泥浆泵Y型管加工工艺与工装夹具设计【镗φ231两对称孔】【钻φ35孔】【说明书+CAD】
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广东技术师范学院天河学院
毕业设计说明书
题 目： 泥浆泵Y型管加工工艺与工装设计
系 别： 机电工程系
专 业：机械制造及其自动化
姓 名：
学 号：
指导教师：
日 期： 2012 年 月 日
目录
毕业设计说明书 1
目录 2
摘要 4
ABSTRACT 5
1 绪 论 6
2．Y型管工艺规程设计 8
2.1零件的分析 8
2.1.1零件的作用 8
2.1.2零件的工艺分析 8
2.2箱体零件的加工主要问题以及工艺过程设计的所应采取的措施 9
2.2.1由以上分析可知 9
2.2.2孔和平面的加工顺序 9
2.2.3孔系加工方案选择 9
2.3Y型管的加工定位基准选择 9
2.3.1粗基准的选择 9
2.3.2精基准的选择 10
2.4工艺路线的确定 10
2.5机械加工余量，工序尺寸，毛坯尺寸确的定。 12
2.6加工工时的确定 15
2.7本章小结 29
3夹具设计 30
3.1加工两对称孔的镗床夹具设计 30
3.1.1工件夹紧分析 30
3.1.2 定位方案分析和定位基准选择 30
3.1.3定位元件的设计 31
3.1.4定位误差分析 32
3.1.5切削力计算与夹紧力分析 33
3.1.6镗套，支架及夹具体设计 34
3.1.7本章小结 35
3.2 加工孔的钻床夹具 36
3.2.1工件夹紧分析 36
3.2.2定位方案分析和定位基准选择 36
3.2.3定位元件设计 36
3.2.4定位误差分析 38
3.2.5切削力计算与夹紧力分析 38
3.2.6钻套设计钻模板设计 39
3.2.7本章小结 40
4结论 41
参考文献 42
致谢 43
摘要
本次设计是对泥浆泵Y型管的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计，如镗夹具与钻夹具。泥浆泵Y型管的主要加工表面是平面及孔。由加工工艺原则可知，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。所以本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以Y型管双管口面端面作为粗基准，以单管口面端面与管身的基面作为精基准。主要加工工序安排是先以管身与3个管口端面为基准加工出端面，再以端面定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。整个加工过程均选用普通机床
关键词：泥浆泵Y型管，工序，基准，夹具设计
ABSTRACT
This design is a Y-pipe mud process planning and fixture design some of the special procedures, such as boring and drilling jig fixture. Y-pipe mud surface is flat and the main processing hole. Known by the principle of processing technology to ensure precision plane precision than the hole to ensure easy. Therefore, this design follows the principles of the hole after the first plane. And a clear hole and surface processing is divided into roughing and finishing stages to ensure accuracy. Benchmark choose to dual port Y-tube as a coarse face with reference to a single face to face with the tube nozzle base body surface as a fine reference. Arrangement is the first major processing operations to control the body and the nozzle 3 end processing of the end for the benchmark, then processing the process end positioning holes. In addition to the follow-up processes are used outside of individual processes and process end processing of other hole hole location and plane. The whole process of general machine tools are used
