机械制造技术课程设计-泵体加工工艺及钻2-φ4孔夹具设计.docx

设计说明书课题：泵体加工工艺及钻264孔夹具设计专题:专业:学生姓名:班级:学号:指导教师:完成时间:本设计是基于泵体零件的加工工艺规程及钻2-4孔工序的专用夹具设计，泉体零件的主要加工表面是平面及孔系“一般来说，保证平面的加工精度耍比保证孔系的加工精度容易因此，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孔系加工精度。基准选择以泵体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准，以结合面与两个工艺孔作为精基准。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可旅，机构可以不必自锁。泵体加工工艺及铳凸缘切面夹具设计，因此牛产效率较高.适用于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求。关键词：泵体类零件：工艺：夹具:1加工工艺规程设计1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用题目给出的零件是泵体。泵体的主要作用是支承各传动轴,保证各轴之间的中心距及平行度，并保证部件与箱体正确安装。因此泵体零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。泵体零件的结合面用以安装盖，实现功能。图I泵体1.1.2 零件的工艺分析由泵体零件图可知。泵体是一个壳体零件，它的外表面上有五个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工i系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：< 1)以结合面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：结合面的铳削加工：2-小4定位销孔，4-9通孔，其中结合面有表面粗糙度要求为凡3.2“定位销孔的粗糙度为4/3.2“,通孔的粗糙度为Ra2.5/on9< 2)以端盖面为主要加工平面的加工面。这组加工表面包括：端盖面的铳削加工、中13孔，13孔粗糙度为用32*。(3)以网历“的支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：。4山的支承孔。支承孔粗糙度为火3.2"”。< 4)其他面的小孔1.2 泵体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该泵体零件的主要加工表面是平面及孔系。般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于泵体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。1.2.1 孔和平面的加工顺序泉体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工泵体上的堪准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。泵体的加工自然应遵循这个原则.这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可兼夹禁牢固，因而容易保证孔的加工精度.其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。泵体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明硬划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。1.2.2 孔系加工方案选择泵体孔系加工方案,应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件K.应选择价格最底的机床。根据泉体零件图所示的泵体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用钺模法镣孔较为适宜。(I)用坐标法锁孔在现代生产中，不仅耍求产品的生产率高，而且要求能够实现大批珏、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。键模法由于锤模生产成本高，生产周期长,不大能适应这种要求，而坐标法锋孔却能适应这种要求。此外，在采用镣模法镇孔时，银模板的加工也需要采用坐标法镇孔。用他标法镣孔，需要将泵体孔系尺寸及公差换鸵成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镣孔。<2)用镣模法镣孔在大批量生产中，泵体孔系加工一般都在组合镣床上采用镣模法进行加工。链模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当钺刀杆通过镀套的引导进行钺孔时，镣模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用钺模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镣模结构笑杂、制造难度大、成本较高，且由于镣模的制造和装配误差、镣模在机床上的安装误差、镣杆和镣套的磨损等原因。用镣模加工孔系所能获得的加工精度也受到定限制。13泵体加工定位基准的选择1.1.1 相基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：<1）保证各重要支承孔的加工余量均匀：<2）保证装入泵体的零件与箱壁有一定的间隙“为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以泵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，孔加工余地一定是均匀的。由于孔的位巴与箱壁的位坦是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。1.1.2 精基准的选择从保证泵体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置°精基准的选择应能保证泵体在整个加工过程中基本上都能用统的基准定位。从泵体零件图分析可知，它的顶平而与各主要支承孔平行而I1.