1、机械制造技术基础课程设计说明书题 目: 车床专用卡具设计 学 院: 机械动力工程学院 专 业:机械设计制造及其自动化 班 级: 机械 07-5 班 指导老师: 设 计 者: 学 号: 哈 尔 滨 理 工 大 学2010 年 9 月 21 日机械制造基础课程设计2目 录全套图纸，加 153893706机械制造工艺及夹具课程设计任务书.3序 言4一、零件的分析.51.1 零件的作用.51.2 零件的工艺分析.5二、工艺规程设计.72.1 确定毛坯的制造形式72.2 基准面的选择72.3 制定工艺路线72.4 机械加工余量.72.5 确定切削用量及基本工时11三、夹具设计123.1 问题提出.13机
2、械制造基础课程设计33.2 夹具设计.13参考文献15哈尔滨理工大学机械制造工艺及夹具课程设计任务书设计题目：设计“泵体”零件的机械加工工艺规程及此零件“车两 34.5H7 孔”工序的车床夹具。设计内容：1绘制零件图一张。2编制零件的加工工艺过程，并填写加工工艺过程卡及工序卡各一张。3设计指定工序的夹具，绘制夹具装配总图。 （要求计算机绘图）4绘制夹具的非标零件图。 （要求计算机绘图）5编写设计说明书一份。 （按毕业论文的格式，打印文稿。 ）班 级： 机械 075 班 学 生： 赵一奇 指导教师： 敖晓春 机械制造基础课程设计4系 主 任： 2010 年 9 月 21 日序言机械工业是一种基本
3、工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。夹具设计中的特点：夹具的设计周期较短，
4、一般不用进行强度和刚度的计算。专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。因此，夹具设计要保证以下几个条件：1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2.保证工件的精度。3.保证使用方便与安全。4.正确处理作用力的平衡问题。机械制造基础课程设计55.注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,具设计过程中有朝
5、着下列方向发展的趋势：1.发展通用夹具的新品种由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。2.发展调整式夹具3.推广和发展组合夹具及拼拆夹具。4.加强专用夹具的标准化和规范化。5.大力推广和使用机械化及自动化夹具。6.采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。机械制造工艺学课程设
6、计是在我们学完了大学的全部基础课、技术课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的
7、基础。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。一、零件的分析1.1 零件的作用：机械制造基础课程设计6题目所给的零件是齿轮泵泵体。它作为齿轮泵主体，主要作用是：作为齿轮的支撑件，连接吸油和压油管路，并形成密封腔，其形状及加工精度直接影响齿轮泵的工作性能。1.2 零件的工艺分析：本零件可从零件图中可知,它有四组加工面,而有位置要求,还有四组孔,也有位置和精度要求。1、零件上端面，它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面，此面将作为初基准，表面粗糙度为 12.5。根据表面粗糙度要求我们仅采取粗铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。2、零件顶面孔，它是以上端面为基准而加工的，它起
8、固定连接齿轮泵体的作用，并作为后续孔加工的定位基准。由于对其没有形位误差与尺寸误差要求，故仅对其采取钻削加工。3、零件前后两面，它是以上端面为基准而加工的，其作用是用于固定泵盖，以形成密封，并为后续孔的加工作为定位基准。表面粗糙度要求为 1.6，两面之间与基准面之间有形位误差要求：两面平行度为 0.05，与基准面垂直度 0.04。我们采取粗铣，半精铣，精铣的加工路线，以达到要求。4、零件两侧面，它是以上端面为基准加工，由于对其没有形位误差与尺寸误差要求，故仅对其采取粗铣加工。5、 零件两侧面管螺纹 G3/8，由机械加工工艺手册查知底孔为14.951，考虑到工艺要求我们采取钻、攻丝两步工序。6、
9、零件齿轮腔，由加工工艺要求，采用车削加工，为达到其精度要求，采取粗车，半精车，精车的加工路线。7、零件齿轮腔内两侧面，在已车削齿轮腔内圆的基础上，采取粗铣加工，即能达到加工要求。机械制造基础课程设计78、零件前后两面螺纹孔，它是以前后两面为基准而加工的，其作用是用于固定泵盖，以形成密封，其尺寸及精度要求为 M6-7H, 考虑到工艺要求我们采取钻、攻丝两步工序。9、零件前后两面定位孔，它是以前后两面为基准而加工的，其作用是用于定位泵盖，考虑到工艺要求配合泵盖我们采取钻削工序。由以上工艺过成的完成，本零件也按要求加工完成。二、工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式由零件要求可知，零件的材料为 HT