Keywords: mud pump Y-tube, processes, benchmarks, fixture design
1 绪 论
机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的大部分部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。
夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。
在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下：清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆分为两体时无此问题,。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角R。端面与外圆定位时，与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等)加工的夹具时，会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的系列产品零件夹具时，为了降低生产成本,提高夹具的利用率，往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。
随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。
2．Y型管工艺规程设计
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
题目所给的是泥浆泵Y型管的工艺工装设计，泥浆泵Y型管是泥浆泵钻探机械设备的重要组成部分，它的主要作用是在钻进过程中将泥浆随钻头钻进注入井下，起着冷却钻头，清洗钻具、固着井壁、驱动钻进，并将打钻后岩屑带回地面的作用。在常用的正循环钻探中，Y型管是泥浆泵将地表冲洗介质─清。泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下，经过高压软管﹑水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端，以达到冷却钻头﹑将切削下来的岩屑清除并输送到地表的连接件。其中单管口作为出口管接出口端，的双管口端，一端接泥浆出口管，一端接入水管，由清水将泥浆冲出，汇流与单管端面排出，最终达到清洁泥浆泵的目的。
2.1.2零件的工艺分析
由Y型管的零件图分析可以知道，该零件为薄壁壳体零件，外表上有3组对称平面需要加工，同时可由这3组平面确定平面上的孔与外圆的加工基准，所以该零件主要以3组平面作为主要加工面。现分析如下：
（1）以单管口端面的加工面，这组的加工面包括，顶端端面的加工，的外圆加工，长度20mm。其中端面的加工粗糙度为，外圆为
（2）以双管端面为加工面，这组加工面包括，端面的铣削，端面粗糙度要求。的外圆，长度5mm。内孔，深度5mm。
（3）以与截面为基准的端面，该端面作为铣夹具的装夹端面，端面加工粗糙度
（4）以圆柱为主的加工面，其中包括圆柱上下两端面的铣削对于中心面L面对称度0.5，端面加工粗糙度要求。孔的加工与中心线S端面的平行度要求0.5
（5）其余加工部分，中心线上的圆孔加工，表面粗糙度，的圆孔，其中心线位置与圆柱中心线呈逆时针
2.2箱体零件的加工主要问题以及工艺过程设计的所应采取的措施
2.2.1由以上分析可知
Y型管的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于Y型管来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。
由于Y型管的生产量为中批。怎样满足生产率要求也是Y型管加工过程的
主要考虑因素。
2.2.2孔和平面的加工顺序
箱体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工零件上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。Y型管的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。
