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西南科技大學高等教育自學考試 畢業(yè)設(shè)計（論文） 泵蓋工藝編制及夾具設(shè)計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 本文是對泵蓋零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設(shè)計合理的加工工藝過程。此外還對填料箱蓋零件的兩道工序的加工設(shè)計了專用夾具. 機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計制造。本論文夾具設(shè)計的主要內(nèi)容是設(shè)計銑對接面手動夾具設(shè)計。 關(guān)鍵詞：泵蓋，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具 目 錄 摘 要 1 第1章 緒論 4 1.1課題研究的意義及現(xiàn)狀 4 1.2課題主要研究內(nèi)容 4 1.3研究方法和手段 5 1.4研究目標 5 1.5方案可行性分析 5 第2章 零件的分析 6 2.1 零件的作用 6 2.2 零件的工藝分析 6 2.3 審查零件的工藝性 7 第3章 泵蓋零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計 8 3.1零件的生產(chǎn)類型 8 3.2毛坯的選擇及鑄造方法 8 3.3基準的選擇 9 3.3.1粗基準的選擇 9 3.3.2精基準的選擇 9 3.4零件各表面的加工方法 10 3.5 各工序間加工余量 10 3.5 泵蓋加工主要工序安排 11 3.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 12 第4章 加工6個螺栓孔夾具設(shè)計 15 4.1 夾具的分類和作用 15 4.2 工件在夾具中的定位 16 4.3 夾具的組成 18 4.4夾具設(shè)計 19 4.4.1定位基準的選擇 19 4.4.2切削力及夾緊力的計算 19 4.5定位誤差的分析 21 4.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 22 4.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 24 4.8夾具設(shè)計及操作的簡要說明 25 總 結(jié) 27 參考文獻 28 致 謝 29 28 第1章 緒論 1.1課題研究的意義及現(xiàn)狀 當前，我國中小零部件機械產(chǎn)業(yè)正處于穩(wěn)步發(fā)展的成熟期，國外進口設(shè)備一統(tǒng)天下的局面已經(jīng)結(jié)束，國產(chǎn)零部件機械已經(jīng)成為主力。主要表現(xiàn)如下：? 一、國產(chǎn)機械的技術(shù)水平已接近或達到世界先進水平，大規(guī)?？恳M技術(shù)發(fā)展的時代已經(jīng)結(jié)束，吸收、學習國外先進技術(shù)的渠道和方法大為增強，自身開發(fā)能力大大提升，大型機械開發(fā)周期一般不超過一年。?? 二、行業(yè)格局發(fā)生很大變化。一是國外著名的機械企業(yè)紛紛在中國建廠，改變了機械生產(chǎn)企業(yè)的結(jié)構(gòu)。它們在機械方面具有雄厚的技術(shù)和經(jīng)濟實力，代表著世界領(lǐng)先水平，今后將對中國機械行業(yè)的生產(chǎn)格局產(chǎn)生深遠影響。其在產(chǎn)品開發(fā)、制造及知識產(chǎn)權(quán)保護等許多方面給中國企業(yè)提供了學習機會。二是國內(nèi)著名大企業(yè)成功介入機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，并向多品種方向發(fā)展，憑借大廠在經(jīng)驗、技術(shù)、經(jīng)濟、制造方面的實力，其機械產(chǎn)品在銷售市場上已經(jīng)占據(jù)了主導地位。這些變化，極大增強了我國機械行業(yè)的實力，對中小企業(yè)的發(fā)展也有很大影響。? 三、一批民營中小企業(yè)迅速成長壯大，規(guī)模和技術(shù)實力大增。尚存問題有待解決?。在看到我國零部件機械行業(yè)獲得長足發(fā)展的同時，一些潛在的問題也不容忽視。首先，我國多數(shù)機械企業(yè)規(guī)模偏小，抵抗風險能力有限，回款率低，流動資金不足。其次，也如同其他產(chǎn)品一樣，我國零部件機械存在著科技投入不足、創(chuàng)新能力偏低等問題。對基本研發(fā)的投入很少，采用挖人才、“偷”技術(shù)的方式很普遍。所以各家的產(chǎn)品都是大同小異，很少有標志性的技術(shù)，原始創(chuàng)新很少。第三，零部件機械廠家正面臨著水、電、鋼材等原材料持續(xù)上漲的壓力，利潤損失較大，不利于進一步擴大生產(chǎn)。第四，對出口歐洲、美國等發(fā)達國家和地區(qū)的產(chǎn)品，由于不熟悉其市場準入和標準，經(jīng)常遭遇“專利門檻”問題，對產(chǎn)品出口產(chǎn)生不利影響。 認清趨勢促進發(fā)展。針對上述問題，相關(guān)企業(yè)要重視創(chuàng)新，主動加大科技投入；樹立尊重知識、保護知識產(chǎn)權(quán)的法律意識；企業(yè)對技術(shù)骨干要有留人和防挖辦法；可在市場接受的范圍內(nèi)，適當進行漲價，以促進生產(chǎn)發(fā)展。? 1.2課題主要研究內(nèi)容 泵蓋零件的分析包括：零件用途、安裝使用、零件圖的加工工藝、材料毛坯以及技術(shù)要求等的分析。