齿轮泵泵体工艺及加工Φ14、2-M8 孔夹具设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 毕 业 设 计（论 文）说 明 书 题 目 齿轮泵泵体工艺 及加工 14、 2夹具设计 学 生 系 别 机 电 系 专 业 班 级 机械设计制造及其自动化 学 号 指 导 教 师 章节标题 2 摘 要 在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用 以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产效率。 在机床上加工工件时，为了保证加工精度，必须正确安装工件，使其相对机床切削成形运动和刀具占有正确的位置，这一过程称为“定位”。为了不因受切削力、惯性力、重力等外力作用而破坏工件已定的正确位置，还必须对其施加一定的夹紧力，这一过程称为“夹紧”。定位和夹紧的全过程称为“安装”。在机床上用来完成工件安装任务的重要工艺装备，就是各类夹具中应用最为广泛的“机床夹具”。 机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且 有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。因此，专用夹具的设计是一项重要生产准备工作，每一个从事加工工艺的工装设计人员，都应该掌握有关夹具设计的基础知识。 本设计的主要内容是设计钻床夹具，需要对齿轮泵端盖上的 2 个 孔和1 个 14 的孔进行钻削加工。文中介绍了工件在夹具体中的定位方式，定位元件与定位机构的选择，及夹紧机构的选择与设计。现代高效率的夹具大多采用机动夹紧，按力源分有气动、液压、气 液联合、电传动及利用机床运动等对工件进行夹紧。这些方式具有夹紧动作快，夹紧力稳定，可减轻工人劳动强度等优点。本设计选用电动机作为夹紧的动力装置，运用机电传动控制回路来控制电动机的正反转，借以控制被加工工件在夹具体上的夹紧。此外，文中还对夹具进行了简单的精度分析与计算。 机械零件上往往都有各种不同用途和不同精度的孔需要加工。在机械加工中，孔的加工量所占比例较大，其中钻头、扩孔钻、铰刀等定尺寸刀具加工占相当多数。这时，除了要保证孔的尺寸精度外，还要达到孔的位置精度要求。在单件小批量生产中，用划线后找正孔轴线位置 方法加工，更因钻头刚性差、易变形，因此生产效率低且精度差。在批量生产中一般都采用钻床夹具，钻床夹具又称钻模，通过钻套引导刀具进行加工可准确地确定刀具与工件之间的相对位置，是钻模的主要特点。钻削时，被加工孔的尺寸和精度主要由刀具本身的尺寸和精度来保证；而孔的位置精度则由钻套在夹具上相对于定位元件的位置精度来确定。因为通过钻套引导刀具进行加工，这就既可能提高刀具系统刚性，又能防止钻头引偏。 关键词 ：机械制造，通用夹具，专用夹具，钻床夹具，齿轮泵，电动机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 t so on in it to in to is so on is to is to be on to to is in of to on to to is an is in on M8 14 on In in to so on on to to be so on is to in to on in on to On of to In to be so on to By to to 节标题 4 In a is to is in 模 , of to on to be to is by to be in to to on 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 目 录 中文摘要 . 英文摘要 . 第 1章 绪论 1 . 2章 工艺规程设计 2 定工艺路线 . 工艺方案一 . 工艺方案二 . 最终工艺方案的确定 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 5 械加工余量、毛坯尺寸 . 5 序尺寸的确定 . . 5 削用量计算 . . 7 第 3章 专用夹具设计 11 位基准的选择 11 . 11 紧力的计算 . 11 具总体方案 . . 13 动装置的设计 . . . 14 紧装置 . . 