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1、摘要：制造技術(shù)的核心是制造工藝，也是生產(chǎn)最活躍的組成部分。這個工藝用金屬切削工具和磨削工具等加工方法加工零部件，使之達到必要的形狀，尺寸，表面粗糙度，機械和物理的性能的成功的零部件的生產(chǎn)。采用夾具生產(chǎn)工藝可保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)質(zhì)量，降低成本，進一步廣泛應(yīng)用車床技術(shù)，降低了員工工作強度，確保生產(chǎn)過程安全。該項目為片葉子泵體的過程和鉗制設(shè)計。這個零件是支撐傳動裝置的泵體的部件。在設(shè)計上，對部件的結(jié)構(gòu)和工序進行分析，通過對部件的粗加工、精加工的參照、加工余量及底座的計算，然后對各處理的切削量和工作時間。 關(guān)鍵詞：泵體；零件；夾具；切割

2、 20 第1章 序言 由于加工工藝的布置和夾具的使用直接影響到泵體的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此對泵體機械加工工藝和夾具設(shè)計的研究具有特別大的作用。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，加工工藝變得越來越靈活，現(xiàn)代機床夾具也變得越來越精密、高效、靈活。當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展非常迅速，加工控制和測量技術(shù)也在不斷提高。國外先進的制造技術(shù)是分別對泵體和泵蓋進行加工，然后將它們組合在一起進行產(chǎn)品的最終裝配，在保證精度的前提下大大提高了精度，生產(chǎn)效率也變得更高。在大型泵的零部件加工技術(shù)上，采用先進的設(shè)備、工裝和檢測手段，確保產(chǎn)品的質(zhì)量，是泵行業(yè)不斷追求技術(shù)創(chuàng)新和突破的動力。 第2章 零件的工藝設(shè)計 2.1

3、 零件的功用及工藝分析 2.1.1 零件的功用 泵零件，功能是支撐，包含，保護運動零件或其他零件，也用于定位和密封，其三維形狀和零件圖如下： 三維模型如下： 圖2.1 三維模型圖 二維零件圖如下： 圖2.2 泵體零件圖 部件的實際形狀如上所述，從零部件圖來看，構(gòu)成了復(fù)雜的構(gòu)造。 2.1.2零件的工藝分析 泵體零件有兩組加工表面，彼此有一定的加工要求?，F(xiàn)分如下。 (1)以φ20毫米孔中心軸線為中心的加工表面。該加工面包括兩個直徑φ50毫米的外端面和與兩個直徑φ90毫米的外端面相反的角，8個φ15毫米的通孔，主要的加工面是8個φ15毫米的通孔。 (2)以φ

4、18毫米孔中心軸線為中心的加工表面。同加工表面有φ50mm的外圓端面、1mm的孔、1:7梯形孔和脫刀槽。 這兩個加工表面之間有一定的加工要求。主要是： mm孔的粗糙度要求是6.3； 1:7梯形孔的粗糙度要求是1.6； 其余各面及孔的粗糙度要求是12.5。 2.2 工藝規(guī)程的設(shè)計 2.2.1 確定生產(chǎn)類型 (1)機械產(chǎn)品在計劃期間內(nèi)本應(yīng)生產(chǎn)的產(chǎn)品的生產(chǎn)量及進度計劃被稱為產(chǎn)品的生產(chǎn)方針。在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)方法中，除計劃期間內(nèi)的生產(chǎn)外，包含一定的備份率和平均廢物率，計算公式如3.1。 （3.1） 式中n為零件

