泵盖机械加工工艺规程及工艺装备设计设计Word文件下载.docx

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12.5

泵盖图侧面

13

Φ7mm孔

IT7

φ18mm孔

1.6

φ5mm孔

二、毛坯选择

（一）选择毛坯

根据该零件的形状可以看出属于盘套类零件。

该零件的材料选为45钢即可，由于该零件在工作时受力不大，所以通常采用铸铁件。

由于该套筒的尺寸不大，且生产类型属于大批量生产，为提高生产率和铸件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。

毛坯成形方法的选择也应遵循功能性原则、经济性原则和可行性原则。

（二）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

经查表可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。

1、公差等级

有泵盖图的功能和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。

2、铸件重量

由实物成品零件可初步估计机械加工前铸件毛坯的重量大约为6kg。

3、零件的材质系数

由于该零件的材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该零件的材质系数属M1级。

4、零件表面的粗糙度

由零件图可知，该套筒各加工表面的粗糙度Ra均大于等于0.8μm。

根据上述因素，可查表确定该零件的尺寸公差和机械加工余量，查得结果列于下表中。

（三）毛坯尺寸公差及机械加工余量

项目/mm

机械加工余量/mm

尺寸公差/mm

备注

孔径f7

表2-10

3.0

表2-14

孔径f18

2.5

孔径f5

2.0

泵盖图端面

φ71

泵盖图侧

面

三．定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

（一）精基准的选择

根据该泵盖图的技术要求和装配要求，选择泵盖图右端面和轴孔f18mm作为精基准，零件上的很多表面都可以采用他们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。

轴孔f18mm的轴线是设计基准，选用其精基准定位加工套筒各端面和各表面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。

选用泵盖图左端面作为精基准同样是遵循了

“基准重合”的原则，因为该零件在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准；

另外，为了避免在机械加工中产生加紧变形，根据加紧力垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则。

（二）粗基准的选择

作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。

对该零件可以选择f78mm的外圆面或轴孔的左端面作粗基准。

采用f18mm外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀。

四．工艺路线的拟定

（一）表面加工方法的选择

根据泵盖图零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法，如下表：

尺寸精度等级

加工方案

粗车—半精车——精车

表1—8

粗车—半精车——磨削

表1—6

φ9mm孔

粗镗———半精镗—精镗

表1—7

（二）加工阶段的划分

该零件加工质量要求较高，夸奖加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准（泵盖图右端面和轴孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；

然后粗铣泵盖图各端面、各表面及对轴进行钻孔，并在半精加工阶段对钻孔进行外扩成f18mm、f7mm和f5mm的孔和完成泵盖图两端面的精铣加工。

在精加工阶段，进行泵盖图两端面的磨削加工。

（三）加工顺序的安排

具体方案：

基准加工-主要表面粗加工-钻孔-主要表面精加工

论证：

此方案在同时进行粗加工后，进行钻孔，在钻孔后对零件各表面进行精加工，即满足了设计要求又节省了时间。

1.机械加工工序

1.1遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——泵盖图右端面和轴孔f18mm。

1.2遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工续。

1.3遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——泵盖图右端面和轴孔f18mm，后加工次要表面。

1.4最后进行精加工。

2.热处理工序

铸造成型后切边，进行热处理，硬度为hb170-241，泵盖图两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。

