机械制造技术课程设计-泵体加工工艺及钻16孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

1 泵体加工工艺及钻泵体加工工艺及钻 16 孔夹具设计说明书孔夹具设计说明书 目 录 1 第 1 章 引言 2 第 2 章 零件分析 3 2.1 零件的作用 . 3 2.2 零件的工艺分析 . 3 第 3 章 工艺规程设计 5 3.1 确定毛坯的制造形式 . 5 3.2 毛坯的设计 . 5 3.3 选择定位基准 . 6 3.4 制定工艺路线 . 7 3.4.1 工艺路线 . 7 第 4 章 确定切削用量及基本工时 9 第 5 章 夹具设计 . 17 5.1 本课题夹具设计 17 问题的提出 17 5.2 定位基准的选择 17 5.3 定位元件的选择 17 5.4 切削力及夹紧力计算 18 5.5 夹紧机构设计 18 5.6 定位误差分析 19 5.7 夹具设计及操作简要说明 19 设计小结 21 参考文献 22 2 第1章 引言 工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制 造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不 断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品 成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是 重要的工艺装备。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 机床夹具的作用： （1）保证加工精度 用机床夹具装夹工件，能准确确定工件与刀具、机床之间的 相对位置关系，可以保证加工精度。 （2）提高生产效率 机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间， 提高生产效率。 （3）减轻劳动强度 机床夹具采用机械、气动、液动夹紧装置，可以减轻工人的 劳动强度。 （4）扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，能扩大机床的加工范围，例如，在车 床或钻床上使用镗模可以代替镗床镗孔，使车床、钻床具有镗床的功能。 泵体的加工工艺规程及镗 74 孔、 132 孔的夹具设计是在学完了机械制 图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个 教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺 尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性 强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产 实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 3 第2章 零件分析 2.1 零件的作用 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。 图 2.1 零件图 2.2 零件的工艺分析 泵体零件的材料为 ht200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰 铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。生产纲领为 10000 件一年，属于中大批量 生产。 从零件图上可以看出，零件有 2 组加工面，一组是以底面为基准的加工面， 一组是以中心孔 74 为基准的加工面， 中心孔到底面的距离为 144。 以下是本零 4 件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： (1) 一组是以底面为基准的加工面，这组面主要是 15 孔及 30 孔。 (2) 一组是以 74 孔为基准的加工面，这组加工面主要是 132、 15。 5 第3章 工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht200，由于零件为 10000 件/年，属于中批生产，而且零件的 轮廓尺寸比较大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 级，这样有 利于降低劳动强度，保证铸件的尺寸要求。 3.2 毛坯的设计 泵体零件材料为 ht200，毛坯重约 8kg。生产类型为中批生产，采用砂型 铸造，机械翻砂造型，2 级精度组。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初 步设计如下： 1. 泵体的底面及 132 端面、及 74 端面 该泵体的底面及 132 端面粗糙度都是 ra6.3，只要进行铣加工就能满足光 洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为 g，选取尺寸公差等级为 9 级。 所以根据相关资料和经验可知，泵体的底面及 132 端面、及 74 端面 的单边余量为 2.5mm。 2. 74 孔及 132 孔 74 孔及 132 孔的表面粗糙度为 ra6.3，经过镗销加工即可满足光洁度要 求，根据相关资料和经验可知，取 132、 74 单边余量为 3mm. 根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸， 这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图 3.1“泵体”零件 毛坯简图。 6 图 3.1“泵体”零件毛坯图 3.3 选择定位基准 基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理， 可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。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。 粗基准的选择：以未加工表面 r89 和 186x178 两面侧面作为粗基准，以消 除 z ， x， y 三个自由度，用 x， y ，z 三个自由度，达到完全定位。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。 对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。 7 3.4 制定工艺路线 3.4.1 工艺路线工艺路线 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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑 采用通用型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还 应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 方案一 工序 1：铸造 工序 2：时效处理 工序 3：铣底面。 