412 殼體的工藝與工裝的設計

412 殼體的工藝與工裝的設計,殼體,工藝,工裝,設計 揚 州 職 業(yè) 大 學畢業(yè)設計論文設計（論文）題目：殼體的工藝與工裝的設計系 別：機 械 工 程 系專 業(yè)：機電一體化技術班 級 03 機 電（3 ）班 姓 名：劉 雷 雷 學 號：0301020322 指導老師：吳 紅 完成時間：06 年 5 月 1目錄（一）產品介紹-------------------------------------------------------------------1（二）計算生產綱領-------------------------------------------------------------21，計算生產綱領決定生產類型2，生產綱領（三）零件的分析----------------------------------------------------------------31.零件的結構的分析2，零件的技術分析（四）確定毛坯--------------------------------------------------------------------41，毛坯的鑄造方式2，鑄件的尺寸3，鑄件的加工余量4，零件—毛坯綜合圖的繪制（五）工藝規(guī)程設計--------------------------------------------------------------5a) 定位基準的選擇Ⅰ粗基準的選擇Ⅱ精基準的選擇b) 制定工藝路線c) 擬訂定位方案和選擇定位元件Ⅰ定位方案Ⅱ 選擇定位元件d) 初步擬定加工工藝路線e) 修改后的工藝路線6，選擇加工設備7，填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡（六）機床夾具設計----------------------------------------------------------------61，加工中心用的夾具Ⅰ零件體工序的加工要求分析Ⅱ確定夾具的類型2，工作臺面與夾具體的設計Ⅰ定位裝方案Ⅱ加緊機構設計Ⅲ夾具精度分析與計算Ⅳ繪制夾具總圖Ⅴ總圖的繪制（七）設計所參考書籍-----------------------------------------------------------------72一一一 產品介紹世界上包括我國的中重型卡車用動力幾乎百分之百采用柴油機。輕型卡車中的５０％以上也是用柴油機。從上世紀九十年代開始，歐洲生產的轎車中已有３０％采用柴油機，目前已接近４０％。而對柴油機的性能和排放影響最大的部件是燃油噴射系統(tǒng)。燃油噴射系統(tǒng)俗稱油泵油嘴，是柴油機的心臟部件。由于其產品要密封幾百巴甚至更高壓力的燃油，同時又要精確控制其噴油量、噴油時刻，因此，其制造精度極高。隨著我國對汽車排放實施逐步嚴格的排放標準，對燃油噴射系統(tǒng)提出了更高的要求，噴射壓力已提高到１０００－１６００巴，控制要求還要細化到控制噴油規(guī)律，控制一次噴油過程中的多次噴射，因此，控制系統(tǒng)電子化是不可逆轉的趨勢。燃油噴射裝置的電控系統(tǒng)又是整個汽車電子控制的基礎和核心。因此，未來燃油噴射系統(tǒng)是一個集高精密加工技術、電子數(shù)控技術于一體的高新技術產品，行業(yè)也由勞動密集型、技術密集型向技術密集、資金密集的行業(yè)轉變，面對這一形勢，3我國燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)正在經歷著一場嚴峻的變化。產品發(fā)展動態(tài)；燃油噴射系統(tǒng)產品發(fā)展圍繞著執(zhí)行國家汽車排放標準推進。燃油噴射系統(tǒng)是車用柴油機改善排放、降低油耗、提高性能最有效、最關鍵的部件。近年來我國高速公路、高等級公路發(fā)展迅猛，因此中重型載重車的噸位、功率不斷提高，柴油機的排量增大。與此相應，多缸噴油泵中噴射壓力高，工作能力大，泵體剛性好的Ｐ型泵（包括Ｐ７、ＰＷ、ＰＮ、ＰＢ等）產量增加很快。２０００年時，全國Ｐ型泵產量才８．１８萬臺，２００１年即達１７．２６萬臺，翻了一番，２００２年達到４５．８萬臺，又翻了一番多，２００３年為４８萬臺，增幅大大趨緩。與此相對應的噴射壓力較低的Ａ、ＡＤ噴油泵，已從２００２年５３．５萬臺下降到２００３年的４１．７萬臺，下降了２２％。六十年代設計投產的用于輕型卡車和農用運輸車低噴射壓力泵Ｉ號泵，其產量已從鼎盛時１９９６年近５０萬臺跌至２００３年的３０萬臺，跌幅４０％。南京威孚金寧生產的ＶＥ分配泵從２０００年的１．１９萬臺，至２００１年的３．２５萬臺，２００２年的５．１２萬臺，至２００３年的７．７萬臺。三年內的產量增加５．５倍。當前，噴射壓力達１００Ｍｐａ、工作能力更大的Ｐ７１００噴油泵，是滿足歐Ⅱ排放4標準的重型卡車發(fā)動機的關鍵部件。在最近２－３年來，產量將快速增加。從近幾年產品發(fā)展速度來看，燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)中一個產品可以生產幾十年的歷史將結束，產品更新周期加快，這是燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。市場預測及行業(yè)展望；由于我國載重汽車的發(fā)展速度不會像轎車發(fā)展那么快，因此燃油噴射系統(tǒng)產品在今后幾年內其總量上也不會出現(xiàn)突破性發(fā)展，但每年仍將以１０％左右的速度在增加。有一點值得注意的是我國柴油轎車何時能有長足的發(fā)展。