泵体零件的加工工艺与专用夹具的设计论文.docx

泵体零件的加工工艺与专用夹具的设计摘要：设计名为“泵体零件的加工工艺与专用夹具的设计”的课题旨在通过编写加工工艺和设计专用夹具两个方面来加深学生对理论知识的理解和对机械设备的掌握。对于加工工艺规程的编制，主要涉与到零件毛坯的合理选用和零件的合理加工：选用毛坯要考虑毛坯制造是否节约时间和成本，毛坯成品是否易于加工，是锻造还是铸造；零件的加工要考虑设备的选用，尽可能地利用零件的有关表面和孔轴减少误差，要满足“定位基准”原则，对于工序的要求，满足精量化和简单化。对于专用夹具的设计，主要涉与到钻零件夹具的设计和制造：钻夹具要保证要求的倾斜度在合理围，同时更要保持与工作台面的稳定性。关键词：泵体零件；工艺规程；定位基准；专用夹具。The design of themachiningprocessandspecialfixture ofpump partsAbstract：Design called "pump body parts processing technology and special fixture design" by writing will lead to processing technology and special fixture design two aspects to deepen students' understanding of theoretical knowledge and mastery of mechanical equipment.For processing procedures, mainly involves the reasonable parts and choosing proper blank parts processing: choose blank to consider whether or not the blank manufacturing to save time and cost, blank product easy to machining, casting or forging; Parts processing to consider the selection of equipment, as much as possible to use parts of the surface and the hole axis and reduce error to meet "locating datum" principle, to the requirement of process, meet the fine quantization and simplicity.To the design of the special fixture, mainly involves drilling parts fixture design and manufacturing: the inclination of the drill jig to ensure that the requirements within a reasonable range, but also to maintain the stability of workbench face.Key words: Pump parts; Process planning; Position base; Special fixture目录1 序言21.1 课题研究意义21.2 课题研究现状31.3 课题研究容41.4 课题研究方案41.5 小结52 零件的分析62.1 零件的作用62.2 零件的工艺62.2.1 毛坯形状72.2.2 技术要求72.3 小结73 零件的工艺规程设计93.1 确定零件毛坯的制造形式93.1.1 毛坯的物理性能93.1.2 毛坯的设计条件93.2 确定零件毛坯的定位基准103.2.1 粗基准的选择103.2.2 精基准的选择103.2.3 机械加工顺序103.3 确定工序余量103.4 确定工序尺寸113.5 