箱体零件的加工工艺及工艺装备设计

学院毕业设计(论文)专业班级学生姓名学号课题箱体零件的加工工艺及工艺装备设计指导教师2009年6月10日1摘要本次毕业设计以齿轮泵箱盖为设计对象，主要设计任务有两项：第一项齿轮泵箱盖零件加工工艺规程的设计；第二项是齿轮泵箱盖零件的工装夹具的设计。在箱盖零件加工工艺规程的设计中，首先对零件进行分析，根据零件的材料，生产纲领及其它来确定毛坯的制造形式；其次进行加工基面的选择与工艺路线的制订；最后进行加工余量、工序尺寸及切削用量等的计算与确定。在工装夹具部分的设计中，首先是定位基准的选择，根据各自工序的不同特点来进行定位基准的选择；其次进行切削力及夹紧力的计算；最后进行误差分析。关键词:工艺规程定位夹具2目录1绪论...................................................32工艺设计说明...........................................42.1零件分析..........................................42.1.1零件的作用....................................42.1.2零件的工艺分析................................42.2工艺规程设计.......................................52.2.1确定毛坯的制造形式............................52.2.2基面的选择....................................62.2.3制定工艺路线..................................72.2.4机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定.......102.2.5确定切削用量及基本定时.......................123专用夹具设计..........................................213.1问题的指出及夹紧方案的确定.......................213.2专用夹具设计.....................................213.2.1专用夹具设计简图如下.........................213.2.2夹紧力的确定.................................223.2.3切削力及夹紧力的计算.........................233.2.4定位基准的选择...............................233.2.5定位误差分析................................243.2.6夹具设计及操作的简要说明.....................244设计总结..............................................25参考文献................................................26致谢.....................................错误!未定义书签。附录一英文科技文献翻译..................错误!未定义书签。附录二工艺过程卡及工序卡................错误!未定义书签。附录三毕业设计任务书....................错误!未定义书签。附录四本科毕业设计（论文）开题报告......错误!未定义书签。3附录五夹具装备图及零件图................错误!未定义书签。箱体零件的加工工艺及工艺装备设计1绪论毕业设计对于每一位即将进入社会工作的大学生来说都是一件非常重要的事，它对我们以后走上工作岗位很有帮助。对于我们机械专业的学生，经过四年的学习，具有部分专业上的理论知识，而现在正是一次检验，所以我以齿轮泵箱盖零件为例，对它的加工工艺过程和夹具进行设计。它可以把以前所学的知识加以综合运用，起到巩固学到的知识的作用，从而提高分析，解决问题的能力。所以，认真的完成毕业设计对于我们每一位大学生是很具有十分重要的意义。机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量，机械加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，而且也影响工艺装备的尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择，加工工时的多少。因此，正确的确定机械加工余量，对于节约金属材料，降低刀具损耗，减少工时，从而降低产品制造成本，保证加工质量具有十分重要的意义。夹具是一种装夹工件的工艺装备俄，它的主要功用是实现工件的定位和夹紧，使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证工件的加工精度。分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。专用夹具的设计是为了特殊加工工序的技术要求的加工。而机械加工夹具的设计也是此次设计的一个重点。本次毕业设计以齿轮泵箱盖为设计对象，主要设计任务有两项：第一项箱盖零件加工工艺规程的设计；第二项是箱盖零件的工装夹具的设计。在箱盖零件加工工艺规程的设计中，首先对零件进行分析，根据零件的材料，生产纲领及其它我来确定毛坯的制造形式，其次进行加工基面的选择与工艺路线的制订，最后进行加工余量、工序尺寸及切削用量等的计算与确定。在工艺夹具部分的设计中，4首先是定位基准的选择，根据各自工序的不同特点来进行定位基准的选择，其次进行切削力及夹紧力的计算，最后进行误差分析。2工艺设计说明2.1零件分析2.1.1零件的作用其主要作用是保证对箱体起密封作用，使箱体在工作时不致让油液渗漏；同时可解决齿轮泵的困油现象,通常在泵盖上开设对称的卸荷槽,或向低压侧方向开设不对称卸荷槽,吸液侧采用锥形卸荷槽,排液侧为矩形卸荷槽,卸荷槽的深度也比液压工业中所用的齿轮泵要深。2.1.2零件的工艺分析齿轮泵箱盖的加工表面包括：Φ0.021017mm孔和Φ0.021022mm孔，以及与两轴孔相垂直的上结合加工平面，还有在该平面上的5-M6螺孔及两销轴孔（配做）。