油压泵盖工艺与夹具设计设计说明书

目录1 序言2 泵盖加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.2 泵盖加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2.3 小结3 专用夹具设计3.1 加工上平面镗孔夹具设计 13.2 粗、精铣泵盖上平面夹具夹具设计3.4 小结4 结束语参考文献1 序言 机械制造工艺学课程设计是在我们大学基础课，技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们进行课程设计之前对所学课程的一深入的综合性的连接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我的大学学习生活中占有十分重要的地位。 对我个人来言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼分析能力，提高解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。 由于本人的知识，能力有限，设计尚有很多不足之处，恳请老师给予指教。2.1 泵盖加工工艺规程设计一. 零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给定的零件是液压油泵的泵盖。属于盖体类零件，它和其他零件一起装配液压泵的一个腔体结构用来储存、输送分配液压油。工作中，零件内表面要受到液压力的冲击，因此对零件的刚度有一定的要求，零件的 A 面要与其他零件相配合的表面，要有一定的尺寸精度和形位精度。 （二） 零件的工艺分析 由于此零件是液压泵零件，起传递动力和液压油分配所以对密封性能要求较高。该零件的几组平面和有表面粗糙读和位置度要求。2 液压油泵盖加工工艺规程设计零件的材料为 ZL106，是典型的二元共晶铝硅合金, 该合金具有优良的 铸造性能 , 但力学性能和切削加工性能较差。为了改善 ZL106 合金主砂型铸造、金属型铸造和精密铸造等。要加工面：1）铣上下平面保证尺寸 43mm，平行度误差为 0.102）镗 25.5 孔至所要求尺寸，并保证位误差要求3）钻 78.5 孔5）钻 311 孔6）钻 23 度斜 4 孔7）镗 32 孔至所要求尺寸，并保证位误差要求（2）主要基准面：1）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：液压油泵盖表面各孔、液压油泵盖上表面2）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：主要是镗二个 32 孔2.2 液压油泵的泵盖加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2.2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料 ZL106。由于年产量为 4000 件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较小，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。2.2.2 基面的选择（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制 z、z 、y、y、五个自由度。再以一面定位消除x、向自由度，达到定位,目的。（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。2.2.3 确定工艺路线表 2.1 工艺路线方案一工序 1 粗精铣上平面工序 2 钻 311 孔工序 3 粗精铣下平面工序 4 钻 78.5 孔工序 5 钻 23 度斜 4 孔工序 6 扩 25.5 孔并平底工序 7 扩 26 孔与 25.5工序 8 镗 232 孔及镗 孔工序 精磨大平面工序 检验入库表 2.2 工艺路线方案二工序 1 粗精铣上平面工序 2 粗精铣下平面工序 3 钻 311 孔工序 4 钻 78.5 孔工序 5 钻 23 度斜 4 孔工序 6 扩 25.5 孔并平底工序 7 扩 26 孔与 25.5工序 8 镗 232 孔及镗 孔工序 时效去应力处理工序 精磨大平面工序 检验入库工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条是将增加了一道工序 9， 目的是为了提高后面精加工平面的的精度，通过时效处理可以去除在前粗工过程中产生的一系列加工应力，防止在成品以后出出变形，影响精度这个对零件的质量是很有好处的 采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下平面为精基准再加工平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加工两平面上各孔保证了垂直度要求。符合先加工面再钻孔的原则。若选第一条工艺路线， 加并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非平行这个问题。所以发现第一条工艺路线并不可行。如果选取第二条工艺方案，先镗上、下平面各孔，然后以这些已加工的孔为精基准，从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第二个方案比较合理。所以我决定以第二个方案进行生产。具体的工艺过程见工艺卡片所示。2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件的材料 ZL106，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如图.