机油泵传动轴支架夹具设计

1、机械制造课程设计题目：机油泵传动轴支架夹具设计专 业：机械设计制造及其自动化姓 名：班 级：学 号：学 校：任务书一、 设计题目机油泵传动轴支架孔28H7钻削夹具设计二、 原始依据1、 生产类型：成批生产；2、 零件图样。三、 设计内容1、 零件图1张2、 设计指定的专用夹具，绘制夹具装配总图1张3、 编写设计说明书1份。摘要本次设计是对机油泵传动轴支架零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。机油泵传动轴支架零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工艺原则可知，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。所以本设计遵循先面后孔的原则。并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加工精度

2、。基准选择以机油泵传动轴支架端面作为粗基准，以上表面作为精基准。24任 务 书2摘要21.零件工艺性分析41.1零件的作用41.2零件的工艺分析42. 机械加工工艺规程制订52.1机械加工基准介绍52.2基准的选择52.3选择加工方法72.4制定工艺路线82.5选择加工设备及刀、夹、量具82.5.1设备的选择82.5.2刀具量具的选择112.6加工工序设计113.夹具设计193.1工件加工工艺的分析213.2确定夹具的结构方案224.课程设计总结23参 考 文 献231.零件工艺性分析1.1零件的作用本次课程设计我们小组的任务是针对生产实际中的一个零件机油泵传动轴支架。如右图所示，题目所给定的

3、零件是机油泵传动轴支架。它位于传动轴的端部。主要作用是支承传动轴，连接油口，起到固定机油泵的作用。是拖拉机里用到的最普遍的零件之一。它结构简单，体积也较小，属叉架类零件。其中32孔要与轴配合，要求精度较高。1.2零件的工艺分析 机油泵传动轴支架共有两组加工加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下： 1以A面为基准的加工表面这一组加工表面包括：mm,mm。其中，主要加工表面为A基准面。 2以2*沉孔10*90为中心的加工表面这一组加工表面包括：2*沉孔10*90，mm, mm, 2230.05mm，11轴线的位移度不大于R0.25。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： (1)32

4、H7轴线对B-B面的不垂直度100长度上不大于0.05 (2)32H7轴线和一个距离540.12mm。(3)由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度。2. 机械加工工艺规程制订2.1机械加工基准介绍基准：基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。基准根据其功用的不同可分别为设计基准和工艺基准。在工件工序图中，用来确定本工序加工表面位置的基准，加工表面与工序基准之间一般有两次核对位置要求：一是加工表面对工序基准的距离要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面对工序基准的形状位置要求，如平行度，

5、垂直度等。所以工件定位时，用以确定工件在夹具中位置的表面（或点，线）称为定位基准，定位基准的选择，一般应本着基准重合原则，尽可能选用工序基准作为定位基准，工件在定位时，每个工件的夹具中的位置是不确定的，一般是限制工件的六个自由度，分别是指：沿三坐标轴的移动自由度，和绕三坐标轴转动的自由度。基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基面选择正确合理，可以使加工质量的到保证，减轻劳动强度，生产效率得到提高。否则，会使加工困难，甚至造成加工零件报废。2.2基准的选择粗基准的选择粗基准选择原则：选择粗基准，主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。为了方便地加工出精基准，使精基准

6、面获得所需加工精度，选择粗基准，以便于工件的准确定位。选择粗基准的的出发点是：一要考虑如何合理分配各加工表面的余量；二要考虑怎么样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置要求，一般应按下列原则来选择：1) 若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应优先选择该表面为粗基准。2)若工件每个表面都有加工要求，为了保证各表面都有足够的加工余量，应选择加工量最少的表面为粗基准。3)若工件必须保证某个加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，则应选择某个加工面为粗基准。4)选择基准的表面应尽可能平整，没有铸造飞边，浇口，冒口或其他缺陷。粗基准一般只允许使用一次。基于上述的要求和考虑到安装装配面的精度

