泵体加工工艺及夹具设计完整论文

I上海应用技术大学继续教育学院理工类本科毕业论文论 文 题 目 泵体零件的加工工艺规程及其夹具设计专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 学 生 指 导 教 师 日 期 2018 II目 录第 1 章 前言 .5第 2 章 引言 .52.1 课题的提出原因 52.2 课题的主要内容 52.3 课题的构思 62.4 本人所完成的工作量 6第 3 章 零件的工艺设计 .63.1 零件的功用及工艺分析 63.1.1 零件的功用 63.1.2 零件的工艺分析 83.2 工艺规程的设计 83.2.1 确定生产类型 83.2.3 基准的选择 93.2.4 工序的合理组合 103.2.5 制定工艺路线 103.3 机械加工余量及毛坯的尺寸确定 133.4 确定切削用量及基本工时 143.4.1 工序 4 切削用量的计算以及基本工时的确定 143.4.2 工序 4 切削用量的计算以及基本工时的确定 153.4.3 工序 6 切削用量的计算以及基本工时的确定 163.4.4 工序 7 切削用量的计算以及基本工时的确定 173.4.5 工序 8 切削用量的计算以及基本工时的确定 18第 4 章 加工设备与工艺装备选择 .194.1 选择机床 194.2 选择夹具 194.3 选择刀具 19第 5 章 零件的车床夹具设计 .20III5.1 车床夹具设计 205.1.1 车床夹具的主要类型 205.1.2 车床夹具的设计要点 215.1.3 泵体零件的车床专用夹具的总体设计 225.2 问题的提出 225.3 定位基准的选择 225.4 切削力及夹紧力的计算 235.5 夹具结构及定位误差的分析 255.6 车床夹具的截图 26第 6 章 钻床夹具设计 .266.1 问题的提出 266.2 定位基准的选择 276.3 切削力及夹紧力的计算 276.4 定位误差的分析 296.5 夹具总体方案 296.6 夹紧装置 296.7 压板的有限元分析 306.8 钻套的选择 316.9 钻模板的设计 316.10 夹具的装夹与拆卸 326.10.1 夹具的装夹 326.10.2 夹具的拆卸 326.11 钻床夹具截图 33总 结 .35参考文献 .364第 1 章 前言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，从而生产出合格零件。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。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。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。多样化经营模式、工艺复杂，所需设备和工装繁多。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。成组技术亦可应用于零件加工的全工艺过程。采用先进的机床和刀具，工序集中，使加工高效、简洁、可靠，简化生产计划和生产组织工作。夹具最早出现在 18 世纪后期，随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展为门类齐全的工艺装备。近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统等新加工技术的应用，对机床夹具提出了很多新的要求。第 2 章 引言2.1 课题的提出原因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。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。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。本设计是一种泵体的工艺设计和夹具设计。该零件是一种支承和包容传动机构的泵体零件。设计中先进行零件的结构和工艺分析，确定粗基准和精基准以及零件的加工余量与毛坯的尺寸，得出零件的加工工艺过程，接着再计算各工序的切削用量以及工时。5除此之外，还设计了一套专用车床夹具和专用钻床夹具。首先确定合适的定位基准，设计夹具体，再选择定位元件、夹紧元件等部件。然后计算出定位误差、夹紧力以及切削力，分析夹具的合理性,确保夹具可以安全的工作。2.2 课题的主要内容（1）完成泵体零件的三维造型（2）完成泵体零件的工艺规程及工序卡片（3）完成泵体上一副钻夹具的设计任务（4）完成泵体上一副车夹具的设计任务（5）完成夹具全部零件的三维造型及装配2.3 课题的构思在做铣夹具和钻夹具的过程中，首先要分析泵体零件图及加工的技术要求，其次考虑毛坯的选择，再者要考虑制定机械加工工艺过程中一些关键问题，像基准的选择、零件表面加工方法的选择、加工顺序的安排和组合、加工路线的拟定等等都需要了解大量的资料后精心加以选择和确定，最后结合实际情况设计出方便实用且经济的夹具。2.4 本人所完成的工作量泵体零件的三维造型及零件图，以及工序过程卡，一副钻夹具装配图及零件图，一副铣夹具装配图及零件图，全部零件的三维造型图及装配图。第 3 章 零件的工艺设计3.1 零件的功用及工艺分析3.1.1 零件的功用题目所给的零件是泵体零件，即某种产品的外壳，主要作用是用来支承、包容、保护运动零件或其他零件，也起定位和密封作用，其三维形状以及零件图如下：6三维模型如下：图 3.1 三维模型图二维零件图如下：图 3.2 泵体零件图7零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件结构比较复杂。