毕业设计（论文）-泵盖零件的三维造型与加工工艺分析（全套图纸）(23页).doc

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1、-毕业设计（论文）-泵盖零件的三维造型与加工工艺分析（全套图纸）-第 20 页 四川大学锦城学院本科生毕业论文（设计）题 目 盖类零件的三维造型与加工工艺分析 系 别 专 业 学生姓名 学 号 年级 指导教师 二一四 年 11 月 09 日盖类零件的三维造型与加工工艺分析专业：机械设计制造及其自动化 学生： 指导老师： 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。泵盖加工工艺规程及其钻扩铰18H7孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择

2、好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺 工序 切削用量 夹紧 定位 误差。全套图纸，加153893706Analysis on the head parts of three-dimensional modeling and processing technology Major:Mechani

3、cal engineering and automation student: Supervisor: ABSTRCTThe 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.Fixture design process of drilling pump cover and

4、 reaming holes is designed with 18H7 include part machining process design, process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of

5、 the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning

6、 devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.Key words: process, process, cutting dosage, clamping,

7、 positioning, error.目 录1 绪 论21.1 机械加工工艺概述21.2机械加工工艺流程21.3夹具概述31.4机床夹具的功能41.5机床夹具的发展趋势51.5.1机床夹具的现状51.5.2现代机床夹具的发展方向52 工艺规程的设计72.1 零件分析72.2 确定毛坯的的制造形式82.3 制订工艺路线82.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定102.5确定切削用量及基本工时113 工艺专用夹具的设计203.1 问题的提出213.2 定位基准的选择213.3 切削力及夹紧力计算213.4 定位误差分析223.5钻套的设计223.6 夹具设计及操作简要说明22附录51参 考

8、 文 献52致 谢531 绪 论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等

9、，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。 总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2机械加工工艺流程机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。

10、机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中

11、，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。1.3夹具概述夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。 “工欲善其事，必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造

12、工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。1.4机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。（1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。

13、由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。1.5机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.5.1机床夹具的现状国际生产研究协

14、会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来，数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。2）能装夹一组具有相似性特征的工件。3）适用于精密加工的高精度机床夹具。4）适用于各种现代化制造技术的

15、新型机床夹具。5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。6）提高机床夹具的标准化程度。1.5.2现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5m；精密心轴的同轴度公差可控制在1m内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.20.5m。高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。

16、常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为2600r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。标准化机床夹具的标准化与通用化是相

17、互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。2 工艺规程的设计2.1 零件分析泵盖共有六组加工表面，如图2-1所示，现分述如下：1、A面（

18、即大端面）2、4-18孔，4-9孔3、宽24槽4、2-8孔5、2-5孔6、18孔7、8孔，M12螺纹图2-1 泵盖工件图2.2 确定毛坯的的制造形式由零件图可知，其材料为HT150，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。该零件上主要加工面为大端面，4-18孔，4-9孔，宽24的槽，2-8孔，2-5孔，18孔，8孔，M12螺纹。根据零件材料确定毛坯为铸件，已知零件的类型为大批量生产，故毛坯的铸造方法用砂型机器造型。此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。由机械加工工艺手册查得该种铸造公差等级为CT1011，加工余量等级MA选择H级。2.3 制订工

19、艺路线（1）、工艺路线方案一：工序10：铸造工序20：时效工序30：铣A面（大端面）工序40：锪平4-18深2，钻4-9孔工序50：铣宽24的槽工序60：钻2-8孔工序70：配作2-5孔工序 80：钻、扩、铰18H7孔工序90：钻8孔、扩、攻M12-7H工序100：清洗去毛刺工序110：验收工序120：入库（2）、工艺路线方案二：工序10：铸造工序20：时效工序30：铣A面（大端面）工序40：铣宽24的槽工序50：锪平4-18深2，钻4-9孔工序60：钻2-8孔工序70：配作2-5孔工序 80：钻、扩、铰18H7孔工序90：钻8孔、扩、攻M12-7H工序100：清洗去毛刺工序110：验收工序1

20、20：入库（3）、工艺方案的分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一与方案二的区别是：方案一把钻4-18孔及9孔放的相对靠前，这样做为后面工序24槽的加工提供了定位基准，节约了夹具设计的时间，提高了生产效率，故我们采用方案一：具体的工艺过程如下：工序10：铸造工序20：时效工序30：铣A面（大端面）工序40：锪平4-18深2，钻4-9孔工序50：铣宽24的槽工序60：钻2-8孔工序70：配作2-5孔工序 80：钻、扩、铰18H7孔工序90：钻8孔、扩、攻M12-7H工序100：清洗去毛刺工序110：验收工序120：入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“泵盖”零件材料HT150，毛

21、坯的重量约为1.4g，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、A面（大端面），表面粗糙度为Ra12.5，查切削用量手册表2-8得，单边总余量Z=3.02、4-18孔，4-9孔，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造3、宽24的槽，因尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造4、2-8孔，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造5、2-5孔，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造6、18H7孔，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造7、8孔、扩、攻M12-7H，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造8、不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。

22、2.5 确定切削用量及基本工时工序10：铸造工序20：时效工序30：铣A面（大端面）1. 选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用YG8,2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取4753） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序40：锪平4-18深2，钻4-9孔工步一：锪平4-18深21.选择刀具刀具选取锪刀 ，2. 决定锪削用量1） 决定锪削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀完成，则2） 决定每次进给量及切削速度 根据Z525型立式钻床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根