目前已有一些轎車生產企業(yè)和發(fā)動機生產廠家在規(guī)劃、研制轎車柴油機。一旦柴油轎車實現(xiàn)批量生產，則相應的燃油噴射系統(tǒng)產量會突發(fā)性增長。我們展望行業(yè)未來，可以預測：１．主導產品向行業(yè)大企業(yè)進一步集中由于汽車要求配套的燃油噴射系統(tǒng)產品向高噴射壓力、電子控制方向發(fā)展，燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)正向技術密集性產業(yè)發(fā)展，高精設備的投入和技術開發(fā)費用所占比重加大，這對投資少、技術力量不足的小企業(yè)是個嚴峻考驗。再加上汽車配套所必須的一整套嚴格的技術認證程序，都將促使燃油噴射系統(tǒng)主導產品向行業(yè)大企業(yè)集中。計劃經濟體制下無法解決的生產布點分散的局面將有可能徹底解決。而民營小企業(yè)會進一步占據(jù)那些技術含量略低的產品生產。5２．產品型式將由單一的多缸直列泵向單體泵、泵噴嘴和共軌系統(tǒng)發(fā)展新中國成立５０多年來，除了農用小缸徑單缸泵外，汽車用多缸柴油機一直采用多缸直列泵作為主導產品，幾乎沒有其他燃油噴射系統(tǒng)。唯一例外的是康明斯ＰＴ燃油噴射系統(tǒng)，每年也才３０００臺左右，用于引進的重型車用康明斯Ｎ、Ｋ系列柴油機。隨著汽車向大功率、低排放方向發(fā)展，中國第一汽車集團公司已經引進德國道依茲公司發(fā)動機，該機采用高置式單體泵燃油噴射系統(tǒng)，每年產量將逐步達到３－５萬臺。廣西玉林柴油機廠也正在開發(fā)研制采用電控單體泵燃油噴射系統(tǒng)的車用柴油機，準備達到歐Ⅲ排放標準。有的大汽車企業(yè)正在開發(fā)的大功率車用柴油機將采用箱體合成式單體泵，因此用于大中功率車用柴油機的單體泵將成為今后我國燃油噴射系統(tǒng)又一主導產品。同時，一汽無錫柴油機廠、上海柴油機廠等有名的發(fā)動機制造廠正在開發(fā)用電控共軌噴射系統(tǒng)的發(fā)動機，以滿足歐Ⅲ排放法規(guī)。因此，多缸柴油機采用單一的多缸直列泵的局面必將打破。４．我國燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)正面臨著國外大公司的激烈挑戰(zhàn)２００３年世界著名的燃油噴射系統(tǒng)生產廠商－－德國Ｂｏｓｃｈ公司與我國最大的燃油噴射系統(tǒng)生產企業(yè)－－無錫威孚集團公司正式簽約在無錫開發(fā)區(qū)建立規(guī)模巨大的生產燃油噴射系統(tǒng)產品的合資企業(yè)，總投資３．６億歐元（約6３６億人民幣） 。Ｂｏｓｃｈ公司控股，主導產品是噴油器總成、噴油嘴偶件和電控燃油噴射系統(tǒng)。由于該合資企業(yè)依托技術先進、開發(fā)力量雄厚的德國Ｂｏｓｃｈ公司，又有巨大規(guī)模的投資，企圖壟斷我國未來燃油噴射系統(tǒng)市場，我國燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)面臨極大挑戰(zhàn)，現(xiàn)有行業(yè)中的企業(yè)有可能陷入生死存亡的危險。日本電裝公司與上海伊維公司合資，已經成立了上海東維油泵油嘴公司，美國Ｄｅｌｐｈｉ公司準備在中國建立獨資或合資企業(yè)，這將使我國燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)雪上加霜。如果我們沒有自己的電控燃油噴射系統(tǒng)產品，不以自己的優(yōu)勢（例如較低的價格，較完善的售后服務系統(tǒng)）在國內市場上占有一席之地，那么在１０－１５年后現(xiàn)有的燃油噴射系統(tǒng)企業(yè)原有的產品已不能維持再生產，企業(yè)從萎縮至淘汰，這決不是危言聳聽。而燃油噴射系統(tǒng)行業(yè)又關系到汽車發(fā)動機乃至汽車行業(yè)，也關系到與發(fā)動機有關的軍用車輛、船舶、機車、工程機械行業(yè)，因此關系到我國國民經濟健康發(fā)展的一件大事。我們絕不能坐以待斃。 盡量選用柴油車也是交通運輸節(jié)油途徑之一。柴油機與汽油機相比，具有功率大、燃油熱效率高、使用壽命長、起動性能好、一氧化碳和碳氫化合物排放低，油耗低等一系列優(yōu)點，因而在工業(yè)發(fā)達國家柴油機汽車發(fā)展很快，在世界范圍內出現(xiàn)了汽車柴油化的趨勢。 7中國柴油車生產比例 1998 年為 26%，但 2003 年降到 24.3%。2003 年生產的汽車中，99.98%的重型載重汽車，91.84%的中型載貨汽車，87.95%的輕型載貨汽車，85.01%的大型客車和 86.82%的中型客車采用了柴油發(fā)動機。但只有 14.8%的輕型客車采用柴油發(fā)動機，微型客車全部為汽油車，生產柴油轎車只占轎車生產量的 0.31%(6921 輛)。汽車柴油化應該成為中國汽車工業(yè)的一個發(fā)展方向。由此可見柴油機將會在未來的汽車工業(yè)中將擔任著重要的角色，而柴油機的心臟即是油泵所以說油泵將會有很大的需求量，殼體是油泵調速器的工作場所（油泵的調速器主要安裝于殼體內） 。其工藝工裝設計的是否合理將會直接關系到油泵能否正常的工作從而影響油泵的性能指標。第二章 綱領的計算（一） 計算程設計生產綱領決定生產類型如附圖所示的 PW2000 導例油泵的殼體，(無錫咸孚股份有限公司,一個國有企業(yè))則該產品年產量為 8000 臺,(1 件/臺)殼體,設備品率為 17%機械加工廢品率為 0.5%,現(xiàn)制定該零件的機械加工工藝流程.