15 . . . 16 . . . . 17 . . . . 20 他元件的设计 . . . . 21 . . . . . 21 第四章 结论 . 22 参考文献 . 23 致谢 . . 24 附卡 1:机械加工工序卡 . 25 附卡 2：机械加工工艺过程卡 1 . 26 附卡 3：机械加工工艺过程卡 2 . 27 章节标题 6 第一章 绪 论 床夹具概述 在机械制造的切削加工、检验、装配、焊接和热处理等工艺过程中 ,要使用大量的夹具来安装加 工对象 ,使其占有正确的位置 ,以保证零件和产品的加工质量 ,并提高生产率 ,从而提高其经济性。 把工件迅速固定在正确位置上 ,完成切削加工、检验、装配、焊接和热处理等工作所使用的工艺装备称为夹具。把机床上用来完成工件装夹任务所使用的工艺装备称为机床夹具。 床 夹具的发展趋势 机床夹具 是随机械加工技术发展而发展的。机床夹具由适用于单件小批量生产的 用夹具发展到大批量生产的专用夹具、随行夹具 ,经历了市场的发展和技术的推动。随着现在市场需要的多样化、多品种、中小批量及短周期的生产方式在世界贸易中逐渐成为主导方式 ,传统的专为某个零件的一道工序设计制造的专用夹具已经不能适应这种生产方式的要求。因此 ,适用于多品种、中小批量生产特点的通用可调夹具、组合夹具、成组夹具等应运而生。数控技术的进步与发展 ,使得数控机床、加工中心在机械加工中广泛运用 ,数控机床夹具也迅速的发展起来。以上这些现代机床夹具技术的出现和发展 ,代表了现代机床夹具的发展趋势。具体的发展方向有以下几个方面 : 1) 功能柔性化 ; 2) 传动高效化、自动化 ; 3) 制造精密化 ; 4) 旋转夹具高速化 ; 5) 结构标准化、模块化 ; 6) 设计自动化 ; 7) 机床夹具方面的基础研究的强化。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第二章 工 艺规程设计 定工艺路线 艺 方案一 表 1位 :序号 工序内容 0 铸造、清砂、退火 10 粗铣、精铣 20 镗 孔7542 H 及面 30 钻、铰 640 钻、铰 2- 孔 50 粗车、精车 60 粗车、精车 粗车 70 镗 孔 80 镗 26 并倒角 90 铣 100 钻 4- 11 孔 110 钻 3 斜孔 120 钻、铰 14 孔及 21 最终检查 入库 艺方案二 表 1位 :序号 工序内容 0 铸造、清砂、退火 10 粗铣、精铣 20 镗 孔7542 H 及面 30 钻、铰 6- 孔 章节标题 8 40 粗车、精车 50 粗车 粗车、精车 60 钻 4- 11 孔 70 镗 孔、镗 孔并倒角 80 铣 M 面 90 钻 3 斜孔 100 钻、铰 14 孔及 2110 去毛刺 1 最终检查、入库 终 工艺方案的确定 选 择机械加工工艺的顺序的方法： 零件主要表面及其他表面的机械加工顺序，对组织生产、保证质量和降低成本有较大的作用，应根据工序的划分和定位基准的建立与转换来决定。一般原则为： 先粗后精。既粗加工 精密加工，最后安排主要表面的终加工顺序。 在各阶段中，先加工基准表面，然后以它定位加工其他表面。 先加工主要表面，当其达到一定精度后再加工次要表面。 先平面后孔。这是因为平面定位比较稳定可靠，所以对于箱体、支架、连杆等类平面轮廓尺寸较大的零件，常先加工平面。 除用为基准的平面外，精度越高、粗糙度 越小的表面应放在后面加工，以防划伤。 表面位置尺寸及公差标注方式也影响工序顺序，应力求能直接保证或使尺寸链数目减少。 最终确定工艺如下 : 表 1位 :序号 工序内容 0 铸造、清砂、退火 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 10 粗铣、精铣 20 钻、铰 630 铣 40 镗 孔、镗 孔并倒 120 角 50 镗 孔7542 H 及面 60 粗车 粗车、精车 L 面 70 钻 4- 11 孔 80 铣 90 钻 14 孔及钻、铰 2100 钻锥孔及 钻 3 斜孔 配作 110 去毛刺 1 最终检查 入库 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 械加工余量、毛坯尺寸 齿轮泵零件材料为 产类型为大批生产 ,采用机器 砂箱铸型。铸件的最小壁厚应 1 。壁厚差异不能太大，以避免造成各部分因温差悬殊而引起缩裂、缩孔与裂纹。