机械制造技术课程设计-泵盖的加工工艺及车中心孔夹具设计（全套图纸）.pdf

设计说明书 题目：泵盖的工艺规程及车中心孔夹具设计题目：泵盖的工艺规程及车中心孔夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘摘 要要 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。 泵盖加工工艺规程及其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 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 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 目目 录录 序 言 . 1 一 零件的分析 . 2 1.1 零件的作用 . 2 1.2 零件的工艺分析. 2 二 毛坯的确定 . 3 2.1 确定毛坯的制造形式 . 3 2.2 毛坯形状及尺寸. 3 三 拟定加工工艺路线. 4 3.1 基准的选择 . 4 3.1.1 粗基准选择 . 4 3.1.2 精基准的选择 . 5 3.2 制定工艺路线. 6 四 切削用量及工时计算. 9 4.1 车 132 100 端面外圆 . 9 4.2 车36 端面外圆，车宽 4mm 退刀槽 . 10 4.3 钻 3- 7 孔锪孔11 . 11 4.4 车 14F8 25 中心孔. 12 五 夹具设计 . 14 5.1 问题的提出 . 14 5.2 定位基准的选择. 14 5.3 切削力及夹紧力计算 . 14 5.4 定位误差分析. 15 5.5 夹具设计及操作简要说明 . 16 总 结 . 17 致 谢 . 19 参 考 文 献 . 20 第 1 页 共 24 页 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。 泵盖的加工工艺规程及其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。 第 2 页 共 24 页 一一 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 泵盖的作用主要起固定连接作用。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 泵盖的工艺有 2 组加工面的分别为 1： 以132 100 端面外圆为基准的加工面， 这组加工面包括车 36 端面外圆，车宽 4mm 退刀槽，钻 3- 7 孔锪孔11 2：以端面和 2- 7 孔为基准 的加工面，这组加工面主要是车 14F8 25 中心孔，车 M36 螺纹。 第 3 页 共 24 页 二二 毛坯的确定毛坯的确定 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 由于零件成批生产， 而且零件的轮廓尺寸不大， 选用砂型铸造， 采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求， 这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 2.2 毛坯形状及尺寸毛坯形状及尺寸 毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、 尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达 到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是， 由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工 精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍 需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术 要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。铸 件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸 公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。 第 4 页 共 24 页 三三 拟定加工工艺路线拟定加工工艺路线 3.1 基准的选择基准的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的 正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则， 加工工艺过程中会问题百出。 3.1.1 粗基准选择粗基准选择 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 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 第 5 页 共 24 页 （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。先选取外圆和端面为定位基准，利用定位套 为定位元件。 3.1.2 精基准的选择精基准的选择 精基准的选择应满足以下原则： 1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应 选加工余量最小的面为精基准。 2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应 选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的 相对位置要求高的不加工面为精基准。 3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面 为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工 精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。 4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、 平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒 口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单， 操作方便。 5) 精基准应尽量避免重复使用， 特别是在同一尺寸方向上 只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大， 如果二次装夹使用同一精基准，两次装夹中加工出的表面就会产 生较大的相互位置误差。 以错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。7 孔（一面 2 销）为定位精基准， 第 6 页 共 24 页 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。 3.2 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。通过仔细考虑零件 的技术要求后，制定以下两种工艺方案： 方案一 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 车 车132 100 端面外圆 4 车 车36 端面外圆，车宽 4mm 退刀槽 5 钻 钻 3- 7 孔锪孔11 6 车 车14F8 25 中心孔 7 车 车 M36 螺纹 8 钳 去毛刺 9 检验 检验 10 入库 入库 方案二 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 1 铸造 铸造 第 7 页 共 24 页 2 时效 处理 时效处理 3 钻 钻 3- 7 孔锪孔11 4 车 车14F8 25 中心孔 5 车 车132 100 端面外圆 6 车 车36 端面外圆，车宽 4mm 退刀槽 7 车 车 M36 螺纹 8 钳 去毛刺 9 检验 检验 10 入库 入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案二先钻孔，车孔再铣端 面，违背了先面后孔的原则，后方案一先面后孔，先大孔后小孔， 遵循了安排工艺的基本原则，同时铣面后先钻 2-7 的孔，这样 可以利用 2-7 的孔作为定位基准，更好地保证了工件的加工精 度，综合考虑我们选择方案一。 