7、要求和便于夹紧等实际情况，粗基准选用前机体内一个较大的非加工面在毛坯图上已经标出。(2) 精基准的选择精基准选择原则：选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并要达到使用起来方便可靠。一般应按下列原则来选择：1)基准重合原则；应选择设计基准作为定位基准。2)基准统一原则；应尽可能在多数工序中选用一组统一的定位基准来加工其他各表面，采用统一基准原则可以避免基准转换过程所产生的误差，并可使各工序所使用的夹具结构相同或相似，从而简化夹具的设计和制造。3) 自为基准原则；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身来作为定位基准。4) 互为基准原则；对

8、于相互位置精度要求高的表面，可以采用互为基准，反复加工的方法。5) 可靠，方便原则；应选择定位可靠，装夹方便的表面作为精基准。本零件是铸造件，要用毛坯面定位先加工出一个精基准。然后以精基准定位，加工零件。精基准放在工序最前面加工。以上表面毛坯面定位。详见工艺卡片。2.3选择加工方法1.平面的加工 平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。而对于K面粗糙度为Ra6.3通过粗铣以及精铣就可以达到。2.孔加 32孔内壁粗糙度为Ra6.3所以就用钻-扩-铰，钻孔铰该孔后就可以达到这个精度要求，满足安装配合F7，并且用YT锥柄麻花钻。同样3*11以及2*8的销孔也可以用钻床加工出来。2.4制定工艺路线

9、（1）定位基准的选择粗基准选择下表面，则由非加工面为定位基准，铣精基准。精基为上表面，则加工时稳定性差一些，加工精度就受到了影响，角向定位也是这样。（2）热处理工序的安排加工工艺安排热处理，因为零件精度要求较高HT200要铸造完成要进行时效处理，防止工件变形。因此，拟订工艺路线方案如下：工序1：清沙，去除非加工表面铸造积瘤工序2：时效处理，去除内应力工序3：毛毛坯面定位，铣上表面，保证尺寸12及72.3+0.1/0工序4：钻2-8H7(+0.015/0) 沉孔10x90及3-11孔工序5：以底面为基准，粗镗32孔至31.5工序6：以底面为基准，精镗31孔至32H7(+0.015/0)工序7：以

10、底面为基准，铣端面，保证30及11尺寸，工件总长度250工序8：检验工序9：入库2.5选择加工设备及刀、夹、量具2.5.1设备的选择选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点，。选择加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场的设备情况。若零件加工余量比较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。1)摇臂钻床 Z3040X16 主要参数：最大钻孔孔直径40 mm主轴中心线至立柱母线距离 最大1600 mm最小350 mm主轴端面至底座工作面距离 最大1250 mm最小350 mm主轴行程315 mm主轴锥孔（莫氏）4# No.主轴轴转速范围25-2000

11、r/min主轴转速级数16 主轴进给量范围0.04-3.20 mm/r主轴进给级数16工作台尺寸500630 mm主轴箱水平移动距离1250 mm主电机功率3 kw 机床重量3500 kg机床外型尺寸（长宽高)250010702840 mm2)立式铣床 X52K 主要参数：单 位/X52K工作面积 宽*长mm320*1250承载重量kg500T型槽数目个3T型槽宽度mm18T型槽间距mm70X向（工作台纵向）手动/机动mm700/680Y向（滑座横向）手动/机动mm255/240Z向（升降台垂向）手动/机动mm370/350最大回转角度deg45转速r/min30-1500转速级数Step18

12、锥孔.ISO7：24 NO.50轴向移动距离mm85主轴端面至工作台距离最小/最大mm45/415主轴中心线至床身垂直导轨面距离mm350切削进给速度mm/minX，Y：23.5-1180，Z：8-394快速移动进给速度mm/minX，Y：2300，Z：770进给级数Step18主轴电机功率KW7.5进给电机功率KW1.5机床外形尺寸（长*宽*高）mm2272*1770*2094机床净重（约）kg28004）立式钻床 Z5140 主要参数:工作台尺寸（长X宽）mm450X500 工作台行程mm300 主轴中心线至导轨面距离mm335 主轴端面至工作台面距离mm0-750 主电机功率kw3.0

