泵体盖夹具毕业设计论文课程设计.docx
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泵体盖夹具毕业设计论文课程设计
序言
本次课程设计,是在学完相关专业基础课程后，经过生产实习取得感性知识后的一个重要的实践性教学环节。
学生通过本课程设计，获得综合运用过去所学课程知识的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。
通过此次课程设计，希望达到以下目的：
1）通过机械设计训练，培养学生综合运用机械设计基础知识及其它有关先修课程，如机械制图、测量与公差配合、金属材料等相关知识的能力。
2）通过对某一特定机构的分析、设计，以及正确解决其工艺流程等问题，培养学生分析问题和解决问题的能力，学习和掌握机械设计的一般步骤和方法，最终获得解决实际问题的能力
3）课程设计过程也是理论联系实际的过程，学会使用手册、查询相关材料，对运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等机械设计方面的基本技能进行一次综合训练，提高技能水平。
第一节.零件的分析
一.零件的功用分析
题目所给零件是泵体盖，属于盖体类零件，它和其它零件一起装配，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，零件的内表面要受到介质的冲击，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
从零件图可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有底面、侧面和内孔。
其中表面粗糙度要求最高的是直径28的内孔，公差等级达到IT8，表面粗糙度为Ra2.5um。
该孔是底面B的设计标准。
从表面的位置精度要求来看，B端面与孔28的孔轴线垂直，A,B两面在位置上也应该是垂直的。
从工艺上看，孔28与底面B，底面B与侧面A的的垂直度为0.02,0.04，可以通过使用专用机床夹具来保证。
孔28的公差等级为IT8级，表面粗糙度为Ra2.5um，可以通过精镗保证。
底面B用于通孔，螺纹孔的定位。
建议将面B作为浇铸时的底面位置，将孔28的顶面作为浇铸时的顶面位置。
对图形进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。
第二节．机械加工工艺规程制订
一.选择定位基准
定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。
定位选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
1.粗基准的选择
因为泵体盖为盖体类零件，执照保证“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泵体盖下端面既有凸起部分的那端作为粗基准。
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，应改进尺寸计算。
所选零件的设计基准与工序基准重合。
二．选择加工方法
本零件的加工面有底面，通孔，端面等，材料为铝。
参考《机械制造工艺设计简明手册》其加工方法选择如下：
（1）底面：
公差等级为IT12，表面粗糙度为12.5，采用粗铣—半精铣的加工方法。
（2）端面：
公差等级为IT12，表面粗糙度为12.5，采用粗铣—半精铣。
（3）3×φ10,的孔：
公差等级为IT8，表面粗糙度为6.3，采用先粗镗—精镗。
（4）3×M8螺纹孔：
公差等级为IT8，表面粗糙度为6.3，采用镗，攻螺纹的加工方法。
（5）2×M6螺纹孔：
公差等级为IT8，表面粗糙度为6.3，采用镗，攻螺纹的加工方法。
（6）φ28孔：
公差等级为IT7，表面粗糙度为2.5，采用镗—扩—铰。
三.制定工艺路线
制定工艺路线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。
在生产纲领确定为大批量生产的条件下，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。
还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。
工序05粗铣底面B
定位基准：
φ28孔上顶面
工序10半精铣底面B
定位基准：
φ28孔上顶面
工序15粗铣侧端面A
定位基准：
底面B
工序20半精铣侧端面A
定位基准：
底面B
工序25钻孔3×φ10mm
定位基准：
侧端面A
工序30扩孔3×φ10mm
定位基准：
侧端面A
工序35钻3×M8螺纹孔
定位基准：
侧端面A
工序40攻3×M8螺纹孔
定位基准：
侧端面A
工序453×M8螺纹孔倒角C1
