三元子泵体加工工艺及夹具设计【含CAD图纸、说明书】
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南通理工学院本科生毕业设计题 目:三元子泵体加工工艺及夹具设计学 生 姓 名:学 号:所 在 学 院:专 业 班 级:指 导 老 师:完 成 日 期:摘 要泵的主要功能是输送流体或者使流体增压,是将机械能转化为液压能的机械。泵体是三元子泵的关键零件,泵体会影响机械的整体性能以及使用寿命,而加工工艺以及专用夹具是影响零件加工质量的主要因素,因此有必要对零件的加工工艺以及专用夹具进行设计。本次设计首先根据三元子泵体结构和加工要求进行工艺分析,设计出毛坯的尺寸;然后在经过不断优化后拟定出的合理的工艺方案及其加工工艺参数,并以此制定出一套加工工艺过程卡片和工序卡片。最后针对零件中孔和端面两道工序设计钻床与镗床两套专用夹具,并分析夹具结构的合理性与不足之处,以提高加工效率。关键词:泵体;加工工艺;专用夹具AbstractThe main function of the pump is to transport fluid or to pressurize the fluid, is the mechanical energy into hydraulic energy machinery.The pump body is the key part of the sanyuanzi pump, the pump will affect the overall performance and service life of the machine, and the processing technology and special fixture is the main factor affecting the processing quality of the parts, so it is necessary to design the processing technology and special fixture of the parts.The design first according to the structure of the sanyuan sub pump and processing requirements for process analysis, design the size of the blank;Then after continuous optimization of the formulation of a reasonable process plan and process parameters, and to develop a set of processing process cards and process cards.Finally, according to the parts 15H7 hole and 82 end face two working procedure design drill and milling machine two sets of special fixture, and analysis of the rationality and shortcomings of the fixture structure, in order to improve the processing efficiency.Key words: pump body;Processing technology;Special fixtureII目 录摘 要IAbstract31 绪论11.1钻床的研究及发展11.2夹具的研究31.3本课题主要研究内容42 零件的分析52.1主要内容52.2零件的工艺分析52.2.1零件孔的左右两个加工表面52.2.2下底面52.3零件图53 工艺规程设计73.1确定毛坯的制造形式73.2基准面的选择73.2.1粗基准的选择。73.2.2精基准的选择。73.3制定工艺方案73.