機油泵傳動軸支架機械加工工藝及夾具設計學生姓名xxx學院名稱機電工程學院專業(yè)名稱指導教師xxxxxx大學畢業(yè)設計(論文)PAGEII摘要本次設計是對機油泵傳動軸支架零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。機油泵傳動軸支架零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞蔬x擇以機油泵傳動軸支架端面作為粗基準，以上表面作為精基準。關鍵詞機械加工，加工工藝，專用夾具。xxx大學畢業(yè)設計(論文)PAGE1目錄摘要 I1緒論 12機油泵傳動軸支架加工工藝規(guī)程設計 22.1機械加工基準介紹 22.2基準的選擇 22.3制定工藝路線 32.4選擇加工設備及刀、夾、量具 42.4.1設備的選擇 42.4.2刀具量具的選擇 62.5加工工序設計 73夾具設計 103.1定位方案的選定 103.2夾具夾緊裝置的確定 113.2.1夾緊力的方向和作用點的確定 113.2.2夾緊力大小的估算 113.3夾緊機構及元件的選擇 133.4定位誤差分析 133.5夾具設計及操作的簡要說明 14參考文獻 15致謝 161緒論對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件時，工件相對于道具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工極度趨于一致，穩(wěn)定的保證工件的加工精度。同時使用夾具裝夾工件方便、快捷，工件不需要劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切屑用量，提高勞動生產率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構，進一步提高勞動生產率。在批量生產中使用夾具后，由于勞動生產率的提高、使用技術等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯得降低了生產成本。夾具制造成本分攤在一批工件上。每個工件增加的成本時極少的，遠遠小于由于提高勞動生產率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經濟效益就愈顯著。2機油泵傳動軸支架加工工藝規(guī)程設計2.1機械加工基準介紹基準：基準是用來確定生產對象上幾何要素的幾何關系所依據的那些點、線、面?；鶞矢鶕涔τ玫牟煌煞謩e為設計基準和工藝基準。在工件工序圖中，用來確定本工序加工表面位置的基準，加工表面與工序基準之間一般有兩次核對位置要求：一是加工表面對工序基準的距離要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面對工序基準的形狀位置要求，如平行度，垂直度等。所以工件定位時，用以確定工件在夾具中位置的表面（或點，線）稱為定位基準，定位基準的選擇，一般應本著基準重合原則，盡可能選用工序基準作為定位基準，工件在定位時，每個工件的夾具中的位置是不確定的，一般是限制工件的六個自由度，分別是指：沿三坐標軸的移動自由度，和繞三坐標軸轉動的自由度?；娴倪x擇是工藝規(guī)程設計的重要工作之一，基面選擇正確合理，可以使加工質量的到保證，減輕勞動強度，生產效率得到提高。否則，會使加工困難，甚至造成加工零件報廢。2.2基準的選擇粗基準的選擇粗基準選擇原則：選擇粗基準，主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)工序提供精基準。為了方便地加工出精基準，使精基準面獲得所需加工精度，選擇粗基準，以便于工件的準確定位。選擇粗基準的的出發(fā)點是：一要考慮如何合理分配各加工表面的余量；二要考慮怎么樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置要求，一般應按下列原則來選擇：1)若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應優(yōu)先選擇該表面為粗基準。2)若工件每個表面都有加工要求，為了保證各表面都有足夠的加工余量，應選擇加工量最少的表面為粗基準。3)若工件必須保證某個加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，則應選擇某個加工面為粗基準。4)選擇基準的表面應盡可能平整，沒有鑄造飛邊，澆口，冒口或其他缺陷。粗基準一般只允許使用一次?