机油泵传动轴支架的夹具设计说明书(共20页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录17前 言机械制造工艺学课程设计是我们融会贯通大学所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生

2、产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。一、零件的分析1.1 零件的作用如右图所示，题目所给定的零件是机油泵传动轴支架。它位于传动轴的端部。主要作用是支承传动轴，连接油口，起到固定机油泵的作用。是拖拉机里用到的最普遍的零件之一。它结构简单，体积也较小，属叉架类零件。其中32孔要与轴配合，要求精度较高。1.2 零件的工艺分析机油泵传动轴支架共有两组加工加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下：1以A面为基准的加工表面这一组加工表面包括：mm

3、,mm。其中，主要加工表面为A基准面。2以2-沉孔10*90为中心的加工表面这一组加工表面包括：2-沉孔10*90，mm, mm, 2230.05mm，11轴线的位移度不大于R0.25。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1） 32H7轴线对A面的不平行度在100长度上不大于0.01（2） 32H7轴线对B-B面的不垂直度100长度上不大于0.05（3） 32H7轴线和一个距离540.12mm。 由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度。二、工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT15-

4、33，灰铸铁抗拉强度不低于150MPa，抗弯强度不低于330MPa，根据材料性质，因此应该选用铸件，由于该零件年产量为5000件，已达大批生产的的水平，而且零件的轮廓尺寸也不大，故可铸造成型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中德重要工作之一，基面选择得正确与否，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于一般的支架类零件而言，以支架底面的相对面作为粗基准是完全合理的。但对于本零件来说，如果以支架底面的相对面作为粗基准，则可能造成B-B面

5、基准无法保证，因此，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准）现选取以下图所示C面为粗基准。选取C面为粗基准，利用四块压板压紧中间的筋板，不完全定位以消除和。为下一步加工打下基础。（2）精基准的选择。主要考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。2.3 制定工艺路线制定加工工艺路线的出发点，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能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能

6、性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。面A、B、C、D、E即为上图所示面，以下不再说明。1. 工艺路线方案一工序1 铣A面工序2 钻3-11mm孔工序3 钻、扩、铰孔2-8mm，并锪倒角145工序4 铣32mm D向端面工序5 钻、扩、铰孔32mm，并锪倒角1.545工序6 铣32mm C向端面，并锪倒角1.545工序7 钻30方向11mm孔工序8 检验2. 工艺路线方案二工序1 铣32mm D向端面工序2 钻、扩、铰孔32mm，并锪倒角1.545工序3 铣32mm C向端面，并锪倒角1.545工序4 铣A面工序5 钻3-11

7、mm孔工序6 钻、扩、铰孔2-8mm，并锪倒角145工序7 钻30方向11mm孔工序8 检验 3. 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一先以E面为基准直接加工出A面，然后以A面为基准进行3-11mm和2-8mm的加工，然后再处理C、D面和32mm孔；而方案二刚好相反，先处理C、D面和32mm孔，再加工A面和3-11mm和2-8mm，两相比较可以看出，方案一工序非常集中，定位、加工和装夹都非常方便，但方案一无法保证与B-B面的相关尺寸的精度，即mm和mm。在方案二中，与B-B面的相关尺寸的精度得到保证，但540.12mm和32H7轴线对A面的不平行度在100长度上不大于0.01

8、，32H7轴线对B-B面的不垂直度100长度上不大于0.05，平行度和垂直度又难以保证，因此这两个方案都不太合适，综合考虑，虽然图纸并未要求对C面和D面进行加工，但加工C面和D面有利于保证垂直度和平行度，而且C、D面的加工量并不大，因此修改加工工艺如下：工序1 铣D面工序2 铣32mm D向端面工序3 钻、扩、铰孔32mm，并锪倒角1.545工序4 铣C面工序5 铣32mm C向端面，并锪倒角1.545工序6 铣A面工序7 钻3-11mm孔工序8 钻、扩、铰孔2-8mm，并锪倒角145工序9 钻30方向11mm孔工序10 检验以上方案大致看起来还是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采