5、計劃期內(nèi)的產(chǎn)量；a為備品率；b平均廢品率。 由生產(chǎn)任務(wù)得：,,，代入公式計算， （2)確定生產(chǎn)類型:最終轉(zhuǎn)運箱泵體長屬于110mm，寬80mm，高100mm的中間配件，泵體生產(chǎn)方法為108件，屬于少量生產(chǎn)。 2.2.2確定毛坯的生產(chǎn)過程 胚體的鑄造:這個泵體的零部件采用批量制造，優(yōu)選使用模具，模具，壓力鑄造等進行底座的制造。這次使用模具。該鑄造方法的特征是鑄造的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和高機械性能，單位面積的高產(chǎn)量，用于制造泵體、泵體、減速槽、汽缸等小型鑄造。毛坯的材料是HT200。 2.2.3基準(zhǔn)的選擇 工件選擇的位置基準(zhǔn)實際上決定工件的定位基準(zhǔn)。取決于所選擇的基面是否進行處理，位置基準(zhǔn)被區(qū)

6、分為粗糙基準(zhǔn)和精細基準(zhǔn)。在初始處理中，可以僅將未處理的空白表面選擇為定位基準(zhǔn)。把這個參考稱作粗略的參考。定位參考指的是加工方面的精細參考。選擇了位置決定基準(zhǔn)的情況下，該要求基于精確度保證。因此，位置分析的選擇次序應(yīng)當(dāng)是粗略參考中的精細參考。 2.2.4工序的合理組合 確定標(biāo)準(zhǔn)后，基于具體的生產(chǎn)條件，確定工藝數(shù)，例如生產(chǎn)類型、零部件結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求、機床等。確定操作次數(shù)的基本原則: (1)工程分散原則 過程內(nèi)容簡單，選擇合理的切割量是有利的。典型的設(shè)備可以促進使用。簡單的機床加工設(shè)備。生產(chǎn)準(zhǔn)備小，產(chǎn)品容易調(diào)換。工人的技術(shù)要求水平不高。但是，大量的設(shè)備和工人，大的生產(chǎn)區(qū)域，長過程路線，復(fù)

7、雜的生產(chǎn)管理。 (2)工程集中原則 加工數(shù)量少，加工工數(shù)少，治具數(shù)少，工藝途徑短，操作人員數(shù)和生產(chǎn)面積分別減少，生產(chǎn)管理簡化了。在一個設(shè)定中，同時處理多個面對這些面的相互位置有利。精度高。用設(shè)備少、效率高的專用機床批量生產(chǎn)，可以提高生產(chǎn)率。然而，使用復(fù)雜的特殊設(shè)備和處理設(shè)備將增加成本，維護成本被調(diào)整，從而需要大量的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量。 通常，對于單位的小批量生產(chǎn)，該過程恰當(dāng)?shù)丶杏诤喕a(chǎn)管理。專業(yè)設(shè)計的車床和鉗位組織生產(chǎn)線。 2.2.5制定工藝路線 工藝路線原則是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，最大限度地提高生產(chǎn)效率，降低成本，充分利用已有的生產(chǎn)條件。過程路線的起始點是確保能夠合理確保零

8、部件的幾何形狀和尺寸精度、位置精度等技術(shù)要求。 2.3機械加工的剩余量和毛坯的尺寸確定 加工余量是指加工過程中從被加工表面切下的金屬層厚度。加工余量分為加工余量和總加工余量。工業(yè)余量是指在給定工藝中被切斷的金屬層的厚度。加工總剩余量是指加工表面被切割的金屬層的總厚度。 (1)粗銑面加工余量: 該平面的加工余量見《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書》表2-35，認(rèn)為鑄件在鑄造過程中表面會產(chǎn)生氣泡等零件。因此，加工余量應(yīng)較大。因此，粗銑各面加工余量為3mm。 (2)粗車床左右兩側(cè)50mm端面加工余量: 從《加工余量實用手冊》表5-25中可以看出，粗糙車左右兩側(cè)的加工余量為1.6mm。

