三元转子泵泵体的钻Φ15孔夹具设计及机械加工工艺装备含SW三维及非标6张CAD图
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机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称泵体零件名称泵体共页第页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工8钻孔HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数1夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻底座上两个20的孔 游标卡尺,20钻头90021.60.36310.261 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期摘 要 本文是对泵体零件加工应用及加工的工艺性分析,此外还对钻15孔工序的加工设计了钻床夹具。在机床上加工工件时,为了保证加工精度,必须正确安装工件,使其相对机床切削成形运动和刀具占有正确的位置,这一过程称为“定位”。为了不因受切削力、惯性力、重力等外力作用而破坏工件已定的正确位置,还必须对其施加一定的夹紧力,这一过程称为“夹紧”。定位和夹紧的全过程称为“安装”。在机床上用来完成工件安装任务的重要工艺装备,就是各类夹具中应用最为广泛的“机床夹具”。机床夹具的种类很多,但广泛用于批量生产,专为某工件加工工序服务的专用夹具,需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。因此,专用夹具的设计是一项重要生产准备工作,每一个从事加工工艺的工装设计人员,都应该掌握有关夹具设计的基础知识。关键词 泵体;加工工艺;专用夹具;钻床夹具 AbstractThis paper analyzes the processing application and processing technology of pump body parts. In addition, the drilling jig is designed for the process of drilling 15 hole.In order to ensure the machining accuracy, the workpiece must be installed correctly to make it occupy the correct position relative to the machine tool cutting forming movement and cutting tool. This process is called positioning. In order not to be damaged by the cutting force, inertia force, gravity and other external forces to damage the fixed position of the workpiece, a certain clamping force must be applied to it, which is called clamping. The whole process of positioning and clamping is called installation. The most widely used machine tool fixture is the most widely used in all kinds of fixtures.There are many kinds of machine tools and fixtures, but they are widely used in mass production. The special fixture for a workpiece processing process needs to be designed and manufactured by each manufacturer according to the workpiece processing technology. Therefore, the design of special fixture is an important preparation for production. Every Tooling Designer engaged in processing technology should master the basic knowledge of fixture design.Key words: pump body; processing technology; special fixture; drilling fixture目 录摘 要1Abstract2第1章 绪论41.1 设计的背景及意义41.2 设计的内容和思路51.3 关键问题6第2章 机械加工工艺与夹具设计概述62.1工艺规程的拟定62.2夹具的分类72.3工件在夹具中的定位82.4工件在夹具中的夹紧10第3章 