葉片泵泵體工藝和夾具設計

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1、摘要：制造技術的核心是制造工藝，也是生產最活躍的組成部分。這個工藝用金屬切削工具和磨削工具等加工方法加工零部件，使之達到必要的形狀，尺寸，表面粗糙度，機械和物理的性能的成功的零部件的生產。采用夾具生產工藝可保證生產產品的質量，提高生產質量，降低成本，進一步廣泛應用車床技術，降低了員工工作強度，確保生產過程安全。該項目為片葉子泵體的過程和鉗制設計。這個零件是支撐傳動裝置的泵體的部件。在設計上，對部件的結構和工序進行分析，通過對部件的粗加工、精加工的參照、加工余量及底座的計算，然后對各處理的切削量和工作時間。 關鍵詞：泵體；零件；夾具；切割

2、 20 第1章 序言 由于加工工藝的布置和夾具的使用直接影響到泵體的加工質量和生產效率，因此對泵體機械加工工藝和夾具設計的研究具有特別大的作用。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，加工工藝變得越來越靈活，現(xiàn)代機床夾具也變得越來越精密、高效、靈活。當今社會科學技術的發(fā)展非常迅速，加工控制和測量技術也在不斷提高。國外先進的制造技術是分別對泵體和泵蓋進行加工，然后將它們組合在一起進行產品的最終裝配，在保證精度的前提下大大提高了精度，生產效率也變得更高。在大型泵的零部件加工技術上，采用先進的設備、工裝和檢測手段，確保產品的質量，是泵行業(yè)不斷追求技術創(chuàng)新和突破的動力。 第2章 零件的工藝設計 2.1

3、 零件的功用及工藝分析 2.1.1 零件的功用 泵零件，功能是支撐，包含，保護運動零件或其他零件，也用于定位和密封，其三維形狀和零件圖如下： 三維模型如下： 圖2.1 三維模型圖 二維零件圖如下： 圖2.2 泵體零件圖 部件的實際形狀如上所述，從零部件圖來看，構成了復雜的構造。 2.1.2零件的工藝分析 泵體零件有兩組加工表面，彼此有一定的加工要求?，F(xiàn)分如下。 (1)以φ20毫米孔中心軸線為中心的加工表面。該加工面包括兩個直徑φ50毫米的外端面和與兩個直徑φ90毫米的外端面相反的角，8個φ15毫米的通孔，主要的加工面是8個φ15毫米的通孔。 (2)以φ

4、18毫米孔中心軸線為中心的加工表面。同加工表面有φ50mm的外圓端面、1mm的孔、1:7梯形孔和脫刀槽。 這兩個加工表面之間有一定的加工要求。主要是： mm孔的粗糙度要求是6.3； 1:7梯形孔的粗糙度要求是1.6； 其余各面及孔的粗糙度要求是12.5。 2.2 工藝規(guī)程的設計 2.2.1 確定生產類型 (1)機械產品在計劃期間內本應生產的產品的生產量及進度計劃被稱為產品的生產方針。在機械產品的生產方法中，除計劃期間內的生產外，包含一定的備份率和平均廢物率，計算公式如3.1。 （3.1） 式中n為零件

5、計劃期內的產量；a為備品率；b平均廢品率。 由生產任務得：,,，代入公式計算， （2)確定生產類型:最終轉運箱泵體長屬于110mm，寬80mm，高100mm的中間配件，泵體生產方法為108件，屬于少量生產。 2.2.2確定毛坯的生產過程 胚體的鑄造:這個泵體的零部件采用批量制造，優(yōu)選使用模具，模具，壓力鑄造等進行底座的制造。這次使用模具。該鑄造方法的特征是鑄造的內部結構和高機械性能，單位面積的高產量，用于制造泵體、泵體、減速槽、汽缸等小型鑄造。毛坯的材料是HT200。 2.2.3基準的選擇 工件選擇的位置基準實際上決定工件的定位基準。取決于所選擇的基面是否進行處理，位置基準被區(qū)

