机械制造技术课程设计-泵盖加工工艺及铣平面夹具设计.doc

泵盖体机械加工规程及夹具设计全套图纸加扣3012250582 学生姓名: 学生学号: 院（系）: 机械工程学院 年级专业: 指导教师: 目录 序 言11 泵盖的零件分析41.1零件分析41.1计算生产纲领，确定生产类型41.2零件作用分析61.3主要加工的面62工艺过程设计72.1 选择毛坯72.2定位基准的选择72.3零件表面加工方法的选择82.4工艺路线的选择82.5 工艺路线方案92.6设备及其工艺装备确定92.6.1机床的选择92.6.2选择夹具92.6.3选择刀具92.6.4 选择量具102.7机床切削速度及切削量的计算103.6小结143专用夹具的设计153. 1确定设计方案153.2夹紧方案以及夹紧元件的设计153.3定位基准分析153.4定位元件的设计153.5定位误差分析173.6铣削力以及夹紧力的计算173.7夹具操作的简要说明184总结19参考文献20致 谢21 序 言机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量，机械加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，而且也影响工艺装备的尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择，加工工时的多少。因此，正确的确定机械加工余量，对于节约金属材料，降低刀具损耗，减少工时，从而降低产品制造成本，保证加工质量具有十分重要的意义。在这次设计过程中，广泛的收集各种资料及标准，课程设计中另一个重要的设计为专用夹具的设计。专用夹具的设计是为了特殊加工工序的技术要求的加工。夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备,分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳等。机床夹具在机械加工中的作用对工件进行加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，首先要将工件装夹好。工件的装夹方法有两种：一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种是工件装夹在夹具上。采用第一种方法夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法无需专用装备，但效率低，一般用于小批生产。批量较大时，大都用夹具装夹工件。用夹具装夹工件有下列优点：能稳定地保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高生产率。能扩大机床的使用范围 （4）能降低成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。机床夹具的分类机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。按夹具的使用特点分类通用夹具 已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，如三爪定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。这些夹具已作为机床附件的专门工厂制造供应，只需选购即可。（2）专用夹具 专门为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。专用夹具一般在批量生产中使用。（3）可调夹具 夹具的某些元件可调整或可更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。（4）组合夹具 采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。（5）拼装夹具 用专门的标准化、系列化的拼装夹具而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。2.按使用机床分类夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机床夹具等。3.按夹紧的动力源分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。机床夹具的组成机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为下面几个部分。定位装置定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。夹紧装置夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用是不离开已经占据的正确位置。对刀或导向装置对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。连接元件连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。5. 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件。其它装置或元件它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。如需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置；为能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。