10、200，考虑到本零件在具体工作的受力情况，我们选择砂型铸造，足以满足要求，又因为零件是中批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省成本的最佳方法。2.2 基准面的选择基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否，可以是加工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任务。粗基准的选择对于泵体来说是至关重要的，对于一般零件而言，应以初加工的表面为粗基准，本零件正好符合要求，对于精基准而言，主要应考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题目我们以 的孔为精基准，基本满足要求
11、。22.3 制定工艺路线机械制造基础课程设计8制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证，在生产纲领已确定成批生产的情况下，我们尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，我们还应该考虑经济效益，以便使成本尽量下降。工艺路线方案：工序 I、 粗铣 85 端面；工序 II、钻 2 孔；7工序 III、粗铣，半精铣，精铣 95 端面；工序 IV、粗铣 25 端面；工序 V、粗车，半精车，精车 内圆；35工序 VI、粗铣 32 端面；工序 VII、钻孔，攻螺纹 2G3/8；工序 VIII、钻孔，攻螺纹 6M6；工序 IX、去毛刺；工序 X 终检。考虑零件在同
12、一个工序下需要完成不同精度的加工，为满足机床精度在已调定的情况下，尽量提高生产效率的要求，现在将其中的一部分工序分解为多步工序，确定工艺路线如下：工序 I、粗铣 85 端面；工序 II、钻 2 孔；7工序 III、粗铣 95 端面；工序 IV、半精铣 95 端面；工序 V、精铣 95 端面；工序 VI、粗铣 25 端面；工序 VII、粗车 内圆；5.34机械制造基础课程设计9工序 VIII、半精车 内圆；5.34工序 IX、精车 内圆；工序 X、粗铣 32 端面；工序 XI、钻孔，攻螺纹 2G3/8；工序 XII、钻孔，攻螺纹 6M6；工序 XIII、配做 2 孔；5工序 XIV、去毛刺；工序
13、 XV、终检。比较前后两种方案，前一种工序较少，但是工序不集中，需要浪费一部分时间去调节机床加工条件；后一种方案相对于前一种方案来说工序较集中，对于中批量生产基本能满足要求。故最终确定后一种改进方案。2.4 机械加工余量的确定“泵体”零件的材料为 HT200，硬度 HB170241，生产类型为成批量生产，采用砂型铸造，13 级精度以下。 （批量生产）根据上述原始资料及加工工艺，分别对个加工表面的机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸确定如下：1上端 85 面考虑加工条件，由于对本加工面没有特殊的技术要求，对其加工精度也要求不是很高，因此采用粗铣加工即可达到要求。此时端面余量Z3mm 。2上端面 孔7
14、此两孔将在后续工序中与上断面作为定位基准，对其自身并没有特殊要求，采用钻削加工即可达到要求，此时直径余量 2Z7mm。3前后 95 端面由于此两面有一定的平行度误机械制造基础课程设计10差并与上端面有垂直度误差等形位误差要求，自身又要求有较高的精度，因此采用粗铣半精铣精铣加工工艺路线，由简明机械加工工艺手册（文献【5】 ） ，确定各加工工序机械加工余量：粗铣： Z=3mm；半精铣： Z1.5mm；精铣： Z0.5mm。4两端 面25考虑加工条件，由于对本加工面没有特殊的技术要求，对其加工精度也要求不是很高，因此采用粗铣加工即可达到要求。此时端面余量Z3mm 。5 内圆34由本设计要求，此工序采
15、用车削加工，考虑加工精度，此用粗车半精车精车加工工艺路线，由简明机械加工工艺手册 （文献【5】 ） ，确定各加工工序机械加工余量：粗车： 2Z=5mm；半精车： 2Z3mm；精车： 2Z1mm。632 端面考虑加工条件，由于对本加工面没有特殊的技术要求，对其加工精度也要求不是很高，因此采用粗铣加工即可达到要求。此时端面余量Z3mm 。7管螺纹 2 G3/8由内螺纹加工方法，本工序采用钻孔攻螺纹加工过程，由简明机械加工工艺手册 （文献【5】 ） ，确定各加工工序机械加工余量：钻孔： 2Z=14mm；机械制造基础课程设计11攻螺纹： 2Z16mm；8螺纹 6M6由内螺纹加工方法，本工序采用钻孔攻螺