定位基准：
侧端面A
工序50钻M4螺纹孔
定位基准：
侧端面A
工序55M4螺纹孔倒角C1
定位基准：
侧端面A
工序60钻M6螺纹孔
定位基准：
底面B
工序65粗镗φ28孔
定位基准：
侧端面A
工序70半精镗φ28孔
定位基准：
侧端面A
工序80精镗φ28孔
定位基准：
侧端面A
工序85φ28孔倒角C2
定位基准：
侧端面A
工序90钻φ6孔
定位基准：
φ28孔底面B
工序95去毛刺、清洗
工序100检验
四．确定加工余量及毛坯尺寸
（一）.确定加工余量
该水泵泵壳材料为铝合金，采用砂型机器造型，且为成批生产，由文献1表3-2可知，铸件采用砂型机器造型时，铸件尺寸公差为CT7—CT9级，此处选为CT8级。
由文献1表3-3选择加工余量为G级，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸由文献1表3-3可查得各加工表面加工余量，如表所示：
加工表面
单边余量/mm
双边余量/mm
备注
侧端面A
5.0
面A面B均为单侧加工，并考虑铸造情况，基本尺寸为165mm和34mm
底面B
3.0
3个φ10孔
1.0
2.0
基本尺寸取孔深尺寸34mm
3个M8螺纹孔
1.0
2.0
φ28孔
3.0
6.0
基本尺寸取孔轴向长度尺寸51mm
（二）.确定毛坯基本尺寸
加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取的相应的加工余量即可，所得毛坯尺寸如表所示
零件尺寸/mm
单边加工余量/mm
毛坯尺寸/mm
165
5.0
170
34
3.0
37
φ10
1.0
φ8
M8
1.0
M6
φ28
4.0
φ20
五．工序设计
1.选择加工设备与工艺装备
（1）.选择机床
根据不同的工序选择机床。
a）工序5、10、15、20是铣。
工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用立式铣床。
根据零件外廓尺寸，精度要求，我们选择立式升降台铣床x5012既能满足要求。
b）工序25、30、35、40、50、60、90是钻、扩、攻螺纹。
由于加工面位置集中，表面粗糙度数值要求相同，因而选择Z515台式钻床。
c）工序65、70、80是镗。
选择卧式铣镗床TX617A。
（2）.选择夹具
对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。
在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，亦可部分采用通用夹具。
本机械加工工艺规程中所有工序均采用了专用机床夹具，需专门设计、制造。
（3）.选择刀具
根据不同的工序选择刀具。
在泵盖的加工中，采用了铣、镗、钻、扩、攻等多种加工方法，与之相对应，初选刀具的情况如下：
（1）铣刀工序5、10、15、20中侧端面和底面采用硬质合金铣刀（由文献3表11—18）铣刀直径D=80mm。
铣削深度ap1=3mmap2=5mm。
（2）钻头工序25、30、35、50、60、80、90是钻、扩，从零件要求和加工经济性考虑，采用锥柄麻花钻完成加工工序（参考文献3）。
工序25是钻孔3×φ10mm，选用d=8mm的高速钢锥柄麻花钻；工序30中采用扩孔整体高速钢直柄扩孔钻来扩孔，d=10.0mm.工序35是钻3×M8螺纹孔,选择d=6mm的高速钢锥柄麻花钻。
工序453×M8螺纹孔倒角C1，采用锪钻进行倒角；工序50钻M4螺纹孔，采用d=4mm的高速钢锥柄麻花钻。
工序55M4螺纹孔倒角C1，采用锪钻进行倒角。
工序60钻M6螺纹孔，采用d=6mm的深孔钻。
工序85φ28孔倒角C2，采用锪钻进行倒角。
（3）丝锥工序40是攻螺纹M10，采用M10细柄机用丝锥完成攻螺纹工序。
（4）镗刀工序65、70、80是镗孔φ28，粗镗时采用d=20mm的Y5镗刀，半精镗时用d=20mmY15的镗刀，精镗用d=20mmY30的镗刀。
（4）.选择量具
本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。
根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考文献3，选择如下
a）选择加工平面所用量具。
铣端面，选择读数值0.02，测量范围0～150游标卡尺。
b）选择加工孔所用量具。
Φ10mm孔经过钻、扩孔加工，选择读数值0.01，测量范围5～30的内径千分尺。
M8、M6、M4螺纹经过钻,攻螺纹加工，钻孔时选择读数值0.01，测量范围5～30的内径千分尺，攻螺纹时选择螺纹塞规进行测量。
2.确定工序尺寸
本零件各工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度见下表。
加工表面
