機械制造技術(shù)課程設(shè)計-泵體零件加工工藝及鏜φ34.5孔夾具設(shè)計

第1章齒輪油泵的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計1.1零件分析1.1.1零件的作用題目所給的零件是齒輪泵泵體。它作為齒輪泵主體，主要作用是：作為齒輪的支撐件，連接吸油和壓油管路，并形成密封腔，其形狀及加工精度直接影響齒輪泵的工作性能。1.1.2零件的工藝分析本零件可從零件圖中可知,它有四組加工面,而有位置要求,還有四組孔,也有位置和精度要求。1、零件底面，它是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個面，此面將作為初基準，表面粗糙度為12.5。根據(jù)表面粗糙度要求我們僅采取粗銑的加工方式，即節(jié)省時間又能達到技術(shù)要求。2、零件底面孔，它是以上端面為基準而加工的，它起固定連接齒輪泵體的作用，并作為后續(xù)孔加工的定位基準。由于對其沒有形位誤差與尺寸誤差要求，故僅對其采取鉆削加工。3、零件前后兩面，它是以底面為基準而加工的，其作用是用于固定泵蓋，以形成密封，并為后續(xù)孔的加工作為定位基準。表面粗糙度要求為1.6，兩面之間與基準面之間有形位誤差要求：兩面平行度為0.05，與基準面垂直度0.04。我們采取粗銑，精銑的加工路線，以達到要求。4、零件兩側(cè)面，它是以底面為基準加工，由于對其沒有形位誤差與尺寸誤差要求，故僅對其采取粗銑加工。5、零件兩側(cè)面管螺紋G3/8，由《機械加工工藝手冊》查知底孔為φ14.951，考慮到工藝要求我們采取鉆、攻絲兩步工序。6、零件齒輪腔，由加工工藝要求，采用車削加工，為達到其精度要求，采取粗車，半精車，精車的加工路線。7、零件齒輪腔內(nèi)兩側(cè)面，在已車削齒輪腔內(nèi)圓的基礎(chǔ)上，采取粗銑加工，即能達到加工要求。8、零件前后兩面螺紋孔，它是以前后兩面為基準而加工的，其作用是用于固定泵蓋，以形成密封，其尺寸及精度要求為M6-7H,考慮到工藝要求我們采取鉆、攻絲兩步工序。9、零件前后兩面定位孔，它是以前后兩面為基準而加工的，其作用是用于定位泵蓋，考慮到工藝要求配合泵蓋我們采取鉆削工序。由以上工藝過成的完成，本零件也按要求加工完成。1.1.3確定生產(chǎn)類型本閥體假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺，每臺需要該零件1個，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。該零件材料為HT20-40，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄造。依據(jù)設(shè)計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率α和廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年經(jīng)考慮，選擇生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)。1.2確定毛胚類型及尺寸1.2.1確定毛胚類型零件材料為HT20-40，考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄造，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用鑄造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。閥體零件材料為HT200，硬度選用200HBS。采用砂型鑄造，機械翻砂造型。1.2.2確定毛胚尺寸根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設(shè)計如下：1.Φ34.5mm的孔因為孔只有Φ34.5mm大，Φ34.5孔的粗糙度為0.8需要粗鏜，精鏜幾道工序加工，查相關(guān)資料知粗加工和精加工的余量之和為3mm。2.閥體的上下端面該閥體的上下端面粗糙度都是0.8，進行一需要進行粗銑，精銑，磨等加工才能滿足光潔度要求。根據(jù)資料可知，選取加工余量等級為G，選取尺寸公差等級為9級。所以根據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗可知，閥體的上下端面的單邊余量為3mm，符合要求。3.寬70mm的2端面寬70mm2端面的粗糙度為6.3，一次粗銑即可滿足要求。所以根據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗可知寬70mm的2端面的單邊余量為2mm。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了，毛坯的具體形狀和尺寸見圖“閥體”零件毛坯簡圖圖1-1。