本文格式為Word版，下載可任意編輯——泵殼體零件的機械加工工藝及其典型夾具設計

泵殼體零件的機械加工工藝及其典

型夾具設計

摘要

本設計的目的是通過完成此次畢業設計，熟練把握機械加工的流程，為成為

合格工藝工程師打下堅實的基礎。泵殼零件的加工工藝規程及夾具設計是包括零件加工工藝設計、工序設計及專用夾具的設計三部分。通過對零件進行分析設計了兩條工藝路線，通過分析比較選擇了一個更加合理的方案；設計出毛坯的結構和零件的加工基準，計算各個工步的工序進行尺寸并且決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；設計了鉆夾具與鏜夾具兩套專用夾具，計算出夾具定位時所產生的定位誤差。本設計的加工工藝合理﹑夾具可行、高效、省力，能夠滿足零件的加工要求，保證其加工質量。

關鍵字：切削用量；定位誤差；專用夾具；工藝規程.

TheMachiningProcessOfAPumpBodyPartsAndItsTypicalFixture

Design

Abstract

Thepurposeofthisdesignisbycompletingthegraduationdesign,familiarwithmachiningprocess,inordertobecomequalifiedprocessengineertolayasolidfoundation.Pumpshellpartsprocessingproceduresandfixturedesignisincludingspecialfixturepartsprocessingprocessdesign,processdesignandthedesignofthreeparts.Throughtheanalysisofpartsdesignedtwoprocessroute,throughtheanalysisandcomparisonhavechosenamorereasonablesolution;Todesignblankofthestructureandpartsprocessingbenchmark,sizeandcalculateeachworkstepprocesstodeterminetheprocessequipmentforeachprocessandcuttingparameter;Designedthedrillclampandboringandtwosetsofspecialfixture,calculatethegeneratedwhenthefixturepositioningpositioningerror.Thedesignofthereasonableprocessingtechnologyandfixtureisfeasibleandefficient,energysaving,cansatisfythemachiningrequirementsofparts,ensurethequalityofitsprocessing.

KeyWords:cuttingcondition；positionalerror；specialfixture；Processplanning.

目錄

1緒論1

1.1選題背景和意義11.1.1選題的背景11.2夾具設計發展概況11.3本文主要研究工作42.1零件的作用52.2零件的工藝分析52.3泵殼零件加工的主要問題與工藝過程設計所應采取的相應措施62.4泵殼體的材料、毛坯以及熱處理63工藝規程的設計9

3.1確定毛坯的制造形式93.2基面的選擇93.3制定工藝路線93.4各工序加工設備、刀具、量具選用以及機械加工余量的確定113.5確定切削用量以及基本工時114粗鏜孔專用夾具的設計25

4.1專用夾具設計的基本要求.254.2定位基準的選擇.254.3定位方案的選擇.254.4定位誤差分析與計算264.5工件夾緊方式的確定264.6導引方式以及導引元件的確定274.7夾具體的設計275鉆孔專用夾具的設計29

5.1定位基準的選擇295.2定位方案的選擇295.4工件夾緊方式的確定325.5導引方式以及導引元件的確定335.6夾具體的設計336總結35

5.5導引方式以及導引元件的確定

（1）鉆套的選用

鉆套是鉆模上的特有元件之一。其的作用是確定刀具的所在位置，同時引導刀具，防止刀具引偏和加工時發生振動。當加工平行孔系的時侯，孔之間的相互位置精度也需要依靠鉆套在鉆模板上的分布位置來進行保證。本裝置所選用的是固定式鉆套。

固定式鉆套的兩種形式為，鉆套外圓以H7/n6或者H7/r6協同，直接壓入鉆模板或者夾具體孔之中。這種鉆套的結構簡單，位置精度比較高，但磨損后不易替換。適用于中小批的生產或者孔距小以及孔位精度比較高的孔加工。由于零件上三孔間距較小，因此選用固定鉆套。

查實用機械加工工藝手冊得：鉆套的高度為16mm,鉆套和工件的距離為h=0.6d,根據d=8,得h=4.8mm。（2）輔助支撐的設計.

