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1、哈爾濱理工大學(xué) 目 錄 一 機械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書 2 （一）設(shè)計題目 2 （二）設(shè)計要求 2 （三）設(shè)計時間 2 （四）設(shè)計內(nèi)容 2 二 序 言 3 三 零 件 的 分 析 5 （一）零件的作用 5 （二）零件的工藝分析 5 四 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 6 （一）確定毛坯的制造形式 6 （二）基面的選擇 6 （三）制定工藝路線 7 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 （五）確定切削用量及基本工時 12 五 夾 具 設(shè) 計 14 （一）問題的提出 14 （二

2、） 卡具設(shè)計 14 （三） 定位誤差分析 15 （四）夾具設(shè)計及操作的簡要說明 15 六 總 結(jié) 16 七 參 考 文 獻(xiàn) 17 一 機械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書 （一）設(shè)計題目 設(shè)計“齒輪泵前蓋”的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（鉆6ΦM8孔）。 （二）設(shè)計要求 中批量生產(chǎn)，手動夾緊，通用工藝裝備 （三）設(shè)計時間 2008年6月16日——2008年6月27日 （四）設(shè)計內(nèi)容 1．熟悉零件圖 2．繪制零件圖 （1張） 3．繪制毛坯圖 （1張） 4．編寫工藝工程卡片和工序卡片（本工序，各1張） 5．繪制夾具總裝圖 （1張） 6．繪制夾具零件圖 7

3、．說明書一份 （兩萬字，電子稿） 班 級： 機電05-4班 09號 學(xué) 生： 孫磊 指導(dǎo)教師： 王 彤 系 主 任： 二 序 言 機械制造過程及檢測，檢驗中，都要使用大量的夾具。為了達(dá)到提勞動效率，提高加工精度，減少廢品，擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞動條件，如何設(shè)計好夾具則成了機械制造的一項重要任務(wù)。 機床夾具是夾具中的一種，將其固定到機床上，可以使被加工件對刀具與機床保持正確的相對位置，并克服切削力的影響。使加工順利進(jìn)行。機床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。 夾具設(shè)計中的特點： 1． 夾具的設(shè)計周期較短，一般不用進(jìn)行強度和剛

4、度的計算。 2． 專用夾具的設(shè)計對產(chǎn)品零件有很強的針對性。 3． “確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。 4． 夾緊裝置的設(shè)計對整個夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計一個好的夾具可以減少廢品率。 因此，夾具設(shè)計要保證以下幾個條件： 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。注意夾具與機床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。 6．在機械制造中，為了適應(yīng)新產(chǎn)品

5、的不斷發(fā)展要求。因此,夾具計過程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢： （1） 發(fā)展通用夾具的新品種 A．由于機械產(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。 B．廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時間，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） 加強專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。 （5） 大力推廣和使用機械化及自動化夾具。 （6） 采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來設(shè)計和制造夾具。 本設(shè)計屬于工藝夾具設(shè)計范圍，機械加工工藝設(shè)計在零件的加工制造過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)計中為了適應(yīng)中批批量的生產(chǎn)

6、情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設(shè)計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)費用。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望在設(shè)計中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后從事的職業(yè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于個人能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，希望各位老師給予指教。 三 零 件 的 分 析 （一）零件的作用 題目所給定的零件是機械密封裝置傳動套，它的主要作用是傳遞扭矩。利用端部的兩個小凸臺與另一個傳動套的兩個小凹槽相互嚙合來傳遞扭矩。有零件圖所給出的精度要求可以看出，它也起到一定的密封作用。 （二）零件

7、的工藝分析 從齒輪泵前蓋這個零件所給零件圖可以看出，其主要有兩組加工表面，且它們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)將這兩組表面分述如下： 1、以小端面為加工表面 這一組加工表面包括：6個直徑為Φ8mm的螺栓孔，尺寸為Φ24mm的進(jìn)出油腔，尺寸為Φ50mm的孔。 2、以大端面為加工表面 這一組的加工表面包括：兩個Φ10mm的定位銷孔，兩個Φ24K7的軸孔及倒角，寬度為8mm的流油槽，直徑為Φ11mm的存油坑。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： （1）兩軸孔之間的平行度為0.01，圓跳動為0.05；

