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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 9
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目：
齒輪泵泵座零件的加工工藝規(guī)
程編制及鉆削φ19孔夾具設(shè)計(jì)
班 級(jí)：
機(jī)電05-1
姓 名：
劉建寧
指導(dǎo)教師：
魏永樂(lè)
完成日期：
2008年7月2號(hào)
一、設(shè)計(jì)題目
齒輪泵泵座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程編制及鉆削4-φ19孔工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)。
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖（草圖） 1張
(2) 生產(chǎn)類(lèi)型: 5000件/年
三、上交材料
(1) 被加工工件的零件圖 1張
(2) 毛坯圖 1張
(3) 機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片 1張
(4) 與所設(shè)計(jì)夾具對(duì)應(yīng)那道工序的工序卡片 1張
(4) 夾具裝配圖 1張
(5) 夾具體零件圖 1張
(6) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(5000字左右) 1份
四、進(jìn)度安排(參考)
(1) 熟悉零件,畫(huà)零件圖 2天
(2) 選擇工藝方案,確定工藝路線,填寫(xiě)工藝過(guò)程綜合卡片 5天
(3) 工藝裝備設(shè)計(jì)(畫(huà)夾具裝配圖及夾具體圖) 9天
(4) 編寫(xiě)說(shuō)明書(shū) 3天
(5) 準(zhǔn)備及答辯 2天
五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
成 績(jī)：
指導(dǎo)教師
日 期
摘 要
本次設(shè)計(jì)的課題是鉆床主軸徑向孔鉆夾具設(shè)計(jì)。本論文按照夾具設(shè)計(jì)的一般步驟，進(jìn)行了以下部分的設(shè)計(jì)：
通過(guò)對(duì)零件的分析，討論了零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和毛胚的種類(lèi)。通過(guò)零件的分析后制定零件機(jī)械加工工藝路線，說(shuō)明表面加工方法的選擇、零件加工工藝原則和工藝編制。確定夾具總體方案，包括加工的方法、定位方案和定位誤差的分析、夾緊方案、切削夾緊力的計(jì)算。
關(guān)鍵詞 夾具設(shè)計(jì) 鉆模 加工工藝 Abstract
this project's topic is the drilling spindle radial hole drills the jig design. The present paper according to the jig design's general step, has carried on the following part of designs: through to the components analysis, discussed components machine-finishing technological process, technological process design and the wool embryo's type. After components analysis formulates the components machine-finishing craft route, the explanation face work method choice, the components processing craft principle and the craft establishment. Definite jig overall concept, including processing method, localization plan and position error's analysis, clamp plan, cutting clamping force computation.
key word jig design jig processing craft.
目 錄
1.泵座的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型的確定……………………………………………1
1.1泵座的用途……………………………………………………………………1
1.2泵座的技術(shù)要求………………………………………………………………1
1.3審核泵座的工藝性……………………………………………………………1
1.4確定泵座的生產(chǎn)類(lèi)型…………………………………………………………1
2.確定毛坯和繪制毛坯簡(jiǎn)圖………………………………………………………2
2.1泵座的材料與毛坯……………………………………………………………2
2.2毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量……………………………………………2
2.2.1公差等級(jí)…………………………………… ……………………………2
2.2.2基本尺寸………………………………… ………………………………2
2.2.3公差等級(jí)………………………………… ………………………………2
