泵盖机械加工工艺规程及工艺装备设计毕业论文设计文档格式.docx

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φ18mm孔

180

0.027

1.6

φ5mm孔

500.012

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7

表2-10

3.0

表2-14

孔径18

0.027

2.5

孔径5

50

0.012

2.0

泵盖图端

φ71

面

泵盖图侧

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18mm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18mm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78mm的外圆面或轴孔的左端面作粗基准。

采用18mm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：

加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Raμm加工方案备注

粗车—半精车——

表1—8

精车

表1—6

磨削

φ孔

粗镗———半精镗

表1—7

9mm

—精镗

φ18mm孔

φ5mm孔

（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18mm、

7mm和5mm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18mm。

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

18mm，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

18、四面组合钻

麻花钻、扩孔钻、卡尺、塞规

7、5孔

床

铰刀

4

半精铣泵盖图两端

5

粗铣71表面

铣刀

6

半精铣71表面

粗铣、半精铣

7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

Z

3max=P1max‘—P1min“=[72+0.027—（71—0.3）]mm=1.327mm

=P

‘

—P

=[72—0.027—（71+0）]mm=0.973mm

3min1min

1max

（2）

余量Z2的校核，在图中所示的尺寸链中

Z2是封闭环，故

"

'

=[74+0.043—（72—0.027

）]mm=2.07mm

2max=P1max

—P1min

‘'

2min=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18mm7mm和5mm孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定

由表2-29可查得，18mm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7mm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

fz取为0.12mmz。

（3）铣削速度的计算

由表5-9知，按端铣刀、d/z125/14的条件选取，铣削速度

v可取为

1000v

n

d可求得该工序铣刀转速，

40.5mmin。

由公式

n100040.5m/min/

125mm103.2r/min，参照表4-15

所列X51型立式铣

d

床的主轴转速，取转速n=100rmin。

再将此转速代入公式

，可求得该

工序的实际铣削速度

vnd/1000100r/min

125mm/100039.25m/min。

2.半精铣泵盖图左端面

（1）背吃刀量的确定，取ap=Z3=1mm。

（2）进给量的确定

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f取

为0.4mmr。

由表5-9知，按镶齿铣刀、d/z125/14、fz

f/z

0.08mm/z的条件选

取，铣削速度v取为46.6mmin，由公式n1000v/

d可求得铣刀转速

n1000x46.6m/min/x125mm183.12r/min，参照表4-15

所列立式铣床的主

轴转速，取转速n=100rmin。

再将次转速代入公式（5-1）n1000v/d，可求

出该工序的实际铣削速度

vnd/1000100r/min125mm/100039.25m/min。

3.钻、粗铰、精铰16mm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f0.18mm/r。

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24mmin。

由公式n1000v/d可求得该工序钻头转速

n=516.44rmin，

参照表4-9

所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=960rmin。

再将此转速

代入公式n

1000v/d，可求出该工序的实际钻削速度

vnd/1000960r/minxx14.8mm/100044.61m/min。

（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f0.5mm/r。

3）切削速度的计算由表5-31知，切削速度v可取为3mmin。

1000v/d可求得该工序铰刀转速

n=63.86rmin，参照表4-9

所列Z525型立

式钻床的主轴转速，取转速n=97rmin

。

再将此转速代入公式n

1000v/d，可

求得该工序的实际切削速度

v

nd/100097r/minxx14.96mm/10004.56m/min。

（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f0.5mm/r。

3）切削速度的计算由表5-31知，切削速度v可取为4mmin。

n1000v/d可求得该工序铰刀转速n=84.93rmin，参照表4-9

式钻床的主轴转速，取转速n=195rmin。

vnd/1000195r/minxx15mm/10009.18m/min。

用同样的方法即可计算出64mm和80mm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fm、刀具转速n进给量f之间的关系为fmnf，由此

可分别求出铰孔的每分钟进给量，即铰孔

fm

97r/minx0.48mm/r

46.56mm/min，但实际计算出的

fm为：

84.93r/minx0.5mm/r

42.47mm/min

，令

f0.55mm/r

时，则铰孔的每分

钟进给量，fm84.93r/minx0.55mm/r46.7mm/min，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m即可。

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tj

（ll1l2）/fMz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l2

120mm

240mm，l2

1~3mm，取l2

2mm；

l10.5（d

d2

ae2）（1~3）

0.5（120

120

21202）2

mm0.5

（1200）

2mm62mm

fMz

fxn

fzxZxn

0.3mm/zx14z/rx100r/min

420mm，将上述结果代入公式

tj

（l

l1

l2）/fMz，则该工序的基本时间

（240mm

62mm

2mm）/420mm/min

0.72min

43s。

（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

l

120mm;

l162mm;

l21~3mm,取l22mm,

fmzfn0.4mm/rx100r/min40mm/min

将上述结果代入公式，则该工序的基本时间

l2）/fmz

（120mm

2mm）/40mm/min

4.6min

276s

（3）工序3——钻、粗铰、精铰16mm孔

1）钻孔工步

根据表5-41

，钻孔的基本时间可由公式

tjL/fn

l1l2）/fn求得。

式

中

l16mm;

l22mm;

l1

DcotKr

（1~2）

14.8

cot540

2mm

7.36

f0.18mm/r;

n960r/min。

将上述结果代入公式，则该工序的基本时间为

tj（20mm7.36mm2mm）/（0.18mm/r960r/min）0.24min14.4s

2）粗铰工步

根据表5-41知，铰圆柱孔的基本时间可由公式

tjL/fn（ll1l2）/fn求

得。

式中l1、l2由表5-42按

kr

150、ap（Dd）/2

（14.96mm

14.8mm）/2

0.08mm的条件查得

0.37mm;

l215mm;

而l

31mm;

f

0.5mm/r;

n

97r/min将上述结果代入公

式，则该工序的基本时间

（31mm0.37mm15mm）/（0.5mm/rx97r/min）

0.96min57.4s

3）精铰工步

同上，根据表5-41

可由公式tj

L/fn（l

l1l2）/fn求得该工步的基本时

l1、l2

由表5-42按

150、ap

（Dd）/2

（15mm14.96mm）/20.02mm

的

间。

条件查得l1

0.19mm;

l2

13mm;

n195r/min将上述结

果代入公式，则该工序基本时间

tj（31mm0.19mm13mm）/（0.5mm/rx195r/min）0.45min27.2s

2.

辅助时间tf的计算

辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf

（0.15~0.2）tj，因此我们就取

tf

0.15tj，则各工序的辅助时间分别为：

工序1的辅助时间：

tf

0.15

41

6.15；

工序2的辅助时间：

269

40.35；

钻孔工步的辅助时间：

tf0.1513.11.96；

粗铰工步的辅助时间：

tf0.1556.38.44；

精铰工步的辅助时间：

tf0.15274.05；

3.其他时间的计算