻孔2x12凸台右端面、孔2x5H7150去锐边、毛刺160清洗170终检入库(2)工艺路线二:工序号工序内容定位基准铸造时效清洗检查毛坯10粗铣凸台右端面平面A20粗铣平面A凸台右端面30钻孔13F8平面A,凸台外圆面40粗镗凸台内圆面凸台右端面和外圆面50粗车B面凸台右端面和孔13F860粗车凸台外圆面和左端面平面A,41H8孔70精铣A面凸台右端面80粗铰、精铰孔13F8平面A、凸台外圆面90半精镗、精镗凸台内圆面凸台右端面、外圆面100半精车凸台外圆面、左端面,精车左端面平面A,41H8孔110半精车B面凸台右端面、孔13F8120钻、粗铰、精铰孔5H7、倒角凸台右端面、外圆面130钻孔3x9凸台右端面、孔2x5H7140钻孔2x12凸台右端面、孔2x5H7150去锐边、毛刺160清洗170终检入库(3)工艺路线三:工序号工序内容定位基准铸造时效清洗检查毛坯10粗铣平面A凸台右端面20粗铣凸台右端面平面A30钻孔13F8平面A,凸台外圆面40粗车凸台外圆面和左端面平面A,13F8孔50粗镗凸台内圆面凸台右端面和外圆面60粗车B面凸台右端面和孔13F870钻、粗铰、精铰孔5H7、倒角凸台右端面、外圆面80钻孔3x9凸台右端面、孔2x5H790钻孔2x12凸台右端面、孔2x5H7100精铣A面凸台右端面110粗铰、精铰孔13F8平面A,凸台外圆面120半精车凸台外圆面、左端面,精车左端面平面A,13F8孔130半精镗、精镗凸台内圆面凸台右端面、外圆面140半精车B面凸台右端面、孔13F8150去锐边、毛刺160清洗170终检入库(4)工艺路线分析比较一般情况下,最重要的、要求最高的加工表面应在精基准完成之后再进行加工,以方便其精度的达到。工艺路线一是先完成所有平面的粗精加工最后再进行钻孔。粗精加工没有分开,工件的内应力很大,加工之后工件变形会很大程度地影响零件的几何精度,定位基准不如路线二来得准确,再综合加工精度要求,装夹便利与否等因素的影响,确定加工路线三。6、加工设备及工艺装备的选择工序号工序内容工艺装备加工设备10粗铣平面AYG6硬质合金面铣刀、游标卡尺立式铣床X61W20粗铣凸台右端面YG6硬质合金面铣刀、游标卡尺立式铣床X61W30钻孔12高速钢钻、卡尺、钻模板立式钻床Z52540粗车凸台外圆面YG6硬质合金车刀、游标卡尺卧式车床CA6140粗车凸台左端面YG6硬质合金车刀、游标卡尺卧式车床CA614050粗镗凸台内圆面硬质合金镗刀、游标卡尺卧式镗床T61860粗车B面硬质合金车刀、游标卡尺卧式车床CA614070钻2个孔4.8,倒角高速钢钻、游标卡尺、钻模板摇臂钻床Z3025X10B粗铰至4.9铰刀、塞尺摇臂钻床Z3025X10B精铰至5H7铰刀、塞尺摇臂钻床Z3025X10B80钻三个孔9高速钢钻、游标卡尺、钻模板摇臂钻床Z3025X10B90钻两个孔12高速钢钻、游标卡尺、钻模板摇臂钻床Z3025X10B100精铣A面YG6硬质合金面铣刀、游标卡尺立式铣床X61W110粗铰至12.95铰刀、塞尺立式钻床Z525精铰至13F8铰刀、塞尺立式钻床Z525120半精车凸台外圆面硬质合金车刀千分尺卧式车床CA6140半精车左端面硬质合金车刀、千分尺卧式车床CA6140精车左端面硬质合金车刀、千分尺卧式车床CA6140130半精镗凸台内圆面硬质合金镗刀、塞尺卧式镗床T618精镗凸台内圆面硬质合金镗刀、塞尺卧式镗床T618140半精车B面硬质合金车刀、游标卡尺卧式车床CA6140150去锐边,毛刺平锉160清洗清洗机170终检入库百