泵体零件的数控加工工艺夹具设计镗中心孔Φ100H7夹具设计（通过答辩带CAD图纸毕业设计）
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壳体零件的加工工艺文献综述 一、 前言 制造工艺是制造技术的灵魂、核心和关键，是生产中最活跃的因素。其过程是采用金属切削刀具或磨具及其他加工方法来加工工件，使工件达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，从而生产成为合格零件。而机械加工工艺规程是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切有关生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。机床夹具是机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。使用夹具可以有效的保证加工质量 ，提高生产效率，降低生产成本，扩大机床的工艺范围，减轻工人劳动强度，保证安全生产等 。 课题的主要研究内容是壳体的加工工艺、规程设计和夹具的工装设计。其中需要解决的主要问题是处理好生产中工件的加工质量、生产效率和经济性之间的关系。 二、现代机械制造工艺的特点 1、柔性、集成、并行工作现代机械制造系统具有多功能性和信息密集性，能够制造生产成本与批量无关的产品，能按订单制造，满足产品的个性要求。 2、 制造智能化。能够代替熟练工人的技艺，具有学习工程技术人员多年实践经验和知识的能力，并用以解决生产实际问 题。智能制造系统能发挥人的创造能力和具有人的智能和技能，强调以人为系统的主导者这一总的概念。在智能制造系统中，智能和集成并列，集成是智能的重要支撑，反过来智能又促进集成水平的提高。 3、设计与工艺一体化，传统的制造工程设计和工艺分步实施，造成了工艺从属于设计、工艺与设计脱离等现象，影响了制造技术的发展。产品设计往往受到工艺条件的制约，受到制造可靠性、加工精度、表面粗糙度、尺寸等限制。因此，设计与工艺必须密切结合，要以工艺为突破口，形成设计与工艺的一体化。 4、精密加工技术是关键，精密和超精密加工 技术是衡量先进制造技术水平的重要指标之一。当前，纳米加工技术代表了制造技术的最高精度水平。 5、产品生命周期的全过程，现代制造技术是一个从产品概念开始，到产品形成、使用，一直到处理报废的集成活动和系统。在产品的设计中，不仅要进行结构设计、零件设计、装配设计，而且特别强调拆卸设计。使产品报废处理时，能够进行材料的再循环。节约能源，保护环境。 6、人、组织、技术三结合，现代制造技术强调人的创造性和作用的永恒性；提出了由技术支撑转变为人、组织、技术的集成；强调了经营管理、战略决策的作用。在制造工业战略决策中， 提出了市场驱动、需求牵引的概念，强调用户是核心，用户的需求是企业成功的关键，并且强调快速响应市场需求的重要性。 三、 加工 工艺 壳体的工艺性分析 图 1所示为齿轮泵壳体的零件简图。从图中看出 , 其加工精度要求高的是 2 R 孔径、孔深 , 其尺寸精度为 7级 ; 两孔的中心距由位置度控制 , 要求高 , 加工难度大 ; 还有同轴度、垂直度公差要求。经试验得知 : 产生泵压力偏低的主要因素是孔径、孔深的误差 , 使泵轴转动不灵活的主要因素是同轴度、垂直度、位置度等误差。因此 , 对它们的加工是 泵体加工的关键工序 , 工艺中需采取特别措施。其它的表面用一般加工方法就能达到要求。 4 （一）、 加工顺序的确定 首先从加工精度方面考虑，壳体结合面是箱体的装配基准，所以要将结合面与精度要求的轴承孔、定位销孔、换挡拨叉轴孔和倒挡轴孔的加工安排在同一次装夹中完成，这样可消除两次装夹定位误差，能有效地保证结合面与高精度孔系的形位公差。 1 现代化生产过程中产品更新换代快，生产效率要求高，产品质量要求高，因此需要有灵活应对市场变化的高效高精度生产设备。加工中心机床就是能适应现代化生产加工的一种自动化 设备。加工中心自带刀库、自动换刀，可以实现高速度、高精度、柔性化、智能化和自动化。卧式加工中心工序比较集中，工件只经过 2 3次装夹就可完成全部加工内容，因此先加工主轴孔系或者侧壁孔系关系到夹具结构类型及编程的难易程度。加工顺序的划分根据壳体外形确定。