基于CAD技術的齒輪泵殼體鏜孔夾具設計和工藝設計(共42頁)

1、 淮 陰 工 學 院畢業(yè)設計(b y sh j)說明書（論文）作 者:學 號：學 院:機械工程學院專 業(yè):機械設計制造及其自動化題 目:基于CAD技術的齒輪泵殼體鏜孔夾具設計和工藝設計教授指導者： 評閱(pngyu)者： 2015年6月畢業(yè)設計(b y sh j)說明書（論文）中文摘要 機床夾具在機械加工中有著重要的作用，是機械加工工藝系統(tǒng)的重要組成部分，是機械制造中的一項重要工藝裝備。機床夾具直接影響著機械加工的質量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本以及工人的勞動強度等，因此機床夾具的設計在機械加工工藝過程中的處于關鍵位置。 在本次畢業(yè)設計中，根據(jù)設計任務完成了齒輪泵殼體的鏜孔夾具設計，包括夾具中的一些非標

2、準零件的設計，并用Soidworks對零件進行了三維建模，生成二維圖紙。本次的夾具設計，根據(jù)工件結構特點及加工要求，設計出了相對合理的夾具，基本上可以滿足成產(chǎn)需要，并保證加工精度。關鍵詞 齒輪泵，機床夾具，定位，夾緊，加工工藝畢業(yè)設計說明書（論文(lnwn)）外文摘要Title The Boring Fixture Design and Process Design of CBN Series Gear Pump Casing Based on CAD Technology AbstractThe Clamp of machine tools plays an important role i

3、n machining process. It is an important component of the machining process system and an important technological equipment in the mechanical manufacturing. The Clamp of machine tools directly affects the machined quality, productivity , production costs and the labor intensity of workers and so on.

4、Therefore, the design of machine tool fixture is in a key position during the machining process .During this graduation design,we have completed the boring fixture design of the gear pump shell,including the design of some non-standard parts according to the design task. Meanwhile, I have conducted

5、three-dimensional modeling with Solidworks and generated 2D engineering drawings .This design of the fixture is relatively reasonable according to the structural features and processing requirement of the workpiece. It basically can meet the demand of produce and ensure the machining accuracy. Keywo

6、rds gear pump,machine tool fixture,positioning,clamping,processing technoligy目 錄1 引言(ynyn) 11.1 齒輪泵的研究(ynji)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 11.2 齒輪泵的分類(fn li) 11.3 齒輪泵的工作原理 22 機床夾具的概述 22.1 機床夾具的分類 22.2 機床夾具的組成 42.3 機床夾具的功用 53 工件在夾具中的定位方式 53.1 定位原理的介紹 53.2 工件的定位方式及其定位元件 63.3 本課題定位方式的選擇 124 工件在夾具中的夾緊方式 134.1 夾緊裝置的組成 134.2 夾

7、緊裝置的基本要求 134.3 夾緊力的確定 134.4 典型夾緊機構 154.5 本課題夾緊機構的選擇 185 鏜孔夾具的三維設計 185.1 鏜孔夾具的零部件設計 185.2 鏜孔夾具的整體裝配設計 206 鏜孔夾具的刀具設計 216.1 粗鏜刀的選擇 216.2 精鏜刀的選擇 237 齒輪泵殼體工藝設計 257.1 齒輪泵殼體三維模型 257.2 毛坯的選擇 257.3 工藝過程的設計 27結論(jiln) 33致謝(zh xi) 34參考文獻 35附錄(fl) 齒輪泵殼體機械加工工藝過程卡 361 引言(ynyn)11 齒輪泵的研究(ynji)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢齒輪泵由于結構簡單、制造維護

8、方便，并且具有自吸能力強、對油污不敏感等特點，因而(yn r)應用廣泛。目前關于齒輪泵的研究現(xiàn)狀主要集中以下幾個方面：齒輪參數(shù)以及泵體結構的優(yōu)化設計；齒輪泵間隙優(yōu)化設計以及補償面的計算機輔助設計；困油沖擊以及卸荷措施；齒輪泵噪聲的控制技術；齒輪泵流量脈動的研究；輪齒的表面涂覆技術及其特點；齒輪泵的彎曲應力以及接觸疲勞強度的研究；齒輪泵的壽命及其影響因素；齒輪泵的變量方法研究；齒輪泵高壓化的途徑。 齒輪泵的發(fā)展方向：（1）高壓化；（2）低流量脈動；（3）低噪聲；（4）大排量；（5）變排量；（6）節(jié)能化。 與國外的齒輪泵行業(yè)相比，我國齒輪泵行業(yè)的競爭優(yōu)勢有：一是我國齒輪泵擁有成本低的優(yōu)勢；二是國內

9、相關市場的高速發(fā)展以及重大調水工程也為我國齒輪泵行業(yè)的不斷發(fā)展提供了重要支撐；第三方面我國持續(xù)增長的市場空間也是國內齒輪泵行業(yè)保持優(yōu)勢的先決條件。12 齒輪泵的分類按齒輪嚙合的形式可分為：外嚙合式和內嚙合式按齒形曲線可分為： 漸開線式和擺線式按齒面形式可分為： 直齒齒輪式、斜齒齒輪式、人字齒齒輪式、 圓弧齒面的齒輪(chln)式按嚙合(nih)齒輪的個數(shù)分： 二齒輪式和多齒輪式按齒輪(chln)級數(shù)可分為： 單級齒輪泵和多級齒輪泵本課題主要研究CBN系列齒輪泵，屬于外嚙合齒輪泵。13 齒輪泵的工作原理 齒輪泵是依靠密封在一個殼體中的兩個或兩個以上齒輪，在相互嚙合過程中所產(chǎn)生的工作空間容積變化來

