ZB1-40軸向柱塞泵泵殼的工藝與工裝設計
35頁 17000字數(shù)+論文說明書+任務書+8張CAD圖紙【詳情如下】
ZB1-40軸向柱塞泵泵殼的工藝與工裝設計開題報告.doc
ZB1-40軸向柱塞泵泵殼的工藝與工裝設計說明書.doc
任務書.doc
外文翻譯---潤滑和摩擦學在海水水力活塞泵中的應用.doc
夾具體.dwg
夾具裝配圖.dwg
氣動加緊車床夾具.dwg
氣動夾具體.dwg
氣動夾具裝配圖.dwg
鉆夾具體.dwg
鉆夾具裝配.dwg
銑夾具體.dwg
銑夾具裝配.dwg
ZB1-40軸向柱塞泵泵殼的工藝與工裝設計
目錄
摘要、關鍵詞1
引言2
第一章 零件的分析3
1.1 零件的作用3
1.2 零件的工藝分析4
第二章 確定毛坯、畫毛坯圖5
2.1 確定毛坯種類5
2.2 確定鑄件加工余量及形狀5
第三章 工藝規(guī)程設計7
3.1 選擇定位基準7
3.1.1 精基準的選擇7
3.1.2 粗基準的選擇8
3.2 制定工藝路線9
3.3 選擇加工設備及刀、夾、量具10
3.4 加工工序設計12
第四章 夾具設計16
4.1 銑夾具設計18
4.1 銑夾具設計19
結論20
致謝22
參考文獻23
外文資料翻譯34
摘要: 在生產(chǎn)過程中，使生產(chǎn)對象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務時間。
關鍵詞： 工序 工藝 工步 加工余量 定位方案 夾緊力
Piston-technology equipment design
Abstract: In the production process so that the production target (of raw materials, blank, or assembly of parts, and so on) the quality and quantity of the state direct the process of change is called process, such as blank manufacturing, machining, heat treatment, assembly, have called the process Process. In the course of the development process, it is necessary to determine the process to install the work place and the process needed further work, the process of the processing machine tools and locomotives of the feed rate, cutting depth, cutting speed and spindle speed, the process of the fixture, and cutting tools Measuring, and cutting the number and length of the knife away, the final calculation of the basic processes of time, support time and work to serve the time.
key words: Process Technology Step Allowance Orientation Program Clamping force
1 引言
畢業(yè)設計是在我們學完了大學的全部基礎課及全部專業(yè)課之后進行的，它是對我們在大學這四年中一次綜合的檢驗。并在進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)，也是學生在校學習階段的最后一個重要的教學環(huán)節(jié)，是完成工程師基本訓練的一個必不可少的過程。通過畢業(yè)設計培養(yǎng)學生綜合運用所學知識獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力，樹立正確的設計思想和工作作風。
畢業(yè)設計是在畢業(yè)實習的基礎上進行的，根據(jù)自己的設計課題，在畢業(yè)實習期間認真調查研究、搜索資料。本次設計涉及到機床、工藝、工裝、夾具等機制專業(yè)的大部分專業(yè)知識，是一次全面、系統(tǒng)地檢驗自己在大學期間對專業(yè)知識的掌握情況。在整個設計過程中做到嚴謹、認真、一絲不茍的精神，盡量使自己的設計達到要求的較高水平。通過獨立地查找資料、分析計算完成方案設計，繪制圖紙和編寫技術文件等，使自己對機制專業(yè)有了更深刻的認識。
本說明書是設計ZB1-40軸向柱塞泵泵殼零件加工工藝規(guī)程及裝備之用，是工作者在進行大量生產(chǎn)實習的基礎上，再和現(xiàn)場了解相結合，選用“機械制造工藝學”和“機床夾具設計”編寫而成。機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件制造工藝過程和操作方法等的工藝方法。它是根據(jù)加工對象的具體情況和實際的生產(chǎn)條件，采用合理的加工方法和過程，按規(guī)定的形式制定的。夾具是機床與工件之間的連接裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具設計是裝備設計中的一項重要工作，是加工過程中最活躍的因素之一。
本書系統(tǒng)地介紹了ZB1-40軸向柱塞泵泵殼零件加工工藝過程以及其工藝裝備的選用、零件的功用及結構分析、加工余量、工序尺寸、公差、確定工時、切削余量、速度的計算選用、工件加工夾具的設計等，是一份較為全面的設計說明書。
本次設計為期一個多月，承蒙學校領導和老師的關心和支持，特別是XXX老師的悉心指導，在此特表謝意！由于編者水平有限、經(jīng)驗不足，再加成稿倉促，本書有許多不足之處，懇請老師指正。
第一章 零件的分析
1.1零件的作用
柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內往復運動時密封工作腔的容積變化來實現(xiàn)吸油和壓油的。由于柱塞與缸體內孔均為圓柱表面，容易得到高精度的配合，所以這類泵的特點是泄露小，容積效率高，可以在高壓下工作。
柱塞泵的工作原理：它是由斜盤、柱塞、缸體、配油盤等主要零件組成。斜盤和配油盤是不動的，傳動軸帶動缸體、柱塞一起轉動，柱塞靠機械裝置或低壓油作用下壓緊在斜盤上。當傳動軸旋轉時，柱塞在其自下而上回轉的半周內逐漸向外伸出，使缸體孔內密封工作腔容積不斷增加，產(chǎn)生局部真空，從而將油液經(jīng)配油盤窗口向外壓出。缸體每轉一轉，每個柱塞往復運動一次，完成一次吸油和壓油動作。改變斜盤的傾角，可以改變柱塞往復行程的大小，因而也就改變了泵的排量。
ZB1-40軸向柱塞泵泵殼的加工是柱塞泵加工過程中的主要環(huán)節(jié)，它的加工質量的好壞直接影響著柱塞泵的產(chǎn)品的性能和耐用性，從而提出零件的制造工藝方面的要求：加工精度和加工表面質量。前者包括了零件的尺寸精度、形狀精度和位置精度；后者包括了零件表面的粗糙度、波度、和物理、機械性能；設計結構應能夠加工。在工件上應有足夠的加工空間，以便刀具能夠接近加工部位，如留有必要的退刀槽和越程槽等；要能提高勞動生產(chǎn)率。如加工表面盡可能地安排在同一平面或同一軸線上，以便采取多刀或多件加工的高效生產(chǎn)方法。零件圖如圖所示
結 論
本次設計從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品，中間經(jīng)過了銑、鉆、打毛刺等工序。因為是大批量生產(chǎn)，工序就分得很散，中間就可省去換刀具和調試的時間。在每道工序中都有計算切削用量和工時。
在本次設計中已無大的問題，基本達到了要求。只是在夾具的設計中沒有能提出多中方案進行分析比較，有所不足。
在論文工作中，得到了本院有關領導和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。