技術要求；（1） 壓鑄件應解除內應力（2） 未說明鑄造同角為 R2-R38（3） 鑄件表面不得有粘砂,多內,裂紋等缺陷（4） 鑄件不允許有眼存在,導用壓鑄件（精密鑄造）（5） 未注明倒角為 0.5ⅹ45 0（6） 去元刺，銳邊倒鈍（7） 壓鑄件材料為 CD-ALSI8CU3生產綱領 NN=Qn(1+a%+b%)=8000ⅹ(1+17%+0.5%)=9400(件/年)油泵殼體的年產量為 9400 件/年現(xiàn)通過計算，該零件的質量為 4kg, 生產綱領對工廠的生產過程和生產組織有著決定性的作用，包括覺得各工作點的專業(yè)化程度，加工方法，加工工藝設備和工裝等。同一種產品，生產綱領不同也會有完全不同的生產過程和專業(yè)化程度，即有著完全不同的生產組織類型。根據(jù)生產專業(yè)化程度的不同，生產組織類型可分為單件生產，成批生產，和大量生產三種，其中成批生產可分為大批生產，中批生產和小批生產，下表 1-3是各種生產組織管理類型的劃分，從工藝特點上看單件生產與小批生產相近，大批生產和大量生產相近，因此在生產中一般按單件小批，中批，大批大量生產來劃分生產類型，這三種類型有著各自的工藝特點。9表 1-1生產類型 零件年生產類型（件/年）重型機械 中型機械 輕型機械單件生產 ≦5 ≦20 ≦100小批生產 ＞5～100 ＞20～200 ＞100～500中批生產 ＞100～300 ＞200～500 ＞500～5000大批生產 ＞300～1000 ＞500～5000 ＞5000～30000大量生產 ＞1000 ＞5000 ＞50000所以綜上所說，根據(jù)生產類型和生產綱領的關系，可以確定該產品的生產類型為大批量生產。關鍵字；材料 CD-ALSI8CU3 N=9400(件/年) 生產類型；大批量生產第三章 零件的分析1，零件的結構分析PW2000 系列油泵殼體是柴油機心臟（油泵）調速器箱的一個重要零件。油泵調速器的零部件安裝于殼體內，安裝平面和定位孔結構簡圖所示；10主要通過調速器箱控制動元件的快慢運動。2,l 零件的技術分析；由殼體零件圖可知，材料為 CD-ALSI8CU3.（鋁合金材質）該材料具有較高的韌性，耐（熱和磨）及減振性適用于高溫環(huán)境，易振動場合的耐磨零件。該零件上主要加工為 A 面， B 面,另一端大平面，￠68的孔A 面平面度為 0.1mm 直接影響殼體與泵體的接觸精度與密封。B 面平面度為 0.04mm，垂直度 0.1mm B 面平面度為 0.04mm，垂直度0. 1mm 相對 A 面，水平度 0.2mm，要求更嚴格，主要與其他驅動元件的精1.確配合，以達到油泵的運動精度。第四章 毛坯的確定合金的鑄造性能所涉及的主要是鑄件的質量問題，鑄件結構設計時，必須充分考慮適應合金的鑄造性能。否孔，縮松，裂紋，冷隔，澆不足氣孔等多種鑄造缺陷，造成鑄件很高的廢品率。我們選用壓鑄的方式即將液態(tài)或半液態(tài)金屬快速壓入金屬鑄行中，并在壓力的11作用下凝固。其種鑄造方式產品 質量最好，生產效率也高，能取得良好的經濟效益，根據(jù)零件材料 DGTALSi8Cu3 鋁合金材料，N=9400 件/ 臺，G=4 ×8㎏；可知其生產 型為大批量生產。由于鋁合金的昂貴普通鑄造既浪費嚴重，更達不到零件結構要求，也不便于加工，因此我們選用壓鑄，為了消除壓鑄后的殘余應力，在壓鑄完成后的將鑄件低溫加熱過程中使合金產生強化，以消除應力即人工時效。關鍵字； 毛坯加工方式為壓鑄。鑄件的尺寸公差；鑄件的尺寸公差分為 16 級，由于生產的客觀要求我們選取 0.05mm鑄件的加工余量；對于成批大量生產的鑄件加工余量，由工藝人員手冊查得，選取 GA 級， （鉛合金壓鑄） 。各表面的總余量見表 2—12，由工藝人員手冊可得加工表面總余量加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)據(jù)A 面 82 G 3.5Z 面 82 H 4B 面 145 G 4X 面 80 H 4.5Y 面 76 G 4主要毛坯尺寸及公差/mm主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差 CTA 面輪廓尺寸 82 4+3.5 89.5 3.6Z 面輪廓尺寸 82 4+3.5 89.5 4B 面輪廓尺寸 145 4 148 22122，件毛坯綜合圖的繪制由于毛坯尺寸與成品零件的尺寸在大體上是一致的,圖在這里就省略了,詳見(資料袋:零件毛坯圖一張,A0 圖紙).毛坯的尺寸可由前零件的尺寸和加工余量而確定.第五章 工藝規(guī)程設計(1) 定位基準的選擇① 精基準的選擇油泵調速器殼體的大平面 A 和平面 B 以及 Φ68 的孔 ,他們既是裝配的基準又是設計的基準,用他們作為精基準.能使機械加工遵循基準重的原則,能實現(xiàn)’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,這樣使工藝路線遵循了” 基準統(tǒng)一 ”的原則,操作也比較方便 .② 粗基準的選擇考慮到以下的幾個要求,選擇 Φ68 的零件的內孔作為粗基準要求如下:能保證各個加工面均有加工余量的前提下,使重要孔的加工余量均勻.能保證定位準確,夾緊可靠.制定加工的工藝路線根據(jù)各表面的加工要求和各種加工方法能達到的最經濟的精度,確定各表面的加工方法如下:A 面的精度要求比較高,普通的銑是不能夠滿足的, 得須有精銑,即先粗銑,然后再精銑,這樣才能達到 A 面的精度要求,而 Z 面的精度要求不是很高,普通單銑可以達到要求,所以單銑就可以了.X 面和 Y 面也同樣如此,只需要單銑就能達到尺寸的13要求,同樣鉆,擴,絞錘,也為單遍就可以了,不用分粗精.