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北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
第1章 緒論
1.1 機械加工工藝概述
機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。
機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。
機械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細(xì)說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。
技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。
總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2 機械加工工藝流程
機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。
2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進行工藝分析。
3) 選擇毛坯。
4) 擬訂工藝路線。
5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。
6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
7) 確定切削用量及工時定額。
8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法。
9) 填寫工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進行調(diào)整，以提高經(jīng)濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進，新材料、先進設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。
1.3 機床夾具概述
1.3.1 機床夾具
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。
1.3.2 機床夾具的功能
在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機床夾具的主要功能
機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機床夾具的特殊功能
機床夾具的特殊功能主要是對刀和導(dǎo)向。
（1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。
（2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。
1.3.3 機床夾具在機械加工中的作用
在機械加工中，使用機床夾具的目的主要有以下六個方面。然而，在不同的生產(chǎn)條件下，應(yīng)該有不同的側(cè)重點。夾具設(shè)計時應(yīng)該綜合考慮加工的技術(shù)要求、生產(chǎn)成本和工人操作方面的要求，以達到預(yù)期的效果。
1．保證精度 用夾具裝夾工件時，能穩(wěn)定地保證加工精度，并減少對其它生產(chǎn)條件的依賴性，故在精密加工中廣泛地使用夾具，并且它還是全面質(zhì)量管理的一個環(huán)節(jié)。
夾具能保證加工精度的原因是由于工件在夾具中的位置和夾具對刀具、機床的切削成形運動的位置被確定，所以工件在加工中的正確位置得到保證，從而夾具能滿足工件的加工精度要求。
2．提高勞動生產(chǎn)率 使用夾具后，能使工件迅速地定位和夾緊，并能夠顯著地縮短輔助時間和基本時間，提高勞動生產(chǎn)率。
3．改善工人的勞動條件 用夾具裝夾工件方便餐、省力、安全。當(dāng)采用氣壓、液壓等夾緊裝置時，可減輕工人的勞動強度，保證安全生產(chǎn)。
4．降低生產(chǎn)成本 在批量生產(chǎn)中使用夾具時，由于勞動生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級較低的工人操作，故可明顯地降低生產(chǎn)成本。
5．保證工藝紀(jì)律 在生產(chǎn)過程中使用夾具，可確保生產(chǎn)周期、生產(chǎn)調(diào)度等工藝秩序。例如，夾具設(shè)計往往也是工程技術(shù)人員解決高難度零件加工的主要工藝手段之一。
6．?dāng)U大機床工藝范圍 這是在生產(chǎn)條件有限的企業(yè)中常用的一種技術(shù)改造措施。如在車床上拉削、深孔加工等，也可用夾具裝夾以加工較復(fù)雜的成形面。
1.4 機床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.4.1 機床夾具的現(xiàn)狀
國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工作品種已占工件種類總數(shù)的85%左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。
3）適用于精密加工的高精度機床夾具。
4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具。
5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產(chǎn)率。
6）提高機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
1.4.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向
現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化四個方面。
精密化
隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2μm～0.5μm。
高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。
柔性化
機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣?、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