8、 （2）大端面相對于軸孔表面的直線度為0.01，大端面的平面度為0.005； （3）定位銷孔對軸孔的平行度為0.01。 四 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為鑄鐵，有較好的剛度和耐磨性，零件的輪廓尺寸不大，可以采用鑄件，這樣可以方便快捷的進(jìn)行生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率。 （二）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工表面與

9、非加工面（作為粗基準(zhǔn)的非加工面）的位置關(guān)系具有重要影響。 如圖1所示，零件的毛坯鑄造時其兩端面難免有平行度的誤差。加工時若以小端面A作為粗基準(zhǔn)定位，則加工后大端面C能夠與小端面平行，可以保證零件壁厚均勻，但卻保證不了A、B兩面的厚度及B、C兩面的厚度；若以大端面C作為粗基準(zhǔn)定位，A面作為非配合表面的要求不高，這樣以配合表面作為基準(zhǔn)可以提高零件的精度，滿足要求。由上面的分析可知，我們要加工的零件必須保證壁厚均勻，對加工余量沒有特殊要求，所以可以選擇以大端面做為粗基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇：選擇精基準(zhǔn)時，應(yīng)重點考慮如何減少工件的定位誤差，保證加工精度，并使夾具結(jié)構(gòu)簡單，工件裝夾方便。

10、有任務(wù)書中給定的零件圖上可以看出零件的設(shè)計基準(zhǔn)是大端面，如果我們選擇大端面做為精基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合的原則，同時又可以保證凸臺上端面和小端面的精度要求，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，而且裝夾也很便。故選擇大端面作為精基準(zhǔn)。 （三）制定工藝路線 擬訂工藝路線是工藝規(guī)程設(shè)計的關(guān)鍵步驟。工藝路線的優(yōu)略，對零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本以及工人的勞動強度，都有很大影響。通常情況下，制定工藝路線的出發(fā)點，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) 能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟

11、效果，以便生產(chǎn)成本盡量下降。 1．工藝路線方案一 工序1：粗銑小端面。 工序2：粗銑大端面。 工序3：半精銑小端面。 工序4：半精銑大端面。 工序5：裝三蓋，鉆、擴2—Φ10mm的定位銷孔。 工序6：鉆6—Φ8mm的螺栓孔，攻絲。 工序7：鉆鏜2—Φ24mm兩軸孔。 工序8：軸孔倒角。 工序9：擴Φ50mm孔。 工序10：鉆2—Φ24mm的進(jìn)出油腔及倒角。 工序11：攻進(jìn)出油腔的螺紋。 工序12：鉆、鉸Φ11mm存油坑。 工序13：銑8mm的流油槽。 工序14：終檢。 2．工

12、藝路線方案二 工序1：粗銑大端面。 工序2：粗銑小端面。 工序3：半精銑小端面。 工序4：半精銑大端面。 工序5：鉆6—Φ8mm的螺栓孔，攻絲。 工序6：裝三蓋，鉆、擴2—Φ10mm的定位銷孔。 工序7：鉆、鏜2—Φ24mm兩軸孔。 工序8：軸孔倒角。 工序9：擴Φ50mm孔。 工序10：鉆2—Φ24mm的進(jìn)出油腔及倒角。 工序11：攻進(jìn)出油腔的螺紋。 工序12：鉆、鉸Φ11mm存油坑。 工序13：銑8mm的流油槽。 工序14：終檢。 3．兩種工藝路線方案的比較 上述兩個方案的特點在

13、于：方案一是以大端面為粗基準(zhǔn)，先銑小端面，然后以小端面精基準(zhǔn)銑大端面，然后再以大端面定位，進(jìn)行孔的加工；而方案二是以小端面粗基準(zhǔn)，先銑大端面，再以大端面為基準(zhǔn)銑小端面，最后進(jìn)行孔的加工。 方案一以大端面粗基準(zhǔn)，保證了零件壁厚均勻及平行度的技術(shù)要求，裝夾次數(shù)也較少，但是小端面沒有進(jìn)行精加工，從而不能保證大端面這一配合表面的精度。另外工序6和工序7應(yīng)該互換一下，因為定位銷孔是保證裝配時的位置精度的，故應(yīng)在螺栓孔加工完成后進(jìn)行裝三蓋使前后蓋及泵體一起加工；方案二小端面為粗基準(zhǔn)，不能保證零件的壁厚均勻，其裝夾次數(shù)較多。而且在加工進(jìn)油孔Φ19mm及出油孔Φ8mm前加工2—Φ24mm的進(jìn)出油腔，這樣就不

