机械制造技术课程设计-机油泵体加工工艺及镗67孔夹具设计（全套图纸）.pdf

课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 课程名称：课程名称：机械制造技术基础课程设计 设计题目：设计题目：机油泵体零件的机械加工工 艺规程及工艺装备设计 姓姓 名：名： 专业班级：专业班级： 指导教师：指导教师： 2016 年年 1 月月 22 日日 理工大学机械工程学院理工大学机械工程学院 前言前言 本课题研究情况综述：机械加工工艺及夹具设计是机械制造与自动 化必备的专业核心技能，突出培养典型零件加工工艺能力，机油泵体 工艺过程设计时要结合实际，尽量符合实际生产要求，专用夹具设计 时要估计好夹紧力加工零件是要计算好加工余量。 基本内容及解决的关键问题： 基本内容热处理毛坯， 车削机油泵体， 设计加工专用夹具关键问题在于工艺过程的设计，夹具类型的确定， 定位装置的设计，夹紧装置的设计夹具精度的分析和计算，夹具非标 零件图的绘制等等。 由于自己水平经验有限， 难免有不足之处， 敬请老师提出批评意见。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 目录目录 第一章第一章 绪论绪论 1 1.1 对机油泵体的认识 . 1 1.2 课设的意义 . 1 第二章第二章 零件的用途及工艺分析零件的用途及工艺分析 . 2 2.1 零件的用途 . 2 2.2 零件的工艺分析. 3 2.3 零件的生产类型. 3 第三章第三章 确定毛坯种类，绘制毛坯图，毛坯模型确定毛坯种类，绘制毛坯图，毛坯模型 . 4 3.1 确定毛坯种类 4 3.2 确定毛坯尺寸及机械加工总余量 4 3.3 设计毛坯图 5 3.4 绘制毛坯图 5 第四章第四章 选择加工方法，制定工艺路线选择加工方法，制定工艺路线 . 7 4.1 基准面的选择 . 7 4.1.1 粗基准的选择 7 4.1.2 精基准的选择 7 4.2 零件的表面加工方法 . 7 4.3 工序的集中与分散 . 8 4.4 工序顺序的安排. 9 4.4 1.机械加工顺序 9 4.4.2辅助工序 . 9 4.5 制定工艺路线 9 4.6 加工设备及工艺装备选择 13 4.7 工序间加工余量、工序尺寸的确定 15 4.8 切削用量的计算 16 4.9 基本时间 j t 的计算 . 25 第五章第五章 夹具设计夹具设计 30 5.1 问题的提出 30 5.2 镗67 孔专用夹具设计 30 5.2.1 明确加工要求 30 5.2.2 工件装夹方案的确定 31 5.3 镗削力及夹紧力的计算 32 5.4 定位误差计算 . 35 小结小结 37 致谢致谢 48 参考文献参考文献 39 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 对机油泵体的认识 机油泵的作用是把机油送到发动机各摩擦部位，使机油在润滑路中 循环，以保证发动机得到良好的润滑。机油泵多为齿轮泵，它由齿轮 泵体等组成。当发动机工作时，凸轮轴带动泵体的主动齿轮转动。齿 轮甩动机油沿泵体内壁从进油口流至出油口，形成低压，产生吸力， 机油箱内的机油即被吸入进油口。而出油口处的机油越积越多，因而 压力增高，机油便被压到各摩擦部分，实现强制润滑。设计研究更好 机油泵可以降低发动机的损耗，延长机械的使用寿命。 1.2 课设的意义 本次课程设计师为了让我们对所学的机械专业理论知识能够应 用到实际当中，希望能够从里面提出问题，发现问题，解决问题， 从而提高设计能力，同时也考核学生的设计能力。 2 第二章第二章 零件的用途及生产类型零件的用途及生产类型 2.1 零件的用途 机油泵是不断的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。 零件图如图1所示 图1 零件图 零件的技术要求 ： 铸件表面不允许有裂纹、气孔、粘沙等缺陷。 铸件拔模斜度1- 3，未注圆角半径r2- 3。 3 所有螺纹空口倒角至螺纹大径。 去锐边毛刺，非加工表面涂硝化油漆。 2.2 零件的工艺分析 通过对该零件图的重新绘制，自己要清楚零件的尺寸标注的意义， 比如工序尺寸，基准尺寸，要合理的选择加工的工序基准。该零件需 要加工的表面均为切削加工，各表面的加工精度及表面粗糙度都不难 获得。 