机械制造技术课程设计-泵体加工工艺及钻30孔夹具设计【全套图纸】.doc

泵体加工工艺及钻30孔夹具设计说明书目 录1第1章 引言2第2章 零件分析32.1 零件的作用32.2 零件的工艺分析3第3章 工艺规程设计53.1 确定毛坯的制造形式53.2 毛坯的设计53.3 选择定位基准63.4 制定工艺路线73.4.1 工艺路线7第4章 确定切削用量及基本工时9第5章 夹具设计175.1 本课题夹具设计17问题的提出175.2 定位基准的选择175.3 定位元件的选择185.4 切削力及夹紧力计算185.5 夹紧机构设计185.6 定位误差分析195.7 夹具设计及操作简要说明19设计小结21参考文献22 第1章 引言工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。全套图纸，加153893706机床夹具的作用：（1）保证加工精度 用机床夹具装夹工件，能准确确定工件与刀具、机床之间的相对位置关系，可以保证加工精度。（2）提高生产效率 机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间，提高生产效率。（3）减轻劳动强度 机床夹具采用机械、气动、液动夹紧装置，可以减轻工人的劳动强度。（4）扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，能扩大机床的加工范围，例如，在车床或钻床上使用镗模可以代替镗床镗孔，使车床、钻床具有镗床的功能。泵体的加工工艺规程及钻30孔的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。第2章 零件分析2.1 零件的作用泵体是一种泵的外壳零件，在泵中具有密封，定位，紧固的作用，这个零件从零件图上可以看出，零件尺寸较大，孔系位置精度较高。图2.1 零件图2.2 零件的工艺分析泵体零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。生产纲领为10000件一年，属于中大批量生产。从零件图上可以看出，零件有2组加工面，一组是以底面为基准的加工面，一组是以中心孔74为基准的加工面，中心孔到底面的距离为144。以下是本零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：(1) 一组是以底面为基准的加工面，这组面主要是15孔及30孔。(2) 一组是以74孔为基准的加工面，这组加工面主要是132、15。第3章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，由于零件为10000件/年，属于中批生产，而且零件的轮廓尺寸比较大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，这样有利于降低劳动强度，保证铸件的尺寸要求。3.2 毛坯的设计泵体零件材料为 HT200，毛坯重约8Kg。生产类型为中批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 泵体的底面及132端面、及74端面该泵体的底面及132端面粗糙度都是Ra6.3，只要进行铣加工就能满足光洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。所以根据相关资料和经验可知，泵体的底面及132端面、及74端面的单边余量为2.5mm。2. 74孔及132孔74孔及132孔的表面粗糙度为Ra6.3，经过镗销加工即可满足光洁度要求，根据相关资料和经验可知，取132、74单边余量为3mm.根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图3.1“泵体”零件毛坯简图。图3.1“泵体”零件毛坯图3.3 选择定位基准基准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，加工工艺过程中会问题百出，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：以未加工表面R89和186x178两面侧面作为粗基准，以消除，三个自由度，用，三个自由度，达到完全定位。粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。3.4 制定工艺路线3.4.1 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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用通用型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。方案一工序1：铸造工序2：时效处理工序3：铣底面。工序4：铣74端面工序5：粗镗孔132，精镗孔132，粗镗孔74，精镗孔74工序6：钻4-15孔工序7：钻孔30工序8：钻3-M10螺纹底孔，攻丝M10工序9：钻4-M10螺纹底孔，攻丝M10工序10：钻孔16工序11：清洗检验方案二工序1：铸造工序2：时效处理工序3：铣底面。工序4：铣74端面工序5：粗镗孔132，精镗孔132，工序6：粗镗孔74，精镗孔74工序7：钻4-15孔工序8：钻孔30，铰孔30，工序9：钻3-M10螺纹底孔，攻丝M10工序10：钻4-M10螺纹底孔，攻丝M10工序11：钻孔16工序12：清洗检验上述两个工艺方案的特点在于：方案一是加工工序较集中，适合中批生产，通用机床配以专用夹具，能减少设备投资。方案二把工件加工工序分得比较分散，适合大批量生产。两种方案的装夹比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且还是中批生产，所以采用方案一比较合适。第4章 确定切削用量及基本工时工序3：铣底面。1.选择刀具及机床刀具选取高速钢端铣刀，机床采用XA6132万能铣床=2.5mm，=180mm，=42.5m/min，=10。2. 决定切削用量。1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成=2.5mm2）决定每次进给量及切削速度 根据XA6132型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 =0.2mm/齿，则r/min按机床标准选取75r/minm/min当75r/min时= =0.21075=150mm/min3）计算工时切削工时：，则机动工时为.工序4：铣74端面1.选择刀具及机床刀具选取高速钢端铣刀，机床采用XA6132万能铣床=2.5mm，=120mm，=42.5m/min，=8。2. 