標(biāo)準(zhǔn)化
機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148～T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目所給的零件是泵體零件，泵體是機器的基礎(chǔ)零件，其作用是將機器和部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件聯(lián)成一個整體，并使之保持正確的相對位置，彼此協(xié)調(diào)工作，以傳遞動力、改變速度、完成機器或部件的預(yù)定功能。
2.1.2 零件的工藝分析
圖2-1 泵體零件圖
泵體是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有泵體小端面端要求加工，對精度要求也很高。零件的底面、中心孔Φ60H7孔粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其中心孔Φ60H7孔有同軸度公差要求因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。
2.1.3 零件的工藝要求
一個好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達到設(shè)計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。而設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計的要求。
該加工有七個加工表面：平面加工包括零件底面、底部平面；孔系加工包括大、小頭孔、小孔。
1. 以平面為主有:
1）泵體零件底面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是；
2）泵體小端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是。
2. 孔系加工有:
1）Φ60H7粗、精鏜加工，其表面粗糙度要求是；
2）Φ15H7的小孔鉆鉸加工，其粗糙度要求是
零件毛坯的選擇鑄造，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是中批量生產(chǎn)。
上面主要是對零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進行了分析，選擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設(shè)計提供了必要的準(zhǔn)備。
2.2 毛壞的選擇
根據(jù)零件圖可知，零件材料為灰口鑄鐵，零件形狀為非圓柱體，且屬于大批生產(chǎn)，因此選用鑄造毛坯，這樣，毛坯形狀與成品相似，加工方便，省工省料。
2.3 加工工藝過程
由以上分析可知，該零件的主要加工表面是平面、孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于零件來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系以各尺寸精度。
由上面的一些技術(shù)條件分析得知：零件的尺寸精度，形狀精度以及位置關(guān)系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。
2.4 確定各表面加工方案
一個好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達到設(shè)計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對于我們設(shè)計零件的加工工藝來說，應(yīng)選能夠滿足平面孔系和孔加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選價錢合適的機床。
2.4.1 影響加工方法的因素
⑴ 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工。
⑵ 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在小批量生產(chǎn)時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。
⑶ 要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車削，高速精銑等。
⑷ 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應(yīng)考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。
⑸ 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。
選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求來選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6，表面粗糙度為Ra6.3μm，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準(zhǔn)備工序可為粗車——半精車——淬火——粗磨。
2.4.2加工方案的選擇
⑴ 由參考文獻[3]表1.4–8可以確定，平面的加工方案為：粗銑——精銑（IT6～IT7），表面粗糙度為0.8～0.2，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。
⑵ 由參考文獻[3]表1.4–8確定，Φ15H7和Φ60H7孔的表面粗糙度要求為6.3，則選擇孔的加方案序為：粗鏜——精鏜。
⑷ Φ9等的小孔采用鉆擴鉸的加工方法：
因為孔的表面粗糙度的要求，所以我們采用鉆——擴——鉸的加工方法。
⑸ 小頭端面的加工方法是：
因孔兩側(cè)面表面粗糙度的要求較高，為，所以我們采用粗銑——精銑。
2.5 確定定位基準(zhǔn)
2.5.1 粗基準(zhǔn)的選擇
選擇粗基準(zhǔn)時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
⑴ 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。
⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。
⑶ 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
⑷ 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。
要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證零件在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從零件零件圖分析可知，主要是選擇加工零件底面的裝夾定位面為其加工粗基準(zhǔn)。
2.5.2 精基準(zhǔn)的選擇
⑴ 基準(zhǔn)重合原則 即盡可能選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。
⑵ 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。
⑶ 互為基準(zhǔn)原則 選擇精基準(zhǔn)時，有時兩個被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。
⑷ 自為基準(zhǔn)原則 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機床導(dǎo)軌面時，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。
此外，還應(yīng)選擇工件上精度高，尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計簡單等。
要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證零件在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從零件圖分析可知，它的底平面，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件自由度不夠，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于兩側(cè)面，因為是非加工表面，所以也可以用的孔為加工基準(zhǔn)。
選擇精基準(zhǔn)的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)。
2.6 工藝路線的擬定
對于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。零件的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是:“一面兩孔”的典型定位方式;其余各面和孔的加工也可以用他來定位,這樣的工藝路線遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。
2.6.1 工序的合理組合
確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則：
⑴ 工序分散原則
工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。
⑵ 工序集中原則
工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。
一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在80℃～90℃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200mg。
2.6.2 工序的集中與分散
制訂工藝路線時，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。
⑴ 工序集中的特點
工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。
⑵ 工序分散的特點
工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備，簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)水平要求不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。
工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。
一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。
2.6.3 加工階段的劃分
零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段：
⑴ 粗加工階段
粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。
粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11～IT12。粗糙度為Ra80～100μm。
⑵ 半精加工階段
半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9～IT10。表面粗糙度為Ra10～1.25μm。
⑶ 精加工階段
精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。
精加工應(yīng)采用高精度的機床小的切削用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6～IT7，表面粗糙度為Ra10～1.25μm。
此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。
但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小孔之類的粗加工。℃
2.7 擬定工藝路線
在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂三個加工工藝路線方案。
方案一：
工序1 鑄造毛坯
工序2 人工時效溫度（500℃～550℃）消除應(yīng)力
工序3 銑削底面
工序4 銑削大端面
工序5 銑削小端面
工序6 鉆中心孔4XΦ15底孔Φ14.8，鉸孔Φ15H7 鉆Φ22沉頭孔
工序7 鉆底面4XΦ9
工序8 鉆4XΦ20深度2
工序9 銑削左凸臺
工序10 銑削右凸臺