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定103.5确定切削用量以及基本工时124 夹具设计314.1铣床夹具314.1.1提出问题324.1.2定位基准的选择324.1.3夹紧力与切削力的计算324.1.4定位误差分析334.1.5夹具设计以及操作说明344.2钻床夹具344.2.1提出问题354.2.2定位基准的选择354.2.3夹紧力与切削力的计算354.2.4定位误差分析364.2.5夹具设计以及操作说明36总结37致谢38参 考 文 献39391 绪论1.1零件加工工艺的研究现状杨彦东1在阀体的加工工艺分析中提及到阀体零件的加工时,定位与夹紧十分重要,因为要求的形位公差比较多。主要加工的是大端面以及各大小的孔,或者用来装夹的内螺纹,所以就会出现了许多难题:(1)加工内孔的时侯,定位不准确或者加工方法步骤不正确的话,就会不满足孔与孔之间的形位公差的要求;(2)内孔加工时,切出的切削会堆积在里面;(3)若阀体的外壁比较薄的话,切削力比较大的时侯会发生形变;(4)切削液可能不会准确喷在加工的地方。尹相昶2在阀体加工工艺及夹具设计中提及到科技时代的发展带动了机械领域的创新,而机床夹具就是其中之一。由于机械零件间装配要求的提高,所以各个零件的精度要求也就随着提高了,由此诞生出机床夹具,机床夹具是零件加工时的一种工艺装备。它可以准确定位刀具与待加工零件的位置,它可以起到定位以及夹紧的作用,用来完成加工时零件与刀具之间精准的相对运动。阀体加工时所需工艺性的要求包括:毛坯的选择 ;加工粗、精基准的选择;阀体加工的工艺过程 。刘洪泉3在阀体零件工艺与加工中说明零件的经济性的重要性,它可以决定该零件所需的加工成本。在选购零件时要符合加工要求,最好选用标准的零件,或者在加工零件前要设计出较好的工艺方案。 优先考虑零件是否符合加工的需求,这样加工时零件的质量才得以保证,也可以加快零件加工时的速度。零件工艺参数的选择也尤为重要,优质的工艺参数可以更好的满足其粗糙度的要求;提高加工效率;满足加工时所需的切削力的大小,所以生产工件前需筛选确定好。工艺结构的合理性是零件的加工质量,以及大幅度提高每项工作效率的保证。苏学玲4在阀体类零件加工工艺研究一文中提及到阀体是电液控换向阀中一个重要的阀体类零件,阀体类零件加工工艺的可用性、安全性、便捷性会决定其使用的时长、生产费用。所以我们通过诸多实践检测以及经验,总结出了较好的阀体类零件的方法及步骤。其加工难的地方:步骤及其内容难制定、内孔不易处理、粗糙度高的孔难以测量、内部残余毛刺不易处理。1.2夹具的研究现状与发展趋势薛源顺6机床夹具设计中指出在夹具设计中粗、精基准的正确选择尤为重要。若零件的工序基准为该零件的定准基准时,这样基准就会重合称之为基准重合,也可以降低定位时的误差。当其中的面或者线为定位基准时,会使定位误差增大,也会降低零件的精度。并且定位的时候,注意两个定位原件不能同时限制相同的方向。在设计定位时可以考虑便于更换零件,可以增加支撑零件的硬度。本设计具有结构相应简单、低费用、便于加工,调整,装夹与卸下,方便操作轻松,安全可靠。 田晓光7机床夹具的应用与发展方向中指出现在工业生产中数控车、铣、钻等机床组合技巧加工以及柔性制造系统(FMS)等新型加工方法与技术的投入,对机床夹具又提出了以下需求:科研机构需尽快地研发出新的技术并制成成品并投入各个生产中去,降低生产工时,降低生产费用;能装夹拥有相似功能的一组成品零件;适用于可精密特种加工的高配合机床夹具;适用各种现代化成组加工的新型机床夹具;能够使用液压来带动工件的压紧的有效压紧元件;可提高符合要求的机床夹具精度,所以随着现代化的发展,各个机械企业对零件制造后的精度等方面不断提出更高的需求,数控机床夹具也正在朝着高精度、高需求、广泛性的方向不断改善,不难发现,时代不断地进步,科研成果也随之增多,人类对机床夹具的要求也随之提高,所以机床夹具的研发人才,要不断创新以及研发出符合新时期的夹具,来稳固与发展机械行业。 方杭超8浅谈机床夹具设计中阐述回顾先者设计的路程以及他们创新、提高以及发展的工艺规程,但随着时代的进步与发展,他们的设计开始不被市场所接受,甚至淘汰。全球化市场进程的加快促使夹具装置定会朝着以下几方面发展:(1)在功能化、高标准基础上,专用夹具,灵活性、多变性的组合夹具会变得模块化;(2)应加快技术的提升,增强夹具的多变性;(3)定位简单、夹具简洁明了;(4)在夹具上应用多种传感器等检测电子器械,符合现代加工生产的自动化的需求;(5)夹具要适应先进数控机床的复杂工序,更加自动化和智能化。