资源描述
充值购买 费领取图纸 摘要 本设计是齿轮泵泵体零件机械加工工艺与专用夹具设计，包括了齿轮泵泵体零件的工艺编制、泵体专用夹具的设计以及撰写了设计说明书。 加工工艺和夹具设计是现代企业生产过程中的重要流程，加工工艺包括机械加工工艺流程、各工序的加工 参数等内容，好的机械加工工艺能够能够简化加工流程提高加工质量。夹具设计是工艺流程的一部分，他是工艺装备的重要组成部分，是除了机床以外最重要的工艺辅助装备。 关键词 ： 泵体 工艺 夹具 he of of of is an in of is of he is an of is in to 目 录 摘要 . I . 1 章 序言 . 1 件的作用 . 1 件的工艺分析 . 1 第 2 章 齿轮泵泵体工艺设计 . 3 定毛坯的制造形式 . 3 准面的选择 . 3 基准的选择 . 3 基准的选择 . 3 定加工工艺 . 3 定工艺路线 . 3 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 5 序设计 . 7 择加工设备 . 7 定切削用量及基本时间 . 7 第 3 章 镗夹具设计 . 15 具类型及使用机床选择 . 15 位基准及定位元件选择 . 15 件定位面选择 . 15 具定位元件选择 . 15 位元件限制不定度分析 . 15 具定位元件的设计 . 16 算切削力和夹紧力 . 16 算切削力 . 16 算夹紧力 . 17 结束语 . 19 致 谢 . 20 参考文献 . 21 1 第 1 章 序言 件的作用 伴随着经济的发展和时代技术的进步，齿轮泵广泛用于工业生产和生活中，泵体零件的结构设计形式千奇百怪、多种多样，但是泵体零件结构的 主要特征依然是大同小异，都有着共同的特点比如外形比较复杂、外壁不均匀且较薄、较多的加工部位、拥有腔形的内部结构、比较难加工。与此同时，社会现在对产品需求量较高，大批量生产成为主流。齿轮泵泵体作为齿轮泵的重要零件，他的质量好坏直接关乎齿轮泵的性能，所以齿轮泵泵体的工艺设计显得尤为重要。 件的工艺分析 根据图 2轮泵泵体零件图，齿轮泵泵体是一个结构复杂的零件，整体是一个法兰带一个腔体的结构，法兰上有安装螺栓的通孔，下平面需要和其他零件配合，腔体时两个中心距有一定公差要求的圆，顶面有用于连接其他零件 的螺纹孔。为了方便理解零件图和编制加工工艺，把齿轮泵泵体零件的要素分为几个部分。把这几个部分分别如下描述： 图 2、 以 52孔为中心的 12深 18孔； 2、 左端面 5； 3、 右端面 48 深 10孔， 8和 12沉孔； 2 4、 右侧面 4和 42沉孔； 5、 两侧面 2纹孔。 通过对需要加工要素的分类，可以把一个复杂的零件拆分成多个需要加工的组，这样不但可以方便我们理解零件的组成部分，还能在工艺编排时考虑到各组要素之间的相互关系。 3 第 2 章 齿轮泵泵体工艺设计 定毛坯的制造形式 根据零件图可知， 齿轮泵泵体是一个腔体形状复杂的零件，材料为 据生产纲领可知年产量为 2500 件，属于批量生产的水平。泵体零件的结构设计形式千奇百怪、多种多样，但是泵体零件结构的主要特征依然是大同小异，都有这共同的特点比如外形比较复杂、外壁不均匀且较薄、较多的加工部位、拥有腔形的内部结构、比较难加工。对于这种典型的泵体类零件，采用铸造得到毛坯是一种常用的方法， 一种常用的铸造材料，他有很好的铸造性能和抗震性，适合用于像齿轮泵泵体这样的零件。 准面的选择 基准面是工件的加工基准，基准面的选取非常重 要，基准面应选择较大的面或平面、大外圆、大内圆等要素，选择合适的基准面不但可以提高零件加工效率，如装夹时方便进行定位、能轻易地找到夹具上的定位面，同时还能方便装夹提升装夹效率。 基准的选择 粗基准的选择：粗基准是进行加工时所选的第一个定位基准，粗基准是工件上的没有加工过的表面。在选择粗基准时，尽量选择那些表面平整、均匀、没有高低起伏、易于定位的面，应避开浇冒口、毛刺等不利于定位的位置。对于滑动轴承轴承盖，选用底部大端面为主要的定位粗基准。 基准的选择 精基准的选择：依据“基准重合 ”原则和“基准统一”原则。