工序11 粗鏜半精鏜Φ60 H7孔，留余量1mm，半精鏜內(nèi)端面
工序12 精鏜Φ60 H7孔，留磨削余量0.2mm
工序13 鉆大端面各孔并攻絲
工序14 鉆小端面各孔并攻絲
工序15 終檢
工序16 入庫
方案二：
工序1 鑄造毛坯
工序2 人工時效溫度（500℃～550℃）消除應(yīng)力
工序3 銑削底面
工序4 銑削大端面
工序5 銑削小端面
工序6 銑削左凸臺
工序7 銑削右凸臺
工序8 粗鏜半精鏜Φ60 H7孔，留余量1mm，半精鏜內(nèi)端面
工序9 精鏜Φ60 H7孔，留磨削余量0.2mm
工序10 鉆大端面各孔并攻絲
工序11 鉆小端面各孔并攻絲
工序12 鉆中心孔4XΦ15底孔Φ14.8，鉸孔Φ15H7 鉆Φ22沉頭孔
工序13 鉆底面4XΦ9
工序14 鉆4XΦ20深度2
工序15 終檢
工序16 入庫
方案三：
工序1 鑄造毛坯
工序2 人工時效溫度（500℃～550℃）消除應(yīng)力
工序3 銑削底面
工序4 銑削大端面
工序5 銑削小端面
工序6 銑削左凸臺
工序7 銑削右凸臺
工序8 鉆大端面各孔并攻絲
工序9 鉆小端面各孔并攻絲
工序10 鉆中心孔4XΦ15底孔Φ14.8，鉸孔Φ15H7 鉆Φ22沉頭孔
工序11 鉆底面4XΦ9
工序12 鉆4XΦ20深度2
工序13 粗鏜半精鏜Φ60 H7孔，留余量1mm，半精鏜內(nèi)端面
工序14 精鏜Φ60 H7孔，留磨削余量0.2mm
工序15 終檢
工序16 入庫
加工工藝路線方案的論證：
從前兩步工序可以看出：方案把粗、精加工都安排在一個工序中，以便裝夾、安裝工件。再看后面的鏜孔、鉆孔工序，方案一把粗、精加工分在兩個不同的工序中，而方案一都在一個工序中，這樣不但有利于工件的安裝，且在設(shè)計專用夾具時也可以減少工件的安裝次數(shù)。方案二與方案三區(qū)別在于先鏜孔磨孔后再鉆各凸臺面小孔。此時需考慮如何保證孔內(nèi)的粗糙度。
綜上分析：方案一中其工序較為集中，且能保證孔內(nèi)粗糙度，則方案一為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程如下：
方案一：
工序1 鑄造毛坯
工序2 人工時效溫度（500℃～550℃）消除應(yīng)力
工序3 銑削底面
工序4 銑削大端面
工序5 銑削小端面
工序6 鉆中心孔4XΦ15底孔Φ14.8，鉸孔Φ15H7 鉆Φ22沉頭孔
工序7 鉆底面4XΦ9
工序8 鉆4XΦ20深度2
工序9 銑削左凸臺
工序10 銑削右凸臺
工序11 粗鏜半精鏜Φ60 H7孔，留余量1mm，半精鏜內(nèi)端面
工序12 精鏜Φ60 H7孔，留磨削余量0.2mm
工序13 鉆大端面各孔并攻絲
工序14 鉆小端面各孔并攻絲
工序15 終檢
工序16 入庫
2.8 加工余量的確定
泵體零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為HT200，根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》查得各種鑄鐵的性能比較，得灰鑄鐵的硬度HB為143～269， 灰鑄鐵的物理性能，HT200密度ρ=7.2～7.3，計算零件毛坯的重量約為1 kg。根據(jù)原始資料，該零件為5000件/年的年產(chǎn)量，毛坯重量估算為1kg<100kg。查《金屬機械加工工藝手冊》工藝表17-5 機械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)為輕型，確定為大批生產(chǎn)。查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》第3版表6-4，確定毛坯鑄件的制造方法為金屬模機器造型。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-5根據(jù)鑄造的類別、特點、應(yīng)用范圍和鑄造方法的經(jīng)濟合理性，按表確定機器造型金屬模的加工余量等級為F級,尺寸公差等級為7-9級，選擇CT8級精度。
2.8.1 底面的加工余量
根據(jù)工序要求，底面粗糙度要求均為 ，由參考文獻[1]表1.4-8，查得采用粗銑、半精銑兩道加工工序完成，經(jīng)濟精度選為IT11。
根據(jù)參考文獻[1]表2.2-4，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)取。由參考文獻[1]表2.3-21，粗銑后精銑，加工長度，加工寬度，那么精銑余量為，粗銑余量為。則鑄件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)參考文獻[1]表2.2-1，查得鑄件尺寸公差等級選用CT8?？傻描T件尺寸公差為。
則：毛坯的名義尺寸為：
毛坯最小尺寸為：
毛坯最大尺寸為：
2.8.2 大端面的加工余量
根據(jù)工序要求，Φ82端面表面粗糙度要求 ，由參考文獻[1]表1.4-8，查得采用粗銑、半精銑兩道加工工序完成，經(jīng)濟精度選為IT11。
由參考文獻[1]表2.2-4，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)取。由參考文獻[1]表2.3-21，粗銑后精銑，加工長度，加工寬度，那么精銑余量為 ，粗銑余量為。則鑄件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)參考文獻[1]表2.2-1，鑄件尺寸公差等級選用CT8。可得鑄件尺寸公差為。
則：毛坯名義尺寸分別為：
毛坯最小尺寸分別為：
毛坯最大尺寸分別為：
2.8.3 小端面的加工余量
根據(jù)工藝要求，Φ38的端面粗糙度要求 ，公差要求為自由公差，由參考文獻[1]表1.4-8，查得采用粗車、精車兩道加工工序。
由參考文獻[1]表2.2-4，其加工余量選為。則鑄件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)參考文獻[1]表2.2-1，鑄件尺寸公差等級選用CT8?？傻描T件尺寸公差為。
精車余量：參照參考文獻[1]表2.3-5，端面精車余量為；
粗車余量： ?，F(xiàn)規(guī)定本工序（粗車）的加工精度為IT11級，因此可知本道工序的加工公差為（入體方向）。
則：毛坯的名義尺寸為：
毛坯最小尺寸為：
毛坯最大尺寸為：
2.8.4 鏜Φ60孔的加工余量
Φ60：內(nèi)孔表面粗糙度要求，參照參考文獻[1]表1.4-7，采用粗鏜、精鏜兩個工序完成，經(jīng)濟精度選為IT10。根據(jù)參考文獻[1]表2.2-1，可得鑄件尺寸公差為。
粗鏜：Φ60孔，由參考文獻[1]表2.3-10,得其余量值為；
