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哈爾濱理工大學(xué)
機械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書
設(shè)計題目：制定泵體的加工工藝，設(shè)計鉆2-G3/8孔的鉆床夾具
設(shè)計要求： 1、中批生產(chǎn)；
2、選用通用設(shè)備；
設(shè)計內(nèi)容： 1、繪制加工工件圖；
2、制訂零件的加工工藝過程，填寫工藝過程卡和工
序卡各一張；
3、設(shè)計指定的工序夾具，繪制全套夾具圖紙，要求
用計算機繪圖；
4、編寫設(shè)計說明書一份，按照畢業(yè)論文的格式寫，
要求打印文稿。
5、交電子文稿
班 級： 機械07-5班
學(xué) 號： 0701010529
學(xué) 生： 高 原
指導(dǎo)教師： 敖 曉 春
系 主 任：
2010年9月20日
機械制造技術(shù)基礎(chǔ)
課程設(shè)計說明書
設(shè)計題目：制定泵體的加工工藝，設(shè)計鉆2-G3/8孔的鉆床夾具
設(shè) 計 者 ：高 原
指導(dǎo)教師 ：敖 曉 春
哈爾濱理工大學(xué)
機械制造技術(shù)基礎(chǔ)教研室
目 錄
序言 …………………………………………………………..1
零件的分析 …………………………………………………2
零件的作用 …………………………………………2
零件的工藝分析 ………………………………………3
工藝規(guī)程設(shè) .. ………………………………………………...4
確定毛坯的制造形式 …………………………………4
基準面的選擇 ………………………………………4
制定工藝路線 ………………………………………4
機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ………5
確定切削用量及基本工時 …………………………7
夾具設(shè)計 ……………………………………………………..9
問題提出 ……………………………………………9
夾具設(shè)計 ……………………………………………9
定位誤差分析 ……….……………………………...11
夾緊設(shè)計及操作的簡要說明………………………..11
參考文獻 ..…………………………………………………..12
機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計
序 言
機械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對于我們國家來說，它關(guān)系到國計民生的方方面面。近年來機械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展，數(shù)字化，自動化水平日益提高。同時由于機械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進，機械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。
機械制造過程及檢測，檢驗中，都要使用大量的夾具。為了達到提勞動效率，提高加工精度，減少廢品，擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞動條件，如何設(shè)計好夾具則成了機械制造的一項重要任務(wù)。
機床夾具是夾具中的一種，將其固定到機床上，可以使被加工件對刀具與機床保持正確的相對位置，并克服切削力的影響。使加工順利進行。機床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。
夾具設(shè)計中的特點：
夾具的設(shè)計周期較短，一般不用進行強度和剛度的計算。
專用夾具的設(shè)計對產(chǎn)品零件有很強的針對性。
“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。
夾緊裝置的設(shè)計對整個夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計一個好的夾具可以減少廢品率。
因此，夾具設(shè)計要保證以下幾個條件：
1.夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。
2.保證工件的精度。
3.保證使用方便與安全。
4.正確處理作用力的平衡問題。
5.注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。
在機械制造中，為了適應(yīng)新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求。因此,具設(shè)計過程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢：
1.發(fā)展通用夾具的新品種
由于機械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。
廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時間，提高生產(chǎn)效率。
2.發(fā)展調(diào)整式夾具
3.推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。
4.加強專用夾具的標(biāo)準化和規(guī)范化。
5.大力推廣和使用機械化及自動化夾具。
6.采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來設(shè)計和制造夾具。
本設(shè)計屬于工藝夾具設(shè)計范圍，機械加工工藝設(shè)計在零件的加工制造過程中有著重要的作用。工藝性的好壞，直接影響著零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成本，在設(shè)計中為了適應(yīng)中批批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設(shè)計中所采用的零件盡量采用標(biāo)準件，以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費用。