3.辅助工序

粗加工泵盖图两端面和热处理后，安排校直工序；

在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；

精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上述，该泵盖图工序的安排顺序为：

基准加工——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——热处理——主要表面精加工。

（四）确定工艺路线

在综合考虑上述工序安排原则的基础上，该零件的工艺路线如下表：

工序号

工序名称

机床设备

刀具

量具

1

粗铣泵盖图两端面

立式铣床

端铣刀

游标卡尺

2

钻通孔

钻床

麻花钻

卡尺

3

粗扩、精扩、铰f18、f7、f5孔

四面组合钻床

麻花钻、扩孔钻、铰刀

卡尺、塞规

4

半精铣泵盖图两端面

5

粗铣f71表面

铣刀

6

半精铣f71表面

7

粗铣、半精铣f7孔两端面

8

去毛刺

钳工台

平锉

9

中检

塞规、百分表、卡尺等

10

磨削外表面

平面磨床

砂轮

11

清洗

清洗机

12

终检

（五）工序的集中与分散

该零件是生产类型为大批量生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；

而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。

五、工序内容的拟定

（一）、工序尺寸和公差的确定

1.加工泵盖图两端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定

第1、2两道工序的加工过程为：

（1）以左端面B定位，粗铣右端面A，保证工序尺寸P1；

（2）以右端面定位，粗铣左端面，保证工序尺寸P2；

（3）以左端面定位，半精铣右端面，保证工序尺寸P3，达到零件图设计尺寸L的要求，L=71mm

由下图可找出工艺尺寸链

（1）由上图可知，P3+P2+P1=L=71mm，

（2）在设计时可以用P1’作为粗加工时的工序尺寸、用Z1作为半精铣余量，其中半精铣余量可通过查表得知Z1=1mm，则P1’=（71+1）mm=72mm。

由于工序尺寸是在粗铣加工中保证的，因此粗铣工序的经济加工精度等级可达到B面的最终加工要求——IT8，因此确定该工序尺寸公差为IT8，其公差值为0.054mm，故P1‘=（72±

0.027）mm。

（3）同样用Z2表示粗铣余量，由于B面的加工余量是经粗铣一次切除的，故Z2等于B面的毛坯余量，即Z2=2mm，P1“=（72+2）mm=74mm。

由表1-20确定该粗铣工序的经济加工加工等级为IT9，其公差值为0.087mm，故P1“=（74±

0.043）mm。

（4）Z3为P1的精铣余量

为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。

（1）余量Z3的校核，在图中所示尺寸链中Z3是封闭环，故

Z3max=P1max‘—P1min“=[72+0.027—（71—0.3）]mm=1.327mm

Z3min=P1min‘—P1max“=[72—0.027—（71+0）]mm=0.973mm

（2）余量Z2的校核，在图中所示的尺寸链中Z2是封闭环，故

Z2max=P1max"

—P1min'

=[74+0.043—（72—0.027）]mm=2.07mm

Z2min=P1min‘'

—P1max'