半精鏜：Φ60孔，由參考文獻[1]表2.3-10,得其余量值為。
則：鑄孔毛坯名義尺寸分別為：
毛坯最小尺寸分別為：
毛坯最大尺寸分別為：
2.8.5 鉆孔Φ15的加工余量
Φ15孔：內(nèi)孔表面粗糙度要求，參照參考文獻[1]表1.4-7，采用鉆、鉸兩個工序完成，經(jīng)濟精度選為IT9。毛坯為實心，不沖出孔。由參考文獻[1]表2.3-9確定工序尺寸余量為：
鉆孔：Φ15 加工余量
2.9 工序尺寸及其公差的確定
2.9.1 銑底面
本工序定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)重合，則查參考文獻[1]表1.4-8和參考文獻[4]表2-4并計算得(工序尺寸偏差按入體原則標(biāo)注)：
加工形式
公差等級
公差值
加工余量
工序尺寸及其偏差/mm
半精銑
IT11
0.19
Z=1
67
粗銑
IT12
0.3
Z=1
69
加工前
1.6
70
2.9.2 銑削大端面
本工序定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)重合，則查參考文獻[1]表1.4-8和參考文獻[4]表2-4并計算得(工序尺寸偏差按入體原則標(biāo)注)：
加工形式
公差等級
公差值
加工余量
工序尺寸及其偏差/mm
半精銑
IT11
0.19
Z=1
82
粗銑
IT12
0.3
Z=1
84
加工前
1.6
86
2.9.3 銑削小端面
查參考文獻[1]表1.4-8和參考文獻[4]表2-4并計算得(工序尺寸偏差按入體原則標(biāo)注)：
加工形式
公差等級
公差值
加工余量
工序尺寸及其偏差/mm
半精銑
IT11
0.19
Z=1
38
粗銑
IT12
0.3
Z=1
40
加工前
1.6
42
2.9.4 鏜Φ60內(nèi)孔
查參考文獻[1]表1.4-8和參考文獻[4]表2-4并計算得(工序尺寸偏差按入體原則標(biāo)注)：
加工形式
公差等級
公差值
加工余量
工序尺寸及其偏差/mm
半精鏜
IT9
0.062
2
Φ62
粗鏜
IT10
0.1
3
Φ63
加工前
1.4
Φ66
2.9.5 鉆Φ15中心孔
查參考文獻[1]表1.4-8和參考文獻[4]表2-4并計算得(工序尺寸偏差按入體原則標(biāo)注)：
加工形式
公差等級
公差值
加工余量
工序尺寸及其偏差/mm
半精車
0.5
粗車
IT9
0.036
1.5
17
加工前
1.0
19
2.9.6 鏜Φ52孔
查參考文獻[1]表1.4-8和參考文獻[4]表2-4并計算得(工序尺寸偏差按入體原則標(biāo)注)：
加工形式
公差等級
公差值
加工余量
工序尺寸及其偏差/mm
半精鏜
IT9
0.062
2
52
粗鏜
IT10
0.1
3
50
加工前
1.4
47
2.9.7 鉆6-M6螺紋孔，攻螺紋
查參考文獻[1]表1.4-7、表1.4-14和參考文獻[4]表2-4并計算得(工序尺寸偏差按入體原則標(biāo)注)：
加工形式
公差等級
公差值
加工余量
工序尺寸及其偏差/mm
攻絲
IT7
0.012
0.8
M6
鉆孔
IT12
0.12
4.2
Φ5.2
2.9.8 鉆3-M4螺紋孔，攻螺紋
查參考文獻[1]表1.4-7、表1.4-14和參考文獻[4]表2-4并計算得(工序尺寸偏差按入體原則標(biāo)注)：
加工形式
公差等級
公差值
加工余量
工序尺寸及其偏差/mm
攻絲
IT7
0.012
0.8
M4
鉆孔
IT12
0.12
4.2
Φ3.2
2.9.9 鉆、鉸孔Φ22
查參考文獻[1]表1.4-7、表1.4-14和參考文獻[4]表2-4并計算得(工序尺寸偏差按入體原則標(biāo)注)：
加工形式
公差等級
公差值
加工余量
工序尺寸及其偏差/mm
鉸孔
IT8
0.027
2Z=0.2
Φ22
鉆孔
IT12
0.18
2Z=11.8
Φ21.8
第3章 切削用量及工時的確定
3.1 銑削底面
3.1.1 加工條件
工件材料：HT200，硬度190HBS，金屬型鑄造。
機床：X62W臥式萬能銑床。
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀，材料：，，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
3.1.2 計算切削用量
1) 決定銑削深度
因其單邊余量Z： Z=3mm
所以銑削深度： =3mm
精銑該平面的單邊余量Z： Z=1.0mm
銑削深度：
2) 決定每齒進給量
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[4]表3.3，取，
3) 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命
根據(jù)參考文獻[4]表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損限度為，由于銑刀直徑，根據(jù)參考文獻[4]表3.8查得刀具壽命。
4) 決定切削速度和每分鐘進給量
根據(jù)參考文獻[5]表2.4–81，取銑削速度
機床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻[3]表3.1～74，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
5) 計算切削工時
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：
機動時間：
所以該工序總機動時間：
3.2 粗、精銑大端面
3.2.1 加工條件
機床：X62W臥式萬能銑床。
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
3.2.2 計算切削用量
(一) 粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4–73，取
銑削速度：根據(jù)參考文獻[5]表2.4–81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1–74，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：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
(二) 精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4–73，取
銑削速度：根據(jù)參考文獻[5]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：
