齿轮油泵泵体的机械加工工艺规程及工艺装备设计

课程设计齿轮油泵泵体的机械加工工艺题目规程及工艺装备设计班级机电051完成日期2008年7月2日一、设计题目齿轮油泵泵体的机械加工工艺规程及工艺装备设计二、原始资料1被加工零件的零件图（草图）1张2生产类型5176件/年三、上交材料1被加工工件的零件图1张2毛坯图1张3机械加工工艺过程综合卡片1张4与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张4夹具装配图1张5夹具体零件图1张6课程设计说明书5000字左右1份四、进度安排参考1熟悉零件,画零件图2天2选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天3工艺装备设计画夹具装配图及夹具体图9天4编写说明书3天5准备及答辩2天五、指导教师评语成绩指导教师日期摘要本次课程设计的课题是钻床主轴径向孔钻夹具设计。本论文按照夹具设计的一般步骤，进行了以下部分的设计通过对零件的分析，讨论了零件的机械加工工艺过程、工艺规程设计和毛坯的种类。通过零件的分析后制定零件机械加工工艺路线，说明表面加工方法的选择、零件加工工艺原则和工艺编制。确定夹具总体方案，包括加工的方法、定位方案和定位误差的分析、夹紧方案、切削夹紧力的计算。关键词夹具设计钻模加工工艺ABSTRACTTHEPROJECTOFTHECLASSISTHESUBJECTOFRADIALDRILLINGSPINDLEHOLEDRILLINGFIXTUREDESIGNTHISPAPERINACCORDANCEWITHTHEGENERALSTEPSFIXTUREDESIGN,THEDESIGNOFSOMEOFTHEFOLLOWINGTHROUGHTHEPARTSANALYSIS,DISCUSSEDTHECOMPONENTSOFTHEMACHININGPROCESS,PROCESSDESIGNANDORDERTHETYPEOFHAIREMBRYOPARTOFTHEANALYSISTHROUGHTHEDEVELOPMENTOFMECHANICALPARTSPROCESSINGLINE,THATTHECHOICEOFSURFACEPROCESSINGMETHODS,PRINCIPLESANDPROCESSINGPARTSOFTHEPREPARATIONFIXTUREDETERMINETHEOVERALLPLAN,INCLUDINGPROCESSINGMETHODS,TARGETINGPROGRAMMESANDPOSITIONINGERRORANALYSIS,CLAMPINGPROGRAMME,CUTTINGCLAMPINGFORCECALCULATIONSKEYWORDSFIXTUREDESIGNDRILLPROCESSINGMANUFACTURETECHNOLOGY目录1齿轮油泵泵体零件技术要求111标题（二级）1111标题（三级）12审查泵体的工艺性13确定泵的生产类型24确定毛坯绘制毛坯简图241选择毛坯242零件的工艺分析2421上端面49MM的圆孔内表面3422两端45孔3424钻孔及攻螺纹孔3423泵体左端面69通孔343确定毛坯尺寸，设计毛坯图3431确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差3432确定机械加工余量4433确定毛坯尺寸4435设计毛坯图4434确定毛坯尺寸公差4435设计毛坯图45选择加工方法，制定工艺路线551定位基准的选择5511精基准的选择5512粗基准的选择552各个表面的加工方法753制定工艺路线76工序设计（工序、）861选择加工设备与工艺装备8611选择机床8612选择夹具9613选择刀具9614选择量具962确定工序尺寸97确定切削用量1071工序加工45盲孔10711加工余量，工序尺寸和公差的确定10712确定粗加工45孔的切削用量1272工序、加工9孔12721确定粗加工9孔的切削用量1373工序钻削螺纹孔13731切削用量138钻床专用夹具设计1481夹具设计任务1482定位方案的确定1483选择定位元件1484定位误差分析D1585切削力及夹紧力计算1586导向及引导装置设计1587确定夹紧机构16参考文献171齿轮油泵泵体零件技术要求2审查泵体的工艺性分析零件图可知1结构形状比较复杂，内部为空腔形，某些部位有“隔墙”，箱体壁薄且厚薄不均。2壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系；3泵体上的加工面，主要是大量的平面，此外还有许多精度要求较高的轴承支承孔和精度要求较低的紧固用孔。4钻孔结构零件上的孔多数是用钻头加工而成，用钻头在零件加工表面尺寸及偏差MM公差及精度等级表面粗糙度RAM形位公差/MM泵体上端面88IT8泵体左端面151IT816泵体右端面151IT816泵体入口端面22IT8125泵体出口端面22IT8125泵体内部弧面031654IT832/O/0046上端面49孔029IT825两端45深7孔018IT832泵体左端面69孔029IT825出入口端面4M8螺纹孔M8IT863上钻孔时，要使钻头尽量垂直于被钻孔的零件表面，以保证钻孔准确和避免钻头折断。5该零件除主要工作面外，其余表面加工精度均较低，不需求高精度机床加工，通过粗加工就可达到加工要求；而主要工作面虽然加工精度要求相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。3确定泵的生产类型依设计题目知Q5000台/年，M1件/台；结合生产实际，备品率A和废品率B分别取3和05。代入公式得N5000台/年X1件/台X（13）X（105）5176件/年4确定毛坯、绘制毛坯简图41选择毛坯根据所用材料（HT30），泵体材料选用铸铁，同时由于泵体的外形简单，可以通过铸造获得。由于零件属大量生产，可以应用砂型铸造，且采用金属模机器造型，这从提高生产率，保证加工精度以及节省材料上考虑，是合理的。42零件的工艺分析由表可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。从零件图上可以看出，主要加工表面可以分为四个部分。421上端面49MM的圆孔内表面加工时要保证的公差要029求，以及表面粗糙度RA25，表面要求不高。422两端45孔粗糙度要求RA32,表面要求较高，同时保证孔的深度7MM。423泵体左端面69通孔粗糙度要求RA25,表面要求不高。424钻孔及攻螺纹孔出入口端面4M8，保证尺寸16MM、孔深20MM,沉头锥角120，粗糙度要求RA63。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。43确定毛坯尺寸，设计毛坯图431确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差参见本书第二章第一节，灰铸铁的公差及机械加工余量按表23和表24确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。铸件机械加工余量等级该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法为金属型铸造，材料为灰口铸铁，确定加工余量等级为DF。铸件尺寸公差根据表23毛坯铸件的基本尺寸处于100160之间，而铸件的尺寸公差等级取为级，取铸件的尺寸公差为MM。432确定机械加工余量根据查得的毛坯的加工余量等级为DF，以及铸件的尺寸，定铸件的机械加工余量15MM。433确定毛坯尺寸根据成型零件的基本尺寸，以及确定的件机械加工余量和铸的尺寸公差确定毛坯的尺寸为基本尺寸加上25MM。434确定毛坯尺寸公差根据表23毛坯的尺寸公差等级去为8级，确定尺寸公差为18MM。435设计毛坯图毛坯图如下图所视。5选择加工方法，制定工艺路线51定位基准的选择本零件是带孔的类箱体零件，孔是其设计基准，在铣削零件的三个平面以及钻孔的时侯，都应以孔为定位基准，避免基准不重合误差的产生，在铣削底面时应该以铸件中的内圆弧为粗基准进行加工。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。511精基准的选择因为该零件的精基准为两个泵体内圆，零件上很多表面都031654可以根据他们进行加工，既遵循了基准统一原则。把它的轴线作为设计基准，选用选用其作为精基准定位加工69的孔，同时可加工4M8的螺纹孔，以及49的孔，45深7的孔。512粗基准的选择作为粗基准的表面应该平真，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。该泵体零件可以选择下端面为粗基准。