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目目 录录 一 机械制造工艺及夹具课程设计任务书2 （一）设计题目2 （二）设计要求2 （三）设计时间2 （四）设计内容2 二 序 言3 三 零 件 的 分 析5 （一）零件的作用5 （二）零件的工艺分析5 四 工 艺 规 程 设 计6 （一）确定毛坯的制造形式6 （二）基面的选择6 （三）制定工艺路线7 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定10 （五）确定切削用量及基本工时12 五 夹 具 设 计14 （一）问题的提出14 （二） 卡具设计14 （三） 定位误差分析15 （四）夹具设计及操作的简要说明15 六 总 结16 七 参 考 文 献17 全套图纸，加全套图纸，加153893706 一 机械制造工艺及夹具课程设计任务书 （一）设计题目 设计“齿轮泵后盖”的机械加工工艺规程及工艺装备 （二）设计要求 中批量生产，手动夹紧，通用工艺装备 （三）设计时间 2008年6月16日2008年6月27日 （四）设计内容 1熟悉零件图 2绘制零件图 （1张） 3绘制毛坯图 （1张） 4编写工艺工程卡片和工序卡片（本工序，各1张） 5绘制夹具总装图 （1张） 6绘制夹具零件图 7说明书一份 （两万字，电子稿） 班 级： 机电05-4班 10号 学 生： 孙志超 指导教师： 王 彤 系 主 任： 二 序 言 机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方 面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字 化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深 度迈进，机械工业的发展日趋重要。 机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳动效率， 提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计 好夹具则成了机械制造的一项重要任务。 机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床 保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用 夹具和专用夹具两种。 夹具设计中的特点： 1夹具的设计周期较短，2一般不3 用进行强度和刚度的计算。 4专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。 5“确保产品加工质量，6 提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任 务，7加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，8 后者 主要用夹具来保证。 9夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹 具可以减少废品率。 因此，夹具设计要保证以下几个条件： 1夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。 2保证工件的精度。 3 保证使用方便与安全。 4 正确处理作用力的平衡问题。 5 注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀 具、量具之间的联系。 6在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具计过程中有朝 着下列方向发展的趋势： （1） 发展通用夹具的新品种 A由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。 B广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。 （2） 发展调整式夹具 （3） 推广和发展组合夹具及拼拆夹具。 （4） 加强专用夹具的标准化和规范化。 （5） 大力推广和使用机械化及自动化夹具。 （6） 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。 本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重 要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了 适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采 用标准件，以降低产品的生产费用。 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术课以及大 部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的 综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活 中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一 次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今 后从事的职业打下一个良好的基础。 由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。 三 零 件 的 分 析 （一）零件的作用 题目所给定的零件是机械密封装置传动套，它的主要作用是传递扭矩。利用 端部的两个小凸台与另一个传动套的两个小凹槽相互啮合来传递扭矩。有零件图所 给出的精度要求可以看出，它也起到一定的密封作用。 （二）零件的工艺分析 从齿轮泵后盖这个零件所给零件图可以看出，其主要有两组加工表面，且它 们之间有一定的位置要求。现将这两组表面分述如下： 1、以小端面为加工表面 这一组加工表面包括：一个凸台平面 。 2、以大端面为加工表面 这一组的加工表面包括：6个直径为9mm螺栓孔，两个尺寸为24mm的轴 孔，底平面和两个销钉孔。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： （1）两轴孔中心线与B面的垂直度要求为0.05； 四 工 艺 规 程 设 计 （一）确定毛坯的制造形式 零件材料为铸铁，有较好的刚度和耐磨性，零件的轮廓尺寸不大，可以采用铸 件，这样可以方便快捷的进行生产，提高生产率。 （二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可 以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百 出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工表面与非加工 面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。 