9、取的加工手段之后，就会发现仍有问题，主要表现在工序5和工序6之间的衔接上，主要是难以保证32H7轴线对B-B面的不垂直度100长度上不大于0.05和32H7轴线对A面的不平行度在100长度上不大于0.01，对于平行度，保证在加工时， A面和32孔工序相邻不更换夹具即可，当不平行度符合要求，加工垂直度时，只要要保证A面和C、D面的不垂直度100长度上不大于0.04，就能保证32H7轴线对B-B面的不垂直度100长度上不大于0.05，这样就将32H7轴线对B-B面的不垂直度转化为A面对C、D面的垂直度，保证了加工要求，同时也兼顾了装夹方便和工序集中。因此，最后确定的加工工艺路线确定如下：工序1 粗

10、铣A面，留精加工量0.5mm工序2 铣D面工序3 铣32mm D向端面工序4 钻、扩、铰孔32mm，并锪倒角1.545工序5 精铣A面工序6 铣C面工序7 铣32mm C向端面，并锪倒角1.545工序8 铣E面工序9 钻3-11mm孔工序10 钻、扩、铰孔2-8mm，并锪倒角145工序11 钻30方向11mm孔工序12 检验 以上工艺过程详见 “机械加工工艺过程综合卡片”。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“机油泵传动轴支架”零件材料为HT HT15-33，硬度硬度为HB163229，毛坯重量约为5kg，生产类型为大批生产，采用铸造灰铸铁毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各

11、加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1厚度55mm考虑到32mm孔端面的加工方便性，故将32mm孔端铸造高度跟C、D面平齐，这样便于装夹和加工，厚度方向的余量查工艺手册表2.22.5，其余量值为2.02.5mm，现取2mm。故厚度毛坯值为59mm232mm孔考虑到铸模的简单方便，将32mm孔铸成实心，孔钻扩铰出。钻孔：30mm扩孔：31.7mm铰孔：mm3A面和A面上3-11mm孔及2-8mm孔按照工艺手册表2.22.5，加工面其余量值为2.02.5mm，考虑到A面要进行粗铣和精铣两道工序，故取加工量为2.5mm。钻孔：7mm扩孔：7.7mm铰孔：mm430方向11mm孔由上可知，

12、此处铸成实心，不用考虑留加工量。按照工艺手册表2.2-25，取加工精度F2，铸件复杂系数S3，铸件重5kg,则单边加工余量为2.03.0mm，取为2.5mm，铸件的公差按工艺手册表2.2-14，材质系数取M1，复杂系数S3，则铸件的偏差为mm。铣削公差：现规定本工序（粗铣）的加工精度为IT11级，因此可知本工序加工公差为-0.05mm(入体方向)。由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。A

13、面分两次加工，因此加工余量和工序间余量及公差分布图如下：由图可知：毛坯名义尺寸：98.33+2.5=100.83mm毛坯最大尺寸：100.83+1.2=102.03mm毛坯最小尺寸：100.83-0.6=100.23mm粗铣后最大尺寸：98.33+0.1=98.93mm粗铣后最小尺寸：98.33-0.05=98.28mm2.5 确定切削用量及基本工时工序1：粗铣A面，留精加工量0.5mm。本工序采用计算法确定切削用量。1.加工条件工件材料：HT15-33正火，铸件加工要求：粗铣A面，留精加工量0.5mm切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s即27m/min采用高速钢镶齿三面刃铣刀，=2

14、25mm，齿数z=20。则 现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取=37.5r/min，故实际切削速度为 当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为： =0.082037.5=60mm/min查机床说明书，刚好有=60mm/min，故直接选用该值。切削工时：由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程=250mm，则机动工时为 工序2 铣D面切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s即27m/min采用高速钢镶齿三面刃铣刀，=225mm，齿数z=20。则 现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39

15、），取=37.5r/min，故实际切削速度为 当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为： =0.082037.5=60mm/min查机床说明书，刚好有=60mm/min，故直接选用该值。切削工时：利用作图法，可得出铣刀的行程=250+225mm，则机动工时为 工序3 铣32mm D向端面切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s即27m/min采用高速钢镶齿三面刃铣刀，=45mm，齿数z=20。则 现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取=37.5r/min，故实际切削速度为 当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为： =0.082037

