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1、 目目 錄錄 一 機械制造工藝及夾具課程設計任務書2 （一）設計題目2 （二）設計要求2 （三）設計時間2 （四）設計內容2 二 序 言3 三 零 件 的 分 析5 （一）零件的作用5 （二）零件的工藝分析5 四 工 藝 規(guī) 程 設 計6 （一）確定毛坯的制造形式6 （二）基面的選擇6 （三）制定工藝路線7 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定10 （五）確定切削用量及基本工時12 五 夾 具 設 計14 （一）問題的提出14 （二） 卡具設計14 （三） 定位誤差分析15 （四）夾具設計及操作的簡要說明15 六 總 結16 七 參 考 文 獻17 全套圖紙，加全套圖紙，加153893
2、706 一 機械制造工藝及夾具課程設計任務書 （一）設計題目 設計“齒輪泵后蓋”的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 （二）設計要求 中批量生產(chǎn)，手動夾緊，通用工藝裝備 （三）設計時間 2008年6月16日2008年6月27日 （四）設計內容 1熟悉零件圖 2繪制零件圖 （1張） 3繪制毛坯圖 （1張） 4編寫工藝工程卡片和工序卡片（本工序，各1張） 5繪制夾具總裝圖 （1張） 6繪制夾具零件圖 7說明書一份 （兩萬字，電子稿） 班 級： 機電05-4班 10號 學 生： 孫志超 指導教師： 王 彤 系 主 任： 二 序 言 機械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對于我們國家來說，它關系到國計民生的方方 面面。
3、近年來機械工業(yè)領域向著高精度、高質量、高效率、低成本方向發(fā)展，數(shù)字 化，自動化水平日益提高。同時由于機械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門也向著高深 度邁進，機械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。 機械制造過程及檢測，檢驗中，都要使用大量的夾具。為了達到提勞動效率， 提高加工精度，減少廢品，擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞動條件，如何設計 好夾具則成了機械制造的一項重要任務。 機床夾具是夾具中的一種，將其固定到機床上，可以使被加工件對刀具與機床 保持正確的相對位置，并克服切削力的影響。使加工順利進行。機床夾具分為通用 夾具和專用夾具兩種。 夾具設計中的特點： 1夾具的設計周期較短，2一般不3 用進行強度和剛度的計算
4、。 4專用夾具的設計對產(chǎn)品零件有很強的針對性。 5“確保產(chǎn)品加工質量，6 提高勞動生產(chǎn)率”是夾具設計工作的主要任 務，7加工質量包括被加工表面的本身精度和位置精度，8 后者 主要用夾具來保證。 9夾緊裝置的設計對整個夾具的結局有具定性的影響。設計一個好的夾 具可以減少廢品率。 因此，夾具設計要保證以下幾個條件： 1夾具的結構應與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應。 2保證工件的精度。 3 保證使用方便與安全。 4 正確處理作用力的平衡問題。 5 注意結構的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機床、輔助工具、刀 具、量具之間的聯(lián)系。 6在機械制造中，為了適應新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求。因此,夾具計過程中有朝 著下列
5、方向發(fā)展的趨勢： （1） 發(fā)展通用夾具的新品種 A由于機械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。 B廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 （2） 發(fā)展調整式夾具 （3） 推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。 （4） 加強專用夾具的標準化和規(guī)范化。 （5） 大力推廣和使用機械化及自動化夾具。 （6） 采用新結構、新工藝、新材料來設計和制造夾具。 本設計屬于工藝夾具設計范圍，機械加工工藝設計在零件的加工制造過程中有著重 要的作用。工藝性的好壞，直接影響著零件的加工質量及生產(chǎn)成本，在設計中為了 適應中批批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設計中所采用的零件盡量采 用標準
6、件，以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費用。 機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術課以及大 部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的 綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活 中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一 次適應性的訓練，希望在設計中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今 后從事的職業(yè)打下一個良好的基礎。 由于個人能力所限，設計尚有許多不足之處，希望各位老師給予指教。 三 零 件 的 分 析 （一）零件的作用 題目所給定的零件是機械密封裝置傳動套，它的主要作用是傳