工序 4：铣 74 端面 工序 5：粗镗孔 132，精镗孔 132，粗镗孔 74，精镗孔 74 工序 6：钻4- 15孔 工序 7：钻孔 30，铰孔 30， 工序 8：钻3- m10螺纹底孔，攻丝m10 工序 9：钻4- m10螺纹底孔，攻丝m10 工序 10：钻孔 16 工序 11：清洗检验 方案二 工序 1：铸造 工序 2：时效处理 工序 3：铣底面。 工序 4：铣 74 端面 工序 5：粗镗孔 132，精镗孔 132， 工序 6：粗镗孔 74，精镗孔 74 工序 7：钻4- 15孔 工序 8：钻孔 30，铰孔 30， 工序 9：钻3- m10螺纹底孔，攻丝m10 8 工序 10：钻4- m10螺纹底孔，攻丝m10 工序 11：钻孔 16 工序 12：清洗检验 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是加工工序较集中，适合中批生产， 通用机床配以专用夹具， 能减少设备投资。 方案二把工件加工工序分得比较分散， 适合大批量生产。两种方案的装夹比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加 工精度，且还是中批生产，所以采用方案一比较合适。 。 9 第4章 确定切削用量及基本工时 工序 3：铣底面。 1. 选择刀具及机床 刀具选取高速钢端铣刀，机床采用 xa6132 万能铣床 p a =2.5mm， 0 d =180mm，v=42.5m/min，z =10。 2. 决定切削用量。 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 p a =2.5mm 2）决定每次进给量及切削速度 根据 xa6132 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 z f=0.2mm/齿，则 s 1000100042.5 75.1 180 v n d = r/min 按机床标准选取 w n 75r/min w 180 75 42.5 10001000 dn v =m/min 当 w n 75r/min 时 m f= wzzn f=0.21075=150mm/min 3）计算工时 切削工时：186lmm=， 1 10lmm=， 1 15lmm=则机动工时为 12 m 201 1.34min 150 m lll t f + =. 工序 4：铣 74 端面 1. 选择刀具及机床 刀具选取高速钢端铣刀，机床采用 xa6132 万能铣床 10 p a =2.5mm， 0 d =120mm，v=42.5m/min，z =8。 2. 决定铣削用量。 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 p a =2.5mm 2）决定每次进给量及切削速度 根据 xa6132 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 z f=0.2mm/齿，则 s 1000100042.5 112.9 120 v n d = r/min 按机床标准选取 w n 118r/min w 120 180 67.8 10001000 dn v =m/min 当 w n 118r/min 时 m f= wzzn f=0.28118=188.8mm/min 3）计算工时 切削工时：96lmm=， 1 10lmm=， 1 15lmm=则机动工时为 12 m 111 0.59min 188.8 m lll t f + =. 工序 5：粗镗孔 132，精镗孔 132，粗镗孔 74，精镗孔 74 粗镗孔 132 1. 选择刀具及机床 机床：卧式镗床618t 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5yt 2. 决定切削用量 切削深度 p a：2 p amm= 进给量f：根据参考文献3表 2.4- 66，刀杆伸出长度取mm200，切削深度 11 为 f a =0.5mm。因此确定进给量0.15/fmm r= 切削速度v：参照参考文献3表 2.4- 9，取0.5/30/minvm sm= 机床主轴转速n： 0 10001000 30 72.3 /min 3.14 132 v nr d = ，取80 /minnr= 实际切削速度v， ： 3.14 132 80 0.55/ 10001000 60 dn vm s = 工作台每分钟进给量 m f ：0.15 8012/min m ffnmm= 被切削层长度l：16lmm= 行程次数i：1i = 机动时间 1 j t： 1 16 1 1.33min 12 j m l ti f = = 精镗孔 132 1. 选择刀具及机床 机床：卧式镗床618t 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5yt 2. 决定切削用量 切削深度 p a：0.5 p amm= 进给量f：根据参考文献3表 2.4- 66，刀杆伸出长度取mm200，切削深度 为 f a =0.5mm。因此确定进给量0.15/fmm r= 切削速度v：参照参考文献3表 2.4- 9，取0.5/30/minvm sm= 机床主轴转速n： 0 10001000 30 72.3 /min 3.14 132 v nr d = ，取80 /minnr= 实际切削速度v， ： 3.14 132 80 0.55/ 10001000 60 dn vm s = 工作台每分钟进给量 m f ：0.15 8012/min m ffnmm= 被切削层长度l：16lmm= 行程次数i：1i = 机动时间 1 j t： 1 16 1 1.33min 12 j m l ti f = = 12 粗镗孔 74 1. 选择刀具及机床 机床：卧式镗床618t 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5yt 2. 决定切削用量 切削深度 p a：2 p amm= 进给量f：根据参考文献3表 2.4- 66，刀杆伸出长度取mm200，切削深度 为 f a =0.5mm。因此确定进给量0.15/fmm r= 切削速度v：参照参考文献3表 2.4- 9，取0.5/30/minvm sm= 机床主轴转速n： 0 10001000 30 129.1 /min 3.14 74 v nr d = ，取125 /minnr= 实际切削速度v， ： 3.14 74 125 0.48/ 10001000 60 dn vm s = 工作台每分钟进给量 m f ：0.15 12518.75/min m ffnmm= 被切削层长度l：98lmm= 行程次数i：1i = 机动时间 1 j t： 1 98 15.22min 18.75 j m l ti f = = 精镗孔 74 1. 选择刀具及机床 机床：卧式镗床618t 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5yt 2. 决定切削用量 切削深度 p a：0.5 p amm= 进给量f：根据参考文献3表 2.4- 66，刀杆伸出长度取mm200，切削深度 为 f a =0.5mm。