14、符合先鉆后擴的原則。綜合兩個方案，我確定具體的工藝工程如下： 工序1：粗銑小端面。選用X 6132銑床及V形塊夾具。 工序2：粗銑大端面。選用X 6132銑床及V形塊夾具。 工序3：半精銑小端面。選用X 6132銑床及V形塊夾具。 工序4：半精銑大端面。選用X 6132銑床及V形塊夾具。 工序5：鉆6—Φ8mm的螺栓孔，攻絲。選用Z5125A立式鉆床及V形塊夾具。 工序6：裝三蓋，鉆、擴2—Φ10mm的定位銷孔。選用Z5125A立式鉆床及V形塊夾具。 工序7：鉆、鏜2—Φ24mm兩軸孔。選用Z5140A立式鉆床及長銷夾具。 工序8：軸孔倒角。倒角

15、機。 工序9：擴Φ50mm孔。擴孔鉆 工序10：鉆2—Φ24mm的進(jìn)出油腔及倒角。選用Z5140A立式鉆床及長銷夾具。 工序11：攻進(jìn)出油腔的螺紋。 工序12：鉆、鉸Φ11mm的存油坑。選用Z5125A立式鉆床及長銷夾具。 工序13：銑8mm的流油槽。選用X5032立式銑床及長銷夾具。 工序14：終檢。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “齒輪泵前蓋”零件材料為鑄鐵，硬度HB143～229，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。采用鑄造毛坯，3級精度組（成批生產(chǎn)）。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯如下

16、： 1．外圓表面 由給定任務(wù)書中的零件圖，毛坯為階梯盤狀灰鑄鐵，毛坯總厚為38mm，大臺階面厚度為20mm，總長128mm,寬86mm。齒輪泵后蓋側(cè)面表面粗糙度無嚴(yán)格要求，鑄造可達(dá)到精度。 2．大小端面的粗加工余量 小端面加工余量取2.7mm，大端面加工余量3.3mm [見《機械制造工藝手冊》（以下簡稱《手冊》）表1-24] 3．半精銑小端面的加工余量 小端面的精銑加工余量為1.4mm。[見《手冊》表1-24] 4．半精銑大端面的加工余量 大端面的半精銑加工余量為1.4mm。[見《手冊》表1-24] 5．鉆6—Φ8mm的螺栓孔 前蓋總厚度為30mm，大端

17、面臺階面厚度為20mm，Φ8mm的螺栓孔切削深度為20mm，攻Φ8mm的螺栓孔。 6．裝三蓋，鉆2—Φ10mm的定位銷孔 將齒輪泵前蓋、后蓋及泵體用螺栓連接固定，選用Z5125A立式鉆床并用雙V形塊夾緊，利用鉆套導(dǎo)向及定位，用Φ8mm鉆頭加工通孔，切削深度為4mm。 7．?dāng)U2—Φ10mm的定位銷孔 選用Φ10mm的擴孔鉆進(jìn)行擴孔，切削深度為1mm。即可達(dá)到加工精度。 8．鉆2—Φ24mm兩軸孔及導(dǎo)角 選用Φ20mm立鉆鉆兩軸孔，切削深度為10mm。 9．軸孔倒角。倒角機倒145。 10．粗鏜2—Φ24mm兩軸孔 選用YT20鏜刀粗鏜兩軸孔，切削深度為1mm。 11．半精鏜

18、2—Φ24mm兩軸孔 選用YT20鏜刀粗鏜兩軸孔，切削深度為0.75mm。 12．精鏜2—Φ24mm兩軸孔 選用YT20鏜刀粗鏜兩軸孔，切削深度為0.25mm。 13．鉆2—Φ24mm的進(jìn)出油腔及倒角 選用Z5125A立式鉆床及長銷夾具夾緊定位，用Φ24mm鉆頭加工進(jìn)出油腔并倒角。 14．攻進(jìn)出油腔的螺紋 選用Φ24mm的絲錐攻絲。 15．鉆Φ11mm的存油坑 選用Z5125A立式鉆床及長銷夾具夾緊定位，用Φ10mm的鉆頭鉆存油坑。 16．鉸Φ11mm的存油坑 選用Z5125A立式鉆床及長銷夾具夾緊定位，用Φ11mm的鉸頭鉆存油坑。 17．銑8mm的流油槽 選用X50

