泵体零件的加工工艺和工装设计

2016 届本科生毕业设计 论文分类号： TH162 题目：泵体零件的加工工艺和工装设计姓 名： 董冰港 学 号： 2012081010 系 (院) ： 机械与电子工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名： 刘 浩 窦召领 指导教师职称： 助 教 讲 师 2016 年 03 月 1 日摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。泵体零件上往往都有各种不同用途和不同精度的孔需要加工。泵体零件的工艺规程及钻攻 的工装夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用2-10M夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺； 切削用量； 夹紧； 定位； 误差ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and the various knowledge.Pump body parts are usually different purposes and accuracy of the hole machining. The reduction gear box body components technological process and the processing 2-10Mhole jig design includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is deciding each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locating the part, clamping the part, guiding the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when producing, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: Craft; Cutting specifications; Clamp; Localization; Error目 录绪论 .11.1 国内外研究现状 .11.2 机械加工工艺的概述 .11.3 机床夹具概述 .21.3.1 机床夹具的功能 .21.3.2 机床夹具在机械加工中的作用 .22 零件的分析 .42.1 零件的作用 .42.2 零件的工艺分析 .43 工艺规程设计 .63.1 确定毛坯的制造形式 .63.2 毛坯的设计 .63.3 基面的选择 .73.4 制定工艺路线 .73.5 机械加工余量的确定 .83.6 确定切削用量及基本工时 .84 夹具设计 .154.1 问题提出 .154.2 定位基准的选择 .154.3 定位元件的设计 .154.4 切削力和夹紧力的计算 .154.5 定位误差分析 .164.6 夹具设计及简要操作说明 .16结束语 .18参考文献 .19致 谢 .20宿州学院本科生毕业设计 泵体零件的加工工艺和工装设计1绪论1.1 国内外研究现状机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。随着科学技术的快速发展和市场竞争日益激烈，尽管我国将大量的财力和人力投入到了机械制造方面，但是其水平与发达国家仍有着较大的差距。我们的生活离不开制造业。因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某种意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。在现代制造业的发展中，机械加工过程越来越柔性化，现代机床夹具的发展方向：标准化、精密化、高效化、柔性化。夹具的使用可以有效的保证加工质量，提高生产效率，降低生产成本，扩大机床的工艺范围，减轻工人劳动强度，保证安全生产等。随着现代科学的快速发展，加工控制和测量技术在不断进步，国外先进的制造工艺是将泵体和泵盖分别加工，然后组合到一起进行产品的总装，在保证精度的前提下，大大提高了加工效率，降低了成本。考虑到机械加工工艺安排及夹具的使用在泵体的生产中直接影响到其加工质量和生产效率等，所以研究泵体的机械加工工艺及夹具设计的课题有着十分重要的意义。在大型泵体部件的加工工艺中，采用先进的设备、工装和检测手段确保产品质量，是泵行业不断追求工艺技术创新和突破的努力方向。1.2 机械加工工艺的概述制造工艺是制造技术的灵魂、核心和关键，是生产中最活跃的因素。其过程是采用金属切削刀具或磨具及其他加工方法来加工工件，使工件达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，从而生产出合格的零件。当代机械制造业主要采用单件生产、多品种/小批量和重复大批量生产等多种方式。目前采用 CAPP 编制工艺很普遍，成组工序允许采用同一设备和工艺装置，以及相同或相近的机床调整方式来加工工全组零件。机械制造工艺目前在我国还处于发展阶段，在机械制造过程中已经有先进的工艺得到应用。上世纪 80 年代，现代机械制造工艺被提出，其实最初还是纯手工操作，后来才被机械代替，这样劳动强度得到了降低，整个生产效率和产品的质量得到了提高。随着人类历史的发展机械制造也在发生着变化，人类第一次使用工具，也就是原始社会的石器工具，后来人们为了满足需要，土器、铜器、铁器工具陆续被发明出来，但是这些工具科技含量不高，制造工艺非常简单，随着机械制造工艺的改进和生产力的提升，机械制造工艺也得到了发展，不再仅仅是满足基本生活需要，宿州学院本科生毕业设计 泵体零件的加工工艺和工装设计2而是向工业、艺术、文化等方面发展，从而促进了人类物质文明的提高。1.3 机床夹具概述在机床上对工件进行加工时，为了保证加工表面相对其他表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在机床上占有准确的位置，并在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一准确位置不变。