10、輸送液體的泵。齒輪泵是容積泵的一種，由兩個齒輪、泵體和前后端蓋組成兩個封閉空間。當齒輪按圖1.1所示方向旋轉時，嚙合點右側嚙合著的齒逐漸退出嚙合，空間增大，形成局部真空，油箱中的油在外界大氣壓的作用下逐漸進入吸油腔；嚙合點左側的齒逐漸進入嚙合，把齒間的油液擠壓出來，從壓油口強迫流出，這就是齒輪泵的吸油和壓油過程。當齒輪不斷轉動時，齒輪泵就不斷的吸油和壓油。圖1.1 齒輪泵工作原理圖2 機床夾具的概述在機械制造工業(yè)中，為了達到保證產(chǎn)品質量，提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件的同時降低成本的目的，在加工過程中，除了使用機床等設備以外，還廣泛使用著其他各種工藝裝備。它包括：夾具、刀具、模具、各種輔助工具以

11、及測量工具等。因此，夾具是一種在保證產(chǎn)品質量的同時方便和提高工藝過程速度的一種工藝裝備。不同的夾具，其結構形式、工作情況、設計原則都不同，但從數(shù)量以及在加工過程中的地位方面而言，“機床夾具”占在首位。 機床夾具是機床上用以裝夾工件和刀具的一種(y zhn)裝置，作用是定位工件，使工件在獲得相對于機床和刀具的正確位置的同時把工件可靠的夾緊。21 機床(jchung)夾具的分類按專門化程度(chngd)分類通用夾具通用夾具指的是已經(jīng)標準化的，具有一定通用性并且在一定范圍內可用于加工不同種類工件的夾具。這類夾具通常由專業(yè)的工廠生產(chǎn)制造，并作為機床的附件提供給用戶。其特點是生產(chǎn)效率比較低，但適應性廣，

12、主要適用于單件或小批量生產(chǎn)。專用夾具專用夾具指的是為某個工件的某一道工序特別專門設計的夾具。其特點是，操作快速、方便、省力，結構緊湊，加工精度高，生產(chǎn)效率高，但設計制造周期較長、制造費也相對較高。專用夾具主要適用于定型產(chǎn)品的成批大量生產(chǎn)。通用可調夾具和成組夾具兩者的共同點是，在加工完一種工件后，只需對夾具進行適當調整或更換個別零件，即可用于加工形狀、尺寸相近或加工工藝過程相似的多種工件。這兩種夾具的不同之處在于，前者的加工對象并不明確，適用范圍較廣；后者專為某一零件組的成組加工而設計，加工對象明確，針對性強，結構更加緊湊。組合夾具組合夾具指的是根據(jù)零件的加工需求，將一套原先生產(chǎn)完成的標準元件和

13、部件組裝在一起而形成的夾具。特點是擁有萬能性，組合方式不固定，生產(chǎn)周期較短、元件能夠被反復使用，特別適用于新產(chǎn)品的初試制造和單個零件的小批生產(chǎn)。隨行夾具隨行夾具指的是一種在自動生產(chǎn)線上廣泛使用的夾具。該夾具在和工件連成一體的情況下沿自動線從一個工位移動到下一個工位，與此同時也要起到工件裝夾的作用，完成不同工序的加工任務。按使用的機床分類由于各種機床本身的工作特點和結構形式各不相同，所以對所用的機床夾具的結構也有不同的要求特點。按所使用的機床，夾具又可以分為：鏜床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、磨床夾具、車床夾具、齒輪加工機床夾具以及其他種類機床夾具等。按夾緊(ji jn)動力源分類根據(jù)每個夾具所使用

14、的夾緊動力源的不同，機床(jchung)夾具可分為：手動夾具、電動夾具、液壓夾具、氣動夾具、磁力夾具、氣液夾具、真空夾具等。本課題所設計的夾具主要是針對(zhndu)齒輪泵殼體的鏜孔夾具，屬于專用夾具。22 機床夾具的組成機床夾具一般由以下幾個部分組成：定位元件 用于確定工件在夾具中的位置。夾緊裝置 用于夾緊工件。對刀、導引元件或裝置 用于確定刀具相對于夾具定位元件的位置，防止刀具在加工過程中產(chǎn)生偏斜。連接元件 用于確定夾具自身在工作臺或機床主軸上的正確位置。其他裝置或元件 如用于分度的分度元件等，用于自動上下料的上下料裝置等。夾具體 用于將夾具上的各種元件和裝置連接成一個有機的整體。夾具體是

15、夾具的基座和骨架。對于不同種類的機床夾具，以上的這些組成部分并不是缺一不可的，但是任何夾具都必須具有定位元件、夾緊裝置，它們是保證工件的加工精度的關鍵，目的是使工件定位準確、夾緊牢固。機床夾具的各個組成部分與機床、刀具以及工件之間的聯(lián)系，如圖2.1所示。圖2.1 機床夾具(jij)組成示意圖該圖為正確設計夾具提供了思考問題的線索：例如，定位、夾緊裝置直接與工件有關，故在設計時必須掌握與工件形狀(xngzhun)、尺寸、技術要求等有關的資料；設計確認夾具在機床上位置的元件時，則應依據(jù)機床工作臺或主軸端部的結構形式和尺寸；在設計對刀導相元件時，應考慮加工所用刀具的類型、結構和尺寸等。23 機床夾具

16、(jij)的功用1. 能穩(wěn)定地保證工件的加工精度用夾具裝夾工件時，夾具保證了工件相對于刀具和機床的位置精度，也避免了工人操作水平對加工精度的影響，使一批工件保持了相對一致的加工精度。2. 能減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率使用夾具裝夾工件時，方便快速，工件不需要劃線找正，輔助工時顯著減少；經(jīng)過夾具裝夾后，工件的剛性得到提高，可加大切削用量；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并采用使用高效夾緊機構，進一步提高勞動生產(chǎn)率。3. 能擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能根據(jù)加工機床的成形運動，加上不同類型的夾具，可使機床原有的工藝范圍增大。3 工件在夾具中的定位(dngwi)方式 在分析工件定位方案是，主要利

