總泵缸體設(shè)計（工藝學(xué)課程設(shè)計）

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機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)驚醒生產(chǎn)準(zhǔn)備、計劃調(diào)度、加工操作、技術(shù)檢查、安全生產(chǎn)和健全勞動組織的依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上水平、上質(zhì)量、加速產(chǎn)改革提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保住。 而作為大三學(xué)生的我們，此次《機械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計是我們學(xué)完了機械制圖、機械制造工藝學(xué)、工程材料、機械設(shè)計、CAD/CAM等專業(yè)基礎(chǔ)課和主要專業(yè)課，又經(jīng)過了機械設(shè)計課程設(shè)計之后，進行的又一次實踐性環(huán)節(jié)，特別強調(diào)對機械制造工藝學(xué)和工程材料這兩門課程的運用，同時也有對刀具和切屑的部分知識的綜合。因此這是我們對以前所學(xué)各門課程的一次較為深入的綜合總復(fù)習(xí)，同時還要對相關(guān)課外知識進行查閱和學(xué)習(xí)，也是一次對我們實際運用知識解決問題能力的練習(xí)。并且，這次課程設(shè)計同樣也會用到以前的金工實習(xí)和認(rèn)知實習(xí)的相關(guān)知識，也可以說這是對兩次實習(xí)效果的一次檢驗。通過這次課程設(shè)計，將會鞏固對機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的理論知識，并初步學(xué)會自己完成制定簡單零件加工工藝規(guī)程。 這次的工藝規(guī)程課程設(shè)計，我的題目是總泵缸體的工藝規(guī)程設(shè)計。它是整個液壓系統(tǒng)的核心，作用是通過活塞的來回往復(fù)運動產(chǎn)生推動工作缸動作所需的油壓。希望通過對機油泵后蓋的加工工藝規(guī)程的設(shè)計，可以進一步學(xué)習(xí)《機械制造工藝學(xué)》并掌握簡單零件的加工工藝設(shè)計。雖然這是大學(xué)以來的第二次課程設(shè)計，但畢竟還是第一次接觸制造工藝設(shè)計，對知識掌握、熟悉程度以及綜合運用還會存在問題，因此在設(shè)計中難免會有考慮不周全或錯誤的地方，希望老師多多批評和指正。 目錄 一、課題說明 3 二、零件工藝分析 3 1、總泵缸體的用途 3 2、總泵缸體的技術(shù)要求 4 3、零件圖三視圖分析 5 三、工藝規(guī)程設(shè)計 7 1、選擇毛坯 7 2、基準(zhǔn)面選擇 7 （1）粗基準(zhǔn)的選擇 8 （2）精基準(zhǔn)的選擇 8 3、制定工藝路線 8 （1）可行性方案分析 8 4、機械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸確定 12 5、確定切削用量及基本工時（重要工序） 14 （1）粗車缸體右端面、倒角 14 （2）加工Φ22mm深孔 14 （3）加工M12X1.5-5H的螺紋孔 15 （4）銑凸臺面 15 （5）加工M22X1.5-5H的螺紋孔 16 （6）加工透孔Φ0.7mm、不透孔Φ3.5mm及Φ3.5mm的透孔 16 6、計算時間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑簡介 17 四、心得體會 17 五、參考資料 18 六、附件 18 一、課題說明 本次《機械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計，我做的題目是“總泵缸體工藝規(guī)程設(shè)計”。