分表、卡尺、塞规7、确定工序间加工余量、工序尺寸查参考文献【2】,表2.31到表2.321,综合对毛坯尺寸以及已经确定的机械加工工艺路线的分析,确定工序间加工余量如下表示【4】:工序号工步号工步内容工序尺寸加工余量101粗铣平面A272.0201粗铣凸台右端面263.0301钻孔13F8至1212(直径)401粗车凸台外圆面2(直径)2粗车凸台左端面2.0501粗镗凸台内圆面4(直径)601粗车B面2.0701钻孔至4.84.8(直径)2粗铰孔至4.90.1(直径)3精铰孔至5H70.1(直径)801钻三个孔9至99(直径)901钻两个孔12至1212(直径)1001精铣A面11101粗铰13F8至12.950.95(直径)2精铰至13F80.05(直径)1201半精车凸台外圆面0.1(直径)2半精车左端面0.53精车左端面0.51301半精镗凸台内圆面1.0(直径)2精镗凸台内圆面1.0(直径)1401精车B面1.08、计算切削用量(一)工序10:粗铣平面A(1)切削深度:(2)确定进给量X61W型铣床的功率为4.5KW。查表3.5.硬质合金面铣刀(YG6)的每齿进给量,取(3)铣削速度本工序采用YG6硬质合金铣刀,齿数z=12。查表3.16取切削参数。则查表3.29知X61W型铣床的转速n=255r/min。故实际切削速度工作台的每分钟进给量为【4】:查表3.29,X61W型铣床的进给量(二)工序40:工步1:粗车凸台外圆面(1)切削深度:(2)确定进给量查表1.4,进给量f=0.60.8mm/r。查表1.31,CA6140卧式车床技术参数,取进给量f=0.66mm/r。(3)确定切削速度查表1.11,参考选取切削速度57m/min。切削速度修正系数=0.65,=0.92,=0.8,=1.0,=1.0。(查表1.28。)查表1.31,得CA6140车床的转速n=200r/min。故实际切削速度:(三)工序70工步1:钻孔至4.8由工件材料为QT602,高速钢钻头,查表2.7高速钢钻头钻孔时的进给量参考选取进给量f=0.180.22mm/min取f=0.2mm/min。查表2.15(高速钢钻头钻灰铸铁时的切削速度)参考选取切削速度。又 工步2:粗铰孔5H7至4.9查表2.11,取进给量f=0.3mm/r。查表2.24,取切削速度。切削深度。则 查摇臂钻床Z3025X10B说明书,取转速n=250r/min。故实际切削速度: 工步3精铰孔5H7至5H7查表2.11,取进给量f=0.4mm/r查表2.24,取切削速度。背吃刀量。则 查摇臂钻床Z3025X10B说明书,取转速n=250r/min。故实际切削速度: 9、基本时间的计算(一)工序10:粗铣平面A查【2】得此工序机动时间计算公式: =0.5d+(12)=0.5125+264.5mm=2mml=100mm因此:(二)工序40,工步1:粗车凸台外圆面。查,得此工序机动时间计算公式为: 主偏角 取=3mm查表6.22得:取值5mm又l=21mm ,i=1(三)工序70工步1查表6.25得:机动时间计算公式 取,l=5mm工步2:查表6.25得:机动时间计算公式 l=5mm, 工步3:查表6.25得:l=5mm, 因此此工序的机动时间为8.1s五、夹具的设计本次设计的夹具为第70道工序钻,铰2X5H7孔,倒角。该夹具适用于摇臂钻床Z3025X10B1、确定设计方案此道工序要加工的两个孔5H7均为平面A上,且与平面A垂直。按照基准重合原则并考虑到已加工表面的因素。