机油泵传动轴支架 机械加工工艺课程及钻3-φ11孔工装夹具设计

全套设计资料QQ529358737第1页共24页目录前言2一、零件的分析311零件的作用312零件的工艺分析3二、工艺规程设计521确定毛坯的制造形式522基面的选择523制定工艺路线624机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定825确定切削用量及基本工时10三夹具设计1731定位方案的选定1832夹具夹紧装置的确定18321夹紧力的方向和作用点的确定18322夹紧力大小的估算1933夹紧机构及元件的选择2134夹具体上排屑措施的确定23主要参考文献24全套设计资料QQ529358737第2页共24页前言机械制造工艺学课程设计是我们融会贯通大学所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。加Q529358737，零件图、毛坯图、夹具装配图、夹具体图、工艺卡、工序卡、说明书一套。全套设计资料QQ529358737第3页共24页一、零件的分析11零件的作用如下图所示，题目所给定的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。全套设计资料QQ529358737第4页共24页12零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,01723MM。其中，主要加工表面0253H7为A基准面。2以2沉孔1090为中心的加工表面0158这一组加工表面包括2沉孔1090，MM,0158H7105MM,223005MM，11轴线的位移度不大于R025。60这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是（1）32H7轴线对A面的不平行度在100长度上不大于001（2）32H7轴线对BB面的不垂直度100长度上不大于005（3）32H7轴线和一个距离54012MM。0158H7全套设计资料QQ529358737第5页共24页由以上分析可知，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。二、工艺规程设计21确定毛坯的制造形式零件材料为HT1533，灰铸铁抗拉强度不低于150MPA，抗弯强度不低于330MPA，根据材料性质，因此应该选用铸件，由于该零件年产量为5000件，已达大批生产的的水平，而且零件的轮廓尺寸也不大，故可铸造成型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。全套设计资料QQ529358737第6页共24页22基面的选择基面选择是工艺规程设计中德重要工作之一，基面选择得正确与否，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于一般的支架类零件而言，以支架底面的相对面作为粗基准是完全合理的。但对于本零件来说，如果以支架底面的相对面作为粗基准，则可能造成BB面基准无法保证，因此，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准）现选取以下图所示C面为粗基准。选取C面为粗基准，利用四块压板压紧中间的筋板，不完全定位以消除和。为下一步加工打下基础。（2）精基准的选择。主要考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。23制定工艺路线制定加工工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。全套设计资料QQ529358737第7页共24页面A、B、C、D、E即为上图所示面，以下不再说明。1工艺路线方案一工序1铣A面工序2钻311MM孔工序3钻、扩、铰孔28MM，并锪倒角145工序4铣32MMD向端面工序5钻、扩、铰孔32MM，并锪倒角1545工序6铣32MMC向端面，并锪倒角1545工序7钻30方向11MM孔工序8检验2工艺路线方案二工序1铣32MMD向端面工序2钻、扩、铰孔32MM，并锪倒角1545工序3铣32MMC向端面，并锪倒角1545工序4铣A面工序5钻311MM孔工序6钻、扩、铰孔28MM，并锪倒角145工序7钻30方向11MM孔工序8检验3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于方案一先以E面为基准直接加工出A面，然后以A面为基准进行311MM和28MM的加工，然后再处理C、D面和32MM孔；而方案二刚好相反，先处理C、D面和32MM孔，再加工A面和311MM和28MM，两相比较可以看出，方案一工序非常集中，定位、加工和装夹都非常方便，但方案一无法保证与BB面的相关尺寸的精度，即全套设计资料QQ529358737第8页共24页MM和MM。