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PW2000导例油泵壳体的工艺与工装的设计【10张CAD图纸+说明书】

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PW2000导例油泵壳体夹具装配图.dwg

PW2000导例油泵壳体零件图.dwg

压扳.dwg

壳体夹具体.dwg

机械加工工艺过程卡片28.dwg

机械加工工艺过程卡片29.dwg

机械加工工艺过程卡片30.dwg

机械加工工艺过程卡片31.dwg

机械加工工艺过程卡片32.dwg

螺栓.dwg

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关键词：: PW2000导例油泵壳体油泵壳体工艺工装设计壳体 cad 图纸说明书

资源描述：

PW2000导例油泵壳体的工艺与工装的设计

39页 14000字数+论文说明书+实习小结+工艺过程卡片+10张CAD图纸【详情如下】

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（一）产品介绍------------------------------1

（二）计算生产纲领----------------------------2

1，计算生产纲领决定生产类型

2，生产纲领

（三）零件的分析-----------------------------3

1.零件的结构的分析

2，零件的技术分析

（四）确定毛坯----------------------------4

1，毛坯的铸造方式

2，铸件的尺寸

3，铸件的加工余量

4，零件—毛坯综合图的绘制

（五）工艺规程设计--------------------5

a) 定位基准的选择

Ⅰ粗基准的选择

Ⅱ精基准的选择

b) 制定工艺路线

c) 拟订定位方案和选择定位元件

Ⅰ定位方案

Ⅱ 选择定位元件

d) 初步拟定加工工艺路线

e) 修改后的工艺路线

6，选择加工设备

7，填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡

（六）机床夹具设计----------------6

1，加工中心用的夹具

Ⅰ零件体工序的加工要求分析

Ⅱ确定夹具的类型

2，工作台面与夹具体的设计

Ⅰ定位装方案

Ⅱ加紧机构设计

Ⅲ夹具精度分析与计算

Ⅳ绘制夹具总图

Ⅴ总图的绘制

（七）设计所参考书籍--------7

第一章产品介绍

世界上包括我国的中重型卡车用动力几乎百分之百采用柴油机。轻型卡车中

的５０％以上也是用柴油机。从上世纪九十年代开始，欧洲生产的轿车中已

有３０％采用柴油机，目前已接近４０％。而对柴油机的性能和排放影响最

大的部件是燃油喷射系统。燃油喷射系统俗称油泵油嘴，是柴油机的心脏部

件。由于其产品要密封几百巴甚至更高压力的燃油，同时又要精确控制其喷

油量、喷油时刻，因此，其制造精度极高。随着我国对汽车排放实施逐步严

格的排放标准，对燃油喷射系统提出了更高的要求，喷射压力已提高到１０

００－１６００巴，控制要求还要细化到控制喷油规律，控制一次喷油过程

中的多次喷射，因此，控制系统电子化是不可逆转的趋势。燃油喷射装置的

电控系统又是整个汽车电子控制的基础和核心。因此，未来燃油喷射系统是

一个集高精密加工技术、电子数控技术于一体的高新技术产品，行业也由劳

动密集型、技术密集型向技术密集、资金密集的行业转变，面对这一形势，

我国燃油喷射系统行业正在经历着一场严峻的变化。

产品发展动态；

燃油喷射系统产品发展围绕着执行国家汽车排放标准推进。燃油喷射系统是车用

柴油机改善排放、降低油耗、提高性能最有效、最关键的部件。近年来我国高速

公路、高等级公路发展迅猛，因此中重型载重车的吨位、功率不断提高，柴油机

的排量增大。与此相应，多缸喷油泵中喷射压力高，工作能力大，泵体刚性好的

3，夹具精度分析与计算

此夹具设计纯属前经验和个人经验的总结，在设计的夹具对加工要求的尺寸能保证。其精度要求验算（略）。

4，绘制夹具总图

根据已完成的草图（上述），进一步修结构，完善视图后绘制视图后，绘制正式的夹具总装图。如图所示（资料袋中）

5，绘制夹具图样

同样详情见（资料袋）。

第七章参考文献

1、《机械设计手册3》机械工业出版社徐灏主编

2、《机械设计手册4》机械工业出版社徐灏主编

3、《机械设计手册5》机械工业出版社徐灏主编

5、《工业机械手-机械结构上》上海科学技术出版社《工业机械手》编写组

6、《机床设计手册3》部件、机构及总体设计

机械工业出版

《机床设计手册》编写组

7、《机械零件》高等教育出版社濮良贵主编

8、《机械制图》大连理工大学工程画教教研室

高等教育出版社

9、《毕业设计指导书》青岛海洋出版社

李恒权、朱明臣、王德云主编

10、《机械基础》中国劳动出版社王栋梁主编

11、《工程材料及热加工》扬州职业大学游文明余玲芬主编

12、《机械制造技术》机械工业出版社黄鹤汀主编

毕业设计感想

两个月的毕业设计转眼间就到了扫尾阶段，在这两个月的设计学习过程中，我取得了长足的进步。

我的毕业设计的课题是壳体(柴油机油泵调速器的外壳)工艺与工装的设计，这是一个我以前所没有接触的。它对于我来说完全是一个陌生的领域，经过指导老师的帮助和对参考资料的拜读，我已经对其以及其用途有了一定的了解[2]。