17、用六點定位原理，根據(jù)工件的具體結構特點和工序加工精度要求去正確選擇定位方式(fngsh)、設計定位元件、進行定位誤差的分析與計算。31 定位原理(yunl)的介紹任何一個受約束的物體，在空間都具有六個自由度，即沿三個互相垂直坐標軸的移動（用、表示）和繞這三個坐標軸的轉動（用、表示），如圖3.1所示。因此要使物體在空間具有確定的位置（即定位），就必須對這六個自由度加以約束。理論上講，工件的六個自由度可以用六個支承點加以限制，前提是六個支承點在空間按一定規(guī)律分布，并保持與工件的定位基面相接觸。如圖3.2所示，在XOY平面上布置三個支承點1、2、3，當六方體工件的底面與這三個支承點接觸時，工件的、三

18、個自由度就被限制；然后在XOZ平面上布置兩個支承點4、5，當工件側面與之接觸時，工件的和兩個自由度就被限制；再在YOZ平面上布置一個支承點6，使工件背面靠在這個支承點上，工件的自由度就被限制。在圖中如此設置的六個支承點，去分別限制工件的六個自由度，從而使工件在空間得到確定位置的方法，稱為工件的六點定位原理。 圖3.1 物體的六個自由度 圖3.2 工件(gngjin)的六點定位根據(jù)(gnj)工件自由度被夾具定位元件限制的情況，可將工件在夾具中的定位分為以下幾種情況：完全定位 根據(jù)工件被加工表面的加工精度要求，工件的六個自由度被全部限制(xinzh)的定位方式。不完全定位 根據(jù)工件被加工表面的加工

19、精度要求，需要限制的自由度少于六個的定位方式。欠定位 根據(jù)工件被加工表面的加工精度要求，應該要被限制的自由度沒有被完全限制的定位方式稱為欠定位。欠定位工件的加工精度得不到保證，在工件加工中是不能出現(xiàn)的。過定位 工件的某個自由度被夾具上兩個或兩個以上的定位元件重復限制的定位方法。過定位可能導致定位干涉或工件裝夾困難，進而導致工件或定位元件產(chǎn)生變形、定位誤差增大。32 工件的定位方式及其定位元件工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。工件的定位基準平面與定位元件表面相接觸而實現(xiàn)定位，常見的支承元件有下列幾種：固定支承該類支承擁有固定的高度尺寸，使用時高度不能調整。支撐釘 圖3.3所示為用于平面

20、定位的幾種常用支撐釘，它們利用頂面對工件進行定位。圖3.3a為平頂支承釘，其支承面積大，精基準面的定位(dngwi)常用平頂支承釘。圖3.3b為圓頂支承釘，可使工件(gngjin)與支承釘?shù)慕佑|面積減小，以減少裝夾誤差，易磨損，多用于粗基準面的定位。圖3.3c為網(wǎng)文頂支承釘，常用于摩擦力要求(yoqi)大的側面定位。圖3.3d為帶襯套支承釘，便于拆卸，一般用于磨損快、需要經(jīng)常拆卸更換修理的場合。 圖3.3 幾種常用支承釘 圖3.4 常用的支承板支承板 支承板接觸面積較大，工件定位穩(wěn)固。一般用于較大的精基準平面的定位。圖3.4a為平板式支承板，結構簡單，切屑落入沉頭螺孔中的不易被清除，側面定位常

21、用平板式支承板。圖3.4b為斜槽式支承板，清屑容易，一般用于底面的定位?？烧{支承可挑支承在一定的范圍內可以調整支承的頂端位置。圖3.5為常用的可調支承的結構。未加工過的平面一般用可調支承來定位，以調節(jié)補償毛坯的尺寸誤差。 圖3.5 常用的可調支承 圖3.6 常見的自位支承結構自位支承又稱浮動支承，在定位過程中，支承所處的位置歲共建定位基準面的變化而自動調整并與之相適應。圖3.6為幾種常見的自位支承結構，采用自位支承可避免過定位，也可使與工件的接觸點增加，提高整體剛度，常用于斷續(xù)表面(biomin)、毛坯表面以及階梯表面的定位。輔助(fzh)支承輔助支承是指在工件實現(xiàn)定位后才參與支承作用的定位元

22、件，只能起輔助定位的作用或者(huzh)提高工件的剛度。圖3.7為幾種常用的輔助支承類型。圖3.7a、b為螺旋式輔助支承，用于小批量生產(chǎn)。圖3.7c為推力式輔助支承，用于大批量生產(chǎn)。1支承 2螺母 3手輪 4楔塊圖3.7 常見的幾種輔助支承工件以外圓柱面定位工件定位基準是它的外圓柱面時，根據(jù)定位基準面的加工要求、定位精度和安裝結構方式，可以在定位套、V形塊、半圓套及圓錐套中定位，其中在V形塊上定位是最常用的。V形塊V形塊常用于加工表面與外圓軸線有對稱度要求的工件定位。圖3.8為常用固定式V形塊。圖3.8a用于較短的基準定位；圖3.8b用于較長的粗基準定位；圖3.8c用于兩段精基準面相距較遠的場

