齿轮泵前盖的工艺规程及工艺装备（钻6;#215；ΦM8孔）钻床夹具设计（全套含CAD图纸）
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哈尔滨理工大学 - 1 - 目 录 一 机械制造工艺及夹具课程设计任务书 . 2 （一）设计题目 . 2 （二）设计要求 . 2 （三）设计时间 . 2 （四）设计内容 . 2 二 序 言 . 3 三 零 件 的 分 析 . 5 （一）零件的作用 . 5 （二）零件的工艺分析 . 5 四 工 艺 规 程 设 计 . 6 （一）确定毛坯的制造形式 . 6 （二）基面的选择 . 6 （三）制定工艺路线 . 7 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 10 （五）确定切削用量及基本工时 . 12 五 夹 具 设 计 . 14 （一）问题的提出 . 14 （二） 卡具设计 . 14 （三） 定位误差分析 . 15 （四）夹 具设计及操作的简要说明 . 15 六 总 结 . 16 七 参 考 文 献 . 17 哈尔滨理工大学 - 2 - 一 机械制造工艺及夹具课程设计任务书 （一） 设计题目 设计 “齿轮泵前盖 ”的机械加工工艺规程及工艺装备（钻 6。 （二） 设计要求 中批量生产，手动夹紧，通用工艺装备 （三） 设计时间 2008 年 6 月 16 日 2008 年 6 月 27 日 （四） 设计内容 1 熟悉零件图 2 绘制零件图 （ 1 张） 3 绘制毛坯图 （ 1 张） 4 编写工艺工程卡片和工序卡片（本工序，各 1 张） 5 绘制夹具总装图 （ 1 张） 6 绘制夹具零件图 7 说明书一份 （两万字，电子稿） 班 级： 机电 05 09 号 学 生： 孙磊 指导教师： 王 彤 系 主 任： 哈尔滨理工大学 - 3 - 二 序 言 机械制造过程及检测，检验中，都要使用大 量的夹具。为了达到提劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。 机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。 夹具设计中的特点 ： 1 夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。 2 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。 3 “确保产品加工质量，提高劳动生产率 ”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和 位置精度，后者主要用夹具来保证。 4 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。 因此，夹具设计要保证以下几个条件： 1 夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。 2 保证工件的精度。 3 保证使用方便与安全。 4 正确处理作用力的平衡问题。 5 注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。 6 在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此 ,夹具计过程中 有朝着下列方向发展的趋势： （ 1） 发展通用夹具的新品种 哈尔滨理工大学 - 4 - A 由于机械产品的加 工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。 B广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。 （ 2） 发展调整式夹具 （ 3） 推广和发展组合夹具及拼拆夹具。 （ 4） 加强专用夹具的标准化和规范化。 （ 5） 大力推广和使用机械化及自动化夹具。 （ 6） 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。 本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用 的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。 由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。 哈尔滨理工大学 - 5 - 三 零 件 的 分 析 （一）零件的作用 题目所给定的零件是机械密封装置传动套，它的主要作用是传递扭矩。利用端部的两个小凸台与另一个传动套的两个小凹槽相互啮合来传递扭矩。有零件图所给出的精度要求可以看出，它 也起到一定的密封作用。 （二）零件的工艺分析 从齿轮泵前盖这个零件所给零件图可以看出，其主要有两组加工表面，且它们之间有一定的位置要求。现将这两组表面分述如下： 1、以小端面为加工表面 这一组加工表面包括： 6 个直径为 8螺栓孔，尺寸为 24寸为 50 2、以大端面为加工表面 这一组的加工表面包括：两个 10定位销孔，两个 24轴孔及倒角，宽度为 8流油槽，直径为 11 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： （ 1）两轴孔之间的平行度为 跳动为 （ 2）大端面相对于轴孔表面的直线度为 （ 3）定位销孔对轴孔的平行度为 哈尔滨理工大学 - 6 - 四 工 艺 规 程 设 计 （一）确定毛坯的制造形式 零件材料为铸铁，有较好的刚度和耐磨性，零件的轮廓尺寸不大，可以采用铸件，这样可以方便快捷的进行生产，提高生产率。 （二）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：粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工表面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。 图 1 所示，零件的毛坯铸造时其两端面难免有平行度的误差。加工时若以小端面 A 作为粗基准定位，则加工后大端面 C 能够与小端面平行，可以保证零件壁厚均匀，但却保证不了 A、 B 两面的厚度及 B、 C 两哈尔滨理工大学 - 7 - 面的厚度；若以大端面 C 作为粗基 准定位， A 面作为非配合表面的要求不高，这样以配合表面作为基准可以提高零件的精度，满足要求。由上面的分析可知，我们要加工的零件必须保证壁厚均匀，对加工余量没有特殊要求，所以可以选择以大端面做为粗基准。 精基准的选择：选择精基准时，应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。有任务书中给定的零件图上可以看出零件的设计基准是大端面，如果我们选择大端面做为精基准，符合基准重合的原则，同时又可以保证凸台上端面和小端面的精度要求，符合基准统一的原则，而且装夹也很便。故选择大端 面作为精基准。 （三）制定工艺路线 拟订工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。工艺路线的优略，对零件的加工质量、生产率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大影响。通常情况下，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 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，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量下降。 1工艺路线方案一 工序 1：粗铣小端面。 工序 2：粗铣大端面 。 工序 3：半精铣小端面。 工序 4：半精铣大端面。 工序 5：装三盖，钻、扩 210 工序 6：钻 68攻丝 。 工序 7：钻镗 224 哈尔滨理工大学 - 8 - 工序 8：轴孔倒角。 工序 9：扩 50 工序 10：钻 224 工序 11：攻进出油腔的螺纹。 工序 12：钻、铰 11 工序 13：铣 8流油槽。 工序 14：终检。 2工艺路线方案二 工序 1：粗铣大端面。 工序 2：粗铣小端面。 工序 3：半精铣小端面。 工序 4：半精铣大端面。 工序 5：钻 68攻丝。 工序 6：装三盖，钻、扩 210 工序 7：钻、镗 224 工序 8：轴孔倒角。 工序 9：扩 50 工序 10：钻 224 工序 11：攻进出油腔的螺纹。 工序 12：钻、铰 11 工序 13：铣 8流油槽。 工序 14：终检。 3两种工艺路线方案的比较 上述两个方案的特点在于 ：方案一是以大端面为粗基准，先铣小端面，然后以小端面精基准铣大端面，然后再以大端面定位，进行孔的加哈尔滨理工大学 - 9 - 工；而方案二是以小端面粗基准，先铣大端面，再以大端面为基准铣小端面，最后进行孔的加工。 方案一以大端面粗基准，保证了零件壁厚均匀及平行度的技术要求，装夹次数也较少，但是小端面没有进行精加工，从而不能保证大端面这一配合表面的精度。另外工序 6 和工序 7 应该互换一下，因为定位销孔是保证装配时的位置精度的，故应在螺栓孔加工完成后进行装三盖使前后盖及泵体一起加工；方案二小端面为粗基准，不能保证零件的壁厚均匀，其装夹次数较多。而且在加工进油孔 19出油孔 8加工 224进出油腔，这样就不符合先钻后扩的原则。综合两个方案，我确定具体的工艺工程如下： 工序 1：粗铣小端面。选用 X 6132 铣床及 V 形块夹具。 工序 2：粗铣大端面。选用 X 6132 铣床及 V 形块夹具。 工序 3：半精铣小端面。选用 X 6132 铣床及 V 形块夹具。 工序 4：半精铣大端面。选用 X 6132 铣床及 V 形块夹具。 工序 5：钻 68螺栓孔 ，攻丝 。选用 式钻床及 工序 6：装三盖，钻、扩 210定位销孔。选用 式钻床及 V 形块夹具。 工序 7：钻、镗 224轴孔。选用 式钻床及长销夹具。 工序 8：轴孔倒角。倒角机。 工序 9：扩 50扩孔钻 工序 10：钻 224进出油腔及倒角。选用 式钻床及长销夹具。 工序 11：攻进出油腔的螺纹。 哈尔滨理工大学 - 10 - 工序 12：钻、铰 11存油坑。选用 式钻床及长销夹具。 工序 13：铣 8流油槽。选用 式铣床及长销夹具。 工序 14：终检。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “齿轮泵前盖 ”零件材料为铸铁，硬度 229，生产类型为中批量生产。采用铸造毛坯， 3 级精度组（成批生产）。