2.2.4零件的表面粗糙度…………………………………………………… …2
2.3繪制泵座鍛造毛坯簡(jiǎn)圖………………………………………………………2
3. 擬定泵座的工藝路線………… ………… ……………………………………3
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇……………… …………… ………………………………3
3.1.1精基準(zhǔn)的選擇…………… ………………………………………………3
3.1.2粗基準(zhǔn)的選擇………………… …………………………………………3
3.2表面加工方法的確定…………………………………………………………3
3.3加工精度的劃分………………………………………………………………4
3.4工序的集中與分散……………………………………………………………4
3.5 工序順序的安排……………………………………… ……………………4
3.6 確定工藝路線…………………………………… …………………………4
3.7確定切削用量…………………………………………………………………5
3.8機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片………………………………………………………6
3.9機(jī)械加工工序卡片……………………………………………………………7
4.鉆床專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)………………………………………………………………9
4.1夾具設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………………9
4.2定位方案的確定………………………………………………………………9
4.3選擇定位元件…………………………………………………………………9
4.4定位誤差分析?d……………………………………………………………10
1.泵座的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型的確定
1.1泵座的用途
該泵座為支撐齒輪泵所用，突臺(tái)上兩孔放入兩個(gè)齒輪軸，突臺(tái)加強(qiáng)了泵座的剛性，底面兩個(gè)筋板對(duì)突臺(tái)起加固和支撐作用。該泵座在齒輪泵工作時(shí)要承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的作用，因此該零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌度，以適應(yīng)齒輪泵的工作條件。該零件的主要工作表面為泵座的兩個(gè)端面和突臺(tái)上的兩個(gè)孔，在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)予以保證。
1.2泵座的技術(shù)要求
加工表面
尺寸及偏差mm
公差及精度等級(jí)
表面粗糙度Ra/μm
形位公差/mm
泵座左端面
315
IT11
3.2
泵座右端面
214
IT11
3.2
泵座底面
240
IT12
6.3
φ50mm孔
φ50
IT7
1.6
φ60mm孔
φ60
IT10
6.3
φ8圓錐銷(xiāo)孔
φ8
IT11
1.6
6-φ17孔
φ17
IT12
25
4-φ19孔
φ19
IT12
25
1.3審核泵座的工藝性
分析零件圖可知，泵座的兩端面和泵座底面均要求切削加工，并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣可減少加工面積，也可提高泵座端面的剛度 。φ60mm孔、φ19mm孔和φ17mm孔的端面均為平面可以防止加工過(guò)程中鉆頭偏鉆，以保證孔的加工精度；另外，該零件除主要加工表面（泵座兩端面和泵座底面、φ17孔、φ19孔）外，其余表面加工精度均較低，結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單。不需要高精度機(jī)床加工，通過(guò)銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求；而主要表面雖然加工精度相對(duì)較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的辦法保質(zhì)保量地加工出來(lái)。由此可見(jiàn)，該零件的工藝性較好。
1.4確定泵座的生產(chǎn)類(lèi)型
Q=5000件/年，m=1件/臺(tái)，備用率和廢品率分別取3%和0.5%
帶入公式N=QmX(1+a%)X(1+b%) =5000X(1+3%)X(1+0.5%)=5176件/年
查表1-4可知該泵座的生產(chǎn)零件為大批生產(chǎn)
2.確定毛坯\繪制毛坯簡(jiǎn)圖
2.1泵座的材料與毛坯
選HT150做泵座，用鑄造的方法。成批生產(chǎn)，既可以提高生產(chǎn)率，又可以提高精度而且加工余量小等優(yōu)點(diǎn)。毛坯的撥模斜度為5度。
2.2毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量
2.2.1公差等級(jí)
有泵座的公用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)。
2.2.2基本尺寸
機(jī)械加工前的毛坯鑄件的尺寸，包括必要的加工余量，所以此泵座的直立方向最大尺寸。
2.2.3公差等級(jí)
鑄件公差等級(jí)為IT12，由表2-1查得毛坯鑄件方法為砂型鑄造，由表2-3查得毛坯鑄件尺寸公差為9，由表2-5查得毛坯鑄件機(jī)械加工余量等級(jí)為G。
2.2.4零件的表面粗糙度
加工表面的粗糙度均大于等于1.6um.
