机械制造技术课程设计泵体加工工艺及镗Φ孔夹具设计全套图纸

1、XX大学课程设计课 题：泵体加工工艺及夹具设计专 题：专 业： 机械制造及自动化学 生 姓 名： 班 级： 学 号： 指 导 教 师： 完 成 时 间： 摘 要本设计是基于泵体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。泵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要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。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序

2、外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高。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；全套图纸，加153893706ABSTRACTThe design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system.

3、 In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy.

4、Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole loc

5、ation hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations wer

6、e selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.Key words: Angle gear seat parts; f

7、ixture;目 录摘 要IIABSTRACTIII第一章 加工工艺规程设计11.1 零件的分析11.1.1 零件的作用11.1.2 零件的工艺分析11.2 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21.2.1 孔和平面的加工顺序21.2.2 孔系加工方案选择21.3 泵体加工定位基准的选择31.3.1 粗基准的选择31.3.2 精基准的选择31.4 泵体加工主要工序安排31.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定61.6确定切削用量及基本工时（机动时间）71.7 时间定额计算及生产安排16第2章 镗41孔夹具的设计202.1 问题的指出202.2 定位机构20“一面两销”定位方

8、式计算及选择20切削夹紧力的计算202.3定位误差分析222.4 零、部件的设计与选用23定位销选用23夹紧装置的选用232.5 夹具设计及操作的简要说明24结 论25参考文献26致谢28第一章 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1 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

9、工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。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：结合面的铣削加工；2-4定位销孔，4-9通孔，其中结合面有表面粗糙度要求为定位销孔的粗糙度为，通孔的粗糙度为。（2）以端盖面为主要加工平面的加工面。这一组加工表面包括：端盖面的铣削加工、13孔，13孔粗糙度为。（3）以的支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：的支承孔。支承孔粗糙度为。（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

10、平面及孔系。一般来说，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泵体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工泵体上的基准平面，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靠夹紧牢固，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

11、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确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下，应选择价格最底的机床。根据泵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镗模法镗孔较为适宜。（1）用坐标法镗孔在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却

12、能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔，需要将泵体孔系尺寸及公差换算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镗孔。（2）用镗模法镗孔在大批量生产中，泵体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗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。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原

13、因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。1.3 泵体加工定位基准的选择1.3.1 粗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，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与

14、箱壁的相对位置。1.3.2 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一的基准定位。从泵体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，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，但因为它与泵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生产的零件，一般总是

15、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

16、承孔用可胀心轴定位来加工端面，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。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。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。根据以上分析过程，现将泵体加工工艺路线确定如下：工艺路线一：1、铸造2、时效处理3、铣90mm端面，表面粗糙度Ra值为3.2um4、铣26mm端面，保证尺寸,表面粗糙度Ra值为3.2um5、钻铰孔13mm，表面粗糙度Ra值为5um 6、车52台阶及相关凸台面7、钻铰2-

17、4孔，钻4-9 mm孔8、粗镗孔41至40精镗孔至要求尺寸419、终检10、清洗入库工艺路线二：1、铸造2、时效处理3、铣90mm端面，表面粗糙度Ra值为3.2um4、粗镗孔41至40精镗孔至要求尺寸415、铣26mm端面，保证尺寸,表面粗糙度Ra值为3.2um6、钻铰孔13mm，表面粗糙度Ra值为5um 7、车52台阶及相关凸台面8、钻铰2-4孔，钻4-9 mm孔9、终检10、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、下两平

18、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了，这样导致铣削加工定位基准不足，特别镗孔工序。综合选择方案一：1、铸造2、时效处理3、铣90mm端面，表面粗糙度Ra值为3.2um4、铣26mm端面，保证尺寸,表面粗糙度Ra值为3.2um5、钻铰孔13mm，表面粗糙度Ra值为5um 6、车52台阶及相关凸台面7、钻铰2-4孔，钻4-9 mm孔8、粗镗孔41至40精镗孔至要求尺寸419、终检10、清洗入库1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (1)毛坯种类的选择零件机

19、械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为HT200、生产类型为批量生产、结构形状很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择铸造成型。(2)确定毛坯的加工余量根据毛坯制造方法采用的砂型铸造机器造型，查取机械制造工艺设计简明手册表2.2-5，成批生产的铸件机械加工余量等级取尺寸公差等级CT8-10，加工余量等级H，再查取表2.2-1、2.2-4，根据加工去除材料的加工表面的基本尺寸，查得上平面的加工余量为3mm。 “泵体”零件材料采用灰铸铁制造。材料为HT200，硬度HB为170241，生产类型