3.3 粗、精銑小端面
3.3.1 加工條件
機床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
3.3.2 計算切削用量
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4–73，取
銑削速度：根據(jù)參考文獻[5]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：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
3.4 粗銑兩側(cè)面及凸臺
3.4.1 加工條件
機床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀YG8，硬質(zhì)合金立銑刀YT15
3.4.2 計算切削用量
(一) 粗銑兩側(cè)面
銑刀直徑，齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4–73，取
銑削速度：根據(jù)參考文獻[5]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)參考文獻[5]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：
(二) 粗銑凸臺
銑刀直徑，齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4–77，取
銑削速度：根據(jù)參考文獻[5]表2.4–88，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：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（其中）
因為，所以本工序機動時間：
3.5 粗鏜半精鏜Φ60 H7孔，半精鏜內(nèi)端面
3.5.1 加工條件
機床：鏜床T68
刀具：高速鋼刀具
3.5.2 計算切削用量
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4–66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：根據(jù)參考文獻[5]表2.4–88，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
3.6 大端面上螺孔攻絲
3.6.1 加工條件
機床：組合攻絲機
刀具：釩鋼機動絲錐
3.6.2 計算切削用量
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：根據(jù)參考文獻[5]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：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
3.7 小端面上螺孔攻絲
3.7.1 加工條件
機床：組合攻絲機
刀具：釩鋼機動絲錐
3.7.2 計算切削用量
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：根據(jù)參考文獻[5]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：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
3.8 鉆中心孔4XΦ15底孔Φ14.8鉸孔Φ15H7
3.8.1 加工條件
機床：組合鉆床
刀具：麻花鉆
3.8.2 計算切削用量
鉆中心孔4XΦ15底孔Φ14.8，鉸孔Φ15H7
鉆孔Φ15
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4–39，取
切削速度：根據(jù)參考文獻[5]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：
取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
3.9 鉆底面4XΦ9
3.9.1 計算切削用量
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4–39，取
切削速度：根據(jù)參考文獻[5]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：
取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
第4章 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。在加工泵體零件時，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，經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計第1道工序和第11道工序的專用夾具。其中第1道工序，即銑底面，在X62W型臥式萬能銑床上加工完成，所用刀具是硬質(zhì)合金面銑刀；第11道工序為鉆3×M6的螺紋孔，所用機床為鏜床選擇為臥式鉆床Z535，所用刀具為錐柄麻花鉆。
4.1 銑床夾具
4.1.1 問題的提出
本夾具主要用來銑削左端面，其表面粗糙度要求Ra=6.3μm，而且無其它要求，故需粗銑、精銑兩道工序來完成。那么在本道工序中，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度則不是主要問題。
4.1.2 夾具設(shè)計
4.1.2.1 工件在夾具中的定位
工件定位的基本原理
1. 六點定則
用合理分布的六個支承點限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱為“六點定位原則”，簡稱“六點定則”。
六點定則是工件定位的基本法則，用于實際生產(chǎn)時，起支承點作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。
2. 限制工件自由度與加工要求的關(guān)系
工件定位時，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時要限制，有時可不限制，視具體情況而定。習(xí)慣上，工件的六個自由度都限制了的定位稱為完全定位，工件限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。
