齿轮泵体的工艺规程及其钻Φ10孔的夹具设计（全套图纸） .pdf

设计说明书 题目题目：齿轮泵体的工艺规程及其钻齿轮泵体的工艺规程及其钻10 孔的夹具设计孔的夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘摘 要要 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。 齿轮泵体加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺 设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。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；接着对零件各个 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。 关键词关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstrct this 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 so on the various knowledge. the reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is 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 decides 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 locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序言1 一. 零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 二. 工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择 3 2.3 制定工艺路线 4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5 2.5 确定切削用量及基本工时5 三 夹具设计12 3.1 问题的提出12 3.2 定位基准的选择13 3.3 切削力及夹紧力计算14 3.4 定位误差分析15 3.5 夹具设计及操作简要说明17 总 结18 致 谢19 参考文献 20 第 1 页 共 26 页 序序 言言 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。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。从某中意义上讲，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。 齿轮泵体的加工工艺规程及其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。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评 指正。 第 2 页 共 26 页 一、一、 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 齿轮泵体的作用，待查 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 从零件图上看，该零件为典型的泵体类零件，其结构相对复 杂，主要加工面有端面，30 孔，26 孔，底面 2-10 孔，纵 横向10 孔。图中端面和内孔的精度要求不高，粗糙度方面表现 在粗糙度为 6.3 um ，12.5 um 和 25 um。通过分析该零件，其布 局合理，方便加工，我们通过夹紧可保证其加工要求，整个图面 第 3 页 共 26 页 清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要 求。 齿轮泵体有 2 组加工面他们有位置度要求。 这 2 组加工面的分别为 1： 以底面为基准的加工面， 这组加工面包括钻地平面 4-10 孔， 铣前端面，钻前端面 6-m6-7h 孔，镗左边 30 孔。 2：一个是以底面和 10 孔为基准的加工面，这个主要是其他各 个端面和各个孔及其螺纹孔。 第 4 页 共 26 页 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料为 ht250，根据生产纲领以及零件在工作过程中 所受的载荷情况，选用砂型机铸造。 2.2 基面的选择基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的 正确合理，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。 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证 该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基 第 5 页 共 26 页 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗 糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 粗基准的选择：齿轮油泵泵体这样的零件来说，选择好粗基 准是至关重要。我们选择底面为粗基准。 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合” 原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定 位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一” 原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基 准定位， 以保证各表面的位置精度， 避免因基准变换产生的误差， 简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准” 原则 某些精加工和光整加工工序要求加工 余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他 表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准” 原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、 形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5） 所选的精基准 应能保证定位准确、 夹紧可靠、 夹具简单、 操作方便。 以10 孔（一面 2 销）为定位精基准，加工其它表面及孔。 主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时 候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不 再重复。 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精 第 6 页 共 26 页 度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件 的技术要求后，制定以下两种工艺方案： 工艺方案一： 工序 1：铸造 工序 2：热处理 工序 3：加工工件工件表面，粗铣底平面 工序 4：钻地平面 4-10 孔 工序 5：粗铣前端面 工序 6：钻前端面 6-m6-7h 孔 工序 7：攻螺纹 工序 8：锪 34 槽 工序 9：半精铣 62h8 端面 工序 10：半精镗左边 30 孔 工序 11：精镗左边 26 孔 工序 12：锪左边 32 槽 工序 13：精镗右边 26 孔 工序 14：锪右边 32 槽 工序 15：粗铣上端面 工序 16：钻横向 10 孔 工序 17：扩孔至 16，攻螺纹，倒角 工序 18：钻纵向 10 孔 工序 19：扩孔至 16，攻螺纹，倒角 工序 20：粗铣后端面 工序 21：钻后端面的 2-m6-7h 孔 工序 22：攻螺纹 工序 23：上漆 第 7 页 共 26 页 工序 24：检验，入库 工艺方案二： 工序 1：铸造 工序 2：热处理 工序 3：加工工件工件表面，粗铣底平面 工序 4：钻地平面 4-10 孔 工序 5：粗铣前后端面 工序 6：钻前后端面 6-m6-7h 螺纹孔 工序 7：锪 34 槽，锪左右边 32 槽 工序 8：半精铣 62h8 端面 工序 9：半精镗左边 26 和 30 孔 工序 10：精镗右边 26 孔 工序 11：粗铣上端面 工序 12：钻横纵向 10 孔 工序 13：扩孔至 16，攻螺纹，倒角 工序 14：上漆 工序 15：检验，入库 综合上述两种方案，区别在于工序集中和分散不同。 工艺方案一：方案一的工序安排的分散，装夹次数多，适合 大批量生产加工。 工艺方案二：方案二的工序安排的集中，装夹次数少，适合 小批量生产。通过比较我发现：方案一比方案二更合适，可以提 高加工效率。 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 第 8 页 共 26 页 齿轮泵体零件材料为 ht250 生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 1、齿轮泵体下底面 因为齿轮油泵泵体下底面没有精度要求，粗糙度要求也不高，其 加工余量为 2.5mm。 3、齿轮泵体的孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 it7it8 之间，参照 参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为 2.5。 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序工序：粗铣底平面粗铣底平面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，机床选用 x51 立式铣床 mmap5 . 1=， 0 27dmm=，50/ minvm=，4=z。 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 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 第 9 页 共 26 页 10001000 50 589 / min 27 s v nr d = 按机床标准选取 w n 600min/r 27 600 50.8/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 600r/min 时 0.2 4 600480/ mzw ff znmm r= = 按机床标准选取480/ m fmm r= 3）计算工时 切削工时：27lmm=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 2793 0.33min 600 0.2 m w lll t n fx + =. 