机油泵体加工工艺拟定及钻Φ5孔专用夹具设计课程设计书

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Φ5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：020900201学生姓名：张绿枝起止日期：2012.09.03——2012.09.21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《机械制造工艺学》是一门综合性和实践性很强的课程，《机械制造工艺学》课程设计是该课程教学中的一项很重要的内容。其综合了《机械制图》、《机械制造工艺学》、《工程材料》、《机械设计》、《CAD/CAM》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。通过此次课程设计，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，通过查阅相关手册，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HBS255-321；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Φ41H8与孔Φ13F8的中心线不平行度允许误差为0.015mm；4、A面与B面相对Φ13F8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QT60—2，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Φ13F8、2xΦ5H7、2xΦ9、2xΦ12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，上述技术要求是可以达到的，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QT60—2，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。考虑到铸造可以铸造内腔，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。通过计算，该零件的质量约为1kg，有参考文献【2】表1.1—2表1.1—3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1.3—1）有由于零件的内腔孔Φ41H8需要铸出，故还应该安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。参考文献【2】表2.2—5。该种铸件的尺寸公差等级CT为8~10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2.2—4，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261.83.029.0±0.9B面181.73.021.0±0.85凸台左端面51.53.08.0±0.75凸台右端面261.83.029.0±0.9凸台外圆面Φ532.02.5Φ48±1.0凸台内圆面Φ412.02.5Φ36±1.04、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1º~3º，圆角半径为R2~R3。（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，改善工件切削性能，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可以保证加工的质量，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。此外，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《机械制造工艺设计简明手册》表1.4—6至1.4—22，通过对各个加工方案的加工方法如下表【2】表5—1零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Φ13F8IT81.6钻→粗铰→精铰孔Φ5H7IT71.6钻→粗铰→精铰孔Φ9IT1212.5钻孔Φ12IT1212.5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，采用工序集中可以减少工件的装夹次数，在一次装夹中可以加工许多表面，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①遵循“先基准后其他”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，左右端面互为基准反复加工【3】②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。③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。④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Φ13F8平面A，凸台外圆面40粗车凸台外圆面和左端面平面A，Φ13F8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Φ13F870精铣A面凸台右端面80粗铰、精铰孔Φ13F8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Φ13F8100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Φ13F8120钻、粗铰、精铰孔Φ5H7、倒角凸台右端面、外圆面130钻孔3xΦ9凸台右端面、孔2xΦ5H7140钻孔2xΦ12凸台右端面、孔2xΦ5H7150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Φ13F8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Φ13F860粗车凸台外圆面和左端面平面A，Φ41H8孔70精铣A面凸台右端面80粗铰、精铰孔Φ13F8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，Φ41H8孔110半精车B面凸台右端面、孔Φ13F8120钻、粗铰、精铰孔Φ5H7、倒角凸台右端面、外圆面130钻孔3xΦ9凸台右端面、孔2xΦ5H7140钻孔2xΦ12凸台右端面、孔2xΦ5H7150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Φ13F8平面A，凸台外圆面40粗车凸台外圆面和左端面平面A，Φ13F8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Φ13F870钻、粗铰、精铰孔Φ5H7、倒角凸台右端面、外圆面80钻孔3xΦ9凸台右端面、孔2xΦ5H790钻孔2xΦ12凸台右端面、孔2xΦ5H7100精铣A面凸台右端面110粗铰、精铰孔Φ13F8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，Φ13F8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Φ13F8150去锐边、毛刺160清洗170终检入库（4）工艺路线分析比较通常情况下，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Φ12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Φ4.8，倒角高速钢钻、游标卡尺、钻模板摇臂钻床Z3025X10B粗铰至Φ4.9铰刀、塞尺摇臂