机械制造技术课程设计-机油泵体加工艺及车φ10车床偏心夹具设计（全套图纸） .pdf

目目 录录 一序言 1 二零件的分析 2 （一） 零件的作用 2 （二） 零件的工艺分析 3 三工艺规程设计 4 （一） 确定毛坯的制造形式 4 （二） 基面的选择 4 （三） 制定工艺路线 4 （四） 机械加工工序 6 四夹具设计 12 （一）. 车床夹具设计要求说明 12 （二） 车床夹具的设计要点 12 （三） 定位机构 14 （四） 夹紧机构 14 （五） 零件的车床夹具的加工误差分析 14 （六） 确定夹具体结构尺寸和总体结构 15 （七） 零件的车床专用夹具简单使用说明 16 五总结 17 六、参考文献 18 哈尔滨理工大学课程设计说明书 1 一一 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。 机油泵体零件加工工艺及钻床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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面 的考核。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，保证尺寸证零件的加工 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。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 二、二、 零件的分析零件的分析 （一）零件的作用（一）零件的作用 哈尔滨理工大学课程设计说明书 2 题目给的零件是机油泵体零件，主要作用是起连接作用。零件的实 际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较 简单。具体尺寸，公差如下图所示。 （二）零件的工艺分析（二）零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 qt450-10，该材料为球墨铸铁，具有较 高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零 件。 机油泵体零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度 ra 值为 3.2 m 。2.车外圆及端面，表面粗糙度 ra 值 3.2 m 。3.车装配 孔，表面粗糙度 ra 值 3.2 m 。4.半精车侧面，及表面粗糙度 ra 值 3.2 m 。5.两侧面粗糙度 ra 值 6.3 m 、12.5 m ，法兰面粗糙度 ra 值 6.3 m 。 机油泵体共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述 如下： (1)左端的加工表面： 哈尔滨理工大学课程设计说明书 3 这一组加工表面包括：左端面，60 外圆，24 内圆，倒角钻孔 并攻丝。这一部份只有端面有 3.2 的粗糙度要求，。其要求并不高，粗 车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序 就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。 (2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；40 外圆，粗糙度为 3.2；钻中心 孔。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，10 的孔或内圆直接在上做镗工就行了。 三、三、 工艺规程设计艺规程设计 （一）（一） 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 qt450-10，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适 应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属， 还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作 用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽 量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件 轮廓尺寸不大，可以采用砂型铸造，这从提高生产效率，保证加工精 度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 （二）（二） 基面的选择基面的选择 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，不但使加工 工艺过程中的问题百出，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，对像机油泵体这样的零件来说，选好粗基准是至关 重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内 外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(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，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做 为粗基准)。 对于精基准而言，主要应该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，这在以后还要专门计算，此处不 在重复。 （三）（三） 制订工艺路线制订工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位 置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产 的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中 哈尔滨理工大学课程设计说明书 4 来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量 下降。 表 3.1 工艺路线方案一 工序号 工序内容 工序一 铸造出毛坯 工序二 清砂，浇冒口。 工序三 人工时效热处理 工序四 夹40mm 外圆，车60mm 外圆，24mm 孔 工序五 翻面车总长 32mm，车40mm 外圆、长 22mm 工序六 以24mm 孔和端面定位，钻铰10mm 孔 工序七 检验各部尺寸及形位公差。 工序八 清洗，加工表面涂防锈油，入库。 上面工序不能保证其质量，但可以进行精度要求不高的生产。 综合考虑以上步骤，得到下面工艺路线。 表 3.2 工艺路线方案二 工序号 工序内容 工序一 铸造出毛坯。 工序二 清砂，浇冒口 工序三 人工时效热处理 工序四 以24mm 孔和端面定位，钻铰10mm 孔 工序五 夹40mm 外圆，车 60 mm 外圆、24mm 孔 工序六 翻面车总长 32mm，车60mm 外圆、长 22mm 工序七 检验各部尺寸及形位公差。 工序八 清洗，加工表面涂防锈油，入库 哈尔滨理工大学课程设计说明书 5 上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但 是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不 易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序 在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨 削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃 劣，具体工艺过程如下： 表 3.3 最终加工工艺路线 工序号 工序内容 工序一 铸造。 工序二 清砂，浇冒口 工序三 人工时效热处理。 工序四 夹40mm 外圆，车60mm 外圆、24mm 孔 工序五 翻面车总长 32mm，车40mm 外圆、长 22mm 工序六 以24mm 孔和端面定位，钻铰10mm 工序七 检验各部尺寸及形位公差 工序八 清洗，加工表面涂防锈油，入库 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定、切削用 量及基本工时的确立 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定、切削用 量及基本工时的确立 根据加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛 坯尺寸的确定如下：195x75x80 工序工序 1：夹：夹40mm 外圆，车外圆外圆，车外圆60mm、24mm 孔孔 所选刀具为 yg6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册 表 1.1，由于 c6132 机床的中心高为 160mm（表 1.30） ，故选刀杆尺寸 hb = mmmm2516 ，刀片厚度为 mm5 . 4 。