根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度， 该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工 艺均可以保证，该机油泵泵体位置公差要求严格，部分加工面需专用 夹具进行夹紧定位，有孔的部位有的精度很高，比如直径为 67 的孔， 就需要卧式镗床 t68 就能够达到要求。 2.3 零件的生产类型 根据零件的生产要求，该零件为大批量生产。 4 第三章第三章 确定毛坯种类，绘制毛坯图，毛坯模型确定毛坯种类，绘制毛坯图，毛坯模型 3.1 确定毛坯生产类型 零件材料采用灰铸铁 ht200，考虑到铸造可以铸造内腔、外 形很复杂的毛坯，工艺灵活性大，铸造成本低 ，故选用铸件 毛坯。又已知零件的生产规模为大批大量生产，根据机械制 造技术课程设计指导表 1- 6，确定毛坯铸造方法为机器砂型 铸造，铸件的机械加工余量等级 g 级，公差等级 8- 10 级。 3.2 确定毛坯尺寸及机械加工总余量 已知毛坯制造方法为机器砂型铸造，材料为灰铸铁，规模为 大批大量生产，查机械制造手册表 5- 3 可取铸件尺寸公差 等级 ct 为 10 级，加工余量等级 ma 为 g 级。详细要求如表 3.1 表 3.1 毛坯尺寸及机械加工总余量（mm） 加工 表面 基本 尺寸 铸件尺 寸 公差 机械加 工 总余量 铸件 尺寸 底面 1 47.52 2.8 3.5 51.02 1.4 5 底面 2 5 2.4 3.5 8.5 1.2 凸台 20 2.4 3.5 23.5 1.2 左右端面 41 2.8 3.5 471.4 67 孔 67 3.2 3 611.6 22 孔 22 2.4 3 161.2 3.3 设计毛坯图 确定铸造斜度 根据机械制造工艺设计简明手册确定毛 坯砂型铸造斜度为 o 1 o 3 ,圆角半径 r2- 3。 确定分型面 以底面为分型面。 毛坯的热处理方式： 为了去除内应力，改善切削性能，铸件进行机 械加工前应当进行时效处理。 3.4 绘制机油泵泵体毛坯图和毛坯模型如图 2 所示 6 图 2 机油泵泵体毛坯图和毛坯模型 7 第四章第四章 选择加工方法，制定工艺路线选择加工方法，制定工艺路线 4.1 基准面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与 合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺 过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法 正常进行。 4.1.1 粗基准的选择 粗基准的选择：对于零件而言，应尽可能选择不加工表面为粗基准。 而对有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。根据这个基准选择原则， 以凸台为初 基准。 4.1.2 精基准的选择 精基准的选择：主要应该考虑基准重合、统一基准、互为基准等原 则。采用互为基准反复加工的办法达到位置度要求，然后以精铣后的 67 孔和两端面以及底面为精基准。 4.2 零件的表面加工方法 根据零件图上标注的各加工表面的技术要求，查机械制造技术课 程设计指导表 1- 7 至表 1- 15，通过对各个加工方案的比较，最后确 定零件表面的加工方法如下表 4.1： 8 表 4.1 零件表面加工方法 需加工表 面 尺寸精 度等级 表面粗糙 度 ra/ m 加工方法 底面 1 it10 5 m 粗铣半精铣 底面 2 it12 20 m 粗铣 凸台 it12 10 m 粗铣 67 孔 it8 2.5 m 粗镗半精镗 精镗 22 孔 it12 2.5 m 钻扩铰 左右端面 it10 2.5 m 粗铣半精铣 精铣 17 孔 it12 20 m 钻 4- m6 螺纹 it12 12.5 m 钻丝锥攻螺 纹 盖配孔（配 座） it11 5 钻粗铰 4.3 工序的集中与分散 已知零件的生产规模为大批大量生产，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 9 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，投产快生产率较高。除此之外，还应当考虑经 济效果，以便使生产成本尽量下降。 4.4 工序顺序的安排 4.4 1.机械加工顺序 遵循“先基准后其他”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。 