机械制造工艺学课程设计-液压泵盖机械加工工艺及其钻3×Φ11mm工序夹具设计（全套图纸） .doc

全套设计，加全套设计，加 153893706 课程设计 设设 计计 题题 目：目： 液液压泵压泵盖机械加工工盖机械加工工艺艺 及其及其钻钻 311mm 工序工序夹夹具具设计设计 系系 部：部： 机机电电工程系工程系 专专 业业： ： 机械机械设计设计制造及其自制造及其自动动化化 学学 生生 姓姓 名：名： 班班 级级： ： 机械三班机械三班 学号学号 同同 组组 者：者： 指指导导教教师师姓名：姓名：职职称称 教授教授 职职称称 副教授副教授 最最终评终评定成定成绩绩： ： 长沙学院教务处长沙学院教务处 二二一一年二月制一一年二月制 长沙学院课程设计鉴定表 姓名学号专业机械设计制造班级 3 设计题目 液压泵盖机械加工工艺及张志强 唐勇 其钻 311mm 工序夹具设计 指导教 师 指导教师意见： 该同学在设计过程中，工作态度 （好，良好，中，差） 设计工作量 （饱满，基本符合要求，未达到设计要求） 工艺设计 （很好，合理，基本合理，不符合要求） 夹具设计 （很好，合理，基本合理，不符合要求） 工作图纸和共有卡质量 （很好，基本符合要求，差） 其效果图和动画 （很好，基本符合要求，差） 自评分 互评分 老师评分 评定等级： 教师签名： 日期： 答辩小组意见： 评定等级： 答辩小组长签名： 日期： 教研室意见： 教研室主任签名： 日期： 系（部）意见： 系主任签名： 日期： 说明 课程设计成绩分“优秀” 、 “良好” 、 “及格” 、 “不及格”四类； 机械制造机械制造技术基础技术基础 课程设计课程设计任务书任务书 题目：设计 液压泵盖 零件的机械加工工艺规程 及 钻 311mm 孔 工序的专用机床夹具。 设计要求：熟练使用计算机辅助(软件自选)，独立完成 （1）毛坯图、零件毛坯合图各一张(3 或 4 号图 cad 出图， 手工图为 2 号) （2）关键工序机械加工工艺规程卡片一张(4 号图，capp 出图) （3）指定工序夹具装配图一张(2 或 3 号图，cad 出图可拼接) （4）夹具部分零件图 12 张(图幅自定) （5）设计说明书(一份，10 页，正文五号字，含插图) （6）夹具 3d 装配效果图一张(3 或 4 号图，可渲染) 以上均需输出，以书面交设计资料，保留软盘待查。 原始资料：零件图样，生产纲领，每月班次、生产条件等。 班 级 机械 3 班 学 生 指导教师 2012 年 07 月 06 日 课程设计 - i - 摘要 在机械制造过程中，各种零部件的加工过程中都需要用到夹具。夹具是一 种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、装配、焊接 和检测等工艺过程中。它能使工件在加工过程中定位和夹紧，从而提高工件的 加工精度，稳定产品质量；另外有利于提高劳动生产率和降低成本；除此之外， 它还能扩大机床工艺范围。所以说，机床夹具对机械零件的加工精度起着重要 的作用。在本次课程设计中，我们组的课题是液压泵盖的加工工艺及夹具设计。 我们按照液压泵盖零件要求对其进行加工工艺的设计，使其从一个毛坯件变成 一个合格的产品。其中我对其第 5 个工艺步骤钻 3 个直径为 11mm 的通孔进行夹 具设计。我采用一面两孔定位，限制 6 个自由度，然后将工件和转盘压紧，转 动转盘，便可实现钻刀位置不变，对工件进行加工。就该夹具而言，其钻模板 简单，比较经济。另外，在没有转动钻刀钻床的情况下，使用很方便。 