基于質(zhì)量功能配置下的泵體零件的夾具設(shè)計

1、黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展 夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 1.1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)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85左右?，F(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)市場的需求與競爭。然而一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為1020左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性

2、制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(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） 能適用于精密加工的高精度機床夾具。 4） 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具。 5） 采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率。 6） 提高機床夾具的標準化程度。 1.2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)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。 （1）標準化機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB

3、/T2148T225991以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 （2）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自定心卡盤，其定心精度為5m。 （3）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、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。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

4、上使用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。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。（4）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、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、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、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，

5、擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。1.3關(guān)于質(zhì)量配置下的夾具的發(fā)展QFD的創(chuàng)始者日本一位學(xué)者定義為:“QFD將用戶需求質(zhì)量特征,通過系統(tǒng)展開后將轉(zhuǎn)化為最后產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量, 并從每個功能部件的質(zhì)量一直延伸到每個零件及工藝過程的質(zhì)量”。 而美國的ASI(美國供應(yīng)商協(xié)會)認為:“QFD提供了一種將用戶需求轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)的每一階段(包括市場分析、系統(tǒng)規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計、原型評估、生產(chǎn)過程和銷售服務(wù)等) 相應(yīng)技術(shù)需求的方法,是保證達到用戶要求的產(chǎn)品質(zhì)量所需一切活動的總稱”。 美國福特汽車公司把QFD定義為一句話:“QFD就是把用戶需

6、求和期望轉(zhuǎn)換成公司適合于市場需求的一個規(guī)劃工具”。從上述一些QFD的定義方式可以體會到QFD法中包括的主要意義:(1) QFD是一種用戶需求驅(qū)動的產(chǎn)品開發(fā)和規(guī)劃方法。(2) QFD是一種結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品規(guī)劃和開發(fā)方法,它使得產(chǎn)品開發(fā)時得以清楚了解用戶需求。(3) QFD能從滿足用戶需求的角度出發(fā),對所提出的產(chǎn)品或服務(wù)的性能進行系統(tǒng)的評估或比較。(4) QFD采用系統(tǒng)化方法獲取和分析用戶需求并通過結(jié)構(gòu)化 (矩陣圖解法) 轉(zhuǎn)化為各類技術(shù)規(guī)范及信息 (產(chǎn)品特征、工藝特性、質(zhì)量控制和加工過程等)。然后, 通過協(xié)調(diào)各項工作用以保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量要求。QFD法在日本及美國的許多著名企業(yè)中應(yīng)用實踐已經(jīng)證明, 它

7、確實在新產(chǎn)品開發(fā)中起到重大的作用, 并帶來實際效益?？闪炕膶嶋H效率就包括新產(chǎn)品開發(fā)周期的縮短, 設(shè)計更改次數(shù)的減少, 產(chǎn)品開發(fā)啟動經(jīng)費的降低,保單索賠額的減少, 市場銷售量的增加等等。此外, 還能獲得一系列不可量化的效益, 主要體現(xiàn)在下述幾方面:(1)在產(chǎn)品整個開發(fā)過程中, 使產(chǎn)品開發(fā)者更準確地理解用戶需求, 從而開發(fā)出使用戶真正滿意的產(chǎn)品, 也就是說顯著提高了用戶對新產(chǎn)品的滿意度。(2)在綜合考慮用戶需求、競爭對手、技術(shù)特征和工藝成本等前提下, 既增加生產(chǎn)率,又提高產(chǎn)品質(zhì)量, 因而可以提高企業(yè)的市場競爭力。(3)可以使參與產(chǎn)品開發(fā)各部門取得共識并建立信息聯(lián)系, 改變了自上而下的信息流為水平

8、式的信息流, 建立多功能開發(fā)小組協(xié)同工作模式, 將導(dǎo)致形成開發(fā)成功率更高, 獲得能力更大的新產(chǎn)品。(4) QFD所提供的系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的分析解題與規(guī)劃決策方法, 能以十分簡潔和一目了然的方式, 向開發(fā)者顯示產(chǎn)品設(shè)計中各種經(jīng)驗和知識技術(shù)。 使企業(yè)內(nèi)部能夠合理分配和利用各類資源, 合理解決產(chǎn)品開發(fā)過程中可能出現(xiàn)的矛盾或沖突。QFD所采用的方法可有多種, 但目前常用的是所謂4階段分解法。就是將用戶需求的分解共分為4個階段:產(chǎn)品規(guī)劃、零部件配置、工藝規(guī)劃和生產(chǎn)規(guī)劃。產(chǎn)品規(guī)劃階段中, 將用戶需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品技術(shù)特征, 通過用戶需求信息、用戶需求與技術(shù)特征關(guān)系矩陣、技術(shù)特征自相關(guān)矩陣、用戶競爭性評估及技術(shù)競

