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遼寧工程技術大學課程設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　17 梧州學院 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 題 目：泵套加工工藝規(guī)程及鉆3-φ7孔專用夾具設計 班　　級：　 姓　　名：　 指導教師：　 完成日期：　 成 績 評 定 表 學生姓名 班級學號 專 業(yè) 課程設計題目 評 語 組長簽字： 成績 日期 20 年 月 日 學 院 機械學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學生姓名 班級學號 課程設計題目 零件的工藝規(guī)程及夾具設計 實踐教學要求與任務: 1. 完成加工零件的零件圖及毛坯圖各一張（A3或A4）； 2. 編制工藝規(guī)程，完成機械加工工藝流程圖一張（A0或A1）； 3. 完成三道重要加工工序卡片和一張質量檢驗卡片； 4. 完成專用夾具設計一套，繪制專用夾具裝配圖一張（A0或A1）； 5. 繪制一張專用夾具的零件圖（A2或A3）； 6. 編寫設計說明書一份（不少于15頁）； 7. 課程設計答辯。 工作計劃與進度安排: 機械制造技術基礎課程設計總用時2.5周。 12月3日：課程設計總體講解，布置課程設計任務，查閱資料； 12月4-6日：完成加工零件的零件圖，熟悉零件的特性；完成加工零件的毛坯圖； 12月7-10日：完成工藝流程圖； 12月11-15日：完成專用夾具裝配圖及零件圖； 12月16日：完成工序卡及檢驗卡； 12月17-18日：完成設計說明書； 12月19日：課程設計答辯。 指導教師： 201 年 月 日 專業(yè)負責人： 201 年 月 日 學院教學副院長： 201 年 月 日 摘　要 本次設計內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。 泵套的工藝規(guī)程及鉆3-Φ7孔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構，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生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 Abstract 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. Pump set of technical regulation and 3- Φ 7 hole drilling fixture design is 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. Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error. 目 錄 1、泵套的工藝分析及生產類型的確定 1 1.1、泵套的用途 1 1.2、泵套的技術要求： 2 1.3、審查泵套的工藝性 2 2、確定毛胚、繪制毛胚簡圖 3 2.1選擇毛胚 3 2.2確定毛胚的尺寸公差和機械加工余量 3 2.2.1公差等級 3 2.2.2泵套鑄造毛坯尺寸工差及加工余量 3 2.2.3繪制泵套毛坯簡圖 4 3、擬定泵套工藝路線 5 3.1、定位基準的選擇 5 3.1.1．精基準的選擇 5 3.1.2．粗基準的選擇 5 3.2 、表面加工方法的確定 6 3.3、加工階段的劃分 6 3.4、工序的集中與分散 6 3.5、工序順序的安排 6 3.5.1機械加工工序 6 3.5.2．熱處理工序 6 3.5.3．輔助工序 6 3.6、確定工藝路線 7 4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 8 5、切削用量、時間定額的計算 9 5.1、切削用量的計算 9 5.2、時間定額的計算 10 5.2.1．基本時間tj的計算 10 5.2.2．輔助時間ta的計算 10 5.2.3. 其他時間的計算 10 5.2.4．單件時間tdj的計算 11 6.夾具設計 12 6.1提出問題 12 6.2設計思想 13 6.3夾具設計 13 6.3.1定位分析 13 6.3.2切削力及夾緊力的計算 13 6.3.3夾具操作說明 15 7. 體會與展望 16 參考文獻 17 1、泵套的工藝分析及生產類型的確定 1.1、泵套的用途 1零件的作用 軸套累零件在機械中的作用主要是導正、限位、止轉及定位，如導柱用的導套、齒輪軸上的軸套、帶鍵槽的軸套等。 2零件的工藝分析 該零件為泵套，安裝主軸，形狀一般，精度要求并不高，零件的主要技術要求分析如下：由零件圖可知，零件的Φ18內孔面、Φ54端面和3-Φ12孔粗糙度分別為Ra1.6、Ra3.2和Ra6.3，其余的表面精度為Ra12.5。Φ30圓度0.003，Φ18圓度0.003，Φ30外圓面與基準A同軸度公差Φ0.015，Φ54端面與基準A垂直度公差0.015. 1.2、泵套的技術要求： 該泵套的各項技術要求如下表所示： 加工表面 尺寸偏差（mm） 公差及精度等級 表面粗糙度(um) 形位公差(mm) Φ54、Φ30、Φ26外圓面及端面 Φ54、Φ30、Φ26 IT10 12.5 20.5退刀槽 20.5 IT10 12.5 Φ18內孔 Φ18 IT7 1.6 Φ54外圓面及端面 φ54 IT10 3.2、12.5 3-Φ12孔3-Φ7孔 Φ12、Φ7 IT10 12.5 Rc3/8螺紋 Rc3/8 IT10 12.5 Φ3.5孔 Φ3.5 IT10 12.5 1.3、審查泵套的工藝性 該泵套結構簡單，形狀普通，屬一般的軸類零件。主要加工表面有Φ18內孔面，表面粗糙度Ra1.6，其次就是；φ30外圓面和φ54端面，與基準A都有位置度要求，再設計工藝的時要考慮在內。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過車削、鉆削的粗加工就可以達到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。 2、確定毛胚、繪制毛胚簡圖 2.1選擇毛胚 零件材料為45鋼，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產類型為中批生產，故選擇鍛件。選用鍛件尺寸公差等級為CT10。