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四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 1 四川大學錦城學院 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 系 別 專 業(yè) 學生姓名 學 號 年級 指導教師 二 一四 年 11 月 09 日 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 1 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 學生： 指導老師： 摘 要 本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測 量等多方面的知識。 泵蓋加工工藝規(guī)程及其鉆擴鉸 18H7 孔的夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工 序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的 工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)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(guān)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(shè)計，選擇設(shè)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(chǎn)生的定位誤差， 分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。 關(guān)鍵詞：工藝 工序 切削用量 夾緊 定位 誤差。 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 2 Analysis on the head parts of three-dimensional modeling and processing technology Major:Mechanical engineering and automation student: Supervisor: ABSTRCT 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. Fixture design process of drilling pump cover and reaming holes is designed with 18H7 include part machining process design, process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in. Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error. 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 3 目 錄 1 緒 論 .................................................................2 1.1 機械加工工藝概述 ...................................................2 1.2 機械加工工藝流程 ...................................................2 1.3 夾具概述 ...........................................................3 1.4 機床夾具的功能 .....................................................4 1.5 機床夾具的發(fā)展趨勢 .................................................5 1.5.1 機床夾具的現(xiàn)狀 .................................................5 1.5.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 .........................................5 2 工藝規(guī)程的設(shè)計 ........................................................7 2.1 零件分析 ...........................................................7 2.2 確定毛坯的的制造形式 ...............................................8 2.3 制訂工藝路線 .......................................................8 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ............................10 2.5 確定切削用量及基本工時 ............................................11 3 工藝專用夾具的設(shè)計 ...................................................20 3.1 問題的提出 ........................................................21 3.2 定位基準的選擇 ...................................................21 3.3 切削力及夾緊力計算 ................................................21 3.4 定位誤差分析 ......................................................22 3.5 鉆套的設(shè)計 ........................................................22 3.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 ............................................22 4 泵蓋零件三維造型的設(shè)計 ................................................23 參 考 文 獻 ............................................................35 致 謝 ................................................................38 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 4 1 緒 論 1.1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其 成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改 變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如 一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的 流程。 