23、合；圖3.8d用于定位基準的直徑或長度較大的場合。圖3.9中的活動式V形塊可以限制工件沿方向移動的自由度。它除了可以實現(xiàn)定位外，還兼有夾緊作用。 圖3.8 常用(chn yn)固定式V形塊 圖3.9 活動V形塊V形塊定位(dngwi)的優(yōu)點是：對中性好。使工件的定位基準軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，在左右方向上不會發(fā)生(fshng)偏移，且安裝方便，不因工件基準的直徑誤差而受到影響。（2）應用范圍廣。不論定位基準面是否經(jīng)過加工，不論是局部圓弧面還是完整的圓柱面，都可采用V形塊來定位。定位套工件以外圓柱表面為定位基準在定位套中內孔中定位，這種定位方式一般適用于精基準定位。定位套特點是：結構

24、簡單，定位方便；定位有間隙，定心精度不高。半圓套圖3.10為半圓套結構簡圖，下半圓起定位作用，上半圓起夾緊作用。圖a為可卸式，圖b為鉸鏈式，后者裝卸比較方便。圖3.10 半圓套結構簡圖半圓套的特點是：對中性好，夾緊力在基準表面上分布均勻；工件(gngjin)基準面精度不應低于IT8-IT9級。圓錐(yunzhu)套工件(gngjin)以圓錐套定位時，常與后頂尖一起配合使用。特點是：對中性好，裝卸方便；定位時容易傾斜，故應與其他元件組合起來使用。工件以圓孔定位定位方式中以圓孔定位的大部分都屬于定心定位（定位基準為孔的軸線），常用的定位元件有定位銷、圓錐銷、圓柱心軸、圓錐心軸等。定位銷圖3.11為

25、幾種常見的圓柱定位銷，其工作部分的直徑d通常根據(jù)加工要求和是否方便裝夾，按g5、g6、f6或f7制造。圖3.11a、b、c所示定位銷與夾具體的連接采用過盈配合；圖3.11d為帶襯套的可換式圓柱銷結構，這種定位銷與襯套的配合采用間隙配合，與固定式定位相比，這種定位方式的位置精度低，一般用在大批量生產(chǎn)中。特點是：結構簡單，裝卸工件方便；定位精度取決于孔和銷的配合精度。圖3.11 幾種常用的圓柱定位銷圓錐銷在加工空心軸或套筒等工件時，也經(jīng)常用到圓錐銷來定位。圖3.12a用于粗基準，圖3.12b用于精基準。圖3.12 圓錐(yunzhu)銷圓錐(yunzhu)銷的特點是：對中性好，安裝(nzhung)

26、方便；基準孔的尺寸誤差將使軸向定位尺寸產(chǎn)生誤差；（3）定位時容易發(fā)生傾斜，故應和其他元件配合起來使用。定位心軸主要用于空心盤類或套筒類等工件的車、銑、磨及齒輪加工。常見的有圓柱心軸和圓錐心軸等。圓柱心軸 圖3.13為常見的幾種圓柱心軸。圖3.13a為間隙配合圓柱心軸，拆裝方便，但定位精度低；圖3.13b為過盈配合圓柱心軸，定心精度高；圖3.13c為花鍵心軸，當定位基準為花鍵孔時常用花鍵心軸定位。圖3.13 常見的圓柱心軸（2）圓錐心軸 圖3.14是根據(jù)工件上的圓錐孔在圓錐心軸上定位的情形。這類定位方式是圓錐面與圓錐面接觸，同時要求錐孔與圓錐心軸的錐度相同，接觸良好，因此擁有較高的定心精度與角向

27、定位精度，而軸向定位精度取決于工件孔和心軸的尺寸精度。圖3.14 圓錐(yunzhu)心軸工件以組合表面(biomin)定位在實際加工過程中，工件往往不是采是單一表面的定位，而是采用(ciyng)組合表面定位。常見的有平面與平面組合、平面與孔組合、平面與外圓柱面組合、平面與其他表面組合、錐面與錐面組合等。33 本課題定位方式的選擇本夾具在設計中參考已有的定位原理和定位方法，考慮到本夾具設計中的實際情況，以及在定位中過定位和欠定位對工件定位的影響，采用了一面兩銷的定位方式對工件進行定位，如圖3.15所示。定位元件選用的是一個平面和兩個圓柱銷，這種定位方式結構簡單，裝卸方便。齒輪殼體上用于定位的兩

28、孔直徑分別為、，兩孔中心距為，夾具上兩銷的直徑分別為8、8，兩銷的中心距為。由于平面限制、三個自由度，兩個定位銷限制、。1齒輪泵殼體 2圓柱銷 3鏜模板圖3.15 一面(y min)兩銷組合定位情況4 工件在夾具中的夾緊(ji jn)方式工件定位后必須進行夾緊，才能保證(bozhng)工件不會因為切削力、重力、離心力等外力的作用而破壞定位。這種對工件進行夾緊的裝置，稱為夾緊裝置。41 夾緊裝置的組成根據(jù)結構特點和功用，典型夾緊裝置一般由三部分組成。動力源裝置 用于產(chǎn)生夾緊力，是機動夾緊的必備裝置，例如氣壓裝置、液壓裝置、電動裝置、磁力裝置、真空裝置等。手動夾緊的動力源由人力保證，它沒有動力源裝

29、置。傳力機構 它是處于動力源和夾緊元件之間的機構。動力源產(chǎn)生的夾緊力通過傳力機構傳給夾緊元件，對工件的夾緊最終由夾緊元件完成。傳力機構具有自鎖性，可以在傳遞夾緊力的過程中，改變夾緊力的大小和方向。夾緊元件 是實現(xiàn)工件夾緊的最終執(zhí)行元件，通過與工件的直接接觸而完成夾緊工件。42 夾緊裝置的基本要求夾緊裝置是夾具的重要組成部分，正確合理地選擇和設計夾緊裝置，不但可以保證工件的加工質量以及生產(chǎn)率還可以使工人的勞動強度得到降低。因此，加緊裝置的設計要求如下：夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；夾緊力要合適，既要保證工件不會因為所受夾緊力過大而發(fā)生表面損傷、變形，又要使工件在加工過程中不會發(fā)生移動

