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設計說明書 題目：柱塞泵體的工藝規(guī)程和銑2-Φ20凸臺面及鉆、攻2-M10螺紋的工裝夾具設計 學 生： 學 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導老師： 摘 要 本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 柱塞泵泵體的工藝規(guī)程和銑2-Φ20凸臺面及鉆、攻2-M10螺紋的工裝夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 ABSTRCT The design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge. Plunger pump body process and milling of 2- Φ 20 convex table and drilling, tapping thread of 2-M10 fixture design including machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design the structure of the blank, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to decide all processes equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure, rationality and deficiency, and later in the design of improved. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目 錄 序言…………………………………………………………………1 一. 零件分析 ……………………………………………………2 二. 工藝規(guī)程設計…………………………………………………3 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………3 2.2基面的選擇傳 ……………………………………………4 2.3制定工藝路線 ……………………………………………5 2.4確定切削用量及基本工時……………………………… 5 三 夾具設計 ……………………………………………………15 3.1銑2-Φ20凸臺面的工裝夾具……………………………15 3.1.1問題的提出……………………………………………15 3.1.2定位基準的選擇………………………………………15 3.1.3定位元件的設計………………………………………15 3.1.4切削力及夾緊力計算…………………………………15 3.1.5定位誤差分析…………………………………………17 3.2鉆、攻2-M10的工裝夾具………………………………17 3.2.1問題的提出……………………………………………18 3.2.2定位基準的選擇………………………………………18 3.2.3定位元件的設計………………………………………18 3.2.4切削力及夾緊力計算…………………………………18 3.2.5定位誤差分析…………………………………………18 總 結(jié)………………………………………………………………20 致 謝………………………………………………………………21 參考文獻 …………………………………………………………22 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。 柱塞泵泵體的工藝規(guī)程和銑2-Φ20凸臺面及鉆、攻2-M10螺紋的工裝夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 一、 零件的分析 左臂殼體共有八組加工表面，現(xiàn)分述如下： 1. 底面 2. 2-Φ20凸臺面 3. 2-Φ11孔 4. 右端階梯面 5.Φ35端面 6. Φ36H8、Φ42H9孔 7. G1/2螺紋 8.2-M10螺紋 技術(shù)要求如下： 1.未注圓角半徑R2。 2.零件加工表面上，不應有劃痕、擦傷等損傷零件表面的缺陷。 二. 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為鑄件，考慮到零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應該的。 柱塞泵泵體零件材料為 鑄件，硬度選用260HBS，毛坯重約1Kg。生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用砂型鑄造，機械翻砂造型，2級精度組。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設計如下： 1. 底面 底面表面粗糙度為Ra6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=1.0mm. 2. 2-Φ20凸臺面 2-Φ20凸臺面表面粗糙度Ra6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=1.0mm. 3. 2-Φ11孔 2-Φ11孔，粗糙度為Ra6.3,因孔的尺寸小于30，故采用實心鑄造。 4. 右端階梯面 右端階梯面，表面粗糙度Ra6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=1.0mm. 5.Φ35端面 Φ35端面，表面粗糙度Ra6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=1.0mm. 6. Φ36H8、Φ42H9孔 Φ36H8、Φ42H9孔，表面粗糙度Ra6.3、Ra3.2，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=1.0mm. 7. G1/2螺紋 G1/2螺紋，粗糙度為Ra6.3,因孔的尺寸小于30，故采用實心鑄造。 8.2-M10螺紋 2-M10螺紋，粗糙度為Ra6.3,因孔的尺寸小于30，故采用實心鑄造。 2.2 基面的選擇的選擇 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(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。 粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關(guān)重要。為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇重要表面為粗基準。所謂重要表面一般是工件上加工精度以及表面質(zhì)量要求較高的表面。因此，柱塞泵泵體以Φ36H8毛坯底孔及其端面作為定位粗基準。 對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 2.3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(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(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。 工序01：鑄造 工序02：人工時效 工序03：銑底面 工序04：銑2-Φ20凸臺面 工序05：鉆2-Φ11孔 工序06：右端階梯面 工序07：銑Φ35端面 工序08：擴、鉸Φ36H8孔、Φ42H9孔 工序09：鉆、攻G1/2螺紋 工序10：鉆、攻2-M10螺紋 工序11：去毛刺 工序12：檢驗至圖紙要求 工序13：入庫 2.4 確定切削用量及基本工時 工序01：鑄造 工序02：人工時效 工序03：銑底面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?300 當＝1300r/min時 =0.241300mm/r=1040mm/r 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：=55mm，，，則機動工時為 工序04：銑2-Φ20凸臺面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?300 當＝1300r/min時 =0.241300mm/r=1040mm/r 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：=20mm，，，則機動工時為 工序05：鉆2-Φ11孔 1、加工條件 加工材料:硬度200~220HBS，鑄件。 工藝要求：孔徑d=11mm。