关键词：液压泵盖 ,加工工艺,夹具 课程设计 - ii - 目录 摘要.i 第 1 章 零件的工艺分析1 1.1 零件的功能、结构及生产类型的确定1 1.1.1 零件的作用1 1.1.2 零件的工艺分析.2 1.1.3 零件的生产类型.2 1.2 主要加工面及要求2 第 2 章 毛坯及基准的选择3 2.1 确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差 3 2.2 毛坯的技术要求3 2.3 确定毛坯尺寸，设计毛坯图3 2.3.1 确定毛坯机械加工余量及毛坯尺寸公差.3 2.3.2 绘制毛坯图.3 2.4 粗基准的选择4 2.5 精基准的选择4 第 3 章 制订工艺路线5 3.1 确定各加工面的加工方法5 3.2 拟定加工工艺路线5 3.2.1 工艺路线方案 1.5 3.2.2 工艺路线方案 2.6 3.3 工艺方案的比较与分析6 第 4 章 工序设计7 4.1 选择加工设备及工艺装备7 4.2 选择夹具7 4.3 选用刀具7 课程设计 - iii - 第 5 章 确定机械加工余量、工序尺寸及公差8 第 6 章 确立切削用量及基本工时.9 6.1 工序 1 切削用量及基本时间的确定9 611 切削用量.9 612 背吃刀量.9 613 定进给量 f9 6.1.4 确定切削速度 v9 6.1.5 校验机床功率10 6.1.6 基本时间10 6.2 工序 4 切削用量及基本时间的确定10 6.2.1 切削用量10 6.2.2 背吃刀量.11 6.2.3 确定进给量 f.11 6.2.4 确定切削速度 v.11 6.2.5 基本时间11 6.3 工序 5 切削用量及基本时间的确定11 6.3.1 钻孔切削用量12 6.3.2 确定进给量 f.12 6.3.3 确定切削速度 v.12 6.3.4 确定基本时间12 第 7 章 夹具体总体设计14 7.1 定位基准的选择14 7.2 夹具定位误差分析15 7.3 切削力及夹紧力计算16 7.4 切屑参数的设定17 7.4.1 钻孔切削用量17 7.4.2 确定进给量 f.17 7.4.3 确定切削速度 v.18 7.3.4 确定基本时间18 7.4 夹具总体设计19 课程设计 - iv - 第 8 章 夹具结构设计20 8.1 钻模板20 8.2 夹具体设计20 8.3 转盘21 8.4 夹紧机构22 8.5 钻套22 8.6 刀具的选择23 8.7 夹具的设计及操作的简要说明23 8.8 结构特点23 第 9 章 设计心得24 参考文献25 附录 工序卡 工艺过程卡 第一部分第一部分 液压泵盖加工液压泵盖加工 工艺规程工艺规程 课程设计 1 第 1 章 零件的工艺分析 1.1 零件的功能、结构及生产类型的确定 1.1.1 零件的作用 图示为液压泵盖的零件图,材料为 zl106 的铸件,生产纲领是 6000 件/年。 要求设计加工该零件的毛坯图或零件与毛坯合图 1 张,关键工序机械加工工艺过 程卡片 1 套,主要工序的机械加工工序卡片 1 份,以及设计说明书 1 份。 图 1.1 液压泵盖 零件是液压泵盖,图 1.1 所示为齿轮泵中的右端盖, 齿轮泵体内的一对齿轮 课程设计 2 通过轴，轴承被左右端盖所支承。图中 225.5h8 孔即支承孔，a 面与泵体 接触，用 7m8 螺杆将泵体与左右端盖连在一起，右端 b 面及 66f9 止口与液 压泵支架配合，并通过 311mm 孔用 m10 螺栓紧固在支架上，能起到密封的 作用。 1.1.2 零件的工艺分析 通过对零件图的分析，知原图是正确，完整，尺寸，公差及技术要求齐全。 其基准面 a 面要求较高。225.5h8，232h8 精度要求也比较高。该零件 大部分表面需要切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度不是很难获得。a 面加工采用金刚石车即可达到要求，4 小孔是油孔，位置与精度要求都不高， 只要钻通即可，加工不成问题。可以说零件的工艺性好。 1.1.3 零件的生产类型 依照设计题目可知：该零件的生产纲领为 6000 件/年，查表可知生产类型 是大批量生产。 1.2 主要加工面及要求 (1) a 面基准面：与 b 面的距离是 43mm，表面的粗糙度 ra 为 0.8um，平面 度公差为 0.01,与孔 25.5h8 轴的垂直度为 0.03。 (2 )b 面：与 a 面的距离是 43mm，表面的粗糙度 ra 为 3.2um, 平面度公差 为 0.15, 与 a 面的平行度为 0.1。 (3) 支承孔:孔径 25.5h8 表面粗糙度为 1.6。 (4) 螺杆连接孔:孔径，表面粗糙度为 12.5,其位置在图 1.1 可以 0.2 0 78m 得出。 (5) 止口:直径 66f,需要倒角,表面粗糙度为 3.2,其与支承孔 0.03 0.10 9 25.5h8 同轴度为 0.03。 (6) 螺栓连接孔:孔径为 11, 需要倒角, 表面粗糙度为 12.5,其位置在图 1.1 可以得出。 课程设计 3 第 2 章 毛坯及基准的选择 2.1 确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差 (1) 零件的材料是 zl106,要求的年产量为 6000 件,是大批量生产,毛坯采 用硬模铸造,因此在铸造时采用金属型模具。 (2) 零件在加工过程中不加工面进行定位少,故零件选用毛坯为粗铸件。铸 件需加工面尺寸等级为 it8,不需加工尺寸公差等级为 it12。 2.2 毛坯的技术要求 (1) 铸件必须经过时效处理; (2) 铸件不得有气孔、砂眼等铸造缺陷。 2.3 确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2.3.1 确定毛坯机械加工余量及毛坯尺寸公差 通过查相关资料得下表： 表 2.1 项目b 面a 面 25.5h866f9 公差等级 it 8888 加工基本尺寸 434825.566 毛坯基本尺寸 46.750.721.9569.8 2.3.2 绘制毛坯图 课程设计 4 图 2.1 毛坯零件图 2.4 粗基准的选择 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准面的选择是否正确与 合理关系到零件的加工质量,以及生产效率的高低。如果选择不当,在加工过程 中出现很多问题,更可能造成零件的大批报废使生产无法进行。 对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于若干个不加工表面 的工件,则应以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,根据 这个原则,现在取 78 为粗基准,利用三爪卡盘作为加工 a 面的定位基准,限制 6 个自由度,达到完全定位。 2.5 精基准的选择 主要应考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺 寸换算,这选择的设计基准与工序基准重合。 课程设计 5 第 3 章 制订工艺路线 3.1 确定各加工面的加工方法 根据各加工面的加工精度与表面粗糙度的要求,选定如下加工方法: (1) a 面基准面,采用车方法,经过粗车、半精车、精车、金刚石车,最后达 到要求。 (2) b 面, 采用车方法,经过粗车、半精车。 (3) 内孔 225.5h8、26 h 8、232h8 采用镗,经过粗镗、半精镗、 精镗。 (4)孔 78.5、311 采用钻即可达到要求。 (5)孔 715 用扩。 (6)66f9 外圆, 采用车方法,经过粗车、半精车。 3.2 拟定加工工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何尺寸形状，尺寸精度位置精 度等技术要求能得到合理的保证。 3.2.1 工艺路线方案 1 工序 1 粗车 a 面，以 78 定位。 工序 2 以 a 面及内孔 25.5h8 定位,粗车 b 面及 66f9 外圆,内孔 26h8。 工序 3 以 b 面及内孔 26h8 定位,粗镗 225.5h8，232h8。 工序 4 以 a 面及内孔 25.5h8 定位，钻孔 78.5。 工序 5 以 a 面及内孔 25.5h8 定位，钻孔 311。 工序 6 钻孔 4。 工序 7 以 a 面及内孔 25.5h8 定位，扩内孔 715 及倒角。 工序 8 以外圆 66f9 定位，半粗车 a 面。 工序 9 以 b 面及内孔 26h8 定位，半精镗 225.5h8，232h8。 工序 10 以 a 面及内孔 25.5h8 定位, 半精车 b 面及 66f9 外圆,内孔 26 h8，倒角。 工序 11 以 b 面及内孔 26h8 定位，精镗 225.5h8，232h8。 课程设计 6 工序 12 以外圆 66f9 定位，粗车 a 面。 