機械制造工藝課程設計--“泵體”的機械加工工藝裝備設計

1、<p>　　機械制造工藝學課程設計</p><p>　　題目名稱 ：“泵體”的機械加工工藝裝備設計</p><p>　　系 別 ：機械工程學院</p><p><b>　　專業(yè)/年級： </b></p><p><b>　　學 生： </b></p><p&

2、gt;<b>　　學 號： </b></p><p><b>　　指導教師： </b></p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　機械制造工藝學課程設計題目</p><p><b>　　一、題目：</b></p&g

3、t;<p>　　“泵體”零件的機械加工工藝裝備設計</p><p><b>　　二、設計條件：</b></p><p>　　產品年生產綱領4000臺，零件備品率6%，零件廢品率2%</p><p>　　三、課程設計的內容及步驟：</p><p>　　“泵體”零件的機械加工工藝裝備設計</p>

4、<p><b>　　1．編制工藝規(guī)程</b></p><p>　?。?）計算零件生產綱領，確定生產類型。</p><p>　?。?）分析產品零件，審查零件圖樣的工藝性，確定并繪制零件設計圖樣。</p><p>　?。?）選擇毛坯的制造形式，繪制毛坯圖。</p><p><b>　?。?）擬定工藝路線&

5、lt;/b></p><p>　　選擇定位基準，選擇零件表面的加工方法，劃分加工階段，安排工藝順序，比選工藝方案，確定工藝路線。</p><p>　?。?）確定要進行工藝裝備設計的工序</p><p><b>　　2．夾具結構設計。</b></p><p>　?。?）明確設計任務，熟悉設計資料</p>

6、<p>　　（2）確定夾具結構方案繪制結構草圖</p><p>　　1）確定工件的定位方案，包括確定定位原理、方法、元件（或裝置），分析定位誤差。</p><p>　　2）確定夾緊方案和夾緊機構。</p><p>　　3）確定夾具的其他組成部分。</p><p>　?。?）繪制夾具總圖。</p><p>　

7、　（4）繪制夾具零件圖</p><p>　　3．課程設計說明書。</p><p><b>　?。?）課程設計封面</b></p><p>　?。?）課程設計任務書</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　序言……………………………………………………………

8、…2</p><p>　　一、零件的分析………………………………………………………2</p><p>　　二、工藝規(guī)程設計……………………………………………………3</p><p>　　三、夾具設計…………………………………………………………6</p><p>　　四、小結………………………………………………………………9</p>

9、<p>　　五、參考文獻…………………………………………………………10</p><p><b>　　序言</b></p><p>　　機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有

10、重要的地位。</p><p>　　就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。這次設計使我們能綜合運用機械制造技術基礎中的理論知識，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結構設計能力，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。</p><

11、;p>　　由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。</p><p>　　機械制造技術基礎課程設計是在學完了機械制造技術機車和大部分專業(yè)課，并進行了生產實習的基礎上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　零件的分析</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┝慵淖饔?lt;/b><

12、/p><p>　　題目所給定的零件是泵體，屬于蓋體類零件，它和其他零件一起裝配,形成泵的一個密封腔體結構用來儲存、輸送分配物質。工作中，零件內表面要受到介質的沖擊，但強度要求不是特別大，因此對零件的剛度有一定的要求，零件與其他零件相配合的表面，要有一定的尺寸精度和形位精度。</p><p>　?。ǘ┝慵墓に嚪治?lt;/p><p>　　通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣

13、的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全。該零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。以下是泵體需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求和粗糙度。泵體的功能是通過介質的分配,傳遞動力,使其工作。所以對密封性能要求較高。由于泵體右端蓋是組成泵的主要元件，該零件的幾組平面有表面粗糙度和位置度要求。</p><p>　　零件的材料為HT200，灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓，但灰鑄

14、鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良，以下是泵體需要加工的表面以及加工表面間的位置要求。</p><p>　　1.以Φ40mm外圓為基準，該組可加工凸臺和尺寸為78mm的左端面。</p><p>　　2.以78mm左端面為基準，該組可加工Φ55js7的外圓并倒角，Φ40mm的右端面并對其倒角，加工Φ22H7的孔，還有Φ55js7的退刀槽和土臺上的孔。</p><p>　　