确定工艺路线123.6 编写工艺文件（CAXA软件制图）133.7 小结204 夹具的设计224.1 机床夹具概论224.1.1 机床夹具的概念224.1.2 机床夹具的分类224.1.3 机床夹具的组成224.2 钻夹具的设计234.2.2 夹具体的定位方案234.2.3 定位元件的选择分析244.2.4 导向元件的选择分析274.2.5 夹紧方案的设计分析284.3 小结29结语30参考文献31致321 序言1.1 课题研究意义 “泵体零件的加工工艺与专用夹具的设计”主要是通过UG建模来分析零件构造，然后编写该零件的加工工艺规程，设计相关夹具来完成机械零件的制造。设计该零件的主要目的是熟练运用相关软件（如UG、CAPP等制图软件），设计的目的是创新，最大化减轻环境污染，减少劳力耗时，减弱人力操作，减去可见繁杂，通过一系列的改进来提高生产力，从而增升良品加工率，改善生产环境。 随着机械行业的快速发展，各种新材料、新工艺和新技术不断被合成、创新和发明，机械制造工艺正向高质高效的方向发展。各种新工艺的出现突破了传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的畴，可以加工各种难加工的材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。特别是数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率与加工精度。然而传统的工艺加工在目前、在我国仍然是机械行业的主力军，在我们不断创新制造新的设备和仪器的时候，也可以改进现有设备和仪器来提高生产率，而加工工艺就是重中之重，加工工艺涉与到计算、测量、校准、定位、误差等,这些都是就算是世界上最先进的数控机床在运作过程中也避免不了的核心问题，所以说改进加工工艺是把整个机械行业向更高一级质量提升的必不可少的一个过程，或者说是一个环节。现代制造技术与机械制造工艺自动化的长足发展，确实使机械行业发生了巨变，制造的零件越来越精密，制造的设备越来越多地承担起以前不曾敢想到的操作，同样的，各种各样的工具也被设计和制造出来，被广泛运用到各个领域，工具功能十分显著，尤其是机床夹具，它对零件加工的质量、生产率和成品利润都有着直接的影响，因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。泵体零件工艺与夹具设计在学习了机械制图、机械工艺学、机械设计、机械工程材料等知识后的一次综合运用，需要耗费相当的时间和精力，是极其重要的教学环节，更是检验学生理论知识的考试环节，如何正确地编写一个零件的工艺规程，确定一个零件的基准定位，设计一个零件的专用夹具，保证一个零件的加工质量，这些都需要缜密的思维能力和超强的计算能力以与基本的创新能力。本次设计既能培养学生的自学与创新能力，又能检验学生的理论和操作能力，所以说本次设计具有很强的综合性和实践性，要将理论与实践相结合，努力做好本次设计，完成毕业设计任务。1.2 课题研究现状我们国家的机械行业的发展经历了漫长的时间，这里主要了解1949年以后的机械行业现状。题外话，有的人可能观看过热播的一个有关机械的纪录片：超级工程，这档纪录片主要讲述了中国改革开放以来国家面貌和居民生活的巨大改变，而改变这一切的，就是中国工人，或者说是中国机械。高铁，桥梁，道路，海港，一个又一个的超级工程告诉我们一个事实，中国的机械行业已经不再以前那种漫山遍野粗制滥造和模仿山寨的景象，而是以全新的面貌展现在世界面前，创新，是科技发展不竭的动力，中国的高铁已经走向世界，国产大飞机已经实现首飞，超级计算机的运算能力称霸全球，航空母舰成功下水，数不胜数的实例摆在面前，让人不得不感叹中国机械行业面貌焕然一新得如此之快。我国是一个需求大国，而机械行业是目前我国劳动力最为积聚的领域，这也是我国参与世界经济贸易最主要的方式，即制造。在以前，我们生产的商品只是被称之为“中国制造”、“made in china”，而现在，我们更容易听到许多人称之为“中国智造”、“Designed by china”。