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是我們在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，他在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。
就我個人而言，我希望通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)計中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力有限，設(shè)計尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)。
一、零件的分析
（一）零件的作用：
題目所給的零件是齒輪泵泵體。它作為齒輪泵主體，主要作用是：作為齒輪的支撐件，連接吸油和壓油管路，并形成密封腔，其形狀及加工精度直接影響齒輪泵的工作性能。
（二）零件的工藝分析：
本零件可從零件圖中可知,它有四組加工面,而有位置要求,還有四組孔,也有位置和精度要求。
1、零件上端面，它是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個面，此面將 作為初基準，表面粗糙度為12.5。根據(jù)表面粗糙度要求我們僅采取粗銑的加工方式，即節(jié)省時間又能達到技術(shù)要求。
2、零件頂面孔，它是以上端面為基準而加工的，它起固定連接齒輪泵體的作用，并作為后續(xù)孔加工的定位基準。由于對其沒有形位誤差與尺寸誤差要求，故僅對其采取鉆削加工。
3、零件前后兩面，它是以上端面為基準而加工的，其作用是用于固定泵蓋，以形成密封，并為后續(xù)孔的加工作為定位基準。表面粗糙度要求為1.6，兩面之間與基準面之間有形位誤差要求：兩面平行度為0.05，與基準面垂直度0.04。我們采取粗銑，半精銑，精銑的加工路線，以達到要求。
4、零件兩側(cè)面，它是以上端面為基準加工，由于對其沒有形位誤差與尺寸誤差要求，故僅對其采取粗銑加工。
5、 零件兩側(cè)面管螺紋G3/8，考慮到工藝要求我們采取鉆、攻絲兩步工序。
6、 零件齒輪腔，由加工工藝要求，采用車削加工，為達到其精度要求，采取粗車，半精車，精車的加工路線。
7、零件齒輪腔內(nèi)兩側(cè)面，在已車削齒輪腔內(nèi)圓的基礎(chǔ)上，采取粗銑加工，即能達到加工要求。
8、零件前后兩面螺紋孔，它是以前后兩面為基準而加工的，其作用是用于固定泵蓋，以形成密封，其尺寸及精度要求為M6-7H, 考慮到工藝要求我們采取鉆、攻絲兩步工序。
9、零件前后兩面定位孔，它是以前后兩面為基準而加工的，其作用是用于定位泵蓋，考慮到工藝要求配合泵蓋我們采取鉆削工序。
由以上工藝過成的完成，本零件也按要求加工完成。
二、工藝規(guī)程設(shè)計
（一）確定毛坯的制造形式。
由零件要求可知，零件的材料為HT200，考慮到本零件在具體工作的受力情況，我們選擇砂型鑄造，足以滿足要求，又因為零件是中批量生產(chǎn)，所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。
（二）基準面的選擇
基準面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計的重要過程之一?；娴倪x擇正確與否，可以是加工質(zhì)量的到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報廢，使用無法進行，難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。
粗基準的選擇對于泵體來說是至關(guān)重要的，對于一般零件而言，應(yīng)以初加工的表面為粗基準，本零件正好符合要求，對于精基準而言，主要應(yīng)考慮到基準重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準與工藝基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，本題目我們以2-G3/8的孔為精基準，基本滿足要求。
（三）制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定成批生產(chǎn)的情況下，我們盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，我們還應(yīng)該考慮經(jīng)濟效益，以便使成本盡量下降。
工藝路線方案：
工序I、 粗銑85端面；
工序 II、 鉆2－孔；
工序 III、 粗銑，半精銑，精銑95端面；
工序 IV、 粗銑25端面；
工序 V、 粗車，半精車，精車內(nèi)圓；
工序VI、 粗銑32端面；
工序VII、 鉆孔，攻螺紋2－G3/8；
工序VIII、鉆孔，攻螺紋6－M6；
工序 IX、 去毛刺；
工序X 終檢。
考慮零件在同一個工序下需要完成不同精度的加工，為滿足機床精度在已調(diào)定的情況下，盡量提高生產(chǎn)效率的要求，現(xiàn)在將其中的一部分工序分解為多步工序，確定工藝路線如下：
工序I、 粗銑85端面；
工序II、 鉆2－孔；
工序III、 粗銑95端面；
工序IV、 半精銑95端面；
工序V、 精銑95端面；
工序VI、 粗銑25端面；
工序 VII、 粗車內(nèi)圓；
工序VIII、 半精車內(nèi)圓；
工序IX、 精車內(nèi)圓；
工序X、 粗銑32端面；
工序XI、 鉆孔，攻螺紋2－G3/8；
工序XII、 鉆孔，攻螺紋6－M6；
工序XIII、 配做2－孔；
工序XIV、 去毛刺；
工序XV、 終檢。
比較前后兩種方案，前一種工序較少，但是工序不集中，需要浪費一部分時間去調(diào)節(jié)機床加工條件；后一種方案相對于前一種方案來說工序較集中，對于中批量生產(chǎn)基本能滿足要求。故最終確定后一種改進方案。
