质量功能配置下的泵体零件的夹具设计方案

1、1 国内外研究现状及发展夹具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅 助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.1 机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工 件种类总数的 85 左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换 代，以适应市场的需求与竞争。然而一般企业都仍习惯于大量采用传统的专 用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹 具。另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 5080 左右 专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020 左右。特别是近年来，数控机 床、加工中心、成组技术、柔

2、性制造系统 FMS ）等新加工技术的应用，对 机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。2）能装夹一组具有相似性特征的工件。3 ）能适用于精密加工的高精度机床夹具。4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度 和提高劳动生产率。6）提高机床夹具的标准化程度。1.2 现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化 和柔性化 等四个方面。1 ）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前 我国已有夹具零件及部件的国家标准： GB/T21

3、48T2259 91 以及各类通 用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产， 有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。2 ）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的 精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分 度精度可达 0.1 ，用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5ym。3 ）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间 ，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹 具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳 装夹工件，效率可提高 5 倍左右，在车床上使用高

4、速三爪自定心卡盘，可保 证卡爪在实验转速为 9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削 速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动 化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹 具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。认为：QFD提供了一种将用户需求转换为产品开发 和生产的每一阶段 (包括市场分析、系统规划、产品设计、原型评估、生产 过程和销售服务等 相应技术需求的方法 ,是保证达到用户要求的产品质量所需一切活动的总称 。美国福特汽车公司把 QFD 定义为一句话 ：“QFD 就是把用户需求和期望转 换成公司适合于市场需求

5、的一个规划工具 ”。从上述一些 QFD 的定义方式可以体会到 QFD 法中包括的主要意义 ：(1 QFD 是一种用户需求驱动的产品开发和规划方法。(2QFD 是一种结构化的产品规划和开发方法,它使得产品开发时得以清楚了解用户需求。(3QFD 能从满足用户需求的角度出发,对所提出的产品或服务的性能进行系统的评估或比较。(4QFD 采用系统化方法获取和分析用户需求并通过结构化( 矩阵图解法 转化为各类技术规范及信息( 产品特征、工艺特性、质量控制和加工过程等 。然后 , 通过协调各项工作用以保证最终产品的质量要求。QFD 法在日本及美国的许多著名企业中应用实践已经证明,它确实在新产品开发中起到重大

6、的作用 , 并带来实际效益。可量化的实际效率就包括新产品开发周期的缩短,设计更改次数的减少 ,产品开发启动经费的降低,保单索赔额的减少市场销售量的增加等等。此外 ,还能获得一系列不可量化的效益主要体现在下述几方面 ：(1 在产品整个开发过程中 , 使产品开发者更准确地理解用户需求 从而开发出使用户真正满意的产品 , 也就是说显著提高了用户对新产品的满意度。(2 在综合考虑用户需求、竞争对手、技术特征和工艺成本等前提下 , 既增加生产率 ,又提高产品质量 , 因而可以提高企业的市场竞争力。(3 可以使参与产品开发各部门取得共识并建立信息联系 , 改变了自上而下的信息流为水平式的信息流 , 建立多

7、功能开发小组协同工作模式 , 将导致形成开发成功率更高 获得能力更大的新产品。(4QFD 所提供的系统化、结构化的分析解题与规划决策方法能以十分简洁和一目了然的方式 , 向开发者显示产品设计中各种经验和知识技术。使企业内部能够合理分配和 利用各类资源 , 合理解决产品开发过程中可能出现的矛盾或冲突。QFD 所采用的方法可有多种 , 但目前常用的是所谓 4 阶段分解法。就是将用户需求的分解共分为4 个阶段 :产品规划、零部件配置、工艺规划和生产规划。产品规划阶段中 , 将用户需求转化为产品技术特征 通过用户需求信息、用户需求与技术特征关系矩阵、技术特征自相关矩阵、 用户竞争性评估及技术竞争性评估