，材料為HT200，生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，其他要求及零件參數(shù)見二維零件圖，要求設(shè)計該總泵缸體的機械加工工藝規(guī)程，具體要求內(nèi)容為： （1）根據(jù)生產(chǎn)類型，對零件進行工藝分析； （2）選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖； （3）制訂零件的機械加工工藝過程，選擇工序加工設(shè)備及工藝裝備，確定各工序切削用量及工序尺寸，并計算工序的工時定額； （4）填寫工藝文件； （5）撰寫設(shè)計說明書； 二、零件工藝分析 1、總泵缸體的用途 下圖所示零件為總泵缸體。它是整個液壓系統(tǒng)的核心，作用是通過活塞的來回往復(fù)運動產(chǎn)生推動工作缸動作所需的油壓。該零件Φ3.5mm孔為進油孔，活塞運動過該位置時，完成充油過程，活塞繼續(xù)運動將油推向前方，擠壓出缸體，由于截面積差產(chǎn)生工作壓力。當(dāng)活塞回程時超過Φ3.5mm孔位時開始進油，旁邊小孔為空氣孔，方便進空氣。 2、總泵缸體的技術(shù)要求 本零件有兩組加工表面，他們之間有一定的定位要求。分析如下: (1)以Φ22mm孔為中心的技工表面 這組加工表面包括：一個Φ22mm和Φ18mm的階梯孔，還有一個Φ12.5mm的孔，和連接的M12X12.5-5H的螺紋孔，及兩個定位Φ10.5mm，锪孔1X90°及其他倒角、圓角。 (2)以M22X1.5-5H為中心的孔 這組加工表面包括：M22X1.5-5H的內(nèi)螺紋孔和兩個小孔Φ3.5mm，定位孔所在的擋板，級其他倒角、圓角。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： a）定位孔所在的擋板與中心軸線上的階梯孔的垂直度為0.1mm b）階梯孔圓柱度為0.01 c）定位孔的锪孔和通孔與基準(zhǔn)A的位置度為0.2 詳細(xì)的形狀位置公差等見下表 總泵缸體零件技術(shù)要求表 加工表面 尺寸及偏差(mm) 公差及精度等級 表面粗糙度Ra(μm) 形位公差/mm 總泵缸體左端面 20 IT9 3.2 總泵缸體端面 32 IT12 12.5 Φ22mm孔 22 IT7 0.8 0.01 Φ18mm孔 18 IT14 25 距底面12mm處端面 12 IT10 12.5 0.1 A 2xΦ10.5mm孔 10.5 IT14 25 Φ0.2 A Φ12.5mm孔 12.5 IT14 25 M12螺孔 22 IT5 1.6 30mm圓柱凸臺面 30 IT13 25 M22螺孔 12 IT5 3.2 M22螺孔底面 14 IT12 12.5 Φ0.7mm透孔 0.7 IT12 12.5 Φ3.5mm不透孔 3.5 IT12 12.5 Φ0.7/Φ3.5兩孔距離 14 IT13 技術(shù)要求： (1）逐漸不允許有疏松、縮孔、砂眼、及夾雜物等缺陷，鑄件硬度HBW170-241，并經(jīng)時效處理 (2)未注明的鑄造圓角R2-4，拔模角度1°30′ (3) Φ0.7mm，Φ3.5mm孔內(nèi)表面應(yīng)光滑，不得有飛邊毛刺 (4)非加工表面先刷洗清潔后涂漆 (5)材料HT200 3、零件圖三視圖分析 主視圖 左視圖 俯視圖 三、工藝規(guī)程設(shè)計 1、選擇毛坯 考慮到整體式加工，較廢材料，不經(jīng)濟，而零件為普通零件不受沖擊，故不宜選用鍛件，又因給出條件為大量生產(chǎn)，且輪廓尺寸規(guī)則，最終確定使用鑄件。可采用砂型鑄造，其中機器造型生產(chǎn)率較高、鑄件尺寸精度高、表面質(zhì)量與機械性能好，因而加工余量較小，適用于大批量生產(chǎn)。