关 键 词：

柱塞 缸体 镗孔 固定 车床 夹具 设计

资源描述：

内容简介：

课程 设计任务书 设计题目 在柱塞泵 缸体 上镗孔的固定式车床夹具设计 学生姓名 专业班级 学 号 指导教师 李玲芳 教研室 (或外聘单位 ) 机械制造教研室 起止时间 2013 年 1 月 1 日 至 2013 年 3 月 15 日 课程 设计任务、目的与基本要求： 任务： 1. 编制柱塞泵零件的机械加工工艺规程，完成工艺过程卡和部分工艺卡； 2. 设计加工柱塞泵体圆周上七个均布柱塞孔的专用夹具，绘制装配图一份； 3. 绘制 专用夹具零件图； 4. 编写设计计算说明书一份。 目的： 1. 培养学生严谨、实事求是的科学精神； 2. 培养学生综合运用所学知识、独立完成课题的工作能力。 3. 对学生的知识面进行考核。包括掌握知识的深度、运用理论解决实际问题的能力等。 基本要求： 1、要理论联系实际，运用科学的研究方法对选题进行综合分析，应进行技术经济分析和方案的比较与选择。 2、要综合运用本专业所学知识解决设计中的问题，主要观点与前人研究成果相比，应有改进或有自己的见解；设计中涉及的工艺、技术问题要有改进和提高。 3、设计中的理论依据要充分，数据资料要准确，立论要正确，论证要严密，公式推导要正确，逻辑 推理性要强。 nts主要参考文献与资料： 1倪晓丹，杨继荣 . 机械制造技术基础 . 北京：清华大学出版社， 2007 2熊良山 . 机械制造技术基础 . 武汉：华中科技大学出版社， 2012 3 吴拓 . 现代机床夹具设计 . 北京：化学工业出版社， 2011 4 吴拓 . 现代机床夹具典型结构图册 . 北京：化学工业出版社， 2011 5 朱耀祥 ， 浦林祥 . 现代夹具设计手册 . 北京：机械工业出版社， 2010 6 李旦 ， 邵东向 ， 王杰 . 机床专用夹具图册 . 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 2005 7 吴拓 . 机械制造工艺与机床夹具 . 北京：机械工业出版社， 2011 nts 课程设计论文 论文题目： 在柱塞泵缸体上镗孔的固定式 车床夹具设计 班 级 ： 专 业： 学生姓名： 指导教师： 日 期 : nts 摘 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 合 与测量等 多方面的知识。 柱塞泵缸体 零件加工工艺及 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：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 nts 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 140 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 nts 目 录 序 言 1 一 . 零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 二 . 工艺规程设计 2 2.1 确定毛坯的制造形式 2 2.2 基面的选择传 2 2.3 制定工艺路线 2 2.4 机械加 工余量、工序尺寸 及毛坯尺寸的确定 4 2.5 确 定 切 削 用 量 及 基 本 工 时 4 三 夹具设计 8 3.1 夹 具 设 计 概 述 8 3.2 方 案 设 计 9 3.3 定 位 基 准 的 选 择 9 3.4 切削力及夹紧力计算 14 3.5 定位误差分析 15 3.6 导向装置设计 16 3.7 夹具设计及操作简要说明 17 总 结 18 致 谢 19 参考文献 20nts - 1 - 序 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。 柱塞泵缸体 零件加工工艺及钻孔钻床夹具设计 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 的基础下，进行的一个全面的考核 。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。 nts - 2 - 一、 零件的分析 1.1 零件的作用 柱塞泵缸体 是整体装置的重要零件，它支撑中心部分，承受着部分静载荷，因为 柱塞泵缸体 与整个机体连接，并且中心部分与该零件是螺纹连接，因而该零件的螺纹承受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该零件承受着静、动载荷 。 1.2 零件的工艺分析 柱塞泵缸体 有 2个加工面他们有位置度要求。这三个加工面的分别为 ： 1，以 外圆为基准的加工面，这组加工左右 端 面 。 2：以直径为 19 的圆为基准的加工 孔 。 二 . 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件的材料为 GCR15，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用 圆钢 。 2.2 基面的选择的选择 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。 粗基准的选择：对 柱塞泵缸体 这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零件的 上端面 加工平面作为粗基准。选取已加工的内圆为精基准。 2.3 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 nts - 3 - 工序： 毛坯时效处理 ； 工序： 车右端面 ； 工序： 掉头车左端面 ； 工序： 车外圆及台阶 工序： 车内圆及台阶 工序： 加工柱塞泵体圆周上七个均布柱塞孔 工序： 检验 工序 VIII： 入库 方案二 工序： 毛坯时效处理 ； 工序： 车右端面 ； 工序： 掉头车左端面 ； 工序： 车外圆及台阶 工序： 车内圆及台阶 工序： 加工柱塞泵体圆周上七个均布柱塞孔 工序： 检验 工序 VIII： 入库 工艺方案一和方案 二的区别在于方案一加工的时间在一个定位的情况下，把可以加工的孔全部加工完 然后攻丝 ，这样可以保证加工的质量和精度，同时也能提高生产效率，适合于大批量生产，因此我们综合考虑选择方案一 具体的方案如下 ： 工序： 毛坯时效处理 ； 工序： 车右端面 ； 工序： 掉头车左端面 ； 工序： 车外圆及台阶 工序： 车内圆及台阶 工序： 加工柱塞泵体圆周上七个均布柱塞孔 工序： 检验 nts - 4 - 工序 VIII： 入库 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 柱塞泵缸体 零件材料为 GCR15， ，生产类型为大批量生产，采棒料 毛坯。 1、 不 加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。 2、 柱塞泵缸体 的底面 由于 柱塞泵缸体 底面要与其他接触面接触，所以要进行 车 ，其加工余量为 3mm。 3、 柱塞泵缸体的孔直径 、孔毛坯为实心 。孔的精度要求介于 IT7 IT8 之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为 钻孔 表面粗糙 度 均为 1.6 1、 孔端面 采用铣一次走刀完表面加工，表面粗糙度为 3.6，根据参考文献，其余量为 Z=3mm 2.5 确定切削用量及基本工时 工序： 锻造毛坯时效处理 工序 II：车外圆和端面 选硬质合金车刀 工步 一：车外圆端面 1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 7.5kw。