9、爭性評估信息, 確定各個技術(shù)特征的性能目標值。零部件配置階段中,根據(jù)產(chǎn)品規(guī)劃階段中所定義的產(chǎn)品技術(shù)特征, 確定最佳產(chǎn)品設(shè)計方案, 進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計, 然后再將產(chǎn)品技術(shù)特征轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵的零部件特征, 對于復(fù)雜產(chǎn)品而言,還可以分成幾個子階段來完成。工藝規(guī)劃階段中, 要在確定工藝方案基礎(chǔ)上, 通過工藝規(guī)劃的“質(zhì)量屋”, 確定為保證實現(xiàn)重要的產(chǎn)品技術(shù)特征和零部件特征所必須保證的關(guān)鍵工藝操作及工藝參數(shù)。生產(chǎn)規(guī)劃階段中就是將關(guān)鍵的工藝操作及工藝參數(shù)轉(zhuǎn)化為具體可行的生產(chǎn)及質(zhì)量控制方法和手段。HOQ是實現(xiàn)QFD的結(jié)構(gòu)化工具, 它提供了一種將用戶需求轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品和零部件特征,以及分解到制造過程的框架和結(jié)構(gòu)。 圖1所

10、示為產(chǎn)品規(guī)劃質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)及其組成元素。它通常由下述8個部分所組成。圖1質(zhì)量屋結(jié)構(gòu)及組成元素 1)用戶需求。這是質(zhì)量屋的“什么”(WHAT),也是質(zhì)量屋的輸入信息, 是通過全市場調(diào)研獲得的。 2)用戶需求規(guī)劃矩陣。包括用戶需求重要度及排序、用戶對本公司及競爭者產(chǎn)品評估、用戶滿意度及改善率等信息。 3)產(chǎn)品技術(shù)特征。這是質(zhì)量屋的“如何”(HOW),是為滿足用戶需求而必須保證實現(xiàn)的技術(shù)特征,也是一種手段或措施。 4)用戶需求與產(chǎn)品技術(shù)特征之間關(guān)系矩陣。它反映了從用戶需求到產(chǎn)品技術(shù)特征的一種映射關(guān)系及相關(guān)程度。 5)技術(shù)特征排序及技術(shù)競爭性評估。根據(jù)用戶需求的重要度及關(guān)系矩陣, 計算各技術(shù)特征相對重要

11、度及優(yōu)先次序, 并從技術(shù)角度對本公司產(chǎn)品和競爭對手產(chǎn)品進行評估。 6)技術(shù)特征之間的自相關(guān)矩陣。它表現(xiàn)了改善產(chǎn)品某一技術(shù)特征的性能, 對其他技術(shù)特征所產(chǎn)生的相關(guān)影響。 7)確定產(chǎn)品技術(shù)特征目標值。它是一個綜合的決策問題,需求考慮用戶需求、技術(shù)可行性及經(jīng)濟性等多方面因素。質(zhì)量屋將這些信息合起來,根據(jù)各部分信息的分析比較,使目標值的確立更加科學(xué)合理。8)產(chǎn)品設(shè)計方案評估。從技術(shù)特征的角度對產(chǎn)品設(shè)計方案進行評估,對各設(shè)計方案進行分析時, 評價其達到技術(shù)特征目標值的有利與不利之處,決定每一設(shè)計方案符合QFD確定的用戶需求的能力。 本課題是基于質(zhì)量配置下的夾具實現(xiàn)快速夾緊工件、產(chǎn)生足夠的夾緊力、工作安全

12、可靠、使用方便、體積小和成本低。這樣新的夾具才能在真正意義上實現(xiàn)自動化、高生產(chǎn)、安全可靠的目的。2研究的主要內(nèi)容本課題是基于質(zhì)量配置下對現(xiàn)有的夾具出現(xiàn)的快速夾緊、夾緊力不足等方面進行改進設(shè)計。2.1基于質(zhì)量配置下對基準面的選擇進行設(shè)計：基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。粗基準的選擇：泵體這樣的零件來說，選擇好粗基準是至關(guān)重要。我們選擇不加工的底面為粗基準。精基準的選擇：精基準的選擇要考慮基準重合的原則，設(shè)計基準要和工藝基準重合。 制定工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度

13、及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。通過仔細考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下兩種工藝方案：方案一工序：銑下端面 表面粗糙度6.3工序：銑前后端面 表面粗糙度6.3工序：銑左右端面 表面粗糙度6.3工序：車2-34.5孔 表面粗糙度3.2工序：銑寬32槽 表面粗糙度12.5工序：鉆6-M6孔 表面粗糙度6.3工序：鉆2-5銷孔 表面粗糙度3.2工序：鉆2-7孔 表面粗糙度6.3工序：鉆2-G3/8 表面粗糙度6.3工序X：質(zhì)檢 工序XI：入庫方案二工序：銑下端面 表面粗糙度6.3工序：銑前后端面 表面粗糙度6.3工序：銑左右端面 表面粗糙度6.3工序：車2-34.5孔 表面粗糙度3.2工序：銑寬

14、32槽 表面粗糙度12.5工序：鉆2-G3/8 表面粗糙度6.3工序：鉆6-M6孔 表面粗糙度6.3工序：鉆2-5銷孔 表面粗糙度3.2工序：鉆2-7孔 表面粗糙度6.3工序X：質(zhì)檢工序XI：入庫 工藝方案一和方案二的區(qū)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，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：工序：銑下端面 表面粗糙度6.3工序：銑前后端面 表面粗糙度6.3工序：銑左右端面 表面粗糙度6.3工序：精車2-34.5孔 表面粗糙度3.