柴油机为工业发展的一个方向，它有着广阔的市场，属于实际需要去研制和改进的一种项目。设计的要求较高。通过这次设计，提高了我分析和解决问题的能力，扩宽和深化了学过的知识，掌握了设计的一般程序规范和方法，培养了我们正确使用机身材料、国家标准、图册等工具书的能力。

在这里，感谢我的母校扬州职业大学给了我一个良好的学习氛围。感谢我的指导老师吴红老师，非常感谢他在我设计过程中的淳淳教导以及对有关问题的指点。

毕业设计是对未来工作的一种模拟。

通过这次设计，我对未来所从事的工作充满了信心！

本设计中难免有不足之处，敬望各位老师多多谅解指正。

内容简介：: 扬州职业大学毕业设计论文设计（论文）题目：壳体的工艺与工装的设计系别：机械工程系专业：机电一体化技术班级姓名：学号：指导老师：完成时间： 1 目录（一）产品介绍二）计算生产纲领，计算生产纲领决定生产类型 2，生产纲领（三）零件的分析 2，零件的技术分析（四）确定毛坯，毛坯的铸造方式 2，铸件的尺寸 3，铸件的加工余量 4，零件毛坯综合图的绘制（五）工艺规程设计 a) 定位基准的选择粗基准的选择精基准的选择 b) 制定工艺路线 c) 拟订定位方案和选择定位元件定位方案选择定位元件 d) 初步拟定加工工艺路线 e) 修改后的工艺路线 6，选择加工设备 7，填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡（六）机床夹具设计，加工中心用的夹具零件体工序的加工要求分析确定夹具的类型 2，工作台面与夹具体的设计定位装方案加紧机构设计夹具精度分析与计算绘制夹具总图总图的绘制（七）设计所参考书籍 2 第一章产品介绍世界上包括我国的中重型卡车用动力几乎百分之百采用柴油机。轻型卡车中的以上也是用柴油机。从上世纪九十年代开始，欧洲生产的轿车中已有采用柴油机，目前已接近。而对柴油机的性能和排放影响最大的部件是燃油喷射系统。燃油喷射系统俗称油泵油嘴，是柴油机的心脏部件。由于其产品要密封几百巴甚至更高压力的燃油，同时又要精确控制其喷油量、喷油时刻，因此，其制造精度极高。随着我国对汽车排放实施逐步严格的排放标准，对燃油喷射系统提出了更高的要求，喷射压力已提高到巴，控制要求还要细化到控制喷油规律，控制一次喷油过程中的多次喷射，因此，控制系统电子化是不可逆转的趋势。燃油喷射装置的电控系统又是整个汽车电子控制的基础和核心。因此，未来燃油喷射系统是一个集高精密加工技术、电子数控技术于一体的高新技术产品，行业也由劳动密集型、技术密集型向技术密集、资金密集的行业转变，面对这一形势，我国燃油喷射系统行业正在经历着一场严峻的变化。产品发展动态；燃油喷射系统产品发展围绕着执行国家汽车排放标准推进。燃油喷射系统是车用柴油机改善排放、降低油耗、提高性能最有效、最关键的部件。近年来我国高速公路、高等级公路发展迅猛，因此中重型载重车的吨位、功率不断提高，柴油机的排量增大。与此相应，多缸喷油泵中喷射压力高，工作能力大，泵体刚性好的 3 型泵（包括、等）产量增加很快。年时，全国型泵产量才万台，年即达万台，翻了一番，年达到万台，又翻了一番多，年为万台，增幅大大趋缓。与此相对应的喷射压力较低的、喷油泵，已从年万台下降到年的万台，下降了。六十年代设计投产的用于轻型卡车和农用运输车低喷射压力泵号泵，其产量已从鼎盛时年近万台跌至年的万台，跌幅。南京威孚金宁生产的分配泵从年的万台，至年的万台，年的万台，至年的万台。三年内的产量增加倍。当前，喷射压力达、工作能力更大的喷油泵，是满足欧排放标准的重型卡车发动机的关键部件。在最近年来，产量将快速增加。从近几年产品发展速度来看，燃油喷射系统行业中一个产品可以生产几十年的历史将结束，产品更新周期加快，这是燃油喷射系统行业面临的挑战。市场预测及行业展望；由于我国载重汽车的发展速度不会像轿车发展那么快，因此燃油喷射系统产品在今后几年内其总量上也不会出现突破性发展，但每年仍将以左右的速度在增加。有一点值得注意的是我国柴油轿车何时能有长足的发展。目前已有一些轿车生产企业和发动机生产厂家在规划、研制轿车柴油机。一旦柴油轿车实现批量生产，则相应的燃油喷射系统产量会突发性增长。我们展望行业未来，可以预测：主导产品向行业大企业进一步集中由于汽车要求配套的燃油喷射系统产品向高喷射压力、电子控制方向发展，燃油喷射系统行业正向技术密集性产业发展，高精设备的投入和技术开发费用所占比 4 重加大，这对投资少、技术力量不足的小企业是个严峻考验。再加上汽车配套所必须的一整套严格的技术认证程序，都将促使燃油喷射系统主导产品向行业大企业集中。计划经济体制下无法解决的生产布点分散的局面将有可能彻底解决。而民营小企业会进一步占据那些技术含量略低的产品生产。产品型式将由单一的多缸直列泵向单体泵、泵喷嘴和共轨系统发展新中国成立多年来，除了农用小缸径单缸泵外，汽车用多缸柴油机一直采用多缸直列泵作为主导产品，几乎没有其他燃油喷射系统。