利用集中的原則,即在一次的裝夾的情況下,完成大多數(shù)表面和孔的加工.以保證精度要求,多次裝夾不僅的麻煩,費時,費力而且容易造成裝夾誤差集中的原則則可以避免產生裝夾誤差.又根據(jù)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則將工藝的加工路線初步擬定如下:14設計類別 主要內容 結果工藝規(guī)程的設計工序號 工序內容 車間10 毛坯入庫檢驗 質量20 毛坯合格入庫 毛坯30 粗精銑大平面 A 平面 油泵40 粗精鏜內孔 Ф68 油泵50 壓 6.1 扁孔 油泵60 加工頂面 B 及兩側面 油泵70 壓襯套 油泵80 加工正面及兩側面 油泵90 壓襯套 油泵100 加工正面孔及兩側面 x 面 y 面 油泵110 綜合去毛刺 車間120 零件的清洗 油泵130 成品綜合入庫 油泵15上述加工工藝路線的方案遵循了工藝路線,擬定的一般原則性某些工序還存在些問題,編制的不夠合理,還得進一步思考,討論和修改.如:粗銑大平面 A,由于沒有一個確定的定位基準,給銑削加工帶來了很大的麻煩,所以在這里用銑削的方式加工大平面 A 顯得不合理 ,我們采用 CNC 控制系統(tǒng)找正內孔,然后車大平面 A ,這樣不僅可以達到加工大平面 A 的目的,而且省略了許多麻煩.工序 40 的工藝路線制定也存在問題,粗精樘內孔為確保其孔的精度在加工之前去毛刺.工序 50 壓 6.1 扁孔,由于考慮到一般采通用的機床為主,輔以專用機床,其生產方式為以通用機床和專用夾具為主,輔一少量專用機床的流水生產線.粗精車大平面 A 考慮到生產類型是大批量生產和產品的精度要求 ,我們選用數(shù)據(jù)車床,即 CK3220 外加專用的夾具,可轉位刀具為主 ,精度檢測儀選用游標卡尺.粗精鏜內孔 Ф68同樣是因為生產的批量是大批量生產以及產品的精度要求,我們還得依靠CK3220 外加夾具來完成,精度檢測儀選用內徑百分表 .氣密性實驗裝置采用氣密試驗檢測機(專用),這里就不作過多的介紹.壓 6.1 扁孔采用油壓機 Y41—25KN(專用機床)加工頂面 B 以及兩側面,由于加工面比較多,而且不是在同一平面內,這樣如果采用普通的機床會很麻煩,而且容易造成誤差而造成產品的廢品率增多,在這里我們16從經濟的角度出發(fā)選用臥式加工中心五軸聯(lián)動 JE30S 專用夾具,其優(yōu)點是在一次的裝夾下可以完成多界面的銑,削加工,很方便且精度也得到保證.壓襯套采用氣壓機,其機床也是專用機床,在這里也不作過多的敘述.加工正面反面兩側面同樣,此道工序加工的面比較多,而且被加工面也不在同一平面,其精度要求也比較高這樣操作會比較麻煩,而且多次裝夾易產生誤差,從經濟的角度出發(fā)，選用臥式加工中心來完成這道工序比較方便,我們仍采用 80 工序一樣的加工設備,即臥式加工中心五軸聯(lián)動 JE30S,外加專用夾具..鉆 ?2 的孔由于孔比較多，用普通的機床對其進行加工比較復雜，而且孔的精度要求也‘比較高，在這里我們從經濟的角度出發(fā)我們選擇加工中心對其進行加工，即FZ12W(046-22).Mm/鏜孔 Φ68 余量和加工尺寸￠68余量 精度等級 工序尺寸及公差粗鏜 2.75 H10 ￠67.5+0.120精鏜 0.25 H7 ￠68+0.03017氣密性檢驗：采用專一的氣密檢測裝置， （在這里就不做過多的介紹）修改后的工藝路線見下表表二 修改后的工藝路線18。設計類別 主要內容 結果工藝規(guī)程設計工序號 工序內容 設備10 毛坯入庫檢驗20 毛坯合格入庫30 粗精車大平面 CK322040 去毛刺50 粗精鏜內孔 Φ68 CK322060 氣密試驗 BST（E29-36）70 壓 6.1 扁孔 Y41-25KN80 加工頂面及兩側 JE30S90 壓襯套 JE30S100 加工正面及兩側面 x 面 y 面110 鉆 Φ2 孔左側面 JE30S120 鉆 Φ2 孔右側面 FZ12W(046-22)130 綜合去毛刺 Z512B135 零件清洗 800Ⅱ(792-167)135j 成品檢驗140 成品入庫193 選擇加工設備和檢測工具；綜上所述所用的加工設備和檢測裝置主要為；遠州臥式加工中心 JE30S ，自動數(shù)據(jù)庫車床 CK3220 游標卡尺 ，鉗工臺，內徑百分表 ，氣密性檢測裝置BST(E26-36) ，銼刀。4 填寫機械機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡。 工藝文件祥見袋內（附表）第六章 夾具的設計在金屬切削機床上進行加工時，為了保證工件加工表面的尺寸，幾何形狀和相互位置的精度等要求，在加工方法確定之后，需要解決的問題之一是使工件相對于刀具和機床占有正確的加工位置（即工件的定位）并把工件壓緊夾牢，以保證這個確定了的位置在加工過程中穩(wěn)定不變（即工件的夾緊）著就是工件在上的正確安裝。在現(xiàn)代自動化生產中，數(shù)控機床的應用已愈來愈廣泛。數(shù)控機床加工時，刀具或工作臺的運動是由程序控制，按一定坐標位置進行的。數(shù)控機床夾具設計時應注意以下幾點：1．數(shù)控機床夾具上應設置原點(對刀點)。2．數(shù)控機床夾具無需設置刀具導向裝置。這是因為數(shù)控機床加工時，機床、夾具、刀具和工件始終保持嚴格的坐標關系，刀具與工件間無需導向元件來確定位置。203．數(shù)控機床上常需在幾個方向上對工件進行加工，因此數(shù)控機床夾具應是敞開式的。4．