密封圈定位套零件的机械加工夹具设计说明书

机电及自动化学院专业课程综合设计说明书设计题目：“密封圈定位套”钻孔夹具设计 姓 名： 刘玉强 学 号： 0911116030 班 级： 机械电子 2 班 级 别： 2009 级 指导教师： 刘晓梅 2012 年 12 月 22 日前言夹具设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。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。1. 运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得的实际只是，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。2. 培养结构设计能力，掌握结构设计的方法和步骤3. 学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确的解决一个零件在加工中的加工基准的选择、定位、夹紧、加工方法选择以及合理安排工艺路线，保证零件的加工质量。4. 进一步培养机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本技能。对我而言，此次课程设计是一次难得的实践性环节，是对所学理论知识的又一次更系统更全面的应用、巩固与深化。从中锻炼着我们的分析问题，解决问题的能力。尤其对于机械制造方向的学生，为了更好的接触真正的生产加工，步入社会，这次设计是个很好的锻炼机会。编者2012-10-9机电 2 班 密封圈定位套夹具设计 刘玉强 09111160303勤学以静，厚载养德！目 录一设计课题及任务要求4二密封圈定位套的分析 41. 零件分析 41-1 零件的作用 41-2 零件的工艺分析 51-3 确定零件的生产类型 52. 确定毛坯类型和毛坯尺寸52-1 选择毛坯 52-2 确定毛坯的的尺寸公差和机械加工余量 53. 工艺规程设计63-1 定位基准的选择63-2 拟定工艺路线63-3 加工设备及工艺装备的选用83-4 加工余量、工序尺寸和公差的确定93-5 切削用量的计算113-6 时间定额的计算11三、夹具设计111.方案的选择112. 夹紧元件及动力装置确定123. 钻套、衬套及夹具体零件的选择124.夹具体中夹紧零件的选择14四、定位误差分析14五、公差配合的选用16六、切削力的计算与夹紧力分析16七、设计小结17四参考文献17五. 附件 17机电 2 班 密封圈定位套夹具设计 刘玉强 09111160304勤学以静，厚载养德！一设计课题及任务要求：密封圈定位套钻孔 313 夹具设计图 1 定位套工序图机电 2 班 密封圈定位套夹具设计 刘玉强 09111160305勤学以静，厚载养德！二密封圈定位套的分析:1. 零件分析:1-1零件的作用：密封圈定位套是机械密封装置中的一个重要零件，它的外圈有凹凸结构，内圈端面凸出一部分保证轴向定位要求。两者都可以作为密封圈的辅助元件达到定位密封圈，保证密封工作稳定的要求。1-2零件的工艺分析：由零件图可知，其材料为 HT200。该材料具有一定的强度、耐磨性、耐热性及减震性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。该零件的主要加工面为内孔和外圆周面。同时与其他零件有配合要求。因此价格精度较高。直径为 180mm 的外圆面形状较复杂呈凹凸结构，与直径为160mm 的结果类似，它们都有同轴度要求，且都为 0.025mm。该处直接影响零件的密封性能。因此加工时，凹凸部分同时加工。直径为 130mm 和 90mm 的孔因为与其它零件也有配合要求，同时表面粗糙度要求也较高，因此需要精度较高的机床加工。其余表明加工精度要求均较低，不需要高精度机床加工，通过车或铣削，钻床的粗加工就可以达到要求。1-3. 确定零件的的生产类型：根据所给已知条件，零件按中等批量到大批量生产的情况设计工艺过程。2. 确定毛坯类型和毛坯尺寸：2-1. 选择毛坯：根据零件材料 HT200 确定毛坯为铸件。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。又由于箱体零件的内孔需铸出，故还应该安放型芯。此外根据要求材料不能有疏松、夹渣等缺陷。为了消除残余应力，铸造后应安排人工时效。2-2. 确定毛坯尺寸和加工余量。在工艺过程设计时，确定加工总余量（毛坯余量）的方法有两种。一种是根据表面各工序加工总余量确定；另一种是直接根据毛坯的类型和加工方法确定。这里用第二种方法。1）铸件尺寸公差等级：有手册表 2.7（GB/T 6414-1999）查得铸件尺寸公差等级为 CT10 级，选用铸件错箱为 1.0mm。2）铸件机械加工余量：加工余量由精到粗分为 A.B.C.E.F.G.H.J 和 K 共 10 级，对成批和大量生产的铸件加工余量由资料表 2.8 查得为 G 级。查资料各表面的总余量见下表 1。