機油泵體機械加工工藝規(guī)程和銑φ120外圓端面專用夾具設(shè)計
機油泵體機械加工工藝規(guī)程和銑φ120外圓端面專用夾具設(shè)計,機油,機械,加工,工藝,規(guī)程,120,端面,專用,夾具,設(shè)計
南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） XXX夾具設(shè)計
摘要
本次設(shè)計的主要目的是設(shè)計典型機油泵體零件的銑床夾具設(shè)計,首先根據(jù)零件圖形繪制出CAD零件圖，通過分析CAD零件圖，編寫出零件的數(shù)控加工工藝。通過CAD軟件繪制出加工工序圖，然后將其填寫數(shù)控加工工藝卡片和工序卡片中，工藝規(guī)程需要注意夾具刀具以及量具的選擇，
設(shè)計銑床專用夾具，選擇銑床的類型為立式銑床，分析夾具設(shè)計定位方式與夾緊原理。為了方便零件的快速定位和安裝，本次設(shè)計使用的是立軸分度銑床夾具，通過繪制夾具裝配圖可以確定出夾具的具體尺寸。
本次設(shè)計主要介紹了一種典型機油泵體零件的加工制造工藝，為以后同類型零件的加工提供了一種設(shè)計方案。
關(guān)鍵詞:銑床夾具，加工工藝，立式銑床，分度夾具
Abstract
The main purpose of this design is to design a typical gear parts of the milling fixture design, first of all, according to the parts of the graphics drawn CAD parts, through the analysis of CAD parts, the parts of the NC machining process. Draw the working procedure diagram by CAD software, then fill it in the NC machining process card and the working procedure card. The choice of fixture, tool and measuring tool should be paid attention to in the process specification.
The special fixture for milling machine is designed. The type of milling machine is chosen as vertical milling machine. The fixture design positioning method and clamping principle are analyzed. In order to facilitate the rapid positioning and installation of parts, this design uses the vertical axis indexing milling machine fixture, through drawing fixture assembly drawings can determine the specific size of the fixture.
This design mainly introduces a typical gear parts manufacturing process, for the future processing of similar parts provides a design scheme.
Keywords: Milling fixture, processing technology, vertical milling machine, indexing fixture
目錄
摘要 1
Abstract 2
目錄 3
1 零件的工藝性及生產(chǎn)類型的確定 4
1.1零件的工藝分析 4
1.2零件的生產(chǎn)類型 4
2.選擇毛坯、確定毛坯尺寸 5
2.1選擇毛坯 5
2.2確定毛坯尺寸 6
3 選擇定位基準及加工方法 7
3.1定位基準的選擇 7
3.2零件表面加工方法的選擇 8
4 工序設(shè)計、制定工藝路線 9
4.1選擇加工設(shè)備與工藝裝備 9
4.2制定工藝路線 11
5 確定切削用量 13
5.1 粗銑端面 13
5.2精銑端面 14
5.3鉆孔φ5 15
5.4鉸孔φ8 16
6夾具設(shè)計 17
6.1設(shè)計夾具位置 17