如果侧面加工部位比较少或者壳体外形比较扁（轮廓宽度与厚度比值大于 2），则第一次装夹先加工结合面及主轴孔系，第二次装夹加工侧面孔系；如果壳体厚度与轮廓宽度比值小于 2，则第一次装夹加工壳体壁上侧 面孔系，第二次装夹加工壳体结合面及主轴孔等孔系。 以 5工工艺为例 3： 工艺路线的安排： 变速器壳体要求加工的表面很多。在这些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，于是壳体中主要孔的加工精度、孔系加工精度就成为关键问题。因此，在工艺路线的安排中应注意以下问题： a、 安排加工工艺的顺序时应该先面后孔 由于平面面积较大，定位稳定可靠，有利于简化夹具结构，减少安装变形。从加工难度来看，把铸件表面的凹凸不平切除，保证平面的平面度，提供稳定可靠的定位基准，并且加工平面式切去了铸件的硬皮和凹凸不平，对后序孔的加工有力，可减少钻头引偏和崩刃现象，对刀调整也 比较方便。对于孔的加工和保证孔的加工 精度都是有利的。因此，一般均应先加工平面。 b、 粗、精加工阶段要分开粗、精加工分开的原则：对于刚性差、批量较大、要求精度较高的壳体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行其精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响。为此，把粗精加工分开进行，有利于把已加工后由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，然后在精加工中将其消除。 （二）、 工件基准的确定 工艺的定位基准分为粗基准和精基准。 1 壳体加工 定位方式是利用毛坯粗基准定位，加工出一面两销精基准，然后按基准统一原则利用精基准定位完成其他各工序加工。 在确定基准时首先考虑工件受力变形情况。壳体在卧式加工中心上经过 2 3次装夹就可完成全部加工内容，即使是粗基准定位也要完成很多的加工部位，因此要充分考虑基准点受切削力影响产生的变形程度。在产品毛坯模具没有形成的时候就要考虑粗基准，在壳体壁上找到既不与产品相干涉，同时又起到定位基准可靠的位置安放基准点，以保证工件整体刚性受力。 由于压铸工艺水平的提高，压铸过程中的孔系位置及平面度的高精度要求已能够保证。因此 ，可选用压铸毛坯平面作为定位面，预先压铸出两个毛坯孔为定位销孔。在铸造形成时，两个定位销孔要保证与主轴孔、其他支承孔及箱体内壁的型芯是装成一整体放入的，它们之间要有较高的相互位置精度，这样可以较好地保证轴承孔和其他孔的加工余量均匀，保证各孔的轴线与壳体不加工内壁的相互位置，避免装入箱体内的齿轮、轴套等旋转零件在旋转时与箱体内壁相碰。 图 2所示工件就是用预先铸造的定位销孔作粗基准的。在选用定位点位置时充分考虑了工件受力时的变形程度，既保证工件刚性，也保证了其他孔系加工余量均匀。 图 3所示工件的粗基 准位置在选用时考虑不充分，定位点选在壳体的一侧，造成铣结合面时切削力使悬臂远端产生振动，加工 A 面产生波纹。 壳体零件的精基准基本都采用一面两销形式。定位销孔的尺寸精度与位置精度对后序加工质量影响非常大，因此必须保证定位销孔的精度要求。普通加工中心能保证定位销孔的位置精度要求达到 m/300m m，这样的定位精度可以保证工件要求的精度。 定位销孔孔径一般在 12 16m 径太小刚性不足，定位不稳定；孔径过大也不合适。有些壳体加工直接选用轴承孔作精基准定位，这样容易 破坏轴承孔精度，同时工件装夹时也很困难。因此，最合理的做法是加工出两个与产品装配无关的工艺孔作加工的基准孔。 （三）、刀具的选择 工艺方案：不同的加工方案可采用不同类型的刀具。例如，孔的加工可以用钻及扩孔钻，也可用钻及镗刀来进行。 3 工件的尺寸及外形：影响刀具的尺寸及构造的选择。例如，特型表面要采用特殊的刀具来加工。 加工表面粗糙度：影响刀具构造和切削用量。例如，去皮粗铣时可采用粗齿铣刀，精铣时最好用细齿铣刀。 加工精度：影响精加工刀具类型和构造的选择。例如，孔的最后加工依据孔的精度可用钻、扩孔钻、铰刀 或镗刀来进行。 刀具材料： 与工件的加工精度、硬度以及加工的经济性等有关。 1、 钻头的选择 2 钻头一般采用普通麻花钻 （如图 1） 。麻花钻有高速钢和硬质合金两种。刀具柄部分为直柄和锥柄两种。直柄工具的刀柄主要是弹簧夹头刀柄，其具有自动定心、自动消除偏摆的优点，所以小规格的刀具最好选用该类型。麻花钻主要由工作部分和柄部组成。