23、据表查出 ，则按机床标准选取275当275r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时： ，则机动工时为总的工时：T=4=0.204min工步二：钻9孔 确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工9孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为总的工时：T=4=2.696min工序50：铣宽24的槽1.选择刀具刀具选取圆柱铣刀，刀片采用YG8,2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣

24、完，则2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取275当275r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时： ，则机动工时为工序60：钻2-8孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工8孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为总的工时：T=2=0.254min工序70：配作2-5孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由

25、于本零件在加工5孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为总的工时：T=2=0.114min工序 80：钻、扩、铰18H7孔工步一钻孔至15确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工15孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，根

26、据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按机床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步三：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工序90：钻8孔、扩、攻M12-7H工步一：钻8孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工8孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：

27、扩8孔至10.2利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按机床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步三：攻丝M12选择M12mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即=199r/min 按机床选取基本工时：工序100：清洗去毛刺工序110：验收工序120：入库3 工艺专用夹具的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。有老师分配的任务，我被要求设计工序70:钻、扩、铰18H7孔，选用机床：Z525立式钻床。3.1 问题的提出 本夹具主要用于钻、扩、铰18H7孔，与其他面没有任何要求

28、，本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。由于该零件所设计的为钻、扩、铰18H

29、7孔的夹具，工件左端面及两侧面作为定位面，本套设计定位方案，两支承板与工件左端面相配合限制三个自由度（即X轴转动、Y轴转动、Z轴移动），另一支承板相配合限制两个自由度（即Y轴移动、Z轴转动），螺栓与一侧面相配合限制一个自由度（即X轴移动），这样工件被完全定位。3.3 切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中：D=18mm 代入公式（5-2）和（5-3）得本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义3.4 定位误差分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此

30、使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，。已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，易知此结果符合。3.5钻套的设计18H7孔加工需钻、扩、铰，因为钻后还要扩、铰，为了我们钻后能及时的的扩、铰。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：即先用17的麻花钻钻孔。查机床夹具标准件可知17相配的快换钻套的具体结构如下图3-1所示： 图 3-1 快换钻套具体的尺寸如下图3

31、-2所示： 图 3-2 钻套尺寸因为快换钻套和夹具体是间隙配合，加工的时间快换钻套靠压紧螺钉把他压紧在钻模板上，以防止加工的时间工件的旋转，由上图可知与17快换钻套相配的螺钉的尺寸为M6，查机床夹具标准件可知，M6快换钻套压紧螺钉的具体结构如下图3-3所示 图 3-3 钻套螺钉具体的尺寸如下图3-4所示 图 3-4 钻套螺钉尺寸3.6 夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择了蝶形螺母、螺栓、和快换垫圈组成的夹紧机构。本工序钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要

32、求。钻夹具装配图如下图3-5所示图3-5 装配图附录三维实体造型的软件非常多，比如Pro/E、CATIA、UG（Unigraphics）、Solidworks等，这里选用UG NX6.0 作为三维实体造型的软件进行建模。打开UG6.0软件如图1-1所示，点击新建按钮，在此注意，UG所新建的文件名必须是字母或数字，中文名将无法创建和打开，新建如图1-2所示。 图1-1 打开UG 图1-2新建新建好后跳入UG界面，点击草图按钮进入到建模模块，如图1-3所示。 图1-3进入UG建模模块首先绘制草图1（工件左端面）所示参数及其界面如图1-4所示。 图1-4 草图1 拉伸草图1，如图1-5所示。 图1-

33、5 拉伸1进入草图界面后，绘制草图2（4-9孔、2-5孔），如图1-6所示 图1-6 草图2拉伸草图2并与拉伸草图1求差，如图1-7所示 图1-7 拉伸2 拉伸3（沉孔18深2），具体参数如图1-8所示 图1-8 拉伸3上步操作之后所得图形如图1-9所示 图1-9 画草图3（R20半圆弧及与其相连的矩形框），如图1-10所示 图1-10 草图3拉伸草图3并与拉伸2求和，如图1-11所示 图1-11 拉伸3画草图4（R15及与其相连部分），图形如图1-12所示 图1-12 草图4拉伸草图4并与拉伸3求和，如图1-13所示 图1-13 拉伸4孔命令（18H7孔深22），如图1-14所示 图1-14

34、 孔命令孔1坐标位置确定，如图1-15、1-16和1-17所示 图1-15 图1-16 图1-17沉孔24深2，如图1-18、1-19和1-20所示 图1-18 图1-19 图1-208深65孔，如图1-21、1-22和1-23所示 图1-21 图1-22 图1-2310深35孔，如图1-24、1-25和1-26所示 图1-24 图1-25 图1-26插入设计特征螺纹，如图1-27和1-28所示 图1-27 图1-282-8孔，如图1-29、1-30、1-31和1-32所示 图1-29 图1-30 图1-31 图1-32将画好的工件隐藏，隐藏之后如图1-33所示 图1-33格式移动至图层250，如图1-34所示 图1-34将图层250隐藏，如图1-35和1-36所示 图1-35 图1-36倒圆角R10，如图1-37所示