15、2工序：銑寬32槽 表面粗糙度12.5工序：鉆6-M6孔 表面粗糙度6.3工序：鉆2-5銷孔 表面粗糙度3.2工序：鉆2-7孔 表面粗糙度6.3工序：鉆2-G3/8 表面粗糙度6.3工序X：質(zhì)檢工序XI：入庫2.2基于質(zhì)量配置下的定位方式及元器件選擇的設(shè)計1）定位器的作用是要使工件在夾具中具有準確和確定不便的位置，在保證加工要求的情況下，限制足夠的自由度。工件的定位原理由空間直角坐標系中有六個自由度，即沿OX,OY,OZ三個軸向的平動自由度和三個繞軸的轉(zhuǎn)動自由度。要使工件在夾具體中具有準確和確定不變的位置，則必須限制六個自由度。工件的六個自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于

16、六個，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生產(chǎn)中，為了調(diào)整和控制不可避免產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和變形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在焊接夾具設(shè)計中，按加工要求應(yīng)限制的自由度而沒有被限制的欠定位是不允許的；而選用兩個或更多的支撐點限制一個自由度的方法稱為過定位，過定位容易位置變動，夾緊時造成工件或定位元件的變形，影響工件的定位精度，過定位也屬于不合理設(shè)計。 工件的平面為基準進行定位時，常采用擋鐵、支撐釘進行定位。 件以圓孔內(nèi)表面為基準進行定位時常采用銷定位器。 件以圓柱外表面為基準進行定位時常采用V形鐵定位器。 用以定位工件的輪廓對被定位工件進行定位可采用樣板定位器主焊

17、件“撐桿”用擋板和擋銷定位。擋銷限制了X方向的平動自由度，擋板限制了Y方向的平動自由度，夾具體限制了Z方向的平動自由度，擋鐵螺旋夾緊器件限制了Z方向的轉(zhuǎn)動自由度，螺旋夾緊機構(gòu)限制了X、Y方向的轉(zhuǎn)動自由度，共限制了6個自由度。件“發(fā)動機襯管”兩件用插銷機構(gòu)定位。插銷機構(gòu)限制了X、Y、Z方向的平動自由度，快撤式螺旋夾緊器件限制了Y、Z方向的轉(zhuǎn)動自由度，共限制了5個自由度。螺母M6和喇叭支座的組件用錐頭銷釘和螺旋夾緊機構(gòu)的壓板上的開的凹槽來定位“撐桿”限制了Z方向的平動自由度，螺旋夾緊機構(gòu)的壓板上的開的凹槽限制了Z方向的平轉(zhuǎn)動自由度，錐頭銷釘限制了X、Y方向的平動自由度，螺旋夾緊機構(gòu)限制了X、Y方向

18、的轉(zhuǎn)動自由度，共限制了5個自由度。所以加工2-3/8G孔時我們采用經(jīng)典的一面2銷定位。2.3基于質(zhì)量配置下的夾緊方式及元器件選擇的設(shè)計夾緊機構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點的確定、夾緊力大小的確定。對夾緊機構(gòu)的基本要求如下：夾緊作用準確，處于夾緊狀態(tài)時應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。夾緊動作迅速，操作方便省力，夾緊時不應(yīng)損害零件表面質(zhì)量。 夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強度，夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。結(jié)構(gòu)力求簡單，便于制造和維修。所以泵體的夾具的夾緊方式我采用液壓式夾緊方式。綜合以上所述，本課題主要研究的重點是根據(jù)夾具的工作原理及工作過程。在傳統(tǒng)的夾具基礎(chǔ)上，對夾具進行一定的結(jié)構(gòu)改造，

19、使其更加適應(yīng)生產(chǎn)的需要。并確定機器總體參數(shù)及傳動機構(gòu)型式，定位方式和驅(qū)動方式，對夾具工作部件的設(shè)計和計算。3夾具技術(shù)綜述及QFD理論的引入3.1機床夾具概述3.1.1機床夾具的概念 機床夾具是機床上用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。3.1.2機床夾具的分類 機床夾具可根據(jù)其使用范圍，分為通用夾具、專用夾具、組合夾具、通用可調(diào)夾具和成組夾具等類型。機床夾具還可按其所使用的機床和產(chǎn)生加緊力的動力源等進行分類。根據(jù)所使用的機床可將夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具（鉆模）、鏜床夾具（鏜模）、磨床夾具和齒輪機床夾具等