夹具设计的基本要求有以下几个方面: (1)可以实现对工件的一次性快速准确装夹; (2)能让工人操作快捷、保证操作者的安全、降低劳动强度以及加快工人的工作时间; (3)可以装夹大小不同的工件、便于在允许范围内的夹紧力、可减少被加工零件的尺寸误差范围以及方便操作; (4)夹具体小、位置简洁、便于工件装夹、方便加工和维护、方便更换损坏的零件;1.3本课题主要研究内容本课题是研究三元子泵体的加工,在制定加工工艺路线时,该泵体的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证三元子泵的加工主要集中在转子键的加工,滑块的尺寸公差与位置公差要求较高并且企业已经确定生产纲领已确定为大批量生产,可以采用专用夹具辅助加工零件,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应考虑经济效果,以便降低生产成本。结合实习企业的现有加工条件,设计三套工装用以加工机座内孔、端面止口、底脚平面以及底脚通孔。在设计夹具时应查阅夹具设计的相关书籍、网站并结合企业生产情况,分析企业其它泵体的工艺安排,咨询企业加工师傅总结前人经验。2 零件的分析如图2-1所示是三元子泵零件图:图2-12.1主要内容(1)完成三元子泵体的零件图、毛配图;(2)完成三元子泵体的工艺规程设计及工序卡片;(3)完成三元子泵体上的钻床夹具的设计;(4)完成三元子泵体上的铣床夹具的设计;(5)完成两套三元子泵体夹具零件装配图。2.2零件的工艺分析该零件共有三个加工端面,分述如下:1.零件的左右两个加工端面这一组加工表面包括:左右两个加工表面,内槽60H7mm深30mm的内表面,15H7mm的孔,22mm深5mm内表面,扩两端面孔;加工时以底端面端面和端面的两个孔为基准面,又由于左右端面须加工,根据“基准先行”的原则,所以先加工底面再加工左右端面(采用互为基准的原则),再加工孔60H7mm的内槽,孔15H7mm,孔22mm深5mm和6个M6的内螺纹;2.下底面这一组加工表面包括:距离中心孔50mm的底面; 加工时以内槽60 mm以及它的外圆和右端面为基准定位加工。根据上述各个加工步骤,可以看出该零件没有太难加工的表面尺寸,上述端面的加工精度可以采用常规的加工工艺均来保证即可,由于底端面在三个面中比较大所以先加工,并借助专用夹具来加工另外两个端面,可保证它们的位置精度要求。3 加工工艺设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200,从零件图可以看出该零件结构比较简单,生产的类型为大批量生产。采用砂型铸造就可以保证该零件的较好的力学性能以及其工作的可靠,也可以加快前期生产所需的工时。3.2基准面的选择基准面的选择是工艺规程设计中不可或缺的一部分。选择正确的基准面可以来保证加工质量以及该零件的生产率。3.2.1粗基准的选择粗基准选择原则:非加工表面、加工余量最小、重要加工面、不重复使用和便于装夹得原则。粗基准可以是一个零件不需要加工的表面,所以这些不需要加工的表面,应该选择和那些需要加工的表面且与它有较高的相对位置精度的面作为其粗基准。所以参考上面所叙述的原则,不难发现该零件的底座有两个对称的孔,可以先加工出来并作为其定位孔,以底座平面作为基准面,而底座的前端、左右两个侧面以及上端面这些不需要加工的表面可以作为其粗基准。 3.2.2精基准的选择精基准选择的原则:基准重合、基准统一、自为基准、互为基准和便于基准的原则。由于基准重合是主要需考虑的问题,所以可选择其底面和该底座的两个孔作为精基准。采用“一面两孔”定位的方式进行定位,限制该工件的几个自由度,从而实现工件的定位要求。3.3制定工艺方案制定工艺路线是在确定生产纲领确定的情况下, 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求来制定工艺路线。可以考虑采用通用机床配以专用工卡具,并且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。(1)泵体的底面:表面粗糙度为Ra1.6,需进行粗、半、精铣。