機械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì) 等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗 加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟 就要有詳 細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。 技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將 有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可 能不太一樣，因為實際情況都不一樣。 總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠 根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。 1.2 機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它 是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工 藝文件，經(jīng)審批后用來指導生產(chǎn)。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工 藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切 削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 5 2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進行工藝分析。 3) 選擇毛坯。 4) 擬訂工藝路線。 5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 7) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進行調(diào)整，以提高經(jīng)濟 效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技 術(shù)、新工藝的引進，新材料、先進設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完 善。 1.3 夾具概述 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處 理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不 可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機 床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準備中占有極其重要的地位。機床夾 具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。 “工欲善其事，必先利其器。 ” 工具是人類文明進步的標志。自 20 世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自 動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其 功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。 因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 1.4 機床夾具的功能 在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 6 1機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 （1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與 夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要 求。 （2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由 于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此， 夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。 （1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊， 它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進 行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導 向功能。 1.5 機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術(shù)的巨大進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成 為門類齊全的工藝裝備。 1.5.1 機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工作品種已占工件種類 總數(shù)的 85%左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈的 競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的 企業(yè)中，約 4 年就要更新 80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為 15%左右。特別 是近年來，數(shù)控機床（NC） 、加工中心（MC） 、成組技術(shù)（GT） 、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等 新技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本。 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 7 3）適用于精密加工的高精度機床夾具。 4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具。 5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產(chǎn)率。 6）提高機床夾具的標準化程度。 1.5.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的 結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達0.1；用于精密車削的高 精度三爪卡盤，其定心精度為 5m；精密心軸的同軸度公差可控制在 1m 內(nèi)；又如用于 軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達 0.20.5m。 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減 輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝 置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床上 使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉(zhuǎn)速為 2600r/min 的條件下仍能牢 固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等 方式，以適應(yīng)可變因素的能力。