BW320-01-01泵头机械加工工艺及工装设计（全套含CAD图纸）
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BW320-01-01 泵头机械加工工艺及工装设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 机电工程系 年级专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： I摘 要在机床上加工工件时，定位和夹紧的全过程称为“安装” 。在机床上用来完成工件安装任务的重要工艺装备，就是各类夹具中应用最为广泛的“机床夹具” 。机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本设计的主要内容是设计镗床夹具和铣床夹具及全工艺过程设计，需要对泵头的底座平面进行铣削加工和 A-A 视图右端 3-100 、3-90 、3-100、3-95 孔及止054.054. 087.口进行镗削加工。泵头零件有各种不同用途和不同精度的孔需要加工。在机械加工中，孔的加工量所占比例较大，其中钻头、扩孔钻、铰刀、镗刀等定尺寸刀具加工占相当多数。这时，除了要保证孔的尺寸精度外，还要达到孔的位置精度要求。在单件小批量生产中，用划线后找正孔轴线位置方法加工。在批量生产中一般都采用钻床夹具、镗床夹具及铣床夹具，钻床夹具又称钻模，镗床夹具又称镗模，通过钻套、镗套引导刀具进行加工可准确地确定刀具与工件之间的相对位置。泵头零件是一种典型零件，其加工工艺规程和工装设计具有典型性。该箱体零件结构复杂，零件毛坯采用铸造成形。在加工过程中，采用先面后孔的加工路线，以保证工件的定位基准统一、准确。为了消除切削力、夹紧力、切削热和因粗加工所造成的内应力对加工精度的影响，整个工艺过程分为粗、精两个阶段。通过被加工零件的分析完成了机械加工工艺的设计及各加工工序机动时间的计算。根据泵头零件的结构及其功能，运用定位夹紧的知识完成了夹具设计。关键词：通用夹具、专用夹具、钻床夹具、镗床夹具、铣床夹具、泵头IIABSTRACTIn the processing machine parts, the whole process of positioning and clamping called installation”. Important process equipment in the machine to complete the workpiece installation tasks, various fixture is used most widely machine tool fixture.Many types of machine tool fixture, wherein, the use scope broadest generaljig, sizes have been standardized, and has a professional production plant. But widely uses in the volume production, special fixture designed for a workpiece processing services, requires the factory according to the workpiece processing technology to design and manufacture. The main content of this design is the design of boring jigs and fixtures of milling machine and the whole process of design, need to the plane of the base of pump head for milling and the A-A view right end 3- 100, 100 3-90, 3-, 3- 95 holes and the rabbet of boriPump head parts have different uses and different precision hole needs to process. In machining process, machining orifice larger proportion, the drill, reamer, reamer, boring cutter, sizing tool processing accounted for a majority of. At this time, in addition to guarantee the hole the size precision, but also to reach the hole position accuracy requirements. In the single piece and small batch production, looking for processing hole axis location method for scribing. In the batch production in general use drilling fixture, jig boring machine and milling fixture, drilling fixture and jig, jig boring machine is also called boring mode, through the drill guide, boring cutter can accurately determine the relative position between the tool and workpiece.Pump head parts is a kind of typical parts, the manufacturing process and tooling design typical. Replace parts of the complex structure, the casting blank. In the course of processing, the processing route of the surface after the first hole, to ensure the positioning datum unification, the workpiece is accurate. In order to eliminate the influence of internal stress of cutting force, clamping force, cutting heat and caused by rough machining for machining precision, the whole process is divided into coarse, fine