確定加工方法，填寫加工工藝過程。? 1、依據(jù)國家有關(guān)標準，根據(jù)需要標注泵蓋裝配圖的尺寸公差、形位公差等；? 2、根據(jù)泵蓋的裝配圖。根據(jù)需要標注零件表面的尺寸公差、形位公差和粗糙度等；? 3、綜合運用所學知識，參考有關(guān)資料，按大批生產(chǎn)，安排產(chǎn)品的加工工藝；設(shè)計加工孔夾具。 1.3研究方法和手段 （1）調(diào)研、消化原始資料；? 收集整理有關(guān)機械零件設(shè)計、裝配工藝、機械加工工藝、制造技術(shù)等有關(guān)資料，供設(shè)計時使用；消化零件制件圖，了解零件的用途，分析零件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求；分析工藝資料，了解所用材料性能、零件特性以及工藝參數(shù)。 （2）完成泵蓋的零件圖及裝配圖； （3）確定工藝方案，制定加工工藝文件； （4）設(shè)計加工孔夾具； （5）完成零件圖及裝配圖的制作。 1.4研究目標 通過課題的設(shè)計鍛煉和培養(yǎng)自己的工藝文件的編制能力，熟悉常用材料的使用性能，正確選用材料；掌握夾具設(shè)計的基本方法和機械零部件設(shè)計的基本程序和方法；掌握機械加工工藝的制定過程，對一般的制造過程和方法有初步的了解，了解常用的零部件設(shè)計軟件，并能熟練運用二維及三維軟件進行設(shè)計。定的機械加工工藝所加工的產(chǎn)品能達到圖紙的各項技術(shù)要求。使自己在大學四年所學的知識得到全面總結(jié)和鞏固，對以前所學的知識得以溫故而知新，更好的掌握學過的知識，為將來的工作奠定一個良好基礎(chǔ)。 1.5方案可行性分析 1）查閱相關(guān)文獻，搜集有關(guān)資料。 2）了解泵蓋的結(jié)構(gòu)以及工作原理的了解，并了解夾具的結(jié)構(gòu)； 3)?通過老師指導,同學討論確定方案。 4）根據(jù)國家有關(guān)標準，設(shè)計產(chǎn)品 第2章 零件的分析 2.1 零件的作用 題目給出的零件是泵蓋。泵蓋的主要作用是支承傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證部件正確安裝。因此泵蓋零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。 2.2 零件的工藝分析 由泵蓋零件圖可知。泵蓋是一個泵蓋零件，齒輪油泵泵蓋的材料是HT200，毛坯制造完成后需進行時效處理，消除毛坯制造和機械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應力。泵蓋有下列幾組加工表面： 1.以泵蓋左端蓋20為基準的加工表面，這一組加工表面包括對右端面的加工。 2.以中心距為28.76±0.016為定為基準的兩個盲孔。 經(jīng)過對以上加工表面的分析，我們可以選定粗基準，加工精粗基準所在的加工表面，然后借用專用夾具對其它加工表面進行加工，保證它們的位置精度 表1 泵蓋技術(shù)要求表 加工表面 尺寸及偏差 /mm 公差/mm及精度等級 表面粗糙度/um 形位公差/mm 泵蓋右端面 20 0.033/IT8 6.3 6 ХФ6.5 沉頭孔 Ф6.5 Ф11 0.090/IT11 12.5 2ХФ5銷孔 Ф5 0.018 /IT8 1.6 Φ16盲孔 Φ16 0.011 /IT6 1.6 Φ16盲孔 Ф16 0.011 /IT6 1.6 2.3 審查零件的工藝性 根據(jù)老師發(fā)給的零件圖，審查了零件的結(jié)構(gòu)工藝性，零件圖上的視圖、尺寸公差和技術(shù)要求較統(tǒng)一，不必做大的修改。仔細閱圖后了解到此工件結(jié)構(gòu)較簡單，通過鑄造再加工即可獲得，表面的精度要求不高，只是在右端面的接觸處要求具有較高的精度，以保證密封性。泵蓋上的沉頭孔和銷孔用一般鉆床夾具可加工出來，而盲孔可利用設(shè)計的專用夾具加工。總體來說，此工件還是比較容易加工。其零件圖見電子版附圖。 第3章 泵蓋零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計 3.1零件的生產(chǎn)類型 零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產(chǎn)類型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，不同的生產(chǎn)類型有著完全不同的工藝特性。零件的生產(chǎn)類型是按零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品特征來確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)是包括備品和廢品在內(nèi)的某產(chǎn)品的年產(chǎn)量。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)N可按下式計算 其中 ——是零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）； ——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺、輛/年）； ——每臺（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺、輛）； ——備品率，一般取2%~4%； ——廢品率，一般取0.3%~0.7%； 根據(jù)上式結(jié)合題目給定數(shù)據(jù)，即可算出泵蓋的生產(chǎn)綱領(lǐng)，進而確定出其生產(chǎn)類型。 