Y型管的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。
2.2.3孔系加工方案选择
Y型管孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。
考虑到Y型管的加工精度要求不太高，且为中批生产，考虑用普通镗床进行加工生产。在普通镗床的基础上，设计专用夹具，可以提高生产精度，提高效率，同时节约成本。
2.3Y型管的加工定位基准选择
2.3.1粗基准的选择
粗基准选择应当满足以下要求：
（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。
（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。
因此为了满足上述要求，粗基准选择以双管端的端面作为粗基准，以此为基准方便装夹工件，同时该端面需要保证其表面的余量均匀，该端面仅作为加工单管上端面的加工基准，不在重复实用。
2.3.2精基准的选择
应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准。当工件以某一精基准定位，可以比较方便的加工大多数其它表面，应尽早把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序以它作为精基准加工其他表面。
因此，精基准选择与截面的外端面台阶作为精基准，以此作为精基准，先加工出此端面，方便装夹铣夹具进行铣削管口的端面，同时可以统一基准，方便统一基准加工， 的圆柱面的两端，的钻孔等。所以选择此台阶面作为精基准。
2.4工艺路线的确定
零件加工的数量为中批，应把工序集中起来，设计专用夹具，提高生产效率。
一般先加工出端面，再保证孔的位置精度。
总工序确定：
工序1：铸造，清理
工序2：毛坯：金属模铸件（抽5件毛坯划线找正、确定加工余量）
工序3：退火
工序4：以263mm双管一侧的底面端面为粗基准，夹紧与截面的外端面，粗铣上端面，留1mm精加工余量
工序5：以单管端面作为基准，粗铣263mm双管端面，留1mm精加工余量
工序6：以上一基准为基准，粗铣263mm双管端面另一对称端面
工序7：以与截面外端面凸台的下端面为基准，粗铣上端面，留1.5mm精铣余量
工序8：反向装夹，以上端面作为基准，粗铣下端面
工序9：以263mm双管端一侧为基准，精铣单管端面
工序10：以236mm单管端面为精基准，精铣263mm双管端一侧端面
工序11：以上一基准为基准，精铣关于轴向中心线对称的另一管263mm端面
工序12：以与截面外端面凸台的下端面为基准，精铣上端面
工序13：反向装夹，以上端面为基准，精铣铣下端面
工序14：以中心线L为装夹基准，用V型块固定管身，粗铣圆柱上端面，留1mm精加工余量
工序15：反向装夹，粗铣下端面，留1mm精加工余量
工序16：翻转装夹，以下端面为精加工基准，精铣上端面
工序17：反转装夹，精铣下端面
工序18：以四爪装夹263mm双管端，粗车单管端外圆，车削长度20mm
工序19：以单管端面为精基准，粗车双管端外端台阶留0.75mm精加工余量,车削长度5mm，
工序20：以上一基准为基准，粗车另一关于轴向中心线对称台阶面
工序21：精车双管端外圆尺寸
工序22：和截面中心线L中心面作基准，以V形块固定管身，粗镗内孔，留0.5mm的半径精加工余量，镗削深度5mm
工序23：以上一工序基准为基准粗镗另一关于轴向中心线对称内孔，留0.5mm的半径精加工余量，镗削深度5mm
工序24：精镗双管端至
工序25：以上一基准为基准，钻通孔，第一次钻削 深度55mm
工序26：以上一基准为基准，钻通孔，第二次钻削 深度55mm
工序27：以上一基准为基准，扩通孔，扩孔
工序28：以上一基准为基准，铰通孔至
工序29：钻通孔，深度30mm
工序30：清洗
工序31：检查
2.5机械加工余量，工序尺寸，毛坯尺寸的确定。
泥浆泵Y型管零件材料采用灰铸铁铸造材料为HT200,硬度HBS为195~215，生产类型为中批。
（1）Y型管顶端端面铣削加工余量，根据工序的要求，该端面分为先粗铣，后精铣加工
粗铣：参照《机械加工工艺手册1卷基础卷》表3.2.23 其余量规定取值2.0-2.7mm现取2.5mm 表3.2.27可得粗铣的厚度偏差：-0.43—-0.63mm现取
精铣：根据表《机械加工工艺手册》3.2.24精铣余量规定为1.5mm
根据《机械加工工艺手册》 表2.3.11可得灰铸铁的尺寸公差等级选用CT7—9 选用7级 再根据表2.3.9可得CT7尺寸公差为1.8mm。
毛坯的名义尺寸为：
毛坯最小尺寸为：
毛坯最大尺寸为：
粗铣后最大尺寸为：
粗铣后最小尺寸为：
精铣后尺寸与零件图尺寸相同即
