机油泵传动轴支架的夹具设计.docx

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机油泵传动轴支架的夹具设计

机械制造工艺学课程设计是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，要求学习过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性，是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。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予批评指正。

、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：

72.3。

°.1mm,32H7（0°'015）mmo其中，主要加工表面为A基准面。

2.以2-08H7（加015）沉孔©10*90。

为中心的加工表面

这一组加工表面包括：

2r8H7（；0.015）沉孔©10*90°,10±0.05mm,26±0.2mm,

223±0.05mm©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©8H7（；0.015）距离54±0.12mm。

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

、工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200,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基准面的选择

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05铣A面

工序10钻3-©11mm孔

工序15钻、扩、铰孔2-©8mm,并锪倒角1X45°

工序20铣©32mmD向端面

工序25钻、扩、铰孔©32mm，并锪倒角1.5X45

工序30铣©32mmC向端面，并锪倒角1.5X45°

工序35钻30°方向©11mm孔

工序40检验

2.工艺路线方案二

工序05铣©32mmD向端面

工序10钻、扩、铰孔©32mm,并锪倒角1.5X45°

工序15铣©32mmC向端面，并锪倒角1.5X45°

工序20铣A面

工序25钻3-©11mm孔

工序30钻、扩、铰孔2-©8mm,并锪倒角1X45°

工序35钻30°方向©11mm孔

工序40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孑L;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10—0.05mm

和26_0.2mm在方案二中，与B-B面的相关尺寸的精度得到保证，但54±0.12mm和©32H7轴线对A面的不平行度在100长度上不大于0.01，©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CD面的加工量并不大，因此修改加工工艺如下：

工序05

铣D面

工序10

铣©32mmD向端面

工序15

钻、扩、铰孔©32mm，并锪倒角1.5X45

工序20

铣C面

工序25

铣©32mmC向端面，并锪倒角1.5X45°

工序30

铣A面

工序35

钻3-©11mm孔

工序40

钻、扩、铰孔2-©8mm，并锪倒角1X45°

工序45

钻30°方向©11mm孑L

工序50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CD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05

粗铣A面，留精加工量0.5mm

工序10

铣D面

工序15

铣©32mmD向端面

工序20

钻、扩、铰孔©32mm，并锪倒角1.5X45

工序25

精铣A面

工序30

铣C面

工序35

铣©32mmC向端面，并锪倒角1.5X45°

工序40

铣E面

工序45

钻3-©11mm孔

工序50

钻、扩、铰孔2-©8mm，并锪倒角1X45°

工序55

钻30°方向©11mm孔

工序60

检验

以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”

O

三、确定加工余量及毛坯尺寸

“机油泵传动轴支架”零件材料为HT200，硬度硬度为HB163~229，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孔端铸造咼度跟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2.2~2.5,其余量值为2.0~2.5mm，现取2mm。

故厚度毛坯值为59mm

2.©32mm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：

032H7（00.025）mm

3.A面和A面上3-©11mm孔及2-©8mm孔

按照《工艺手册》表2.2~2.5，加工面其余量值为2.0~2.5mm,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：

©8H7（；0.015）mm

4.30°方向©11mm孔

由上可知，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2.0~3.0mm,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；.5mm。

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:

铉名义尺寸9I.33+2.5-1MJ3

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:

Ml

加工方向

98.33+0.1=98.93mm

粗铣后最小尺寸:

98.33-0.05=98.28mm

四、确定切削用量及时间定额

4.1工序05:

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：

HT200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，dw=225mm齿数z=20。

则

1000v100027“■

ns38r/min

二dw二225

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

nw=37.5r/min，故实际切削速度为

二dwnw

二22537.5

1000

1000

=26.5m/min

当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为：

fm=fzzrw=0.08x20x37.5=60mm/min

查机床说明书，刚好有fm=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

tm

250

fm

250

60

二4.17min

4.2工序10:

铣D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，dw=225mm齿数z=20。

则

1000v100027

ns38r/min

兀dw兀225

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

nw=37.5r/min，故实际切削速度为

■dw"w

1000

22537.5二26加/min

1000

当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为：

fm=fzzrw=0.08x20x37.5=60mm/min

查机床说明书，刚好有fm=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

tm

425

425

60

=7.08min

4.3工序15:

铣©32mmD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，dw=45mm齿数z=20。

则

1000v100027“.

ns190r/min

兀dw兀45

©

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

nw=37.5r/min，故实际切削速度为

八也j4537.5=5.3m/min

10001000

当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为:

fm=fzzru=0.08x20x37.5=60mm/min

查机床说明书，刚好有fm=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

tm

425

425

60

=7.08min

4.4工序20钻、扩、铰孔©32mm并锪倒角1.5x45

1.钻孔©30mm

确定进给量f:

根据《切削手册》表2.7,当钢的匚b<800MPa,d°=©30mm时,f=0.39~0.47mm/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

f=（0.39~0.47）x0.75=0.29~0.35mm/r

（秫）

根据Z535机床说明书，现取f=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

ns

业丫_1££0找9/min

二dw

二25

根据机床说明书，取nw=195r/min，故实际切削速度为

二dwnw

1000

二25195

1000

=15.3m/min

切削工时：

|=54mm

l54.