年產(chǎn)量20萬套=200000臺/年，=1件/臺，取=，取=0.6%，由公式(1-1）有：.泵蓋零件的重量為3.16，查表1-3可知，泵蓋為輕型零件，由此再查表1-4可知，該泵蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。 3.2毛坯的選擇及鑄造方法 選擇毛坯時候應該考慮一下幾點因素： (1)零件的力學性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力學性能有所不同。離心澆注的鑄件、壓力澆注的鑄件、金屬型澆注的鑄件、砂型澆筑的鑄件，其力學性能一次遞減。 (2)零件的結(jié)構(gòu)形狀和外廓尺寸：直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料，相差較大時宜采用鍛件；形狀復雜、力學性能要求不高可采用鑄鋼件，形狀復雜和薄壁的毛坯不宜采用金屬型鑄造；尺寸較大的毛坯不宜采用模鍛、壓鑄和精鑄，多采用砂型鑄造和自由鍛造；外形復雜的小零件宜采用精密鍛造方法，以避免機械加工。 (3)生產(chǎn)綱領(lǐng)和批量：生產(chǎn)綱領(lǐng)大時宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，生產(chǎn)綱領(lǐng)小時宜采用設(shè)備投資小的毛坯制造方法。 (4)現(xiàn)場生產(chǎn)條件要求：現(xiàn)場生產(chǎn)條件和發(fā)展應經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟分析和論證。 經(jīng)過分析考慮，零件材料選取HT200，由于零件結(jié)構(gòu)一般，生產(chǎn)類型為中、小批生產(chǎn)，在機床運行過程中所受沖擊不大，力學性能要求不高，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，零件屬于中批生產(chǎn)，零件的輪廓尺寸不大，根據(jù)參考文獻[8]中表3-1選擇金屬型澆注鑄件毛坯。查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》第41頁表2.2-5，選用鑄件尺寸公差等級為9級.這對提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量有幫助。此外為消除殘余應力還應安排人工時效。 3.3基準的選擇 定位選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中重要的工作之一，定位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，否則加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 3.3.1粗基準的選擇 選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。 (1)加工泵蓋上蓋時應選擇上蓋螺栓孔的上表面為粗基準，加工上蓋分合面。我選擇粗基準的根據(jù)如下：選擇上蓋螺栓孔的上表面為基準，能保證泵蓋上蓋其他表面加工余量小二均勻，符合選擇重要表面為粗基準的原則；泵蓋上蓋只有螺栓孔上表面不需要進行加工，符合選擇不加工表面為粗基準的原則；制造毛坯的時候上表面的加工余量留的最少，符合選擇加工余量量最小的表面為粗基準的原則；上表面能滿足方便定位、加緊的需求，符合選擇較為平整光潔、加工面積較大的表面為粗基準的原則；螺栓孔上表面只用一次，加工出精基準面就不需要使用，符合粗基準在同一尺寸方向上只能使用一次的原則。 (2)按照粗基準的選擇原則，同理我們可以選擇出泵蓋底泵蓋的底孔的上表面為粗基準，加工底泵蓋的底面。 3.3.2精基準的選擇 精基準的選擇應從保證零件加工精度出發(fā)，同時考慮裝夾方便、夾具結(jié)構(gòu)簡單。? (1)選擇上蓋的分合面為精基準，加工上蓋端面和油杯螺紋孔的上表面。我選擇精基準的根據(jù)如下：精基準的以“基準重合”、“基準統(tǒng)一”、“自為基準”、“互為基準”為選擇原則，并且需要保證工件定位精準、加緊可靠、操作方便。選擇上蓋的分合面為精基準可以簡化操作，能夠準確定位，加緊可靠，滿足加工表面對設(shè)計基準的相對位置精度要求，方便加工其他表面。 (2)按照精基準的選擇原則，選擇泵蓋底泵蓋的底面為精基準，加工底泵蓋的端面及內(nèi)孔分合面。 (3)按照精基準的選擇原則，選擇泵蓋的底面與為精基準，加工泵蓋的內(nèi)孔。 3.4零件各表面的加工方法 當零件的加工質(zhì)量要求較高時，一般要經(jīng)過粗加工、半精加工和精加工三個階段，如果零件的加工精度要求特別高、表面粗糙度特別小時，還要經(jīng)過光整加工階段。通過對泵蓋的各加工表面的分析，選擇前面一系列的預備工序的加工方法和順序。 表2 各加工表面加工方案 加工表面 精度要求/um 加工方案 泵蓋右端面 6.3 粗銑-精銑 Φ5銷孔 1.6 鉆-鉸 孔 12.5 鉆 Ф16孔 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 3.5 各工序間加工余量 根據(jù)表1-6至1-11和2-15至2-40，將各加工表面的工藝路線、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度填入表3中。 