箱体零件的加工工艺及工艺装备设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上学院毕 业 设 计 (论 文)专 业 班 级 学生姓名 学 号 课 题 箱体零件的加工工艺及工艺装备设计 指导教师 2009 年 6 月 10 日摘 要本次毕业设计以齿轮泵箱盖为设计对象，主要设计任务有两项：第一项齿轮泵箱盖零件加工工艺规程的设计；第二项是齿轮泵箱盖零件的工装夹具的设计。在箱盖零件加工工艺规程的设计中，首先对零件进行分析，根据零件的材料，生产纲领及其它来确定毛坯的制造形式；其次进行加工基面的选择与工艺路线的制订；最后进行加工余量、工序尺寸及切削用量等的计算与确定。在工装夹具部分的设计中，首先是定位基准的选择，根据各自工序的不同特点来进行定位基准的选择；

2、其次进行切削力及夹紧力的计算；最后进行误差分析。关键词: 工艺规程 定位 夹具目录 箱体零件的加工工艺及工艺装备设计1绪论毕业设计对于每一位即将进入社会工作的大学生来说都是一件非常重要的事，它对我们以后走上工作岗位很有帮助。对于我们机械专业的学生，经过四年的学习，具有部分专业上的理论知识，而现在正是一次检验，所以我以齿轮泵箱盖零件为例，对它的加工工艺过程和夹具进行设计。它可以把以前所学的知识加以综合运用，起到巩固学到的知识的作用，从而提高分析，解决问题的能力。所以，认真的完成毕业设计对于我们每一位大学生是很具有十分重要的意义。机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量，机械加工余量的大小，不仅影

3、响机械零件的毛坯尺寸，而且也影响工艺装备的尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择，加工工时的多少。因此，正确的确定机械加工余量，对于节约金属材料，降低刀具损耗，减少工时，从而降低产品制造成本，保证加工质量具有十分重要的意义。夹具是一种装夹工件的工艺装备俄，它的主要功用是实现工件的定位和夹紧，使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证工件的加工精度。分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。专用夹具的设计是为了特殊加工工序的技术要求的加工。而机械加工夹具的设计也是此次设计的一个重点。本次毕业设计以齿轮泵箱盖为设计对象，主要设计任务有两项：第一项箱盖零件加工工艺规程的设计；第二项是

4、箱盖零件的工装夹具的设计。在箱盖零件加工工艺规程的设计中，首先对零件进行分析，根据零件的材料，生产纲领及其它我来确定毛坯的制造形式，其次进行加工基面的选择与工艺路线的制订，最后进行加工余量、工序尺寸及切削用量等的计算与确定。在工艺夹具部分的设计中，首先是定位基准的选择，根据各自工序的不同特点来进行定位基准的选择，其次进行切削力及夹紧力的计算，最后进行误差分析。2工艺设计说明2.1零件分析2.1.1零件的作用其主要作用是保证对箱体起密封作用，使箱体在工作时不致让油液渗漏；同时可解决齿轮泵的困油现象,通常在泵盖上开设对称的卸荷槽,或向低压侧方向开设不对称卸荷槽,吸液侧采用锥形卸荷槽,排液侧为矩形卸

5、荷槽,卸荷槽的深度也比液压工业中所用的齿轮泵要深。 2.1.2零件的工艺分析齿轮泵箱盖的加工表面包括：孔和孔，以及与两轴孔相垂直的上结合加工平面，还有在该平面上的5-M6螺孔及两销轴孔（配做）。可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工其他表面，并且各加工表面之间有一定的位置要求，主要是：两轴孔的外端面对上结合加工面的垂直度为0.05；同时两轴孔的平行度要求为 0.04。由以上分析可知，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工其他表面，并且保证它们之间的位置精度要求。齿轮泵箱盖零件图2.2工艺规程设计2.2.1确定毛坯的制造形式箱盖零件的材料一般用灰口铸铁，常用的牌号有HT100HT

6、400。本零件选用HT200。  毛坯为铸铁件，其铸造方法视铸件精度和生产批量而定。单件小批生产多用木模手工造型，毛坯精度低，加工余量大。有时也采用钢板焊接方式。大批生产常用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。本设计中的箱盖应用范围广，生产类型属于大批生产，同时零件的材料为灰铸铁，采用在铸磨中铸造毛坯。  为了消除铸造时形成的内应力，减少变形，保证其加工精度的稳定性，毛坯铸造后要安排人工时效处理。并且在粗加工后多加一次人工时效处理，以消除粗加工造成的内应力，进一步提高加工精度的稳定性。2.2.2基面的选择基面选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择得正确与合