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，虽然它是泵体的装配基准，但因为它与泉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。1.4 泵体加工主要工序安排对于大批量去产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。泵体加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到泵体加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，结合面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来.后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则<>先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于泵体，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端而，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在80-9(FC的含0.4%一1.1%苏打及0.25%0.5%亚班酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于200wg.根据以上分析过程，现将泵体加工工艺路线确定如下：工艺路线一：I、铸造2、时效处理3、铳90mm端面，表面粗糙度Ra值为3.2um4、铳26mm端面,保证尺寸,表面粗糙度Ra值为3.2um5、钻较孔t13mm,表面粗糙度Ra值为5um6、车。52台阶及相关凸台面7、钻较2必孔，钻4-”mm孔8、粗镣孔。41至040精镇孔至要求尺寸9、铳凸缘切面1()、终检IK清洗入库工艺路线二：1、铸造2、时效处理3、铳中OOmm端面，表面粗糙度Ra值为3.2Um4、粗镣孔。41至WO,精镣孔至要求尺寸0415、铳26mm端面，保证尺寸,表面粗糙度Ra值为3.2Um6、钻-孔13mm,表面粗糙度Ra值为5um7,车。52台阶及相关凸台面8、钻纹2-”4孔，钻4"9mm孔9、铳凸缘切面10、终检IK清洗入库以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、卜两平面的平行度要求同时为加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。从提高效率和保证精度这两个前提下，发现该方案一比较合理。方案二把结合面的钻孔工序调整到后面r.这样导致铳削加工定位基准不足，特别镇孔工序.综合选择方案：1、铸造2、时效处理3、铳90mm端面，表面粗糙度Ra值为3.2Um4、铳26mm端面，保证尺寸,表面粗糙度Ra值为3.2Um5、钻较孔13mm,表面粗糙度Ra值为5um6、车。52台阶及相关凸台面7、钻钱2-e4孔，钻49mm孔8、祖镣孔。41至RO,精镣孔至要求尺寸叫19、诜凸缘切面10、终检Ik清洗入库1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定(D毛坯种类的选择零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动员等在很大程度上与毛坯刀具切出长度，2：%=。走刀次数为1机动时间，,：Ii='7+“='上双=0.13ni1.)''fitO.25×7OO由以上计算过程可知：本工序机动时间八=0.76nin(2)MI4-6H螺孔攻丝进给量/：由下其螺距p=1.5，“人因此进给址/=.5nun!r切削速度V：参照£机械加工工艺手册表2.4.105,取V=02m1.s=12znminin+。分100()V100OX12,.RtJ“八,机床主轴转速n：n=273r.min.取=250/minKda3.14×14丝锥回转转速H11:IRn11=25()rnin实际切削速度V'：V,三3J4×14×250k0j8w1(X)0(X)0×被切削以长度/：I=15W刀具切入长度4：I1=(1.3)/=3X1.5=4.5/wj刀具切出长度，2：A=O(盲孔)走刀次数为I机动时间(：*0.1Inin15+4.515+4.51.5x250+1.5x250/.本工序机动时间/：1.i=tn=tt,=0.11min工序11、钻较2以4孔,钻4-三9mm孔机床：立式钻床Z535刀具：根据参照参号文献3表4.39选高速钢惟柄麻花钻头。钻钱23孔机床：立式钻床Z535刀具：根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度ut,:%=2nnt进给量/：根据£机械加工工艺手册表2.4.39,取=0.25"""r切削速度IJ参照机械加工工艺手册表2.4.41,取V=045ms1.npt:1.,tifI(XX)VI(XX)×0.45X60_.H1.,机床.工轴话速”：n=-723rmtn.取Ma3.I4×1I.92钻2-4孔夹具设计为r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。由指导老师的分配工序70：钻2-4孔的钻床夹具。2.1 问题的提出本夹具主要用于钻2-4孔，粗糙度Ra32因此设计此夹具时既要考虑生产效率，也要考虑4孔的质地。2.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件痂量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准，此零件图没有较i的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提裔加工精度。2.3 切削力和央紧力的计算1 .计算钻削力杳£简明机床夹具设计手册表3-4得切削力计算公式：=667<0'K/.由钻力4孔的工时计算知，4=2.0mm,=0.48mm由6筒明机床夹具设计手册表3-3知K,=0.75F1=66WKP=667x4×0.48o'X0.75N=667x4x0.598×0.75N1I97N2 .计算夹紧力所需夹紧力，隹表5得，WkWK,安全系数K=K1.)KIK2K4K6式中Kn鼠为各种因亲的安全系数,查表得：K=1.2×1.01.2×1.0.3.0.0=1.872,当计算K<2.5时,取K=2.5孔轴部分由M6螺母，表3-16螺母的夹紧力为1903NWh=WK=19()3×2.5N=4757.5N由上计算得W/Fy,因此采用该夹索机构工作是可靠;的。