6、分為粗糙基準和精細基準。在初始處理中，可以僅將未處理的空白表面選擇為定位基準。把這個參考稱作粗略的參考。定位參考指的是加工方面的精細參考。選擇了位置決定基準的情況下，該要求基于精確度保證。因此，位置分析的選擇次序應當是粗略參考中的精細參考。 2.2.4工序的合理組合 確定標準后，基于具體的生產條件，確定工藝數(shù)，例如生產類型、零部件結構特點、技術要求、機床等。確定操作次數(shù)的基本原則: (1)工程分散原則 過程內容簡單，選擇合理的切割量是有利的。典型的設備可以促進使用。簡單的機床加工設備。生產準備小，產品容易調換。工人的技術要求水平不高。但是，大量的設備和工人，大的生產區(qū)域，長過程路線，復

7、雜的生產管理。 (2)工程集中原則 加工數(shù)量少，加工工數(shù)少，治具數(shù)少，工藝途徑短，操作人員數(shù)和生產面積分別減少，生產管理簡化了。在一個設定中，同時處理多個面對這些面的相互位置有利。精度高。用設備少、效率高的專用機床批量生產，可以提高生產率。然而，使用復雜的特殊設備和處理設備將增加成本，維護成本被調整，從而需要大量的生產準備工作量。 通常，對于單位的小批量生產，該過程恰當?shù)丶杏诤喕a管理。專業(yè)設計的車床和鉗位組織生產線。 2.2.5制定工藝路線 工藝路線原則是在保證產品質量的同時，最大限度地提高生產效率，降低成本，充分利用已有的生產條件。過程路線的起始點是確保能夠合理確保零

8、部件的幾何形狀和尺寸精度、位置精度等技術要求。 2.3機械加工的剩余量和毛坯的尺寸確定 加工余量是指加工過程中從被加工表面切下的金屬層厚度。加工余量分為加工余量和總加工余量。工業(yè)余量是指在給定工藝中被切斷的金屬層的厚度。加工總剩余量是指加工表面被切割的金屬層的總厚度。 (1)粗銑面加工余量: 該平面的加工余量見《機械制造技術基礎課程設計說明書》表2-35，認為鑄件在鑄造過程中表面會產生氣泡等零件。因此，加工余量應較大。因此，粗銑各面加工余量為3mm。 (2)粗車床左右兩側50mm端面加工余量: 從《加工余量實用手冊》表5-25中可以看出，粗糙車左右兩側的加工余量為1.6mm。

9、 (3)粗車床左右各50mm直徑15mm圓柱圓的加工余量: 從《機械制造技術》校核用直徑為90mm的圓柱加工余量為2mm。 （4）36mm孔加工余量: 參照《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-10，鏜削加工余量為0.3mm。 (5)梯形孔加工余量: 《機械制造工藝設計簡明手冊》檢查表2.3-8。先鉆出梯形孔，再粗鉸。粗鉸鏈加工余量為0.04mm。 (6) M8孔的加工余量: 如機械制造技術基礎課程設計導則表2-29所示，攻絲M8的加工余量為1.3mm。（1）粗銑各表面的加工余量： 可以通過上述各個加工余量確定出零件的鑄件尺寸，毛坯圖2.3： 圖2.3 毛坯圖

10、 第3章 加工設備與工藝裝備選擇 3.1選擇機床 機床選型原則:機床加工范圍應與零件外形尺寸相適應;機床的精度應與工藝要求的精度相一致。機床的生產率應根據所生產零件的類型進行調整。 在泵體的加工過程中，為了提高生產率，將使用大量的專用機床，如鉆孔和鏜孔，并將使用專用鉆床和專用鉆床。萬能機床用于銑削端面、倒角和攻絲。通用機床可在《加工手冊》中找到。 3.2選擇夾具 機床夾具是加工設備，準確確定工作位置，并在加工過程中牢牢夾住工作。其主要功能是:保證工作加工的精確度;提高處理效率。減少勞動強度。充分發(fā)揮機床的性能并擴展。 在單件小批量生產中，應盡量使用通用夾具。為了提高生產力，還可以在

