水泵叶轮座说明书.doc

陕西工业职业技术学院机械加工工艺设计说明书设计题目： 水泵机械加工工艺设计 姓 名：王睿学 号：1402110231年 级： 二年级专 业：数控技术学生类别： 专科指导教师： 刘锡锋教学单位：数控工程学院2013 年 1月4 日课程设计的目的 机械加工工艺课程设计是机械类学生在学完了机械制造技术，进行的一项重要的实践性教学环节。本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题的能力，使学生进一步巩固有关理论知识，掌握机械加工工艺规程设计的方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。 另外，这次课程设计也为以后的毕业设计进行了一次综合训练和准备。通过本次课程设计，应使学生在下述各方面得到锻炼：（1）熟练的运用机械制造基础、汽车制造工艺学和其他有关先修课程中的基本理论，以及在实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧，工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。（2）通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计(包括设计计算、工程制图等方面)的能力。（3）能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。（4）在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。一、零件的分析1.1、零件的作用题目给的零件是离心式微电机水泵上的，它位于水泵泵壳内，主要作用是固定水泵叶轮连接零件1.2、零件的形状零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。二、零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。连接座共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：2.1左端的加工表面 这一组加工表面包括：左端面，125外圆，100内圆，倒角，钻通孔7，钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，100的内圆孔有25的粗糙度要求。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。2.2右端面的加工表面 这一组加工表面包括：右端面；121的外圆，粗糙度为3.2、6.3；外径为50、内径为40的小凸台，粗糙度为3.2，并带有倒角；32的小凹槽，粗糙度为25；钻17.5的中心孔，钻7通孔。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，17.5、40的孔或内圆直接在车床上做镗工就行了。其具体过程如下表：加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法左端面Ra6.3IT8IT10粗车-半精车125外圆Ra6.3IT8IT10粗车-半精车100内圆Ra25IT11以下粗镗倒角无IT11以下粗车左7通孔无IT11以下钻通孔M4-7H螺纹孔无IT11以下钻孔并攻丝右端面无IT11以下粗车-半精车121外圆Ra3.2IT8IT10粗车-半精车小凸台内侧40无IT11以下粗镗小凸台端面Ra25IT11以下粗镗17.5中心孔无IT11以下粗镗右7通孔无IT11以下钻通孔32的小凹槽Ra25IT11以下粗镗三、毛坯设计3.1、毛坯的选择毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。 该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。依据设计要求Q=5000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取10%和1%代入公式得该工件的生产纲领 N=5000 5555件/年3.2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差（1）求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓的尺寸，最大直径142mm，高69mm。（2）选择铸件公差等级查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为812级取为11级。（3）求铸件尺寸公差公差带相对于基本尺寸对称分布。（4）求机械加工余量等级查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级选择F级。3.3、确定机械加工余量 根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件加工表面的单边余量为7mm，。3.4、确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6 。Ra1.6 的表面，余量要适当加大。分析本零件，加工表面Ra1.6 ，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值）生产类型为大批量，可采用两箱砂型铸造毛坯。