毕业设计（论文）-齿轮泵壳体钻孔夹具设计和壳体工艺设计.doc

淮 阴 工 学 院毕业设计说明书（论文）作 者:学 号：学 院:机械工程学院专 业:机械设计制造及其自动化题 目:基于CAD技术的齿轮泵壳体钻孔夹具设计和壳体工艺设计教授指导者： 评阅者： (姓 名) (专业技术职务)2015年6月毕业设计说明书（论文）中文摘要机械制造业的发展对世界经济起着非常重要的作用，而机械加工工艺的编制是机械制造技术的重要组成部分和关键工作。本文论述的是齿轮泵壳体的夹具设计和壳体的加工工艺。其内容设计零件的分析，确定毛坯，工艺设计和夹具设计及二维图和三维图的绘制。了解零件的工艺，设计毛坯的结构，选择零件的加工基准，设计零件的加工路线。制定夹具的总体方案，例如了解多种定位方式，对其进行对比、分析，选择出一种最适合加工零件的定位方案。选择刀具，查得切削速度、进给量、切削深度等参数，根据加工工艺，计算获得各个工步的主轴转速，进行三维造型，编写说明书。关键词 夹具，机械制造，加工工艺，基准，结构毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Gear Pump Casing Drilling Fixture Design Based on CAD Technology and Shell Technology Design AbstractMachinery manufacturing industry on the world economy plays an important role, and the machining process is the establishment of machinery manufacturing technology and an important part of the critical work. This paper discusses the gear pump shell drilling fixture design and process design. The content of this design involves the analysis of the parts, determine the blank, the technological design and fixture design and 2D and 3D drawing of the graph. Understand the parts of process, design the structure of the blank, choose parts processing benchmark, design of parts processing route. To formulate the overall scheme of the fixture, such as understanding multiple positioning methods, carries on the contrast and analysis of selecting one of the most suitable for positioning scheme of machining parts. Select tool, Chad parameters such as cutting speed, feed and cutting depth, according to the machining process, calculate the spindle speed of each work step, 3D modeling, writing instruction.Keywords fixture, machinery manufacturing, process technology, datum, structure目 录1 引言 12 CAD技术概况 22.1 CAD技术的概念 22.2 CAD技术的组成 22.3 CAD技术的发展历程 22.4 CAD技术的优点33 齿轮泵 33.1齿轮泵的研发背景33.2齿轮泵的工作原理44 夹具54.1 机床夹具的分类54.2 机床夹具的组成65 钻孔夹具的设计75.1 定位基准的选择85.2 夹紧机构的选择125.3 其他部件155.4 夹具的三维造型设计166 刀具的选择176.1 麻花钻186.2 扩孔钻197 毛坯的选择207.1 毛坯的选择原则207.2 各种毛坯的特点218 加工工艺22结论 26致谢 27参考文献28附录 机械加工工艺卡 291 引言机械制造业是制造具有一定形状、位置和尺寸的零件和产品，并把它们装配成机械装备的行业。