基准重合的意思是尽量保证加工时的定位基准和图纸上标注的基准重合，即图纸上的尺寸就是加工时的定位尺寸，避免了应为加工基准和图纸基准的不统一所产生的误差。基准统一是要求在精加工时，精加工的基准尽量选取同一个定位基准，选用同一个定位基准可提高工件的加工精度，避免多次更换基准以免产生误差。用已加工过的底面和大内圆作为定位的精基准。 定加工工艺 定工艺路线 制定工艺路线应能够保证工件的尺寸、形位公差、粗糙度能够达到图纸要求 , 4 并且在满足这些条件的前提下，使加工效率最大化 ，通过使用最短的加工工序和最方便加工的方式进行加工。查机械制造工艺设计简明手册，编写齿轮泵泵体的机械加工工艺如下表所示： 工艺路线一： 工序号 工序名称 工序内容 10 铸造 20 时效 时效处理 30 涂漆 非加工面涂漆 40 铣 粗铣右侧面 50 铣 粗、精铣左侧面 60 铣 精铣右侧面 70 钻 钻 4 孔、锪 42 沉孔 80 镗 粗、精镗 52 孔，深 280 镗 粗、精镗 48 孔，深 1000 钻 钻、铰 12 孔，钻 5纹孔底孔、攻丝 110 钻 钻 8 孔、钻、铰 12 孔 120 钻 钻 2纹孔、攻丝 130 检验 140 入库 工艺路线二： 工序号 工序名称 工序内容 10 铸造 5 20 时效 时效处理 30 涂漆 非加工面涂漆 40 钻 钻 4 孔、锪 42 沉孔 50 铣 粗、精铣右侧面 60 铣 粗、精铣左侧面 70 铣 精铣右侧面 80 镗 粗、精镗 52 孔，深 280 镗 粗、精镗 48 孔，深 1000 钻 钻、铰 12 孔，钻 5纹孔底孔、攻丝 110 钻 钻 8 孔、钻、铰 12 孔 120 钻 钻 2纹孔、攻丝 130 检验 140 入库 工艺路线的分析与比较： 工艺路线一和工艺路线二主要区别在首先加工的面不同， 工艺路线一首先加工侧面，工艺路线二首先进行钻孔加工。工艺路线二首先进行钻孔加工时为了给后面工序提供一个方便定位的基准面，但是先加工孔不符合“先面后孔”原则，由于此时没有一个平面可以作为定位基准，加工出的孔很可能出现偏、歪等现象。而工艺路线一先加工底面大平面，符合“先面后孔”的加工原则，先加工侧面大平面可用底面作为其他面的加工精基准，用侧面作为定位基准 加工 4 孔，可保证孔跟底面的垂直度。后续的工序再使用 4 孔作为定位基准就能够保证工件的加工质量。故根据上述论证，选择工艺路线一作为零件的加工工艺。 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 定毛坯种类 6 零件材料为 机械制造工艺设计简明手册表 用铸件尺寸公差等级为 查机械加工工艺手册，选取一级精度铸件加工尺寸，查表 定各个加工面的铸件机械加工余量如表 2示： 表 2工余量表 简 图 加工面 基本尺寸 加工余量 左侧 72 3侧 72 3 52孔 46 单边 3通孔 7 不铸出 42沉孔 12 不铸出 48孔 48 单边 3 8孔 8 不铸出 10孔 10 不铸出 52不铸出 根据所确定的加工余量绘制毛坯图，如图 2示。 7 m in/01000 vm c 图 2坯图 序设计 择加工设备 工序 40、工序 50、工序 60 为铣削加工，选用立 式铣床 行加工。 工序 70、工序 100、工序 110 为一次装夹加工多个孔，选用摇臂钻床 工序 80、工序 90 为镗孔加工，选用 床进行加工。 工序 120 为同时钻两侧面孔，选用组合钻床进行加工。 定切削用量及基本时间 工序 40：粗铣左侧面 刀具： 质合金端铣刀 ,齿数 z=10,刀具直径 d=120 背吃刀量 p ： p =2齿进给量 查机械加工工艺师手册 1表 30 z 铣削速度 v ：查机械加工工艺师手册 1表 30 v =30m/床主轴速度 n ： n =80r/查 3表 4 8 m in/01000 vm c 实际铣削速度 每分进给量 铣削宽度 e ： e =138具切入长度 1l ：查机械加工工艺师手册 1表 30式如下： e 633)111120120(1()(2221 具切出长度 2l ：查机械加工工艺师手册 1取 2l =2动时间 查查机械加工工艺师手册 1公式如下： m i 6313821 f 辅助时间： jf t 工序 50 粗铣、精铣右侧面 