齒輪泵的泵座的加工工藝及鉆削φ19孔夾具設計【含CAD圖紙、工序卡、說明書】

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遼寧工程技術大學課程設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　9 遼寧工程技術大學 課 程 設 計 題 目： 齒輪泵泵座零件的加工工藝規(guī) 程編制及鉆削φ19孔夾具設計 班　　級： 機電05-1 姓　　名： 劉建寧 指導教師： 魏永樂 完成日期： 2008年7月2號 一、設計題目 　　齒輪泵泵座零件的機械加工工藝規(guī)程編制及鉆削4-φ19孔工序專用夾具設計。 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖（草圖） 1張 (2) 生產類型: 5000件/年 三、上交材料 (1) 被加工工件的零件圖 1張 (2) 毛坯圖 1張 (3) 機械加工工藝過程綜合卡片 1張 (4) 與所設計夾具對應那道工序的工序卡片 1張 (4) 夾具裝配圖 1張 (5) 夾具體零件圖 1張 (6) 課程設計說明書(5000字左右) 1份 四、進度安排(參考) (1) 熟悉零件,畫零件圖 2天 (2) 選擇工藝方案,確定工藝路線,填寫工藝過程綜合卡片 5天 (3) 工藝裝備設計(畫夾具裝配圖及夾具體圖) 9天 (4) 編寫說明書 3天 (5) 準備及答辯 2天 五、指導教師評語 成 績： 指導教師　　　　　　　 日　　期　　　　　　　 摘　要 本次設計的課題是鉆床主軸徑向孔鉆夾具設計。本論文按照夾具設計的一般步驟，進行了以下部分的設計： 通過對零件的分析，討論了零件的機械加工工藝過程、工藝規(guī)程設計和毛胚的種類。通過零件的分析后制定零件機械加工工藝路線，說明表面加工方法的選擇、零件加工工藝原則和工藝編制。確定夾具總體方案，包括加工的方法、定位方案和定位誤差的分析、夾緊方案、切削夾緊力的計算。 關鍵詞 夾具設計 鉆模 加工工藝 Abstract this project's topic is the drilling spindle radial hole drills the jig design. The present paper according to the jig design's general step, has carried on the following part of designs: through to the components analysis, discussed components machine-finishing technological process, technological process design and the wool embryo's type. After components analysis formulates the components machine-finishing craft route, the explanation face work method choice, the components processing craft principle and the craft establishment. Definite jig overall concept, including processing method, localization plan and position error's analysis, clamp plan, cutting clamping force computation. key word jig design jig processing craft. 目 錄 1.泵座的工藝分析及生產類型的確定……………………………………………1 1.1泵座的用途……………………………………………………………………1 1.2泵座的技術要求………………………………………………………………1 1.3審核泵座的工藝性……………………………………………………………1 1.4確定泵座的生產類型…………………………………………………………1 2.確定毛坯和繪制毛坯簡圖………………………………………………………2 2.1泵座的材料與毛坯……………………………………………………………2 2.2毛坯的尺寸公差和機械加工余量……………………………………………2 2.2.1公差等級…………………………………… ……………………………2 2.2.2基本尺寸………………………………… ………………………………2 2.2.3公差等級………………………………… ………………………………2 2.2.4零件的表面粗糙度…………………………………………………… …2 2.3繪制泵座鍛造毛坯簡圖………………………………………………………2 3. 