PAGE序號（學號）：齒輪泵體的工藝規程及夾具設計姓名教學院專業班級指導教師年月日長春光華學院畢業設計（論文）專用紙PAGE齒輪泵體的工藝規程及夾具設計[摘要]本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。齒輪泵體加工工藝規程及其銑端面的工裝的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。全套圖紙加V信153893706或扣3346389411Thegearpumpbodyprocessdisciplineandfixturedesign[ABSTRCT]Thisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror目錄TOC\o"1-3"\h\u序言 1一零件的分析 21.1零件的作用 21.2零件的工藝分析 2二擬定加工工藝路線 42.1基準的選擇 42.1.2粗基準選擇 42.1.2精基準的選擇 42.2制定工藝路線 5三.毛坯的確定 83.1確定毛坯的制造形式 83.2毛坯形狀及尺寸 8四零件加工工序設計 104.1工序1設計 104.2工序2設計 104.3工序3設計 104.4工序4設計 114.5工序5設計 124.6工序6設計 134.7工序7設計 164.8工序8設計 174.9工序9設計 184.10工序10設計 18五、夾具設計 205.1問題的提出 205.2定位基準的選擇 205.3切削力及夾緊力計算 205.4定位誤差分析 225.5夾具設計及操作簡要說明 23總結 24致謝 26參考文獻 27第28頁共33頁序言機械制造業是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業。機械制造業的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業的產品。我們的生活離不開制造業，因此制造業是國民經濟發展的重要行業，是一個國家或地區發展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。齒輪泵體的加工工藝規程及夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環節。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養自己的自學與創新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。一零件的分析1.1零件的作用齒輪泵體的作用，待查1.2零件的工藝分析工藝分析的目的，一是審查零件的結構形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處理等的技術要求是否合理，是否便于加工和裝配；二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進一步的了解，以便制訂出合理的工藝規程。該零件為大量生產的小型零件，在生產時要注意零件的：1．便于裝夾零件的結構應便于加工時的定位和夾緊，裝夾次數要少。2．便于加工零件的結構應盡量采用標準化數值，以便使用標準化刀具和量具。同時還注意退刀和進刀，易于保證加工精度要求，減少加工面積及難加工表面等。齒輪泵體的工藝有2組加工面的分別為1，以下端面為基準的加工面，這組加工包括鉆2-Φ11孔2：一個是以2-Φ11孔為基準的加工面，這個主要是粗銑Φ98左端面,鉆擴鉸Φ14H7孔，粗精車Φ98內圓,銑138mm的2側面Φ32端面,鉆2端3Rc/8螺紋孔,鉆3-M6螺紋孔,鉆2-Φ6通孔。二擬定加工工藝路線2.1基準的選擇基面的選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。2.1.2粗基準選擇粗基準選擇應當滿足以下要求：（1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應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。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。（2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。（3）應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。（4）應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。（5）粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不規則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。基準的選擇是工藝規程設計中的重要工作之一，他對零件的生產是非常重要的。先選取下端面為定位基準，利用V型塊為定位元件。2.1.2精基準的選擇精基準的選擇應滿足以下原則：1)為了保證零件各個加工面都能分配到足夠的加工余量，應選加工余量最小的面為粗基準。2)為了保證零件上加工面與不加工面的相對位置要求，應選不加工面為粗基準。當零件上有幾個加工面，應選與加工面的相對位置要求高的不加工面為粗基準。3)為了保證零件上重要表面加工余量均勻，應選重要表面為粗基準。零件上有些重要工作表面，精度很高，為了達到加工精度要求，在粗加工時就應使其加工余量盡量均勻。4)為了使定位穩定、可靠，應選毛坯尺寸和位置比較可靠、平整光潔面作粗基準。