选择车刀几何形状为卷屑 槽带倒棱型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主偏角 v k = 0 90 ，副偏 角 v k = 0 10 ，刃倾角 s = 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r = mm8 . 0 。 .确定切削深度 p a 哈尔滨理工大学课程设计说明书 6 由于单边余量为 mm5 ，可在一次走刀内完成，故 p a = 2 69 5 . 76 = mm75. 3 （3-1） .确定进给量 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4 刀杆尺寸为 mm16mm25 ， p a mm4 ，工件直径100400 之间 时， 进给量 f =0.51.0mm/r 按 c6132 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可 知： f =0.7 rmm 确定的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 据表 130，c6132 机床进给机构允许进给力 max f =3530n。 根据表 1.21，当强度在 174207hbs时， p a mm4 ， f 75. 0 rmm ， r k = 0 45 时，径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k =1.0， sff k =1.0， krff k =1.17（表 1.292） ，故实际进给力为： f f =950 17. 1 =1111.5n （3-2） 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = rmm7 . 0 可用。 .选择刀具磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取 为 mm5 . 1 ，车刀寿命t= min60 。 .确定切削速度 0 v 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 1.11，当 6yg 硬质合金刀加工硬 度 160219hbs的铸件， p a mm4 ， frmm75 . 0 ，切削速度 v = min63m 。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k =0.92， sv k 0.8， tv k =1.0， kv k =1.0（见表 1.28） ，故： 哈尔滨理工大学课程设计说明书 7 0 v = t v v k =63 0 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 min48m （3-3） n= d vc 1000 = 127 481000 =120 minr （3-4） 根据 c6132 车床说明书选择 0 n =125 minr 这时实际切削速度 c v 为： c v =1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-5） .校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 1.25，hbs=160245， p a mm3 ， f rmm75 . 0 ，切削速度 min50mv 时， c p = kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k =0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功 率为： c p =1.7 73. 0 =1.2kw （3-6） 根据表 1.30，当n= min125r 时，机床主轴允许功率为 e p = kw9 . 5 ， c p e p ，故所选切削用量可在 c6132 机床上进行，最后决 定的切削用量为： p a =3.75mm， f = rmm7 . 0 ，n= min125r = sr08 . 2 ，v= min50m .倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 srn28 . 3 = 换车刀手动进给。 . 计算基本工时 nf l t = （3-7） 式中l=l+ y +，l= mm127 由切削用量简明使用手册表 1.26，车削时的入切量及超切量 y += mm1 ，则l=127+1= mm128 哈尔滨理工大学课程设计说明书 8 m t = 7 . 0125 128 = min46. 1 （3-8） 2 、确定粗镗的切削用量及基本工时 .确定切削深度 p a p a =2 5 = mm5 . 2 .确定进给量 f 根据切削用量简明使用手册表 1.5 可知，当粗镗铸件时，镗刀 直径 mm20 ， p a mm3 ，镗刀伸出长度为 mm125 时： f =0.150.40 rmm 按 c6132 机床的进给量（表 4.29） ，选择， f =0.25 rmm .确定切削速度v v= v yvx p m v k fat c （3-9） 式中cv= 8 .189 ，m=0.2， v y =0.20，t= min60 ，x=0.15 65 . 0 8 . 09 . 0 25 . 0 5 . 260 8 . 189 20. 015. 02 . 0 =v =37 minm （3-10） =nd v 1000 = 9714 . 3 371000 = min121r （3-11） 按 c6132 机床的转速，选择 n=160 minr =2.6 sr .计算基本工时 选镗刀的主偏角 r k = 0 45 ，则 1 l = mm5 . 3 ， mml69= ， mml4 2 = ， 0 3 =l ， rmmf25 . 0 = ， srn26 . 0 = ， 1=i ，则： il t = 6 . 225 . 0 45 . 369 + =117s 工序工序 2: 翻面车总长翻面车总长 32mm，车，车40mm 外圆、长度外圆、长度 22mm 确定切削用量 所选刀具为 yg6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册 表 1.1，的中心高为 160mm（表 1.30） ，故选刀杆尺寸 哈尔滨理工大学课程设计说明书 9 hb = mmmm2516 ，刀片厚度为 mm5 . 4 。选择车刀几何形状为卷屑 槽带倒棱型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主偏角 v k = 0 90 ，副偏 角 v k = 0 10 ，刃倾角 s = 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r = mm8 . 0 。 .确定切削深度 p a 由于单边余量为 mm5 . 2 ，可在一次走刀内完成，故 p a = 2 5 . 2 = mm25. 1 .确定进给量 f 根据切削加工简明实用手册可知： 表 1.4 刀杆尺寸为 mm16mm25 ， p a mm4 ，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0 rmm 按 c6132 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可 知： f =0.7 rmm 确定的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 据表 130，c6132 机床进给机构允许进给力 max f =3530n。 根据表 1.21，当强度在 174207hbs时， p a mm4 ， f 75. 0 rmm ， r k = 0 45 时，径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k =1.0， sff k =1.0， krff k =1.17（表 1.292） ，故实际进给力为： f f =950*1.17=1111.n 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = rmm7 . 0 可用。 .选择刀具磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取 为 mm5 . 1 ，车刀寿命t= min60 。 .确定切削速度 0 v 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 1.11，当 15yt 硬质合金刀加工硬 度 160219hbs的铸件， p a mm4 ， frmm75 . 0 ，切削速度 v = min63m 。 哈尔滨理工大学课程设计说明书 10 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k =0.92， sv k 0.8， tv k =1.0， kv k =1.0（见表 1.28） ， 故： 0 v = t v v k =63 0 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 min48m （3-12） n= d vc 1000 = 127 100048 =120 minr （3-13） 根据 c6132 车床说明书选择 0 n =125 minr 这时实际切削速度 c v 为： c v =1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-14） .