由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。1）加工泵盖的上下平面，根据参考文献8表 4-35 和表 4-37 考虑 3mm，粗加工2mm 到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工 1mm，2）镗 25.5 孔时，由于粗糙度要求 ，因此考虑加工余量 2.5mm。可1.6aRm一次粗加工 2mm，一次精加工 0.5 就可达到要求。5）加工 78.5 孔时，根据参考文献8表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，就可达到要求。6）加工 311 孔时，根据参考文献8表 4-23 考虑加工余量 1.5mm。可一次钻削加工余量 1.4mm，就可达到要求。7）镗 232 孔，粗加工 2mm 到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可达到要求。2.2.5 确定切削用量工序 1：粗、精下平面（1）粗铣下平面加工条件：工件材料： ，铸造。机床：X52K 立式铣床。查参考文献7表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料： ， ，齿数15YT0Dm，此为粗齿铣刀。8Z因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ：pa2m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.4-75，取 铣削速度 ：参照f 0.12/famZV参考文献7表 3034，取 。1.3/Vs机床主轴转速 ： 式（2.1）n0d式中 V铣削速度；d刀具直径。由式 2.1 机床主轴转速 ：n101.360254/min4Vnrd按照参考文献3表 3.1-74 实际铣削速度 ：v3.1401.57/06dns进给量 ： fV.28/.8/ffaZm工作台每分进给量 ： m4./2/infVs：根据参考文献7 表 2.4-81,a0a（2）精铣下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K 立式铣床。参考文献7表 3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）： ， ，齿数 12，此为15YT0Dm细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度 ：pa1m每齿进给量 ：根据参考文献7表 3031，取fa 0.8/famZ铣削速度 ：参照参考文献7表 3031，取V.32/Vs机床主轴转速 ，由式（2.1）有：n100.3261/min14nrd按照参考文献7表 3.1-31 75实际铣削速度 ：v3.140.4/06dns进给量 ，由式（1.3）有：fV.5127/60.25/ffVaZnms工作台每分进给量 ： mf2./3/infms粗铣的切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 1l刀具切入长度 ：1l210.5()(3lDa2.401)7m刀具切出长度 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ：1jt1271.3min8jmlf根据参考文献5表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 1.04ft精铣的切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l 1lm刀具切入长度 ：精铣时1l10lD刀具切出长度 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ：2jt12021.9min35jmlf根据参考文献5表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 2.04ft铣下平面的总工时为：t= + + + =1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min1jt2j1ft2f工序 2：加工上平面，各切削用量与加工上平面相近，因此省略不算，参照工序1 执行。工序 3：粗镗 32H12 的孔机床：卧式镗床 618T刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： 5YT切削深度 ： ，孔径 。pa2.0m027dm进给量 ：根据参考文献表 2.4-66，刀杆伸出长度取 ，切削深度为f m20=2.5mm。因此确定进给量 。Fa0.2/fr切削速度 ：参照参考文献3表 2.4-9 取V.4/1/inVs机床主轴转速 ：n，101480.56/min3.27.Vnrd按照参考文献3表 3.1-41 取 1实际切削速度 ：v3.420.98/06dns工作台每分钟进给量 ： mf.1/minf被切削层长度 ：l7刀具切入长度 ： 1l2.5(3)6.30pratgktg刀具切出长度 ： 取2lm5l42行程次数 ：i1机动时间 ：1jt1276.340.27minjmlf查参考文献1，表 2.5-37 工步辅助时间为：2.61min精镗下端孔 32H12机床：卧式镗床 618T刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： 5YT切削深度 ：pa0.5m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 =f m20Fa。