工序 13 以外圆 66f9 定位，金刚石车 a 面。 工序 14 去毛刺。 工序 15 终检。 3.2.2 工艺路线方案 2 此处已删除此处已删除 第 5 章 确定机械加工余量、工序尺寸及公差 表 5.1 加工 a 面的各数值 工序工序名称工序间余 量/mm经济精度 /mm 表面粗糙 度/mm 工序基本 尺寸/mm 标注工序 尺寸公差 /mm 课程设计 7 金刚石车 0.08h50.848 0 0.01 48 精车 0.1h71.648.08 0 0.08 48.08 半精车 0.2h103.248.10 0 0.1 48.10 粗车 0.5h1212.548.30 0 02 48.30 毛坯 248.8048.802 表 5.2 25.5h8 工序尺寸 工序工序名称工序间余量 /mm经济精度 /mm 表面粗糙度 /mm 工序基本尺 寸/mm 标注工序尺 寸公差/mm 精镗 0.1h71.625.5 0 0.08 25.5 半精镗 0.25h103.225.4 0 0.1 25.4 粗镗 0.3h126.325.15 0 02 25.15 毛坯 12.623.85 第 6 章 确立切削用量及基本工时 6.1 工序 1 切削用量及基本时间的确定 课程设计 8 611 切削用量 本工序为粗车 a 面。已知加工材料为铝合金材料铸件；机床为 c620-型 卧式车床，工件装卡在三爪卡盘中。 确定粗车 a 面的切削用量。所选刀具为 yg6 硬质合金可转位车刀。根据 1.30，由于 c620-1 车床的中心高为,根据1.1 故选用刀杠 3【】 文献mm200 3【】 文献 尺寸,刀片的厚度为。根据1.3，选择车刀几mmmmhb2516mm5 . 4 3【】 文献 何形状为卷屑倒棱型前刀面，前角, 主偏角， 副偏角12 90 k ，刃倾角, 刀尖圆弧半径。10 、 k 0 s mm8 . 0 612 背吃刀量 粗车单边余量为，则。0.5mmmmap5 . 0 613 定进给量 f 根据1.4，在粗车铝合金材料铸件，刀杠尺寸为 3【】 文献 16mm25mm、3mm，工件直径为 100400mm 时，f=0.61.2mm/r,按照 p a c620-1 车床的进给量（1.30） ，选择 f=0.65mm/r。 3【】 文献 确定进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据1.30，c620-1 车床的进给机构允许的进给力=3530n。 3【】 文献 max f 根据1.21，当铝合金材料铸件 b170mpa, 2.8mm,f0.75 3【】 文献 p a mm/r、k=45、v=65m/min(预计)时,进给力为 760n。 的修正系数为 k0ff1.0,ksff= 1.0, (1.292) ,故实际的进 f f 3【】 文献 给力为 =7601.0=760n f f ，所选用的进给量 f=0.65mm/r 可用。 f f max f 选择车刀磨钝标准及耐磨度 根据1.9，车刀后面的最大磨损量取 3【】 文献 为 1mm，可转位车刀耐用度 t=30min。 6.1.4 确定切削速度 v 根据1.10,当用 yg6 硬质合金车刀加工 b170mpa 铝合金材料铸件、 3【】 文献 0.8mm、f0.75 mm/r 时、切削速度 v=114m/min。 p a 切削速度的修正系数为 ksv=0.8，ktv=0.65，ktv=0.8，1ktv=1.15 kmv=kv=1.0（1.28） ，故 v=1140.80.650.811.15=55.2 m/min 3【】 文献 课程设计 9 (1.28) 10001000 55.0 149.6 117 v nmm d 根据 c620-1 车床的转速（1.30） ，选择 n=120 r/min=2 r/s， 3【】 文献 则实际的切削速度 v=45.6 m/min。 6.1.5 校验机床功率 此处已删除此处已删除 修正系数为 m=0.2，xv=0.15，yv=0.2（1.28） ，故 3【】 文献 (1.27) min/130 15 . 