设计BW150注浆泵曲轴箱的工艺规程和机床夹具

1毕 业 设 计题 目：设 计 BW150 注 浆 泵 曲 轴 箱 的 工 艺规 程 和 机 床 夹 具系 别： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 2目录摘要绪论一、零件的分析1、零件的作用2、零件的工艺分析二、确定毛坯、画毛坯零件合图1、确定毛胚的制造形式及材料2、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定三、工艺规程设计1、定位基准的选择2、制定工艺路线3、选择加工设备及刀、夹、量具四、夹具设计参考文献摘 要3钻探用泵是钻探设备的重要组成部分之一。钻探用泵主要是洗孔用泵，在我国地矿部的部颁标准定为泥浆泵，泵的形式定为往复式泵。在钻探施工中，泥浆泵担负着向孔内输送清洗液，并能使其在孔内循环的作用。在某些特种工序中还用泥浆泵向孔内灌注水泥浆等物质。曲轴箱作为泥浆泵的重要组成部分，其加工精度对泥浆泵的工作效率起到至关重要的影响。左右断面上曲轴孔与齿轮传递轴孔的加工与前端面上三个活塞孔的加工是本次零件加工的重点。绪 论机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识。独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（泥浆泵曲轴箱体）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为未来从事的工作打下良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中有不足之处，望各位老师多加指教。一、 零件的分析1、零件的作用4箱体类是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和使用寿命。2、零件的工艺分析由曲轴箱零件图得知，其材料为 HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。箱体类零件是机器和其他部件的基础零件，它把有关的轴、轴承、套、和齿轮等零件按一定的相对关联为一体，使它们保持正确的相对位置，能按一定的传动关系彼此协调地运动。该零件上的主要加工面为曲轴箱下底面、两侧面、前端面、后端面、2150 和280 的孔的内表面、390 和 380 孔的内表面等。曲轴箱的下表面的平面度 0.1mm 直接影响曲轴箱与变速箱的相对安装精度。曲轴箱两侧面的距离的尺寸精度 4100.315 和 3480.285 将影响轴承端盖的安装从而影响曲轴与齿轮轴的运转。曲轴箱的前端面的表面粗糙度为 IT10，对后续 390 孔的加工精度有直接的影响。曲轴箱后端面的表面粗糙度为 IT10，对与曲轴箱后盖的密封效果有着直接的影响。平面度为 0.08，直接影响与曲轴箱与曲轴箱后盖的接触精度。2150 孔的同轴度 0.03mm，与曲轴箱中轴线的垂直度为 0.1mm，对后续曲轴的安装和运转有重要的影响。280 孔的同轴度为 0.025mm，影响齿轮轴的安装。与 2150 孔的中轴线的平行的为 0.08mm，两轴线的空间距离 1620.05，从而影响齿轮与曲轴齿轮的啮合精度。390 和 380 孔的内表面圆度同为 0.019mm，表面粗糙度为 IT10，这位后续的安装提供条件。3 孔的中心线的平行度为 0.1mm，这将对活塞在缸体内的相对运动有重要影响。5支承孔的加工精度和表面粗糙度要求一般都较高。因为要装轴承，所以应具有较高的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度，否则将会影响轴承外圈与孔的配合精度，使轴的回转精度降低。为使轴、轴承能顺利装配，确保正常运转，同一轴的各孔间都有一定的同轴度要求。有齿轮啮合关系的相邻孔应具有一定的孔距尺寸精度和平行度，否则齿轮啮合精度降低，产生振动、噪音，使用寿命下降。由参考文献【1】中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。二、确定毛坯、画毛坯零件合图1、确定毛胚的制造形式及材料考虑到轴承在运动时的偏心载荷产生的振动，为保证零件工作可靠，零件采用吸振性，稳定性较好，切削加工性能好，价格也比较低廉的铸铁 HT200。由于零件尺寸不大，结构比较复杂，因此我们采用铸造的形式，从而提高劳动生产率，降低成本。2、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（1）顶面和底面的加工余量。根据工序要求，顶面和底面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照实用机械制造工艺设计手册表 7-23。其余量值规定为2.73.5mm，现取 3mm。 表 7-27 粗铣平面时厚度偏差取-0.28mm。精铣：参照实用机械制造工艺设计手册表 7-24。其余量值规定为0.81.0mm，现取 1mm。铸造毛坯的基本尺寸为 474+3+3+1+1=482mm。