机械制造业的产品不仅可以直接供人们使用，也可以为其他行业的生产提供装备，因此，社会上存在着各种各样的机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此，制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某种意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。在机械制造学科领域的知识体系中，以机械制造过程中的工艺技术问题为研究对象的一门技术科学，即是机械制造工艺学。随着机械制造业的迅猛发展及科学技术的进步，机械制造工艺的内涵和面貌正不断的发生着变化，近年来的技术进展和发展趋势主要为一下几点：（1） 常规工艺的不断优化：常规工艺的不断优化是实现高效化、强韧化、轻量化，以形成优质高效、低耗、少污染的先进适用工艺为主的主要目标，同时也可以实现工艺设备、辅助工艺、工艺材料、检测系统的成套工艺服务，使优化工艺易于为企业所使用。（2） 新型加工方法的不断出现和发展：各种新型加工方法及工艺，包括精密加工、超精密加工、特种加工和复合加工等的产生改变了传统的加工工艺，为适应机械产品的更新换代提出了更好的加工方法及工艺。 为了应对当今时代激烈的市场竞争和企业信息化的要求，企业对夹具的设计及制造提出了更为严格的要求。以工件在机床上的装夹为对象的一门技术科学，即是机床夹具设计。在这个市场经济竞争如此激烈的年代，企业若想要生存发展下去就必须要不断地进行改进，用最廉价的生产成本创造出最高的利润，这必然跟我们的工艺过程有着千丝万缕的联系，如何合理地安排工艺路线是提高生产效率降低生产成本的最有效方法之一，当然夹具的利用也是提高生产效率的有效手段。传统的手工装夹不仅增加了工人的劳动强度，而且大大降低了生产效率。本课题主要是对钻孔加工工艺规程和一套钻孔夹具的设计。2 CAD技术概况21 CAD技术的概念CAD是指计算机辅助设计，它是Compute Aided Design的缩写，也就是使用计算机和信息技术来辅助工程师和设计师进行产品或工程的设计。CAD技术是一项综合性的并且不断发展的技术，已经成为企业提高创新能力和提高产品开发能力以及增强企业竞争力的一项关键技术。从广义上说，CAD技术包括三维几何设计、二维工程绘图、数控加工、有限元分析、产品数据管理、仿真模拟、网络数据库以及上述技术（CAD/CAE/CAM）的集成技术等。CAD应用工程是与CAL技术研究开发、推广应用相关的高新技术密集的大型系统工程。22 CAD技术的组成 CAD是一个综合的、集成了各种技术在内的系统，它将信息技术与应用领域技术紧密集成在一起。它所涉及的信息技术有：计算技术和图形学。CAD的软件系统是由系统软件、数据管理软件、计算分析软件、文字处理软件、图形软件以及专业应用软件等组成的。CAD的硬件是由计算机或工作站、大容量存储器、图形设备及其他外转设备等构成的。CAD的软件系统是由数据管理软件、系统软件、字处理软件、计算分析软件、文图形软件、专业应用软件以及网络通信软件等构成的。CAD技术的发展对我国经济、文化、科技等领域的发展具有至关重要的作用，CAD技术的发展有利于促进我国在诸多领域的建设性发展，CAD技术作为最有前景的技术之一，将给我国带来不可估量的发展。因此，必须不留余力的发展CAD技术。 23 CAD技术的发展历程（1）CAD支撑平台的发展大型计算机中小型计算机工作台微机（2） CAD设计技术的发展 二维绘图三维线框、曲面、实体特种建模参数化、主模型智能型专业应用面向产品的建模（3）CAD交互技术的发展文字菜单图形化的用户菜单客户化的图形菜单智能向导界面（4） 产品变更能力的发展 传播二维三维设计参数化特征零件的设计模块化设计产品系列设计企业级的产品生产管理产品系统级内在全相关 由上述可以看出，CAD技术正在从各个方面完善、发展，正向着标准化、开发性、集成化、智能化方向发展，可以预见，CAD的发展正逐步被各个领域应用，并进一步的将其发展。