0 65 . 0 60 8 . 189 2 . 015 . 0 2 . 0 m vvfat c v y x p v m (1.28) min/9 .636 65r d v n 根据 c620-1 车床的转速（1.30） ，选择 n=610r/min。 3【】 文献 6.2.5 基本时间 确定基本时间。 课程设计 10 (1.30) l t nf (1.31)lly 11.5l y=1. 3 12.8 min0.14min 0.15 610 t 6.3 工序 5 切削用量及基本时间的确定 6.3.1 钻孔切削用量 本工序为钻 311。切屑用量为 5.5mm。 6.3.2 确定进给量 f 本工序为钻孔，钻孔使用直柄麻花钻(gb/t6135.3-1996)，根据 2.32 钻头的直径为 d0=11.00,hbs200,根据2.7，f=0.051.6， 3【】 文献 3【】 文献 根据2.32，选取 z3025 钻床的主轴进给量为 f=1.00。 3【】 文献 6.3.3 确定切削速度 v 根据2.30,切削速度 3【】 文献 (2.30) 0vv v m pvv c d z vk t a x fy ， m=0.125.0.63f 9.4 v c 0.25 v z 0xv0.4 v y =1.0 tv k1.0 mv k0.9 sy k1.0 tv k 0.84 xy k1.0 lv k (2.31)0.756 vtvmvsvtvxvlv kkkk k k k (2.30) 0 9.33/ min vv v m pvv c d z vkm t a x fy 课程设计 11 (1.28) 0 10001000 5.88 270.2 / min 3.14 11 v nr d 则根据2.32,取n=250 r/min 3【】 文献 实际 0 3.14 11 250 8.64/ min 10001000 d n vm 6.3.4 确定基本时间 根据2.32, 3【】 文献 42 )21 (cos 2 2 1 1 21 l k dd l fn lll tj 取,，。14l3 2 l5 . 7290cos 2 1122 1 l 1437.5 min0.47min 0.63 250 t 第二部分第二部分 钻钻 311mm 孔夹具设计孔夹具设计 课程设计 14 第 7 章 夹具体总体设计 夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程。应用机床 夹具,有利于保证工件的加工精度、提高产品质量；同时提高劳动生产率和降低 成本；除此之外，有利于扩大机床工艺范围,实现“一机多用” 。 本夹具为加工 3 个非规则排列的 11mm 通孔,由于这些通孔加工时位置不 对称，因此需要专门的夹具,机床使用立式钻床,刀具为麻花钻。 7.1 定位基准的选择 由零件要求可知,本工序为钻 3 个 11mm 的通孔,所以本工序需要限制的自 由度为 6 个。 定位方案一：以加工面 a 面为定位基面,在已加工好的 25.5mm 通孔处使 用一圆轴为定位基准,再在另一 25.5mm 孔处使用菱形销做辅助定位。 定位方案二：以加工面 b 面为定位基面,在已加工好的 25.5mm 通孔处使 用一长销做固定轴定位。 设计夹具定位方案如下： 图 7.1 定位方案一 课程设计 15 图 7.2 定位方案二 此处已删除此处已删除 课程设计 16 取圆柱销直径为 25.5g6 0.007 0.020 25.5 按1表 61，选取菱形销宽度：b5mm。 按1表 62，计算菱形销与其配合孔的最小空隙： 1min 2 2 ()(0.030.01 0.07) 5 min0.0064 25.5 lklx ttb mm d 按 h6 确定菱形销的直径公差，最后得到：d2= 0.006 0.019 25.5 图 7.3 两定位孔 7.3 切削力及夹紧力计算 钻头为高速钢麻花钻钻头钻 11mm 的孔时的轴向力、扭矩及功率的计算： 根据 3【】 文献 扭矩 的计算公式为： (3.32) 0 zmym cmm mc dfk 根据查表 2.32 得： 3【】 文献 0.117 m c 2.0 m z0.6 m y 查表 2.8 选取： 1.0mm f r 查表 1.29-1 得： 课程设计 17 (2.33)() 190 n mf hbs k 0.6 f n 0.6 140 ()0.8 190 fm k 因此 16 c mnm 4.2.4 校验扭矩功率 16 c mnm119.6 m mnm 所以 m cm m1.3 2.0 ce pkwp 故满足条件,校验成立。 