数控加工工艺与编程课程设计
设计题目：机油泵体的加工
学 校: 广西科技大学（筹） 院 别: 机械工程学院 班 别: 机自Y094 学 号: 200900104078 姓 名: 伍志成 指导教师: 唐清春
2012年6月17号
目 录
一、序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 二、零件的工艺分析及生产类型的确定„„„„„„„„„2
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1零件的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2零件的生产类型„„„„„„„„„„„„„„„„„2 三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图„„„„„„„3 1选择毛坯„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2确定机械加工余量„„„„„„„„„„„„„„„„3 3确定毛坯尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 4设计毛坯„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 四、选择加工方法，制定工艺路线„„„„„„„„„„„4 1定位基准的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2零件表面加工方法的选择„„„„„„„„„„„„„4 3制定工艺路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 五、工序设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 1选择加工设备与工艺装备„„„„„„„„„„„„„6 2确定工序6尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„6 六、夹具设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 1定位方案 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 2夹紧机构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 3夹具与机床连接元件 „„„„„„„„„„„„„„11 4夹具体模型的建立 „„„„„„„„„„„„„„„11 七、编程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 八、设计总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 九、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
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序言
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。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。
由于所学的知识所限，考虑的不够全面，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教，提出您宝贵的建议。
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1零件的工艺分析及生产类型的确定
1.1零件的工艺分析
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。如图所示，零件是材料为HT200的铸件，尺寸长×宽×高为147mm×41mm×93.02mm，零件要加工的内容有平面，孔，螺纹。尺寸精度最高为0.04，表面粗糙度最高为Ra3.2，该零件加工内容有平面切削、钻孔、铰孔、镗孔、攻螺纹等加工工序。各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。
1.2零件的生产类型
零件的生产纲领：大批量生产。
2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图
1.2毛坯模型的建立
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2.2选择毛坯
该零件材料为HT200，零件结构比较简单，生产类型为中批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用机器铸造成形，以提高生产效率。
2.3确定机械加工余量
根据铸件的材料和铸造方法确定毛坯铸件典型的机械加工余量等级表，然后查取铸件的机械加工余量表得；左端面的单边余量在厚度方向为1.4mm，右端面的单边余量在厚度方向为1.4mm；底面的加工余量为1.4mm；两侧凸台的单边加工余量为1.4mm；Φ67的孔的单面余量查表得0.7mm。
2.4设计毛坯
（1）确定毛坯尺寸
毛坯尺寸为零件的尺寸加上所查得的加工余量值。 （2）确定圆角半径
径为R3～R5。 （3）确定拔模斜度
查表得：拔模斜度为5° （4）确定分模位置
选择在主视图中距左端面处的平面为分模面。
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需要加工的和不需要加工的过度表面处圆角半径为R=2mm；其余的圆角半
3选择加工方法，制定工艺路线
3.1选择机床类型
X50A立式铣床、TX6数控机床、Z525组合钻床。
3.1定位基准的选择
（1）粗基准的选择：按基准的选择原则，当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作为粗基准。现以零件的左端面为加工的定位粗基准。
（2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择Φ67孔为精基准。
3.2加工顺序的安排
