资源描述
课程设计说明书设计类型 设计题目机油泵传动轴加工工艺及夹具设计专业班级学生姓名完成日期指导教师摘 要本文是对机油泵传动轴零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。关键词：机油泵传动轴，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具全套图纸加扣 3346389411或30122505822目 录摘 要2目 录31 绪 论42 零件的分析52.1零件的工艺分析52.2 零件的工艺要求53 工艺规程设计73.1 加工工艺过程73.2确定各表面加工方案73.2.1 考虑因素73.2.2 加工方案的选择73.3 确定定位基准83.3.1粗基准的选择83.3.2精基准选择的原则83.4工艺路线的拟订93.4.1工序的合理组合93.4.2工序的集中与分散103.4.3加工阶段的划分103.4.4加工工艺路线方案的比较113.5零件的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定133.5.1毛坯的结构工艺要求133.5.2零件的偏差计算133.6确定切削用量及基本工时（机动时间）144 专用夹具设计204.1 问题的提出204.2 定位基准的选择204.3 定位误差分析204.4 切削力和夹紧力的计算214.5 钻模板和导向装置设计21241 绪 论机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。而本次对于零件加工工艺及夹具设计的主要任务是： 完成零件零件加工工艺规程的制定； 完成专用夹具的设计。通过对零件零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出零件加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。机油泵传动轴零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。2 零件的分析2.1零件的工艺分析机油泵传动轴是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和底面的精度要求较高，此外还有机油泵传动轴端面要求加工，对精度要求也很高。零件的底面、2-8孔粗糙度要求是，所以都要求精加工。其中心孔有同轴度公差要求因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。2.2 零件的工艺要求一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。图2.1 零件零件图该加工有七个加工表面：平面加工包括零件底面、底部平面；孔系加工包括大孔、小孔。 以平面为主有： 零件底面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是； 52圆柱两端面铣加工，其粗糙度要求是。 孔系加工有： 32钻、扩加工，其表面粗糙度为； 小孔钻铰加工零件毛坯的选择铸造，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因其年产量是中批量生产。上面主要是对零件零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。63 工艺规程设计3.1 加工工艺过程由以上分析可知，该零件零件的主要加工表面是平面、孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于零件来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知：零件的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。3.2确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计零件的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和孔加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较低的机床。3.2.1 考虑因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。3.2.2 加工方案的选择 由参考文献3表2.112可以确定，平面的加工方案为：粗铣精铣（），粗糙度为6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。 由参考文献3表2.111确定，32孔的表面粗糙度要求为6.3，则选择孔的加方案序为：钻扩。小孔钻铰孔加工方法：因为8孔的表面粗糙度的要求，所以我们采用钻铰的加工方法。 52圆柱两端面端面的加工方法是：因52圆柱两端面两侧面表面粗糙度的要求较高，为，所以我们采用粗铣精铣。3.3 确定定位基准3.3.1粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求： 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知，主要是选择加工零件底面的装夹定位面为其加工粗基准。3.3.2精基准选择的原则 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知，它的底平面，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面，因为是非加工表面，所以也可以用的孔为加工基准。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。3.4工艺路线的拟订对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。零件的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工零件底面底部平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。