在方案二中，与BB面的相关尺寸的精度得到保证，105260但54012MM和32H7轴线对A面的不平行度在100长度上不大于001，32H7轴线对BB面的不垂直度100长度上不大于005，平行度和垂直度又难以保证，因此这两个方案都不太合适，综合考虑，虽然图纸并未要求对C面和D面进行加工，但加工C面和D面有利于保证垂直度和平行度，而且C、D面的加工量并不大，因此修改加工工艺如下工序1铣D面工序2铣32MMD向端面工序3钻、扩、铰孔32MM，并锪倒角1545工序4铣C面工序5铣32MMC向端面，并锪倒角1545工序6铣A面工序7钻311MM孔工序8钻、扩、铰孔28MM，并锪倒角145工序9钻30方向11MM孔工序10检验以上方案大致看起来还是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，主要表现在工序5和工序6之间的衔接上，主要是难以保证32H7轴线对BB面的不垂直度100长度上不大于005和32H7轴线对A面的不平行度在100长度上不大于001，对于平行度，保证在加工时，A面和32孔工序相邻不更换夹具即可，当不平行度符合要求，加工垂直度时，只要要保证A面和C、D面的不垂直度100长度上不大于004，就能保证32H7轴线对BB面的不垂直度100长度上不大于005，这样就将32H7轴线对BB面的不垂直度转化为A面对C、D面的垂直度，保证了加工要求，同时也兼顾了装夹方便和工序集中。因此，最后确定的加工工艺路线确定如下工序1粗精铣A面工序2钻311MM孔工序3钻、扩、铰孔28MM，并锪倒角145全套设计资料QQ529358737第9页共24页工序4铣32MMCD向端面工序5钻、扩、铰孔32MM，并锪倒角1545工序6钻30方向11MM孔工序7铣斜端面保证30工序8检验以上工艺过程详见机械加工工艺卡片。24机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“机油泵传动轴支架”零件材料为HTHT1533，硬度硬度为HB163229，毛坯重量约为5KG，生产类型为大批生产，采用铸造灰铸铁毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别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厚度55MM考虑到32MM孔端面的加工方便性，故将32MM孔端铸造高度跟C、D面平齐，这样便于装夹和加工，厚度方向的余量查工艺手册表2225，其余量值为2025MM，现取2MM。故厚度毛坯值为59MM232MM孔考虑到铸模的简单方便，将32MM孔铸成实心，孔钻扩铰出。钻孔30MM扩孔317MM铰孔MM0253H73A面和A面上311MM孔及28MM孔按照工艺手册表2225，加工面其余量值为2025MM，考虑到A面要进行粗铣和精铣两道工序，故取加工量为25MM。钻孔7MM扩孔77MM铰孔MM0158H7430方向11MM孔全套设计资料QQ529358737第10页共24页由上可知，此处铸成实心，不用考虑留加工量。按照工艺手册表2225，取加工精度F2，铸件复杂系数S3，铸件重5KG,则单边加工余量为2030MM，取为25MM，铸件的公差按工艺手册表2214，材质系数取M1，复杂系数S3，则铸件的偏差为MM。1205铣削公差现规定本工序（粗铣）的加工精度为IT11级，因此可知本工序加工公差为005MM入体方向。由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。A面分两次加工，因此加工余量和工序间余量及公差分布图如下由图可知毛坯名义尺寸98332510083MM毛坯最大尺寸100831210203MM毛坯最小尺寸100830610023MM粗铣后最大尺寸9833019893MM粗铣后最小尺寸98330059828MM25确定切削用量及基本工时工序1粗铣A面，留精加工量05MM。本工序采用计算法确定切削用量。1加工条件工件材料HT1533正火，铸件加工要求粗铣A面，留精加工量05MM切削速度参考有关手册，确定V045M/S即27M/MIN全套设计资料QQ529358737第11页共24页采用高速钢镶齿三面刃铣刀，225MM，齿数Z20。则WD10V2738/MIN5SWNR现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4239），取375R/MIN，故实际切削速度为WN25376/IN100WDNV当375R/MIN时，工作台的每分钟进给量应为WNMF0082037560MM/MINMFZWN查机床说明书，刚好有60MM/MIN，故直接选用该值。