泵盖加工工艺及其夹具设计.docx
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泵盖加工工艺及其夹具设计
1摘要1
1绪论1
1零件的工艺分析7
2机械加工工艺规程设计7
2.1泵盖的工艺分析及生产类型的确定7
2.1.1零件的用途7
2.1.2泵盖主要技术要求7
2.1.3审查泵盖的工艺性8
2.1.4确定零件的生产类型8
2.2确定毛坯种类绘制毛坯图8
2.2.1毛坯选择8
2.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量9
2.2.3绘制泵盖金属型铸造毛坯简图9
2.3拟定泵盖工艺路线10
2.3.1定位基准的选择12
2.3.2表面加工方法的确定13
2.3.3加工阶段划分14
2.3.4工序集中与分散8
2.3.5工序顺序的安排8
2.5切削用量、时间定额的计算11
2.5.1切削用量的计算11
2.5.时间定额的计算16
3夹具设计21
3.1铣端面夹具设计的设计14
3.1.1夹具设计任务错误！
未定义书签。
3.1.2定位方案确定错误！
未定义书签。
3.1.3刀具导向方案确定错误！
未定义书签。
3.1.4夹紧方案确定错误！
未定义书签。
4方案综合评价与结论14
4.1方案评价20
4.2结论21
5体会与展望28
6参考文献29
本毕业设计是重要的实践教学环节之一。
通过对“泵盖”零件的机械加工工艺规程及工艺装备的设计，完成了从毛坯到零件的机械加工工艺过程。
本毕业设计的主要内容包括：
绘制“泵盖”的零件图、毛坯图，编制机械加工工艺过程综合卡片和机械加工工序卡片，以及铣24mm厚端面加工夹具设计。
本次毕业设计实现了所学理论与生产实践的结合，通过设计使学生具有了制定工艺规程的初步能力，设计专用夹具的初步能力，进一步提高了查阅资料,熟练地使用设计手册、参考资料等方面的能力。
通过设计全过程，熟悉了工艺计算方法，学会了进行工艺设计的程序和方法，对于培养独立思考和独立工作的能力大有裨
关键词：
泵盖；夹具；设计；机床
Abstract
Thecoursedesignisanimportantelementofpracticalteaching.Throughthe"PUMPCOVER"partofthemechanicalequipment,processplanningandprocessdesign,thecompletionofpartsfromtheblanktothemachiningprocess.Themaindesignofthiscourseinclude:
Drawing,"pump"partmap,blankmap,thepreparationofacomprehensivemachiningprocessandmachiningprocessescardcards,Thecoursewasdesignedandimplementedwhattheyhavelearnedthecombinationoftheoryandproductionpractice,throughthedesignsothatstudentshaveaninitialcapacitytodevelopprocessplanning,designingspecialfixturesinitialcapacity,andfurtherimproveaccesstoinformation,skilleduseofthedesignmanual,refereneematerials,etc.capacities.Throughthedesignofthewholeprocess,familiarwiththeprocesscalculationmethods,learnedtocarryoutprocessdesignproceduresandmethodsforthedevelopmentofindependentthinkingandabilitytoworkindependentlyofgreatbenefit.