(2)泵体的左端面:表面粗糙度为Ra3.2,需先进行粗铣,再进行精铣。(3)底座上两个9的孔:表面粗糙度为Ra1.6,因为铣的时候要以它做定位,所以先钻,再粗铰,最后精校即可。(4)泵体的右端面:表面粗糙度为Ra3.2,需进行粗、半精、精铣。(5)60H7的孔:公差等级为IT7,内表面粗糙度为Ra3.2,由于该孔是直接铸造出来的,所以需要先进行粗镗,再进行半精镗,再进行精镗。(6)22的孔:表面粗糙度为Ra12.5,只需钻就能达到要求。(7)15H7的孔:公差等级为IT7,内表面粗糙度为Ra3.2,因为它与孔60H7要满足0.02的同轴度,所以要以孔60H7为定位基准,需先钻,再粗铰,然后进行精铰可达到要求。(8)2个G1/8的螺纹通孔:先钻孔,再用丝锥攻螺纹。(9)6个M6的螺纹孔:先钻孔,再用丝锥攻螺纹。(10)3个M4的螺纹孔:先钻孔,再用丝锥攻螺纹。工艺路线:方案一: 工序一 铸坯;工序二 粗、精铣96x38端面;工序三 粗、精铣82端面;工序四 粗、精车38端面;工序五 钻底部2-9通孔为8H7;工序六 钻20的孔;工序七 扩铰孔20到22;工序八 粗车圆柱孔口斜度为73度;工序九 镗15H7孔;工序十 镗60H7内孔;工序十一 钻G1/8底孔8.5通孔;工序十二 钻6xM6螺纹底孔5,深16;工序十三 攻螺纹6xM6深14及G1/8孔;工序十四 钻3xM4螺纹底孔2.5,深12; 工序十五 攻螺纹3xM4深10;工序十六 扩底座孔2-9;工序十七 锪平面20;工序十八 去毛刺;工序十九 检验方案二:工序一 铸坯;工序二 粗、半、精铣96x38端面;工序三 粗、精铣82端面;工序四 钻底部2-9通孔为8H7;工序五 粗、精铣38端面;工序六 镗60H7内孔;工序七 钻20的孔;工序八 扩铰孔20到22;工序九 钻、扩、绞15H7孔;工序十 钻G1/8底孔8.5通孔;工序十一 钻6xM6螺纹底孔5,深16;工序十二 攻螺纹6xM6深14;工序十三 钻3xM4螺纹底孔2.5,深12;工序十四 攻螺纹3xM4深10;工序十五 攻螺纹2-9;工序十六 扩底座孔2-9;工序十七 去毛刺;工序十八 检验。两组工艺方案比较:第一个方案加工得方法是先面后孔的原则,而方案二是先加工的底座的两个孔,再加工的右端面,在这样就可以采用“一面两孔”定位的方式进行定位。方案一是60H7和15H7是采用镗的方法,而方案二是一个镗一个钻,虽然加工过程中要换刀,但可以用车床保证其同轴度,所以这两个工序的相连着加工。方案二是先加工的60H7再加工的15H7的孔,且加工的方法不一样,这样不一定能保证同轴度。工序十一到工序十二描述不齐全还有点杂乱无章,为了解决这个问题,原有的加工路线仍大致保持不变,可以效仿方案一的工序十一至工序十五,这样加工方法简洁、明了。因此,最终的加工路线确定如下:工序一 铸坯;工序二 粗、半、精铣96x38端面;工序三 粗、精铣82端面;工序四 钻底部2-9通孔为8H7;工序五 粗、精铣38端面;工序六 镗60H7内孔;工序七 钻20的孔;工序八 扩铰孔20到22;工序九 钻、扩、绞15H7孔;工序十 钻G1/8底孔8.5通孔;工序十一 钻6xM6螺纹底孔5,深16;工序十二 攻螺纹6xM6深14;工序十三 钻3xM4螺纹底孔2.5,深12;工序十四 攻螺纹3xM4深10;工序十五 攻螺纹2-9;工序十六 扩底座孔2-9;工序十七 去毛刺;工序十八 检验。3.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定三元子泵体的材料为HT200,硬度190210HB,生产类型大批量,铸造毛坯。根据以上所查资料及加工路线,可以确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1. 查机械制造工艺设计简明手册(以下称工艺手册),铣削加工的余量为:粗铣:2-4mm、半精铣:1-2mm、精铣:0-1mm。2. 圆柱(82用铸成)内孔22用钻和扩成,加工余量:扩孔:1.2mm。3粗车加工余量:粗车:1.2mm、半精车:0.8mm。4.内孔:其基本尺寸为孔宽60H7,孔的深度为30mm,可事先铸出该孔,在加工,该槽的三个表面的粗糙度都为,在粗铣后精铣能达到粗糙度要求。5.