8、信息 , 确定各个技术特征的性能目标值。零部件配置阶段中,根据产品规划阶段中所定义的产品技术特征 , 确定最佳产品设计方案 , 进行产品结构设计 然后再将产品技术特征转化为关键的零部件特征 , 对于复杂产品而言 , 还可以分成几个子阶段来完成。工艺规划阶段中,要在确定工艺方案基础上 , 通过工艺规划的 “质量屋 确定为保证实现重要的产品技术特征和零部件特征所必须保证的关键工艺操作及工艺参数。生产规划阶段中就是将关键的工艺操作及工艺参数转化为具 体可行的生产及质量控制方法和手段。HOQ是实现QFD的结构化工具,它提供了一种将用户需求转换成产品和零部件特征，以及分解到制造过程的框架和结构。图1所示

9、为产品规划质量屋的结构及其组成元素。它通常由下 述8个部分所组成。 4R*址司卢皿枝斗件依It予盍产此拽康评；图1 质量屋结构 及组成元素1用户需求。这是质量屋的什么”WHAT,也是质量屋的输入信息,是通过全市场调研获得的。2用户需求规划矩阵。包括用户需求重要度及排序、用户对本公司及竞争 者产品评估、用户满意度及改善率等信息。3产品技术特征。这是质量屋的如何” (HOW,是为满足用户需求而必须保证实现的技术特征，也是一种手段或措施。4用户需求与产品技术特征之间关系矩阵。它反映了从用户需求到产品技术特征的一种映射关系及相关程度5 技术特征排序及技术竞争性评估。根据用户需求的重要度及关系矩阵,计算

10、各技术特征相对重要度及优先次序 , 并从技术角度对本公司产品和竞争对手产品进行评估。6 技术特征之间的自相关矩阵。它表现了改善产品某一技术特征的性能,对其他技术特征所产生的相关影响。7 确定产品技术特征目标值。它是一个综合的决策问题,需求考虑用户需求、技术可行性及经济性等多方面因素。质量屋将这些信息合起来, 根据各部分信息的分析比较 , 使目标值的确立更加科学合理。8 产品设计方案评估。从技术特征的角度对产品设计方案进行评估,对各设计方案进行分析时 , 评价其达到技术特征目标值的有利与不利之处,决定每一设计方案符合 QFD确定的用户需求的能力。本课题是基于质量配置下的夹具实现快速夹紧工件、产生

11、足够的夹紧力、工 作安全可靠、使用方便、体积小和成本低。这样新的夹具才能在真正意义上 实现自动化、高生产、安全可靠的目的。2 研究的主要内容 本课题是基于质量配置下对现有的夹具出现的快速夹紧、夹紧力不足等 方面进行改进设计。2.1 基于质量配置下对基准面的选择进行设计： 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理， 可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题 百出。粗基准的选择：泵体这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。我们 选择不加工的底面为粗基准。精基准的选择：精基准的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工 艺基准重合。制定工艺路线 制订工艺路

12、线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精 度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以 下两种工艺方案：方案一工序I:铣下端面表面粗糙度6.3工序U:铣前后端面表面粗糙度6.3工序川：铣左右端面表面粗糙度6.3工序W:车2-34.5孑L表面粗糙度3.2工序V:铣宽32槽表面粗糙度12.5工序钻6-M6孑L表面粗糙度6.3工序 :钻2-5销孔表面粗糙度3.2工序毗：钻2-7孔表面粗糙度 6.3工序区：钻2-G3/8表面粗糙度6.3工序 X :质检工序 XI :入库J 户 、方案二工序I:铣下端面表面粗糙度6.3工序u：铣前后端面表面粗糙度6.3工序川:铣左右端面

