齒輪油泵 泵體 工藝及鉆4-Ф9孔夾具設(shè)計【含CAD圖紙、工序卡、說明書】

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This paper in accordance with the general steps fixture design, the design of some of the following: Through the parts analysis, discussed the components of the machining process, process design and order the type of hair embryo. Part of the analysis through the development of mechanical parts processing line, that the choice of surface processing methods, principles and processing parts of the preparation. Fixture determine the overall plan, including processing methods, targeting programmes and positioning error analysis, clamping programme, cutting clamping force calculations. Key words: fixture design drill-processing manufacture technology目 錄1齒輪油泵泵體零件技術(shù)要求11.1標題（二級）11.1.1標題（三級）12.審查泵體的工藝性13.確定泵的生產(chǎn)類型24. 確定毛坯.繪制毛坯簡圖24.1選擇毛坯24.2零件的工藝分析2 4.2.1上端面4-9mm的圓孔內(nèi)表面34.2.2兩端4-5孔34.2.4鉆孔及攻螺紋孔34.2.3泵體左端面6-9通孔34.3確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖34.3.1確定機械加工余量，毛坯尺寸和公差34.3.2確定機械加工余量44.3.3確定毛坯尺寸44.3.5設(shè)計毛坯圖44.3.4確定毛坯尺寸公差4 4.3.5設(shè)計毛坯圖45.選擇加工方法，制定工藝路線55.1定位基準的選擇55.1.1精基準的選擇55.1.2粗基準的選擇55.2各個表面的加工方法75.3制定工藝路線76.工序設(shè)計（工序、）86.1選擇加工設(shè)備與工藝裝備86.1.1選擇機床86.1.2選擇夾具96.1.3選擇刀具96.1.4選擇量具96.2確定工序尺寸97.確定切削用量107.1工序加工4-5盲孔107.1.1加工余量，工序尺寸和公差的確定107.1.2確定粗加工4.5孔的切削用量127.2工序、加工9孔127.2.1確定粗加工9孔的切削用量137.3工序鉆削螺紋孔137.3.1切削用量138.鉆床專用夾具設(shè)計148.1 夾具設(shè)計任務(wù)148.2定位方案的確定148.3選擇定位元件148.4定位誤差分析d158.5切削力及夾緊力計算158.6導(dǎo)向及引導(dǎo)裝置設(shè)計158.7確定夾緊機構(gòu)16參考文獻17 加工表面尺寸及偏差Mm公差及精度等級表面粗糙度Ram形位公差/mm泵體上端面88IT8泵體左端面151IT81.6泵體右端面151IT81.6泵體入口端面22 IT812.5泵體出口端面22IT812.5泵體內(nèi)部弧面IT83.2/O/0.046上端面4-9孔IT825兩端4-5深7孔IT83.2泵體左端面6-9孔IT825出入口端面4-M8螺紋孔M8IT86.31. 齒輪油泵泵體零件技術(shù)要求2. 審查泵體的工藝性分析零件圖可知 1結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，內(nèi)部為空腔形，某些部位有“隔墻”，箱體壁薄且厚薄不均。 2壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系； 3泵體上的加工面，主要是大量的平面，此外還有許多精度要求較高的軸承支承孔和精度要求較低的緊固用孔。