6.2 設(shè)計夾具的思路 17
6.3 設(shè)計夾具的夾緊方式 17
6.4分析定位誤差 18
6.5切削力及夾緊力的計算 19
總 結(jié) 20
致 謝 21
參考文獻 22
1 零件的工藝性及生產(chǎn)類型的確定
1.1零件的工藝分析
如圖1.1所示，零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一次性加工也不可能完成，所以需要掉頭加工。
圖1.1 零件圖
潤滑系統(tǒng)中機油泵的作用：機油泵作用是將機油提高到一定壓力后，強制地壓送到發(fā)動機各零件的運動表面上。機油泵結(jié)構(gòu)形式可以分為齒輪式和轉(zhuǎn)子式兩類。齒輪式機油泵又分為內(nèi)接齒輪式和外接齒輪式，一般把后者稱為齒輪式油泵。
零件中間內(nèi)孔直徑為φ8mm,設(shè)計內(nèi)孔的表面粗糙度Ra3.2μm。設(shè)計φ52外圓的表面粗糙度Ra3.2μm，設(shè)計零件最大外圓輪廓的表面粗糙度Ra3.2μm，設(shè)計C1倒角的表面粗糙度Ra12.5μm。
零件設(shè)計2-φ7內(nèi)孔，設(shè)計內(nèi)孔深度為8mm，設(shè)計表面粗糙度Ra3.2μm。
零件設(shè)計3-φ8.5內(nèi)孔，設(shè)計表面粗糙度Ra12.5μm。零件設(shè)計2-φ5內(nèi)孔，設(shè)計表面粗糙度Ra12.5μm。
1.2零件的生產(chǎn)類型
在確定零件的生產(chǎn)類型一般有三種：
（1）：單件生產(chǎn)。（2）：批量生產(chǎn)。（3）：大量生產(chǎn)。
確定本次設(shè)計的生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)。
2.選擇毛坯、確定毛坯尺寸
2.1選擇毛坯
毛坯的類型由以下幾種：
（1）鍛件：鍛件適用于強度要求高、形狀比較簡單的零件毛坯。其鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。自由鍛毛坯精度低、加工余量大、生產(chǎn)率低，適用于單件小批生產(chǎn)以及大型零件毛坯。模鍛毛坯精度高、加工余量小、生產(chǎn)率高，但成本也高，試用于中小型零件毛坯的大量生產(chǎn)。鍛造的材料有低碳鋼、中碳鋼材料最適合鍛造。
其中自由鍛造是利用沖擊力和壓力使金屬在各個方向自由變形，不受任何限制而獲得所需形狀及尺寸和一定機械性能的鍛件的一種加工方法，簡稱自由鍛；模鍛件就是有模具的鍛造件，利用模具鍛出精度要求比較高，比較復(fù)雜的鍛件。
鑄件：鑄件適用于形狀復(fù)雜的零件毛坯。其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬性鑄造、壓力鑄造等。較常用的是砂型鑄造，當毛坯精度要求低、生產(chǎn)批量較小時，采用木模手工造型法；當毛坯精度要求高、生產(chǎn)批量很大時，采用金屬型機器造型法。鑄件材料有鑄鐵、鑄鋼及銅、鋁等有色金屬。
零件材料的工藝性:材料為鑄鐵或青銅等的零件應(yīng)選擇鑄造毛坯；鋼
制零件當形狀不復(fù)雜，力學(xué)性能要求又不太高時，可選用型材；重要的鋼制零件，為保證其力學(xué)性能，應(yīng)選擇鍛造件毛坯。
（4）零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸：形狀復(fù)雜的毛坯，一般采用鑄造方法制造，
薄壁零件不宜用砂型鑄造?，F(xiàn)有的生產(chǎn)條件：選擇毛坯時，還要考慮本廠的毛坯制造水平、設(shè)計條件以及外協(xié)的可能性和經(jīng)濟性等。
鑄造工藝設(shè)計的意義在于；有利于采用先進的工藝獲得高質(zhì)量，低成本的鑄件。根據(jù)工藝進行工序檢查，產(chǎn)生鑄造缺陷時便于尋找原因，采取糾正措施.根據(jù)工藝設(shè)計進行技術(shù)準備，如準備砂箱、芯骨、必要的工藝裝備和工具，有利于保證正常的生產(chǎn)秩序，方便生產(chǎn)計劃調(diào)度，可以不斷的積累和總結(jié)經(jīng)驗，提高鑄造生產(chǎn)技術(shù)水平。本次可以選擇型材毛坯。
本次設(shè)計的毛坯材料為HT200，設(shè)計毛坯材料為鑄造。
2.2確定毛坯尺寸
圖2.1 毛坯圖
3 選擇定位基準及加工方法