數(shù)控機床上應盡量選用可調夾具、拼裝夾具和組合夾具。因為數(shù)控機床上加工的工件，常是單件小批生產，必須采用柔性好、準備時間短的夾具。5．數(shù)控機床夾具的夾緊應牢固可靠、操作方便。夾緊元件的位置應固定不變，6．防止在自動加工過程中，元件與刀具相碰。 數(shù)控夾具是指夾具按數(shù)控程序使工件進行定位和夾緊功能的夾具。工件一般采用一面兩孔定位，夾具上兩個定位銷距離的調節(jié)。以及定位銷插入和退出定位孔的動作，均可按程序實現(xiàn)自動調節(jié)。調節(jié)距離的方式有按直角坐標平移方式、按極坐標回轉方式和復合式三種。該零件加工工序多，精度要求較高，但形狀較為復雜。在加工中心上若用夾具加工，工件可采用一面兩孔的定位方案，先將工件的底平面及其上兩孔進行粗、精加工，再在加工中心上完成其他表面的加工。機床夾具的分類：機床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型：1）通用夾具通用夾具具有一定的通用性。2）專用夾具專用夾具是針對某一種工件的某一個工序而專門設計的。3）通用可調整夾具和成組夾具通用可調整夾具和成組夾具的特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應不同零件的加工。214）組合夾具組合夾具是由一套完全標準化的元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝而成的夾具。5）隨行夾具隨行夾是一種在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。機床夾具的功用1）保證加工質量機床夾具的首要任務是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。2）提高生產率，降低成本使用夾具后可減少劃線、找正等輔助時間，且易于實現(xiàn)多件、多工位加工。3）擴大機床工藝范圍在機床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴大機床工藝范圍。4）減輕工人勞動強度，保證生產安全。1，設計的準備：為了提高勞動生產率，保證質量，精度，需要設計專用夾具。2，總體設計工件在夾具上的定位：1.工件定位的方式（1）直接找正定位——生產率低，精度→工人技術——單件小批或位置要求高定位基準——所找正的表面（2）劃線找正定位——精度低——單件小批，復雜件，毛坯精度低定位基準——所劃的線（3）夾具定位——生產率高，定位精度高，成批及大量生產2．工件的定位原理（1）六點定則——用空間合理布置的六個支承點限制工件的六個自由度誤解：①工件被夾緊，就定位了——并沒有保證一批工件的一致位置。②工件定位后，反方向可移動——定位面與定位點應保持接觸22（2）限制工件自由度與加工要求的關系①完全定位——六個自由度全部限制②不完全定位——限制的自由度＜6③欠定位——該限的自由度沒有限——絕不允許④過定位——重復限制一自由度——一般不允許正確處理：危害——定位不穩(wěn)，安裝困難，工件或夾具變形措施——去除過定位，修改結構特殊——可用過定位—提高定位穩(wěn)定性和結構剛度，簡化夾具前提——提高工件定位面、夾具定位面的相互位置精度★注意：理論上要限制的自由度——按加工要求確定——不欠定位實際上所限制的自由度——多于理論要求的——不過定位為承受切削力、簡化夾具結構3，定位元件——基本要求： ①足夠的精度②足夠的硬度和耐磨性③足夠的強度和剛度④工藝性好4，常用定位方法與定位元件：（一）工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。夾具上常用的支承元件有以下幾種：1)主要支承——限制自由度①固定支承——支承釘——球頭——毛坯面齒紋——側面平頭——已加工面支承板——光——側面、頂面斜槽——底面非標支承板——如圓環(huán)②可調支承—— 一批工件調一次——限制自由度 ③自位支承（浮動支承）——只定 1 點 2）輔助支承—— 一個工件調一次——不限制自由度——提高剛度（2）孔定位1）圓柱銷（定位銷）——短銷——定 2 點長銷——定 4 點232）圓柱心軸——間隙配合心軸——定心精度低——和端面聯(lián)合定位 過盈配合心軸——定心準確、裝卸不便——精加工花鍵心軸——花鍵孔定位3）圓錐銷——定 3 點 4）圓錐心軸（小錐度心軸）——定 5 點 （3）外圓定位1）V 形塊——-短——定 2 點 基準是檢驗心軸的中心長——定 4 點 ①對中性好活動——定 1 點 ②非整圓表面定位2）定位套——定心精度低，已加工面定位 3）半圓套——大軸件、不便軸向裝夾的零件 4）圓錐套——反頂尖 （4）組合表面定位（一面兩孔）——支承板—— 、 、x?yz?菱短圓柱銷—— 、短削邊銷—— z?安裝——削邊方向垂直于兩銷連線本專用夾具設計中的定位方式為具以大平面 A 和內孔 Φ68，Φ6.6 定位，“一面兩銷”法，限制六個自由度定位元件為定位銷。5，定位誤差的計算：定位誤差：是由于工件在夾具上定位不準確所引起的加工誤差，在采用調整法加工時，工件的定位誤差實質上就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。（一）用幾何方法計算定位誤差采用幾何方法計算定位誤差通常要畫出工件的定位簡圖，并在圖中夸張地畫出工件變動的極限位置，然后運用三角幾何知識，求出工序基準在工序尺寸方向上的最大變動量，即為定位誤差。24（二）用微分方法計算定位誤差:≤ 222 GZATD??????T1.夾具的定位誤差分析①工件在夾具上定位不一致——定位誤差△ D。