可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和 尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、 拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的 夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、 毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件 的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 8 家標準：GB/T2148T225991 以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化， 有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 2 工藝規(guī)程的設(shè)計 2.1 零件分析 泵蓋共有六組加工表面，如圖 2-1 所示，現(xiàn)分述如下： 1、A 面（即大端面） 2、4-18 孔，4-9 孔 3、寬 24 槽 4、2-8 孔 5、2-5 孔 6、18 孔 7、8 孔，M12 螺紋 圖 2-1 泵蓋工件圖 2.2 確定毛坯的的制造形式 由零件圖可知，其材料為 HT150，該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性， 適用于承受較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。該零件上主要加工面為大端面，4-18 孔，4- 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 9 9 孔，寬 24 的槽，2-8 孔，2-5 孔，18 孔，8 孔，M12 螺紋。 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的類型為大批量生產(chǎn)，故毛坯的鑄造方法 用砂型機器造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時效處理。由機械加工工 藝手冊查得該種鑄造公差等級為 CT1011，加工余量等級 MA 選擇 H 級。 2.3 制訂工藝路線 （1） 、工藝路線方案一： 工序 10：鑄造 工序 20：時效 工序 30：銑 A 面（大端面） 工序 40：锪平 4-18 深 2，鉆 4-9 孔 工序 50：銑寬 24 的槽 工序 60：鉆 2-8 孔 工序 70：配作 2-5 孔 工序 80：鉆、擴、鉸 18H7 孔 工序 90：鉆 8 孔、擴、攻 M12-7H 工序 100：清洗去毛刺 工序 110：驗收 工序 120：入庫 （2） 、工藝路線方案二： 工序 10：鑄造 工序 20：時效 工序 30：銑 A 面（大端面） 工序 40：銑寬 24 的槽 工序 50：锪平 4-18 深 2，鉆 4-9 孔 工序 60：鉆 2-8 孔 工序 70：配作 2-5 孔 工序 80：鉆、擴、鉸 18H7 孔 工序 90：鉆 8 孔、擴、攻 M12-7H 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 10 工序 100：清洗去毛刺 工序 110：驗收 工序 120：入庫 （3） 、工藝方案的分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一與方案二的區(qū)別是：方案一把鉆 4-18 孔及 9 孔放的相對靠前，這樣做為后面工序 24 槽的加工提供了定位基準，節(jié)約了夾具設(shè)計 的時間，提高了生產(chǎn)效率，故我們采用方案一： 具體的工藝過程如下： 工序 10：鑄造 工序 20：時效 工序 30：銑 A 面（大端面） 工序 40：锪平 4-18 深 2，鉆 4-9 孔 工序 50：銑寬 24 的槽 工序 60：鉆 2-8 孔 工序 70：配作 2-5 孔 工序 80：鉆、擴、鉸 18H7 孔 工序 90：鉆 8 孔、擴、攻 M12-7H 工序 100：清洗去毛刺 工序 110：驗收 工序 120：入庫 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “泵蓋”零件材料 HT150，毛坯的重量約為 1.4g，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂 型機鑄造毛坯。 1、A 面（大端面） ，表面粗糙度為 Ra12.5，查切削用量手冊表 2-8 得，單邊總余 量 Z=3.0 2、4-18 孔，4-9 孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 3、寬 24 的槽，因尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 4、2-8 孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 11 5、2-5 孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 6、18H7 孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 7、8 孔、擴、攻 M12-7H，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 8、不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 2.5 確定切削用量及基本工時 工序 10：鑄造 工序 20：時效 工序 30：銑 A 面（大端面） 1. 選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map5.1d10min/85v4z 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度ap0.3 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X51 型銑床說明書，其功率為為 4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0mfzin.451810rdvns 按機床標準選取 475wn/min/5.89i/107vw 3） 計算工時 切削工時： ， ， ，則機動工時為ll0.31l32min.2.4751021fnltwm 工序 40：锪平 4-18 深 2，鉆 4-9 孔 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 12 工步一：锪平 4-18 深 2 1.選擇刀具 刀具選取锪刀 ，mapin/5v 2. 決定锪削用量 1） 決定锪削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀完成，則 map2 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) Z525 型立式鉆床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0mfzin5.98110rdvns 按機床標準選取 275wn/min/6.31027vw 當 275r/min 時nrzfwm /20754. 按機床標準選取 mf 3） 計算工時 切削工時： ， ，則機動工時為l10l52in.2751fnltwm 總的工時：T=4 =0.204minmt 工步二：鉆 9 孔 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻 表 2-7，當鋼的 ，f MPab80 時， 。由于本零件在加工 9 孔時屬于低剛度零件，d90rm/47.039. 