9、 (3)粗車床左右各50mm直徑15mm圓柱圓的加工余量: 從《機械制造技術(shù)》校核用直徑為90mm的圓柱加工余量為2mm。 （4）36mm孔加工余量: 參照《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.3-10，鏜削加工余量為0.3mm。 (5)梯形孔加工余量: 《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》檢查表2.3-8。先鉆出梯形孔，再粗鉸。粗鉸鏈加工余量為0.04mm。 (6) M8孔的加工余量: 如機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計導(dǎo)則表2-29所示，攻絲M8的加工余量為1.3mm。（1）粗銑各表面的加工余量： 可以通過上述各個加工余量確定出零件的鑄件尺寸，毛坯圖2.3： 圖2.3 毛坯圖

10、 第3章 加工設(shè)備與工藝裝備選擇 3.1選擇機床 機床選型原則:機床加工范圍應(yīng)與零件外形尺寸相適應(yīng);機床的精度應(yīng)與工藝要求的精度相一致。機床的生產(chǎn)率應(yīng)根據(jù)所生產(chǎn)零件的類型進行調(diào)整。 在泵體的加工過程中，為了提高生產(chǎn)率，將使用大量的專用機床，如鉆孔和鏜孔，并將使用專用鉆床和專用鉆床。萬能機床用于銑削端面、倒角和攻絲。通用機床可在《加工手冊》中找到。 3.2選擇夾具 機床夾具是加工設(shè)備，準(zhǔn)確確定工作位置，并在加工過程中牢牢夾住工作。其主要功能是:保證工作加工的精確度;提高處理效率。減少勞動強度。充分發(fā)揮機床的性能并擴展。 在單件小批量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量使用通用夾具。為了提高生產(chǎn)力，還可以在

11、任何可能的情況下使用組合夾具。中上生產(chǎn)時，應(yīng)采用專用夾具提高生產(chǎn)效率，夾具的精度應(yīng)與工藝的加工精度相匹配。泵體的產(chǎn)量是小批量生產(chǎn)的。為了提高生產(chǎn)率，在加工過程中應(yīng)使用專用夾具。為此，我們專門為生產(chǎn)線上的工藝設(shè)計了一套夾具。對于動力源，由于泵體加工是小批量生產(chǎn)，它可以手動旋轉(zhuǎn)六角螺母夾緊，操作方便，降低了工作強度和材料成本。 3.3選擇刀具 刀具的選擇主要取決于所使用的處理方法在加工過程中,加工表面的大小,材料的工件,所需的精度和表面粗糙度,生產(chǎn)力和經(jīng)濟等,選擇時,一般使用標(biāo)準(zhǔn)工具在必要時為高生產(chǎn)力的綜合工具和其他專業(yè)工具。端面套筒面銑刀材料為硬質(zhì)合金。麻花鉆、擴孔、沉孔、絲錐均采用高速鋼制

12、造。 第4章 零件的車床夾具設(shè)計 4.1車床夾具設(shè)計 車床夾具主要用于零部件的回轉(zhuǎn)面和末端面。因此，車床夾具的主要特征是機材加工面的中心線和車床的主軸的旋轉(zhuǎn)軸相同軸。 4.1.1車床夾具的主要類型 安裝在車床主軸上的夾具，對中車床夾具，角鐵車床夾具，花盤車床夾具;裝在托盤上的固定裝置。生產(chǎn)中需要設(shè)計的產(chǎn)品大多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以泵類零件是用專用夾具在車床上加工的。 4.1.2總體設(shè)計 (1)夾具整體結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，懸臂尺寸短，重心盡量靠近主軸。 (2)當(dāng)上部工件和夾具不平衡，相對于機床主軸的轉(zhuǎn)動軸,將生成大的離心力和振動,這將影響到工件的加工質(zhì)量和工具的使用壽命