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工 工序。 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面左右端面和圆孔表 面，后加工次要表面凸台、底座孔以及倒角。 遵循“先面后孔”原则，先加工端面，后加工孔。 4.4.2辅助工序 毛坯铸造成型后，应当对铸件毛坯安排清砂工序，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，安排喷漆、去毛刺、清洗、终检工序。 4.5 制定工艺路线 工艺路线一： 10 工 序 号 工序内容 定位基准 10 铸造毛坯 20 粗铣底面 凸台，侧面定位 30 粗铣凸台 底面，侧面定位 40 粗铣前后端面 底面定位、前后端面定位 50 钻 2 个 17 孔、倒角 底面，前后端面，侧面定位 60 钻孔 20 67 孔的大端面、 底面和 17 孔 70 粗镗 67 孔 底面， 17 孔定位 80 半精铣底面 凸台，侧面定位 90 半精铣， 精铣前后端面 底面定位、前后端面定位 100 扩 20 孔到 21.8 67 孔的大端面、 底面和 17 孔 铰 21.8 孔到 22 67 孔的大端面、 底面和 17 孔 110 半精镗 67 孔 底面， 17 孔定位 精镗 67 孔 底面， 17 孔定位 120 钻m6 螺纹底孔为 4.8 67 孔， 22 孔的端面，凸台定 位 攻丝 67 孔， 22 孔的端面，凸台定 位 130 去锐边毛刺 140 非加工表面涂硝化油 11 漆 150 清洗 160 终检入库 工艺路线二： 工 序号 工序内容 定位基准 10 清洗检查毛坯 20 粗铣前端面 后端面定位 30 粗铣，半精铣，精 铣后端面 前端面定位 40 半精铣，精铣前端 面 后端面定位 50 钻，扩，铰 22 孔 67 孔的大端面、底面 60 粗镗，半精镗，精 镗 67 孔、倒角 前端面，底面定位 70 粗铣，精铣底面 前后端面定位 12 80 粗铣凸台 底面定位 90 钻 2 个 17 孔、倒 角 底面定位 100 钻 m6 螺纹底孔为 4.8 67 孔， 67 孔的大端面定位 攻螺纹 67 孔， 67 孔的大端面定位 110 去锐边毛刺 120 非加工表面涂硝 化油漆 130 清洗 140 终检入库 工艺路线分析比较： 通常情况下，在同时需要钻孔和铣平面的时候，一般先铣 平面，再加工孔，重要加工表面切削余量最好均匀。工艺路线 一是先把重要表面底面先加工出来，前后端面同时加工，最后 加工两个孔，几何精度高。工艺路线二是先把前后端面加工出 来，后加工两个重要的孔，最后才加工底槽面，前后端面切削 余量不很均匀，且粗精加工放在一起，工件的内应力很大，加 工之后工件变形会很大程度影响零件的几何精度，定位基准不 如路线一来得准确，再综合加工精度要求，装夹便利与否等各 13 方面因素后，确定为工艺路线一。 4.6 加工设备及工艺装备选择 工 序号 工序内容 加 工 装备 工艺装备 10 铸造毛坯 20 粗铣底面 立式铣 床 x51 y8 硬质合金面铣 刀、游标卡尺 30 粗铣凸台 立式铣 床 x51 y8 硬质合金面铣 刀、游标卡尺 40 粗铣前后端面 xq622 5 卧式铣床 y8 硬质合金面铣 刀刀、游标卡尺 50 钻孔 20 立式钻 床 z3025 高速钢钻、卡尺、 钻模板 60 粗镗 67 孔 卧式镗 床 t68 硬质合金镗刀、游 标卡尺 70 半精铣底面 立式铣 床 x51 y8 硬质合金面铣 刀 、游标卡尺 80 半精铣前后端 面 xq622 5 卧式铣床 y8 硬质合金面铣 刀、游标卡尺 14 精铣前后端面 xq622 5 卧式铣床 y8 硬质合金面铣 刀、游标卡尺 90 钻 2 个 17 孔、 倒角 立式钻 床 z525 高速钢钻、游标卡 尺、钻模板 100 扩 20 孔到 21.8 立式钻 床 z3025 扩孔钻、游标卡尺 铰 21.8 孔到 22 立式钻 床 z3025 铰刀、游标卡尺 110 半精镗 67 孔 卧式镗 床 t68 硬质合金镗刀、游 标卡尺 精镗 67 孔 卧式镗 床 t68 硬质合金镗刀、游 标卡尺 120 钻 m6 螺纹底孔 为 4.8 立式钻 床 z3025 高速钢钻、游标卡 尺、钻模板 攻丝 立 式 钻 床 z3025 丝锥刀、游标卡尺 130 去锐边毛刺 平锉 140 