擬定泵座的工藝路線………… ………… ……………………………………3 3.1 定位基準的選擇……………… …………… ………………………………3 3.1.1精基準的選擇…………… ………………………………………………3 3.1.2粗基準的選擇………………… …………………………………………3 3.2表面加工方法的確定…………………………………………………………3 3.3加工精度的劃分………………………………………………………………4 3.4工序的集中與分散……………………………………………………………4 3.5 工序順序的安排……………………………………… ……………………4 3.6 確定工藝路線…………………………………… …………………………4 3.7確定切削用量…………………………………………………………………5 3.8機械加工工藝過程卡片………………………………………………………6 3.9機械加工工序卡片……………………………………………………………7 4.鉆床專用夾具設計………………………………………………………………9 4.1夾具設計任務…………………………………………………………………9 4.2定位方案的確定………………………………………………………………9 4.3選擇定位元件…………………………………………………………………9 4.4定位誤差分析?d……………………………………………………………10 1.泵座的工藝分析及生產類型的確定 1.1泵座的用途 該泵座為支撐齒輪泵所用，突臺上兩孔放入兩個齒輪軸，突臺加強了泵座的剛性，底面兩個筋板對突臺起加固和支撐作用。該泵座在齒輪泵工作時要承受彎曲應力和沖擊載荷的作用，因此該零件應具有足夠的強度、剛度和韌度，以適應齒輪泵的工作條件。該零件的主要工作表面為泵座的兩個端面和突臺上的兩個孔，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。 1.2泵座的技術要求 加工表面 尺寸及偏差mm 公差及精度等級 表面粗糙度Ra/μm 形位公差/mm 泵座左端面 315 IT11 3.2 泵座右端面 214 IT11 3.2 泵座底面 240 IT12 6.3 φ50mm孔 φ50 IT7 1.6 φ60mm孔 φ60 IT10 6.3 φ8圓錐銷孔 φ8 IT11 1.6 6-φ17孔 φ17 IT12 25 4-φ19孔 φ19 IT12 25 1.3審核泵座的工藝性 分析零件圖可知，泵座的兩端面和泵座底面均要求切削加工，并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣可減少加工面積，也可提高泵座端面的剛度 。φ60mm孔、φ19mm孔和φ17mm孔的端面均為平面可以防止加工過程中鉆頭偏鉆，以保證孔的加工精度；另外，該零件除主要加工表面（泵座兩端面和泵座底面、φ17孔、φ19孔）外，其余表面加工精度均較低，結構也較為簡單。不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求；而主要表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產條件下，采用較經濟的辦法保質保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。 1.4確定泵座的生產類型 Q=5000件/年，m=1件/臺，備用率和廢品率分別取3%和0.5% 帶入公式N=QmX(1+a%)X(1+b%) =5000X(1+3%)X(1+0.5%)=5176件/年 查表1-4可知該泵座的生產零件為大批生產 2.確定毛坯\繪制毛坯簡圖 2.1泵座的材料與毛坯 　　選HT150做泵座，用鑄造的方法。成批生產，既可以提高生產率，又可以提高精度而且加工余量小等優(yōu)點。毛坯的撥模斜度為5度。 2.2毛坯的尺寸公差和機械加工余量 2.2.1公差等級 有泵座的公用和技術要求，確定該零件的公差等級為普通級。 2.2.2基本尺寸 機械加工前的毛坯鑄件的尺寸，包括必要的加工余量，所以此泵座的直立方向最大尺寸。 2.2.3公差等級 鑄件公差等級為IT12，由表2-1查得毛坯鑄件方法為砂型鑄造，由表2-3查得毛坯鑄件尺寸公差為9，由表2-5查得毛坯鑄件機械加工余量等級為G。 