查切削手册 f=0.140.27mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=254min 4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc 98mm/s， n=479r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140 卧式车床 车床参数，选择 nc=480r/min,Vfc=480mm/s,则实际切削速度 V c=3.14 80480/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=480/(300 10)=0.16mm/z。 nts - 5 - 5)校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm， nc=480r/min,Vfc=480mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(12+15)/480=0.052min。 工步二：车 48 外圆 选择硬质合金车刀 1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 7.5kw。查切削手册 f=0.140.27mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=254min 4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc 98mm/s， n=479r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140卧式车床 车床参数，选择 nc=480r/min,Vfc=480mm/s,则实际切削速度 V c=3.14 80480/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=480/(300 10)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm， nc=480r/min,Vfc=480mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(12+25)/480=0.054min。 工序 III：钻孔 钻孔 mm8 确定进给量 f ：根据参考文献表 2-7，当钢的 MPab 800，mmd 5.80 时， rmf /47.039.0 。由于本零件在加工 mm25 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.80，则 rmmf /35.029.075.047.039.0 nts - 6 - 根据 Z525 机床说明书，现取 rmmf /25.0 切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度min/18 mv 所以 m in/2.33725 1810001000 rd vnws 根据机床说明书，取 min/375 rnw ，故实际切削速度为 m in/72.241000 375251000 mndv ww 切削工时： mml 40 ， mml 91 ， mml 32 ，则机动工时为 m in896.025.0375394321 fnllltwm其他的车床，铣床的计算如上，在此不在累述 工步 II： 车螺纹 M12 车螺纹 M12mm 。 mmmv /15 min/217rns按机床选取 min/195 rnw ，则 mmrv /4.13 机动时 mml 20 ， mml 51 ， mml 32 车螺纹 m in9.11.0195 )3520()( 21 nf lllt m nts - 7 - 第三章：夹具设计 nts - 8 - 镗孔夹具设计 4.1 研究原始质料 利用本夹具主要用来加工 7X 19 孔 ， 加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足 两 孔轴线 间 公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 4.2 定位、夹紧方案的选择 由零件图可知：在对孔进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，孔进行了钻、扩、铰加工。因此 ，定位、夹紧方案有： 方案 ：选底平面、工艺孔和大头孔外圆端来定位，即一面、一短圆柱销和V型块定位，夹紧方式可设计圆环套在大头孔圆周边进行夹紧。 方案 ：应用一面即柱塞泵缸体底面，一销即定位于大头孔外端的挡销和工艺孔的心轴来定位，夹紧方式就用螺母在心轴上夹紧。 方案 ：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，还有一挡销定位于大头孔外端，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。 分析比较上面三种方案： 方案 中的 V型块定位造成过定位，而夹紧方式加大了设计量，装、取工件也不易。 方案 中的心轴夹紧、定位是不正确的，也端是不加工的，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，选择小头孔为定位基准来设计镗模，从而保证其尺寸公差要求。 4.3切削力及夹紧力的计算 镗刀材料： 5YT （硬质合金镗刀） 刀具的几何参数： 60粗K90精K 10 0s 80 由 参考文献 5查表 321 可得： 圆周切削分力公式： 0 . 7 5 0 . 1 52943C p c PF a f v K式中 0.4pa mm0 .1 5 /f m m r nts - 9 - rpspoppkmpp KKKKKK 查 5表 421 得： ()736 nmp bK 查 5表 1 2 5 取 0.6b 0.75n 由表 621 可得参数： 94.0pkK 0.1opK0.1spK0.1rpK即： 7 6 4 .8 ( )CFN同理：径向 切削分力公式 ： 0 . 9 0 . 7 5 0 . 32383P p c PF a f v K式中参数： 77.0pkK 0.1opK0.1spK0.1rpK即： 3 2 7 .7 4 ( )PFN轴向 切削分力公式 ： 0 . 5 0 . 43326f p c PF a f v K式中参数： 11.1pkK 0.1opK0.1spK0.1rpK即： 6 0 5 .4 8 ( )fFN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 ： FKWK 安全系数 K 可按下式计算 有： ： 6543210 KKKKKKKK 式中：60 KK为各种因素的 安全系数，查参考文献 5表 121 可得： 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6CK 1 . 2 1 . 2 1 . 0 5 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 3 6PK 1 . 2 1 . 2 1 . 0 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 2 5fK 所以有： 1 1 9 3 . 0 8 ( )K C CW K F N 7 6 6 . 3 7 ( )K P PW K F N 1 3 5 9 . 