圖1-1毛坯圖1.3機械加工工藝路線設(shè)計1.3.1定位基準的選擇（1）粗基準的選擇在選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，并注意盡快獲得精基準，并且要按一定的原則進行選擇。（2）基準的精選擇選擇基準時，是從保證工件加工精度要求出發(fā)的，因此，定位基準的選擇應(yīng)該先選擇精基準，再選擇粗基準，選擇精基準時要按照一定的選擇原則進行精基準的選擇，在泵體孔加工是現(xiàn)已上端面為基準加工下端面，然后再以下端面為精基準加工其他平面，以下端面為定位精基準加工孔。1.3.2制定工藝路線工序10：鑄造工序20：時效處理工序30：粗銑底面，至50mm工序40：鉆2-Φ7孔，锪孔Φ13孔工序50：粗銑前后端面，至25.5mm工序60：精銑前后端面，至25mm工序70：粗銑寬88mm的2端面，至70.5mm工序80：精銑寬88mm的2端面，至70mm工序90：鉆削2-3G/8管螺紋底孔工序100：攻絲2-3G/8管螺紋工序110：粗銑寬33mm的槽工序120：粗鏜Φ34.5內(nèi)腔圓,至34mm工序130：精鏜Φ34.5的內(nèi)腔圓，至34.5mm工序140：鉆，擴，絞Φ5的孔工序150：鉆削6—M6螺紋底孔工序160：攻絲6—M6螺紋工序170：檢驗1.4加工機床及工藝設(shè)備的選擇1.4.1選擇機床，刀具，量具及夾具根據(jù)不同的工序要求，選擇不同的機床、刀具、量具及夾具，見表1-2表1-2機床及工藝設(shè)備的選擇工序內(nèi)容設(shè)備工藝裝備夾具刀具量具鑄造時效上漆粗銑底面X51立式銑床專用夾具高速鋼面銑刀游標(biāo)卡尺鉆2-Φ7孔，锪孔Φ13孔Z525立式鉆床專用夾具高速鋼麻花鉆比較儀粗銑前后端面X51立式銑床專用夾具高速鋼三面刃圓盤銑刀百分尺精銑前后端面X51立式銑床專用夾具高速鋼三面刃圓盤銑刀百分尺粗銑寬88mm的2端面X51立式銑床專用夾具高速鋼三面刃圓盤銑刀游標(biāo)卡尺精銑寬88mm的2端面X51立式銑床專用夾具高速鋼三面刃圓盤銑刀游標(biāo)卡尺鉆削2-3G/8管螺紋底孔Z535立式鉆床專用夾具高速麻花鉆卡尺攻絲2-3G/8管螺紋攻絲機專用夾具絲錐螺紋量規(guī)粗銑寬33mm的槽X51立式銑床專用夾具高速鋼立銑刀游標(biāo)卡尺粗鏜Φ34.5內(nèi)腔圓T68臥式鏜床專用夾具高速鋼鏜刀卡尺精鏜Φ34.5內(nèi)腔圓T68臥式鏜床專用夾具高速鋼鏜刀卡尺鉆，擴，絞Φ5的孔立式鉆床專用夾具麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀卡尺鉆削6—M6螺紋底孔X51立式鉆床專用夾具麻花鉆卡尺攻絲6—M6螺紋攻絲機專用夾具絲錐螺紋量規(guī)1.5確定切削用量1.5.1工序10（粗銑85底面）（1）背吃刀量：=2mm(2)進給量查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表5-11，得=0.2mm/z，所以進給量r/min.（3）計算切削速度查表5-11，按，取v=41.4m/min，由式（1-1）求,參考表4-16，立式銑床X51的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=80r/min,將n帶入式（1-2）所以。（4）計算工時切削工時：，，，則機動工時為1.5.2工序20（鉆2-Φ7孔，锪孔Φ13)（1）背吃刀量：=3.5mm(2)進給量查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表5-22，表4-7取每轉(zhuǎn)進給量f=0.15mm/r。（3）計算切削速度查表5-22，取切削速度v=15m/min,由式（1-1）,求，查表4-6取n=680r/min,所以按式（1-2），得。（4）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。t=i;其中l(wèi)=10mm;=4mm;=3mm;t=2x（）=2x（）=0.0234(min)1.5.3工序30（粗銑前后端面)（1）背吃刀量：=3mm(2)進給量查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表5-17，得=0.2mm/z，所以進給量mm/r。（3）計算切削速度查表5-17，取切削速度v=16m/min,由式（1-1）,求，查表4-16取n=65r/min,所以按式（1-2），得。（4）計算工時切削工時：，，，則機動工時為。1.5.3工序40（精銑前后端面)（1）背吃刀量：=0.5mm(2)進給量查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表5-17，得=0.08mm/z，所以進給量mm/r。（3）計算切削速度查表5-17，取切削速度v=22m/min,由式（1-1）,求，查表4-16取n=80r/min,所以按式（1-2），得。