液压泵盖零件的机械加工工艺规程及钻3×Φ11孔工序的专用机床夹具设计（含有全套图纸）.doc

摘 要 在本学期最后近一个月的时间里,我们进行了机械制造技术基础的夹具课程设计。这是我们学完大学全部基础课,技术基础课以及大部分专业课之后进行的一个综合课程。本次课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的一个课程的综合。它是将设计和制造知识有机的结合,并融合现阶段机械制造的实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用,是在学完了机械制造技术基础的理论之后,并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。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。应用机床夹具,有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量;有利于提高劳动生产率和降低成本;有利于改善工人劳动条件,保证安全生产;有利于扩大机床工艺范围,实现“一机多用”。在这个课程设计中,我们组的课题是液压泵盖的加工工艺及夹具设计。我们按照液压泵盖零件要求对其进行加工工艺的设计,使其从一个铸造件变成一个合格的产品。其中我设计了其第4个工艺步骤钻3个直径11mm的通孔。我采用一面两孔定位,限制6个自由度,然后压紧,用3个钻套,对其进行加工。就该夹具而言,其钻模板的加紧较方便,易于使用,节约时间,使其生产效率提高产生更大的经济效益。 就我个人而言,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,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。关键词:机械制造技术基础,液压泵盖 ,夹具,钻模夹具全套CAD图纸,加 174320523 各专业都有目 录摘 要I第1章 零件的工艺分析11.1零件的功能、结构及生产类型的确定11.1零件的作用11.1.2零件的工艺分析21.1.3零件的生产类型21.2主要加工面及要求2第2章毛坯的选择32.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差32.2毛坯的技术要求32.3确定毛坯尺寸,设计毛坯图32.3.1 确定毛坯机械加工余量及毛坯尺寸公差32.3.2绘制毛坯图4第3章 基准的选择53.1粗基准的选择53.2精基准的选择5第4章 制订工艺路线64.1确定各加工面的加工方法64.2拟定加工工艺路线64.2.1工艺路线方案164.2.2工艺路线方案274.3工艺方案的比较与分析7第5章 工序设计85.1选择加工设备及工艺装备85.2选择夹具85.3选用刀具8第6章 确定机械加工余量、工序尺寸及公差9第7章 确立切削用量及基本工时107.1工序切削用量及基本时间的确定107.1.1切削用量107.1.2背吃刀量ap107.1.3定进给量f107.1.4 确定切削速度v117.1.5校验机床功率117.1.6基本时间117.2工序切削用量及基本时间的确定127.2.1 切削用量127.2.2 背吃刀量ap127.2.3确定进给量f127.2.4确定切削速度v127.2.5基本时间127.3工序切削用量及基本时间的确定137.3.1钻孔切削用量137.3.2确定进给量f137.3.3 确定切削速度v137.3.4确定基本时间14第8章 夹具体总体设计158.1定位基准的选择158.2夹具定位误差分析168.3切削力及夹紧力计算178.4校验扭矩功率188.5切屑参数的设定188.5.1钻孔切削用量188.5.2确定进给量f188.5.3 确定切削速度v198.5.4确定基本时间198.6夹具总体设计20第9章 夹具结构设计219.1钻模板219.2夹具体设计219.3支撑架229.4夹紧机构239.5钻套249.6刀具的选择249.7夹具的设计及操作的简要说明249.8结构特点24设计心得26参考文献27附 录28工艺规程卡片28工艺卡片28第1章 零件的工艺分析1.1零件的功能、结构及生产类型的确定1.1零件的作用 图示为液压泵盖的零件图,材料为ZL106的铸件,生产纲领是6000件/年。要求设计加工该零件的毛坯图或零件与毛坯合图1张,关键工序机械加工工艺过程卡片1套,主要工序的机械加工工序卡片1份,以及设计说明书1份。图 1.1液压泵盖 零件是液压泵盖,图示3-16所示为齿轮泵中的右端盖, 齿轮泵体内的一对齿轮通过轴,轴承被左右端盖所支承。图中2-25.5H8孔即支承孔,A面与泵体接触,用7-M8螺杆将泵体与左右端盖连在一起,右端B面及66f9止口与液压泵支架配合,并通过3-11mm孔用M10螺栓紧固在支架上。1.1.2零件的工艺分析 通过对零件图的分析,知原图是正确,完整,尺寸,公差及技术要求齐全。