根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鑄件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果列于下表
鑄件材料
公差等級(jí)
鑄造方法
尺寸公差
加工余量等級(jí)
公差等級(jí)
HT150
IT12
砂型鑄造
9
G
普通級(jí)
項(xiàng)目/mm
機(jī)械加工余量/mm
備注
泵座
3.5
表2-4
2.3繪制泵座鍛造毛坯簡(jiǎn)圖
（見(jiàn)毛坯圖）
3. 擬定泵座的工藝路線
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，先確定精基準(zhǔn)，再確定粗基準(zhǔn)。
3.1.1精基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)該零件的技術(shù)要求和裝配要求,選擇泵座底面和φ50孔為精基準(zhǔn),零件上很多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工。為了提高泵座的精度，利用基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，即利用孔和外表面一次定位，盡量加工較多的表面。
3.1.2粗基準(zhǔn)的選擇
為保證孔的加工精度保證各表面有足夠的加工余量，先選擇左端面作為粗基準(zhǔn)來(lái)加工泵座底面等，為后面的工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。
3.2表面加工方法的確定
根據(jù)泵座零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工各表面的加工方法，如下表
加工表面
公差及精度等級(jí)
表面粗糙度Ra(um)
加工方案
備注
泵座底端面
IT12
6.3
粗銑
表1-8
泵座左端面
IT11
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
泵座右端面
IT11
6.3
粗銑-半精銑
表1-8
上φ50孔
IT7
1.6
鉆-擴(kuò)-粗鉸-精鉸
表1-7
上φ60孔
IT10
6.3
鉆-擴(kuò)
表1-7
下φ50孔
IT7
1.6
鉆-擴(kuò)-粗鉸-精鉸
表1-7
φ8圓錐銷(xiāo)孔
IT11
1.6
粗?jǐn)U
表1-9
φ17孔
IT12
25
鉆
表1-7
φ19孔
IT12
25
鉆
表1-7
3.3加工精度的劃分
加工階段劃分分粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。粗加工階段高效的切除各加工表面上包括孔和外表面上的各部分余量，半精加工加工出除精度要求不高的表面，并為精加工做準(zhǔn)備。精加工階段完成內(nèi)孔和外表面的加工，使其滿足精度要求和同軸度要求。
3.4工序的集中與分散
本零件選擇工序集中的原則安排加工工序，該零件的生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，可以采用萬(wàn)能機(jī)床配以專(zhuān)用夾具，來(lái)提高生產(chǎn)率。而且用工序集中的原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時(shí)間，而且可以在一次裝夾中完成多表面的加工，有利于保證各表面之間的相對(duì)位置和精度要求。
3.5 工序順序的安排
機(jī)械加工工序
（1）遵循先基準(zhǔn)后其它的原則，先加工內(nèi)孔。
（2）遵循先粗后精的原則，先安排粗加工工序再安排精加工工序。
（3）遵循先主后次的原則，先加工內(nèi)孔和外表面再加工其他的孔。
3.6 確定工藝路線
工藝路線圖如下
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
機(jī)床設(shè)備
刀具
1
粗銑下端面
立式銑床
端銑刀
2
半精銑的左表面
立式銑床
端銑刀
3
半精銑的右表面
立式銑床
端銑刀
4
粗銑外表面
立式銑床
端銑刀
5
鉆、擴(kuò)、粗精鉸上φ50孔
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆和絞刀
6
粗?jǐn)U上φ60孔
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆
7
鉆、擴(kuò)、粗精鉸下φ50孔
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆和絞刀
8
粗?jǐn)Uφ8圓錐孔
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆
9
鉆6個(gè)Φ17的孔
四面組合鉆床
麻花鉆
10
鉆4個(gè)φ19的方孔
四面組合鉆床
麻花鉆
11
去毛刺
鉗工臺(tái)
平銼
12
中檢
13
熱處理
淬火機(jī)
14
校正
鉗工臺(tái)
手錘
15
磨削
平面磨床
砂輪
16
清洗
清洗機(jī)
17
終檢
3.7確定切削用量
工序10 加工4-φ19盲孔
本工序?yàn)殂@，已知加工材料為HT150，鑄件；機(jī)床為Z535立式鉆床，工件裝夾在專(zhuān)用夾具上。
1).確定粗加工Φ19孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆。
Ⅰ. 確定背吃刀量ap
取ap＝19mm。
Ⅱ. 確定進(jìn)給量f
根據(jù)表5-22，選取每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f＝0.2mm/r。
Ⅳ. 確定切削速度v
根據(jù)表5-22，按工件材料為HT150 的條件選取，切削速度v可取為20mm/min。由公式（5-1）n=1000v/πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=335r/min，參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，可取n=392r/min。z再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=23.3m/min。
3.8機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
機(jī)電05-1
