叶片泵泵体工艺和夹具设计

摘要：制造技术的核心是制造工艺，也是生产最活跃的组成部分。这个工艺用金属切削工具和磨削工具等加工方法加工零部件，使之达到必要的形状，尺寸，表面粗糙度，机械和物理的性能的成功的零部件的生产。采用夹具生产工艺可保证生产产品的质量，提高生产质量，降低成本，进一步广泛应用车床技术，降低了员工工作强度，确保生产过程安全。该项目为片叶子泵体的过程和钳制设计。这个零件是支撑传动装置的泵体的部件。在设计上，对部件的结构和工序进行分析，通过对部件的粗加工、精加工的参照、加工余量及底座的计算，然后对各处理的切削量和工作时间。关键词：泵体；零件；夹具；切割20第1章 序言由于加工工艺的布置和夹具的使用直接影响到泵体的加工质量和生产效率，因此对泵体机械加工工艺和夹具设计的研究具有特别大的作用。随着现代制造业的发展，加工工艺变得越来越灵活，现代机床夹具也变得越来越精密、高效、灵活。当今社会科学技术的发展非常迅速，加工控制和测量技术也在不断提高。国外先进的制造技术是分别对泵体和泵盖进行加工，然后将它们组合在一起进行产品的最终装配，在保证精度的前提下大大提高了精度，生产效率也变得更高。在大型泵的零部件加工技术上，采用先进的设备、工装和检测手段，确保产品的质量，是泵行业不断追求技术创新和突破的动力。第2章 零件的工艺设计2.1 零件的功用及工艺分析2.1.1 零件的功用泵零件，功能是支撑，包含，保护运动零件或其他零件，也用于定位和密封，其三维形状和零件图如下：三维模型如下：图2.1 三维模型图二维零件图如下：图2.2 泵体零件图部件的实际形状如上所述，从零部件图来看，构成了复杂的构造。2.1.2零件的工艺分析泵体零件有两组加工表面，彼此有一定的加工要求。现分如下。(1)以20毫米孔中心轴线为中心的加工表面。该加工面包括两个直径50毫米的外端面和与两个直径90毫米的外端面相反的角，8个15毫米的通孔，主要的加工面是8个15毫米的通孔。(2)以18毫米孔中心轴线为中心的加工表面。同加工表面有50mm的外圆端面、1mm的孔、1:7梯形孔和脱刀槽。这两个加工表面之间有一定的加工要求。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 工艺规程的设计2.2.1 确定生产类型(1)机械产品在计划期间内本应生产的产品的生产量及进度计划被称为产品的生产方针。在机械产品的生产方法中，除计划期间内的生产外，包含一定的备份率和平均废物率，计算公式如3.1。 （3.1）式中n为零件计划期内的产量；a为备品率；b平均废品率。由生产任务得：,，代入公式计算，（2)确定生产类型:最终转运箱泵体长属于110mm，宽80mm，高100mm的中间配件，泵体生产方法为108件，属于少量生产。2.2.2确定毛坯的生产过程胚体的铸造:这个泵体的零部件采用批量制造，优选使用模具，模具，压力铸造等进行底座的制造。这次使用模具。该铸造方法的特征是铸造的内部结构和高机械性能，单位面积的高产量，用于制造泵体、泵体、减速槽、汽缸等小型铸造。毛坯的材料是HT200。2.2.3基准的选择工件选择的位置基准实际上决定工件的定位基准。取决于所选择的基面是否进行处理，位置基准被区分为粗糙基准和精细基准。在初始处理中，可以仅将未处理的空白表面选择为定位基准。把这个参考称作粗略的参考。定位参考指的是加工方面的精细参考。选择了位置决定基准的情况下，该要求基于精确度保证。因此，位置分析的选择次序应当是粗略参考中的精细参考。2.2.4工序的合理组合确定标准后，基于具体的生产条件，确定工艺数，例如生产类型、零部件结构特点、技术要求、机床等。确定操作次数的基本原则:(1)工程分散原则过程内容简单，选择合理的切割量是有利的。典型的设备可以促进使用。简单的机床加工设备。生产准备小，产品容易调换。工人的技术要求水平不高。但是，大量的设备和工人，大的生产区域，长过程路线，复杂的生产管理。(2)工程集中原则加工数量少，加工工数少，治具数少，工艺途径短，操作人员数和生产面积分别减少，生产管理简化了。在一个设定中，同时处理多个面对这些面的相互位置有利。精度高。用设备少、效率高的专用机床批量生产，可以提高生产率。然而，使用复杂的特殊设备和处理设备将增加成本，维护成本被调整，从而需要大量的生产准备工作量。