；谏鲜龅囊蠛涂紤]到安裝裝配面的精度要求和便于夾緊等實際情況，粗基準選用前機體內一個較大的非加工面在毛坯圖上已經標出。(2)精基準的選擇精基準選擇原則：選擇精基準時，應從整個工藝過程來考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并要達到使用起來方便可靠。一般應按下列原則來選擇：1)基準重合原則；應選擇設計基準作為定位基準。2)基準統(tǒng)一原則；應盡可能在多數工序中選用一組統(tǒng)一的定位基準來加工其他各表面，采用統(tǒng)一基準原則可以避免基準轉換過程所產生的誤差，并可使各工序所使用的夾具結構相同或相似，從而簡化夾具的設計和制造。3)自為基準原則；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇加工表面本身來作為定位基準。4)互為基準原則；對于相互位置精度要求高的表面，可以采用互為基準，反復加工的方法。5)可靠，方便原則；應選擇定位可靠，裝夾方便的表面作為精基準。本零件是鑄造件，要用毛坯面定位先加工出一個精基準。然后以精基準定位，加工零件。精基準放在工序最前面加工。以上表面毛坯面定位。詳見工藝卡片。2.3制定工藝路線（1）熱處理工序的安排加工工藝安排熱處理，因為零件精度要求較高HT200要鑄造完成要進行時效處理，防止工件變形。（2）定位基準的選擇粗基準選擇下表面，則由非加工面為定位基準，銑精基準。精基為上表面，則加工時穩(wěn)定性差一些，加工精度就受到了影響，角向定位也是這樣。因此，擬訂工藝路線方案如下：工序1：清沙，去除非加工表面鑄造積瘤工序2：時效處理，去除內應力工序3：毛坯面定位，銑上表面，保證尺寸12及72.3+0.1/0工序4：鉆2-Φ8H7(+0.015/0)沉孔Φ10x90°及3-Φ11孔工序5：以底面為基準，粗鏜Φ32孔至Φ31.5工序6：以底面為基準，精鏜Φ31孔至32H7(+0.015/0)工序7：以底面為基準，銑端面，保證30°及11尺寸，工件總長度250工序8：檢驗工序9：入庫2.4選擇加工設備及刀、夾、量具由于生產類型為大批量生產，加工設備易以通用機床為主，配以專用夾具，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。2.4.1設備的選擇1) 搖臂鉆床Z3040X16主要參數：最大鉆孔孔直徑 40mm主軸中心線至立柱母線距離最大 1600mm最小 350mm主軸端面至底座工作面距離最大 1250mm最小 350mm主軸行程 315mm主軸錐孔（莫氏） 4#No.主軸軸轉速范圍 25-2000r/min主軸轉速級數 16主軸進給量范圍 0.04-3.20mm/r主軸進給級數 16工作臺尺寸 500×630mm主軸箱水平移動距離 1250mm主電機功率 3kw機床重量 3500kg機床外型尺寸（長×寬×高) 2500×1070×2840mm2)立式銑床X52K主要參數：單位 /X52K工作面積寬*長 mm 320*1250承載重量 kg 500T型槽數目 個 3T型槽寬度 mm 18T型槽間距 mm 70X向（工作臺縱向）手動/機動 mm 700/680Y向（滑座橫向）手動/機動 mm 255/240Z向（升降臺垂向）手動/機動 mm 370/350最大回轉角度 deg ±45轉速 r/min 30-1500轉速級數 Step 18錐孔 . ISO7：24NO.50軸向移動距離 mm 85主軸端面至工作臺距離最小/最大 mm 45/415主軸中心線至床身垂直導軌面距離 mm 350切削進給速度 mm/min X，Y：23.5-1180，Z：8-394快速移動進給速度 mm/min X，Y：2300，Z：770進給級數 Step 18主軸電機功率 KW 7.5進給電機功率 KW 1.5機床外形尺寸（長*寬*高） mm 2272*1770*2094機床凈重（約） kg 28004） 立式鉆床Z5140主要參數:工作臺尺寸（長X寬） mm 450X500工作臺行程 mm 300主軸中心線至導軌面距離 mm 335主軸端面至工作臺面距離 mm 0-750主電機功率 kw 3.0最大鉆孔直徑 mm 40最大送刀抗力 N 16000主軸最大輸送扭矩 N.m 350主軸孔錐度 Morse 4主軸變速級數 級 12主軸變速范圍 r/min 31.5-1400主軸行程 mm 250主軸箱行程 mm 200送刀級數 級 9送刀范圍 mm/r 0.056-1.80外形尺寸（長X寬X高） mm 1080X810X2510機床重量 kg 20002.4.2刀具量具的選擇依據〈〈金屬機械加工工藝人員手冊〉〉所選量具公布如下：測量范圍為：0～100的深度規(guī)深度規(guī)用于精確測量凹臺和溝槽深度。