Keywords:
PUMPCOVER;fixturedesign;Machine
1绪论
毕业实践工作对于每一位即将毕业的毕业生来说都是非常重要的，它对我们以后走上工作岗位很有帮助。
对于我们机电专业来说，在以后的工作中经常要做关于夹具的设计工作，在这里，我以泵盖零件为例，对它的工艺过程和夹具进行设计。
做毕业设计可以把以前所学的知识加以综合运用，起到巩固学到的知识的作用，从而提高分析，解决问题的能力。
因此，认真的完成毕业设计是很有必要的。
机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量，机械加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，而且也影响工艺装备的尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择，加工工时的多少。
因此，正确的确定机械加工余量，对于节约金属材料，降低刀具损耗，减少工时，从而降低产品制造成本，保证加工质量具有十分重要的意义。
在这次设计过程中，广泛的收集各种资料及标准，课程设计中另一个重要的设计为专用夹具的设计。
专用夹具的设计是为了特殊加工工序的技术要求的加工。
夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备，分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。
各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳等。
一、机床夹具在机械加工中的作用
对工件进行加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。
为此，在进行机械加工前，首先要将工件装夹好。
工件的装夹方法有两种：
一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种是工件装夹在夹具上。
采用第一种方法夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。
这种方法无需专用装备，但效率低，一般用于小批生产。
批量较大时，大都用夹具装夹工件。
用夹具装夹工件有下列优点：
（1）能稳定地保证工件的加工精度用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。
（2）能提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高生产率。
（3）能扩大机床的使用范围
（4）能降低成本在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。
夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。
工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。
二、机床夹具的分类
机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。
常用的分类方法有以下几种。
1.按夹具的使用特点分类
1）通用夹具已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，如三爪定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。
这些夹具已作为机床附件的专门工厂制造供应，只需选购即可。
（2）专用夹具专门为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。
专用夹具一般在批量生产中使用。
（3）可调夹具夹具的某些元件可调整或可更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。
它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。
（4）组合夹具采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。
（5）拼装夹具用专门的标准化、系列化的拼装夹具而成的夹具，称为拼装夹具。
它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。
它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。
。
此类夹具更适合在数控机床上使用。
2.按使用机床分类
夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机床夹具等。
3.按夹紧的动力源分类
夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。
三、机床夹具的组成
机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为下面几个部分。
1.定位装置
定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。
2.夹紧装置
夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用是不离开已经占据的正确位置。
3.对刀或导向装置
对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。
4.连接元件
连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。
5•夹具体
夹具体是机床夹具的基础件。
6.其它装置或元件
它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。
如需加工按一定规律分
布的多个表面时，常设置分度装置；为能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。
四、本设计的任务
本设计的任务是：
设计零件的工艺规程以及对典型夹具进行结构分析与精度分析；通过本设计使学生具有一定的设计专用夹具的能力和分析生产中与夹具有关的技术问题的能力。
泵盖零件的工艺及夹具设计
1零件的工艺分析
1）从零件图上可以看出零件的主要加工表面为一个大端面，两个©16孔，两个©6孔，进出油口，以及大端面上的若干台阶孔。
2）工序安排以泵盖底面和大端面定位，装夹工件，达到了设计基准，工艺基准的统一。
3）泵盖上大端面和©16孔底面对底面有垂直度要求，M12孔与孔①6中心线有同轴度要求。
2机械加工工艺规程设计
2.1泵盖的工艺分析及生产类型的确定
2.1.1零件的用途
泵盖是泵的主要组成部分之一。
它与齿轮的壳体内装有一对齿数和模数完全相同的外啮合齿轮，齿轮两端有端盖盖住。
由于齿轮的齿顶和壳体内表面及齿轮侧面与端盖之间间隙很小，故两个齿轮的轮齿的接触线就将图中的左、右两个腔隔开，形成两个密封容积。
泵的中间体与前端盖共同组成了齿轮的壳体，并保持正确的相互位置，还应有良好的密封性、以及足够的强度和刚度，以保证泵有较长的寿命。
2.1.2泵盖主要技术要求
按表1-1形式将零件的技术要求列于表2-1:
表2-1泵盖零件的技术要求
加工表
面
尺寸及偏差
/mm
公差/mm
及精度等级
表面粗糙度
/卩m
大端面
3.2
①23端
面
12.5
2*①16
孔
①16H7
IT7
3.2
齿轮孔
①16
①16
IT8
3.2
2*①6
孔
①6
3.2
4*①6.6
孔
①6.6
IT11
12.5
2*①4
孔
①4
12.5
2.1.3审查泵盖的工艺性
1）零件材料HT200,切削加工性良好。
2）泵盖上两齿轮孔①16中心线有同轴度要求，为保证加工精度，工艺安排应粗、精加工分开。
3）主要表面虽然加工精度较高，但可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来
2.1.4确定零件的生产类型
零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。
生产类型一般可分为中批量生产、大批生产和单件生产三种类型。
本设计采用了生产类型为中批量生产。
2.2确定毛坯种类绘制毛坯图
2.2.1毛坯选择
由于该零件形状复杂，根据零件材料为HT200，生产类型为中批生产，因此采用金属型铸造毛坯
。
选择毛坯及毛坯制造方法
根据零件材料确定毛坯为铸件，根据其结构形状、尺寸大小和材料性能毛坯的铸造方法选用----低压铸造毛坯公差等级---IT8级
球墨铸铁：
在铁水（球墨生铁）浇注前加一定量的球化剂（硅，镁）使铸铁中石墨球化，由于碳以球状存在于铸件基体中，改善其对基体的割裂作用，球墨铸铁的抗拉强度，屈服强度，塑性，冲击韧性大大提高，并且有耐磨，减震。
工艺性能好，成本低等优点因为零件
要求无砂眼，所以在毛坯铸造时要注意气孔的产生气孔原因：
1.空气夾杂在熔汤中
2.气体的来源：
熔解时、在料管中、在模具中、离型剂
改善方法：
1.适当的慢速
2.检查流道转弯是否圆滑，截面积是否渐減
3•检查逃气道面积是否够大，是否有被阻塞，位置是否位於最后充填
的地方
4.检查离型剂是否噴太多，模温是否太低
5.使用真空.