13、表面粗糙度6.3工序W:车 2-34.5 孔表面粗糙度 3.2工序V:铣宽 32 槽表面粗糙度 12.5工序W:2-G3/8表面粗糙度 6.3工序皿6-M6 孔 表面粗糙度 6.3工序毗:2-5 销孔 表面粗糙度 3.2工序区:2-7 孔 表面粗糙度 6.3工序 X :质检工序 XI :入库工艺方案一和方案二的区别在于方案二铣完宽32 的槽后随即钻 2-G3/8 的螺纹孔，这样不利于保证钻孔时的定位，而方案一在钻了 27 的孔后，再钻 2-G3/8 孔，这样可以利用 2-7的孔作为定位基准，更好地保证了工件的加工精度，综合考虑我们选择方 案一。具体的工艺路线如下：工序I:铣下端面表面粗糙度 6

14、.3工序U:铣前后端面表面粗糙度6.3工序川：铣左右端面表面粗糙度6.3工序W：精车 2-34.5孔 表面粗糙度 3.2工序V:铣宽32槽表面粗糙度12.5工序钻6-M6孔表面粗糙度6.3工序 :钻2-5销孔 表面粗糙度3.2工序毗：钻2-7孔 表面粗糙度6.3工序区：钻2-G3/8表面粗糙度6.3工序 X :质检工序 XI ：入库2.2 基于质量配置下的定位方式及元器件选择的设计1 ）定位器的作用是要使工件在夹具中具有准确和确定不便的位置，在 保证加工要求的情况下，限制足够的自由度。工件的定位原理由空间直角坐标系中有六个自由度，即沿 OX,OY,OZ 三个轴向的平动自 由度和三个绕轴的转动自

15、由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的 位置，则必须限制六个自由度。工件的六个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六个，但仍然能保证加工要求的定位叫不完 全定位。在焊接生产中，为了调整和控制不可避免产生的焊接应力和变形， 有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在焊接夹具设计 中，按加工要求应限制的自由度而没有被限制的欠定位是不允许的；而选用 两个或更多的支撑点限制一个自由度的方法称为过定位，过定位容易位置变 动，夹紧时造成工件或定位元件的变形，影响工件的定位精度，过定位也属 于不合理设计。 工件的平面为基准进行定位时，常采用挡铁、支撑钉进行定位。 件以

16、圆孔内表面为基准进行定位时常采用销定位器。 件以圆柱外表面为基准进行定位时常采用V 形铁定位器。 用以定位工件的轮廓对被定位工件进行定位可采用样板定位器主焊件“撑杆 ”用挡板和挡销定位。挡销限制了 X 方向的平动自由度，挡板限制了 Y 方向的平动自由度，夹具体限制了Z方向的平动自由度，挡铁螺旋夹紧器件限制了 Z方向的转动自由度，螺旋夹紧机构限制了X、丫方向的转动自由度，共限制了 6个自由度。件 “发动机衬管 ”两件用插销机构定位。插销机构限 制了X、丫、Z方向的平动自由度，快撤式螺旋夹紧器件限制了丫、Z方向的转动自由度，共限制了 5个自由度。螺母 M6和喇叭支座的组件用锥头销钉和 螺旋夹紧机构

17、的压板上的开的凹槽来定位撑杆”限制了 Z方向的平动自由度，螺旋夹紧机构的压板上的开的凹槽限制了Z方向的平转动自由度，锥头销钉限制了 X、 丫方向的平动自由度，螺旋夹紧机构限制了X、 丫方向的转动自由度，共限制了 5个自由度。所以加工 2- 3/8G 孔时我们采用经典的一面 2销定位。2.3 基于质量配置下的夹紧方式及元器件选择的设计夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力 大小的确定。对夹紧机构的基本要求如下： 夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全 可靠 夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量。 夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作

18、用力应是可调节的。 结构力求简单，便于制造和维修。所以泵体的夹具的夹紧方式我采用液压式夹紧方式。 综合以上所述，本课题主要研究的重点是根据夹具的工作原理及工作过 程。在传统的夹具基础上，对夹具进行一定的结构改造，使其更加适应生产 的需要。并确定机器总体参数及传动机构型式，定位方式和驱动方式，对夹 具工作部件的设计和计算。3 夹具技术综述及 QFD 理论的引入3.1 机床夹具概述3.1.1 机床夹具的概念机床夹具是机床上用以装夹工件 和引导刀具）的一种装置。其作用是 将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地 夹紧。3.1.2 机床夹具的分类机床夹具可根据其使用范围，分为