20、为大批量生产，采用铸造毛坯。（1）结合面的加工余量。根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表。其余量值规定为，现取。表粗铣平面时厚度偏差取。精铣：参照机械加工工艺手册表，其余量值规定为。（2）端盖面的加工余量。根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表。其余量值规定为，现取。表粗铣平面时厚度偏差取。精铣：参照机械加工工艺手册表，其余量值规定为。（4）结合面2-4定位销孔，4-9通孔毛坯为实心，不冲孔（5）前后端面加工余量。根据工艺要求，前后端面分为粗铣、精铣加工。各工序余量如下：粗铣：参照机械加工

21、工艺手册第1卷表，其加工余量规定为，现取。铸件毛坯的基本尺寸为，根据机械加工工艺手册表，铸件尺寸公差等级选用CT7。再查表可得铸件尺寸公差为。1.6确定切削用量及基本工时（机动时间）工序1、工序2无切削加工，无需计算工序3：铣90mm端面，表面粗糙度Ra值为3.2um（1）粗铣铣90mm端面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。查参考文献7表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献7表3034，取。机床主轴转速： （2.1）式

22、中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,（2）精铣铣90mm端面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献7表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（1.3）有：工作台每分进给量： 粗铣的切削工时被切削

23、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：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣的切削工时被切削层长度：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：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间铣下平面的总工时为：t=+=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min工序4：铣削铣26mm端面，保证尺寸,表面粗糙度Ra值为3.2um工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数10（1）粗铣铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表，取铣削速度：参照机械加工工

24、艺手册表，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,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：根据机械加工工艺手册表，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：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： 本工序机动时间工序5：钻铰孔13mm，表面粗糙度Ra值为5um 先钻定位孔底孔9切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表，取切削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速

25、：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：铰13定位销孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表，扩盲孔取切削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工序6、粗镗孔41至40,精镗孔至要求尺寸41机床：镗床T68刀具：高速钢刀具(2)半精镗41的支承孔1）粗镗41孔进给量：根据参考文献3表2.466，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.445，取。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.141，取实际切削速度：工作台每分钟进给量

26、： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：2）半精镗41孔粗加工后单边余量Z=0.4mm，一次镗去全部余量， ，精镗后孔径进给量：根据参考文献3表2.466，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.445，取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1441，取实际切削速度： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时工序9、钻结合面上各通孔，螺纹孔底孔，并攻丝螺纹孔（1） 钻M14X6H螺孔底孔机床：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。（

27、1）钻孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表，取切削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：工序10、钻端盖面上各通孔，螺纹孔底孔，并攻丝螺纹孔机床：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。（2） 钻M14X6H螺孔底孔机床：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：进给量：根据机械加工工艺手册表，取切削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动

28、时间：由以上计算过程可知：本工序机动时间（2）M14-6H螺孔攻丝进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： （盲孔）走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间：工序11、钻铰2-4孔，钻4-9 mm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。钻铰2-4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：进给量：根据机械加工工艺手册表，取切削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切

29、削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：由以上计算过程可知：本工序机动时间钻4-9 mm孔进给量：根据机械加工工艺手册表，取切削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： （盲孔）走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间：1.7 时间定额计算及生产安排假设该零件年产量为10万件。一年以240个工作日计算，每天的产量应不低于417件。设每天的产量为420件。再以每天8小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于1.14min。参照机械加工工艺手册表，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计

30、算公式为： （大量生产时）因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为：其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间） 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值工序：粗、精铣结合面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表，单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， 即能满足生产要求工序：钻结合面孔、铰定位孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表，取工步

31、辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序：粗铣两侧面及凸台机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序：钻侧面孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序：粗铣端面机动时间：辅助时间

32、：参照机械加工工艺手册表，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序：铣端面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序：粗镗端面支承孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表，单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工

33、。当布置两台机床时，即能满足生产要求工序：精镗支承孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表，单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， 即能满足生产要求因此布置一台机床即能满足生产要求。第2章 镗41孔夹具的设计2.1 问题的指出利用本夹具主要用来加工孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。由零件图可知：在对孔进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，底面孔进行了钻、铰加工。2.2 定位机构2.2.1“一面两销”定位方式计算及选择机械加工工艺装备设计包括机床专用夹具、专用刀具、专用量具和专用辅具的设计。工艺装