本设计的任务本设计的任务是：设计零件的工艺规程以及对典型夹具进行结构分析与精度分析；通过设计使学生具有一定的设计专用夹具的能力和分析生产中与夹具有关的技术问题的能力。1 泵盖的零件分析1.1零件分析1.1计算生产纲领，确定生产类型参照相差文献书籍选定的机床设备工作时循环和要求和工作行程中长度、切削的用量、以及动力部件的速度和步进每个速度等，这样可以到计算机床设备的生产加工率并做出生产率的计算卡，可以用来以反映辊机床的加工过程影响、完成这一系统每的动作要用到的时间、切削时用量、铣机床生产率和机床使用中的负荷率等，同时计算公式参照参考文献1。a.理想生产率参照相差文献书籍理想生产率(单位为件/h)的指完成年生产量A(包括备件及废件率)它要求的机床设备生产率。和它全年工时生产总数有关，正常的情况下，单班制取2350h，2班制取4600h。则 （2-17）本个设计中，采用的是2班制，年生产量A为130000件。由公式得： b.实际生产率参照相差文献书籍实际生产率是指所设计的机床设备每一个小时能生产的零件件娄。即公式 （2-18）式中，设备生产一个零件所需时间（min）。 （2-19）式中 、分别为刀具第，第工作设备进给长度，单位为mm； 、分别为刀具第，第工作设备进给速度，单位为mm/min； 当设备加工沉孔、止口、锪窝、光整表面时，设备地台在死挡铁上的停留时间，通常是刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需的时间，单位为min 分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为mm； 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取56m/min；用液压动力部件时取310m/min； 设备直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1min； 工件装、卸时间，设备取决于装卸自动化程度、工件重量大小装卸是否方便及工人的熟练程度等。通常取0.51.5min。所以：则 c.机床负荷率机床设备的负荷率是生产率及实际时生产率的比例。由参照相差文献书籍1公式 （2-20）则 1.2零件作用分析：我选择的零件是最常见零件的一种泵盖零件，主要的作用是和箱盖配合使它们内部之间的零件保持正确的相互的位置，及支撑固定，密封防尘的作用。因此，泵盖的加工质量将直接影响机器或部件的精度和性能以及寿命。零件的工艺性分析和零件图的审查1.3主要加工的面：1）铣上下平面确保尺寸12mm，平行度的误差是0.032）钻811孔以上下平面来作为定位的基准，确保工序尺寸达到55mm3）扩818孔,以下平面以来作为定位的基准，确保工序的尺寸4mm，粗糙度6.34）精铣上下面，以侧平面来作为定位的基准。 外径的精度：11孔的尺寸误差以及形状的误差会影响到零件工作的状态，所以对孔的要求不是太高，此孔的尺寸的公差是IT7 主要平面的精度：因为12mm两侧平面影响到零件联接时的密封性能，而且加工的过程当中通常作为定位的基面，否则就会影响到孔的加工的精度，所以就要规定它加工的要求。2工艺过程设计2.1 选择毛坯 考虑到泵盖零件工作时的作用，要求材料要有比较高的强度，并且该零件结构不是太简单，故选取铸造零件毛坯的材料是HY200。毛坯余量确定根据参考资料机械加工工艺设计资料附表1.2-15可以知道零件毛坯的端面加工的余量是是，平加工的余量是，零件毛坯的尺寸偏差是按照表1.2-4查到 2.2定位基准的选择粗基准的选择因为泵盖可归为壳体类零件，一般以平面作为粗基准。一般以非加工表面作为粗基准，但本零件各面均需加工，此时应以加工余量最小的面为粗基准，所以对于本零件可以先以泵盖上端面及右端面作为粗基准，利用夹具夹紧可同时削除五个自由度，再以右端面定位可削除自由度。以零件的上端面及右端面主要的定位粗基准，以侧面为辅助粗基准。精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以加工后的平面作为主要的定位精基准2.3零件表面加工方法的选择 所选择加工的方法应该考虑每种加工方法的经济以及精度的要求相适应。 所选择的加工方法能确保加工面的几何形状的精度，表面相互位置的精度要求。 所选择加工的方法要与零件材料的可加工性相适应。 加工的方法要与零件生产的类型相适应。 所选加工的方法企业现有设备的条件和工人技术的水平相适应。2.4工艺路线的选择方案1工序号工序名称工 序 内 容1铸造铸造成型2热处理时效处理，去应力3铣铣上下平面4钻钻811孔扩818孔5钳工去锐边毛剌方案2工序号工序名称工 序 内 容1铸造铸造成型2热处理时效处理，去应力3铣铣上下平面4钻钻811孔5钻扩818孔6铣精铣上下面7钳工去锐边毛剌8检检查2.5 工艺路线方案在机械工艺路线拟定当中按照机加工工序的安排的原则：1 先加工基准后加工其它的原则2 先粗加工后精加工的原则3 先加工面后加工孔的原则4 先加工主要得后加工次要的原则综合的分析零件，选择方案二更优。2.6设备及其工艺装备确定2.6.1机床的选择所选用的设备有：X62W铣床、Z512钻床，钳工台。2.6.2选择夹具夹具选用钻孔专用夹具设计2.6.3选择刀具刀具选用铣刀、镗刀，车刀，各级钻头、丝攻、圆锉刀2.6.4 选择量具量具选用游标卡尺、塞规、专用量具2.7机床切削速度及切削量的计算铣上下平面粗铣上下平面：铣上下平面同时应该校验加工机床的功率以及进给机构的强度切削加工的深度：单边的余量，进行2次走刀对零件进行加工；进给量：根据参考资料机械加工工艺手册15-17可以得到：选取；切削加工速度的计算： 主轴转动的速度的确定：根据机床来选择，故实际切削加工的速度：切削加工的工时: 当中所以半精铣零件的上下平面切削加工的深度：单边的余量，进行次走刀加工；进给量选择；切削加工速度的计算主轴转动速度的确定：按照机床的选择，故实际切削加工的速度：切削加工加工的工时: 公式当中所以工序：钻811孔钻孔：按照参考资料机械加工工艺手册附表可知：进给量,切削加工的速度，切削加工的深度机床主轴的转动速度选择 实际切削加工的速度被切削层的长度：加工刀具切入的长度：加工刀具切出的长度： 选择按照按照资料机械制造工艺学附表可以得到：=0.08按照参考资料附表3.3-9可得：装夹零件的时间是按照参考资料附表3.3-12可得：松开卸下零件的时间是按照参考资料附表3.3-14可得：测量零件的时间是： 故辅助的时间是 所以=工序：扩818孔机床的选择：选用钻床Z512钻床及专用夹具，刀具选择：钻头，直径工序查相关参考文献2表4.210.0的选高速钢锥形柄的麻花钻头。