机械工艺夹具毕业设计4泵体零件的工艺规程及钻攻2-M10的工装夹具设计.doc
机械工艺夹具毕业设计4泵体零件的工艺规程及钻攻2-M10的工装夹具设计
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机械毕业设计论文
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机械工艺夹具毕业设计4泵体零件的工艺规程及钻攻2-M10的工装夹具设计,机械毕业设计论文
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课程 设计说明书 题目： 泵体 零件的工艺规程及 钻攻 2-M10 的 工装夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 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、公差配合与测量等多方面的知识。 泵体零件的工艺规程及钻攻 2-M10 的工装夹具设计 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 3 2.1确定毛坯的制造形式 3 2.2基面的选择传 3 2.3制定工艺路线 4 2.4机械加工余量、工 序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.5确定切削用量及基本工时 6 三 夹具设计 14 钻攻 2-M10的夹具设计 14 3.1 问题的提出 14 3.2 夹具设计 14 3.3 切削力及夹紧力计算 14 3.4 定位误差分析 15 3.5 夹紧误差 16 3.6 夹 具设计及操作简要说明 17 总 结 19 致 谢 20 参考文献 21 nts 第 1 页 共 21 页 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。 泵体零件的工艺规程及铣 45X100 面、镗 37.5 孔和钻攻2-M10的工装夹具设计 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。 nts 第 2 页 共 21 页 一、 零件的分析 1.1 零件的作用 泵体 的作用， 待查 1.2 零件的工艺分析 泵体 有 二 组 加工面他们 有位置度要求。 这 二 组 加工面的分别为 1： 以 37.5 孔 为基准的加工面，这个主要是 50X100 面 和 50X100面对应的面， 2 个 10 的锥孔、 4- 13孔 2：以 50X100 面为基准的加工面，这组加工面包括： 2 个 10 37.5孔， 40孔， 2-M10-H7。 nts 第 3 页 共 21 页 二 . 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200，在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。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 毛坯的设计 泵 体 零件材料为 HT200，硬度选用 200HBS，毛坯重约 1.5Kg。生产类型为成批生产，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. 37.5mm的孔 因为孔只有 37.5mm大 ， 37.5孔的粗糙度为 1.6需要粗 镗 ，半精镗，精镗 几道工序加工，查相关资料知粗加工和精加工的余量之和为 3mm 2. 泵 体的 45X100面 该 泵 体的 45X100面粗糙度 是 3.2，进行一 需要进行 粗 铣 ，精铣，等加工才能 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 45X100面 的单边余量为 3mm，符合要求。 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 “ 泵 体 ” 零件毛坯简图。 nts 第 4 页 共 21 页 2.3 基面的选择的选择 基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，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 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。从零件图上可以看出， 泵 体零件还算比较规则，所以粗基准 容易选择。为了保证 前后端面 的位置精 度的要求，选择 泵 体 37.5孔 作为 作为粗基准，依照粗基准的选择原则 （即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。 nts 第 5 页 共 21 页 工件被放在 夹具体 ， 37.5端面 顶住夹具体限制 三 个自由度； 37.5限制 两 个自由度 ， 一 个支承钉限制 一 个自由度 ， 实现完全定位。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能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 ： 铸造 工序 ： 时效处理 工序 ： 铣 45X100 面 工序 ： 铣 45X100 面的对面 工序 ： 钻 4- 6.6孔，锪孔 13孔 ，钻 2- 10锥 孔配作 工序 ： 粗 镗，半精镗，精镗 37.5， 40 孔 工序 ： 钻 2-M10-H7 孔 工序 ： 检验 方案二 工序 ： 铸造 工序 ：时效处理 工序： 铣 45X100 面 工序： 铣 45X100 面的对面 工序： 粗 镗，半精镗，精镗 37.5， 40 孔 工序： 钻 4- 6.6孔，锪孔 13孔，钻 2- 10锥孔配作 工序： 钻 2-M10-H7 孔 nts 第 6 页 共 21 页 工序： 检验 工艺方案一和方案二的区别在于 方案 一钻孔后再镗孔， 钻了2- 6.6 孔后， 镗 37.5 40 孔 ，这样可以利用 2- 6.6 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 ：铸造 工序 ：时效处理 工序： 铣 45X100 面 工序： 铣 45X100 面的对面 工序： 钻 4- 6.6孔，锪孔 13孔，钻 2- 10锥孔配作 工序： 粗 镗，半精镗，精镗 37.5， 40 孔 工序： 钻 2-M10-H7 孔 工序： 检验 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 泵体 零 件材料为 HT200， 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、 泵体 的 上下和左右 端面 因为泵体的上下和左右端面没有精度要求，粗糙度要求也不高 ，其加工余量为 3mm。 