②刀具與對刀導向元件的位置不準確——對刀誤差△ T。③夾具在機床安裝不準確——安裝誤差△ T。④定位元件、對刀導向元件及安裝基面三者位置不準確——制造誤差△ Z⑤ 加工方法誤差△ G△ D ≤ T312.定位誤差分析（1）產生定位誤差的原因1）基準不重合誤差? B——工序基準與定位基準不重合，工序基準相對于定位基準在加工尺寸方向上的最大變動范圍，△ B2）基準位移誤差? Y——定位副制造誤差，定位基準相對于刀具在加工尺寸方向上的最大變動范圍，△ Y（2）定位誤差的計算方法（合成法） ① △ Y≠0、△ B=0 時，則△ D=△ Y② △ B≠0、△ Y=0 時，則△ D=△ B③ △ Y≠0、△ B≠0 時，判斷相關性：25若工序基準不在定位基面上，△ B與△ Y不相關，則 BYD???④ 若工序基準在定位基面上，△ B與△ Y相關，判斷方向性：⑤ 若工序基準和定位接觸點在定位基準的異側，方向相同， BYD???若工序基準和定位接觸點在定位基準的同側，方向相反， BYD?(3)各種定位方法的基準位移誤差① 平面定位 一般△ Y=0② 孔銷定位 單方向位移， 20dDY????任意方向位移，△ Y = X max = min0axd?③ V 形塊定位 水平方向，△ Y =0垂直方向，△ Y = 2sin??d3.減少夾具及定位誤差的措施(1)提高夾具的精度——提高定位元件、對刀元件及配合表面與機床連接表面的制造精度，提高精度、安裝精度調整夾具，刀具與夾具位置，提高對刀精度(2)減少定位誤差——基準重合，誤差小的定位方式（如定心夾緊裝置等） 提高定位面與定位件加工精度，減少間隙，減少基準位移誤差 (3)減少夾具的磨損——提高夾具易磨件耐磨性?？蓳Q裝置，及時更換。①主要介紹工件孔與定位心軸（或銷）采用間隙配合的定位誤差計算26△ 定 =△ 不 +△ 基 a.心軸（或定位銷）垂直放置，按最大孔和最銷軸求得孔中心線位置的變動量為：△ 基= δ D+δ d+△ min=△ max (最大間隙）b.心軸（或定位銷）水平放置，孔中心線的最大變動量（在鉛垂方向上）即為△ 定△ 基 =OO'=1/2(δ D+δ d+△ min)=△ max/2或△ 基 =(Dmax/2)-(dmin/2)=△ max/2②工件孔與定位心軸(銷)過盈配合時(垂直或水平放置)時的定位誤差此時，由于工件孔與心軸(銷)為過盈配合，所以△ 基 =0。對 H1尺寸:工序基準與定位基準重合,均為中心 O ,所以△ 不 =0對 H2 尺寸:△ 不 =δ d/2⑷工件與"一面兩孔"定位時的定位誤差 ①“1”孔中心線在 X，Y 方向的最大位移為：△ 定（1x) =△ 定(1y) =δ D1+δ d1+△ 1min=△ 1max（孔與銷的最大間隙）②“2”孔中心線在 X,Y 方向的最大位移分別為:△ 定(2x) =△ 定(1x) +2δ Ld(兩孔中心距公差)△ 定(2y) =δ D2+δ d2+△ 2min=△ 2max③兩孔中心連線對兩銷中心連線的最大轉角誤差:△ 定(α) =2α=2tan -1[(△ 1max+△ 2max)/2L] (其中 L 為兩孔中心距)27第三節(jié) 工件在夾具中的夾緊一、1.夾緊裝置的組成和基本要求（1）夾緊裝置的組成 1）力源裝置——產生夾緊原始作用力2）中間傳動機構——①改變作用力的方向②改變作用力的大小③起自鎖作用3）夾緊元件——最終執(zhí)行元件（2）對夾緊裝置的基本要求 ①不得破壞定位②力適當，不移動、不振動，不損傷、不變形③操作方便，迅速省力④結構簡單，工藝性好，標準件，自鎖性二、夾緊力的確定夾緊力包括大小、方向和作用點三個要素，它們的確定是夾緊機構設計中首先要解決的問題。（一）夾緊力方向的選擇夾緊力方向的選擇一般應遵循以下原則：1）夾緊力的作用方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位。2）夾緊力的作用方向應盡量與工件剛度最大的方向相一致，以減小工件變形。3）夾緊力的作用方向應盡可能與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力。（二）夾緊力作用點的選擇一般注意以下幾點：1）夾緊力作用點應正對支承元件或位于支承元件所形成的支承面內，以保證工件已獲得的定位不變。 2）夾緊力作用點應處在工件剛性較好的部位，以減小工件的夾緊變形。3）夾緊力作用點應盡可能靠近被加工表面，以便減小切削力對工件造成的翻轉力矩。（1）夾緊力作用點、方向的確定①應指向主要定位面②夾緊力應落在定位支承范圍內③夾緊力應盡量靠近加工面④夾緊力應作用在剛性好的部位上⑤夾緊力最好與切削力、重力方向一致（三）夾緊力大小的估算夾緊力不足，會使工件在切削過程中產生位移并引起振動；夾緊力過大又會造成工件或夾具不夾緊力大小的估算受切削力、重力、離心力和慣性力等的作用——力（矩）平衡建立力學模型，求出切削力，在最不利的瞬時，求夾緊力大小。為了保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)28FJ = K F′ 一般 K =1.5～3，粗加工取大值，精加工取小值。楔塊夾緊裝置是最基本的夾緊裝置形式之一,其他夾緊裝置均是它的變形。它主要用于增大夾緊力或改變夾緊力方向。⑴楔塊夾緊裝置特點:①自鎖性(自鎖條件 α≤ψ 1+ψ 2)②斜楔能改變夾緊作用力方向③斜楔具有擴力作用,i p=θ/p=1/[tanψ 2+tan(α+ψ 1)]④夾緊行程?、菪实?