作為粗基準的面應無鍛造飛邊和鑄造澆冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夾具裝夾時，還應使夾具結構簡單，操作方便。5)粗基準應盡量避免重復使用，特別是在同一尺寸方向上只允許裝夾使用一次。因粗基準是毛面，表面粗糙、形狀誤差大，如果二次裝夾使用同一粗基準，兩次裝夾中加工出的表面就會產生較大的相互位置誤差。以QUOTEφ11孔（一面2銷）為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。2.2制定工藝路線制訂工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。通過仔細考慮零件的技術要求后，制定以下兩種工藝方案：方案一1鑄造鑄造2時效處理時效處理3銑銑下端面4鉆鉆2-Φ11孔锪平Φ255銑粗銑Φ98左端面6鉆鉆擴鉸Φ14H7孔，粗精車Φ98內圓7銑銑138mm的2側面Φ32端面8鉆鉆2端3Rc/8螺紋孔9鉆鉆3-M6螺紋孔10鉆鉆2-Φ6通孔11鉗去毛刺12檢驗檢驗13入庫入庫方案二1鑄造鑄造2時效處理時效處理3鉆鉆2-Φ11孔锪平Φ254鉆鉆擴鉸Φ14H7孔，粗精車Φ98內圓5銑銑下端面6銑粗銑Φ98左端面7銑銑138mm的2側面Φ32端面8鉆鉆2端3Rc/8螺紋孔9鉆鉆3-M6螺紋孔10鉆鉆2-Φ6通孔11鉗去毛刺12檢驗檢驗13入庫入庫工藝方案一和方案二的區別在于方案二先鉆孔，車孔再銑端面，違背了先面后孔的原則，后方案一先面后孔，先大孔后小孔，遵循了安排工藝的基本原則，同時銑面后先鉆2-Φ11的孔，這樣可以利用2-Φ11的孔作為定位基準，更好地保證了工件的加工精度，綜合考慮我們選擇方案一。具體的工藝路線如下:1鑄造鑄造2時效處理時效處理3銑銑下端面4鉆鉆2-Φ11孔锪平Φ255銑粗銑Φ98左端面6鉆鉆擴鉸Φ14H7孔，粗精車Φ98內圓7銑銑138mm的2側面Φ32端面8鉆鉆2端3Rc/8螺紋孔9鉆鉆3-M6螺紋孔10鉆鉆2-Φ6通孔11鉗去毛刺12檢驗檢驗13入庫入庫三.毛坯的確定3.1確定毛坯的制造形式確定毛坯包括選擇毛坯類型及其制造方法。毛坯類型有鑄、鍛、壓制、沖壓、焊接、型材和板材等。確定毛坯時要考慮下列因素：1）零件的材料及其力學性能。當零件的材料選定后，毛坯的類型就大致確定了。例如，材料是鑄鐵，就選鑄造毛坯；材料是鋼材，且力學性能要求高時，可選鍛件；當力學性能要求較低時，可選型材或鑄鋼。2）零件的形狀和尺寸。形狀復雜的毛坯，常用鑄造方法。薄壁零件，不可用砂型鑄造；尺寸大的鑄件宜用砂型鑄造；中、小型零件可用較先進的鑄造方法。3）生產類型。大量生產應選精度和生產率都比較高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂貴費用可由材料消耗的減少和機械加工費用的降低來補償。如鑄件應采用金屬模機器造型或精密鑄造；鍛件應采用模鍛、冷軋和冷拉型材等。單件小批生產則應采用木模手工造型或自由鍛。4）生產條件。確定毛坯必須結合具體生產條件，如現場毛坯制造的實際水平和能力、外協的可能性等。有條件時，應積極組織地區專業化生產，統一供應毛坯。5）充分考慮利用新工藝、新技術和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新工藝、新技術和新材料的發展很快。例如，精鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料等在機械中的應用日益增加。應用這些方法后，可大大減少機械加工量，有時甚至可不再進行機械加工，其經濟效果非常顯著。考慮到零件在工作過程中經常受到沖擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。3.2毛坯形狀及尺寸毛坯的形狀及尺寸毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表面的形狀、結構、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達到減少機械加工的勞動量，力求達到少或無切削加工。但是，由于現有毛坯制造技術及成本的限制，以及產品零件的加工精度和表面質量要求愈來愈來高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通過機械加工達到零件的技術要求。毛坯尺寸與零件圖樣上的尺寸之差稱為毛坯余量。鑄件公稱尺寸所允許的最大尺寸和最小尺寸之差稱為鑄件尺寸公差。毛坯余量與毛坯的尺寸、部位及形狀有關。四零件加工工序設計4.1工序1設計鑄造4.2工序2設計時效處理4.3工序3設計設計內容：以外圓為基準銑下端面1.選擇刀具刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8,，，，。2.決定銑削用量決定銑削深度因為加工余量不大，一次加工完成決定每次進給量及切削速度根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。根據表查出，則按機床標準選取＝750當＝750r/min時按機床標準選取計算工時切削工時：，，，則機動工時為4.4工序4設計設計內容：以下端面為基準鉆2-Φ11孔锪平Φ25工步1：鉆2-Φ11孔機床：Z525立式鉆床刀具：根據《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ111)進給量取f=0.13mm/r2)切削速度V=24~34m/min.取V=30m/min3)確定機床主軸轉速ns==1364r/min與1364r/min相近的機床轉速為1450r/min。