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課程設(shè)計論文
論文題目：在柱塞泵缸體上鏜孔的固定式
車床夾具設(shè)計
班 級：
專 業(yè)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
日 期:
摘 要
本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差合
與測量等多方面的知識。
柱塞泵缸體零件加工工藝及夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The reduction gear box body components technological process and its the processing ￠ 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
目 錄
序言………………………………………………………………………………… 1
一. 零件分析 ……………………………………………………2
1.1 零件作用 ………………………………………………2
1.2零件的工藝分析 …………………………………………2
二. 工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………………………2
2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………2
2.2基面的選擇傳 ……………………………………………2
2.3制定工藝路線 ……………………………………………2
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………… 4
2.5 確定切削用量及基本工時………………………………4
三 夾具設(shè)計…………………………………………………… 8
3.1夾具設(shè)計概述……………………………………………8
3.2方案設(shè)計…………………………………………………9
3.3定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………9
3.4切削力及夾緊力計算……………………………………14
3.5定位誤差分析……………………………………………15
3.6導(dǎo)向裝置設(shè)計……………………………………………16
3.7夾具設(shè)計及操作簡要說明………………………………17
總 結(jié)………………………………………………………………18
致 謝………………………………………………………………19
參考文獻 …………………………………………………………20
序 言
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
柱塞泵缸體零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等的基礎(chǔ)下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
一、 零件的分析
1.1 零件的作用
柱塞泵缸體是整體裝置的重要零件，它支撐中心部分，承受著部分靜載荷，因為柱塞泵缸體與整個機體連接，并且中心部分與該零件是螺紋連接，因而該零件的螺紋承受著一定載荷，以及一定的沖擊力，所以該零件承受著靜、動載荷。
1.2 零件的工藝分析
柱塞泵缸體有2個加工面他們有位置度要求。這三個加工面的分別為：
1，以外圓為基準(zhǔn)的加工面，這組加工左右端面。
2：以直徑為19的圓為基準(zhǔn)的加工孔。
二. 工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 確定毛坯的制造形式
零件的材料為GCR15，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用圓鋼。
2.2 基面的選擇的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。
粗基準(zhǔn)的選擇：對柱塞泵缸體這樣的零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。以零件的上端面加工平面作為粗基準(zhǔn)。選取已加工的內(nèi)圓為精基準(zhǔn)。
2.3 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(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)要求能得到合理的保證。通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下兩種工藝方案：
方案一
工序Ⅰ：毛坯時效處理；
工序Ⅱ：車右端面；
工序Ⅲ：掉頭車左端面；
工序Ⅳ：車外圓及臺階
工序Ⅴ：車內(nèi)圓及臺階
工序Ⅵ：加工柱塞泵體圓周上七個均布柱塞孔
工序Ⅶ：檢驗
工序VIII：入庫
方案二
工序Ⅰ：毛坯時效處理；
工序Ⅱ：車右端面；
工序Ⅲ：掉頭車左端面；
工序Ⅳ：車外圓及臺階
工序Ⅴ：車內(nèi)圓及臺階
工序Ⅵ：加工柱塞泵體圓周上七個均布柱塞孔
工序Ⅶ：檢驗
工序VIII：入庫
工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一加工的時間在一個定位的情況下，把可以加工的孔全部加工完然后攻絲，這樣可以保證加工的質(zhì)量和精度，同時也能提高生產(chǎn)效率，適合于大批量生產(chǎn)，因此我們綜合考慮選擇方案一
具體的方案如下：
工序Ⅰ：毛坯時效處理；
工序Ⅱ：車右端面；
工序Ⅲ：掉頭車左端面；
工序Ⅳ：車外圓及臺階
工序Ⅴ：車內(nèi)圓及臺階
工序Ⅵ：加工柱塞泵體圓周上七個均布柱塞孔
工序Ⅶ：檢驗
工序VIII：入庫
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
柱塞泵缸體零件材料為GCR15，，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采棒料毛坯。
1、 不加工表面毛坯尺寸
不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。
2、 柱塞泵缸體的底面
由于柱塞泵缸體底面要與其他接觸面接觸，所以要進行車，其加工余量為3mm。
3、柱塞泵缸體的孔直徑、孔毛坯為實心?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，參照參數(shù)文獻，確定工藝尺寸余量為
鉆孔
表面粗糙度均為1.6
1、 孔Ⅰ端面
采用銑一次走刀完表面加工，表面粗糙度為3.6，根據(jù)參考文獻，其余量為Z=3mm
2.5 確定切削用量及基本工時
工序Ⅰ：鍛造毛坯時效處理
工序II：車外圓和端面
選硬質(zhì)合金車刀
工步一：車外圓端面
1） 車削深度，因為尺圓弧面沒有精度要求，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.27mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=254min
4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=479r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù)，選擇nc=480r/min,Vfc=480mm/s,則實際切削速度V c=3.14×80×480/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=480/(300×10)=0.16mm/z。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=(12+15)/480=0.052min。
工步二：車φ48外圓
選擇硬質(zhì)合金車刀