24 CAD技术的优点 CAD在机械领域的应用集中体现在三维造型、二维绘图、运动模拟仿真、有限元分析等等，就有更快速度，更低成本的优势，集中表现在以下几点：（1）对机械产品的质量和技术含量有较大的提高。（2）在模拟的装配环境中装配零件方便快捷直观。（3）缩短了机械设计周期。（4）在现实生产中减少了一些不必要的装配问题。（5）现实生产效率有了极大的提高。3 齿轮泵31 齿轮泵的研发背景齿轮泵是在工业应用中运用极其广泛的重要装置之一，尤其是在液压传动与控制技术中占有很大的比重，它具有结构简单、体积小、重量轻、自吸性能好、耐污染、使用可靠、寿命长、制造容易等特点。但同时齿轮泵也还存在一些不足，如困油现象比较严重、流量和压力脉动较大、径向力不平衡、泄漏大、噪声高及易产生气穴等缺点，这些特性和缺点都直接影响着齿轮泵的质量。对于内啮合齿轮泵，其结构比较紧凑以及尺寸较小，并且其性能参数所带来的误差远比外啮合齿轮泵小。内啮合齿轮泵允许使用较高的转速，可获得较高的容积效率。但是内啮合齿轮泵也存在径向力不平衡的问题，进而会限制其工作压力的提高。随着齿轮泵在高温、高压、大排量、低流量脉动、低噪音等方面发展及应用，对齿轮泵的特性研究及提高齿轮泵的安全和效率已成为国内外深入研究的课题。外啮合齿轮泵作为一种广泛应用的齿轮泵，其设计和生产技术的水平也比较成熟。多采用三片式结构、浮动轴套轴向间隙自动补偿措施，并采用平槽来减小齿轮(轴承)的径向不平衡力。目前，这种类型的齿轮泵额定压力达25MPa。然而,因为这种类型齿轮泵齿数较少，导致流量脉动较大，因为齿轮泵在液压传动系统中广泛应用，因此，吸引了大量学者对其进行研究。和齿轮泵相关的探索研究集中体现在下面几个方面：（1） 齿轮泵的间隙优化设计以及补偿面的计算机辅助设计；（2） 困油冲击和卸荷措施；（3） 齿轮泵的流量脉动品质研究；（4） 齿轮泵的弯曲应力以及接触疲劳强度的研究；（5） 齿轮泵的变量方法研究；（6） 齿轮泵寿命和影响因素研究；（7） 齿轮泵的液压力的分析和高压化途径；（8） 水介质的齿轮泵的基础理论的研究； 随着技术的不断进步，齿轮泵产品必将向智能化方向发展，能够对压力、温度流量和震动等参数进行监测；能够对泵的轴、轴承和密封状况进行评估；能够对故障的原因进行诊断等。泵行业的技术发展将集中体现在设计电子调节系统、改善驱动装置以及精度控制等方面。32 齿轮泵的工作原理 齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵,它一般做成定量泵,按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而以外啮合齿轮泵应用最广。齿轮泵是依靠密封在一个壳体中的两个或两个以上齿轮，在相互啮合过程中所产生的工作空间容积变化来输送液体的泵。齿轮泵是容积泵的一种，由两个齿轮、泵体和前后端盖组成两个封闭空间。齿轮按图示的方向进行旋转时，啮合点的右侧啮合着的齿渐渐退出啮合，此时空间增大，局部真空形成，在大气压作用下油箱中的油逐渐进入吸油腔；此时，啮合点左侧的齿也相继进入啮合，油液受到挤压力的作用，从压油口被挤压流出，这即为齿轮泵的吸油原理和压油原理。当齿轮不断转动时，齿轮泵就不断的吸油和压油。如图3.1所示 图3.1 齿轮泵的工作原理4 夹具 夹具，就是在机械的加工和制造的过程之中，用来定位和固定加工器件的一种机械设备，夹具在整个加工过程中占有及其重要的地位，它不但可以准确地固定加工器具，还能对器件的施工和检测带来诸多的方便。机床夹具是一种具有较高柔性的先进工艺设备，主要适用于数控机床、加工中心以及柔性加工单元和柔性制造系统，不仅保持了组合夹具的传统优势，而且更符合现代加工理念。它是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格尺寸的标准元件组装而成。41 机床夹具的分类4.1.1 按专门化程度分类（1） 通用夹具通用夹具指的是已经标准化的，具有一定通用性并且在一定范围内可用于加工不同种类工件的夹具。这类夹具通常由专业的工厂生产制造，并作为机床的附件提供给用户。其特点是生产效率比较低，但适应性广，主要适用于单件或小批量生产。（2） 专用夹具专用夹具指的是为某个工件的某一道工序特别专门设计的夹具。其特点是，操作快速、方便、省力，结构紧凑，加工精度高，生产效率高，但设计制造周期较长、制造费也相对较高。专用夹具主要适用于定型产品的成批大量生产。