3.1定位基準的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)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(zhì)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)無法進行。 基準是機械制造中應(yīng)用十分廣泛的一個概念，機械產(chǎn)品從設(shè)計時零件尺寸的標注，制造時工件的定位，校驗時尺寸的測量，一直到裝配時零部件的的裝配位置確定等，都要用到基準的概念?；鶞示褪怯脕泶_定生產(chǎn)對象上幾何關(guān)系所依據(jù)的點,線或面。
基準分為：⑴ 設(shè)計基準、⑵ 工藝基準
工藝基準又分為： ⑴工序基準、 ⑵ 定位基準、⑶ 測量基準、 ⑷裝配基準
基準面是指以之為基準用來確定其他點，線，面等尺寸的表面，分為設(shè)計基準面和加工基準面，前者指圖紙上的基準面，后者用于實際加工，該兩者最好是指工件的同一個表面，基準面通常是指一個平面。在實際的操作中，基準面是為了保證加工精度和便于測量，在工件上選定的一個面作為定位面，在車削加工，常以工件的外圓面、臺階面或端面做為基準，目的就是為了便于加工和測量。
在加工中，盡量使設(shè)計基準和定位基準相重合，在多工步加工中盡量使用同一個基準面，也不要使用毛坯面做為基準面，這樣便于保證加工的準確性，減少由于基準不重合造成的誤差。
粗基準選擇應(yīng)當滿足以下要求：
（1）粗基準的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。
（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。
（3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
（4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。
（5） 粗基準應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
精基準的選擇應(yīng)滿足以下原則：
（1）“基準重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。
（2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計與制造。
（3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。
（4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復(fù)加工。
（5）所選的精基準 應(yīng)能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。
3.2零件表面加工方法的選擇
零件最大外圓輪廓的表面粗糙度Ra3.2μm,選擇加工方式為粗銑—精銑加工。
零件設(shè)計2-φ7內(nèi)孔，設(shè)計內(nèi)孔深度為8mm，設(shè)計表面粗糙度Ra3.2μm。
零件設(shè)計3-φ8.5內(nèi)孔，設(shè)計表面粗糙度Ra12.5μm。零件設(shè)計2-φ5內(nèi)孔，設(shè)計表面粗糙度Ra12.5μm。這三個孔位直接使用鉆孔加工。
零件中間內(nèi)孔直徑為φ8mm,設(shè)計內(nèi)孔的表面粗糙度Ra3.2μm。使用鉆孔—鉸孔加工完成。零件φ50內(nèi)孔使用鏜孔—擴孔—粗鉸—精鉸加工。
4 工序設(shè)計、制定工藝路線
4.1選擇加工設(shè)備與工藝裝備
4.1.1選擇機床
零件最大外圓輪廓的表面粗糙度Ra3.2μm,選擇加工方式為粗銑—精銑加工。選擇銑床設(shè)備型號為2525。
零件設(shè)計2-φ7內(nèi)孔，設(shè)計內(nèi)孔深度為8mm，設(shè)計表面粗糙度Ra3.2μm。
零件設(shè)計3-φ8.5內(nèi)孔，設(shè)計表面粗糙度Ra12.5μm。零件設(shè)計2-φ5內(nèi)孔，設(shè)計表面粗糙度Ra12.5μm。這三個孔位直接使用鉆孔加工。選擇鉆床設(shè)備型號為252。
零件中間內(nèi)孔直徑為φ8mm,設(shè)計內(nèi)孔的表面粗糙度Ra3.2μm。使用鉆孔—鉸孔加工完成。選擇鉆床類型為搖臂鉆床。
零件φ50內(nèi)孔使用鏜孔—擴孔—粗鉸—精鉸加工。設(shè)計鏜床為臥式鏜床。
4.1.2選擇夾具
本次設(shè)計使用的夾具為專用夾具。
4.1.3選擇刀具
刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。