铸件应进行人工时效。消除残余应力后再送机械加工车间加工，否则工件将产生大的变形。 根据上述资料及加工工艺 ,确定各加工表面的机械加工余量 如下 : 表 1位： 中部位 机械 加工余量 54 54面 面 面 节标题 10 面 面 面 面 工余量参考 3表 表仅供参考 序尺寸的确定 在一般情况下，加工某表面的最终工序尺寸可直接按零件图的要求来确定。而中间工序的尺寸则是零件图的尺寸（最终工序尺寸），加上或减去工序的加工余量，即采用由后往前推的方法，由零件图的尺寸，一直推算到毛坯尺寸。由此可知，若某表面经过 其工序尺寸为 1L 11n 1） （式 2 因此，确定了加工余量后，即可根据设计尺寸推算出各工序尺寸以上只适用较简单的工序尺寸的确定，对于较复杂的工序尺寸的确定需进行尺寸链的换算。 工序号 10：粗铣 、精铣 查 1表 8 18序尺寸为 由表 1铣为 18定工序尺寸为 工序号 20： 钻、铰 6查 18绞为 绞为 8 工序号 30： 铣 查 1表 8 18表 1精铣为 18工序号 40：镗 孔、镗 孔并倒角 查 18 余量 为 序尺寸为 16 18 余量 为 序尺寸为 18 余量 为 序尺寸为 镗 孔7542 H 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 查 18序尺寸为 56 18序尺寸为 工序号 60：粗车 J 面 ,粗车、精车 18序尺寸为 面：查 18序尺寸为 18序尺寸为 面：查 18序尺寸为 18序尺寸为 250033.0工序号 70：钻 4- 11 孔 查 18，工序尺寸为 0 工序号 80：铣 查 1表 8序尺寸为 工序号 90：钻 14 孔及钻、铰 2钻 14 孔：查 18余量为 0，工序尺寸为 0 钻、铰 2查 18绞为 绞为 8 工序号 100： 钻锥孔及钻 3 斜孔配作。 直接钻。 削用量计算 合理地选择切削用量，对保证加工精度和表面质量、提高生产率和刀具耐用度等，都有很大的影响。 选择切削用量是指要选定切削深度、进给量和切削速度。在这 3个因素中，对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，而切削深度影响最小。对表面粗糙度影响最大的是进给量，而对切削力影响最大的则是切削速度。因此，在粗加工阶段，应考虑选择尽可能大的切削深度，其次是选择较大的进给量，最后确定一个合适的切削速度。在半精、精加工阶段，由于加工精度和表面质量的要求较高，因此，一 般均选择较小的切削深度和进给量。在保证刀具耐用度的前提下，应选取较高的切削速度，以保证加工质量和生产率的要求。 在大批量生产中，对多刀机床、自动机床、仿形机床和组合机床等，一般都需要规定切削用量。在一般情况下，常由操作者根据工序的具体情况来选择合理的切削用量。 为简化选择切削用量的工作，一般可从有关资料中选择。 章节标题 12 以下为主要加工工序的切削用量及要求另外计算的工序的切削用量： 工序 90：钻 14 孔及钻、铰 2床， 14 孔： f=1表 15=s=81m/ 1表 15以1000 =1000 1481 =1842r/ 1表 11000r/ 1000=动时间： )( 1 (式 2助时间：0 =1=、铰 2f=r 1表 15=s=21m/1表 15以 1000=835r/ 1表 1160 1000=动时间： 助时间：0 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 工 序 10：粗铣、精铣 床 铣 f=z 1表 15v=20m/ 1表 15用高速钢镶齿三面刃铣刀， 20,160 000 = 1表 11000w = 作台每分钟进给量 =52mm/= 1表 11以=铣 f=z 1表 15v=18m/ 1表 15用高速钢镶齿三面刃铣刀， 18,160 000 = 1表 11000w =16.1 r/ 作台每分钟进给量 =节标题 14 查 1表 11以= 工序号 20：钻、铰 6钻 6f=r 1表 15v= s=21m/ 1表 15以 1000=835r/ 1表 1160 1000=动时间： 助时间：0 = 6 f=r 1表 15 10 60m/s 1表 15 (式 2 式中 2.05.0vy mi n,60, 1 6 6 10 60=s=以 1000=860r/ 1表 1160 1000=动时间： 助时间：0 =买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 =后，将主要工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其它加工数据，填入机械加工工序卡中，将所有查表得出及计算得出的数据填入机械加工工艺过程卡中，其余本文未写明计算过程的工序不再赘述。 