11、任何可能的情況下使用組合夾具。中上生產時，應采用專用夾具提高生產效率，夾具的精度應與工藝的加工精度相匹配。泵體的產量是小批量生產的。為了提高生產率，在加工過程中應使用專用夾具。為此，我們專門為生產線上的工藝設計了一套夾具。對于動力源，由于泵體加工是小批量生產，它可以手動旋轉六角螺母夾緊，操作方便，降低了工作強度和材料成本。 3.3選擇刀具 刀具的選擇主要取決于所使用的處理方法在加工過程中,加工表面的大小,材料的工件,所需的精度和表面粗糙度,生產力和經濟等,選擇時,一般使用標準工具在必要時為高生產力的綜合工具和其他專業(yè)工具。端面套筒面銑刀材料為硬質合金。麻花鉆、擴孔、沉孔、絲錐均采用高速鋼制

12、造。 第4章 零件的車床夾具設計 4.1車床夾具設計 車床夾具主要用于零部件的回轉面和末端面。因此，車床夾具的主要特征是機材加工面的中心線和車床的主軸的旋轉軸相同軸。 4.1.1車床夾具的主要類型 安裝在車床主軸上的夾具，對中車床夾具，角鐵車床夾具，花盤車床夾具;裝在托盤上的固定裝置。生產中需要設計的產品大多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以泵類零件是用專用夾具在車床上加工的。 4.1.2總體設計 (1)夾具整體結構緊湊，重量輕，懸臂尺寸短，重心盡量靠近主軸。 (2)當上部工件和夾具不平衡，相對于機床主軸的轉動軸,將生成大的離心力和振動,這將影響到工件的加工質量和工具的使用壽命

13、,機床的精度和生產的安全,尤其是遇到更高的速度時情況更加嚴重。因此，對于非對稱重量的夾具，必須有一個平衡的要求。有兩種平衡方式:設置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產中，一般采用適當?shù)姆椒▽A具進行平衡設置來保持工作正常運行。 (3)為確保安全，夾具上的各部件一般不超過夾具的圓形輪廓。因此，還應注意防止切削和冷卻液飛濺。必要時應加防護罩。 4.2問題的提出 夾具主要用于左右端面的粗加工，當使用粗車左右端面時，另一種是粗面。為了保證技術要求，我們首先要找到一個定位基線。同時，我們應該考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，如下圖所示： 圖4.1 工序圖 4.3定位基準 從元器

14、件圖上可以看出，粗車的左右端面只有長尺寸的要求，設計參考是部件的左端面，左右兩側的自由度方向需要限制，設計的根據和步驟必須統(tǒng)一。這樣的位置誤差范圍為了達到要求,軸的左部分零件在膨脹支持部和彈性墨盒中被支持,3個自由度被限制,因此零件的位置誤差在一個小范圍內可以很容易確認。 4.4誤差的分析 由于生產類型是小批量生產，考慮到成本節(jié)約，使用手動夾緊機構，并且通過手動彈簧心軸機構緊固內孔的定位，并且工件定位在彈性套筒和心軸端部上面向φ20mm的通孔，擰緊螺釘。螺母穿過椎體和套筒，使彈性套筒向外均勻變形，工件膨脹，進行工件的定心夾緊。如下圖所示： 圖4.2 車夾具裝配圖 夾具主要用于定

15、位套筒外圓和主軸端面。軸與襯套，即端面與軸是否垂直。 4.5車床夾具的截圖 圖4.3 三維夾具爆炸圖 圖5.6 三維夾具零件裝配圖 第5章 鉆床夾具的設計 5.1問題的提出 本夾具用于在上下端面上通下4根φ15mm的通孔。由于位置精度的要求不高，表面粗糙度要求低精度，為了保證技術要求，找到位置標準很重要。必須考慮勞動生產率的提高和勞動強度的下降。如下圖所示: 圖5.1 工序圖 5.2定位的基準選擇 從工序圖中可以看出,孔加工前,底面和天花板面車加工,因此左端端面加工方面,最右邊面加工表面,而是中心通孔在加工通孔,而是中心通孔軸位置精為基礎,可以確保待加工孔的尺