（3） 通用可调夹具和成组夹具两者的共同点是，在加工完一种工件后，只需对夹具进行适当调整或更换个别零件，即可用于加工形状、尺寸相近或加工工艺过程相似的多种工件。这两种夹具的不同之处在于，前者的加工对象并不明确，适用范围较广；后者专为某一零件组的成组加工而设计，加工对象明确，针对性强，结构更加紧凑。（4） 组合夹具组合夹具指的是根据零件的加工需求，将一套原先生产完成的标准元件和部件组装在一起而形成的夹具。特点是拥有万能性，组合方式不固定，生产周期较短、元件能够被反复使用，特别适用于新产品的初试制造和单个零件的小批生产。（5） 随行夹具随行夹具指的是一种在自动生产线上广泛使用的夹具。该夹具在和工件连成一体的情况下沿自动线从一个工位移动到下一个工位，与此同时也要起到工件装夹的作用，完成不同工序的加工任务。4.1.2 按使用的机床分类由于各种机床本身的工作特点和结构形式各不相同，所以对所用的机床夹具的结构也有不同的要求特点。按所使用的机床，夹具又可以分为：镗床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具、车床夹具、齿轮加工机床夹具以及其他种类机床夹具等。4.1.3 按夹紧动力源分类根据每个夹具所使用的夹紧动力源的不同，机床夹具可分为：手动夹具、电动夹具、液压夹具、气动夹具、磁力夹具、气液夹具、真空夹具等。本课题所设计的夹具主要是针对齿轮泵壳体的钻孔孔夹具，属于专用夹具。42 机床夹具组成机床夹具一般由以下几个部分组成：（1） 定位元件 用于确定工件在夹具中的位置。（2） 夹紧装置 用于夹紧工件。（3） 对刀、导引元件或装置 用于确定刀具相对于夹具定位元件的位置，防止刀具在加工过程中产生偏斜。（4） 连接元件 用于确定夹具自身在工作台或机床主轴上的正确位置。（5） 其他装置或元件 例如用于分度的分度元件，或者说用于自动上下料的上下料装置等。（6） 夹具体 用于将夹具上的各种元件和装置连接成一个有机的整体。夹具体是夹具的基座和骨架。对于不同种类的机床夹具，以上的这些组成部分并不是缺一不可的，但是任何夹具都必须具有定位元件、夹紧装置，它们是保证工件的加工精度的关键，目的是使工件定位准确、夹紧牢固。5 钻孔夹具的设计 在机械设计制造工业中，为了达到保证加工零件的表面精度和形位公差，改善劳动条件，提高劳动生产率的目的，并且同时可以达到降低生产成本的目的，在加工过程中，除了使用机床设备以外，还广泛使用着其他各种工艺装备。它包括：夹具、模具、刀具、各种辅助工具以及测量工具。因此，夹具是在保证产品的质量的同时达到方便和提高工艺过程速度的重要一种工艺设备。不一样的夹具，在结构形式、设计原则、工作情况上也都不同，但是从数量以及在加工过程中的地位这方面而言，“机床夹具”占在首位。 夹具，顾名思义，是用来夹持被加工零部件的工具。当然，夹具仅仅是一个统称，根据不同的被加工零件，可以划分为各种不同的夹具。例如，同样是钻孔夹具，也可以分为立式钻孔夹具和卧式钻孔夹具。如图4.1所示的齿轮泵壳体即为本课题的被加工零件。本课题所设计的钻孔夹具设计的夹持工件就是齿轮泵壳体。在图4.1中，我们可以看出，上下端面上有四个直径一样的孔，而我设计的夹具就是针对加工这四个孔时，如何加紧工件，如何保证加工的精度，如何定位，既要定位的准确度高，又要加紧是不损伤工件的表面。其次，我还要设计齿轮泵壳体的加工工艺，这其中包括选用毛坯，铣端面，钻孔，镗孔等加工工序，以及到最后的清洗、入库等以系类的流程进行设计，也要对各个加工工序的转速，切削用量，进给速度等进行选择和计算，最后做出工艺卡的形式体现出来。图4.1 齿轮泵壳体51 定位基准的选择 定位基准是工件在定位时所依据的点、线、面、基准。它的选择原则是：尽量选择在零件上的设计基准作为定位基准；一次装夹就能够完成全部关键精度部位的加工。定位基准，是在加工中确定工件位置所用的基准，选择基准应掌握五个原则：（1） 基准重合原则；（2） 基准统一原则；（3） 自为基准原则；（4） 互为基准原则；（5） 保证工件定位准确、加紧可靠、操作方便的原则。 定位基准分为粗基准和精基准两种，用为加工过的毛坯表面作为定位基准成为粗基准，用以加工过的表面作为定位基准成为精基准。粗基准选择的原则：保证工件加工表面与；不加工表面的相互位置精度；选择不加工表面作为粗基准；保证重要表面的余量均匀；选择余量较小的表面为粗基准；选择平整光洁的表面作为粗基准。