在生產當中，為了提高工件的剛度與定位穩定性，故常采用輔助支撐。由于工件外圓柱壁較薄，且又處于懸空狀態，故需采用輔助支撐來提高其剛度與穩定性。用可調頂壓支承來支撐外圓柱面，并且它的結構可調，上下的移動由旋轉螺母來進行調理。

5.6夾具體的設計

夾具體是一種用來將夾具的各個部分連接成為一個整體的元件，它是夾具上最大﹑最繁雜的元件。在它上面需要安裝定位元件、夾緊裝置、刀具引導件及其它的各種裝置與元件。此外本體上還應當具有夾具在機床上安裝時用的定位部分，以此來保證夾具在機床上能夠獲得其所需的相對位置。夾具體同樣也是承受負荷最大的元件，承受著工作時的切削力、夾緊力與慣性力。在鉆削的過程當中，為了保證鉆孔的位置精度并且能在一定程度上提高鉆頭的剛度，需要使用鉆模套，并且由定位元件對其定位。一般對夾具本體的要求主要有以下幾點：（1）足夠的剛度與強度

由于夾具體所承受的負荷最大，所以需要足夠高的剛度與強度來保證其質量。

（2）較輕的重量

在大型夾具當中，為了減輕其夾具體的重量，可以采用輕合金，如：鋁合金；也可以在承力大的地方使用加強筋，在其不受力的地方采用中空設計，或者增設減輕孔去掉多余的金屬。（3）安裝需要穩定

夾具體在機床上或者工作臺上安裝時要保證其穩定，這一點對于不固定在機

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床或工作臺上的夾具更為關鍵。夾具越高，則它的定位底面應越大。另外，為了保證和機床工作臺之間的良好接觸與定位穩定，夾具體的定位底面應當適當的挖空。

（4）工藝性要好

由于夾具體是單件生產模式，一般都是利用通用機床與萬能機床進行加工﹑測量的。因此，形狀簡單；結構緊湊；具有良好工藝性；這些是對夾具體的一項重要要求。

（5）便于清理切削的臟物

為了便于維護夾具的清潔和防止腐蝕，對于鑄造本體的非加工表面應剛涂以潤滑油，對于鋼制的夾具體表面可以采用氧化處理。（6）保證使用安全

一般夾具本體的外表面轉角都是需要進行倒圓的，在使用當中中需要經常翻轉的夾具，更應在本體上裝以便于操作的手柄。

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6總結

本次設計的主要工作為：零件的加工工藝設計、工序設計及專用夾具的設計三部分。在工藝設計當中需首先對零件進行分析，詳細了解零件的工藝之后，再設計出毛坯的結構。由于零件的加工材料為LZ102，故我們選擇接近零件外形進行鑄造成型加工的方式，然后對其進行熱處理消除其熱應力。其次選擇出正確的零件的加工基準也是其不可缺少的一項步驟，只有選擇出了合理的基準，才能夠保證所加工的零件精度。在加工零件時采用合理的工藝路線不僅可以提高生產效率而且能夠提高零件的可加工性。在制定加工工藝時首先需要對零件每個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是能夠選擇出各個工序的工藝裝備以及切削用量。然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的每個組成部件，如：定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體和機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時所產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與其的不足之處，并在以后設計中注意進行改進。

在此次的設計中，由于零件為殼體，故其的結構相對簡單，形狀，位置精度也要求不高，表面的粗糙度一般，采用一般的加工方法即可達到工藝要求。在加工時，我們需先加工兩個端面，再對其中的孔與側面進行加工，這樣的加工順序可以提高零件的加工精度。