15、3.以Φ22mm孔的中心為加工基準</p><p>　　該組加工面有Φ50H7的內孔，以及內孔的退刀槽，還有在平面上的三個M6的螺孔，兩個Φ13mm的孔，并對Φ22H7孔的倒角和Φ3mm的孔。</p><p>　　這三組加工表面之間有一定的位置要求，主要是：</p><p>　　1.Φ40mm的端面與中心線垂直。</p><p>　　2.Φ5

16、0mm和Φ40mm中心線與偏轉角度公差為2°。</p><p>　　由以上分析，對于加工面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。</p><p><b>　　二、工藝規(guī)程設計</b></p><p>　?。ㄒ唬┐_定毛坯的制造形式</p><p>　　零件

17、材料是HT200。零件年產量綱領是4000臺，已達大批量生產水平,零件備品率6%，零件廢品率2%，但零件加工的輪廓尺寸不大，在考慮提高生產率保證加工精度后可采用鑄造成型。零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，一些孔可不鑄出。</p><p>　　由技術要求可知該零件是鑄件，且已知是大批量生產，參考機床夾具設計手冊可知，根據(jù)鑄件制造方法，采用金屬型機械造型鑄造的經濟精度好。</p>

18、<p>　　結構符合各種毛坯制造方法和工藝要求，避免因結構不良造成的毛坯缺陷，使制造工藝簡單、操作方便。</p><p>　　根據(jù)零件圖可知，該零件為鑄件，且尺寸不大，受力很小，根據(jù)《機械設計基礎》可查得材料選HT200即可滿足強度要求。</p><p><b>　　基面的選擇</b></p><p>　　定位的選擇是工藝規(guī)程設計中重

19、要的工作之一。定位選擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。</p><p><b>　　1、粗基準的選擇：</b></p><p>　　對于一般的軸類零件而言，以外圓為粗基準是完全合理的。泵體箱體類零件，執(zhí)照“保證不加工表面與加工表面相互精度原則”的粗基準選擇原則（即

20、當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時則應與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗基準），所以對于本零件可以先以Φ40mm外圓柱的圓柱面部分作為粗基準，以消除四個自由度，再用一凸臺，限制的自由度，達到加工的要求。</p><p><b>　　2、精基準的選擇：</b></p><p>　　精基準的選擇應主要考慮基準重合問

21、題。當設計基準與工序基準不重合時，應改進行尺寸計算。應選擇左端面78mm為本零件的精基準。</p><p><b>　　制定工藝路線</b></p><p>　　制定工藝路線的出發(fā)點，應該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質量等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確為中批生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產

22、率。除此之外還有，應當考慮經濟效果，以便降低生產成本。</p><p>　　工序順序的安排機械加工工序遵循“先基準后其他”原則，“先粗后精”原則，“先主后次”原則，先加工主要表面，后加工次要表面，遵循“先面后孔”因此工序安排如下：</p><p><b>　　1.工藝路線方案一</b></p><p>　　工序1 時效處理。（消除鑄件內應力

23、）</p><p>　　工序2 粗銑Φ40mm外圓的右端面。</p><p>　　工序3 鉆Φ22mm的孔，并對該孔粗鏜-半精鏜-精鏜。</p><p>　　工序4 劃線、在毛壞上標出Φ13mm、Φ3mm、M6的孔。</p><p>　　工序5 粗銑-半精銑-精銑78mm的左端面。</p><p>　　

24、工序6 銑4mm的凸臺。</p><p>　　工序7 粗車-精車Φ55mm的外圓。</p><p>　　工序8 車Φ55mm外圓的退刀槽。</p><p>　　工序9 粗銑-半精銑-精銑Φ50mm的內孔。</p><p>　　工序10 車Φ50mm的內孔的退刀槽。</p><p>　　工序11 倒角

25、（Φ55mm外圓、Φ40mm外圓、Φ22mm內孔）。</p><p>　　工序12 鉆M6底孔Φ4.8mm。 </p><p>　　工序13 攻螺紋M6并倒角。</p><p>　　工序14 鉆Φ13mm的孔。</p><p>　　工序15 鉆Φ3mm的孔，并對該孔鉸-精鉸。</p><p>　　工序16 鉆