工序余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度/μm
粗
半精
粗
半精
粗
半精
底面B
1
35
34
12.5
12.5
侧端面A
2
167
165
12.5
12.5
φ10的孔
1
φ8
φ10
12.5
6.3
M8螺纹孔
1
M6
M8
12.5
6.3
M6螺纹孔
6.3
M4螺纹孔
6.3
φ28孔
1
1.5
φ24
φ27
12.5
6.3
六．确定切削用量及基本时间
切削用量包括切削速度、进给量及被吃刀量三项，确定方法是先确定被吃刀量、进给量，而后确定切削速度。
不同的加工速度，对切削加工的要求是不一样的。
因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。
粗加工时，应尽量保证较高的金属切削率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的被吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。
精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量和被吃刀量，而尽可能选择较高的切削速度。
（一）工序05、10铣底面B切削用量及基本时间的确定
1.粗铣切削用量
材料：
铝合金机床：
X5012刀具：
硬质合金铣刀
刀具参数：
直径d=80mm,孔径D=27mm,长度L=36，齿数Z=10.根据文献2表5-26确定铣刀的角度，前角γ0=250,后角α0=120，主偏角kr=300~900（取600），螺旋角β=100，铣削宽度为aw=103mm,铣削背吃刀量ap=2mm。
（1）确定每齿的进给量af
根据文献3表10-18知X5012铣床的主电动机功率为1.5kw，当工艺统刚性中等、镶齿端铣刀加工铝合金时，其每齿进af=0.15mm/z~0.30mm/z，由于序工序的背吃刀量和铣削宽度较大，选择最小的每齿进给量af=0.15mm/z。
（2）选择铣刀磨钝标准和耐用度
根据文献2表5-28，用硬质合金镶齿端铣刀粗加工材料时，选择铣刀后刀面磨损极限值为0.7mm,有表5-29可知，铣刀直径d=80mm,经插值得端铣刀的合理耐用度T=104min，刀具耐用度是指刃磨后的刀具自开始切削知道磨损量达到磨钝标准所经历的总切削时间。
（3）确定切削速度v和工作台每分钟的进给量vf
由文献2表5-30可知，HBS=95~100，铣削速度为360~600m/min，则所需机床主轴转速范围是：
n1=1000v/∏d=1000×360／（3.14×80）=1433r/min，n2=1000v/∏d=1000×600／（3.14×80）=2388.5r/min，即n=1433~2388.5r/min，根据文献3表10-18可知X5012机床的标准主轴转速选取n=1580r/min,则实际铣削速度为v=∏dn/1000=3.14×80×1580/1000=396.89m/min。
工作台每分钟的进给量vf=fn=afzn=0.15×10×1580=2370mm/min。
根据工作台标准总想进给量选取vf=2400mm/min，则实际的每齿进给量为af=vf/2n=2400/10×1580=0.152mm/z。
2.粗铣基本时间Tm
由文献2表5-33可知，kr<900的端铣刀铣削的基本时间为Tm1=（lw+l1+l2）/vf=（103+29）/2400=0.055min，式中lw、l1+l2由文献2表5-34查得。
3.半精铣切削用量
材料：
铝合金机床：
X5012刀具：
硬质合金铣刀
刀具参数：
直径d=80mm,孔径D=27mm,长度L=36，齿数Z=10.根据文献2表5-26确定铣刀的角度，前角γ0=250,后角α0=120，主偏角kr=300~900（取600），螺旋角β=100，铣削宽度为aw=103mm,铣削背吃刀量ap=1mm。
（1）确定每齿的进给量af
根据文献3表10-18知X5012铣床的主电动机功率为1.5kw，当工艺系统刚性中等、镶齿端铣刀加工铝合金时，其每齿进给量af=0.15mm/z~0.30mm/z，由于本工序的背吃刀量和铣削宽度不大，选择每齿进给量af=0.2mm/z。
（2）选择铣刀磨钝标准和耐用度
根据文献2表5-28，用硬质合金镶齿端铣刀粗加工材料时，选择铣刀后刀面磨损极限值为0.7mm,有表5-29可知，铣刀直径d=80mm,经插值得端铣刀的合理耐用度T=104min，刀具耐用度是指刃磨后的刀具自开始切削知道磨损量达到磨钝标准所经历的总切削时间。
（3）确定切削速度v和工作台每分钟的进给量vf
由文献2表5-30可知，HBS=95~100，铣削速度为360~600m/min，则所需机床主轴转速范围是：