工序工序：钻横向 钻横向 10 孔孔 机床： z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10-61 选取13 锥柄麻 花钻。 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 ns= w d 1000 c v = 1000 25 10 796r/min 与 796r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 800r/min 。 现 选 取 w n =800r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 10 800 25.12/ min 1000 m = 第 10 页 共 26 页 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2-1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=20mm; 1 l=4mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 2043 800 0.13 + =0.26min 工序：工序：半精镗左边 半精镗左边 30 孔孔 1.加工条件 工件材料：ht250，时效处理，砂型铸造 加工要求：镗孔30mm 机 床：卧式镗床 t616 刀 具：弯头镗刀 2.计算切削用量 查简明手册表 4.2-19 和 4.2-20,4.2-21 得 v =25mm/min m f =0.07mm/z p a =9.6mm 10001000 25 265 / min 3.143.14 30 v nr d = 根据 t616 镗床说明书，取 w n =300r/min 切削工时：l=10mm 10 0.5min 300 0.07 m f l t v = 工序：工序：扩孔至 扩孔至 16，攻螺纹，倒角，攻螺纹，倒角 第 11 页 共 26 页 钻 钻 16 选用16 锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得mm/r28 . 0 f= 机 c v28m/ min=（ 切削表 2.15） c 1000v 1000x28 557r / min dx16 n= 机 机 按机床选取600 / minnr= 机 dn x16x600 30.14m/ min 10001000 c v= 机 机 基本工时： 12 2033 0.15 f600 0.28 lll t nx + + = 机 机 min 攻螺纹攻螺纹 选择高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即1.25/fmm r= 18/ min c vm= 机 10001000 18 212( / min) 27 c v nr d = 查 按机床选取272 /minnr= 机 6.8/min c vm= 机 基本工时： 12 1033 0.05(min) 272 1.25 lll t n f + + = 机 其余的铣面和钻孔的切削用量和工时计算同上，在此不再累述。 三、三、 夹具设计夹具设计 第 12 页 共 26 页 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， 决定设计的工序是钻纵向 10 孔的钻床 夹具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于钻纵向 10 孔， 精度要求不高， 和其他面没 有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则 不予考虑。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必 须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工 出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合 理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别 是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保 证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面 还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平 行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳 动强度， 提高加工精度。 我们采用加工的底面和 2-10 为定位基 准，采用一面两销定位，一面限制 3 个自由度，一圆柱销限制 2 个自由度，一削边销限制 1 个自由度，这样空间的 6 个自由度就 限制完了。 定位，就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一 个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度， 使工件在夹具中的位置完全确定，这就是工件定位的“六点定位 第 13 页 共 26 页 原则” 。 3.3 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切 削手册得： 钻削力 6 . 08 . 0 26hbdff = 式（5-2） 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10hbfdt = 式（5-3） 式中：10dmm= ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 hbhbhbhb= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 f26x10x0.20x1742378n= 190.80.6 t10x10 x0.20x17453789n.m= 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因 此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、 刚度适当即能满足加工要求。 3.4 定位定位误差误差分析分析 一面两销定位误差 (1)移动时基准位移误差 yj yj min111 xdd+= （式 5-5） 式中： 1 d 圆柱销孔的最大偏差 第 14 页 共 26 页 1 d 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销定位孔与定位销最小配合 间隙 代入（式 5-5）得： yj min111 xdd+=0.00800.018+ =0.026mm (2) 转角误差 l xddxdd tg 2 min222min111 + = （式 5-6） 式中： 1 d 圆柱销孔的最大偏差 1 d 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销定位孔与定位销最小配合 间隙 2 d 削边销孔的最大偏差 2 d 削边销孔的最小偏差 2min x 削边销定位孔与定位销最小配合 间隙 其中：) 2 (2 min1 min2 x x lglx += 则代入（式 5-6）得： 0.00800.0180.00800.004 0.0000852 2 352 tg + = 则： 0.000078 = 第 15 页 共 26 页 经检验合格 3.5 夹具设计及操作简要说明夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产 率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。 提高夹具性价比。本工序为钻削余量小，切削力小，所以 一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。我们采用已加 工的底面和 2-10 作为定位孔，首先把夹具体 u 型槽对应 好放到工作台上，然后把圆柱销和削边销固定到夹具体对 应位置上，再把工件放置到上面，把工件定位好。 当我们装上工件后，采用一面 2 销把工件的空间的 6 个自 由度限制完毕，一个端面限制 3 个自由度，一个圆柱销限 制 2 个自由度，一个削边销限制 1 个自由度，这样就实现 了完全定位，同时为了装卸方便我们采用翻转式钻模板， 才用对顶支撑钉，可以使翻转式钻模板翻转下来加工工件 时保证水平，同时 用菱形螺钉固定钻模板，防止加工过程中震动而损坏零件。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。操作方便，适 合批量生产。 第 16 页 共 26 页 装配图附图：装配图附图： 第 17 页 共 26 页 夹具体附图：夹具体附图： 第 18 页 共 26 页 总总 结结 毕业设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体 考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实 践相结合，来完成本次设计。 毕业设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和 解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的 所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这 次设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次课 程设计有了很深的体会。 这次毕业设计使我以前所掌握的关于零 件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确 定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择 等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自 己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体 会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。 回顾起此次毕业设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到 完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到 了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到 了很多在书本上所没有学到过的知识。通过