塞規(guī)具有獨特的導向圓柱體設計，方便、快、準。適用于現場測量。測量范圍為10～30的內槽卡鉗內槽卡鉗適用于測量各種筒形工件、管材內徑以及凹槽尺寸。2.5加工工序設計1.銑上表面，保證尺寸12及72.3查參考文獻[3]表2.3-59，得平面加工余量為0.9mm，已知A面總余量為2mm，故粗加工余量=4-0.9=3.1mm。查參考文獻[3]表2.4-73，取粗銑的每齒進給量為，取精度銑的每轉進給量?=，粗銑走刀1次，=3.5mm，精銑走刀1次，=1.5mm。查參考文獻[3]表3.1-74，取粗銑的主軸轉速為，取精銑的主軸轉速為。又前面已選定銑刀直徑D為φ40mm，故相應的切削速度為:校核機床功率(只校核粗加工工序)：切削功率為:=取z=10個齒，則代入式中得：××××168×10×2.5×1=由文獻[3]表得機床功率為7.5kw，取效率為0.85，則7.5×0.85=6.375kw<6.62kw故重新選擇主軸轉速為，則：帶入公式得：××××168×10××1≈5.2kw<6.375kw故機床功率足夠。2.鉆2-?8H7(+0.015/0)因φ8孔不是一次鉆出，故其鉆削余量為=11/2=5.5mm，φ8孔的精度較高，要分2次加工。參考文獻[3]表2.4-41，用插入法求得鉆φ8孔的切削速度v=，由此算出轉速為：n=1000v/πd=1000×26.7/3.14×11=按機床實際轉速取n=，則實際切削速度為：v=3.14×11×630/1000=參考文獻[3]表2.4-69，得：=9.81×42.7(N)M=9.81×0.021(Nm)分別求出鉆φ8孔和M如下：=9.81×42.7×11××1=2427NM=9.81×0.021×××1=15.63Nm它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉力矩196Nm，故機床剛度足夠。3．以底面為基準，粗鏜?32孔至?31.5取粗鏜的每齒進給量為，，粗鏜走刀1次，=3.5mm查參考文獻[3]表3.1-74，取粗鏜的主軸轉速為。又前面已選定鏜刀直徑D為φ19mm，故相應的切削速度為:4．以底面為基準，精鏜?31孔至32H7(+0.015/0)取精鏜的每齒進給量為，，粗鏜走刀1次，=1.5mm查參考文獻[3]表3.1-74，取精鏜的主軸轉速為。又前面已選定鏜刀直徑D為φ19mm，故相應的切削速度為:5.以底面為基準，銑端面，保證30°及11尺寸，工件總長度1250取進給量為f=0.7mm/r，則v=25.4m/minn===622.2按機床實際轉速取n=650則實際切削速度為:v=3.14×13×650/1000=26.53參考文獻[3]表2.4-41，得：=98.1×42.7kF(N)M=9.81×0.021kM(Nm)分別求出11的和M如下：=98.1×42.7×13××1=2616NM=9.81×0.021×××1=16.73Nm它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉力矩196Nm，故機床剛度足夠。3夾具設計對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點：能穩(wěn)定的保證工件的加工精度用夾具裝夾工件時，工件相對于道具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工極度趨于一致。能提高勞動生產率使用夾具裝夾工件方便、快捷，工件不需要劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切屑用量，提高勞動生產率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構，進一步提高勞動生產率。能擴大機床的使用范圍能降低成本在批量生產中使用夾具后，由于勞動生產率的提高、使用技術等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯得降低了生產成本。夾具制造成本分攤在一批工件上。每個工件增加的成本時極少的，遠遠小于由于提高勞動生產率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經濟效益就愈顯著。3.1定位方案的選定該零件的定位方案我選擇的是一孔二面定位方式。這種定位方式在箱體、杠桿、蓋板等類零件的加工中用的很廣。工件的定位面一般是加工過的精基面，定位方式如下圖：3.2夾具夾緊裝置的確定3.2.1夾緊力的方向和作用點的確定(1)夾緊力的方向，主要夾緊力的方向一般應垂直于主要定位基準，當夾緊力和切削力，重力同方向時，需要的夾緊力最?。