機械制造技術課程設計液壓泵蓋的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計

1、論 文（設 計）任 務 書課程編號j1410018課程名稱機械制造技術課程設計周數(shù)3實施地點科技樓設計室班級機制10613人數(shù)105起止時間2009.6.227.10形式集中 分散指導教師論文（設計）進度安排6.22上午10點指導教師布置課程設計任務。明確設計任務， 閱讀設計任務書和指導書，收集、借閱有關資料、手冊。具體設計方法、步驟見機械制造技術基礎課程設計指導教程和教材機械制造技術基礎。另外主要參考書目：1機床專用夾具圖冊2機械制造裝備設計3機械制造工藝設計簡明手冊4機械制造工藝學課程設計指導書5實用機械加工手冊6.236.24對零件進行工藝分析，畫出零件圖；確定毛坯的制造方式，繪制毛坯簡

2、圖。6.256.29制定機械加工工藝路線，選擇定位基準。選擇機床及工、夾、量、刃具，確定加工余量及工序間尺寸與公差，確定切削用量。6.30畫出毛坯圖，填寫工藝過程卡，填寫工序卡。7.1確定夾具設計方案，選擇定位元件，計算所需夾緊力，選擇夾緊方案。7.27.5繪制夾具裝配圖。7.67.7繪制夾具零件圖。7.87.10整理設計說明書。答辯、評定成績。論文（設計）內容一、設計題目與要求 某個零件 零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計。年產量為5000件（大批生產），零件由指導教師指定。（零件參考圖附后）二、設計內容1對零件進行工藝分析，畫零件圖；2確定毛坯的制造方式，繪制毛坯簡圖；3制定零件的機械加工工

3、藝路線，填寫機械加工工藝過程卡；4對指定工序，選擇機床及工、夾、量、刃具，確定加工余量及工序間尺寸與公差，確定切削用量，填寫工藝過程卡；5對指定工序進行機床夾具設計計算和機構設計，畫夾具裝配圖；6對夾具的一個零件設計零件圖；7編寫設計計算說明書。要求(包括紀律要求和報告書要求)設計工作要求提交：1零件圖 1張（a4a3）2毛坯圖 1張（a4a3）3機械加工工藝過程卡 1張4機械加工工序卡 1張5夾具結構設計裝配圖 1張（a1a0）6夾具結構設計零件圖 2張（a4a1，夾具體+主要非標零件）7課程設計說明書 1份，參考廣東海洋大學畢業(yè)設計說明書撰寫格式注：本表按自然班填寫。于動員時發(fā)給學生。不夠

4、紙請另附頁。目錄一、 序言.4二、零件的分析.42.1零件的分析.4.2.1.1零件的作用.42.1.2零件的工藝分析.5 2.2工藝過程設計的主要問題和所應采取的相應措施.5 2.3泵蓋加工工藝規(guī)程設計.6 2.3.1確定毛坯的制造形式.6 2.3.2基準面的選擇.6 2.3.3確定工藝路線.6 2.3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定.8 2.3.5機床設備及工藝裝備的選用.9 2.3.6確定切削用量幾基本工時.92.4小結.20三、專用夾具設計.213.1、粗車泵蓋上平面夾具設計.21 3.2、定位基準的選擇：.213.3、車削力與夾緊力計算.21 3.4、定位誤差分析.22 3

5、.5、夾具設計及操作的簡要說明.22 3.6、小結.22四、結束語.22五、參考文獻.23一、序言 機械制造工藝學課程設計是在我們大學基礎課，技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們進行課程設計之前對所學課程的一深入的綜合性的連接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我的大學學習生活中占有十分重要的地位。本次設計是對液壓泵蓋零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。液壓泵蓋零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度。主要加工工序安排是先以液壓泵

6、蓋兩端面互為基準加工出端面，再以端面定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用端面和工藝孔定位加工其他孔與平面。整個加工過程均選用組合機床。機械加工工藝是實現(xiàn)產品設計，保證產品質量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業(yè)上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率

7、、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要求。所以對機械的加工工藝及夾具設計具有十分重要的意義。 對我個人來言，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訓練，從中鍛煉分析能力，提高解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設打下一個良好的基礎。 由于本人的知識，能力有限，設計尚有很多不足之處，懇請老師給予指教。 二、零件的分析2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目所給定的零件是液壓油泵的泵蓋。屬于蓋體類零件，它和其他零件一起裝配液壓泵的一個腔體結構用來儲存、輸送分配液壓油。工作中，零件內表面要受到液壓力的沖擊，因此對零件的