13、最大钻孔直径mm40 最大送刀抗力N16000 主轴最大输送扭矩N.m350 主轴孔锥度Morse4 主轴变速级数级12 主轴变速范围r/min31.5-1400 主轴行程mm250 主轴箱行程mm200 送刀级数级9 送刀范围mm/r0.056-1.80 外形尺寸（长X宽X高）mm1080X810X2510 机床重量kg20002.5.2刀具量具的选择 依据金属机械加工工艺人员手册所选量具公布如下：测量范围为：0100的深度规深度规用于精确测量凹台和沟槽深度。塞规具有独特的导向圆柱体设计，方便、快、准。适用于现场测量。测量范围为1030的内槽卡钳。内槽卡钳适用于测量各种筒形工件、管材内径以及

14、凹槽尺寸。2.6加工工序设计切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量，确定方法是先确定背吃刀量，再进给量，最后确定切削速度。不同的加工性质，对切削加工的要求不一样。粗加工时，应尽量保证较高的金属切削率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定适合的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要去，故一般选用较小的背吃刀量和进给量，而尽可能选用较高的切削速度。（1） 工序5 本工序是粗刨平面K，选用B665刨床，选用刀具为平面刨刀。加工时间为12.56s。（2） 工序10 本道工序是钻孔32，已知加工材料为HT150，机床选用

15、Z35钻床，由于本道工序需要钻扩铰3个步骤，钻30孔、扩31.75孔、铰32孔。因此选用刀具为高速钢锥柄麻花钻，以钻30孔为例，其刀具参数：直径d30mm,l=296mm,b=30T=75min。 1.切削用量 （1） 确定背吃刀量 钻孔时，其背吃刀量为（30-26.4）/2=1.8mm。（2） 确定进给量f 按照加工要求决定进给量。钻头直径d0=30，工件材料为铸钢且应力值为570MPa时，根据表5-50，进给量f的取值范围为0.60至0.70mm/r。由于加工孔后需要保证精度要求，因此f需要乘以系数0.5，因此得到进给量f的取值范围为0.3至0.35mm/r。根据Z35机床标准进给量，查表

16、5-51，选取f=0.32。（3） 确定切削速度v 根据表5-52的计算公式确定切削速度18.41m/min,由n=得到n=195.4r/min,根据Z35的机床标准转速，由表5-54选取n=170r/min，实际转速为v=16.0m/min（4） 校验机床功率 由表5-55，查得转矩T和切削功率P，得到转矩为T=57.4N.m 切削功率P=1.02kw 由表5-14可知，Z35的机床最大转矩为T=735.75N.m，主电动机的功率P=4.5kw,由于他们都比额度参数小，因此选用的切削用量可用。最后确定的切削用量为 Ap=1.8mm;f=0.32mm/r;v=16.0m/min。2基本时间T

17、由表5-57以及根据公式可得到钻孔的基本时间为Tm=1.05min。同理可以得到扩31.75孔的Ap=0.875mm,f=0.32mm/r,v=16.9m/min。铰32孔的Ap=0.125mm,f=0.32mm/r,v=17.1m/min。（三）钻3*11孔Z3025摇臂钻床，查表5-19选取d=11，l=94。莫氏圆锥1号高速锥柄麻花钻作为刀具。根据表5-48选择的麻花钻参数：=30,2=118, =50, f=12.由表5-49知,当d020时,选择钻头后刀面磨损极限值为0.8,耐用度T=60min.1 切削用量1确定背吃刀量ap. 钻孔时ap=11-0/2=5.52确定进给量f 钻头直