泵体机械加工工艺规程设计123.1泵体零件的分析123.2加工工艺规程的设计133.3机械加工余量及毛坯尺寸的确定153.4工序设计163.5 确定切削用量173.6 泵体机械加工工艺及工序卡片28第4章 钻床专用夹具的设计294.1钻床夹具设计要点294.2 定位元件的设计294.3 夹紧装置的设计324.4 夹具体的设计334.5 引导装置的设计334.6 夹具操作说明34致谢37参考文献38第1章 绪论1.1 设计的背景及意义1.1.1 设计的背景机械制造业是国民经济的支柱产业,现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快,对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求,也就对机械加工工艺等提出了要求。泵体是机器的基本零件,其作用是将机器和部件的相关零件连成一个整体,并使之保持真确的相对位置,彼此协调工作。夹具的制造在机械加工工艺中有着重要的意义。从作用方面来看:机床夹具可以缩短辅助时间、保证加工精度,稳点加工质量、降低对工人的技术要求,减轻工人的劳动强度、扩大机床的工艺范围,实现“一机多能”、在自动化生产和流水线生产中,便于平衡生产节拍。从机床夹具在工艺系统中的地位来看:夹具不同于其他环节,夹具的整体刚度对工件加工的动态误差产生着非常特殊的影响。当夹具的整体刚度远大于其他环节,工件加工的动态误差基本上只取决于夹具的制造精度和安装精度。因此设计夹具时,对夹具的整体刚度应给予足够重视。如因工艺系统其他环节的刚度不足而引起较大的系统误差时,也可以采取修正夹具定位元件的方法进行补偿。这就是夹具的能动作用。机床夹具是机床上装夹工件的一种装置,其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。使用夹具可以有效的保证加工质量,提高生产效率,降低生产成本,扩大机床的工艺范围,减轻工人劳动强度,保证安全生产等,因此,夹具在机械制造中占有重要的地位。1.1.2 设计的意义泵体类零件是一种泵体。泵体类零件是机器及其部件的基础件,它将机器及其部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体,并按预定传动关系协调其运动。因此,泵体的加工质量不仅影响其装配精度及运动精度,而且影响到机器的工作精度、使用性能和寿命。其主要特点:形状复杂、壁薄且不均匀,呈腔形,加工部位多,加工难度大,既有精度要求较高的孔系和平面,也有许多精度要求较低的紧固孔泵体类零件的主要结构特点是:有一对和数对要求严、加工难度大的轴承支承孔;有一个或数个基准面及一些支承面;结构一般比较复杂,壁薄且壁厚不均匀;有许多精度要求不高的紧固用孔。泵体类零件的主要技术要求是对孔和平面的精度和表面粗糙度的要求;支撑孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度;孔与孔的轴线之间的相互位置精度(平行度、垂直度);装配基准面与加工时的定位基准面的平面度和表面粗糙;各支承孔轴线和平面基准面的尺寸精度、平行度和垂直度。这些技术要求是保证机器与设备的性能与精度的重要措施。泵体加工工艺的原则:1“先面后孔”的原则。先加工平面,后加工孔,是泵体零件加工的一般规律。2“粗精分开,先粗后精”。由于泵体类零件结构复杂,主要表面的精度要求高,为减少或消除粗加工时产生的切屑力、夹紧力和切屑热对加工精度的影响,一般应尽可能把粗精加工分开,并分别在不同机床上进行。至于要求不高的平面,则可将粗精两次进给安排在一个工序内完成,以缩短工艺过程,提高功效。3主要表面加工方法的选择。泵体的主要加工表面为平面和轴承支承孔。泵体平面的粗加工和半精加工,主要采用刨削和铣削。铣削的生产率比刨削高,在成批和大量生产中,多采用铣削。这次的毕业设计让我们了解到机械行业的发展以及我们将要做什么有了一个清晰的了解,了解了零件的分析,材料和机床的选择,加工工艺的分析以及如何选择一套精确的夹具来完成复杂的加工工艺。学会如何解决一些比较重要的问题,计算夹紧力等等。此次的毕业设计让我们巩固之前所学的知识并让我们查缺补漏,学到以前不知道的知识。为我们以后实习和工作打好良好的基础。1.2 设计的内容和思路1.2.1 设计的主要内容1)看懂所给的零件图2)绘制泵体零件的二维、三维零件图3)泵体零件的工艺规程及工序卡片的制定4)泵体零件上两幅机床夹具的设计(至少一副自动化夹具)5)夹具零件的二维图的绘制、三维造型及装配6)编写毕业设计说明书1.2.2 设计的方法及措施夹具是用来确保零件加工精度,一个专用的夹具可以确保零件的加工精度。如何设计一套专用夹具,需要以下设计步骤:1)分析零件图纸,确定生产类型;2)确定毛坯材料,毛坯尺寸,绘制毛坯图;3)制定加工工艺过程卡片,选择各工序所需的设备(机床、刀具、量具等),计算各工序的加工参数;4)设计其中两个工序的夹具,绘制夹具装配图和夹紧装置图。1.3 关键问题设计方法:首先对零件进行分析,然后对给定零件进行工艺过程设计,制定加工顺序并编制相应的工序卡片,最后进行专用夹具的设计。设计过程中可能遇到的问题和解决办法:1、定位基准的选择。参照选择原则选择合理的定位基准;2、工序顺序安排。