K026-液压泵盖机械加工工艺规程及铣底面夹具设计
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k026
液压泵
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目录1 序言2 泵盖加工工艺规程设计2.1零件的分析2.2泵盖加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2.3小结3 专用夹具设计3.1加工上平面镗孔夹具设计13.2粗、精铣泵盖上平面夹具夹具设计3.4小结4结束语参考文献251 序言 机械制造工艺学课程设计是在我们大学基础课，技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们进行课程设计之前对所学课程的一深入的综合性的连接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我的大学学习生活中占有十分重要的地位。 对我个人来言，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训练，从中锻炼分析能力，提高解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。 由于本人的知识，能力有限，设计尚有很多不足之处，恳请老师给予指教。 2.1 泵盖加工工艺规程设计一. 零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给定的零件是液压油泵的泵盖。属于盖体类零件，它和其他零件一起装配液压泵的一个腔体结构用来储存、输送分配液压油。工作中，零件内表面要受到液压力的冲击，因此对零件的刚度有一定的要求，零件的A面要与其他零件相配合的表面，要有一定的尺寸精度和形位精度。 （二） 零件的工艺分析 由于此零件是液压泵零件，起传递动力和液压油分配所以对密封性能要求较高。该零件的几组平面和有表面粗糙读和位置度要求。2 液压油泵盖加工工艺规程设计 零件的材料为ZL106，是典型的二元共晶铝硅合金, 该合金具有优良的 铸造性能 , 但力学性能和切削加工性能较差。为了改善ZL106合金主砂型铸造、金属型铸造和精密铸造等。要加工面：1）铣上下平面保证尺寸43mm，平行度误差为0.102）镗25.5孔至所要求尺寸，并保证位误差要求3）钻78.5孔5）钻311孔6）钻23度斜4孔7）镗32孔至所要求尺寸，并保证位误差要求（2）主要基准面：1）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：液压油泵盖表面各孔、液压油泵盖上表面2）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：主要是镗二个32孔2.2液压油泵的泵盖加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2.2.1确定毛坯的制造形式零件的材料ZL106。由于年产量为4000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较小，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。2.2.2基面的选择（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制z、z、y、y、五个自由度。再以一面定位消除x、向自由度，达到定位,目的。（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。2.2.3确定工艺路线表2.1工艺路线方案一工序1粗精铣上平面工序2钻311孔工序3粗精铣下平面工序4钻78.5孔工序5钻23度斜4孔工序6扩25.5孔并平底工序7扩26孔与25.5工序8镗232孔及镗孔工序精磨大平面工序检验入库表2.2工艺路线方案二工序1粗精铣上平面工序2粗精铣下平面工序3钻311孔工序4钻78.5孔工序5钻23度斜4孔工序6扩25.5孔并平底工序7扩26孔与25.5工序8镗232孔及镗孔工序时效去应力处理工序精磨大平面工序检验入库工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条是将增加了一道工序9， 目的是为了提高后面精加工平面的的精度，通过时效处理可以去除在前粗工过程中产生的一系列加工应力，防止在成品以后出出变形，影响精度这个对零件的质量是很有好处的 采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下平面为精基准再加工平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加工两平面上各孔保证了垂直度要求。符合先加工面再钻孔的原则。若选第一条工艺路线， 加并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非平行这个问题。所以发现第一条工艺路线并不可行。如果选取第二条工艺方案，先镗上、下平面各孔，然后以这些已加工的孔为精基准，从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第二个方案比较合理。所以我决定以第二个方案进行生产。具体的工艺过程见工艺卡片所示。2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件的材料ZL106，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如图.由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。 1）加工泵盖的上下平面，根据参考文献8表4-35和表4-37考虑3mm，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，2）镗25.5孔时，由于粗糙度要求，因此考虑加工余量2.5mm。可一次粗加工2mm，一次精加工0.5就可达到要求。5）加工78.5孔时，根据参考文献8表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm，就可达到要求。6）加工311孔时，根据参考文献8表4-23考虑加工余量1.5mm。可一次钻削加工余量1.4mm，就可达到要求。7）镗232孔，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可达到要求。2.2.5确定切削用量工序1：粗、精下平面（1）粗铣下平面加工条件：工件材料： ，铸造。机床：X52K立式铣床。查参考文献7表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献7表3034，取。机床主轴转速： 式（2.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,（2）精铣下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献7表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（1.3）有：工作台每分进给量： 粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间铣下平面的总工时为：t=+=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min工序2：加工上平面，各切削用量与加工上平面相近，因此省略不算，参照工序1执行。工序3：粗镗32H12的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，孔径。进给量：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.5mm。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min精镗下端孔32H12机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.86min工序5：粗镗25.5H12的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.0mm。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min精镗下端孔到25.5H12机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.56min工序6：加工311孔孔的直径为11mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至11，选用11的麻花钻头。进给量：根据参考文献5表2.4-39，取切削速度：参照参考文献5表2.4-41，取由式（2.1）机床主轴转速：，取实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间工序7：阶梯孔孔的直径为8.5mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔15mm小直径锪钻。 1）确定切削用量确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查Z535立式钻床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献7表28-5，故校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地， 工序8：精磨底平面 选用磨床M7130根据机械制造工艺设计手册表2.4170选取数据切削速度V = 0.527 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 进给量f = 0.008 mm/r 工序9：检验2.3小结机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。 3 专用夹具设计3.1设计要求为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为铣床夹具(铣底面)的专用夹具，本夹具将用于X52K铣床。本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。3.2夹具设计3.2.1 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。由零件图可知：在对底面进行加工前，另一反面平面进行了粗、精铣加工，进行了粗、精加工。因此，定位、夹紧方案有：方案：选底平面、和侧面定位夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。方案：选一面两销定位方式，2面用挡销，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。分析比较上面二种方案：方案中的定位是不正确的，挡销的位置是固定，且定位与夹紧应分开，因夹紧会破坏定位。通过比较分析只有方案满足要求，孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差，选择外圆和侧面支撑钉来定位，从而保证其尺寸公差要求。为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。3.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具：立铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。夹紧力的确定夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要的定位基面。夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。(3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤：a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：FJFJ需。夹具的夹紧装置和定位装置1 2夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。查参考文献51226可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构， 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。3.3定位误差的分析为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得：定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.4夹具设计及操作的简
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