机械制造技术课程设计-柱塞套零件加工工艺及钻Φ3孔专用夹具设计（全套图纸） .pdf

1 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目：柱塞套零件的工艺及钻3 孔专用 夹具设计 2 一、设计题目一、设计题目 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型:（中批或大批大量生产） 三、上交材料三、上交材料 1绘制零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程综合卡片 1 套 4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机 械加工工艺卡片） 1 套 5绘制夹具装配图（a0 或 a1） 1 张 6绘制夹具中 1 个零件图（a1 或 a2。装配图出来后，由指导教师为 学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体） 。 1 张 7编写课程设计说明书（约 5000-8000 字） 。 1 份 四、进度安排四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l2 天查资料，熟悉题目阶段。 2第 37 天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法 和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。 3第 810 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟 通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步） 。 4第 1113 天，完成夹具总装图的绘制。 5第 1415 天，零件图的绘制。 3 6第 1618 天，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天，完成图纸和说明书的输出打印。 8第 2021 天，答辩 4 五、指导教师评语五、指导教师评语 该同学在课程设计过程中表现 认真， 工艺路线 夹具设计方案 ，说明书及图量 ， 综合评定其成绩为 。 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 5 摘 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。 柱塞泵加工工艺规程及钻孔的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：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 6 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 7 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 目录目录 序 言 1 一 零件的分析 2 1.1 零件的作用 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.2 零件的工艺分析. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 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. 5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 7 2.5 确定切削用量及基本工时 7 三 夹具设计 15 3.1 问题的提出 15 3.2 定位基准的选择. 15 3.3 切削力和夹紧力的计算 . 15 3.4 定位误差分析. 16 3.5 夹具设计及操作的简要说明 . 16 总 结 17 致 谢 19 参 考 文 献 20 1 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。 柱塞泵的加工工艺规程及其钻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。 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。 2 一一 零件的分析零件的分析 零件的工艺分析零件的工艺分析 柱塞泵有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1： 以左端面和外圆为基准的加工面， 这组加工面主要是粗车右端 端面外圆，钻扩铰8 孔。 2：以8 孔为基准的加工面，这组加工面主要是钻3 孔锪孔 5.5，铣宽 5mm 的半圆槽，钻3 孔。 3 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 15cr 的可锻性好，因此可用锻造的方法 因为是成批生产，采用 模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度 而且加工余量小等优点。 2.2 基面的选择基面的选择 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 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 4 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。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。先选取左端面和外圆作为定位基准， 。 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。 以已经加工好的8 孔和一端面为定位精基准，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。 5 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 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，可以考虑采用万能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。 制定以下两种工艺方案： 方案一 1 铸造 锻造 2 时效 处理 退火处理 3 车 粗车左端端面外圆 4 车 粗车右端端面外圆，钻扩铰8 孔 5 钻 钻3 孔锪孔5.5 6 铣 铣宽 5mm 的半圆槽 7 车 钻3 孔 8 车 精车各段外圆 9 铰 精铰8 内孔 10 磨 磨床各段外圆 11 检验 检验 12 入库 入库 方案二 1 铸造 锻造 2 时效 处理 退火处理 6 3 车 粗车左端端面外圆 4 车 粗车右端端面外圆，钻扩铰8 孔 5 钻 钻3 孔锪孔5.5 6 铣 铣宽 5mm 的半圆槽 7 车 钻3 孔 8 检验 检验 9 入库 入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一对各段外圆采用粗 车，精车和磨各段外圆的加工，对8 内孔采用钻扩铰和精铰8 孔，工序安排紧凑合理，可以更好的保证加工精度要求和位置度 要求。而方案二只采用粗车各段外圆一个工序，不能保证加工精 度要求，综合考虑我们选择方案一。 具体的加工路线如下 1 铸造 锻造 2 时效 处理 退火处理 3 车 粗车左端端面外圆 4 车 粗车右端端面外圆，钻扩铰8 孔 5 钻 钻3 孔锪孔5.5 6 铣 铣宽 5mm 的半圆槽 7 车 钻3 孔 8 车 精车各段外圆 9 铰 精铰8 内孔 10 磨 磨床各段外圆 11 检验 检验 12 入库 入库 7 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 柱塞泵零件材料为 15cr 生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直 接获得。 2、柱塞泵的端面 由于柱塞泵端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留 2mm 比较合适。 3、柱塞泵的孔 毛坯为空心，锻造出孔。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 2mm 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：粗车左端端面外圆 1) 切削深度 单边余量为 z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r 3) 计算切削速度 v yx p m v c k fat c v vv = 其中： v c =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。修正系数 v k 见 切削手册表 1.28,即 8 mv k=1.44 , sv k=0.8 , kv k=1.04 , krv k=0.81 , bv k=0.97。 所以 v c v 35 . 0 15 . 0 2 . 0 8 . 02 . 260 342 =1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = x34.5 891000x 753r/min 与 753r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 750r/min 。 现 选 取 w n =750r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/94 1000 75050 m x = 5) 切削工时， tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=25mm; 1l=4mm; 2 l=0mm; tm= fn l w 21 ll + i= 0.8750 29 x2=0.966(min) 工序：粗车右端端面外圆 1) 切削深度 单边余量为 z=1.5mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r 3) 计算切削速度 v yx p m v c k fat c v vv = 其中： v c =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。 