3.1.2 零件的工艺分析泵体零件共有两组加工表面，它们相互间有一定的加工要求。现分述如下:（1）以 20mm 孔中心轴线为中心的加工表面。这一组加工表面包括：两个直径50mm 的外圆端面，两个直径为 90mm 的外圆端面及倒角，还有 8 个 15mm 的通孔，其中，主要加工表面为 8 个 15mm 的通孔。（2）以 18mm 孔中心轴线为中心的加工表面。这一组加工表面包括：一个 50mm的外圆端面，一个 mm 的孔，一个 1:7 梯形孔以及退刀槽。+0.163这两组加工表面之间有着一定的加工要求，主要是：mm 孔的粗糙度要求是 6.3； +0.1631:7 梯形孔的粗糙度要求是 1.6；其余各面及孔的粗糙度要求是 12.5。3.2 工艺规程的设计3.2.1 确定生产类型（1）确定生产纲领：机械产品在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为该产品的生产纲领。机械产品的生产纲领除了该产品在计划期内的产量以外，还应包括一定的备品率和平均废品率，其计算公式为 3.1。n1N（3.1）式中 n 为零件计划期内的产量；为备品率；平均废品率。由生产任务得： , , ，代入公式计算，05%361108（2）确定生产类型：最终传动箱泵体长 110mm，宽 80mm，高 100mm，属于中型零件，泵体生产纲领为 108 件，属于小批量生产。3.2.2 确定毛坯的制造形式毛坯的铸造方法：由上文可知，该泵体属于小批量生产，对于毛坯制造宜采用金属模机器造型、模锻、压力铸造等。本次采用金属模机器造型，这种铸造方法的特点是铸件内部组织致密，机械性能较高，单位面积的产量高，适用于泵体、泵盖、泵体、减速8箱体、汽缸头等中、小型铸件。毛坯的材料是 HT200。3.2.3 基准的选择选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。根据选定的基面加工与否，又将定位基准分为粗基准和精基准。在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。在选择定位基准时，是从保证精度要求出发的，因此分析定位基准选择的顺序就应为精基准到粗基准。（1）粗基准的选择选择的原则是：a、非加工表面原则b、加工余量最小原则c、重要表面原则d、不重复使用原则e、便于装夹原则选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。根据以上选择的原则，可以选择零件左端面作为粗基准。这样便于加工左右两端面，便于保证其尺寸。（2）精基准的选择选择的原则是：a、基准重合原则b、基准统一原则c、自为基准原则d、互为基准原则e、便于装夹原则选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。根据以上选择的原则，我们就可以 20 孔和 50 右端面定位，用可调辅助支承 90 外圆并找正 20 外圆母线。精基准选择 20 孔轴线,这样可以便于在一次装夹中车左右端面，完成所需零件形状的加工，所以精基准选择20mm 孔轴心线。93.2.4 工序的合理组合确定基准以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：（1）工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。（2）工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。3.2.5 制定工艺路线加工工艺路线制定的原则是：在保证产品质量的前提下，尽量提高生产效率和降低成本，并且能够充分利用现有的生产条件。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。根据以上分析制定的工艺路线如下(如图 3.2 及 3.3 所示)：工艺路线：（1）工艺路线方案一：工序 1：铸造毛坯。工序 2：时效处理。工序 3：划线。工序 4：粗铣左右 50mm 端面。工序 5：粗车 90mm 外圆端面并倒角 C2。工序 6：钻八个 15mm 孔。工序 7：粗铣顶面 50mm 面。工序 8：钻、扩 36mm 孔。工序 9：镗梯形孔与退刀槽。工序 10：粗铰梯形孔。工序 11：钻 M8mm 底孔 6.7mm。10工序 12：攻螺纹 M8。工序 13：去毛刺。工序 14：清洗。工序 15：检验。工序 16：入库。（2）工艺路线方案二：工序 1：铸造毛坯。工序 2：时效处理。工序 3：划线。工序 4：粗铣左右 50mm 端面。工序 5：粗铣顶面 50mm 面。工序 6：粗车 90mm 外圆端面并倒角 C2。工序 7：钻八个 15mm 孔。工序 8：镗 36mm 孔。工序 9：镗梯形孔与退刀槽。工序 10：粗铰梯形孔。工序 11：钻 M8mm 底孔 6.7mm。工序 12：攻螺纹 M8。工序 13：去毛刺。工序 14：清洗。工序 15：检验。工序 16：入库。（3）工艺方案比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工以 18mm 孔为中心的一组表面，然后以此为基准加工八个 15mm 孔；而方案二则先完成所有面的加工，再加工各孔。经比较可见，先加工以 18mm 孔为中心的一组表面，然后以此为基准加工八个 15mm孔，这时的位置精度交易保证，并且