根据实用机械制造工艺设计手册表 2-5，铸件尺寸公差等级选用 CT7，可得铸件尺寸公差为 1.6mm。毛坯的名义尺寸为：474+3+3+1+1=482mm毛坯最小尺寸为：482-0.8=481.2mm毛坯最大尺寸为：482+0.8=482.8mm粗铣后最大尺寸为：474+1+1=476mm6粗铣后最小尺寸为：476-0.28=475.72mm精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即 474mm。（2）、两工艺孔 。m027.1毛坯为实心，不冲孔。两孔精度要求为 IT8，表面粗糙度要求为 。参m3.6照机械加工工艺手册表 2.3-47，表 2.3-48。确定工序尺寸及加工余量为：钻孔： 1扩孔： （ Z 为单边余量）m85. mZ85.02铰孔： 2H1（3）、两侧 、 和 三孔端面加工余量。10由工序要求，两侧两侧 、 和 三孔端面需进行粗、精m580m2铣加工。各工序余量如下：粗铣：参照实用机械制造工艺设计手册表 7-23。其余量值规定为2.02.7mm，现取 2.5mm。 表 7-27 粗铣平面时厚度偏差取-0.22mm。精铣：参照实用机械制造工艺设计手册表 7-24。其余量值规定为0.81.0mm，现取 1mm。铸件毛坯的基本尺寸分别为：410+2.5+2.5+1+1=417mm348+2.5+2.5+1+1=455mm根据实用机械制造工艺设计手册表 2-5，铸件尺寸公差等级选用 CT7，可得铸件尺寸公差为 1.4mm 和 1.2mm。则两侧面毛坯名义尺寸分别为：410+2.5+2.5+1+1=417mm348+2.5+2.5+1+1=355mm毛坯最小尺寸分别为：417-0.7=416.3mm 355-0.6=354.4mm毛坯最大尺寸分别为：417+0.7=417.7mm 355+0.6=355.6mm粗铣后最大尺寸分别为：410+2.5+2.5=415mm 348+2.5+2.5=353mm粗铣后最小尺寸分别为：415-0.22=414.78mm 353-0.22=352.78mm精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即 和m315.04285.04（4）、顶面 8 螺孔 M167毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表 2.3-71，现确定其工序尺寸及加工余量为：钻孔： m15攻丝： M16(5)、顶面 3 个孔 046.8根据工序要求，顶面 3 个孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成，各工序余量如下：粗镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余量值为 2.0mm;半精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余量值为1.0mm；精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余量值为 0.3mm。铸件毛坯的基本尺寸分别为：毛坯基本尺寸为 -2-1-0.3=80m7.6根据实用机械制造工艺设计手册表 2-5，铸件尺寸公差等级选用 CT7，可得铸件尺寸公差为 1.1mm。毛坯名义尺寸为 -2-1-0.3= ；807.6毛坯最大尺寸为 +0.55= ；m7.6m25毛坯最小尺寸为 -0.55= ；1.粗镗工序尺寸为 ；.8半精镗工序尺寸为 ；m79精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即 。m046.8（6）、顶面 3 个孔 087.根据工序要求，顶面 3 个孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成，各工序余量如下：粗镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余量值为 2.0mm；8半精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余量值为1.3mm；精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余量值为 0.3mm。铸件毛坯的基本尺寸分别为：毛坯基本尺寸为 -2-1.3-0.3= ；90m4.86根据实用机械制造工艺设计手册表 2-5，铸件尺寸公差等级选用 CT7，可得铸件尺寸公差为 1.1mm。毛坯名义尺寸为 -2-1.3-0.3= ；904.86毛坯最大尺寸为 +0.55= ；m4.86m95毛坯最小尺寸为 -0.55= ；.粗镗工序尺寸为 ；.半精镗工序尺寸为 ；m789精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即 。