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 钻夹具设计 . 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 . 16 位元件限制不定度分析 . 16 紧机构及夹紧元件初步选择 . 16 套类型选择 . 16 模板设计 . 17 模板类型选择 . 17 模板材料选择 . 17 算切削力和夹紧力 . 17 算切削力 . 17 算夹紧力 . 18 位误差分析 . 18 具体设计 . 19 结束语 . 21 致 谢 . 22 参考文献 . 23 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取 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 钻夹具设计 具类型及使用机床选择 根据课题要求选择一道重要工序进行夹具设计，本次要设计的夹具是钻5及钻、铰 12 孔夹 具。钻、铰、锪通过专用的钻头、铰刀、锪刀都可以在钻床上进行加工，钻床广泛应用于机械加工中，是一种成本低、操作难度低、加工范围广的机床，对于钻 5及钻、铰 12 孔这道工序来说，由于一次装夹需要加工 6 个孔，故可选用如图 3臂钻床 行加工。 图 3臂钻床 位基准及定位元件选择 件定位面选择 工件的定位面是工件上直接和接触的部分，对于铣左端面工序来说此时泵体是毛坯状态，任何表面都是非加工面。选择定位面时应该遵循以下原则：选择大而平整的平面或内圆外圆 进行定位、选择定位面后要方便后续的装夹、定位面所对应的装夹位置应该结构牢固，在装夹时保证不得有变形现象。根据上述原则选择泵体的右侧面和上端面作为定位面。 16 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，故应选用支撑板进行定位。 位元件限制不定度分析 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。 紧机构及夹紧元件初步选择 如图 3示，采用移动压板作为夹紧机构。移动压板机构选用的都是标准件，包括移动压板、螺母、双头螺柱、弹簧、调节支撑。移动压板是一种结构简单，容易获得的夹紧机构，使用移动压板时，先装入工件，然后把移动压板的头部移动至需要夹紧的部位，再用扳手拧紧夹紧工件。 图 3动压板夹紧 套类型选择 钻 5精 度要求不高，可直接钻削加工得到。由于该孔不需要扩孔、铰孔，故不需要使用可换钻套，选用符合 固定钻套即可，固定钻套需要配合 套用衬套使用。因为钻套是易损件，需要经常更换，在钻模板和钻套之间需要增加一个衬套防止频繁更换钻套给钻模板造成的 17 磨损。加工 12孔需要先钻后铰，应选用符合 模板可以翻开给攻丝提供足够的加工空间。 模板设计 模板类型选择 钻模板是引导刀具在工件上钻孔用的零件。钻 模板的作用是支撑钻套，让钻套和夹具体上的定位元件保证一定的位置关系。钻模板的精度直接影响到工件钻孔的精度。该夹具中，由于在钻工序后，还需要攻丝 ，所以钻模板需要设计成可翻转结构，当铰孔加工完成后，翻开钻模板给丝锥让出加工位置。 模板材料选择 钻模板的形状为矩形板状，可选用 45 钢板材进行加工， 45钢板材在市场上购买方便，是一种广泛使用的材料。 45钢有很好的机械性能，进行热处理后可获得较高硬度。作为钻模板的材料非常合适。 算切削力和夹紧力 算切削力 刀具：采用高速钢直柄麻花钻 ， 材料： ，铸件。 钻削轴向力为 引自参考文献机床夹具手册（第三版）表1进给量 修正系数 36( 引自参考文献机夹具设计手册（第三版）表 1 故 36411(则实际夹紧力为 查机床夹具计手册（第三版）表 1 安全系数 K 可按下式计算 4321 1基本安全系数 18 2K加工性质系数 3刀具钝化系数 4断续切削系数 上述数据查机械夹具具设计手册（第三版）表 1 故 5 2 5543210 算夹紧力 根据机械加工工艺手册孟少农表 公式 co tt 21/)(212211W：作用在工件上的夹紧力 旋夹紧力 M：螺旋上的原始作用力 M=QL 纹中径 Q：手柄上的的作用力 L：手柄长度 撑到螺栓中心线距离 栓中心线到夹紧中心距离 q:弹簧弹力（此处忽略不计） ：机构效率，取 入数据得夹紧力为 2972N，大于切削力 位误差分析 图 3件定位简图 19 工件的定位简图如图 3代夹具设计手册表 3 两定位销所产生的最大角度定位误差为： a n m a a x ：夹具圆柱销与其相配合的工件定位孔的最大间隙，取 H7/：夹具菱形销与其配合的工件孔件的最大间隙，取 H7/大间隙 ：两定位销中心距。 计算得最大定位角度误差 = 水平定位误差为 之间取较大值除 2，计算得水平定位误差为： 8 3 具体设计 夹具体是整个夹具的基础和骨架，是夹具上最大和最复杂的基础零件，该夹具是钻夹具，所以不需要安装定位原件也不需要对刀块。故为了满足 有足够的强度和刚度、安放稳定可靠、结构紧凑和工艺性好，并且重量尽可能轻巧，便于操作，使用安全，所以选择夹具体为铸造体。 对于铸造结构的夹具体，其结构优点是工艺性好，容易获得形状复杂的内、外轮廓，且具有较好的强度、刚度和抗震性，故夹具体材料选择 据上述原则设计如图 3 20 图 3具体图 21 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。 22 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。 23 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 北京 ,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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