8、剛度有一定的要求，零件的a面要與其他零件相配合的表面，要有一定的尺寸精度和形位精度。 2.2.2 零件的工藝分析 由于此零件是液壓泵零件，起傳遞動力和液壓油分配所以對密封性能要求較高。該零件的幾組平面和有表面粗糙讀和位置度要求。2.1.2工藝過程設計的主要問題和所應采取的相應措施 零件的材料為zl106，是典型的二元共晶鋁硅合金, 該合金具有優(yōu)良的 鑄造性能 , 但力學性能和切削加工性能較差。為了改善zl106合金主砂型鑄造、金屬型鑄造和精密鑄造等。（1）要加工面：1）車上下平面保證尺寸43mm，平行度誤差為0.102）鉆311孔至所要求尺寸，并保證位誤差要求3）鉆25.5盲孔至所要求尺寸，并

9、保證位誤差要求4）鉆311孔至所要求尺寸，并保證位誤差要求5）鉆23度斜4孔至所要求尺寸，并保證位誤差要求6）擴26孔與25.5通孔至所要求尺寸，并保證同軸度要求7）鉆78.5孔至所要求尺寸，并保證位誤差要求8）鏜32孔至所要求尺寸，并保證位誤差要求（2）主要基準面：1）以下平面為基準的加工表面這一組加工表面包括：液壓油泵蓋上表面11孔、液壓油泵蓋上表面2）以上平面為基準的加工表面這一組加工表面包括：主要是鏜二個32孔和鉆25盲孔、4孔、階梯孔25.5孔和26孔、8.5孔，液壓泵蓋下表面（3）所應采取的相應措施由以上分析可知。該零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保

10、證孔系的加工精度容易。因此，對于該零件來說，加工過程中的主要問題是保證平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。該類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工零件的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。液壓泵蓋的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。液壓泵蓋零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。由于液壓泵蓋的生

11、產量很大。怎樣滿足液壓泵蓋生產率要求也是過程中的主要考慮因素。整個過程均選用組合機床，采用高速，高效的專用夾具。2.3 泵蓋加工工藝規(guī)程設計2.3.1確定毛坯的制造形式零件的材料zl106。由于年產量為4000件，達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸較小，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩(wěn)定的，適合大批生產的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產率。2.3.2基面的選擇（1）粗基準的選擇 對于本零件而言，按照互為基準的選擇原則，選擇本零件的下表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準，以限制z、z、y、y、五個自由度。再以一面

12、定位消除x、向自由度，達到定位,目的。（2）精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結束的上、下平面作為精基準。2.3.3確定工藝路線表2.1工藝路線方案一工序1粗精車上平面工序2鉆311孔工序3粗精車下平面工序4鉆78.5孔工序5鉆23度斜4孔工序6擴25.5孔并平底工序7擴26孔與25.5工序8鏜232孔及鏜孔工序9精磨大平面工序10檢驗入庫工序11表2.2工藝路線方案二工序1粗車泵蓋上平面及止口等工序2粗車泵蓋下平面等工序3精車泵蓋上平面及止口等工序4精車泵蓋下平面等工序5鉆25.5盲孔工序6擴26孔與25.5通孔工序7粗鏜，半精鏜32孔工序8鉆311孔工序9鉆78

13、.5孔工序10锪平715孔工序11鉆23度斜4孔工序12精磨底平面工序13檢驗入庫工藝路線的比較與分析：第二條工藝路線不同于第一條是將工序細化， 目的是為了提高后面精加工平面的的精度，通過時效處理可以去除在前粗工過程中產生的一系列加工應力，防止在成品以后出出變形，影響精度這個對零件的質量是很有好處的 采用互為基準的原則，先加工上、下兩平面，然后以下平面為精基準再加工平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時為加工兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線， 加并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個問題。所以發(fā)現(xiàn)

14、第一條工藝路線并不可行。如果選取第二條工藝方案，先鏜上、下平面各孔，然后以這些已加工的孔為精基準，從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)第二個方案比較合理。所以我決定以第二個方案進行生產。具體的工藝過程見工藝卡片所示。2.3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定零件的材料zl106，生產類型為大批生產。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如圖.由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本設計規(guī)定零件為大批量生產，應該采用調整法加工，因此計算最大與最小余量時應按調整法加工方式予以確

