機械夾具課程設(shè)計說明書

1、摘 要閥體零件加工工藝及夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)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(guān)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(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)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(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差序 言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，

2、并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)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(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標。閥體零件加工工藝及夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等的基礎(chǔ)下，進行的一個全面的考核。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(shè)計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自

3、學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。零件的分析1.零件的作用分析題目所給的零件是齒輪泵泵體。它作為齒輪泵主體，主要作用是：作為齒輪的支撐件，連接吸油和壓油管路，并形成密封腔，其形狀及加工精度直接影響齒輪泵的工作性能。2.零件的工藝分析 本閥體零件的材料為HT20-40，灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鑄造和沖壓。但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。零件有3組加工面他們有位置度要求。以下是本零件需要加工

4、的表面以及加工表面之間的位置要求：(1)以基準面B為基準的加工面，這組加工面包括，基準面B面和基準面B對應(yīng)的面，還有寬33mm的槽，和2個34.5的孔，其中基準面B對應(yīng)的面想對于基準B的平行度上哦0.15. 其中下面34.5的端面跳動為0.15。(2)一個是以上下底面互為基準的加工面，這個主要是上下底面和6-M7銷孔和2-7孔。(3)以底面和2-7孔為基準 的加工面，這組加工面主要是2-G3/8的孔。工藝規(guī)程設(shè)計 本閥體假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺，每臺需要該零件1個，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。 該零件材料為HT20-40，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄造。

5、依據(jù)設(shè)計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率和 廢品率分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N=2XQn(1+)（1+)=238595件/年1.確定毛坯的制造形式 零件材料為HT20-40，考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄造，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用鑄造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。閥體零件材料為 HT200，硬度選用200HBS，毛坯重約1Kg。生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用砂型鑄造，機械翻砂造型，2級精度組。

6、根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設(shè)計如下： 1.34.5mm的孔 因為孔只有34.5mm大，34.5孔的粗糙度為0.8需要粗車，精車，磨幾道工序加工，查相關(guān)資料知粗加工和精加工的余量之和為3mm。2.閥體的上下端面 該閥體的上下端面粗糙度都是0.8，進行一需要進行粗銑，精銑，磨等加工才能滿足光潔度要求。根據(jù)資料可知，選取加工余量等級為G，選取尺寸公差等級為9級。 所以根據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗可知，閥體的上下端面的單邊余量為3mm，符合要求。3.寬70mm的2端面 寬70mm2端面的粗糙度為6.3，一次粗銑即可滿足要求。 所以根據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗可知寬70mm的2端面

7、的單邊余量為2mm。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了，毛坯的具體形狀和尺寸見圖“閥體”零件毛坯簡圖。2.定位基準的選擇待加工的兩零件是盤狀零件，孔是設(shè)計基準（也是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。具體而言，即選Ø20mm的孔及其一端面作為精基準。3.制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除

8、此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。方案一：工序：鑄造毛坯工序：時效處理工序：粗銑前后端面工序：粗銑，半精銑，精銑底面工序：鉆2-7孔，锪孔13孔工序：銑寬70mm的兩端面工序：鉆2-3G /8的螺紋孔工序：銑寬33mm的端面工序：鏜34.5內(nèi)圓工序X：鉆擴絞5的孔工序XI：鉆M6螺紋孔工序XII：精銑前后端面工序XIII：檢驗方案二：工序：鑄造工序：時效處理工序：銑下端面。工序：銑前后端面工序：銑左右端面工序：車2-34.5孔工序：銑寬32槽工序：鉆2-G3/8工序：鉆6-M6孔工序X：鉆2-5銷孔工序XI：，鉆2-7孔工序XII：質(zhì)檢工序XIII：入庫工藝方案一和方案二的區(qū)

9、別在于方案二銑完寬32的槽后隨即鉆2-G3/8的螺紋孔，這樣不利于保證鉆孔時的定位，而方案一在鉆了2-7的孔后，再鉆2-G3/8孔，這樣可以利用2-7的孔作為定位基準，同時方案二增加了磨這道工序，因為0.8粗糙度精銑就可以滿足要求，故不需要再磨削了，綜合考慮我們選擇方案一。工序設(shè)計1.機床選用1）工序是粗銑、粗銑和半精銑、半精銑。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用銑床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的X52K銑床。參考根據(jù)機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊表4.2-7。2）工序是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。2.選擇刀具在車床上一般都選用硬質(zhì)合金刀和鏜刀，加工鋼質(zhì)

10、零件采用YT類硬質(zhì)合金，粗加工用YR5，半精加工用YT15,精加工用YT30，為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，應(yīng)選用可轉(zhuǎn)位車刀。3.選擇量具本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。4.確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于3050，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。 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)，查工藝手冊表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟合理

11、性，采用機器砂模造型鑄件。選擇金屬型公差等級為7級。根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。確定切削用量及基本時間工序III：粗銑前后端面1.選擇刀具：刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用YG8。，2.決定銑削用量1)決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取750當750r/min時

12、按機床標準選取3）計算工時 切削工時：，則機動工時為.工序IV：銑底面1.選擇刀具:刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用YG8,，2.決定銑削用量1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取750當750r/min時按機床標準選取3）計算工時 切削工時：，則機動工時為工序V：鉆2-7孔，锪孔13工步一：鉆7mm孔1.選擇機床：Z525立式鉆床 2.選擇刀具：根據(jù)機械加工工藝手冊表10-61選取高速鋼麻花鉆51)進給量取f=0.13mm/r2)切削速度為V=2434