two stages. Through analysis of machining parts to complete the calculation of machining process design and the manufacturing processes for mobile time. According to the structure and function of the pump head part, using the knowledge of locating and clamping fixture design completed.Keywords: General fixture and special fixture, drilling fixture, jig boring machine, milling machine, pump headIII目 录摘 要 .IABSTRACT.II目 录 .III1 绪论 .11.1 机床夹具概述 .11.1.1 机床夹具 .11.1.2 机床夹具的功能 .11.1.3 机床夹具在机械加工中的作用 .11.2 机床夹具的发展趋势 .21.2.1 机床夹具的现状 .21.2.2 现代机床夹具的发展方向 .31.3 课题背景 .41.4 制订工艺规程的意义与作用及其基本要求 .42 工艺规程设计 .52.1 零件的分析 .52.1.1 零件的作用 .52.1.2 零件的工艺分析 .52.2 毛坏的选择 .52.3 工艺路线的拟定 .52.3.1 孔和平面加工分析 .51、孔和平面的加工顺序 .52、镗孔加工方案选择 .62.3.2 定位基准的选择 .62.3.3 拟定工艺路线 .62.4 加工余量的确定 .102.4.1 铣泵头底座平面的加工余量 .102.4.2A-A 视图左右两端面的加工余量 .112.4.3 俯视图上下两侧面的加工余量 .112.4.4 俯视图正视方向顶面的加工余量 .112.4.5A-A 视图右端孔及止口的加工余量 .122.4.6A-A 视图左端孔的加工余量 .122.4.7A-A 视图孔及锥孔的加工余量 .132.5 工序尺寸及其公差的确定 .142.5.1 铣泵头底座平面 .142.5.2 钻泵头底座平面孔 .142.5.3 铣 A-A 视图左右两端面 .15IV2.5.4 铣俯视图上下两侧面 .152.5.5 铣俯视图正视方向顶面 .152.5.6 镗 A-A 视图右端孔及止口 .152.5.7 镗 A-A 视图左端孔 .162.5.8 镗 A-A 视图孔及锥孔 .162.5.9 铣 A-A 视图 3-45 凸台至底座平面 .172.5.10 钻 3-M36*1.5-7H 底孔带攻丝 .172.5.11 钻 C-C 视图 8-17 通孔 .172.5.12 钻 G-G 视图 4-GM16 底孔带攻丝 .173 切削用量及工时的确定 .183.1 铣泵头底座平面 .183.1.1 加工条件 .183.1.2 计算切削用量 .183.1.3 计算切削工时 .193.2 钻铰泵头底座平面孔及锪平 .193.2.1 钻 2-17、2-18 孔 .193.2.2 铰 2-18 孔 .203.2.3 锪孔至 4-30 .213.3 粗双面铣 A-A 视图左右两端面 .223.3.1 加工条件 .223.3.2 计算切削用量 .223.3.3 计算切削工时 .233.4 粗镗 A-A 视图右端孔及止口 .243.4.1 镗床、镗刀及镗刀杆的选择 .243.4.2 切削用量的选择 .243.4.3 确定主轴转速 .243.4.4 计算工时 .243.5 钻 3-M36*1.5-7H 底孔带攻丝 .253.5.1 钻孔 3-34.5 .253.5.2 攻丝 .253.6 精双面铣 A-A 视图左右两端面 .263.6.1 加工条件 .263.6.2 计算切削用量 .263.6.3 计算切削工时 .273.7 精镗 A-A 视图右端孔及止口 .283.7.1 镗床、镗刀及镗刀杆的选择 .283.7.2 切削用量的选择 .283.7.3 确定主轴转速 .283.7.4 计算工时 .283.8 钻 G-G 视图 4-GM16，位置度 0.5 底孔带攻丝 .293.81 钻孔 4-14 .29V3.82 攻丝 GM16 .294 专用夹具设计 .314.1 铣床夹具 .314.1.1 问题的提出 .314.1.2 夹具设计 .314.2 镗床夹具 .324.2.1 问题的提出 .324.2.2 夹具设计 .325 结 论 .35参考文献 .36致 谢 .3711 绪论1.1 机床夹具概述1.1.1 机床夹具夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。1.1.2 机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。（1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。1.1.3 机床夹具在机械加工中的作用在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有以下六个方面。然而，在不同的生产条件下，应该有不同的侧重点。夹具设计时应该综合考虑加工的技术要求、生产成本和工人操作方面的要求，以达到预期的效果。21保证精度 用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使用夹具，并且它还是全面质量管理的一个环节。夹具能保证加工精度的原因是由于工件在夹具中的位置和夹具对刀具、机床的切削成形运动的位置被确定，所以工件在加工中的正确位置得到保证，从而夹具能满足工件的加工精度要求。2提高劳动生产率 使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。3改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度，保证安全生产。4降低生产成本 在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。5保证工艺纪律 在生产过程中使用夹具，可确保生产周期、生产调度等工艺秩序。例如，夹具设计往往也是工程技术人员解决高难度零件加工的主要工艺手段之一。6扩大机床工艺范围 这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施。如在车床上拉削、深孔加工等，也可用夹具装夹以加工较复杂的成形面。1.2 机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.2.1 机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的 85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约 4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 15%左右。