13、,機床的精度和生產(chǎn)的安全,尤其是遇到更高的速度時情況更加嚴(yán)重。因此，對于非對稱重量的夾具，必須有一個平衡的要求。有兩種平衡方式:設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產(chǎn)中，一般采用適當(dāng)?shù)姆椒▽A具進行平衡設(shè)置來保持工作正常運行。 (3)為確保安全，夾具上的各部件一般不超過夾具的圓形輪廓。因此，還應(yīng)注意防止切削和冷卻液飛濺。必要時應(yīng)加防護罩。 4.2問題的提出 夾具主要用于左右端面的粗加工，當(dāng)使用粗車左右端面時，另一種是粗面。為了保證技術(shù)要求，我們首先要找到一個定位基線。同時，我們應(yīng)該考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，如下圖所示： 圖4.1 工序圖 4.3定位基準(zhǔn) 從元器

14、件圖上可以看出，粗車的左右端面只有長尺寸的要求，設(shè)計參考是部件的左端面，左右兩側(cè)的自由度方向需要限制，設(shè)計的根據(jù)和步驟必須統(tǒng)一。這樣的位置誤差范圍為了達到要求,軸的左部分零件在膨脹支持部和彈性墨盒中被支持,3個自由度被限制,因此零件的位置誤差在一個小范圍內(nèi)可以很容易確認(rèn)。 4.4誤差的分析 由于生產(chǎn)類型是小批量生產(chǎn)，考慮到成本節(jié)約，使用手動夾緊機構(gòu)，并且通過手動彈簧心軸機構(gòu)緊固內(nèi)孔的定位，并且工件定位在彈性套筒和心軸端部上面向φ20mm的通孔，擰緊螺釘。螺母穿過椎體和套筒，使彈性套筒向外均勻變形，工件膨脹，進行工件的定心夾緊。如下圖所示： 圖4.2 車夾具裝配圖 夾具主要用于定

15、位套筒外圓和主軸端面。軸與襯套，即端面與軸是否垂直。 4.5車床夾具的截圖 圖4.3 三維夾具爆炸圖 圖5.6 三維夾具零件裝配圖 第5章 鉆床夾具的設(shè)計 5.1問題的提出 本夾具用于在上下端面上通下4根φ15mm的通孔。由于位置精度的要求不高，表面粗糙度要求低精度，為了保證技術(shù)要求，找到位置標(biāo)準(zhǔn)很重要。必須考慮勞動生產(chǎn)率的提高和勞動強度的下降。如下圖所示: 圖5.1 工序圖 5.2定位的基準(zhǔn)選擇 從工序圖中可以看出,孔加工前,底面和天花板面車加工,因此左端端面加工方面,最右邊面加工表面,而是中心通孔在加工通孔,而是中心通孔軸位置精為基礎(chǔ),可以確保待加工孔的尺

16、寸。 從零件圖可以看出，孔的加工不需要位置公差請求，可以僅基于尺寸請求設(shè)計以中心通孔軸線為位置基準(zhǔn)的鉆石圖案，從而滿足加工對象的孔軸線尺寸要求。組件位置限制底面、左端面以及心軸上的5個自由度。 5.3切削力及夾緊力的計算 （1）切削力的計算 查《機床夾具設(shè)計手冊》表可得： 切削力公式： （6.1） 式中D=15mm（孔的直徑），f=0.36mm/r（主軸進給率） 查表得： （6.2） 即：Ff=3206(N) （2）夾緊力的計算

17、 實際所需夾緊力的來源為《機床夾具設(shè)計手冊》表： （6.3） 安全系數(shù)K可按下式計算： （6.4） 式中：為各種因素的安全系數(shù)，可以詳見《機床夾具設(shè)計手冊》表 ： K=1.2×1.0×1.0×1.1×1.3×1.0×1.0=1.72 所以WK=Ff ×K= 3206(N) ×1.72=5500(N) 由計算可知實際需要的夾力并沒有那么大，但是為了方便操作這個夾字結(jié)構(gòu)，選擇了手動插入夾的機構(gòu)。 取，， 螺