7、理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程会问题百出，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。在选择定位基准时，主要要考虑以下几个方面的要求：(1)保证加工面和不加工面之间的正确位置。(2)保证加工面和待加工面之间的正确位置，使得待加工面加工时余量小而均匀。(3)提高加工面与定位基准面之间的位置精度。(4)装夹方便、定位可靠、夹具结构简单。粗基面的选择原则与精基面的选择原则如下：1.粗基准的选择 余量均匀原则在很多工件上有一些重要的表面，加工这些表面时希望它们被切去均匀的余量。余量均匀原则加工时的切削力和工艺系统的弹性变形也就比较均匀，不易发生振动，同时能保留毛坯制造时获得

8、的较好的表面力学性能，有利于获得规定的形状精度和表面粗糙度。在开始加工时就应当选择这些要求加工余量均匀的重要表面为粗基准，以保证加工面与定位基准面之间有一正确的位置，在以后加工该表面时，余量就能均匀。保证不加工面位置正确的原则工件上若有一些不加工的表面，它们与加工面之间也要求有一个正确的位置关系，这些位置关系有时并不直接标注在图样上，但是经过分析从图面上可以看出来，如果不注意它们，将会影响到零件的美观甚至零件的使用性能。例如零件外形上的对称、孔的壁厚均匀、箱体零件内腔尺寸等都是这方面常见的例子。用不加工面作为粗基准，就是保证不加工面与加工面之间的位置比较正确。粗基准只能有效使用一次的原则因为粗

9、基准本身都是未经机械加工的毛坯表面，其精度和表面粗糙度都较差，如果在某一个或几个自由度上重复使用粗基准，则不能保证两次装夹的工件与机床、刀具的相对位置一致，因而使得两次装夹加工出来的表面之间位置度降低。2.精基准的选择基准重合原则应当尽量使定位基准与设计基准重合，以避免基准不重合而引起的定位误差。必须注意，基准重合原则是针对一个工序的主要加工要求而言的。当工序中加工要求较多时，对于其它的加工要求并不一定都要基准重合的，这时应当根据保证这些加工要求必须限制的自由度，找出相应的定位基准，并对基准不重合误差进行进行分析和计算，使之符合加工要求才行。基准统一原则在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几

10、道工序中尽可能采用同一个定位基准来定位，称为基准统一原则。采用基准统一原则，可以简化夹具的设计和制造工作，减少工件在加工过程中的翻转次数，在流水作业和自动化生产中应用十分广泛。应当指出，基准统一原则是针对整个工艺过程或几道工序而言的，对于其中某些工序或某些加工要求，常会带来基准不重合的问题，必须针对具体情况认真分析。便于装夹原则所选择的精基准应能保证定位准确可靠，夹紧机构简单，操作方便。注：上述定位基准选择原则在具体使用时常常有互相矛盾的地方，必须结合具体的生产条件进行分析，抓住主要矛盾，兼顾其它要求，灵活运用这些原则。在箱盖零件加工工艺过程中，箱盖的下表面是不加工的，以此表面为粗基准，满足加

11、工条件。2.2.3制定工艺路线由于生产类型为大批量，故采用万能机床配以专用夹具，并且尽量使工序集中起来提高生产率。除此之外，还应降低生产成本。(1)工艺路线方案一：工序1：粗铣箱盖上结合面，保证尺寸。工序2：粗铣17以及22二孔端面。工序3：钻、扩17和22两孔。工序4：铰17和22两孔。工序5：磨17和22两孔端面，保持尺寸不变。工序6：钻上结合平面五个5-M6螺纹底孔。工序7：钻上结合平面2锥销孔。工序8：精铰2锥销孔。工序9：攻螺纹5-M6。工序10：终检。(2)工艺路线方案二：工序1：钻、扩17和22两孔。工序2：铰17和22两孔。 工序3：粗铣17以及22二孔端面。 工序4：磨17和

12、22两孔端面，保持尺寸不变。工序5：钻上结合平面五个5-M6螺纹底孔。工序6：钻上结合平面2锥销孔。工序7：精铰2锥销孔。工序8：攻螺纹5-M6。工序9：粗铣箱盖上结合面，保证尺寸。工序10：终检。(3)工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：发案一是先加工箱盖的上结合平面以及两轴孔端面，然后再先后加工轴孔和螺纹孔以及两锥销孔；方案二则与其相反，先加工两轴孔，然后再以此两孔定位加工5-M6螺纹孔以及锥销孔，最后再加工箱盖的上结合平面和两轴孔端面。经比较可见，先加工上结合平面再先后加工轴孔和螺纹孔，这时的各尺寸精度较易保证，并且方案一中的工序1、2比方案2中的工序3、9减少了装夹次数，因