（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“泵體”零件的材料為HT200，硬度HB170—241，生產(chǎn)類型為成批量生產(chǎn)，采用砂型鑄造，13級精度以下。（批量生產(chǎn)）
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別對個加工表面的機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸確定如下：
1．零件端面：
此面是粗基準，是最先加工的表面，由《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表6-92及公式（6-16）計算底面加工余量。
e=C
式中 e ——余量值；
——鑄件的最大尺寸；
A ——加工表面最大尺寸；
C ——系數(shù)
e=0.55×=2.5mm
滿足《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表6-93的要求。
2. 頂面.30—80面：
因為表面粗糙度要求高，根據(jù)零件圖中可以看出加工余量為 e=3mm
滿足《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表6-93的要求。
3、中間孔
毛坯為實心，不沖出孔，孔精度為IT7—IT8之間，根據(jù)《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》確定尺寸和余量。
鉆孔：φ20
擴孔：φ22 e=2mm
4、φ25 花鍵孔
以φ22孔為基準拉孔 e=3mm
5. 銑18mm槽
毛坯為實心，不沖出孔，根據(jù)《機械制造工藝手冊》查知e=18mm
6、M8螺紋孔
毛坯為實心，不沖出孔，根據(jù)《機械制造工藝手冊》查知M8底孔為6.7為零件滿足要求確定尺寸余量如下。
鉆M8底孔φ6.7；
攻絲M8； e= 1.3mm
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（五）.確定切削用量及基本工時
鉆孔2－G3/8
1. 加工條件
加工材料：HT200，HB170~240，鑄造
加工要求：2－G3/8=9.525，保證尺寸
機床：Z3035型 搖臂鉆床 刀具：高速鋼鉆頭
2. 計算切削用量
( 1 ) 鉆孔2-G3//8mm，其加工尺寸為
（2） 進給量f
根據(jù)《簡明機械加工工藝手冊》，取f＝0.25mm/r，
取鉆削速度
（3） 計算鉆床主軸轉(zhuǎn)速：
取
4）機床實際切削速度
5）切削工時
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》，取
其中——工件長度（mm）；
——切入長度（mm）；
——切出長度（mm）。
三、夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。
設(shè)計工序——鉆2-G3/8孔的卡具。本卡具將用于Z3035型搖臂鉆床。刀具為高速鋼直柄麻花鉆，對工件的兩個孔在同一種加工條件下完成鉆孔加工。
（一）問題的提出：
利用本夾具主要是用來鉆8.5孔。這兩個孔對工件有一定的位置尺寸要求，并且自身還有精度要求。因此，在本道工序加工時，不僅要考慮工件自身的定位卡緊問題，而且還要考慮如何在同種加工條件下完成對兩個同軸孔的加工。
（二） 卡具設(shè)計
（1）根據(jù)定位基準的選擇原則，采用圓孔面擋塊，面上的銷定位，螺母以及快換墊圈主要是用來作為夾緊裝置。
（2）切削力和卡緊力計算
本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。
修正系數(shù)查《機械加工工藝手冊》 KF== (=1.062
軸向力
扭矩
由于扭矩很小，計算時可忽略。
卡緊力為
則實際卡緊力為 F’=·· sin
=[(4.57×10-6)／86]×(2.8／0.22)×sin45。=8.2N
使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。
（三） 定位誤差分析
本工序采用兩側(cè)面夾緊，使用一面兩孔定位，工件始終靠近銷孔的面，而工件自重會始終靠近底面，當(dāng)然工件有一定的誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
T形槽寬為 S=14mm
T形槽所選用的螺栓為M12，長L=80mm
（四）夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞 動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。盡管采用機動夾緊能提高夾緊速度，提高勞動生產(chǎn)率，但是題目中要求設(shè)計的夾具使用手動夾緊，并且進行鉆削加工時的縱向力大，故此我就想到了使用一面兩孔定位機構(gòu)，這樣還可以使得制造夾具的制造工藝簡單省事。由于選擇的定位基準為零件的端面和精加工后的工藝孔，所以可以使用一面兩孔配合定位。
此外，由于本零件是中批生產(chǎn)，隨著加工零件個數(shù)的增加，夾具磨損也將增大，這將導(dǎo)致零件加工誤差的增大，廢品率升高，間接地增加了生產(chǎn)成本。為了解決這個問題，在設(shè)計時，采用銷孔的第二個孔為菱形孔機構(gòu)可以防止這個問題，延長了夾具的使用壽命。
參考文獻
文獻【1】《機械精度設(shè)計基礎(chǔ)》 科學(xué)出版社出版 孫玉芹、孟兆新主編
文獻【2】《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
文獻【3】《機械設(shè)計課程設(shè)計》 哈爾濱理工大學(xué) 潘承怡等編
文獻【4】《機床夾具設(shè)計手冊》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
文獻【5】《機械制造工藝設(shè)計手冊》 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 王紹俊主編
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