（4）計算工時切削工時：，，，則機動工時為.4)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。t=4x（）=4x（）=4.5(min)1.5.10工序120（粗鏜Φ34.5內(nèi)腔圓)（1）背吃刀量：=16mm(2)進給量查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表5-36，得f=0.5mm/r。（3）計算切削速度查表5-36，取切削速度v=30m/min,由式（1-1）,求，查表4-25取n=300r/min,所以按式（1-2），得。5)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。t=i;其中l(wèi)=25mm;=4mm;=0mm;t=i==0.4833(min)1.5.10工序120（精鏜Φ34.5內(nèi)腔圓)（1）背吃刀量：=1.25mm(2)進給量查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表5-36，得f=0.15mm/r。（3）計算切削速度查表5-36，取切削速度v=20m/min,由式（1-1）,求，查表4-25取n=200r/min,所以按式（1-2），得。1.5.13工序130（鉆6-M6孔）工步一：鉆M6螺紋底孔4.8鉆M6螺紋底孔確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當(dāng)鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為1.5.14工序140（攻絲M6)攻螺紋M6mm。按機床選取，則機動時，，攻M6孔鏜Φ34.5內(nèi)腔圓專用夾具設(shè)計2.1確定設(shè)計任務(wù)為了提高勞動的生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師及組員的協(xié)商，決定設(shè)計鏜Φ34.5內(nèi)腔面的夾具，本夾具將用于T41臥式鏜床。刀具為高速鋼鏜刀，來對工件進行加工。2.2夾具的設(shè)計方法2.2.1夾具的類型確定由于可以鑄造出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀，抗壓強度大，抗振性好，因此夾具體毛坯結(jié)構(gòu)選用鑄造，其適用于切削負荷大、振動大的場合以及批量生產(chǎn)。為了便于排除切削，不使其聚集在定位元件工作表面而影響工件的正確定位，一般在設(shè)計夾具時，要正價容納切削的空間，如容屑溝等。2.2.2定位方案確定根據(jù)加工工序及零件圖可知，要加工Φ34.5的孔，要確保所加工的孔中心和毛坯中心的同軸度問題，即定心。在垂直加工方向上，不能產(chǎn)生移動和轉(zhuǎn)動。沿加工方向上，由于底部2個Φ7的底孔已經(jīng)加工好，所以采用這兩個孔進行定位，用一個圓柱銷，圓柱銷限制2個自由度，還有一個削邊銷，削邊銷限制3個自由度，一共限制5個自由度，用壓板進行壓緊如圖2-1。圖2-1定位銷定位2.2.3夾緊機構(gòu)設(shè)計為了保證在切削力、離心力、慣性力等外力的作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動或位移，一般在夾具結(jié)構(gòu)中都必須設(shè)置一定的夾緊裝置，將工件可靠地夾緊。通過壓板進行固定，既工件保持既定位置，即在切削力的作用下，工件不應(yīng)離開定位支撐，壓板通過螺母和螺柱的旋緊進行壓緊如圖2-2.圖2-2壓板夾緊2.2.4導(dǎo)向裝置設(shè)計引導(dǎo)裝置是在鉆、鏜類機床上加工孔和孔系時做刀具導(dǎo)向用。借助于引導(dǎo)原件可提高被加工孔的幾何精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。應(yīng)此選擇可換鉆套，其便于磨損后快速更換。根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表9-9可知可換鉆套的具體參數(shù)如圖2-3。圖2-3鏜套2.2.5夾具體零件設(shè)計夾具體是夾具的母體，夾具體的好壞直接影響了夾具零件的布置和安裝，而且影響到了夾具與機床的連接，所以設(shè)計時應(yīng)滿足以下基本條件。具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。便于清理切屑和贓物。夾具在機床上安裝應(yīng)穩(wěn)固與安全。結(jié)構(gòu)簡單，重量輕、體積小，在保證足夠的剛度和強度的條件下應(yīng)盡量減輕本體的重量，可是對于有的銑床來說，本體的重量過輕會導(dǎo)致夾具失穩(wěn)。合適的剛度和強度。盡量采用標(biāo)準化、系統(tǒng)化的元件或結(jié)構(gòu)。2.2.6繪制夾具