16、寸。 從零件圖可以看出，孔的加工不需要位置公差請求，可以僅基于尺寸請求設計以中心通孔軸線為位置基準的鉆石圖案，從而滿足加工對象的孔軸線尺寸要求。組件位置限制底面、左端面以及心軸上的5個自由度。 5.3切削力及夾緊力的計算 （1）切削力的計算 查《機床夾具設計手冊》表可得： 切削力公式： （6.1） 式中D=15mm（孔的直徑），f=0.36mm/r（主軸進給率） 查表得： （6.2） 即：Ff=3206(N) （2）夾緊力的計算

17、 實際所需夾緊力的來源為《機床夾具設計手冊》表： （6.3） 安全系數(shù)K可按下式計算： （6.4） 式中：為各種因素的安全系數(shù)，可以詳見《機床夾具設計手冊》表 ： K=1.2×1.0×1.0×1.1×1.3×1.0×1.0=1.72 所以WK=Ff ×K= 3206(N) ×1.72=5500(N) 由計算可知實際需要的夾力并沒有那么大，但是為了方便操作這個夾字結構，選擇了手動插入夾的機構。 取，， 螺

18、旋夾緊時產生的夾緊力公式： （6.5） 式中參數(shù)由《機床夾具設計手冊》可查得： 原始作用力 作用力臂 螺旋生角 螺紋處摩擦角 螺紋處摩擦系數(shù) 螺桿端部與零件的摩擦系數(shù) 螺紋處當量摩擦角 則螺旋夾緊時產生的夾緊力： 由公式6.5得： 由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 5.4定位誤差的分析 位置基準方面，雖說以中心通孔軸為中心并不要求部件尺寸的共性，但為了盡可能提高部件的適用性，將使加工誤差最小化。從《機床夾具設計手冊》可以得出： （1）位置誤差:定位尺寸公差、處理尺寸方向的投影、這里與處理方

19、向一致。也就是說：故 （2）夾緊封裝誤差，對工程尺寸的影響很小。也就是說： （3）磨損造成的加工誤差：通常不超過 （4）夾具相對工具位置誤差:在鉆孔間的距離上按公差、工作品大小取公差的五分之一。即。 誤差總和： 從上訴的分析我們得以得出，我們設計的夾具的加工誤差很小，實用性非常的強。 5.5夾具總體方案 此次的畢業(yè)設計是設計了“鉆4個φ15mm孔”這道工序的鉆床夾具。零件的結構特點進行了分析和零件的小批量生產的生產方式,決定采用螺旋壓板組合夾緊零件，左螺旋壓板組合配件的出口位置,螺旋壓板上下的心牢牢抱軸配合的零件,這樣可以保證零件可以更緊實,另外一邊配合夾具的精密配合,

20、延長夾具使用時間。這個夾具限制了五個自由度。由于4個φ15mm的孔全部為互相連通孔，加工的深度不大，且到下一個表面的距離也不大，因此容易發(fā)生鉆頭折斷或與下一個表面相摩擦的、容易產生部件成本。為了解決該問題，在加工4個φ15mm的孔時，采用通過鋼鉆觀察滑動部件并手動供給的方式。 5.6夾緊裝置 該零件的生產程序為小批量生產，生產規(guī)模不大，且夾緊面平整，因此，可以直接考慮手動夾緊裝置，也可以采用螺桿夾緊零件的組合。夾緊裝置如下圖： 1——開槽圓柱頭螺釘 2——鉸鏈座 3——墊圈 4——菱形螺母 5——六角頭螺栓 6——六角螺母 7——壓板 8——彈簧

21、9——心軸 10——墊板 圖5.2 主要夾緊裝置 5.7壓板的有限元分析 壓板的三維造型如圖6.3： 圖5.3 心軸的三維造型 導入模型文件，在應用程序中選擇Mechanica命令，靜力分析并取得 圖5.4 心軸的靜力學分析 在這里面，壓板主要由板和槽組成。左端圓弧板的顏色為紫色到淺綠色。在最大應力為3.530100Mpa到1.553102Mpa之間，也是最危險的部位。這樣壓板就可以安全工作了。中間槽與右端板受力與左端圓板受力基本相同，也在3.530100Mpa ~ 1.553102Mpa之間，滿足強度要求。這樣壓板就可以安全工作了。 5.8鉆套的選擇 鉆套安裝在