9 0 ( )K f fW K F N 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有 ： nts - 10 - )( 210 tgtgQLW z式中参数由 参考文献 5可查得： 6.22 2.76zr 901 0592 2 29 o 其中： 33( )L mm )(80 NQ 螺旋夹紧力：0 4 7 4 8 .2 ( )WN该夹具采用 螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如下 ： 1633图 4.1 移动压板受力简图 由表 2621 得：原动力计算公式 0 01KLWW l 即： 00 4 7 4 8 . 2 3 3 0 . 9 8 9 0 3 2 . 7 5 ( )17K WLWNl 由上述计算易得： KK WW 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。 4.4 误差分析与计算 该夹具以一个平面和和个定位销定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。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。 由 5和 6可得： 定位误差： 当短圆柱销以任意边接触时 m i nD W D d 当短圆柱销以固定边接触时 nts - 11 - 2DdDW 式中min为定位孔与定位销间的最小间隙 通过分析可得： 0 .0 5 2D mm 0 .0 1 1d mm min 0mm因此：当短圆柱销以任意边接触时 0 .0 6 3DW mm 夹紧误差 ： c o s)(m i nm a x yyjj 其中接触变形位移值： mmSNcHBKRk mnZHBaZRaZy 014.081.9)( 1 c o s 0 . 0 1 3j j y mm 磨损造成的加工误差：Mj通常不超过 mm005.0 夹具相对刀具位置误差： AD 取 mm01.0 误差总和： 0 . 0 9 6 0 . 5jw m m m m 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 。 4.5 零、部件的设计与选用 4.5.1 定位销选用 本夹具选用一可换定位销和挡销来定位，其参数如下： 表 4.1 定位销 参数 d H D 1D h 1h b 1d C 1C 公称尺寸 允差 14 16 15 22 5 1 4 M12 4 1 nts - 12 - 18 0.011 表 4.2 挡销参数 d H D 1Dh 1hb 1bC 1C公称尺寸 允差 3 6 8 6 +0.023 +0.015 12 7 1 2 1 2 0.4 4.5.2 夹紧装置的选用 该夹紧装置选用移动压板，其参数 如下表： 表 4.3 移动压板参数 公称直径 L B H l b 1b d K 6 45 20 8 19 6.6 7 M6 5 4.6 夹具设计及操作的简要说明 如前所述， 该工件不但可以采用心轴夹 紧、定位，还可设计圆环套来夹紧，但由于心轴的夹紧有可能破坏其定位，不选用该方式，而设计圆环套不易装、取工件，也不选用，为 提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用 。 此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。 nts - 13 - nts - 14 - 总 结 课程 设计 即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且 掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入 社会 打下了好的基础。 课程 设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此 我 们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了 很 多，也非常珍惜 大学 给我们的这次设计的机会，它将是我们 课程 设计完成的更出色的关键一步。 nts - 15 - 致 谢 这次 课程 设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅 资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了 课程 设计。 这次 课程 设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次 都 放下 他 的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她 严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从 题目 的选择到项目的最终完成， 他 都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个 日日夜夜， 他 不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩 指导 老师的专业水平外， 他 的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向 指导 老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 nts - 16 - 参 考 文 献 1 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册 M，上海：上海科学技术出版社， 1980。 2 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社， 1995。 3 李庆寿。机床夹具设 计。机械工业出版社， 1991。 4 李洪。机械加工工艺手册。北京出版社， 1996。 5 上海市金属切削技术协会。金属切削手册。上海科学技术出版社， 2544。 6 黄如林，刘新佳，汪群。切削加工简明实用手册。化学工业出版社，2544。 7 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计 M，重庆：重庆大学出版社， 1995。 8 周永强，高等学校 课程 设计指导 M，北京：中国建材工业出版社， 2542。 9 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册 M，哈尔滨：黑龙江科学技术 出版社， 1987。 10 王光斗，王春福。机床夹具设计手册。上海科学技术出版社， 2542。 11 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学。机床夹具设计手册 .上海科学技术出版社， 1984。 12 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册 M，银州：宁夏人民出版社， 1991。 13 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量 M，中国计量出版社， 2540：9-19。 14 王光斗，王春福，机床夹具设计手册 M，上海科学技术出版社， 2540。 15 乐兑谦， 金属切削刀具，机械工业出版社， 2545： 4-17。 16 Machine Tools N.chernor 1984. 17 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973. nts 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 资料编号 产品名称 柱塞泵缸体 零件名称 柱塞泵缸体 共 2 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 GCR15 毛 坯 种 类 毛坯