二表面加工方法的确定根据泵体零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工各表面的加工方法，如上表所示。52各个表面的加工方法（1）泵体下端面据表面粗糙度RA32，考虑加工余量的安排，根据加工表面尺寸及偏差MM公差及精度等级表面粗糙度RAM加工方案备注泵体下端面88IT832粗铣半精铣表18泵体左端面151IT1116粗铣半精铣表18泵体右端面151IT1116粗铣半精铣表18泵体入口端面22IT11125粗铣表18泵体出口端面22IT11125粗铣表18泵体内部弧面031654IT832粗铣半精铣表18上端面49孔0159IT1225钻表17两端45深7孔0185IT832钻粗扩精扩铰表17泵体左端面69孔015IT1225钻表17出入口端面4M8螺纹孔M8IT863钻攻丝表110表18选用先粗铣后半精铣的方法加工。（2）泵体左右端面据表面粗糙度RA16，考虑加工余量的安排，根据表18选用先粗铣后精铣的方法加工。（3）泵体出入口端面据表面粗糙度RA125，考虑加工余量的安排，根据表18选用粗铣的方法加工。（4）泵体内部弧面据表面粗糙度RA32，考虑加工余量的安排，根据表18选用先粗铣后半精铣的方法加工。（5）上端面49的孔根据表面粗糙度RA25，选公差等级为IT8，根据表17选用钻削的加工方法。（6）两端45的孔根据表面粗糙度RA32，选公差等级为IT8，根据表17选用先钻后扩再粗铰再精铰的加工方法。（7）左端69的孔根据表面粗糙度RA25，选公差等级为IT8，根据表17选用钻削的加工方法。（8）M8螺纹孔根据螺纹的加工方法，选用先钻后倒角再攻丝的加工方法。53制定工艺路线根据该零件的结构以及需要选用的定位基准，按照先加工基准面，以及先粗后精的的原则，该零件应先加工下底面，再钻孔，再加工其他表面的方法，具体工艺路线如下工序以泵体左右端面互为基准加工保证38的厚度尺寸后，加工45的深7的孔。工序以泵体出入口端面互为基准加工。工序以泵体内弧面为粗基准加工下端面，并钻削49的孔。工序以下端面为精基准加工两个内弧面。工序以铣削过的内弧面和一个支撑为定位，钻削直径9的六个孔。工序以铣削过的内弧面和钻削后的孔和一个支撑为定位，钻削左右直径20的孔，然后扩孔至22，用相同的基准铣削进出口端面，保证长度100MM的尺寸。工序以铣削过的底面和钻削后的孔和一个支撑为定位，加工M8的螺纹孔。6工序设计（工序、）61选择加工设备与工艺装备611选择机床根据不同的工序选择机床。A关于铣削。工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用立式铣床。根据零件外廓尺寸，精度要求，选用X51式立式铣床即能满足要求。B关于钻削零件中的孔加工主要涉及到钻、扩孔,攻螺纹。由于加工面位置分散，表面粗糙度数值要求不同，因而选择Z550钻床。612选择夹具本零件结构不规则，不易进行装夹、定位，故工序、均选择专用夹具。613选择刀具根据不同的工序选择刀具。A工序、铣端面时，在立式铣床上加工，所以选择端铣刀。按表查得，选用镶齿套式面铣刀根据零件加工尺寸，所选铣刀直径D32MM，齿数Z4。材料选择硬质合金钢。B工序、钻孔时，选择高速钢麻花钻头D9MM，长度L125MM，齿数Z3。材料选择高速钢。C工序钻孔时，选择高速钢麻花钻头D45MM，长度L58MM，齿数Z3。材料选择高速钢。D工序攻螺纹时，根据螺纹公称直径选择M8丝锥，直径D10MM，长度L72MM，螺距P125。614选择量具本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。A选择加工平面所用量具。铣端面，选择读数值002，测量范围0150游标卡尺。B选择加工孔所用量具。5MM、9MM孔经过钻，扩两次加工，选择读数值001，测量范围530的内径千分尺。M86H螺纹经过钻,锪孔，攻螺纹加工，测量范围530的内径千分尺，攻螺纹时选择螺纹塞规进行测量。62确定工序尺寸本零件各工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度见下表。（MM）工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度/M加工表面粗半精粗半精粗半精端面3100、88RA635孔4505485RA125RA3249孔9949孔99M8螺纹16M87确定切削用量71工序加工45盲孔本工序为钻，已知加工材料为HT30，铸件；机床为Z550立式钻床，工件装夹在专用夹具上。