3、 泵体的 孔 毛坯为空心， 铸造出孔。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 单边余量 为 3mm 2.5 确定切削用量及基本工时 工序： 粗铣，精 铣 45X100 面 工步一：粗铣 45X100 面 nts 第 7 页 共 21 页 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金 面 铣刀 mma p 5.1 ， mmd 600 ， min/125 mv ， 4z 。 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 mma p 0.2 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型 铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 mmf z ，则 m in/48.6636012510001000 rd vn s 按机床标准选取wn 750 min/r m in/3.141100 0 75060100 0 mdnv w 当wn 750r/min 时 rmmznff wzm /6 0 07 5 042.0 按机床标准选取 rmmfm /6003） 计算工时 切削工时： mml 100 ， mml 91 ， mml 32 ，则机动工时为 m in713.0m in2.0750 3910021 xfn llltwm. 工步二：精 铣 45X100 面 1) 切削深度 查机械加工工艺师手册表 10-119,取pa=1mm nts 第 8 页 共 21 页 2) 进给量 查机械加工工艺师手册表 10-118 与表 10-119 按机床行选取 f=0.2mm/齿 3) 切削速度 根据机械加工工艺手册表 10-70,及 10-66,查得 V=190min/s. 即 V=11.4m/min 4) 确定机床主轴转速 ns=Wd1000 cv = 100 4.111000 36.3r/min 按机床说明书 (见工艺手册表 6-39),与 36.3r/min 相近的机床转速为 37.5r/min。现选取wn=37.5r/min。 所以实际切削速度 cv=1000sdn= m in/8.111000 5.37100 m当wn=37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量mf应为 mf=fZwn=0.2 10 37.5=75(mm/min) 查机床说明书有mf=80(mm/min) 5)切削工时，按工艺手册表 6.2-1。 tm=m21fl ll =8010min=1.25min 工序：粗 镗，半精镗，精镗 37.5， 40孔 工步一： 粗镗 37.5孔 1加工条件 加工要求：粗镗 34.5孔，单侧加工余量 Z=1.5mm。 nts 第 9 页 共 21 页 机床：选用 T616金刚 镗床和专用夹具。 刀具：硬质合金单刃镗 刀。 2、选择切削用量 （ 1）选择切削深度 pa 由于单侧加工余量 Z=1.5mm，故可在一次镗去全部余量，则ap =1.5mm (2)选择进给量 zf 根据【 6】实用机械加工工艺手册（以下简称工艺手册）表 11-313，查得粗镗时，硬质合金刀头，加工材料铸铁： v =40-80m/min f=0.3-1.0mm/r 选择 6 0 / m invm 则 Dvn 10005.3414.3 601000XX=183.7r/min 根据简明手册表 4.2-20 4.2-61，选择 0 .7 4 /zf m m r ，2 0 0 / m inwnr 。 （ 3）计算基本工时 根据公式 fnLtwm ，式中32 lllL ，当加工一个孔时l=100， 5.12 l ， 33l L=（ 100+1.5+3） mm =104.5mm nts 第 10 页 共 21 页 故有 tm=74.0200 5.104Xmin=0.668min 工步 二：半 精镗 34.5孔至 36.5孔 1加工条件 加工要求： 半精镗 34.5孔至 36.5孔 ，单侧加工余量 Z=1mm。 机床：选用 T616金刚 镗床和专用夹具。 刀具：硬质合金单刃镗刀。 2、选择切削用量 （ 1）选择切削深度 pa 由于单侧加工余量 Z=1mm， ap=1mm （ 2）选择进给量 zf 根据工艺手册表 11-313，查得： 半 精镗时，硬质合金刀头，加工材料为铸铁： 0 . 1 5 0 . 5 /zf m m r 5 0 8 0 / m i nvm 选择 8 0 / m invm 则 Dvn 1000 m in/5.3614.3 801 00 0 rXX=240.36r/min 根 据 简 明 手 册 表 4.2-20 ， 选 择 0 .1 9 /zf m m r 2 5 0 / m inwnr 。 （ 3）计算基本工时 根据公式 fnLtwm ，式中32 lllL ，当加工一个孔时nts 第 11 页 共 21 页 l=100， l2=1， 13l L=（ 100+1+1） mm =102mm 故有 tm= min19.0250 102X=2.178min 工步 三： 精镗 36.5 孔至 37.5孔 1加工条件 加工要求： 精镗 36.5孔至 37.5孔 ，单侧加工余量 Z=0.5mm。 机床：选用 T616金刚 镗床和专用夹具。 刀具：硬质合金单刃镗刀。 2、 选择切削用量 （ 1）选择切削深度 pa 由于单侧加工余量 Z=0.5mm，故可在一次镗去全部余量，则ap =0.5mm （ 2）选择进给量 zf 根据工艺手册表 11-313，查得：精镗时，硬质合金刀头，加工材料为铸铁： 0 . 1 5 0 . 