机械制造工艺学课程设计机油泵传动轴支架加工工艺规程制订及钻Φ8及其Φ10孔孔专用机床夹具设计Word文件下载.docx
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通过这次设计，培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是在进行毕业之前对所学课程进行的最后一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。
因此，它在我们的大学生活中占有十分重要的地位。
就个人而言，希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。
由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
第一节零件分析
本次课程设计我们小组的任务是针对生产实际中的一个零件———机油泵传动轴支架。
其用于轴承的传递，当然机油泵传动轴支架并不仅仅用于此，还有很多功能。
从零件图上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、内孔等。
其中，表面粗糙度要求最低的是孔3*Φ11及孔Φ32，粗糙度为Ra12.5，粗糙度要求最高的是定位销孔2*Φ8，表面粗糙度为Ra3.2以及上表面K。
该外圆平面K也是机油泵传动轴支架的主要设计基准。
孔Φ32的公差等级为IT7级，表面粗糙度为Ra3.2，可以通过钻、扩、铰来保证。
上表面K需要通过初刨和精刨来达到需要保证的尺寸。
3*Φ11孔不是很重要，只是固定作用，因此加工该孔不是很复杂；
通过钻床加工出来。
2个定位销孔则需要有一定的位置要求，因此相对于上一道工序则需要在钻床是钻、扩、铰2*Φ8孔。
钻后再扩钻再铰就可以达到精度要求。
对机油泵传动轴支架零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。
第二节机械加工工艺规程制订
一、确定生产类型
按设计任务书，就机油泵传动轴支架年产量为4000件；
每日3班，若机油泵传动轴支架备品率为8%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为N=Qn（1+α%+β%）=4000×
1×
（1+8%+1%）件=4360件/年;
可见，机油泵传动轴支架的年生产量为4360件。
机油泵传动轴支架可看成独立的一部分，属轻型机械。
因此，根据A表5-8，由生产纲领与生产类型的关系可确定该零件的生产为中批生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的工艺特点，如多采用通用设备配以专用的工艺装备等，其工艺特点见A表5-9.。
二、确定毛坯制造形成
由该零件的功用及其的工作状况知。
因此，原设计单位选用了既能满足要求，选择材料为HT150，因此可以确定毛坯形式为灰口铸造。
由表5-2中可知，选择砂型机器造型，铸钢件的公差等级为CT11级。
该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。
所以用150×
77×
44的毛坯。
确定加工余量及毛坯尺寸
该零件的形状不是很复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。
三、选择定位基准
1）粗基准的选择
选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。
粗基准选择应当满足以下要求：
⑴．粗基准的选择应以加工表面为粗基准。
目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。
如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。
以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
⑵．选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。
例如：
机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。
因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。
这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
⑶．应选择加工余量最小的表面作为粗基准。
这样可以保证该面有足够的加工余量。
⑷．应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。
有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
⑸．粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。
多次使用难以保证表面间的位置精度。
要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证CA6140机床后托架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。
2）精基准选择的原则
⑴．基准重合原则。
即尽可能选择设计基准作为定位基准。
这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
⑵．基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。
基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。
轴类零件常用顶针孔作为定位基准。
车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。
⑶．互为基准的原则。
选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。
对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。
自为基准原则。
有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。
磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。