19、通用夹具、专用夹具、组合夹具、通 用可调夹具和成组夹具等类型。机床夹具还可按其所使用的机床和产生加紧 力的动力源等进行分类。根据所使用的机床可将夹具分为车床夹具、铣床夹 具、钻床夹具 钻模）、镗床夹具 镗模）、磨床夹具和齿轮机床夹具等， 根据产生加紧力的动力源可将夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电 动夹具、电磁夹具和真空夹具等。3.1.3 机床夹具的组成（1 定位元件（2 夹紧装置(3对刀、引导元件或装置(4连接元件(5夹具体(6其它元件及装置3.2定位基准基准是用以确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点，线，面。在加工中用以定位的基准称为定位基准。有时，作为基准的点、线、面在工件

20、上不一定具体存在 例如孔的中心线和对称中心平面等)，其作用是由某些具体表面 如内孔圆柱面)体现的，体现基准作用的表面称为基面3.3工件在夹具中的定位3.3.1 六点定位原理任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的 任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理 是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确 定定位的法。图3-1六点定位原理图3.3.2 完全定位与不完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许 有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。3.3.3 欠定位与过定位 按工序的加工要求，工件

21、应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠 定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度 背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位 。在通常情况下， 应尽量避免出现过定位。消除过定位及其干涉一般有两个途径：其一是改变 定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度；其二是提高工件定位基面之 间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干 涉。3.4 夹具定位误差分析计算 所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误 差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位 置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准

22、在加工尺寸方向上 的最大变动量。3.5 定位误差的组成3.5.1 定义： 定位误差是工件在夹具中定位，由于定位不准造成的加工面相对于工序 基准沿加工要求方向上的最大位置变动量。 3.5.2 定位误差的组成： 定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以不表示。定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以基表示。定=不+ 基此外明确两点： 只用调整法加工一批零件才产生定位误差，用试切法不产生定位误差； 定位误差是一个界限值 有一个范围）。3.6定位误差

23、的分析计算361工件以平面定位时的定位误差定位基准：平面；定位元件工作面：平面= 易加工平整，接触良好=所以基=0 定=不 注：若位毛坯面，则仍有基）图3-2工件以平面定位3.6.2 工件以外圆柱面定位时的定位误差H1尺寸：A0 不工0 ,基工0H2尺寸：00 不=0 ,基工0H3尺寸：B0 不工0 ,基工0工序基 准定位基准厶定 对H2尺寸：不=0, 基为定位基准线0的在加工方向的最大变动量，即 OO所以基=OO=OE-OE(3-1=dmax/2sin=S d/2sin( a /2 )即：定=不+基(3-2=0+S d/2sin( a /2 )= S d/2sin(a 12 ) 对 H1 尺

24、寸：不 =S d/2，基=S d/2sin(a /2 ) (3-3 (3-4或：定=AA=AO+OO-AO(3-5=dmax/2+S d/2sin( a /2 ) -dmin/2=S d/21+1/sin( a /2 ) 对 H3 尺寸：定=BB=BO+OO-OB(3-6=(dmin/2+S d/2sin( a /2 ) -dmax/2=S d/21/sin( a /2 ) -1综上所述：定 v 定(H2，所以标注尺寸 H3最好。3.6.3 工件以内孔表面定位时的定位误差 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a. 心轴 或定位销）垂直放置，按最大孔和最销轴求得孔中