m087.9（7）、两侧 、 两孔063.153.0根据工序要求，两侧 、 两孔的加工分为粗镗、半精镗、精8镗三个工序完成，各工序余量如下：粗镗： 孔，参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余量m150值为：2.0mm；孔，参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余量8值为：2.0mm；半精镗： 孔，参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余m150量值为 1.5mm；孔，参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余量8值为 1.0mm；9精镗： 孔，参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余量m150值为 0.3mm；孔，参照实用机械制造工艺设计手册表 7-13，其余量值8为 0.3mm。铸件毛坯的基本尺寸分别为：孔毛坯基本尺寸为 -2-1.5-0.3= ；m150150m2.146孔毛坯基本尺寸为 -2-1.0-0.3= ；887根据实用机械制造工艺设计手册表 2-5，铸件尺寸公差等级选用 CT7，可得铸件尺寸公差为 1.2mm、1.1mm。孔毛坯名义尺寸为 -2-1.5-0.3= ；m150150m2.146毛坯最大尺寸为 +0.6= ；.468毛坯最小尺寸为 -0.6= ；.5粗镗工序尺寸为 ；m8.1半精镗工序尺寸为 ；749精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即 。m063.15孔毛坯名义尺寸为 -2-1.0-0.3= ；m8080.毛坯最大尺寸为 +0.55= ；7.62毛坯最小尺寸为 -0.55= ；m15.6粗镗工序尺寸为 ；.8半精镗工序尺寸为 ；79精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即 。m03.8（8）、两侧 4 个 M12-7H 螺孔和 4 个 M10-7H 螺孔毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表 2.3-71，现确定螺孔加工余量为：10M12-7H 螺孔钻孔： m2.10攻丝：M12-7HM10-7H 螺孔钻孔： 5.8攻丝：M10-7H（9）、窥视窗上 8 个 M8-7H 螺孔毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表 2.3-71，现确定螺孔加工余量为：M8-7H 螺孔钻孔： m8.6攻丝：M8-7H（10）、底面上 12 个 M10-7H 螺孔毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表 2.3-71，现确定螺孔加工余量为：M10-7H 螺孔钻孔： m5.8攻丝：M10-7H三、工艺规程设计1、定位基准的选择（1）粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：A、保证各重要支承孔的加工余量均匀；B、保证装入箱体的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择曲轴箱的主要支承孔作为主要基准。即以曲轴箱箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面11最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。（2）精基准的选择从保证箱体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证曲轴箱箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从曲轴箱箱体零件图分析可知，它的底平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是曲轴箱箱体的装配基准，但因为它与曲轴箱箱体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。2、制定工艺路线本次毕业设计是对 BW150 注浆泵曲轴箱的工艺规程和机床夹具的设计，对其设计方案的确定最重要的就是对其机械加工工艺路线的确定，其次就是夹具的设计。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。夹具方面可以考虑采用通用机床配以专用夹具，尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。