任何一个物体都具有六个自由度，如图5.1所示。图5.1 六个自由度根据工件自由度被夹具定位元件限制的情况，可将工件在夹具中的定位分为以下几种情况：（1）完全定位：通俗来说，就是把工件的六个自由度全部限制住的定位方式。（2）不完全定位：根据工件的加工要求和精度要求，需要限制的自由度少于六个的定位方式。（3）欠定位：根据工件的加工要求和精度要求，需要被限制的自由度并没有完全被限制。这种定位方式在加工中是不允许出现的。（4）过定位：工件的某一个自由度被夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制的定位方式。这种定位方式会产生干涉等不良影响，在加工中也是不允许出现的。5.1.1 常用的几种定位方式按工件的定位基面形状，可分为四大类：平面：支撑钉、支撑板等外圆柱面：V型块、套筒等圆孔：圆柱销、心轴等圆锥孔：锥顶尖、锥度心轴等（1） 工件以平面定位平面定位的主要形式是支撑定位。常用的定位元件有支承钉、支撑板等。如图5.2所示为支承钉定位，如图5.3所示为支撑板定位。图5.2 工件以支承钉定位图5.3 工件以支撑板定位（2） 工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等几种形式。定位方式如图5.4所示。图5.4 工件以圆孔定位（3）工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面定位有两种形式：定心定位和支撑定位。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块。定心定位如下图5.5所示，支承定位如下图5.6所示图5.5 工件的定心定位图5.6 工件的支撑定位（4）工件以其他表面定位除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其他表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。例如，以锥孔定位，如图5.7所示。锥度心轴限制了除绕工件自身轴线转动的自由度外的五个自由度。图5.7 工件以锥孔定位5.1.2 本课题的定位方式当然，本课题的被加工零件齿轮泵壳体也不例外，但是，如果不把齿轮泵壳体的六个自由度全部限制住（也就是完全定位），是无法进行钻孔的。不然的话，就会出现精度不准确，垂直度不够、因为自由度没有完全限制而发生的撞刀情况等等各种问题，更严重的是，如果因为没有加紧工件，在钻削的过程中工件因受力而飞出钻床，这样就会有很大的可能砸到在钻床；旁边工作的工作人员。对于齿轮泵壳体的定位基准，粗略制定了两种方案：第一种：用侧面和中间镗的孔定位。这个定位方式虽然可以限制五个自由度，但是，考虑到用中间镗的孔定位的话会破坏已经镗好的齿轮泵内壁，并且，齿轮泵内壁的精度要求也是挺高的，如果，把齿轮泵内壁碰坏，或齿轮泵内壁的边缘刮坏，可能会造成漏油现象。第二种：用侧面和两个定位销定位。这种定位方式相对来说精度很高。因为销孔是铣完两个侧面之后就打上的，而且，打销孔的时候精度要求非常高。这种定位方式也易于操作，定位精度高，不会对已加工表面造成任何损坏。所以，相对于第一张定位方案，第二种定位方案更科学。因此对销的要求就特别高。齿轮泵壳体左右两侧的销孔及销孔所在的平面就是加工四个通孔的时候的定位基准。如图5.8所示。1齿轮泵壳体 2圆柱销 3镗模板图5.8 一面两销定位52 夹紧机构工件定位后必须进行夹紧，才能保证工件不会因为切削力、重力、离心力等外力的作用而破坏定位。这种对工件进行夹紧的装置，称为夹紧装置。根据结构特点和功用，加紧机构一般由动力源装置、传动机构、加紧元件三部分组成。5.2.1 夹紧机构的动力装置夹紧机构设计原则：（1） 保证定位准确、可靠（不能破坏定位）；（2） 工件与夹具的变形要在允许的范围内；（3） 加紧机构必须可靠；（4） 操作安全、省力、方便，符合习惯；（5） 自动化程度与生产纲领适应。（6） 在实现功能的前提下，尽量降低成本。 对于此夹具的加紧机构的动力装置，我大概有三种想法：第一种：用气压控制的动力装置。根据所需的行程设计气压的运动距离，只需要按一下按钮，气压推动板运动，加紧，再按一下按钮，便可松开，取下钻过孔的齿轮泵。此种方案加紧和取件效率极高。第二种：用螺纹连接控制的动力装置。