唯一例外的是康明斯燃油喷射系统，每年也才台左右，用于引进的重型车用康明斯、系列柴油机。随着汽车向大功率、低排放方向发展，中国第一汽车集团公司已经引进德国道依兹公司发动机，该机采用高置式单体泵燃油喷射系统，每年产量将逐步达到万台。广西玉林柴油机厂也正在开发研制采用电控单体泵燃油喷射系统的车用柴油机，准备达到欧排放标准。有的大汽车企业正在开发的大功率车用柴油机将采用箱体合成式单体泵，因此用于大中功率车用柴油机的单体泵将成为今后我国燃油喷射系统又一主导产品。同时，一汽无锡柴油机厂、上海柴油机厂等有名的发动机制造厂正在开发用电控共轨喷射系统的发动机，以满足欧排放法规。因此，多缸柴油机采用单一的多缸直列泵的局面必将打破。我国燃油喷射系统行业正面临着国外大公司的激烈挑战年世界著名的燃油喷射系统生产厂商德国公司与我国最大的燃油喷射系统生产企业无锡威孚集团公司正式签约在无锡开发区建立规模巨大的生产燃油喷射系统产品的合资企业，总投资亿欧元（约亿人民币）。公司控股，主导产品是喷油器总成、喷油嘴偶件和电控燃油喷射系统。由于该合资企业依托技术先进、开发力量雄厚的德国 5 公司，又有巨大规模的投资，企图垄断我国未来燃油喷射系统市场，我国燃油喷射系统行业面临极大挑战，现有行业中的企业有可能陷入生死存亡的危险。日本电装公司与上海伊维公司合资，已经成立了上海东维油泵油嘴公司，美国公司准备在中国建立独资或合资企业，这将使我国燃油喷射系统行业雪上加霜。如果我们没有自己的电控燃油喷射系统产品，不以自己的优势（例如较低的价格，较完善的售后服务系统）在国内市场上占有一席之地，那么在年后现有的燃油喷射系统企业原有的产品已不能维持再生产，企业从萎缩至淘汰，这决不是危言耸听。而燃油喷射系统行业又关系到汽车发动机乃至汽车行业，也关系到与发动机有关的军用车辆、船舶、机车、工程机械行业，因此关系到我国国民经济健康发展的一件大事。我们绝不能坐以待毙。尽量选用柴油车也是交通运输节油途径之一。柴油机与汽油机相比，具有功率大、燃油热效率高、使用寿命长、起动性能好、一氧化碳和碳氢化合物排放低，油耗低等一系列优点，因而在工业发达国家柴油机汽车发展很快，在世界范围内出现了汽车柴油化的趋势。中国柴油车生产比例 1998年为 26%，但 2003年降到 2003年生产的汽车中，重型载重汽车，中型载货汽车，轻型载货汽车，大型客车和中型客车采用了柴油发动机。但只有的轻型客车采用柴油发动机，微型客车全部为汽油车，生产柴油轿车只占轿车生产量的 6921 辆 )。汽车柴油化应该成为中国汽车工业的一个发展方向。由此可见柴油机将会在未来的汽车工业中将担任着重要的角色，而柴油机的心脏即是油泵所以说油泵将会有很大的需求量，壳体是油泵调速器的工作场所（油泵 6 的调速器主要安装于壳体内）。其工艺工装设计的是否合理将会直接关系到油泵能否正常的工作从而影响油泵的性能指标。第二章纲领的计算（一）计算程设计生产纲领决定生产类型如附图所示的例油泵的壳体， (无锡咸孚股份有限公司 ,一个国有企业 )则该产品年产量为 8000 台 ,(1 件 /台 )壳体 ,设备品率为 17%机械加工废品率为现制定该零件的机械加工工艺流程 . 技术要求；（ 1）压铸件应解除内应力（ 2）未说明铸造同角为 3）铸件表面不得有粘砂 ,多内 ,裂纹等缺陷（ 4）铸件不允许有眼存在 ,导用压铸件（精密铸造）（ 5）未注明倒角为 450 （ 6）去元刺，锐边倒钝（ 7）压铸件材料为产纲领 N N=+a%+b%) =8000 (1+17%+ =9400(件 /年 ) 油泵壳体的年产量为 9400 件 /年现通过计算，该零件的质量 7 为 4生产纲领对工厂的生产过程和生产组织有着决定性的作用，包括觉得各工作点的专业化程度，加工方法，加工工艺设备和工装等。同一种产品，生产纲领不同也会有完全不同的生产过程和专业化程度，即有着完全不同的生产组织类型。根据生产专业化程度的不同，生产组织类型可分为单件生产，成批生产，和大量生产三种，其中成批生产可分为大批生产，中批生产和小批生产，下表 1各种生产组织管理类型的划分，从工艺特点上看单件生产与小批生产相近，大批生产和大量生产相近，因此在生产中一般按单件小批，中批，大批大量生产来划分生产类型，这三种类型有着各自的工艺特点。表 1产类型零件年生产类型（件 /年）重型机械中型机械轻型机械单件生产 5 20 100 小批生产 5 100 20 200 100 500 中批生产 100 300 200 500 500 5000 大批生产 300 1000 500 5000 5000 30000 大量生产 1000 5000 50000 所以综上所说，根据生产类型和生产纲领的关系，可以确定该产品的生产类型为大批量生产。关键字；材料 N=9400(件 /年 ) 生产类型；大批量生产第三章零件的分析 8 1，零件的结构分析列油泵壳体是柴油机心脏（油泵）调速器箱的一个重要零件。