表 1 各加工表面总余量加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 定位套左端面 220 G 5机电 2 班 密封圈定位套夹具设计 刘玉强 09111160306勤学以静，厚载养德！直径 260mm 右断面 20 G 3.5直径 180mm 右端面 40 H 3.5直径 165mm 左端面 40 H 3.5定位套右端面 220 G 5直径 260mm 外圆周 222 G 4直径 180mm 外圆周 180 G 4直径 160mm 外圆周 160 G 3直径 165mm 外圆周 165 G 4直径 90mm 内孔表面 90 G 2.5直径 130mm 内孔表面 130 G 33. 工艺规程设计：3-1 定位基准的选择：定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1）精基准的选择：密封圈定位套 130 的轴线是凹凸部分的设计基准，左端面是左边凹凸部分及内孔退刀槽的设计基准。选用定位套 130 的轴线及左端面作为左半部分加工面的精基准。选用 130 的轴线及定位套右端面作为右半部分加工面的精基准，实现了设计基准和工艺基准的重合。保证了被加工面的同轴度要求。2）粗基准的选择：选择定位套的 260 的外圆面和右端面作粗基准。采用 260 的外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀，采用定位套右端面作粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。3-2 拟定工艺路线：工艺路线的的拟定是制订工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分加工阶段、决定工序的集中与分散、加工顺序的安排以及热处理、检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等） 。它不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1）表面加工方法的确定：根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查资料表 2.25 平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；查表 2.24 圆周加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定各表面的加工方法，如表 2 和表 3 所示：表 2 密封圈定位套各表面加工方案 1加工表面 尺寸精度等级表面粗糙度加工方案 备注定位套右端面IT12 Ra12.5 铣削定位套左端 IT12 Ra12.5 铣削机电 2 班 密封圈定位套夹具设计 刘玉强 09111160307勤学以静，厚载养德！面260 圆周面 IT13 Ra12.5 粗车3x13 孔 IT12 Ra12.5 钻孔180 和 165表面IT7 Ra0.8 粗车-精车-磨削130 孔面 IT8 Ra1.6 粗镗-精镗90 孔面 IT12 Ra12.5 粗镗136 端面 IT8 Ra1.6 粗车-精车3xM8 孔 IT12 Ra12.5 钻 3xM8 螺纹底孔，空口倒角 C1，攻螺纹 3xM8表 3 密封圈定位套各表面加工方案 2加工表面 尺寸精度等级表面粗糙度加工方案 备注定位套右端面IT12 Ra12.5 粗车定位套左端面IT12 Ra12.5 粗车260 圆周面 IT13 Ra12.5 粗车3x13 孔 IT12 Ra12.5 钻180 和 165表面IT7 Ra0.8 粗车-精车-磨削130 孔面 IT8 Ra1.6 粗车-精车90 孔面 IT12 Ra12.5 粗车136 端面 IT8 Ra1.6 粗车-精车3xM8 孔 IT12 Ra12.5 钻 3xM8 螺纹底孔，空口倒角 C1，攻螺纹 3xM8上述两种方案都遵循了工艺路线拟定的一般原则，但方案 2 中的某些问题还值得进一步讨论。如粗车定位套左右端面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，他们的惯性较大，平衡较困难；又由于左右端面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，故改用铣削加工，因而采用方案 1。2）加工阶段的划分：密封圈定位套的加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（左端面、130 打孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求，然后粗铣右端面、外圆周面。在半精加工和精加工阶段完成外圆周面、内孔面的车削、镗削和磨削。机电 2 班 密封圈定位套夹具设计 刘玉强 09111160308勤学以静，厚载养德！3）工序的集中与分散：选用工序集中原则安排密封圈定位套的加工工序。