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哈爾濱理工大學(xué)
機(jī)械制造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)題目：制定泵體的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆2-G3/8孔的鉆床夾具
設(shè)計(jì)要求： 1、中批生產(chǎn)；
2、選用通用設(shè)備；
設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、繪制加工工件圖；
2、制訂零件的加工工藝過(guò)程，填寫(xiě)工藝過(guò)程卡和工
序卡各一張；
3、設(shè)計(jì)指定的工序夾具，繪制全套夾具圖紙，要求
用計(jì)算機(jī)繪圖；
4、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，按照畢業(yè)論文的格式寫(xiě)，
要求打印文稿。
5、交電子文稿
班 級(jí)： 機(jī)械07-5班
學(xué) 號(hào)： 0701010529
學(xué) 生： 高 原
指導(dǎo)教師： 敖 曉 春
系 主 任：
2010年9月20日
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)題目：制定泵體的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆2-G3/8孔的鉆床夾具
設(shè) 計(jì) 者 ：高 原
指導(dǎo)教師 ：敖 曉 春
哈爾濱理工大學(xué)
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)教研室
目 錄
序言 …………………………………………………………..1
零件的分析 …………………………………………………2
零件的作用 …………………………………………2
零件的工藝分析 ………………………………………3
工藝規(guī)程設(shè) .. ………………………………………………...4
確定毛坯的制造形式 …………………………………4
基準(zhǔn)面的選擇 ………………………………………4
制定工藝路線 ………………………………………4
機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ………5
確定切削用量及基本工時(shí) …………………………7
夾具設(shè)計(jì) ……………………………………………………..9
問(wèn)題提出 ……………………………………………9
夾具設(shè)計(jì) ……………………………………………9
定位誤差分析 ……….……………………………...11
夾緊設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明………………………..11
參考文獻(xiàn) ..…………………………………………………..12
機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)
序 言
機(jī)械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對(duì)于我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，它關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的方方面面。近年來(lái)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展，數(shù)字化，自動(dòng)化水平日益提高。同時(shí)由于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進(jìn)，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。
機(jī)械制造過(guò)程及檢測(cè)，檢驗(yàn)中，都要使用大量的夾具。為了達(dá)到提勞動(dòng)效率，提高加工精度，減少?gòu)U品，擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動(dòng)條件，如何設(shè)計(jì)好夾具則成了機(jī)械制造的一項(xiàng)重要任務(wù)。
機(jī)床夾具是夾具中的一種，將其固定到機(jī)床上，可以使被加工件對(duì)刀具與機(jī)床保持正確的相對(duì)位置，并克服切削力的影響。使加工順利進(jìn)行。機(jī)床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。
夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)：
夾具的設(shè)計(jì)周期較短，一般不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算。
專用夾具的設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品零件有很強(qiáng)的針對(duì)性。
“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計(jì)工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來(lái)保證。
夾緊裝置的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計(jì)一個(gè)好的夾具可以減少?gòu)U品率。
因此，夾具設(shè)計(jì)要保證以下幾個(gè)條件：
1.夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。
2.保證工件的精度。
3.保證使用方便與安全。
4.正確處理作用力的平衡問(wèn)題。
5.注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機(jī)床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。
在機(jī)械制造中，為了適應(yīng)新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求。因此,具設(shè)計(jì)過(guò)程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢(shì)：
1.發(fā)展通用夾具的新品種
由于機(jī)械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。
廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
2.發(fā)展調(diào)整式夾具
3.推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。