2.4 定位误差分析1 .基准位移误差丫由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基掂位移误差，用AY表示。工件以41孔在轴上定位站2-64孔，如果工件内孔直径与轴外国直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算丫=小-限=；(DM-Q式中AY基准位移误差，mmD1.1.1.jx孔的最大直径，Iandmi1.1.外网的最小直径，三v=(Dra,1-(1.n,n)=(41.025-40.959)rnm=0.033m2 .基准不重合误差AB加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动员，称为基准不重合误差，用AB表示。基准不重合误差为&B=Qbt1.式中b一一基准不重合误差，mm当一一工件的圾大外围面积直径公差，Eb=：苏=；X0.025mm=0.0125mm2.5夹具设计及操作的简要说明如前所述,在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单,便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择用心轴、快换垫圈和六角螺母等组成的夹索机构进行夹紧工件。本工序钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。通过近个月的课程设计，使我们充分的掌握了般的设计方法和步骤,不仅是对所学知识的一个巩固，也从中得到新的启发和感受，同时也提高了臼己运用理论知识解决实际问题的能力，而且比较系统的理解了液乐设计的整个过程。在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、泮建的态度,主要按照课本的步骤，到图出馆杳阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这次设计是大学四年来最系统、最完整的次设计，也是段难的一次.在设计的时候不停的计算、比较、修改，再比较、再修改,我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好有老师的指导和楮助，才能够在设计中少走了一些弯路，顺利的完成了设计。本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：< 1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理,有一定的浪费.< 2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。< 3）系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有些不足。< 4）使用有一定的同限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。参考文献H1.刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具，1982.(1)2孙已德，机床夹具图册M,北京：机械工业出版社,1984：20-23»3黄州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册M,贵阳:贵州任命出版社，1983：42-50.(4刘友才，机床夹具设计M,北京：机械工业出版社，199245孟少龙,机械加工工艺手册第1卷M,北京：机械工业出版社,1991o66金属机械加工工艺人员手册3修订组，金屈机械加工工艺人员手册IM1.上海：上海科学技术出版社，1979。7J李洪，机耀加工工艺肺手册M,北京：机械工业出版社，1990。8马贤智,机械加工余量与公差手册M,北京：中国标准出版社，1994。9J上海金属切削技术协会，金属切削手册M,上海：上海科学技术出版社，1984.10|周永强,高等学校课程设计指导M,北京：中国建材工业出版社，2002。II薛源顺,机床夹具设计(第二版)M,机械工业出版社,2003.112余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M,盎庆：庆大学出版社，1995。13东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M,上海：上海科学技术出版社，1980,14|李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册MJ,银州：宁夏人民出版社，1991.15晦念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测域M),中国计量出版社，2000：9-19。(6哈尔滨工业大学,哈尔滨市教育局,专用机床夹具设计与制造.黑农江人民出版社,I979I217乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2005：4-17.18)MachineToo1.sNxhernor1984.I9MachineToo1.Mcta1.workingJohn1.Fcircr1973.201HandbookofMachineToo1.sManfret1.week1984.21Sors1.fatigucdesignofmachineCompOnCntS.oXfOrd:PCrgramonPrejiS.1971在本文完成之际，首先向我最尊敬的导师老师致以最诚挚的敬意和最史心的感谢.几个月以来，他不遗余力地对我的设计进行了指导。在我课程设计这段时间，无论在学习还是在生活上，恩师都给予了我无微不至的关怀。他以其渊博的知识，宽身的胸怀、无私的敬业精神以及严谨的治学态度和开拓进取的精神,激励者我，并自传身教，身体力行地不断培养我独立思考，深入探索，解决实际问题的能力，使我受益匪浅。老册给与了该设计关键性的技术指导，并指明了研究的方向，虽然平日里工作繁多，但在我做课程设计的过程中，特别在说明书的撰写和修改上给予了我悉心的指导，特此向老加表示衷心的感谢和敬意！课程设计虽已完成了，但由于知识水平的局限，实际经验缺乏，设计还存在许多不足，有很多地方需要改进。对于这些不足，我将在以后的工作中利用尽自己所能的去补充和完善，让自己成为对社会作更多的贡献，成为有用之才。此外还要感谢那些给予过我关心、梢助的老帅和同学，正是有了大家的关怀、鼓力和我自己的努力，此设计才得以顺利完成。