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 13 故進給量應(yīng)乘以系數(shù) 0.75，則rmf /35.029.75.04.39.0 根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f. 切削速度：根據(jù)參考文獻表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所min/18v 以 min/7.491801rdvnws 根據(jù)機床說明書，取 ，故實際切削速度為i/5in/9.17041nvw 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml9l5.1ml32in674.02.475321fnltwm 總的工時：T=4 =2.696mint 工序 50：銑寬 24 的槽 1.選擇刀具 刀具選取圓柱銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.2d50min/75v4z 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 map0.2 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X51 型銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0fzmin6.985710rdvns 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 14 按機床標準選取 275wnmin/ri/1.6910275dvw 當 275r/min 時nrmzfwm /20754. 按機床標準選取 fm 3） 計算工時 切削工時： ， ，則機動工時為l10l42in9.27541fnltwm 工序 60：鉆 2-8 孔 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻 表 2-7，當鋼的 ，f MPab80 時， 。由于本零件在加工 8 孔時屬于低剛度零件，d80rm/47.039. 故進給量應(yīng)乘以系數(shù) 0.75，則rmf /35.029.5... 根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f. 切削速度：根據(jù)參考文獻表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所min/18v 以 min/4.968101rdvnws 根據(jù)機床說明書，取 ，故實際切削速度為i/75in/6.1041nvw 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml8l1ml32in7.025.47321fnltwm 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 15 總的工時：T=2 =0.254minmt 工序 70：配作 2-5 孔 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻 表 2-7，當鋼的 ，f MPab80 時， 。由于本零件在加工 5 孔時屬于低剛度零件，d50rm/47.039. 故進給量應(yīng)乘以系數(shù) 0.75，則rmf /35.029.5... 根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f. 切削速度：根據(jù)參考文獻表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所min/18v 以 min/2.5631801rdvnws 根據(jù)機床說明書，取 ，故實際切削速度為i/7in/02.9150nvw 切削工時： ， ， ，則機動工時為mll.ml32in057.2.57321fnltwm 總的工時：T=2 =0.114mint 工序 80：鉆、擴、鉸 18H7 孔 工步一鉆孔至 15 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻 表 2-7，當鋼的 ，f MPab80 時， 。由于本零件在加工 15 孔時屬于低剛度零md150rm/47.039. 件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù) 0.75，則rmf /35.029.5... 根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f. 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 16 切削速度：根據(jù)參考文獻表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所min/18v 以 min/5.31801rdvnws 根據(jù)機床說明書，取 ，故實際切削速度為i/27in/5.101nvw 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml2l.71ml32in485.0.7531fnltwm 工步二：擴孔 8. 利用鉆頭將 孔擴大至 ，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量1m8.17 可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 rff/87.05. 75.06.22鉆 根據(jù)機床說明書，選取 mf15. in/4623321vv鉆 則主軸轉(zhuǎn)速為 ，并按機床說明書取 ，實際切in/46.5rn min/68rw 削速度為 min/2.41068.7dvw 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml2l4.1l32in184.57.0682fntw 工步三：鉸 孔7H18 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 17 根據(jù)參考文獻表 2-25， ， ，得rmf/4.02min/128vin/65.48.19rns 查參考文獻表 4.2-2，按機床實際進給量和實際轉(zhuǎn)速，取 ，rf/0. ，實際切削速度 。mi/198rnwi/3.v 切削工時： ， ， ，則機動工時為l2ml1.0l2in86..981fntwm 工序 90：鉆 8 孔、擴、攻 M12-7H 工步一：鉆 8 孔 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻 表 2-7，當鋼的 ，f MPab80 時， 。由于本零件在加工 8 孔時屬于低剛度零件，md80rm/47.039. 故進給量應(yīng)乘以系數(shù) 0.75，則rmf /35.029.5... 根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f. 切削速度：根據(jù)參考文獻表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所min/18v 以 min/4.968101rdvnws 根據(jù)機床說明書，取 ，故實際切削速度為i/75in/6.1041nvw 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml65l1ml32in4.02.47321fnltwm 工步二：擴 8 孔至 10.2 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 18 利用鉆頭將 孔擴大至 ，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量m8m2.10 可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 rff/87.05. 