钻孔到10.5，进给量：参考选用相关书籍文献5表2.238，取。切削速度：查阅书籍文献2的表2.442选择，取。主轴转动速度：，根据参考书5的表3.2236，取故加工的实际速度：加工时间 切削层的距离：刀具切入时长度尺寸： 刀具切出时的距离： 取1次走刀加工用时： 工序 : 精铣上下面。按照参考资料9附表2.4-71，刀具选择硬质合金铣刀（面铣刀），材料选择， ，齿数是，它为粗齿的铣刀。因为其单边的余量： 所以铣削加工的深度：每齿的进给量：按照参考资料7附表2.4-75，选取，铣削加工的速度：根据参考资料7附表3037，选择机床主轴的转动的速度： 式（2.1）公式当中 V铣削加工的速度； d刀具的直径。机床主轴的转动速度：参照参考资料3附表3.1-77 实际铣削加工的速度：进给量： 机床工作台每分钟的进给量：6.7mm/s60=402mm/min ：按照文献资料7附表2.4-83 被切削层的长度：根据零件毛坯的尺寸可以知道铣刀切入时的选择： ，铣刀切出时的选择：按照参考文献资料机械制造工艺学附表可以知到：按照参考资料附表3.2-8可知：操作机床的时间是： 根据参考资料附表3.2-4可得：测量零件的时间是： 故精铣加工171两侧端面时切削加工的用量： 按照参考资料附表6.2-4可得： 按照参考资料附表6.3-23铣刀铣削加工灰铸铁时所以机床的转动的速度工时的定额：按照参考资料附表6.3-4可知：按照参考资料附表3.4-6可得：操作的时间是按照参考资料附表3.5-7可得到：测量零件的时间是： 所以工序 钳工，检验3.6小结零件的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专用夹具的设计3. 1确定设计方案为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工泵盖零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计专用夹具进行加工。本道加工工序是铣上下平面，为了确保其加工的精度要求，在铣上下平面之前所有的平面都已加工达到规定的尺寸和位置精度要求。3.2夹紧方案以及夹紧元件的设计因为本工序加工铣削加工时，切向的力垂直于底座，可以能够使零件夹紧。按照零件加工的分析，上下平面有不短的距离需要钻削加工，故轴向力只有用压板的夹紧力以及工件自身的重力以及产生的摩擦力来克服。整个夹紧机构选用压板式螺旋的夹紧的机构。钻模板对零件进行压紧。3.3定位基准分析按照工件的结构考虑分析，可以知道零件的底平面是零件的设计基准，也是装配的基准。故以侧平面为主要的定位的面，则选用型定位块与垫板定位，平面面限制了零件的Z方向的移动和X方向上的旋转以及Y方向上的旋转三个自由度。一个定位型块限制了X方向以及Y方向的移动。这样就能限制了零件的自由度,实现了完全的定位。考虑到尽量的减小零件装夹时的转角的误差，同时使零件能够顺利的装和卸，所以在零件加工两平面时，对工件进行压紧。3.4定位元件的设计本道工序选择的定位基准是型块定位进行定位，故相应的夹具上的定位的元件应该是定位型块与定位板。所以进行定位的元件的设计主要就是对型块进行设计。（1）确定两定位件中心距尺寸及其偏差 等于等于 （2）确定定位销的直径以及它公差 （基准孔最小的直径） 选择f7 故型块的尺寸是 （3）夹具定位块的宽度b以及B （按照参考资料机床夹具设计手册15） （4）夹具削边销以及基准孔的最小的配合的间隙 （式5-3）当中： 零件基准孔最小的直径 夹具圆柱销以及基准孔的配合的间隙 零件基准孔中心距的偏差 夹具定位销中心距的偏差公式得： 3.5定位误差分析 (1)移动时基准位移的误差 （式5-5）公式中： 夹具定位套的最大的偏差 夹具定位套的最小的偏差 夹具定位块的定位孔计入公式得： = 计入公式得：所以： 3.6铣削力以及夹紧力的计算按照参考资料机械加工工艺手册1可以得到：铣削力的计算公式得：圆周的分力 ： （式5-7）公式中： 切削加工的深度 进给量 零件材料的硬度由上面的计算以及参照表可以得到：， ， 计入公式得： 而径向的受力得： 计入以上的数据可得： 在钻削加工中受到的扭矩是： 3.7夹具操作的简要说明专用夹具的设计思路：分析需要钻削加工的孔，在工件图的两侧平面，故在铣平面的时候选取型块定位的方式，从装配图就可以知道，一面指的与夹具体接触的大平面，同时使用型块定位 一起共同来限制零件的各个自由度，夹紧用的是压紧螺栓来对工件进行夹紧。4总结我设计的题目是泵盖加工工艺规程及工艺装备的设计。在开始设计前，我做了大量的资料搜查，找到一些有泵盖加工的资料，并对其分析、消化和吸收。但将所学的知识和实践紧密联系起来，对我来说是很棘手的，但在老师和同学的帮助下，一个个困难迎刃而解。设计中的种种困难使我感到将知识运用到实践是我的一种欠缺。也使我学会了如何快速收集、查找、应用工具书和电子工具书及网上资料。课程设计是对大学四年所学知识的一种检验；是对自己综合运用所学知识的考验；同时也是锻炼自己理论与实践相结合能力的过程。这充分体现了我们运用知识和解决问题的能力。经过这次课程设计，使我对所学的知识有所巩固，理论应用到实践的能力有所提高，同时也锻炼了我独立思考问题