（2）Y型管管身B—B台阶截面与C—C台阶截面，根据工序要求，该截面作为夹具定位面，先粗铣后精铣加工该截面尺寸为mm
粗铣：参照《机械加工工艺手册》表3.2.23其余量规定取值2.0-2.7mm现取2.5 mm 根据表3.2.27可得粗铣厚度偏差: -0.43 — -0.063 mm现取-0.5mm
精铣：根据表3.2.24精铣余量规定为1.5mm
根据《机械加工工艺手册》 表2.3.11可得灰铸铁的尺寸公差等级选用CT7—9 选用7级 再根据表2.3.9可得CT7尺寸公差为1.8mm。
毛坯的名义尺寸为：
毛坯最小尺寸为：
毛坯最大尺寸为：
粗铣后最大尺寸为：
粗铣后最小尺寸为：
精铣后尺寸与零件尺寸相同即
（3）圆柱面双端面余量，根据工序要求该双端面与截面中心线P对称度要求0.5经过粗铣后精铣可获得
粗铣：参照《机械加工工艺手册1卷基础卷》表3.2.23其余量规定取值1.5-2.0mm现取2.0mm根据表3.2.27可得粗铣厚度偏差-0.30—-0.46mm现取-0.4mm
精铣：根据表3.2.24精铣余量规定为1.0mm
根据《机械加工工艺手册》 表2.3.11可得灰铸铁的尺寸公差等级选用CT7—9 选用7级 再根据表2.3.9可得CT7尺寸公差为1.0mm
毛坯的名义尺寸为：
毛坯最小尺寸为：
毛坯最大尺寸为：
粗铣后最大尺寸为：
粗铣后最小尺寸为：
精铣后尺寸与零件尺寸相同即
（4）单管口外圆面切削余量，根据加工工序要求，该外圆仅需粗车可获得
粗车：参照《机械加工工艺手册1卷基础卷》表3.2.2其直径余量取值为2Z=3.0mm其直径偏差为-0.25—-0.39mm现取值-0.3mm
根据《机械加工工艺手册》 表2.3.11可得灰铸铁的尺寸公差等级选用CT7—9 选用7级 再根据表2.3.9可得CT7尺寸公差为1.0mm
毛坯名义尺寸：
毛坯最大尺寸：
毛坯最小尺寸：
粗车后尺寸与零件相同即
（5）的台阶面，根据加工工序要求，该管口的外圆铸件要求为，加工路径为先粗车后精车可得。
粗车与精车余量：根据《机械加工工艺手册1卷基础卷》表3.2.2注：加工带凸台零件时，其加工余量更具零件最大值来定。其粗车直径偏差为：-0.21—-0.32mm现取-0.3mm参照《机械加工工艺手册》表2.3.39可得精车直径余量为1.5mm。根据《机械加工工艺手册》 表2.3.11可得灰铸铁的尺寸公差等级选用CT7—9 选用7级 再根据表2.3.9可得CT7尺寸公差为1.0mm
毛坯名义尺寸：263mm
毛坯最大尺寸：
毛坯最小尺寸：
粗车后最大尺寸：
粗车后最小尺寸：
精车后尺寸与零件相同为
（6）加工双管底面的孔加工深度5mm，根据加工工序，该孔先粗镗后精镗各工序余量如下：
粗镗：参照《机械加工工艺手册》表2.3-48其余量取值应根据最小内孔直径来定，毛坯最小内孔直径为
精镗：根据《机械加工工艺手册1卷基础卷》表3.2.13可得精镗直径余量为1mm粗镗工序偏差为+0.185mm根据《机械加工工艺手册》 表2.3.11可得灰铸铁的尺寸公差等级选用CT7—9 选用7级 再根据表2.3.9可得CT7尺寸公差为1.0mm
毛坯名义尺寸：
毛坯最大尺寸：
毛坯最小尺寸：
粗镗后工序尺寸：
粗镗后最小尺寸：
粗镗余量为：
精镗后得到尺寸与零件尺寸相同
（7）孔的加工，根据加工工序的要求该孔加工精度为7级，该孔采取先钻孔，后扩孔最终铰孔获得。该孔长度50mm
参照《机械加工工艺手册1卷基础卷》基孔制7级孔加工要求:
钻孔：第一次钻：
第二次钻： 2Z=13mm
扩孔： 2Z=1.75mm
铰孔： 2Z=0.25mm
（8）中心线圆孔mm与小圆孔的加工，根据加工工序要求，此处加工要求精度低仅需一次钻削即可完成。
2.6加工工时的确定
工序1：粗铣管口端面
机床：XS5040铣床 机床工艺系统刚度：中等
刀具：镶齿三面刃铣刀 （YG8） 齿数
铣削深度：
每尺进给： 根据《机械加工工艺手册》表 /Z 现取
铣削速度：根据《机械加工工艺师手册》表30-23
现取
机床转速：
现取：
实际铣削速度：=
工作台每分进给:
现取
被切削长度由已知毛坯长度可得
入切量与超切量由《机械加工工艺师手册》表30-9可得
走刀次数：1
机动时间：
工序2：粗铣双管端端面
机床：XS5040铣床 机床工艺系统刚度：中等
刀具：镶齿三面刃铣刀 （YG8） 齿数
铣削深度：
每尺进给： 根据《机械加工工艺手册》表 /Z 现取
铣削速度：根据《机械加工工艺师手册》表30-23
现取
机床转速：
现取：
实际铣削速度：=
工作台每分进给:
现取
被切削长度由已知毛坯长度可得
入切量与超切量由《机械加工工艺师手册》表30-9可得
走刀次数：1
机动时间：
总工时：
工序3：粗铣与截面外端台阶面
机床：XS5040铣床 机床工艺系统刚度：中等
刀具：镶齿三面刃铣刀 （YG8）
