“泵体”的机械加工工艺装备设计
一、题目：
“泵体”零件的机械加工工艺装备设计 二、设计条件：
产品年生产纲领4000台，零件备品率6%，零件废品率2% 三、课程设计的容及步骤：
“泵体”零件的机械加工工艺装备设计 1．编制工艺规程
（1）计算零件生产纲领，确定生产类型。
（2）分析产品零件，审查零件图样的工艺性，确定并绘制零件设计图样。 （3）选择毛坯的制造形式，绘制毛坯图。 （4）拟定工艺路线
选择定位基准，选择零件表面的加工方法，划分加工阶段，安排工艺顺序，比选工艺方案，确定工艺路线。
（5）确定要进行工艺装备设计的工序 2．夹具结构设计。
（1）明确设计任务，熟悉设计资料 （2）确定夹具结构方案绘制结构草图
1）确定工件的定位方案，包括确定定位原理、方法、元件（或装置），分析定位误差。 2）确定夹紧方案和夹紧机构。 3）确定夹具的其他组成部分。 （3）绘制夹具总图。 （4）绘制夹具零件图 3．课程设计说明书。 （1）课程设计封面 （2）课程设计任务书
序言
机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的理论知识，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术机车和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。
一、零件的分析
（一）零件的作用
题目所给定的零件是泵体，属于盖体类零件，它和其他零件一起装配,形成泵的一个密封腔体结构用来储存、输送分配物质。工作中，零件表面要受到介质的冲击，但强度要求不是特别大，因此对零件的刚度有一定的要求，零件与其他零件相配合的表面，要有一定的尺寸精度和形位精度。 （二）零件的工艺分析
通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是泵体需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求和粗糙度。泵体的功能是通过介质的分配,传递动力,使其工作。所以对密封性能要求较高。由于泵体右端盖是组成泵的主要元件，该零件的几组平面有表面粗糙度和位置度要求。
定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，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。 1、粗基准的选择：
对于一般的轴类零件而言，以外圆为粗基准是完全合理的。泵体箱体类零件，执照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），所以对于本零件可以先以Φ40mm外圆柱的圆柱面部分作为粗基准，以消除四个自由度，再用一凸台，限制的自由度，达到加工的要求。 2、精基准的选择：
精基准的选择应主要考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，应改进行尺寸计算。应选择左端面78mm为本零件的精基准。 （三）制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。
工序顺序的安排机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，“先粗后精”原则，“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面，遵循“先面后孔”因此工序安排如下：
1.工艺路线方案一 工序1 时效处理。（消除铸件应力） 工序2 粗铣Φ40mm外圆的右端面。
工序3 钻Φ22mm的孔，并对该孔粗镗-半精镗-精镗。 工序4 划线、在毛坏上标出Φ13mm、Φ3mm、M6的孔。 工序5 粗铣-半精铣-精铣78mm的左端面。 工序6 铣4mm的凸台。
工序7 粗车-精车Φ55mm的外圆。 工序8 车Φ55mm外圆的退刀槽。
工序9 粗铣-半精铣-精铣Φ50mm的孔。 工序10 车Φ50mm的孔的退刀槽。
工序11 倒角（Φ55mm外圆、Φ40mm外圆、Φ22mm孔）。 工序12 钻M6底孔Φ4.8mm。 工序13 攻螺纹M6并倒角。 工序14 钻Φ13mm的孔。
工序15 钻Φ3mm的孔，并对该孔铰-精铰。 工序16 钻圆锥孔并攻圆锥螺纹孔。 工序17 检测入库。 2.工艺路线方案二 工序1 时效处理。（消除铸件应力）
工序2 粗车-精车-半精车78mm的左端面。 工序3 粗车Φ40mm外圆的右端面。
工序4 划线、在毛坏上标出Φ13mm、Φ3mm、M6的孔。 工序5 钻Φ22mm的孔，并对该孔粗镗-半精镗-精镗。 工序6 铣4mm的凸台。
工序7 粗磨-精磨Φ55mm的外圆。 工序8 车Φ55mm外圆的退刀槽。
工序9 粗镗-半精镗-精镗Φ50mm的孔。 工序10 车Φ50mm的孔的退刀槽。
工序11 倒角（Φ55mm外圆、Φ40mm外圆、Φ22mm孔）。 工序12 钻M6底孔Φ4.8mm。 工序13 攻螺纹M6并倒角。 工序14 钻Φ13mm的孔。
工序15 钻Φ3mm的孔，并对该孔粗铰-精铰。 工序16 钻圆锥孔并攻圆锥螺纹孔。 工序17 检测入库。 3.工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工以Φ40mm外圆为基准的一组表面，然后以此为基准面加工Φ22mm的孔；而方案二，先是加工78mm左端面，然后再以此面为基准加工Φ55js7的外圆并倒角，Φ40mm的右端面并对其倒角，加工Φ22H7的孔，还有Φ55js7的退刀槽和土台上的孔。两方案比较可以看出，先加工Φ40mm外圆为基准的右端面，这时的位置精度可以保证，并且定位装夹等都比较方便，而且方案一可以减少装夹次数。以Φ40mm外圆为基准加工右端面，在加工Φ22mm的孔可以容易保证右端面与孔的垂直。因此，最后的加工路线确定如下： 工序I 时效处理。（消除铸件应力）
