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畢業(yè)設(shè)計(論文)
機油泵傳動軸支架機械加工工藝及夾具設(shè)計
學(xué)生姓名
xxx
學(xué)院名稱
機電工程學(xué)院
專業(yè)名稱
指導(dǎo)教師
xxx
xxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)
摘要
本次設(shè)計是對機油泵傳動軸支架零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計。機油泵傳動軸支架零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設(shè)計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞蔬x擇以機油泵傳動軸支架端面作為粗基準，以上表面作為精基準。
關(guān)鍵詞 機械加工，加工工藝，專用夾具。
xxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)
目 錄
摘要 I
1 緒論 1
2機油泵傳動軸支架加工工藝規(guī)程設(shè)計 2
2.1機械加工基準介紹 2
2.2基準的選擇 2
2.3 制定工藝路線 3
2.4選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 4
2.4.1設(shè)備的選擇 4
2.4.2刀具量具的選擇 6
2.5加工工序設(shè)計 7
3 夾具設(shè)計 10
參 考 文 獻 21
致謝 22
13
1 緒論
對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件時，工件相對于道具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工極度趨于一致，穩(wěn)定的保證工件的加工精度。同時使用夾具裝夾工件方便、快捷，工件不需要劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切屑用量，提高勞動生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構(gòu)，進一步提高勞動生產(chǎn)率。在批量生產(chǎn)中使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高、使用技術(shù)等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯得降低了生產(chǎn)成本。夾具制造成本分攤在一批工件上。每個工件增加的成本時極少的，遠遠小于由于提高勞動生產(chǎn)率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經(jīng)濟效益就愈顯著。
2機油泵傳動軸支架加工工藝規(guī)程設(shè)計
2.1機械加工基準介紹
基準：基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面?；鶞矢鶕?jù)其功用的不同可分別為設(shè)計基準和工藝基準。
在工件工序圖中，用來確定本工序加工表面位置的基準，加工表面與工序基準之間一般有兩次核對位置要求：一是加工表面對工序基準的距離要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面對工序基準的形狀位置要求，如平行度，垂直度等。所以工件定位時，用以確定工件在夾具中位置的表面（或點，線）稱為定位基準，定位基準的選擇，一般應(yīng)本著基準重合原則，盡可能選用工序基準作為定位基準，工件在定位時，每個工件的夾具中的位置是不確定的，一般是限制工件的六個自由度，分別是指：沿三坐標軸的移動自由度，和繞三坐標軸轉(zhuǎn)動的自由度。
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計的重要工作之一，基面選擇正確合理，可以使加工質(zhì)量的到保證，減輕勞動強度，生產(chǎn)效率得到提高。否則，會使加工困難，甚至造成加工零件報廢。
2.2基準的選擇
(1) 粗基準的選擇
粗基準選擇原則：選擇粗基準，主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)工序提供精基準。為了方便地加工出精基準，使精基準面獲得所需加工精度，選擇粗基準，以便于工件的準確定位。選擇粗基準的的出發(fā)點是：一要考慮如何合理分配各加工表面的余量；二要考慮怎么樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置要求，一般應(yīng)按下列原則來選擇：
1) 若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)優(yōu)先選擇該表面為粗基準。
2)若工件每個表面都有加工要求，為了保證各表面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇加工量最少的表面為粗基準。
3)若工件必須保證某個加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，則應(yīng)選擇某個加工面為粗基準。
4)選擇基準的表面應(yīng)盡可能平整，沒有鑄造飛邊，澆口，冒口或其他缺陷。粗基準一般只允許使用一次。
基于上述的要求和考慮到安裝裝配面的精度要求和便于夾緊等實際情況，粗基準選用前機體內(nèi)一個較大的非加工面在毛坯圖上已經(jīng)標出。
