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目錄
1 序言
2 泵蓋加工工藝規(guī)程設(shè)計
2.1零件的分析
2.2泵蓋加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
2.3小結(jié)
3 專用夾具設(shè)計
3.1加工上平面鏜孔夾具設(shè)計1
3.2粗、精銑泵蓋上平面夾具夾具設(shè)計
3.4小結(jié)
4 結(jié)束語
參考文獻
26
1 序言
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們大學(xué)基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們進行課程設(shè)計之前對所學(xué)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(xùn)練。因此，它在我的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。
對我個人來言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)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(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
由于本人的知識，能力有限，設(shè)計尚有很多不足之處，懇請老師給予指教。
2.1 泵蓋加工工藝規(guī)程設(shè)計
一. 零件的分析
（一） 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(jié)構(gòu)用來儲存、輸送分配液壓油。工作中，零件內(nèi)表面要受到液壓力的沖擊，因此對零件的剛度有一定的要求，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。
（二） 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 液壓油泵蓋加工工藝規(guī)程設(shè)計
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(xué)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。要加工面：
1）銑上下平面保證尺寸43mm，平行度誤差為0.10
2）鏜φ25.5孔至所要求尺寸，并保證位誤差要求
3）鉆7—φ8.5孔
5）鉆3—φ11孔
6）鉆23度斜φ4孔
7）鏜φ32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：液壓油泵蓋表面各孔、液壓油泵蓋上表面
2）以下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φ32孔
2.2液壓油泵的泵蓋加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
2.2.1確定毛坯的制造形式
零件的材料ZL106。由于年產(chǎn)量為4000件，達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸較小，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)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(chǎn)率。
2.2.2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(jié)束的上、下平面作為精基準。
2.2.3確定工藝路線
表2.1工藝路線方案一
工序1
粗精銑上平面
工序2
鉆3—φ11孔
工序3
粗精銑下平面
工序4
鉆7—φ8.5孔
工序5
鉆23度斜φ4孔
工序6
擴φ25.5孔并平底
工序7
擴φ26孔與φ25.5
工序8
鏜2－φ32孔及鏜φ２５孔
工序１０
精磨大平面
工序１１
檢驗入庫
表2.2工藝路線方案二
工序1
粗精銑上平面
工序2
粗精銑下平面
工序3
鉆3—φ11孔
工序4
鉆7—φ8.5孔
工序5
鉆23度斜φ4孔
工序6
擴φ25.5孔并平底
工序7
擴φ26孔與φ25.5
工序8
鏜2－φ32孔及鏜φ２５孔
工序９
時效去應(yīng)力處理
工序１０
精磨大平面
工序１１
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增加了一道工序9， 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(chǎn)生的一系列加工應(yīng)力，防止在成品以后出出變形，影響精度．這個對零件的質(zhì)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)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(chǎn)。具體的工藝過程見工藝卡片所示。
2.2.4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(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。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(shè)計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計算最大與最小余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。
1）加工泵蓋的上下平面，根據(jù)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(zhì)量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，
2）鏜φ25.5孔時，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2.5mm?？梢淮未旨庸?mm，一次精加工0.5就可達到要求。
5）加工7－8.5孔時，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.2mm?？梢淮毋@削加工余量1.1mm，就可達到要求。
6）加工3－11孔時，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.5mm?？梢淮毋@削加工余量1.4mm，就可達到要求。
7）鏜2－φ32孔，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可達到要求。
2.2.5確定切削用量工序1：粗、精下平面
（1）粗銑下平面
加工條件：
工件材料： ＺＬ１０６，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
查參考文獻[7]表30—34
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取。
機床主軸轉(zhuǎn)速： 式（2.1）
式中 V—銑削速度；
d—刀具直徑。
由式2.1機床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-81,
（2）精銑下平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床： X52K立式銑床。
參考文獻[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有：
按照參考文獻[7]表3.1-31
實際銑削速度：
進給量，由式（1.3）有：
工作臺每分進給量：
粗銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
精銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
銑下平面的總工時為：t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min
工序2：加工上平面，各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參照工序1執(zhí)行。
工序3：粗鏜Φ32H12的孔
機床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：，孔徑。
進給量：根據(jù)參考文獻表2.4-66，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(zhuǎn)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
精鏜下端孔Φ32H12
機床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。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(zhuǎn)速：
，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：
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：1.86min
工序5：粗鏜Φ25.5H12的孔
機床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：，毛坯孔徑。
進給量：根據(jù)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
機床主軸轉(zhuǎn)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
精鏜下端孔到Φ25.5H12
機床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。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(zhuǎn)速：
，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：
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：加工3－Φ11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Φ11，選用Φ11的麻花鉆頭。
進給量：根據(jù)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(zhuǎn)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：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
