2DY10/6电动往复泵液缸工艺设计及工装设计

太原理工大学阳泉学院 1 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 毕业生姓名 ： 段晋凯 专业 ： 机械设计制造及其自动化 学号 ： 120511071 指 导 教 师 : 赵彤涌 所属系（部） ： 机械电子工程系 二一六年 六 月 太原理工大学阳泉学院 1 目 录 摘 要 . . 绪 论 . 1 第一章 工艺设计部分 . 3 第一节 液缸的分析 . 3 一、零件的作用 . 3 二、零件的工艺分析 . 3 第二节 工艺规程设计 . 5 一、确定毛坯的制造形式 . 5 二、基面的选择 . 5 三、制定工艺路线 . 5 第三节 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 8 第四节 确定切削用量及基本工时 . 10 一、 工序：粗铣、精 铣上表面 . 10 二、 工序：粗铣、精铣下底面 . 15 三、 工序：粗铣、精铣前端面 . 20 四、 工序：粗铣、精铣后端面 . 24 五、 工序：粗铣、精铣 4 的端面 ,粗镗、精镗 4 纹孔 . 29 六、 工序：钻 15孔 . 36 六、 工序：粗镗、精镗 1052 阶梯孔 . 38 七、 工序：粗、精镗 2 602 95孔 . 40 八、 工序：攻上表面的孔 . 43 九、 工序：钻下底面的孔 . 46 十、 工序：钻前端面的孔 . 52 十一 、 工序：钻后端面的孔 . 55 十二、 工序：修锉、毛刺、清洗、打标记、检验 . 60 第二章 夹具设计 . 61 太原理工大学阳泉学院 2 第一节 问题的提出 . 61 第二节 夹具设计 . 61 一、定位基准的选择 . 61 二、支承板的选择 . 62 三、切削力及夹紧力的计算 . 62 四、定位误差分析 . 63 第三章 镗床夹具设计及操作的简要说明 . 65 结束语 . 66 参考文献 . 67 外文资料 . 68 中文翻译 . 73 致 谢 . 76 太原理工大学阳泉学院 3 2 电动往复泵液缸工艺设计及工装设计 摘 要 本次毕业设计的题目为“ 2 电动往复泵液缸工艺设计及工装设计 ”。其主要任务有两项：第一项是缸体零件加工工艺规程的设计 ;第二项是缸体零件工装夹具的设计。在第一项零件加工工艺规程的设计过程中，首先对零件的结构进行分析，根据零件 的材料、生产纲领及其它要求来确定毛坯的制造形式。其次根据基准选择原则选择加工基面，然后拟定工艺路线，通过综合比较与分析确定最终的工艺方案。接着进行机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸、切削用量及其基本工时的确定。在工装夹具部分的设计中，首先是定位方案的确定，根据各自工序的不同特点进行定位基准的选择和误差分析。其次进行切削力的计算，然后设计夹紧方案并计算夹紧力，最后进行夹具整体设计。 关键词： 液缸 工艺规程 定位 工装夹具 工艺路线 太原理工大学阳泉学院 4 he of he of of 0/6 is of is of In we s s of by to we to In of of is of in of of my of to in It my to a 原理工大学阳泉学院 1 绪论 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，保证生产安全等。考虑到机械加工工艺安排及夹具的使用在泵缸体的生产中直接影响到其加工质量和生产效率等，所以研究缸体的机械加工工艺及其夹具设计的课题有着十分重要的意义。 往复泵是泵类产品中出现最早的一种，至今已有 2100 多年的历史。往复泵属 于容积式泵，他是借助工作腔里的容积周期性变化来达到输送液体的目的：原动机的机械能直接转化为输送液体的压力能。目前往复泵的产量只占整个泵类总产量的很少的一部分。