20、，根據(jù)產(chǎn)生加緊力的動力源可將夾具分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、電磁夾具和真空夾具等。3.1.3機床夾具的組成(1)定位元件(2)夾緊裝置(3)對刀、引導(dǎo)元件或裝置(4)連接元件(5)夾具體(6)其它元件及裝置3.2定位基準 基準是用以確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的點，線，面。在加工中用以定位的基準稱為定位基準。有時，作為基準的點、線、面在工件上不一定具體存在（例如孔的中心線和對稱中心平面等），其作用是由某些具體表面（如內(nèi)孔圓柱面）體現(xiàn)的，體現(xiàn)基準作用的表面稱為基面。3.3工件在夾具中的定位3.3.1六點定位原理任何未定位的工件在空間直角坐標系中都具有六個自由度。工件定

21、位的任務(wù)就是根據(jù)加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六點定位原理是指用六個支撐點來分別限制工件的六個自由度，從而使工件在空間得到確定定位的法。 圖3-1六點定位原理圖3.3.2完全定位與不完全定位工件的六個自由度完全被限制的定位稱為完全定位。按加工要求，允許有一個或幾個自由度不被限制的定位稱為不完全定位。3.3.3欠定位與過定位按工序的加工要求，工件應(yīng)該限制的自由度而未予限制的定位，稱為欠定位。在確定工件定位方案時，欠定位時絕對不允許的。工件的同一自由度背二個或二個以上的支撐點重復(fù)限制的定位，稱為過定位。在通常情況下，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)過定位。消除過定位及其干涉一般有兩個途徑：其一是改變定位

22、元件的結(jié)構(gòu)，以消除被重復(fù)限制的自由度；其二是提高工件定位基面之間及夾具定位元件工作表面之間的位置精度，以減少或消除過定位引起的干涉。3.4夾具定位誤差分析計算所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差。因為對一批工件來說，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。 3.5定位誤差的組成 3.5.1定義：定位誤差是工件在夾具中定位，由于定位不準造成的加工面相對于工序基準沿加工要求方向上的最大位置變動量。 3.5.2定位誤差的組成：定位基準與工序基準不一致所引起的定位誤差，稱基準不重合誤差，即工序

23、基準相對定位基準在加工尺寸方向上的最大變動量，以不表示。 定位基準面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱基準位置誤差，即定位基準的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量，以基表示。 定=不+基 此外明確兩點：只用調(diào)整法加工一批零件才產(chǎn)生定位誤差，用試切法不產(chǎn)生定位誤差；定位誤差是一個界限值（有一個范圍）。 3.6定位誤差的分析計算3.6.1工件以平面定位時的定位誤差定位基準：平面；定位元件工作面：平面=>易加工平整，接觸良好=>所以基=0 定=不（注：若位毛坯面，則仍有基） 圖3-2工件以平面定位 3.6.2工件以外圓柱面定位時的定位誤差H1尺寸：A0不0，基0H2尺寸：00

24、不=0，基0H3尺寸：B0不0，基0工序基準定位基準定對H2尺寸：不=0，基為定位基準線0的在加工方向的最大變動量，即OO'所以基=OO'=OE-O'E (3-1) =dmax/2sin（/2）-dmin/2sin(/2) =d/2sin(/2）即：定=不+基 (3-2) =0+d/2sin(/2） =d/2sin(/2）對H1尺寸：不=d/2，基=d/2sin(/2） (3-3) (3-4)或：定=AA'=AO+OO'-A'O' (3-5) =dmax/2+d/2sin(/2）-dmin/2 =d/21+1/sin(/2）對H3尺寸：定

25、=BB'=B'O'+OO'-OB (3-6) =(dmin/2)+d/2sin(/2）-dmax/2 =d/21/sin(/2）-1綜上所述：定（H3)<定(H2)<定(H1) ，所以標注尺寸H3最好。3.6.3工件以內(nèi)孔表面定位時的定位誤差主要介紹工件孔與定位心軸（或銷）采用間隙配合的定位誤差計算定=不+基a.心軸（或定位銷）垂直放置，按最大孔和最銷軸求得孔中心線位置的變動量為： 基=D+d+min=max (最大間隙）b.心軸（或定位銷）水平放置，孔中心線的最大變動量（在鉛垂方向上）即為定 基=OO'=1/2(D+d+min)=max/2

26、 或基=(Dmax/2)-(dmin/2)=max/2工件孔與定位心軸(銷)過盈配合時(垂直或水平放置)時的定位誤差此時，由于工件孔與心軸(銷)為過盈配合，所以基=0。對H1尺寸:工序基準與定位基準重合,均為中心O ,所以不=0對H2尺寸:不=d/23.6.4工件以"一面兩孔"定位時的定位誤差 圖3-3工件用一面兩孔定位 “1”孔中心線在X，Y方向的最大位移為：定（1x)=定(1y) （3-7） =D1+d1+1min （3-8）=1max（孔與銷的最大間隙）“2”孔中心線在X,Y方向的最大位移分別為:定(2x)=定(1x)+2Ld(兩孔中心距公差) （3-9）定(2y)=