通孔，精度H12~H13,用乳化液冷卻。 機床：選用Z525鉆床和專用夾具。 2、選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭（如圖3所示），其直徑d=13mm 鉆頭幾何形狀為（根據(jù)《切削用量手冊》表2.1及表2.2）：標準鉆頭，，，后角，，橫刃長度，弧面長度。 3．選擇切削用量 （1）選擇進給量 按加工要求決定進給量：根據(jù)《切削用量手冊》表2.7，當鑄鐵硬度>200H 有。 （2）計算切削速度 根據(jù)《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時， , 時，。 切削速度的修正系數(shù)為：，，，， 故 = =477.7r/mm 根據(jù)Z525型鉆床技術(shù)資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=500r/mm， 。 4．計算基本工時 根據(jù)公式 式中，，l=12mm，入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出，計算得， L=（12+6）mm=18mm 故有： t==0.130min 總的時間：T=2t=0.260min 工序06：右端階梯面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?300 當＝1300r/min時 =0.241300mm/r=1040mm/r 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：=213.5mm，，，則機動工時為 =min=0.825min 工序07：銑Φ35端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?000 當＝1000r/min時 =0.241000mm/r=800mm/r 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：=35mm，，，則機動工時為 =min=0.225min 工序08：擴、鉸Φ36H8孔、Φ42H9孔 工步一：擴Φ34孔至Φ35.8、Φ40孔至Φ41.8 利用擴孔鉆將Φ34孔至Φ35.8、Φ40孔至Φ41.8，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 根據(jù)機床說明書，選取 則主軸轉(zhuǎn)速為，并按車床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：鉸Φ35.8孔至Φ36H8、Φ41.8孔至Φ42H9 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉(zhuǎn)速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工序09：鉆、攻G1/2螺紋 工步一：鉆G1/2螺紋底孔Φ18.63 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當 鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：攻絲G1/2 　　　　　　 　　　　　　　　　 按機床選取，則 機動工時　　　，，　　 工序10：鉆、攻2-M10螺紋 工步一：鉆2-M10螺紋底孔Φ8.5 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當 鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：攻絲2-M10 　　　　　　 　　　　　　　　　 按機床選取，則 機動工時　　　，，　　 工序11：去毛刺 工序12：檢驗至圖紙要求 工序13：入庫 三、 夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。有老師分配的任務，我被要求設計工序04：銑2-Φ20凸臺面的工裝夾具；工序10：鉆、攻2-M10螺紋的工裝夾具。 3.1銑2-Φ20凸臺面的工裝夾具 3.1.1、問題提出 本夾具主要用來銑2-Φ20凸臺面，生產(chǎn)批量：中大比量，銑2-Φ20凸臺面表面粗糙度Ra6.3，與其他面沒有任何位置度要求，故只考慮生產(chǎn)效率。 3.1.2 定位基準的選擇 以加工后的Φ36H8孔的鑄造毛坯底孔及其端面作為定位基準，以底面作為輔助基準。 3.1.3定位元件的設計 本工序選用的定位基準為一孔、一端面、一平面定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一心軸、一支承板，兩可調(diào)支承釘。因此進行定位元件的設計主要是對心軸、支承座進行設計。 3.1.4切削力和夾緊力的計算 （1）刀具： 采用端銑刀 φ30mm 機床： X51立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=10mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 3.1.5:定位誤差分析 一面一心軸定位誤差 移動時基準位移誤差 （式5-5） 式中： ———— 工件孔的最大偏差 ————工件孔的最小偏差 ————工件定位孔與心軸最小配合間隙 代入（式5-5）得： = = 3.2鉆、攻2-M10螺紋的工裝夾具 3.2.1、問題提出 本夾具主要用來鉆、攻2-M10螺紋，生產(chǎn)批量：中大比量，鉆、攻2-M10螺紋表面粗糙度Ra6.3，與其他面沒有任何位置度要求，故只考慮生產(chǎn)效率。 3.2.2 定位基準的選擇 以加工后的2-Φ11孔及其端面作為定位基準，即經(jīng)典的“一面兩銷”定位。 3.2.3定位元件的設計 本工序選用的定位基準為一面兩孔，對應的定位零件為：一面，一圓柱銷，一削邊銷，主對針對一面兩銷進行設計。 3.2.4切削力和夾緊力的計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義 3.2.5:定位誤差分析 (1)移動時基準位移誤差 （式5-5） 式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差 ———— 圓柱銷孔的最小偏差 ————圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 代入（式5-5）得： = = (2) 轉(zhuǎn)角誤差 （式5-6） 式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差 ———— 圓柱銷孔的最小偏差 ———— 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 ———— 削邊銷孔的最大偏差 ———— 削邊銷孔的最小偏差 ———— 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙 其中： 則代入（式5-6）得： 則： 代入（式5-5）得： = = 總 結(jié) 課程設計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次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(jié)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(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，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，為我們踏入畢業(yè)設計打下了好的基礎(chǔ)。 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(jié)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(guān)鍵一步。 致 謝 這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設計。 這次課程設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術(shù)出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術(shù)出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上海科學技術(shù)出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 第 23 頁 共 22 頁