15、定。 1）加工泵蓋的上下平面，根據參考文獻8表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，可達到要求。2） 加工311孔時，根據參考文獻8表4-23考慮加工余量1.5mm。可一次鉆削加工余量1.4mm，就可達到要求。3） 加工78.5孔時，根據參考文獻8表4-23考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm，就可達到要求。4） 鉆23度4斜孔，根據參考文獻8表4-23考慮加工余量0.5 ?？梢淮毋@削加工余量0 .4 mm,就可達到要求5） 鉆擴26與25 .5通孔 ，采用7的麻花鉆鉆孔 6）鏜232孔，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和

16、表面粗糙度要求，精加工余量0.5，即可達到加工要求7) 鏜25.5孔時，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2.5mm。可一次粗加工2mm，一次精加工0.5就可達到要求。2.3.5機床設備及工藝裝備的選用1）機床設備的選用 在大批生產條件下，可以選用高效的專用設備和組合機床。在加工平面時選用專用組合銑床，鉆-擴-絞孔時選用四面組合鉆床。2）工藝裝備的選用工藝裝備主要包括刀具、夾具和量具。因為此零件為大批生產，所選用的夾具均為專用夾具。部分量具采用專用卡板。 刀具、量具具體型號見工藝過程卡。2.3.6確定切削用量及基本工時工序1：粗車上平面至止口工件材料： ，鑄造。機床：ca1640刀具：高速鋼端面

17、車刀，材料：，因其單邊余量：z=2mm所以車削深度： 、 f=1.2mm/r, 根據參考文獻3表13，取車削速度：參照參考文獻表14，取v=96m/min機床主軸轉速公式： 式（2.1）式中 v銑削速度； d刀具直徑。由式2.1機床主軸轉速：=300r/min按照參考文獻表36 實際車削速度v=96m/min 進給量：=fn=1.2x300=360mm/min 工作臺每分進給量：fm360mm/min 刀具切入長度2mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間（d/2+ +）/fn3.4s根據參考文獻11表719可查得車削的輔助時間tf0.16min工序（2）：粗車下平面由于各切削用量與加工上平面

18、相近，因此省略不算，參照工序（1）執(zhí)行工序（3）：精車上平面加工條件：工件材料： ht200，鑄造。機床：ca6140刀具：高速鋼端面車刀： 精銑該平面的單邊余量：z=1mm車削深度：進給量f：根據參考文獻表52，取f0.25mm/r車削速度：參照參考文獻表52，取v120m/min機床主軸轉速，由式（2.1）有：n374r/min按照參考文獻7表3.1-31 取n375r/min實際車削速度：v120m/min 進給量，由式（1.3）有：fn0.25x37493.5mm/min 工作臺每分進給量93.5mm/min被切削直徑d102mm 刀具切入長度2mm刀具切出長度2mm走刀次數(shù)為1機動時

19、間tj(d/2+)/nf33.8s根據參考文獻車削的輔助時間tf0.16min工序（4）：精車下平面：由于各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參照工序（3）執(zhí)行。工序（5）：鉆、擴25.5h8孔機床：專用組合鉆床刀具：麻花鉆、擴孔鉆（1）鉆23.5孔切削深度：，毛坯孔徑。進給量：根據參考文獻表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=2.0mm。因此確定進給量。切削速度：參照參考文獻3表2.4-9取v=35m/min機床主軸轉速：，按照參考文獻3表3.1-41取n=500r/min實際切削速度：工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度：刀具切入長度： 刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機動時間：查參

20、考文獻1，表2.5-37工步輔助時間為：2.61min（2）擴孔到25.5h8切削深度：進給量：根據機械制造技術基礎課程設計指導教程表5-23，得f=0.25。切削速度：參照參考文獻3表2.4-9，取v=30m/min,機床主軸轉速：，取n=400r/min,實際切削速度，： 工作臺每分鐘進給量：根據機械制造工藝設計手冊被切削層長度：刀具切入長度：=3mm刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機動時間：所以該工序總機動工時查參考文獻1，表2.5-37工步輔助時間為：1.56min工序（6）：擴26孔 機床：立式鉆床刀具：擴孔鉆切削深度：進給量：根據機械制造技術基礎課程設計指導教程表5-23，參照機械制造

21、技術基礎課程設計指導教程表5-23，取f=0.15切削速度：參照機械制造工藝設計手冊表3-54，取取=30, =26代入公式（2-1）得機床主軸轉速：，根據機械制造技術 基礎課程設計指導教程查標準數(shù)列，取n=400r/min實際切削速度： 根據機械制造工藝設計手冊被切削層長度：=12mm刀具切入長度 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1取=12mm，, f=0.15,n=400r/min代入公式（2-4）得：機動時間：查參考文獻1，表2.5-37工步輔助時間為：1.56min工序7：粗鏜、半精鏜32h8的孔機床：臥式鏜床刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：切削深度：，孔徑。進給量：根據參考文獻表2.4-66