=[74—0.043—（72+0.027）]mm=1.93mm

余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。

2.钻—扩—铰f18mmf7mm和f5mm孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定

由表2-29可查得，f18mm孔的精铰余量Z=0.08mm；

粗铰余量Z=0.1mm；

钻孔：

Z=19mm。

查表1-20可依次确定确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：

IT8；

粗铰：

IT10；

钻：

IT12。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：

0.033mm；

0.052mm；

0.21mm。

同样的方法可查出f7mm孔的公差值分别为，精铰：

0.035mm；

0.1mm；

0.25mm。

（二）设备工艺装备的选择

1.机床设备的选用

在大批量生产条件下，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选通用设备。

所选用的通用设备应提出机床型号，所选用的组合机床应提出机床特征，如“四面组合机床”。

2.工艺装备的选用

工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。

在工艺卡片中应简要写出他们的名称，如“钻头”、“百分表”、“车床夹具”等。

因该零件是生产类型为大批量生产，所选用的夹具均为专用夹具。

（三）切削用量的的选择

1.粗铣套筒两端面

该工序分两个工步，工步1是以B面定位，粗铣A面；

工步2是以A面定位，粗铣B面。

由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度V和进给量¦

是一样的，只要背吃刀量不同。

（1）背吃刀量的确定

工步1的背吃刀量aP1取为Z1，Z1等于A面的毛坯总余量减去工序2的余量Z3，即Z1=2.5mm—1mm=1.5mm；

而工步2的背吃刀量aP2取为Z2，则如前所已知Z2=2mm，故aP2=2mm。

（2）进给量的确定

由表5-7知，按机床功率为5~10kw、工件——夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量

取为0.12mm/z。

（3）铣削速度的计算

由表5-9知，按端铣刀、

的条件选取，铣削速度v可取为40.5m/min。

由公式

可求得该工序铣刀转速，

，参照表4-15所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速n=100r/min。

再将此转速代入公式

，可求得该工序的实际铣削速度

。

2.半精铣泵盖图左端面

（1）背吃刀量的确定，取ap=Z3=1mm。

由表5-8知，按表面粗糙度Ra2.5μm的条件选取，该工序的每转进给量

取为0.4mm/r。

由表5-9知，按镶齿铣刀、

、

的条件选取，铣削速度v取为46.6m/min，由公式

可求得铣刀转速

，参照表4-15所列立式铣床的主轴转速，取转速n=100r/min。

再将次转速代入公式（5-1）

，可求出该工序的实际铣削速度

3.钻、粗铰、精铰f16mm孔

（1）钻孔工步

1）背吃刀量的确定ap=14.8mm。

2）进给量的确定由表5-22知，选取该工步的每转进给量

3）切削速度的计算由表5-22知，按工件材料为45的条件选取，切削速度v可取为24m/min。

可求得该工序钻头转速n=516.44r/min，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=960r/min。

，可求出该工序的实际钻削速度

（2）粗铰工步

1）背吃刀量的确定取ap=0.16mm

2）进给量的确定由表5-31知，选取该工步的每转进给量

3）切削速度的计算由表5-31知，切削速度v可取为3m/min。

可求得该工序铰刀转速n=63.86r/min，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=97r/min。

，可求得该工序的实际切削速度

（3）精铰工步

1）背吃刀量的确定取ap=0.04mm

2）进给量的确定由表5-31知，选取给工步的每转进给量

3）切削速度的计算由表5-31知，切削速度v可取为4m/min。

由公式

可求得该工序铰刀转速n=84.93r/min，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=195r/min。

用同样的方法即可计算出f64mm和f80mm孔工序的切削用量及切削速度。

4）切削速度和进给量的校核

刀具的每分钟进给量

、刀具转速

进给量

之间的关系为

，由此可分别求出铰孔的每分钟进给量，即铰孔

，但实际计算出的

为：

，令

时，则铰孔的每分钟进给量，

，这样组合机床切削用量的选择原则基本相符合。

综上所述，各工位的被吃刀量和切削速度按前述保持不变，而只需将铰孔的进给量改为

即可。

（四）工序时间的计算

1.基本时间tm的计算

（1）工序1——粗铣泵盖图两端面

根据表5-43中面铣刀铣平面的基本时间计算公式

可求得该工序的基本时间。

由于该共许包括两个工步，即两个工步同时加工（详见机械加工工艺过程卡片），故式中

，

，取

；

，将上述结果代入公式

，则该工序的基本时间

（2）工序2——半精铣泵盖图左端面

同理，根据表5-43中面铣刀铣平面的基本时间计算公式可求出该工序的基本时间。

式中

将上述结果代入公式，则该工序的基本时间

（3）工序3——钻、粗铰、精铰f16mm孔

1）钻孔工步

根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式

求得。

将上述结果代入公式，则该工序的基本时间为

2）粗铰工步

根据表5-41知，铰圆柱孔的基本时间可由公式

由表5-42按

的条件查得

3）精铰工步

同上，根据表5-41可由公式

求得该工步的基本时间。

将上述结果代入公式，则该工序基本时间

2.辅助时间

的计算

辅助时间

与基本时间

，因此我们就取

，则各工序的辅助时间分别为：

工序1的辅助时间：

工序2的辅助时间：

钻孔工步的辅助时间：

粗铰工步的辅助时间：

精铰工步的辅助时间：

3.其他时间的计算

除基本时间与辅助时间以外,每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。

由于该零件的生产类型为大批量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间就非常少了，可忽略不计；

布置工作地时间

是作业时间的2%~7%，休息与生理需要时间

是作业时间的2%~4%，我们可取3%，则各工序的其他时间

可按关系式

计算，它们分别为：

工序1的其他时间：

工序2的其他时间：

钻孔工步的其他时间：

粗铰工步的其他时间：

精铰工步的其他时间：

4.单件时间

以上工序的单件时间分别为：

工序1的单件时间：

工序2的单件时间：

孔的单件时间

为以下三个工步单件时间的和，其中

钻孔工步的单件时间：

粗铰工步的单件时间：

精铰工步的单件时间：

因此，该工序的单件时间：

六、夹具设计

设计夹具的基本要求：

1.保证工件的加工精度 

专用夹具应有合理的定位方案，标注合理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批量生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具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单省力安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排泄结构。

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。

夹具装配图

工艺过程卡片

工序卡片

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