设置好螺纹侧长度，使得齿轮泵壳体在变化的范围内均可以放的进去。此种方案和第一种比较，效率比较低，但是，成本也低，只需要手工摇几圈变可以加紧。如图5.9所示。图5.9 螺旋加紧装置第三种：用凸轮控制的动力装置。根据齿轮泵厚度的变化范围，设计凸轮运动的最大值和最小值。只需要扳动手柄，便可实现加紧的功能。如图5.10所示。图5.10 凸轮加紧装置选择夹紧机构时，需要注意以下几方面问题： （1）安全性。夹紧机构必须具备足够的强度和夹紧力，以防止伤及夹具操作人员。 （2）手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。 （3）夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。 （4）手动夹紧机构应操作灵活、方便。这三种方案相比较，综合来说，是第三种方案比较好。首先，第一种方案虽然效率高，但成本也高。诚然，效率高，收益也高，但是，试想一下，如果使用这种夹具的公司订单很多，一年到头的不空闲的话，我觉得还是使用加工中心更好。所以，使用这种夹具的话，一定做到把成本控制在最低，所以，第一种方案不予考虑。其次，对于第二种方案来说，成本确实不高，但是，需要摇好多圈才能加紧，较之第三种方案，扳动一下扳手就能加紧来说，效率有点低。同样是低成本，当然要选择效率较高的第三种方案。5.2.2 夹紧力的方向夹紧力的方向应该作用在有利于定位稳定且主要夹紧力应作用在处于主要定位基面、应与工件刚度高的方向一致以利于减少工件的变形、应尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。如图5.11所示。图5.11 夹紧力的方向本夹具设计时用在卧式钻床上的，所以夹紧力的方向设计在水平方向上。5.2.2 加紧力的作用点 夹紧力的作用点应正对于定位或者位于定位元件所形成的支撑面内、夹紧力的作用点应位于工件刚度较高的部位、夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面使夹紧稳固可靠。以确保工件定位准确、不变形。在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。手动夹紧机构应操作灵活、方便。安全性夹紧机构应具备足够强度和夹紧力，尽可能的防止意外伤及夹具操作人员。手动夹具的夹紧机构操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。 根据工件加工要求和工件自身的材料情况以及生产成本，我采用凸轮夹紧机构利用凸轮的转动来产生或减少夹紧力，通过凸轮的作用力连接螺柱产生压紧力使压板来压紧或松开工件。操作方便灵活，结构简单，成本低廉。53 其他部件5.3.1 钻模板钻模板结构形式的选择：在设计钻模板结构时，主要是要根据工件的外形尺寸、加工部位、结构的特点和生产的规模以及机床类型等条件而定。要求所设计的钻模板结构比较简单、使用较为方便、制造较为容易。钻模板是用来安装钻套，并保证钻套在钻模板上的正确位置。常见的钻模板有铰链式、固定式、悬挂式、可卸式等四种结构形式。对于此夹具的设计，我选择了固定式的钻模板。如图5.12图5.12 钻模板固定式钻模板与夹具是固定连接的，不但可以与夹具体做成一体，也可用螺钉将它与夹具体相连接。采用这种钻模板钻孔，位置精确度较高。5.3.2 圆柱销图5.13为几种常见的圆柱定位销，其工作部分的直径d通常根据加工要求和是否方便装夹，按g5、g6、f6或f7制造。图3.11a、b、c所示定位销与夹具体的连接采用过盈配合；图3.11d为带衬套的可换式圆柱销结构，这种定位销与衬套的配合用间隙配合，与固定式定位相比，这种定位方式的位置精度低，一般用在大批量生产中。特点是：（1）结构简单，装卸工件方便；（2）定位精度取决于孔和销的配合精度。图5.13 几种常用的圆柱销定位5.3.3 钻套钻套是钻模板上特有的元件，它的主要作用是保证钻头，铰刀等刀具的轴线位置，以防刀具在加工过程中发生偏斜，确保被加工孔的位置精度和提高工艺系统的刚度。根据钻套的使用特点，钻套可分为可换式，固定式，快换式等多种结构形式。我选用的是可换钻套。如下图5.13所示图5.13 钻套54 夹具的三维造型设计 如下图5.14所示，为夹具的总体装配图图5.14 总体装配图 如图5.15所示为装配图的爆炸图形式图5.15 爆炸图6 刀具的选择孔加工刀具，顾名思义，是针对孔加工所使用到的刀具。