經(jīng)過兩個月的時間，我已經(jīng)完成了大學這四年中的最后一項任務：畢業(yè)設計?？梢哉f，這兩個月給我留下的印象是我這一生都難以忘記的。有人說，大學生活是美妙的。這點我也承認，大學就等于一個小型社會，是我們學校走向社會的一個中轉站，為我們以后走進社會的做下了一個鋪墊。然而畢業(yè)設計這個過程又是十分艱苦的，這是我這兩個月來最深的體會。但是通過這次畢業(yè)設計，培養(yǎng)了我綜合運用在大學四年中所學的知識，以及發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題的能力等等。
記得剛開始對畢業(yè)設計的茫然無措，使我對自己能否完成畢業(yè)也涉及有了一絲擔憂，但是自己在那段時間也是花了一定的時間去認真分析指導老師給我的零件圖紙，遇到了一些看不懂的地方我會到與我的指導老師老師進行交流，使我一開始的那些擔憂漸漸的轉化成了一份自信。當分析完了零件圖紙以后，比進入了畢業(yè)設計的政體：工藝規(guī)程的編制和夾具設計。這其中包括確定加工工藝路線，工藝方案，夾具數(shù)量，設備數(shù)量；確定夾具定位點、夾緊點，夾緊力大小的計算，氣缸型號的選擇，對夾具進行方案設計；對加工中心夾具進行設計，繪制夾具總圖，零件尺寸圖等任務。這一切的一切都使我從中學到了不少在書本上沒有學過的內容。本次畢業(yè)設計，也使我明白了一個深刻的道理，那就是理論與實踐相結合的重要性，學校里學習的知識固然是很重要的，但是在學校里學習的知識大多數(shù)都是理論的知識，真正接觸的實踐的內容是不多的，所以我們也算是珍惜了這次做畢業(yè)設計機會，在接觸了大量的加工零件，讓我有了很一目了然的感覺，很多實際的東西再結合上理論知識做基礎，使我們接受起新的事物來更加的得心應手了。
這次畢業(yè)設計使我清楚地認識到作為一個機械專業(yè)畢業(yè)生必須擁有的那份執(zhí)著與堅持。“不積跬步，無以至千里：不積小流，無以成江海。”很多事都是極少成多，在機械方面更是如此。從中使我把學校里的知識與實踐進行了結合，根據(jù)所學的理論知識，設計和制定自己的工藝路線和夾具，在老師的指導下，參觀工廠實踐加工路線和夾具，發(fā)現(xiàn)和解決自己所制定的工藝路線和夾具存在的問題，對自己提高了確實不少。這次設計培養(yǎng)、增強了查閱資料和手冊的能力。從開題報告到寫畢業(yè)論文，中間查閱了大量的資料和手冊，其中更加熟悉了各種機械手冊的查找。在做畢業(yè)設計的過程中我還遇到了不少的困難，但是自己并沒有放棄，終于挺了過來。我相信這次畢業(yè)設計為我以后的工作做出了很好的鋪墊，使我對以后的工作充滿了信心。
致 謝
在本次設計過程中，得到了XXX（畢業(yè)設計指導老師）的大力幫助。在這，首先向XXX表示最真摯的感謝！感謝他在百忙之中多次利用休息時間耐心的給予指導與幫助！與此同時，機械工程學院機制教研室的全體老師 給予了我熱心的指導與幫助，在此一并向幫助過我的老師和朋友們表示最真摯的謝意！是你們的熱心幫助，我能完成自己的畢業(yè)設計，完成三年的學習總結。在此，我祝愿母校能發(fā)展越來越好，盡快的升為大學，我能為自己為科院人而自豪，永遠記得老師教我們的先做人再學習，在以后的工作中勤奮工作。
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畢業(yè)設計（論文）開題報告 課題名稱 向柱塞泵泵殼 的工藝與工裝設計 學 院 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導教師 定稿日期： 20 1 工藝與工裝設計 1 選題背景及其意義 向柱塞泵最高轉速 3000 轉 /分，排量可達 40 毫升 /轉，最大壓力 280 公斤/平方厘米，是高壓泵，屬緊密機械 。 泵殼與泵蓋 、 配油盤 、 3 個不同滾動軸承及安裝支座之間有很高的各種配合要求 。 此外 ，高壓柱塞泵是重要的動力源，其殼體屬箱體類零件，有很多重要的加工表面，故本設計要達到較高 的制造技術與效益要求，類似工作對制造業(yè)工程技術人員是大量而常見，在機制專業(yè)畢業(yè)設計中有相當?shù)湫托?，有現(xiàn)實應用價值。 2 文獻綜述（國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢） 軸向柱塞泵 是向液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的油液的動力元件 ,它是每個液壓系統(tǒng)中不可缺少的核心元件 ,合理的選擇液壓泵對于液壓系統(tǒng)的能耗﹑提高系統(tǒng)的效率﹑降低噪聲﹑改善工作性能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要 隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，液壓傳動也越來越廣，而作為液壓傳動系統(tǒng)心臟的液壓泵就顯得更加重要了。在容積式液壓泵中，惟有柱塞泵是實現(xiàn)高壓﹑高速化﹑大流 量的一種最理想的結構，在相同功率情況下，徑向往塞泵的徑向尺寸大、徑向力也大，常用于大扭炬、低轉速工況，做為按壓馬達使用。而軸向柱塞泵結構緊湊，徑向尺寸小，轉動慣量小，故轉速較高；另外，軸向柱塞泵易于變量，能用多種方式自動調節(jié)流量，流量大。由于上述特點，軸向柱塞泵被廣泛使用于工程機械、起重運輸、冶金、船舶等多種領域。航空上，普遍用于飛機液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及航空發(fā)動機燃油系統(tǒng)中。是飛機上所用的液壓泵中最主要的一種型式。 2 3 研究內容 軸向柱塞泵 基本工作原理 軸向柱塞泵 是靠柱塞在柱塞腔內的往復運動 ，改變柱塞腔容積實現(xiàn)吸油和排油的。是容積式液壓泵的一種。柱塞式液壓泵由于其主要零件柱塞和缸休均為圓柱形，加工方便配合精度高，密封性能好，工作壓力高而得到廣泛的應用。 塞泵分類 柱塞式液壓泵種類繁多，前者柱塞平行于缸體軸線，沿軸向按柱塞運動形式可分為軸向柱塞式和徑向往塞式兩大類運動，后者柱塞垂直于配油軸，沿徑向運動。這兩類泵既可做為液壓泵用，也可做為液壓馬達用。 向柱塞泵泵殼的工藝與工裝設計 大型復雜減速器箱體的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計 ，畢業(yè)設計完成的工作。 定 軸向柱塞泵泵殼 加工的工藝路線 這部分包括繪制軸向柱塞泵泵殼零件圖，制定機械加工工藝過程綜合卡，還包括其中鉆孔加工的工序卡。 4 研究方案 體方案泵的綜述 泵的內在特性是指包括產(chǎn)品性能、零部件質量、整機裝配質量、外觀質量等在內的產(chǎn)品固有特性，或者簡稱之為品質。在這一點上，是目前許多泵生產(chǎn)廠商所關注的也是努力在提高、改進的方面。而實際上，我們可以發(fā)現(xiàn)，有許多的產(chǎn)品在工廠檢測符合發(fā)至使用單位運行后，往往達不到工廠出廠檢測的效果，發(fā)生諸如過載、噪聲增大，使用達不到要求或壽命降低等等方面的問 題；而泵在實際當中所處的運行點或運行特征，我們稱之為泵的外在特性或系統(tǒng)特性。 正如科學技術的發(fā)展一樣，現(xiàn)階段科技領域中交叉學科、邊緣學科越來越豐富，跨學科的共同研究是十分普遍的事情，作為泵產(chǎn)品的技術發(fā)展亦是如此。以屏蔽式泵為例，取消泵的軸封問題，必須從電機結構開始，單局限于泵本身是沒有辦法實現(xiàn)的；解決泵的噪聲問題，除解決泵的流態(tài)和振動外，同時需要解決電機風葉的噪聲和電磁場的噪聲；提高潛水泵的可靠性，必須在潛水電機內加設諸如泄漏保護、過載保護等措施；提高泵 3 的運行效率，須借助于控制技術的運用等等。這些無 一不說明要發(fā)展泵技術水平，必須從配套的電機、控制技術等方面同時著手，綜合考慮，最大限度地提升機電一體化綜合水平。 柱塞的頭部安裝有滑靴，滑靴底面始終貼著斜盤平面運動。當缸體帶動柱塞旋轉時，由于斜盤平面相對缸體平面（ ） 存在一傾斜角 ? ， 迫使柱塞在柱塞腔內作直線往復運動。如果缸體按圖示 n 方向旋轉，在 180? ～ 360? 范圍內，柱塞由下死點 (對應 180? 位置 )開始不斷伸出，柱塞腔容積不斷增大，直至上死點 (對應 0? 位置 )止。在這過程中，柱塞腔剛好與配油盤吸油窗相通，油液被吸人柱塞腔內，這是吸油過程。隨著缸體繼續(xù)旋轉，在 0? ～ 180? 范圍內，柱塞在斜盤約束下由上死點開始不斷進入腔內，柱塞腔容積不斷減小，直至下孔點止。在這過程中，柱塞腔剛好與配油盤排油窗相通，油液通過排油窗排出。