章节标题 16 第三章 专用夹具设计 位基准的选择 定位基准的选择。由零件图可知，该齿轮泵为轴套类零件，其 814H 孔与754H 孔的同轴度要求为 826H 孔与 754H 孔的同轴度要求也为 这两孔的轴线同时做定位基准，可以使误差趋进于零。同时参考2中定位方式的例子，最终决定以这两孔的轴线做定位基准。由这两个基准可确定 5个自由度，剩下 1个自由度刚开始选定 由指导教师指出，定位面过小而钻削力过大易造成基准不重合误差，改选用 体定位及夹紧力见装 配图上工序简图。 位误差分析与计算 定位方式为一面两孔定位 定位误差的确定 )(D + d 2表 1 （式 3 )(D + d = =角误 差 的确定 转角误差 )2m i nm i n(211 211 + ） = 转角误差趋近于零 ，满足要求。 紧力的计算 切削力的计算 钻 14 孔：刀具： 花 钻 轴向力： N） 1表 15中： 2 表 15以轴向力为 F 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 =矩： M=） 1表 15中： 1 fm 表 15以扭矩为 M =N 钻 2具：高速钢锥柄阶梯麻花钻 轴向力： N） 1表 15中： 表 15以轴向力为 F =矩： M=） 1表 15中： 2 fm 表 15以扭矩为 M =N 由于钻 14 孔与钻 2孔不属于同时加工，不用将切削力叠加，所以只需通过比较得出切削力较大者进行下面的计算，且题中扭矩计算结果与 切削力相比较很小，可忽略不计，故有 F=M=N 在计算切削力时，必需考虑安全系数 4321 式中： 1K 基本安全系数， 2K 加工性质系数， 3 章节标题 18 4K 断续切削系数， 所以 F = =受力分析：在钻削过程中，轴向力纵向施加在工件上，由设计装配图分析可知，轴向支撑力由夹具体提供，故只需用扭矩计算。 由 可得工件所受到的横向力为 f =以总的夹紧力应大于 夹 紧力计算： 电动机选择： 4表 12据：额定功率为 取 转速 32r/ DF =01000 32 =4125N 故本夹具可安全工作。 具总体方案 此次由于是毕业设计，所以要求与以往的设计更加高，不便设 计手动夹具，故在液动、气动，电动夹具中任选其一。 选择电动夹具的理由：电动夹具稳定性高 维护方便 节约时间 气动与液动夹具需要气体和液体，气体和液体的密度要保持，就需要质量很高的容器，由气体和液体的密度变化就可能造成工作不稳定。 降低工人的劳动强度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 当然，此次设计忽略了一个重要问题，就是所设计的夹具造价很高。 动装置的设计 本次装置采用了一组蜗杆蜗轮以及齿轮传动，由于 主要是设计夹具，故此部分不做详细讲解。 (请参见装配图看以下数据 ) 表 3动件 齿数 Z 蜗杆 4 蜗轮 80 小齿轮 20 大齿轮 25 表 3动件 尺寸 （ 小带轮 50 大带轮 100 以上数据均由 5查得 传动比计算 电机转速： 32r/带传动： 32 轮传动比 大带轮转速： =蜗杆蜗轮组合 章节标题 20 蜗杆蜗轮传动比： 204801223 齿轮组合 齿轮传动比： 34343 0=齿轮转速： 此可得到双面偏心轮的转速 V=面偏心轮正、反转 90 时，即所需时间为 机的转动所需时间为 紧装置 此夹紧装置原型是参考 2应用示例而来的，其工作简图如下： 1- 夹臂， 2345工作原理： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 电机驱动，通过 轮组合、齿轮组合带动双面偏心轮正、反转来实现夹紧的。 电机正转，双面偏心轮顺时针转动。当双面偏心轮转动到 90 时， 顶紧 5， 5 紧接着顶紧 2， 1 上的拉簧 3 拉伸到最大，从而实现夹紧动作；当电机反转，双面偏心轮逆时针转动。当双面偏心轮转动到 时，此时与销刚好脱离，拉簧 3回到初始状态。 