那么，在这短短的三十年来，中国的机械行业发展变化为何如此之快呢？从整体来看，当前中国的机械制造发展情况始终保持良好的态势并且已经形成了比较牢固的基础和抗冲击的能力，企业的创新意识慢慢取代了旧的借鉴思想，互联网时代的到来又大大激发了企业的创新能力，企业和个人可以通过网络相互联系交流，产生丰富多彩的创新点子，缩短了研发周期，也使得个人的才能得到重用，所谓双赢。当然，由此产生的偷窃别人知识产权和创新成果的事件也就愈演愈烈，这是后话。我国的机械行业起步晚、基础薄、设施差、理论弱，与已经经历了两次工业革命的西方国家的机械行业有着完完全全的区别：1949年以后，全国围真正能够正常使用的工厂没有几家，几乎是白手起家，当时的人民群众热情高涨，正值国家急需建设的时候，每个人都有钱出钱，有力出力，在最困难的时候，建成了第一座跨江大桥，即长江大桥，作为中国人民自行设计制造的第一座跨江大桥，在中国桥梁史上有着重要的意义，它是1949年以来中国经济建设最重要的成就，一穷二白，没有钢铁就发动群众一起炼，没有起重机就发动群众一起抬，没有成熟的理论就发动群众集思广益。长江大桥的建成也是对旧有机械设施和理论知识的一次整合创新，算得上是中国机械行业设备更新化、理论修改化、数据标准化的开始，之后的很长一段时间，中国的机械行业发展开始进入平稳发展阶段，几乎谈不上进步，一直到了改革开放之后，外来资本给中国经济注入了新鲜血液，中国厂商开始接触大量的国外的制造设备以与理论知识，并且很快有机会更换已经不能再落后的设备，学习新的标准与国际接轨，改革开放的这十几年，中国经济发展速度之快超乎人的想象，作为新的世界工厂，中国已经当了一个好学生，开始开发自己的创新力，新的记录、新的设备，近年来，中国的工程师们攻克了无数的世界性难题，建成了世界上最长的高铁交通线路，制造了世界上最大的风力扇叶，建造了世界上最长的悬索桥，制成了是加速最大的电射望远镜，这些，都是中国创造。这些年，中国的企业通过引进外来机械技术和管理方法，对其消化吸收，然后仿制，再到国产，一方面提高了制造技术，另一方面提升了管理效率，先进制造技术的普与和自我创新意识的提高，中国的机械行业正在迈进一个高精密的发展阶段，但与工业发达的西方国家相比，仍存在阶段性的差距，主要体现为制造技术的落后，西方国家已经普遍应用计算机辅助设计技术和优质高效低耗工艺与装备，而中国大部分企业仍然采用落后的工艺装备进行生产，优质高效低耗的先进工艺普与程度太低。目前中国的制造技术太过于依赖国外技术导致自主开发的科技成果形成的产业较少。主要是因为：一、技术开发能力和技术创新能力的薄弱，没有持续的发展后劲；二、对引进技术的消化吸收以国产化为主，自主开发为辅；三、技术开发经费严重不足，没有一个良好的创新环境，缺乏一个良性的借鉴循环；四、对知识产权的保护，相关法制不完善，抄袭和借鉴的低成本使得企业个人难以下功夫去创新；五、作为机械行业关键的环节，企业没有真正成为开发的主体，不注重创新和人才，只注重制造和劳力，难以形成企业文化。这些都是中国机械行业面临的问题，需要政府和企业共同去努力解决。1.3 课题研究容综述机械行业的发展趋势；熟悉工序技术要求，准备设计资料；制定的夹具设计方案，并对其方案进行经济分析；呈现形式：零件图纸一（14号），夹具设计图纸5（10号，44号），零件工艺规程1本，毕业设计论文1份。1.4 课题研究方案制订规程：规程是整个零件加工的基础，必须要计算和测量每个孔、每个轴、每个面、每个槽的数据。在设计开始的过程中，首先通过泵体零件图，了解其相关结构特点和技术要求，仔细分析其加工表面的平行度、粗糙度和垂直度等硬性要求，其轴孔的轴度、圆度、粗糙度等精度同和它们的轴线之间的平行度、垂直度以与轴面之间的平行度、垂直度等相互位置精度。作为整个零件加工的关键，零件的尺寸必须弄清楚，搞明白。划分工序：工序是整个零件加工的核心，必须要确定和保证加工每一道加工顺序、每一条工序容。在加工开始的过程中，要合理安排工序的集散程度，具体的划分工序阶段可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等综合因素确定。