油泵调速器的零部件安装于壳体内，安装平面和定位孔结构简图所示；主要通过调速器箱控制动元件的快慢运动。 2,l 零件的技术分析；由壳体零件图可知，材料为（铝合金材质）该材料具有较高的韧性，耐（热和磨）及减振性适用于高温环境，易振动场合的耐磨零件。该零件上主要加工为 A 面， B 面 ,另一端大平面， 68 的孔 A 面平面度为接影响壳体与泵体的接触精度与密封。 B 面平面度为直度 B 面平面度为直度 0. 1对 A 面，水平度求更严格，主要与其他驱动元件的精 1. 确配合，以达到油泵的运动精度。第四章毛坯的确定合金的铸造性能所涉及的主要是铸件的质量问题，铸件结构设计时，必须充分考虑适应合金的铸造性能。否孔，缩松，裂纹，冷隔，浇不足气孔等多种铸造缺陷， 9 造成铸件很高的废品率。我们选用压铸的方式即将液态或半液态金属快速压入金属铸行中，并在压力的作用下凝固。其种铸造方式产品质量最好，生产效率也高，能取得良好的经济效益，根据零件材料合金材料， N=9400 件 /台， G=4 8 ；可知其生产型为大批量生产。由于铝合金的昂贵普通铸造既浪费严重，更达不到零件结构要求，也不便于加工，因此我们选用压铸，为了消除压铸后的残余应力，在压铸完成后的将铸件低温加热过程中使合金产生强化，以消除应力即人工时效。关键字；毛坯加工方式为压铸。铸件的尺寸公差；铸件的尺寸公差分为 16 级，由于生产的客观要求我们选取件的加工余量；对于成批大量生产的铸件加工余量，由工艺人员手册查得，选取，（铅合金压铸）。各表面的总余量见表 2 12，由工艺人员手册可得加工表面总余量 10 2，件毛坯综合图的绘制由于毛坯尺寸与成品零件的尺寸在大体上是一致的 ,图在这里就省略了 ,详见 (资料袋 :零件毛坯图一张 ,纸 )定 . 第五章工艺规程设计 (1) 定位基准的选择精基准的选择油泵调速器壳体的大平面 A 和平面 B 以及 68 的孔 ,他们既是装配的基准又是设计的基准 ,用他们作为精基准能实现一面二孔的典型定位公式 ,其余各面以及孔的加工也能用他定位 , 这样使工艺路线遵循了 ”基准统一 ”的原则 ,操作也比较方便 . 粗基准的选择考虑到以下的几个要求 ,选择 68 的零件的内孔作为粗基准要求如下 : 加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数据 A 面 82 G 面 82 H 4 B 面 145 G 4 X 面 80 H 面 76 G 4 主要毛坯尺寸及公差 /要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差面轮廓尺寸 82 4+ 面轮廓尺寸 82 4+ B 面轮廓尺寸 145 4 148 22 11 能保证各个加工面均有加工余量的前提下 ,使重要孔的加工余量均匀 . 能保证定位准确 ,夹紧可靠 . 制定加工的工艺路线根据各表面的加工要求和各种加工方法能达到的最经济的精度 ,确定各表面的加工方法如下 : A 面的精度要求比较高 ,普通的铣是不能够满足的 ,得须有精铣 ,即先粗铣 ,然后再精铣 ,这样才能达到而普通单铣可以达到要求 ,所以单铣就可以了面也同样如此 ,只需要单铣就能达到尺寸的要求 ,同样钻 ,扩 ,绞锤 ,也为单遍就可以了 ,不用分粗精 . 利用集中的原则 ,即在一次的装夹的情况下 ,完成大多数表面和孔的加工证精度要求 ,多次装夹不仅的麻烦 ,费时 ,费力而且容易造成装夹误差集中的原则则可以避免产生装夹误差 . 又根据先面加工后孔的加工 ,先主要平面的加工后次要平面的加工 ,先粗加工后精加工的原则将工艺的加工路线初步拟定如下 : 12 设计类别主要内容结果工艺规程的设计工序号工序内容车间 10 毛坯入库检验质量 20 毛坯合格入库毛坯 30 粗精铣大平面 A 平面油泵 40 粗精镗内孔 68 油泵 50 压孔油泵 60 加工顶面 B 及两侧面油泵 70 压衬套油泵 80 加工正面及两侧面油泵 90 压衬套油泵 100 加工正面孔及两侧面 x 面 y 面油泵 110 综合去毛刺车间 120 零件的清洗油泵 130 成品综合入库油泵 13 上述加工工艺路线的方案遵循了工艺路线 ,拟定的一般原则性某些工序还存在些问题 ,编制的不够合理 ,还得进一步思考 ,讨论和修改 . 如 :粗铣大平面 A,由于没有一个确定的定位基准 ,给铣削加工带来了很大的麻烦 , 所以在这里用铣削的方式加工大平面我们采用内孔 ,然后车大平面 A ,这样不仅可以达到加工大平面 A 的目的 ,而且省略了许多麻烦 . 工序 40的工艺路线制定也存在问题 ,粗精樘内孔为确保其孔的精度在加工之前去毛刺 . 工序 50压由于考虑到一般采通用的机床为主 ,辅以专用机床 ,其生产方式为以通用机床和专用夹具为主 ,辅一少量专用机床的流水生产线 . 