2.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
根据该泵盖零件的形位特点，由表2-1，可确定公差等级CT=10,
再根据表2-3、2-4（《设计指导书》），得泵盖金属型铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量如表2-2:
表2-2泵盖毛坯尺寸公差及机械加加工余量
项目/mm
机械加工余量/mm
尺寸公差/mm
大端面3
3
3501
M12螺纹端面
3
112.0.1
进出油口端面
3
42爲
①16进出油区
1.8
16；7
M12螺纹
1.5
10.50.，05
2.2.3绘制泵盖金属型铸造毛坯简图
由表2-2中的加工余量数据，绘制图如下:
泵盖毛坯图
2.3拟定泵盖工艺路线
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要求能用工装夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线的拟定包括：
定位基准的选择；各表面加工方法的确定；加工阶段的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的安排。
确定工艺路线
表2.1工艺路线方案
1
铸造成型
2
时效处理
3
镗2-©16孑L
4
钻2-©4孔
5
钻4-©6.6孔及其沉孔
6
钻M12螺纹孔及©6孔
7
粗精铣大端面
8
粗精铣38mm端面
9
去毛刺
10
清洗
11
终检
12
表2.2工艺路线方案
1
铸造成型
2
时效处理
3
粗精铣大端面
4
粗精铣38mm端面
5
钻4-©6.6孔及其沉孔
6
钻M12螺纹孔及©6孔
7
镗2-©16孑L
8
钻2-©4孔
9
去毛刺
10
清洗
11
终检
12
工艺路线的比较与分析：
第二条工艺路线不同于第一条是将工序镗孔与工序铣平面工序对调，镗孔工序放到后面。
其它的先后顺序均没变化。
通过分析发现这样的变动提高了生产效率。
而且对于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的帮助。
采用互为基准的原则，先加工平面，然后以平面为精基准再加工平面上的各孔，这样便保证了，平面的平行度要求同时为加平面上各孔保证了垂直度要求。
符合先加工面再钻孔的原则。
若选第一条工艺路线，加工不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非平行这个问题。
所以发现第一条工艺路线并不可行。
如果选取第二条工艺方案，先加各平面，然后以这些已加工的孔为精基准，加工其它各孔便能保证各孔的形位公差要求从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第二个方案比较合理。
所以我决定以第二个方案进行生产。
具体的工艺过程见工艺卡片所示。
2.3.1定位基准的选择
定位基面的选择
定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工作。
基面选择得正确、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率。
在选择定位基面时，需要同时考虑以下三个问题：
（1）以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行？
⑵为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面?
（3）是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面？
精基面的选择：
根据精基面的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准。
在十字接头机械加工工艺过程中，大部分工序选用十字接头的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头孔处指定一侧的外圆面作为另一基面。
这是由于：
端面的面积大，定位比较稳定；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。
这样就使各工序的定位基准统一起来，减少定位误差。
定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工作。
基面选择得正确、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率。
在选择定位基面时，需要同时考虑以下三个问题：
⑷以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行？
（5）为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面?