通常，对于单位的小批量生产，该过程恰当地集中于简化生产管理。专业设计的车床和钳位组织生产线。2.2.5制定工艺路线工艺路线原则是在保证产品质量的同时，最大限度地提高生产效率，降低成本，充分利用已有的生产条件。过程路线的起始点是确保能够合理确保零部件的几何形状和尺寸精度、位置精度等技术要求。2.3机械加工的剩余量和毛坯的尺寸确定加工余量是指加工过程中从被加工表面切下的金属层厚度。加工余量分为加工余量和总加工余量。工业余量是指在给定工艺中被切断的金属层的厚度。加工总剩余量是指加工表面被切割的金属层的总厚度。 (1)粗铣面加工余量:该平面的加工余量见机械制造技术基础课程设计说明书表2-35，认为铸件在铸造过程中表面会产生气泡等零件。因此，加工余量应较大。因此，粗铣各面加工余量为3mm。(2)粗车床左右两侧50mm端面加工余量:从加工余量实用手册表5-25中可以看出，粗糙车左右两侧的加工余量为1.6mm。(3)粗车床左右各50mm直径15mm圆柱圆的加工余量:从机械制造技术校核用直径为90mm的圆柱加工余量为2mm。（4）36mm孔加工余量:参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-10，镗削加工余量为0.3mm。(5)梯形孔加工余量:机械制造工艺设计简明手册检查表2.3-8。先钻出梯形孔，再粗铰。粗铰链加工余量为0.04mm。(6) M8孔的加工余量:如机械制造技术基础课程设计导则表2-29所示，攻丝M8的加工余量为1.3mm。（1）粗铣各表面的加工余量：可以通过上述各个加工余量确定出零件的铸件尺寸，毛坯图2.3：图2.3 毛坯图第3章 加工设备与工艺装备选择3.1选择机床机床选型原则:机床加工范围应与零件外形尺寸相适应;机床的精度应与工艺要求的精度相一致。机床的生产率应根据所生产零件的类型进行调整。在泵体的加工过程中，为了提高生产率，将使用大量的专用机床，如钻孔和镗孔，并将使用专用钻床和专用钻床。万能机床用于铣削端面、倒角和攻丝。通用机床可在加工手册中找到。3.2选择夹具机床夹具是加工设备，准确确定工作位置，并在加工过程中牢牢夹住工作。其主要功能是:保证工作加工的精确度;提高处理效率。减少劳动强度。充分发挥机床的性能并扩展。在单件小批量生产中，应尽量使用通用夹具。为了提高生产力，还可以在任何可能的情况下使用组合夹具。中上生产时，应采用专用夹具提高生产效率，夹具的精度应与工艺的加工精度相匹配。泵体的产量是小批量生产的。为了提高生产率，在加工过程中应使用专用夹具。为此，我们专门为生产线上的工艺设计了一套夹具。对于动力源，由于泵体加工是小批量生产，它可以手动旋转六角螺母夹紧，操作方便，降低了工作强度和材料成本。3.3选择刀具刀具的选择主要取决于所使用的处理方法在加工过程中,加工表面的大小,材料的工件,所需的精度和表面粗糙度,生产力和经济等,选择时,一般使用标准工具在必要时为高生产力的综合工具和其他专业工具。端面套筒面铣刀材料为硬质合金。麻花钻、扩孔、沉孔、丝锥均采用高速钢制造。第4章 零件的车床夹具设计4.1车床夹具设计车床夹具主要用于零部件的回转面和末端面。因此，车床夹具的主要特征是机材加工面的中心线和车床的主轴的旋转轴相同轴。4.1.1车床夹具的主要类型安装在车床主轴上的夹具，对中车床夹具，角铁车床夹具，花盘车床夹具;装在托盘上的固定装置。生产中需要设计的产品大多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以泵类零件是用专用夹具在车床上加工的。4.1.2总体设计(1)夹具整体结构紧凑，重量轻，悬臂尺寸短，重心尽量靠近主轴。(2)当上部工件和夹具不平衡，相对于机床主轴的转动轴,将生成大的离心力和振动,这将影响到工件的加工质量和工具的使用寿命,机床的精度和生产的安全,尤其是遇到更高的速度时情况更加严重。因此，对于非对称重量的夹具，必须有一个平衡的要求。有两种平衡方式:设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，一般采用适当的方法对夹具进行平衡设置来保持工作正常运行。(3)为确保安全，夹具上的各部件一般不超过夹具的圆形轮廓。