煌耆媚Σ亮砜朔邢髁椭亓r，所需的夾緊力最大。因此本設計的夾緊力方向應正好和重力方向平行。(2)夾緊力的作用點，夾緊力的作用點應在支承點上，或在幾個支承點所組成的平面內。在多點夾緊時，如果平緊點在支承面之外，應采用聯(lián)動夾緊機構，以保證各點的夾緊力同時均勻地作用到工件上。夾緊力的作用點應選在工件剛性最好的部位，否則應設置輔助支承，夾緊力的作用點應靠近切削部位。(3)夾緊力的大小，夾緊力的大小應根據所需夾緊力最大時的加工位置來決定，并分析此時受力情況，然后進行計算。為了安全應將計算值的安全系數(一般取2~3)作為所需要的夾緊力。3.2.2夾緊力大小的估算加工過程中，工件受到切屑力、離心力、慣性力及重力的作用。理論上，夾緊力的作用應與上述力的作用平衡；而實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。估算時應找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力。由《機床夾具設計手冊》上提供的公式：式中--實際所需夾緊力（N）；--在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力（N）；K—安全系數。安全系數K可按下式計算：取則確定:根據《機床夾具設計手冊》P32表1-2-3刀具材料為硬質合金Pz=902ts0.75Kp；Py=530t0.9s0.75Kp；Px=451ts0.4Kp；式中，Pz——圓周切削分力（N）；Py——徑向切削分力（N）；Px——軸向切削分力（N）；s--每轉進給量（mm）；t—切削深度（mm）；--考慮工件材料機械性能的系數；--考慮刀具幾何參數的系數。查表1-2-4，得，Kmp=（）nKmp——考慮工件材料機械性能的系數；KmpKpKpKpKrp——考慮刀具幾何參數的系數；計算Pz時，n取0.4；計算Py時，n取0.4；計算Px時，n取0.4.計算Pz時，Kp=1.0，Kp=1.0，Kp=1.0，，Krp=1.0；計算Py時，Kp=1.0，Kp=1.0，Kp=0.75，Krp=1.07；計算Px時，Kp=1.0，Kp=1.0，Kp=1.07，Krp=1.07；取s=1mm,t=1mm算得：Pz=991.4(N)Py=467(N)Px=397.8（N）夾緊力一般為估算，考慮X、Y方向的摩擦，所以在Z方向的力約為：400（N）。由公式，算得所要的夾緊力為1216（N）。3.3夾緊機構及元件的選擇本零件夾緊采用螺旋夾緊機構，采用的螺母為六角螺母（GB56-76）材料：45按《優(yōu)質碳素結構鋼鋼號和一般技術條件》。熱處理：HRC35～40。細牙螺母的支承面對螺紋軸心線的垂直度按GB1184-80《形狀和位置公差》附錄一表3規(guī)定的9級公差。其他技術條件按GB2259-80《機床夾具零件及技術條件》。螺母規(guī)格：56-76-M12×1.5。螺栓為活節(jié)螺栓，規(guī)格為：M16×240或M16×220（GB798-76）。根據《機械設計》上對緊螺栓聯(lián)接的強度計算，有：根據上述計算，此夾緊方案符合要求。3.4定位誤差分析該夾具采用支撐釘定位，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)定的工序公差。與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：由參考文獻[13]可得：⑴支撐釘的定位誤差：⑵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，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。3.5夾具設計及操作的簡要說明如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。參考文獻[1]李旦等，機床專用夾具圖冊，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005。[2]孫已德，機床夾具圖冊，北京：機械工業(yè)出版社，1984。[3]何玉林，機械制圖，重慶：重慶大學出版社，20001983。[4]機械工程基礎與通用標準實用叢書編委會，形狀和位置公差，北京：中國計劃出版社，2004。[5]淘濟賢等，機床夾具設計，北京：機械工業(yè)出版社，1986。[6]李洪，機械加工工藝師手冊，北京：機械工業(yè)出版社，