3 各工序間加工余量 加工表面 工步名稱 工步余量 基本尺寸 公差等級 精度公差 工步偏差 粗糙度 泵蓋右端面 粗銑 1 20 IT8 0.033 20 6.3 精銑 2 18.6 IT12 0.21 21 12.5 毛坯 3 23 -- 2.4 23 -- Ф5銷孔 鉸 0.2 5.0 IT8 0.018 5 1.6 鉆 0.8 4.8 IT12 0.120 4.8 6.3 毛坯 4 4 -- 2 41 -- Φ6.5孔 鉆 2 6.5 IT11 0.090 6.5 12.5 毛坯 4.5 4.5 2 4.51 Ф16 精鉸 0.05 16 IT6 0.011 16 1.6 粗鉸 0.95 15.95 IT8 0.027 15.95 6.3 鉆 1.2 15 IT11 0.110 15 12.5 毛坯 13.8 13.8 -- 2.4 13.81.2 -- 3.5 泵蓋加工主要工序安排 對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。泵蓋加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到泵蓋加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于泵蓋，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將泵蓋加工工藝路線確定如下： 工藝路線： 1 鑄造 鑄造毛坯 2 時效 時效熱處理 3 粗銑 粗銑右端面至21mm 4 精銑 精銑右端面至20mm 5 鉆鉸 鉆鉸φ16孔深13mm盲孔，粗鉸，精鉸鉆 6 鉆鉸 鉆鉸2xφ5圓錐銷孔通孔 7 鉆 鉆6xφ6.5通孔 8 鉆 鉆φ11孔深6mm 9 鉗工 去毛刺 10 終檢 檢驗各尺寸 3.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序3、4：粗、精銑泵蓋右端面 機床：銑床X52K 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10] （1）粗銑泵蓋右端面 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： （2）精銑泵蓋右端面 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 本工序機動時間 工序5：鉆鉸φ16孔深13mm盲孔，粗鉸，精鉸鉆 機床：組鉆床Z525 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 切削深度： 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工序6：鉆鉸2xφ5圓錐銷孔通孔 機床：組鉆床Z525 鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9 切削速度計算公式為 （3-20） 查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = 工序7、8：鉆6xφ6.5通孔，鉆φ11孔深6mm 機床：組鉆床Z525 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.105，取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，取 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 機動時間： 第4章 加工6個螺栓孔夾具設(shè)計 4.1 夾具的分類和作用 （1）按專業(yè)程度劃分 1）通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標準化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機床附件提供給用戶。其特點是適應性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。 2）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計的夾具。其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計制造周期較長、制造費用也較高。當產(chǎn)品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。 3）通用可調(diào)夾具和成組夾具 其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，適用范圍更廣一些。 4）組合夾具 組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標準元件和部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、元件能反復使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。 5）隨行夾具 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進行不同工序的加工。 （2）按使用的機床分類 由于各類機床自身工作特點和結(jié)構(gòu)形式各不相同，對所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應地提出了不同的要求。按所使用的機床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。 （3）按夾緊動力源分類 根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。 夾具的作用：1．縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率 夾具的使用一般包括兩個過程：其一是夾具本身在機床上的安裝和調(diào)整，這個過程主要是依靠夾具自身的定向鍵、對刀塊來快速實現(xiàn)，或者通過找正、試切等方法來實現(xiàn)，但速度稍慢；其二是被加工工件在夾具中的安裝，這個過程由于采用了專用的定位裝置(如V形塊等)，因此能迅速實現(xiàn)。 2．確保并穩(wěn)定加I精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量 加工過程中，工件與刀具的相對位置容易得到保證，并且不受各種主觀因素的影響，因而工件的加工精度穩(wěn)定可靠。 3．降低對操作工人的技術(shù)要求和工人的勞動強 由于多數(shù)專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實現(xiàn)對工件的夾緊，這在很大程度上減少了工人找正和調(diào)整工件的時間與難度，或者根本不需要找正和調(diào)整，所以，這些專用夾具的使用降低了對工人的技術(shù)要求并減輕了工人的勞動強度。 4.2 工件在夾具中的定位 一、機床夾具定位元件 工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本定位元件。實際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。 （一）工件以平面定位常用定位元件 1．支承釘 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖a）用于支承精基準面；球頭支承釘（圖b）用于支承粗基準面；網(wǎng)紋頂面支承釘（圖c）能產(chǎn)生較大的摩擦力，但網(wǎng)槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位場合。一個支承釘相當于一個支承點，限制一個自由度；在一個平面內(nèi)，兩個支承釘限制二個自由度；不在同一直線上的三個支承釘限制三個自由度。 圖6-1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式 2．支承板 常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖a）結(jié)構(gòu)簡單，但沉頭螺釘處清理切屑比較困難，適于作側(cè)面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖b），在帶有螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當工件定位平面較大時，常用幾塊支承板組合成一個平面。一個支承板相當于兩個支承點，限制兩個自由度；兩個（或多個）支承板組合，相當于一個平面，可以限制三個自由度。 圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式 3．可調(diào)支承 常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示。可調(diào)支承多用于支承工件的粗基準面，支承高度可以根據(jù)需要進行調(diào)整，調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個可調(diào)支承限制一個自由度。 圖6-3 常用可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式 4．自位支承 常用自位支承的結(jié)構(gòu)形式如圖6-4所示。由于自位支承是活動的或是浮動的，無論結(jié)構(gòu)上是兩點或三點支承，其實質(zhì)只起一個支承點的作用，所以自位支承只限制一個自由度。使用自位支承的目的在于增加與工件的接觸點，減小工件變形或減少接觸應力。 圖6-4 自位支承的結(jié)構(gòu)形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件 1．定位銷 圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式。當工件的孔徑尺寸較小時，可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu)；當孔徑尺寸較大時，選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu)；當工件同時以圓孔和端面組合定位時，則應選用圖c所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。用定位銷定位時，短圓柱銷限制二個自由度；長圓柱銷可以限制四個自由度；短圓錐銷（圖d）限制三個自由度。 圖6-6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式 2．心軸 心軸的結(jié)構(gòu)形式很多，圖6-7是幾種常用的心軸結(jié)構(gòu)形式。圖a為過盈配合心軸，限制工件四個自由度；圖b為間隙配合心軸，限制工件五個自由度（心軸外圓部分限制四個自由度，軸肩面限制一個自由度）；圖c為小錐度（1：5000～1：1000）心軸，裝夾工件時，通過工件孔和心軸接觸表面的彈性變形夾緊工件，使用小錐度心軸定位可獲得較高的定位精度，它可以限制五個自由度。 