在加工的過程當中，不可避免的要使用夾具來對零件進行加緊與定位，在本次設計過程當中，根據實際的需要我設計了兩套專用夾具，分別為：鉆孔專用夾具與粗鏜孔專用夾具。在設計粗鏜孔專用夾具時，以側面作為其定位基準，并采用支撐板來支撐側面，兩邊分別采用固定支撐與緊定螺釘夾緊，最終再用光面壓塊進行壓緊，從而限制了其六個方向的自由度，從而達到定位與夾緊的目的，其次，對夾具進行誤差分析與校核，以保證其設計的合理性與實用性。在設計鉆孔專用夾具的時候，以頂面為定位基準，選用“一面兩銷〞的定位方法，并且一銷需采用削邊銷，防止出現過定位。具體如下：采用定位塊來定位頂面，用φ12與φ30的銷和零件上φ12與φ30的孔相互協同進行定位，從而限制了工件的六個自由度，以達到定位與加緊的目的。然后就要對其進行誤差的分析與強度的校核，從而確保夾具設計的合理性和實用性。

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根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-7，取切削速度為：?c?30m/min；4.計算轉速：

1000?1000?30??1364r/min；?D3.14?7按機床實際轉速取n?1400r/min；

n?5.計算基本時間：

T基本?l?l1?l28?4?4??0.05min；nf1600?0.2工步3：在下端面鉸四個φ7mm孔.1.加工條件：

工件材料：ZL102﹑?b200HBS，鑄造；加工需求：鉸孔鉸孔φ7mm；機床型號：Z5125A型鉆床；

刀具類型：高速鋼鉸刀，鉸刀直徑φ7mm；2.確定切削的進給量：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取進給量f=0.2mm/r；3.確定切削的速度：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-7，取切削速度為：?c?30m/min；4.計算轉速：

1000?1000?30??1364r/min；?D3.14?7按機床實際轉速取n?1400r/min；

n?5.計算基本時間：

T基本?l?l1?l27?4?4??0.05min；nf1600?0.2工步4：攻螺紋孔M6；1.加工條件：

工件材料：ZL102，?b=200HBS，鑄造；加工需求：攻螺紋孔M6；機床型號：Z5125A型鉆床；

刀具類型：高速鋼麻花鉆，鉆頭直徑6mm；2.確定切削的進給量：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取進給量為：f=0.2mm/r；

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3.確定切削的速度：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取切削速度為：?c?40m/min；4.計算轉速：

1000?1000?40??2123r/min；?D3.14?6按機床實際轉速取n?1800r/min；

n?5.計算基本時間：

T基本?l?l1?l216?4?4??0.07min；nf1800?0.2工序8：鉆兩個螺紋孔φ5.2mm；鉆孔φ7.8mm；

工步1：鉆兩個螺紋孔φ5.2mm；1.加工條件：

工件材料：ZL102，?b=200HBS，鑄造；加工需求：鉆孔φ5.2mm；機床型號：Z5125A型鉆床；

刀具類型：高速鋼麻花鉆，鉆頭直徑φ5.2mm；2.確定切削的進給量：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取進給量胃：f=0.15mm/r；3.確定切削的速度：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取切削速度為：?c?30m/min；4.計算轉速：

1000?1000?30??1837r/min；?D3.14?5.2按機床實際轉速取n?1800r/min；

n?5.計算基本時間：

T基本?l?l1?l215?4?4??0.09min；nf1800?0.15工步2：鉆孔φ7.8mm.1.加工條件：

工件材料：ZL102，?b=200HBS，鑄造；加工需求：鉆孔φ7.8mm；

機床型號：Z5125A型鉆床；

刀具類型：高速鋼麻花鉆，鉆頭直徑φ7.8mm；

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2.確定切削的進給量：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取進給量為：f=0.2mm/r；3.確定切削的速度：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取切削速度為：?c?40m/min；4.計算轉速：