26、圓錐孔并攻圓錐螺紋孔。</p><p>　　工序17 檢測入庫。</p><p><b>　　工藝路線方案二</b></p><p>　　工序1 時效處理。（消除鑄件內應力）</p><p>　　工序2 粗車-精車-半精車78mm的左端面。</p><p>　　工序3 粗車Φ40mm

27、外圓的右端面。</p><p>　　工序4 劃線、在毛壞上標出Φ13mm、Φ3mm、M6的孔。</p><p>　　工序5 鉆Φ22mm的孔，并對該孔粗鏜-半精鏜-精鏜。</p><p>　　工序6 銑4mm的凸臺。</p><p>　　工序7 粗磨-精磨Φ55mm的外圓。</p><p>　　工序8

28、 車Φ55mm外圓的退刀槽。</p><p>　　工序9 粗鏜-半精鏜-精鏜Φ50mm的內孔。</p><p>　　工序10 車Φ50mm的內孔的退刀槽。</p><p>　　工序11 倒角（Φ55mm外圓、Φ40mm外圓、Φ22mm內孔）。</p><p>　　工序12 鉆M6底孔Φ4.8mm。 </p><

29、p>　　工序13 攻螺紋M6并倒角。</p><p>　　工序14 鉆Φ13mm的孔。</p><p>　　工序15 鉆Φ3mm的孔，并對該孔粗鉸-精鉸。</p><p>　　工序16 鉆圓錐孔并攻圓錐螺紋孔。</p><p>　　工序17 檢測入庫。</p><p>　　工藝方案的比較與分析</

30、p><p>　　上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工以Φ40mm外圓為基準的一組表面，然后以此為基準面加工Φ22mm的孔；而方案二，先是加工78mm左端面，然后再以此面為基準加工Φ55js7的外圓并倒角，Φ40mm的右端面并對其倒角，加工Φ22H7的孔，還有Φ55js7的退刀槽和土臺上的孔。兩方案比較可以看出，先加工Φ40mm外圓為基準的右端面，這時的位置精度可以保證，并且定位裝夾等都比較方便，而且方案一可以減

31、少裝夾次數(shù)。以Φ40mm外圓為基準加工右端面，在加工Φ22mm的孔可以容易保證右端面與孔的垂直。因此，最后的加工路線確定如下：</p><p>　　工序I 時效處理。（消除鑄件內應力）</p><p>　　工序II 粗銑Φ40mm外圓的右端面。</p><p>　　工序III 鉆Φ22mm的孔。</p><p>　　工序IV

32、劃線、在毛壞上標出Φ13mm、Φ3mm、M6的孔。</p><p>　　工序V 粗銑-半精銑-精銑78mm的左端面。</p><p>　　工序VI 銑4mm的凸臺。</p><p>　　工序 VII 粗銑-半精銑-精銑Φ50mm的內孔。</p><p>　　工序VIII 粗車-精車Φ55mm的外圓。</p><

33、;p>　　工序IX 車Φ55mm外圓的退刀槽。</p><p>　　工序X 車Φ50mm的內孔的退刀槽。</p><p>　　工序XI 倒角（Φ55mm外圓、Φ40mm外圓、Φ22mm內孔）。</p><p>　　工序XII 鉆M6底孔Φ4.8mm。 </p><p>　　工序XIII 攻螺紋M6并倒角。</p>

34、<p>　　工序XIV 鉆Φ13mm的孔。</p><p>　　工序XV 鉆Φ3mm的孔，并對該孔鉸-精鉸。</p><p>　　工序XVI 鉆圓錐孔并攻圓錐螺紋孔。</p><p>　　工序XVII 檢測入庫。</p><p><b>　　夾具設計</b></p><p>

35、　　為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。</p><p>　　經過與指導老師協(xié)商，決定設計第V道工序----粗銑-半精銑-精銑78mm的左端面。本夾具將用于X51立式銑床。刀具為高速鋼鑲齒三面刃立銑刀，對工件的端面進行加工。</p><p><b>　　問題的提出</b></p><p>　　本夾具主要用來粗銑-半

36、精銑-精銑78mm的左端面，這個端面和孔的中心線都有一定的技術要求。但加工本道工序時，Φ22mm的孔已經加工，而且這個端面和第III道工序的中心線有一定的跳動度，本工序不僅要考慮跳動度，還要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，而且精度也是主要問題。</p><p><b>　?。ǘA具設計</b></p><p><b>　　1.定位基準的選擇</