27、D2+d2+2min=2max （3-10）兩孔中心連線對兩銷中心連線的最大轉(zhuǎn)角誤差:定()=2=2tan-1(1max+2max)/2L (其中L為兩孔中心距) （3-11）以上定位誤差都屬于基準位置誤差,因為不=0。3.7工件的夾緊工件的夾緊與常用的夾緊裝置3.7.1工件的夾緊 3.7.1.1夾緊裝置a.夾緊裝置的組成動力裝置、夾緊元件、中間傳力機構(gòu)b.夾緊裝置的基本要求(1) 夾緊既不應(yīng)破壞工件的定位，或產(chǎn)生過大的夾緊變形，又要有足夠的夾緊力，防止工件在加工中產(chǎn)生振動；(2) 足夠的夾緊行程，夾緊動作迅速，操縱方便、安全省力;(3) 手動夾緊機構(gòu)要有可靠的自鎖性，機動夾緊裝置要統(tǒng)籌考慮夾

28、緊的自鎖性和原動力的穩(wěn)定性；(4) 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單緊湊，制造、維修方便。3.7.1.2夾緊力的確定a.確定夾緊力作用方向的原則(1)夾緊力的方向應(yīng)使定位基面與定位元件接觸良好，保證工件定位準確可靠；(2)加緊力的方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減小工件變形；(3)加緊力的方向應(yīng)盡量與工件受到的切削力、重力等的方向一致，以減小加緊力。b.確定夾具力作用點的原則(1)加緊力的作用點應(yīng)正對支撐元件或位于支撐元件所形成的支撐面內(nèi)；(2)夾具力的作用點應(yīng)位于工件剛性較好的部位。(3)夾具力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面，以減小切削力對夾緊點的力矩，防止或減小工件的加工振動或彎曲變形。3.7.2夾緊裝置 3

29、.7.2.1一面兩銷定位的夾具一面兩銷定位裝置，屬于機加工定位裝置，在平板上設(shè)有圓柱銷和削邊銷，前者直徑大于后者直徑，其特點是削邊削為滑動式結(jié)構(gòu)，由定位軸和套在定位軸上的滑塊構(gòu)成，定位軸端頭有擋圈。本實用新型用于帶有兩個以上內(nèi)孔、長圓內(nèi)孔或卡槽孔的工件加工時定位，由于滑塊與工件內(nèi)孔配合時，可適當(dāng)縱向移動，對中性好，能補償工件內(nèi)孔尺寸公差的變化，克服了現(xiàn)有削邊銷與工件內(nèi)孔間的定位面不足、造成工件繞軸自由度難以消除的弊端，從而提高了定位精度。1） 一面兩銷定位的夾具的特點：（1）設(shè)計變量的選擇（2）設(shè)計準則的確定（3）約束函數(shù)的確定（4）數(shù)學(xué)模型及模型求解3.7.2.2液壓夾緊裝置液壓夾緊裝置是利

30、用液體的力量來推動桿來夾緊零件的一種最常用的夾緊裝置。1）液壓夾緊裝置的特點（1）液體有不可壓縮性，加緊剛性較高。（2）工作平穩(wěn)，油有吸震能力，便于實現(xiàn)頻繁的換向。（3）操縱簡單，便于實現(xiàn)自動化，氣液電聯(lián)合應(yīng)用時更能發(fā)揮各自的優(yōu)點，以實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)。（4）系統(tǒng)工作時，工作介質(zhì)（油液）可以自動潤滑運動偶件，有利于提高元件使用壽命。（5）易于實現(xiàn)零部件的通用化，標準化，便于組織專業(yè)化生產(chǎn)。3.8機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟1）、對機床夾具的基本要求 對機床夾具的基本要求可總括為四個方面：穩(wěn)定地保證工件的加工精度；提高機械加工的勞動生產(chǎn)率；結(jié)構(gòu)簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工

31、藝性和勞動條件；應(yīng)能降低工件的制造成本。2）、夾具設(shè)計的工作步驟 研究原始資料，明確設(shè)計任務(wù)考慮和確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖繪制夾具總圖確定并標注有關(guān)尺寸和夾具技術(shù)要求繪制夾具零件圖3.9 QFD理論的相關(guān)介紹及主要內(nèi)容質(zhì)量功能配置(Quality Function Deployment,QFD)可在設(shè)計的各個階段首選1,為保證產(chǎn)品質(zhì)量提供了一種可行方法。QFD在70年代由日本學(xué)者提出,目前,已在日本、美國等很多國家應(yīng)用,并已取得了成功的經(jīng)驗7,在我國也有應(yīng)用8-15。QFD最初是將用戶需求與一組廣義設(shè)計參數(shù)或質(zhì)量要素通過質(zhì)量屋(House of Quality,HOQ)或擴展的質(zhì)量屋(