此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。
此外，还应选择工件上精度高。
尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。
并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。
从CA6140机床后托架零件图分析可知，它的底平面与侧面三孔平行而且占有的面积较大，适于做精基准使用。
但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。
至于两侧面，因为是非加工表面，所以也可以用顶平面的四孔的加工基准。
选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。
所以根据以上方法加工此零件时，我们选择上表平面K为粗基准，并且以此粗基准为设计基准，即遵循“基准重合”的原则，加工Φ32孔，然后再以该孔定位再精加工上表平面K，来保证72.3以及65这两个尺寸。
这也体现了“基准统一”的选择原则。
四、选择加工方法
1、平面的加工
平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。
而对于K面粗糙度为Ra6.3通过粗铣以及精铣就可以达到。
2、孔加
Φ32孔内壁粗糙度为Ra6.3所以就用钻-扩-铰，钻孔铰该孔后就可以达到这个精度要求，满足安装配合F7，并且用YT锥柄麻花钻。
同样3*Φ11以及2*Φ8的销孔也可以用钻床加工出来。
五、制定工艺路线
根据零件本身要求及先粗后精的加工原则，机油泵传动轴支架的加工工艺路线如下：
工序5：
粗刨平面K
工序10：
精刨平面K
工序15：
钻、扩、铰孔Φ32
工序20：
钻3*Φ11孔
工序25：
钻、扩、铰2*Φ8、2*Φ10
工序30：
钻Φ32侧面Φ11孔
工序35：
去毛刺、清洗、检验
六确定加工余量
由《机械制造工艺学》第30至31页的表1—10，表1——11，表1——12确定其加工的的经济精度和经济粗糙度。
（1）平面K：
工序名称
工序基本余量
工序尺寸
精度
粗糙度
粗刨
2
15
IT11
Ra12.5
精刨
1
13
IT9
Ra6.3
（2）加工Φ32孔：
钻Φ30
3.6
26.4
IT10
扩Φ31.75
1.75
30
IT8
铰Φ32
0.25
31.75
IT7
Ra3.2
（3）加工3*Φ11孔：
钻
11
Φ11
R12.5
（4）加工2*Φ8销孔
7
Φ7.8
扩
2.8
Φ9.8
铰
0.2
Φ10
（5）钻Φ32侧面Φ11孔：
钻Φ11孔
七机床、夹具的选择
选择加工设备即选择机床类型。
由于已经根据零件的形状、精度特点，。
选择加工方法，因此机床的类型也随之确定。
至于机床的型号，主要取决于现场的设备情况。
若零件加工余量比较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。
在本设计中，我们小组最终选择的机床，其经济精度和零件表面的设计要求相适应，初步选定各工序机床如下：
（1）工序5：
选择牛头刨床B665。
（2）工序10:
选择Z3025钻床。
（3）工序15：
选用Z3025钻床。
（4）工序20：
（5）工序25：
选用Z512-1钻床。
（6）工序30：
选择夹具
对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。
在保证加工质量、操作方便、满足高校的前提下，亦可部分采用通用夹具。
本机械加工工艺规程中所有工序采用了专用机床夹具，需专门设计，制造。
八确定切削用量及基本时间
切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量，确定方法是先确定背吃刀量，再进给量，最后确定切削速度。
不同的加工性质，对切削加工的要求不一样。
粗加工时，应尽量保证较高的金属切削率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定适合的切削速度。
精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要去，故一般选用较小的背吃刀量和进给量，而尽可能选用较高的切削速度。
（一）工序5
本工序是粗刨平面K，选用B665刨床，选用刀具为平面刨刀。
加工时间为12.56s。
（二）工序10
本道工序是钻孔Φ32，已知加工材料为HT150，机床选用Z35钻床，由于本道工序需要钻扩铰3个步骤，钻Φ30孔、扩Φ31.75孔、铰Φ32孔。
因此选用刀具为高速钢锥柄麻花钻，以钻Φ30孔为例，其刀具参数：
直径d30mm,l=296mm,b=30°
T=75min。
1.切削用量
（1）确定背吃刀量钻孔时，其背吃刀量为（30-26.4）/2=1.8mm。
（2）确定进给量f按照加工要求决定进给量。
钻头直径d0=30
，工件材料为铸钢且应力值为570MPa时，根据表5-50，进给量f的取值范围为0.60至0.70mm/r。
由于加工孔后需要保证精度要求，因此f需要乘以系数0.5，因此得到进给量f的取值范围为0.3至0.35mm/r。
根据Z35机床标准进给量，查表5-51，选取f=0.32。
（3）确定切削速度v根据表5-52的计算公式确定切削速度18.41m/min,由n=
得到n=195.4r/min,根据Z35的机床标准转速，由表5-54选取n=170r/min，实际转速为v=
=16.0m/min
（4）校验机床功率由表5-55，查得转矩T和切削功率P，得到转矩为T=57.4N.m切削功率P=1.02kw由表5-14可知，Z35的机床最大转矩为T=735.75N.m，主电动机的功率P=4.5kw,由于他们都比额度参数小，因此选用的切削用量可用。
最后确定的切削用量为Ap=1.8mm;
f=0.32mm/r;
v=16.0m/min。
2基本时间Tm
由表5-57以及根据公式可得到钻孔的基本时间为Tm=1.05min。
同理可以得到扩Φ31.75孔的Ap=0.875mm,f=0.32mm/r,v=16.9m/min。
铰Φ32孔的Ap=0.125mm,f=0.32mm/r,v=17.1m/min。
（三）钻3*Φ11孔
Z3025摇臂钻床，查表5-19选取d=11，lα=94。
莫氏圆锥1号高速锥柄麻花钻作为刀具。
根据表5-48选择的麻花钻参数：
β=30°
2φ=118°
ψ=50°
ɑf=12°
.由表5-49知,当d0≤20时,选择钻头后刀面磨损极限值为0.8,耐用度T=60min.
1切削用量
﹙1﹚确定背吃刀量ap.