4鉆孔結(jié)構(gòu)零件上的孔多數(shù)是用鉆頭加工而成，用鉆頭在零件上鉆孔時，要使鉆頭盡量垂直于被鉆孔的零件表面，以保證鉆孔準確和避免鉆頭折斷。5該零件除主要工作面外，其余表面加工精度均較低，不需求高精度機床加工，通過粗加工就可達到加工要求；而主要工作面雖然加工精度要求相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量的加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。3.確定泵的生產(chǎn)類型 依設(shè)計題目知：Q=5000臺/年，m=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%。代入公式得N= 5000臺/年 X 1件/臺 X （1+3%） X （1+0.5%）=5176件/年4.確定毛坯、繪制毛坯簡圖4.1選擇毛坯根據(jù)所用材料（HT30），泵體材料選用鑄鐵，同時由于泵體的外形簡單，可以通過鑄造獲得。由于零件屬大量生產(chǎn)，可以應(yīng)用砂型鑄造，且采用金屬模機器造型，這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度以及節(jié)省材料上考慮，是合理的。4.2零件的工藝分析由表可知，要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應(yīng)先確定如下各項因素。 從零件圖上可以看出，主要加工表面可以分為四個部分。4.2.1上端面4-9mm的圓孔內(nèi)表面：加工時要保證的公差要求，以及表面粗糙度Ra25，表面要求不高。4.2.2兩端4-5孔：粗糙度要求Ra3.2,表面要求較高，同時保證孔的深度7mm。4.2.3泵體左端面6-9通孔：粗糙度要求Ra25,表面要求不高。4.2.4鉆孔及攻螺紋孔：出入口端面4M8，保證尺寸16mm、孔深20mm,沉頭錐角120，粗糙度要求Ra6.3。根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面，上述各表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。4.3確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖4.3.1確定機械加工余量，毛坯尺寸和公差參見本書第二章第一節(jié)，灰鑄鐵的公差及機械加工余量按表2-3和表2-4確定。要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應(yīng)先確定如下各項因素。鑄件機械加工余量等級該值由鑄件的成型方法和材料確定，成型方法為金屬型鑄造，材料為灰口鑄鐵，確定加工余量等級為DF。鑄件尺寸公差根據(jù)表2-3毛坯鑄件的基本尺寸處于100160之間，而鑄件的尺寸公差等級取為級，取鑄件的尺寸公差為.mm。4.3.2確定機械加工余量根據(jù)查得的毛坯的加工余量等級為DF，以及鑄件的尺寸，定鑄件的機械加工余量1.5mm。4.3.3確定毛坯尺寸根據(jù)成型零件的基本尺寸，以及確定的件機械加工余量和鑄的尺寸公差確定毛坯的尺寸為基本尺寸加上2.5mm。4.3.4確定毛坯尺寸公差根據(jù)表2-3毛坯的尺寸公差等級去為8級，確定尺寸公差為1.8mm。4.3.5設(shè)計毛坯圖毛坯圖如下圖所視。5.選擇加工方法，制定工藝路線5.1定位基準的選擇本零件是帶孔的類箱體零件，孔是其設(shè)計基準，在銑削零件的三個平面以及鉆孔的時侯，都應(yīng)以孔為定位基準，避免基準不重合誤差的產(chǎn)生，在銑削底面時應(yīng)該以鑄件中的內(nèi)圓弧為粗基準進行加工。定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。5.1.1精基準的選擇因為該零件的精基準為兩個泵體內(nèi)圓，零件上很多表面都可以根據(jù)他們進行加工，既遵循了基準統(tǒng)一原則。把它的軸線作為設(shè)計基準，選用選用其作為精基準定位加工6-9的孔，同時可加工4-M8的螺紋孔，以及4-9的孔，4-5深7的孔。5.1.2粗基準的選擇作為粗基準的表面應(yīng)該平真，沒有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。