机械制造专业泵盖零件加工工艺及夹具设计.docx
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机械制造专业泵盖零件加工工艺及夹具设计
机械制造专业毕业论文--泵盖零件的加工工艺及夹具设计
1摘要1
1绪论1
1零件的工艺分析2
2机械加工工艺规程设计2
21泵盖的工艺分析及生产类型的确定2
com用途2
com要技术要求2
com盖的工艺性4
com件的生产类型4
22确定毛坯种类绘制毛坯图4
com择4
com坯的尺寸公差和机械加工余量4
com盖金属型铸造毛坯简图5
23拟定泵盖工艺路线5
com准的选择6
com工方法的确定6
com段划分7
com中与分散8
com序的安排8
25切削用量时间定额的计算11
com量的计算11
com的计算11
3夹具设计12
31铣端面夹具设计的设计14
com计任务12
com案确定12
com向方案确定13
com案确定13
4方案综合评价与结论14
41方案评价20
42结论21
5体会与展望28
6参考文献29
摘 要
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益
关键词泵盖夹具设计机床
Abstract
ThecoursedesignisanimportantelementofpracticalteachingThroughthe"PUMPCOVER"partofthemechanicalequipmentprocessplanningandprocessdesignthecompletionofpartsfromtheblanktothemachiningprocessThemaindesignofthiscourseincludeDrawing"pump"partmapblankmapthepreparationofacomprehensivemachiningprocessandmachiningprocessescardcardsThecoursewasdesignedandimplementedwhattheyhavelearnedthecombinationoftheoryandproductionpracticethroughthedesignsothatstudentshaveaninitialcapacitytodevelopprocessplanningdesigningspecialfixturesinitialcapacityandfurtherimproveaccesstoinformationskilleduseofthedesignmanualreferencematerialsetccapacitiesThroughthedesignofthewholeprocessfamiliarwiththeprocesscalculationmethodslearnedtocarryoutprocessdesignproceduresandmethodsforthedevelopmentofindependentthinkingandabilitytoworkindependentlyofgreatbenefit
KeywordsPUMPCOVERfixturedesignMachine
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
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
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
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
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
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
按夹具的使用特点分类
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
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
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
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
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
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
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
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φ16孔两个φ6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φ16孔底面对底面有垂直度要求M12孔与孔Φ6中心线有同轴度要求
2机械加工工艺规程设计
21泵盖的工艺分析及生产类型的确定
com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
com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
μm大端面32Φ23端面1252Φ16孔Φ16H7IT732齿轮孔
Φ16Φ16IT8322Φ6孔Φ6324Φ66孔Φ66IT111252Φ4孔Φ4125com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Φ16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
com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
22确定毛坯种类绘制毛坯图
com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．空气夹杂在熔汤中
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减
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．检查离型剂是否喷太多模温是否太低
5．使用真空．
com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CT10再根据表2-32-4《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33M12螺纹端面3进出油口端面3Φ16进出油区18M12螺纹15
com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
23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21工艺路线方案一