工步 1：粗铣右侧面 刀具： 质合金端铣刀 ,齿数 z=10,刀具直径 d=120 背吃刀量 p ： p =2齿进给量 查机械加工工艺师手册 1表 30 z 铣削速度 v ：查机械加工工艺师手册 1表 30 v =30m/床主轴速度 n ： n =80r/查 3表 4实际铣削速度 每分进给量 铣削宽度 e ： e =138具切入长度 1l ：查机械加 工工艺师手册 1表 30式如下： e 633)111120120(1()(2221 m 8 01 2 01015.0 Z m 8 01 2 01015.0 Z 9 m in/01000 vm c m 0 2631 3 8t 21 l ：查机械加工工艺师手册 1取 2l =2动时间 查查机械加工工艺师手册 1公式如下： m i 6313821 f 辅助时间： jf t 工步 2：精铣右侧面 刀具： 质合金端铣刀 ,齿数 z=10,刀具直径 d=120 背吃刀量 p ： p =1齿进给量 查机械加工工艺师手册 1表 30 z 铣 削速度 v ：查机械加工工艺师手册 1表 30 v =50m/床主轴速度 n ： n =135r/查 3表 4实际铣削速度 每分进给量 铣削宽度 e ： e =138具切入长度 1l ：查机械加工工艺师手册 1表 30式如下： e 633)111120120(1()(2221 具切出长度 2l ：查机械加工工艺师手册 1取 2l =2动时间 查查机械加工工艺师手册 1公式如下： m jf t 辅助时间：工序 60：精铣左侧面 刀具： 质合金端铣刀 ,齿数 z=10,刀具直径 d=120 m 401201020.0 Z 10 m in/01000 vm c m 0 2631 3 8t 21 in/51 00 00 0n p ： p =1齿进给量 查机械加工工艺师手册 1表 30 z 铣削速度 v ：查机械加工工艺师手册 1表 30 v =50m/床主轴速度 n ： n =135r/查 3表 4实际铣削速度 每分进给量 铣削宽度 e ： e =138具切入长度 1l ：查机械加工工艺师手册 1表 30式如下： e 633)111120120(1()(2221 具切出长度 2l ：查机械加工工艺师手册 1取 2l =2动时间 查查机械加工工艺师手册 1公式如下： m jf t 辅助时间：工序 70：钻 4孔锪沉孔 工步 1：钻 4孔 刀具： 7 高速钢麻花钻 进给量 f ：查机械加工工艺师手册 1表 28 f =r 钻削速度 v ：查机械加工工艺师手册 1表 28 v =15m/床主轴速度 n ： n =800r/ 3表 4实际钻削速度 每分进给量 m 401201020.0 Z m 0080025.0 Z m 00 00v c 11 m in/01000 l =20具切入长度 1l ：由机械加工工艺师手册 1表 28： 1(c 刀具切出长度 2l ：取 2动时间 由机械加工工艺师手册 1表 28： 辅助时间： ：锪 42沉孔 刀具： 12 锪刀 进给量 f ：查机械加工工艺师手册 1表 28 f =r 钻削速度 v ：查机械加工工艺师手册 1表 28 v =20m/床主轴速度 n ： n =550r/ 3表 4实际钻削速度 每分进给量 钻孔深度： l =4具切入长度 01l 刀具切出长度 2l ：取 0动时间 由机械加工工艺师手册 1表 28： 辅助时间： 序 80 粗镗、精镗 52孔 工步 1：粗镗 52孔 m i 0 1 744t 21 Z m c 12 m in/01000 vm c m in/01 0 00 00n vm c 刀具： 背吃刀量 p ： p =2给量 查机械加工工艺师手册 1表 29 z 铣削速度 v ：查机械加工工艺师手册 1表 29 v =30m/床主轴速度 n ： ，查 3表 4取 n =200r/际铣削速度 每分进给量 切削工时计算： )(5,0,2,28 21 试切长度a 辅助时间 jf t 工步 2：精镗孔至尺寸 刀具： 背吃刀量 p ： p =1给量 查机械加工工艺师手册 1表 29 z 镗削速度 v ：查机械加工工艺师手册 1表 29 v =40m/床主轴速度 n ： ，查 