25、心线位置的变动量为：基=S D+S d+ min= max （ 最大间隙）b. 心轴 或定位销）水平放置，孔中心线的最大变动量= max/2或基=（Dmax/2-（dmi n/2= max/2 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H1尺寸：工序基准与定位基准重合 ,均为中心 0 ,所以不=0对H2尺寸：不=S d/23.6.4工件以一面两孔定位时的定位误差图3- 3工件用一面两孔定位“ 1”孔中心线在 X，丫方向的最大位移为:定 = 定（1y3-7 ）=S D1+ S d1+ 1min3-8 )= 1max= 定

26、(1x+2 S Ld( 两孔中心距公差 = S D2+S d2+ 2min= 2max=2 a =2tan-1( 1max+ 2max/2L( 其中 L 为两孔中心距 夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工件定位准 确可靠；(2 加紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形；(3 加紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以 减小加紧力。b. 确定夹具力作用点的原则(1 加紧力的作用点应正对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑面 内；(2 夹具力的作用点应位于工件刚性较好的部位。(3 夹具力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力 矩，防止或减小工

27、件的加工振动或弯曲变形。3.7.2 夹紧装置 3.7.2.1 一面两销定位的夹具 一面两销定位装置，属于机加工定位装置，在平板上设有圆柱销和削边 销，前者直径大于后者直径，其特点是削边削为滑动式结构，由定位轴和套 在定位轴上的滑块构成，定位轴端头有挡圈。本实用新型用于带有两个以上 内孔、长圆内孔或卡槽孔的工件加工时定位，由于滑块与工件内孔配合时， 可适当纵向移动，对中性好，能补偿工件内孔尺寸公差的变化，克服了现有 削边销与工件内孔间的定位面不足、造成工件绕Z轴自由度难以消除的弊 端，从而提高了定位精度。1）一面两销定位的夹具的特点： 1） 设计变量的选择2 ）设计准则的确定3 ）约束函数的确定

28、 4）数学模型及模型求解3.7.2.2 液压夹紧装置 液压夹紧装置是利用液体的力量来推动杆来夹紧零件的一种最常用的夹 紧装置。1）液压夹紧装置的特点1 ）液体有不可压缩性，加紧刚性较高。 2）工作平稳，油有吸震能力，便于实现频繁的换向。3 ）操纵简单，便于实现自动化，气液电联合应用时更能发挥各自的 优点，以实现复杂的自动工作循环。4）系统工作时，工作介质 油液）可以自动润滑运动偶件，有利于提 高元件使用寿命。 可在设计的各个阶段首选 1, 为保证产品质量提供了一种可行方法。 QFD 在 70 年代由日本学者提出 ,目前 ,已在日本 、美国等很多国家应用 ,并已取得了成功的经验 7, 在我国也有

29、应用 8-15。 QFD最初是将用户需求与一组广义设计参数或质量要素通过质量屋(House of Quality,HOQ 或扩展的质量屋 (Extend House ofQuality,EHOQ16 相联系 ,明确用户需求与广义设计参数间的关系,使设计一开始就有明确目标。目前 ,QFD 已用于设计和制造全过程的质量控制。3.9.1 质量功能配置方法美国 ASI 定义 QFD 方法作为一种系统 ,是用来将用户需求转换成为从研 究到产品布置、加工、市场销售和分布各个阶段相应的公司要求的一个过程。这个过程的主要环节是质量屋 (HOQ, 如图 1所示,从质量屋可获得所有的 关系和比较。需求质盘用户我5

30、度用户満意度竞争满慈度目标水平捉离率ffi点ft对权莹相对杈一级评价结果(3-12二级模糊评价二级综合评价中机构为因素集,方案分类为备择集,机构权重由表3确定二级综合评价矩阵为各种机构权重 W=(0.205,0.229,0.256,0.152,0.158,总的评价结果BW R=(0.65,0.87,0.67,0.66。从评价结果看，液压方案效用价值最高，为最佳方案。结论QFD方法是从用户需求出发，对一种快速夹紧装置，建立了需求质量与质 量要素、功能与需求质量、功能与机构配置表，确定出各参数的权重 ，对概念设计的四种方案 机械、液压、气动、电磁方案进行模糊评价，将效用值最高的液压方案，作为设计方