1铸造成型2时效处理3镗2-φ16孔4钻2-φ4孔5钻4-φ66孔及其沉孔6钻M12螺纹孔及φ6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22工艺路线方案二
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-φ66孔及其沉孔6钻M12螺纹孔及φ6孔7镗2-φ16孔8钻2-φ4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
com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
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
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
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
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
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
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
com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
Raμm加工方案备注大端面32粗铣精铣表1-8M12螺纹端面32粗铣精铣表1-82Φ16孔IT816粗镗半精镗精镗表1-7齿轮孔Φ16H8IT816粗镗半精镗精镗表1-7齿轮孔Φ16H7IT716粗镗半精镗精镗表17齿轮孔端面16粗铣半精铣精铣表1-84Φ66孔扩沉头孔IT11125钻扩表1-10M12螺纹孔125粗车车螺纹表1-10
com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
com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
2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
com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
24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02～04齿数为8刀具耐用度为60～90mind90mmae82mm
3mm1mms82mm参考文献1表14-69刀具耐用度为t60～90min根据文献1表14-67
得v
3751mmin
由机床转速数列取n600rmin
工序钻4-φ66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63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6～30±01即之后的钻削加工要达到设计尺寸的要求
查表得钻削加工余量015mm公差值018mm
等级精度为钻削IT12工序尺寸及公差分别为钻削扩孔35009mm
1背吃刀量的确定钻削取350mm扩孔取1mm
2进给量的确定由表5-21钻削时选取的每转进给量f026mmr由表5-23扩孔时选取的每转进给量f09mmr
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24mmin由公式5-1n1000vπd可求得该工序钻头转速n546rmin参照表4-9所列Z525立式钻床主轴转速取转速n545rmin再将此转速带入公式5-1可求出该钻削的实际切削速度vπnd10002396mmin
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83mmin由公式5-1n1000vπd可求得该工序钻头转速n1762rmin参照表4-9所列Z525立式钻床主轴转速取转速n1360rmin再将此转速带入公式5-1可求出该钻削的实际切削速度vπnd1000641mmin
时间定额的计算
4-φ66孔
1基本时间的计算
钻削根据表5-41钻孔的基本时间可由公式tjLfnfn求得式中214mmD2cotkr1～2≈142cot541mm≈61mm3f026mmrn545rmin将上述结果代入公式则该工步的基本时间tj214mm61mm3026mmr545rmin≈0215min129s
扩孔根据表5-41扩孔的基本时间可由公式tjLfnfn求得式中214mmD-d2cotkr1～2≈15-142cot541mm≈15mm3f09mmrn1360rmin将上述结果代入公式则该工步的基本时间tj214mm15mm309mmr1360rmin≈0021min126s
因此基本时间129s126s1416s
2辅助时间
根据辅助时间与基本时间之间的关系式为
01502本工件取017则该工序的辅助时间为com241s
3其他时间的计算
除了作业时间辅助时间与基本时间之和之外每道工序的单件时间还包括布置工作地时间休息与生理需要时间与终结时间本工件是大批生产分摊到每个工件上的准备与终结时间很少布置工作地时间是作业时间的27休息与生理需要时间是作业时间的24此次二者取3则其他时间为
61416s241s099s
4单件时间
14162410991729s
将上述零件工艺规程设计结果填入工艺文件制作机械加工工艺过程卡片
工序粗精铣M12螺纹孔端面
采用X51立式铣床
采用高速钢套式面铣刀当为粗铣平面时每齿进给量为02～04齿数为8刀具耐用度为60～90mind90mmae82mm
3mm1mms82mm参考文献1表14-69刀具耐用度为t60～90min根据文献1表14-67
得v
3751mmin
由机床转速数列取n600rmin
工序镗16孔文献3
镗16由表62-1
Tj
23
主偏角为90°时2－3mm∴取13mm
23-5mm取24mm
由文献3表42-21取f027mmr
文献3表42-20
选T68镗床n400rmin
Tj
精镗16由文献3表42-21取f013mmr
文献3表42-20取n800rmin
Tj
倒角T01min
工序钻孔由文献3表42-16选Z525立式钻床
进给量f028mm
由文献3表42-15取n272rmin
由文献3表62-5
Tj
21424mm
Tj单孔
工序钻铰M12孔孔口倒角选用Z525钻床
钻孔105
查《切削用量简明手册》表27
04mmr
查《切削用量简明手册》表215
18mmin
415rmin
查《机械制造工艺简明手册》表42-12钻床Z37选取450rmin
所以实际切削速度195mmin
切削工时011min022min
2攻丝Ｍ12孔为加工这个孔的最后一道工序加工后基本尺寸为查《切削用量简明手册》表224高速钢铰刀铰孔时的切削用量
05-10mmr4-8mmin取6mmin＝＝136rmin
查《机械制造工艺简明手册》表42-12钻
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