與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高，不僅要求精度高、剛度高、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。
選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀，銑削平面時應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀，對一些主體型面和斜角輪廓形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形刀、錐形刀和盤形刀。曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較低平坦部位時，刀具以球頭頂端刃切削，切削條件較差，因而采用環(huán)形銑刀。
表4-1 刀具表
零件名稱
刀具號
刀具規(guī)格
刀具用途
機油泵體
T01
Y8硬質(zhì)合金面銑刀
銑面
T02
φ8.5麻花鉆
鉆孔
T03
?5麻花鉆
鉆孔
T04
?8麻花鉆
鉆孔
T05
?30麻花鉆
鉆孔
T06
?8鉸刀
鉸孔
T07
硬質(zhì)合金鏜刀
鏜孔
T08
φ29.93鉸刀
鉸孔
T09
φ30鉸刀
鉸孔
4.1.4選擇量具
數(shù)控車床上面的量具一般是由通用量具這些量具一般有，三用游標卡尺，內(nèi)徑百分表，千分尺等。
表4-2 量具圖
零件名稱
量具號
量具名稱
量具用途
量具規(guī)格
機油泵體
1
游標卡尺
測量長度和外圓
0-150mm
2
內(nèi)孔塞規(guī)
測量內(nèi)孔
3
外徑百分表
測量外圓
4
檢驗心軸
檢驗外圓
4.2制定工藝路線
表4-3 工藝路線
5
鑄造毛坯
15
檢驗
20
銑端面 保持尺寸20
30
銑端面 保持尺寸17
40
半精銑端面 保持尺寸20
50
半精銑端面 保持尺寸17
60
鉆孔3xφ8.5
70
鉆孔2xφ5
80
鉆孔 保持尺寸φ8
90
銑后端面 保持尺寸20
100
半精銑后端面 保持尺寸20
110
鉆孔 保持尺寸φ30x14
120
保持尺寸1x45°
130
鉸孔 保持尺寸φ8H8
140
鏜內(nèi)孔 保持尺寸φ29.8
150
擴孔 保持尺寸φ29.8
160
粗絞 保持尺寸φ29.93
170
精絞 保持尺寸φ30H7
180
發(fā)藍處理
190
驗收
5 確定切削用量
5.1 粗銑端面
刀具選擇D30面銑刀。
1.切削用量
1）確定切削深度ap
銑端面，選擇ap=2mm。
2）確定每分鐘進給量f
根據(jù)《機械制造基礎(chǔ)》表5-35，fz=0.3mm/r
3）確定切削速度vc和每分鐘進給量vf
由《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表5-35選擇切削速度60m/min
定機床主軸轉(zhuǎn)速：
式中：—切削速度；
d—刀具直徑。
。
選擇加工轉(zhuǎn)速選擇=600r/min,因此，實際切削速度和每分鐘進給量為：
式中：—主軸轉(zhuǎn)速；
—刀具直徑。
m/min
計算工時
5.2精銑端面
刀具選擇D30面銑刀。
1.切削用量
1）確定切削深度ap
銑端面，選擇ap=0.5mm。
2）確定每分鐘進給量f
根據(jù)《機械制造基礎(chǔ)》表5-35，fz=0.15mm/r
3）確定切削速度vc和每分鐘進給量vf
由《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表5-35選擇切削速度80m/min
定機床主軸轉(zhuǎn)速：
式中：—切削速度；
d—刀具直徑。
。
選擇加工轉(zhuǎn)速選擇=800r/min,因此，實際切削速度和每分鐘進給量為：
式中：—主軸轉(zhuǎn)速；
—刀具直徑。
m/min
計算工時
5.3鉆孔φ5
選擇搖臂鉆床，刀具選擇D5麻花鉆。
1.切削用量
1）確定切削深度ap
鉆孔，選擇ap=4mm。
2）確定每分鐘進給量f
根據(jù)《機械制造基礎(chǔ)》表5-35，fz=0.3mm/r
3）確定切削速度vc和每分鐘進給量vf
由《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表5-35選擇切削速度12m/min
定機床主軸轉(zhuǎn)速：
式中：—切削速度；
d—刀具直徑。
。
選擇加工轉(zhuǎn)速選擇=800r/min,因此，實際切削速度和每分鐘進給量為：
式中：—主軸轉(zhuǎn)速；
—刀具直徑。
m/min
計算工時