加工M8孔的加工余量:由机械制造技术基础课程设计指导教程表229查出先钻孔6.7mm,加工余量1.3mm。6.孔:钻孔其尺寸为20mm,加工余量取2mm,扩孔钻,保留0.5mm的加工余量。7.其余尺寸直接铸造得到。由于该设计规定零件是大批量生产,所以应采用调整加工。因此按调整法加工方式来计算最大、最小加工余量,将上面的整理如下表:表3-1 加工余量表加工表面粗糙度公差等级加工方法工序余量(mm)底面3.2IT9粗铣3精铣1底座孔3.2IT7钻孔7.8铰孔0.2左端面1.6IT7粗铣3精铣1后端面6.3IT8粗铣3精铣120孔3.2IT8钻孔18扩孔1.7铰孔0.315H7孔1.6IT7钻孔14.0扩孔0.85粗铰孔0.15精铰孔0.0560H7孔1.6IT7粗、半精镗1精镗0.2钻G1/8底孔6.3钻孔8.5钻M6底孔1.6钻孔5.0钻M4底孔1.6钻孔3.3扩9孔扩孔1.03.5确定切削用量以及基本工时如图3-1所示是三元子泵毛坯图图3-1工序二:铣底端面(1)选择铣刀刀具 由于铣刀直径的大小会直接影响加工时的切削力、扭矩、切削速度以及刀具的消耗,所以查文献4第五章的表1与表9,因为铣削深度为,所以铣削深度故选择。而选择镶齿圆柱铣刀的齿数Z=5,铣刀的几何形状参照文献4第五章表2得:。选择切削用量a、 粗铣底面根据文献9得:数控铣床得进给量即取。切削速度的计算: (3-1)为切削得系数和指数;:铣削厚度;:铣削宽度;:切削速度得修正系数由文献11表2.1-77查得:。修正系数查文献9表2.1-79即:所以。由零件图以及表格得。所以切削速度: (3-2)机床主轴转速: (3-3)按机床说明书,选取,所以实际得切削速度: (3-5)切削工时: (3-6) (3-7)将代入上式得: (3-8)所以取代入上式得:b、 精铣底面由a得:。由文献11表2.1-77得:切削速度: (3-9)根据卧式铣床得运动参数,可取,所以实际得切削速度为:由a得:所以切削工时得:检测机床的功率 (3-10)式中:切削力的系数以及指数切削力的修正系数 (3-11)由文献9表3.28可得:。由于机床的功率为7.5KW,即满足需求。工序三:铣左端面由上可知。(1) 粗铣采用YG8硬质合金面的铣刀,d=400mm,齿数z=10。由文献7表3.3可得:,由于是对称的,所以可取。由文献11表2.1-81得,由文献11表2.1-79得:,即 (3-12)所以,根据X62W数控卧式铣床的运动参数,可取,所以实际的切削速度为: (3-13)每分进给量为:根据文献11,所以可直接取。切削工时: (3-14) (3-15)将,带入公式得而将代入公式得:(2)精铣 由(1)得。 每齿的进给量:根据文献11的表2.4.73得; 铣削速度:根据文献11表得:2.4.81得; 机床得主轴转速: (3-16)根据机床主轴转速表取实际得铣削速度: (3-17)进给量: (3-18)工作台每分的进给量:=,查表取被切削层的长度:刀具的切入长度:刀具的切出长度:走刀一次,时间: (3-19)所以:工序四:粗、精铣右端刀具:采用YG8硬质合金面铣刀,齿数:Z=5刀具寿命T=180min,主偏角机床:X51,a、粗铣 每齿的进给量:根据文献9的表3.5得,所以取。铣削速度:根据文献11的表2.4.81得,。机床得主轴转速: (3-20)根据立式铣床运动参数,取,所以实际铣削速度: 工作台得每分进给量: 根据机床说明书,故选此值。 (3-21) 切削工时: 将 (3-22)b、精铣 根据文献9表3-5得:进给量所以取由文献4表2.1-77查得:由表3-1得:。将其代入(3-19)公式得:即:根据X51立式铣床的运动参数,取,所以实际切削速度为: 所以每分进给量: (3-23) 将粗铣的数据代入得:工序五: 钻孔(1)钻底孔至7.8根据文献9表2.7得:当硬度时,。由于该零件后面还得进行铰孔,所以还得乘上系数0.5, 则: (3-24)根据Z535机床运动参数,取。根据文献11表3.4-14得:根据机床说明书取,故实际切削速度为切削工时: (3-25)将D=7.8mm,代入公式得:将代入上式得:校验机床功率查文献11得:钻孔条件改变时轴向力及转矩得修正系数,即 (3-26)Z535立十钻床得主电机功率为4.5kW,所以所选切削用量合格。(2)铰至8H7选用8H7铰刀进给量为,取最小得进给量,再根据该机床的运动参数取。