(2) 精基準的選擇
精基準選擇原則：選擇精基準時，應(yīng)從整個工藝過程來考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并要達到使用起來方便可靠。一般應(yīng)按下列原則來選擇：
1)基準重合原則；應(yīng)選擇設(shè)計基準作為定位基準。
2)基準統(tǒng)一原則；應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中選用一組統(tǒng)一的定位基準來加工其他各表面，采用統(tǒng)一基準原則可以避免基準轉(zhuǎn)換過程所產(chǎn)生的誤差，并可使各工序所使用的夾具結(jié)構(gòu)相同或相似，從而簡化夾具的設(shè)計和制造。
3) 自為基準原則；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇加工表面本身來作為定位基準。
4) 互為基準原則；對于相互位置精度要求高的表面，可以采用互為基準，反復(fù)加工的方法。
5) 可靠，方便原則；應(yīng)選擇定位可靠，裝夾方便的表面作為精基準。
本零件是鑄造件，要用毛坯面定位先加工出一個精基準。然后以精基準定位，加工零件。精基準放在工序最前面加工。以上表面毛坯面定位。詳見工藝卡片。
2.3 制定工藝路線
（1）熱處理工序的安排
加工工藝安排熱處理，因為零件精度要求較高HT200要鑄造完成要進行時效處理，防止工件變形。
（2）定位基準的選擇
粗基準選擇下表面，則由非加工面為定位基準，銑精基準。
精基為上表面，則加工時穩(wěn)定性差一些，加工精度就受到了影響，角向定位也是這樣。
因此，擬訂工藝路線方案如下：
工序1：
清沙，去除非加工表面鑄造積瘤
工序2：
時效處理，去除內(nèi)應(yīng)力
工序3：
毛坯面定位，銑上表面，保證尺寸12及72.3+0.1/0
工序4：
鉆2-Φ8H7(+0.015/0) 沉孔Φ10x90°及3-Φ11孔
工序5：
以底面為基準，粗鏜Φ32孔至Φ31.5
工序6：
以底面為基準，精鏜Φ31孔至32H7(+0.015/0)
工序7：
以底面為基準，銑端面，保證30°及11尺寸，工件總長度250
工序8：
檢驗
工序9：
入庫
2.4選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具
由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，加工設(shè)備易以通用機床為主，配以專用夾具，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。
2.4.1設(shè)備的選擇
1) 搖臂鉆床 Z3040X16 主要參數(shù)：
最大鉆孔孔直徑 40 mm
主軸中心線至立柱母線距離 最大 1600 mm
最小 350 mm
主軸端面至底座工作面距離 最大 1250 mm
最小 350 mm
主軸行程 315 mm
主軸錐孔（莫氏） 4# No.
主軸軸轉(zhuǎn)速范圍 25-2000 r/min
主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 16
主軸進給量范圍 0.04-3.20 mm/r
主軸進給級數(shù) 16
工作臺尺寸 500×630 mm
主軸箱水平移動距離 1250 mm
主電機功率 3 kw
機床重量 3500 kg
機床外型尺寸（長×寬×高) 2500×1070×2840 mm
2)立式銑床 X52K 主要參數(shù)：
單 位 /X52K
工作面積 寬*長 mm 320*1250
承載重量 kg 500
T型槽數(shù)目 個 3
T型槽寬度 mm 18
T型槽間距 mm 70
X向（工作臺縱向）手動/機動 mm 700/680
Y向（滑座橫向）手動/機動 mm 255/240
Z向（升降臺垂向）手動/機動 mm 370/350
最大回轉(zhuǎn)角度 deg ±45
轉(zhuǎn)速 r/min 30-1500
轉(zhuǎn)速級數(shù) Step 18
錐孔 . ISO7：24 NO.50
軸向移動距離 mm 85
主軸端面至工作臺距離最小/最大 mm 45/415
主軸中心線至床身垂直導(dǎo)軌面距離 mm 350
切削進給速度 mm/min X，Y：23.5-1180，Z：8-394
快速移動進給速度 mm/min X，Y：2300，Z：770
進給級數(shù) Step 18
主軸電機功率 KW 7.5
進給電機功率 KW 1.5
機床外形尺寸（長*寬*高） mm 2272*1770*2094
機床凈重（約） kg 2800
4） 立式鉆床 Z5140 主要參數(shù):
工作臺尺寸（長X寬） mm 450X500
工作臺行程 mm 300
主軸中心線至導(dǎo)軌面距離 mm 335
主軸端面至工作臺面距離 mm 0-750
主電機功率 kw 3.0
最大鉆孔直徑 mm 40
最大送刀抗力 N 16000
主軸最大輸送扭矩 N.m 350
主軸孔錐度 Morse 4
主軸變速級數(shù) 級 12
主軸變速范圍 r/min 31.5-1400
主軸行程 mm 250
主軸箱行程 mm 200
送刀級數(shù) 級 9
送刀范圍 mm/r 0.056-1.80
外形尺寸（長X寬X高） mm 1080X810X2510
機床重量 kg 2000
2.4.2刀具量具的選擇
依據(jù)〈〈金屬機械加工工藝人員手冊〉〉所選量具公布如下：
測量范圍為：0～100的深度規(guī)
深度規(guī)用于精確測量凹臺和溝槽深度?！?