18、径d0=11mm.工件材料为铸铁且HBW=200,查表5-50,进给量f取值范围为0.610.75mm/r.根据Z3025机床标准进给量,查表5-51,选取f=0.63mm/r 3确定切削速度v 查表5-52的计算公式取缔切削速度 V=Cvd0ZvKv/TmapXvfyv (m/min)式中：Cv=9.4 Zv=0.25 Xv=0 yv=0.4 m=0.125 查表5-53得：修正系数KTv=1.0工件材料HBW=200，Kmv=1.0，钻孔时工件经过退火热处理。得修正系数Ksv=0.9，刀具材料为高速钢时，得修正系数 Ktv=1.0，钻头为标准刃磨形状。修正系数Kxv=0.84，钻口深度l=

19、1.1d0，得修正系数Klv=1.0 Kv=KtvKmv KsvKtvKxvKlv=1110.90.841.0=0.756 V=9.4110.25 0.756/600.1255.500.630.4 =9.33m/min n=1000v/d0 =10009.333.1411=270.2rmin查表5-54选取n=250rmin，实际转速 V=d0n/1000=38.64m/min(4) 校验机床功率 由表5-55有：T=CTd0ZTfyTKT（Nm） Pm=TV/30d0 （Kw）式中：CT=0.206 ZT=2.0 yT=0.8 KT=KMTKXTKVBT由表5-56

20、得，与加工材料有关的修正系数KMT=1.0，与刃磨形状有关的修正系数KXT=1.0，与刀具磨钝有关的修正系数KVBT=0.87 则 KT=1.01.00.87=0.87T=0.2061120.630.80.87=14.98Nm，Pm=14.988.643011=0.39Kw 主轴Tm=19602Nm，PE=202Kw TTm Pm PE 所以，切削用量可用，则ap=5.5mm，f=0.63，v=8.64m/min （250r/min） （5）基本时间tm 由表5-57得，基本时间tm=（lw +lf + ll）/fn lw工件切削部分长度 lf 切入量 lf=dmCOSkr2+3 l l 超出

21、量 l l=（24）mm 所以lw=12mm，lf=（11COS1182）+3=5.75mm ll=3mm f=0.63mm/r n=250r/min 则 tm=3tm=12+5.75+30.63250 3=0.4min （四） 钻、扩、铰2*8及2*10销孔。1.确定被吃刀量ap=3.5确定进给量 钻头直径7知 工件为灰铸铁时硬度为163-229mpa，查表5-50，进给量f为0.22-0.26由5-51取f=0.25确定进给速度 由表5-52得V=13.13m/min，n=597.36r/min由标准转速，查表5-54取n=500，可知V=10.99轴向力由公式F=CFdozFfyFkF查

22、表5-55得CF=410，zF=1.2，yF=0.75，f=3.5，kF=0.82计算得F=1377N转矩由公式T=CTd0zTfyTkT查表5-55得CT=0.117，ZT=2.2，yT=0.8,KT=0.77T=2.49Nm机床功率Pm=Tv/30d0Pm=2.49*10.99/30*7=0.13kW由表5-14得：Z3025机床最大转矩196.2Nm，主电机功率2.2kW。所以可用2.扩孔至7.8同上原理f=0.025，ap=0.4，n=630，v=15.5由以上公式得F=1397，T=2.72，Pm=0.18所以选择合理3.铰孔至8ap=0.1，f=0.3，n=630，v=15.83由

23、上公式计算得F=1402，T=2.85，Pm=0.21所以选择合理4.扩孔至9.8ap=0.9，f=0.3，n=1000, v=29.9同上可算得F=1506，T=3，Pm=0.21所以选择合理5.铰孔至10ap=0.1，f=0.3, n=630，v=15.83由上公式计算得F=1380，T=2.73，Pm=0.18所以选择合理(五) 钻32侧面11孔 Z3025摇臂钻床，查表5-19选取d=11，l=94。莫氏圆锥1号高速锥柄麻花钻作为刀具。根据表5-48选择的麻花钻参数：=30,2=118, =50, f=12.由表5-49知,当d020时,选择钻头后刀面磨损极限值为0.8,耐用度T=60