因此确定进给量0.5m0.15/fr切削速度 ：参照参考文献3表 2.4-9，取V3.18/90./minVs机床主轴转速 ：n，取01190.82/min3.46nrd10/inr实际切削速度 ，： v3.143.9/062dms工作台每分钟进给量 ：mf.501/infn被切削层长度 ：l7刀具切入长度 ：1l0.5(23)2.87pramtgktg刀具切出长度 ： 取2lm5l42行程次数 ：i1机动时间 ：1jt127.840.279min5jmlf所以该工序总机动工时 0.6ijt查参考文献1，表 2.5-37 工步辅助时间为：1.86min工序 5：粗镗 25.5H12 的孔机床：卧式镗床 618T刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： 5YT切削深度 ： ，毛坯孔径 。pa2.0m02.dm进给量 ：根据参考文献表 2.4-66，刀杆伸出长度取 ，切削深度为f 0=2.0mm。因此确定进给量 。Fa0.2/fmr切削速度 ：参照参考文献3表 2.4-9 取V1.92/5/minVs机床主轴转速 ：n，101546.3/min3.20.nrd按照参考文献3表 3.1-41 取 0实际切削速度 ：v3.14671.5/dns工作台每分钟进给量 ： mf0.20/minf被切削层长度 ：l17刀具切入长度 ： 1l2.0(3)5.4pratgktg刀具切出长度 ： 取2lm5l2行程次数 ：i1机动时间 ：1jt1275.40.196minjmlf查参考文献1，表 2.5-37 工步辅助时间为：2.61min精镗下端孔到 25.5H12机床：卧式镗床 618T刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： 5YT切削深度 ：pa0.5m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 =f m20Fa。因此确定进给量0.5m0.15/fmr切削速度 ：参照参考文献3表 2.4-9，取V2.86/17.2/inVs机床主轴转速 ：n，取0117.20./min34nrd80/inr实际切削速度 ，： v3.1423.9/7ds工作台每分钟进给量 ：mf0.5810/minfn被切削层长度 ：l17刀具切入长度 ：1l0.5(23)2.87pratgktg刀具切出长度 ： 取2lm5ml42行程次数 ：i1机动时间 ：1jt127.840.2injmlf所以该工序总机动工时 0.96.mijt查参考文献1，表 2.5-37 工步辅助时间为：1.56min工序 6：加工 311 孔孔的直径为 11mm。加工机床为 Z535 立式钻床，加工工序为钻孔至11，选用 11 的麻花钻头。进给量 ：根据参考文献5表 2.4-39，取f rmf/25.0切削速度 ：参照参考文献5表 2.4-41，取V sV/43.由式（2.1）机床主轴转速 ：n，取01.436017/minrd90/inr实际切削速度 ：V0.4.3/6dns被切削层长度 ：l17m刀具切入长度 ：1l7(2)1024.2rDctgkctgm刀具切出长度 ：2l0走刀次数为 1机动时间 ：jt1204.5min36jlfn根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 1.7ft工序 7：阶梯孔孔的直径为 8.5mm，表面粗糙度 。加工机床为 Z535 立式钻床，3.2aRm加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔15mm 小直径锪钻。 1）确定切削用量确定进给量 根据参考文献7 表 28-10 可查出 ，由于孔f 0.25.31/fmr表深度比 ， ，故 。0/8/13.6ld1.0lfk(.)0.f表查 Z535 立式钻床说明书，取 。0.23/fmr根据参考文献7表 28-8，钻头强度所允许是进给量 。由于机床进1.75/fmr给机构允许的轴向力 （由机床说明书查出），根据参考文献7表max15690FN28-9，允许的进给量 。.8/fr由于所选进给量 远小于 及 ，故所选 可用。fff确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15，由插入法v mP得：，17/minv表 4732N表，5.69TNM表 1.5PkW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表 28-3， ， ，故0.8Mvk.75lvk17/min0.8751.2(/min)v表 0./i98/i3n rd表查 Z535 机床说明书，取 。实际切削速度为15/in08.59m7.3/i10dnrv由参考文献7表 28-5， ，故1.0MFTk47321.04732()FN5.69.5.69TmN校验机床功率 切削功率 为mP/)mMPnk表（1.25(9/28)1.02WkW机床有效功率 4.50.81365E mPkkP故选择的钻削用量可用。即， ， ，013dm0.23/fr195/inr7.35/minv相应地， ， 4732FN51.69Tm0.82PkW工序 8：精磨底平面 选用磨床 M7130根据机械制造工艺设计手册表 2.4170 选取数据切削速度 V = 0.527 m/s 切削深度 ap = 0.10 mm 进给量 f = 0.008 mm/r 工序 9：检验2.3 小结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 专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工铣上平面夹具,泵盖上顶面镗孔夹具。