因此，还应注意防止切削和冷却液飞溅。必要时应加防护罩。4.2问题的提出 夹具主要用于左右端面的粗加工，当使用粗车左右端面时，另一种是粗面。为了保证技术要求，我们首先要找到一个定位基线。同时，我们应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，如下图所示：图4.1 工序图4.3定位基准从元器件图上可以看出，粗车的左右端面只有长尺寸的要求，设计参考是部件的左端面，左右两侧的自由度方向需要限制，设计的根据和步骤必须统一。这样的位置误差范围为了达到要求,轴的左部分零件在膨胀支持部和弹性墨盒中被支持,3个自由度被限制,因此零件的位置误差在一个小范围内可以很容易确认。4.4误差的分析由于生产类型是小批量生产，考虑到成本节约，使用手动夹紧机构，并且通过手动弹簧心轴机构紧固内孔的定位，并且工件定位在弹性套筒和心轴端部上面向20mm的通孔，拧紧螺钉。螺母穿过椎体和套筒，使弹性套筒向外均匀变形，工件膨胀，进行工件的定心夹紧。如下图所示：图4.2 车夹具装配图夹具主要用于定位套筒外圆和主轴端面。轴与衬套，即端面与轴是否垂直。4.5车床夹具的截图图4.3 三维夹具爆炸图图5.6 三维夹具零件装配图第5章 钻床夹具的设计5.1问题的提出本夹具用于在上下端面上通下4根15mm的通孔。由于位置精度的要求不高，表面粗糙度要求低精度，为了保证技术要求，找到位置标准很重要。必须考虑劳动生产率的提高和劳动强度的下降。如下图所示:图5.1 工序图5.2定位的基准选择从工序图中可以看出,孔加工前,底面和天花板面车加工,因此左端端面加工方面,最右边面加工表面,而是中心通孔在加工通孔,而是中心通孔轴位置精为基础,可以确保待加工孔的尺寸。从零件图可以看出，孔的加工不需要位置公差请求，可以仅基于尺寸请求设计以中心通孔轴线为位置基准的钻石图案，从而满足加工对象的孔轴线尺寸要求。组件位置限制底面、左端面以及心轴上的5个自由度。5.3切削力及夹紧力的计算（1）切削力的计算查机床夹具设计手册表可得：切削力公式： （6.1）式中D=15mm（孔的直径），f=0.36mm/r（主轴进给率）查表得： （6.2）即：Ff=3206(N)（2）夹紧力的计算实际所需夹紧力的来源为机床夹具设计手册表： （6.3）安全系数K可按下式计算： （6.4）式中：为各种因素的安全系数，可以详见机床夹具设计手册表 ： K=1.21.01.01.11.31.01.0=1.72所以WK=Ff K= 3206(N) 1.72=5500(N)由计算可知实际需要的夹力并没有那么大，但是为了方便操作这个夹字结构，选择了手动插入夹的机构。取，螺旋夹紧时产生的夹紧力公式： （6.5）式中参数由机床夹具设计手册可查得：原始作用力作用力臂螺旋生角螺纹处摩擦角螺纹处摩擦系数螺杆端部与零件的摩擦系数螺纹处当量摩擦角则螺旋夹紧时产生的夹紧力：由公式6.5得：由上述计算易得： 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。5.4定位误差的分析位置基准方面，虽说以中心通孔轴为中心并不要求部件尺寸的共性，但为了尽可能提高部件的适用性，将使加工误差最小化。从机床夹具设计手册可以得出：（1）位置误差:定位尺寸公差、处理尺寸方向的投影、这里与处理方向一致。也就是说：故（2）夹紧封装误差，对工程尺寸的影响很小。也就是说： （3）磨损造成的加工误差：通常不超过（4）夹具相对工具位置误差:在钻孔间的距离上按公差、工作品大小取公差的五分之一。即。误差总和： 从上诉的分析我们得以得出，我们设计的夹具的加工误差很小，实用性非常的强。5.5夹具总体方案 此次的毕业设计是设计了“钻4个15mm孔”这道工序的钻床夹具。零件的结构特点进行了分析和零件的小批量生产的生产方式,决定采用螺旋压板组合夹紧零件，左螺旋压板组合配件的出口位置,螺旋压板上下的心牢牢抱轴配合的零件,这样可以保证零件可以更紧实,另外一边配合夹具的精密配合,延长夹具使用时间。这个夹具限制了五个自由度。由于4个15mm的孔全部为互相连通孔，加工的深度不大，且到下一个表面的距离也不大，因此容易发生钻头折断或与下一个表面相摩擦的、容易产生部件成本。