30、、轉動和振動；夾緊機構應方便、迅速、省力，同時操作起來應保證安全；結構應簡單，要便于制造、維修。43 夾緊力的確定夾緊力作用方向的選擇夾緊力的方向應使定位元件與定位基面之間接觸完好，使工件得到準確可靠的定位。當工件由幾個表面組合定位時，在各相應方向都應施加夾緊力，且主要夾緊力的方向應朝向主要定位基面。如圖4.1所示，工件以A、B面定位鏜孔K，要求保證孔的軸線與A面垂直。顯然A面是主要定位基面，主要夾緊力應朝向該面（圖（a）。如果使夾緊力指向B面（圖（b），則由于A、B兩面存在垂直度誤差，90，加工要求將不能滿足。 圖4.1 夾緊力方向(fngxing)的選擇 圖4.2 夾緊力方向與工件剛度的關

31、系夾緊力的方向應與工件剛度最大的方向一致，防止工件因夾緊力過大而發(fā)生變形。圖4.2給出加工薄壁套筒的兩種夾緊方式。由于(yuy)工件的徑向剛度很差而軸向剛度很大，因此采用圖（b）的夾緊方式，工件的加工精度更容易保證。夾緊力的方向應盡量與工件的重力(zhngl)、切削力等方向一致，以減小夾緊力對夾緊作用的影響。夾緊力作用點的選擇夾緊力的作用點應位于支承元件所形成的支承面內或正對支承元件。夾緊力作用點應位于工件剛性較好的位置。對于薄壁件，如果必須在工件剛性較差的部位夾緊時，應使夾緊力分布均勻，以減小工件的變形。如圖4.3所示，當夾緊力為圖中虛線位置時，將引起較大的工件變形；如改在圖中實線位置，由于

32、該部位工件剛性較好，變形就小多了。又如圖4.4所示薄壁工件，必須在剛性差的部位夾緊，這時如果在壓板下面增加一厚度較大的錐面墊圈，使夾緊力通過錐面墊圈均勻地作用在薄壁工件上，就可避免工件被局部壓陷。 圖4.3 夾緊力作用點對工件變形(bin xng)的影響 圖4.4 薄壁件的夾緊（3）夾緊力的作用點應盡量靠近(kojn)被加工表面大，防止或減小工件加工時的振動或彎曲變形。夾緊(ji jn)力的大小夾緊力的大小不但影響工件定位是否可靠、工件是否變形以及夾緊裝置的結構尺寸是否合理，因此夾緊力的大小必須適中。在設計過程中，確定夾緊力大小的方法有：經(jīng)驗類比法和分析計算法。采用分析計算法，切削力的大小F要

33、根據(jù)切削原理的公式求出，必要時算出慣性力、離心力的大小，然后與工件重力以及待求的夾緊力組成靜平衡系統(tǒng)，列出平衡方程，即可算出理論夾緊力Q。為安全可靠起見，還需要考慮一個安全系數(shù)K，因此實際的夾緊力為Q=KQ。K的取值范圍一般為1.53，粗加工時取2.53，精加工時取1.52。在實際生產(chǎn)中求的夾緊力一般很少通過計算法，而是通過類比的方法估算出夾緊力的大小。對于關鍵性的重要夾具，則往往通過實驗方法來測定所需要的夾緊力。44 典型夾緊機構夾緊機構的選擇不但要滿足加工要求、還要與工件所需夾緊力大小、工件的結構尺寸、生產(chǎn)率相適應，因此，在設計夾緊機構的過程時，首先應該要了解各種夾緊機構的工作特點（如夾緊

34、力大小、自鎖條件等）。夾具中常用的基本夾緊機構有斜楔、螺旋、偏心等，它們都是根據(jù)斜面夾緊原理夾緊工件。斜楔夾緊機構斜楔夾緊主要用于使夾緊力增大或夾緊力方向改變。圖4.5a為手動式，圖4.5b為機動式。1楔座 2斜楔 3柱塞 4銷 5螺釘(ludng) 6壓板(y bn) 7彈簧(tnhung)圖4.5 斜楔夾緊機構夾緊力 （機械制造技術基礎第二版P136） 自鎖條件 （機械制造技術基礎第二版P137） 斜楔自鎖機構滿足資所得條件是11.517，但為了自鎖可靠，一般取=1015或更小些。特點：斜楔夾緊機構結構簡單，工作可靠；夾緊行程短，手動操作不方便。應用場合：由于它機械效率低，很少直接作為夾緊

35、機構用在手動裝置中，而常用在尺寸公差較小的機動夾緊機構中；斜楔夾緊機構還常作為自鎖機構用在氣動、液壓夾緊裝置中。螺旋夾緊機構螺旋夾緊機構是從斜楔夾緊機構轉化而來的，相當于將斜楔斜面繞在圓柱體上，轉動螺旋時即可實現(xiàn)夾緊。圖4.6是手動單螺旋夾緊機構，轉動手柄，壓緊螺釘1向下移動使得浮動壓塊5向下壓將工件壓緊。浮動壓塊既可增大夾緊接觸面積，又能防止壓緊螺釘旋轉時帶動工件偏轉而破壞定位和損傷工件表面。圖4.6 手動單螺旋(luxun)夾緊機構夾緊(ji jn)力 （機械制造(j xi zh zo)技術基礎第二版P139） 自鎖條件 （機械制造技術基礎第二版P139） 螺旋夾緊機構的的螺旋升角很小，一