圖6-7 定位心軸 （四） 工件以組合表面定位常用定位元件 在實際生產(chǎn)中，為滿足加工要求，有時采用幾個定位面相組合的方式進行定位。常見的組合形式有：兩頂尖孔、一端面一孔、一端面一外圓、一面兩孔等；與之相對應的定位元件也是組合式的。例如，長軸類零件采用雙頂尖組合定位；箱體類零件采用一面雙銷組合定位。 幾個表面同時參與定位時，各定位基準（基面）在定位中所起的作用有主次之分。例如，軸以兩頂尖孔在車床前后頂尖上定位的情況，前頂尖孔為主要定位基面，前頂尖限制三個自由度，后頂尖只限制兩個自由度。 4.3 夾具的組成 (1) 定位元件 定位元件保證工件在夾具中處于正確的位置。 (2) 夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力(切削力等)作用時不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。圖3-3中的螺桿8(與圓柱銷合成一個零件)、螺母7和開口墊圈6就起到了上述作用。 (3) 對刀或?qū)蜓b置 對刀或?qū)蜓b置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。如圖3-3中鉆套l和鉆模板2組成導向裝置，確定了鉆頭軸線相對定位元件的正確位置。銑床夾具上的對刀塊和塞 尺為對刀裝置。 (4) 連接元件 連接元件是確定夾具在機床上正確位置的元件。如圖3-3中夾具體3的底面為安裝基面，保證了鉆套1的軸線垂直于鉆床工作臺以及圓柱銷5的軸線平行于鉆床工作臺。因此，夾具體可兼作連接元件。車床夾具上的過渡盤、銑床夾具上的定位鍵都是連接元件。 (5) 夾具體 夾具體是機床夾具的基礎(chǔ)件，如圖3-3中的件3，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。 (6) 其它裝置或元件 它們是指夾具中因特殊需要而設(shè)置的裝置或元件。 4.4夾具設(shè)計 4.4.1定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。 由零件圖可知：在對進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有： 方案Ⅰ：選底平面、和側(cè)面定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。 方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式，2面用擋銷，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。 分析比較上面二種方案：方案Ⅱ中的定位是不正確的，擋銷的位置是固定，且定位與夾緊應分開，因夾緊會破壞定位。 通過比較分析只有方案Ⅰ滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇小頭孔和大頭孔來定位，從而保證其尺寸公差要求。 為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。 4.4.2切削力及夾緊力的計算 刀具：鉆頭。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=450， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=450 轉(zhuǎn)矩 T=Cdfk 式中: C=0.506, Z=2.0, y=0.8 T=0.506 功率 P= 在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK 式中 K—基本安全系數(shù)，1.5; K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1; K—刀具鈍化系數(shù), 1.1; K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1 則 F=KF=1.5 鉆削時 T=17.34 N 切向方向所受力: F= 取 F=4416 F> F 所以,時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。 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： 安全系數(shù)K可按下式計算有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得： 所以有： 該孔的設(shè)計基準為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則；　參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF 軸向力：F夾＝KF （N） 扭距： Nm 在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 由資料《機床夾具設(shè)計手冊》查表可得： 切削力公式： 式（2.17） 式中 查表得： 即： 實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》表得： 安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》表 可得： 所以 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，決定選用螺旋夾緊機構(gòu)。 