這就是排 油過程。 由此可見，缸體每轉一跳各個往塞有半周吸油、半周排油。如果缸體不斷旋轉，泵便連續(xù)地吸油和排油。排量是液壓泵的主要性能參數(shù)之一，是泵幾何參數(shù)的特征量。相同結構型式的系列泵中，排量越大，作功能力也越大。因此，對液壓元件型號命名的標準中明確規(guī)定用排量作為主參數(shù)來區(qū)別同一系列不同規(guī)格型號的產(chǎn)品。從泵的排量公式24b x fq d D Z ?? 中可以看出，柱塞直徑 分布圓直徑 柱塞數(shù) Z 都是泵的固定結構參數(shù)，并且當原動機確定之后傳動軸轉速想改變泵輸出流量的方向和大小，可以通過改變斜盤傾斜角 ? 來實現(xiàn)。 泵在一定斜盤傾角下工作時，柱塞一方面與缸體一起旋轉，沿缸體平面做圓周運動，另一方面又相對缸體做往復直線運動。這兩個運動的合成，使柱塞軸線上任一點的運動軌跡是一個橢圓。此外，柱塞還可能有由于摩擦而產(chǎn)生的相對缸體繞其自身軸線的自轉運動，此運動使柱塞的磨損和潤滑趨于均勻，是有利 的。 對于機器中的某一零件，可以采用多種不同的工藝過程完成。在特定條件下，總存在一種相對而言最為合理的工藝規(guī)程，將這工藝規(guī)程用工藝文件形式加以規(guī)定，由此得到的工藝文件統(tǒng)稱工藝規(guī)程 [2]。 工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備、生產(chǎn)組織、計劃調度的主要依據(jù)，是指導工人操作的主要技術文件，也是工廠和車間進行設計或技術改造的重要原始資料。工藝規(guī)程的制訂須嚴格按照規(guī)定的程序和格式進行，并隨技術進步和企業(yè)發(fā)展，定期修改完善 [3]。 殼的工藝規(guī)程 4 (1) 根據(jù)機械加工工藝規(guī)程進行生產(chǎn)準備（包括技術準備）。在產(chǎn)品 投入生產(chǎn)以前，需要做大量的生產(chǎn)準備和技術準備工作，例如，技術關鍵的分析與研究；刀、 夾、量具的設計、制造或采購；設備改裝與新設備的購置或定做等。這些工作都必須根據(jù)機械加工工藝規(guī)程來展開。 (2) 機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)計劃、調度、工人的操作、質量檢查等的依據(jù)。 (3) 新建或擴建車間（或工段），其原始依據(jù)也是機械加工工藝規(guī)程。根據(jù)機械加工工藝規(guī)程確定機床的種類和數(shù)量，確定機床的布置和動力配置，確定生產(chǎn)面積的大小和工人的數(shù)量等 [3]。 確定毛坯的制造形式 鑄造性能所涉及的主要是鑄件的質量問題，鑄件 結構設計時，必須充分考慮適應合金的鑄造性能。縮孔，縮松，裂紋，冷隔，澆不足、氣孔等多種鑄造缺陷，造成鑄件很高的廢品率 [3]。 基面的選擇 基準面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高，否則，加工工藝規(guī)程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行 [1]。 基準的概念及其分類 基準是指確定零件上某些點，線，面位置時所依據(jù)的那些點、線、面，或者說是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面 [3]。 按其作用的不同，基準可分為設計基準和工藝基準兩大類。 設計基準是指零件設計圖上用來確定其他點，線，面位置關系所采用的基準。 工藝基準是指在加工或裝配過程中所使用的基準。工藝基準根據(jù)其使用場合的不同，又可分為工序基準，定位基準，測量基準和裝配基準四種。 (1) 工序基準 在工序圖上，用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸，形狀，位置的基準，及工序圖上的基準。 (2) 定位基準 在加工時用作定位點基準。它是工件上與夾具定位元件直接接觸的點，線，面。 (3) 測量基準 在測量零件已加工表面的尺寸 和位置時所采用的基準 (4) 裝配基準 裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準。 基準問題的分析 5 分析基準時，必須注意以下幾點： (1) 基準是制訂工藝的依據(jù)，必須是客觀存在的。當作為基準的是輪廓要素，如平面，圓柱面等時，容易直接接觸到，也比較直觀。但是有些作為基準的是中心要素，如圓心，球心，對稱軸線等時，則無法觸及，然而它們卻也是客觀存在的。 (2) 當作為基準的要素無法觸及時，通常由某些具體的表面來體現(xiàn)，這些表面稱為基面。如軸的定位則可以外圓柱面為定位基面，這類定位 基準的選擇則轉化為恰當?shù)剡x擇定位基面的問題。 (3) 作為基準，可以是沒有面積的點，線以及面積極小的面。但是工件上代表這種基準的基面總是有一定接觸面。 (4) 不僅表示尺寸關系的基準問題如上所述，表示位精度的關系也是如此。 定位基準的選擇 由于箱體件結構復雜、壁薄且不均勻，夾緊力過大或夾緊力著力點不適當，都會使工件產(chǎn)生夾緊變形。在這種狀態(tài)下加工，雖然工件“合格”，但加工后撤去夾緊力，工件便恢復原狀，破壞了已加工好的精度，在箱體加工中，必須注意夾緊對工件加工精度的影響，采取有效措施保證加工精度。 夾緊力作用點的選擇應選擇工件剛度較大的部位，并保證夾緊力作用于主要定位面上。例如，夾緊力施于箱體的邊緣實體或有筋的地方。 6 5 進度計劃 進度計劃表： 集資料，分析主要技術規(guī)格，研讀資料 行方案比較，擬訂總體設計方案 行減速器、離合和增力機構設計，繪制原理圖 械結構設計、繪制總裝圖 要零部件設計計算，繪制零件工作圖 寫設計計算說明書 改及答辯 7 參考文獻 〔 1〕李培滋﹑王占林主編 .《飛機液壓傳動與伺服控制》（上冊） 1989 〔 2〕曾祥榮﹑葉文柄﹑吳沛容編著 .《液壓傳動》 1980 〔 3〕何存興主編 .《液壓元件》 1982 〔 4〕張赤誠等編 .《液壓傳動》 1986 〔 5〕齊 任賢主編 .《液壓傳動和液力傳動》 1981 〔 6〕上海煤礦機械研究所編 .《液壓傳動設計手冊》 1976 〔 7〕（日）市川常雄著 《液壓技術基本理論》 1975 〔 8〕（美） H﹒ E﹒梅里特著 《液壓控制系統(tǒng)》 1979 〔 9〕成大先主編 .《機械設計手冊》 2004 〔 10〕聞德生著 .《開路式柱塞泵》 1998 〔 11〕吉林工業(yè)大學等校編 .《工程機械液壓與液力傳動》 1978 〔 12〕 〔 13〕馬玉貴、馬治武主編 .《新編液壓件使用與維修技術大》 1998 〔 14〕左健民主編 . 《液壓與氣壓傳動》 1999 〔 15〕 文懷興主編 .《泵的排量設計工況及優(yōu)化設計》 . 北京 2005 〔 16〕 成大先主編 .《機械設計圖冊》 2000 〔 17〕 沙毅 聞建龍主編 .《泵與風機》 2005 〔 18〕 陳允中 曹占文 黃紅梅 鄧國強等譯 .《泵手冊》 2003 〔 19〕 路甬祥主編 .《液壓氣動技術手冊》 機械工業(yè)出版社 20〕 張耀宸 .《機械加工設計手冊》 航空工業(yè)出版社 ,1987 . 8 指導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日 9 開題答辯小組意見 1、論文選題： □有理論意義；□有工程背景；□有實用價值；□意義不大。 2、論文的難度： □偏高；□適當；□偏低。 3、 論文的工作量：□偏大；□適當；□偏小。 4、 設計或研究方案的可行性：□好；□較好；□一般；□不可行。 5、 學生對文獻資料及課題的了解程度：□好；□較好；□一般；□較差。 6、 學 生在論文選題報告中反映出的綜合能力和表達能力： □好；□較好；□一般；□較差。 7、 學 生在論文選題報告中反映出的創(chuàng)新能力： □好；□較好；□一般；□較差。 8、對論文選題報告的總體評價： □好；□較好；□一般；□ 較差 （在相應的方塊內作記號“√”） 建議結論 10 向柱塞泵泵殼的工藝與工裝設計 目錄 摘要、關鍵詞 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 引言 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 第一章 零件的分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 零件的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．． ． 