特别是近年来，数控机床（NC） 、加工中心（MC） 、成组技术（GT） 、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。2）能装夹一组具有相似性特征的工件。33）适用于精密加工的高精度机床夹具。4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。6）提高机床夹具的标准化程度。1.2.2 现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5m；精密心轴的同轴度公差可控制在 1m 内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.20.5m。高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5 倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深4入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。1.3 课题背景毕业设计（论文）是我们在学校学习的最后一门课程，也是对自己在大学中所学知识的一个全面的检验。本课题来自于实际的生产中，是一个典型箱体的加工工艺设计。要求对部分加工工序进行夹具设计。本课题的题目是：320 注浆泵泵头箱体加工工艺与工装设计。在毕业设计中要求我们要运用所学的知识，勤动脑，培养独立的思考能力，要有创新的精神。1.4 制订工艺规程的意义与作用及其基本要求机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分，是直接生产过程。它是用金属切削刀具或者磨料工具加工零件，使零件达到要求的形状、尺寸和表面粗糙度。因此机械制造加工工艺主要是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质，成为具有所需的一定精度、粗糙度等的零件。对于加工工艺的编制主要是对其加工工序的确定。对机械加工工艺规程的基本要求可以总结为质量、生产率和经济性三个方面。这三者虽然有时候有矛盾，但是要把它们协调处理好，就成为一个整体。在编制工艺规程的时候要在保证质量的前提下，尽可能的降低成本。因此，好的工艺规程应该是质量、生产率和经济性的统一表现。52 工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目所给的零件是 BW320-01-01 泵头，泵头是注浆泵的基础零件，其作用是将注浆泵中的轴、套、齿轮等有关零件联成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此协调工作，以传递动力、改变速度、完成注浆泵预定的功能。要求泵头零件要有足够的刚度和强度，良好的密封性和散热性。因此，泵头零件的加工质量直接影响注浆泵的性能、精度和寿命。2.1.2 零件的工艺分析1、零件形状：此泵头的外形较不算复杂，有许多加工要求高的孔和平面。而主要加工面是轴孔，轴孔之间有相当高的位置和形状的要求。现分析结构特点如下：（1）外形基本上是多个圆柱面组成的封闭式多面体； （2）结构形状比较简单，内部为空腔形；（3）泵体的加工面有六面，此外还有精度要求较高的螺孔与通孔。2、技术要求如下：（1）尺寸精度 内孔的尺寸精度、表面粗糙度要求。（2）为满足泵头加工中的定位需要及总装要求，泵头的装配基准面与加工中的定位基准面应一致，并且保证有一定的平面度和表面粗糙度要求。2.2 毛坏的选择根据零件图可知，零件材料为球墨铸铁，零件形状为异形，且属于中批生产，因此选用铸造毛坯，这样，毛坯形状与成品相似，加工方便，省工省料。2.3 工艺路线的拟定2.3.1 孔和平面加工分析此零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于生产量也相对较大，怎样满足生产率的要求也是零件加工过程中的主要考虑因素。1、孔和平面的加工顺序零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工泵头上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面，然后再加工孔系。泵头零件的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的6加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。泵头零件的加工工艺应遵循粗精加工基准面的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。这样处理还有一个好处就是在粗加工以后零件表面有应力集中的现象，粗精分开可以在粗加工以后进行热处理以消除应力。2、镗孔加工方案选择泵头零件孔加工方案，应选择能够满足孔加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择最经济的机床。根据泵头零件图所示的精度要求（不同直径内孔及止口）和生产率要求，当前应选用在数控坐标镗床上用坐标法镗孔较为适宜。（1） 、用镗模法镗孔在批量生产中，镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。（2） 、用坐标法镗孔在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔，需要将箱体孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。综合以上的特点，本零件镗孔加工采用数控坐标法镗孔。2.3.2 定位基准的选择粗基准的选择：采用泵头其中两轴孔做粗基准定位，考虑到此面为以后镗孔保证了均称的加工余量，以及没有浇口、冒口，符合粗基准的选择条件。精基准的选择：采用泵头底座平面作为精基准，考虑到此平面比较大，并且此平面可制作工艺定位孔，可以实现泵头零件“一面两孔”的典型定位方式;其余各面和孔的加工也可以用它来定位,这样的工艺路线遵循了“基准统一”的原则。72.3.3 拟定工艺路线工艺路线：工序 1：（铸）铸造工序 2：（钳）打磨、清砂工序 3：（漆）喷防锈漆设备：喷枪工序 4：（划线）以各面支撑轴孔为基准划线找正，大致保证各尺寸相关加工余量设备：划线平台量具：划针、高度尺（500） 、钢直尺（1000）工序 5：（铣）铣泵头底座平面以 A-A 视图右端两 100 毛坯孔及左端面 70 毛坯孔定位，铣泵头底座平面，保证底座平面至轴孔尺寸 180 （本课题工装夹具设计部分） 1.0设备：圆盘铣床 X5216刀具：铣刀盘（500）量具：游标尺寸（300） 、高度尺（500）工序 6：（钻）钻泵头底座平面孔以 A-A 视图右端 3-100 毛坯孔及左端面 3-70 毛坯孔制作观察板定位，钻 4-18 通孔，
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