3.4.1工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。3.4.2工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 工序集中的特点工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备，简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。3.4.3加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra80100m。 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m。 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为Ra101.25m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。3.4.4加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订三个加工工艺路线方案。方案一：00铸铸造毛坯05时时效热处理，非加工表面进行喷漆10铣粗、精铣削底平面15钻钻3X11mm孔，钻铰2X8mm孔20锪2X8mm孔倒角25铣铣52圆柱两端面30铰扩、铰32mm孔35钻钻11mm润滑油孔40锪32mm孔两侧倒角45洗去毛刺，请洗50检检验入库方案二：00铸铸造毛坯05时时效热处理，非加工表面进行喷漆10 铣铣削底平面15铣铣52圆柱两端面20钻钻3X11mm孔，钻铰2X8mm孔25锪2X8mm孔倒角30铰扩、铰32mm孔35钻钻11mm润滑油孔40锪32mm孔两侧倒角45洗去毛刺，请洗50检检验入库加工工艺路线方案的论证：从前两步工序可以看出：方案把2X8孔加工都安排在前面中，以便后续工件装夹、安装工件。 方案二加工52圆柱两端面没有必要的定位基准，会导致32mm孔的加工精度不高，所以选择方案一。由以上分析：具体的工艺过程如下表：工序号工 序 内 容00铸造毛坯05时效热处理，非加工表面进行喷漆10铣削底平面15钻3X11mm孔，钻铰2X8mm孔202X8mm孔倒角25铣52圆柱两端面30扩、铰32mm孔35钻11mm润滑油孔4032mm孔两侧倒角45去毛刺，请洗50检验入库3.5零件的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件的锻造采用的是HT15-33铸造制造，其材料是HT15-33，生产类型为中批量生产，采用铸造毛坯。3.5.1毛坯的结构工艺要求零件为锻造件，对毛坯的结构工艺性有一定要求： 由于铸造件尺寸精度较高和表面粗糙度值低，因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工，其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满模膛和减少工序，铸造件外形应力求简单、平直的对称，尽量避免铸造件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。 铸造件的结构中应避免深孔或多孔结构。 铸造件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。3.5.2零件的偏差计算 零件底平面和底部平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考文献4表1119。其余量值规定为2-3mm，现取3mm。查3可知其粗铣时精度等级为IT12，粗铣平面时厚度偏差取精铣：由参考文献3表2.359，其余量值规定为。参照参考文献3表32，325,2.313和参考文献15表18，可以查得：钻孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。扩孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。铰孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。钻孔32参照参考文献3表2.347，表2.348。确定工序尺寸及加工余量为：加工该孔的工艺是：扩铰3.6确定切削用量及基本工时（机动时间）工序10：铣削底平面机床：立式铣床X52K刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数铣削深度：每齿进给量：根据杨叔子机械加工工艺师手册表2.4-73，取铣削速度：参照杨叔子机械加工工艺师手册表2.4-81，取机床主轴转速：， 式（1.1）实际铣削速度： 式（1.2）进给量： 式（1.3）工作台每分进给量： ：根据杨叔子机械加工工艺师手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度： 式（1.4）取刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 式（1.5）工序15：钻3X11mm孔，钻铰2X8mm孔1）确定进给量 根据参考文献7表28-36，按该表注4，进给量取小植。查Z525说明书，取。2）确定切削速度及 由参考文献7表28-39，取。由参考文献7表28-3，得修正系数，故 查Z525说明书，取，实际铰孔速度 因8孔不是一次钻出，故其钻削余量为=11/2=5.5mm，8孔的精度较高，要分2次加工。参考文献3表2.4-41，用插入法求得钻8孔的切削速度v=，由此算出转速为：n=1000v/d=100026.7/3.1411=按机床实际转速取n=，则实际切削速度为：v=3.1411630/1000=参考文献3表2.4-69，得：=9.8142.7(N)M=9.810.021(Nm)分别求出钻8孔和M如下：=9.8142.7111=2427NM=9.810.0211=15.63Nm它们均小于机床的最大进给力7840N和机床的最大扭转力矩196Nm，故机床刚度足够。