3 零件的工藝分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． 4 第二章 確定毛坯、畫毛坯圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． 5 確定毛坯種類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． 5 確定鑄件加工余量及形狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． 5 第三章 工藝規(guī)程設計 ．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7 選擇定位基準．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． 7 精基準的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． 7 粗基準的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． 8 制定工藝路線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．． ． 9 選擇加工設備及刀、夾、量具．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． 10 加工工序設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12 第四章 夾具設計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 16 銑夾具設計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 18 銑夾具設 計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 結論 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 20 致謝 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 22 參考文獻 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23 外文資料翻譯 ．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 34 摘要 : 在生產(chǎn)過程中，使生產(chǎn)對象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務時間。 關 鍵詞： 工序 工藝 工步 加工余量 定位方案 夾緊力 In so of or of so of of is as In of it is to to of of of of of of to 引言 畢業(yè)設計是在我們學完了大學的全部基礎課及全部專業(yè)課之后進行的，它是對我們在大學這四年中一次綜合的檢驗。并在進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)，也是學生 在校學習階段的最后一個重要的教學環(huán)節(jié)，是完成工程師基本訓練的一個必不可少的過程。通過畢業(yè)設計培養(yǎng)學生綜合運用所學知識獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力，樹立正確的設計思想和工作作風。 畢業(yè)設計是在畢業(yè)實習的基礎上進行的，根據(jù)自己的設計課題，在畢業(yè)實習期間認真調查研究、搜索資料。本次設計涉及到機床、工藝、工裝、夾具等機制專業(yè)的大部分專業(yè)知識，是一次全面、系統(tǒng)地檢驗自己在大學期間對專業(yè)知識的掌握情況。在整個設計過程中做到嚴謹、認真、一絲不茍的精神，盡量使自己的設計達到要求的較高水平。通過獨立地查找資料、分析計 算完成方案設計，繪制圖紙和編寫技術文件等，使自己對機制專業(yè)有了更深刻的認識。 本說明書是設計 工工藝規(guī)程及裝備之用，是工作者在進行大量生產(chǎn)實習的基礎上，再和現(xiàn)場了解相結合，選用“機械制造工藝學”和“機床夾具設計”編寫而成。機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件制造工藝過程和操作方法等的工藝方法。它是根據(jù)加工對象的具體情況和實際的生產(chǎn)條件，采用合理的加工方法和過程，按規(guī)定的形式制定的。夾具是機床與工件之間的連接裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位 置精度，所以機床夾具設計是裝備設計中的一項重要工作，是加工過程中最活躍的因素之一。 本書系統(tǒng)地介紹了 向柱塞泵泵殼零件 加工工藝過程以及其工藝裝備的選用、零件的功用及結構分析、加工余量、工序尺寸、公差、確定工時、切削余量、速度的計算選用、工件加工夾具的設計等，是一份較為全面的設計說明書。 本次設計為期一個多月，承蒙學校領導和老師的關心和支持，特別是 此特表謝意！由于編者水平有限、經(jīng)驗不足，再加成稿倉促，本書有許多不足之處，懇請老師指正。 第一章 零件的分析 件的作用 柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內往復運動時密封工作腔的容積變化來實現(xiàn)吸油和壓油的。由于柱塞與缸體內孔均為圓柱表面，容易得到高精度的配合，所以這類泵的特點是泄露小，容積效率高，可以在高壓下工作。 柱塞泵的工作原理：它是由斜盤、柱塞、缸體、配油盤等主要零件組成。斜盤和配油盤是不動的，傳動軸帶動缸體、柱塞一起轉動，柱塞靠機械裝置或低壓油作用下壓緊在斜盤上。當傳動軸旋轉時，柱塞在其自下而上回轉的半周內逐 漸向外伸出，使缸體孔內密封工作腔容積不斷增加，產(chǎn)生局部真空，從而將油液經(jīng)配油盤窗口向外壓出。缸體每轉一轉，每個柱塞往復運動一次，完成一次吸油和壓油動作。改變斜盤的傾角，可以改變柱塞往復行程的大小，因而也就改變了泵的排量。 向柱塞泵泵殼的加工是柱塞泵加工過程中的主要環(huán)節(jié)，它的加工質量的好壞直接影響著柱塞泵的產(chǎn)品的性能和耐用性，從而提出零件的制造工藝方面的要求：加工精度和加工表面質量。前者包括了零件的尺寸精度、形狀精度和位置精度；后者包括了零件表面的粗糙度、波度、和物理、機械性能；設計結構應能夠加 工。在工件上應有足夠的加工空間，以便刀具能夠接近加工部位，如留有必要的退刀槽和越程槽等；要能提高勞動生產(chǎn)率。如加工表面盡可能地安排在同一平面或同一軸線上，以便采取多刀或多件加工的高效生產(chǎn)方法。 零件圖如圖所示 件的工藝分析 000轉 /分，排量可達 40毫升 /轉，最大壓力 280公斤 /平方厘米，是高壓泵，屬緊密機械 。 泵殼與泵蓋 、 配油盤 、 3 個不同滾動軸承及安裝支座之間有很高的各種配合要求 。 此外 ，柱塞泵是重要的動力源，其殼體屬箱體類零件，有很多重要的加工表面，故本設計要 達到較高的制造技術與效益要求，類似工作對制造業(yè)工程技術人員是大量而常見，在機制專業(yè)畢業(yè)設計中有相當?shù)湫托?，有現(xiàn)實應用價值。 零件的材料為 鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓。但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。 