l 在工件定位時，以下情況允許不完全定位：
1) 加工通孔或通槽時，沿貫通軸的位置自由度可不限制。
2) 毛坯（本工序加工前）是軸對稱時，繞對稱軸的角度自由度可不限制。
3) 加工貫通的平面時，除可不限制沿兩個貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。4.4 切削力及夾緊分析計算
4.1.2.2 切削力及夾緊分析計算
1. 刀具：立銑刀（硬質(zhì)合金）
2. 刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
根據(jù)參考文獻[4]表3-28可得銑削切削力的計算公式：
有：
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：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[4]表3-28可知其公式參數(shù)：
由此可得：
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，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
3. 夾緊力作用點的選擇
1) 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
2) 夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形對加工精度的影響。
3) 夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。
4. 夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復(fù)雜的問題，只能進行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.實際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。
c.校核夾緊機構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2]
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。
螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點：
1) 結(jié)構(gòu)簡單；
2) 擴力比大；
3) 自瑣性能好；
4) 行程不受限制；
5) 夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對稱中心在規(guī)定位置上。
查《切削用量簡明手冊》可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[4]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，查表得原動力計算公式：
即：
由上述計算易得：
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)。
4.1.2.3 誤差分析與計算
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。即
與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[4]可得：
1) 定位誤差 ：
其中：
，
，
，
2) 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查參考文獻[4]表3-28得
3) 磨損造成的加工誤差：通常不超過
4) 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。
4.1.2.4 零、部件的設(shè)計與選用
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。
4.1.2.5 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)注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，應(yīng)首先著眼于如何快速確定工作臺的位置并進行調(diào)刀。因為這是提高勞動生產(chǎn)率的重要途徑。夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；夾具體上有定位塊可使零件迅速定位；同時，夾具體底面的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置；另外，此夾具采用壓板進行夾緊，這樣即能迅速而準(zhǔn)確的定位元件，又能節(jié)約大量工作時間，有利于銑削加工。
銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖。
4.2鉆床夾具
4.2.1 問題的提出
本夾具主要用來鉆削螺紋孔，其表面粗糙度要求Ra=6.3μm，而且無其它要求，故需鉆孔及攻螺紋兩道工序來完成。那么在本道工序中，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。
4.2.2 夾具設(shè)計
4.2.2.1 工件在夾具中的定位
由于零件上3×M6螺紋孔精度要求不高，在精基準(zhǔn)的選擇原則：基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重合的原則下選擇“一面兩孔”的典型定位方式。
此次鉆3×M6螺紋孔的加工需限制工件的六個自由度，也就是完全定位，所以選擇“一面兩孔”的定位方式，其夾具的定位誤差為工件公差的三分之一左右。
此次工件為大批量生產(chǎn)，但由于零件較小,所需夾緊力較小，可采用手動夾緊裝置。
4.2.2.2 切削力及夾緊分析計算
本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工。由參考文獻[4]得：
鉆削力：
式（5-2）
鉆削力矩：
式（5-3）
式中：
代入公式（5-2）和（5-3）得
本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊力計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。
4.2.2.