4.加強(qiáng)專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。
5.大力推廣和使用機(jī)械化及自動(dòng)化夾具。
6.采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來(lái)設(shè)計(jì)和制造夾具。
本設(shè)計(jì)屬于工藝夾具設(shè)計(jì)范圍，機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)在零件的加工制造過(guò)程中有著重要的作用。工藝性的好壞，直接影響著零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成本，在設(shè)計(jì)中為了適應(yīng)中批批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設(shè)計(jì)中所采用的零件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費(fèi)用。
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，他在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)。
一、零件的分析
（一）零件的作用：
題目所給的零件是齒輪泵泵體。它作為齒輪泵主體，主要作用是：作為齒輪的支撐件，連接吸油和壓油管路，并形成密封腔，其形狀及加工精度直接影響齒輪泵的工作性能。
（二）零件的工藝分析：
本零件可從零件圖中可知,它有四組加工面,而有位置要求,還有四組孔,也有位置和精度要求。
1、零件上端面，它是毛坯鑄造出來(lái)之后等待加工的第一個(gè)面，此面將 作為初基準(zhǔn)，表面粗糙度為12.5。根據(jù)表面粗糙度要求我們僅采取粗銑的加工方式，即節(jié)省時(shí)間又能達(dá)到技術(shù)要求。
2、零件頂面孔，它是以上端面為基準(zhǔn)而加工的，它起固定連接齒輪泵體的作用，并作為后續(xù)孔加工的定位基準(zhǔn)。由于對(duì)其沒(méi)有形位誤差與尺寸誤差要求，故僅對(duì)其采取鉆削加工。
3、零件前后兩面，它是以上端面為基準(zhǔn)而加工的，其作用是用于固定泵蓋，以形成密封，并為后續(xù)孔的加工作為定位基準(zhǔn)。表面粗糙度要求為1.6，兩面之間與基準(zhǔn)面之間有形位誤差要求：兩面平行度為0.05，與基準(zhǔn)面垂直度0.04。我們采取粗銑，半精銑，精銑的加工路線，以達(dá)到要求。
4、零件兩側(cè)面，它是以上端面為基準(zhǔn)加工，由于對(duì)其沒(méi)有形位誤差與尺寸誤差要求，故僅對(duì)其采取粗銑加工。
5、 零件兩側(cè)面管螺紋G3/8，考慮到工藝要求我們采取鉆、攻絲兩步工序。
6、 零件齒輪腔，由加工工藝要求，采用車削加工，為達(dá)到其精度要求，采取粗車，半精車，精車的加工路線。
7、零件齒輪腔內(nèi)兩側(cè)面，在已車削齒輪腔內(nèi)圓的基礎(chǔ)上，采取粗銑加工，即能達(dá)到加工要求。
8、零件前后兩面螺紋孔，它是以前后兩面為基準(zhǔn)而加工的，其作用是用于固定泵蓋，以形成密封，其尺寸及精度要求為M6-7H, 考慮到工藝要求我們采取鉆、攻絲兩步工序。
9、零件前后兩面定位孔，它是以前后兩面為基準(zhǔn)而加工的，其作用是用于定位泵蓋，考慮到工藝要求配合泵蓋我們采取鉆削工序。
由以上工藝過(guò)成的完成，本零件也按要求加工完成。
二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
（一）確定毛坯的制造形式。
由零件要求可知，零件的材料為HT200，考慮到本零件在具體工作的受力情況，我們選擇砂型鑄造，足以滿足要求，又因?yàn)榱慵侵信可a(chǎn)，所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。
（二）基準(zhǔn)面的選擇
基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要過(guò)程之一?；娴倪x擇正確與否，可以是加工質(zhì)量的到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過(guò)程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報(bào)廢，使用無(wú)法進(jìn)行，難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。
粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)于泵體來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，對(duì)于一般零件而言，應(yīng)以初加工的表面為粗基準(zhǔn)，本零件正好符合要求，對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)考慮到基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，本題目我們以2-G3/8的孔為精基準(zhǔn)，基本滿足要求。
（三）制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定成批生產(chǎn)的情況下，我們盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)效率。除此之外，我們還應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)效益，以便使成本盡量下降。
工藝路線方案：
工序I、 粗銑85端面；
工序 II、 鉆2－孔；
工序 III、 粗銑，半精銑，精銑95端面；
工序 IV、 粗銑25端面；
工序 V、 粗車，半精車，精車內(nèi)圓；
工序VI、 粗銑32端面；
工序VII、 鉆孔，攻螺紋2－G3/8；
工序VIII、鉆孔，攻螺紋6－M6；
工序 IX、 去毛刺；
工序X 終檢。
考慮零件在同一個(gè)工序下需要完成不同精度的加工，為滿足機(jī)床精度在已調(diào)定的情況下，盡量提高生產(chǎn)效率的要求，現(xiàn)在將其中的一部分工序分解為多步工序，確定工藝路線如下：
工序I、 粗銑85端面；
工序II、 鉆2－孔；
工序III、 粗銑95端面；
工序IV、 半精銑95端面；
工序V、 精銑95端面；
工序VI、 粗銑25端面；
工序 VII、 粗車內(nèi)圓；
工序VIII、 半精車內(nèi)圓；
工序IX、 精車內(nèi)圓；
工序X、 粗銑32端面；
工序XI、 鉆孔，攻螺紋2－G3/8；
工序XII、 鉆孔，攻螺紋6－M6；
工序XIII、 配做2－孔；
工序XIV、 去毛刺；
工序XV、 終檢。
比較前后兩種方案，前一種工序較少，但是工序不集中，需要浪費(fèi)一部分時(shí)間去調(diào)節(jié)機(jī)床加工條件；后一種方案相對(duì)于前一種方案來(lái)說(shuō)工序較集中，對(duì)于中批量生產(chǎn)基本能滿足要求。故最終確定后一種改進(jìn)方案。