36、般為24，故自鎖性好。特點：優(yōu)點是結構簡單，制造容易，自鎖性能好；缺點是加緊動作緩慢，效率低。應用場合：螺旋夾緊機構在實際設計中應用廣泛，尤其適用于手動夾緊機構，不宜使用在自動化裝置上。 偏心夾緊機構偏心加緊機構是偏心輪回轉時，偏心輪的半徑逐漸增大而產(chǎn)生夾緊力使工件得到夾緊的。偏心加緊機構通常與壓板配合使用，如圖4.7所示。常用的偏心輪有曲線偏心和圓偏心。曲線偏心為阿基米德曲線或對數(shù)曲線，這位兩種曲線的優(yōu)點是升角變化均勻或不變，可使工件夾緊穩(wěn)定可靠，但由于制造過程相對困難，所以使用范圍不大；圓偏心外形為圓，制造方便，應用最廣。圖4.7 偏心加緊機構夾緊力 （機械制造(j xi zh zo)技術

37、基礎第二版P141） 自鎖條件(tiojin) （機械制造技術(jsh)基礎第二版P141） 若2=0.10.15，則R/e710。特點：優(yōu)點是操作方便，加緊迅速，結構緊湊；缺點是夾緊力較小，自鎖性能差。應用場合：一般用于切削力不大、振動較小的場合。鉸鏈夾緊機構鉸鏈夾緊機構的優(yōu)點是效率高，增力比大，易于改變力的作用方向；缺點是自鎖性能差。一般常用于氣動、液動夾緊裝置中。定心夾緊機構定心夾緊機構是一種能同時實現(xiàn)對工件的定心定位和夾緊的夾緊機構。特點同一組元件可以同時實現(xiàn)定位和夾緊，即利用元件按等速趨近（或退離）某一中心線或對稱平面時，元件會發(fā)生均勻的彈性變形，從而可以實現(xiàn)對工件的夾緊和松開。定心

38、夾緊機構主要適用于幾何形狀對稱并以對稱軸線、對稱中心或對稱平面為工序基準的工件的定位夾緊。聯(lián)動加緊機構聯(lián)動加緊機構是一種操作方便的高效夾緊機構。在夾緊機構的設計中，聯(lián)動加緊機構既可以實現(xiàn)對工件上的多個工序同時夾緊，又減少了裝夾時間且結構簡單，操作方便。這種機構當從一處施力時，可以實現(xiàn)從幾處或幾個方向上對一個或幾個工件同時進行夾緊。45 本課題夾緊機構的選擇選擇夾緊機構時，需要注意以下幾方面問題： （1）安全性。夾緊機構必須具備足夠的強度和夾緊力，以防止傷及夾具操作人員。 （2）手動夾具夾緊機構的操作力不應過大，以減輕操作人員的勞動強度。 （3）夾緊機構的行程不宜過長，以提高(t go)夾具的工

39、作效率。 （4）手動夾緊機構應操作(cozu)靈活、方便。綜合考慮以上幾方面問題以及實際情況，本課題選擇螺旋夾緊機構。螺旋夾緊機構結構簡單、緊湊，容易制造，增力比大、自鎖性好等特點，是手動夾緊中用(zhngyng)得最多的一種夾緊機構。5 鏜孔夾具的三維設計51 鏜孔夾具的零部件設計圖5.1 夾具底座圖5.2 鏜模板圖5.3 夾 板圖5.4 壓 板圖5.5 固定(gdng)板52 鏜孔夾具(jij)的整體裝配設計圖5.5 齒輪泵殼體鏜孔(tn kn)夾具裝配圖圖5.6 齒輪泵殼體鏜孔夾具(jij)爆炸圖6 鏜孔(tn kn)夾具的刀具設計為完成對齒輪泵殼體進行鏜孔，并且保證加工精度，刀具設計選

40、擇(xunz)了雙刃粗鏜刀和微調精鏜刀分別進行粗鏜和精鏜。61 粗鏜刀的選擇(xunz)粗鏜刀選擇(xunz)K接口雙刃粗鏜刀，如圖6.1所示。 圖6.1 K接口雙刃粗鏜刀 其中，DC =3341，D1=32，X1=30。適用加工：本雙刃粗鏜刀適用于各種機械零件上孔的擴孔加工、半精加工等，適合各種材料的加工，可實現(xiàn)雙刃鏜、錯齒鏜、單刃鏜、反粗鏜、倒角等加工?？捎门c于CNC數(shù)控銑、加工中心、銑床、鏜床等各種機械加工機床。特點： 加工尺寸無極調整，切調整范圍大； 刀座鎖緊螺栓配有蝶形墊片，使刀座帶有一定預緊力，保證刀座調整精度； 矩形導軌可以防止刀座調整時左右擺動，軸向不變，且連接穩(wěn)定； 刀座可更

41、換，以適合各種刀片及加工角度，通用性好； 模塊化接口，拆裝簡單方便，可以與各種不同型式的刀柄組合； 有內冷水控，有利于切削。粗鏜刀刀座，如圖6.2所示。 其中，A=15，B=26。 圖6.2 粗鏜刀刀(do do)座適用加工：本刀座適合(shh)在雙刃粗鏜刀上使用。特點(tdin)： 有各種類型的刀片可供選擇； 刀座兩刀尖保持一致； 刀座上設計有調的頂絲螺釘，可進行簡單微調。刀片，如圖6.3所示。其中，l=6.3，r=0.2，=7，d=6.35，s=2.38，d1=2.8，材質是CBN（立方氮化硼）。適用加工：本刀片適合用于鏜孔刀具刀頭或者刀座上；特點： 均由CBN材料制成； 針對加工不同材料