铣削深度：
每尺进给： 根据《机械加工工艺手册》表 /Z 现取
铣削速度：根据《机械加工工艺师手册》表30-23
现取
机床转速：
现取：
实际铣削速度：=
工作台每分进给:
现取
被切削长度由已知毛坯长度可得
入切量与超切量由《机械加工工艺师手册》表30-9可得
走刀次数：1
机动时间：
总时间：
工序4：粗铣侧面圆柱体端面
机床：XS5040铣床 机床工艺系统刚度：中等
刀具：镶齿三面刃铣刀 （YG8）
铣削深度：
每尺进给： 根据《机械加工工艺手册》表 /Z 现取
铣削速度：根据《机械加工工艺师手册》表30-23
现取
机床转速：
现取：
实际铣削速度：=
工作台每分进给:
现取
被切削长度由已知毛坯长度可得
入切量与超切量由《机械加工工艺师手册》表30-9可得
走刀次数：1
机动时间：
工序5：精铣管口端面
机床：XS5040铣床 机床工艺系统刚度：中等
刀具：镶齿三面刃铣刀 （YG5） 齿数
铣削深度：
每尺进给：根据《机械加工工艺手册》表 每转进给为
即每齿进给为：现取
铣削速度：根据《机械加工工艺师手册》表30-23
现取
机床转速：
现取：
实际铣削速度：=
工作台每分进给:
现取
被切削长度由已知毛坯长度可得
入切量与超切量由《机械加工工艺师手册》表30-9可得
走刀次数：1
机动时间：
工序6：:精铣双管端端面
机床：XS5040铣床 机床工艺系统刚度：中等
刀具：镶齿三面刃铣刀 （YG5） 齿数
铣削深度：
每尺进给：根据《机械加工工艺手册》表 每转进给为
即每齿进给为：现取
铣削速度：根据《机械加工工艺师手册》表30-23
现取
机床转速：
现取：
实际铣削速度：=
工作台每分进给:
现取
被切削长度由已知毛坯长度可得
入切量与超切量由《机械加工工艺师手册》表30-9可得
走刀次数：1
机动时间：
总时间：
工序7：精铣与截面外端台阶面
机床：XS5040铣床 机床工艺系统刚度：中等
刀具：镶齿三面刃铣刀 （YG5） 齿数
铣削深度：
每尺进给：根据《机械加工工艺手册》表 每转进给为
即每齿进给为：现取
铣削速度：根据《机械加工工艺师手册》表30-23
现取
机床转速：
现取：
实际铣削速度：=
工作台每分进给:
现取
被切削长度由已知毛坯长度可得
入切量与超切量由《机械加工工艺师手册》表30-9可得
走刀次数：1
机动时间：
总时间：
工序8：精铣侧面圆柱体端面
机床：XS5040铣床 机床工艺系统刚度：中等
刀具：镶齿三面刃铣刀 （YG5） 齿数
铣削深度：
每尺进给：根据《机械加工工艺手册》表 每转进给为
即每齿进给为：现取
铣削速度：根据《机械加工工艺师手册》表30-23
现取
机床转速：
现取：
实际铣削速度：=
工作台每分进给:
现取
被切削长度由已知毛坯长度可得
入切量与超切量由《机械加工工艺师手册》表30-9可得
走刀次数：1
机动时间：
总时间：
工序9：粗车外圆
机床：立柱式车床C5120A
刀具：硬质合金（YG8），刀杆尺寸
切削深度：单边1.5mm
进给：参考《机械加工工艺师手册》表27-2 现取1.0mm
切削速度：《金属切削原理与刀具》表3-4 3-5可得：
则（刀具寿命时间T取60min）
修正系数：主偏角修正系数：0.73 加工材料修正系数：1.0
刀具材料修正系数：1.0
取39m/min
确定主轴转速：
选取60r/min
实际切削速度：
走刀次数：1
切削工时： 《切削用量简明手册》表1.26
工序10：粗车外端面台阶
机床：立柱式车床C5120A
刀具：硬质合金（YG8），刀杆尺寸
切削深度：3mm 单边余量4.25mm
进给：参考《机械加工工艺师手册》表27-2 现取1.0mm
切削速度：《金属切削原理与刀具》表3-4 3-5可得：
则（刀具寿命时间T取60min）
修正系数：主偏角修正系数：0.73 加工材料修正系数：1.0
刀具材料修正系数：1.0
取34m/min
确定主轴转速：
选取45r/min
实际切削速度：
切削工时： 《切削用量简明手册》表1.26
走刀次数：2 单管总时间：
双管总时间：
工序11：精车外端面台阶
机床：立柱式车床C5120A
刀具：硬质合金（YG6），刀杆尺寸
切削深度：0.5mm 单边余量0.75mm
进给：参考《机械加工工艺师手册》表27-3 现取0.3mm
切削速度：《金属切削原理与刀具》表3-4 3-5可得：
则（刀具寿命时间T取60min）
修正系数：主偏角修正系数：0.73 加工材料修正系数：1.0
刀具材料修正系数：1.0
取75m/min
确定主轴转速：
选取95r/min
实际切削速度：
走刀次数：1
切削工时： 《切削用量简明手册》表1.26
总工时：
工序12：粗镗内孔
机床：镗床 T611C 机械工艺系统刚度：中等
刀具：高速钢刀具
切削深度 ： 镗削单边余量1.5mm