借鉴查到的资料上的工序顺序和向老师的询问;3、工序尺寸、切削参数、的计算。按照指导书里的计算格式去查要用到的参考书并认真计算;4制订专用夹具的定位和夹紧方案。借鉴查到的资料里的方案和向老师询问。5、制订夹具整体布局方案。参照参考书里的专用夹具布局、询问老师。第2章 机械加工工艺与夹具设计概述2.1工艺规程的拟定2.1.1加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时,一般需要经过下列几个过程:粗加工、半精加工和精加工;当零件的加工精度特别高,表面粗糙度值要求特别高时,还需要进行光整加工。各个加工阶段的主要任务是:(1) 粗加工阶段 高效高速的切除加工表面的大部分余量,保证毛坯在形状和尺寸上接近零件。(2) 半精加工阶段 除去粗加工后留下的误差和缺陷,使其达到一定的精度,为精加工作准备,并加工一些次要的表面。(3) 精加工阶段 保证零件的各个尺寸均达到标准要求。(4) 光整加工阶段 对于精度要求很高(IT5以后)、表面粗糙度值要求很小(Ra0.2um)的表面,要设置光整加工阶段,主要任务是降低表面粗糙度值和进一步提高尺寸精度和形状精度。将零件的加工过程划分为几个加工阶段的主要目的是:1) 保证加工质量2) 有利于及早发现毛坯缺陷并及时处理3) 有利于合理利用机床设备2.1.2零件表面加工方法的选择同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工,但是每一种加工方法的加工质量、花费的时间和加工时间是不一样的。可以参照机械制造技术基础P215的表5-1、表5-2和表5-3。具有一定技术要求的加工表面,一般不是一次就可以加工出来的,往往需要多次加工。在选择加工方法时,一般总是首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件,先选择表面终加工工序加工方法,然后逐一选定表面各有关前导工序的加工方法。2.2夹具的分类2.2.1夹具的作用机床夹具是引导刀具和装夹工件的装置。机床夹具是加工工艺系统的重要主城部分,在机械生产中其很大的作用。总所周知为什么要设计夹具,因为部分复杂零件无法再传统机床上加工或者是现有机床上的夹具无法加工。那么夹具就出现了好多种类,譬如通用夹具、组合夹具、随行夹具、专用夹具以及成组夹具。而这些夹具的出现让机械行业再一次起航,那么这些机床夹具有一下作用:1) 提高生产率机床夹具可以快速的将所需加工的零件定位以及夹紧,可以减少辅助时间且可以提高生产效率。2)扩大机床的使用范围夹具的出现,使得机床的加工范围扩大了,譬如,在车床上使用镗模可以代替镗床镗孔,使车床有了镗床的功能,减少工件的移动,确保加工的质量。3)减轻工人的劳动强度夹具可以采用气动、液动和机械等夹紧装置,可以减少工人的劳动强度。4)减少加工误差,提高加工精度利用夹具来装夹工件,可以确保工件相对于刀具与机床的相对位置,这样可以减少误差,提高精度。2.2.2夹具的组成随着技术的发展,新型的夹具不断的涌出,各个夹具也变得更加人性化,简明化,那么夹具是由哪些元件或装置组成的呢?夹具一般有下列元件或装置组成: 1)定位元件 定位元件是用来确定工件的正确位置。被加工工件的定位基面与夹具定位元件直接接触或相配合实现定位。2)夹紧装置 使工件在外力的作用下保持其正确位置和形状的元件。3)对刀元件(导向元件) 对刀元件是指夹具中用于确定刀具相对于夹具定位元件具有正确关系的元件,譬如对刀块、镗套、钻套等。4)连接元件 用来确定夹具与机床的相对位置的连接元件,譬如定位键等。5)其他元件及装置 根据加工要求,有些夹具尚需要设置分度转位装置、靠模装置、辅助支撑元件和工件抬起装置等。6)夹具体 用于连接夹具元件和有关装置,夹具通过夹具体与机床连接。定位元件、夹具体和夹紧装置使夹具的基本组成部分,其余的可根据实际需求来设置。2.3工件在夹具中的定位2.3.1定位元件的制造要求工件的定位基面有各种形式,如型面、孔、圆锥面、内孔和平面等。不同的定位基面有不同的定位元件相适应。由于夹具的定位元件的作用是确定工件的加工位置,与工件的定位基面接触,所以定位元件的设计制造有一下几点要求:1)良好的工艺性 定位元件应便于制造、装配及修理。2)耐磨性好 因长期与定位基面接触磨损,应保持良好的耐磨性。3)精度高 定位元件的精度直接影响元件的加工精度,应有较高的精度。因定位元件直接作用在定位的表面。4)足够的刚度 为减少定位元件因切削力和夹紧力作用而产生的变形,定位元件必须具有足够的刚性。2.3.2常用的定位元件定位元件的目的是保证加工工件在机床上的准确位置,常用的定位元件有以下几种: (1)以平面定位的定位元件。 支承钉 常用与工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合,一个支撑钉限制一个自由度。 支承板 工件定位平面比较大时,常用几块支撑板组合成一个平面。一个支撑板限制两个自由度。 可调支承 多用于支撑工件视的粗基准,高度可以根据实际要求调整,用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。 自位支承 由于自位支承是活动的或是浮动的,其实质只起一个支承点的作用,只限制一个自由度。 辅助支承 作用只是增加工件在加工过程中的刚度。 ( 2 ) 以孔定位的定位元件 定位销 定位销定位时,短圆柱销限制两个自由度;长圆柱销限制四个自由度;短圆锥销限制三个自由度。 心轴 心轴的结构形式很多,过盈配合心轴限制四个自由度;间隙配合心轴限制五个自由度;小锥度心轴限制五个自由度。 (3)以外圆定位的定位元件 V形块 用V形块定位,工件的定位基准始终在V形块梁定位面的对称中心平面内。一个短V形块限制两个自由度;两个短V形块或一个长V形块限制四个自由度;浮动式V形块只限制一个自由度。 定位套 短定位套限制两个自由度;长定位套限制四个自由度;锥孔限制三个自由度。 半圆孔 当工件尺寸过大时,用圆柱孔定位不方便时,可将圆柱孔改为两个,下半孔用于定位,上半孔用于压紧元件。(4)以组合表面定位 常用的组合方式有:两顶尖孔、一面两孔、一端面一外圆、一端面一孔等,与之对应的定位元件也是组合式的。2.4工件在夹具中的夹紧2.4.1夹紧装置的组成和要求(1)夹紧装置的组成夹具将工件夹紧并固定在所需要的位置。夹紧装置由以下组成: 动力装置 产生夹紧动力的装置 夹紧元件 直接作用于工件的夹紧 中间传动机构 将原动力传递给夹紧元件的机构在有些特殊的夹具中,中间传动机构中就有夹紧元件,通常将夹紧元件和中间传力机构统称为夹紧机构。(2)对夹紧的要求夹紧元件最好简单、安全、省力。夹紧元件尽量的简单,便于制造和维修。在工件被夹紧的过程中不能破坏工件的正确定位,以导致产生加工误差。夹紧力要适中,不能过大也不能过小,不能破坏零件的形状,保证工件在加工过程定位的稳定性。2.4.2夹紧力的确定(1) 夹紧力作用点的选择 夹紧力应尽量靠近加工表面,使其状态稳固可靠。 夹紧力作用点应在工件刚度大的地方,这样有利于工件的形状稳定。 夹紧力作用点应该正对定位元件或位于定位元件所形成的支承面内。(2) 作用方向的选择夹紧力作用方向应尽量与工件的重力、切削力等作用方向一致,这样可减少夹紧力所需值。夹紧力作用方向应垂直于工件的主要定位基面。夹紧力作用方向应与工件刚度大的方向一致,以确保工件的原来状态以及形状。(3) 夹紧力的估算设计夹具时,估算夹紧力是至关重要的。夹紧力的过大与过小,都会导致加工工件的不准确性,产生误差以及导致该零件无法使用。确定夹紧力时,应将工件与夹具看成一个整体,根据静力平衡方程式,以及重力、切削力、夹紧力和惯性力等来计算夹紧力。为了夹紧工件应该再乘以一安全系数k,粗加工去2.53,精加工取1.52。而在加工过程中,切削力的作用点,方向,大小都是变化的,故应该在最不利的情况下估算夹紧力。2.4.3夹紧的动力装置在工件的大批量生产加工中,为了提高生产效率以及质量,大多数夹具都采用机动夹紧装置,有气动,电(磁)驱动,真空吸附,液动,气液联合驱动等多种方式。(1)气动夹紧装置气动夹紧装置以压缩空气为动力源来夹紧工件的。压缩空气的压力为0.40.6M Pa。常用的气缸结构有薄膜式和活塞式。活塞式气缸有固定式、回转式和摆动式,有双向和单向之分,而薄膜式气缸与活塞式相比,密封性好,寿命较长,结构简单的优点,缺点是工作行程较短,夹紧力随行程变化而变化。(2)液压夹紧装置结构和原理与气动夹紧装置基本相同,不同的是工作介质,液压的是压力油,工作压力达56.5M Pa。与气动夹紧装置相比,液压夹紧装置具有以下优点:夹具结构相对比较小,传动力大;噪音小;油液不可压缩,夹紧可靠,工作平稳。不足之处是必须设置专门的液压系统,应用范围小。第3章 泵体机械加工工艺规程设计3.1泵体零件的分析3.1.1零件的作用泵体是一个很重要的零件,因为其零件尺寸比较大,结构形状比较复杂,泵体类零件是泵类零部件装配时的基础零件,它的作用是容纳和支承其内的所有零部件,并保证它们相互间的正确位置,使彼此之间能协调地运转和工作。因而,泵体类零件的精度对泵体内零部件的装配精度有决定性影响。它的质量,将直接影响着整机的使用性能、工作精度和寿命。3.1.2 零件的工艺分析泵体零件图及其三维示意图如下图3.1和图3.2所示。图3.1泵体零件图图3.2泵体零件的三维示意图1)泵体底面的粗糙度为12.5m;左端面粗糙度为3.2m;右端面粗糙度为12.5m;两侧的凸台表面粗超度Ra12.5m;底面两个9的通孔粗超度为25m,底面两个20深度为2mm的孔粗超度为12.5m。2)孔60H7,粗糙度为3.2m,对于左端面的垂直度为0.02;3)孔15H7,粗糙度为3.2m,对于60H7的同轴度为0.02。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。3.2加工工艺规程的设计3.2.1定位基准的选择1)精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,选择60H7孔为精基准。2) 粗基准的选择按基准的选择原则,即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的左端面为主要的定位粗基准。3.2.2 零件表面加工方法的选择零件表面的加工方法,主要由该表面的加工精度(尺寸、形状和位置精度)、表面粗糙度及零件的结构特点来确定。本零件的加工表面主要有外圆、内孔、端面、螺纹等。查阅机械制造技术基础表5-1,表5-2,表5-3,本零件加工方法选择如下:(1)泵体的底面 表面粗糙度为Ra12.5,需进行粗铣。