42、擁有不同形狀、不同材質可供選擇使用。圖6.3 鏜孔刀片刀柄選用K接口鏜刀BT40刀柄，如圖6.4所示。 圖6.4 K接口(ji ku)鏜刀刀柄其中(qzhng)，D2=32，X1=115。試用加工：本刀柄適用于K接口(ji ku)系列鏜刀、接長桿及縮徑桿等配套接口的連接使用。特點： 長度規(guī)格眾多，適應各種加工工況組合容易且交期迅速； 尺寸覆蓋范圍廣。62 精鏜刀的選擇精加工選用K接口單刃微調精鏜刀，如圖6.5所示。圖中DC=3343，D2=32，L=43。適用加工：本單刃微調精鏜刀適用于各種機械零件上孔的精密加工等，適合各種材料的加工，調整精度為半徑0.005mm/格，通過副尺最小調整精度刻度

43、可達0.0005mm/格。 圖6.5 K接口(ji ku)單刃微調精鏜刀特點(tdin)： 精鏜刀主要部件(bjin)由不銹鋼制成不易生銹； 調整精度高，加工穩(wěn)定可靠； 通過不同刀座的更換可實現(xiàn)鏜孔范圍的擴展，減少鏜刀庫存數(shù)量； 可選擇安裝不同類型刀片的刀座，適應不同的加工材料及工況； 通過更改刀座的安裝方向，可實現(xiàn)正反鏜的加工； 模塊化接口，拆裝簡單方便，可以與不同型式的刀柄組合。精鏜刀刀頭，如圖6.6所示。圖6.6 精鏜刀刀頭適用加工：本刀頭適用于E接口精鏜刀、K接口精鏜刀。特點： E接口和K接口鏜刀共用一系列刀座； 每個規(guī)格刀頭分為A、B、C三種(sn zhn)尺寸，擴大了每種精鏜刀的鏜

44、孔范圍； 配有不同的刀片類型，供不同加工(ji gng)工況選擇。單刃微調精鏜刀的刀柄(do bn)和刀片的選用與雙刃粗鏜刀相同。7 齒輪泵殼體工藝設計71 齒輪泵殼體三維模型圖7.1 齒輪泵殼體三維圖72 毛坯的選擇 毛坯的選擇需要考慮的因素毛坯種類的選擇 選擇時需要考慮的因素有：設計圖紙規(guī)定的材料和力學性能；零件的結構形狀和外形尺寸；企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件；新工藝、新技術、新材料的利用。毛坯的結構形狀與尺寸 毛坯的形狀應接近零件的形狀尺寸，以減少機械加工勞動量。設計毛坯尺寸時，應在原有零件尺寸的基礎上，通過考慮加切除工余量而設計確定。毛坯制造精度 毛坯制造精度高，材料利用率高，后續(xù)加工費用低，但

45、相應的設備投入大。因此，在確定毛坯的制造精度時，需綜合考慮毛坯的制造成本和后續(xù)加工成本。一般而言，生產(chǎn)綱領大，選擇毛坯制造精度高。常見毛坯種類(zhngli)和特點表7-1 常見(chn jin)毛坯種類和特點毛坯種類特 點 鑄件（常用材料為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵、鑄鋼和非鐵金屬） 多用于形狀復雜、尺寸較大的零件。其吸振性能好，但力學性能低。鑄造方法有砂型鑄造、離心鑄造等，有手工造型和機器造型。模型有木模和金屬模。木模手工造型一般用于大型零件及單件小批生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，精度低。金屬模用于大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高、精度高。離心鑄造用于空心零件，壓力鑄造用于形狀復雜、精度高、大量生產(chǎn)、尺寸小的有

46、色金屬零件 鍛件（常用材料為碳鋼和合金鋼） 用于制造強度高、形狀簡單的零件（軸類和齒輪類）。模鍛和精密鍛造精度高、生產(chǎn)率高，單件小批量生產(chǎn)用自由鍛 沖壓件 用于形狀比較復雜、生產(chǎn)批量較大的板料毛坯，精度高，但厚度不宜過大 型材（圓形、六角形、方形截面等） 用于形狀簡單或尺寸不大的零件，熱軋鋼材尺寸較大、規(guī)格多、精度低，冷拉鋼材尺寸較小、精度較高、但規(guī)格不多、價格較貴 冷擠壓件（材料為非鐵金屬和鋼材） 用于形狀簡單、尺寸小和生產(chǎn)批量大的零件。如各種精度高的儀表件和航空發(fā)動機中的小零件 焊接件 用于尺寸較大、形狀復雜的零件，多用型鋼或鍛件焊接而成，其制造簡單、周期短、成本低，但抗振性差、容易變形，

47、尺寸誤差大 工程塑料 用于形狀復雜、尺寸精度高、力學性能要求低的零件 粉末冶金 尺寸精度高、材料損失少，用于大批量生產(chǎn)、成本高，不適合結構復雜、薄壁、有銳邊的零件通過分析選擇，結合實際情況，本課題采用鑄件來做齒輪泵殼體所需的毛坯。既符合零件特點，便于加工，也提高了生產(chǎn)效率。根據(jù)齒輪泵的工況，殼體要有良好的耐熱性和減震性能，與此同時，還需要具有良好的鑄造性能，并進行時效處理。因此，本課題的選擇鋁合金作為殼體的材料。由于(yuy)齒輪泵殼體外形特殊，機械加工困難，所以本課題選用的較緊密的毛坯制造的方法，殼體采用熔模鑄造，最大限度地減小了機械加工量。73 工藝(gngy)過程的設計齒輪泵殼體材料為鋁

48、合金，通過查機械制造(j xi zh zo)工藝和機床夾具手冊確定毛坯的單邊加工余量為2mm。（1）粗精銑前后端面和上下端面主軸轉速計算公式為，其中銑前后端面時dW=58，銑上下端面時dW=90。參考機械制造工藝與機床夾具、機械制造技術基礎可知切削速度，由此可以計算出主軸轉速為：銑前后端面：粗加工時VC=200m/min，=1100r/min 半精加工VC=400m/min，=2200r/min 精加工時VC=500m/min，=2700r/min銑上下端面：粗加工時VC=400m/min，=1400r/min 半精加工VC=500m/min，=1700r/min 精加工時VC=600m/mi