毛坯拔模斜度為1°30′ 2、基準(zhǔn)面選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確.合理，可以保證加工質(zhì)量。提高生產(chǎn)效率。否則，會影響生產(chǎn)。 （1）粗基準(zhǔn)的選擇 對于一般零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以不加工表面為粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對應(yīng)的位置為粗基準(zhǔn)），現(xiàn)選用Φ32的圓柱面為粗基準(zhǔn)，采用三抓自動定心卡盤定位，限制4個自由度。 （2）精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)選擇:考慮到保證零件的加工精度和裝夾方便,以肩胛面上兩孔和Φ22mm內(nèi)孔為精基準(zhǔn)。 3、制定工藝路線 （1）可行性方案分析 方案一： 1鑄造成型； 2時效處理； 3車右端面，倒角； 4鉆Φ22mm深孔和Φ18mm的孔； 5擴Φ22mm孔； 6車左端面； 7鉆左端Φ12.5mm； 8攻M12的螺紋孔； 9車12mm處端面； 10鉆2XΦ10.5孔、锪孔1X90°； 11銑凸臺面； 12鉆凸臺面孔； 13倒角，攻M22螺紋孔； 14粗銑M22螺孔底面 15鉆Φ0.7mm透孔與Φ3.5mm不透孔； 16鉆Φ3.5mm透孔； 17鉸、手鉸Φ22mm深孔； 18去毛刺； 19清洗； 19檢驗。 方案二： 1鑄造成型； 2時效處理； 3鉆Φ22mm深孔及Φ18mm的孔； 4擴Φ22mm深孔； 5車右端面及12mm處端面，倒角； 6車左端面； 7鉆左端Φ12.5mm； 8攻M12的螺紋孔； 9鉆2XΦ10.5孔、锪孔1X90°； 10銑凸臺面； 11鉆凸臺面孔； 12倒角，攻M22的螺紋孔； 13粗銑M22螺孔底面； 14鉆Φ0.7mm的透孔及Φ3.5mm不透孔； 15鉆Φ3.5mm透孔； 16鉸、手鉸Φ22mm深孔； 17去毛刺； 18清洗； 19檢驗。 通常情況下，在同時需要鉆孔和銑平面的時候，一般先洗平面，再加工孔。再綜合加工精度要求等各方面因素后，選擇方案一作為此次加工的最終方案。 根據(jù)零件的具體要求和各種加工方法所能夠達到的精度和粗糙度能力，以及各種機床的加工特點，查閱和參考《機械制造工藝學(xué)》和《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》等資料，可得到各加工面的加工方法（表1）和加工工藝工序安排（表2） 表1 各表面加工方法 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 總泵缸體左端面 IT12 3.2 粗車-半精車 總泵缸體右端面 IT12 12.5 粗車 Φ22mm孔 IT12 0.8 鉆、擴、鉸、手鉸 Φ18mm孔 IT12 25 鉆 2xΦ10.5mm孔 IT7 25 鉆 Φ12.5mm孔 IT12 25 鉆 M12螺孔 IT5 鉆—攻螺紋 30mm圓柱凸臺面 IT12 6.3 粗銑-半精銑 M22螺孔 IT5 鉆-攻螺紋 M22螺孔底面 IT12 12.5 粗銑 Φ0.7透孔/Φ3.5不透孔 IT12 鉆 Φ3.5孔 IT12 12.5 鉆 表2 制定的工藝過程卡 工序號 工序名稱 機床設(shè)備 刀具 量具 夾具 10 粗車缸體右端面、倒角 臥式車床CA6140 外圓車刀 游標(biāo)卡尺 三爪卡盤 20 鉆、擴Φ22mm孔、 鉆Φ18mm孔 立式鉆床Z525 錐柄擴孔鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 專用夾具 30 車缸體左端面 臥式車床CA6140 