(2)泵体的右端面 表面粗糙度为Ra12.5,需进行粗铣。(3)泵体两侧的凸台 表面粗糙度为Ra12.5,需进行粗铣。(4)60H7的孔 公差等级为IT7,内表面粗糙度为Ra3.2,由于改孔在铸造是已经铸出来了,所以需要先进行粗镗,再进行半精镗,可达到7级精度。(5)泵体的左端面 表面粗糙度为Ra3.2,且要与孔60H7的轴线保证0.02的垂直度,需先进行粗铣,再进行半精铣。(6)15H7的孔 公差等级为IT7,内表面粗糙度为Ra3.2,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。(7)22的孔 表面粗糙度为Ra12.5,只需锪钻就能达到要求。(8)底座上两个9的孔 表面粗糙度为Ra25,只需钻即可。(9)底座上两个20的孔 表面粗糙度为Ra12.5,需用平底锪钻。(10)6个M6T14的螺纹孔 先钻孔,再用丝锥攻螺纹。(11)3个M4T10的螺纹孔 先钻孔,再用丝锥攻螺纹。(12)2个G1/8的螺纹通孔 先钻孔,再用丝锥攻螺纹。(13)7的斜面 表面粗超度为Ra12.5,只需用车床粗车就可以。 (14)1X45倒角 表面粗超度为Ra12.5,只需用车床粗车就可以。3.2.3工艺路线的拟定和分析按照先粗后精、先基面后其他、先面后孔的原则,初步拟定以下两个工艺路线方案:1)工艺方案一工序1:粗铣泵体底面工序2:粗铣泵体的右端面工序3:粗铣泵体两侧的凸台工序4:粗镗-半精镗60H7的孔工序5:粗铣-半精铣泵体的左端面工序6:钻-粗铰-精铰15H7的孔工序7:钻22的孔工序8:钻底座上两个9的孔工序9:钻底座上两个20的孔工序10:丝锥功6个M6T14的螺纹孔工序11:丝锥功3个M4T10的螺纹孔工序12:丝锥功2个G1/8的螺纹通孔工序13:车7的斜面工序14:车1X45倒角工序15:清洗。工序16:终检。2)工艺路线方案二:3.3机械加工余量及毛坯尺寸的确定3.3.1 确定机械加工余量根据铸件的材料和铸造方法确定毛坯铸件典型的机械加工余量等级表,然后查取铸件的机械加工余量表得;左端面的单边余量在厚度方向为1.4mm,右端面的单边余量在厚度方向为1.4mm;底面的加工余量为1.4mm;两侧凸台的单边加工余量为1.4mm;60H7的孔的单面余量查表得0.7mm。3.3.2 确定毛坯尺寸及公差1) 毛坯尺寸 毛坯尺寸为零件的尺寸加上所查得的加工余量值。2)毛坯的尺寸公差根据表3.1及其所确定的尺寸公差,可以画出泵体的毛坯图,如图3.3所示。图3.3泵体零件的毛坯图3.4工序设计3.4.1 工艺装备的选择工艺装备的选择主要包括机床和刀具的选择。工序号设备工 艺 装 备工序1X62卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序2X62卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序3X62卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序4X62卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序5镗床镗刀、内径千分尺、专用夹具工序6Z525组合钻床麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具工序7Z525组合钻床平底锪钻、游标卡尺、专用夹具工序8Z525组合钻床麻花钻、游标卡尺、专用夹具工序9Z525组合钻床带导柱直柄平底锪钻、游标卡尺、专用夹具工序10Z525组合钻床麻花钻、细柄机用丝锥、卡尺、专用夹具工序11Z525组合钻床麻花钻、细柄机用丝锥、卡尺、专用夹具工序12Z525组合钻床麻花钻、机用丝锥、卡尺、专用夹具工序13车床CA6140车刀、卡尺、三爪卡盘工序14车床CA6140车刀、卡尺、三爪卡盘工序15清洗机工序16塞规、百分表、卡尺等3.4.2 确定工序尺寸确定工序尺寸一般的方法是,由加工表面的最后工序往前推算。最后工序尺寸及公差即是零件图规定的尺寸及公差。当无基准转换时,同一表面多次加工的工序尺寸只与工序(工步)的加工余量有关。当基准不重合时,工序尺寸应按工艺尺寸链解算。工序6的工序尺寸,孔15mm的精铰余量=0.05mm;粗铰余量=0.1mm,扩孔钻的余量=0.85mm。查表可依次确定各工步尺寸的加工精度等级为,精铰:IT7;粗铰:IT10;钻:IT12;根据上述结果,再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为,精铰:0.015mm;粗铰:0.058mm 钻:0.15mm。综上所述,该工序各工步的工序尺寸及公差分别为,精铰:mm;粗铰:,钻孔:mm.3.5 确定切削用量工序2 粗精铣泵体底面刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料: 齿数(1)粗铣铣削深度:每齿进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81,取机床主轴转速:, 式(2.1)实际铣削速度: 式(2.2)进给量: 式(2.3)工作台每分进给量: :根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81, 刀具切入长度: 式(2.4)取刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间: 式(2.5)(2)精铣泵体底面铣削深度:每齿进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81,取机床主轴转速,由式(2.1)有:, 实际铣削速度,由式(2.2)有:进给量,由式(2.3)有:工作台每分进给量: 刀具切入长度:精铣时 刀具切出长度:取走刀次数为1。