現選取=1450r/min。所以實際切削速度==5)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。t=i;其中l=10mm;=4mm;=3mm;t=2x（）=2x（）=0.0234(min)工步2：锪孔Φ25mm根據有關資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度之關系為式中的、——加工實心孔進的切削用量.現已知=0.36mm/r(《切削手冊》)表2.7=42.25m/min(《切削手冊》)表2.131)給量取f=1.5×0.36=0.51mm/r按機床選取0.5mm/r2)削速度v=0.4×42.25=16.9m/min.3)定機床主軸轉速ns==215r/min與215r/min相近的機床轉速為275r/min。現選取=275r/min。所以實際切削速度==5)削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。t=i;其中l=4mm;=6mm;=0mm;t===0.072(min)4.5工序5設計設計內容：以2-Φ11孔及下端面為基準粗銑Φ98左端面1.選擇刀具刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀，刀片采用YG8,，，，。2.決定銑削用量決定銑削深度因為加工余量不大，一次加工完成決定每次進給量及切削速度根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。根據表查出，則按機床標準選取＝750當＝750r/min時按機床標準選取計算工時切削工時：，，，則機動工時為.4.6工序6設計設計內容：以底面和2-Φ11孔為基準鉆擴鉸Φ14H7孔，粗精車Φ98內圓工步一鉆孔至φ11確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ11孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現取切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：擴孔利用鉆頭將孔擴大至，根據有關手冊規定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 根據機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按車床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步3：鉸孔根據參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。切削工時：，，，則機動工時為 工步4：粗精車Φ98內圓1)切削深度單邊余量為Z=2mm2)進給量根據《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r3)計算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系數見《切削手冊》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=89m/min4)確定機床主軸轉速ns==753r/min與753r/min相近的機床轉速為750r/min。現選取=750r/min。所以實際切削速度==5)切削工時，t=i;其中l=25mm;=4mm;=0mm;t=i=x2=0.966(min)4.7工序7設計設計內容：以底面和2-Φ11孔為基準銑138mm的2側面Φ32端面1.選擇刀具刀具選取不重磨損硬質合金套式端銑刀，刀片采用YG8,，，，。2.決定銑削用量決定銑削深度因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則決定每次進給量及切削速度根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。根據表查出，則按機床標準選取＝1450當＝1450r/min時按機床標準選取計算工時切削工時：，，，則機動工時為4.8工序8設計設計內容：以下端面和2-Φ11孔為基準鉆2端3Rc/8螺紋孔工步1：鉆M8螺紋底孔選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得（《切削》表2.15）按機床選取基本工時：min工步2：攻螺紋M8mm選擇M8mm高速鋼機用絲錐等于工件螺紋的螺距，即按機床選取基本工時：4.9工序9設計設計內容：以底面和2-Φ11孔為基準鉆3-M6螺紋孔工步1：鉆M6螺紋底孔選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得（《切削》表2.15）按機床選取基本工時：min工步2：攻螺紋M6mm選擇M6mm高速鋼機用絲錐等于工件螺紋的螺距，即按機床選取基本工時：4.10工序10設計設計內容：以下端面和孔為基準鉆2-Φ6通孔機床：Z525立式鉆床刀具：根據《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ61)進給量取f=0.13mm/r2)切削速度V=12~20m/min.取V=15m/min3)確定機床主軸轉速ns==682r/min與382r/min相近的機床轉速為700r/min。現選取=700r/min。所以實際切削速度==5)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。