31、案。QFD方法可在设计的各个阶段首选，为提高产品质量，加快新产品的开发，缩短设计周期，提高产品的竞争力，提供了一套行之有效的方法。该方 法可在各个行业中推广实行。3.9.2.3QFD 的研究趋势从文献研究我们可以看出,QFD的研究工作主要从三个方面展开：其一是和并行工程(CE结合的理论方法研究。其二是QFD实施的理论、方法、建模研究。最后是 QFD在产品设计之外其它领域(如在服务、运输、教育等的应用研究虽然QFD的理论与方法日趋完善，但在激烈的市场竞争、个性化需求的时代，企业必须快速推出创新产品这一形势为QFD的研究提出了新的课题.可以推测，QFD的研究将朝着以下几个方向发展：QFD和产品创新

32、理论QFD相结合的研究。 QFD 和知识获取、知识挖掘等信息技术的结合研究。和网络技术结合的分布式应用的研究。 QFD 在企业重组过程领域的研究。 Q FD 在服务行业的应用研究。本章小结1. 机床 夹具 是由 定位 元件 , 夹紧 装置, 对刀元件 , 夹具体 部分组成 , 机床夹具 设计也就是针对夹具组成的各个部分进行设计, 其中定位与夹紧量个环节是夹具设计的重点。2. 定位就是确定工件在夹具种的正确位置, 是通过在夹具上设置正确的定位元件与工件定位面的接触来实现的 . 工件的定位有完全定位和不完全定 位,要根据其具体加工要求而定 ,欠定位在夹具设计种是不容许的 , 而过定位 则有条件地采

33、用。3. 通常，由于定位副制造不准确或采用了基准不重合定位等原因 , 定位 过程中会引入定位误差 , 定位误差的计算要根据具体情况分析计算。4. 夹紧是为了克服切削力等外力干扰而使工件在空间中保持正确的定 位位置的一种手段 . 夹紧一般在定位步骤之后 , 有时定位与夹紧是同时进行 的, 入膨胀式定心夹紧机构。5. 车,铣, 钻,磨等不同的机床其夹具设计具有各自典型特点,应根据具体设计任务 , 遵循夹具设计的基本要求和步骤进行设计。最后引出了 QFD 理论的相关介绍及主要内容。4 夹具设计4.1 零件的分析4.1.1 零件的工艺分析泵体有 3 组加工面他们有位置度要求。这 3 组加工面的分别为1

34、，以底面为基准的加工面，这组加工面包括，左右端面和左右端面上 的孔和 2 个 34.5 的孔2 ：一个事以上下底面互为基准的加工面，这个主要是上下底面和6-M7销孔和 2-7 孔3：以底面和 2-7 孔为基准的加工面，这组加工面主要是2-G3/8 的孔。4.2 工艺规程设计4.2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为 HT200 ，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载 荷情况，选用砂型机铸造。4.2.2 基面的选择的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理， 可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题 百出。粗基准的选择：泵体这样的零件来说，

35、选择好粗基准是至关重要。我们 选择不加工的底面为粗基准。精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和 工艺基准重合。4.2.3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定泵体零件材料为 HT200 ，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、泵体的上下和左右端面因为泵体的上下和左右端面没有精度要求，粗糙度要求也不高，其加工余量为2.5mm。2、泵体的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7 IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为2.54.2.4 确定切削用量及基本工时4.2.4.1 工序III :铣下端面4.2.4.1 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端

36、铣刀，刀片采用YG8,I ，I ，一 I ，- J 04.2.4.2 、决定铣削用量1) 决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成LJ2) 决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则(4-1按机床标准选取口 = 750 (4-2当圄=750r/min时按机床标准选取3) 计算工时切削工时： 一匚 ，二J ，-= J ，则机动工时为(4-3工序IV和工序V铣前后和左右端面的计算如上，在此不再累述。4.243、工序 VI :车2- 34.5的内圆424.3、选择硬质合金车刀1) 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=1.0m