3表 4取 n =250r/际铣削速度 每分进给量 切削工时计算： m 202006.0 Z m 9t 21 nf 502506.0 Z 13 )(5,0,2,28 21 试切长度a 辅助时间 jf t 工序 90 粗镗、精镗 48孔 工步 1粗镗 48孔 刀具： 背吃刀量 p ： p =2给量 查机械加工工艺师手册 1表 29 z 铣削速度 v ：查机械加工工艺师手册 1表 29 v =30m/床主轴速度 n ： ，查 3表 4取 n =150r/际铣削速度 每分进给量 切削工时计算： )(5,0,2,30 21 试切长度a 辅助时间 jf t 工步 2：精镗孔至尺寸 刀具： 背吃刀量 p ： p =1给量 查机械加工工艺师手册 1表 29 z 镗削速度 v ：查机械加工工艺师手册 1表 29 v =40m/床主轴速度 n ： ，查 3表 4取 n =250r/m in/01000 vm c m in/01000 vm 0 39t 21 nf 01506.0 Z m 0 37t 21 nf 4 实际铣削速度 每分进给量 切削工时计算： )(5,0,2,30 21 试切长度a 辅助时间 jf t 其他工艺参数详见工艺卡片。 m c m 502506.0 Z m 0 37t 21 nf 5 第 3 章 镗夹具设计 具类型及使用机床选择 本夹具是镗孔专用夹具，根据零件的结构和加工要求设计了一套镗床加工专用夹具。零件的摆放方式为水平摆放，需要加工的孔轴线跟水平面平行，所以选用卧式镗床进行加工。如图 3616 卧式镗床是一种常见型号的镗床，他广泛用于机械加工中，能达到 的加工精度。 图 3式镗床 位基准及定位元件选择 件定位面选择 根据挖掘机箱体零件的工艺编排可选择 2孔采用一面两销原理进行定位。 2孔位于泵体右侧面上，由侧面和 2可作为一面两销定位的两个要素，工件采用这种方法定位能够平稳地放置。 具定位元件选择 根据夹具设计手册可知机床的定位元件有很多种，如定位板、定位销、支承钉、定位轴、 V 型块等，泵体铣顶面夹具中，由于定位面都是大而平整的表面，故应选用支承板进行定位。 位元件限制不定度分析 16 任何物体在空间上确定位置需要限制 6 个自由度，分别是 3 个移动自由度和3 个旋转自由度。对于泵体钻夹具，底面使用两块支撑板组成一个大平面，限制3 个自由度，分别是 1 个移动自由度和 2 个旋转自由度； 2 孔分别用一个圆柱销和一个菱形销定位，圆柱销限制 2个移动自由度；菱形销限制 1 个旋转自由度。 具定位元件的设计 定向键装配在夹具底面的纵向槽当中，正常使用两个。它距离尽量布置的要远一些。经过定向键以及铣床的工作台 U 形槽的配合，使本次设计的夹具上的定位元件的工作表面相对于工作台的送进的方向具有合理的位置关系。定向键可以承受铣削加工时所产生的扭转的力矩，可以降低夹紧夹具的螺栓的负荷 度，提高夹具在加工当中的稳定性。定位键的具体结构如图 3 图 3位键 算切削力和夹紧力 算切削力 镗刀材料： 5硬质合金镗刀） 刀具的几何参数： 60粗K90精K 10 0s 80 由 参考文献 5查表 321 可得： 圆周切削分力公式： 0 . 7 5 0 . 1 52943C p c PF a f v K式中 f 查 5表 421 得： ()736 查 5表 1 2 5 取 由表 621 可得参数： 94.00.1.1.17 即： 982同理：径向 切削分力公式 ： 0 . 9 0 . 7 5 0 . 32383P p c PF a f v K式中参数： 77.00.1.1.1295 轴向 切削分力公式 ： 0 . 5 0 . 43326f p c PF a f v K式中参数： 11.10.1.1.1852算夹紧力 根据工件受力 切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 安全系数 ： ： 6543210 式中：60 全系 数，查参考文献 5表 121 可得： 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6 1 . 2 1 . 2 1 . 