具体的工艺路线如下 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 车 车132 100 端面外圆 4 车 车36 端面外圆，车宽 4mm 退刀槽 5 钻 钻 3- 7 孔锪孔11 6 车 车14F8 25 中心孔 7 车 车 M36 螺纹 8 钳 去毛刺 第 8 页 共 24 页 9 检验 检验 10 入库 入库 第 9 页 共 24 页 四四 切削用量及工时计算切削用量及工时计算 4.1 车车132 100 端面外圆端面外圆 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 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 891000 x 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 = 第 10 页 共 24 页 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) 4.2 车车36 端面外圆，车宽端面外圆，车宽 4mm 退刀槽退刀槽 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=0.2mm/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。 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 第 11 页 共 24 页 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) 4.3 钻钻 3- 7 孔锪孔孔锪孔11 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 7 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 V=2434m/min. 取 V=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= W d 1000 c v = 7 301000 1364r/min 与 1364r/min 相近的机床转速为 1450r/min。现选取 w n =1450r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/87.311450 1000 14507 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=10mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; 第 12 页 共 24 页 tm=2x（ fn l w 21 ll + ） =2x（ 0.131450 3410 + ）=0.0234(min) 4.4 车车14F8 25 中心孔中心孔 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 =104, 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 Mv k=1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k=0.81 , Bv k=0.97。 所以 0.350.150.2 104 602.20.8 v c v = 1.440.81.040.810.97=30m/ min 4) 确定机床主轴转速 ns= W d 1000 c v = 1000 30 x14 x 382r/min 与 382r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 400r/min 。 现 选 取 w n =400r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 14 400 17.58/ min 1000 x m = 5) 切削工时， 第 13 页 共 24 页 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=19mm; 1l=4mm; 2 l=0mm; tm= fn l w 21 ll + i= 19 400 0.8 =0.059(min) 第 14 页 共 24 页 五五 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，决定设计第 6 道工序车14F8 25 中 心孔的车床夹具。 5.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于车14F8 25 中心孔，本道工序加工精度 要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。 5.2 定位基准的选择定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。 定位基准的选择必 须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工 出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合 理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别 是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保 证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。我们采用外圆 和底面为定位基准，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用 简单的螺母作为夹紧机构。 5.3 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 查表 1-2-3 圆周力： ppc kfaF 75 . 0 902= 第 15 页 共 24 页 径向力： ppp kfaF 75 . 0 9 . 0 530= 轴向力： ppc kfaF 4 . 0 451= 其中： xspropprmp kkkkkp = 查机床夹具手册表 1-2-4 n mp B k) 150 1 ( + =， 表 1-2-58 . 0, 0 . 1, 4 . 0=nFnFnF fpc 表 1-2-60 . 1,0, 0 . 1,01, 0 . 145 0 = spsrpkrpr KKrKk 由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N 夹紧力的计算：由机床夹具设计手册 （表 1- 2- 25）得： 用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm， L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N 由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。 5.4 定位误差分析定位误差分析 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位套的孔径 为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与定位套配合 的最大间隙量。本夹具是用来在车床上加工，所以工件上孔与夹 具上的定位套保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与定位套 中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基 准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和定位套中心连线方向相 同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin=0.053-0.024=0.029 本工序采用定位套定位，工件始终靠近定位销的一面。故应 当能满足定位要求。 第 16 页 共 24 页 5.5 夹具设计及操作简要说明夹具设计及操作简要说明 如前所述， 在设计夹具时， 应该注意提高劳动生产率避免干涉。 应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本 道工序为车床夹具选择了手柄夹紧方式。 本工序为车切削余量小， 切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑，夹具的夹紧力不大，故使 用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 第 17 页 共 24 页 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 更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论 与实践也存在差异。 回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成 定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很 多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很 多在书本上所没有学到过的