該泵體零件可以選擇下端面為粗基準。二表面加工方法的確定加工表面尺寸及偏差Mm公差及精度等級表面粗糙度Ram加工方案備注泵體下端面88IT83.2粗銑-半精銑表1-8泵體左端面151IT111.6粗銑-半精銑表1-8泵體右端面151IT111.6粗銑-半精銑表1-8泵體入口端面22IT1112.5粗銑 表1-8泵體出口端面22IT1112.5粗銑表1-8泵體內(nèi)部弧面IT83.2粗銑-半精銑表1-8上端面4-9孔IT1225鉆表1-7兩端4-5深7孔IT83.2鉆-粗擴-精擴-鉸表1-7泵體左端面6-9孔IT1225鉆表1-7根據(jù)泵體零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加出入口端面4-M8螺紋孔M8IT86.3鉆-攻絲表1-10工各表面的加工方法，如上表所示。5.2各個表面的加工方法（1） 泵體下端面 據(jù)表面粗糙度Ra3.2，考慮加工余量的安排，根據(jù)表1-8選用先粗銑后半精銑的方法加工。（2） 泵體左右端面 據(jù)表面粗糙度Ra1.6，考慮加工余量的安排，根據(jù)表1-8選用先粗銑后精銑的方法加工。（3） 泵體出入口端面 據(jù)表面粗糙度Ra12.5，考慮加工余量的安排，根據(jù)表1-8選用粗銑的方法加工。（4） 泵體內(nèi)部弧面 據(jù)表面粗糙度Ra3.2，考慮加工余量的安排，根據(jù)表1-8選用先粗銑后半精銑的方法加工。（5） 上端面4-9的孔 根據(jù)表面粗糙度Ra25，選公差等級為IT8，根據(jù)表1-7選用鉆削的加工方法。（6） 兩端4-5的孔 根據(jù)表面粗糙度Ra3.2，選公差等級為IT8，根據(jù)表1-7選用先鉆后擴再粗鉸再精鉸的加工方法。（7） 左端6-9的孔 根據(jù)表面粗糙度Ra25，選公差等級為IT8，根據(jù)表1-7選用鉆削的加工方法。（8） M8螺紋孔 根據(jù)螺紋的加工方法，選用先鉆后倒角再攻絲的加工方法。5.3制定工藝路線根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)以及需要選用的定位基準，按照先加工基準面，以及先粗后精的的原則，該零件應(yīng)先加工下底面，再鉆孔，再加工其他表面的方法，具體工藝路線如下：工序：以泵體左右端面互為基準加工保證38的厚度尺寸后，加工4-5的深7的孔。 工序：以泵體出入口端面互為基準加工。工序：以泵體內(nèi)弧面為粗基準加工下端面，并鉆削4-9的孔。工序：以下端面為精基準加工兩個內(nèi)弧面。工序：以銑削過的內(nèi)弧面和一個支撐為定位，鉆削直徑9的六個孔。工序：以銑削過的內(nèi)弧面和鉆削后的孔和一個支撐為定位，鉆削左右直徑20的孔，然后擴孔至22，用相同的基準銑削進出口端面，保證長度100mm的尺寸。工序：以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個支撐為定位，加工M8的螺紋孔。6.工序設(shè)計（工序、）6.1選擇加工設(shè)備與工藝裝備6.1.1選擇機床 根據(jù)不同的工序選擇機床。a) 關(guān)于銑削。工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用立式銑床。根據(jù)零件外廓尺寸，精度要求，選用X51式立式銑床即能滿足要求。b) 關(guān)于鉆削零件中的孔加工主要涉及到鉆、擴孔,攻螺紋。由于加工面位置分散，表面粗糙度數(shù)值要求不同，因而選擇Z550鉆床。6.1.2選擇夾具 本零件結(jié)構(gòu)不規(guī)則，不易進行裝夾、定位，故工序、均選擇專用夾具。6.1.3選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具。a) 工序、銑端面時，在立式銑床上加工，所以選擇端銑刀。按表查得，選用鑲齒套式面銑刀根據(jù)零件加工尺寸，所選銑刀直徑D32mm，齒數(shù)Z4。材料選擇硬質(zhì)合金鋼。b) 工序、鉆孔時，選擇高速鋼麻花鉆頭d9mm，長度L125mm，齒數(shù)Z3。材料選擇高速鋼。c) 工序鉆孔時，選擇高速鋼麻花鉆頭d4.5mm，長度L58mm，齒數(shù)Z3。材料選擇高速鋼。