13、此本设计选择方案一较好，确定加工工艺路线如下：工序1：粗铣箱盖上结合面，保证尺寸，以箱盖的不加工底面为粗基准，选用XA6132型万能铣床和专用夹具加工。工序2：粗铣17以及22二孔端面，选用XA6132型万能铣床。工序3：钻、扩17和22两孔，选用Z525立式钻床加工。工序4：铰17和22两孔，选用Z525立式钻床及专用夹具加工。工序5：磨17和22两孔端面，保持尺寸不变，以17和22两孔定位，选用M7130平面磨床及通用夹具。工序6：钻上结合平面五个5-M6螺纹底孔，以17和22两孔定位，选用Z525立式钻床及通用夹具加工。工序7：钻上结合平面2锥销孔，以17和22两孔定位，选用Z525立式

14、钻床及通用夹具加工。工序8：精铰2锥销孔。工序9：攻螺纹5-M6。工序10：终检。由以上工艺路线可知，具体加工内容如工序1、2可以集中为一个工序，工序3、4可以集中为一个工序，工序6、7也可以集中为一个工序因此最终的加工工艺路线确定如下：工序1：粗铣箱盖上结合面以及两轴孔端面，保持尺寸，选用XA6132型万能铣床和专用夹具加工。工序2：钻、扩、铰17和22两孔，选用Z525立式钻床。工序3：磨17和22两孔端面，保持尺寸16，分别以17和22两孔定位，选用M7130平面磨床及通用夹具加工。 工序4：钻上结合平面五个5-M6螺纹底孔以及2锥销孔，以17和22两孔定位，选用Z525立式钻床及通用夹

15、具加工。工序5：精铰2锥销孔。工序6：攻螺纹5-M6。工序7：终检。以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。2.2.4机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定箱盖零件材料为灰铸铁，型号为HT200，硬度HBS为187255，毛坯重量约为6kg，生产类型为大批生产，采用在铸磨中铸造毛坯。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、工艺尺寸及毛坯尺寸如下：(1)轴孔。毛坯为实心。参照切削加工简明实用手册表8-21确定工序尺寸及余量为：钻孔：15 2Z=15扩孔：16.5 2Z=1.5铰孔： 2Z=0.5(2)轴孔。毛坯为实心。参照切削加工简明实用手册表8-21确定工

16、序尺寸及余量为：钻孔：20 2Z =20 扩孔：21.7 2Z=1.7 铰孔： 2Z=0.3 (3) 2锥销孔4。毛坯为实心。参照实用机械加工工艺手册表6-20得加工余量为：钻孔：3.9 2Z=3.9精铰：42Z=0.1(4)粗铣表面粗糙度为12.5的上结合加工平面。参照切削加工简明实用手册表8-30确定加工余量为：Z=1.0。(5)粗铣表面粗糙度为3.6的轴孔端面。参照切削加工简明实用手册表8-30确定加工余量为：Z=1.0。(6)磨表面粗糙度为3.6的轴孔端面。参照切削加工简明实用手册表8-21确定加工余量为：Z=0.3。由以上分析得出毛坯图如下：齿轮泵盖毛坯图2.2.5确定切削用量及基本

17、定时工序1：粗铣箱盖上结合面以及两轴孔端面。本工序采用计算法确定切削用量。(1)加工条件工件材料：HT200，硬度HBS为187255，铸造。加工要求：粗铣上结合平面，保持尺寸厚度，表面粗糙值为12.5；粗铣两轴孔端面，保持尺寸厚度，表面粗糙值为3.2。机床：XA6132型万能铣床。刀具：硬质合金端铣刀，材料为YG6，铣刀直径与被加工面的大小、夹具与工件的位置关系等有关，铣刀直径可根据下式计算确定 其中铣刀直径；铣削宽度。由机械加工工艺师手册表21-2，再根据铣削宽度=6，确定铣刀直径=80，齿数。 (2)计算切削用量齿（参考实用机械加工工艺手册表11-92）铣削速度：参考实用机械加工工艺手册