根据文献11表3.4-40可知得到IT7精度孔的最大铰削速度为,所以直接取 (3-27)根据该机床的运动参数,取,所以实际的切削速度为 (3-28)切削的工时:将代入公式得:将代入上式得:工序六:镗60H7内孔选择机床选用T68金刚镗床。粗镗这个孔至62.7mm,单边留余量Z=0.3mm,一次性镗去剩余的余量,即:,进给量。根据相关的手册,确定其镗床的切削速度:,则 (3-29)因为T740金刚镗床的主轴转速为无极转速,所以上面的转速可作为加工零件时的转速。计算其切削工时: (3-30)式中的,即: (3-31)工序七:钻20的孔选择钻头选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时得,钻头采用双头刃磨法,后角二重刃长度,横刀长,宽,棱带长度、选择切削用量 确定进给量查文献9得,所以取。由钻头的强度可选择,以及机床的强度可选择 最后的决定是:选择机床已有的进给量经校验校验成功。钻头的磨钝标准以及寿命 后刀面最大磨损限度可查文献11得0.50.8mm,寿命T=60min。切削速度查文献11可得修正系数 所以。查文献9机床实际的转速是所以实际的切削速度为即: 检验扭矩功率 即所以满足其条件,检验成立,工时如下: (3-32)代入得: 。工序九:钻、扩、铰15H7孔(1)钻孔至工件材料:HT200机床T42100立式镗床刀具计算切削用量:根据文献9表2.7得:硬度,所以根据机床运动参数,取根据文献11表3.4-15得:根据机床说明运动参数,取与接近的主轴转速,即:,所以实际的切削速度为:由于文献8表6.2-5得钻孔切削时间公式:将将(2)扩孔至工件材料:HT200机床:T42100立式镗床刀具:计算切削用量根据文献9表2.10得:,因为需要铰孔,所以进给量得乘以系数0.7。根据机床说明运动参数取。根据文献11表3.4-34得:,故代入公式机床转速:根据机床运动参数,取,所以实际的切削速度为:根据文献8表6.2-5得扩孔切削工时:将代入上式得:将代入上式得:(3)粗铰孔至选用18H7高速钢铰刀根据文献9表2.24得:,根据机床运动参数取。根据文献9表3.4-40选取切削速度:。由上式公式得机床转速:根据机床运动参数,取,故由公式得实际切削速度为:将,代上式得:将,代入公式得:(4)精铰孔至选用高速钢铰刀由(3)知粗铰孔时进给量:,精铰孔所取:。根据文献11表3.4-40选取切削速度:。由机床转速公式得:根据机床运动参数,取,故实际切削速度为:将,代入公式得:将,带公式得:(5)对孔进行倒角在加工好之后进行倒角,倒角得斜度为。因为倒角得尺寸不大,所以为了节省辅助时间,采用手动进给。工序十:攻G1/8螺纹(1)钻孔机床:Z535立式钻床刀具:得高速钢麻花钻计算切削参数根据文献9表2.7,当铸铁的硬度为时,由于本零件钻孔后需要攻螺纹,所以乘以系数0.5得:根据机床说明书选择。根据文献11表3.4-15得:,由公式得:根据机床运动参数,取,所以实际切削速度为:将代入公式得:将,代入公式得:由于是是两个孔的公时:(2)攻G1/8螺纹由图可知:螺纹长:13mm,螺距。 查文献11表7.2-13得,由于切削条件的改变,所以修正系数:。所以主轴转速:根据机床说明书取。根据文献10表6.2-14查得攻螺纹的切削工时: (3-33) (3-34) (3-35)将P=0.907代入上式得:将,代入上式得:工序十一:攻螺纹(1)钻孔机床:Z525立式钻床刀具的高速麻花钻计算切削参数根据文献9表2.7,当铸铁的硬度为,,由于本零件钻孔后需要攻螺纹,所以乘以系数0.5得:根据机床参数,取。根据文献11表3.4-15得:, 由公式得:根据机床运动参数,取,所以切削速度为:将,代入公式得:将,代入公式得:(2)攻螺纹 的螺纹长14mm,螺距。查文献11表7.2-13得,由于切削条件的改变,所以修正系数:。所以主轴转速:根据机床说明书取,。根据文献10表6.2-14查得攻螺纹的切削工时:将代入得:将代入得:工序十四:攻6M6螺纹(3)钻孔机床:Z535立式钻床刀具:的高速钢麻花钻计算切削参数根据文献9表2.7,当铸铁的硬度为小于等于200HBS时,d=4mm,由于本零件钻孔后需要攻螺纹,所以乘以系数0.5得:根据机床说明书选择。