由于所有孔无需铸造出来，故不需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工进行时效处理。3.5、确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据铸件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得，本零件毛坯尺寸允许偏差见下表：毛坯尺寸允许公差/mm铸件尺寸偏差参考资料1421.3机械制造工艺设计手册831.33.6、设计毛坯图（1）确定拔模斜度 根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为5度。（2）确定分型面 由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。（3）毛坯的热处理方式 为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。下图为该零件的毛坯图:四、选择加工方法，拟定工艺路线4.1、基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。4.2、精基面的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。4.3、制定机械加工工艺路线工艺路线一22工序一：1. 粗车右端面2. 车外圆1213. 车右台阶面4. 车外圆1305. 车端面6. 粗镗40工序二：1. 粗车大端面2. 粗镗100H73. 车台阶面4. 车外圆125工序三：1. 半精镗402. 半精车外圆1213. 半精车右台阶面4. 半精车外圆1305. 半精车端面6. 半精车右端面工序四：1. 半精车大端面2. 半精车100H73. 半精车右台阶面4. 半精车外圆125工序五：1. 精车右端面2. 精车外圆1213. 精镗404. 精车外圆1305. 精车端面6. 精车右台阶面工序六：1. 精车大端面2. 精车100H73. 精车右台阶面4. 精车外圆125工序七：精铣B面工序八粗铣100面工序九：精铣100面工序十：1. 钻孔到102. 扩钻到163. 扩孔到17.4工序十一：精镗孔至17.5工序十二在6个工位上钻孔7工序十三：1. 在4个工位上钻孔4.52. 攻螺纹4M5工艺路线二：工序一：1. 粗车右端面至782. 粗车外圆1255工序二：1. 粗车左端面至712. 粗车外圆12893. 粗车内孔986.8工序三：1. 钻通孔162. 粗镗内孔34293. 粗车小凸台端面至20工序四：1. 半精车端面保702. 半精车外圆121.453. 半精镗内孔39.6274. 半精镗内孔32285. 半精镗内孔保17.56. 半精车小凸台端面保16工序五：1. 半精车左端面到692. 半精车外圆125.4长93. 半精镗内孔99.6长7工序六：1. 钻通孔37工序七：1. 钻通孔372. 钻孔44.134深123. 攻螺纹4-M5深10工序八：1. 去毛刺工序九：1. 磨内孔保40162. 磨外圆保1215工序十：1. 磨内孔保10072. 磨外圆保1259工艺路线比较：上述两个工艺路线， 第一条工艺路线做得比较精细，每一道工序都安排的很到位，但是做起来很复杂；第二条工艺路线比较简洁明了，基本上可以达到精度要求，相比之下我们选择第二条工艺路线。 拟定工艺过程：工序号工序内容简要说明01粗车右端面至78粗车外圆125502粗车左端面至71粗车外圆1289粗车内孔986.803钻通孔16粗镗内孔3429粗车小凸台端面至2004半精车端面保70半精车外圆121.45半精镗内孔39.627半精镗内孔3228半精镗内孔保17.5半精车小凸台端面保1605半精车左端面到69半精车外圆125.4长9半精镗内孔99.6长706钻通孔3707钻通孔67钻孔44深12攻螺纹4-M5深1008去毛刺钳工09磨内孔保4016磨外圆保121510磨内孔保1007磨外圆保125911分别倒角小凸台和左内圆12检验，入库五、加工设备及刀具、夹具、量具的选择由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。5.1、选择机床，根据不同的工序选择机床由于本零件加工精度不高，普通机床就可以达到加工要求。因此我们选用最常用的机床：车床用CA6140,钻床用Z512。下面是这两台机床的具体资料：1.车床用CA6140本系列车床适用于车削内外圆柱面，内锥面及其它旋转面。车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔和拉油槽等工作。CA6140 结构特点： 1.CA系列产品，以“A”型为基型，派生出几种变形产品。B型：主轴孔径80mm，C型：主轴孔径104mm。F型：液压仿形。M型：精密型。 2.床身宽于一般车床，具有较高的刚度，导轨面经中频淬火，经久耐磨。 3.机床操作灵便集中，滑板设有快移机构。采用单手柄形象化操作，宜人性好。 4.机床结构刚度与传动刚度均高于一般车床，功率利用率高，适于强力高速切削。主轴孔径大，可选用附件齐全。2.钻床用Z512产品说明：型号Z5125最大钻孔直径12mm主轴行程100mm主轴轴线至立柱表面距离L230mm主轴端面至工作台距离H430mm主轴莫氏圆锥1进给方式手动进给工作台面尺寸350350mm工作台绕立柱回转角度主电机功率0.6kw5.2、选择刀具选用硬质合金车刀、加工铸铁零件采用YG类硬质合金，粗加工用YG8，半精加工为YG6。具体见工序卡。