但是，往复泵所具有的特点并没有被其他类型泵所替代。有些特点仍为其它类型泵所不及，因此，它非但不会被淘汰，而且仍将作为一种不可缺少的泵类，被广泛采用。 往复泵在石油矿场中广泛应用于石油钻井、酸化压裂、注水等生产中。随着石油工业对往复泵的要求越来越高，往复泵向着输出流量大，压力高、制造和维修方便、体积和重量小、流量压力脉动小等方向发展。往复泵的结构也在随着 科技进步而不断的改进，他的动力端由蒸汽机发展到电动机，液压系统等传动端也有曲柄连杆，凸轮等多种形式。 对 2电动往复泵液缸产品而言，在进行新的工艺设计时，必须在遵循工艺设计的基本原则基础上，充分借鉴国外的先进工艺方法，运用高速加工技术、成组技术等先进方法，认识现有工艺中存在的工序分散、设备效率低、夹具多、非有效工时长、质量靠工人个人技术保证等重要缺陷，通过对原有的方法进行优化，最终设计一套能消除夹紧变形，减少无效工时，高质量、低成本的工艺方法。 工艺设计是工艺规划的前提和基础，是连接产品设计和生产 制造的重要纽带。产品的制造可以采用几种工艺方案，零件加工也可以采用不同设备、不同的加工方法、不同的工艺方案。同样一个产品，使用不同的工艺方法进行加工，就会产生不同的质量、不同的成本。所以，效率高、质量好、成本低是衡量工艺设计好坏的重要标准。 太原理工大学阳泉学院 2 本次毕业设计是在完成了大学的全部基础课、技术基础课以及专业课后进行的。通过本次设计，是在大学四年里所学的知识有了更进一步的巩固于提高；同时，也增强了自己分析与解决问题的能力，从而为今后更好的工作与学习打下了坚实的基础。 太原理工大学阳泉学院 3 第一 章 工艺设计部分 第一节 液缸的分析 一、 零件的作用 设计题目所给的零件是 10/6复泵的液缸。液缸是以液体为工作介质，通过驱动装置将原动机的机械能转换为液体的压力能，然后通过管道、液压控制及调节装置等，借助执行装置，将液体的压力能转换为机械能，驱动往复泵实现直线运动，是往复泵的动力源。 二 、 零件的工艺分析 10/6动 往复泵的液缸需要加工的 表面有： （一）液缸的上表面 这一组加工表面包括：液缸的上表面，以及在该表面上的 6 个 螺纹孔。 （ 二 ）液缸的下底面 这一组加工表面包括：液缸的下表面，以及在该表面上的 2 个 螺纹孔。 （ 三 ）液缸的前端面 这一组加工表面包括：液缸的前端面，以及在该表面上的 10 个 螺纹孔、 8 个 （ 四 ）液缸的后端面 这一组加工表面包括：液缸的后端面， 以及在该表面上的 14 个 螺纹孔。 （ 五 ）液缸的活塞孔 这一组加工表面包括： 2 个 95 和 60 的孔。 太原理工大学阳泉学院 4 （ 六 ）液缸 上 表 面的 4 个 孔 这一组加工表面包括： 4 个 孔，以及孔的端面。 （ 七 ）液缸的下表面 这一组加工表面包括： 4 个沉头孔。 太原理工大学阳泉学院 5 第二节 工艺规程设计 一、确定毛坯的制造形式 根据生产 纲领，该机体零件产量为 5000 件，为中批生产水平，结合经济性，工作环境， 材料性能及零件要求等各方面综合考虑，零件材料选择 零件轮廓尺寸不大，但形状复杂，金属型浇铸的铸造方法。 二 、基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者还会造成零件大 批报废，使生产无法正常进行。 对于一般的箱体类零件而言，粗基准的选择原则即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，应选与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准面是比较合理的。但对于本零件来说，没有与加工表面有相互位置精度要求且不需要加工的表面，故此排除此选择。因此选择下底面为粗基准。 