非加工表面涂 硝化油漆 喷涂机 150 清洗 清洗机 160 终检入库 百分表、卡尺 15 4.7 工序间加工余量、工序尺寸的确定 查机械制造技术基础课程设计指导，并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，确定各工序间加工余量如下表 4.2 表 4.2 零件机械加工工序间加工余量表 工 序号 工 步号 工步内容 工序尺 寸 加 工 余 量（mm） 10 1 铸造毛坯 20 粗铣底面 0 0.16- 48.52 2.5 30 1 粗铣凸台 20 3.5 40 1 粗铣前后端面 0 0.16- 44 2 （单边） 50 1 钻 2 个 17 孔、 倒角 17 8.5 （ 单 边） 60 1 钻孔 20 0.21 0 20+ 20 （ 直 径） 70 1 粗镗 67 孔 0.30 0 65+ 2 （直径） 80 1 半精铣底面 0.23 0.08 47.52+ + 1 90 1 半精铣前后端面 0 0.062- 42 1 （单边） 2 精铣前后端面 0 0.10- 41 0.5 （ 单 16 边） 100 1 扩孔到 21.8 0.21 0 21.8 + 1.8 （ 直 径） 2 铰 22 孔 0.23 0 22+ 0.5 （ 直 径） 110 1 半精镗 67 孔 0.074 0 66.5+ 1.5 （ 直 径） 2 精镗 67 孔 0.046 0 67+ 0.5 （ 直 径） 120 1 钻 m6 螺纹底孔为 4.8 0.075 0 4.8+ 4.8 （ 直 径） 2 攻螺纹 m6 0.008 0 6+ 1.2 （ 直 径） 4.8 切削用量的计算 工序 10 粗铣底面 工步 1：粗铣底面 1 （1）切削深度 mmap2.5= （2）进给量的确定 x51 型立式铣床功率为 4.5kw，查表 5- 8 高速钢套式面铣刀粗铣平 面进给量，按机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的 17 每齿进给量 fz 取为 0.08mm/z。 （3）铣削速度 由本工序采用高速钢镶齿铣刀、 w d =80mm、齿数 z=10.查表 5.8 高速 钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度 c =57.6m/min，则 min/229.18 80 57.610001000 c s r d n= = 由本工序采用 x51 型立式铣床，查表 3.6，取转速： min/210rnw= 故实际铣削速度： min/52.8 1000 21080 1000 m dn v w c = = 工作台的每分钟进给量为 min/168min/2101008 . 0 mmmmznff wzm = 根据表 3.7 查得机床的进给量为 165mm/min。 工步 2：粗铣底面 2 （1）切削深度 mmap3.5= （2）进给量的确定 x51 型立式铣床功率为 4.5kw，查表 5- 8 高速钢套式面铣刀粗铣 平面进给量，按机床、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 0.08mm/z。 （3）铣削速度 由本工序采用高速钢镶齿铣刀、 w d =80mm、齿数 z=10.查表 5.8 高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度 c =57.6m/min，则 18 min/229.18 80 57.610001000 c s r d n= = 由本工序采用 x51 型立式铣床，查表 3.6，取转速： min/210rnw= 故实际铣削速度： min/52.8 1000 21080 1000 m dn v w c = = 工作台的每分钟进给量为 min/168min/2101008 . 0 mmmmznff wzm = 根据表 3.7 查得机床的进给量为 165mm/min。 工序 20：粗铣凸台 （1）切削深度 mmap3.5= （2）进给量的确定 x51 型立式铣床功率为 4.5kw，查表 5- 8 高速钢套式面铣刀粗铣 平面进给量，按机床、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 0.08mm/z。 （3）铣削速度 由本工序采用高速钢镶齿铣刀、 w d =80mm、齿数 z=10.