粗精车大平面 A 考虑到生产类型是大批量生产和产品的精度要求 ,我们选用数据车床 ,即加专用的夹具 ,可转位刀具为主 ,精度检测仪选用游标卡尺 . 粗精镗内孔 68 同样是因为生产的批量是大批量生产以及产品的精度要求 ,我们还得依靠加夹具来完成 ,精度检测仪选用内径百分表 . 气密性实验装置采用气密试验检测机 (专用 ),这里就不作过多的介绍 . 压孔采用油压机 25用机床 ) 加工顶面 B 以及两侧面 ,由于加工面比较多 ,而且不是在同一平面内 ,这样如果采用普通的机床会很麻烦 ,而且容易造成误差而造成产品的废品率增多 ,在这里我们从经济的角度出发选用卧式加工中心五轴联动用夹具 ,其优点是在一次的装夹下可以完成多界面的铣 ,削加工 ,很方便且精度也得到保证 . 14 压衬套采用气压机 ,其机床也是专用机床 ,在这里也不作过多的叙述 . 加工正面反面两侧面同样 ,此道工序加工的面比较多 ,而且被加工面也不在同一平面 ,其精度要求也比较高这样操作会比较麻烦 ,而且多次装夹易产生误差 ,从经济的角度出发，选用卧式加工中心来完成这道工序比较方便 ,我们仍采用 80 工序一样的加工设备 , 即卧式加工中心五轴联动加专用夹具 . 钻 2的孔由于孔比较多，用普通的机床对其进行加工比较复杂，而且孔的精度要求也比较高，在这里我们从经济的角度出发我们选择加工中心对其进行加工，即 46 孔 68余量和加工尺寸 68 余量精度等级工序尺寸及公差粗镗 10 镗 7 68+密性检验：采用专一的气密检测装置，（在这里就不做过多的介绍） 15 修改后的工艺路线见下表表二修改后的工艺路线设计类别主要内容结果工艺规程设计工序号工序内容设备 10 毛坯入库检验 20 毛坯合格入库 30 粗精车大平面 0 去毛刺 50 粗精镗内孔 68 0 气密试验 70 压孔 0 加工顶面及两侧 0 压衬套 00 加工正面及两侧面 x 面 y 面 110 钻 2 孔左侧面 20 钻 2 孔右侧面 46130 综合去毛刺 35 零件清洗 800 (792135j 成品检验 140 成品入库 16 。 3选择加工设备和检测工具；综上所述所用的加工设备和检测装置主要为；远州卧式加工中心自动数据库车床标卡尺，钳工台，内径百分表，气密性检测装置 26，锉刀。 4填写机械机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。工艺文件祥见袋内（附表）第六章夹具的设计在金属切削机床上进行加工时，为了保证工件加工表面的尺寸，几何形状和相互位置的精度等要求，在加工方法确定之后，需要解决的问题之一是使工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置（即工件的定位）并把工件压紧夹牢，以保证这个确定了的位置在加工过程中稳定不变（即工件的夹紧）着就是工件在上的正确安装。在现代自动化生产中，数控机床的应用已愈来愈广泛。数控机床加工时，刀具或工作台的运动是由程序控制，按一定坐标位置进行的。数控机床夹具设计时应注意以下几点： 1 数控机床夹具上应设置原点 (对刀点 )。 2 数控机床夹具无需设置刀具导向装置。这是因为数控机床加工时，机床、夹具、刀具和工件始终保持严格的坐标关系，刀具与工件间无需导向元件来确定位置。 17 3 数控机床上常需在几个方向上对工件进行加工，因此数控机床夹具应是敞开式的。 4 数控机床上应尽量选用可调夹具、拼装夹具和组合夹具。因为数控机床上加工的工件，常是单件小批生产，必须采用柔性好、准备时间短的夹具。 5 数控机床夹具的夹紧应牢固可靠、操作方便。夹紧元件的位置应固定不变， 6 防止在自动加工过程中，元件与刀具相碰。数控夹具是指夹具按数控程序使工件进行定位和夹紧功能的夹具。工件一般采用一面两孔定位，夹具上两个定位销距离的调节。以及定位销插入和退出定位孔的动作，均可按程序实现自动调节。调节距离的方式有按直角坐标平移方式、按极坐标回转方式和复合式三种。该零件加工工序多，精度要求较高，但形状较为复杂。在加工中心上若用夹具加工，工件可采用一面两孔的定位方案，先将工件的底平面及其上两孔进行粗、精加工，再在加工中心上完成其他表面的加工。机床夹具的分类：机床夹具按其使用范围可分为以下五种基本类型： 1）通用夹具通用夹具具有一定的通用性。 2）专用夹具专用夹具是针对某一种工件的某一个工序而专门设计的。 3）通用可调整夹具和成组夹具通用可调整夹具和成组夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。 4）组合夹具组合夹具是由一套完全标准化的元件，根据零件的加工要求拼装而成的夹具。 5）随行夹具随行夹是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。 