（1）基准先行：以零件的右端面为粗基准加工零件的底面。
（2）先粗后精：对零件的左右端面和精度要求高的孔先进行粗加工，然后进行半精加工。
（3）先主后次：先加工零件主要的零件表面和加工精度要求比较高的孔
（4）先面后孔：先加工平面，再以平面定位加工孔，能保证平面和孔的相对位置精度，有利于孔加工的刀具引正。
3.3零件表面加工方法的选择
（1）泵体的底面：表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗铣。 （2）泵体的右端面：表面粗糙度为Ra3.2，需进行半精铣。 （3）泵体两侧的凸台：表面粗糙度为Ra12.5，需进行半精铣。
（4）Φ67的孔：公差等级为IT7，内表面粗糙度为Ra3.2，由于改孔在铸造是
已经铸出来了，所以需要先进行粗镗，再进行半精镗，可达到7级精度。
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（5）泵体的左端面：表面粗糙度为Ra3.2，且要与孔Φ67的轴线保证垂直度，需先进行粗铣，再进行半精铣。
（6）Φ22的孔：公差等级为IT7，内表面粗糙度为Ra3.2，与孔Φ67要满足同轴度，所以要以孔Φ67为定位基准，需先钻，再粗铰——精铰可达到要求。 （7）底座上两个Φ17的孔：表面粗糙度为Ra25，需用平底锪钻。 （8）右端面上四个M6的螺纹孔：先钻孔，再用丝锥攻螺纹。 （9）右端面上的两个销孔：钻孔。 （10）1X45°倒角：倒角刀铣削。
3.3制定工艺路线
工序1：以右端面为粗基准，粗铣泵体底面。
工序2：以底面为定位基准，粗铣泵体的右端面，再进行半精铣。 工序3：以底面为定位基准，镗-半精镗Φ67的孔。 工序4：先钻孔，再用丝锥攻4个M6的螺纹孔。 工序5：钻2个Φ4的销孔。
工序6：以底面为定位基准，粗铣-半精铣泵体的左端面粗。 工序7：钻孔-粗铰-倒角-精铰Φ22的孔。
工序8：以底面为定位基准，粗铣泵体两侧的凸台。 工序9：以右端面为定位基准，钻底座上两个Φ17的孔。 工序10：清洗
工序11：箱体非加工表面涂防锈漆 工序12：终检。
4工序设计
4.1选择加工设备与工艺装备
工序号 设备 工序1 工序2 X50A立式铣床 TX6数控铣床 工 艺 装 备 高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具 高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具 工序3 工序4 工序5 工序6 工序7 工序8 工序9 工序10 工序11 工序11 TX6数控铣床 TX6数控铣床 TX6数控铣床 TX6数控铣床 TX6数控铣床 X50A立式铣床 Z525组合钻床 清洗 喷漆 终检 高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具 高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具 镗刀、内径千分尺、专用夹具 麻花钻、内径千分尺、专用夹具 麻花钻、游标卡尺、专用夹具 平底锪钻、游标卡尺、专用夹具 平底锪钻、游标卡尺、专用夹具 清洗机 喷胶机 塞规、百分表、卡尺等 8
4.2确定切削参数
工序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 加工内容 铣底面 铣右端面 镗孔 攻螺纹 钻孔 铣左端面 钻孔 铣凸台 钻孔 刀具规格 主轴转速 r/min Φ60端铣刀 Φ30端铣刀 镗刀 Φ6丝锥 Φ4麻花钻 Φ30端铣刀 Φ22的钻头 Φ60端铣刀 Φ17平底锪钻 进给速度 mm/min 4.2确定工序尺寸（工序6）
由表2-28可查得，孔Φ22mm的精铰余量Z精铰=0.05mm；粗铰余量
Z粗铰=0.1mm，查表可依次确定各工步尺寸的加工精度等级为，精铰：IT7；粗铰：IT10；钻：IT12；根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.015mm；粗铰：0.058mm
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5确定切削用量及基本时间（工序6）
5.1切削用量的计算 （1）钻孔工步
①被吃刀量的确定 取ap=14.85mm。
②进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。 ③切削速度的计算 由表5-22，按工件材料为HT200的条件选取，切削速度v可取为22m/min。由公式n=1000v/πd可求得该工序钻头转速n=467.09r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=545r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际钻削速度v=nπd/1000=25.67m/min.
(2)粗铰工步
①被吃刀量的确定 取ap=0.1mm。
②进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.80mm/r。 ③切削速度的计算 由表5-31，切削速度v可取为2m/min。由公式n=1000v/πd可求得该工序铰刀转速n=42.46 r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=97r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度v=nπd/1000=4.57m/min. (3)精铰工步
①被吃刀量的确定 取ap=0.05mm。
②进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.60mm/r。 ③切削速度的计算 由表5-31，切削速度v可取为6m/min。由公式n=1000v/πd可求得该工序铰刀转速n=127.4 r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=140r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度v=nπd/1000=6.594m/min.