根据实际生产条件确定工艺过程的工序数量；如批量小时可采用工序集中原则，在通用机床进行加工，批量大时可采用工序分散原则，在流水线组织生产，具体情况具体分析。基准选择：根据粗基准选择原则，以不加工的表面作为粗基准、选择要求加工余量均匀的表面作为粗基准、选择余量最小的表面作为粗基准和选择平整光洁且尺寸足够大的表面作为粗基准；根据精基准选择原则，基准重合和基准统一。夹具设计：泵体零件的夹具设计主要是钻夹具设计。1.5 小结本章主要讲述了泵体零件的研究意义和现状，深层次阐述了泵体制造和夹具设计的重要性，它不仅仅在于提升个人的学识水平，也可以通过此次设计制造，发掘到比较好的设计制造方案，来替代现有的某些旧有方案，通过实践验证该设计的正确性。机械发展到现在，一直注重创新，需要不断改进旧工艺，实现机械的快速发展。课题研究的简述，主要通过基准来引出如何加工零件。2 零件的分析2.1 零件的作用泵体是机器比较基础的零件之一，其作用是将机器和部件中的轴、套等有关零件联接成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此之间协调工作，以传递动力、改变速度、完成机器或部件的预定功能。要求箱体零件要有足够的刚度和强度，以与良好的密封性和散热性。因此箱体零件的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。2.2 零件的工艺根据图2-1可知，标有表面粗糙度的表面有底座端面、轴面和孔径等。其中表面粗糙度要求最高的是48mm的轴段，公差等级达到IT7级，表面粗糙度为Ra1.6m。该轴是整个泵体零件的主要设计基准。从精度要求来看：泵体底座前端面和后端面应与38mm孔的轴线垂直，3个9mm孔的轴线应与38mm孔的轴线平行；3个9mm孔的水平线相交于38mm孔的圆心，且水平线相互角度均为120°。从工艺要求来看：48mm轴的轴线对泵体底座端面的垂直度要求可以通过使用专用夹具来保证；48mm轴的公差等级为IT7级，表面粗糙度为Ra1.6m，可通过精车来保证；M18x1.5配合孔的轴线与工作台面的倾斜角度为60°，可以通过使用专用夹具来保证。 图2-1 泵体零件图 2.2.1 毛坯形状此泵体的外形比较简单，有多个加工要求高的孔径和平面，主要加工的面是轴孔，轴孔之间要求位置精度和尺寸精度相当高。结构特点如下：外形组成比较简单，是由一个不规则的平台和有锥度的圆柱体组成的多面体；结构形状比较简单，部为空腔型；泵体加工的面包括平台的侧面和两端面、凸出轴的轴面、以与几个精度要求高的孔。2.2.2 技术要求尺寸精度要求：主要包括径两个配合孔的尺寸精度要求；表面粗糙度要求：主要包括径和两个配合孔的表面粗糙度精度要求，另外要求改泵体零件表面阳极化；装配要求：主要包括装配基准面和定位基准面的平面度和表面粗糙度精度要求。2.3 小结本章主要讲述了泵体零件在加工前需要了解的数据，比如毛坯的制造是锻造还是铸造，其力学性能如何，形状尺寸该如何如确定，根据设计要求确定各个面、孔和轴的表面粗糙度、平行度等数据，等一切准备完毕之后才可以进行下一个阶段，作为下一个阶段的基础阶段，需要考虑各方面的因素，以免进行毛坯加工时影响加工。3零件的工艺规程设计该泵体零件的工艺规程设计主要通过CAPP电脑制图软件制作，主要包括工序附图、工艺路线卡片、毛料图表以与机械加工工序卡片。3.1 确定零件毛坯的制造形式由该零件的功用可知，该零件要有足够的刚度和强度，以与良好的密封性和散热性。因此选用了锻件材料LY12，所以可以确定毛坯的制作形式为锻造。3.1.1 毛坯的物理性能LY12是一种高强度铝，可以进行热处理强化，该合金的特点是强度高，耐热性较强，抗蚀性不高，所以常采用阳极氧化处理以提高抗腐蚀能力。LY12基本参数：执行标准：GB/T3880-2006（最新版）抗拉强度：425密度：2.78g/cm³LY12具有十大特点，使之成为被运用最广泛的硬铝合金之一，其特点包括稳定，组织致密，公差精度高，加工性能强，弯曲性能优异，能够抗腐蚀和抗高温，染色处理均匀而有光泽，能够很好的物理性质均匀性，时效处理后完美消除应力。