外圓車刀 游標(biāo)卡尺 三爪卡盤 40 鉆、攻螺紋M12 立式鉆床Z525 階梯麻花鉆、細(xì)柄機用絲錐 卡尺、塞規(guī) 專用夾具 50 車12mm處端面 臥式車床CA6140 外圓車刀 游標(biāo)卡尺 三爪卡盤 60 鉆2XΦ10.5mm孔、锪孔1X90 立式鉆床Z525 硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆、直柄錐面锪鉆 卡尺、塞規(guī) 專用夾具 70 銑圓柱凸臺端面 立式銑床X61 銑刀 游標(biāo)卡尺 專用夾具 80 鉆、粗?jǐn)U、攻螺紋M22 立式鉆床Z525 麻花鉆、細(xì)柄機用絲錐 卡尺、塞規(guī) 專用夾具 90 粗銑M22螺孔底面 立式銑床X61 銑刀 游標(biāo)卡尺 專用夾具 100 鉆Φ3.5mm透孔與不透孔 立式鉆床Z525 直柄短麻花鉆 卡尺、塞規(guī) 專用夾具 110 鉸、手鉸Φ22mm孔 立式鉆床Z525 鉸刀 卡尺、塞規(guī) 專用夾具 120 去毛刺 鉗工臺 平銼 130 清洗 清洗機 140 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 4、機械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸確定 總泵缸體，其材料為HT200。由于產(chǎn)品的形狀復(fù)雜，生產(chǎn)綱領(lǐng)是成批生產(chǎn)，所以毛坯為鑄造，根據(jù)原材料及加工工藝，分別確定各加工面的機械加工余量 主要面尺寸 零件尺寸（mm） 總余量（mm） 毛坯尺寸（mm） 公差CT（mm） 左右端面 133 3+3 139 2 肩胛面 10 3 13 1 凸臺面 30 3 33 1.5 工序尺寸： ①Φ22mm深孔： 鉆孔：Φ20mm 2Z=2mm 擴孔：Φ21.6mm 2Z=0.4mm 鉸孔：Φ21.9mm 2Z=0.1mm 手鉸：Φ22mm ②內(nèi)孔Φ18mm 鉆孔：Φ18mm ③端面孔Φ12.5mm及M12×12.5-5H 鉆孔：Φ10.5mm 2Z=2mm 攻螺紋：M12×12.5-5H 鉆孔：Φ12.5mm ④M22×1.5-5H 鉆孔：19mm 2Z=3mm 攻螺紋：M22×1.5-5H 鉆孔：Φ22mm ⑤透孔Φ3.5mm 鉆孔：Φ2mm 2Z=1.5mm 擴孔：Φ3.5mm ⑥不透孔Φ3.5mm和Φ0.7mm孔 鉆孔：Φ0.7mm 鉆孔：Φ3.5mm ⑦兩個孔Φ10.5mm锪孔1×90° 鉆孔：Φ10 mm 2Z=0.5mm 鉆孔：Φ10.5mm 據(jù)此得到零件的毛坯圖： 毛坯圖（左視圖） 5、確定切削用量及基本工時（重要工序） （1）粗車缸體右端面、倒角 機床：臥式車床CA6140 刀具：硬質(zhì)合金鋼外圓車刀YG6 加工余量：本道工序加工總余量為3mm：第一刀加工余量2mm，第二刀1mm 查《切屑用量簡明手冊》P9表1-4，取加工進給量f=0.3mm/r 由《機械加工工藝手冊》，取粗車的主軸轉(zhuǎn)速為600r/min 查《切屑用量簡明手冊》P30表1-26得入切量和超切量之和為2.7mm 則第一刀時間：tj1=（2.7+32）/（0.3X600）=11.67s 第二刀時間：tj2=（2.7+32）/（0.3X600）=11.67s （2）加工Φ22mm深孔 該孔先深鉆頭鉆孔，再擴孔，最后經(jīng)鉸-手鉸 由《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》查得擴孔、鉸孔、手鉸的加工余量分別為1.6mm、0.3mm、0.1mm，鉆孔到Φ20mm 機床：立式鉆床Z525 刀具：錐柄擴孔鉆、鉸刀 鉆孔時： 查《切屑用量簡明手冊》P50表2-7，取加工進給量f=0.5mm/r，用插入法求的鉆孔的切削速度v=28.05m/min。