7、遞扭矩。利用 端部的兩個小凸臺與另一個傳動套的兩個小凹槽相互嚙合來傳遞扭矩。有零件圖所 給出的精度要求可以看出，它也起到一定的密封作用。 （二）零件的工藝分析 從齒輪泵后蓋這個零件所給零件圖可以看出，其主要有兩組加工表面，且它 們之間有一定的位置要求。現(xiàn)將這兩組表面分述如下： 1、以小端面為加工表面 這一組加工表面包括：一個凸臺平面 。 2、以大端面為加工表面 這一組的加工表面包括：6個直徑為9mm螺栓孔，兩個尺寸為24mm的軸 孔，底平面和兩個銷釘孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： （1）兩軸孔中心線與B面的垂直度要求為0.05； 四 工 藝 規(guī) 程 設 計 （一）確定毛坯
8、的制造形式 零件材料為鑄鐵，有較好的剛度和耐磨性，零件的輪廓尺寸不大，可以采用鑄 件，這樣可以方便快捷的進行生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率。 （二）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可 以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百 出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準的選擇：粗基準的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工表面與非加工 面（作為粗基準的非加工面）的位置關系具有重要影響。 如圖1所示，零件的毛坯鑄造時其兩端面難免有平行度的誤差。加工時若以小 端面A作為粗基準定位，則加工后大端面C能夠與小端面平行，可以保證
9、零件壁厚 均勻，但卻保證不了A、B兩面的厚度及B、C兩面的厚度；若以大端面C作為粗基 準定位，A面作為非配合表面的要求不高，這樣以配合表面作為基準可以提高零件 的精度，滿足要求。由上面的分析可知，我們要加工的零件必須保證壁厚均勻，對 加工余量沒有特殊要求，所以可以選擇以大端面做為粗基準。 精基準的選擇：選擇精基準時，應重點考慮如何減少工件的定位誤差，保證加 工精度，并使夾具結構簡單，工件裝夾方便。有任務書中給定的零件圖上可以看出 零件的設計基準是大端面，如果我們選擇大端面做為精基準，符合基準重合的原則， 同時又可以保證凸臺上端面和小端面的精度要求，符合基準統(tǒng)一的原則，而且裝夾 也很便。故選擇大
10、端面作為精基準。 （三）制定工藝路線 擬訂工藝路線是工藝規(guī)程設計的關鍵步驟。工藝路線的優(yōu)略，對零件的加工質 量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本以及工人的勞動強度，都有很大影響。通常情況下，制定工 藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術 能得到 合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配 以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果， 以便生產(chǎn)成本盡量下降。 1工藝路線方案一 工序1：粗銑大端面。 工序2：粗銑凸臺。 工序3：半精銑大底面。 工序4：半精銑大底面。 工序5：鉆6個9螺紋孔，攻絲。 工序6：鉆2個10的銷釘孔。
11、工序7：鉆2個24軸承孔孔。 工序8：銑8mm流油槽。 工序9：攻進出油腔的螺紋。 工序9：終檢。 2工藝路線方案二 工序1：粗銑小端面。 工序2：粗銑大端面。 工序3：半精銑小端面。 工序4：半精銑大端面。 工序5：鉆69mm的螺栓孔，攻絲。 工序6：裝三蓋，鉆、擴210mm的定位銷孔。 工序7：鉆69mm的螺栓孔，攻絲。 工序8：鉆鏜224mm兩軸孔。 工序9：軸孔倒角。 工序10：鉆224mm的進出油腔及倒角。 工序11：攻進出油腔的螺紋。 工序12：銑8mm的流油槽。 工序13：終檢。 3兩種工藝路線方案的比較 上述兩個方案的特點在于：方案一是以大端面為粗基準，先銑小端面，然后以 小端
12、面精基準銑大端面，然后再以大端面定位，進行孔的加工；而方案二是以小端 面粗基準，先銑大端面，再以大端面為基準銑小端面，最后進行孔的加工。 方案一以大端面粗基準，保證了零件壁厚均勻及平行度的技術要求，裝夾次數(shù) 也較少，但是小端面沒有進行精加工，從而不能保證大端面這一配合表面的精度。 另外工序6和工序7應該互換一下，因為定位銷孔是保證裝配時的位置精度的，故應 在螺栓孔加工完成后進行裝三蓋使前后蓋及泵體一起加工；方案二小端面為粗基準， 不能保證零件的壁厚均勻，其裝夾次數(shù)較多。而且在加工進油孔15mm及出油孔 8mm前加工224mm的進出油腔，這樣就不符合先鉆后擴的原則。綜合兩個方 案，我確定具體的工