前者称为工件的定位，后者称为工件的夹紧，这一整个过程统称为工件的装夹。而在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具。它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作，它是随着机械加工技术发展的。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的 85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。因此适用于这类生产特点的通用可调夹具，组合夹具，成组夹具等应运而生。现代机床夹具也正朝着精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面的方向发展。1.3.1 机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 （1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。 2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。 （1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 （2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。宿州学院本科生毕业设计 泵体零件的加工工艺和工装设计3导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。1.3.2 机床夹具在机械加工中的作用工件的装夹可根据工件加工的不同技术要求，采取先定位后夹紧或在夹紧过程中同时实现定位两种方式，其目的都是为了保证工件在加工时相对刀具及切削成形运动（通常由机床所提供）具有准确的位置。然而，在不同的生产条件下，应该有不同的侧重点。夹具设计时应该综合考虑加工的技术要求、生产成本和工人操作方面的要求，以达到预期的效果。在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有以下六个方面：1保证精度 用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使用夹具，并且它还是全面质量管理的一个环节。夹具能保证加工精度的原因是由于工件在夹具中的位置和夹具对刀具、机床的切削成形运动的位置被确定，所以工件在加工中的正确位置得到保证，从而夹具能满足工件的加工精度要求。 2提高劳动生产率 使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。 3改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度，保证安全生产。 4降低生产成本 在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。 5保证工艺纪律 在生产过程中使用夹具，可确保生产周期、生产调度等工艺秩序。例如，夹具设计往往也是工程技术人员解决高难度零件加工的主要工艺手段之一。 6扩大机床工艺范围 这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施。如在车床上拉削、深孔加工等，也可用夹具装夹以加工较复杂的成形面。宿州学院本科生毕业设计 泵体零件的加工工艺和工装设计42 零件的分析2.1 零件的作用图 1 泵体零件图如图 1 所示，该类零件是一种泵体。泵体是一种泵的外壳零件，在泵中具有密封，定位，紧固的作用，这个零件从零件图上可以看出，零件尺寸较大，孔系位置精度较高，泵体类零件是机器及其部件的基础件，它将机器及其部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运动。因此，泵体的加工质量不仅影响其装配精度及运动精度，而且影响到机器的工作精度、使用性能和寿命。其主要特点：形状复杂、壁薄且不均匀，呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。一般中型机床制造厂用于泵体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工 。15%202.2 零件的工艺分析对于泵体零件的加工，难度主要在于如何定位工件使得孔的加工质量得到保证。宿州学院本科生毕业设计 泵体零件的加工工艺和工装设计5该泵体的主要加工表面是平面和孔，由于泵体的尺寸不大、刚性较好，所以平面加工一般没有困难。只是由于考虑到要尽可能减少装配时的刮研劳动量，因此对平面加工的精度和粗糙度要求较高。该泵体有两组加工面，它们分别有位置度要求。这二组加工面分别为：1. 以 孔为基准的加工面，这个主要是 面和 面对应的面，37.545104510孔，2 个 配作孔，由于配作孔的要求是为了提高装配时的精度，而且一般410做法是可以事先加工好一件工件，另一件待装好后以前一件为准加工，因此在下面的计算中将不计算制作配作孔的切削工时。2. 以 面为基准的加工面，这组加工面包括： 孔， 孔，45 37.540螺纹孔。因为镗 孔的时候与镗 孔所用机床和工步相同，其选107MH4037.5择的定位基准也一样，在下面的工时计算中，其计算过程与 孔的过程相同，因.此将省略其工步且不计算镗 孔所用工时。由于在整个加工工艺过程中，对于加工 螺纹孔是更具有难度的，2107MH因此本次设计只针对加工该螺纹孔过程中而进行夹具设计，这样更有利于基准面的选取，从而使得螺纹孔的加工质量得到保证。而且泵体类零件的加工顺序总是先加工平面再加工孔系，先加工主要表面再加工次要表面，由此才能更好的达到零件图对孔系精度的要求。由于泵体是加工要求较高的基准件，又是形状复杂的铸件，必须消除内应力，防止加工和装配以后产生变形，所以在工艺安排中，合理的安排时效处理工序，更有利于保证被加工工件的质量。宿州学院本科