其基准面A面要求较高。225.5H8,232H 8精度要求也比较高。该零件大部分表面需要切削加工,各表面的加工精度和表面粗糙度不是很难获得。A面加工采用金刚石车即可达到要求,4小孔是油孔,位置与精度要求都不高,只要钻通即可,加工不成问题。可以说零件的工艺性好。1.1.3零件的生产类型 依照设计题目可知:该零件的生产纲领为6000件/年,查表可知生产类型是大批量生产。1.2主要加工面及要求 (1) A面基准面:与B面的距离是43mm,表面的粗糙度Ra为0.8um,平面度公差为0.01,与孔25.5H8轴的垂直度为0.03。此处已删除第2章毛坯的选择2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差 (1) 零件的材料是ZL106,要求的年产量为6000件,是大批量生产,毛坯采用硬模铸造,因此在铸造时采用金属型模具。 (2) 零件在加工过程中不加工面进行定位少,故零件选用毛坯为粗铸件。铸件需加工面尺寸等级为IT8,不需加工尺寸公差等级为IT12。2.2毛坯的技术要求 (1) 铸件必须经过时效处理; (2) 铸件不得有气孔、砂眼等铸造缺陷。2.3确定毛坯尺寸,设计毛坯图 2.3.1 确定毛坯机械加工余量及毛坯尺寸公差 通过查相关资料得下表: 表2.1项目B面A面25.5H866f9公差等级IT8888加工基本尺寸434825.566毛坯基本尺寸46.750.721.9569.82.3.2绘制毛坯图 图2.1 毛坯零件图第3章 基准的选择 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准面的选择是否真确与合理关系到零件的加工质量,以及生产效率的高低。如果选择不当,在加工过程中出现很多问题,更可能造成零件的大批报废使生产无法进行。3.1粗基准的选择 对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于若干个不加工表面的工件,则应以 与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准,根据这个原则,现在取78为粗基准,利用三爪卡盘 作为加工A面的定位基准,限制6个自由度,达到完全定位。3.2精基准的选择 主要应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,这选择的设计基准与工序基准重合。 第4章 制订工艺路线4.1确定各加工面的加工方法 根据各加工面的加工精度与表面粗糙度的要求,选定如下加工方法: 此处已删除 面。 工序14 去毛刺。 工序15 终检。4.2.2工艺路线方案2 工序1 粗车A面,以78定位。 工序2 以A面及内孔25.5H8定位,粗车B面及66f9外圆。 工序3 以A面及内孔25.5H8定位, 粗镗内孔26 H 8。 工序4 以B面及内孔26H8定位,粗镗225.5H8,232H 8。 工序5 以A面及内孔25.5H8定位,钻孔311。 工序6 以A面及内孔25.5H8定位,钻孔78.5。 工序7 钻孔4。 工序8 以A面及内孔25.5H8定位,扩内孔715及倒角。 工序9 以外圆66f9定位,半精车A面。 工序10 以A面及内孔25.5H8定位, 半精车B面及66f9外圆,倒角。 工序11 以A面及内孔25.5H8定位, 半精镗内孔26H8。 工序12 以B面及内孔26H8定位,半精镗225.5H8,232H 8。 工序13 以外圆66f9定位,精车A面。 工序14 以B面及内孔26H8定位,精镗225.5H8,232H 8。 工序15 以外圆66f9定位,金刚石车A面。 工序1116 去毛刺。 工序17 终检。4.3工艺方案的比较与分析 上述两个方案:加工方法与定位基准基本上一样,不同的是加工顺序不同,方案一加工比较集中,工艺经过同一机床上换夹具和刀具,比较麻烦。对于大批量生产换刀与夹具比较费时,所以采用换机床。通过综合考虑两个方案,最后采用第二个工艺方案。第5章 工序设计5.1选择加工设备及工艺装备 工序1.2.3.4是粗车,粗镗,各工序不多,精度要求不高,零件尺寸不大选用C620-1型卧式车床即可。 工序5.6.7为钻孔,工序不多,而且精度要求不高,可选用Z3025钻床. 工序8选用C620-1型卧式车床。 工序9.10.11.12为半精车,半精镗, 选用C620-1型卧式车床。 工序14工序是精镗,零件尺寸不大,是回转体,故在车床上加工.由于精度要求高,便面粗糙度小,选用C616型卧式车床. 工序13.15为精车,金刚石车精度要求高,故选用CM6125型卧式车床。5.2选择夹具 在钻孔4, 311, 78.5,扩715 ,半精镗及精镗225.5H8,226 H 8时需要专业夹具,其他都用通用夹具。5.3选用刀具 (1)在车床上的工序,一般都选用硬质合金车刀与镗刀,所以加工零件时,粗加工用YG6,半精加工用YG3,精加工用YG6X。 (2)钻孔使用直柄麻花钻。GB/T6135.3-1996 扩孔采用锥柄扩孔钻。GB/T1141-1984 (3)金刚石车采用金刚石车刀。 第6章 确定机械加工余量、工序尺寸及公差 表6.1 加工A面的各数值工序名称工序间余量/mm工序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度/mm金刚石车0.08H50.848精车0.1H71.648.08半精车0.2H103.248.10粗车0.5H1212.548.30毛坯248.8048.802 表6.2 25.5H8工序尺寸工序名称工序间余量/mm 工序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度/mm精镗0.1H71.625.5半精镗0.25H103.225.4粗镗0.3H126.325.15毛坯12.623.85第7章 确立切削用量及基本工时7.1工序切削用量及基本时间的确定7.1.1切削用量 本工序为粗车A面。已知加工材料为铝合金材料铸件;机床为C620-1型卧式车床,工件装卡在三爪卡盘中。 确定粗车A面的切削用量。所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据1.30,由于C620-1车床的中心高为,根据1.1故选用刀杠尺寸,刀片的厚度为。根据1.3,选择车刀几何形状为卷屑倒棱型前刀面,前角,主偏角, 副偏角,刃倾角, 刀尖圆弧半径。7.1.2背吃刀量ap 粗车单边余量为,则。7.1.3定进给量f 根据1.4,在粗车铝合金材料铸件,刀杠尺寸为16mm25mm、ap3mm,工件直径为100400mm时,f0.61.2mm/r,按照C620-1车床的进给量(1.30),选择f0.65mm/r。 此处已删除 由1.29?2,实际切削的功率为Pc1.7kW。 根据1.30,当n120 r/min,机床主轴允许功率Pc5.9kW。Pc?PE, 故所选切削用量可在C620-1车床上进行。 最后确定的切削用量为,7.1.6基本时间 确定粗车A面的基本时间。 7.2工序切削用量及基本时间的确定7.2.1 切削用量 本工序为粗镗225.5H8。已知加工材料为铝合金材料铸件, 所选刀具为YG6硬质合金直径为10mm圆形镗刀, 根据1.3,主偏角, 副偏角,刃倾角, 刀尖圆弧半径。7.2.2 背吃刀量ap 双边余量为1.3mm, ap1.3/20.65 mm。7.2.3确定进给量f 根据1.4,当粗镗时, 镗刀直径为10mm, ap2mm, 镗刀伸出长度为50 mm时 ,f0.12-0.16mm/r,故选f0.15 mm/r。7.2.4确定切削速度v 根据1.10,当用YG6硬质合金车刀加工b?170MPa铝合金材料铸件、ap0.8mm、f0.15 mm/r时、切削速度Cv189.8m/min。切削速度的修正系数为m0.2,Xv0.15,yv0.2(1.28),故 根据C620-1车床的转速(1.30),选择n610 r/min。7.2.5基本时间 确定基本时间。 7.3工序切削用量及基本时间的确定7.3.1钻孔切削用量 本工序为钻311。切屑用量为5.5mm。7.3.2确定进给量f 本工序为钻孔,钻孔使用直柄麻花钻GB/T6135.3-1996,根据2.32钻头的直径为d011.00,HBS200,根据2.7,f0.051.6,根据2.32,选取Z3025钻床的主轴进给量为f1.00。7.3.3 确定切削速度v 根据2.30,切削速度, m0.125. 1.0 根据2.32,取 n250 r/min实际 7.3.4确定基本时间 根据2.32, 取,。第8章 夹具体总体设计8.1定位基准的选择 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。应用机床夹具,有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量;有利于提高劳动生产率和降低成本;有利于改善工人劳动条件,保证安全生产;有利于扩大机床工艺范围,实现“一机多用”。 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。本夹具主要用来钻311的孔,因为这三个孔的技术要求不高,粗糙度为12.5,因此本道工序加工时,主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,而精度则不是主要问题。 由零件要求可知,本工序为钻3个11mm的通孔,所以本工序需要限制的自由度为6个。 定位方案一:以加工面A面为定位基面,在已加工好的25.5mm通孔处使用一定位心轴为定位基轴与夹具体通过螺纹连接固定,上面用套筒和螺栓固定。再在另一25.5mm孔处使用菱形销做辅助定位。 