d) 工序攻螺紋時，根據(jù)螺紋公稱直徑選擇M8絲錐，直徑d10mm，長度L72mm，螺距P1.25。6.1.4選擇量具 本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考有關(guān)資料，選擇如下。a) 選擇加工平面所用量具。銑端面，選擇讀數(shù)值0.02，測量范圍0150游標卡尺。b) 選擇加工孔所用量具。5mm、9mm孔經(jīng)過鉆，擴兩次加工，選擇讀數(shù)值0.01，測量范圍530的內(nèi)徑千分尺。M86H螺紋經(jīng)過鉆,锪孔，攻螺紋加工， 測量范圍530的內(nèi)徑千分尺，攻螺紋時選擇螺紋塞規(guī)進行測量。6.2確定工序尺寸本零件各工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度見下表。 （mm）加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度/m粗半精粗半精粗半精端面3100、88Ra6.35孔4.50.54.85Ra12.5Ra3.24-9孔994-9孔99M8螺紋1.6M87.確定切削用量7.1工序加工4-5盲孔本工序為鉆，已知加工材料為HT30，鑄件；機床為Z550立式鉆床，工件裝夾在專用夾具上。7.1.1加工余量，工序尺寸和公差的確定該工序的加工過程為：1） 根據(jù)圖紙尺寸確定加工圓心，以圓心作為定位基準，首先加工4.8mm的孔，保證工序尺寸P1。2） 還是以圓心作為定位基準，精加工4.8mm的孔，加工至5mm，保證工序尺寸P2。則畫出工藝尺寸鏈，如下圖從圖知，P2=2.5mm,且P2=P1+Z，其中Z為半精鉸余量，由表格3-32，知P2=（實際為，我們?nèi)“霃剑猿?）由表2-40，查得Z=（實際為），且Z為封閉環(huán)，P2為增環(huán)，P1為減環(huán)，則AZ=AP2-AP1，則AP1=AP2-AZ=2.5-0.25=2.25，恰與P1的基本尺寸相同，則證明無誤。=-，則=-=0.0075-0.007=+0.0005，=-，則=-=0.004-0=+0.004。則P1=,余量校核：Zmax=P2max-P1min=2.5075-2.254=0.2535, Zmin=P2min-P1max=2.504-2.255=0.249。余量校核結(jié)果表明，所確定的工序尺寸公差是合理的，將工序尺寸按入體原則表示為：P1= P2=7.1.2確定粗加工4.5孔的切削用量 所選刀具為直柄麻花鉆。I. 確定背吃刀量ap 鉆孔粗加工雙邊余量4.5mm，顯然ap4.8/22.4mm。II. 確定進給量f 根據(jù)表5-22，在高速鋼鉆頭鉆孔時，麻花鉆直徑為4.8mm,進給量f0.070.12mm/r，選擇進給量為0.11mm/r。III. 確定切削速度由表5-22知在鑄鐵上鉆直徑4.5的孔，v=1624m/min,取v=20 m/min則可知n=v/(3.14*d)*1000=1415r/min,查表4-9，選n=1400r/min,再代入v=n*3.14*d/1000=19.8m/min。做完上述工步后，與要求的尺寸相差0.5mm,則需要用直柄機用鉸刀進行半精加工，并達到精度要求3.2，材料選擇高速鋼。根據(jù)表5-26，則確定背吃刀量 ap1,顯然 ap1=0.5/2=0.25mm.確定進給量f1,根據(jù)表5-22，知道f1=0.070.12mm/r, 選擇進給量為0.10mm/r。確定切削速度，根據(jù)表5-26，知道最大切削速度為v1=8m/min,則可知n=v/(3.14*d)*1000=510r/min, 查表4-9，選n=500r/min,再代入v=n*3.14*d/1000=7.85 m/min。7.2工序、加工9孔本工序為鉆，已知加工材料為HT30，鑄件；機床為Z550立式鉆床，工件裝夾在專用夾具上。7.2.1確定粗加工9孔的切削用量 所選刀具為直柄麻花鉆。.確定背吃刀量ap 鉆孔粗加工雙邊余量9.0mm，顯然ap9.0/24.5mm。.確定進給量f 根據(jù)表5-22，在高速鋼鉆頭鉆孔時，麻花鉆直徑為9.0mm,進給量f0.120.20mm/r，選擇進給量為0.15mm/r。.確定切削速度由表5-22知在鑄鐵上鉆直徑9.0的孔，v=1624m/min,取v=20 m/min則可知n=v/(3.14*d)*1000=708r/min,查表4-9，選n=735r/min,再代入v=n*3.14*d/1000=6.6m/min。