工序II 粗铣Φ40mm外圆的右端面。 工序III 钻Φ22mm的孔。
工序IV 划线、在毛坏上标出Φ13mm、Φ3mm、M6的孔。 工序V 粗铣-半精铣-精铣78mm的左端面。 工序VI 铣4mm的凸台。
工序 VII 粗铣-半精铣-精铣Φ50mm的孔。 工序VIII 粗车-精车Φ55mm的外圆。 工序IX 车Φ55mm外圆的退刀槽。 工序X 车Φ50mm的孔的退刀槽。
工序XI 倒角（Φ55mm外圆、Φ40mm外圆、Φ22mm孔）。 工序XII 钻M6底孔Φ4.8mm。 工序XIII 攻螺纹M6并倒角。 工序XIV 钻Φ13mm的孔。
工序XV 钻Φ3mm的孔，并对该孔铰-精铰。 工序XVI 钻圆锥孔并攻圆锥螺纹孔。 工序XVII 检测入库。
三、夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
经过与指导老师协商，决定设计第V道工序----粗铣-半精铣-精铣78mm的左端面。本夹具将用于X51立式铣床。刀具为高速钢镶齿三面刃立铣刀，对工件的端面进行加工。 （一）问题的提出
本夹具主要用来粗铣-半精铣-精铣78mm的左端面，这个端面和孔的中心线都有一定的技术要求。但加工本道工序时，Φ22mm的孔已经加工，而且这个端面和第III道工序的中心线有一定的跳动度，本工序不仅要考虑跳动度，还要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而且精度也是主要问题。 （二）夹具设计 1.定位基准的选择
有零件图可知，78mm的左端面有粗糙度和跳动度的要求，其定位基准为Φ22mm外圆的端面，为了使定位误差为零，应该选择以Φ22mm外圆的端面的自动定心夹具。但这种自动定心夹具在结构上过于复杂，只选用台阶厚度为主要定位面。
在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则： （1）工件不移动原则
夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。 （2）工件不变形原则
夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。 （3）工件不振动原则
对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。 （4）安全可靠原则
夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。 （5）经济实用原则
夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构
应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。 2.切削力及夹紧力计算
刀具：刀具为高速钢镶齿三面刃立铣刀，Φ225mm,z=20 F=FCF xpaFyz fzFu
ea/F0dq (见《切削手册》 表3.28)
其中：FC=650，pa=4.0mm，Fx=1.0，zf=0.08mm，Fy=0.72mm,ea=40mm(在加工面上测量的近似值)Fu=0.86,0d=225mm,Fq=0.86,Fw=0,z=20 所以 F=650*4*72.008.0*86.040*20/86.0225=1910(N) 铣削时，实F=F=1910（N）
水平分力：HF=1.1实F=2101(N) 垂直分力：VF=0.3实F=573(N)
在计算切削力时，必须把安全系数考虑在。安全系数K=1K2K3K4K
其中：1K为基本安全系数1.5；2K为加工性质系数1.1； 3K为刀具钝化系数1.1；4K为切断切削系数 1.1。
所以 F’= KHF=1.5*1.1*1.1*1.1*2101=4195(N) 选用V形块夹紧机构
为克服水平切削力,实际夹紧力N应为N(1f+2f)= KHF 所以N= KHF/(1f+2f)
其中1f及2f为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，1f=2f=0.25。则 N=4195/0.5=8390(N) 3.定位误差分析
六点定位原则解决了消除工件自由度的问题，即解决了工件在夹具中位置“定与不定”的问题。但是，由于一批工件逐个在夹具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，即出现工件位置定得“准与不准”的问题。如果工件在夹具中所占据的位置不准确，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成误差。这种只与工件定位有关的误差称为定位误差，用ΔD表示。
在工件的加工过程中，产生误差的因素很多，定位误差仅是加工误差的一部分，为了保证加工精度，一般限定定位误差不超过工件加工公差T的1/5～1/3，
即
ΔD≤(1/5～1/3)T ΔD≤(1/5～1/3)0.8 0.16mm≤ΔD≤0.24mm
式中， ΔD——定位误差，单位为mm； T——工件的加工误差，单位为mm。
零件如图所示，此时工件限制的自由度分别是： ①Φ22mm的外圆面夹紧，限制四个自由度。
②Φ22mm的外圆端面，可限制一个自由度，还有一个自由度无需限制。 4.夹具的设计及操作的简要说明
如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择了机动夹紧方式。本工序是粗、精加工，为了夹紧工件，势必会有很大的夹紧力，这样将使整个夹具过于庞大。因此，首先设法降低切削力。目前采取的措施有二：一是提高毛坯的制造精度，是最大切削深度降低，以降低切削力；二是采取稳定的夹紧力。结果，本夹具总的感觉还比较紧凑。
“泵体”的机械加工工艺装备设计