六、切削用量的选择 切削速度、进给量和背吃刀量三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。 车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v(m/min)表示。其计算公式： v=dn/1000(m/min) 式中：d工件待加工表面的直径（mm） n车床主轴每分钟的转速（r/min） 工件每转一周，车刀所移动的距离，称为进给量，以f(mm/r)表示；车刀每一次切去的金属层的厚度，称为背吃刀量，以ap(mm)表示。 为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段，中等精度的零件，一般按粗车一精车的方案进行。 粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削深度，对提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中等偏低的切削速度。使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下：切削深度ap=0.81.5mm，进给量f=0.20.3mm/r，切削速度v取3050m/min(切钢)。 粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度。若工件夹持的长度较短或表面凸不平，切削用量则不宜过大。 粗车应留有0.51mm作为精车余量。粗车后的精度为IT14-IT11,表面粗糙度Ra值一般为12.56.3m。 精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此前提下尽可能提高。一般精车的精度为IT8IT7，表面粗糙度值Ra=3.20.8m,所以精车是以提高工件的加工质量为主。切削用量应选用较小的切削深度ap=0.10.3mm和较小的进给量f=0.050.2mm/r，切削速度可取大些。 精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。减小表面粗糙度Ra值的主要措施有如下几点。 （1）合理选用切削用量。选用较小的切削深度ap和进给量f,可减小残留面积，使Ra值减小。 （2）适当减小副偏角Kr,或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积，使Ra值减小。 （3）适当加大前角0，将刀刃磨得更为锋利。 （4）用油后加机油打磨车刀的前、后刀面，使其Ra值达到0.20.1m,可有效减小工件表面的Ra值。 （5）合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度Ra值。低速精车使用乳化液或机油；若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件和较高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。七、基本时间的确定7.1工时定额的计算工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额其中：是指单件时间定额 是指基本时间（机动时间），通过计算求得 是指辅助时间，一般取（1520）%；与和称为作业时间 是指布置工作时间，一般按作业时间的（27）%估算 是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（24）%估算 是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计 N是指一批零件的个数工序一：1、 粗车右端面至78mm取 f=1mm/r 则2、 粗车外圆1255mm 工序二：1、 粗车左端面至71mm取 则2、 粗车外圆1289mm 3、 粗车内孔986.8mm 工序三1、 钻通孔16mm 取 f=1mm/r 则 2、 粗镗内孔3429mm 取 f=0.7mm/r 则 3、 粗车小凸台端面至20mm 工序四：1、 半精车端面保70mm 取 f=0.5mm/r 则 2、 半精车外圆121.45mm 3、 半精镗内孔39.627mm 取 f=0.5mm/r 则 4、 半精镗内孔3228mm 5、 半精镗内孔保17.5mm 6、 半精车小凸台端面保16mm 工序五：1、 半精车左端面至69mm 取 f=0.5mm/r 则 2、 半精车外圆125.4长9mm 3、 半精镗内孔99.6长7mm 工序六：1、 钻通孔37mm 取 f=0.16mm/r 则 工序七：1、 钻通孔67mm 同工序六，则2、 钻孔44mm深12mm 取 f=0.1mm/r 则 3、 攻螺纹4-M5深10mm 取 f=0.1mm/r 则 工序九：1、 磨内孔保4016mm 2、 磨外圆保1215mm 工序十：1、 磨内孔保1007mm2、 磨外圆保1259mm 工序十一：1、 倒角 取 则作业时间： 其他详细资料见加工过程卡。八、夹具设计本次设计的夹具为车模。8.1、确定设计方案以右端面和外圆1255mm为定位基准，实现“基准重合”原则，参考指导教程，因夹具的夹紧力与切削力方向既有一致也有垂直。一致时，当其他切削力较小时，仅需较小的夹紧力来防止工件在加工过程仲产生振动和转动。垂直时， K取3 均取2.5 即 夹紧力：在此夹具中，只是为了防止工件在加工过程中的振动和转动，因此采用压板压紧工件即可。8.2、定位精度分析定位误差主要由基准不重合，基准位置误差引起。由于基准重合，不考虑平面定位时