由上面分析可知，可以先加工各面，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此泵體零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 第二章 確定毛坯、畫毛坯圖 定毛坯種類 零件材料為 考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構不是太復雜，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇金屬型鑄造毛坯。 2． 2確定鑄件加工余量及形狀 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，由參考文獻表可知其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型，為成批量生產(chǎn)，應注意此 向柱塞泵泵殼的工藝與工裝設計 零件內部孔需鑄出，還應為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。毛坯最大外形尺寸： 200× 200× 250 參考文獻 1 表 種鑄件的尺寸公差等級 ，加工余量等級 G 級，故取 10級， 級。 最終確定毛坯圖如下： 第三章 工藝規(guī)程設計 3． 1選擇定位基準 正確地選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內容，也是保證零件加工精度的關鍵。 定位基準分為精基準、粗基準和輔助基準。在最初加工工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工 的表面作為定位基準 (粗基準 )。在后續(xù)工序中，則使用已加工表面作為定位基準 (精基準 )。 在制定工藝規(guī)程時，總是先考慮選擇怎樣的精基準以保證達到精度要求并把各個表面加工出來，然后再考慮選擇合適的粗基準把精基準面加工出來。另外，為了使工件便于裝夾和易于獲得所需加工精 度，可在工件上某部位作一輔助基準，用以定位。應從零件的整個加工工藝過程的全局出發(fā)，在分析零件的結構特點、設計基準和技術要求的基礎上，根據(jù)粗、精基準的選擇原則，合理選擇定位基準。 ① “基準重合”原則 應盡量選用被加工表面的設計基準作為精基準，即“基準重合”的原則。這樣可以避免因基準不重合而引起的誤差。 ② “基準統(tǒng)一”原則 應選擇多個表面加工時都能使用的定 位基準作為精基準，即“基準統(tǒng)一”的原則。 這樣便于保證各加工表面間的相互位置精度，避免基準變換所產(chǎn)生的誤差，并簡化夾具的設計制造工作。 ③ “互為基準”原則 當兩個表面的相互位置精度及其自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可采用這兩個表面互為基準，反復多次進行精加工。 ④ “自為基準”原則 在某些要求加工余量盡量小而均勻的精加工工序中，應盡量選擇加工表 面本身作為定位基準。 此外，精基準的選擇還應便于工件的裝夾與加工，減少工件變形及簡化夾具結構。需要指出的是，上述四條選擇精基準的原則，有時是相互矛盾的。例如，保證了基準統(tǒng)一就不一定符合基準重合等等。在使用這些原則時，要具體情況具體分析，以保證主要技術要求為出發(fā)點，合理選用這些原則。 結合此零件的特點精基準采用內孔定位。 基準的選擇 ① 若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應選該表面為粗基準。 ② 在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件上每個表面都要加工，則應以加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可使這個表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件報廢。 ③ 在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件有的表面不需要加工時，則應以不加工表面中與加工表面的位置精度要求較高的表面為粗基準。若既需保證某重要表面加工余量均勻，又要求保證不加工表面與加工 表面的位置精度，則仍按本原則處理。 ④ 選作粗基準的表面，應盡可能平整和光潔，不能有飛邊、澆口、冒口及其他缺陷，以便定位準確，裝夾可靠。 ⑤ 粗基準在同一尺寸方向上通常只允許使用一次，否則定位誤差太大。但是，當毛坯是精密鑄件或精密鍛件，毛坯質量高，而工件加工精度要求又不高時，可以重復使用某一粗基準。 結合此十字頭零件的粗基準采用各表面定位。 3． 2制定工藝路線 根據(jù)零件的幾何形狀、 尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下 ,可以考慮采用各種機床配以專用夾具 ,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 工序號 工序內容 鑄造 時效 010 粗銑上表面，半精銑上表面 020 粗銑下表面，半精銑下表面 030 粗銑左側面，半精銑左側面 040 粗銑右側面，半精銑右側面 050 锪Φ 15孔 060 鉆Φ 4孔 070 鉆側面孔并攻 080 鉆側面孔并攻 090 攻 2100 鉆Φ 21孔 110 檢驗 120 入庫 擇加工設備及刀、夾、量具 ①機床的選擇 工序 1、 2、 3、 4采用 工序 5、 6、 7、 8、 9、 10采用 式鉆床及自動攻絲機 ②選擇夾具 該撥叉的生產(chǎn)綱領為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。 ③選擇刀具 在銑床上加工的各工序，采用硬質合金車刀即可保證加工質量。在锪孔 20? ，由于精度不高，可采用硬質合金鉸刀。鉆孔工序采用高速鋼麻花鉆。 ④選擇量具 加工的孔均采用極限量規(guī)。 ⑤其他 對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。 工工序設計 工序 8：鉆Φ 15的孔 工件材料為 度 200加工機床為 頭為Φ 15出雙錐和修磨橫刃。 確定鉆削用量 ①確定進給量 f 根據(jù)機械加工工藝手冊，表 28查出 0 . 4 7 ~ 0 . 5 7 /f m m r?表，查 式鉆床說明書，取 0 /f m m r? 。 根據(jù)參考文獻 [2]表 28頭強度所允許是進給量 ' 1 /f m m r? 。由于機床進給機構允許的軸向力m a x 15690由機床說明書查出），根據(jù)機械加工工藝手冊，表 28許的進給量 " 1 f m m r? 。 由于所選進給量 f 遠小于 'f 及 "f ，故所選 f 可用。 ②確定切削速度 v 、軸向力 F、轉矩 2]，表 28插入法得 1 7 / m ， 47325 1 T N M??表， 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。 根據(jù)參考文獻 [2]，由表 28， ，故 ' 1 7 / m i n 0 . 8 8 0 . 7 5 1 1 . 2 2 ( / m i n )v m m? ? ? ?表 ''01000 1 0 0 0 1 1 . 2 2 / m i n 2 8 5 . 7 / m i . 5v m m???? ? ??表查 床說明書， 取 275 / m 。實際切削速度為 0 1 2 . 5 2 7 5 / m i n 1 0 . 8 / m i 0 0 1 0 0 0dn m m ? ??? ? ?由機械加工工藝手冊，表 281 M F M ，故 4 7 3 2 1 . 0 6 5 0 1 6 ( )F N N? ? ? 5 1 . 6 9 1 . 0 6 5 4 . 8T N m N m? ? ? ? ? ③校驗機床功率 切削功率 '/)m M n n k? 表（ 機床有效功率 ' 4 . 5 0 . 8 1 3 . 6 5E E k W k W P?? ? ? ? ? 故選擇的鉆削用量可用。即 0 0 /f m m r? ， 270 / m ， 14 / 相應地 5016， m??， 切削工時 被切削層長度 l ： 刀具切入長度 1l ： 1 1 2 . 5( 1 ~ 2 ) 1 2 0 1 4 . 622c t g k c t g m m? ? ? ? ? ?刀具切出長度 2l ： ~12 ? 取 2 ? 走刀次 數(shù)為 1 機動時間21 6 . 5 4 . 6 3 0 . 2 0 7 m i 4 3 2 7 0?? ? ?? 