查表 5.8 高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度 c =57.6m/min，则 min/229.18 80 57.610001000 c s r d n= = 由本工序采用 x51 型立式铣床，查表 3.6，取转速 min/210rnw= 故实际铣削速度 19 min/52.8 1000 21080 1000 m dn v w c = = 工作台的每分钟进给量为 min/168min/2101008 . 0 mmmmznff wzm = 根据表 3.7 查得机床的进给量为 165mm/min。 工序 30：粗铣前后端面 （1）切削深度 mmap2= （2）进给量的确定 x51 型立式铣床功率为 4.5kw，查表 5- 8 高速钢套式面铣刀粗铣 平面进给量，按机床、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 0.12mm/z。 （3）铣削速度 由本工序采用高速钢镶齿铣刀、 w d =160mm、齿数 z=16.查表 5.8 高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度 c =50.4m/min，则 min/100.27 160 50.410001000 c s r d n= = 由本工序采用 x51 型立式铣床，查表 3.6，取转速： min/80rnw= 故实际铣削速度： min/2 .40 1000 80160 1000 m dn v w c = = 工作台的每分钟进给量为： min/153.6min/8061.120mmmmznff wzm = 根据表 3.7 查得机床的进给量为 150mm/min。 工序 40：钻 2 个 17 孔、倒角 20 由工件材料为 ht200、 高速钢钻头， 查表 5.20 高速钢钻削灰铸铁 的切削用量得，切削速度 c v =18m/min,进给量 f=0.3mm/r,取 p a =17mm， 则 min/337.0 17 1810001000 r d v n w s = = 由本工序采用 z3052 型立式钻床，由表 3.17 得，转速 w n =272r/min， 故实际切削速度为 min/14.53 1000 27217 1000 m nd v ww c = = 工序 50；钻 20 孔 由工件材料为 ht200、 高速钢钻头， 查表 5.20 高速钢钻削灰铸铁的 切削用量得，切削速度 c v =20m/min,进给量 f=0.3mm/r,取 p a =20mm，则 min/318.3 20 2010001000 r d v n w s = = 由本工序采用 z3025 型立式钻床， 由表 3.14 得， 转速 w n =315r/min， 故实际切削速度为 min/19.8 1000 31520 1000 m nd v ww c = 工序 60：粗镗 67 孔（走刀 2 次） 查表 5.27，高速钢镗刀切削铸铁材料时，粗镗取 c v =24m/min, f=0.5mm/r，粗镗孔时因余量为 2mm，故 p a =2mm，则 min/121 63 2410001000 r d v n w s = = 由 1, 0,75 . 0 , 1,180= fcfcfcfcfc knyxc ，计算切屑力： nnkvfacf fc n c yx pfcc fcfcfc 9 . 209914 . 05 . 0218081 . 9 81 . 9 075 . 0 = 21 功率 kwkwvfp ccc 84 . 0 104 . 0 9 . 209910 3-3- = 取机床效率为 0.85，则所需机床功率为 5kw0.99kw 0.85 0.84 2356.56n。由此可知采用螺柱夹紧 满足要求。 5.4 定位误差计算 1.定位误差分析：对于基本尺寸为 47.52，基准不重合误 差为零，镗套中心到基准面 1 的制造误差取最大上偏差为 -0.02，下偏差值为-0.08.满足要求。 2.对于以两孔直径为 17 的定位误差，两孔中心线距离取相 应工序的 1/3-1/5.按 h7/h6 的配合精度. 工序基准与定位基准重合，e不=0 36 基准位置误差 e基 =td+td+cmin=0.011+0.018+0=0.029. 在镗床上加工，平均经济精度为 8-10 级 w=0.05 那么定位误差=w+e定=0.05