可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工其他表面，并且各加工表面之间有一定的位置要求，主要是：两轴孔的外端面对上结合加工面的垂直度为0.05mm；同时两轴孔的平行度要求为0.04mm。由以上分析可知，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工其他表面，并且保证它们之间的位置精度要求。5齿轮泵箱盖零件图2.2工艺规程设计2.2.1确定毛坯的制造形式箱盖零件的材料一般用灰口铸铁，常用的牌号有HT100～HT400。本零件选用HT200。毛坯为铸铁件，其铸造方法视铸件精度和生产批量而定。单件小批生产多用木模手工造型，毛坯精度低，加工余量大。有时也采用钢板焊接方式。大批生产常用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。本设计中的箱盖应用范围广，生产类型属于大批生产，同时零件的材料为灰铸铁，采用在铸磨中铸造毛坯。为了消除铸造时形成的内应力，减少变形，保证其加工精度的稳定性，毛6坯铸造后要安排人工时效处理。并且在粗加工后多加一次人工时效处理，以消除粗加工造成的内应力，进一步提高加工精度的稳定性。2.2.2基面的选择基面选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程会问题百出，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。在选择定位基准时，主要要考虑以下几个方面的要求：(1)保证加工面和不加工面之间的正确位置。(2)保证加工面和待加工面之间的正确位置，使得待加工面加工时余量小而均匀。(3)提高加工面与定位基准面之间的位置精度。(4)装夹方便、定位可靠、夹具结构简单。粗基面的选择原则与精基面的选择原则如下：1.粗基准的选择余量均匀原则在很多工件上有一些重要的表面，加工这些表面时希望它们被切去均匀的余量。余量均匀原则加工时的切削力和工艺系统的弹性变形也就比较均匀，不易发生振动，同时能保留毛坯制造时获得的较好的表面力学性能，有利于获得规定的形状精度和表面粗糙度。在开始加工时就应当选择这些要求加工余量均匀的重要表面为粗基准，以保证加工面与定位基准面之间有一正确的位置，在以后加工该表面时，余量就能均匀。保证不加工面位置正确的原则工件上若有一些不加工的表面，它们与加工面之间也要求有一个正确的位置关系，这些位置关系有时并不直接标注在图样上，但是经过分析从图面上可以看出来，如果不注意它们，将会影响到零件的美观甚至零件的使用性能。例如零件外形上的对称、孔的壁厚均匀、箱体零件内腔尺寸等都是这方面常见的例子。用不加工面作为粗基准，就是保证不加工面与加工面之间的位置比较正确。7粗基准只能有效使用一次的原则因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯表面，其精度和表面粗糙度都较差，如果在某一个或几个自由度上重复使用粗基准，则不能保证两次装夹的工件与机床、刀具的相对位置一致，因而使得两次装夹加工出来的表面之间位置度降低。2.精基准的选择基准重合原则应当尽量使定位基准与设计基准重合，以避免基准不重合而引起的定位误差。必须注意，基准重合原则是针对一个工序的主要加工要求而言的。当工序中加工要求较多时，对于其它的加工要求并不一定都要基准重合的，这时应当根据保证这些加工要求必须限制的自由度，找出相应的定位基准，并对基准不重合误差进行进行分析和计算，使之符合加工要求才行。基准统一原则在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个定位基准来定位，称为基准统一原则。采用基准统一原则，可以简化夹具的设计和制造工作，减少工件在加工过程中的翻转次数，在流水作业和自动化生产中应用十分广泛。应当指出，基准统一原则是针对整个工艺过程或几道工序而言的，对于其中某些工序或某些加工要求，常会带来基准不重合的问题，必须针对具体情况认真分析。便于装夹原则所选择的精基准应能保证定位准确可靠，夹紧机构简单，操作方便。注：上述定位基准选择原则在具体使用时常常有互相矛盾的地方，必须结合具体的生产条件进行分析，抓住主要矛盾，兼顾其它要求，灵活运用这些原则。在箱盖零件加工工艺过程中，箱盖的下表面是不加工的，以此表面为粗基准，满足加工条件。2.2.3制定工艺路线由于生产类型为大批量，故采用万能机床配以专用夹具，并且尽量使工序集中起来提高生产率。除此之外，还应降低生产成本。8(1)工艺路线方案一：工序1：粗铣箱盖上结合面，保证尺寸0.032042。工序2：粗铣Φ17mm以及Φ22mm二孔端面。工序3：钻、扩Φ17mm和Φ22mm两孔。工序4：铰Φ17mm和Φ22mm两孔。工序5：磨Φ17mm和Φ22mm两孔端面，保持尺寸不变。工序6：钻上结合平面五个5-M6螺纹底孔。工序7：钻上结合平面2–锥销孔。工序8：精铰2–锥销孔。工序9：攻螺纹5-M6。工序10：终检。(2)工艺路线方案二：工序1：钻、扩Φ17mm和Φ22mm两孔。工序2：铰Φ17mm和Φ22mm两孔。工序3：粗铣Φ17mm以及Φ22mm二孔端面。工序4：磨Φ17mm和Φ22mm两孔端面，保持尺寸不变。工序5：钻上结合平面五个5-M6螺纹底孔。工序6：钻上结合平面2–锥销孔。工序7：精铰2–锥销孔。工序8：攻螺纹5-M6。工序9：粗铣箱盖上结合面，保证尺寸0.032042。工序10：终检。(3)工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：发案一是先加工箱盖的上结合平面以及两轴孔端面，然后再先后加工轴孔和螺纹孔以及两锥销孔；方案二则与其相反，先加工两轴孔，然后再以此两孔定位加工5-M6螺纹孔以及锥销孔，最后再加工箱盖的上结合平面和两轴孔端面。经比较可见，先加工上结合平面再先后加工轴孔和螺纹孔，这时的各尺寸精度较易保证，并且方案一中的工序1、2比方案2中的工序3、9减少了装夹次数，因此本设计选择方案一较好，确定加工工艺路线如9下：工序1：粗铣箱盖上结合面，保证尺寸0.032042mm，以箱盖的不加工底面为粗基准，选用XA6132型万能铣床和专用夹具加工。工序2：粗铣Φ17mm以及Φ