工步輔助時間為： 銑 (1) 背吃刀量 由于此道工序中粗銑的加工余量為 1可以在一次加工完成，取 (2) 確定每齒的進給量 根據(jù)《機械切削工藝參數(shù)手冊》 4得每轉進給量 f=z,取f=r。 (3) 確定銑削速度 根據(jù)表 4刀壽命為 60據(jù)已知條件，查表 410m/于零件的形狀比較特殊，故需要對查表得來的切削速度進行修正。再查表 4得與加工材料有關的修正系數(shù)：速度修正系數(shù)為 毛坯性質和表面狀態(tài)有關的修正參數(shù)：速度修正參數(shù)為 加工性質有關的修正參數(shù)：速度修正參數(shù)為 過修正后的銑削速度： m ???? 計算出刀具轉速 f m 0 5 91 0 0 01 0 0 00n ????? ? mi n/4201 0 5 04.0 ??? 根據(jù)機床說明書取 n=1200r/f=420mm/時，實際的銑削速度 13m/轉的進給量f=r。 (4) 確定切削工時 由于此零件的輪廓形狀屬于不規(guī)則體，在進行計算銑刀的走刀長度來說有一定的困難，現(xiàn)在所采取的辦法是估算的方法?，F(xiàn)估算出來的走刀長度為 700以，可以確定出其工時為： m ?t 加工條件 Ⅰ 半精銑上表面 (1) 背吃刀量 由于此道工序中粗銑的加工余量為 可以在一次加工完成，取 (2) 確定每齒的進給量 根據(jù)《機械切削工藝參數(shù)手冊》 4得每轉進給量 f=z,取f=r。 (3) 確定銑削速度 根據(jù)表 4刀壽命為 60據(jù)已知條件，查表 40m/于零件的形狀比較特殊，故需要對查表得來的切削速度進行修正。再查表 4得與加工材料有關的修正系數(shù)：速度修正系數(shù)為 毛坯性質和表面狀態(tài)有關的修正參數(shù)：速度修正參數(shù)為 加工性質有關的修正參數(shù)：速度修正參數(shù)為 過修正后的銑削速度： m ???? 計算出刀具轉速 f mi n/4 7 09 5 55.0 ??? 根據(jù)機床說明書取 n=960r/f=470mm/時，實際的銑削速度 轉的進給量f=r。 (4) 確定切削工時 由于此零件的輪廓形狀屬于不規(guī)則體，在進行計算銑刀的走刀長度來說有一定的困難，現(xiàn)在所采取的辦法是估算的方法?，F(xiàn)估算出來的走刀長度為 700所以，可以確定出其工時為： m ?t Ⅱ 精銑上面 (1) 背吃刀量 由于此道工序中粗銑的加工余量為 1可以在一次加工完成，取 (2) 確定每齒的進給量 根據(jù)《機械切削工藝參數(shù)手冊》 4得每轉進給量 f=z,取f=r。 (3) 確定銑削速度 根據(jù)表 4刀壽命為 60據(jù)已知條件，查表 410m/由于零件的形狀比較特殊，故需要對查表得來的切削速度進行修正。再查表 4得與加工材料有關的修正系數(shù)：速度修正系數(shù)為 毛坯性質和表面狀態(tài)有關的修正參數(shù)：速度修正參數(shù)為 加工性質有關的修正參數(shù)：速度修正參數(shù)為 過修正后的銑削速度： m ???? 計算出刀具轉速 f m 0 5 91 0 0 01 0 0 00n ????? ? mi n/4201 0 5 04.0 ??? 根據(jù)機床說明書取 n=1200r/f=420mm/時，實際的銑 削速度 3m/轉的進給量f=r。 (4) 確定切削工時 由于此零件的輪廓形狀屬于不規(guī)則體，在進行計算銑刀的走刀長度來說有一定的困難，現(xiàn)在所采取的辦法是估算的方法。現(xiàn)估算出來的走刀長度為 700以，可以確定出其工時為： m ?t 鏜φ 130 孔 Ⅰ 粗鏜孔至φ 120邊余量 z=次鏜去全部余量， 進給量 f=r 根據(jù)有關手冊，確定鏜削的切削速度為 v=36m/ m 61 0 0 01 0 0 00n ????? ? 直接選取速度 n=960r/ 切削工時： m 0 10 ???? 精鏜孔至φ 130邊余量 z=次鏜去全部余量， 進給量 f=r 根據(jù)有關手冊，確定鏜削的切削速度為 v=40m/ m 0 6 01 0 0 01 0 0 00n ????? ? 直接選取轉速 n=1100r/削工時： m 0 0 10 ???? 鏜φ 65 孔 Ⅰ 粗鏜孔至φ 59邊余量 z=次鏜去全部余量， 進給量 f=r 根據(jù)有關手冊，確定鏜削的切削速度為 v=32m/m 21 0 0 01 0 0 00n ????? ? 直接選取轉速 n=1000 r/削工時： m 0 0 10 ???? 精鏜孔至φ 65邊余量 z=次鏜去全部余量， 進給量 f=r 根據(jù)有關手冊，確定鏜削的切削速度為 v=60m/ m 9 3 01 0 0 01 0 0 00n ????? ? 直接選取轉速 n=2000r/削工時： m 0 0 10 ???? 細鏜孔至φ 65于細鏜與精鏜孔共用一個鏜桿，利用加工中心同時對工件精、細鏜孔，故切削用量及工時均與精鏜相同 第四章 夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工此 件時，需要設計專用夾具。 一 機床夾具概述 1、機床夾具及組成 機床夾具設計原理 夾具定義：在機床上用以裝夾工件的一種裝置。 夾具組成： 1) 定位元件或裝置 2）夾緊元件或裝 置 3）刀具導向元件或裝置 4）夾具在機床上定位的元件 5）夾具體 6）其它元件或裝置 2、機床夾具的分類 按應用范圍分： 1）通用夾具 （三爪、四爪卡盤 虎鉗、回轉工作臺） 2）專用夾具（用于批量生產(chǎn)） 3）通用可調整夾具和成組夾具。（針對一組零件的某個工，由基礎部分和可調整部分組 成，元件可更換或調整） 4）組合夾具（用于單件小批） 由標準化的元件組合而成，具有以下特點： 靈活多變，萬能性強； 可大大縮短生產(chǎn)準備周期； 可減少專用夾具設計、制造的工作量，并可減少材料消耗； 用于單件、小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品試 制。 組合夾具的類型：槽系組合夾具（靠鍵和槽定位）和孔系組合夾具（通過孔與銷來實現(xiàn) 元件間的定位）。 5）隨行夾具（ ） 是一種移動式夾具。工件安裝在隨行夾具上，由運輸裝置把隨行夾具運送到各臺機床上， 并對隨行夾具進行定位和夾緊。 按機床工種分：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、自動機床夾具、 數(shù)控機床夾具等。 按其夾緊裝置的動力源分類：手動夾具、氣動夾具、液動夾具、電磁夾具、真空夾具。 3、機床夾具的功用 1）保證加工質量 2）提高生產(chǎn)率 3）擴大機床工藝范圍 4）減 輕工人勞動強度，保證生產(chǎn)安全。 二 工件在夾具上的定位 1、常用定位方法與定位元件 1） 工件以平面定位 未經(jīng)機械加工的平面定位（支承釘?） 已經(jīng)機械加工的平面定位（支承釘、支承板?） 平面定位的主要形式是支承定位 , 支承元件的結構形式有 : 固定支承：支承釘、支承板 主要支承 輔助支承 可調支承：支承點位置可調 自位支承： 可以隨工件定位基準的變化而自動調整，并與之相適 應，一般限制一自由度，具有 2 個以上支承點 輔助支承：定位后才參與支承，不起定位作用，增加剛度。 主要支承 ：能限制工件自由度。固定支承安裝：夾具體上承托支承頭的表面應凸起，以便把各個凸出面一次加工成一個平面夾具體采用通孔安裝固定支承平頭支承采用安裝后一次磨平的方法使支承釘定位平面在一個平面（等高性） 注意點： 平面定位時一般夾具面小于工件平面；支承板多用于精基準，為保證等高性，裝配后進行磨削； 自位支承常用于毛坯平面、斷續(xù)平面、階梯平面定位；輔助支承僅起增加剛度。 2）工件以孔定位 定心定位 :定位基準是孔的中心線，常用的定位元件是各種心軸和定位銷。 心軸（限制四個自由度） : 剛性心軸包括 :過盈配合心軸 (定心精度 高，裝卸困難 ) 、間隙配合心軸 (裝夾方便，有 誤差 ) 、錐度心軸 (定心精度較高，軸向位置 變化大 ) 。 除剛性心軸外，還有彈性心軸、液塑心軸、自動定心心軸等，同時定位和夾緊。 心軸一般具有很小的錐度 K，通常 K=1:5000～ 1:1000。對于磨床用的圓錐心軸，其錐度 可以更小，如 K＝ 1:10000～ 1:5000。采用圓錐心軸，孔、軸間的間隙得以消除，定心精度較 高，可達 定位銷 :包括短圓柱定位銷 (限制 2 個自由度 )、菱形銷 (限制 1 個自由度 )、圓錐銷 (限制 3 個自由 度 ) 。 