因為斜楔與夾具體及工件間是滑動摩擦,所以夾緊效率低)所以適用范圍:多用與機動夾緊裝置中⑵夾緊力計算:θ=p/[tanψ 2+tan(α+ψ 1)] 其中 p 為原始力,α 為楔塊升角,常數(shù) 6度--10 度ψ 1:工件與楔塊的摩擦角 ψ 2:夾具體與楔塊的摩擦角⑶自鎖條件:原始力 P 撤除后,楔塊在摩擦力作用下仍然不會松開工件的現(xiàn)象稱為自鎖.α≤ψ 1+ψ 2 ,一般 α 取 10--15 度或更?、葌髁ο禂?shù):夾緊力與原始力之比稱為傳力系數(shù).用 ip表示ip=θ/p=1/[tanψ 2+tan(α+ψ 1)]⑸楔塊尺寸與材料:升角 α 確定后,其工作長度應滿足夾緊要求,其厚度保證熱處理不變形,小頭厚應為 75mm.材料一般用 20 鋼或 20Cr,滲碳厚為 0.8--1.2mm.HRC:56--62.Ra 為 1.6μm.? 螺旋夾緊裝置 29螺旋夾緊裝置是從楔塊夾緊裝置轉化而來的,相當于吧楔塊繞在圓柱體上,轉動螺旋時即可夾緊工作.⑴螺旋夾緊裝置特點:①結構簡單,制造容易,夾緊可靠②擴力比 ip大 ,夾緊行程 S 不受限制③夾緊動作慢,效率低應用場合:手動夾緊裝置常采用.⑵螺桿夾緊力計算:θ=PL/r 中 tan(α+ψ 1)+r1tanψ 2其中:P 是原始力,L 是原始力作用點到螺桿中心距離,r 中 是螺旋中經的一半,α 是螺旋升角,ψ 1螺母于螺桿的摩擦角,r 1摩擦力矩計算半徑,ψ 2工件與螺桿頭部(或壓塊)間的摩擦角⑶自鎖性能:因為楔塊的自鎖條件為 α≤11.5°-17°,而螺旋夾緊裝的螺旋升角(α≤2°-4°)很小,所以自鎖性很好.⑷傳力系數(shù):ip=θ/p=PL/r 中 tan(α+ψ 1)+r1tanψ 2＞＞楔塊的 ip⑸多位或多件夾緊:為了減小夾壓的輔助時間和提高生產率,可采用多位或多件夾緊裝置.⑹壓塊的材料一般位 45 鋼,HRC:43--48螺桿的材料一般位 45 鋼,HRC:33--38? 偏心夾緊裝置 偏心夾緊裝置也是由楔塊夾緊裝的一種變形.⑴圓偏心夾緊力:θ=PL/ρtan(α+ψ 1)+tanψ 230其中 L 為手柄長度,ρ 支承軸中心(回轉中心)到夾緊點距離ψ 1,ψ 2分別為偏心輪與支承軸及偏心輪與工件間的摩擦角.⑵傳力系數(shù) ip:ip=L/ρtan(α+ψ 1)+tanψ 2,遠小于螺旋夾緊的 ip⑶特點及應用場合:偏心夾緊與螺旋夾緊相比,夾緊行程小,夾緊力小,自鎖能力差,但夾緊迅速,結構緊湊,所以常用與切削力不大,振動較小的的場合,常與其他夾緊元件聯(lián)合使用.三、常用夾緊機構（一） 斜楔夾緊機構 斜楔夾緊具有結構簡單，增力比大，自鎖性能好等特點，因此獲得廣泛應用。 （二） 螺旋夾緊機構 螺旋夾緊機構結構簡單，易于操作，增力比大，自鎖性能好，是手動夾緊中應用最廣泛的一種夾緊機構。（三）偏心夾緊機構偏心夾緊的優(yōu)點是結構簡單，操作方便，動作迅速，缺點是自鎖性能較差，增力比較小。一般常用于切削平穩(wěn)且切削力不大的場合?？色@得的夾緊力為 （四）鉸鏈夾緊機構鉸鏈夾緊機構的優(yōu)點是動作迅速，增力比大，并易于改變力的作用方向；缺點是自鎖性能差。多用于機動夾緊機構中。（五）定心夾緊機構定心夾緊機構是一種同時實現(xiàn)對工件定心定位和夾緊的夾緊機構，即在夾緊過程中，能使工件相對于某一軸線或某一對稱面保持對稱性。定心夾緊機構按其工作原理可分為兩大類：1.以等速移動原理工作的定心夾緊機構2.以均勻彈性變形原理工作的定心夾緊機構（六）聯(lián)動夾緊機構夾緊力作用在兩個相互垂直的方向上，稱為雙向聯(lián)動夾緊；兩夾緊點的夾緊力方向相同，稱為平行聯(lián)動夾緊。 四、夾緊機構的動力裝置（一）氣動夾緊裝置氣動夾緊裝置的工作介質是壓縮空氣，其工作壓力通常為 0.4~0.6MPa。 31（二）液壓夾緊裝置液壓夾緊裝置利用壓力油為夾緊動力。（三）氣、液增壓夾緊裝置 氣、液增壓夾緊裝置以壓縮空氣為動力源，通過壓力油來傳力和增力。6， 工件在夾具中的夾緊：（一）對夾緊裝置的要求（二）夾緊力的確定夾緊力包括大小、方向和作用點三個要素，它們的確定是夾緊機構設計中首先要解決的問題。（三）夾緊力方向的選擇：夾緊力方向的選擇一般應遵循以下原則：1）夾緊力的作用方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位。2）夾緊力的作用方向應盡量與工件剛度最大的方向相一致，以減小工件變形。3）夾緊力的作用方向應盡可能與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力。（四）夾緊力作用點的選擇一般注意以下幾點：1）夾緊力作用點應正對支承元件或位于支承元件所形成的支承面內，以保證工件獲的的定位 2）夾緊力作用點應處在工件剛性較好的部位，以減小工件的夾緊變形。323）夾緊力作用點應盡可能靠近被加工表面，以便減小切削力對工件造成的翻轉力矩。。 （五）夾緊力大小的估算夾緊力不足，會使工件在切削過程中產生位移并引起振動；夾緊力過大又會造成工件或夾具不應有的變形或表面損傷。7，常用夾緊機構（一） 斜楔夾緊機構 斜楔夾緊具有結構簡單，增力比大，自鎖性能好等特點，因此獲得廣泛應用。 （二） 螺旋夾緊機構 螺旋夾緊機構結構簡單，易于操作，增力比大，自鎖性能好，是手動夾緊中應用最廣泛的一種夾緊機構。（三）偏心夾緊機構偏心夾緊的優(yōu)點是結構簡單，操作方便，動作迅速，缺點是自鎖性能較差，增力比較小。一般常用于切削平穩(wěn)且切削力不大的場合。可獲得的夾緊力為 （四）鉸鏈夾緊機構鉸鏈夾緊機構的優(yōu)點是動作迅速，增力比大，并易于改變力的作用方向；缺點是自鎖性能差。多用于機動夾緊機構中。