3.1.2 毛坯的设计条件零件为批量生产，因此选用锻造毛坯，毛坯形状与成品相似，锻件可以获得更加精确的粗基准，利于加工；硬铝合金具有良好的力学性能，不会因为加工温差而产生缩孔和裂纹，时效处理后的硬铝合金能够保持完好的力学均匀性，便于加工；锻件精度高，表面质量与机械性能较好，适于批量生产。表3-1加工表面尺寸与偏差表面粗糙度公差与精度等级前端面34mmRa6.3m48mm轴段48mmRa1.6m46mm轴段46mmRa6.3m中心孔38mmRa6.3m定位孔3x9Ra6.3m配合孔M18x1.5Ra6.3m锥面30°Ra6.3m倒角1x45°Ra6.3m退刀槽48h6mmRa6.3m3.2 确定零件毛坯的定位基准3.2.1 粗基准的选择采用泵体凸出轴的两平行侧面作为粗基准，两侧面为直接锻造形成，符合“以不加工的表面作为粗基准”和“选择余量最小的表面作为粗基准”的原则,而且要避免粗基准重复使用。3.2.2 精基准的选择采用泵体底座前端面作为精基准，此表面比较大，而且还有定位孔，是一种典型的“一面两孔”的定位方式，泵体底座侧面以与中心孔的加工都可以通过对此表面的定位来完成，符合“基准统一”原则。3.2.3 机械加工顺序零件的主要表面以与其它的加工表面的合理机械加工顺序可以精简加工、提高质量和降低成本，而零件的机械加工顺序也是基于工序的划分和基准的定位转换而来。一般原则为：“先粗后精”原则：根据先粗加工，其次半精加工，然后精加工的顺序，最后加工主要表面的顺序。除了基准平面外，精度越高、表面粗糙度Ra值越小的表面应置于工序末尾防止划伤或者在前面加工作定位时受到挤压而影响精度。“先主后次”原则：先加工主要表面，达到一定精度以后再加工次要表面。“先面后孔”原则：平面定位比孔定位稳定得多。“基准先行”原则：在各加工阶段中，先加工基准表面，后加工其它表面。3.3 确定工序余量端面的加工余量根据要求，端面的表面粗糙度为Ra6.3m。参照（机械制造工艺学）表3-6得，采用粗铣-半精铣两道加工工序完成，经济精度为IT11；参照表1-8得尺寸公差为0.39。所以毛坯的尺寸为34+1.0+1.5=36.5mm。ø38孔的加工余量根据要求，ø38孔的表面粗糙度为Ra6.3m。参照表3-5得，采用粗镗-半精镗两道加工工序完成，经济精度为IT13，参照表1-8得尺寸公差为0.39。所以毛坯的尺寸为38+0.3+0.3+0.1=38.7mm。ø9孔的加工余量根据要求，ø9孔的表面粗糙度为Ra6.3m。参照表3-5得，采用粗镗半精镗两道加工工序完成，经济精度为IT13，参照表1-8得尺寸公差为0.22。所以毛坯的尺寸为9+0.2+0.2+0.1=9.5mm。凸出轴的加工余量根据要求，凸出轴的表面粗糙度为Ra6.3m。参照表3-4得，采用粗车-半精车两道加工工序完成，经济精度为IT11，参照表1-8得尺寸公差为0.16。因为需要预制作轴上的两个相互平行的面，所以毛坯的直径尺寸为48+1.7+1.3+2.0=53mm，长度尺寸为68+1.0+1.0=72mm。ø48轴的加工余量根据要求，ø48轴的表面粗糙度为Ra1.6m。参照表3-4得，采用精车这一道加工工序完成，经济精度为IT7，参照表1-8得尺寸公差为0.025。所以毛坯的尺寸为48+0.3=48.3mm。M18X1.5孔的加工余量根据要求，M18X1.5孔的表面粗糙度为Ra6.3m。参照表3-5得，采用钻-扩-铰三道加工工序完成，经济精度为IT8，参照表1-8得尺寸公差为0.027。所以毛坯的尺寸为17+0.44+0.09+0.06=17.94mm。3.4 确定工序尺寸一般来说，加工某表面的最终工序尺寸可以直接按照零件图的要求确定，而加工过程中的工序则是最终工序尺寸±工序加工余量，即采用后续推前序的方法，由零件图尺寸推算到毛坯尺寸。因此确定了工序余量后，可以根据设计尺寸推算出工序尺寸。