這對提高生產率，保證產品質量有幫助。此外為消除殘余應力還應安排調質處理。 2.2確定毛胚的尺寸公差和機械加工余量 由表2-1至表2-5可知，可確定毛胚的尺寸公差及機械加工余量。 2.2.1公差等級 由泵套的功用和技術要求，確定該零件的公差等級為CT=10。 2.2.2軸承座鑄造毛坯尺寸工差及加工余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量/mm 說明 Φ54、Φ30、Φ26外圓面及端面 75mm G 1.0 雙側加工 20.5退刀槽 2mm G 0.5 單邊余量 Φ18內孔 18mm H 1.0 雙側加工 Φ54外圓面及端面 54mm G 1.0 單邊余量 3-Φ12孔3-Φ7孔 12mm 7mm G 6.0 3.5 雙側加工 Rc3/8螺紋 Rc3/8mm G 雙側加工 Φ3.5孔 Φ3.5 mm G 1.75 雙側加工 加工表面 零件毛坯尺寸 公差 Φ54 Φ30 Φ26 Φ56mm Φ32mm Φ26mm 雙側加工 Φ54端面 12mm 雙側加工 Φ18內孔 16mm 雙側加工 3-Φ12孔 0mm 雙側加工 3-Φ7孔 0mm 雙側加工 Rc3/8螺紋 0mm 雙側加工 Φ3.5孔 0mm 雙側加工 2.2.3繪制軸承座毛坯簡圖 3、擬定泵套工藝路線 3.1、定位基準的選擇 3.1.1．精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的Φ30端面和Φ18孔（即基準面A）為主要的定位精基準，即以泵套的Φ30端面和Φ18孔為精基準。 3.1.2．粗基準的選擇 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，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。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量要求較高的表面。因此，泵套以Φ54的外圓作為定位粗基準。 3.2 、表面加工方法的確定 根據(jù)泵套零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示： 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/um 加工方案 Φ54、Φ30、Φ26外圓面及端面 IT10 12.5 車削 20.5退刀槽 IT10 12.5 車削 Φ18內孔 IT7 1.6 粗車、精車 Φ54外圓面及端面 IT10 12.5 車削 3-Φ12孔3-Φ7孔 IT10 12.5 鉆 Rc3/8螺紋 IT10 12.5 鉆、攻 Φ3.5孔 IT10 12.5 鉆 3.3、加工階段的劃分 該泵套加工質量要求一般，可將加工階段劃分為粗加工、精加工兩個階段。 在粗加工階段，首先將精基準（泵套Φ30端面和φ18孔）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他表面的精度要求；然后車削Φ54、Φ30、Φ26外圓面及端面。在精加工階段，完成泵套的Φ18孔精加工和φ54端面的加工。 3.4、工序的集中與分散 選用工序集中原則安排泵套的加工工序。該泵套的生產類型為大批生產，可以采用普通機床配以能用夾具、專用夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置精度要求。 3.5、工序順序的安排 3.5.1機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準——Φ30端面和φ18孔。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先面后孔”原則，先加工Φ54、Φ30、Φ26外圓面及端面，再加工φ18孔。 3.5.2．熱處理工序 鍛造成型后，對鍛件進行調質處理，淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調質處理。高溫回火是指在500-650℃之間進行回火。調質可以使鋼的性能，材質得到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械性能。 3.5.3．輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該泵套工序的安排順序為：在、熱處理——基準加工——粗加工——精加工。 3.6、確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，下表列出了泵套的工藝路線 工序號 工序名稱 工序內容 設備 工藝裝備 10 調質處理 20 車 車Φ54、Φ30、Φ26外圓面及端面 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺 30 車 20.5退刀槽 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺 40 車 粗車、精車Φ18內孔 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺 50 車 車Φ54外圓面及端面 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺 60 鉆 锪沉3-Φ12孔深4；鉆3-Φ7孔 Z3025搖臂鉆床 麻花鉆、锪孔刀、游標卡尺 70 鉆 鉆、攻Rc3/8螺紋 Z525立式鉆床 麻花鉆、絲錐、量規(guī) 80 鉆 Φ3.5孔 Z525立式鉆床 麻花鉆、游標卡尺 90 去毛刺 去毛刺 100 質檢 檢驗至圖紙要求 110 入庫 入庫 4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量/mm 說明 Φ54、Φ30、Φ26外圓面及端面 75mm G 1.0 雙側加工 20.5退刀槽 2mm G 0.5 單邊余量 Φ18內孔 18mm H 1.0 雙側加工 Φ54外圓面及端面 54mm G 1.0 單邊余量 3-Φ12孔3-Φ7孔 12mm 7mm G 6.0 3.5 雙側加工 Rc3/8螺紋 Rc3/8mm G 雙側加工 Φ3.5孔 Φ3.5 mm G 1.75 雙側加工 加工表面 零件毛坯尺寸 公差 Φ54 Φ30 Φ26 Φ56mm Φ32mm Φ26mm 雙側加工 Φ54端面 12mm 雙側加工 Φ18內孔 16mm 雙側加工 3-Φ12孔 0mm 雙側加工 3-Φ7孔 0mm 雙側加工 Rc3/8螺紋 0mm 雙側加工 Φ3.5孔 0mm 雙側加工 5、切削用量、時間定額的計算 在這只計算鉆3-φ7孔此工序的切削用量和時間定額。 