32、Extend House of Quality,EHOQ)16相聯(lián)系,明確用戶需求與廣義設(shè)計參數(shù)間的關(guān)系,使設(shè)計一開始就有明確目標。目前,QFD已用于設(shè)計和制造全過程的質(zhì)量控制。3.9.1質(zhì)量功能配置方法美國ASI定義QFD方法作為一種系統(tǒng),是用來將用戶需求轉(zhuǎn)換成為從研究到產(chǎn)品布置、加工、市場銷售和分布各個階段相應(yīng)的公司要求的一個過程。這個過程的主要環(huán)節(jié)是質(zhì)量屋(HOQ),如圖1所示,從質(zhì)量屋可獲得所有的關(guān)系和比較。傳統(tǒng)的QFD方法有兩種11:瀑布式分解過程模型和Akao模型。QFD方法的實質(zhì)是,將質(zhì)量屋的頂部橫排的條款解釋為工程、采購、制造、管理質(zhì)量等方面可執(zhí)行的計劃,來滿足對應(yīng)的需求。瀑布

33、式分解過程是第一張表頂排的“技術(shù)措施”,變成了第二張表的“需求”,第二張表中的頂排,則變?yōu)楦泳唧w的技術(shù)細節(jié)。這樣,表格不斷被派生出來,直至企業(yè)的每一部分均被落實了有關(guān)的具體任務(wù)為止,用戶的要求也就被布置到整個企業(yè)之中。Akao模型是根據(jù)具體產(chǎn)品、行業(yè)選擇適合的配置,將用戶需求布置下去。對于機械新產(chǎn)品的概念設(shè)計,為保證設(shè)計質(zhì)量,應(yīng)將用戶需求歸類、提煉并轉(zhuǎn)化為需求質(zhì)量,從需求要素中抽取質(zhì)量要素,將需求質(zhì)量與質(zhì)量要素構(gòu)成質(zhì)量屋。根據(jù)產(chǎn)品的構(gòu)成,從用戶需求出發(fā),分析抽出要實現(xiàn)需求質(zhì)量產(chǎn)品應(yīng)具備的基本功能,以及實現(xiàn)基本功能應(yīng)具有的基本機構(gòu),同樣,作出需求質(zhì)量與功能、功能與機構(gòu)質(zhì)量屋。綜合質(zhì)量與構(gòu)成要求

34、,建立機構(gòu)與質(zhì)量要素質(zhì)量屋,將用戶需求逐步、綜合地布置下去。對于新產(chǎn)品設(shè)計,能實現(xiàn)每一種基本功能的機構(gòu)概念,即原理方案有多種,再對各種方案進行評價,選擇效用價值高的方案為最佳方案。3.9.2快速夾緊裝置的質(zhì)量功能配置快速夾緊裝置是加工中心專用夾具上的一個部件,屬于新設(shè)計。用戶需求是:快速夾緊工件、產(chǎn)生足夠的夾緊力、工作安全可靠、使用方便、體積小和成本低。在概念設(shè)計中,為保證設(shè)計質(zhì)量、滿足用戶需求,進行綜合質(zhì)量配置。設(shè)計小組分析用戶需求,一方面為保證設(shè)計質(zhì)量,建立需求質(zhì)量與質(zhì)量要素質(zhì)量屋;另一方面根據(jù)產(chǎn)品構(gòu)成,建立需求質(zhì)量與功能、功能與機構(gòu)質(zhì)量屋。綜合兩方面的要求,建立機構(gòu)與質(zhì)量要素質(zhì)量屋,將表

35、1中的質(zhì)量要素配置到機構(gòu)中。從用戶重要度出發(fā),根據(jù)關(guān)系矩陣,從表1中獲得質(zhì)量要素權(quán)重,表2獲得功能權(quán)重。再根據(jù)功能權(quán)重,從表3獲得機構(gòu)權(quán)重。表13中,采用以下值表示兩個參數(shù)的相關(guān)程度:強相關(guān)=5一般相關(guān)=3弱相關(guān)=1不相關(guān)=0質(zhì)量要素權(quán)重計算如下: 式中: 第j項質(zhì)量要素絕對權(quán)重(j=1,2,6); 相關(guān)關(guān)系量化值,強相關(guān)=5,一般相關(guān)=3,弱相關(guān)=1,不相關(guān)=0; 要求權(quán)重。多方案的產(chǎn)生能夠?qū)崿F(xiàn)各個基本功能的機構(gòu)種類有多種5,6,常用的有機械、液壓、氣動和電磁四種,各種類中又有不同的形式。在概念設(shè)計中,可將不同種類、不同形式的機構(gòu)進行組合,因此,可選擇的方案有多種。但使用不同種類進行機構(gòu)組合

36、時,將會造成產(chǎn)品的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大、成本高和資源浪費。本設(shè)計按同一種類進行機構(gòu)組合,概念設(shè)計產(chǎn)生的方案有四個5,即機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)。3.9.2.1模糊綜合評價本設(shè)計考慮的因素很多,各因素又有層次之分,并且許多因素還有較強的模糊性,因此,采用加權(quán)平均法M( ,+)模型,運用多級模糊綜合評價,比較各系統(tǒng)之間的優(yōu)劣次序,得出有意義的評價結(jié)果。3.9.2.2一級模糊評價設(shè)計目標是評價的依據(jù),首先將質(zhì)量要素作為因素集,機構(gòu)作為備擇集,采用主觀評分法確定隸屬度,質(zhì)量要素權(quán)重由表1確定,給出一級評價矩陣Ri。機械方案 液壓方案氣動方案電磁方案各項質(zhì)量要素權(quán)重w=(0.162,0.168,0