如图1所示，零件的毛坯铸造时其两端面难免有平行度的误差。加工时若以小 端面A作为粗基准定位，则加工后大端面C能够与小端面平行，可以保证零件壁厚 均匀，但却保证不了A、B两面的厚度及B、C两面的厚度；若以大端面C作为粗基 准定位，A面作为非配合表面的要求不高，这样以配合表面作为基准可以提高零件 的精度，满足要求。由上面的分析可知，我们要加工的零件必须保证壁厚均匀，对 加工余量没有特殊要求，所以可以选择以大端面做为粗基准。 精基准的选择：选择精基准时，应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加 工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。有任务书中给定的零件图上可以看出 零件的设计基准是大端面，如果我们选择大端面做为精基准，符合基准重合的原则， 同时又可以保证凸台上端面和小端面的精度要求，符合基准统一的原则，而且装夹 也很便。故选择大端面作为精基准。 （三）制定工艺路线 拟订工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。工艺路线的优略，对零件的加工质 量、生产率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大影响。通常情况下，制定工 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 能得到 合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配 以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果， 以便生产成本尽量下降。 1工艺路线方案一 工序1：粗铣大端面。 工序2：粗铣凸台。 工序3：半精铣大底面。 工序4：半精铣大底面。 工序5：钻6个9螺纹孔，攻丝。 工序6：钻2个10的销钉孔。 工序7：钻2个24轴承孔孔。 工序8：铣8mm流油槽。 工序9：攻进出油腔的螺纹。 工序9：终检。 2工艺路线方案二 工序1：粗铣小端面。 工序2：粗铣大端面。 工序3：半精铣小端面。 工序4：半精铣大端面。 工序5：钻69mm的螺栓孔，攻丝。 工序6：装三盖，钻、扩210mm的定位销孔。 工序7：钻69mm的螺栓孔，攻丝。 工序8：钻镗224mm两轴孔。 工序9：轴孔倒角。 工序10：钻224mm的进出油腔及倒角。 工序11：攻进出油腔的螺纹。 工序12：铣8mm的流油槽。 工序13：终检。 3两种工艺路线方案的比较 上述两个方案的特点在于：方案一是以大端面为粗基准，先铣小端面，然后以 小端面精基准铣大端面，然后再以大端面定位，进行孔的加工；而方案二是以小端 面粗基准，先铣大端面，再以大端面为基准铣小端面，最后进行孔的加工。 方案一以大端面粗基准，保证了零件壁厚均匀及平行度的技术要求，装夹次数 也较少，但是小端面没有进行精加工，从而不能保证大端面这一配合表面的精度。 另外工序6和工序7应该互换一下，因为定位销孔是保证装配时的位置精度的，故应 在螺栓孔加工完成后进行装三盖使前后盖及泵体一起加工；方案二小端面为粗基准， 不能保证零件的壁厚均匀，其装夹次数较多。而且在加工进油孔15mm及出油孔 8mm前加工224mm的进出油腔，这样就不符合先钻后扩的原则。综合两个方 案，我确定具体的工艺工程如下： 工序1：粗铣小端面。选用X 6132铣床及V形块夹具。 工序2：粗铣大端面。选用X 6132铣床及V形块夹具。 工序3：半精铣小端面。选用X 6132铣床及V形块夹具。 工序4：半精铣大端面。选用X 6132铣床及V形块夹具。 工序5：钻69mm的螺栓孔，攻丝。选用Z5125A立式钻床及V形块夹具。 工序6：装三盖，钻、扩210mm的定位销孔。选用Z5125A立式钻床及V形 块夹具。 工序7：钻224mm两轴孔。选用Z5140A立式钻床及长销夹具。 工序8：轴孔倒角。倒角机。 工序9：钻224mm的进出油腔及倒角。选用Z5140A立式钻床及长销夹具。 工序10：攻进出油腔的螺纹。 工序11：铣8mm的流油槽。选用X5032立式铣床及长销夹具。 工序12：终检 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “齿轮泵后盖”零件材料为铸铁，硬度HB143229，生产类型为中批量生产。 采用铸造毛坯，3级精度组（成批生产） 。 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 尺寸及毛坯如下： 1外圆表面 由给定任务书中的零件图，毛坯为阶梯盘状灰铸铁，毛坯总厚为30，凸台面厚 度为15mm，总长128mm,宽86mm。泵盖侧面表面粗糙度无严格要求，铸造可达到 精度。 2大小端面的粗加工余量 小端面加工余量取1.1mm，大端面加工余量1.1mm 见机械制造工艺手册 （以下简称手册 ）表1-24 3半精铣大底面的加工余量 小端面的精铣加工余量为0.25mm。见手册表1-24 4精铣大底面的加工余量 大端面的半精铣加工余量为0.16mm。见手册表1-24 5钻69mm的螺纹孔 以大端面为基准，泵盖总厚度为30mm，凸台阶面厚度为15mm，9mm的孔切 削深度为6mm。 6钻10的销钉孔 将前后盖和泵体合拢，利用6个螺纹孔和端面为基准，并用压板夹紧，先钻 9.9孔，然后精铰铰10的销钉孔。 5钻，扩，铰24的轴孔 以2个销钉孔为基准，先钻20孔，扩钻23， ，精铰24mm轴孔。 8终检 （五）确定切削用量及基本工时（五）确定切削用量及基本工时 1）粗铣上表面 f =0.10/s(表3-28) =0.30m/s（21m/min） (表3-30) 采用粗齿直柄立铣刀，d w=16mm,齿数Z=3。 ns= w d 1000 v = 613.14 30 . 0 1000 =5.97/s (358.2/min) 按机床选取nw=380r/min=6.33/s （表416） 故实际切削速度= 1000 nd sw =0.32/s 切削工时 l=34mm，l1=2mm，l2=0mm tm= Zn lll fw 21 = 301 . 033 . 6 0234 =19s 因为要走刀两次，所以切削工时为38s。 2）粗铣上表面的台阶面 f =0.15mm/Z (表3-28) =0.30m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃铣刀，d w=175mm,齿数Z=16。 ns= w d 1000 v = 1753.14 30 . 0 1000 =0.546r/s (33r/min) 按机床选取nw=30r/min=0.5r/s （表417） 故实际切削速度= 1000 nd sw =0.27m/s 切削工时 l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tm= Zn lll fw 21 = 6115 . 