决定铣削用量。1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成=2.5mm2）决定每次进给量及切削速度 根据XA6132型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 =0.2mm/齿，则r/min按机床标准选取118r/minm/min当118r/min时= =0.28118=188.8mm/min3）计算工时切削工时：，则机动工时为.工序5：粗镗孔132，精镗孔132，粗镗孔74，精镗孔74粗镗孔1321.选择刀具及机床机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：2. 决定切削用量切削深度：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：行程次数：机动时间：精镗孔1321.选择刀具及机床机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：2. 决定切削用量切削深度：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：行程次数：机动时间：粗镗孔741.选择刀具及机床机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：2. 决定切削用量切削深度：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：行程次数：机动时间：精镗孔741.选择刀具及机床机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：2. 决定切削用量切削深度：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：行程次数：机动时间：工序6：钻4-15孔1、选择刀具和机床机床：Z550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152、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=636.9r/min与636.9r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =6mm; =3mm;= =0.45(min)工序7：钻孔30，1、选择刀具和机床机床：Z550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302、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=318r/min与318r/min相近的机床转速为250r/min。现选取=250r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =6mm; =0mm;= =1.5(min)工序8：钻3-M10螺纹底孔，攻丝M10钻M10螺纹底孔8.51、选择刀具和机床机床：Z550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8.52、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=1124r/min与1124r/min相近的机床转速为996r/min。现选取=996r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =4mm; =0mm;= =0.135(min)3=0.405(min)工序9：钻4-M10螺纹底孔，攻丝M10钻M10螺纹底孔8.51、选择刀具和机床机床：Z550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8.52、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=1124r/min与1124r/min相近的机床转速为996r/min。现选取=996r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =4mm; =0mm;= =0.135(min)4=054(min)工序10：钻孔161、选择刀具和机床机床：Z550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102、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=597r/min与597r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =6mm; =3mm;= =0.32(min)第5章 夹具设计5.1 本课题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，决定设计工序7（钻孔30）的夹具。问题的提出 本夹具主要用于钻孔30，钻孔之前，其它各表面已加工出来，本道工序加工孔的尺寸精度要求不高，为此，本夹具主要考虑如何提高提高生产效率。5.2 定位基准的选择我们采用底面和侧面为定位基准，用底面、侧面，一个挡销定位限制工件六个自由度，达到完全定位。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺栓压板作为夹紧机构。5.3 定位元件的选择由上可知，由底面，挡销定位。所以选用的元件为挡销。5.4 切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢钻头，直径d=30mm，f=0.13mm/r 钻头转速 n=4.5r/s工件材料：灰铸铁 HB=20-40则： 切屑扭矩 M=10 （表336） =225.63300.41.05910 =73.5（Nm）轴向力 F=588.60300.41.059 =8984（N） 其中 K=K=()=()=1.059由零件定位、装夹方式可知，只有钻削时产生的转矩能引起零件的松动。由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式： M=111KF KF=662(N)式中，安全系数为基本安全系数1.5；为加工性质系数1.1；为刀具钝化系数1.1；为断续切削系数1.1。所以 （N）所需的实际夹紧力为1321N是不算很大，为了使得整个夹具结构紧凑，决定选用螺纹夹紧机构。5.5 夹紧机构设计为了实现快速夹紧，同时要使夹紧力比较大，采用如下图所示的夹紧机构，由压块，拧紧螺栓