三 、制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑专 用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 （一） 工艺路线方案一 工序 铸造 工序 清砂 工序 检验 工序 时效处理 工序 油漆底漆 工序 粗铣、精铣上表面 工序 粗铣、精铣下底面 太原理工大学阳泉学院 6 工序 粗铣、精铣前 端面 工序 粗铣、精铣 后端面 工序 粗铣、精铣 孔的 端面 ,并 粗 镗、 精 镗 4 2螺纹孔 工序 钻上表面 的螺纹孔 工序 粗 镗、 精 镗 952 和 602 的活塞孔 工序 两端面、下表面钻螺纹孔，修锉毛刺、清洗、打标记、检验 （ 二 ）工艺路线方案二 工序 铸造 工序 清砂 工 序 检验 工序 时效处理 工序 油漆底漆 工序 粗铣、精铣上表面 工序 粗铣、精铣下底面 工序 粗铣、精铣前、后端面 工序 粗铣、精铣 孔的端面 ,并 粗 镗、 精 镗 2螺纹孔 工序 钻上表面 的螺纹孔 工序 粗 镗、 精 镗 95 和 60 的活塞孔 工序 粗 镗、 精 镗另一个 95 和 60 的活塞孔 工序 两端面、下表面钻螺纹孔，修锉毛刺、清洗、打标记、检验 工艺方案的比较与分析 在镗活塞孔的时候，方案一两个孔同时镗，保证了两孔平行度、垂直度等位置精度要求；方案二则采用两次定位装夹，使误差范围加大。比较这两个方案，零件要求中保证活塞孔的垂直度技术要求较重要。与方案一比较，方案二的加工时间、加工精度都较低。 根据以上两套方案分析，决定采用第一套方案，同时对其稍作修改，确定最终方案如下： 铸造 清砂 检验 时效处理 太原理工大学阳泉学院 7 油漆底漆 工序 粗铣、精铣上表面；以下 底面为基准，选用 式升降台铣床 工序 粗铣、精铣下底面；以上表面为基准，选用 式升降台铣床 工序 粗铣、精铣前端面；以上表面为基准，选用 式铣镗床 工序 粗铣、精铣后端面；以上表面为基准，选用 式铣镗床 工序 粗铣、精铣 孔的端面 ,并 粗 镗、 精 镗 4 2螺纹孔；以上 表面为基准，选用 式铣镗床 工序 钻上表 面的螺纹孔； 并攻螺纹， 以 下底 面为基准，选用 臂 钻 床 工序 粗 镗、 精 镗 1052 阶梯 孔 ， 以上表面为基准 ， 选用 式铣镗床 工序 粗 镗、 精 镗 952 和 602 的活塞孔 ， 以上表面为基准 ， 选用 式铣镗床 工序 攻 上表面的 孔的螺纹，攻 4 2螺纹孔螺纹， 以下底面为基准 ， 选用 臂钻床 工序 钻 底面的螺纹孔； 并攻螺纹， 以上表面为基准，选用 臂钻床 工序 钻 前端面的螺纹孔； 并攻螺纹， 以上表面为基准，选用 臂钻 床 工序 钻 后端面的螺纹孔； 并攻螺纹， 以上表面为基准，选用 臂钻 床 工序 修锉、毛刺、清洗、打标记、检验 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程卡片”。 太原理工大学阳泉学院 8 第三节 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ 10/6动 往复泵的液缸”零件的材料为 硬度 220 ，由于该零件年产量为 5000 件，生产类型为中批生产，采用金属型浇铸的铸造方法。毛坯根据原始材料及加工工艺查机械加工余量手册表 由于材料为灰铸铁且选用金属型浇铸，故选择尺寸公共等级为 ，查机械加工余量手册表 选上表面为 级，底面、侧面为 级。