2.2.4零件的表面粗糙度 加工表面的粗糙度均大于等于1.6um. 根據上述諸因素，可查表確定該鑄件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列于下表 鑄件材料 公差等級 鑄造方法 尺寸公差 加工余量等級 公差等級 HT150 IT12 砂型鑄造 9 G 普通級 項目/mm 機械加工余量/mm 備注 泵座 3.5 表2-4 2.3繪制泵座鍛造毛坯簡圖 （見毛坯圖） 3. 擬定泵座的工藝路線 3.1 定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，先確定精基準，再確定粗基準。 3.1.1精基準的選擇 根據該零件的技術要求和裝配要求,選擇泵座底面和φ50孔為精基準,零件上很多表面都可以采用它們作基準進行加工。為了提高泵座的精度，利用基準統(tǒng)一的原則，即利用孔和外表面一次定位，盡量加工較多的表面。 3.1.2粗基準的選擇 為保證孔的加工精度保證各表面有足夠的加工余量，先選擇左端面作為粗基準來加工泵座底面等，為后面的工序準備好精基準。 3.2表面加工方法的確定 根據泵座零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工各表面的加工方法，如下表 加工表面 公差及精度等級 表面粗糙度Ra(um) 加工方案 備注 泵座底端面 IT12 6.3 粗銑 表1-8 泵座左端面 IT11 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 泵座右端面 IT11 6.3 粗銑-半精銑 表1-8 上φ50孔 IT7 1.6 鉆-擴-粗鉸-精鉸 表1-7 上φ60孔 IT10 6.3 鉆-擴 表1-7 下φ50孔 IT7 1.6 鉆-擴-粗鉸-精鉸 表1-7 φ8圓錐銷孔 IT11 1.6 粗擴 表1-9 φ17孔 IT12 25 鉆 表1-7 φ19孔 IT12 25 鉆 表1-7 3.3加工精度的劃分 加工階段劃分分粗加工、半精加工和精加工三個階段。粗加工階段高效的切除各加工表面上包括孔和外表面上的各部分余量，半精加工加工出除精度要求不高的表面，并為精加工做準備。精加工階段完成內孔和外表面的加工，使其滿足精度要求和同軸度要求。 3.4工序的集中與分散 本零件選擇工序集中的原則安排加工工序，該零件的生產類型為大批生產，可以采用萬能機床配以專用夾具，來提高生產率。而且用工序集中的原則使工件的裝夾次數少，不但可以縮短輔助時間，而且可以在一次裝夾中完成多表面的加工，有利于保證各表面之間的相對位置和精度要求。 3.5 工序順序的安排 機械加工工序 （1）遵循先基準后其它的原則，先加工內孔。 （2）遵循先粗后精的原則，先安排粗加工工序再安排精加工工序。 （3）遵循先主后次的原則，先加工內孔和外表面再加工其他的孔。 3.6 確定工藝路線 工藝路線圖如下 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 1 粗銑下端面 立式銑床 端銑刀 2 半精銑的左表面 立式銑床 端銑刀 3 半精銑的右表面 立式銑床 端銑刀 4 粗銑外表面 立式銑床 端銑刀 5 鉆、擴、粗精鉸上φ50孔 四面組合鉆床 擴孔鉆和絞刀 6 粗擴上φ60孔 四面組合鉆床 擴孔鉆 7 鉆、擴、粗精鉸下φ50孔 四面組合鉆床 擴孔鉆和絞刀 8 粗擴φ8圓錐孔 四面組合鉆床 擴孔鉆 9 鉆6個Φ17的孔 四面組合鉆床 麻花鉆 10 鉆4個φ19的方孔 四面組合鉆床 麻花鉆 11 去毛刺 鉗工臺 平銼 12 中檢 13 熱處理 淬火機 14 校正 鉗工臺 手錘 15 磨削 平面磨床 砂輪 16 清洗 清洗機 17 終檢 3.7確定切削用量 工序10　　加工4-φ19盲孔 本工序為鉆，已知加工材料為HT150，鑄件；機床為Z535立式鉆床，工件裝夾在專用夾具上。 1).確定粗加工Φ19孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆。 Ⅰ. 確定背吃刀量ap 取ap＝19mm。 Ⅱ. 確定進給量f 根據表5-22，選取每轉進給量f＝0.2mm/r。 Ⅳ. 確定切削速度v 根據表5-22，按工件材料為HT150 的條件選取，切削速度v可取為20mm/min。由公式（5-1）n=1000v/πd可求得該工序鉆頭轉速n=335r/min，參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉速，可取n=392r/min。