711加工余量，工序尺寸和公差的确定该工序的加工过程为1）根据图纸尺寸确定加工圆心，以圆心作为定位基准，首先加工48MM的孔，保证工序尺寸P1。2）还是以圆心作为定位基准，精加工48MM的孔，加工至5MM，保证工序尺寸P2。则画出工艺尺寸链，如下图从图知，P225MM,且P2P1Z，其中Z为半精铰余量，由表格332，知P2（实际为，我们取半径，所以除以2）074058由表240，查得Z（实际为），且Z为封闭环，P2为07014增环，P1为减环，则AZAP2AP1，则AP1AP2AZ25025225，恰与P1的基本尺寸相同，则证明无误。，则00075000700005，ZESP21IP1EI2SZ，则000400004。ZIZI则P1,054余量校核ZMAXP2MAXP1MIN25075225402535,ZMINP2MINP1MAX250422550249。余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的，将工序尺寸按入体原则表示为P10154P2350712确定粗加工45孔的切削用量所选刀具为直柄麻花钻。I确定背吃刀量AP钻孔粗加工双边余量45MM，显然AP48/224MM。II确定进给量F根据表522，在高速钢钻头钻孔时，麻花钻直径为48MM,进给量F007012MM/R，选择进给量为011MM/R。III确定切削速度由表522知在铸铁上钻直径45的孔，V1624M/MIN,取V20M/MIN则可知NV/314D10001415R/MIN,查表49，选N1400R/MIN,再代入VN314D/1000198M/MIN。做完上述工步后，与要求的尺寸相差05MM,则需要用直柄机用铰刀进行半精加工，并达到精度要求32，材料选择高速钢。根据表526，则确定背吃刀量AP1,显然AP105/2025MM确定进给量F1,根据表522，知道F1007012MM/R,选择进给量为010MM/R。确定切削速度，根据表526，知道最大切削速度为V18M/MIN,则可知NV/314D1000510R/MIN,查表49，选N500R/MIN,再代入VN314D/1000785M/MIN。72工序、加工9孔本工序为钻，已知加工材料为HT30，铸件；机床为Z550立式钻床，工件装夹在专用夹具上。721确定粗加工9孔的切削用量所选刀具为直柄麻花钻。确定背吃刀量AP钻孔粗加工双边余量90MM，显然AP90/245MM。确定进给量F根据表522，在高速钢钻头钻孔时，麻花钻直径为90MM,进给量F012020MM/R，选择进给量为015MM/R。确定切削速度由表522知在铸铁上钻直径90的孔，V1624M/MIN,取V20M/MIN则可知NV/314D1000708R/MIN,查表49，选N735R/MIN,再代入VN314D/100066M/MIN。73工序钻削螺纹孔本工序为钻，已知加工材料为HT30，铸件；机床为Z550立式钻床，工件装夹在专用夹具上。731切削用量确定粗加工M8螺纹底孔的切削用量。所选刀具为直柄麻花钻。确定背吃刀量AP钻孔粗加工双边余量7MM，显然AP7/235MM。确定进给量F根据表32和410，在高速钢钻头钻孔时，莫氏锥柄阶梯麻花钻直径为7MM,进给量F012264MM/R，选择进给量为04MM/R。确定切削速度由表522知在铸铁上钻直径7MM的孔，V1624M/MIN,取V20M/MIN则可知NV/314D1000909R/MIN,查表49，选N996R/MIN,再代入VN314D/1000219M/MIN。8钻床专用夹具设计81夹具设计任务设计任务要求设计加工49通孔的专用夹具。已知工件材料为HT30，毛坯为铸件，所用机床为Z550型立式钻床，成批生产规模。82定位方案的确定由于本方案设计的是49的通孔专用机床夹具，孔的位置都已规定，所以要限制X轴的转动和移动，Y轴的转动和移动，Z轴的转动和移动等6个自由度。实际上，本道工序不需限制沿Z轴的移动自由度，但考虑到加工的方便以及切削力的影响，限制其沿Z轴的移动自由度。83选择定位元件根据要求用一个长心轴先在54的孔处来固定Z轴的转动和移动、Y轴的转动和移动，再用一个短削边销在另一个54的孔处和长定位销配合