1） 車削深度，因為尺圓弧面沒有精度要求，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.27mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=254min
4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=479r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù)，選擇nc=480r/min,Vfc=480mm/s,則實際切削速度V c=3.14×80×480/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=480/(300×10)=0.16mm/z。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=(12+25)/480=0.054min。
工序III：鉆孔
鉆孔
確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當(dāng)鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.80，則
根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
其他的車床，銑床的計算如上，在此不在累述
工步II：車螺紋M12
車螺紋M12mm 。
按機床選取，則
機動時 ，，
車螺紋
第三章：夾具設(shè)計
鏜孔夾具設(shè)計
4.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工7XΦ19孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
4.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，孔進行了鉆、擴、鉸加工。因此，定位、夾緊方案有：
方案Ⅰ：選底平面、工藝孔和大頭孔外圓端來定位，即一面、一短圓柱銷和V型塊定位，夾緊方式可設(shè)計圓環(huán)套在大頭孔圓周邊進行夾緊。
方案Ⅱ：應(yīng)用一面即柱塞泵缸體底面，一銷即定位于大頭孔外端的擋銷和工藝孔的心軸來定位，夾緊方式就用螺母在心軸上夾緊。
方案Ⅲ：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，還有一擋銷定位于大頭孔外端，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。
分析比較上面三種方案：方案Ⅰ中的V型塊定位造成過定位，而夾緊方式加大了設(shè)計量，裝、取工件也不易。方案Ⅱ中的心軸夾緊、定位是不正確的，也端是不加工的，且定位與夾緊應(yīng)分開，因夾緊會破壞定位。
通過比較分析只有方案Ⅲ滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇小頭孔為定位基準(zhǔn)來設(shè)計鏜模，從而保證其尺寸公差要求。
4.3切削力及夾緊力的計算
鏜刀材料：（硬質(zhì)合金鏜刀）
刀具的幾何參數(shù)：
由參考文獻[5]查表可得：
圓周切削分力公式：
式中
查[5]表得： 查[5]表 取
由表可得參數(shù)：
即：
同理：徑向切削分力公式 ：
式中參數(shù)：
即：
軸向切削分力公式 ：
式中參數(shù)：
即：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得：
所以有：
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下：
圖4.1 移動壓板受力簡圖
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
4.4 誤差分析與計算
該夾具以一個平面和和個定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
1 定位誤差：
當(dāng)短圓柱銷以任意邊接觸時
當(dāng)短圓柱銷以固定邊接觸時
式中為定位孔與定位銷間的最小間隙
通過分析可得：
因此：當(dāng)短圓柱銷以任意邊接觸時
2 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.5 零、部件的設(shè)計與選用
4.5.1定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷和擋銷來定位，其參數(shù)如下：
表4.1 定位銷參數(shù)
d
H
D
公稱尺寸
允差
14～18
16
15
～0.011
22
5
1
4
M12
4
表4.2 擋銷參數(shù)
d
H
D
公稱尺寸
允差
3～6
8
6
+0.023
+0.015
12
7
1
2
1
2
0.4
4.5.2夾緊裝置的選用
該夾緊裝置選用移動壓板，其參數(shù)如下表：
表4.3 移動壓板參數(shù)
公稱直徑
L
6
45
20
8
19
6.6
7
M6
5
4.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，該工件不但可以采用心軸夾緊、定位，還可設(shè)計圓環(huán)套來夾緊，但由于心軸的夾緊有可能破壞其定位，不選用該方式，而設(shè)計圓環(huán)套不易裝、取工件，也不選用，為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。
總 結(jié)
課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們課程設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計。
這次課程設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻
[1] 東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980。
[2] 張進生。機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1995。
[3] 李慶壽。機床夾具設(shè)計［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1991。
[4] 李洪。機械加工工藝手冊［Ｍ］。北京出版社，1996。
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[9]?劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987。
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[11] 東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)。機床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984。
[12] 李慶壽，機械制造工藝裝備設(shè)計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。
[13] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測量[M]，中國計量出版社，2540：9-19。
[14] [王光斗，王春福，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上海科學(xué)技術(shù)出版社，2540。
[15] 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2545：4-17。
[16] Machine Tools N.chernor 1984.
[17] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.
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