因此确定进给量0.15/fmm r= 切削速度v：参照参考文献3表 2.4- 9，取0.5/30/minvm sm= 机床主轴转速n： 0 10001000 30 129.1 /min 3.14 74 v nr d = ，取125 /minnr= 13 实际切削速度v， ： 3.14 74 125 0.48/ 10001000 60 dn vm s = 工作台每分钟进给量 m f ：0.15 12518.75/min m ffnmm= 被切削层长度l：98lmm= 行程次数i：1i = 机动时间 1 j t： 1 98 15.22min 18.75 j m l ti f = = 工序 6：钻4- 15孔 1、选择刀具和机床 机床：z550 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花钻 15 2、确定钻削用量 1)进给量 取 f =0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 s n = w 1000 d vc = 1000 30 15 636.9r/min 与 636.9r/min 相近的机床转速为 500r/min。现选取 w n =500r/min。 所以实际切削速度cv= 1000 5 dn = 15 500 23.5 1000 =m/min 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 fn lll t w 21 m + = ;其中20mml =; 1l =6mm; 2l =3mm; m t= fn lll w 21+ + = 29 500 0.13 =0.45(min) 工序 7：钻孔 30，铰孔 30， 1、选择刀具和机床 机床：z550 立式钻床 14 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花钻 30 2、确定钻削用量 1)进给量 取 f =0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 s n = w 1000 d vc = 1000 30 30 318r/min 与 318r/min 相近的机床转速为 250r/min。现选取 w n =250r/min。 所以实际切削速度cv= 1000 5 dn = 30 250 23.55 1000 =m/min 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 fn lll t w 21 m + = ;其中43mml =; 1l =6mm; 2l =0mm; m t= fn lll w 21+ + = 49 2500.13 =1.5(min) 工序 8：钻3- m10螺纹底孔，攻丝m10 钻m10螺纹底孔 8.5 1、选择刀具和机床 机床：z550 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花钻 8.5 2、确定钻削用量 1)进给量 取 f =0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 s n = w 1000 d vc = 1000 30 8.5 1124r/min 与 1124r/min 相近的机床转速为 996r/min。现选取 w n =996r/min。 所以实际切削速度cv= 1000 5 dn = 8.5 996 26.58 1000 =m/min 15 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 fn lll t w 21 m + = ;其中13.5mml =; 1l =4mm; 2l =0mm; m t= fn lll w 21+ + = 17.5 996 0.13 =0.135(min) 3 m t=0.405(min) 工序 9：钻4- m10螺纹底孔，攻丝m10 钻m10螺纹底孔 8.5 1、选择刀具和机床 机床：z550 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花钻 8.5 2、确定钻削用量 1)进给量 取 f =0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 s n = w 1000 d vc = 1000 30 8.5 1124r/min 与 1124r/min 相近的机床转速为 996r/min。现选取 w n =996r/min。 所以实际切削速度cv= 1000 5 dn = 8.5 996 26.58 1000 =m/min 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 fn lll t w 21 m + = ;其中13.5mml =; 1l =4mm; 2l =0mm; m t= fn lll w 21+ + = 17.5 996 0.13 =0.135(min) 4 m t=054(min) 工序 10：钻孔 16 16 1、选择刀具和机床 机床：z550 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花钻 10 2、确定钻削用量 1)进给量 取 f =0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 s n = w 1000 d vc = 1000 30 16 597r/min 与 597r/min 相近的机床转速为 500r/min。现选取 w n =500r/min。 所以实际切削速度cv= 1000 5 dn = 16 500 25.1 1000 =m/min 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 fn lll t w 21 m + = ;其中12mml =; 1l =6mm; 2l =3mm; m t= fn lll w 21+ + = 21 500 0.13 =0.32(min) 17 第5章 夹具设计 5.1 本课题夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计工序 10： （钻孔 16）的夹具。 问题的提出 本夹具主要用于钻 16孔，钻孔之前，其它各表面已加工出，本道工序加 工孔的尺寸精度要求不高，为此，本夹具主要考虑如何提高生产效率，降低劳动 强度。 5.2 定位基准的选择 我们采用 74端面和中心孔为定位基准，用面、定位销、挡销限制工件六 个自由度，达到完全定位。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺 栓压块作为夹紧机构。 5.3 定位元件的选择 由上可知，由面，菱形销定位。所以选用的元件为菱形销。 18 5.4 切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢钻头，直径 d0=16mm，f=0.13mm/r 钻头转速 n=12.25r/s 工件材料：灰铸铁 hb=20-40 则： 切屑扭矩 m= m y x m kfdc m m 0 10 3 （表 336） =225.6315 9 . 1 0.4 8 . 0 1.05910 3 =22.3（nm） 轴向力 f= f