根据文献9表3.4-15得:,由公式3-30得:根据机床运动参数,取,故由式3-31得切削速度为:将代入公式得:将代入公式得:(2)攻3M4螺纹由零件图得:M4的螺纹长度为10mm,根据有关手册M4的粗牙螺纹螺距为P=0.7。查文献11表7.2-13得:,由于切削条件的改变,所以修正系数:。所以主轴转速:根据机床说明书取将代入公式3-38、3-39得:将代入公式3-40得:4 专用夹具设计4.1铣床夹具设计如图所示4-1为铣床夹具装配图图4-1 一个优良的机床夹具必须满足的基本要求:保证工件的加工精度;提高生产效率;工艺性好;使用性能好;经济好。为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,所以设计专用夹具。机床夹具的组成部分:定位装置、夹紧装置、对刀或者导向装置、连接原件、夹具体以及其他元件或者装置。4.1.1提出问题 该夹具主要用来铣38的端面,该工序加工时,主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,而精度不是主要的考虑问题。4.1.2定位基准的选择由零件图可以知道,需加工的端面没有形位公差要求,又因为底端面的两个孔已经加工出来了,所以可以以底端面以及其两个孔作为定位。4.1.3夹紧力与切削力的计算刀具:立铣刀刀具的几何参数:顶刃,侧刃,根据金属切削手册表1.2.9得铣削切削得: (4-1)代入得:根据该零件的受力切削力、夹紧力作用情况,找出该过程中对夹紧最不利过程的时候,按静力平衡的原理计算出该理论夹紧力。最后为了保证夹紧的可靠,再乘以安全系数来算作实际所需要的夹紧力的数值,即: (4-2) (4-3):实际所需夹紧力:轴向切削力:安全系数:切削转矩:夹紧元件与工件间的摩擦系数:工件与夹具支承面间的摩擦系数:弹簧夹头的半锥角安全系数K的计算公式: (4-4)根据金属切削手册得:;V形块夹紧的工件表面为未加工的毛坯表面所以取,定位面为加工过的表面取。把,代入得:即:所以: 4.1.4定位误差分析 (4-5) (4-6) 的极限偏差是,的极限偏差是,两个定位销的中心距为L=74mm,假设工件底面的两个定位销之间的距离为:。所以两个定位销之间的公差为: (4-7)所以取。由于圆柱销与孔的配合公差为,所以第一定位孔与圆定位销之间的最小的距离为: (4-8) (4-9)把代入上式得:由于定位孔得直径为8mm,所以选用菱形销得直径为:8mm,即。把代入上式得到第二个定位孔与菱形销之间最小的间隙:由于圆柱销和孔的配合公差为,菱形销和孔配合公差为:。把代入得:所以本设计满足需求。4.1.5夹具设计以及操作说明该零件的夹具设计是以底面和其上面的两个孔为定位基准的,选用一面两孔的定位方案。该方案的夹具设计刚开始是采用固定V型块的进行夹紧的,但在拆卸和装夹零件的时候不方便且耗费时间比较长。基于这个问题换成了滑动V型块来进行夹紧。因为这样可以加快加工进度并缩短加工工时。活动V型块比固定V型块更灵活多变,适应更多尺寸的零件。基本操作是加工时,先将定位装置固定在夹具体上,然后再装夹零件进行定位,最后是活动V型块,转动手柄推动V型块夹紧该零件。4.2钻床夹具设计如图4-2所示三元子泵钻床夹具三维图:图4-24.2.1提出问题该夹具是用来加工15H7孔的专用夹具,这个孔对60H7有一定加工的技术要求。而对孔进行加工则需要钻床,但是钻床的加工精度不是很高,这个时候就需要设计钻用夹具来提高钻床的加工精度,保证两个孔的同轴度的要求。4.2.2定位基准的选择工件以一端面和60H7孔为定位基准,采用平面和短定位销组合定位方案,在定位平面及短定位销的圆柱面上定位,其中平面限制X和Y方向的转动以及Z方向的平移3个自由度,短圆柱销限制了X和Y方向上的平移2个自由度,共限制了5个自由度。4.2.3夹紧力与切削力的计算该夹具是钻15H7孔,且工件是灰铸铁,钻头是高速钢。根据现代机床夹具设计的表4-19得钻削切削力: (4-10)且由表4-19得: (4-11)根据有关手册查出该工件得HB=195,将其代入上式得:根据3.5.5得代入上式得:其夹紧力的计算根据杠杆原理:F1*L1=F2*L2,F2和F3是用力与反作用力的关系所以F3=F2,则已知液压力,就可以求出压紧力。L1=76mm,L2=80mm。活塞底面有效面积为256。