tm1.11min

nwf1950.25

2•扩孔：

©31.7mm

采用刀具：

©31.7mm专用扩孔钻

进给量：

f=（1.2~1.8）Xf钻=（1.2~1.8）X0.65X0.75=0.585~0.87mm/r（《切

削手册》表2.10）

查机床说明书，取

f=0.57mm/r。

1—112=6m4

.23

/min

实际切削速度为

1000

二3768

1000

=7.9m/min

则机床主轴转速为：

n=51.6~34r/min，并按机床说明书取nw=68r/min

切削工时l=54mm

l54.

tm1.39min

佩f680.57

3.铰孔：

©32H7（；0.025）mm

采用刀具：

*32H7（；0.025）mm专用铰孔钻。

进给量：

f=（0.9~1.2）X0.7=0.63~0.84mm/r（《切削手册》表2.10）

查机床说明书，取f=0.72mm/r。

机床主轴转速：

取n=68r/min,则其切削速度v=8.26m/min

机动工时l=54mm

l54

tm1.10min

nwf680.72

4.锪倒角1.5X45

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:

nw=68r/min

手动进给。

4.5工序25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，dw=225mm齿数z=20。

则

1000v100027

ns38r/min

兀dw兀225

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

nw=37.5r/min，故实际切削速度为

二dwnw

1000

二22537.5

1000

二26.5m/min

当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为：

fm=fzzrw=0.08x20x37.5=60mm/min

查机床说明书，刚好有fm=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

tm

7.92min

60

4.6工序30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，dw=225mm齿数z=20。

则

足二吗JOO。

27,8r/min兀dw兀225

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

nw=37.5r/min，故实际切削速度为

二dwnw

1000

二22537.5

1000

二26.5m/min

当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量臨应为:

fm=fzzrw=0.08x20x37.5=60mm/min

查机床说明书，刚好有fm=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

60

m

0

ID

J

ns

tm

■:

dw

425

425

二7.08min

4.7工序35铣©32mmC向端面

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

nw=37.5r/min，故实际切削速度为

1000

“「gwJ4537.5=如伽

1000

当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为:

fm=fzzrw=0.08x20x37.5=60mm/min

查机床说明书，刚好有fm=60mm/min故直接选用该值。

切削速度：

参考有关手册，确定v=0.45m/s即27m/min

米用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=45mm齿数z=20。

则

1000v

二45

100027-190r/min

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

tm

425

425

=7.08min

60

锪倒角1.5X45°

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:

nw=68r/min

手动进给

4.8工序40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，dw=45mm齿数z=20。

则

1000v100027“，■

ns190r/min

兀dw兀45

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

nw=37.5r/min，故实际切削速度为

=5.3m/min

二dwnw二4537.5

v=

10001000

当n^=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为:

fm=fzzrw=0.08X20X37.5=60mm/min

查机床说明书，刚好有fm=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

tm

295

295

60

二4.92min

4.9工序45钻3-©11mmfL

确定进给量f：

根据《切削手册》表2.7,当钢的二b<800MPa,d0：

f=0.39~0.47mm/r。

由于本零件在加工©11mm孔时属于低刚度零件,乘系数0.75,则

©11mm时,

故进给量应

f=（0.39~0.47）x0.75=0.29~0.35mm/r

根据Z535机床说明书，现取f=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

ns

1000v

二dw

1000

=21夕9

/min

根据机床说明书，取nw=195r/min，故实际切削速度为

：

：

.dwnw

1000

底泊25195

1000

=15.3m/min

切削工时：

l=12X3mm=36mm

tm

l

360

1950.25

二7.4min

4.10工序50钻、扩、铰孔2-©8mm，并锪倒角1X45

1.钻孑L©7mm

确定进给量f:

根据《切削手册》表2.7,当钢的二b<800MPa,d。

=©7mm时,f=0.39~0.47mm/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

f=（0.39~0.47）X0.75=0.29~0.35mm/r

根据Z535机床说明书，现取f=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

ns

1000v

二dw

1000

=2122**59

/min

根据机床说明书，取nw=195r/min，故实际切削速度为

二dwnw

1000

二25195

1000

=15.3m/min

切削工时：

l=12*2mm=24mm

55

O

5

2

4+

2

2

0

5

9

nW

则机床主轴转速为：

n=51.6~34r/min，并按机床说明书取nw=68r/min

实际切削速度为

1000

二3768

1000

二7.9m/min

切削工时l=24mm

tm

l24

5.62min

nwf680.57

3.铰孔：

8H70°°15mm

采用刀具：

©8H7（；0.015）mm专用铰孔钻。

进给量：

f=（0.9~1.2）x0.7=0.63~0.84mm/r（《切削手册》表2.10）

查机床说明书，取f=0.72mm/r。

机床主轴转速：

取n=68r/min,则其切削速度v=8.26m/min

机动工时l=24mm

l24

tm5.49min

nwf680.72

4.锪倒角1X45°

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：

nw=68r/min

手动进给。

4.11工序55钻30°方向©11mm孔

确定进给量f:

根据《切削手册》表2.7,当钢的二b<800MPa,do=©7mm时,

f=0.39~0.47mm/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

f=（0.39~0.47）x0.75=0.29~0.35mm/r

根据Z535机床说明书，现取f