工作部分包括切削部分和导向部分。 麻花钻的切削部分有 2个主切削刃、 2个副切削刃、 1个横刃。麻花钻的导向部位起导向、修光、排屑和输送切削液作用。麻花钻用于精度较低孔的粗加工，例如 壳体的螺栓过孔、螺纹底孔、定位销孔的预孔、轴承孔的预孔。加工中心在钻孔过程中常出现的问题是加工孔的位置尺寸不稳定。选用合适的刀具可避免此问题的产生。 刀具切削部分的几何参数对切削效率和加工质量有很大影响。增大前角可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形，减小切屑流经前面的摩擦阻力，从而减小切削力和切削热。但增大前角，同时会降低切削刃的强度，减小刀头的散热体积。 在选择刀具的角度时，需要考虑多种因素的影响，如工件材料、刀具材料、加工 性质 (粗、精加工 )等，必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度，是指制造 和测量用的标注角度。由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变，实际工作的角度和标注的角度有所不同，但通常相差很小。 2、 铣刀的选择 2 在变速器壳体的加工中，铣削主要用于粗、精铣壳体的端面及孔的粗加工。铣削加工时常遇到的问题是铣平面后，表面粗糙度不能达到工艺要求，因此就需要根据加工的具体情况选用合理的铣刀，以避免问题的发生。 （ 1）面铣刀的结构多为套式镶刀片结构，圆周表面和端面上都有切削刃。刀片一般选用硬质合金材料，铣削速度高，加工效率高，加工表面质量较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件。现多采用可转位 式镶刀片结构的面铣刀。 （ 2）立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可以同时进行切削，也可单独进行切削。立铣刀的圆柱表面为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。主切削刃为螺旋齿，这样可增加切削的平稳性，提高加工精度。普通立铣刀的端面中心无切削刃，所以立铣刀不能做轴向进给，但在扩孔时可以轴向进给。 3、 镗刀的选择 2 镗削的主要特点是获得精确的孔的位置尺寸， 得到高精度的圆度、圆柱度和表面粗糙度。所以，对精度要求高的孔可用镗刀来保证。 （ 1） 、 镗刀按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。粗镗一般是双刃刀片，每 转进给量可提高 1倍，生产效率高；因为受力均匀，同时可消除切削力对镗杆的影响。而精镗刀具是单刃刀片，属于悬臂状态，因此加工后孔径的稳定性和圆度误差成了镗孔常出现的问题。镗孔后孔的位置精度超差也是经常出现并难以解决的问 题。 镗孔的位置精度主要由机床的系统刚性和工作台重复定位精度决定。但镗刀的选用对其也有一定的影响。选用镗刀先要考虑刀具系统刚性。镗刀的系统刚性是决定产品质量和生产效率的关键因素。镗刀系统的刚性包括刀柄、镗杆、镗头 以及中间连接部分的刚性。镗刀的动平衡也属于系统刚性的范畴，如果镗刀是质量较大 的大孔径刀具，必须要进行动平衡检测。镗刀自身动平衡量超差，在转动时因不平衡离心力的影响容易导致振动的发生。特别是在高速加工时，刀具的动平衡性对工件质量会产生很大的影响。 4、 铰刀的选择 2 铰孔一般在加工的最后阶段，大部分用于直径小于 25 刀（如图 4）是成型刀具，不需要调整，因此操作方便，工作效率高。铰刀的齿数多、导向好，容屑槽浅、刚性好，加工后孔的精度可达到 m。 铰刀的柄部分为直柄、锥柄两种。直柄工具的刀柄主要是弹簧夹头刀柄 ，其具有自动定心、自动消除偏摆的优点，所以小规格的刀具最好选用该类型。 铰刀不能修正孔的偏心，无法获得精确的位置尺寸精度。如果铰刀加工后的孔位置尺寸不稳定，应在其前序增加定心效果好的镗工序。 铰孔常遇到的问题是孔径圆度超差，选用不等分铰刀可修正孔的圆度超 小结 综上所述，机械制造工艺与夹具是机械制造业的基础，是将设计图样转化成产品的必要条件。一套符合生产实际的工艺技术和夹具，可以实现产品的“优质、高产、低耗”的条件。本次变速器壳体的机械加工工艺及相关夹具
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