机动时间,由式(2.5)有:工序3 :粗精铣泵体的右端面机床:铣床刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料: 齿数(1)粗铣铣削深度:每齿进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81,取机床主轴转速:, 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81,37被切削层长度:由毛坯尺寸可知刀具切入长度: 刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间: (2)精铣:铣削深度:每齿进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81,取机床主轴转速,由式(2.1)有:, 实际铣削速度,由式(2.2)有:进给量,由式(2.3)有:工作台每分进给量: 被切削层长度:由毛坯尺寸可知刀具切入长度:精铣时 刀具切出长度:取走刀次数为1。机动时间,由式(2.5)有: 工序4,粗精镗60H7的孔背吃刀量的确定 ap =3.45mm进给量的确定 查切削用量简明手册表1.4取f=0.75mm/r镗削速度的确定 查切削用量简明手册表1.11取v =63m/min 则镗削转速 n=1000v/3.14d =1000*63/(3.14*25.1) =799.35r/min查机械制造工艺设计简明手册表4.2-8取主轴转速800r/min则实际镗削速度v=3.14*800*25.1/1000=63m/min基本时间tj的计算: 按kr=15,查机械制造工艺设计简明手册表6.2-1中镗削基本时间计算公式为tj =Li/fn =(l+l1+l2+l3)/fn 式中l1=ap/tgkr+(23)=15.4mm加工到台阶L2=0查机械制造工艺设计简明手册表6.2-2 l3=5 tj =(32+15.4+0+5)/(0.75*800)=0.087min工序4,工位2半精镗背吃刀量的确定 ap =1.1mm进给量的确定 查切削用量简明手册表1.4取f=0.75mm/r镗削速度的确定 查切削用量简明手册表1.11取v =71m/min 则镗削转速 n=1000v/3.14d =1000*71/(3.14*29.8) =758.7r/min查机械制造工艺设计简明手册表4.2-8取主轴转速800r/min则实际镗削速度v=3.14*800*29.8/1000=74.85m/min基本时间tj的计算: 按kr=15,查机械制造工艺设计简明手册表6.2-1中镗削基本时间计算公式为tj =Li/fn =(l+l1+l2+l3)/fn 式中l1=ap/tgkr+(23)=6.6 mm加工到台阶L2=0查机械制造工艺设计简明手册表6.2-2 取l3=5 tj =(32+6.6+0+5)/(0.75*800)=0.07min工序4,工位3 精镗背吃刀量的确定 ap =0.3mm进给量的确定 查切削用量简明手册表1.4取f=0.75mm/r镗削速度的确定 查切削用量简明手册表1.11取v =80m/min 则镗削转速 n=1000v/3.14d =1000*80/(3.14*32) =796r/min查机械制造工艺设计简明手册表4.2-8取主轴转速800r/min则实际钻削速度v=3.14*800*32/1000=80m/min基本时间tj的计算: 按kr=15,查机械制造工艺设计简明手册表6.2-1中镗削基本时间计算公式为tj =Li/fn =(l+l1+l2+l3)/fn 式中l1=ap/tgkr+(23)=3.7 mm查机械制造工艺设计简明手册表6.2-2 取l3=5 tj =(32+3.7+0+5)/(0.75*800)=0.067min工序5 钻-粗铰-精铰15H7的孔(1)钻孔工步被吃刀量的确定 取ap=14.85mm。进给量的确定 由表5-22,选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。切削速度的计算 由表5-22,按工件材料为HT200的条件选取,切削速度v可取为22m/min。由公式n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=467.09r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=545r/min.再将此转速代入公式,可求出该工序的实际钻削速度v=nd/1000=25.67m/min. (2)粗铰工步被吃刀量的确定 取ap=0.1mm。