定位方案二:以加工面B面为定位基面,在已加工好的25.5mm通孔处使用一长销做固定轴定位。设计夹具定位方案如下: 图 8.1 定位方案一 图 8.2定位方案二 方案1的定位原理为一面一销。一面限制3个自由度;一个短销,限制2个自由度。有1个沿销轴中心轴线的旋转未限制,且与销接触的孔为非加工表面,对于钻311的孔,除了沿销轴中心轴线的方向的自由度不限制外,其余均要求限制。因此定位方案1不合理 方案2的定位原理为一面两销。一面限制3个自由度;一个短销,限制2个自由度,一个菱形销限制1个自由度。实现了完全定位。其定位符合加工精度的要求,因此,定位方案2合理。8.2夹具定位误差分析 考查工件尺寸与使用夹具有关的工序尺寸及工序要求有:1,三个孔的圆心排列并非在同一圆心上。2,沉孔深14mm。 讨论:如图8.2.1 1 工序基准为两孔中心连线,与定位基准一致,不存在基准不重合误差。下面计算基准位置误差。下图中画出了工件两孔中心连线与夹具上两销中心连线偏移的情况。当两孔直径为最大,而两销直径为最小时,可能出现的最大偏移角为: 代入数据得: 图8.3 两定位孔 2 工序基准为A面,而定位基准为与A面相对的另一端面,存在基准不重合误差,其值为两端面距离尺寸公差,即为0.1mm。又定位端面都已加工过,其基准位置误差可近似为等于零,故定位误差为: 一面两销定位,为了装夹方便,将短销改为定位轴,其定位原理为改变。 (1)、内孔定位:定位心轴的选用,该定位心轴为间隙配合的心轴。装卸工件较方便,可同时实现轴向定位,但定心精度要求较低,考虑到311的孔的技术精度要求不高,因此选择定位心轴是较合理的。 (2)、一面两孔定位的设计过程 取两销中心距为(33+00.01)mm 取圆柱销直径为25.5g6= 按1表6-1,选取菱形销宽度:b=5mm。 按1表6-2,计算菱形销与其配合孔的最小空隙: 按h6确定菱形销的直径公差,最后得到:d2 8.3切削力及夹紧力计算 钻头为高速钢麻花钻钻头钻11mm的孔时的轴向力、扭矩及功率的计算: 根据 扭矩 的计算公式为: 根据查表2.32得: 查表2.8选取: 查表1.29-1得: .6 , 因此8.4校验扭矩功率 所以 故满足条件,校验成立。 而夹具的底座尺寸为 30080 对于16Nm的扭矩操作者完全能承受。 8.5切屑参数的设定8.5.1钻孔切削用量 本工序为钻311mm的通孔。单边切屑余量为4.25mm。8.5.2确定进给量f 此处已删除 取 ,。8.6夹具总体设计图8.4夹具三视图第9章 夹具结构设计9.1钻模板 该夹具钻孔3个,采用固定转套钻模板。材料为HT200。采用翻盖结构,使用方便。 图9.1钻模板9.2夹具体设计 夹具体与钻模板材料相同,都为HT200.为满足强度,长和宽为300mmx78mm,厚度为12mm。 图9.2 夹具体9.3支撑架钻模板采用支撑架支撑,通过销连接,可以固顶在夹具体上。 图9.3支撑架 9.4夹紧机构 根据生产率的要求,运用手动夹紧可以满足。加工零件采用螺旋压紧机构,通过M12的螺母使开口压板来压紧,钻模板通过带手柄的压杆固定。有效提高了工作的效率。压杆夹紧力主要作用是防止工件在钻销作用下产生的倾覆和震动。 图9.4 夹紧机构9.5钻套 该工序钻孔3个,选择固定转套通过过盈配合固定在钻模板上,使用较为方便。 图9.5 钻套9.6刀具的选择 本工序为钻孔,钻孔使用直柄麻花钻GB/T6135.3-1996,根据2.32钻头的直径为d011.00,HBS200。 9.7夹具的设计及操作的简要说明 放置工件时,将工件以销定位放在凸台的支撑板上,定位心轴与M12的螺母连接,使工件压紧,再把钻模板放下插入定位销,插入开口垫片,拧紧M8的螺母,压紧钻模板即可以加工。加工完成后,拧开螺母,取出开口垫片,取下定位销,松开钻模板,旋松M12螺母,再将压件旋开,即可以取出零件。9.8结构特点 该夹具结构简单,操作方便。但钻模板上钻模精度受到加工精度的限制故只适用于加工要求不高的场合。 此次设计的夹具有如下优点: 1操作比较简单,使用方便,制造比较容易,价格便宜; 2能保证工件的加工精度、稳定产品质量; 3能提高劳动生产率和降低成本; 4能改善工人劳动条件,安全生产。夹具使用的一面两销定位可靠性好,定位能力强。 设计心得 通过本次机械制造技术基础的夹具设计的课程设计,使我对这门课程有了更加全新的认识,这次课程设计是一个系统工程。它要求我所对以前的大部分专业课进行一次重新的复习、学习。像画法几何及机械制图、互换性与技术测量基础、材料力学、机械设计等。使我再次意识到,在学习的过程中,要更加注重知识的连接性、衔接性、系统性,不能只站一处看问题,而是要站在高处纵览全局,将所学知识更加紧密的联系起来,应用于我们的实践。 本次设计应该是我们大学三年来的最艰巨、最繁琐的一次的课程设计,为以后的毕业设计打下了牢固的基础。老师曾提及到,本课程设计所要求的综合性,对专业知识的灵活性以及全面性掌握,是设计中的重点与难点,是我们必需