表3-2 铣底座前端面加工形式公差等级公差值加工余量工序尺寸偏差半精铣IT110.161.0340 -0.16粗铣IT130.391.534.80 -0.39加工前-36.5表3-3 铣底座侧面加工形式公差等级公差值加工余量工序尺寸偏差半精铣IT110.161.0-粗铣IT130.391.5-加工前- 表3-4 钻ø38、ø9孔加工形式公差等级公差值加工余量工序尺寸偏差粗铣IT13IT130.390.220.30.2Ø380.39 0Ø90.22 0加工前-Ø38.7Ø9.5表3-5 镗ø38、ø9孔加工形式公差等级公差值加工余量工序尺寸偏差半精镗IT10IT100.10.0580.10.1Ø380.1 0Ø90.058 0粗镗IT12IT120.250.150.30.2Ø38.10.25 0Ø9.10.15 0加工前-Ø38.4Ø9.3表3-6 粗车凸出轴加工形式公差等级公差值加工余量工序尺寸偏差粗车IT110.163.7Ø49.30 -0.16加工前-Ø53表3-7 半精车凸出轴、倒角、退刀槽加工形式公差等级公差值加工余量工序尺寸偏差半精车IT90.0621.0Ø48.30 -0.062加工前IT110.163.7Ø49.30 -0.16表3-8 精车ø48轴段加工形式公差等级公差值加工余量工序尺寸偏差精车IT70.0250.3Ø480 -0.025加工前IT90.0621.0Ø48.30 -0.062表3-9 钻、扩、铰M18X1.5孔加工形式公差等级公差值加工余量工序尺寸偏差铰IT70.0180.06Ø17.940.018 0扩IT80.0270.09Ø17.850.027 0钻IT90.0430.44Ø170.043 0表3-10 钻、扩、铰M18X1.5孔加工形式公差等级公差值加工余量工序尺寸偏差铰IT70.01817.94Ø17.940.018 0扩IT80.02717.85Ø17.850.027 0钻孔IT90.04317.0Ø170.043 03.5 确定工艺路线工序01 锻件工序02 人工时效，消除应力工序03 粗铣底座前端面。以底座后端面为粗基准，两侧面夹紧，选用XA5032卧式铣床和专用夹具，刀具种类选用端铣刀，刀具材料选用高速钢。工序04 半精铣底座前端面。以底座后端面为粗基准，两侧面夹紧，选用XA5032卧式铣床和专用夹具，刀具种类选用端铣刀，刀具材料选用高速钢。工序05 粗铣底座侧面。以底座后端面为粗基准，两侧面夹紧，选用XA5032卧式铣床和专用夹具，刀具种类选用立铣刀，刀具材料选用高速钢。工序06 半精铣底座侧面。以底座后端面为粗基准，两侧面夹紧，选用XA5032卧式铣床和专用夹具，刀具种类选用立铣刀，刀具材料高速钢。工序07 钻Ø38、Ø9孔。以底座后端面为粗基准，两侧面夹紧，选用XA5032卧式铣床和专用夹具，刀具选用镗刀。工序08 镗Ø38、Ø9孔。以底座后端面为粗基准，两侧面夹紧，选用XA5032卧式铣床和专用夹具，刀具选用镗刀。工序09 粗车凸出轴。以底座前端面作为精基准，侧面加紧，选用CA6140A普通卧式铣床和专用夹具，刀具选用普通车刀。工序10 半精车凸出轴、倒角、退刀槽。以底座前端面作为精基准，侧面加紧，选用CA6140A普通卧式铣床和专用夹具，刀具选用普通车刀。工序11 精车Ø48轴段。以底座前端面作为精基准，侧面加紧，选用CA6140A普通卧式铣床和专用夹具，刀具选用普通车刀。工序12 钻、扩M18X1.5孔，攻螺纹。以底座前端面作为精基准，侧面加紧，选用Z3025立式钻床和专用夹具，刀具选用麻花钻和丝锥。工序13 钻、扩M18X1.5孔，攻螺纹。以底座前端面作为精基准，侧面加紧，选用Z3025立式钻床和专用夹具，刀具选用麻花钻和丝锥。工序14 检验。工序15 入库。3.6 编写工艺文件（CAXA软件制图）图3-1 工序附图图3-2 工艺路线卡片图3-3 毛料图表图3-4 粗铣底座端面图3-5 半精铣底座端面图3-6 粗铣底座侧面图3-7 半精铣底座侧面图3-8 钻9，30的孔图3-9 镗9、30的孔图3-10 粗车突出轴图3-11 半精车凸出轴、倒角、退刀槽图3-12 精车48轴段图3-13 钻M18X1.5孔、扩M18X1.5孔、攻螺纹图3-14 钻M18X1.5孔、扩M18X1.5孔、攻螺纹3.7 小结本章主要讲述了泵体零件的加工工艺规程的设计，从对该毛坯零件基准的定位，到加工余量的确定，到工序尺寸的计算，再到编写完整的工艺路线，一步都不能缺少，对于基准的定位关系到加工精度，所以毛坯零件基准的定位是加工开始最重要的部分，而加工余量和工序尺寸的确定和计算需要查询相关标准数据，可以通过网络和书籍来完成。