37、m，一次走刀即可完成所需长度。2) 机床功率为7.5kw。查切削手册 f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z 。3) 查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8，寿命T=180min4 ) 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc = 98mm/s，n=439r/mi n,V f =490mm/s据CA6140卧式车床车床 参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则 实际切 削速度 Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/mi n,实际进 给量为 fzc=V f c/n cZ=475/

38、(300*10=0.16mm/z。(4-45校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 a p=1.0mm , nc=475r/min,V fc=475mm/s , V c=119.3m/min , f z=0.16mm/z 。6）计算基本工时t m=L/Vf=2x（25+20/475=0.140min。（4-5工序 VII :钻6-M6孑L工步一：钻 M6螺纹底孔 4.8钻M6螺纹底孔 丨确定进给量：根据参考文献W表2-7，当钢的 ）,I 时,一 II 。由于本零件在加工.L 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，贝U根据Z5

39、25机床说明书，现取 I切削速度：根据参考文献W表2-13 及表2-14，查得切削速度 所以（4-6根据机床说明书，取，故实际切削速度为(4-7切削工时： ，I ，则机动工时为(4-8工序攻丝 M6攻螺纹M6mm。按机床选取x，则J机动时 ,I ,攻M6孔(4-9工序钻2-5销孔钻2-5销孔选机床Z525确定进给量两：根据参考文献W表2-7，当钢的 I ， LJ 时，。由于本零件在加工 L 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，贝U三- 根据Z525机床说明书，现取 I切削速度：根据参考文献W表2-13 及表2-14，查得切削速度(4-10根据机床说明书，取-，故实际切削速度为(4-

40、11切削工时：亠I ,亠，亠,则机动工时为(4-12工序毗和工序区4.3夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计第065道工序钻3-4孔夹具设计和液压夹具设计。钻2 3/8G孔夹具设计4.3.1问题的提出本夹具主要用于加工2 3/8G孑L，因为2 3/8G孔没有精度要求，定位要求不高，因此我们主要考虑提高生产效率的，同时因为我们加工的零件时所钻的孔，为了保证钻孔时的位置精度，我们在钻孔的下面加一个辅助可调节支撑，以确保工件的刚性，保证加工精度是。4.3.2 定位基准的选择加工2-3/8G孔时我们采用经典的一面2销定位，4.3.3 定位

41、误差分析因为钻孔时的孔的位置度没有精度要求，且用定位夹紧定位，定位精度较高，为了提高生产效率，因此定位误差可以保证。4.3.4切削力和夹紧力计算由于本工序主要是钻2-3/8G 的孔没有精度要求，所以只对夹具的定位稳定性进行计算，及夹紧力和钻削力的计算钻孔时的切削力计算：根据 机械加工工艺手册李洪主编）表 2.4-69钻孔时的切削力为：(4-13 N.m夹紧力的计算：根据 机床夹具设计手册第二版王光斗王春福主编）表1-3-11(4-14=90526 N在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数 I式中：口一基本安全系数；取 1.5ZI 加工性质系数；取 1.1刀具钝化系数；取1.1断续切削系数；取 1.1则（4-154.4液压夹具的设计为了保证能有效的夹紧工件不脱落增加了液压夹具4.4.1夹紧力计算由于本工序主要是辅助钻 2-3/8G孔夹具的夹紧不用太大的夹紧力的油 缸，所以以最小的钻削力来计算得油缸的夹紧力即可。根据 机床夹具设计手册第三版）表1-2-11切削力一夹紧元件与工件间的摩擦系数一工件与夹具支撑面的摩擦系数1.5安全系数I1 加工性质系数;取1.1刀具钝化系数；取1.1断续切削系数;取1.11- 钻孔时的夹紧力为：式中：也一基本安全系数；取所以根据机床夹具设计手册选取民主德国的双向作用油缸缸径=25mm活塞行程=20mm油压=15.6a(4-171 N切削力J