5.1、切削用量的計算 鉆3-Ф7孔 1、加工條件 加工材料:45鋼，鍛件。 工藝要求：孔徑d=7mm。通孔，精度H12~H13,用乳化液冷卻。 機床：選用Z3025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=7mm 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，當鋼硬度>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 = =614.2r/mm 根據(jù)Z3025型鉆床技術資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=600r/mm，v=13.6mm/min。 5.2、時間定額的計算 5.2.1．基本時間tj的計算 鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(75+4+2)/fn 求得。式中切削工時 l=75mm; l=2mm; l=ap/2cotkr+(1~2)=4/2cot54+1.1mm=4mm; f=0.3mm/r;n=100mm/r.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間5.53s。 tj =L/fn=(75+4+2)/fn=(75+4+2)/(0.35600)=0.386min=23.14s 5.2.2．輔助時間ta的計算 根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間ta與基本時間tj之間的關系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時間分別為： 鉆孔工步的輔助時間為：ta=0.1523.14s=3.47s; 5.2.3. 其他時間的計算 除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準備與終結時間。由于軸承座的生產類型為大批生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%~7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時間可按關系式（3%+3%）（tj+ta）計算，它們分別為： 鉆孔工步的其他時間為：tb+tx =6% (23.14s+3.47s)=1.60s; 5.2.4．單件時間tdj的計算 這里的各工序的單件時間分別為： 鉆孔工步tdj鉆=23.14s+3.47s+1.60s =28.21s; 因此，此工序的單件時間tdj=tdj鉆=28.21s;將上述零件工藝規(guī)程設計的結果，填入工藝文件。 6.夾具設計 夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產率，降低制造成本，一直都是生產廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產率，從而降低生產成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。 6.1提出問題 （1）怎樣限制零件的自由度；一個面限制3個自由度，長圓柱銷限制2個自由度。 （2）怎樣夾緊；設計夾具由可調V型塊夾緊工件。 （3）設計的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆，排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削。 （4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。 6.2設計思想 設計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構密封和防塵作用，使設計的夾具完全符合要求。 本夾具主要用來對φ18孔及其端面進行加工，3-Φ7孔尺寸精度要求為IT10，表面粗糙度Ra12.5，鉆即可滿足其精度。所以設計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產效率，降低勞動強度。 6.3夾具設計 6.3.1定位分析 （1）定位基準的選擇 據(jù)《夾具手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。故加工3-φ7孔時，采用Φ30端面和φ18孔作為定位基準。 （2）定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個面與一個銷定位，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合△b=0，由于存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。 △j=（TD+T d+△S）/2=0.0375 TD =0.018mm T d =0mm △S=0.034mm △j=0.023mm 6.3.2切削力及夾緊力的計算 1、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 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=20mm，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 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 6.3.3夾具操作說明 本工件采用圓柱銷定位，通過圓柱銷和工件的過盈配合來固定工件。這樣操作更加簡單，迅速，特別適合大批量生產，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產要求 7. 體會與展望 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。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