18、旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力公式： （6.5） 式中參數(shù)由《機床夾具設(shè)計手冊》可查得： 原始作用力 作用力臂 螺旋生角 螺紋處摩擦角 螺紋處摩擦系數(shù) 螺桿端部與零件的摩擦系數(shù) 螺紋處當(dāng)量摩擦角 則螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力： 由公式6.5得： 由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。 5.4定位誤差的分析 位置基準(zhǔn)方面，雖說以中心通孔軸為中心并不要求部件尺寸的共性，但為了盡可能提高部件的適用性，將使加工誤差最小化。從《機床夾具設(shè)計手冊》可以得出： （1）位置誤差:定位尺寸公差、處理尺寸方向的投影、這里與處理方

19、向一致。也就是說：故 （2）夾緊封裝誤差，對工程尺寸的影響很小。也就是說： （3）磨損造成的加工誤差：通常不超過 （4）夾具相對工具位置誤差:在鉆孔間的距離上按公差、工作品大小取公差的五分之一。即。 誤差總和： 從上訴的分析我們得以得出，我們設(shè)計的夾具的加工誤差很小，實用性非常的強。 5.5夾具總體方案 此次的畢業(yè)設(shè)計是設(shè)計了“鉆4個φ15mm孔”這道工序的鉆床夾具。零件的結(jié)構(gòu)特點進行了分析和零件的小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)方式,決定采用螺旋壓板組合夾緊零件，左螺旋壓板組合配件的出口位置,螺旋壓板上下的心牢牢抱軸配合的零件,這樣可以保證零件可以更緊實,另外一邊配合夾具的精密配合,

20、延長夾具使用時間。這個夾具限制了五個自由度。由于4個φ15mm的孔全部為互相連通孔，加工的深度不大，且到下一個表面的距離也不大，因此容易發(fā)生鉆頭折斷或與下一個表面相摩擦的、容易產(chǎn)生部件成本。為了解決該問題，在加工4個φ15mm的孔時，采用通過鋼鉆觀察滑動部件并手動供給的方式。 5.6夾緊裝置 該零件的生產(chǎn)程序為小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)模不大，且夾緊面平整，因此，可以直接考慮手動夾緊裝置，也可以采用螺桿夾緊零件的組合。夾緊裝置如下圖： 1——開槽圓柱頭螺釘 2——鉸鏈座 3——墊圈 4——菱形螺母 5——六角頭螺栓 6——六角螺母 7——壓板 8——彈簧

21、9——心軸 10——墊板 圖5.2 主要夾緊裝置 5.7壓板的有限元分析 壓板的三維造型如圖6.3： 圖5.3 心軸的三維造型 導(dǎo)入模型文件，在應(yīng)用程序中選擇Mechanica命令，靜力分析并取得 圖5.4 心軸的靜力學(xué)分析 在這里面，壓板主要由板和槽組成。左端圓弧板的顏色為紫色到淺綠色。在最大應(yīng)力為3.530100Mpa到1.553102Mpa之間，也是最危險的部位。這樣壓板就可以安全工作了。中間槽與右端板受力與左端圓板受力基本相同，也在3.530100Mpa ~ 1.553102Mpa之間，滿足強度要求。這樣壓板就可以安全工作了。 5.8鉆套的選擇 鉆套安裝在

22、模板或夾具上，用于確定工件上加工孔的位置，把工具導(dǎo)引加工，加工中提高了工藝系統(tǒng)的剛性防止振動。鉆頭有標(biāo)準(zhǔn)鉆套和特殊鉆套兩種。 此外，還分為固定型鉆套、交換式鉆套、快速鉆套、特殊鉆套4種。根據(jù)鉆床夾具的設(shè)計要求、部件的結(jié)構(gòu)特征、少量生產(chǎn)的生產(chǎn)綱領(lǐng)，決定采用固定鉆套。這樣一來孔的加工精度也變好，孔的加工也變得方便。因為鉆孔的直徑是φ15mm，根據(jù)“機械穿孔設(shè)計手冊”的鉆規(guī)格表的調(diào)查，內(nèi)徑是φ15mm，外徑是φ22mm，鉆孔的高度是15mm。 其三維模型圖如下： 圖6.5 鉆套 5.9鉆模板的設(shè)計 鉆孔模板用于安裝鉆孔套筒，確保鉆孔套筒在鉆孔模具上的正確位置： （1）可固定的鉆模板