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件型號(hào)
產(chǎn)品名稱(chēng)
零件名稱(chēng)
泵座
共 頁(yè)
第 頁(yè)
材料牌號(hào)
HT150
毛坯種類(lèi)
鑄件
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
1
每臺(tái)件數(shù)
1
備注
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
車(chē)間
工段
設(shè)備
工藝裝備
工時(shí)
1
粗銑下端面
立式銑床
端銑刀
準(zhǔn)終
單件
2
半精銑的左表面
立式銑床
端銑刀
3
半精銑的右表面
立式銑床
端銑刀
4
粗銑外表面
立式銑床
端銑刀
5
鉆、擴(kuò)、粗精鉸上φ50孔
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆和絞刀
6
粗?jǐn)U上φ60孔
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆
7
鉆、擴(kuò)、粗精鉸下φ50孔
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆和絞刀
8
粗?jǐn)Uφ8圓錐孔
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆
9
鉆6個(gè)Φ17的孔
四面組合鉆床
麻花鉆
10
鉆4個(gè)φ19的方孔
四面組合鉆床
麻花鉆
11
去毛刺
鉗工臺(tái)
平銼
12
中檢
13
熱處理
局部淬火
淬火機(jī)
14
校正
鉗工臺(tái)
手錘
15
磨削
平面磨床
砂輪
16
清洗
清洗機(jī)
17
終檢
設(shè)計(jì)
審核
標(biāo)準(zhǔn)化
會(huì)簽
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件名
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件名
簽字
日期
3.9機(jī)械加工工序卡片
機(jī)電05-1
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件型號(hào)
產(chǎn)品名稱(chēng)
零件名稱(chēng)
套筒
共 頁(yè)
第 頁(yè)
車(chē)間
工序號(hào)
工序名
材料牌號(hào)
10
HT150
毛坯種類(lèi)
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱(chēng)
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
四面組合鉆床
夾具編號(hào)
夾具名稱(chēng)
切削液
專(zhuān)用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱(chēng)
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
0
工序號(hào)
工序內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速r/mm
切削速度m/min
進(jìn)給量mm/r
背吃刀量mm
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
1
鉆孔
麻花鉆、游標(biāo)卡尺
335
23.3
0..2
19
1
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件名
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件名
簽字
日期
4.鉆床專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)
4.1夾具設(shè)計(jì)任務(wù)
設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)加工4-φ19通孔的專(zhuān)用夾具。已知：工件材料為HT150，毛坯為鑄件，所用機(jī)床為立式鉆床，成批生產(chǎn)規(guī)模。
4.2定位方案的確定：
由于本方案設(shè)計(jì)的是4-φ19的通孔專(zhuān)用機(jī)床夾具，孔的位置都已規(guī)定，所以要限制X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)等6個(gè)自由度。實(shí)際上，本道工序不需限制沿Z軸的移動(dòng)自由度。夾具設(shè)計(jì)中出現(xiàn)過(guò)定位Z的移動(dòng)，因工序加工厚度為18cm，其加工剛性差，過(guò)定位可用。
4.3選擇定位元件：
根據(jù)要求用一個(gè)圓錐銷(xiāo)先在φ50的孔處來(lái)固定Z軸的移動(dòng)、X軸的移動(dòng)，再用四個(gè)支承釘在泵座底面，限制X和Z的轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)加強(qiáng)加工時(shí)底面的剛度。最后用一個(gè)支承釘在零件的一個(gè)端面來(lái)固定零件在Y軸方向的移動(dòng)。這就滿足了元件所要求的定位方案。
4.4定位誤差分析?d
選擇一端面為定位基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為夾具端面，所以定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，基準(zhǔn)不重合誤差?b=0 .25mm。由于定位基準(zhǔn)與支撐板存在一定的設(shè)計(jì)誤差，定位基準(zhǔn)的加工也就是端面加工是的端面粗糙度，端面的粗糙度為0.0032mm。支撐板選擇公差數(shù)值為IT5也就是0.02mm，所以基準(zhǔn)位移誤差?j為0.0032mm+0.02mm=0.0232mm。所以此孔的定位誤差?d=?j+?b=0.2732mm。根據(jù)加工要求所需的公差等級(jí)IT8的孔也就是加工誤差為0.033mm ，定位誤差<加工誤差，所以此定位方案合理。
參考文獻(xiàn)
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