22、模板或夾具上，用于確定工件上加工孔的位置，把工具導引加工，加工中提高了工藝系統(tǒng)的剛性防止振動。鉆頭有標準鉆套和特殊鉆套兩種。 此外，還分為固定型鉆套、交換式鉆套、快速鉆套、特殊鉆套4種。根據鉆床夾具的設計要求、部件的結構特征、少量生產的生產綱領，決定采用固定鉆套。這樣一來孔的加工精度也變好，孔的加工也變得方便。因為鉆孔的直徑是φ15mm，根據“機械穿孔設計手冊”的鉆規(guī)格表的調查，內徑是φ15mm，外徑是φ22mm，鉆孔的高度是15mm。 其三維模型圖如下： 圖6.5 鉆套 5.9鉆模板的設計 鉆孔模板用于安裝鉆孔套筒，確保鉆孔套筒在鉆孔模具上的正確位置： （1）可固定的鉆模板

23、 （2）鉸鏈式鉆模板 （3）可卸（分離）式鉆模板 （4）懸掛式鉆模板 根據鉆床夾具的設計要求、零件的結構特點和小批量生產的生產方案，我們決定采用固定鉆模。在導向裝置中，由于鉆套安裝在鉆孔模板上，因此鉆孔模板必須具有足夠的剛度和強度，以防止變形，影響鉆孔精度。本套鉆模夾具選用鉸接鉆模。裝、卸工件時，可通過鉸鏈銷旋轉鉆孔模板，方便零件夾緊。鉆孔模板為H8/g7，適用于鉆孔襯套。 具體結構如下圖所示： 圖5.6 鉆模板示意圖 5.10夾具的裝夾與拆卸 5.10.1 夾具的裝夾 首先放松夾具螺母,然后把鉸鏈鉆模板,芯棒上的部分,調整位置,然后收緊槽縫螺栓防止部分旋轉,然后擰緊六

24、角螺母,使壓板收緊,然后降低鉆模板,最后收緊夾具螺母，收緊鉆模板。 5.10.2 夾具的拆卸過程 先松開菱形螺母，然后轉動鉸接鉆模板，再松開六角螺母和開槽固定螺釘，取出零件，然后放入下一個坯料。 5.11鉆床夾具截圖 1——夾具體 2——開口槽緊盯螺釘 3——彈簧 4——防轉釘 5——鉸鏈銷 6——支撐釘 7——菱形螺母 8——鉸鏈座 9——六角螺母 10——壓板 11——錐套 12——鉆模板 13——零件 14——心軸 圖5.7 鉆模夾具裝配圖 圖6.8 三維夾具裝配圖 圖6.9 三維夾具零件裝配圖 總 結 本文設計中，

25、首先進行部件的結構和工藝分析，確定零件的粗加工和精加工參考以及加工余量和坯料尺寸，從而獲得零件的加工過程，然后計算每個過程的切削量和工作時間。在實踐過程中收獲了很多。 致謝 為了完成這篇論文遇到了不少困難，但對我而言，這份經歷真的十分寶貴。首先感謝我的指導老師。本論文是在老師的指導下和同學們的幫助下修改完成的。在此，我要向他們的親善幫助和指導表示由衷的感謝。在這段時間里，我從他們身上不僅學到了許多的專業(yè)知識，更感受到他們工作中的兢兢業(yè)業(yè)，生活中的平易近人。此外，他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和忘我的

26、工作精神值得我去學習。 非常感謝大家在我的畢業(yè)設計中，給予我極大的幫助，使我對整個畢業(yè)設計的思路有了總體的把握，并耐心的幫我解決了許多實際問題，使我有了很大的收獲。同時，他們在整個研究過程中提出了許多建設性意見，并給我解決了一些專業(yè)性問題。再次感謝多年來傳授我知識的老師們，更要感謝那些對我學習上支持和鼓勵的人。同時感謝所有關心幫助過我的同學、老師和學校?？傊?，在以后的學習生活中我將以加倍的努力對給予我?guī)椭膶W校、老師及同學們的回報。 參考文獻 [1] 蔡光起. 機械制造技術基礎[M]. 沈陽: 東北大學出版社

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