1000?1000?40??1633r/min；?D3.14?7.8按機床實際轉速取n?1600r/min；n?5.計算基本時間：

T基本?l?l1?l220?4?4??0.09min；nf1600?0.2工序9：攻螺紋孔M6；擴孔φ11.8mm；工步1：攻螺紋孔M6；1.加工條件：

工件材料：ZL102，?b=200HBS，鑄造；加工需求：攻螺紋孔M6；機床型號：Z5125A型鉆床；

刀具類型：高速鋼麻花鉆，鉆頭直徑φ6mm；2.確定切削的進給量：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取進給量為：f=0.2mm/r；3.確定切削的速度：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取切削速度為：?c?40m/min；4.計算轉速：

1000?1000?40??2123r/min；?D3.14?6按機床實際轉速取n?1800r/min；

n?5.計算基本時間：

T基本?l?l1?l213?4?4??0.06min；nf1800?0.2工步2：擴孔φ11.8mm；1.加工條件：

工件材料：ZL102﹑?b=200HBS，鑄造；加工需求：擴孔φ11.8mm；

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機床型號：Z575型鉆床；

刀具類型：高速鋼擴孔鉆，擴孔鉆直徑為φ11.8mm；2.確定切削的進給量：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取進給量為：f=0.2mm/r；3.確定切削的速度：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取切削速度為：?c?30m/min；4.計算轉速：

1000?1000?30??810r/min；?D3.14?11.8按機床的實際轉速取n?800r/min；

n?5.計算基本時間：T基本?l?l1?l28?2?4??0.09min；nf800?0.2工序10：鉸孔φ8mm，鉸孔φ12mm；

工步1：鉸φ8mm孔；1.加工條件：

工件材料：ZL102﹑?b=200HBS，鑄造；加工需求：鉸孔鉸孔φ8mm；機床型號：Z5125A型鉆床；

刀具類型：高速鋼鉸刀，鉸刀直徑φ8mm；2.確定切削的進給量：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取進給量為：f=0.2mm/r；3.確定切削的速度：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-7，取切削速度為：?c?30m/min；4.計算轉速：

1000?1000?30??1194r/min；?D3.14?8按機床的實際轉速取n?1200r/min；

n?5.計算基本時間：

T基本?l?l1?l212?4?4??0.08min；nf1200?0.2工步2：鉸孔φ12mm；1.加工條件：

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工件材料：ZL102﹑?b=200HBS，鑄造；加工需求：鉸孔φ12mm；機床型號：Z5125A型鉆床；

刀具類型：高速鋼鉸刀，鉸刀直徑φ12mm；2.確定切削的進給量：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取進給量為：f=0.2mm/r；3.確定切削的速度：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-7，取切削速度為：?c?30m/min；4.計算轉速：

1000?1000?30??796r/min；?D3.14?12按機床的實際轉速取n?800r/min；

n?5.計算基本時間：T基本?l?l1?l28?4?4??0.1min；nf800?0.2工序11：鉆孔φ20mm；鉆孔φ11mm；工步1：鉆孔φ20mm；1.加工條件：

工件材料：ZL102﹑?b=200HBS，鑄造；加工需求：鉆孔φ20mm；機床型號：Z5125A型鉆床；

刀具類型：高速鋼麻花鉆，鉆頭直徑為φ20mm；2.確定切削的進給量：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取進給量為：f=0.3mm/r；3.確定切削的速度：

根據實用金屬切削加工工藝手冊中表5-6，取切削速度為：?c?30m/min；4.計算轉速：

1000?1000?30??478r/min；?D3.14?20按機床的實際轉速取n?500r/min；

n?5.計算基本時間：T基本?l?l1?l212?4?4??0.13min；nf500?0.322

輕孔，去掉不必要的金屬。（3）安裝需穩定

夾具體在機床或者工作臺上安裝時要穩定。這一點對不固定在機床或者工作臺上的夾具是更為重要的。夾具越高，定位的底面應越大。另外，為保證和機床工作臺良好接觸與定位穩定，夾具體定位底面應適當的挖空。（4）工藝性需好