孔加工刀具按其用途可分为两大类：一类从在实体材料上加工出孔的刀具，常用的有中心钻、麻花钻和深孔钻等。另一类是对工件上已经存在的孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。对于本课题所加工的11.3mm的孔来说，因为精度要求不太高，所以选择了麻花钻和扩孔刀。 钻削的工艺特点（1） 可加工直径0.05125mm的孔；（2） 钻孔是孔的粗加工方法；（3） 容易产生“引偏”；（4） 孔的表面粗糙度一般只能控制在Ra12.5m。钻孔主要用来加工外形复杂、没有对称回转轴线的孔，一般直径不大，精度不太高的孔，连杆、盖板、箱体、机架等零件上的单孔和孔系。也可以通过钻孔扩孔铰孔的工艺手段加工精度要求较高的孔，利用夹具还可加工有一定相互位置关系的孔系。对于精度要求不高的孔，如螺栓的贯穿孔、油孔以及螺纹底孔，可直接采用钻孔。（5） 孔的尺寸精度在IT10以下 引偏：(1) 孔的轴线歪斜；(2) 由于钻头弯曲而引起孔径扩大，孔不圆。 引偏原因：(1) 麻花钻是最常用刀具，由于细长而刚性差；(2) 麻花钻上有两条较深的螺旋槽，刚性差；(3) 钻头仅有两条很窄二棱边与孔壁接触，接触刚度和导向作用也很差；(4) 钻头横刃处前角有很大负值，切削条件极差，钻孔时一半以上的轴向力由横刃产生稍有偏斜将产生较大附加力矩，使钻头弯曲。(5) 此外，两切削刃不对称，工件材料不均匀，也易引偏。61 麻花钻 麻花钻是孔加工刀具中应用最为广泛的刀具。（如下图6.1）特别适合于30mm以下孔的粗加工，有时也可用于扩孔。麻花钻按其制造材料分为高速钢麻花钻和硬质合金麻花钻。用高速钢麻花钻加工的孔精度可达IT11IT13，表面粗糙度Ra可达6.32.5m；用硬质合金钻头加工时则分别可达到IT10IT11和Ra12.53.2m。图6.1 麻花钻 麻花钻是最常用的孔加工刀具，此类钻头的直线型主切削刃较长，两主切削刃由横刃连接屑槽为螺旋形(便于排屑)，螺旋槽的一部分构成前刀面，前刀面及顶角(2)决定了前角g的大小，因此钻尖前角不仅与螺旋角密切相关，而且受到刃倾角的影响。横刃斜角y是在端面投影中横刃与主切削刃之间的夹角，y的大小及横刃的长短取决于靠钻芯处的后角和顶角的小。当顶角一定时，后角越大，则y越小，横刃越长(一般将y控制在5055范围内)。62 扩孔钻扩孔钻常用作铰或这磨孔之前的预加工以及毛坯孔的扩大，扩孔效率和精度均比麻花钻要高。 扩孔常用于已铸出、锻出或钻出孔的扩大。扩孔可作为铰孔、磨孔前的预加工，也可以作精度要求不高的孔的最终加工。扩孔比钻孔的质量好，生产效率高。扩孔对铸孔、钻孔等预加工孔的轴线的偏斜，有一定的校正作用。如图6.2图6.2 扩孔钻 扩孔工艺特点（1）扩孔是孔的半精加工方法；（2）一般加工精度为IT10IT9；（3）孔的表面粗糙度可控制在Ra6.33.2m。当钻削dw30mm直径的孔时，为了减小钻削力及扭矩，提高孔的质量，一般先用（0.50.7）dw大小的钻头钻出底孔，再用扩孔钻进行扩孔，则可较好地保证孔的精度和控制表面粗糙度，且生产率比直接用大钻头一次钻出时还要高。扩孔钻结构、（1） 齿数多（3、4齿）；（2） 不存在横刃；（3） 切削余量小，排屑容易。7 毛坯的选择 毛坯的选择是零件设计中的重要环节。合理选择毛坯的类型，会使零件制造工艺简单、生产效率高、质量稳定、成本降低。71 选择原则1、使用要求原则：使用要求具体体现在零件的工作条件、受力情况及形状、尺寸、精度等，只有满足使用要求的毛坯，才有实际价值。保证使用要求是选择毛坯的首要原则。2、经济性原则：在保证使用要求的前提下，尽量减少消耗、减低毛坯成本，满足市场竞争的要求。3、实际生产条件原则：根据使用要求和经济性所确定的毛坯生产方案是否能实现，还必须考虑企业的实际生产条件。只有实际生产条件能够实现的生产方案才能切实可行的。实际生产条件主要指企业的设备条件、技术水平、厂房情况及原材料供应情况等。如这些条件不能满足生产要求，就应考虑某些零件的毛坯生产或毛坯生产中的部分工序与其他企业协作。72 各种毛坯的特点不同的毛坯，生产方式和应用也不相同，力学性能也不同，所以，当我们选择毛坯时，要根据毛坯的特点选择合适的材料。