75.06.2鉆 根據(jù)機床說明書，選取 mf15. in/4623321vv鉆 則主軸轉(zhuǎn)速為 ，并按機床說明書取 ，實際切in/46.5rn min/68rw 削速度為 in/17.21068.mdvw 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml35l.1l32in09.157.682fntw 工步三：攻絲 M12 選擇 M12mm 高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距 ，即f p1.25/fmr7.5/mincV機 =199r/minrDvn/125.701 按機床選取 in機 6.8/icVm機 基本工時： 1203.5(min)7.ltnf機 工序 100：清洗去毛刺 工序 110：驗收 工序 120：入庫 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 19 3 工藝專用夾具的設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。有老師 分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計工序 70:鉆、擴、鉸 18H7 孔，選用機床：Z525 立式鉆床。 3.1 問題的提出 本夾具主要用于鉆、擴、鉸 18H7 孔，與其他面沒有任何要求，本道工序加工精度 要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 3.2 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影 響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準選擇不當往往會增加工序 或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位 置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)， 合理選擇定位基準。此道工序后面還有精加工，因此本次銑沒有較高的技術(shù)要求，也沒 有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提 高加工精度。由于該零件所設(shè)計的為鉆、擴、鉸18H7孔的夾具，工件左端面及兩側(cè)面 作為定位面，本套設(shè)計定位方案，兩支承板與工件左端面相配合限制三個自由度（即X軸 轉(zhuǎn)動、Y軸轉(zhuǎn)動、Z軸移動） ，另一支承板相配合限制兩個自由度（即Y軸移動、Z軸轉(zhuǎn)動） ， 螺栓與一側(cè)面相配合限制一個自由度（即X軸移動） ，這樣工件被完全定位。 3.3 切削力及夾緊力計算 由資料機床夾具設(shè)計手冊查表 可得：721 切削力公式： 式（2.17）Pf KfDF 75.02.14 式中 m10r/3. 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 20 查表 得： 821 95.0)1(6.HBKp 即： 69.0NFf 實際所需夾緊力：由參考機床夾具設(shè)計手冊表 得： 12KFWf 安全系數(shù) K 可按下式計算，由式（2.5）有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻 16機床夾具設(shè)計手冊表6 可得： 2125.01.32.10. K 所以 )(46698NFWf 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選 用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 取 ， ，25.K16.02. 螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力，由式（2.9）有：： )(5830)(210 NtgtQLWz 式中參數(shù)由機床夾具設(shè)計手冊可查得： 3.9675.zr912631 其中： )(40mL)(80NQ 由機床夾具設(shè)計手冊表 得：原動力計算公式：6 由上述計算易得： KW0 因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。 3.4 定位誤差分析 一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 21 工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤 差。 形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設(shè)計基準不重合而造成。二是定位基準與限 位基準不重合而造成。 根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， T d=0.25mm， ， 。96a 04.12sinTDWd）（ 已知孔的形狀公差為 0.28，根據(jù)經(jīng)驗公式， 易知此結(jié)果符合。513 3.5 鉆套的設(shè)計 本次鉆孔需鉆的是端面上的需要鉆、擴、絞的 18H7 孔，由于先鉆底孔后還需要擴、 絞，所以就應(yīng)該采用快換式鉆套來對各孔進行鉆孔加工，通過這種方式，來減少更換鉆 套需要消耗的時間。根據(jù)實際情況，該 18H7 孔加工情況如下：先用 17 直柄麻花鉆 頭鉆底孔，根據(jù)機床夾具標準件可知，具體的快換鉆套結(jié)構(gòu)圖如下圖 3-1 所示： 圖 3-1 快換鉆套 鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： 表 3-1 鉆套基本結(jié)構(gòu)參數(shù) d H D 1D2h1mrC 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 22 公稱 尺寸 允 差 2 5 5 6 35 + 0.025 + 0.009 52 46 12 5.5 21 32.5 1 圖 3-1 快換鉆套 因為快換鉆套和夾具體是間隙配合，加工的時間快換鉆套靠壓緊螺釘把他壓緊在鉆 模板上，以防止加工的時間工件的旋轉(zhuǎn)，由上圖可知與 17 快換鉆套相配的螺釘?shù)某叽?為 M6，查機床夾具標準件可知，M6 快換鉆套壓緊螺釘?shù)木唧w結(jié)構(gòu)如下圖 3-2 所示 圖 3-2 鉆套螺釘 3.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工泵蓋端面上的 18 孔。工件以下平面為定位基準，在固定 銷和壓板板上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機構(gòu)夾緊工件。該夾緊機構(gòu)操作簡單、 夾緊可靠。 鉆夾具裝配圖如下圖 3-5 所示 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 23 圖 3-5 裝配圖 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 24 4 泵蓋零件三維造型的設(shè)計 三維實體造型的軟件非常多，比如Pro/E、CATIA、UG（Unigraphics） 、Solidworks 等， 這里選用UG NX6.0 作為三維實體造型的軟件進行建模。 打開UG6.0軟件如圖1-1所示，點擊新建按鈕，在此注意，UG所新建的文件名必須是 字母或數(shù)字，中文名將無法創(chuàng)建和打開，新建如圖1-2所示。 圖1-1 打開UG 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 25 圖1-2新建 新建好后跳入UG界面，點擊草圖按鈕進入到建模模塊，如圖1-3所示。 