该定位套的生产类型为大批生产同时 180 和 160 的外圆周面有较高的同轴度要求。故它们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来，以保证其位置精度 。4）加工顺序的安排：根据“先面后孔” 、 “先主要表面后次要表面”和“先粗加工、后精加工”的原则，将左右端面及孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，3xM8 螺纹孔等次要表面放在最后加工。5）拟定加工路线如下表 4表 4 密封圈定位套机加工工艺路线序号 工序内容 定位基准 简要说明铸造时效 消除内应力涂底漆 防止生锈1 粗铣左端面 右端面、260 外圆面先加工基准面2 粗铣右端面 左端面、260 外圆面工序集中3 粗镗 130 内孔，孔口倒角C2左端面、260 外圆面加工基准面4 粗镗 90 内孔面 孔 130、右端面 工序集中5 粗车 260 右端面、4x174端面孔 130、左端面 先加工面6 粗车 4x159 端面 孔 130、右端面 工序集中7 粗车 180 外圆周面、160外圆周面、136 槽孔 130、左端面 工序集中8 粗车 165 外圆周面 孔 130、右端面 工序集中9 钻孔 3x13 孔 130、右端面 后加工孔粗加工结束10 精镗 130 孔面 孔 130、左端面 精加工开始提高工艺基准精度11 精车 180 外圆周面、136右端面孔 130、左端面 为后续加工作准备12 精车 165 外圆周面 孔 130、右端面 提高表面粗糙度13 磨削 180 外圆周面 孔 130、左端面 提高表面粗糙度14 磨削 165 外圆周面 孔 130、右端面 提高表面粗糙机电 2 班 密封圈定位套夹具设计 刘玉强 09111160309勤学以静，厚载养德！度15 钻 3xM8 螺纹底孔，空口倒角 C1，攻螺纹 3xM8孔 130、左端面 次要表面在后面加工16 检验17 入库3-3 确定加工设备及工艺装备：由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主， ，辅以少量专用机床。其生产方式以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。a) 粗铣左右端面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择 X52K 型。选择 C 类可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺。b) 粗镗内孔面。采用卧式双面组合镗床，选择功率为 1.5kW 的 1TA20 镗削头。选择专用夹具，游标卡尺。粗镗时倒角。c) 粗车端面、外圆周面。采用 CM6125 卧式车床，选择硬质合金焊接车刀、专用夹具和游标卡尺。d) 钻孔 3x13。所加工的最大钻孔直径为 20mm，故选用 Z3025 型摇臂钻床。选用锥柄麻花钻、专用夹具、快速夹头、游标卡尺及塞规。e) 精镗 130 孔。采用卧式双面组合镗床，选择功率为 1.5kW 的 1TA20M 镗削头、精铣刀和专用夹具。f) 精车端面、外圆周面。仍采用 CM6125 卧式车床，选择精车刀、专用夹具。g) 钻 3xM8 螺纹底孔，孔口倒角 C1,攻螺纹 3xM8。仍采用 Z3025 型摇臂钻床。螺纹底孔用锥柄阶梯麻花钻，攻螺纹采用机用丝锥及丝锥夹头。采用专用夹具，孔径用游标卡尺测量，螺纹用螺孔塞规检验。h) 磨削加工。根据加工表面粗糙度要求及磨削直径，选择 M1450A 外圆磨床、专用夹具和游标卡尺。3-4 加工余量、工序尺寸及公差的确定：确定工序尺寸的一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸（或工步）的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用尺寸链计算。1）工序 10 和工序 20粗铣左右端面：由于加工余量是经粗铣一次切除的，故余量 Z 均等于毛坯余量，即都为5mm。由于根据平面的加工精度和表面粗糙度，粗铣工序的经济加工精度等级都为 IT12，其公差值为 0.46mm.查工艺手册可得毛坯公差值为 4mm。综上所述，按入体原则确定各工步的工序尺寸及公差，毛坯：2302；粗铣左端面： ；粗铣右端面： 。0.235 0.232）工序30 和工序 100粗镗和精镗 130 内孔面：先用查表法确定加工余量，由工艺手册查得：粗镗余量为 4mm，精镗余量为2mm。确定各表面的加工经济精度和表面粗糙度，先用查表法确定加工余量，由工艺手册查得：粗镗余量为 4mm，精镗余量为 2mm;粗镗后为 IT10,Ra12.5,精镗机电 2 班 密封圈定位套夹具设计 刘玉强 091111603010勤学以静，厚载养德！后为 IT8,Ra1.6。查表 2.7，毛坯公差为 3.6。根据上述经济加工精度查公差表，将查得的公差之按“入体原则”标