工序20: 2X8mm孔倒角进给量：根据参考文献5表2.4-39，取切削速度：参照参考文献5表2.4-41，取由式（2.1）机床主轴转速：，取实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工序25:铣52圆柱两端面机床：立式铣床X52K刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数每齿进给量：根据杨叔子机械加工工艺师手册表2.4-73，取铣削速度：参照杨叔子机械加工工艺师手册表2.4-81，取机床主轴转速，由式（1.1）有：， 实际铣削速度，由式（1.2）有：进给量，由式（1.3）有：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1。机动时间，由式（1.5）有：工序30:扩、铰32mm孔（1）确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据杨叔子机械加工工艺师手册表28-31，。根据Z525机床说明书，取=0.57mm/r。2）确定切削速度及 根据杨叔子机械加工工艺师手册表28-33，取。修正系数：，故 查机床说明书，取。实际切削速度为 切削工时被切削层长度：刀具切入长度有：刀具切出长度： ，取走刀次数为1机动时间：（2）确定铰孔切削用量1）确定进给量 根据杨叔子机械加工工艺师手册表28-36，按该表注4，进给量取小植。查Z525说明书，取。2）确定切削速度及 由杨叔子机械加工工艺师手册表28-39，取。由杨叔子机械加工工艺师手册表28-3，得修正系数，故 查Z525说明书，取，实际铰孔速度 切削工时被切削层长度：刀具切入长度，刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：工序35:钻11mm润滑油孔切削用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据z525立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故， ， 工序40:32mm孔两侧倒角机床：立式钻床Z525刀具：根据参照杨叔子机械加工工艺师手册表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。进给量：根据杨叔子机械加工工艺师手册表2.438，取。切削速度：参照杨叔子机械加工工艺师手册表2.441，取。机床主轴转速：，按照杨叔子机械加工工艺师手册表3.131，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： - 1 -4 专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工泵体零件时，需要设计专用夹具。 根据任务要求中的设计内容，经过与指导老师协商，决定设计工序为钻32孔，所用机床为Z535立式钻床，所用刀具为高速钢直柄麻花钻头。4.1 问题的提出 本夹具主要用于加工32孔，因为32孔有精度要求，定位要求高，因此我们在保证加工精度的前提下还要考虑提高生产效率的。 4.2 定位基准的选择 根据零件结构分析可得，因为工件底面是工件的设计基准，也是装配基准。所以以底平面为主要的定位面，则采用经典的一面两销定位，底面将限制工件Z方向的移动、X方向上的旋转、Y方向上的旋转三个自由度。一个圆柱销限制X方向和Y方向的移动，另一个削边销则限制Z方向的转动。 这样可以限制工件的六个自由度,实现完全定位。考虑到尽可能的减小工件装夹时的转角误差，同时使工件能顺利装卸，4.3 定位误差分析 一面两销定位误差(1)移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： = = (2) 转角误差 （式5-6）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入（式5-6）得：则： 4.4 切削力和夹紧力的计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得： 钻削力 式（5-2） 钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。4.5 钻模板和导向装置设计 钻模类型的选择 钻模类型很多，在设计钻模时，首先要根据工件的形状、尺寸、重量和加工要求，并考虑生产批量、工厂工艺装备的技术状况等具体条件，选择钻模类型和结构。在选型时要注意以下几点6 ： （1）工件被加工孔径大于10mm时，钻模应固定在工作台上（特别是钢件）。因此其夹具体上应有专供夹压用的凸缘或凸台。 （2）当工件上加工的孔处在同一回转半径，且夹具的总重量超过100N时，应采用具有分度装置的回转钻模，如能与通用回转台配合使用则更好。 （3）当在一般的中型工件某一平面上加工若干个任意分布的平行孔系时，宜采用固定式钻模在摇臂钻床上加工。大型工件则可采用盖板式钻模在摇臂钻床上加工。如生产批量较大，则可在立式钻床或组合机床上采用多轴传动头加工。 （4）对于孔的垂直度允差大于0.1mm和孔距位置允差大于0.15mm的中小型工件，宜优先采用滑柱式钻模，以缩短夹具的设计制造周期。 钻模板的类型和设计 （1）钻模板的类型 钻模板通常是装配在夹具体或支架上，或与夹具体上的其它元件相连接，常见的有以下几种类型： 固定式钻模板 钻模板是直接固定在夹具体上的，故钻套相对于夹具体也是固定的，钻孔精度较高。但是这种结构对某些工件而言，装拆不太方便。该钻模板与夹具体多采用圆锥销定位、螺钉紧固的结构。对于简单钻模也可采用整体铸造或焊接结构。 分离式钻模板 这种钻模板与夹具体是分离的，并成为一个独立部分，且模板对工作要确定定位要求。工件在夹具体中每装卸一次，钻模板也要装卸一次。该钻模板钻孔精度较高，但装卸工件的时间较长，因而效率较低。 铰链式钻模板 如这种钻模板是通过铰链与夹具体或固定支架连接在一起的，钻模板可绕铰链轴翻转。铰链轴和钻模板上相应孔的配合为基轴制间隙配合 (G7/h6)，铰链轴和支座孔的配合为基轴制过盈配合(N7/h6)，钻模板和支座两侧面间的配合则按基孔制间隙配合(H7/g6)。当钻孔的位置精度要求较高时，应予配制，并将钻模板与支座侧面间的配合间隙控制在0.010.02mm之内。