进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4-66，刀杆伸出长度取200mm，切削深度为3mm。因此确定进给量。
切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4-66，取
机床主轴转速: 取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度:
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
单管总时间：2.16min
双管总时间：
工序13：精镗内孔
机床：镗床 T611C 机械工艺系统刚度：中等
刀具：高速钢刀具
切削深度 ：0.5mm 切削单边余量0.5mm
进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4-66，刀杆伸出长度取200mm，切削深度为0.5mm。因此确定进给量。
切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4-66，取
机床主轴转速: 取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度:
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
总时间：
工序14：钻孔（第一次）
机床机床：卧式万能升降台铣床 X6132A 机械工艺系统刚度：中等
刀具：麻花钻
切削深度 ：
进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39。因此确定进给量。切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取
机床主轴转速: 取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度:
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
工序15：钻孔（第二次）
机床机床：卧式万能升降台铣床 X6132A 机械工艺系统刚度：中等
刀具：麻花钻
切削深度：
进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39。因此确定进给量。切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取
机床主轴转速: 取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度:
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
工序16扩钻孔
机床：卧式万能升降台铣床 X6132A 机械工艺系统刚度：中等
刀具：扩孔麻花钻
切削深度：
进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4-52。因此确定进给量。
切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4-53，取
机床主轴转速: 取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度:
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
工序17铰孔
机床：卧式万能升降台铣床 X6132A 机械工艺系统刚度：中等
切削深度：
进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4-58。因此确定进给量。切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4-60，取
机床主轴转速: 取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度:
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
工序18钻孔
机床机床：卧式万能升降台铣床 X6132A 机械工艺系统刚度：中等
刀具：麻花钻
切削深度：
进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39。因此确定进给量。切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取
机床主轴转速: 取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度:
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
2.7本章小结
本章主要是对Y型管的加工工艺进行设计。先要明确零件的作用 ，本次设计的Y型管的主要作用就是进行汇流，淸沙，排去杂屑。确定了零件的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸后，就可以对零件的工艺路线进行分析，设定最终方案，最后进行时间定额计算及生产安排。优良的加工工艺是能否生产出合格，优质零件的必要前提，所以对加工工艺的设计十分重要，设计时要反复比较，选择最优方案。
3夹具设计
机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，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；其可以使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。机床夹具的作用：能保证加工质量，提高生产效率，扩大机床工艺范围和减轻工人劳动强度，保证安全生。所以在加工Y型管时，设计专用的夹具是很必要。
根据任务要求中的设计内容，需要设计加工两对称孔的镗床夹具，以及设计钻孔的钻模
3.1加工两对称孔的镗床夹具设计
3.1.1工件夹紧分析
本夹具主要用来对管身定位夹紧，进行双管端内孔进行镗孔。该对称孔均有尺寸精度要求。该孔的尺寸精度为，+0.184mm表面粗糙度。该管口是与泥浆泵的入水管接口与，泥浆夹砂的抽取管的接口，因此这两个孔的加工精度与Y型管与注水管端接口和泥浆管端的接口相关，影响着泥浆泵的内部排浆的衔接性能。因此在这些工序加工时主要考虑如何保证其尺寸精度、表面粗糙度的要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
3.1.2 定位方案分析和定位基准选择
由零件图可知，在加工之前，mm单管端的外圆端面和管口端面已经经过粗精加工，因为零件外表为圆柱形，所以现在使用V型架对单管段圆柱与双管段进行定位，再在V型架上对管壁压上压板，使零件进行固定。
3.1.3定位元件的设计
本工序选用的定位的基准为外圆柱定位，所以相应定位元件是双V型架，
因此定位元件的设计主要是对单管端的V形块与双管端的V形块设计。
V形块在夹具上的安装尺寸T是V型块的主要设计参数，该尺寸常用作V形块测量和调整依据。由下图可得：
式中时有
（1）单管段的V块，
（2）双管段的V块，
3.1.4定位误差分析
V形块定位误差分析
根据《机床夹具设计手册》表如下图说述：
（1）单管段的V块误差：
（2）双管段的V块误差：
注:为夹具所夹的管端的直径误差
3.1.5切削力计算与夹紧力分析
本工序包括粗镗与精镗，由于镗孔与车削孔的与原理一样，所以现在选用车削力计算公式即可。
切削力公式：
根据《金属切削原理与刀具》表3-1查得：
加工材料
加工型式
灰铸铁（190HBS）
镗孔
900
1.0
0.75
0
0.96
而夹紧力是一个很复杂问题，一般只能粗略估算。加工过程中，工件受到切削力、重力、离心力和惯性力等作用，从理论上讲，夹紧力作用效果必须与上述作用力（矩）相平衡。不同条件下，上述作用力平衡系中对工件所起作用各不相同，如采用一般切削规范加工中、小工件时起决定作用因素是切削力（矩）；加工笨重大型工件时，还须考虑工件重力作用；高速切削时，不能忽视离心力和惯性力作用，此外，影响切削力因素也很多，例如工件材质不匀，加工余量大小不一致，刀具磨损程度以及切削时冲击等因素都使切削力随时发生变化。在加工过程式中，只要夹紧力比切削力大就可以了。
故取夹紧力F：
3.1.6镗套，支架及夹具体设计
双管端孔需要粗镗，精镗，且有尺寸公差，故可以选用同一根镗杆，仅需拆卸一次，所以选用固定式镗套即可，根据《机床夹具设计手册》可得所用镗杆用直径为： 即120mm—160mm，所以选择160mm的镗杆。
固定式镗套如下图所示：
根据《机床夹具设计手册》表2-1-165：
d
H
D
直径
极限偏差
允差
直径
极限偏差
允差
160
H6
+0.025
0
100
185
g5
-0.015
-0.035
1.5
2.5
镗支架的设计：如图《机床夹具设计手册》表3-5-8
镗支架的设计主要考虑镗杆与零件外形而制作成的一个整体，其圆点中心距底面高度要按照工件的具体尺寸而定，具体尺寸设计主要见镗支架零件图。
底板的设计：如图《机床夹具设计手册》表3-5-8
L
B
H
E
a
b
d
h
按工件大小定
按工件大小定
3.1.7本章小结