18 机床夹具的功用 1）保证加工质量机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。 2）提高生产率，降低成本使用夹具后可减少划线、找正等辅助时间，且易于实现多件、多工位加工。 3）扩大机床工艺范围在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床工艺范围。 4）减轻工人劳动强度，保证生产安全。 1，设计的准备：为了提高劳动生产率，保证质量，精度，需要设计专用夹具。 2，总体设计工件在夹具上的定位：位的方式（ 1）直接找正定位生产率低，精度工人技术单件小批或位置要求高定位基准所找正的表面（ 2）划线找正定位精度低单件小批，复杂件，毛坯精度低定位基准所划的线（ 3）夹具定位生产率高，定位精度高，成批及大量生产 2工件的定位原理（ 1）六点定则用空间合理布置的六个支承点限制工件的六个自由度误解：工件被夹紧，就定位了并没有保证一批工件的一致位置。工件定位后，反方向可移动定位面与定位点应保持接触（ 2）限制工件自由度与加工要求的关系完全定位六个自由度全部限制不完全定位限制的自由度 6 欠定位该限的自由度没有限绝不允许过定位重复限制一自由度一般不允许 19 正确处理：危害定位不稳，安装困难，工件或夹具变形措施去除过定位，修改结构特殊可用过定位提高定位稳定性和结构刚度，简化夹具前提提高工件定位面、夹具定位面的相互位置精度注意：理论上要限制的自由度按加工要求确定不欠定位实际上所限制的自由度多于理论要求的不过定位为承受切削力、简化夹具结构 3，定位元件基本要求：足够的精度足够的硬度和耐磨性足够的强度和刚度工艺性好 4，常用定位方法与定位元件：（一）工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。夹具上常用的支承元件有以下几种： 1)主要支承限制自由度固定支承支承钉球头毛坯面齿纹侧面平头已加工面支承板光侧面、顶面斜槽底面非标支承板如圆环可调支承一批工件调一次限制自由度自位支承（浮动支承）只定 1点 2）辅助支承一个工件调一次不限制自由度提高刚度（ 2）孔定位 1）圆柱销（定位销）短销定 2点长销定 4点 2）圆柱心轴间隙配合心轴定心精度低和端面联合定位过盈配合心轴定心准确、装卸不便精加工花键心轴花键孔定位 3）圆锥销定 3点 4）圆锥心轴（小锥度心轴）定 5点（ 3）外圆定位 1）定 2点基准是检验心轴的中心 20 长定 4点对中性好活动定 1点非整圆表面定位 2）定位套定心精度低，已加工面定位 3）半圆套大轴件、不便轴向装夹的零件 4）圆锥套反顶尖（ 4）组合表面定位（一面两孔）支承板 x 、 y 、 z 菱短圆柱销 x 、 y 短削边销 z 安装削边方向垂直于两销连线本专用夹具设计中的定位方式为具以大平面 A 和内孔 68，位，“一面两销”法，限制六个自由度定位元件为定位销。 5，定位误差的计算：定位误差：是由于工件在夹具上定位不准确所引起的加工误差，在采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。（一）用几何方法计算定位误差采用几何方法计算定位误差通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动的极限位置，然后运用三角几何知识，求出工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量，即为定位误差。（二）用微分方法计算定位误差 : 22222 T 工件在夹具上定位不一致定位误差 D。 21 刀具与对刀导向元件的位置不准确对刀误差 T。夹具在机床安装不准确安装误差 T。定位元件、对刀导向元件及安装基面三者位置不准确制造误差 Z 加工方法误差 G D （ 1）产生定位误差的原因 1）基准不重合误差 B 工序基准与定位基准不重合，工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动范围， B 2）基准位移误差 Y 定位副制造误差，定位基准相对于刀具在加工尺寸方向上的最大变动范围， Y （ 2）定位误差的计算方法（合成法） Y 0、 B=0时，则 D= Y B 0、 Y=0时，则 D= B Y 0、 B 0时，判断相关性：若工序基准不在定位基面上，若工序基准在定位基面上，断方向性：若工序基准和定位接触点在定位基准的异侧，方向相同，若工序基准和定位接触点在定位基准的同侧，方向相反， 22 (3)各种定位方法的基准位移误差平面定位一般 Y=0 孔销定位单方向位移，2 0 任意方向位移， Y = X 水平方向， Y =0 垂直方向， Y =2d 差的措施 (1)提高夹具的精度提高定位元件、对刀元件及配合表面与机床连接表面的制造精度，提高精度、安装精度调整夹具，刀具与夹具位置，提高对刀精度 (2)减少定位误差基准重合，误差小的定位方式（如定心夹紧装置等）提高定位面与定位件加工精度，减少间隙，减少基准位移误差 (3)减少夹具的磨损提高夹具易磨件耐磨性。