塞規(guī)具有獨特的導(dǎo)向圓柱體設(shè)計，方便、快、準。適用于現(xiàn)場測量。
測量范圍為10～30的內(nèi)槽卡鉗
內(nèi)槽卡鉗適用于測量各種筒形工件、管材內(nèi)徑以及凹槽尺寸。
2.5加工工序設(shè)計
1. 銑上表面，保證尺寸12及72.3
查參考文獻[3]表2.3-59，得平面加工余量為0.9mm，已知A面總余量為2mm，故粗加工余量=4-0.9=3.1mm。
查參考文獻[3]表2.4-73，取粗銑的每齒進給量為，取精度銑的每轉(zhuǎn)進給量?=，粗銑走刀1次，=3.5mm，精銑走刀1次，=1.5mm。
查參考文獻[3]表3.1-74，取粗銑的主軸轉(zhuǎn)速為，取精銑的主軸轉(zhuǎn)速為。又前面已選定銑刀直徑D為φ40mm，故相應(yīng)的切削速度為:
校核機床功率(只校核粗加工工序)：
切削功率為:=
取z=10個齒，則
代入式中得：
××××168×10×2.5×1=
由文獻[3]表得機床功率為7.5kw，取效率為0.85，則7.5×0.85=6.375kw<6.62kw
故重新選擇主軸轉(zhuǎn)速為，則：
帶入公式得：××××168×10××1≈5.2kw<6.375kw
故機床功率足夠。
2. 鉆2-?8H7(+0.015/0)
因φ8孔不是一次鉆出，故其鉆削余量為=11/2=5.5mm，φ8孔的精度較高，要分2次加工。
參考文獻[3]表2.4-41，用插入法求得鉆φ8孔的切削速度v=，由此算出轉(zhuǎn)速為：
n=1000v/πd=1000×26.7/3.14×11=
按機床實際轉(zhuǎn)速取n=，則實際切削速度為：
v=3.14×11×630/1000=
參考文獻[3]表2.4-69，得：=9.81×42.7(N)
M=9.81×0.021(Nm)
分別求出鉆φ8孔和M如下：
=9.81×42.7×11××1=2427N
M=9.81×0.021×××1=15.63Nm
它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉(zhuǎn)力矩196Nm，故機床剛度足夠。
3．以底面為基準，粗鏜?32孔至?31.5
取粗鏜的每齒進給量為，，粗鏜走刀1次，=3.5mm
查參考文獻[3]表3.1-74，取粗鏜的主軸轉(zhuǎn)速為。又前面已選定鏜刀直徑D為φ19mm，故相應(yīng)的切削速度為:
4．以底面為基準，精鏜?31孔至32H7(+0.015/0)
取精鏜的每齒進給量為，，粗鏜走刀1次，=1.5mm
查參考文獻[3]表3.1-74，取精鏜的主軸轉(zhuǎn)速為。又前面已選定鏜刀直徑D為φ19mm，故相應(yīng)的切削速度為:
5. 以底面為基準，銑端面，保證30°及11尺寸，工件總長度1250取進給量為f=0.7mm/r，則v=25.4m/min
n===622.2
按機床實際轉(zhuǎn)速取n=650
則實際切削速度為:
v=3.14×13×650/1000=26.53
參考文獻[3]表2.4-41，得：
=98.1×42.7kF(N)
M=9.81×0.021kM(Nm)
分別求出11的和M如下：
=98.1×42.7×13××1=2616N
M=9.81×0.021×××1=16.73Nm
它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉(zhuǎn)力矩196Nm，故機床剛度足夠。
1) 銑底面專用夾具設(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。在加工機油泵傳動軸支架零件時，需要設(shè)計專用夾具。
根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，需要設(shè)計加工銑底面夾具一套
2.1 銑底面夾具設(shè)計
2.1.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來粗銑底平面，該底平面對孔的中心線要滿足尺寸要求以及平行度要求。在粗銑此底平面時，其他都是未加工表面。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
2.1.2 定位基準的選擇
由零件圖可知：粗銑平面對孔的中心線和軸線有尺寸要求及平行度要求，其設(shè)計基準為孔的中心線。為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，在此選用2個支撐釘自動找到中心線，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。