熟练掌握CAPP绘图软件对任务快速且准确完成有着很大的帮助，另外电脑制图软件可以将尺寸误差大大缩小，而且有着手动绘图无法比拟的优势，不会受到环境的影响,可以随时修正。4 夹具的设计4.1 机床夹具概论4.1.1 机床夹具的概念机床夹具是用来在机床上夹装工件和导向刀具的。它主要是将工件进行定位来保证工件相对于机床和刀具的相对位置在加工合理围,另外还可以将工件进行夹紧。但是从实际情况来看，只要是在工艺过程中能够提高生产效率、保证加工质量、减轻劳动强度以与确保工作安全的装置或者装备都可以称为机床夹具。机床夹具作为机械加工系统的重要组成部分，不可或缺，加工某一部件或者零件要求的精度围不仅仅取决于刀具的加工精度，还包括前期准备的夹具的定位精度，所以说一个部件或者零件的精度围在允许围之就首先必须要满足最基本的要求，即定位精度要求，这就需要夹具的设计要简单化和可行化，要求工件和夹具、刀具和夹具、机床和夹具有着正确的相对位置。4.1.2 机床夹具的分类根据使用围来划分：通用夹具、组合夹具、专用夹具等类型；根据所使机床来划分：可以分为车床夹具、钻床夹具、铣床夹具等类型；根据夹紧力产出来划分；手动夹具、电动夹具、液压夹具等类型。4.1.3 机床夹具的组成定位元件：其作用就是定位工件。保证工件相对于夹具的位置精度。对定位元件所限制的自由度一般采用“六点定位”的原理来分析。导向元件：其作用就是保证机床工作台和夹具之间的方向位置精度。连接元件：其作用就是保证机床工作台和夹具之间的相对位置精度。加紧装置：其作用就是保证工件所限制的自由度。对刀装置：其作用就是保证刀具相对于夹具的位置精度。夹具体。夹具体是把定位元件、导向元件、连接元件、加紧装置和对刀装置组装到一起的承载体。为了保证各个元件和装置之间的相对位置精度，所以夹具体的形状的设计程度可能比较复杂，但是作为夹具必不可少的主要组成部分，复杂是为了后续加工的方便，也是可以理解的。再者，为了保证各个元件和装置的加工精度，所以夹具体的形状的制作精度也是要求比较高的。4.2 钻夹具的设计根据课程设计的要求,选择一道工序并进行相应的专用夹具的设计：对斜面钻孔的工序进行专用夹具的设计。通过前面对工程图样的绘制、加工工艺的编制以与对泵体零件的外形和尺寸的掌握。M18的孔并不是与标准坐标基准垂直，其轴线与坐标系中的Z轴的角度为30°，夹具定位和夹紧相对比较困难。此道工序选择了Z3025立式钻床进行加工，要求孔的轴线与坐标系中的Z轴垂直。设计本夹具是用来钻M18X1.5的通孔，部分表面粗糙度要求Ra=6.3，因此需要采用钻-扩-铰三道加工工序完成。4.2.2 夹具体的定位方案根据所给零件图结合实际情况出发，目标夹具需要完全定位。由于是在泵体零件的斜面钻孔，所以为了保证钻头与所加工平面呈垂直角度，需要把部件以规定角度摆放。加工孔就需要把泵体零件准确定位在合理的位置,可以根据“一面两销”的方法定位,因为泵体端面有3个通孔，就可以利用圆柱销、菱形销和支撑板限制泵体的自由度，属于完全定位，所以要限制6个自由度，已经知道面可以限制2个旋转自由度和1个移动自由度，圆柱销限制了2个移动自由度，菱形销限制了1个旋转自由度，限制了6个自由度，属于完全定位。所以这个方案是可行的。图4-1 支撑板图4-2 圆柱销图4-3 菱形销设计一个与工作台面倾斜角度为30的斜面体，中空，便于固定加工零件，采用螺钉固定；底座，用来与工作台面固定，采用螺钉固定。4.2.3 夹具体的夹紧方案仅仅依靠定位元件还远远不能使工件完全夹紧，所以需要合理的夹紧元件进行必要的夹紧。由于所钻通孔是倾斜的，钻头钻孔产生的切削力和向下的推进力都会使泵体底座前端面受到不均匀的压紧力，泵体的凸出轴由此会发生不规则摆动，从而导致加工过程中出现磨损以与误差。