z再將此轉速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度v=nπd/1000=23.3m/min。 3.8機械加工工藝過程卡片 機電05-1 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件型號 產品名稱 零件名稱 泵座 共 頁 第 頁 材料牌號 HT150 毛坯種類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 1 每臺件數 1 備注 工序號 工序名稱 工序內容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 1 粗銑下端面 立式銑床 端銑刀 準終 單件 2 半精銑的左表面 立式銑床 端銑刀 3 半精銑的右表面 立式銑床 端銑刀 4 粗銑外表面 立式銑床 端銑刀 5 鉆、擴、粗精鉸上φ50孔 四面組合鉆床 擴孔鉆和絞刀 6 粗擴上φ60孔 四面組合鉆床 擴孔鉆 7 鉆、擴、粗精鉸下φ50孔 四面組合鉆床 擴孔鉆和絞刀 8 粗擴φ8圓錐孔 四面組合鉆床 擴孔鉆 9 鉆6個Φ17的孔 四面組合鉆床 麻花鉆 10 鉆4個φ19的方孔 四面組合鉆床 麻花鉆 11 去毛刺 鉗工臺 平銼 12 中檢 13 熱處理 局部淬火 淬火機 14 校正 鉗工臺 手錘 15 磨削 平面磨床 砂輪 16 清洗 清洗機 17 終檢 設計 審核 標準化 會簽 標記 處數 更改文件名 簽字 日期 標記 處數 更改文件名 簽字 日期 3.9機械加工工序卡片 機電05-1 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件型號 產品名稱 零件名稱 套筒 共 頁 第 頁 車間 工序號 工序名 材料牌號 10 HT150 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每臺件數 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 四面組合鉆床 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 0 工序號 工序內容 工藝裝備 主軸轉速r/mm 切削速度m/min 進給量mm/r 背吃刀量mm 進給次數 工步工時 1 鉆孔 麻花鉆、游標卡尺 335 23.3 0..2 19 1 標記 處數 更改文件名 簽字 日期 標記 處數 更改文件名 簽字 日期 4.鉆床專用夾具設計 4.1夾具設計任務 設計任務要求設計加工4-φ19通孔的專用夾具。已知：工件材料為HT150，毛坯為鑄件，所用機床為立式鉆床，成批生產規(guī)模。 4.2定位方案的確定： 由于本方案設計的是4-φ19的通孔專用機床夾具，孔的位置都已規(guī)定，所以要限制X軸的轉動和移動，Y軸的轉動和移動，Z軸的轉動和移動等6個自由度。實際上，本道工序不需限制沿Z軸的移動自由度。夾具設計中出現(xiàn)過定位Z的移動，因工序加工厚度為18cm，其加工剛性差，過定位可用。 4.3選擇定位元件： 根據要求用一個圓錐銷先在φ50的孔處來固定Z軸的移動、X軸的移動，再用四個支承釘在泵座底面，限制X和Z的轉動，來加強加工時底面的剛度。最后用一個支承釘在零件的一個端面來固定零件在Y軸方向的移動。這就滿足了元件所要求的定位方案。 4.4定位誤差分析?d 選擇一端面為定位基準，設計基準為夾具端面，所以定位基準與工序基準不重合，基準不重合誤差?b=0 .25mm。由于定位基準與支撐板存在一定的設計誤差，定位基準的加工也就是端面加工是的端面粗糙度，端面的粗糙度為0.0032mm。支撐板選擇公差數值為IT5也就是0.02mm，所以基準位移誤差?j為0.0032mm+0.02mm=0.0232mm。所以此孔的定位誤差?d=?j+?b=0.2732mm。根據加工要求所需的公差等級IT8的孔也就是加工誤差為0.033mm ，定位誤差<加工誤差，所以此定位方案合理。 參考文獻 [1] 蘇翼林.材料力學[M].北京:人民教育出版社,1979 [2] 趙 俊,楮乃雄.AG材料床身的結構設計[J].制造技術與機,1996,26(03):27-29 [3] 張 平.銑床夾具優(yōu)化設計的研究[D].阜新：遼寧工程技術大學碩士學位論文，2006 [4] 黃健求. 機械制造技術基礎.北京：機械工程出版社，2005 [5] 魏康民. 機械加工技術 . 西安：西安電子科技大學出版社 2006