3）工件以外圓柱面定位 工件以外圓柱面定位有兩種形式 ,一種是定心定位 ,一種是支承定位。 支承定位常用的定位元件是 V 形塊 ,其特點是 :1、 V 形塊的夾角一般為 60、 90、 120 度， 已標準化。 2、對中性好，可用于非完整外圓的表面定位。 3、長 v 形塊限制 4 個自由度。 4、 短 v 形塊限制 2 個自由度。 5、有活動和固定之分 4）工件以特殊表面定位（圓錐孔） 5）工件以一組基準定位 2、定位誤差計算 1）定位誤差定義 工序基準在工序尺寸方向上位置的最大變動量。（調整法） 2）定位 誤差產(chǎn)生的原因 基準不重合誤差 Δ 序基準和定位基準不重合引起的誤差。 基準位置誤差 Δ 批工件的定位基準在夾具 中位置的最大變動量（工件的定位基 面誤差，定位元件工作面誤差）。 注意： 1、定位誤差針對具體的工序尺寸，找工序基準、方向最重要。 2、定位誤差針對 調整法加工一批工件，試切法不存在。 3、定位誤差與切削過程無關。 3）如何計算定位誤差 1、幾何法； 2、微分法； 3、合成法 幾何法： a、畫出工件定位簡圖 b、找出工件變動兩個極限位置 c、找出工序基準 d、工 序基準在工序尺寸方向上的最大變 動量（Δ 微分法： a) L=L(2,? ,A,B,? ) L: 工序尺寸。 位尺寸，工序基準到定位基準間的尺寸。 A， B：固定尺寸，如 調刀尺寸、刀具尺寸 基準位置誤差計算 （ 1）工件的定位基準面誤差 （ 2）定位元件工作面誤差 放在一起考慮 1）工件以平面定位的基準面誤差主要是基準不重合誤差，對于精基準， 一般不考 慮基準位置誤差 2）工件以內孔定位（過盈配合） Δ 3）工件以內孔定位（彈性芯軸、自定心心軸等）Δ （ 3）工件以內孔定位（間隙 配合 ),按孔和芯軸（銷）接觸情況分： 1）任意邊接觸 定位誤差發(fā)生的方向為任意徑向方向 2）固定邊接觸 定位誤差發(fā)生方向為孔 /銷中心線方向 三 工件在夾具中的夾緊 1、對夾緊裝置的要求 夾緊裝置組成： 力源裝置：用于產(chǎn)生夾緊力 (液壓、氣動? .) 中間傳力機構：將力傳給夾緊元件 (杠桿、楔塊、拉桿? .) 夾緊元件：最終執(zhí)行元件 對夾緊裝置基本要求： 1）在夾緊過程中應能保持工件定位時所獲得的正確位置。（夾得穩(wěn)） 2）夾緊應可靠和適當 自鎖，避免松動或振動；避免變形和表面損傷。 （夾得牢） 3）夾緊裝置應操作方便 、省力、安全。（夾得快） 4）夾緊裝置的自動化與標準化 關鍵問題：如何合理確定夾緊力的三要素 2、夾緊力的確定 三要素：大小、方向、作用點 夾緊力方向的選擇原則 l）夾緊力的作用方向應使定位基面與定位元件緊密接觸，保證準確定位。 一般要求主 要夾緊力應垂直指向主要定位面。 2）夾緊力方向作用于工件剛度最大的方向，以減小工件變形。 3）夾緊力的作用方向應盡可能與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力。 夾緊力作用點的選擇原則： 確定與工件接觸點的位置和數(shù)目 l）夾緊力作用點應正對支承元件或位于支承元件所形 成的支承面內，避免產(chǎn)生翻轉或 回轉力矩。 2）夾緊力作用點應處在工件剛性較好的部位，以減小工件的夾緊變形。 3）夾緊力作用點應盡可能靠近被加工表面，以減小切削力對工件造成的翻轉力矩。 夾緊力大小的估算 夾緊力不足：產(chǎn)生位移，并容易引起振動； 夾緊力過大：工件或夾具變形或表面損傷。 將工件視為分離體，分析作用其上各種力；再根據(jù)力系平衡條件計算。 夾緊力不精確： ①切削力大小的估算本身就是很粗略的； ②摩擦系數(shù)的取值也是近似的。 夾緊力精確 夾緊誤差 :工件在夾緊過程中 ,由 于彈性變形、接觸變形而造成工序基準的位移。 螺旋夾緊機構特點：結構簡單、易于操作、增力比大、自鎖性能好（螺紋升角遠小于摩 擦角）、動作較慢 （ 3）偏心夾緊機構 是一種動作快速的夾緊機構，靠偏心輪回轉時回轉半徑變大而產(chǎn)生夾緊作用?？梢暈橐? 楔角變化的斜楔。 基本元件：偏心輪 可視為一楔角變化的斜楔 偏心夾緊的特點：結構簡單，操作方便，動作迅速。缺點是：自鎖性能較差，增力比較小， 夾緊行程小，夾緊力不大。一般常用于切削平穩(wěn)且切削力不大的場合。 （ 4）鉸鏈夾緊機構 鉸鏈夾緊機構主要特點：動作迅速、增力比大、易于改 變力的作用方向、自鎖性能差，多用 于機動夾緊機構中 （ 5）定心夾緊機構 同時實現(xiàn)對工件定心定位和夾緊，分為兩大類： 以等速移動原理工作的定心夾緊機構 以均勻彈性變形原理工作的定心夾緊機構 （ 6）聯(lián)動夾緊機構 一處施力，可同時在幾處對一個工件上的幾個點或對多個工件同時進行夾緊。 減少工件裝夾時間，簡化結構，一般設計成浮動環(huán)節(jié)。 一般應設計浮動環(huán)節(jié) ,獲得均勻一致的夾緊力。 4、夾緊機構的動力裝置 氣動、液壓、電磁、電動、真空等裝置，使用最廣泛的是氣動與液壓動力裝置。 （ 1） 氣動夾緊裝置 氣動夾緊裝置的工作介質 是壓縮空氣。 氣動傳動系統(tǒng)中的氣壓傳動裝置是氣缸，常用的氣缸有兩種形式，既活塞式氣缸和薄膜式氣 缸。 （ 2） 液壓夾緊裝置 液壓夾緊裝置利用壓力油為夾緊動力。與氣動夾緊裝置相比 ,液壓夾緊裝置有以下優(yōu)點 : 工作壓力大 ,傳動力大 ,可采用直接夾緊方式 ,結構尺寸小 油液不可壓縮 ,故夾緊剛性大 ,工作平穩(wěn) ,可靠 噪聲小 (3)氣、液增壓夾緊裝置 氣、液增壓夾緊裝置以壓縮空氣為動力源 ,通過壓力油來傳力和增力。它集合了氣動和液壓 傳動兩者的優(yōu)點 ,可獲得很大的傳動力而結構尺寸又較小 四 各類機床夾具 1、鉆床夾具 (鉆模） 1）鉆模類型 :固定式鉆模、回轉式鉆模、翻轉式鉆模、蓋板式鉆模、滑柱式鉆模 固定式鉆模 :加工中鉆模相對于工件的位置保持不變。 回轉式鉆模：具有分度裝置 翻轉式鉆模 :可翻轉，在多個方向上鉆孔 ,適用重量比較輕的中小件。 蓋板式鉆模：沒有夾具體。結構簡單，多用于加工大型工件上的小孔。 滑柱式鉆模：是一種具有升降模板的通用可調整鉆模 ,適用孔垂直度和孔心距要求不高 的中小型工件。 手動滑柱式鉆模結構：由鉆模板、滑柱、夾具體、傳動和鎖緊機構組成，這些結構已標 準化并形成系列。 2）鉆模設計要點 （ 1）鉆套 : 鉆套是引導刀具 的元件，用以保證孔的加工位置，并防止加工過程中刀具的偏斜。 鉆套分類 固定鉆套：直接壓入，位置精度高 可換鉆套：可換（大批量） 快換鉆套：可換（多工步） 特殊鉆套：斜面 鉆套孔基本尺寸：刀具最大極限尺寸。 鉆套孔與刀具配合：基軸制。 鉆套高度：較大 擦較大 過小 般： H=(1~2.5)d 鉆套與工件距離： h=(.7)d(鑄鐵 ) ， h=(.5)d(鋼 ) ， h=(0~0.2)d(斜面上鉆孔 ) ， h=0(位 置精度要求較高時 ) (2)鉆模板（用于 安裝鉆套） 鉆模板與夾具體的聯(lián)接方式 :固定式、鉸鏈式、分離式、懸掛式。 固定式鉆模板：鉆模板直接固定在夾具體上，結構簡單，精度較高。 鉸鏈式鉆模板：鉆模板通過鉸鏈與夾具體相聯(lián)接。鉸鏈處存在間隙，因而精度不高。工件裝 卸方便。 分離式鉆模板：鉆模板可拆卸，方便工件裝卸 . 懸掛式鉆模板：懸掛在主軸上，隨主軸一起靠近或離開工件。它與夾具體的相對位置由滑柱 來保證。多與組合機床的多軸頭聯(lián)用。 （ 3）夾具體 一般不設定位或導向裝置，可直接利用鉆套找正并用壓板壓緊（或在夾具體上設置耳座用螺 栓壓緊）。 2、鏜床夾具 :(與鉆床夾具相似 ) 1)鏜模布置形式 單面前導向：鏜桿與主軸剛性連接 單面后導向：通孔 (<60盲孔，鏜桿與主軸剛性連接 雙面前后導向：鏜桿與主軸浮動連接，鏜孔精度由夾具（鏜模保證，不受機床精度影響）， 裝卸方便，大批量生產(chǎn)中 2)鏜套類型 鏜套用于引導鏜桿。根據(jù)其在加工中是否運動可分為固定式鏜套和回轉式鏜套兩類。 3）鏜模支架與夾具體 鏜模支架不允許安裝夾緊機構或承受夾緊力 3、銑床夾具 銑床夾具的類型：直線進給式、圓周進給式、仿形進給式。 2）銑床設計要點：夾具總體結構、對刀裝置、夾具體 （ 1）夾具 總體結構 夾具的受力元件要有足夠的強度和剛度； 夾緊力應足夠大； 要求有較好的自鎖性能 ; 多件加工，聯(lián)動夾緊。 銑削加工的切削力較大，又是斷續(xù)切削， 加工中易引起振動。 （ 2）對刀裝置 主要由對刀塊和塞尺構成 ,用以確定夾具與刀具的相對位置。