7.3工序鉆削螺紋孔本工序為鉆，已知加工材料為HT30，鑄件；機床為Z550立式鉆床，工件裝夾在專用夾具上。7.3.1切削用量確定粗加工M8螺紋底孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆。. 確定背吃刀量ap 鉆孔粗加工雙邊余量7mm，顯然ap7/23.5mm。. 確定進給量f 根據(jù)表3-2和4-10，在高速鋼鉆頭鉆孔時，莫氏錐柄階梯麻花鉆直徑為7mm,進給量f0.122.64mm/r，選擇進給量為0.4mm/r。.確定切削速度由表5-22知在鑄鐵上鉆直徑7mm的孔，v=1624m/min,取v=20 m/min則可知n=v/(3.14*d)*1000=909r/min,查表4-9，選n=996r/min,再代入v=n*3.14*d/1000=21.9m/min。8.鉆床專用夾具設(shè)計8.1 夾具設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù)要求設(shè)計加工4-9通孔的專用夾具。已知：工件材料為HT30，毛坯為鑄件，所用機床為Z550型立式鉆床，成批生產(chǎn)規(guī)模。8.2定位方案的確定由于本方案設(shè)計的是4-9的通孔專用機床夾具，孔的位置都已規(guī)定，所以要限制X軸的轉(zhuǎn)動和移動，Y軸的轉(zhuǎn)動和移動，Z軸的轉(zhuǎn)動和移動等6個自由度。實際上，本道工序不需限制沿Z軸的移動自由度，但考慮到加工的方便以及切削力的影響，限制其沿Z軸的移動自由度。8.3選擇定位元件根據(jù)要求用一個長心軸先在54的孔處來固定Z軸的轉(zhuǎn)動和移動、Y軸的轉(zhuǎn)動和移動，再用一個短削邊銷在另一個54的孔處和長定位銷配合固定X軸的轉(zhuǎn)動，最后用一個支撐板在零件的一個端面來固定零件在X軸方向的移動。這就滿足了元件所要求的定位方案。8.4定位誤差分析d選擇一端面為定位基準，工序基準也為該端面，所以定位基準與工序基準重合，基準不重合誤差b=0。由于定位基準與支撐板存在一定的設(shè)計誤差，定位基準的加工也就是端面加工是的端面粗糙度，端面的粗糙度為0.0016mm。支撐板選擇公差數(shù)值為IT5也就是0.02mm，所以基準位移誤差j為0.0016mm+0.02mm=0.0216mm。所以此孔的定位誤差d=j+b=0.0216mm+0mm=0.0216mm。根據(jù)加工要求所需的公差等級IT8的孔也就是加工誤差為0.022mm ，定位誤差加工誤差，所以此定位方案合理。8.5切削力及夾緊力計算 刀具：硬質(zhì)合金麻花鉆，d=9.0mm。由實際加工的經(jīng)驗可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺,查切削手冊表2.3，切削力計算公式為： 其中，=410,=0.75, =9.0mm，=0.15，=其中：與加工材料有關(guān),取0.94；與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33；與刀具磨鈍標準有關(guān),取1.0，則： F=4101.25=1725采用支撐板和直徑54的心軸，同時采用開口墊圈和六角螺母適當(dāng)夾緊后本夾具即可安全工作。8.6導(dǎo)向及引導(dǎo)裝置設(shè)計由于本工序要求被加工孔進行鉆削加工，故選用鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件。8.7確定夾緊機構(gòu)針對成批生產(chǎn)的工藝特征，此夾具選用螺旋壓板夾緊機構(gòu)，部分零件選用標準夾具元件，部分需要專用零件。參考文獻1 單輝祖,材料力學(xué)教程M.北京:高等教育出版社,20042 黃健求,機械制造技術(shù)基礎(chǔ)J北京:機械工業(yè)出版社,2007年2月3 機械圖學(xué),機械圖學(xué)J沈陽:東北大學(xué)出版社4 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:機械工業(yè)出版社,2007年5月5 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書J.北京:機械工業(yè)出版社,2006年1月