5 /zf m m r 5 0 8 0 / m i nvm 选择 8 0 / m invm 则 Dvn 1000 m in/5.3714.3 801 00 0 rXX=240.1r/min 根 据 简 明 手 册 表 4.2-20 ， 选 择 0 .1 9 /zf m m r nts 第 12 页 共 21 页 2 5 0 / m inwnr 。 （ 3）计算基本工时 根据公式 fnLt wm ，式中 32 lllL ，当加工一个孔时l=100， l2=0.5， 13l L=（ 100+0.5+1） mm =101.5mm 故有 tm= min19.0250 5.101X=2.009min 工序： 钻 2-M10-H7孔 钻 mm2.8 底孔，攻螺纹 M10-H7mm。 工步一：钻 mm2.8 底孔 选用 mm2.8 高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.1 6） 由切削表 2.7和工艺表 4.2 16查得 0 .2 8 /f m m r机1 6 / m incVm查（切削表 2.15） 1000 1 0 0 0 1 6 6 0 0 ( / m i n )8 . 5cVnrD 查查按机床选取 5 4 5 / m innr机8 . 5 5 4 5 1 4 5 5 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c DnVm 机机基本工时：12 1 0 3 3 0 . 1 0 ( m i n )5 4 5 0 . 2 8l l lt nf 机 机nts 第 13 页 共 21 页 工步二：攻螺纹 M10-H7mm 选择 M10mm高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即 1 .2 5 /f m m r 7 .5 / m incVm机1000 1 0 0 0 7 . 5 2 9 8 ( / m i n )8cVnrD 查按机床选取 2 7 2 / m innr机6 .8 / m incVm机基本工时：12 1 0 3 3 0 . 0 5 ( m i n )2 7 2 1 . 2 5l l lt nf 机总的工时： T=2t=0.10min nts 第 14 页 共 21 页 三 、 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： 钻 2-M10-H7孔的夹具设计 钻攻 2-M10-H7夹具设计 3.1、问题提出 本夹具主要用来钻 螺纹底孔 8.5孔，因为钻 8.5 孔 ，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、。 3.2 定位基准的选择 以 2- 6.6 孔为定位基准， 以 45X100面为辅助基准。 也就是经典的“一面两销”。 3.3 定位元件的设计 本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边销进行设计。 根据加工要求和基准重合原则，则以底面和 2 个 6.6孔定位，定位元件采用 1 面 2 销，定位孔和定位销的主要尺寸如图 nts 第 15 页 共 21 页 2 定位孔中心距 L 及 2 定位销中心距 l mmL 15817157 22 mmL 43.943.15805.1705.157 22m a x mmL 43.15805.4805.87 22m i n 所以 L=158.36mm 07.0 mm 取 L0=158.36mm 02.0 mm 取圆柱销直径 6.6H7 菱形销的直径公差取 IT7 为 0.09mm，得菱形销的直径为 6.6 mm07.0079.03.4 切削力和夹紧力的计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔 加工， 钻 削力。由切削手册得： 钻削力 6.08.026 HBDfF 式（ 5-2） 钻削力矩 6.08.09.110 HBfDT 式（ 5-3） 式中： 10.5D mm m a x m a x m i n11 1 8 7 1 8 7 1 4 9 1 7 433H B H B H B H B 10 .2 0f m m r 代入公式（ 5-2）和（ 5-3）得 0 . 8 0 . 62 6 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 1 6 6 4FN 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 4 6 3 7 9T N m m 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因nts 第 16 页 共 21 页 此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。 3.5:定位误差分析 2 一面两销定位误差 (1)移动时基准位移误差yjyj min111 XDd （式 5-5） 式中： 1d 圆柱销孔的最大偏差 1D 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 代入（式 5-5）得： yj min111 XDd =0 .0 0 9 0 0 .0 1 6 =0.025mm (2) 转角误差 L XDdXDdtg 2 m i n222m i n111 （式 5-6） 式中： 1d 圆柱销孔的最大偏差 1D 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 2d 削边销孔的最大偏差 2D 削边销孔的最小偏差 2minX 削边销定位孔与定位销最小配合间隙 其中： )2(2 m i n1m i n2 XX LgLx nts 第 17 页 共 21 页 则代入（式 5-6）得： 0 . 0 0 9 0 0 . 0 1 6 0 . 0 0 9 0 0 . 0 0 4 0 . 0 0 0 0 6 2 22 3 0 5 . 2 9tg 则： 0 .0 0 0 0 6 2 1 9 3.6 夹具设计及简要操作说明 本工件采用定位销和菱形销定位，用移动压板压紧，这样操作更加简单，迅速，特别适合打批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求 装配图附图如下 nts 第 18 页 共 21 页
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