0 5 . 0 317580 =215s=3.58min 3）粗铣下表面 f =0.25mm/Z (表3-28) =0.35m/s（21m/min） (表3-30) 采用高速三面刃铣刀，d w=175mm,齿数Z=16。 ns= w d 1000 v = 1753.14 35 . 0 1000 =0.637r/s (38.2r/min) 按机床选取nw=31.5r/min=0.522r/s （表417） 故实际切削速度= 1000 nd sw =0.29m/s 切削工时 l=75mm，l1=175mm，l2=3mm tm= Zn lll fw 21 = 6125 . 0 522 . 0 317557 =121.2s=2.02min 4）精铣下表面 f =0.07mm/Z (表3-28) =0.25m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃铣刀，d w=175mm,齿数Z=16。 ns= w d 1000 v = 1753.14 52 . 01000 =0.455r/s (33r/min) 按机床选取nw=30r/min=0.5r/s （表417） 故实际切削速度= 1000 nd sw =0.27m/s 切削工时 l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tm= Zn lll fw 21 = 6170 . 05 . 0 317580 =467s=7.7min 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，需要设计通用夹具。经 过与老师协商，决定设计齿轮泵前盖第三道工序钻6M8孔的钻床卡具。本 卡具将用于Z525立式钻床。刀具为M8丝锥，以及6的高速钢麻花钻。 （一）问题的提出 在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位 要求较低。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。 （二） 卡具设计 1定位基准的选择 出于定位简单和快速的考虑，选择端面，侧面为基准（自由度限制数为3个） ， 配合以两V型块，一个固定一个活动（自由度限制数为3个）使工件完全定位。再 使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。 2切3削力和卡紧力计算 本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 修正系数查机械加工工艺手册 KF= M k = ( 6 . 0 ) 190 210 =1.062 轴向力 NkfdCF F yMMf Fi 430 . 1 062 . 1 22 . 0 008. 06 .588 8 . 00 . 1 0 扭矩 mNkfdCM M yMzM Mc .1057 . 4 062 . 1 22 . 0 008 . 0 63.225 68 . 00 . 2 0 由于扭矩很 小，计算时可忽略。 卡紧力为 N F F f 86 . 2 2 则实际卡紧力为 F= D M f K sin2 a =(4.5710-6)86(2.80.22)sin45。=8.2N 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的 卡紧力。 （三） 定位误差分析 本工序采用两侧面夹紧，使用端面，侧面定位，工件始终靠近V型块的面，而 工件自重会始终靠近底面，当然工件有一定的误差。但是，由于加工是自由公差， 故应当能满足定位要求。 钻套选用快换钻套 10mm。偏差为 040 . 0 0.016 01 mm T形槽宽为 S=14mm T形槽所选用的螺栓为M12，长L=80mm （四）夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳 动生产率和降低生产成本。尽管 采用机动夹紧能提高夹紧速度，提高劳动生产率，但是题目中要求设计的夹具使用 手动夹紧，并且进行钻削加工时的轴向力大，故此我就想到了使用V形块机构，这 样还可以使得制造夹具的制造工艺简单省事。由于选择的定位基准为零件的端面和 侧面，所以可以使用侧面和平面配合定位。 此外，由于本零件是中批生产，随着加工零件个数的增加，夹具磨损也将增大， 这将导致零件加工误差的增大，废品率升高，间接地增加了生产成本。为了解决这 个问题，在设计时，采用V形块机构可以防止这个问题，延长了夹具的使用寿命。 六 总 结 为期三周的机械制造工艺学课程设计即将结束了，三周是时间虽然短暂但是它 对我们来说受益菲浅的，通过这三周的设计使我们不再是只知道书本上的空理论， 不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固 了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好 的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们的毕业 设计打下了好的基础。 课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的 做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到 了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更 出色的关键一步。 在长春实习时，我们曾经参观过各个工种的加工过程，但由于当时的走马观花， 在设计的时候，很多重要信息都已经回忆不起来。这是给我自己的一个教训：大学 的学习都有一个铺垫过程，任何一个环节都可能在以后得到应用。可惜，教训来得 太迟了。我希望通过最后这个内容告诫我以后的学弟学妹们，不要忽视学校安排的 任何学习内容，不仅要踏踏实实学好课堂知识，对于实习也要提高重视，不要以为 时实习是课外内容，它是对课堂所学的一个补充。 最后，衷心的感谢王彤老师的精心指导和悉心帮助，使我顺利的完成此次设计。 谢谢！ 七 参 考 文 献 1.赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书机械工业出版社，1997 2.王绍俊主编机械制造工艺设计手册机械工业出版社，1985 3.金属机械加工工艺人员手册修订组编金属机械加工工艺人员手册上海科 学技术出版社，1983 4.机械制造工艺学课程设计指导书 机械工业出版社 赵家齐 编 5.机械制造工艺设计手册 机械工业出版社 王绍俊 编 6.机床夹具设计 哈尔滨工业大学出版社 王启平 编
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