现分别确定各加工表面的机械加工余量、尺寸公差及毛坯尺寸如下： 一、液缸的上表面的尺寸公差及加工余量 查机械加工余量手册表 上表面尺寸公差数值取 查机械加工余量手册表 选择加工余量等级为级故上表面选择 粗铣上表面时 精铣上表面时 二 、液缸的下底面的尺寸公差及加工余量 查机械加工余量手册表 下表面尺寸公差数值取 查机械加工余量手册表 故下表面选择 粗铣下表面时 精铣下表面时 三 、液缸的前、后端面的尺寸公差及加工余量 查机械加工余量手册表 前、后端面尺寸公差数值取 查机械加工余量手册表 故前、后端面选择 粗铣前、后端面时 精铣前、后端面时 四 、液缸的活塞孔的尺寸公差及加 工余量 查机械加工余量手册表 活塞孔尺寸公差数值取 2查机械加工余量手册表 故活塞孔选择单侧值 粗 镗活塞孔时 精 镗活塞孔时 1 五 、 液缸上面的 4 个 端面的尺寸公差及加工余量 太原理工大学阳泉学院 9 查机械加工余量手册表 端面尺寸公差数值取 查机械加工余量手册表 故端面选择 粗铣端面时 精铣端面时 六 、 液缸上面的 4 个 孔的尺寸公差及加工余量 查机械加工余量手册表 螺纹孔尺寸公差数值 取 查机械加工余量手册表 故螺纹孔选择单侧值 粗 镗螺纹孔时 精 镗螺纹孔时 七 、 液缸上孔的尺寸公差及加工余量 毛坯上孔径小于 40孔是不容易铸出来的，这些孔的精度不是很高，因此可采用直接钻头钻孔。 太原理工大学阳泉学院 10 第四节 确定切削用量及基本工时 一、工序 ：粗铣、精铣上表面 （一）工步一：粗铣上表面至尺寸 加工条件 工件材料： 硬度 220 ，铸件。 工件尺寸：宽度 220mma ，长度 l 的平面。 加工要求：用标准硬质合金 铣刀粗铣，加工余量 h 。 机床：选用 式升降台铣床。 2选择刀具 （ 1）根据切削用量手册表 择 质合金刀片。 根据切削用量手册表 得 a ，故 D，由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数 28z （切削用量手册表 。 （ 2）铣刀几何形状根据切削用量手册表 由于 故选择 850 ， , （假定 a ）， 0128 0s0 ， 。 3选择切削用量 （ 1）选择切削深度分两次走刀完成，则 pp （ 2）决定每齿进给量 根据切削用量手册表 硬质合金端铣刀。铣平面的进给量，粗加工的时候，当选机床功率为 时，有 m /但因采用不对称端铣，故可取大值r/ （ 3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据切削用量手册表 铣刀后刀面磨损极限值，端铣刀粗铣时为 ，选为 由于铣刀直径 D，故根据切削用量手册表 具寿命 。 （ 4）决定切削速度太原理工大学阳泉学院 11 切削速度削用量手册表 硬质合金端铣刀铣灰铸铁（ 230170 ），当 r/ p ，时，有 m in/in/in/ Sv v (1式中 理论切削速度，单位 m 参考切削速度，单位 m 修正系数 故 由式 (1可见 ： m in/in/ (1式中 n 理论转速，单位 r 参考转速，单位 r 修正系数 由式 (1见 ： m in/in/n (1式中 理论进给量，单位 太原理工大学阳泉学院 12 参考进给量，单位 修正系数 由式 (1见 ： m in/5m in/7根据 式升降台铣床说明书选择 m in/in/ vn c ，10000 cc (1式中 实际切削速度，单位 m 0d 工件或刀具上某一点的回转直径，单位 工件或刀具的转速，单位 r 因此，实际切削速度 由式 (1见 ： m 0 (1 式中 每齿进给量，单位 推荐切削速度，单位 m 工件或刀具的转速，单位 r z 齿数 每齿进给量由式 (1见 ： 5） 检验机床功率 根据切削用量手册表，铸件硬度 220 ， 28 ， 太原理工大学阳泉学院 13 ,m i 0 21 ，时，近似为 故 P ， 因此，所选的切削用量可以采用，即 pp i i i 0 ，。 （ 6） 计算基本工时 fm (1 式中 基本工时，单位 走刀长度，单位 m 切削速度，单位 m 根据公式：fm 式中 l ，根据切削用量手册表 不对称安装铣刀，入切量及超切量 y ，则算得 L ，L 由式 (1见 ： m 03 5 72121（ 二 ）工步二：精铣上表面至 尺寸 加工条件 加工要求：用标准硬质合金 工余量 h 。 机床：选用 式升降台铣床。 2选择切削用量 （ 1）选择切削深度一次走刀完成，则 （ 2）决定每齿进给量 根据机械加工工艺师手册表 硬质合金端铣刀。