由此算轉(zhuǎn)速為： n=1000v/3.14D=1000X28.05/3.14X20=446.7r/min 按機床的實際轉(zhuǎn)速取n=720r/min，則實際切削速度為： V=3.14Dn/1000=3.14x20x720/1000=45.2m/min 查《切屑用量簡明手冊》P30表1-26得入切量和超切量之和為8mm 則基本時間：tj1=（112.5+8）/（0.5X720）=20.08s 鉸孔時： 查《切屑用量簡明手冊》P65表2-24，取加工進給量f=0.4mm/r，用插入法求的鉆孔的切削速度v=5m/min，由此算轉(zhuǎn)速為：n=1000v/3.14D=1000X5/（3.14X21.6）=73.72r/min,查《切屑用量簡明手冊》P79表2-35取n=97r/min，v=6.59m/min 查《切屑用量簡明手冊》P30表1-26得入切量和超切量之和為8mm 則基本時間: tj2=(112.5+8)/（0.4x97）=3min。 （3）加工M12X1.5-5H的螺紋孔 先鉆Φ10.5的孔，再攻螺紋孔 由《機械加工工藝手冊》，取進給量f=0.3mm/r、鉆孔的切削速度v=27.42m/min， 由此算轉(zhuǎn)速為： n=1000v/3.14D=1000X27.42/3.14X10.5=831.7r/min 按機床的實際轉(zhuǎn)速取n=800r/min，則實際切削速度為： V=3.14Dn/1000=3.14x10.5x800/1000=26.4m/min 則基本時間：tj1=（12+8）/（0.3X800）=5s。 由《機械加工工藝手冊》，取攻螺紋的切削速度v=20m/min。由此算轉(zhuǎn)速為： n=1000v/3.14D=1000X20/3.14X12=530.8r/min 按機床的實際轉(zhuǎn)速取n=300r/min，則實際切削速度為： V=3.14Dn/1000=3.14x12x300/1000=11.3m/min 則基本時間：tj2=（12+8）/（0.3X300）=13s。 （4）銑凸臺面 機床：臥式銑床X61 刀具：硬質(zhì)合金端面銑刀 凸臺面由粗銑、精銑兩次加工完成，由《切削余量手冊》，取精加工余量 為1mm，故其粗加工余量為2mm。由《機械加工工藝手冊》，取粗銑進給量f=0.5m/r，取精銑進給量f=0.2mm/r。由《機械加工工藝手冊》，取粗、精加工的主軸轉(zhuǎn)速分別為490r/min和725r/min。故相應(yīng)的切削速度分別為： V粗=3.14Dn/1000=3.14x20x490/1000=308m/min V精=3.14Dn/1000=3.14x20x725/1000=45.53m/min 查《切屑用量簡明手冊》P106表3-25得入切量和超切量之和為60mm 則基本時間：tj1=（60+32）/（0.5X490）=22.5s。 則基本時間：tj2=（60+32）/（0.2X725）=38.1s。 （5）加工M22X1.5-5H的螺紋孔 先鉆Φ19.5的孔，再攻螺紋孔 由《機械加工工藝手冊》，取進給量f=0.3mm/r、鉆孔的切削速度v=27.42m/min， 由此算轉(zhuǎn)速為： n=1000v/3.14D=1000X27.42/3.14X19.5=447.8r/min 按機床的實際轉(zhuǎn)速取n=600r/min，則實際切削速度為： V=3.14Dn/1000=3.14x19.5x600/1000=36.8m/min 則基本時間：tj1=（12+8）/（0.3X600）=6.7s。 由《機械加工工藝手冊》，取攻螺紋的切削速度v=20m/min。由此算轉(zhuǎn)速為： n=1000v/3.14D=1000X20/3.14X22=289.5r/min 按機床的實際轉(zhuǎn)速取n=300r/min，則實際切削速度為： V=3.14Dn/1000=3.14x22x300/1000=20.7m/min 則基本時間：tj2=（12+8）/（0.3X300）=13.3s。 （6）加工透孔Φ0.7mm、不透孔Φ3.5mm及Φ3.5mm的透孔 由《機械加工工藝手冊》，取進給量f=0.3mm/r、鉆孔的切削速度v= 12.42m/min， 由此算轉(zhuǎn)速為： n=1000v/3.14D=1000X12.42/3.14X3.5=1130r/min 按機床的實際轉(zhuǎn)速取n=1000r/min，則實際切削速度為： V=3.14Dn/1000=3.14x3.5x1000/1000=10.99m/min 則基本時間：tj1=（5+8）/（0.3X1000）=2.6s。 Tj2=（3+8）/（0.3X1000）=2.2s。 6、計算時間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑簡介 單件時間的計算公式為： T單件=tj+t輔+t布置+t休 由于生產(chǎn)批量為中批量，所以時間定額為： T定額≈T單件 本次設(shè)計沒有具體計算輔助時間t輔、布置工作地點時間t布置和休息和生理需要時間t休，在中批量生產(chǎn)中，輔助時間t輔可按基本時間的百分比進行估算，并在實際中修改，使之趨于合理。基本時間tj和輔助時間t輔總和稱為操作時間，布置工作地點時間t布置一般按操作時間的2%~7%來計算，休息和生理需要時間t休一般按操作時間的2%來計算。另外，由于生產(chǎn)批量為中批量，故忽略了準(zhǔn)備與終結(jié)時間t準(zhǔn)結(jié)。 為了提高生產(chǎn)率，必須盡量減少時間定額，由于此處加工工藝已確定，故不能再減少基本時間，應(yīng)從以下三方面著手來減少時間定額以提高生產(chǎn)效率： （1）減少輔助時間和輔助時間與基本時間重疊； （2）減少布置工作地點時間； （3）減少準(zhǔn)備于終結(jié)時間。 四、心得體會 在做本次課程設(shè)計的過程中，我深深的體會到：任何一個機械零件的工藝設(shè)計，都需要設(shè)計人員對零件進行仔細(xì)認(rèn)真的分析，特別是有特殊形狀、位置或表面粗糙度要求的地方，更是需要認(rèn)真分析查閱相關(guān)資料以確定其加工順序和加工方法。由于次級拿到課題的時間比較靠后，拿到課題后，我就急于設(shè)計加工工藝，忽略了對零件圖的認(rèn)真分析，導(dǎo)致設(shè)計過程中出了很多錯誤。后來還是回頭認(rèn)真分析零件圖，找出當(dāng)初忽略的地方，重新進行設(shè)計。而且由于是第一次進行零件加工工藝的設(shè)計，對各種加工方法不是很熟悉，需要查閱各方面資料，同時認(rèn)真復(fù)習(xí)學(xué)過的《機械制造工藝學(xué)》《互換性測量》《機械工程材料》以及《熱加工工藝基礎(chǔ)》等課程。 通過此次設(shè)計，我進一步鞏固了機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的理論知識，并初步學(xué)會自己完成制定簡單零件加工工藝規(guī)程。當(dāng)然，因為是第一次做加工工藝的課程設(shè)計，其中難免會出很多錯誤，還望指導(dǎo)老師多多批評指正。 五、參考資料 《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》 張耀宸主編，馬占永 副主編 《機械加工工藝設(shè)計員手冊》陳宏均 主編 《機械制造工藝學(xué)》第2版，清華大學(xué) 王先逵 主編 《機械工程材料》第3版，西安交通大學(xué) 沈蓮 主編 《互換性測量》華中科技大學(xué)出版社 李軍 主編 《熱加工工藝基礎(chǔ)》第二版，清華大學(xué)金屬工藝教研室編 《切削用量簡明手冊》 《機械加工工藝手冊》第二卷 六、附件 附件1:零件圖（CAD） 附件2：工序卡 附件3：毛坯圖