6夹具设计
6.1定位方案
夹具1
工件以一端面和Φ67孔为定位基准，采用平面和实体圆柱组合定位方案，在定位平面及实体圆柱的圆柱面上定位，其中平面限制X和Y方向的转动以及
共限制了5个自由度。
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Z方向的平移3个自由度，实体圆柱销限制了Y和Z方向上的平移2个自由度，
定位误差的计算：由于定位基准与工序基准一致，所以基准不重合误差Δ
H7b为0。由于实体与泵体Φ67孔的配合为，所以定为基准孔与定位销间的最
h7小间隙ΔS为0。查公差数值表的IT7=0.03mm。参考指导书表8-13的计算公式得总的定位误差dw=TD+Td+ΔS=0.03+0.03+0=0.06mm。 夹具2
工件以底面和Φ8的螺栓为定位基准，采用平面和螺栓组合定位方案，在定位平面及实体螺纹的圆柱面上定位，其中平面限制X和Y方向的转动以及Z方向的平移3个自由度，螺栓销限制了X和Y方向上的平移2个自由度，共限制了5个自由度。
6.2夹紧机构
根据生产纲领的要求，需要大批量生产，为了提高生产效率，夹具1采用压板夹紧方案，避免在切削力的作用下产生转动和震动，并在夹板和夹具体之间设计销联接，零件更加容易装拆。夹具2采用螺栓连接夹紧。定位基面体和家具体凹槽之间各设计了倒角，装配时容易导向。并采用支承钉承受切削力的作用，避免零件切削时定位螺钉承受切削力作用。
6.3夹具与机床连接元件
在夹具体上的两侧设计U型口，便于夹具体和机床连接。
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6.4夹具体模型的建立
专用夹具1装配体三维效果图
专用夹具2装配体三维效果图
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夹具1定位元件三维效果图
夹具2定位元件三维效果图
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7编程
工序2和工序3编程 铣右端面
O0001
N010 G21 G80 G40 G49 G69 N020 G91 G28 G00 Z0 N030 G28 G00 X0 Y0
N040 T01 （φ30端铣刀）
N050 G54 G90 G00 X100 Y100 Z200 N060 G00 Z50 H01
N070 M03 S400 F320 M08 N080 G00 X70 Y95 N090 G00 Z0.4 N100 M98 P0002 N110 G00 Z50 N120 G00 X70 Y95
N130 M98 P0002 半精铣 N140 G49 G00 Z30 N150 M05 M09
N160 G91 G28 G00 Z0 N170 G28 X0 Y0 N180 M30
子程序： O0002 N010 G01 X-70 N020 Y75 N030 X100 N040 Y55 N050 X-100 N060 Y35 N070 X100 N080 Y13 N090 X-100 N100 M99
换镗刀(粗镗孔)
N010 G54 G90 G00 X100 Y100 Z200 N020 G43 G00 Z10 H01 N030 M03 S400 M08 N040 G00 X0 Y56.52 N050 G76 Z-25 R3
N060 M05 M08
N070 G49 G00 Z50 N080 G91 G28 G00 Z0 N090 G28 X0 Y0 N100 M30
换刀，半精镗
N010 G54 G90 G00 X100 Y100 Z200 N020 G43 G00 Z10 H01 N030 M03 S500 M08 N040 G00 X0 Y56.52 N050 G76 N060 M05 M09
N070 G49 G00 Z50 N080 G91 G28 G00 Z0 N090 G28 X0 Y0 N100 M30
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8设计体会
在这次设计中，我明确设计目的，综合应用了所学专业知识,培养了自主将理论与实际结合起来锻炼了自己分析实际问题、解决问题的能力，在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺和工序安排的问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备。
在本次课程设计中，我参考了很多文献，在获取我所要的知识的同时又学到了很多其它方面的知识。由于这次设计全部的图纸都是用电脑绘制，因此，我的制图能力又有了一定的提高，而且在设计的过程中，我运用了Pro/ENGINEER软件把我所设计的专用夹具的三维模型做了出来，并做了运动过程的仿真。然而设计过程中,我也遇到了很多的困难,出现过很多的错误,但是这并没有影响到我学习知识的积极性。经过这次课程设计,我对自己更有了信心。我相信一切问题都会有解决的办法，同时通过这次设计为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。
在本次课程设计过程中，我的指导教师老师给了我很大的帮助，在各个环节都给予我理论的指导，在这里我要感谢我的指导老师。
9参考文献
（1）曾淑畅主编 《机械制造工艺及计算机辅助工艺设计》 高等教育出版社 （2）杨叔子主编 《机械加工工艺师手册》 机械工业出版社 （3）华楚生主编 《机械制造技术基础》 重庆大学出版社
（3）韩荣第主编 《金属切削原理与刀具》 哈尔滨工业大学出版社 （3）杨建明主编 《数控加工工艺与编程》 北京理工大学出版社 （3）廖念钊等编著 《互换性与技术测量》 中国计量出版社
（3）黄云林等编著 《数控铣床编程实例精粹》 化学工业出版社
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