13、m/min. 取V=30m/min3)機床主軸轉(zhuǎn)速為ns= 1364r/min 與1364r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1450r/min。現(xiàn)選取=1450r/min。 所以實際切削速度=4）切削工時：按工藝手冊表6.2-1。t=i ;其中l(wèi)=10mm; =4mm; =3mm;t=2x（） =2x（）=0.0234(min)工序VI:銑床70mm224端面1.選擇機床：端面銑床X082.選擇刀具：刀具選取高速鋼三面刃銑刀，刀片采用YG8，3.決定銑削用量1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)

14、剛度。 根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取1450當1450r/min時按機床標準選取3）計算工時 切削工時： ，則機動工時為工序VII：鉆2-3G/8螺紋孔工步一：鉆2-3G/8螺紋底孔101.確定進給量：當鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取2.切削速度：根據(jù)參考文獻表2-13及表2-14，查得切削速度所以根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為3.切削工時：，則機動工時為工步二：攻絲3G/8按機床選取，則則機動時間，工序VIII：銑寬33mm的槽1.選擇刀具：刀具選取高速鋼三面刃銑刀，刀片采用YG8,，2.決定銑削用量1)決定

15、銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則。2)決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取375當375r/min時按機床標準選取3)計算工時 切削工時： ，則機動工時為工序IX：粗車，精車34.5的內(nèi)圓工步一：車34.5的內(nèi)圓1.切削深度：單邊余量為Z=2mm 2.進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊取f=0.8mm/r3.計算切削速度 已知： 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見切削手冊表1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1

16、.440.81.040.810.97=89m/min4.確定機床主軸轉(zhuǎn)速ns= 753r/min與753r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為750r/min?，F(xiàn)選取=750r/min。所以實際切削速度=5.切削工時t=i ;其中l(wèi)=25mm; =4mm; =0mm;t=i=x2=0.966(min)工步二：鏜34.5內(nèi)圓1.切削深度：單邊余量為Z=0.3mm 分兩次切除。2.進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊取f=0.2mm/r3.計算切削速度已知其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以1.440.81.040.8

17、10.97=96m/min4.確定機床主軸轉(zhuǎn)速ns= 585r/min與585r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。所以實際切削速度為=5. 切削工時t=i其中l(wèi)=25mm； =4mm； =0mm；所以可求得 t=i=0.4833(min)工序X：鉆，擴，絞5銷孔工步一：鉆2-4.51.選擇機床：Z525立式鉆床 2.選擇刀具：根據(jù)機械加工工藝手冊表10-61選取高速鋼麻花鉆3.確定切削用量1)進給量 ： 取f=0.13mm/r2)切削速度：V=2434m/min. 取V=30m/min3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速：ns= 2388r/min與2388r/min相近的機

18、床轉(zhuǎn)速為2012r/min?，F(xiàn)選取=2012r/min。所以實際切削速度=4）切削工時，按工藝手冊表6.2-1。t=i ;其中l(wèi)=25mm; =4mm; =3mm;t= =0.1108(min)工步二：擴4.85mm孔 1.選擇刀具：根據(jù)機械加工工藝手冊表10-61選取高速鋼麻花鉆6.2.確定切削用量1)進給量：查機械加工工藝師手冊表28-13，取f=0.13mm/r2)切削速度：V=2434m/min. 取V=30m/min3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速：ns= 1592r/min與1592r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1969r/min?，F(xiàn)選取=2012r/min。所以實際切削速度=4）確定切削工時：按

19、工藝手冊表6.2-1t=i;其中l(wèi)=25mm;=4mm;=3mm;t= =0.110(min)工步三：鉸孔至51.選擇刀具：選擇5的鉸刀按機床選取基本工時： 工序XI：鉆6-M6孔工步一：鉆M6螺紋底孔1. 確定進給量： 根據(jù)參考文獻表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取2. 切削速度：根據(jù)參考文獻表2-13及表2-14，查得切削速度所以根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為3.切削工時：，則機動工時為工步二：攻絲M6已知按機床選取，則機動時，攻M6孔工序XII：精銑前后端面1.切削深度：查機械加工工藝師手冊表10-

20、119,取=1mm2.進給量：查機械加工工藝師手冊表10-118與表10-119按機床行選取f=0.2mm/齒3.切削速度：根據(jù)機械加工工藝手冊表10-70,及10-66,查得V=190min/s.即V=11.4m/min4.確定機床主軸轉(zhuǎn)速ns= 36.3r/min按機床說明書(見工藝手冊表6-39),與36.3r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為37.5r/min?，F(xiàn)選取=37.5r/min。所以實際切削速度=當=37.5r/min時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為=fZ=0.21037.5=75(mm/min)查機床說明書有=80(mm/min)5.確定切削工時：按工藝手冊表6.2-1。t=4x（）=4

21、x（）=4.5(min)夾具設(shè)計1.夾具的夾緊裝置和定位裝置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。 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。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

22、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，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。2.夾具的導(dǎo)向在鉆床上加工孔時，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)刀具進入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導(dǎo)向裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。導(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分

23、和導(dǎo)向套。3.鉆孔與工件之間的切屑間隙 鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，切屑間隙 C=(0.31.2)d。在本次夾具鉆模設(shè)計中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計方案后，選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。4.鉆模板在導(dǎo)向裝置中，導(dǎo)套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆模板在夾具體上采

24、用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鉆模精度較高。5.定位誤差的分析 （1）中心線對定位件中心線位置精度. 取.（2）V型塊同軸度誤差（查表P297）.故，.則.知此方案可行。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。為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。7.確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)應(yīng)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(yīng)該采用鑄造，時效處理，

25、退火等處理方式。應(yīng)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(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當加固。結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯：夾較大的工件的外觀，更復(fù)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(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)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(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。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

26、慮結(jié)構(gòu)應(yīng)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(yīng)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的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑8. 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 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，用底部大平面定位三個自由度， V型塊定位兩個自由度，再用一個壓塊限制最后一個自由度?？?結(jié)課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下