23、 （2）鉸鏈?zhǔn)姐@模板 （3）可卸（分離）式鉆模板 （4）懸掛式鉆模板 根據(jù)鉆床夾具的設(shè)計要求、零件的結(jié)構(gòu)特點和小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)方案，我們決定采用固定鉆模。在導(dǎo)向裝置中，由于鉆套安裝在鉆孔模板上，因此鉆孔模板必須具有足夠的剛度和強度，以防止變形，影響鉆孔精度。本套鉆模夾具選用鉸接鉆模。裝、卸工件時，可通過鉸鏈銷旋轉(zhuǎn)鉆孔模板，方便零件夾緊。鉆孔模板為H8/g7，適用于鉆孔襯套。 具體結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖5.6 鉆模板示意圖 5.10夾具的裝夾與拆卸 5.10.1 夾具的裝夾 首先放松夾具螺母,然后把鉸鏈鉆模板,芯棒上的部分,調(diào)整位置,然后收緊槽縫螺栓防止部分旋轉(zhuǎn),然后擰緊六

24、角螺母,使壓板收緊,然后降低鉆模板,最后收緊夾具螺母，收緊鉆模板。 5.10.2 夾具的拆卸過程 先松開菱形螺母，然后轉(zhuǎn)動鉸接鉆模板，再松開六角螺母和開槽固定螺釘，取出零件，然后放入下一個坯料。 5.11鉆床夾具截圖 1——夾具體 2——開口槽緊盯螺釘 3——彈簧 4——防轉(zhuǎn)釘 5——鉸鏈銷 6——支撐釘 7——菱形螺母 8——鉸鏈座 9——六角螺母 10——壓板 11——錐套 12——鉆模板 13——零件 14——心軸 圖5.7 鉆模夾具裝配圖 圖6.8 三維夾具裝配圖 圖6.9 三維夾具零件裝配圖 總 結(jié) 本文設(shè)計中，

25、首先進行部件的結(jié)構(gòu)和工藝分析，確定零件的粗加工和精加工參考以及加工余量和坯料尺寸，從而獲得零件的加工過程，然后計算每個過程的切削量和工作時間。在實踐過程中收獲了很多。 致謝 為了完成這篇論文遇到了不少困難，但對我而言，這份經(jīng)歷真的十分寶貴。首先感謝我的指導(dǎo)老師。本論文是在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)們的幫助下修改完成的。在此，我要向他們的親善幫助和指導(dǎo)表示由衷的感謝。在這段時間里，我從他們身上不僅學(xué)到了許多的專業(yè)知識，更感受到他們工作中的兢兢業(yè)業(yè)，生活中的平易近人。此外，他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和忘我的

26、工作精神值得我去學(xué)習(xí)。 非常感謝大家在我的畢業(yè)設(shè)計中，給予我極大的幫助，使我對整個畢業(yè)設(shè)計的思路有了總體的把握，并耐心的幫我解決了許多實際問題，使我有了很大的收獲。同時，他們在整個研究過程中提出了許多建設(shè)性意見，并給我解決了一些專業(yè)性問題。再次感謝多年來傳授我知識的老師們，更要感謝那些對我學(xué)習(xí)上支持和鼓勵的人。同時感謝所有關(guān)心幫助過我的同學(xué)、老師和學(xué)校?？傊谝院蟮膶W(xué)習(xí)生活中我將以加倍的努力對給予我?guī)椭膶W(xué)校、老師及同學(xué)們的回報。 參考文獻 [1] 蔡光起. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 沈陽: 東北大學(xué)出版社

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