n1=1000v/∏d=1000×360／（3.14×80）=1433r/min，n2=1000v/∏d=1000×600／（3.14×80）=2388.5r/min，即n=1433~2388.5r/min，根据文献3表10-18可知X5012机床的标准主轴转速选取n=1580r/min,则实际铣削速度为v=∏dn/1000=3.14×80×1580/1000=396.89m/min。
工作台每分钟的进给量vf=fn=afzn=0.2×10×1580=3160mm/min。
根据工作台标准纵向进给量选取vf=3000mm/min，则实际的每齿进给量为af=vf/2n=3000/10×1580=0.0.189mm/z。
4.半精铣基本时间Tm
由文献2表5-33可知，kr<90。
的端铣刀铣削的基本时间为Tm2=（lw+l1+l2）/vf=（103+29）/3000=0.044min，式中lw、l1+l2由文献2表5-34查得。
5、总基本时间
Tm=Tm1+Tm2=0.055+0.044=0.099min
（二）工序15、20铣侧端面A切削用量及基本时间的确定
1、粗铣切削用量
材料：
铝合金机床：
X5012刀具：
硬质合金铣刀
刀具参数：
直径d=80mm,孔径D=27mm,长度L=36，齿数Z=10.根据文献2表5-26确定铣刀的角度，前角γ0=250,后角α0=120，主偏角kr=300~900（取600），螺旋角β=100，铣削宽度为aw=34mm,铣削背吃刀量ap=3mm。
（1）确定每齿的进给量af
根据文献3表10-18知X5012铣床的主电动机功率为1.5kw，当工艺系统刚性中等、镶齿端铣刀加工铝合金时，其每齿进给量af=0.15mm/z~0.30mm/z，由于本工序的背吃刀量和铣削宽度较大，选择最小的每齿进给量af=0.15mm/z。
（2）选择铣刀磨钝标准和耐用度
根据文献2表5-28，用硬质合金镶齿端铣刀粗加工材料时，选择铣刀后刀面磨损极限值为0.7mm,有表5-29可知，铣刀直径d=80mm,经插值得端铣刀的合理耐用度T=104min，刀具耐用度是指刃磨后的刀具自开始切削知道磨损量达到磨钝标准所经历的总切削时间。
（3）确定切削速度v和工作台每分钟的进给量vf
由文献2表5-30可知，HBS=95~100，铣削速度为360~600m/min，则所需机床主轴转速范围是：
n1=1000v/∏d=1000×360／（3.14×80）=1433r/min，n2=1000v/∏d=1000×600／（3.14×80）=2388.5r/min，即n=1433~2388.5r/min，根据文献3表10-18可知X5012机床的标准主轴转速选取n=1580r/min,则实际铣削速度为v=∏dn/1000=3.14×80×1580/1000=396.89m/min。
工作台每分钟的进给量vf=fn=afzn=0.15×10×1580=2370mm/min。
根据工作台标准总想进给量选取vf=2400mm/min，则实际的每齿进给量为af=vf/2n=2400/10×1580=0.152mm/z。
2.粗铣基本时间Tm
由文献2表5-33可知，kr<900的端铣刀铣削的基本时间为Tm1=（lw+l1+l2）/vf=（82+29）/2400=0.05min，式中lw、l1+l2由文献2表5-34查得。
3.半精铣切削用量
材料：
铝合金机床：
X5012刀具：
硬质合金铣刀
刀具参数：
直径d=80mm,孔径D=27mm,长度L=36，齿数Z=10.根据文献2表5-26确定铣刀的角度，前角γ0=250,后角α0=120，主偏角kr=300~900（取600），螺旋角β=100，铣削宽度为aw=103mm,铣削背吃刀量ap=2mm。
（1）确定每齿的进给量af
根据文献3表10-18知X5012铣床的主电动机功率为1.5kw，当工艺系统刚性中等、镶齿端铣刀加工铝合金时，其每齿进给量af=0.15mm/z~0.30mm/z，由于本工序的背吃刀量和铣削宽度不大，选择每齿进给量af=0.2mm/z。
（2）选择铣刀磨钝标准和耐用度
根据文献2表5-28，用硬质合金镶齿端铣刀粗加工材料时，选择铣刀后刀面磨损极限值为0.7mm,有表5-29可知，铣刀直径d=80mm,经插值得端铣刀的合理耐用度T=104min，刀具耐用度是指刃磨后的刀具自开始切削知道磨损量达到磨钝标准所经历的总切削时间。
（3）确定切削速度v和工作台每分钟的进给量vf
由文献2表5-30可知，HBS=95~100，铣削速度为360~600m/min，则所需机床主轴转速范围是：
n1=1000v/∏d=1000×360／（3.14×80）=1433r/min，n2=1000v/∏d=1000×600／（3.14×80）=2388.5r/min，即n=1433~2388.5r/min，根据文献3表10-18可知X5012机床的标准主轴转速选取n=1580r/min,则实际铣削速度为v=∏dn/1000=3.14×80×1580/1000=396.89m/min。