16、.5=60mm/min查机床说明书，刚好有=60mm/min，故直接选用该值。切削工时：利用作图法，可得出铣刀的行程=250+225mm，则机动工时为 工序4 钻、扩、铰孔32mm，并锪倒角1.545 1钻孔30mm 确定进给量:根据切削手册表2.7，当钢的800MPa，=30mm时，=0.390.47mm/r。由于本零件在加工30mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.390.47）0.75=0.290.35mm/r根据Z535机床说明书，现取=0.25mm/r。 切削速度：根据切削手册表2.13及表2.14，查得切削速度v=18m/min。所以 根据机床说明书，取=1

17、95r/min，故实际切削速度为 切削工时：l=54mm 2扩孔：31.7mm采用刀具：31.7mm专用扩孔钻进给量：=（1.21.8）=（1.21.8）0.650.75=0.5850.87mm/r （切削手册表2.10）查机床说明书，取=0.57mm/r。 则机床主轴转速为： n=51.634r/min，并按机床说明书取=68r/min实际切削速度为切削工时 l=54mm 3铰孔：mm采用刀具：mm 专用铰孔钻。进给量：=（0. 91.2）0.7=0.630.84mm/r （切削手册表2.10）查机床说明书，取=0.72mm/r。机床主轴转速：取n=68r/min，则其切削速度v=8.26m

18、/min机动工时 l=54mm 4.锪倒角1.545采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同： =68r/min手动进给。工序5 精铣A面切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s即27m/min采用高速钢镶齿三面刃铣刀，=225mm，齿数z=20。则 现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取=37.5r/min，故实际切削速度为 当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为： =0.082037.5=60mm/min查机床说明书，刚好有=60mm/min，故直接选用该值。切削工时：铣刀的行程=250+225mm，则机动工时为 工序

19、6 铣C面切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s即27m/min采用高速钢镶齿三面刃铣刀，=225mm，齿数z=20。则 现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取=37.5r/min，故实际切削速度为 当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为： =0.082037.5=60mm/min查机床说明书，刚好有=60mm/min，故直接选用该值。切削工时：利用作图法，可得出铣刀的行程=250+225mm，则机动工时为 工序7 铣32mm C向端面切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s即27m/min采用高速钢镶齿三面刃铣刀，=45mm，齿数z

20、=20。则 现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取=37.5r/min，故实际切削速度为 当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为： =0.082037.5=60mm/min查机床说明书，刚好有=60mm/min，故直接选用该值。切削工时：利用作图法，可得出铣刀的行程=250+225mm，则机动工时为 锪倒角1.545采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同： =68r/min手动进给。工序8 铣E面切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s即27m/min采用高速钢镶齿三面刃铣刀，=45mm，齿数z=20。则 现采用X63卧

21、式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取=37.5r/min，故实际切削速度为 当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为： =0.082037.5=60mm/min查机床说明书，刚好有=60mm/min，故直接选用该值。切削工时：利用作图法，可得出铣刀的行程=250+45mm，则机动工时为 工序9 钻3-11mm孔确定进给量:根据切削手册表2.7，当钢的800MPa，=11mm时，=0.390.47mm/r。由于本零件在加工11mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.390.47）0.75=0.290.35mm/r根据Z535机床说明书，现取=

22、0.25mm/r。 切削速度：根据切削手册表2.13及表2.14，查得切削速度v=18m/min。所以 根据机床说明书，取=195r/min，故实际切削速度为 切削工时：l=123mm=36mm 工序10 钻、扩、铰孔2-8mm，并锪倒角145 1钻孔7mm 确定进给量:根据切削手册表2.7，当钢的800MPa，=7mm时，=0.390.47mm/r。由于本零件在加工7mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.390.47）0.75=0.290.35mm/r根据Z535机床说明书，现取=0.25mm/r。 切削速度：根据切削手册表2.13及表2.14，查得切削速度v=18m

23、/min。所以 根据机床说明书，取=195r/min，故实际切削速度为 切削工时：l=12*2mm=24mm 2扩孔：7.7mm采用刀具：7.7mm专用扩孔钻进给量：=（1.21.8）=（1.21.8）0.650.75=0.5850.87mm/r （切削手册表2.10）查机床说明书，取=0.57mm/r。 则机床主轴转速为： n=51.634r/min，并按机床说明书取=68r/min实际切削速度为切削工时 l=24mm 3铰孔：mm采用刀具：mm 专用铰孔钻。进给量：=（0. 91.2）0.7=0.630.84mm/r （切削手册表2.10）查机床说明书，取=0.72mm/r。机床主轴转速：