37、.21,0.103,0.218,0.139) 一級評價結(jié)果, (3-12)二級模糊評價二級綜合評價中機構(gòu)為因素集,方案分類為備擇集,機構(gòu)權(quán)重由表3確定。二級綜合評價矩陣為:各種機構(gòu)權(quán)重W=(0.205,0.229,0.256,0.152,0.158), 總的評價結(jié)果:B=W×R=(0.65,0.87,0.67,0.66)。從評價結(jié)果看,液壓方案效用價值最高,為最佳方案。結(jié)論QFD方法是從用戶需求出發(fā),對一種快速夾緊裝置,建立了需求質(zhì)量與質(zhì)量要素、功能與需求質(zhì)量、功能與機構(gòu)配置表,確定出各參數(shù)的權(quán)重,對概念設(shè)計的四種方案機械、液壓、氣動、電磁方案進行模糊評價,將效用值最高的液壓方案,作

38、為設(shè)計方案。QFD方法可在設(shè)計的各個階段首選,為提高產(chǎn)品質(zhì)量,加快新產(chǎn)品的開發(fā),縮短設(shè)計周期,提高產(chǎn)品的競爭力,提供了一套行之有效的方法。該方法可在各個行業(yè)中推廣實行。3.9.2.3QFD的研究趨勢從文獻研究我們可以看出,QFD的研究工作主要從三個方面展開:其一是和并行工程(CE)結(jié)合的理論方法研究;其二是QFD實施的理論、方法、建模研究;最后是QFD在產(chǎn)品設(shè)計之外其它領(lǐng)域(如在服務(wù)、運輸、教育等)的應(yīng)用研究.雖然QFD的理論與方法日趨完善,但在激烈的市場競爭、個性化需求的時代,企業(yè)必須快速推出創(chuàng)新產(chǎn)品.這一形勢為QFD的研究提出了新的課題.可以推測,QFD的研究將朝著以下幾個方向發(fā)展:QFD

39、和產(chǎn)品創(chuàng)新理論相結(jié)合的研究;QFD和知識獲取、知識挖掘等信息技術(shù)的結(jié)合研究;QFD和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合的分布式應(yīng)用的研究;QFD在企業(yè)重組過程領(lǐng)域的研究;QFD在服務(wù)行業(yè)的應(yīng)用研究。本章小結(jié) 1.機床夾具是由定位元件,夾緊裝置,對刀元件,夾具體部分組成,機床夾具設(shè)計也就是針對夾具組成的各個部分進行設(shè)計,其中定位與夾緊量個環(huán)節(jié)是夾具設(shè)計的重點。2.定位就是確定工件在夾具種的正確位置,是通過在夾具上設(shè)置正確的定位元件與工件定位面的接觸來實現(xiàn)的.工件的定位有完全定位和不完全定位,要根據(jù)其具體加工要求而定,欠定位在夾具設(shè)計種是不容許的,而過定位則有條件地采用。3.通常，由于定位副制造不準確或采用了基準不重合

40、定位等原因,定位過程中會引入定位誤差,定位誤差的計算要根據(jù)具體情況分析計算。4.夾緊是為了克服切削力等外力干擾而使工件在空間中保持正確的定位位置的一種手段.夾緊一般在定位步驟之后,有時定位與夾緊是同時進行的,入膨脹式定心夾緊機構(gòu)。5.車,銑,鉆,磨等不同的機床其夾具設(shè)計具有各自典型特點,應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計任務(wù),遵循夾具設(shè)計的基本要求和步驟進行設(shè)計。最后引出了QFD理論的相關(guān)介紹及主要內(nèi)容。4夾具設(shè)計4.1零件的分析4.1.1零件的工藝分析泵體有3組加工面他們有位置度要求。這3組加工面的分別為1，以底面為基準的加工面，這組加工面包括，左右端面和左右端面上的孔和2個34.5的孔2：一個事以上下底面互為

41、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。4.2工藝規(guī)程設(shè)計4.2.1確定毛坯的制造形式零件的材料為HT200，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用砂型機鑄造。4.2.2基面的選擇的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。粗基準的選擇：泵體這樣的零件來說，選擇好粗基準是至關(guān)重要。我們選擇不加工的底面為粗基準。精基準的選擇：精基準 的選擇要考慮基準重合的原則，設(shè)計基準要和工藝基準重合。4.2.3機械

42、加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定泵體零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機鑄造毛坯。1、泵體的上下和左右端面因為泵體的上下和左右端面沒有精度要求，粗糙度要求也不高，其加工余量為2.5mm。2、泵體的孔毛坯為空心，鑄造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之間，參照參數(shù)文獻，確定工藝尺寸余量為單邊余量為2.54.2.4確定切削用量及基本工時4.2.4.1工序III：銑下端面4.2.4.1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,，。4.2.4.2、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