工作台每分钟的进给量vf=fn=afzn=0.2×10×1580=3160mm/min。
根据工作台标准纵向进给量选取vf=3000mm/min，则实际的每齿进给量为af=vf/2n=3000/10×1580=0.0.189mm/z。
4.半精铣基本时间Tm
由文献2表5-33可知，kr<90。
的端铣刀铣削的基本时间为Tm2=（lw+l1+l2）/vf=（89+29）/3000=0.04min，式中lw、l1+l2由文献2表5-34查得。
5、总基本时间
Tm=Tm1+Tm2=0.05+0.04=0.09min
（三）工序35钻3×M8螺纹孔切削用量及基本时间的确定
本工序为钻3×M8的螺纹通孔，所用机床为Z525立式钻床。
根据文献4表5-48选取d=6mm,l=138mm的高速钢锥柄麻花钻，麻花钻参数β=280，2Φ=1180，Ψ=500，αf=16,由文献4表5-130可知，当d0<20mm时，选择钻头刀面磨损极限值为0.6mm,耐用度T=25min。
1、切削用量
（1）确定背吃刀量ap钻孔时，ap=1mm
（2）确定进给量f按照加工要求决定进给量。
钻头直径d0=6mm，工件材料为铝合金，且HBW≤200，由文献2表5-50可知，进给量f取值范围为0.27~0.33mm/r,由于钻孔后要用丝锥攻击纹，f需乘系数0.5，综上得进给量f的取值范围为f=（0.27~0.33）×0.5=（0.125~0.165）mm/r，取f=0.13mm/r<0.3mm/r。
（3）确定切削速度v
根据文献4表5-52列计算公式确定切削速度：
v=Cvd0Zvkv/TmapXvfYv（m/min）,式中Cv=36.3,zv=0.25,xv=0,yv=0.55,m=0.125.因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需对切削速度进行修正，由表5-53得，根据刀具耐用度T=8min，得修正系数kTv=1.0,kMv=1.0,钻孔时工件经过退火热处理，得修正系数kSv=0.9，刀具材料为高速钢，得ktv=1.0，kW=0.72，kXv=0.87，所以kv=kTvkMvkSvktvkxvkyv=1.0×1.0×0.9×0.72×1.0×0.87=0.56。
所以v=Cvd0Zvkv/TmapXvfYv=36.3×60.25×0.56/（250.125×1×0.130.55）=30.9mm/min，n=1000v/∏d0=1642r/min，根据文献4表5-65，Z525机床标准主轴转速n=1360r/mm，实际切削速度为v=∏d0n/1000=∏×6×1360/1000=25.62mm/min。
2、基本时间Tm
由表5-57得钻孔的基本时间为Tm’=（lw+l1+lf）/fn=（8+3+4.8）/（0.13×1360）=0.089（min）,式中lw是孔深，lf=6/2cot1180/2+3=4.8mm,Tm=3Tm’=3×0.089=0.267（min）
（四）工序25钻Ф10孔切削用量及基本时间的确定
1、切削用量
（1）确定进给量f选择高速钢锥柄麻花钻，钻头直径d0=8mm，麻花钻参数β=290，2Φ=1180，Ψ=500，αf=14，由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给。
（2）选择钻头磨损标准及耐用度
根据文献4表5-130，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=25min。
（3）确定切削速度v
根据文献3表8-10暂定进给量f=0.4mm/r。
根据文献4表5-52列计算公式确定切削速度：
v=Cvd0Zvkv/TmapXvfYv（m/min）,式中Cv=40.7,zv=0.25,xv=0,yv=0.4,m=0.125，由表5-53得，根据刀具耐用度T=25min，得修正系数kTv=1.0,kMv=0.8,钻孔时工件经过退火热处理，得修正系数kSv=0.9，刀具材料为高速钢，得ktv=0.72，kxv=1.0，kyv=0.87，所以kv=kTvkMvkSvktvkxvkyv=1.0×0.8×0.9×0.72×1.0×0.87=0.45。
所以v=Cvd0Zvkv/TmapXvfYv=40.7×80.25×0.45/（250.125×1×0.40.4）=29.96mm/min，n=1000v/∏d0=1192r/min，根据文献4表5-65，Z525机床标准主轴转速n=960r/mm，实际切削速度为v=∏d0n/1000=∏×8×960/1000=24.115mm/min。
2、基本时间
由表5-57得钻孔的基本时间为Tm’=（l
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