可以通过在泵体底座后端面放置压板，通过螺钉连接，使工件夹紧，考虑到所设计的夹具仅仅是加工8通孔，直接通过两个螺钉连接在装卸时会浪费时间，从而提高经济成本，所以将其中一个压板替换为可滑动的，装卸时，只需要旋钮一个螺钉的螺母，然后将移动压板就可以装卸工件。这样就节省了时间，降低了成本。图4-4 压板图4-5 特制螺钉图4-6 特制垫圈图4-7 特制垫圈4.2.4 夹具体的导向方案钻套和钻模板是重要的导向元件，前者采用标准制作，后者配合前者制作，钻套是引导钻头准确加工孔的重要导向部件，一般放置在钻模板上；钻模板是对钻套的定位起作用的重要导向部件，一般放置在定位体上，其安装钻套的孔径的尺寸和位置分别由钻套的外径尺寸和加工孔的位置决定。钻模板是钻床夹具不可或缺的一部分，是一种安装可换钻套和衬套的板。钻模板的安装形式对加工效率也有一定的影响，为了方便工件的装夹方便，一般将钻模板和夹具体固定安装，这样不仅能够保证孔的位置精度，也可以提高生产效率。夹具在高度方向的主要定位元件为一底面，其精度要求为自由公差，由于其基准重合，所以装配公差与尺寸公差是一样的。图4-8 钻模板图4-9 钻套4.2.5 夹具装配效果图设计一个与工作台面倾斜角度为30的斜面体，中空，便于固定加工零件，采用螺钉固定；底座，用来与工作台面固定，采用螺钉固定。夹具体效果图，如图所示：图4-10 夹具体效果图夹具装配效果图，如图所示：图4-11 夹具装配效果图4.3 小结本章主要阐述了泵体专用夹具的设计，对于设计钻斜面的孔的夹具相对来说比较困难，需要考虑角度的问题，该夹具的设计首先要确定角度问题，可以设计一个斜面体来保证角度。关于钻孔，需要标准的钻套部件，钻模板可以通过钻套来自行设计；关于销的选择，为了避免两个一样的圆柱销会形成过定位，所以采用了圆形销和菱形销，前者定位，后者定向，刚好限制了6个自由度；关于螺钉，由于泵体底座上的3个通孔与凸出轴过于接近，以至于无法使用常规的螺栓，所以在参考了螺栓标准后，将其Ø8的螺帽特制成开槽螺帽，以便快速卸载。结语本次课程设计主要检验本人对工艺规程掌握的熟悉程度和对夹具设计的能力。一个优秀的论文都以解决实际生产问题为基础。泵体专用夹具是整个零件工艺生产中必不可少的一部分，一般的通用夹具可能达不到生产该泵体的要求。设计出的夹具要经得起工艺生产过程中的考验以与相关技术操作员的认可，比如该夹具设计是否合理简单，制作是否耗时费力，装卸是否方便快捷，精度是否满足要求。随着现代工艺水平的不断提高，对夹具的要求也越来越高。所以对夹具的要求只能不断提升，要经得起长时间的考验。 在整个毕业设计过程中，本人碰到了许许多多的难题，这些难题的答案有的无法从书本中找到，需要指导老师的讲解，逐步击破一个个的难题也让我逐步提升了自己的学识水平，这种提升难以言语。整个毕业设计包括加工工艺规程的编制、钻孔专用夹具的设计，加工工艺要求数据计算合理，部件定位标准，精度要求严谨；专用夹具要求设计合理，定位准确，加工误差在合理围，需要要求考虑到夹紧和导向等因素，需要考虑到经济利益和环境影响。这些都促使我以严谨认真的态度去面对每一个 零件、每一个数据、每一个误差。相信对我个人能力的提升有很大的帮助。参考文献1濮良贵,国定,吴立言编著.机械设计（第九版）.：高等教育，20132宏钧主编.机械加工工艺设计员手册.：机械工业，2009 3卢秉恒主编.机械制造技术基础.：机械工业，20054任军学主编.UGNX 8.0中文版三维造型设计基础.：电子工业，2013 5名望.机床夹具设计实例教程.：化学工业，2009 6徐鸿本主编.机床夹具设计手册.: 科学技术，2004 7成大先主编.机械设计手册（第六版）.：化学工业，20168育锡主编.机械设计课程设计.：高等教育，2013 9修本主编.机械制造工艺学（第三版）.江南：机械工业，201610廖念钊、古莹庵、莫雨松编著.互换性与技术测量（第六版）.：中国质检，201511关慧贞主编.机械制造装备设计（第四版）.：机械工业，201512武友德、吴伟主编.机械零件加工工艺编制.：机械工艺，200913吴拓主编.机械制造工艺与机床夹具.：机械工艺，201615秋实、王红军主编.机械制造技术基础.机械工业，2009