而夹具的底座尺寸为 280mm160mm 对于 16nm 的扭矩操作者完全能承受。 7.4 切屑参数的设定 7.4.1 钻孔切削用量 本工序为钻 311mm 的通孔。单边切屑余量为 5.5mm。 7.4.2 确定进给量 f 本工序为钻孔，钻孔使用直柄麻花钻(gb/t6135.3-1996)，根据 2.32 钻头的直径为 d0=11.00,hbs200,根据2.7，f=0.051.6， 3【】 文献 3【】 文献 根据2.32，选取 z3025 钻床的主轴进给量为 f=1.00。 3【】 文献 7.4.3 确定切削速度 v 根据2.30,切削速度 3【】 文献 (2,30) 0vv v m pvv c d z vk t a x fy 课程设计 18 f=1 ， ， m=0.125.9.4 v c 0.25 v z 0xv0.4 v y =1.0 tv k1.0 mv k0.9 sy k1.0 tv k 0.84 xy k1.0 lv k (2.31)0.756 vtvmvsvtvxvlv kkkk k k k (2.30) 0 5.88/ min vv v m pvv c d z vkm t a x fy (1.28) 0 10001000 5.88 170.2 / min 3.14 11 v nr d 则根据2.32,取 n=200 r/min 3【】 文献 实际 0 3.14 11 200 6.9/ min 10001000 d n vm 7.3.4 确定基本时间 根据2.32, 3【】 文献 42 )21 (cos 2 2 1 1 21 l k dd l fn lll tj 取 ， ，。48l 3 2 l5 . 7290cos 2 1122 1 l 4837.5 7min2.05min 1 200 t 7.4 夹具总体设计 课程设计 19 图 8.4 夹具三视图 第 8 章 夹具结构设计 8.1 钻模板 该夹具工作时钻模板不动，工件随转盘转动，因此钻模板较简单。同时采 课程设计 20 用固定钻套，钻模板形式为翻转式，材料为 ht200。 图 8.1 钻模板 8.2 夹具体设计 夹具体与钻模板材料相同，为 ht200。为满足强度，长和宽为 280mm160mm，厚度为 30mm。 课程设计 21 图 8.2 夹具体 8.3 转盘 转盘支撑工件，并带动工件旋转。 图 8.3 转盘 8.4 夹紧机构 根据生产率的要求,运用手动夹紧可以满足。加工零件采用螺旋压紧机构, 通过 m12 的螺母将工件压紧在转盘上。有效提高了工作的效率。夹紧主要是防 止工件在钻孔作用下产生的倾覆和震动。 课程设计 22 图 8.4 夹紧机构 8.5 钻套 该工序钻孔较多，选择固定转套较为方便。 图 8.5 钻套 8.6 刀具的选择 本工序为钻孔，钻孔使用直柄麻花钻(gb/t6135.3-1996)，根据 2.32 钻头的直径为 d0=11.00,hbs200。 3【】 文献 课程设计 23 图 8.6 麻花钻 8.7 夹具的设计及操作的简要说明 首先将定位销装在转盘上，然后将定位轴从转盘下面往上装，接着将转轴 和转盘用螺钉连接，装在底座上，然后将工件从上往下装在定位轴上，最后用 螺母拧紧，工件安装完毕。工件加工完成后，旋转钻模板，拧下螺母，即可将 工件卸下来。 8.8 结构特点 该夹具结构简单,操作较方便。在没有摇臂钻床的情况下应用广泛。 此次设计的夹具有如下优点： (1)操作比较简单，使用方便，制造比较容易，价格便宜； (2)能保证工件的加工精度、稳定产品质量； (3)能提高劳动生产率； (4)夹具使用的一面两销定位可靠性好，定位能力强； (5)能是车间在没有摇臂钻床的情况下正常生产。 第 9 章 设计心得