精加工的时，要达到表面粗糙度 要求，有 mm/取 r/ （ 3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据切削用量手册表 铣刀后刀面磨损极限值，端铣刀精铣为 ，由于铣刀直径 D ，故根据切削用量手册表 具寿命太原理工大学阳泉学院 14 。 （ 4）决定切削速度切削速度削用量手册表 硬质合金铣刀铣灰铸铁（ 230 ），当 r/ 0 p ，时，有 m in/in/in/：Sv v 由式 (1见 ： m in/in/由式 (1见 ： m in/in/n 由式 (1见 ： m in/1m in/8根据 式升降台铣床说明书选择 m in/ 0m in/因此，实际切削速度 由式 (1见 ： m 式 (1见 ： 太原理工大学阳泉学院 15 5）检验机床功率 根据切削用量手册表 铸件硬度 220 ， 28 m i fp ， 时，近似为 故P ，所选择的切削用量可以采用，即 m i i ，。 （ 6）计算基本工时 由式 (1见 ：式中 l ，根据切削用量手册表 不对称装铣刀，精加工入切量及超切量 y ，则得 L ， 故 m 1工序简图 二 、工序：粗铣、精铣下底面 （一）工步一：粗铣下底面至尺寸 加工条件 工件尺寸： 的平面。 加工要求：用标准硬质合金 铣刀粗铣，加工余量 2mmh 。 机床：选用 式升降台铣床。 太原理工大学阳泉学院 16 2选择刀具 根据切削用量手册表 择 质合金刀片。 根据切削用量手册表 得 a ，故 D，由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数 10z （切削用量手册表 。 3选择切削用量 （ 1）选择切削深度一次走刀完成，则 （ 2）决定每齿进给量 根据切削用量手册表 硬质合金端铣刀。铣平面的进给量，粗加工的时候，当选机床功率为 时，有 m /但因采用不对称端铣，故可取大值r/ （ 3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据切削用量手册表 刀 后刀面磨损极限值，端铣刀粗铣时为 为 铣刀直径 D，根据切削用量手册表 具寿命 。 （ 4）决定切削速度切削速度根据切削用量手册表 硬质合金端铣刀铣灰铸铁（ 230170 ），当 r/ zp ，时，有 m in/in/in/ Sv v 由式 (1见 ： m in/in/由式 (1见 ： 太原理工大学阳泉学院 17 m in/in/n 由式 (1见 ： m in/in/根据 式升降台铣床说明书选择 m in/ 5m in/ 0 因此，实际切削速度 由式 (1见 ： m 0 01 5 式 (1见 ： 03 7 55）检验机床功率 根据切削用量手册表 铸件硬度为 220 ， 10 m i fp ， 时，近似为 故P ，因此所选的切削用量可以采用，即 m 5i i ，。 （ 6）计算基本工时 由式 (1见 ：式中 l ，切削用量手册表 不对称安装铣刀，入切量及超切量 y ，则算得 故 m 二 ）工步二：精铣下底面至尺寸 300 加工 条件 加工要求：用标准硬质合金 铣刀粗铣，加工余量 h 。 太原理工大学阳泉学院 18 机床：选用 式升降台铣床。 2选择切削用量 （ 1）选择切削深度一次走刀完成，则 （ 2）决定每齿进给量 根据机械加工工艺师手册表 硬质合金端铣刀。精加工的时，达到表面粗糙度 求，有 mm/取 r/ （ 3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据切削用量手册表 铣刀后刀面磨损极限值，端铣刀精铣时为 ，选为 由于铣刀直径 D，故根据切削用量手册表 具寿命 。 （ 4）决定切削速度切削速度削用量手册表 硬质合金铣刀铣灰铸铁（ 230 ），当 ，时，有 m in/in/in/ Sv v 由式 (1见 ： m in/in/由式 (1见 ：