MF切削工时由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程250MM，则机动工时为250417IN6MTF精铣A面切削速度参考有关手册，确定V045M/S即27M/MIN采用高速钢镶齿三面刃铣刀，225MM，齿数Z20。则WD10V2738/MIN5SWNR现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4239），取375R/MIN，故实际切削速度为WN25376/IN100WDNV当375R/MIN时，工作台的每分钟进给量应为WNMF0082037560MM/MINMFZW查机床说明书，刚好有60MM/MIN，故直接选用该值。MF切削工时铣刀的行程250225MM，则机动工时为47592IN60MTF工序2钻311MM孔全套设计资料QQ529358737第12页共24页确定进给量根据切削手册表27，当钢的800MPA，11MM时，FB0D039047MM/R。由于本零件在加工11MM孔时属于低刚度零件，故进给量F应乘系数075，则（039047）075029035MM/RF根据Z535机床说明书，现取025MM/R。F切削速度根据切削手册表213及表214，查得切削速度V18M/MIN。所以10V1829/MIN5SWNRD根据机床说明书，取195R/MIN，故实际切削速度为25193/IN100WDV切削工时L123MM36MM3674MIN19502MWLTNF工序3钻、扩、铰孔28MM，并锪倒角1451钻孔7MM确定进给量根据切削手册表27，当钢的800MPA，7MMFB0D时，039047MM/R。由于本零件在加工7MM孔时属于低刚度零件，故进给F量应乘系数075，则（039047）075029035MM/RF根据Z535机床说明书，现取025MM/R。F切削速度根据切削手册表213及表214，查得切削速度V18M/MIN。所以10V1829/MIN5SWNRD根据机床说明书，取195R/MIN，故实际切削速度为25193/IN100WDV切削工时L122MM24MM2459MIN190MWLTNF全套设计资料QQ529358737第13页共24页2扩孔77MM采用刀具77MM专用扩孔钻进给量（1218）（1218）0650750585087MM/RFF钻（切削手册表210）查机床说明书，取057MM/R。F11264/MIN23VV钻则机床主轴转速为N51634R/MIN，并按机床说明书取68R/MINWN实际切削速度为3789/I100WDNV切削工时L24MM2456MIN807MWLTNF3铰孔MM150H采用刀具MM专用铰孔钻。15087进给量（0912）07063084MM/R（切削手册表210）F查机床说明书，取072MM/R。F机床主轴转速取N68R/MIN，则其切削速度V826M/MIN机动工时L24MM2459MIN6807MWLTNF4锪倒角145采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同68R/MINWN手动进给。工序4铣32MMCD向端面切削速度参考有关手册，确定V045M/S即27M/MIN全套设计资料QQ529358737第14页共24页采用高速钢镶齿三面刃铣刀，45MM，齿数Z20。则WD10V27190/MIN45SWNR现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4239），取375R/MIN，故实际切削速度为WN4537/IN100WDNV当375R/MIN时，工作台的每分钟进给量应为WNMF0082037560MM/MINMFZWN查机床说明书，刚好有60MM/MIN，故直接选用该值。MF切削工时利用作图法，可得出铣刀的行程250225MM，则机动工时为425708IN6MTF工序5钻、扩、铰孔32MM，并锪倒角15451钻孔30MM确定进给量根据切削手册表27，当钢的800MPA，30MMFB0D时，039047MM/R。由于本零件在加工30MM孔时属于低刚度零件，故进F给量应乘系数075，则（039047）075029035MM/RF根据Z535机床说明书，现取025MM/R。F切削速度根据切削手册表213及表214，查得切削速度V18M/MIN。所以10V1829/MIN5SWNRD根据机床说明书，取195R/MIN，故实际切削速度为N13/IN100WV切削工时L54MM541MIN902MWLTNF全套设计资料QQ529358737第15页共24页2扩孔317MM采用刀具317MM专用扩孔钻进给量（1218）（1218）0650750585087MM/RFF钻（切削手册表210）查机床说明书，取057MM/R。F11264/MIN23VV钻则机床主轴转速为N51634R/MIN，并按机床说明书取68R/MINW实际切削速度为3789/IN100WDNV切削工时L54MM5439MIN6807MWLTNF3铰孔MM2H采用刀具MM专用铰孔钻。