套 的选择 钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件 钻套装配在钻模板或夹具体上，而钻模板则以各种形式与夹具体或支架连接。 (2)可换钻套 图 C 所示为可换钻套。当工件为单一钻孔工步、生产批量较大，需要更换磨损的钻套时，则用这种钻套较为方便。可换钻套装于衬套 中，而衬套则是压配（ H7/钻模板的孔内。 (4)特殊钻套 因工件的形状或工序的加工条件而不能使用以上三种标准钻套时，需自行设计的钻套称特殊钻套。常见章节标题 22 的特殊钻套如图所示。为减少刀具与钻套的摩擦，可将钻套引导高度 c 为小孔距钻套，用定位销来确定钻套位置。 在确定钻套的结构类型之后，需要确定钻套的内孔（即导引孔）尺寸，公差及其他有关尺寸，同时还要确定钻套的材料。 所以钻套导引孔与这类孔加工刀具的配合，应按基轴制选取 。 最终选定 模板的设计 钻 模板的类型和设计 钻模板主要用来安装钻套，有的还兼有夹紧功能，故应有一定的刚度和强度。通常有以下四种： (1)固定式钻模板 如图所示，图 钻模板可在钻配时调整位置，因而使用较广泛。固定式钻模板结构简单，钻孔精度高。但这种结构对某些工件而言，装卸不太方便。 (2)铰链式钻模板 当钻模板妨碍工件装卸或钻孔后需攻螺纹时，可采用如图所示的铰链式钻模板。铰链销 1与钻模板 5 的销孔采用 G7/铰链座3 的销孔采用 N7/配合，钻模板 5 与铰链座 3 之间采用 H8/合。钻套导买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 向孔与夹具安装面的垂直度可通过调整两个支承钉 4的高度加以保证。加工时，钻模板 5由菱形螺母 6锁紧。由于铰链销孔间存在配合间隙，用此类钻模板加工的精度比固定式钻模板低。 可卸式钻模板 如图所示，可卸式钻模板以两孔在夹具体上的圆柱销 3 和削边销 4上定位，然后用铰链螺栓将钻模板和工件一起夹紧。在加工完一个工件后，将模板卸下，然后才能装卸工件。使 用这类钻模板，装卸钻模板较费力，钻套的位置精度较低，故一般多在使用其它类型钻模板不便于装夹工件时采用。 章节标题 24 (4)悬挂式钻模板 图是悬挂式钻模板的结构，图中钻模板 4 由锥端紧定螺钉 5固定在导柱 3上，导柱上部装在多轴传动头的导孔中，因此钻模板就被悬挂起来。导柱的下端和夹具体 6为间隙配合，以确定钻模板对夹具体的相对位置，随着多轴头下降，钻模板借助弹簧的压力将工件压紧。多轴头继续送进钻头从导套孔伸出开始加工工件。钻削完毕，钻模板随多轴头上升，直至钻头退出工件，敞开了空间，使装 卸工件清除切屑十分方便。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 设计钻模板时应注意如下问题： 在保证钻模板有足够刚度的前题下，要尽量减轻其重量。在实际使用中，钻模板的厚度根据钻套高度而定，一般在 15 30间。如果钻套较长，可将钻模板局部加厚，加强钻模板的周边以及合理布置加强筋，以提高其刚性。此外，钻模板一般不宜承受夹紧力。 钻模板上安装钻套的孔与定位元件的位置应具有足够的精度。这和钻模板的形式以及钻模板在夹具上的定位方式有关。如固定式钻模板（用销，螺钉装配），钻套孔的位置精度 较高，对于悬挂式钻模板，由于钻模板定位靠两导柱与夹具体的间隙配合连接，其位置精度较低。 焊接结构的钻模板往往因焊接内应力不能彻底消除，而不易保证精度。当工件孔距公差大于 其孔距公差小于 采用装配式钻模板。 最后选定钻模板模式为固定式钻模 。 具体的设计 夹具体是夹具的基础件。在夹具体上，要安装组成该夹具所需要的各种 元件、机构和装置等。设计时应满足以下基本要求： 应有足够的强度和刚度。保证在加工过程中，夹具体在夹紧力、切等外力作用下，不至产生不 允许的变形和振动。 章节标题 26 结构简单，具有良好的工艺性。在保证强度和刚度的条件下，力求结构简单，体积小，重量轻，特别是对于移动和翻转夹具，其重量不应太大，以便于操作。 尺寸要稳定。对于铸造夹具体，要进行时效处理；对于焊接夹具，要进行退火处理，以消除内应力，以保证夹具体加工尺寸的稳定。 便于排屑。为防止 加工中切屑聚集在定位元件工作表面或其他装置中，而影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计夹具体时，要