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“泵體”零件的材料為HT200，硬度HB170—241，生產(chǎn)類型為成批量生產(chǎn)，采用砂型鑄造，13級(jí)精度以下。（批量生產(chǎn)）
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別對(duì)個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸確定如下：
1．零件端面：
此面是粗基準(zhǔn)，是最先加工的表面，由《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-92及公式（6-16）計(jì)算底面加工余量。
e=C
式中 e ——余量值；
——鑄件的最大尺寸；
A ——加工表面最大尺寸；
C ——系數(shù)
e=0.55×=2.5mm
滿足《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-93的要求。
2. 頂面.30—80面：
因?yàn)楸砻娲植诙纫蟾?，根?jù)零件圖中可以看出加工余量為 e=3mm
滿足《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-93的要求。
3、中間孔
毛坯為實(shí)心，不沖出孔，孔精度為IT7—IT8之間，根據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》確定尺寸和余量。
鉆孔：φ20
擴(kuò)孔：φ22 e=2mm
4、φ25 花鍵孔
以φ22孔為基準(zhǔn)拉孔 e=3mm
5. 銑18mm槽
毛坯為實(shí)心，不沖出孔，根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》查知e=18mm
6、M8螺紋孔
毛坯為實(shí)心，不沖出孔，根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》查知M8底孔為6.7為零件滿足要求確定尺寸余量如下。
鉆M8底孔φ6.7；
攻絲M8； e= 1.3mm
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（五）.確定切削用量及基本工時(shí)
鉆孔2－G3/8
1. 加工條件
加工材料：HT200，HB170~240，鑄造
加工要求：2－G3/8=9.525，保證尺寸
機(jī)床：Z3035型 搖臂鉆床 刀具：高速鋼鉆頭
2. 計(jì)算切削用量
( 1 ) 鉆孔2-G3//8mm，其加工尺寸為
（2） 進(jìn)給量f
根據(jù)《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》，取f＝0.25mm/r，
取鉆削速度
（3） 計(jì)算鉆床主軸轉(zhuǎn)速：
取
4）機(jī)床實(shí)際切削速度
5）切削工時(shí)
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取
其中——工件長(zhǎng)度（mm）；
——切入長(zhǎng)度（mm）；
——切出長(zhǎng)度（mm）。
三、夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
設(shè)計(jì)工序——鉆2-G3/8孔的卡具。本卡具將用于Z3035型搖臂鉆床。刀具為高速鋼直柄麻花鉆，對(duì)工件的兩個(gè)孔在同一種加工條件下完成鉆孔加工。
（一）問(wèn)題的提出：
利用本夾具主要是用來(lái)鉆8.5孔。這兩個(gè)孔對(duì)工件有一定的位置尺寸要求，并且自身還有精度要求。因此，在本道工序加工時(shí)，不僅要考慮工件自身的定位卡緊問(wèn)題，而且還要考慮如何在同種加工條件下完成對(duì)兩個(gè)同軸孔的加工。
（二） 卡具設(shè)計(jì)
（1）根據(jù)定位基準(zhǔn)的選擇原則，采用圓孔面擋塊，面上的銷定位，螺母以及快換墊圈主要是用來(lái)作為夾緊裝置。
（2）切削力和卡緊力計(jì)算
本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。
修正系數(shù)查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 KF== (=1.062
軸向力
扭矩
由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略。
卡緊力為
則實(shí)際卡緊力為 F’=·· sin
=[(4.57×10-6)／86]×(2.8／0.22)×sin45。=8.2N
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。
（三） 定位誤差分析
本工序采用兩側(cè)面夾緊，使用一面兩孔定位，工件始終靠近銷孔的面，而工件自重會(huì)始終靠近底面，當(dāng)然工件有一定的誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
T形槽寬為 S=14mm
T形槽所選用的螺栓為M12，長(zhǎng)L=80mm
（四）夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞 動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。盡管采用機(jī)動(dòng)夾緊能提高夾緊速度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，但是題目中要求設(shè)計(jì)的夾具使用手動(dòng)夾緊，并且進(jìn)行鉆削加工時(shí)的縱向力大，故此我就想到了使用一面兩孔定位機(jī)構(gòu)，這樣還可以使得制造夾具的制造工藝簡(jiǎn)單省事。由于選擇的定位基準(zhǔn)為零件的端面和精加工后的工藝孔，所以可以使用一面兩孔配合定位。
此外，由于本零件是中批生產(chǎn)，隨著加工零件個(gè)數(shù)的增加，夾具磨損也將增大，這將導(dǎo)致零件加工誤差的增大，廢品率升高，間接地增加了生產(chǎn)成本。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在設(shè)計(jì)時(shí)，采用銷孔的第二個(gè)孔為菱形孔機(jī)構(gòu)可以防止這個(gè)問(wèn)題，延長(zhǎng)了夾具的使用壽命。
參考文獻(xiàn)
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文獻(xiàn)【3】《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 哈爾濱理工大學(xué) 潘承怡等編
文獻(xiàn)【4】《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
文獻(xiàn)【5】《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 王紹俊主編
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