43、為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則 (4-1) 按機床標準選取750 (4-2)當(dāng)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. (4-3)工序IV和工序V銑前后和左右端面的計算如上，在此不再累述。4.2.4.3、工序VI：車2- 34.5的內(nèi)圓4.2.4.3、選擇硬質(zhì)合金車刀1） 車削深度，因為尺圓弧面沒有精度要求，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。2）機床功率為7.5kw。查切削手冊f=0.140.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查切削

44、手冊表3.8，壽命T=180min4） 計算切削速度 按切削手冊，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據(jù)CA6140臥式車床車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 (4-4)5)校驗機床功率 查切削手冊Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f

45、 z=0.16mm/z。6）計算基本工時tmL/ Vf=2x(25+20)/475=0.140min。 (4-5) 工序VII：鉆6-M6孔工步一：鉆M6螺紋底孔4.8鉆M6螺紋底孔確定進給量：根據(jù)參考文獻表2-7，當(dāng)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 (4-6)根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 (4-7)切削工時：，則機動工時為 (4-8)工序：攻絲M6攻螺紋M6mm。 按機床選取，則機動時，攻M6孔 (4-9)工序鉆2-5銷孔鉆2-5銷孔選機床Z525確

46、定進給量：根據(jù)參考文獻表2-7，當(dāng)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 (4-10)根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 (4-11)切削工時：，則機動工時為 (4-12)工序和工序4.3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，需要設(shè)計專用夾具。由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計第065道工序鉆3-4孔夾具設(shè)計和液壓夾具設(shè)計。鉆23/8G孔夾具設(shè)計4.3.1問題的提出 本夾具主要用于加工23/8G孔，因為23/8G孔沒有精度要求，定位要求不高，因此我們主要

47、考慮提高生產(chǎn)效率的，同時因為我們加工的零件時所鉆的孔，為了保證鉆孔時的位置精度，我們在鉆孔的下面加一個輔助可調(diào)節(jié)支撐，以確保工件的剛性，保證加工精度是。4.3.2定位基準的選擇加工2-3/8G孔時我們采用經(jīng)典的一面2銷定位，4.3.3定位誤差分析 因為鉆孔時的孔的位置度沒有精度要求，且用定位夾緊定位，定位精度較高，為了提高生產(chǎn)效率，因此定位誤差可以保證。4.3.4切削力和夾緊力計算由于本工序主要是鉆2-3/8G的孔沒有精度要求，所以只對夾具的定位穩(wěn)定性進行計算，及夾緊力和鉆削力的計算。鉆孔時的切削力計算：根據(jù)（機械加工工藝手冊 李洪 主編 ）表2.4-69 鉆孔時的切削力為： (4-13) N

48、.m夾緊力的計算：根據(jù)（機床夾具設(shè)計手冊 第三版 王光斗 王春福 主編）表1-3-11 (4-14) =90526 N在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。 安全系數(shù) 式中：基本安全系數(shù)；取1.5 加工性質(zhì)系數(shù)；取1.1 刀具鈍化系數(shù)；取1.1 斷續(xù)切削系數(shù)；取1.1則 (4-15) N4.4液壓夾具的設(shè)計為了保證能有效的夾緊工件不脫落增加了液壓夾具。4.4.1夾緊力計算由于本工序主要是輔助鉆2-3/8G孔夾具的夾緊不用太大的夾緊力的油缸，所以以最小的鉆削力來計算得油缸的夾緊力即可。根據(jù)（機床夾具設(shè)計手冊 第三版）表1-2-11 切削力 夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù) 工件與夾具支撐面的摩擦系數(shù)安全系

49、數(shù)式中：基本安全系數(shù)；取1.5 加工性質(zhì)系數(shù)；取1.1 刀具鈍化系數(shù)；取1.1 斷續(xù)切削系數(shù)；取1.1 鉆孔時的夾緊力為： （N） (4-16) 所以根據(jù)機床夾具設(shè)計手冊選取民主德國的雙向作用油缸缸徑=25mm 活塞行程=20mm 油壓=15.6a 則 (4-17) N切削力小于夾緊力，所以該夾具可靠。本章小結(jié)使用快速螺旋定位機構(gòu)人工卡緊和用液壓機構(gòu)快速夾緊，同時用開口墊圈壓緊，裝工件時，我們可以松下螺釘移動開口壓板和縮進活塞，把工件取下，當(dāng)我們鉆完底孔后，旋轉(zhuǎn)并拿出快換鉆套進行及時攻絲，這樣就大大的提高了生產(chǎn)效率，適合于大批量生產(chǎn)。結(jié)論基于配置的理論（QFD理論）我設(shè)計了設(shè)計快速夾緊工件、產(chǎn)生足夠的夾緊力、工作安全可靠、使用方便、體積小和成本低的泵體夾具。這次的設(shè)計改進現(xiàn)有的泵體夾具的不足也真正意義上實現(xiàn)了自動化、高生產(chǎn)、安全可靠的目的。該方法可幫助泵體夾具的更好推廣。致謝四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，