钻孔时ap=﹙11-0﹚/2=5.5
﹙2﹚确定进给量f
钻头直径d0=11mm.工件材料为铸铁且HBW=200,查表5-50,进给量f取值范围为0.61~0.75mm/r.根据Z3025机床标准进给量,查表5-51,选取f=0.63mm/r
﹙3﹚确定切削速度v
查表5-52的计算公式取缔切削速度
V=Cvd0ZvKv/TmapXvfyv（m/min）
式中：
Cv=9.4Zv=0.25Xv=0yv=0.4m=0.125
查表5-53得：
修正系数KTv=1.0工件材料HBW=200，Kmv=1.0，钻孔时工件经过退火热处理。
得修正系数Ksv=0.9，刀具材料为高速钢时，得修正系数Ktv=1.0，钻头为标准刃磨形状。
修正系数Kxv=0.84，钻口深度l=1.1d0，得修正系数Klv=1.0
Kv=Ktv·
Kmv·
Ksv·
Ktv·
Kxv·
Klv=1×
0.9×
0.84×
1.0=0.756
V=9.4×
110.25×
0.756/600.125×
5.50×
0.630.4=9.33m/min
n=1000v/πd0=1000×
9.33／﹙3.14×
11﹚=270.2r／min
查表5-54选取n=250r／min，实际转速
V=πd0n/1000=3.14×
11×
250／1000=8.64m/min
（4）校验机床功率
由表5-55有：
T=CTd0ZTfyTKT（N·
m）Pm=TV/30d0（Kw）
CT=0.206ZT=2.0yT=0.8KT=KMT·
KXT·
KVBT
由表5-56得，与加工材料有关的修正系数KMT=1.0，与刃磨形状有关的修正系数KXT=1.0，与刀具磨钝有关的修正系数KVBT=0.87
则KT=1.0×
1.0×
0.87=0.87
T=0.206×
112×
0.630.8×
0.87=14.98N·
m，Pm=14.98×
8.64／﹙30×
11﹚=0.39Kw
主轴Tm=19602N·
m，PE=202Kw
T＜TmPm＜PE
所以，切削用量可用，则ap=5.5mm，f=0.63，v=8.64m/min（250r/min）
（5）基本时间tm
由表5-57得，基本时间tm’=（lw+lf+ll）/fn
lw——工件切削部分长度
lf——切入量lf=dm·
COSkr／2+3
ll——超出量ll=（2~4）mm
所以lw=12mm，lf=（11×
COS118／2）／+3=5.75mmll=3mmf=0.63mm/r
n=250r/min
则tm=3×
tm’=[﹙12+5.75+3﹚／﹙0.63×
250﹚]×
3=0.4min
（四）钻、扩、铰2*Φ8及2*Φ10销孔。
1.确定被吃刀量ap=3.5
确定进给量钻头直径7知工件为灰铸铁时硬度为163-229mpa，查表5-50，进给量f为0.22-0.26由5-51取f=0.25
确定进给速度由表5-52得
V=13.13m/min，n=597.36r/min
由标准转速，查表5-54取n=500，可知
V=10.99
轴向力由公式F=CFdozFfyFkF查表5-55得
CF=410，zF=1.2，yF=0.75，f=3.5，kF=0.82
计算得
F=1377N
转矩由公式T=CTd0zTfyTkT查表5-55得
CT=0.117，ZT=2.2，yT=0.8,KT=0.77
T=2.49Nm
机床功率Pm=Tv/30d0
Pm=2.49*10.99/30*7=0.13kW
由表5-14得：
Z3025机床最大转矩196.2Nm，主电机功率2.2kW。
所以可用
2.扩孔至Φ7.8同上原理
f=0.025，ap=0.4，n=630，v=15.5
由以上公式得
F=1397，T=2.72，Pm=0.18
所以选择合理
3.铰孔至Φ8
ap=0.1，f=0.3，n=630，v=15.83
由上公式计算得
F=1402，T=2.85，Pm=0.21
4.扩孔至Φ9.8
ap=0.9，f=0.3，n=1000,v=29.9
同上可算得
F=1506，T=3，Pm=0.21
5.铰孔至Φ10
ap=0.1，f=0.3,n=630，v=15.83
F=1380，T=2.73，Pm=0.18
（五）钻Φ32侧面Φ11孔
Z3025摇臂钻床，查表5-19选取d=11，lα=94。
第三节专用机床夹具设计
1工件加工工艺分析
如下图所示为机油泵传动轴支架俯视图，其材料为HT150，硬度为163~229HBW,中批量生产，需要设计在摇臂钻床上钻2×
Φ8及2*Φ10孔的专用夹具。
为此，我们需要解决一下问题：
2夹具结构方案设计
（1）工件加工工艺的分析
由于2个孔的精度要求高，为IT7，表面粗糙度较高，摇臂钻床加工能力好，加工此工件经钻、扩、铰就可满足，就可以达到其加工要求。
在加工时我们必须保证以下几个位置精度：
①右边孔轴线与孔距离54±
0.12
②左边孔中心线距右边孔中心线的距离为233±
0.05mm
③孔壁粗糙度为Ra3.2
本工件主要加工Φ8及Φ10沉孔，所以应以心轴及固定支承定位再用可调支承和螺母夹紧。
由于孔的尺寸公差为0.015，而基准不重合误差仅为心轴
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