为了解决该问题，在加工4个15mm的孔时，采用通过钢钻观察滑动部件并手动供给的方式。 5.6夹紧装置该零件的生产程序为小批量生产，生产规模不大，且夹紧面平整，因此，可以直接考虑手动夹紧装置，也可以采用螺杆夹紧零件的组合。夹紧装置如下图：1开槽圆柱头螺钉 2铰链座 3垫圈 4菱形螺母 5六角头螺栓 6六角螺母 7压板 8弹簧 9心轴 10垫板图5.2 主要夹紧装置5.7压板的有限元分析压板的三维造型如图6.3：图5.3 心轴的三维造型导入模型文件，在应用程序中选择Mechanica命令，静力分析并取得图5.4 心轴的静力学分析在这里面，压板主要由板和槽组成。左端圆弧板的颜色为紫色到浅绿色。在最大应力为3.530100Mpa到1.553102Mpa之间，也是最危险的部位。这样压板就可以安全工作了。中间槽与右端板受力与左端圆板受力基本相同，也在3.530100Mpa 1.553102Mpa之间，满足强度要求。这样压板就可以安全工作了。5.8钻套的选择钻套安装在模板或夹具上，用于确定工件上加工孔的位置，把工具导引加工，加工中提高了工艺系统的刚性防止振动。钻头有标准钻套和特殊钻套两种。此外，还分为固定型钻套、交换式钻套、快速钻套、特殊钻套4种。根据钻床夹具的设计要求、部件的结构特征、少量生产的生产纲领，决定采用固定钻套。这样一来孔的加工精度也变好，孔的加工也变得方便。因为钻孔的直径是15mm，根据“机械穿孔设计手册”的钻规格表的调查，内径是15mm，外径是22mm，钻孔的高度是15mm。其三维模型图如下：图6.5 钻套5.9钻模板的设计钻孔模板用于安装钻孔套筒，确保钻孔套筒在钻孔模具上的正确位置：（1）可固定的钻模板（2）铰链式钻模板（3）可卸（分离）式钻模板 （4）悬挂式钻模板 根据钻床夹具的设计要求、零件的结构特点和小批量生产的生产方案，我们决定采用固定钻模。在导向装置中，由于钻套安装在钻孔模板上，因此钻孔模板必须具有足够的刚度和强度，以防止变形，影响钻孔精度。本套钻模夹具选用铰接钻模。装、卸工件时，可通过铰链销旋转钻孔模板，方便零件夹紧。钻孔模板为H8/g7，适用于钻孔衬套。具体结构如下图所示：图5.6 钻模板示意图5.10夹具的装夹与拆卸5.10.1 夹具的装夹首先放松夹具螺母,然后把铰链钻模板,芯棒上的部分,调整位置,然后收紧槽缝螺栓防止部分旋转,然后拧紧六角螺母,使压板收紧,然后降低钻模板,最后收紧夹具螺母，收紧钻模板。5.10.2 夹具的拆卸过程先松开菱形螺母，然后转动铰接钻模板，再松开六角螺母和开槽固定螺钉，取出零件，然后放入下一个坯料。5.11钻床夹具截图1夹具体 2开口槽紧盯螺钉 3弹簧 4防转钉 5铰链销 6支撑钉 7菱形螺母 8铰链座 9六角螺母 10压板 11锥套 12钻模板 13零件 14心轴图5.7 钻模夹具装配图图6.8 三维夹具装配图图6.9 三维夹具零件装配图总 结本文设计中，首先进行部件的结构和工艺分析，确定零件的粗加工和精加工参考以及加工余量和坯料尺寸，从而获得零件的加工过程，然后计算每个过程的切削量和工作时间。在实践过程中收获了很多。致谢为了完成这篇论文遇到了不少困难，但对我而言，这份经历真的十分宝贵。首先感谢我的指导老师。本论文是在老师的指导下和同学们的帮助下修改完成的。在此，我要向他们的亲善帮助和指导表示由衷的感谢。在这段时间里，我从他们身上不仅学到了许多的专业知识，更感受到他们工作中的兢兢业业，生活中的平易近人。此外，他们严谨的治学态度和忘我的工作精神值得我去学习。非常感谢大家在我的毕业设计中，给予我极大的帮助，使我对整个毕业设计的思路有了总体的把握，并耐心的帮我解决了许多实际问题，使我有了很大的收获。同时，他们在整个研究过程中提出了许多建设性意见，并给我解决了一些专业性问题。再次感谢多年来传授我知识的老师们，更要感谢那些对我学习上支持和鼓励的人。同时感谢所有关心帮助过我的同学、老师和学校。总之，在以后的学习生活中我将以加倍的努力对给予我帮助的学校、老师及同学们的回报。参考文献1 蔡光起. 机械制造技术基础M. 沈阳: 东北大学出版社，2002.2 倪小丹. 机械制造技术基础M. 北京: 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