校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 1.25，hbs=160245， p a mm3 ， f rmm75 . 0 ，切削速度 min50mv 时， c p = kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k =0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功 率为： c p =1.7 73. 0 =1.2kw 根据表 1.30，当n= min125r 时，机床主轴允许功率为 e p = kw9 . 5 ， c p e p ，故所选切削用量可在 c6132 机床上进行，最后决定的切削用量 为： p a =1.25mm， f = rmm7 . 0 ，n= min125r = sr08 . 2 ，v= min50m .计算基本工时 nf l t = （3-15） 式中l=l+ y +，l= mm127 由切削用量简明使用手册表 1.26，车削时的入切量及超切量 y += mm1 ，则l=126+1= mm128 m t = 7 . 0125 127 = min4 . 1 哈尔滨理工大学课程设计说明书 11 工序工序 3 ：确定以确定以24mm 孔和端面定位，钻铰孔和端面定位，钻铰10mm 孔孔 选用的刀具为 yg6x 硬质合金圆形镗刀，主偏角为 kv=45 0 ，直径为 16mm 的圆形镗刀，其耐用度为 60=tmin。 .确定切削深度 a pmm25. 0= .根据表 1.5 * ，当半精镗铸料，镗刀直径为 mm16 ，a p mm2 ， 镗刀伸出长度 mm80 时，进给量为： rmmf1 . 0= 。 .确定切削速度 按表 1.27 * 的计算公式确定 v = （3-16） 式中 cv=189.8 m = 0.2 xv=0.15 yv=0.20 min60=t v=124.6 minm 选择 c6132 机床转速： n =1160 minr =20 sr 实际切削速度为： v = 2.08 sm .确定基本时间 确定精镗孔的基本时间 50s 四、夹具设计四、夹具设计 （一）车床夹具设计要求说明（一）车床夹具设计要求说明 车床夹具主要用于加工中心孔夹具。因而车床夹具的主要特点是工 件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。 （1）安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡 盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可 分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加 工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动 定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位， 夹具采用定心夹紧机构。 角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的 回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设 计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。 花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个 t 形 槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂 v yvx p k vfat cv m 哈尔滨理工大学课程设计说明书 12 工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。 （2）安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装 在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。 由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设 计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专 用夹具。 （二）车床夹具的设计要点（二）车床夹具的设计要点 （1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求 当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合， 夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。 当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时， 则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。 工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转， 故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和 离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会 使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以 防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施 力方式要注意防止引起夹具变形。 （2）夹具与机床主轴的连接 车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。 因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴 度误差。 心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉 紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。 根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般 有两种方式： 1)对于径向尺寸 d140mm，或 d(23)d 的小型夹具，一般用锥 柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图 1-a 所示。这种连接 方式定心精度较高。 2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。 过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。 图 1-b 所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按 h7/h6 或 h7/js6 与 主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作 用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止 口按 h7/h6 或 h7/js6 装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接 方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校 哈尔滨理工大学课程设计说明书 13 正夹具与机床主轴的同轴度。 对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图 1-c 所示，过渡 盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭 矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。 图 1-d 所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入 主轴后，其端面与主轴端面只允许有 0.050.1mm 的间隙，用螺钉均匀 拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。 图 1 车床夹具与机床主轴的连接 过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用 夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结 构尺寸，可查阅有关手册 （三）定位机构（三）定位机构 由零件图分析孔 f 的加