工序7：階梯孔
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——Φ15mm小直徑锪鉆。
1）確定切削用量
確定進給量 根據(jù)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(jù)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(gòu)允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)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(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，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(yīng)對所的結(jié)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(yīng)地
，，
工序8：精磨底平面
選用磨床M7130
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—170選取數(shù)據(jù)
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9：檢驗
2.3小結(jié)
機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)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(shè)計，可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生產(chǎn)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)。
3 專用夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工零件時，需要設(shè)計專用夾具。根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，需要設(shè)計加工銑上平面夾具,泵蓋上頂面鏜孔夾具。采用X62W銑床，硬質(zhì)合金端銑刀YG8對銑上平面進行加工。
3.2粗、精銑泵蓋上平面夾具設(shè)計
本夾具主要用來粗、精銑泵蓋上平面。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，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。因此在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。
3.2.1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(shè)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(shè)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放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。
3.2.2銑削力與夾緊力計算
本夾具是在銑床上使用的，用于定位螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動，必須對“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加一定的夾緊力。由計算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2）
Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm)
d0－螺紋中徑(mm)
α－螺紋升角(゜)
ψ1－螺紋副的當量摩擦(゜)
ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)
r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當量摩擦半徑(゜)
根據(jù)參考文獻[6]其回歸方程為
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夾緊力(N)；
kt－力矩系數(shù)(cm－1)
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N
對刀裝置由對刀塊來實現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對位置。
由于本道工序是完成泵蓋上平面的粗、精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3.9所示。
圖3.9 直角對刀塊
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖3.10所示。
圖3.10 平塞尺
塞尺尺寸如表3.6所示。
表3.6 平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
3.2.５夾具設(shè)計及操作的簡要說明
本夾具用于在立式銑床上加工泵蓋上平面，工件以與此相平行的下平面為及其側(cè)面和水平面底為定位基準，采用轉(zhuǎn)動A型壓板夾緊工件。當加工完一邊，可松開螺釘、螺母、支承釘如夾具裝配圖所示。
3.3鉆3－φ11孔夾具設(shè)計
3.3.1定位基準的選擇
在加工φ11孔工序時，泵蓋上、下兩平面及工藝孔已經(jīng)加工到要求尺寸。因此選用上平面及與其垂直的任意孔上表面加作為定位基準。符合典型的一面兩銷定位原理，一共限制了工件的6個自由度，符合六點定位法則。工件以一面兩銷定位時，夾具上的定位元件是：一面兩銷。其中一面為泵蓋的下表面，兩銷為短圓柱銷．
3.3.2定位元件的設(shè)計
本工序選用的定位基準為一面兩銷定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面兩銷。因此進行定位元件的設(shè)計主要是對短圓柱銷進行設(shè)計根據(jù)參考文獻[11]，可查得短圓柱銷的結(jié)構(gòu)和尺寸。
3.3.3定位誤差分析
機械加工過程中，產(chǎn)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(guān)。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(guān)。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于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：
銷與孔的配合0.05mm，鉆模與銷的誤差0.02mm，鉆套與襯套0.029mm
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可見這種定位方案是可行的。
3.3.4鉆削力與夾緊力的計算
由于本道工序主要完成孔的鉆加工。由參考文獻[9]得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
本套夾具采用活動墊板夾緊，活動墊板主要靠上下旋動墊板上的螺母來實現(xiàn)夾緊。根據(jù)參考文獻[11]可知該機構(gòu)屬于單個螺旋夾緊。
由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表1-2-20到表1-2-23可查得
3.3.5襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計
鉆φ11孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.9所示。
表3.9
d
H
D
公稱尺寸
允差
11
20
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
7
7
16
50°
根據(jù)參考文獻[11]表2-1-58可得襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖3.15所示。
圖3.15 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.10所示。
表3.10
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
11
+0.034
+0.016
20
18
+0.023
+0.012
0.5
2
3.3.6夾緊裝置的設(shè)計
夾緊裝置采用活動的墊板來夾緊工件，采用的活動墊板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后向下退后一定距離把工件取出。主要用的螺旋夾緊原理。
3.3.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明
本套夾具用于加工φ11孔。定位采用常見的一面兩銷定位方案。泵蓋上平面（一面）及其內(nèi)孔來實現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用活動墊板夾緊。工件加工完成后，移動壓板向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時，先將工件放到帶大端面的長圓柱銷和固定定位銷處，然后將移動墊板上移，壓緊工件，將螺栓擰緊就可以進行加工了。加工完成以后將移動壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。如夾具裝配圖上圖所示。
3.4小結(jié)
對專用夾具的設(shè)計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設(shè)計可以反應(yīng)夾具設(shè)計時應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。
結(jié)束語:
在整個設(shè)計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學(xué)、嚴謹?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。在設(shè)計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有xxx老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計中少走了一些彎路，順利的完成了設(shè)計。
參考文獻
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