由于夾具體是單件生產的，一般都是利用通用機床與萬能機床進行加工測量的。因此，要求形狀簡單﹑結構緊湊﹑具有良好的工藝性，這是對夾具體的一項重要要求。

（5）便于清理切削的臟物

為了便于維護夾具的清潔，防止腐蝕，對于鑄造本體的非加工表面應當涂以潤滑油，對鋼制夾具體的表面可以進行氧化處理。（6）保證使用的安全性

一般夾具本體的外表面轉角要進行倒圓，在使用中需要經常翻轉的夾具，應在本體上裝有便于操作的手柄。

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5鉆孔專用夾具的設計

5.1定位基準的選擇

本夾具主要用于鉆φ20mm的孔，由零件圖可知，φ20mm孔的設計基準為其零件頂面，為了保證定位誤差為零，應選中擇頂面為其定位基準。

5.2定位方案的選擇

本道工序中需限制六個自由度，即沿著X、Y、Z軸的移動與圍著X、Y、Z軸的旋轉。采用了“一面兩銷〞的定位方法，并且一銷采用了削邊銷，防止出現過定位。具體如下圖所下：

采用定位塊來定位頂面，用φ12、φ30的銷和零件上φ12、φ30的孔相協同來進行定位，從而可以限制工件的六個自由度。如圖5.1所示。

圖5.1鉆床夾具裝配圖

5.3定位誤差分析和計算

兩個定位銷的尺寸與相應孔的直徑一致，為φ12的削邊銷與φ30的圓柱銷。由機械制造技術基礎課程設計指導教程得：定位銷和工件基準孔之間的協同形式為：H7/h6、H7/g6、H7/f6。

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表5-1線性尺寸的允許偏差數值

公差等級符號名稱0.5-3〉3-6基本尺寸分段的允許偏差數值〉6-30〉30-120fmcv

注:對于小于0.5mm的標稱尺寸，應注明與相關的標稱尺寸相鄰的偏差數值

縝密中等粗糙最粗〉120-400〉400-1000〉1000〉2000-2000-4000?0.05?0.05?0.1?0.1?0.2?0.3-?0.5?0.1?0.2?0.5?1?0.15?0.3?0.8?1.5?0.2?0.5?1.2?2.5?0.3?0.8?2?4?0.5-?1.2?2?3?4?6?8

圖5.2兩孔中心距

查表5-1及圖5.2得：兩定位孔的中心距為LD=25?0.2；

（1）確定兩銷心距以及公差：Ld=LD=25mm

11?Ld??LD??0.2?0.07mm；

33所以兩銷中心距應為：80±0.07mm（2）確定圓柱銷的尺寸以及公差.圓柱銷的基本尺寸為：d1=D1=φ30mm

銷孔協同按g6制造，查表知：銷的上偏差es=-0.01，且IT6的公差為0.016，可得ei=-0.026

所以圓柱銷尺寸為?30?0.026mm.

30

?0.01

表5-2削邊銷公稱尺寸d2、寬度b及偏差

D2b13-62D2-0.5>8-204D2-1>20-255D2-3〉25-325D2-4>32-406D2-5>40-508D2-5B（3）根據表5-2選取削邊銷的尺寸為：b1＝4mmB＝d-2＝12-2＝10mm（4）確定削邊銷的直徑尺寸以及公差補償值為：a=δLD+δLd=0.2+0.07=0.27mm；

X2min?2ab12?0.27?4??0.18mm；D2min12d2max?D2min?X2min?12?0.18?11.82mm；

削邊銷和孔的協同應按h6，查表可知銷的上偏差為：es=0，且IT6的公差為0.011，可得ei=-0.011mm；

?0.18?0.18所以削邊銷尺寸為：?11.9470)0?0.011??(11.82?0.18?0.011?0.18??12?0.191mm；

（5）