19、32立式銑床及長銷夾具夾緊定位，用Φ8mm的銑刀銑流油槽。銑削深度為2.5mm。 18．終檢 （五）確定切削用量及基本工時 本工序以前蓋端面，側(cè)面為精基準(zhǔn)，鉆、鉸φ8孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達(dá)到IT8。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=7.8mm，后角αo＝16，二重刃長度bε=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度， ， ， 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量 查《切》 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇 最終決定選擇機床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗 校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命　 后刀面最

20、大磨損限度（查《切》）為0.5～0.8mm，壽命　 （3）切削速度 查《切》 修正系數(shù) 故。 查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為 故實際的切削速度 （4）校驗扭矩功率 故滿足條件，校驗成立。 3.計算工時 由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。 擴鉸和攻絲的切削用量如下： 鉆孔： 攻絲： 螺紋鉆削由于沒有手冊可查，故以鉆削切削用量及其他鉆螺紋工序估算，詳見工藝卡片。 五 夾 具 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)計通用夾具。經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設(shè)計齒

21、輪泵前蓋第三道工序——鉆6ΦM8孔的鉆床卡具。本卡具將用于Z525立式鉆床。刀具為M8絲錐，以及φ6的高速鋼麻花鉆。 （一）問題的提出 在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點應(yīng)在卡緊的方便與快速性上。 （二） 卡具設(shè)計 1． 定位基準(zhǔn)的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇端面，側(cè)面為基準(zhǔn)（自由度限制數(shù)為3個），配合以兩V型塊，一個固定一個活動（自由度限制數(shù)為3個）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機構(gòu)進(jìn)行卡緊。 2． 切削力和卡緊力計算 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。 修正系數(shù)查《機械加

22、工工藝手冊》 KF== (=1.062 軸向力 扭矩 由于扭矩很小，計算時可忽略。 卡緊力為 則實際卡緊力為 F’= sin =[(4.5710-6)／86](2.8／0.22)sin45。=8.2N 使用快速螺旋定位機構(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，使用端面，側(cè)面定位，工件始終靠近V型塊的面，而工件自重會始終靠近底面，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。 鉆套選用快換鉆套 Φ10mm。偏差為mm T形槽寬為 S=14mm T形槽所選用的螺栓為

23、M12，長L=80mm （四）夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞 動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。盡管采用機動夾緊能提高夾緊速度，提高勞動生產(chǎn)率，但是題目中要求設(shè)計的夾具使用手動夾緊，并且進(jìn)行鉆削加工時的軸向力大，故此我就想到了使用V形塊機構(gòu)，這樣還可以使得制造夾具的制造工藝簡單省事。由于選擇的定位基準(zhǔn)為零件的端面和側(cè)面，所以可以使用側(cè)面和平面配合定位。 此外，由于本零件是中批生產(chǎn)，隨著加工零件個數(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。為了解決這個問題，在設(shè)計時，采用V形塊機構(gòu)可以防止這個問題，延長了夾具的使用壽命。

24、 六 總 結(jié) 這次課程設(shè)計歷時二個星期多左右，通過這兩個星期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。通過這兩周的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進(jìn)行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們的畢業(yè)設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。 課程設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同

25、學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計時很重要的一次練兵。 課程設(shè)計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。至于建議，一言以蔽之，大學(xué)教育當(dāng)如此。 最后，衷心的感謝王彤老師的精心指導(dǎo)和悉心幫助，使我順利的完成此次設(shè)計。謝謝?。。。? 七 參 考 文 獻(xiàn) 【1】趙家齊主編．機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書．機械工業(yè)出版社，1997 【2】王紹俊主編．機械制造工藝設(shè)計手冊．機械工業(yè)出版社，1985 【3】《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組編．金屬機械加工工藝人員手冊．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1983 【4】上海柴油機廠工藝設(shè)備研究所編．金屬切削機床夾具設(shè)計手冊．機械工業(yè)出版社．1984 【5】南京市機械研究所主．金屬切削機床夾具圖冊．機械工業(yè)出版社 【6】呂周堂、陳曉光主編．互換性與技術(shù)基礎(chǔ)．中國科學(xué)技術(shù)出版社 - 17 -