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加 工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下： 1外圆表面 由给定任务书中的零件图，毛坯为阶梯盘状灰铸铁，毛坯总厚为38台阶面厚度为 20长 128 86轮泵后盖侧面表面粗糙度无严格要求，铸造可达到精度。 2大小端面的粗加工余量 小端面加工余量取 端面加工余量 见机械制造工艺手册（以下简称手册）表 13半精铣小端面的加工余量 小端面的精铣加工余量为 见手册表 14半精铣大端面的加工余量 大端面的半精铣加工 余量为 见手册表 15钻 68前盖总厚度为 30端面台阶面厚度为 208螺栓孔切削深度为 20 8 6装三盖，钻 210将齿轮泵前盖、后盖及泵体用螺栓连接固定，选用 式钻床并用双 V 形块夹紧，利用钻套导向及定位，用 8头加工通孔，切哈尔滨理工大学 - 11 - 削深度为 4 7扩 210选用 10扩孔钻进行扩孔，切削深度为 1可达到加工精度。 8钻 224选用 20削深度为 10 9轴孔倒角。倒角机倒 145。 10粗镗 224选用 刀粗镗两轴孔，切削深度为 1 11半精镗 224选用 刀粗镗两轴孔，切削深度为 12精镗 224选用 刀粗镗两轴孔，切削深度为 13钻 224选用 式钻床及长销夹具夹紧定位，用 24头加工进出油腔并倒角。 14攻进出油腔的螺纹 选用 24 15钻 11选用 式钻床及长销夹具夹紧定位，用 10钻头钻存油坑。 16铰 11选用 式钻床及长销夹具夹紧定位，用 11铰头钻存油坑。 17铣 8流油槽 哈尔滨理工大学 - 12 - 选用 式铣床及长销夹具夹紧定位，用 8铣刀铣流油槽。铣削深度为 18终检 （五）确定切削用量及基本工时 本 工序 以 前盖端面，侧面为精基准，钻、铰 8 孔，保证垂直度误差不超过 的精度达到 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 角 o 16，二重刃长度 横刀长 b=宽 l=3棱 带 长 度 ，1202 ， 450 ， 30 （ 1）决定进给量 查切 0 22 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切）为 命 （ 3）切削速度 查切 18修正系数 10故 18 。 m 3410000rd vn s 查切机床实际转速为 10 故实际的 切削速度 （ 4）校验扭矩功率 M P 故满足条件，校验成立。 m 0 21030 m 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。 哈尔滨理工大学 - 13 - 扩铰和 攻丝 的切削用量如下： 钻孔： 10 攻丝 ： 1 d 螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算，详见工艺卡片。 哈尔滨理工大学 - 14 - 五 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 设计通用夹具。经过与老师协商，决定设计齿轮泵前盖第三道工序 钻 6卡具将用于 式钻床。刀具为 锥，以及 6的高速钢麻花钻。 （一） 问题的提出 在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。 （二） 卡具设计 1 定位基准的选择 出于定位简单和快速的考虑，选择端面，侧面为基准（自由度限制数为 3 个 ） ， 配合以两 V 型块，一个固定一个活动（自由度限制数 为 3 个 ）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。 2 切削力和卡紧力计算 本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 修正系数查机械加工工艺手册 ( 90210=向力 0 扭矩 由于扭矩很小，计算时可忽略。 卡紧力为 f 则实际卡紧力为 F=DM(0 86(=用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。 哈尔滨理工大学 - 15 - （三） 定位误差分析 本工序采用两侧面夹紧，使用端面，侧面定位，工件始终靠近 V 型块的面，而工件自重会始终靠近底面，当然工件有一定的误差 。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。 钻套选用快换钻套 10差为 形槽宽为 S=14 形槽所选用的螺栓为 L=80四） 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳 动生产率和降低生产成本。尽管采用机动夹紧能提高夹紧速度，提高劳动生产率，但是题目中要求设计的夹具使用手动夹紧，并且进行钻削加工时的轴向力大，故此我就想到了使用 V 形块机构，这样还可以使得制造夹具的制造工艺简单省事。由于选择 的定位基准为零件的端面和侧面，所以可以使用侧面和平面配合定位。 此外，由于本零件是中批生产，随着加工零件个数的增加，夹具磨损也将增大，这将导致零件加工误差的增大，废品率升高，间接地增加了生产成本。为了解决这个问题，在设计时，采用 V 形块机构可以防止这个问题，延长了夹具的使用寿命。 哈尔滨理工大学 - 16 - 六 总 结 这次课程设计历时二个星期多左右，通过这两个星期的学习，
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