本章中，主要对双管的内孔进行加工，考虑到零件管身的不规则与大部分为圆形外端，所以设计V形块进行管身的定位，再在上面加上夹板进行夹紧加工。选择V型块，主要考虑V形块的定位误差，夹具的设计优劣关系到零件的生产精度与生产质量，因此能否设计出合理且便捷的夹具是很重要的。
3.2 加工孔的钻床夹具
3.2.1工件夹紧分析
本夹具是用来对Y型管进行夹紧定位对孔进行钻削加工，表面要求，位置度要求0.5。加工应考虑如何保证位置度的要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。管体单管段使用V形块夹紧固定，可以节省夹具的制作，减小成本，双管段，用一菱形销与圆柱销对双管端进行定位，支撑起整个零件，再采用专用钻模进行加工
3.2.2定位方案分析和定位基准选择
由零件图分析可得: 的孔位于双管端的壁侧，其加工精度要求较高，为了保证所钻孔位置度，应尽量选择上一次粗、精加工主视图的上面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。加工这个孔主要选择两销与V形块进行定位，两销插入两孔，与V形块支撑起零件，限定了零件6个自由度再在支承加上按装钻模板进行加工。
3.2.3定位元件设计
本工序选用的是两销与一V形块，定位基准为一面两孔，所对应的定位元件是两销，一个为圆销，另一个位菱形销，因此主要设计为两销设计。由夹具装配图中可得两销中心距 其尺寸公差取工件孔中心距公差
所以两孔中心距为： 两孔尺寸：
根据《机床夹具设计手册》削边销与圆柱销的设计计算过程如下：
（1）确定两定位销中心距尺寸及其偏
（2）确定圆柱销直径及其公差：
（——基准孔最小直径）
取
所以圆柱销尺寸为
（3）削边销的宽度b和B 由《机床夹具设计手册》表2-1-3可换定位销的规格及主要尺寸得）
（4）削边销与基准孔的最小配合间隙
其中：—基准孔最小直径 —圆柱销与基准孔的配合间隙
（5）削边销直径及其公差
按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为h6，根据《机械制图》第六版附录D表则菱形销的定位圆柱部分定位直径尺寸为
（6）补偿值
3.2.4定位误差分析
本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：
（1）移动时基准位移误差
（2）转角误差
其中：
3.2.5切削力计算与夹紧力分析
由于本道工序主要是完成孔的钻加工，因此只要确定其的钻削力：
根据《金属切削手册》查得：
钻削力 式（4-1）
钻削力矩 式（4-2）
夹紧力
式中：
代入公式（4-1）和（4-2）得
3.2.6钻套设计钻模板设计
孔的加工需进行4次，2次钻，1次扩，一次铰，但其钻模设计都一样，因此本次仅列出钻模板，钻套的设计。
本次采用固定式钻套，结构如下：
其结构参数（由《机床夹具设计手册》表2-1-160查得）如下表：
公称尺寸
允差
公称尺寸
允差
35
+0.050
+0.025
25
55
+0.033
+0.017
1
3
0.5
夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图。
3.2.7本章小结
本章是关于孔的钻夹具设计，钻夹具包括钻套，钻模板和支架。首先应明确本夹具中的夹紧定位机构，因为钻的工序基准与镗的工序基准一样，所以，右端以V型块定位夹紧可以减少夹具的设计节省成本，利于保证精度，除此之外，钻模的设计优劣也决定钻孔的精度与质量，因此钻模的设计极其重要。
4结论
Y型管的加工工艺及夹具设计，主要是对Y型管的加工工艺和夹具进行设计。Y型管的加工工艺设计主要是确定加工工艺路线，机械加工余量和切削用量、基本工时的确定，夹具的设计主要是要设计出正确的定位夹紧机构。在本设计中工件的加工工艺路线正确合理，夹具的定位夹紧机构也能达到定位夹紧的目的，能保证加工工件的精度。在设计中遇到了很多问题，如出现工艺路线的不合理，甚至出现不能保证加工所要求达到的精度。在进行夹具设计时，因定位基准选择不合理，出现过定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保证。在选择夹紧机构时由于机构的大小，尺寸等不合理，而达不到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点或作用面的位置不合理而使工件产生翻转。不过在指导老师的悉心认真的指导下，经过2个月自身的不断努力，这些问题都一一解决。在这个过程中，对机械加工工艺和夹具设计有关的知识有了更深的理解，增强了对本专业综合知识运用的能力，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。
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