⑹是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面？
精基面的选择：
根据精基面的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准。
1）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。
选择精基准要遵循下列原则：
基准重合原则；基准统一原则；互为基准原则；自为基准原则；便于装夹原则。
选择泵盖齿轮孔底面和轴承孔18H7轴线作为精基准，零
件上很多表面都可以采用他们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。
2）粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。
此处选择泵盖底座底面和大端面作为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。
232表面加工方法的确定
根据泵盖零件图上加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法，工艺路线如2-3表所示。
表2-3泵盖零件各表面加工方案一
加工表面
尺寸
精度
等级
表面粗糙度
Ra/卩m
加工方案
备注
大端面
3.2
粗铣一精铣
表1-8
M12螺纹端面
3.2
粗铣一精铣
表1-8
2*①16孔
IT8
1.6
粗镗一半精镗一精镗
表1-7
齿轮孔①16H8
IT8
1.6
粗镗一半精镗一精镗
表1-7
齿轮孔①16H7
IT7
1.6
粗镗一半精镗一精镗
表17
齿轮孔端面
1.6
粗铣一半精铣一精铣
表1-8
4*①6.6孔扩沉头孔
IT11
12.5
钻一扩
表1-10
M12螺纹孔
12.5
粗车—车螺纹
表1-10
233加工阶段划分
该泵盖加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。
2.3.4工序集中与分散
采用工序集中原则，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。
制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。
（1）选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度，并综合考虑各个方面工艺因素的影响。
一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他次要表面的加工方法。
⑵在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。
（3）排加工路线图表。
当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别，先在列出零件大量生产时的工艺路线。
见附表•
2.3.5工序顺序的安排
1）机械加工顺序
遵循“先基准后其他”、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原则。
2）热处理工序
为改善工件材料切削性能和消除毛坯内应力，金属型铸造后对毛坯进行正火处理；零件粗加工后，进行调质处理，然后进行精加工；最后，为了改善工件的材料力学性能，进行淬火处理，使工件获得较高的硬度和耐磨性。
3）辅助工序
在粗加工和半精加工后各安排一次中间检验，精加工后安排去毛刺、清洗和终检工序。
1）用查表法确定工序余量。
（2）当无基准转换时，工序尺寸及其公差的确定应首先明确工序
的加工精度
（3）当有基准转换时的工序尺寸及其公差应由解算工艺尺寸链获得。
（4）确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。
当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。
有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。
2.4切削用量、时间定额的计算
工序：
铸造
工序：
热处理（正火）
工序：
铣大端面
采用X51卧式铣床
采用高速钢套式面铣刀，当为粗铣平面时，每齿进给量为
0.2〜0.4，齿数为8，刀具耐用度为60〜90min，d=90mm,ae=82mm。
p=3mm,fz=1mm/s,e=82mm（参考文献【1】表14-69）,刀具
耐用度为t=60〜90min，根据文献【1】，表14-67，
dv
n
1000
3"9037・51636r/min
1000
由机床转速数列，取n=600r/min
tm
22
h0.5（DDB）（1~3）
得：
28.3d0.7v=
0.250.50.60.30.3
tapfzaez
=37.51m/min
l21~3mm
l23mm
0.3600
工序钻4-©6.6孔:
工序为用夹紧元件夹紧泵盖后，用钻削加工。
达到设计图的要求。
表面粗糙度要求为6.3，钻削一次、扩孔一次后成型。
根据技术要求尺寸公差为GB1804-m,查表可知作为6〜30mm段的尺寸加工，尺寸公差为土0.1。
即之后的钻削加工要达到设计尺寸的要
求：
35
查表，得钻削加工余量0.15mm,公差值0.18mm。
等级精度为：
钻削，IT12,工序尺寸及公差分别为，钻削、扩孔：
350.09mm。
1）背吃刀量的确定钻削取ap=3.50mm；扩孔取ap=1mm
2）进给量的确定由表5-21，钻削时选取的每转进给量
f=0.26mm/r;由表5-23，扩孔时选取的每转进给量f=0.9mm/r。
3）切削速度的计算
钻削：
由表5-21，按工件材料为HT200的条件选取，切削速度v可取为24m/min。
由公式（5-1）n=1000v/（nd）可求得该工序钻头
转速n=546r/min，参照表4-9所列Z525立式钻床主轴转速，取转速n=545r/min。
再将此转速带入公式（5-1），可求出该钻削的实际切削速度v=nnd/1000=23.96m/min。
扩孔：
由表5-24，按工件材料为HT200的条件选取，切削速度v可取为83m/min。
由公式（5-1）n=1000v/（nd）可求得该工序钻头
转速n=1762r/min，参照表4-9所列Z525立式钻床主轴转速，取转速n=1
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