18、表11-94，确定=1.0m/s即60m/所以 现采用XA6132型万能铣床，根据机床说明书，取=235r/min，故实际铣削速度为；进给量：当时，(3)铣削工时： 其中工作铣削部分长度 切入行程长度 切出行程长度所以 工序2：钻、扩、铰17和22两孔。对于孔17：1、钻孔15(1)钻头及机床：采用高速钢麻花钻，直径，机床采用Z525立式钻床。(2)计算切削用量 进给量：根据切削加工简明实用手册表8-69查得进给量，根据Z525机床说明书，现取。切削速度：根据切削加工简明实用手册表8-71查得切削速度，即21。则根据机床说明书，取，故实际切削速度为钻削力：轴向力扭矩 切削功率：由以上计算结果与

19、机床允许值相比，均允许，确定采用切削用量：；。(3)切削工时：，；则2、扩孔16.5(1)采用刀具：采用16.5标准高速钢扩孔钻。(2)计算切削用量进给量：查机械加工工艺师手册表28-30，修正系数0.7，则按机床说明书取。切削速度：由机械加工工艺师手册表28-32得，再乘以修正系数0.88，（根据），则。所以根据机床说明书取，故实际切削速度为(3)切削工时：，；则3、铰17孔(1)铰刀和机床：17标准高速钢铰刀。(2)确定切削用量进给量：由机械加工工艺师手册表28-35得，按该表注4取小值。再根据机床说明书取。切削速度：由机械加工工艺师手册表28-38，再乘以修正系数，得。所以根据机床说明书

20、取，故实际切削速度为(3)切削工时：，；则对于孔221、钻孔：20(1)钻头及机床：采用高速钢麻花钻，直径，机床采用Z525立式钻。(2)计算切削用量 进给量：根据切削加工简明实用手册表8-69查得。根据Z525机床说明书，现取。切削速度：根据切削加工简明实用手册表8-71查得切削速度，即21。则根据机床说明书，取，故实际切削速度为钻削力：轴向力扭矩 切削功率：由以上计算结果与机床允许值相比，均允许，确定采用切削用量：；。(3)切削工时：，；则2、扩孔21.7(1)采用刀具：采用21.7标准高速钢扩孔钻。(2) 计算切削用量进给量：查机械加工工艺师手册表28-30，修正系数0.7，按机床说明书

21、取。切削速度：由机械加工工艺师手册表28-32，再乘以修正系数修正系数0.88，（根据），则。所以根据机床说明书取，故实际切削速度为(3)切削工时：，；则3、铰22孔(1)铰刀和机床：22标准高速钢铰刀；Z525型立式钻床。(2)确定切削用量进给量：由机械加工工艺师手册表28-35得，按该表注4取小值。根据机床说明书取。切削速度：由机械加工工艺师手册表28-38得，再乘以修正系数0.88，（根据）得。所以根据机床说明书取，故实际切削速度为(3)切削工时：，；则工序3：磨17和22两孔端面，保持尺寸不变。(1)选择砂轮。见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为：WA46KV6P其含义为：砂轮磨料为

22、白刚玉，粒度为46号，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为。(2)切削用量的选择。砂轮转速（见机床说明书），。轴向进给量（双行程） 工件速度 径向进给量双行程(3)切削工时。当加工一个表面时（见工艺手册表6.2-8）式中加工长度，=107；加工宽度，6；单边加工余量，0.5；系数，1.10；工作台移动速度()工作台往返一次砂轮轴向进给量()工作台往返一次砂轮径向进给量()则 当加工两端面时=工序4：钻上结合平面五个5-M6螺纹底孔以及2锥销孔。1、钻螺纹底孔(1)刀具及机床：采用标准高速钢麻花钻5和Z525立式钻床。(2)确定切削用量进给量：查机械加工工艺师手册表28-10

23、得： ，再乘以修正系数0.5得，按机床说明书，取=0.1。切削速度：根据机械加工工艺师手册表28-15：，修正系数，得，则按机床取，故实际切削速度为轴向力：根据机械加工工艺师手册表28-15，得=449，修正系数，则。转矩：根据机械加工工艺师手册表28-15，得，修正系数，则。切削功率:根据机械加工工艺师手册表28-15，得。校验机床功率： ，故切削用量可用。确定切削用量如下：，。(3)切削工时(5个孔) ，则2、钻2锥销孔(1)刀具：采用标准高速钢麻花钻3.9。(2)确定切削量进给量：查机械加工工艺师手册表28-10得=0.110.13，再乘以修正系数0.5并按机床说明书取。切削速度：查机械