49、n，=2100r/min根據(jù)切削用量簡明手冊、機械制造工藝與機床夾具、機械制造技術基礎可得切削用量及主軸轉速如表7-2和表7-3。表7-2 銑前后(qinhu)端面加工參數(shù)表進給量f背吃刀量aP切削速度VC主軸轉速nS粗銑1.5mm1.5mm200m/min1100r/min半精銑0.3mm0.3mm400m/min2200r/min精銑0.2mm0.2mm500m/min2700r/min表7-3 銑上下(shngxi)端面加工參數(shù)表進給量f背吃刀量aP切削速度VC主軸轉速nS粗銑1.5mm1.5mm400m/min1400r/min半精銑0.3mm0.3mm500m/min1700r/mi

50、n精銑0.2mm0.2mm600m/min2100r/min（2）鉆、擴4X11.3的通孔主軸(zhzhu)轉速計算公式為，其中dW=11.3。查機械制造工藝與機床夾具手冊、機械制造技術基礎可知切削速度，由此可以計算出主軸轉速為：鉆孔時VC=20m/min，=560r/min擴孔時VC=10m/min，=280r/min根據(jù)切削用量簡明手冊、機械制造工藝與機床夾具、機械制造技術基礎可得切削用量及主軸轉速如表7-4。表7-4 鉆、擴4X11.3通孔加工參數(shù)表進給量f背吃刀量aP切削速度VC主軸轉速nS鉆孔0.5mm2mm20m/min560r/min擴孔0.2mm4mm10m/min280r/m

51、in（3）鉆、鉸2X8的定位銷孔主軸轉速計算公式為，其中dW=8。查機械制造工藝與機床夾具手冊、機械制造技術基礎可知切削速度，由此可以計算出主軸轉速為：鉆孔(zun kn)時VC=10m/min，=400r/min粗鉸孔時VC=6m/min，=240r/min精鉸孔時VC=3m/min，=120r/min根據(jù)切削用量簡明手冊(shuc)、機械制造工藝與機床夾具、機械制造技術基礎可得切削用量及主軸轉速如表7-5。表7-5 鉆、鉸2X8的定位(dngwi)銷孔加工參數(shù)表進給量f背吃刀量aP切削速度VC主軸轉速nS鉆孔0.36mm5mm10m/min400r/min粗鉸0.18mm2mm6m/min

52、240r/min精鉸0.1mm1mm3m/min120r/min（4）銑前后端面密封油槽主軸轉速計算公式為，其中dW=1.9。查機械制造工藝與機床夾具手冊、機械制造技術基礎可知切削速度，由此可以計算出主軸轉速為：VC=12m/min，=2000r/min根據(jù)切削用量簡明手冊、機械制造工藝與機床夾具、機械制造技術基礎可得切削用量及主軸轉速如表7-6。表7-6 銑密封油槽加工參數(shù)表進給量f背吃刀量aP切削速度VC主軸轉速nS銑密封油槽0.06mm1mm12m/min2000r/min（5）鉆、擴、鉸2X39和36的通孔主軸轉速計算公式為，其中39的dW=39，36的dW=36。查機械制造工藝與機床

53、夾具手冊、機械制造技術基礎可知切削速度，由此可以計算出主軸轉速為：加工2X39的孔：鉆孔時VC=30m/min，=240r/min 擴孔(ku kn)時VC=40m/min，=320r/min 粗鏜孔(tn kn)VC=45m/min，=360r/min 精鏜孔(tn kn)VC=52m/min，=420r/min加工36的孔：鉆孔時VC=30m/min，=260r/min 擴孔時VC=40m/min，=350r/min 粗鏜孔VC=45m/min，=390r/min 精鏜孔VC=52m/min，=460r/min根據(jù)切削用量簡明手冊、機械制造工藝與機床夾具、機械制造技術基礎可得切削用量及主軸

54、轉速如表7-7。表7-7 鉆、擴、鏜2X39和36的通孔加工參數(shù)表進給量f背吃刀量aP切削速度VC39主軸轉速nS36主軸轉速nS鉆孔0.7mm8mm30m/min240r/min260r/min擴孔0.6mm5mm40m/min320r/min350r/min粗鏜0.4mm3mm45m/min360r/min390r/min精鏜0.1mm1mm52m/min420r/min460r/min（6）加工上下端面4XM8的螺紋孔主軸轉速計算公式為，其中dW=8。查機械制造工藝與機床夾具手冊、機械制造技術基礎可知切削速度，由此可以計算出主軸轉速為：鉆孔時VC=20m/min，=800r/min攻螺紋

55、時VC=15m/min，=600/min根據(jù)切削用量簡明手冊、機械制造工藝與機床夾具、機械制造技術基礎可得切削用量及主軸轉速如表7-8。表7-8 加工(ji gng)4XM8的螺紋孔加工(ji gng)參數(shù)表進給量f背吃刀量aP切削速度VC主軸轉速nS鉆孔2mm4mm20m/min800r/min攻螺紋1.5mm2mm15m/min600r/min（7）鉆、鉸10的進油口主軸(zhzhu)轉速計算公式為，其中dW=10。查機械制造工藝與機床夾具手冊、機械制造技術基礎可知切削速度，由此可以計算出主軸轉速為：鉆孔時VC=20m/min，=600r/min粗鉸孔時VC=15m/min，=470r/min精鉸孔時VC=12m/min，=380r/min根據(jù)切削用量簡明手冊、機械制造工藝與機床夾具、機械制造技術基礎可得切削用量及主軸轉速如表7-9。表7-9 鉆、鉸10的進油口加工參數(shù)表進給量f背吃刀量aP切削速度VC主軸轉速nS鉆孔0.43mm5mm20m/min600r