可换装置，及时更换。主要介绍工件孔与定位心轴（或销）采用间隙配合的定位误差计算定 = 不 + 基定位销）垂直放置，按最大孔和最销轴求得孔中心线位置的变动量为：基 = D+ d+ (最大间隙）定位销）水平放置，孔中心线的最大变动量（在铅垂方向上）即为定基 =1/2( D+ d+ 或基 =()-()= 23 工件孔与定位心轴 (销 )过盈配合时 (垂直或水平放置 )时的定位误差此时，由于工件孔与心轴 (销 )为过盈配合，所以基 =0。对工序基准与定位基准重合 ,均为中心 O ,所以不 =0 对寸 : 不 = d/2 工件与一面两孔定位时的定位误差 “ 1” 孔中心线在 X，定（ 1x)= 定 (1y)= 1 1与销的最大间隙） “ 2” 孔中心线在 X, 定 (2x)= 定 (1x)+2 孔中心距公差 ) 定 (2y)= 2 2 两孔中心连线对两销中心连线的最大转角误差 : 定 ( )=2 =2 1 22L (其中第三节工件在夹具中的夹紧一、（ 1）夹紧装置的组成 1）力源装置产生夹紧原始作用力 2）中间传动机构改变作用力的方向改变作用力的大小起自锁作用 3）夹紧元件最终执行元件（ 2）对夹紧装置的基本要求不得破坏定位力适当，不移动、不振动，不损伤、不变形操作方便，迅速省力结构简单，工艺性好，标准件，自锁性二、夹紧力的确定 24 夹紧力包括大小、方向和作用点三个要素，它们的确定是夹紧机构设计中首先要解决的问题。（一）夹紧力方向的选择夹紧力方向的选择一般应遵循以下原则： 1）夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。 2）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。 3）夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。（二）夹紧力作用点的选择一般注意以下几点： 1）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变。 2）夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。 3）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。（ 1）夹紧力作用点、方向的确定应指向主要定位面夹紧力应落在定位支承范围内夹紧力应尽量靠近加工面夹紧力应作用在刚性好的部位上夹紧力最好与切削力、重力方向一致（三）夹紧力大小的估算夹紧力不足，会使工件在切削过程中产生位移并引起振动；夹紧力过大又会造成工件或夹具不夹紧力大小的估算受切削力、重力、离心力和惯性力等的作用力（矩）平衡建立力学模型，求出切削力，在最不利的瞬时，求夹紧力大小。为了保证夹紧可靠，再乘以安全系数 K F 一般 K =3，粗加工取大值，精加工取小值。楔块夹紧装置是最基本的夹紧装置形式之一 ,其他夹紧装置均是它的变形。它主要用于增大夹紧力或改变夹紧力方向。楔块夹紧装置特点 : 自锁性 (自锁条件 1+ 2) 斜楔能改变夹紧作用力方向斜楔具有扩力作用 ,+ 1) 夹紧行程小 25 效率低 (因为斜楔与夹具体及工件间是滑动摩擦 ,所以夹紧效率低 ) 所以适用范围 :多用与机动夹紧装置中夹紧力计算 : =p/+ 1) 其中为楔块升角 ,常数 6度 1:工件与楔块的摩擦角 2:夹具体与楔块的摩擦角自锁条件 : 原始力楔块在摩擦力作用下仍然不会松开工件的现象称为自锁 . 1+ 2 ,一般取 10 传力系数 : 夹紧力与原始力之比称为传力系数 .用 + 1) 楔块尺寸与材料 : 升角确定后 ,其工作长度应满足夹紧要求 ,其厚度保证热处理不变形 ,小头厚应为 0钢或 20 螺旋夹紧装置螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的 ,相当于吧楔块绕在圆柱体上 ,转动螺旋时即可夹紧工作 . 螺旋夹紧装置特点 : 结构简单 ,制造容易 ,夹紧可靠扩力比夹紧行程夹紧动作慢 ,效率低应用场合 :手动夹紧装置常采用 . 螺杆夹紧力计算 : 26 =PL/r 中 + 1)+ 其中 :r 中是螺旋中经的一半 , 是螺旋升角 , 1螺母于螺杆的摩擦角 , 2工件与螺杆头部 (或压块 )间的摩擦角自锁性能 : 因为楔块的自锁条件为而螺旋夹紧装的螺旋升角 (2 很小 ,所以自锁性很好 . 传力系数 : (+ 1)+楔块的多位或多件夹紧 : 为了减小夹压的辅助时间和提高生产率 ,可采用多位或多件夹紧装置 . 