0 5 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 3 6 1 . 2 1 . 2 1 . 0 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 2 5 所以有： 1 1 9 3 . 0 8 ( )K C F N 7 6 6 . 3 7 ( )K P F N 1 3 5 9 . 9 0 ( )K f F N 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有： )( 210 考文献 5可查得： 18 901 0592 2 29 其中： 33( )L )(80 螺旋夹紧力：0 4 7 4 8 ) 19 第四章 结束语 本次毕业设计在指导老师的 帮助下顺利完成。本次毕业设计的课题是泵体加工工艺和夹具设计，主要分为加工工艺设计和夹具设计两大部分。机械加工工艺部分要求根据零件图编制一套完整的机械加工工艺过程，在论证机械加工工艺过程的合理性后，再查阅相关手册确定工件的加工余量，并根据零件图各面的要求确定加工方法、切削量大小、切削速度和吃刀量等参数。根据所选择的参数填写每道工序的工艺卡片。工序卡和工艺卡是指导机械加工的重要文件，通过两个卡片的编写，让我理清了机械加工过程，更深刻地理解了加工工艺的内涵。 论文的另一部分是夹具设计。夹具是机械加工中必不可少的工 艺装备，夹具的作用是把工件固定在机床正确的位置上。一套好的夹具，不但能够保证零件的加工质量，还能减少装夹时间，减轻工人的劳动强度。本次设计的是一套铣床夹具，一次装夹同时加工工件的两个侧面，定位方式采用一面两销的方法，这种方法结构简单，不需要专门制作定位元件，节省了夹具设计制造的时间。夹紧方法采用压板夹紧，一根拉杆连接着两块压板，通过拧紧螺纹，根据杠杠的作用夹紧工件。使用联动夹紧可以节约装夹时间，提高工件的装夹效率，减少加工用时。最后，根据定位夹紧方案绘制夹具装配图，和非标零件图。 20 致 谢 忙碌的毕业季 过去了，毕业设计也按照规定时间完成并交到毕业设计导师那里。再这段时间里，从接到课题一头雾水不知从何下手，再到到图书馆查阅大量资料，翻阅各种设计手册，逐渐理清了设计思路和毕业设计的主要任务。这是一个很常规的毕业设计课题，他牵涉到大学期间所学的很多知识，如机械加工工艺、机械制图、材料方面等的知识。 毕业设计是一个综合性很强的大考试，是对所学知识的一个总体检验。想想大学期间学习的各学科的知识，都是各门任课教师一节课一节课耐心教会给我们。想在此对所有任课教师说一句：谢谢，您们辛苦了。是你们带我走进机械世界的大门，是 你们为我照亮未来的方向，让我在混沌中看清未来前行的方向。你们就是黑暗中的明灯照亮我前行的路。 还要感谢大学期间陪伴我的同学们，远在异乡求学，心中的寂寞可想而知，是同学们让我在这个城市有了家的感觉。我们一起上课一起吃饭一起度过周末甚至一起过节。你们的音容笑貌会一致铭刻在我心里。感谢你们的陪伴，谢谢。 21 参考文献 1孙丽媛 北京 ,冶金工业出版社 2东北重型机械学院等 上海 ,上海科学技术出版社 3刘守勇等 北京 ,机械工业出版社 4王启平 M哈尔滨工业大学出版社 5林文焕 机床夹具设计 M国防工业出版社 6徐发仁 M重庆大学出版社 7王昆等 M高等教育出版社 8邱宣怀 M北京 ,高等教育出版社 9柯明扬 M北京航天航空大学出版社 10陈立德 设计 高等教育出版社 11陈立德 北京 ,高等教育出版社 12董玉红 北京 ,高等教育出版社 13陈立德 北京 ,高等教育出版社 14陈立德 北京 ,高等教育出版社 15陈立德 北京 ,高等教育出版社 16李学京，机械制图和技术制图国家标准学用指南，中国标准出版社， 17熊良山，机械制造技术基础 (第 2 版 )，华中科技大学出版社， 18邹青，机械制造技术基础课程设计指导教程（第 2 版 )，机械工业出版社，19王福吉，机械制造技术基础，科学出版社， 20崇凯，机械制造技术基础课程设计指南（第 2 版 )，化学工业出版社， 2015.4
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