又为了避免钻头的引偏,2X5H7孔应该从A面加工,这就要求钻孔时A面必须朝上。因此,必须以凸台右端面进行定位。一个凸台面限制了三个自由度,其余三个自由度也必须限制。用哪种方案更合理呢?方案一:在孔13F8中插入一个定位销限制工件沿平面A方向上的两个移动,再以一个圆柱销定位外轮廓,限制其转动。【7】方案二:以凸台外圆面定位,加一个V形块,限制其沿平面方向的移动。由于外轮廓为不规则图形加一圆柱销,限制其绕垂直于平面A方向的旋转。【8】考虑到工件夹紧,方案1,夹具的夹紧机构设计困难,很容易发生干涉或产生倾覆力矩。而方案二,若往凸台内圆面底部施加夹紧力则不存在上述问题。因此夹具设计选择方案二。2、计算夹紧力并确定螺杆直径查表2.469,得切削力计算公式:查,取安全系数K=3,故实际夹紧力:查,可知,一个M10的螺栓能承受3018N的许用夹紧力,因此用M10的螺栓完全能够满足强度要求。但从夹具的刚度及整体结构的对称性考虑,这里选用M16的双头螺柱。3、定位精度分析两个5H7的孔是在一次装夹下完成加工的,它们之间的位置精度由钻模板保证。因为两孔中心轴线距设计基准半径值为35,未注公差。按普通精度等级8级来算,公差值为0.039,夹具公差取工件公差的1/3,即夹具公差尺寸为0.013。考虑到实际操作装配时,角度和半径的测量不方便,将其转化为水平方向横纵坐标值。查参考文献6,取其尺寸公差为0.01mm。对于V形块定位凸台外圆面,查参考文献7可知,安装尺寸T: 其中:D=53mm,H=16,N=40因此安装尺寸T=23.5mm定位误差:参考,取各配合公差如下:衬套与夹具体模板的配合 。粗铰、精铰孔钻套与夹具衬套配合 。钻、铰孔时刀具与导套内孔的配合为 。六、心得体会及谢辞实践害死检验真理的唯一标准。经过了为期三周的机械制造工艺课程设计,让我充分认识到了这一点。许多原本自己认为是很可行的东西到了实际应用中往往是不合理的,不恰当的。只有你真真正正站在一个实际操作者的角度上去看,去想,去发现,你才能将工艺做的更好,更具有实际可行性。在设计过程中,我们遇到了这样或者那样的问题,例如工程参数的获取,技术要求的提法,工艺结构的优劣等。就是在经历了这样或者那样的问题的困扰之后,我们才真真正正明白了许多原本没有弄明白搞清楚的道理。我想,一个问题,只有当你真正犯下错误,并为之而付出巨大努力改正之后,它的答案才会让你终生难忘,刻骨铭心。经过此次课程设计,我对机械工艺有了更近一步更深刻的体会,考虑问题,不但要准确更要全面。有事被你忽略的细节问题也会造成打的损失。在此次课程设计过程中,最令我难忘的一个人莫过于黄敏纯老师了。特别是她身上那股为知识而痴狂的热情,让我明白了一个道理:成功,其实就是忘我的投入,不知疲倦的付出。黄老师辅导学生的热情与投入的画面常常在我脑海中浮现。特别是她每次早上过来辅导学生,一直坚持到下午一点。所有的学生几乎都走光了,黄老师还在热情的为留下的几个同学解读工艺问题。在她特别忙,没法到教室的时候,还经常打电话到教室咨询相关情况。我想,此次课程设计如果没有老师的帮助是不可能如此顺利的完成的。衷心地感谢老师无私的帮助!七、参考文献1、张龙勋 机械工业出版社, .9。2、李益民 机械工业出版社, .63、 机械工业出版社, .94、肖刚 机械工业出版社,1999.105、赵如福 上海科学技术出版社 .126、孟宪栋 机械工艺出版社 1990.87、王光斗 上海科学技术出版社 19948、肖继德 机械工业出版社 1990.89、艾兴、肖诗纲 机械工业出版社 1990.810、李洪 北京出版社 1990