齿轮泵体加工工艺规程及车φ98内圆夹具设计

PAGE序号（学号）：齿轮泵体的工艺规程及夹具设计姓名教学院专业班级指导教师年月日长春光华学院毕业设计（论文）专用纸PAGE齿轮泵体的工艺规程及夹具设计[摘要]本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。齿轮泵体加工工艺规程及其铣端面的工装的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸加V信153893706或扣3346389411Thegearpumpbodyprocessdisciplineandfixturedesign[ABSTRCT]Thisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror目录TOC\o"1-3"\h\u序言 1一零件的分析 21.1零件的作用 21.2零件的工艺分析 2二拟定加工工艺路线 42.1基准的选择 42.1.2粗基准选择 42.1.2精基准的选择 42.2制定工艺路线 5三.毛坯的确定 83.1确定毛坯的制造形式 83.2毛坯形状及尺寸 8四零件加工工序设计 104.1工序1设计 104.2工序2设计 104.3工序3设计 104.4工序4设计 114.5工序5设计 124.6工序6设计 134.7工序7设计 164.8工序8设计 174.9工序9设计 184.10工序10设计 18五、夹具设计 205.1问题的提出 205.2定位基准的选择 205.3切削力及夹紧力计算 205.4定位误差分析 225.5夹具设计及操作简要说明 23总结 24致谢 26参考文献 27第28页共33页序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。齿轮泵体的加工工艺规程及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一零件的分析1.1零件的作用齿轮泵体的作用，待查1.2零件的工艺分析工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。该零件为大量生产的小型零件，在生产时要注意零件的：1．便于装夹零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装夹次数要少。2．便于加工零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等。齿轮泵体的工艺有2组加工面的分别为1，以下端面为基准的加工面，这组加工包括钻2-Φ11孔2：一个是以2-Φ11孔为基准的加工面，这个主要是粗铣Φ98左端面,钻扩铰Φ14H7孔，粗精车Φ98内圆,铣138mm的2侧面Φ32端面,钻2端3Rc/8螺纹孔,钻3-M6螺纹孔,钻2-Φ6通孔。二拟定加工工艺路线2.1基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。2.1.2粗基准选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取下端面为定位基准，利用V型块为定位元件。2.1.2精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。5)粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。以QUOTEφ11孔（一面2销）为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.2制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4钻钻2-Φ11孔锪平Φ255铣粗铣Φ98左端面6钻钻扩铰Φ14H7孔，粗精车Φ98内圆7铣铣138mm的2侧面Φ32端面8钻钻2端3Rc/8螺纹孔9钻钻3-M6螺纹孔10钻钻2-Φ6通孔11钳去毛刺12检验检验13入库入库方案二1铸造铸造2时效处理时效处理3钻钻2-Φ11孔锪平Φ254钻钻扩铰Φ14H7孔，粗精车Φ98内圆5铣铣下端面6铣粗铣Φ98左端面7铣铣138mm的2侧面Φ32端面8钻钻2端3Rc/8螺纹孔9钻钻3-M6螺纹孔10钻钻2-Φ6通孔11钳去毛刺12检验检验13入库入库工艺方案一和方案二的区别在于方案二先钻孔，车孔再铣端面，违背了先面后孔的原则，后方案一先面后孔，先大孔后小孔，遵循了安排工艺的基本原则，同时铣面后先钻2-Φ11的孔，这样可以利用2-Φ11的孔作为定位基准，更好地保证了工件的加工精度，综合考虑我们选择方案一。具体的工艺路线如下:1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4钻钻2-Φ11孔锪平Φ255铣粗铣Φ98左端面6钻钻扩铰Φ14H7孔，粗精车Φ98内圆7铣铣138mm的2侧面Φ32端面8钻钻2端3Rc/8螺纹孔9钻钻3-M6螺纹孔10钻钻2-Φ6通孔11钳去毛刺12检验检验13入库入库三.毛坯的确定3.1确定毛坯的制造形式确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素：1）零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。2）零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。3）生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。4）生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。考虑到零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。3.2毛坯形状及尺寸毛坯的形状及尺寸毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。四零件加工工序设计4.1工序1设计铸造4.2工序2设计时效处理4.3工序3设计设计内容：以外圆为基准铣下端面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝750当＝750r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为4.4工序4设计设计内容：以下端面为基准钻2-Φ11孔锪平Φ25工步1：钻2-Φ11孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ111)进给量取f=0.13mm/r2)切削速度V=24~34m/min.取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns==1364r/min与1364r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=i;其中l=10mm;=4mm;=3mm;t=2x（）=2x（）=0.0234(min)工步2：锪孔Φ25mm根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为式中的、——加工实心孔进的切削用量.现已知=0.36mm/r(《切削手册》)表2.7=42.25m/min(《切削手册》)表2.131)给量取f=1.5×0.36=0.51mm/r按机床选取0.5mm/r2)削速度v=0.4×42.25=16.9m/min.3)定机床主轴转速ns==215r/min与215r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。