（四）定心夾緊機構定心夾緊機構是一種同時實現(xiàn)對工件定心定位和夾緊的夾緊機構，即在夾緊過程中，能使工件相對于某一軸線或某一對稱面保持對稱性。定心夾緊機構按其工作原理可分為兩大類：1.以等速移動原理工作的定心夾緊機構2.以均勻彈性變形原理工作的定心夾緊機構（六）聯(lián)動夾緊機構夾緊力作用在兩個相互垂直的方向上，稱為雙向聯(lián)動夾緊；兩夾緊點的夾緊力方向相同，稱為平行聯(lián)動夾緊。8，夾緊機構的動力裝置（一）氣動夾緊裝置氣動夾緊裝置的工作介質是壓縮空氣，其工作壓力通常為 0.4~0.6MPa。 （二）液壓夾緊裝置33液壓夾緊裝置利用壓力油為夾緊動力。（三）氣、液增壓夾緊裝置 氣、液增壓夾緊裝置以壓縮空氣為動力源，通過壓力油來傳力和增力。9，專用夾具設計的一般步驟（一）研究原始資料，明確設計要求（二）擬定夾具結構方案，繪制夾具結構草圖（三）繪制夾具總圖，標注有關尺寸及技術要求（四）繪制零件圖10，夾具設計中的幾個重要問題（一）夾具設計的經濟性分析（二）成組設計思想設計（三）夾具總圖上尺寸及技術條件的標注夾具總圖上標注尺寸及技術要求的目的主要是為了便于拆零件圖，便于夾具裝配和檢驗。為此應有選擇地標注尺寸及技術要求。（四）夾具結構工藝性分析在分析夾具結構工藝性時，應重點考慮以下問題：1）夾具零件的結構工藝性2）夾具最終精度保證方法 3）夾具的測量與檢驗（五）夾具的精度分析夾具的主要功能是用來保證零件加工的位置精度。使用夾具加工時，影響被加工零件位置精度的誤差因素主要有三個方面：1）定位誤差2）夾具制造與裝夾誤差3）加工過程誤差依照上敘述的夾具設計的基本要求和基本方法進行此次設計中所需用的夾具進行設計；1，加工中心用家具設計（鉆銑擴鉸攻螺紋）（一）零件體工序的加工要求分析；①銑端面 B②鉆攻 4-M6-6H 深 12 的螺紋③鉆攻 2-M8ⅹ1f 螺紋本工序前已加工的表面如下；（相關）①大平面（粗精車后）及對面；②Φ606 的孔及大內孔 Φ68（粗精鏜后）34（二）確定夾具的類型；綜合考慮此次設計的定位和夾緊，夾具類型采用通用式。（三）擬訂定位方案和選擇定位元件；①定位方案；根據(jù)零件的結構特點其定位方案如下；以大平面 A 和內孔Φ68，Φ6.6 定位， “一面兩銷”法，限制六個自由度，故取之②選擇定位元件Ⅰ選擇帶臺階面的定位銷作為以 Φ68 的定位元件，如下圖所示；Ⅱ選擇不帶臺階面的菱形銷作為定位元件35Ⅲ選擇夾具體工作臺為 A 面的定位面；總合簡圖；（四）確定夾緊方案：參考夾具設計手冊采用壓板及 M24 的螺桿在側面 Z 上夾緊工作； （如圖）36由于成批大量的生產類型，考慮裝夾的方便，增加結構于下；一頭螺桿；總圖；尺寸由殼體零件37的具體尺寸而定2，工作臺面與夾具體的設計；（一）定位方案；槽寬 18-00.02 由加工中心工作臺面而定，（如下）；38（二）夾緊機構設計；由上圖可知 H=100mm則可設夾緊機構的初圖取 200=H×2關鍵字:H=100mm D=100mm①定位鍵；由上可知設計定位塊的尺寸，如下圖所示（根據(jù)工作臺梯形槽所設計）：如圖：39由于梯形尺寸 18.2T14 等級，自由公差，則在設計定位鍵時外定位尺寸設計為 18-00.027， 略 A 點，其余尺寸主要是設計裝夾定位鍵所用。②夾緊槽塊根據(jù)上敘梯形槽尺寸，30 得 28 的外形的尺寸，詳情如下圖所：3，夾具精度分析與計算此夾具設計純屬前經驗和個人經驗的總結，在設計的夾具對加工要求的尺寸能保證。其精度要求驗算（略）。4，繪制夾具總圖根據(jù)已完成的草圖（上述），進一步修結構，完善視圖后繪制視圖后，繪制正式的夾具總裝圖。如圖所示（資料袋中）。5，繪制夾具圖樣同樣詳情見（資料袋）。40第七章 參考文獻1、 《機械設計手冊 3》 機械工業(yè)出版社 徐灝主編2、 《機械設計手冊 4》 機械工業(yè)出版社 徐灝主編3、 《機械設計手冊 5》 機械工業(yè)出版社 徐灝主編5、 《工業(yè)機械手-機械結構上》 上?？茖W技術出版社《工業(yè)機械手》編寫組6、 《機床設計手冊 3》部件、機構及總體設計機械工業(yè)出版《機床設計手冊》編寫組7、 《機械零件》 高等教育出版社 濮良貴主編8、 《機械制圖》 大連理工大學工程畫教教研室 高等教育出版社9、 《畢業(yè)設計指導書》 青島海洋出版社 李恒權、朱明臣、王德云主編10、 《機械基礎》 中國勞動出版社 王棟梁主編11、 《工程材料及熱加工》 揚州職業(yè)大學 游文明 余玲芬主編12、 《機械制造技術》 機械工業(yè)出版社 黃鶴汀主編41畢業(yè)設計感想兩個月的畢業(yè)設計轉眼間就到了掃尾階段，在這兩個月的設計學習過程中，我取得了長足的進步。我的畢業(yè)設計的課題是殼體(柴油機油泵調速器的外殼)工藝與工裝的設計，這是一個我以前所沒有接觸的。它對于我來說完全是一個陌生的領域，經過指導老師的幫助和對參考資料的拜讀，我已經對其以及其用途有了一定的了解 [2]。柴油機為工業(yè)發(fā)展的一個方向，它有著廣闊的市場，屬于實際需要去研制和改進的一種項目。設計的要求較高。通過這次設計，提高了我分析和解決問題的能力，擴寬和深化了學過的知識，掌握了設計的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)了我們正確使用機身材料、國家標準、圖冊等工具書的能力。在這里，感謝我的母校揚州職業(yè)大學給了我一個良好的學習氛圍。感謝我的指導老師吳紅老師，非常感謝他在我設計過程中的淳42淳教導以及對有關問題的指點。畢業(yè)設計是對未來工作的一種模擬。通過這次設計，我對未來所從事的工作充滿了信心！本設計中難免有不足之處，敬望各位老師多多諒解指正。