13、藝工程如下： 工序1：粗銑小端面。選用X 6132銑床及V形塊夾具。 工序2：粗銑大端面。選用X 6132銑床及V形塊夾具。 工序3：半精銑小端面。選用X 6132銑床及V形塊夾具。 工序4：半精銑大端面。選用X 6132銑床及V形塊夾具。 工序5：鉆69mm的螺栓孔，攻絲。選用Z5125A立式鉆床及V形塊夾具。 工序6：裝三蓋，鉆、擴210mm的定位銷孔。選用Z5125A立式鉆床及V形 塊夾具。 工序7：鉆224mm兩軸孔。選用Z5140A立式鉆床及長銷夾具。 工序8：軸孔倒角。倒角機。 工序9：鉆224mm的進出油腔及倒角。選用Z5140A立式鉆床及長銷夾具。 工序10：攻進出油腔的螺紋。
14、 工序11：銑8mm的流油槽。選用X5032立式銑床及長銷夾具。 工序12：終檢 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “齒輪泵后蓋”零件材料為鑄鐵，硬度HB143229，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。 采用鑄造毛坯，3級精度組（成批生產(chǎn)） 。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序 尺寸及毛坯如下： 1外圓表面 由給定任務書中的零件圖，毛坯為階梯盤狀灰鑄鐵，毛坯總厚為30，凸臺面厚 度為15mm，總長128mm,寬86mm。泵蓋側面表面粗糙度無嚴格要求，鑄造可達到 精度。 2大小端面的粗加工余量 小端面加工余量取1.1mm，大端面加工余量1.1mm 見機械制造工
15、藝手冊 （以下簡稱手冊 ）表1-24 3半精銑大底面的加工余量 小端面的精銑加工余量為0.25mm。見手冊表1-24 4精銑大底面的加工余量 大端面的半精銑加工余量為0.16mm。見手冊表1-24 5鉆69mm的螺紋孔 以大端面為基準，泵蓋總厚度為30mm，凸臺階面厚度為15mm，9mm的孔切 削深度為6mm。 6鉆10的銷釘孔 將前后蓋和泵體合攏，利用6個螺紋孔和端面為基準，并用壓板夾緊，先鉆 9.9孔，然后精鉸鉸10的銷釘孔。 5鉆，擴，鉸24的軸孔 以2個銷釘孔為基準，先鉆20孔，擴鉆23， ，精鉸24mm軸孔。 8終檢 （五）確定切削用量及基本工時（五）確定切削用量及基本工時 1）粗銑
16、上表面 f =0.10/s(表3-28) =0.30m/s（21m/min） (表3-30) 采用粗齒直柄立銑刀，d w=16mm,齒數(shù)Z=3。 ns= w d 1000 v = 613.14 30 . 0 1000 =5.97/s (358.2/min) 按機床選取nw=380r/min=6.33/s （表416） 故實際切削速度= 1000 nd sw =0.32/s 切削工時 l=34mm，l1=2mm，l2=0mm tm= Zn lll fw 21 = 301 . 033 . 6 0234 =19s 因為要走刀兩次，所以切削工時為38s。 2）粗銑上表面的臺階面 f =0.15mm/Z
17、 (表3-28) =0.30m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d w=175mm,齒數(shù)Z=16。 ns= w d 1000 v = 1753.14 30 . 0 1000 =0.546r/s (33r/min) 按機床選取nw=30r/min=0.5r/s （表417） 故實際切削速度= 1000 nd sw =0.27m/s 切削工時 l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tm= Zn lll fw 21 = 6115 . 0 5 . 0 317580 =215s=3.58min 3）粗銑下表面 f =0.25mm/Z (表3-28) =0.35m/s（2
18、1m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d w=175mm,齒數(shù)Z=16。 ns= w d 1000 v = 1753.14 35 . 0 1000 =0.637r/s (38.2r/min) 按機床選取nw=31.5r/min=0.522r/s （表417） 故實際切削速度= 1000 nd sw =0.29m/s 切削工時 l=75mm，l1=175mm，l2=3mm tm= Zn lll fw 21 = 6125 . 0 522 . 0 317557 =121.2s=2.02min 4）精銑下表面 f =0.07mm/Z (表3-28) =0.25m/s（18m/min） (
19、表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d w=175mm,齒數(shù)Z=16。 ns= w d 1000 v = 1753.14 52 . 01000 =0.455r/s (33r/min) 按機床選取nw=30r/min=0.5r/s （表417） 故實際切削速度= 1000 nd sw =0.27m/s 切削工時 l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tm= Zn lll fw 21 = 6170 . 05 . 0 317580 =467s=7.7min 五 夾 具 設 計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計通用夾具。經(jīng) 過與老師協(xié)商，決定設計齒輪泵前蓋第三道工序鉆6M