采用 X62W 铣床，硬质合金端铣刀 YG8 对铣上平面进行加工。3.2 粗、精铣泵盖上平面夹具设计本夹具主要用来粗、精铣泵盖上平面。由于加工本道工序的工序简图可知。粗、精铣泵盖上平面时，粗糙度要求 ，泵盖上平面与下平面有平行度6.3aRm要求,并与工艺孔轴线分别垂直度的要求，本道工序是对泵盖上平面进行粗精加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.2.1 定位基准的选择由零件图可知工艺孔的轴线所在平面有垂直度的要求，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面，设计基准也是要求保证上、下两平面的平行度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的平行度，便可保证平行度的要求。在本工序只需保证下平面放平就行，保证下平面与两定位板正确贴合就行了。3.2.2 铣削力与夹紧力计算本夹具是在铣床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对“17”六角螺母和”11”螺母螺钉施加一定的夹紧力。由计算公式 Fj=FsL/(d0tg(+ 1)/2+rtg 2) 式（3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角() 1螺纹副的当量摩擦() 2螺杆(或螺母) 端部与工件(或压块) 的摩擦角( )r螺杆 (或螺母 )端部与工件( 或压块)的当量摩擦半径 ()根据参考文献6其回归方程为Fjk tTs其中 Fj螺栓夹紧力(N) ；kt力矩系数(cm 1 )Ts作用在螺母上的力矩(N.cm) ；Fj =52000=10000N对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成泵盖上平面的粗、精铣加工，所以选用直角对刀块。根据GB224380 直角对到刀块的结构和尺寸如图 3.9 所示。1014737825图 3.9 直角对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如图 3.10 所示。标 记四 周 倒 圆图 3.10 平塞尺塞尺尺寸如表 3.6 所示。表 3.6 平塞尺结构尺寸公称尺寸 H 允差 d C3 -0.006 0.253.2.夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式铣床上加工泵盖上平面，工件以与此相平行的下平面为及其侧面和水平面底为定位基准，采用转动 A 型压板夹紧工件。当加工完一边，可松开螺钉、螺母、支承钉如夹具装配图所示。3.3 钻 311 孔夹具设计3.3.1 定位基准的选择在加工 11 孔工序时，泵盖上、下两平面及工艺孔已经加工到要求尺寸。因此选用上平面及与其垂直的任意孔上表面加作为定位基准。符合典型的一面两销定位原理，一共限制了工件的 6 个自由度，符合六点定位法则。工件以一面两销定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为泵盖的下表面，两销为短圆柱销3.3.2 定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，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进行设计根据参考文献11，可查得短圆柱销的结构和尺寸。3.3.3 定位误差分析机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。在这些因素中，有一项因素于机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：销与孔的配合 0.05mm，钻模与销的误差 0.02mm，钻套与衬套 0.029mm由公式 e=(H/2+h+b) max/H max=(0.052+0.022+0.0292)1/2=0.06mme=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案是可行的。3.3.4 钻削力与夹紧力的计算由于本道工序主要完成孔的钻加工。由参考文献9得：钻削力 6.08.2HBDfF钻削力矩 .91T式中： 1Dm2318753231minaxmax HBBH15.0rf0.80.6262.7FN1.9.T本套夹具采用活动垫板夹紧，活动垫板主要靠上下旋动垫板上的螺母来实现夹紧。根据参考文献11可知该机构属于单个螺旋夹紧。由式（3.1）根据参考文献11表 1-2-20 到表 1-2-23 可查得03510430.29)WNtg（3.3.5 衬套、钻模板及夹具体设计钻 11 孔钻套结构参数如表 3.9 所示。表 3.9Dd H公称尺寸 允差 12h1m1r11 20 12 +0.018+0.007 22 18 10 4 7 7 16 50根据参考文献11表 2-1-58 可得衬套选用固定衬套其结构如图 3.15 所示。图 3.15 固定衬套其结构参数如表 3.10 所示。表 3.10d D公称尺寸 允差H公称尺寸 允差C 111 +0.034+0.016 20 18 +0.023+0.012 0.5 23.3.6 夹紧装置的设计夹紧装置采用活动的垫板来夹紧工件，采用的活动垫板的好处就是加工完成后