所以实际切削速度==5)削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=i;其中l=4mm;=6mm;=0mm;t===0.072(min)4.5工序5设计设计内容：以2-Φ11孔及下端面为基准粗铣Φ98左端面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝750当＝750r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为.4.6工序6设计设计内容：以底面和2-Φ11孔为基准钻扩铰Φ14H7孔，粗精车Φ98内圆工步一钻孔至φ11确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工Φ11孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则 根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 根据机床说明书，选取 则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 工步3：铰孔根据参考文献Ⅳ表2-25，，，得 查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，，实际切削速度。切削工时：，，，则机动工时为 工步4：粗精车Φ98内圆1)切削深度单边余量为Z=2mm2)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/min4)确定机床主轴转速ns==753r/min与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，t=i;其中l=25mm;=4mm;=0mm;t=i=x2=0.966(min)4.7工序7设计设计内容：以底面和2-Φ11孔为基准铣138mm的2侧面Φ32端面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝1450当＝1450r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为4.8工序8设计设计内容：以下端面和2-Φ11孔为基准钻2端3Rc/8螺纹孔工步1：钻M8螺纹底孔选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）按机床选取基本工时：min工步2：攻螺纹M8mm选择M8mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即按机床选取基本工时：4.9工序9设计设计内容：以底面和2-Φ11孔为基准钻3-M6螺纹孔工步1：钻M6螺纹底孔选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）按机床选取基本工时：min工步2：攻螺纹M6mm选择M6mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即按机床选取基本工时：4.10工序10设计设计内容：以下端面和孔为基准钻2-Φ6通孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ61)进给量取f=0.13mm/r2)切削速度V=12~20m/min.取V=15m/min3)确定机床主轴转速ns==682r/min与382r/min相近的机床转速为700r/min。现选取=700r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=i;其中l=10mm;=4mm;=3mm;t=2x（）=2x（）=0.0234(min)五、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。由指导老师的分配，决定设计第6道工序粗精车Φ98内圆的车床夹具。5.1问题的提出在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。本夹具主要用于粗精车Φ98内圆，本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。5.2定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。我们采用已加工好的2-Φ11孔及下端面作为定位基准，下端面限制3个自由度，圆柱销限制2个自由度，削边销限制1个自由度，这样空间的六个自由度就限制完全了，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用铰链压板作为夹紧机构。5.3切削力及夹紧力计算确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。1.夹紧力方向的确定（1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面（2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致2.夹紧力作用点的选择（1）应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。（2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形（3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位3.夹紧力大小的估算（1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。（2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算。（3）对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合，必须计入惯性力。（4）分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力（5）将计算夹紧力再乘以K，即得实际夹紧力。K为总安全系数，K=K0K1K2K3各种因素的安全系数可查表2-3，一般K=1.5~2.5；当夹紧力与切削力相反时，K=2.5~3。查表1-2-3圆周力：径向力：轴向力：其中：查《机床夹具手册》表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N夹紧力的计算：由《机床夹具设计手册》（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm,P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。5.4定位误差分析(1)移动时基准位移误差（式5-5）式中：————圆柱销孔的最大偏差————圆柱销孔的最小偏差————圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得：==(2)转角误差（式5-6）式中：————圆柱销孔的最大偏差————圆柱销孔的最小偏差————圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙————削边销孔的最大偏差————削边销孔的最小偏差————削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中：则代入（式5-6）得：则：经检验合格5.5夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为车床夹具选择了铰链压板夹紧方式。本工序为车切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快。总结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是