24、取n=68r/min，则其切削速度v=8.26m/min机动工时 l=24mm 4.锪倒角145采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同： =68r/min手动进给。工序11 钻30方向11mm孔确定进给量:根据切削手册表2.7，当钢的800MPa，=7mm时，=0.390.47mm/r。由于本零件在加工7mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.390.47）0.75=0.290.35mm/r根据Z535机床说明书，现取=0.25mm/r。 切削速度：根据切削手册表2.13及表2.14，查得切削速度v=18m/min。所以 根据机床说明书，取=195r

25、/min，故实际切削速度为 切削工时：l=10mm 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见附表。第三章 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，需设计专用夹具。经指导老师分配任务设计，设计工序3和工序7专用夹具，铣32孔口两端面夹具。本夹具将用于X63卧式铣床。刀具为一把高速钢镶齿三面刃铣刀，对工件的端面分别进行加工。3.1 问题的提出本夹具主要用来粗铣32孔口两端面，由于这两个端面对32孔并没有什么特别影响，因此在加工本道工序时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。但也不是没有精度问题，

26、要保证mm, mm相对于B-B面的两个尺寸，由于由于这两个端面是分别加工的，因此，夹具也要设计成分别加工的形式。并分别计算定位公差。3.2 夹具设计 1定位基准的选择由零件图和选择得加工工艺可知，32孔两个端面影响到mm, mm相对于B-B面的两个尺寸，因此，分别选择选择相对应的C面和D面做为定位基面。为了提高加工效率，现决定用气动夹紧。2.切削力及夹紧力计算刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，225mm，z=20 (见切削手册表3.28)其中，=650，=3.1mm，=1.0，=0.08mm，=0.72，=40mm(在加工面上近似测量值)，=0.86，=225mm，=0.86，=0，z=20所以 由

27、于是垂直铣削，所以水平分力=0N 垂直分力=1456N在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K=K1K2K3K4。其中K1为基本安全系数1.5 K2为加工性质系数1.1K3为刀具钝化系数1.1K4为断续切削系数1.1。所以 F=KFH=1.51.11.11.11456=3197.5N选用气缸-斜楔夹紧机构，楔角=10，其结构形式选用型，则扩力比i=3.42。为克服水平斜楔力，实际夹紧力N应为 所以其中及为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，=0.25。则 气缸选用100mm，当压缩空气单位压力P=0.5MPa时，气缸推力为3900N，由于已知斜楔机构的扩力比i=3.42，故由气缸产生的实

28、际夹紧力为 =3900i=39003.42=13338N此时已大于所需的6395N的夹紧力，故本夹具可安全工作。3.定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为A面和C、D面，由于要对A面进行侧面铣削，因此应保证精铣A面时，进刀量不应过大，当A面和C、D面垂直度较好时，32H7轴线对A面的不平行度在100长度上不大于0.01和32H7轴线对B-B面的不垂直度100长度上不大于0.05才能够保证。mm最大在32长度上偏0.0125，折算到100长度上偏0.039不大于0.05。因此，这个误差能满足零件要求。4夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产

29、率。为此，应该首先着眼于机动夹紧而不采用手动加紧，因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择了气动夹紧方式。本工序由于对加工面要求不高，因此切削速度快，切削力较大，为了夹紧工件，势必增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，应首先设法降低切削力。目前采取的措施有三种：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的斜楔夹紧机构，尽量增加该夹紧机构的扩力比；三是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.4MPa增加到0.5MPa），以增加气缸推力。结果，本夹具总得感觉还比较紧凑夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上油一正确的安装位置，以利于铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图主要参考文献机械制造技术基础课程设计指导教程 机械工业出版社 2004机械加工工艺设计手册 机械工业出版社 2001金属切削机床夹具图纸 机械工业出版社 1984金属切削机床夹具设计手册 机械工业出版社 1991机械设计手册 机械工业出版社 2006机械制造工艺学课程设计指导书 机械工业出版社 2007机械设计基础 高等教育出版社 2006机械制造工艺学 机械工业出版社 2010专心-专注-专业