根据以上分析选定以下加工工艺路线方案:工序号 工 序 内 容铸造时效涂漆10 铣 以曲轴箱德的后端面为基准，粗铣曲轴箱下底面，预留半精加工余量 1.5mm，粗铣和半精铣上表面 32 上表面1220 铣 以曲轴箱下表面为基准，粗铣曲轴箱前端面与后端面，曲轴箱左右两侧 190，126 的端面，预留半精加工余量1.5mm30 铣 以曲轴箱后端面为基准，半精铣，精铣曲轴箱下表面40 钻 以曲轴箱后端面为基准，钻下表面 4-17 通孔以及刮平 4-30 沉孔50 铣 以曲轴箱下表面为基准，半精铣，精铣曲轴箱前后端面，2-R15 凸台，左右两侧 190，126 端面60 铣 以曲轴箱右侧 190 端面为基准，粗铣，半精铣窥视窗上表面70 镗 以曲轴箱下表面为基准，粗镗 150，80 两孔以及前端面 3-90，3-80 内孔，预留半精镗余量 1.5mm80 镗 以曲轴箱下表面为基准，半精镗，精镗 150，80 两内孔和前端面 3-90，3-80 内孔并孔口倒角 1X45 90 钻 钻 M201.5-7H 的孔，以底平面为地为基准100 钻 钻 8-M8-7H 深 10 孔深 12 的孔，以底平面为定位基准110 钻 钻 12-M10-7H 深 13 孔深 16 的孔，以右端面为定位基准120 钻 钻 8-GM16 深 34 孔深，M167H，M8-7H 的孔，并对M16，M8 的孔口倒角 145，以左端面为定位基准130 钻 钻 4-M12-7H 深 17 孔深 20（2 组），4-M10-7H 深 17 孔深 20（2 组），22，16.5，3-16 的孔，并对箱体边缘22，16 的孔分别倒角 0.545和 145，以箱体的两侧面为定位基准140 攻 攻 M201.5-7H 的螺纹，以底平面为地为基准150 攻 攻 8-M8-7H 深 10 孔深 12 的螺纹，以底平面为定位基准160 攻 攻 12-M10-7H 深 13 孔深 16 的螺纹，以右端面为定位基准170 攻 攻 8-GM16 深 34 孔深，M167H，M8-7H 的螺纹，以左端面为定位基准13180 攻 攻 4-M12-7H 深 17 孔深 20（2 组），4-M10-7H 深 17 孔深 20（2 组的螺纹以箱体两侧面为定位基准）190 去毛刺200 检验210 入库3、选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，专用机床为辅的流水生产线。工件在机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。铣削平面时，由于该加工对象箱体六面均有加工表面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用卧铣，选用 X62W （参考文献1表 3.1-73）。选择直径 D 为 200mm 的 C 类可转位面铣刀（参考文献1表 4.4-40）、专用夹具和游标卡尺。镗各主要孔系时均采用卧式双面组合镗床，选择功率为 1.5KW 的 1TA20 镗削头（参考文献1表 3.2-44）.选择镗通孔的镗刀、精镗刀、专用夹具、游标卡尺。钻削各表面孔系时，选用摇臂钻床 Z3025（参考文献1表 3.1-30），选用锥柄麻花钻，专用夹具、快换夹头、游标卡尺和塞规。刮 4-30mm 平面选用直径为 30mm、带可换导柱锥柄平底鍃钻。螺孔攻螺纹选用摇臂钻，采用机用丝锥、丝锥夹头、专用夹具和螺纹塞规4、加工工艺设计钻削 190mm 端面的 4M12 螺纹孔工序。孔和孔的定位位置尺寸如 170mm、位置精度 0.4mm 的位置要求均有钻摸保证。参考文献1表 2.4-38，并参考 Z3025 机床说明书，取钻削进给量=0.4mm/r。14参考文献1表 2.4-41，用插入法求得钻孔的却削速度v=0.445m/s=26.7m/min，由此算出转速为：n=1000v/d=100026.7/3.1410r/min850 r/min参考文献1表 2.4-69，得：F=9.81X42.7d0 K (N)8.0FM=9.81X0.021d K (Nm)20.分别求出钻 10 孔的 F 和 M 如下：F=9.8142.710X0.4 1=2012 N8.0M=9.810.02110 0.4 1=9.89 Nm2.它们均小于机床的最大进给力 7840N 和机床的最大扭转力矩 196Nm，故机床刚度足够。四、夹具设计该工序采用盖板式钻摸，它的特点是定位元件、钻套均设在钻摸板上。它常用于床身、箱体等大型工件上的孔系加工，加工小孔的盖板式钻摸，因钻削力矩小，所需夹紧力较小。加工对象：本次设计的夹具为钻削 190mm 端面的 4M12 螺纹孔。该夹具适用于 Z3025 摇臂钻。确定设计方案：这道工序所加工的孔均在 190mm 端面上，且与 190mm 端面相垂直。按照基准重合原则，应以 150 孔的内壁与 190 端面为定位面。1、定位元件为了使工件在夹具中获得唯一确定的位置，就需要在夹具上合理设计出定位件，使工件的定位基准与定位元件紧贴接触。在此工序使用的夹具中，以钻模板后端面上的 170 凸台端面、短轴 150 与旋转定位销为定位元件。170 凸台端面：此定位面与工件 190mm 端面紧贴接触，限制了夹具在X、Y 方向上的转动，Z 方向上的移动。共限制了三个自由度。15短轴 150：与已镗孔 150 的内表面紧贴接触，限制夹具在 X、Y 方向上移动，它限制了两个自由度。旋转定位销：它与曲轴箱内腔 114 凹槽的下表面相接触，它限