16、纹加工过程，由简明机械加工工艺手册 （文献【5】 ） ，确定各加工工序机械加工余量：钻孔： 2Z=4.2mm；攻螺纹： 2Z6mm；9前后端面 2 孔5此两孔作为最后与其他零件配做，其加工尺余量：2Z=5mm。2.5 确定切削用量及基本工时1切削用量的选择：正确的选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的工具耐用度和经济性，保证加工质量，具有相当重要的作用。1） 粗加工切削用量的选择原则粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大，因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度 V、进给量 F 和切削深度p）中，提高任何一项，
17、都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，切削深度影响最小。所以，粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度 p，其次选择一个较大的进给量 F，最后确定一个合适的切削速度 V.2）精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度 p机械制造基础课程设计12和进给量 F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度 V，以保证加工质量和表面质量。2.精车加工工序切削用量及基本工时
18、工序：精车内圆 2- 34.5。1）加工条件加工材料：HT200，HB170240，铸造加工要求：精车内圆内圆 2- 34.5，保证尺寸 m025.34机床：CA6140 型普通车床刀具：高速钢普通车刀2）计算切削用量考虑上一步加工工序及加工精度，半精车内圆 2- 34.5mm，其加工尺寸为 ，确定其加工余量 2Z=0.25mm，即背吃m01.34刀量 0.25。pa3）进给量 f 及机床转速 n根据简明机械加工工艺手册 （文献【5】 ） ，取f0.2mm/r ，机床转速 n1120r/min。4）机床实际切削速度 vmin/12105.34.10dnv5）切削工时 mt根据简明机械加工工艺手
19、册in18.021521nfltm其中 工件长度（ mm） ；l机械制造基础课程设计13切入长度（mm） ；1l切出长度（mm） 。2三、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过和指导教师的协商，我决定设计第 9 道工序精车内圆 34.5的车床卡具。本卡具将用于 CA6140 型普通车床。刀具为高速钢普通车刀，对工件的两个内圆在同一种加工条件下完成精车加工3.1 问题的提出利用本夹具主要是用来精车内圆内圆 34.5。这两个内圆对工件有一定的位置尺寸要求，并且自身还有精度要求。因此，在本道工序加工时，不仅要考虑工件自身的定位卡紧问题，而且还要考虑如何在同种加
20、工条件下完成对两个平行孔的加工。3.2 夹具设计1定为基准的选择根据定位基准的选择原则，采用 2- 孔以及 85 端面，即采用一面两7销的方法来定位，V 型块主要是用来作为卡紧装置。为了不使工件 95 端面与卡具体之间产生过定位，两面之间应留有一定的间隙。2切削力及夹紧力计算1）切削力计算由金属切削机床卡具设计手册 （文献【4】 ）表 3-50 取机械制造基础课程设计14pfKaF158式中 ap切削深度（mm ） ；f每转进给量（mm/r） ；Kp修正系数：rppmPKKKmp 考虑工件材料机械性能的系数，按表 3-51 选取；rppmp,考虑刀具几何参数的系数，按表 3-53 选取。则 N
21、F9240.1.017.25.182）夹紧力计算由简明机械制造工艺手册 （文献【5】 ）P260QK F式中，Q夹紧力（N）;F切削力（N）;K安全系数，一般取 K1.53；粗加工时 K=2.53；精加工 K1.52。则 Q279433定位误差分析由于所加工的零件对本工序加工的孔只有精度要求，而对其他形状及位置公差并没有要求，即由于定位机械制造基础课程设计15孔的加工误差以及底面的误差，可能产生所加工的面的平面度、位置度等形位误差，但是在这里是允许的。4夹紧设计及操作的简要说明本夹具采用一面两销的方法来定位，夹紧装置采用活动 V 型块。夹具体上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀
22、；同时，夹具体通过过渡盘与机床主轴相连并定位，以利于车削加工。由于本零件是中批生产，随着加工零件个数的增加，夹具磨损也将增大，这将导致零件加工误差的增大，废品率升高，间接地增加了生产成本。因此，在加工零件时在保证夹紧满足要求时，尽量减小夹紧力。参考文献文献【1】机械工程专业课程设计指导，张进生等主编，机械工业出版社文献【2】机械工人切削手册，北京第一通用机械厂编，机械工业出版社文献【3】机床设计图册，华东纺织工学院等主编，上海科学技术出版社文献【4】金属切削机床卡具设计手册，上海柴油机厂工艺设备研究所编机械工业出版社文献【5】简明机械制造工艺手册，任福君主编，中国标准出版社文献【6】机械制造技术基础，张世昌等主编，高等教育出版社.