37、b></p><p>　　有零件圖可知，78mm的左端面有粗糙度和跳動度的要求，其定位基準為Φ22mm外圓的端面，為了使定位誤差為零，應該選擇以Φ22mm外圓的端面的自動定心夾具。但這種自動定心夾具在結構上過于復雜，只選用臺階厚度為主要定位面。</p><p>　　在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產效率。因此，設計夾緊裝置應遵循以下原則：&

38、lt;/p><p>　?。?）工件不移動原則</p><p>　　夾緊過程中，應不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。</p><p>　?。?）工件不變形原則</p><p>　　夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應使工件在夾緊力的作用下不致產生加工精度所不允許的變形。</p><p>　?。?）工件不振動原則 <

39、;/p><p>　　對剛性較差的工件，或者進行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動。</p><p>　?。?）安全可靠原則 </p><p>　　夾緊傳力機構應有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。</p><p>　?。?）經濟實用原則

40、 </p><p>　　夾緊裝置的自動化和復雜程度應與生產綱領相適應，在保證生產效率的前提下，其結構應力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好。</p><p><b>　　切削力及夾緊力計算</b></p><p>　　刀具：刀具為高速鋼鑲齒三面刃立銑刀，Φ225mm,z=20</p><p>

41、　　F=/ (見《切削手冊》 表3.28)</p><p>　　其中：=650，=4.0mm，=1.0，=0.08mm，=0.72mm,=40mm(在加工面上測量的近似值)=0.86,=225mm,=0.86,=0,z=20</p><p>　　所以 F=650*4***20/=1910(N)</p><p>　　銑削時，=F=1910（N）

42、</p><p>　　水平分力：=1.1=2101(N)</p><p>　　垂直分力：=0.3=573(N)</p><p>　　在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內。安全系數(shù)K=</p><p>　　其中：為基本安全系數(shù)1.5；</p><p>　　為加工性質系數(shù)1.1；</p><p>

43、　　為刀具鈍化系數(shù)1.1；</p><p>　　為切斷切削系數(shù) 1.1。</p><p>　　所以 F’= K=1.5*1.1*1.1*1.1*2101=4195(N)</p><p><b>　　選用V形塊夾緊機構</b></p><p>　　為克服水平切削力,實際夾緊力N應為</p>

44、<p><b>　　N(+)= K</b></p><p>　　所以 N= K/(+)</p><p>　　其中及為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，==0.25。則</p><p>　　N=4195/0.5=8390(N)</p><p>&l

45、t;b>　　定位誤差分析</b></p><p>　　六點定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定與不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準與不準”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準確，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。這種只與工件定位有關的誤差稱為定位誤差，用ΔD表示。</p>

46、;<p>　　在工件的加工過程中，產生誤差的因素很多，定位誤差僅是加工誤差的一部分，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工公差T的1/5～1/3，</p><p><b>　　即 </b></p><p>　　ΔD≤(1/5～1/3)T </p><p>　　ΔD≤(1/5～1/3)0.8</p>

47、<p>　　0.16mm≤ΔD≤0.24mm</p><p>　　式中， ΔD——定位誤差，單位為mm；</p><p>　　T——工件的加工誤差，單位為mm。</p><p>　　零件如圖所示，此時工件限制的自由度分別是：①Φ22mm的外圓面夾緊，限制四個自由度。②Φ22mm的外圓端面，可限制一個自由度，還有一個自由度無需限制。</p>

48、<p>　　4.夾具的設計及操作的簡要說明</p><p>　　如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。為此，應首先著眼于機動夾緊而不采用手動夾緊。因為這是提高勞動生產率的重要途徑。本道工序的銑床夾具就選擇了機動夾緊方式。本工序是粗、精加工，為了夾緊工件，勢必會有很大的夾緊力，這樣將使整個夾具過于龐大。因此，首先設法降低切削力。目前采取的措施有二：一是提高毛坯的制造精度，是最大切削深度降低，以

49、降低切削力；二是采取穩(wěn)定的夾緊力。結果，本夾具總的感覺還比較緊湊。</p><p>　　夾具上裝有對刀塊可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上定位件可使整個家具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。</p><p>　　銑床夾具的裝配圖及夾具零件圖分別見圖3及圖4。</p><p><b>　　小結<