22、，刀桿伸出長度取，切削深度為=2.5mm。因此確定進給量。切削速度：參照參考文獻3表2.4-9取機床主軸轉速：，按照參考文獻3表3.1-41取實際切削速度：工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度：刀具切入長度： 刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機動時間：查參考文獻1，表2.5-37工步輔助時間為：2.61min工序8：鉆311孔孔的直徑為11mm。加工機床為z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至11，選用11的麻花鉆頭。進給量：根據參考文獻5表2.4-39，取切削速度：參照參考文獻5表2.4-41，取由式（2.1）機床主軸轉速：，取實際切削速度：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：=3mm走刀次數(shù)為

23、1機動時間：根據參考文獻5表2.5-41可查得鉆削的輔助時間工序9和工序10：鉆7-8.5孔和锪平15孔車床：專用組合鉆床刀具：麻花鉆、锪孔鉆孔的直徑為8.5mm，表面粗糙度。加工機床為z535立式鉆床，加工工序為锪鉆，加工刀具為：锪鉆孔15mm小直徑锪鉆。 1）確定切削用量確定進給量 根據參考文獻7表28-10可查出，由于孔深度比 ，故。查z535立式鉆床說明書，取。根據參考文獻7表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻7表28-9，允許的進給量。由于所選進給量遠小于及，故所選可用。確定切削速度、軸向力f、轉矩t及切削功率 根據表28

24、-15，由插入法得：，由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。由參考文獻7表28-3，故查z535機床說明書，取。實際切削速度為由參考文獻7表28-5，故校驗機床功率 切削功率為 機床有效功率故選擇的鉆削用量可用。即，相應地，根據機械制造工藝設計手冊被切削層長度：=12mm刀具切入長度 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1取=12mm，, f=0.15,n=400r/min代入公式（2-4）得：機動時間：查參考文獻1，表2.5-37工步輔助時間為：1.56min 工序10：鉆23度4斜孔車床：立式鉆床車刀：麻花鉆孔的直徑為4mm。加工機床為z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至4

25、，選用4的麻花鉆頭。進給量：根據參考文獻5表2.4-39，取切削速度：參照參考文獻5表2.4-41，取由式（2.1）機床主軸轉速：，取實際切削速度：被切削層長度：=15mm刀具切入長度：刀具切出長度：=3mm走刀次數(shù)為1機動時間：根據參考文獻5表2.5-41可查得鉆削的輔助時間工序11：精磨底平面 選用磨床m7130根據機械制造工藝設計手冊表2.4170選取數(shù)據切削速度v = 0.527 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進給量f = 0.008 mm/r 工序12：檢驗入庫2.4小結機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設計，可以了

26、解了加工工藝對生產、工藝水平有著極其重要的影響。生產規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)。三、 專用夾具設計3.1、粗車泵蓋上平面夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工零件時，需要設計專用夾具。根據任務要求中的設計內容，需要設計加工上平面夾具。采用ca6140車床，高速鋼端面車刀yt15對上平面進行加工。本夾具主要用來粗、精車泵蓋上平面。由于加工本道工序的工序簡圖可知。粗、精銑泵蓋上平面時，粗糙度要求ra3.2，泵蓋上平面與下平面有平行度要求,并與工藝孔軸線分別垂直度的要求，本道工序是對泵蓋上平面進行粗精加工。因此在本道工

27、序加工時，主要應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。3.2定位基準的選擇：由零件圖可知工藝孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準是下平面，設計基準也是要求保證上、下兩平面的平行度要求，定位基準與設計基準重合，不需要重新計算上下平面的平行度，便可保證平行度的要求。在本工序只需保證下平面平面與定位板正確貼合夾緊就行了。以r39下端外圓面為定位基準，以v型塊為支撐，端面用支撐板支撐定位，上端用v型塊將r39外圓端面壓緊。綜上所述,本夾具可采用外圓與端面定位，采用v型塊與支撐板壓緊。3.3、車削力與夾緊力計算：本夾具是在車床上使用的，用v型塊和支撐板定位，靠v型塊斜面的水平分力將工件壓緊到支撐板上，將其壓緊，由于壓緊力是由v型塊的側面水平分力產生的，壓緊力較小，故不必對其進行壓緊力的計算與校核。3.4、定位誤差分析機械加工過程中，產生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項因素于機床夾具有關。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等