t=i;其中l=10mm;=4mm;=3mm;t=2x（）=2x（）=0.0234(min)五、夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。由指導老師的分配，決定設計第6道工序粗精車Φ98內圓的車床夾具。5.1問題的提出在機械制造中，用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置，稱為夾具。它是用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或檢測的裝置。在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具。本夾具主要用于粗精車Φ98內圓，本道工序加工精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產效率上，精度則不予考慮。5.2定位基準的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規程和最終加工出的零件質量。基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發，合理選擇定位基準。我們采用已加工好的2-Φ11孔及下端面作為定位基準，下端面限制3個自由度，圓柱銷限制2個自由度，削邊銷限制1個自由度，這樣空間的六個自由度就限制完全了，為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用鉸鏈壓板作為夾緊機構。5.3切削力及夾緊力計算確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作同點。在確定夾緊力的三要素時要分析工件的結構特點、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情況，而且必須考慮定位裝置的結構形式和布置方式。夾緊力的三要素對夾緊結構的設計起著決定性的作用。只有夾緊力的作用點分布合理，大小適當，方向正確才能獲得良好的效益。1.夾緊力方向的確定（1）夾緊力方向應垂直于主要定位基準面（2）夾緊力的方向最好與切削力、工件重力方向一致2.夾緊力作用點的選擇（1）應能夠保持工件定位穩定可靠，在夾緊過程中不會引起工件產生位移或偏轉。（2）應盡量避免或減少工件的夾緊變形（3）夾緊力作用點應盡量靠近加工部位3.夾緊力大小的估算（1）首先假設系統為剛性系統，切削過程處于穩定狀態。（2）常規情況下，只考慮切削力（矩）在力系中的影響；切削力（矩）用切削原理公式計算。（3）對重型工件應考慮工件重力的影響。在工件做高速運動場合，必須計入慣性力。（4）分析對夾緊最不利的瞬時狀態，按靜力平衡方程計算此狀態下所需的夾緊力即為計算夾緊力（5）將計算夾緊力再乘以K，即得實際夾緊力。K為總安全系數，K=K0K1K2K3各種因素的安全系數可查表2-3，一般K=1.5~2.5；當夾緊力與切削力相反時，K=2.5~3。查表1-2-3圓周力：徑向力：軸向力：其中：查《機床夾具手冊》表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N夾緊力的計算：由《機床夾具設計手冊》（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm,P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W0=5380N由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。5.4定位誤差分析(1)移動時基準位移誤差（式5-5）式中：————圓柱銷孔的最大偏差————圓柱銷孔的最小偏差————圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙代入（式5-5）得：==(2)轉角誤差（式5-6）式中：————圓柱銷孔的最大偏差————圓柱銷孔的最小偏差————圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙————削邊銷孔的最大偏差————削邊銷孔的最小偏差————削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙其中：則代入（式5-6）得：則：經檢驗合格5.5夾具設計及操作簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為車床夾具選擇了鉸鏈壓板夾緊方式。本工序為車切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。本夾具的最大優點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用快。總結這次設計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學里學到的所有知識系統的組織起來，進行理論聯系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業知識有機的結合起來。同時也培養了自己的自學與創新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產實踐的需要，將各種理論與生產實踐相結合，來完成本次設計。這次設計是培養學生綜合運用所學知識,發現,提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環節,更是