采用2個支撐釘平面定位的方式，保證平面加工的技術(shù)要求。同時，應(yīng)加一側(cè)面定位支承來限制一個沿軸移動的自由度。
2.1.3 切削力及夾緊分析計算
刀具材料：（高速鋼端面銑刀）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式：
式（2.1）
查參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》表得：
對于灰鑄鐵： 式（2.2）
取 ， 即
所以
由參考文獻[17]《金屬切削刀具》表1-2可得：
垂直切削力 ：（對稱銑削） 式（2.3）
背向力：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：
式（2.4）
安全系數(shù)K可按下式計算：
式（2.5）
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見《機床夾具設(shè)計手冊》表可得：
所以 式（2.6）
式（2.7）
式（2.8）
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)。
單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：
式（2.9）
式中參數(shù)由參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
易得：
經(jīng)過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。
2.1.4 誤差分析與計算
該夾具以平面定位，2個支撐釘元件中心線與平面規(guī)定的尺寸公差為。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
式（2.10）
由參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》可得：
⑴、平面定位2個支撐釘定心的定位誤差 ：
⑵、夾緊誤差 ： 式（2.11）
其中接觸變形位移值：
式（2.12）
⑶、磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷、夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
2.1.5 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，支承釘和2個支撐釘采用可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整。
。
參 考 文 獻
[1] 李旦等，機床專用夾具圖冊，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005。
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[18] 周永強，高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。
致謝
經(jīng)過將近三個月的忙碌，我基本上完成了機油泵傳動軸機械加工工藝以及夾具設(shè)計。在這整個設(shè)計的過程中我遇到了許多的問題，但是通過查找資料、和同組的同學(xué)一起探討、請教指導(dǎo)老師來解決了這些問題。從這次設(shè)計當中我不但把以前學(xué)習到的知識運用上來了，還學(xué)習了一些我們以前沒有學(xué)到的，可以說是即學(xué)即用。這對于即將走上工作崗位的我來說是一個很好的鍛煉，因為參加工作之后還有很多的東西要學(xué)，我們就應(yīng)該具有這種即學(xué)即用的能力?？偟膩碚f，通過畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了很多知識，也深刻體會到畢業(yè)設(shè)計這一課在整個大學(xué)學(xué)習當中的重要性。
在這次設(shè)計當中，我得到了指導(dǎo)老師xxx教授的悉心指導(dǎo)，老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，都給予我悉心的指導(dǎo)和幫助。可以說，沒有老師的悉心指導(dǎo)和幫助，我是不可能順利完成我的畢業(yè)設(shè)計的。另外，他的治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習和工作。因此，在這里我衷心地感謝明老師。同時也謝謝和我一組的成員。