进给量的确定 由表5-31,选取该工步的每转进给量f=0.80mm/r。切削速度的计算 由表5-31,切削速度v可取为2m/min。由公式n=1000v/d可求得该工序铰刀转速n=42.46 r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=97r/min.再将此转速代入公式,可求出该工序的实际切削速度v=nd/1000=4.57m/min. (3)精铰工步 被吃刀量的确定 取ap=0.05mm。 进给量的确定 由表5-31,选取该工步的每转进给量f=0.60mm/r。 切削速度的计算 由表5-31,切削速度v可取为6m/min。由公式n=1000v/d可求得该工序铰刀转速n=127.4 r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=140r/min.再将此转速代入公式,可求出该工序的实际切削速度v=nd/1000=6.594m/min.工序6 钻22的孔 切削深度:根据参考文献7机械加工工艺手册表查得:进给量,切削速度,机床主轴转速,由式(2.1)有:,取实际切削速度,由式(2.2)有:刀具切入长度,由式(2.8)有:刀具切出长度: 取加工基本时间,由式(2.5)有: 工序7,钻底座上两个9的孔 切削深度:根据参考文献7机械加工工艺手册表查得:进给量,切削速度,机床主轴转速,由式(2.1)有:,取实际切削速度,由式(2.2)有:刀具切入长度,由式(2.8)有:刀具切出长度: 取加工基本时间,由式(2.5)有:工序8 钻底座上两个20的孔 切削深度:根据参考文献7机械加工工艺手册表查得:进给量,切削速度,机床主轴转速,由式(2.1)有:,取实际切削速度,由式(2.2)有:刀具切入长度,由式(2.8)有:刀具切出长度: 取加工基本时间,由式(2.5)有: 工序9,6个M6T14的螺纹孔 切削深度:根据参考文献7机械加工工艺手册表查得:进给量,切削速度,机床主轴转速,由式(2.1)有:,取实际切削速度,由式(2.2)有:刀具切入长度,由式(2.8)有:刀具切出长度: 取加工基本时间,由式(2.5)有:工序10,3个M4T10的螺纹孔切削深度:根据参考文献7机械加工工艺手册表查得:进给量,切削速度,机床主轴转速,由式(2.1)有:,取实际切削速度,由式(2.2)有:刀具切入长度,由式(2.8)有:刀具切出长度: 取加工基本时间,由式(2.5)有: 工序11,2个G1/8的螺纹通孔切削深度:根据参考文献7机械加工工艺手册表查得:进给量,切削速度,机床主轴转速,由式(2.1)有:,取实际切削速度,由式(2.2)有:刀具切入长度,由式(2.8)有:刀具切出长度: 取加工基本时间,由式(2.5)有: 工序12 车7的斜面1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 944r/min与944r/min相近的机床转速为1000r/min。现选取=1000r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时, t=i ;其中l=96mm; =4mm; =0mm; t=i=0.125(min)工序13 车1X45倒角1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 787r/min与787r/min相近的机床转速为800r/min。现选取=800r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时, t=i ;其中l=41mm; =4mm; =0mm; t=i=0.07(min)3.6 泵体机械加工工艺及工序卡片 泵体机械加工工艺过程卡该过程见附录卡片第4章 钻床专用夹具的设计本零件除了端面的铣削、孔的 镗削加工,而左右两侧的连接通孔不易在通用夹具上完成。故需设计一个专用夹具来完成孔的加工。设计了一个钻15孔专用夹具,以更方便的加工产品。4.1钻床夹具设计要点钻床夹具的设计主要有以下三点:(1) 钻床夹具的类型 钻模的类型有五种,分别是固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式。这些类型有各种使用条件,可以根据实际情况以及各类型所适合的范围来选择,以确保更好的适应生产需要。(2) 钻套的选择 钻套的作用非常重要,是用来引导刀具以保证被加工孔的位置精度和提高工艺系统的刚度,所以钻套的选择,必须要结构简单,装夹方便等。(3) 钻模板的设计 钻模板用于安装钻套,并且保证钻套的精确位置。分为4种钻模板,每一种都有自己的缺点和优点,故在选择时要根据实际情况。4.2 定位元件的设计4.2.1定位基准的选择由零件图可得,钻孔的基准是下端面上端面,而上下端面已被粗铣、半精铣加工过了,故选择上端面以及上端面孔系为基准,加工孔。本工序加工工序图如图4.1所示。 图4.1钻孔工序图4.2.2定位元件的设计工件以一端面和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。两定位元件的设计准则可选用标准件,在别的方面为了使工件夹紧,夹紧装置必须要穿过两定位元件,故此定位元件有通孔的存在。