常用的對刀塊有： 高度對刀塊：加工平面時對刀 直角對刀塊：加工鍵槽或臺階面時對刀 成形對刀塊：加工成形表面時對刀 塞尺用于檢查刀具與對刀塊之間的間隙，以避免刀具與對刀塊直接接觸。 （ 3）夾具體 銑床夾具的夾具體要承受較大的切削力，因此要有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定 性。 銑床夾具通常通過定位鍵與銑床工作臺 T 形槽的配合來實現(xiàn)夾具在機床上的定位。 4、車床夾具 車床夾具主要用于加工零件的內外圓柱面、圓錐面、回轉成形面、螺紋及端平面等。 （ 1）車床夾具的類型 花盤式車床夾具（孔定位） 心軸類車床夾具（外圓定位） 卡盤類車床夾具（加工殼體、支座類零件） 角鐵式車床夾具 2）車床夾具設計要點 車床夾具總體結構、夾具與機床主軸的聯(lián)接 （ 1）車床夾具總體結構 結構要緊湊，尺寸小、輕，重心 通過軸線 ; 夾緊力足夠 ,自鎖； 應有平衡措施，消除回轉引起的振動； 避免尖角、突出，加 防護罩； 與主軸聯(lián)接要可靠。 （ 2）夾具與機床主軸的聯(lián)接 車床夾具與機床主軸的聯(lián)接方式取決于機床主軸軸端的結構以及夾具精度和夾具體積。常見 的聯(lián)接方式有： 長錐柄 +主軸錐孔：定位精度高，但剛性較差，用于小型車床和懸伸長度較短夾具。 端面和圓孔 +主軸軸頸：定位精度不很高 短錐面 +主軸錐孔：定心精度高，剛性較好。 夾具通過過渡盤和主軸聯(lián)接，優(yōu)點： 有利于提高聯(lián)接精度 (過渡轉盤與夾具配合表面可在機床主軸上精加工 ) 改善了夾具的制造工藝性 有利于夾具標準化 五、成組夾具、組合夾具與隨行 夾具 1、成組夾具 1）成組夾具的概念與特點 概念：成組夾具是針對一組零件的某個工序而專門設計的夾具 . 2）成組夾具的結構特點 成組夾具由基礎部分和可調整部分組成。 基礎部分：固定不變，通常包括夾具體、夾緊傳動裝置和操作機構等。 可調整部分：通常包括定位元件、夾緊元件和刀具引導元件等。 3）成組夾具的調整方式 更換式，調節(jié)式，綜合式，組合式 （ 1）更換式 更換組內不同零件的定位、夾緊、對刀或導向元件。 優(yōu)點：適用范圍廣、使用方便可靠，且易于獲得較高的精度。 缺點：所需更換元件數(shù)量較多，夾具制造費用增加，并給 保管工作帶來不便。 （ 2）調節(jié)式 調節(jié)可調元件位置的方法來實現(xiàn)組內不同零件的裝夾和導向。 優(yōu)點：采用調節(jié)方法所需元件數(shù)量少，制造成本低。 缺點：需花費一定時間，且夾具精度受調整精度的影響。 調節(jié)法多用于加工精度要求不高和切削力較小的場合。 （ 3）綜合式 在實際中應用較多的是上述兩種方法的綜合，即在同一套成組夾具中，即采用更換元件的 方法，又采用調節(jié)的方法。 （ 4）組合式 將一組零件的有關定位或導向元件同時組合在一個夾具體上，以適應不同零件加工的需 要。 組合式成組夾具：避免了元件的更換與調節(jié)，節(jié)省了夾具調整 時間。 通常只適用于零件組內零件種數(shù)較少而數(shù)量又較大的情況。 4）成組夾具設計 針對一組零件設計，注意可換件、可調件及相應的調整機構的設計。 2、組合夾具 (由標準化的元件組合而成 ) 1）組合夾具的特點 靈活多變，萬能性強。 可大大縮短生產(chǎn)準備周期。 可減少專用夾具設計、制造的工作量，并可減少材料消耗。 用于單件、小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品試制。 與專用夾具相比不足處：體積較大，顯得笨重；儲備一定亮的夾具元件，一次性投資較大。 2）組合夾具的類型 由槽系組合夾具和孔系組合夾具組成。槽系組合夾具元件間靠鍵和槽（鍵槽和 T 形槽）定 位；孔系組合夾具則通過孔與銷來實現(xiàn)元件間的定位。 3）組合夾具的組裝 一般過程如下： 4）組合夾具的精度與剛度 經(jīng)過精心的組裝與調整，組合夾具的組裝精度完全可以達到專用夾具所能達到的精度。 大量實驗表明：目前組合夾具的剛度主要取決于組合夾具元件本身的剛度，而與所用元件的 數(shù)量關系不大。 3、隨行夾具 隨行夾具：一種移動式夾具。工件安裝在隨行夾具上，由運輸裝置把隨行夾具運送到各臺機 床上，并由機床 對隨行夾具進行定位和夾緊。 1）工件在隨行夾具上的安裝 定位：與一般夾具同。夾緊：考慮運輸、提升、翻轉、排屑和清洗中由振動引起的松動。能 夠自鎖。沒有手柄、杠桿等伸出的手動操作元件。采用機動扳手操作。 2）隨行夾具的運輸及其在機床夾具上的安裝 大都采用一面兩銷定位方式 （ l）基準統(tǒng)一 （ 2）敞開性好 （ 3）可防止切屑落入 六、機床夾具設計步驟與方法 1、專用夾具設計的基本要求 l）保證工件的加工精度 定位方案、夾緊方案、刀具導向方式，誤差分析。 2）提高生產(chǎn)率，降低成本 應盡量采用各種快速、高效結構，如多件 夾緊、聯(lián)動夾緊等；盡量使夾具結構簡單、容 易制造、以降低夾具制造成本。 3）操作方便，工作安全，能減輕工人勞動強度 采用氣動、液壓等夾緊裝置；夾具操作位置應符合操作工人的習慣，必要時應有安全 保護裝置。 4）便于排屑 排屑積集在夾具中，會影響正確的定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形， 影響加工質量；切屑的清掃又會增加輔助時間，降低工作效率。切屑積集嚴重時，還會損傷 刀具或造成工傷事故。 5）有良好的結構工藝性 應便于制造、檢驗、裝配、調整、維修等。 2、一般步驟 1）研究原始資料 ,明確設計要求 熟悉零件圖和裝配圖、零件的工藝規(guī)程，充分了解本工序的加工內容、技術要求等；收集 有關機床、刀具、夾具等方面的資料。 2）確定夾具方案，繪制夾具結構草圖 （ 1）根據(jù)定位基準和六點定位原理，確定工件的定位方法并選擇相應的定位元件； （ 2）確定引導裝置或對刀裝置； （ 3）確定工件的夾緊方法，設計夾緊機構； （ 4）確定其它元件或裝置的結構形式 （ 5）確定夾具體結構形式 （ 6）確定夾具總體輪廓。 3）繪制夾具總圖，標注有關尺寸及技術要求 （ 1）確定視圖關系，應盡可能少。主視圖應取操作者實際工作位置； （ 2）比例盡量 取 1:1，有利于審圖； （ 3）用雙點劃線畫工序圖； （ 4）依次畫定位元件、對刀元件、夾緊元件、其他元件、夾具體； （ 5）標上尺寸、技術要求。 4）繪制零件圖 對夾具總圖中的非標準件均應繪制零件圖，零件圖視圖的選擇應盡可能與零件在總圖上的 工作位置相一致。 3、幾個重要問題 1）夾具設計的經(jīng)濟性分析 除了從保證加工質量的角度考慮外，還應作經(jīng)濟性分析，以確保所設計的夾具在經(jīng)濟上合 理。 2）成組設計思想的采用 3）夾具總圖上尺寸及技術條件的標注 具體講，夾具總圖上應標注以下內容： 夾具外形輪廓尺寸 與夾具定位 元件、導向元件及夾具安裝基準面有關的配合尺寸、位置尺寸及公差 夾具定位元件與工件的配合尺寸 夾具導向元件與刀具的配合尺寸 夾具與機床的聯(lián)接尺寸及配合 其他重要尺寸 4)夾具結構工藝性分析 在分析夾具工藝性時 ,應重點考慮以下問題 : 夾具零件的結構工藝性 夾具最終精度保證方法 夾具的測量與檢驗 5)夾具的精度分析 影響被加工零件位置精度的誤差因素主要有三個方面 : 定位誤差 夾具制造與裝夾誤差 加工過程誤差 夾具設計 本夾具主要用來粗、精銑 工序夾 具工序靠前在本道工序加工時，還是應考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經(jīng)過與指導老師的協(xié)商，決定設計第五道工序 —— 銑夾具所用的機床為數(shù)控加工中心，刀具為高速鋼鏜刀，對 鏜兩工步。 ①定位基準的選擇 在進行銑加工工序時，采用 時側面支承塊可限制二個自由度，到此完成定位基準選擇。 ②銑削力與夾緊力計算 本步加工可按銑削估算夾 緊力。實際效果可以保證可靠的夾緊。 軸向力 0 ??????扭矩 ??????? ? 04 1 算時可忽略。 卡緊力為 f ? ?取系數(shù) 2=4=實際卡緊力為 F’ =2*4*F=用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節(jié)卡緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力