圖1-3進入UG建模模塊 首先繪制草圖1（工件左端面）所示參數(shù)及其界面如圖1-4所示。 圖1-4 草圖1 拉伸草圖1，如圖1-5所示。 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 26 圖1-5 拉伸1 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 27 進入草圖界面后，繪制草圖2（4-9孔、2-5孔） ，如圖1-6所示 圖1-6 草圖2 拉伸草圖2并與拉伸草圖1求差，如圖1-7所示 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 28 圖1-7 拉伸2 拉伸3（沉孔18深2） ，具體參數(shù)如圖1-8所示 圖1-8 拉伸3 上步操作之后所得圖形如圖1-9所示 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 29 圖1-9 畫草圖3（R20半圓弧及與其相連的矩形框） ，如圖1-10所示 圖1-10 草圖3 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 30 拉伸草圖3并與拉伸2求 和，如圖 1-11所示 圖1-11 拉伸3 畫草圖4（R15及與其相連部分） ，圖形如圖1-12所示 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 31 圖1-12 草圖4 拉伸草圖4并與拉伸3求和，如圖1-13所示 圖1-13 拉伸4 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 32 孔命令（18H7孔深22） ，如圖1-14所示 圖1-14 孔命令 孔1坐標位置確定，如圖1-15、1-16和1-17所示 圖1-15 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 33 圖1-16 圖1-17 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 34 倒圓角 R10，如圖 1-18 所示 圖 1-18 倒圓角 R2，如圖 1-19 所示 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 35 圖 1-38 著色處理，如圖 1-19 所示 圖 1-19 處理之后，如圖 1-20 所示 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 36 圖 1-20 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 37 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 38 參 考 文 獻 1王仲，劉長吉 .連桿機械加工工藝探討J.內(nèi)燃機，1997，1:1316 2陳志亮.柴油機連桿加工工藝分析J.湖南農(nóng)機，1997，4:22 3馮日德.6170 柴油機連桿、機體加工中幾個難點問題的工藝性研究D.天津：天津 大學，2003 4程熙.熱能與動力工程機械制造工藝學M.北京：機械工業(yè)出版社，2000.3 5王啟平.機械加工工藝簡明手冊.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社.2006.5668 6SAE International， Warrendale， Pennsylvania .Benchmarking the Industry: Powder Forging Makes a Better Connecting RodJ. Technical Papers，2005 7Technological study of liquid die forging for the aluminum alloy connecting rod of an air compressorJ.journal of materials processing technology，2003，2:462464 8崔金嶺.柔性夾具的技術(shù)研究與創(chuàng)新設(shè)計D. 碩士學位論文.蘇州：蘇州大學機械設(shè) 計及自動化，2008 9顧懷祥.淺談連桿加工工藝中的一些新技術(shù)J.柴油機設(shè)計與制造，2003，2：4548 10曾景華，高國清 . 福建省科協(xié)第五屆學術(shù)年會數(shù)字化制造及其它先進制造技術(shù)專 題學術(shù)年會論文集C，2005 11陳志亮.發(fā)動機連桿制造工藝改進分析J.機床與液壓，2003，1：281282 12干方建，潘曉陽，胡開文.加工誤差的綜合分析和銑夾具加工應(yīng)用實例J.機械設(shè) 計與制造工程，2002，31(1)：2023 13劉燕萍.連桿夾具的設(shè)計J.機械工程與自動化，2004，2：4851 14馮之敬.機械制造工程原理M.北京：清華大學出版社，2005.305 15鄭修本.機械制造工藝學M.北京：機械工業(yè)出版社，1999.236 16孫麗媛.機械制造及專用夾具M.北京：冶金工業(yè)出版社，2003 17于俊一.典型零件的制造工藝M.北京：機械工業(yè)出版社，1989.1 18陳家瑞.汽車構(gòu)造 M.北京：機械工業(yè)出版社.2005.166 19許峰，滿長忠 .內(nèi)燃機工藝制造教程M.大連：大連理工大學出版社，2006.203 20嚴紹華.熱加工工藝基礎(chǔ)（第二版）M.北京：高等教育出版社，2007.242 21崔洪.典型零件的設(shè)計特點與加工工藝過程分析J.山東內(nèi)燃機.2002，2 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 39 22柯建宏.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計M.武漢：華中科技大學出版社，2008 23龐學慧，武文革，成云平.互換性與測量技術(shù)M.北京：國防工業(yè)出版社，2006 24王先逵.機械加工工藝手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2007 25孟少農(nóng).機械加工工藝手冊（第一卷）M.北京：機械工業(yè)出版社，1991 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 40 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 41 致 謝 合上漫溢墨香的設(shè)計論文，已是夜涼如水，遙望夜空，星光燦爛。歷時半載的畢業(yè) 設(shè)計撰寫工作，終于告了一個段落，掩卷而思，心中卻惶恐不安，唯恐這份代表我四年 本科學習成果的畢業(yè)論文有負師長與親友的厚望。我深知前進的每一步，都凝聚著眾多 的關(guān)懷與愛護。在此，我只能借本文一隅表達自己內(nèi)心的感激之情。 感謝我的導師，他將我收入門下，不棄粗礪，悉心教誨。從他那里我不僅學到了許 多知識，而且也被他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、廣博的學識、敏捷的洞察力與謙和的人格魅力深 深的感染。指導老師對我的論文傾注了大量的心血，從選題、提綱的擬訂、初稿、修改 稿直至最后定稿，每一個環(huán)節(jié)都得到了他悉心指導和幫助。師恩似海，終生難忘! 感謝在我大學學習期間給予我?guī)椭完P(guān)愛的所有同學，特別是同寢的同學為本文在 撰寫過程中搜集各種資料，提出各種合理的意見和建議，特別感謝他們！ 衷心感謝我的母親，在我的學習和生活中，她給了我無私的關(guān)懷和幫助，面對她始 終如一的理解、寬容和鼓勵，我的感激之情難以用言語表達，但愿學有所成，能報于萬 一。 最后，感謝百忙之中抽出時間評閱的老師和參加論文答辯的老師，并向他們致以深 深的謝意!