20、8孔的鉆床卡具。本 卡具將用于Z525立式鉆床。刀具為M8絲錐，以及6的高速鋼麻花鉆。 （一）問題的提出 在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位 要求較低。因此，本步的重點應在卡緊的方便與快速性上。 （二） 卡具設計 1定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇端面，側面為基準（自由度限制數(shù)為3個） ， 配合以兩V型塊，一個固定一個活動（自由度限制數(shù)為3個）使工件完全定位。再 使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。 2切3削力和卡緊力計算 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。 修正系數(shù)查機械加工工藝手冊 KF= M k = ( 6 . 0 ) 19
21、0 210 =1.062 軸向力 NkfdCF F yMMf Fi 430 . 1 062 . 1 22 . 0 008. 06 .588 8 . 00 . 1 0 扭矩 mNkfdCM M yMzM Mc .1057 . 4 062 . 1 22 . 0 008 . 0 63.225 68 . 00 . 2 0 由于扭矩很 小，計算時可忽略。 卡緊力為 N F F f 86 . 2 2 則實際卡緊力為 F= D M f K sin2 a =(4.5710-6)86(2.80.22)sin45。=8.2N 使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節(jié)卡緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的 卡緊力。 （三）
22、定位誤差分析 本工序采用兩側面夾緊，使用端面，側面定位，工件始終靠近V型塊的面，而 工件自重會始終靠近底面，當然工件有一定的誤差。但是，由于加工是自由公差， 故應當能滿足定位要求。 鉆套選用快換鉆套 10mm。偏差為 040 . 0 0.016 01 mm T形槽寬為 S=14mm T形槽所選用的螺栓為M12，長L=80mm （四）夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞 動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。盡管 采用機動夾緊能提高夾緊速度，提高勞動生產(chǎn)率，但是題目中要求設計的夾具使用 手動夾緊，并且進行鉆削加工時的軸向力大，故此我就想到了使用V形塊機構，這 樣還可以使得制造夾具的
23、制造工藝簡單省事。由于選擇的定位基準為零件的端面和 側面，所以可以使用側面和平面配合定位。 此外，由于本零件是中批生產(chǎn)，隨著加工零件個數(shù)的增加，夾具磨損也將增大， 這將導致零件加工誤差的增大，廢品率升高，間接地增加了生產(chǎn)成本。為了解決這 個問題，在設計時，采用V形塊機構可以防止這個問題，延長了夾具的使用壽命。 六 總 結 為期三周的機械制造工藝學課程設計即將結束了，三周是時間雖然短暫但是它 對我們來說受益菲淺的，通過這三周的設計使我們不再是只知道書本上的空理論， 不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固 了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書
24、館的資料，更好 的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們的畢業(yè) 設計打下了好的基礎。 課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的 做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到 了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更 出色的關鍵一步。 在長春實習時，我們曾經(jīng)參觀過各個工種的加工過程，但由于當時的走馬觀花， 在設計的時候，很多重要信息都已經(jīng)回憶不起來。這是給我自己的一個教訓：大學 的學習都有一個鋪墊過程，任何一個環(huán)節(jié)都可能在以后得到應用。可惜，教訓來得 太遲了。我希望通過最后這個內
25、容告誡我以后的學弟學妹們，不要忽視學校安排的 任何學習內容，不僅要踏踏實實學好課堂知識，對于實習也要提高重視，不要以為 時實習是課外內容，它是對課堂所學的一個補充。 最后，衷心的感謝王彤老師的精心指導和悉心幫助，使我順利的完成此次設計。 謝謝！ 七 參 考 文 獻 1.趙家齊主編機械制造工藝學課程設計指導書機械工業(yè)出版社，1997 2.王紹俊主編機械制造工藝設計手冊機械工業(yè)出版社，1985 3.金屬機械加工工藝人員手冊修訂組編金屬機械加工工藝人員手冊上?？?學技術出版社，1983 4.機械制造工藝學課程設計指導書 機械工業(yè)出版社 趙家齊 編 5.機械制造工藝設計手冊 機械工業(yè)出版社 王紹俊 編 6.機床夾具設計 哈爾濱工業(yè)大學出版社 王啟平 編
機械制造技術課程設計-齒輪泵后蓋零件加工工藝及鉆6×ΦM8孔夾具設計【全套圖紙】