定位夹具底板和销的结构如图4.2和4.3所示。 图4.2定位夹具底板三维结构示意图4.3短圆柱销三维结构示意图4.2.3定位误差的分析定位误差有基准位移误差和基准不重合误差。定位误差的计算: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。满足加工精度的要求,故此定位方案非常合理。4.3 夹紧装置的设计4.3.1 夹紧方案的确定钻床夹具的夹紧装置,本人选用的是手动夹紧装置,此工序采用自动夹紧装置比自动化夹紧装置更合适,更容易拆卸,所以设计自动夹紧装置。4.3.2 夹紧装置的设计4.3.2.1 夹紧力方向和作用点的确定本工序主要定位面为上端面,根据夹紧力方向原则,则夹紧力应朝向主要定位基准面,方向应垂直指向上端面,其方向和作用点如图4.1所示。4.3.2.2 夹紧力的计算 根据生产纲领的要求,需要大批量生产,为了提高生产效率,故采用液动夹紧方案。具体原理是采用液压缸推动杠杆的一端,使杠杆的另一端压在工件的表面,可根据对液压回路的设计来调整压紧力的大小,其压紧的主要作用是防止工件在钻孔过程中,切削力的作用下产生转动和震动。4.3.2.3 夹紧装置的设计如图4.4所示为夹紧装置的三维结构。此压板右侧液压缸上升和下降压紧和松开工件;若想取下工件,就卸荷液压油液压缸下降,松开工件,然后将工件取下,换上新的工件。图4.4钻床夹具夹紧机构示意图 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。4.4 夹具体的设计如何设计好夹具体,首先需要知道夹具上各种装置如何布置以及如何将夹具连接在机床上,只有知道了解这些,才可以设计出最佳的方案。本工序只有钻孔机床是普通的立式钻床,为保证钻孔精度需设计引导装置,故钻套的设计也是关键的,而钻套需要钻模板来放置,也需设计钻模板。由于使用的是平面定位,所以夹具体上需要有基面用来安装定位支承板,并根据实际情况的需要选择夹具体的厚度等。为了提高材料的利用率,夹具体可以被分成底座和定位板、挡销及钻模板等装置,如图4.5结构所示。图4.5钻床夹具体结构示意图4.5 引导装置的设计钻床是普通的立式钻床,选择固定钻模板,需要设计钻套来引导刀具进行加工,保证被加工孔的精度。因本工序只有单一的钻孔工序,故选用的是快换钻套(如图4.6所示),结构简单,钻孔精度高。图4.6快换钻套三维结构示意图4.6 夹具操作说明钻床夹具的装配图和三维图如图4.7和4.8所示。 图4.7钻床夹具装配图 图4.8钻床夹具三维造型该钻床夹具的操作安装非常简要。液压缸启动工件夹紧,以方便加工。待工件加工好之后,关闭液压缸,按要求取下工件,之后可以放入下一工件进行再次加工。因为此工序只有钻孔,故选择固定钻模板,方便简单精度高。致谢在这次设计中,我明确设计目的,综合应用了所学专业知识,培养了自主将理论与实际结合起来锻炼了自己分析实际问题、解决问题的能力,在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺和工序安排的问题,设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备。在本次课程设计中,我参考了很多文献,在获取我所要的知识的同时又学到了很多其它方面的知识。由于这次设计全部的图纸都是用电脑绘制,因此,我的制图能力又有了一定的提高,而且在设计的过程中,我运用了三维软件把我所设计的专用夹具的三维模型做了出来,并做了运动过程的仿真。然而设计过程中,我也遇到了很多的困难,出现过很多的错误,但是这并没有影响到我学习知识的积极性。经过这次课程设计,我对自己更有了信心。我相信一切问题都会有解决的办法,同时通过这次设计为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。在本次课程设计过程中,我的指导老师给了我很大的帮助,在各个环节都给予我理论的指导,在这里我要感谢我的指导老师。参考文献1杨叔子.机械加工工艺师手册M. 北京:机械工业出版社,20002李云.机械制造及设备指导手册M.北京:机械工业出版社,1997.83薛源顺.机床卡具设计M.北京:机械工业出版社,20004崇凯.机械制造技术基础课程设计指南M.化学工业出版社,2006.125周开勤.机械零件手册M.高等教育出版社,19946大连组合机床研究所.组合机床设计M.机械工业出版社,19787邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程M. 机械工业出版社,200.88孟少农.机械加工工艺手册M.北京:机械工业出版社,1991.99李庆寿.机床夹具设计M.北京:机械工业出版社,198410于骏一.机械制造技术基础M.北京:机械工业出版社,200011顾崇衡.机械制造工艺学M.陕西科学出版社,199512赵家奇.机械制造工艺学课程设计指导书2版M.北京:机械工业出版社,2000.1013陶崇德.葛鸿翰.机床夹具设计.第二版M.上海:上海科技技术出版社,198914黄健求.机械制造技术基础.M. 机械工业出版社,200515哈尔滨工业大学.机床夹具设计M.上海科学技术出版社,1990
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