5.4鉸孔φ8
刀具選擇D8鉸刀。
1.切削用量
1）確定切削深度ap
鉆孔，選擇ap=2mm。
2）確定每分鐘進給量f
根據(jù)《機械制造基礎(chǔ)》表5-35，fz=0.1mm/r
3）確定切削速度vc和每分鐘進給量vf
由《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表5-35選擇切削速度14m/min
定機床主軸轉(zhuǎn)速：
式中：—切削速度；
d—刀具直徑。
。
選擇加工轉(zhuǎn)速選擇=600r/min,因此，實際切削速度和每分鐘進給量為：
式中：—主軸轉(zhuǎn)速；
—刀具直徑。
m/min
計算工時
6夾具設(shè)計
6.1設(shè)計夾具位置
夾具設(shè)計的位置為銑床夾具設(shè)計。
6.2 設(shè)計夾具的思路
本次設(shè)計加工的位置為φ120外圓端面，端面的加工可以使用車削加工，也可以使用銑削加工，本次設(shè)計的是銑床夾具，銑床最常用的定位方式就是一面兩銷定位，或者是支撐板定位，壓緊選擇的是壓板或者是壓塊夾緊。
圖6.1壓板夾具
設(shè)計定位方式為銷軸定位，零件底面與夾具體接觸。
圖6.2定位銷
6.3 設(shè)計夾具的夾緊方式
本次設(shè)計選擇螺釘壓緊。
圖6.3夾緊方式
完整的圖紙如下：
圖6.4夾具圖
6.4分析定位誤差
分析定位誤差，定位誤差由+,本次設(shè)計參考《機械制造基礎(chǔ)》表8-14定位誤差計算，通過參考平面定位，V塊定心進行計算如下：
式中：—軸下偏差；
—角度；
設(shè)計零件定位圓弧的公差為φ29，設(shè)計上偏差為0.06mm，下偏差為0.09mm。則。
面的要求。
6.5切削力及夾緊力的計算
圖6.5切削力
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
參考《機械制造基礎(chǔ)》表10-1常見夾緊力計算公式選擇螺紋夾緊公式為。
設(shè)計螺紋升角，設(shè)計螺紋摩擦角，取螺母與端面的摩擦系數(shù)。
由《機床夾具設(shè)計手冊》表得：原動力計算公式：
由上述計算易得：
總 結(jié)
經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計，總的來說就是讓每個學(xué)生都忙起來了，緊張起來。找出問題忙著去圖書館查資料，忙著去問老師問題，怎么去解決問題，雖然有太多的不懂，很多概念都很模糊，但是我們都堅持下來了，人總是在被逼的時候，在走投無路的時候，才能發(fā)揮自己的潛能。成不成功沒關(guān)系，至少你做了，你花心思做了。很多人只是看結(jié)果，可是最讓人難忘的是那個過程，因為過程決定成敗。從零件的工藝分析，到零件的工序卡，到選擇毛胚，到夾具的設(shè)計，到編數(shù)控程序的編制，數(shù)控程序的仿真，切削用量的計算，花費了大量的時間，絞盡了腦汁，求教了很多導(dǎo)師同學(xué)和朋友，終于完成了畢業(yè)設(shè)計，做出實體零件以及夾具的設(shè)計其實是最難的一部分，因為需要自己動手和問老師加工的問題，選擇合適的刀具，選擇合適的進給速度和路線，去除毛刺，量好尺寸。一個人不去問，不去請教是做不出東西的，通過這件事情，深刻的了解了自己的不足，明白了這個專業(yè)的博大精深，怎么去保證所需要的精度，以及一系列的后期工作。相信自己以后如果從事這個行業(yè)，一定會少走彎路，細心的做好自己的工作。
致 謝
本人在畢業(yè)課題的設(shè)計中，學(xué)習(xí)了不少的新知識，體會到了學(xué)習(xí)的重要性，同時，感謝學(xué)校規(guī)劃與教育，給予我們良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，并提供給我們對學(xué)業(yè)及個人生涯發(fā)展的多元信息，幫助我們成長。
感謝傳授知識給我們的老師們，感謝您們對我精心的教育，感謝您們沒使我的學(xué)習(xí)變成勞作而成為一種快樂；謝您們讓我明白自身的價值；感謝您們幫助我發(fā)現(xiàn)了自己的專長，而且讓我把事情做得更好。感謝您們?nèi)萑涛业娜涡排c錯誤，不僅教會了我知識，更教會了我如何做事，如何做人。這是我人生歷程的又一個起點，在這里祝福大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的同學(xué)們和朋友們，外面的世界更精彩，你們未來總會是絢爛繽紛。
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