同时还要注意使钻模板工作时处于正确位置。图7-63所示是为保证这一要求的几种常用结构，设计时可根据情况选用。 这种钻模板常采用蝶形螺母锁紧，装卸工件比较方便，对于钻孔后还需要进行锪平面、攻丝等工步尤为适宜。但该钻模板可达到的位置精度较低，结构也较复杂。 （2）钻模板的设计要点 在设计钻模板的结构时，主要要根据工件的外形大小、加工部位、结构特点和生产规模以及机床类型等条件而定。要求所设计的钻模板结构简单、使用方便、制造容易，并注意以下几点： 在保证钻模板有足够刚度的前提下，要尽量减轻其重量。在生产中，钻模板的厚度往往按钻套的高度来确定，一般在1030mm之间。如果钻套较长，可将钻模板局部加厚。此外，钻模板一般不宜承受夹紧力。 钻模板上安装钻套的底孔与定位元件间的位置精度直接影响工件孔的位置精度，因此至关重要。在上述各钻模板结构中，以固定式钻模板钻套底孔的位置精度最高，而以悬挂式钻模板钻套底孔的位置精度为最低。 焊接结构的钻模板往往因焊接内应力不能彻底消除，而不易保持精度。一般当工件孔距大于0.1mm时方可采用。若孔距公差小于0.05mm时，应采用装配式钻模板7。 要保证加工过程的稳定性。如用悬挂式钻模板，则其导柱上的弹簧力必须足够大，以使钻模板在夹具体上能维持所需的定位压力；当钻模板本身的重量超过 800N时，导柱上可不装弹簧；为保证钻模板移动平稳和工作可靠，当钻模板处于原始位置时，装在导柱上经过预压的弹簧长度一般不应小于工作行程的3倍，其预压力不小于150N。 通过以上可知我们选择固定式设计我们的孔比较合适。 钻套类型的选择和设计 钻套和钻模板是钻夹具上的特殊元件。钻套装配在钻模板或夹具体上，其作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工8。 （1）钻套的类型 根据钻套的结构和使用特点，主要有四种类型。 固定钻套 固定钻套的两种形式为无肩，带肩，该类钻套外圆以H7/n6或H7/r6配合，直接压入钻模板上的钻套底孔内。在使用过程中若不需要更换钻套（据经验统计，钻套一般可使用100012000次），则用固定钻套较为经济，钻孔的位置精度也较高。 可换钻套 当生产批量较大，需要更换磨损的钻套时，则用可换钻套较为方便，可换钻套装在衬套中，衬套是以H7/n6或H7/r6的配合直接压入钻模板的底孔内，钻套外圆与衬套内孔之间常采用F7/m6或F7/k6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉还能防止加工时钻套转动或退刀时钻套随刀具拔出。 快换钻套 当被加工孔需依次进行钻、扩、铰时，由于刀具直径逐渐增大，应使用外径相同而内径不同的钻套来引导刀具，这时使用快换钻套可减少更换钻套的时间，快换钻套的有关配合与可换钻套的相同。更换钻套时，将钻套的削边处转至螺钉处，即可取出钻套。钻套的削边方向应考虑刀具的旋向，以免钻套随刀具自行拔出。 以上三类钻套已标准化，其结构参数、材料和热处理方法等，可查阅有关手册。 特殊钻套 由于工件形状或被加工孔位置的特殊性，有时需要设计特殊结构的钻套， 因为我们加工的零件属于批量生产，且加工好底孔后我们不需要攻丝，所以选用快换钻套。 因为可换钻套和夹具体是间隙配合，因此在加工的时间为了防止钻套的转动，我们采用钻套螺钉压紧， （2）钻套内孔的基本尺寸及公差配合的选择 钻套内孔 钻套内孔（又称导向孔）直径的基本尺寸应为所用刀具的最大极限尺寸，并采用基轴制间隙配合。钻孔或扩孔时其公差取F7或F8，粗铰时取G7，精铰时取G6。若钻套引导的是刀具的导柱部分，则可按基孔制的相应配合选取，如H7/f7、H7/g6或H6/g5等。 导向长度H 钻套的导向长度H对刀具的导向作用影响很大，H较大时，刀具在钻套内不易产生偏斜，但会加快刀具与钻套的磨损；H过小时，则钻孔时导向性不好。通常取导向长度H与其孔径之比为：H/d=12.5。当加工精度要求较高或加工的孔径较小时，由于所用的钻头刚性较差，则H/d值可取大些，如钻孔直径d5mm时，应取H/d2.5；如加工两孔的距离公差为0.05mm时，可取H/d=2.53.5。 排屑间隙h 如图7-61所示，排屑间隙h是指钻套底部与工件表面之间的空间。如果h太小，则切屑排出困难，会损伤加工表面，甚至还可能折断钻头。如果h太大，则会使钻头的偏斜增大，影响被加工孔的位置精度。一般加工铸铁件时，h=(0.30.7)d；加工钢件时， h=(0.71.5)d；式中d为所用钻头的直径。对于位置精度要求很高的孔或在斜面上钻孔时，可将h值取得尽量小些，甚至可以取为零。 有上可知我们加工的后的排屑间隙h应在3-7之间，我们设计的时间为了保证这个，我们设计的距离为5mm，所以满足要求 钻床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图。参考文献1 何世斌, 沈惠山, 朱心伍. VE泵泵体加工新工艺. 现代车用动力,2002,3:32-35.2 梅军. 泵体的工艺改进. 机械工程师,2009,3:44.3 刘新亚. BQ型喷油泵泵体加工工艺的研究.航空制造技术，1996,2:17-18.4 夏国锋.泵体的先进加工方法.现代制造工程，2002,1:31-32.5 俆学礼.机床夹具设计中的结构工艺性问题，2015,6:12-15.6 哈尔滨工业大学.机床夹具设计手册.上海:上海科学技术出版社,19847 李洪，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，1990。8 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M，银州：宁夏人民出版社，1991。9 S Gopalakrishnan. Pump Research and Development. Journal of Fluids Engineering, 1996, 2:237-247.10 Peter H Hergt. Pump Research and Development:Past,Present and Future. Journal of Fluids Engineering, 1997, 2:248-253.
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