053进给量（0912）07063084MM/R（切削手册表210）F查机床说明书，取072MM/R。F机床主轴转速取N68R/MIN，则其切削速度V826M/MIN机动工时L54MM5410MIN6872MWLTNF4锪倒角1545采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同68R/MINWN手动进给。工序6钻30方向11MM孔确定进给量根据切削手册表27，当钢的800MPA，7MM时，FB0D039047MM/R。由于本零件在加工7MM孔时属于低刚度零件，故进给量应F乘系数075，则全套设计资料QQ529358737第16页共24页（039047）075029035MM/RF根据Z535机床说明书，现取025MM/R。F切削速度根据切削手册表213及表214，查得切削速度V18M/MIN。所以10V1829/MIN5SWNRD根据机床说明书，取195R/MIN，故实际切削速度为25193/IN100WDV切削工时L10MM2MIN1950MWLTNF工序6铣斜面切削速度参考有关手册，确定V045M/S即27M/MIN采用高速钢镶齿三面刃铣刀，225MM，齿数Z20。则WD10V2738/MIN5SWNR现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4239），取375R/MIN，故实际切削速度为WN25376/IN100WDNV当375R/MIN时，工作台的每分钟进给量应为WNMF0082037560MM/MINMFZWN查机床说明书，刚好有60MM/MIN，故直接选用该值。MF切削工时利用作图法，可得出铣刀的行程250225MM，则机动工时为425708IN6MTF全套设计资料QQ529358737第17页共24页三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全套设计资料QQ529358737第18页共24页的位置精度由夹具保证，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。全套设计资料QQ529358737第19页共24页排屑方便切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。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。31定位方案的选定该零件的定位方案我选择的是底面与侧面的定位方式。这种定位方式在箱体、杠杆、盖板等类零件的加工中用的很广。工件的定位面一般是加工过的精基面。32夹具夹紧装置的确定321夹紧力的方向和作用点的确定1夹紧力的方向，主要夹紧力的方向一般应垂直于主要定位基准，当夹紧力和切削力，重力同方向时，需要的夹紧力最小；完全利用摩擦力来克服切削力和重力时，所需的夹紧力最大。因此本设计的夹紧力方向应正好和重力方向平行。2夹紧力的作用点，夹紧力的作用点应在支承点上，或在几个支承点所组成的平面内。在多点夹紧时，如果平紧点在支承面之外，应采用联动夹紧机构，以保证各点的夹紧力同时均匀地作用到工件上。夹紧力的作用点应选在工件刚性最好的部位，否则应设置辅助支承，夹紧力的作用点应靠近切削部位。3夹紧力的大小，夹紧力的大小应根据所需夹紧力最大时的加工位置来决定，并分析此时受力情况，然后进行计算。为了安全应将计算值的安全系数一般取全套设计资料QQ529358737第20页共24页23作为所需要的夹紧力。322夹紧力大小的估算加工过程中，工件受到切屑力、离心力、惯性力及重力的作用。理论上，夹紧力的作用应与上述力的作用平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。估算时应找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力。由机床夹具设计手册上提供的公式KW式中实际所需夹紧力（N）；在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力（N）；K安全系数。安全系数K可按下式计算0123456取1215K30K435061则2510310304K确定W全套设计资料QQ529358737第21页共24页根据机床夹具设计手册P32表123刀具材料为硬质合金PZ902TS075KP；PY530T09S075KP；PX451TS04KP；式中，PZ圆周切削分力（N）；PY径向切削分力（N）；PX轴向切削分力（N）；S每转进给量（MM）；T切削深度（MM）；PMPPKK考虑工件材料机械性能的系数；考虑刀具几何参数的系数。PP查表124，得，KM