4.5定位誤差的分析 該夾具以一個平面和2個定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。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)定的尺寸公差。 由[5]和[6]可得： 1 定位誤差： 當以任意邊接觸時 通過分析可得： 因此：當以任意邊接觸時 2 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 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。 4.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 圖6.1 可換鉆套 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差F7 基本 極限 偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 36 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 13 10 16 50 ＞6～8 +0.028 +0.013 36 +0.023 +0.036 15 ＞8～10 15 18 36 50 25 ＞10～36 +0.034 +0.016 18 22 ＞36～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.036 ＞18～22 +0.041 +0.050 30 34 50 36 HT500 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 HT500 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.050 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 4.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對夾具體的設(shè)計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設(shè)計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應便排出鐵屑。 4.8夾具設(shè)計及操作的簡要說明 用手搖動手柄，手柄帶動一對齒輪齒條傳動，齒條進行上升運動，上升到螺旋夾緊機構(gòu)固定的位置。卸下工件時只需要將手柄向反方向進行螺旋運動。整個機構(gòu)操作方便，快捷迅速。 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位銷定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。 總 結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。 這次畢業(yè)設(shè)計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參考文獻 參考文獻 1、李益民主編.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994 2、機床夾具設(shè)計手冊.北京：中國科學技術(shù)出版社 3、趙家齊主編.機械制造工藝學畢業(yè)設(shè)計指導書.北京.機械工業(yè)出版社，2000 4、吳拓、方瓊珊主編. 機械制造工藝與機床夾具畢業(yè)設(shè)計指導書.北京：機械工業(yè)出版社，2005 5、曾志偉、呂明主編，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)，武漢理工大學出版社，2001年 6、肖詩綱主編，切削用量手冊，機械工業(yè)出版社，1993年 7、曾東建主編，汽車制造工藝學，機械工業(yè)出版社 8、機械設(shè)計手冊（上冊），《機械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組編，化學工業(yè)出版社 致 謝 經(jīng)過了的很長時間，終于比較圓滿完成了設(shè)計任務。回顧這日日夜夜，感覺經(jīng)過了一場磨練，通過圖書、網(wǎng)絡(luò)、老師、同學等各種可以利用的方法，鞏固了自己的專業(yè)知識。對所學知識的了解和使用都有了更加深刻的理解。 此時此刻，我要特別感謝我的導師的精心指導，不僅指導我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設(shè)計的思路并給我們講解了設(shè)計中用到的實際工程設(shè)計經(jīng)驗，從而使我們設(shè)計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學會綜合應用所學知識，提高分析和解決實際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。 同時也要感謝其他同學、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導對我們畢業(yè)設(shè)計的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計中去，為更好、更快的完成畢業(yè)設(shè)計提供了重要保障。 43