50、/b></p><p>　　這次機械制造工藝設計課程設計雖然只有十周（四十個學時）。這段時間我感覺我自己過得還是挺充實的。通過課程設計，我的收獲也是非常多的。</p><p>　　我的課程設計的題目是設計泵體端面的專用夾具。最初的幾天里，我把泵體的零件圖進行了自己的分析，畫好了零件的毛坯圖。在擬定的過程中，需要考慮很多因素，比如零件定位要求，加工精度，雖然很累，很煩，但在這個過程中自

51、己的查閱資料，決定參數(shù)的能力得到了鍛煉。首先需要考慮的是定位方式，需要限制幾個自由度，接著是夾具體的基本結構，夾具體的加工面的大小，夾具體的尺寸，夾具體的結構，夾具體的制造和加工的可行性，V型塊的尺寸，定位銷的尺寸，對刀塊的尺寸，加緊機構的設計，工件安裝是否方便快捷，總之非常的多和繁雜。在設計夾具的過程中，還需要查看大量的手冊，每一個零件都有相應的標準，不能隨便定個尺寸。這令人感到非常的疲憊的。有時，長時間的設計，能讓你明顯的感到有種書

52、到用時方恨少的感覺?？傊O計一個銑軸端鍵槽的夾具算是把我所學的機械專業(yè)知識：機械設計，機械制造基礎，工程制圖，幾何精度，工程材料成型，全部綜合起來，是一次全方位的運用。</p><p>　　雖然在之前設計過一個減速箱，但在這次課程設計的過程中，一開始還是有一種無從下手的感覺，使自己深刻的認識到自己設計的經驗嚴重的不足。另外，對夾具中的一些典型機構，典型結構不是很熟悉，印象最深的是夾緊機構就改了很多次，最后選擇了

53、鉸鏈夾緊機構。我想，隨著以后設計次數(shù)的增加，這種感覺會得到很好的改善吧！</p><p>　　這次畫圖使用的是計算機繪圖。由于是第一次完全用CAD畫圖，很多地方不熟悉，走了一些彎路，總之不是一件輕而易舉的事。點的選取，圖層的新建，剖面線的填充，尺寸的標注，公差的標注，粗糙度的標注，還利用PRO/E三維實體模型的建立，三維實體到二維工程圖的修改，里面有很多注意點和技巧。在畫圖的過程中，查了很多資料，了解了很多操作技

54、巧。最后當看到自己的設計的夾具終于完成之時，心情是極其興奮的，有一種解脫的感覺！</p><p>　　這次課程設計，我運用CAD的軟件主要是CAXA。通過PRO/E建造實體模型，CAXA來修改工程圖，我認為是一個非常便捷和有效的方法。通過這次課程設計，我對這兩款軟件的操作熟練程度有了很大的提高，我想這對自己以后的工作也會有很大的幫助。</p><p>　　總結一下，這次課程設計給了我很多寶

55、貴的經驗，培養(yǎng)了我綜合運用機械各門專業(yè)課程知識來解決實際問題的能力，真正做到了學以致用。另外，我也學會了在設計過程中如何查手冊，又應在何時查手冊。在此期間同學之間也互相幫助，共同解決課程設計當中遇到的困難和問題，也是很有趣的經歷。</p><p>　　設計一個端面的銑床夾具，應當說是我人生當中設計的第二個完整的作品，極具紀念意義的。這次經歷同樣會永遠留在腦海里！</p><p><b

56、>　　五、參考文獻</b></p><p>　　[1] 李慶余.機械制造裝備設計第2版.機械工業(yè)出版社.2009.</p><p>　　[2] 李云.機械制造工藝及設備設計指導手冊.武漢,機械工業(yè)出版社.2008.</p><p>　　[3] 王棟.機械制造工藝學課程設計指導書.北京,機械工業(yè)出版社.2008.</p><p&g

57、t;　　[4] 成大先.機械設計手冊單行本,連接與緊固,第五版.北京,化學工業(yè)出版社. 2004</p><p>　　[5] 成大先.機械設計手冊單行本,彈簧,第五版.北京,化學工業(yè)出版社.2004.</p><p>　　[6] 畫法幾何與機械制圖第六版 朱冬梅、何建英.</p><p>　　[7] 互換性與技術測量第二版 胡鳳蘭.</p><p