见表1表1 各种毛坯的特点毛 坯特 点生产方法应 用铸 件1、 对材料适应性广，铸件价格低廉，应用广泛，在设备中比例大，可制不同复杂程度的各类大小铸件，适合各种批量生产2、 合金组织粗大，内有缺陷；力学性能不高，尤其抗冲击性能较低；工序较多，废品率较高；精度低、加工余量大。砂型铸造、金属性铸造、熔模铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造等在各行各业都广泛应用。如，活塞环、气缸套、气缸体、机床床身、机架、机座、泵等等。锻压件1、 适应性较广，锻压件力学性能较好（强度、冲击性和抗疲劳性高），合金组织较细，内部缺陷较少，精度较高。2、 难以获得大型件和复杂的形状，尤其是内腔。自由锻、模锻、挤压、轧制、冲压等在各行各业都常应用。如光轴、阶梯轴、曲轴、连杆等等、焊 件1、 可以小拼大，气密性好，生产周期短，焊件强度和刚度较高，材料利用率高。2、 抗震性差，易变形。手弧焊、气体保护焊、电阻焊等广泛应用于石油化工、船舶、航空等上。型 材可直接使用，精度高，性能较高，成本较低，便于自动化加工。槽钢、工字钢、角钢等建筑、桥梁等工程结构。通过分析选择，结合实际情况，本课题采用铸件来做齿轮泵壳体所需的毛坯。既符合零件特点，便于加工，也提高了生产效率。根据齿轮泵的工况，壳体要有良好的耐热性和减震性能，与此同时，还需要具有良好的铸造性能，并进行时效处理。因此，本课题的选择铝合金作为壳体的材料。由于齿轮泵壳体外形特殊，机械加工困难，所以本课题选用的较紧密的毛坯制造的方法，壳体采用熔模铸造，最大限度地减小了机械加工量。8 加工工艺齿轮泵壳体材料为铝合金，通过查机械制造工艺和机床夹具手册确定毛坯的单边加工余量为2mm。 （1）铣端面主轴转速计算公式为=，（见机械制造技术基础第二版第二章P6公式（2-2），其中铣前后端面时=58mm，铣上下端面时=90mm.查机械制造工艺与机床夹具手册可知切削速度，铣前后端面时，粗、半精、精加工的切削速度分别取300、400、550，铣上下端面时，粗、半精、精加工的切削速度分别取400、500、600，由此可以计算出主轴转速为：铣前后端面：粗加工时=300，=1650 半精加工=400，=2200 精加工时=550，=3100铣上下端面：粗加工时=400，=1400 半精加工=500，=1700 精加工时=600，=2100（2）钻销孔及通孔主轴转速计算公式为=，（见机械制造技术基础第二版第二章P6公式（2-2），其中钻两个销孔时=8mm，钻四个通孔时=90mm.查机械制造工艺与机床夹具手册可知切削速度，钻销孔时，粗、半精、精加工的切削速度分别取10、5、3，钻通孔时，粗、半精加工的切削速度分别取20、15，由此可以计算出主轴转速为：钻销孔时：粗加工时=10，=400 半精加工=5，=200 精加工时=3，=120钻通孔时：粗加工时=20，=560 半精加工=15，=420（3）铣封油槽主轴转速计算公式为=，（见机械制造技术基础第二版第二章P6公式（2-2），其中铣前后端面封油槽时=1.9mm，钻通孔时=90.查机械制造工艺与机床夹具手册可知切削速度15，切削速度取由此可以计算出主轴转速为：铣前后端面封油槽：=15，=2500 （4）镗内腔主轴转速计算公式为=，（见机械制造技术基础第二版第二章P6公式（2-2），其中钻39mm的孔=39mm，钻36mm的孔时=36.查机械制造工艺与机床夹具手册可知切削速度，钻39mm的时，粗钻、扩、粗铰、精铰加工的切削速度分别取30、40、45、50，钻36mm的孔时，粗钻、扩、粗铰、精铰加工的切削速度分别取30、40、45、50，由此可以计算出主轴转速为：钻39mm的孔：钻孔时=30，=240 扩孔时=40，=320 粗铰时=45，=320 精铰时=50，=410钻36mm的孔：钻孔时=30，=260 扩孔时=40，=350 粗铰时=45，=390 精铰时=50，=440（5）上端面钻孔主轴转速计算公式为=，（见机械制造技术基础第二版第二章P6公式（2-2），其中钻上端面螺纹孔时=8mm，钻进油孔时=10.查机械制造工艺与机床夹具手册可知切削速度，钻螺纹孔时，钻、攻螺纹时的切削速度分别取20、15，钻进油孔时，钻、扩、铰加工的切削速度分别取20、15、12，由此可以计算出主轴转速为：螺纹孔：钻螺纹孔时=20，=800 攻螺纹孔时=15，=600进油孔：钻出油孔时=20，=600 扩出油孔时=15，=470 铰出油孔时=12，=380（6）下端面钻孔主轴转速计算公式为=，（见机械制造技术基础第