设液压缸的入口压力为390625Pa。则液压力为100N,压紧力为95N。4.2.4定位误差分析由于定位基准与工序基准一致,所以基准不重合误差b为0。由于定位销与泵体60孔的配合为,所以定为基准孔与定位销间的最小间隙S为0。查公差数值表的IT7=0.03mm。参考指导书表8-13的计算公式得总的定位误差=+S=0.03+0.03+0=0.06mm。4.2.5夹具设计以及操作说明该零件的夹具设计是以一端面和60H7孔为定位基准,它是以一个端面和与端面垂直的孔一起定位的,其中平面限制X轴与Y轴两个方向的转机械加工工序卡片工 序 名 称钻-粗铰-精铰15mm孔工序号6零件数量1零件号零件名称泵体材 料毛 坯牌号硬度形 式重 量HT200200HBS铸件设 备夹 具工序工时(min)名称型号专用夹具准终单件组合钻床Z525115.03工步工 步 内 容工艺装备主轴转速r/min切削速度m/s进给量mm/r 背吃刀量mm进给次数工步工时(s)机动辅助1钻孔至14.85mm15mm、Ra12.5m莫氏锥柄麻花钻、游标卡尺154525.670.314.85116.272.442粗铰孔至14.95mm15.008mm、Ra3.2m锥柄机用铰刀、内径千分尺 974.570.800.1141.46.213精铰孔至15mm15.015mm、Ra3.2m7级精度、锥柄机用铰刀、内径千分尺140 6.5940.600.05136.75.5设计者:马仲举指导老师张兴元 共1页第1页机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号姓名:马仲举产品名称零件名称泵体共1页第1页材 料 牌 号HT200毛 坯 种 类铸件 毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数1备 注工序号工序名称工序内容设 备工 艺 装 备工 时 准 终单 件1粗铣泵体底面粗铣泵体底面,Ra12.5mX62卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具2粗铣泵体的右端面粗铣右端面,Ra12.5mX62卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具3粗铣-半精铣泵体的左端面粗铣-半精铣左端面,Ra3.2mX62卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具4粗铣泵体两侧的凸台粗铣两侧凸台至86mm,Ra12.5mX62卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具5粗镗-半精镗60H7的孔粗镗-半精镗60H7的孔,深度30mm,7级精度,Ra3.2m镗床镗刀、内径千分尺、专用夹具6钻-粗铰-精铰15H7的孔钻-粗铰-精铰15H7的孔,7级精度Ra3.2mZ525组合钻床麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具115.037钻22的孔钻22的孔,深度5mm,Ra12.5mZ525组合钻床锥柄扩孔钻、游标卡尺、专用夹具8钻底座上两个9的孔钻底座上两个9的孔,Ra25mZ525组合钻床麻花钻、游标卡尺、专用夹具9钻底座上两个20的孔钻底座上两个20的孔,深度2mmRa12.5mZ525组合钻床带导柱直柄平底锪钻、游标卡尺、专用夹具10丝锥功6个M6T14的螺纹孔丝锥功6个M6T14的螺纹孔,深度15mmZ525组合钻床麻花钻、细柄机用丝锥、卡尺、专用夹具11丝锥功3个M4T10的螺纹孔丝锥功3个M4T10的螺纹孔,深度10mmZ525组合钻床麻花钻、细柄机用丝锥、卡尺、专用夹具 12丝锥功2个G1/8的螺纹通孔丝锥功2个G1/8的螺纹通孔Z525组合钻床麻花钻、机用丝锥、卡尺、专用夹具13车7的斜面车7的斜面,Ra12.5m车床CA6140车刀、卡尺、三爪卡盘14车1X45倒角车1X45倒角,Ra12.5m车床CA6140车刀、卡尺、三爪卡盘15清洗。清洗机 16终检。塞规、百分表、卡尺等
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