24、加工工艺师手册表28-15得：，则按机床说明书取=1360，故实际切削速度为轴向力：根据机械加工工艺师手册表28-15，得=357，修正系数，则。转矩：根据机械加工工艺师手册表28-15，得，修正系数，则。切削功率:根据机械加工工艺师手册表28-15，得。校验机床功率： ，故切削用量可用。确定切削用量如下：，。(3)切削工时：，则工序5：精铰2锥销孔。(1)刀具：采用标准高速钢麻花钻4。(2)确定切削用量进给量：由机械加工工艺师手册表28-35注1得，再根据注3以及机床说明书得。 切削速度：由机械加工工艺师手册表28-38，所以根据机床说明书取，故实际切削速度为切削工时：，则工序6：攻螺纹5-

25、M6。(1)刀具：M6丝锥。(2)确定切削用量进给量：(参照工艺手册)。切削速度：，则按机床说明书选取，故实际切削速度为(3)切削工时：，则工序7：终检。主要检验以上各工序加工后的尺寸，重点检测各相对位置公差。最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一起填入机械加工工艺过程综合卡片中，见附录2。3专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计粗铣齿轮泵箱盖上结合面得铣床夹具。本夹具将用于XA6132型万能铣床。刀具为硬质合金端铣刀，对上结合面进行加工。3.1 问题的指出及夹紧方案的确定本夹具主要用来粗铣齿轮泵

26、箱盖的上结合面，这个结合面对17和22两轴孔都一定得技术要求。但加工到本工序时，17和22两轴孔尚未加工。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。夹紧方案：本工序采用专用三爪自定心卡盘定位，即可满足工序要求。3.2 专用夹具设计3.2.1专用夹具设计简图如下 当旋转丝柱转动时，与它通过斜齿联结的丝盘也会相应的上下运动，这时与丝盘通过斜齿联结的动块也会跟着上下运动，从而带动其上卡爪将工件定心并夹紧或松开。（图中1，2卡爪；3旋转丝柱；4丝盘；5动块。）3.2.2夹紧力的确定(1)夹紧力方向的确定确定原则：夹紧力的方向应有利于工件的精准定位，一般要求主夹紧力的方向应垂直

27、于第一定位基准面；夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形；夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。本工序采用与工件上结合面平行方向为夹紧力方向。(2)夹紧力作用点的选择选择原则：夹紧力的作用点应与支撑点对应，或在支撑点确定的区域内；夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位；夹紧力的作用点和支撑点应尽可能靠近切削部位。(3)夹紧力大小的确定在计算夹紧力时，将夹具和工件看作一个刚性系统，易切削力的作用点、方向、大小处于最不利于夹紧时状况为工件受力状况。根据切削力、夹紧力以及夹紧机构具体尺寸，列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需

28、夹紧力。本次设计的夹紧力由以下计算得出。3.2.3切削力及夹紧力的计算刀具：硬质合金端铣刀，材料为YG6，铣刀直径=80，齿数，查机械加工工艺师手册表30-19得：其中 ，(在加工面上测量的近似值)，所以 在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数式中基本安全系数，1.5；加工性质系数，1.1；刀具钝化系数，1.1；断续切削系数，1.1。则 加工时刀具进给方向有与之垂直的刚性卡爪阻挡固定，夹紧力主要为卡爪的切应力，其他分力可忽略，此时，夹紧力，可以使之略大于，取其值为1000N。 3.2.4定位基准的选择此夹具为三爪自定心夹具，对工件的定位没有特殊要求。但考虑到工件为非圆形回转零件，所以需设计

29、一个辅助定位块来帮助工件的定位夹紧。该定位块可与夹具体连接为一体，其两面形成的夹角与工件一端夹角一致，在装夹工件时，只需将工件两端靠向定位块，此时转动回转夹紧块，三块卡爪同时向心运动，将工件夹紧。同时定位挡块支撑工件底面使工件水平，所以在此选择定位挡块及辅助定位块为定位基准。3.2.5 定位误差分析本次设计的夹具为自定心夹具，定位误差非常小，主要出现的误差为辅助定位块的自身形状位置误差引起的，所以只需分析辅助定位块的定位误差即可满足误差要求。对辅助定位块的误差要求为其相对于零件中心线的对称度及其在回转面内的位置度。现设其误差值为0.5，辅助定位块内表面与回转中心的距离为57.24，则二者实际距离在此误差值下工件仍能准确装夹，所以误差满足精度要求。3.2.6夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，为了提高劳动生产率，本工序三爪自