9 mv k=1.44 , sv k=0.8 , kv k=1.04 , krv k=0.81 , bv k=0.97。 所以 v c v 35 . 0 15. 0 2 . 0 1 . 03 . 060 342 =1.440.81.040.810.97=92m/min 4) 确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 92 50 545r/min 与 545r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 575r/min 。 现 选 取 w n =600r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 50 575 92.6/ min 1000 m = 5)切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=25mm; 1l=4mm; 2 l=0mm; tm= fn l w 21 ll + i= 0.1600 29 =0.4833(min) 工序：精车各段外圆 1) 切削深度 单边余量为 z=0.3mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.2mm/r 3) 计算切削速度 v yx p m v c k fat c v vv = 10 其中： v c =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。 mv k=1.44 , sv k=0.8 , kv k=1.04 , krv k=0.81 , bv k=0.97。 所以 v c v 35 . 0 15. 0 2 . 0 1 . 03 . 060 342 =1.440.81.040.810.97=96m/min 4) 确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 50 961000 585r/min 与 585r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 600r/min 。 现 选 取 w n =600r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/94 1000 60050 m= 5)切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=25mm; 1l=4mm; 2 l=0mm; tm= fn l w 21 ll + i= 0.1600 29 =0.4833(min) 工序：铣宽 5mm 的半圆槽 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 yg8, 11 mmap5 . 1=，mmd35 0 =，min/125mv =，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 min/48.663 35 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75050 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml85=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min6467 . 0 2 . 0750 3985 21 = + = + = xfn lll t w m 工序：钻，扩，绞8 孔 工步一钻孔至7 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的 12 mpa b 800， 0 7dmm=时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由 于本零件在加工7 孔时属于低刚度零件， 故进给量应乘 以系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得 切削速度min/18mv =所以 10001000 18 152 / min 7 s w v nr d = 根据机床说明书，取min/175rnw=，故实际切削速度为 7 175 71.98/ min 10001000 ww d n vm = 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机 动工时为 min19 . 1 25 . 0 375 39100 21 = + = + = fn lll t w m 工步二：扩孔 7.85mm 利用钻头将 7mm孔扩大至 7.85mm，根据有关手册 规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = 13 min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则主轴转速为min/346 .51rn =，并按车床说明书 取min/68rnw=，实际切削速度为 7.85 68 6.8/ min 10001000 ww d n vm = 切削工时：mml100=，mml6 1 =，mml3 2 =，则机 动工时为 min81 . 2 57 . 0 68 36100 21 = + = + = fn lll t w m 工步 3：铰 8mm孔 根 据 参 考 文 献 表 2- 25 ，rmmf/4 . 02 . 0=， min/128mv =，得 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表4.2- 2， 按机床实际进给量和实际转速， 取rmmf/35 . 0 =，min/198rnw=， 实 际 切 削 速 度 min/33. 9mv =。 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 min616 . 1 35 . 0 198 39100 21 = + = + = fn lll t w m 14 工序：钻3 孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 3 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=15m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 15 3 1190r/min 与 1190r/min 相近的机床转速为 1200r/min。现选取 w n =1200r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 3 1200 15.072/ min 1000 m = 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=60mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 6043 1200 0.13 + =0.429min 15 三三 夹具设计夹具设计 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。 由指导老师的分配第 7 道工序的钻3 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3 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 本道工序加工3 孔，精度不高，因此我们采用已加工好的 8 孔定位，采用心轴和削边销定位，因为孔径自身较小，切削 力较小，因此不在采用其他的辅助定位，开口垫圈的压紧力即可 以满足要求。 3.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 由于本道工序主要完成孔的钻孔加工，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） 16 式中：8dmm= ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 hbhbhbhb= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 f26x8x0.20x1741158n= 190.80.6 t10x8 x0.20 x17435864n.m= 本道工序加工孔时，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 定位误差分析定位误差分析 本工序定位方案为一个面和一个削边销，采用过盈配合，由指导 书表 8-13 知， 定位误差dw=td+td+s=0.006+0.004+0=0.01， 经 验证合格。 3.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 使用心轴定位， 压板的压紧力即可指定可靠的卡紧力。 同时我 们采用固定钻套，保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效 率，适合于批量生产。 17 总总 结结 这次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。 这次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 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