24、min. 1 切削用量 1确定背吃刀量ap. 钻孔时ap=11-0/2=5.5 2确定进给量f 钻头直径d0=11mm.工件材料为铸铁且HBW=200,查表5-50,进给量f取值范围为0.610.75mm/r.根据Z3025机床标准进给量,查表5-51,选取f=0.63mm/r 3确定切削速度v 查表5-52的计算公式取缔切削速度 V=Cvd0ZvKv/TmapXvfyv (m/min)式中：Cv=9.4 Zv=0.25 Xv=0 yv=0.4 m=0.125 查表5-53得：修正系数KTv=1.0工件材料HBW=200，Kmv=1.0，钻孔时工件经过退火热处理。得修正系数Ksv=0.9，刀具

25、材料为高速钢时，得修正系数 Ktv=1.0，钻头为标准刃磨形状。修正系数Kxv=0.84，钻口深度l=1.1d0，得修正系数Klv=1.0 Kv=KtvKmv KsvKtvKxvKlv=1110.90.841.0=0.756 V=9.4110.25 0.756/600.1255.500.630.4 =9.33m/min n=1000v/d0 =10009.333.1411=270.2rmin查表5-54选取n=250rmin，实际转速 V=d0n/1000=38.64m/min(4) 校验机床功率 由表5-55有：T=CTd0ZTfyTKT（Nm） Pm=TV/30d

26、0 （Kw）式中：CT=0.206 ZT=2.0 yT=0.8 KT=KMTKXTKVBT由表5-56得，与加工材料有关的修正系数KMT=1.0，与刃磨形状有关的修正系数KXT=1.0，与刀具磨钝有关的修正系数KVBT=0.87 则 KT=1.01.00.87=0.87T=0.2061120.630.80.87=14.98Nm，Pm=14.988.643011=0.39Kw 主轴Tm=19602Nm，PE=202Kw TTm Pm PE 所以，切削用量可用，则ap=5.5mm，f=0.63，v=8.64m/min （250r/min） （5）基本时间tm 由表5-57得，基本时间tm=（lw

27、+lf + ll）/fn lw工件切削部分长度 lf 切入量 lf=dmCOSkr2+3 l l 超出量 l l=（24）mm 所以lw=12mm，lf=（11COS1182）+3=5.75mm ll=3mm f=0.63mm/r n=250r/min 则 tm=3tm=12+5.75+30.63250 3=0.4min3.夹具设计对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。用夹具装夹工件有下列优点：能稳定的保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于道具及机床的位置精度

28、由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工极度趋于一致。能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快捷，工件不需要划线找正，可显著的减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切屑用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。能扩大机床的使用范围 能降低成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显得降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上。每个工件增加的成本时极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效

29、益就愈显著。夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。因此，夹具体的形状及尺寸取决于夹具上各种装置的布置及夹具于机床的连接。对于夹具体有以下几点要求：有适当的精度和尺寸稳定性，夹具体上的重要表面，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。有足够的强度和刚度，加工过程中，夹具体要承受较大的切屑力和夹紧力。为保证夹具体不产生不允许的变形和震动，夹具体应有足够的强度和刚度。结构工艺性好，夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸出凸台，以减少加工面积。夹具体结构形式应便于工件的装卸。在机床上安装稳定可靠，夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，重心越高则支撑面应越大；夹具底面四边应凸台，使夹具体的安装基面与机床的工作台面接触良好。3.1工件加工工艺的分析由于3个孔的精度要求高，为IT7，表面粗糙度较高，摇臂钻床加工能力好，加工此工件经钻、扩、铰就可满足，就可以达到其加工要求。在加工时我们必须保证以下几个位置精度：右边孔轴线与孔距离540.12左边孔中心线距右边孔中心线的距离为2330.05mm孔壁粗糙