压块的材料一般位 45钢 ,3杆的材料一般位 45钢 ,3 偏心夹紧装置偏心夹紧装置也是由楔块夹紧装的一种变形 . 圆偏心夹紧力 : =+ 1)+ 其中支承轴中心 (回转中心 )到夹紧点距离 1, 2分别为偏心轮与支承轴及偏心轮与工件间的摩擦角 . 传力系数 (+ 1)+,远小于螺旋夹紧的特点及应用场合 : 偏心夹紧与螺旋夹紧相比 ,夹紧行程小 ,夹紧力小 ,自锁能力差 ,但夹紧迅速 ,结构紧凑 ,所以常用与切削力不大 ,振动较小的的场合 ,常与其他夹紧元件联合使用 . 27 三、常用夹紧机构（一）斜楔夹紧机构斜楔夹紧具有结构简单，增力比大，自锁性能好等特点，因此获得广泛应用。（二）螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构结构简单，易于操作，增力比大，自锁性能好，是手动夹紧中应用最广泛的一种夹紧机构。（三）偏心夹紧机构偏心夹紧的优点是结构简单，操作方便，动作迅速，缺点是自锁性能较差，增力比较小。一般常用于切削平稳且切削力不大的场合。可获得的夹紧力为（四）铰链夹紧机构铰链夹紧机构的优点是动作迅速，增力比大，并易于改变力的作用方向；缺点是自锁性能差。多用于机动夹紧机构中。（五）定心夹紧机构定心夹紧机构是一种同时实现对工件定心定位和夹紧的夹紧机构，即在夹紧过程中，能使工件相对于某一轴线或某一对称面保持对称性。定心夹紧机构按其工作原理可分为两大类：（六）联动夹紧机构夹紧力作用在两个相互垂直的方向上，称为双向联动夹紧；两夹紧点的夹紧力方向相同，称为平行联动夹紧。四、夹紧机构的动力装置（一）气动夹紧装置气动夹紧装置的工作介质是压缩空气，其工作压力通常为（二）液压夹紧装置液压夹紧装置利用压力油为夹紧动力。（三）气、液增压夹紧装置气、液增压夹紧装置以压缩空气为动力源，通过压力油来传力和增力。 28 6，工件在夹具中的夹紧：（一）对夹紧装置的要求（二）夹紧力的确定夹紧力包括大小、方向和作用点三个要素，它们的确定是夹紧机构设计中首先要解决的问题。（三）夹紧力方向的选择：夹紧力方向的选择一般应遵循以下原则： 1）夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。 2）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。 3）夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。（四）夹紧力作用点的选择一般注意以下几点： 1）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件获的的定位 2）夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。 3）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。。（五）夹紧力大小的估算夹紧力不足，会使工件在切削过程中产生位移并引起振动；夹紧力过大又会造成工件或夹具不应有的变形或表面损伤。 7，常用夹紧机构（一）斜楔夹紧机构 29 斜楔夹紧具有结构简单，增力比大，自锁性能好等特点，因此获得广泛应用。（二）螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构结构简单，易于操作，增力比大，自锁性能好，是手动夹紧中应用最广泛的一种夹紧机构。（三）偏心夹紧机构偏心夹紧的优点是结构简单，操作方便，动作迅速，缺点是自锁性能较差，增力比较小。一般常用于切削平稳且切削力不大的场合。可获得的夹紧力为（四）铰链夹紧机构铰链夹紧机构的优点是动作迅速，增力比大，并易于改变力的作用方向；缺点是自锁性能差。多用于机动夹紧机构中。（四）定心夹紧机构定心夹紧机构是一种同时实现对工件定心定位和夹紧的夹紧机构，即在夹紧过程中，能使工件相对于某一轴线或某一对称面保持对称性。定心夹紧机构按其工作原理可分为两大类：（六）联动夹紧机构夹紧力作用在两个相互垂直的方向上，称为双向联动夹紧；两夹紧点的夹紧力方向相同，称为平行联动夹紧。 8，夹紧机构的动力装置（一）气动夹紧装置气动夹紧装置的工作介质是压缩空气，其工作压力通常为（二）液压夹紧装置液压夹紧装置利用压力油为夹紧动力。（三）气、液增压夹紧装置气、液增压夹紧装置以压缩空气为动力源，通过压力油来传力和增力。 9，专用夹具设计的一般步骤（一）研究原始资料，明确设计要求（二）拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图（三）绘制夹具总图，标注有关尺寸

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