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1、图 联系 QQ 59978093 1 前言专用机床是加工某种特定零件、完成某种特定工序的专门性机床。它有利于实现单机自动化，组成生产自动线，提高劳动生产率，降低劳动强度。随着生产的发展和自动化程度的提高，专用机床目前在生产中的应用已越来越广泛。本次毕业设计的题目是齿轮泵壳体齿轮轴孔2- 36.5 的加工，此工序采用专用钻床加工。钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。钻床可分为下列类型：(1) 台式钻床 (2) 立式钻床 (3) 摇臂钻床 (4) 铣钻床
2、(5) 深孔钻床 (6) 平端面中心孔钻床 (7) 卧式钻床。随着现代经济的高速发展，普通的钻床不在能够满足现代加工的需要。因此出现了数控钻床，现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，数控钻床适应起来比较快，能够满足所有的加工需要。数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。而专用机床用大批量加工同一种工件的加工，可以提高生产率。图 联系 QQ 59978093 2 1 绪论金属切削机床（ Metal cutting machine tools) 是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为“工作母机”或“工具机”，习惯上简称为机
3、床。在现代机械制造工业中，加工机器零件的方法有多种，如铸造，锻造、焊接、切削加工和各种特种加工等。切削加工是将金属毛坯加工成具有较高精度的形状、尺寸和较高表面质量零件的主要加工方法。在加工精密零件时，目前主要还是依靠切削加工来达到所需的加工精度和表面质量。因此，金属切削机床是加工机器零件的主要设备。它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的4060。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。机床的“母机”属性决定了它在国民经济中的重要地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造工业肩负着为国民经济
4、各部门提供现代化技术装备的任务，即为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具。为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础。 机床工业则是机械制造工业的基础。一个国家机床工业的技术水平，在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。金属切削机床主要是按加工方法和所用刀具进行分类，根据国家制定的机床型号编制方法，机床分为11 大类：车床，钻床，镗床，磨床，齿轮加工机床，螺纹加工机床，铣床，刨插床，拉床，锯床和其他机床。在每一类机床中，又按工艺范围，布局型式和结
5、构性能分为若干组，每一组又分为若干个系（系列）。 除了上述基本分类方法外，还有其它分类方法： 1. 按照万能性程度机床可分为：通用机床：工艺范围很宽，可完成多种类型零件不同工序的加工，如卧式车床、万能外圆磨床及摇臂钻床等。专门化机床：工艺范围较窄，它是为加工某种零件或某种工序而专门设计和制造的，如铲齿车床、 丝杠铣床等。专用机床：工艺范围最窄，它一般是为某特定零件的特定工序而设计制造的，如大量生产的汽车零件所用的各种钻、镗组合机床。2. 按照机床的工作精度可分为：普通精度机床、精密机床和高精度机床。 3. 按照重量和尺寸可分： 为仪表机床、中型机床（一般机床）、大型机床（质量大于10t ） 、
6、重型机床（质量在30t 以上）和超重型机床（质量在100t 以上） 。4. 按照机床主要器官的数目可分为：单轴、多轴、单刀、多刀机床等。5. 照自动化程度不同可分为：普通、半自动和自动机床。自动机床具有完整的自动工作循环，包括自图 联系 QQ 59978093 3 动装卸工件，能够连续的自动加工出工件。半自动机床也有完整的自动工作循环，但装卸工件还需人工完成，因此不能连续地加工。钻床( Drilling machine) 是孔加工用机床，主要用来加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔，如箱体、机架等零件上的各种孔。在钻床上加工时，工件不动，刀具作旋转主运动，同时沿轴向移动，作进给运动。钻
7、床可完成钻孔、扩孔、铰孔、刮平面以及攻螺纹等工作。钻床的加工方法及所需的运动。钻床主参数是最大钻孔直径。钻床可分为立式钻床、摇臂钻床、台式钻床以及深孔钻床等。图 联系 QQ 59978093 4 2 夹具设计机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置， 以接受施工或检测的装置，又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。 夹具通常由定位元件 （确定工件在夹具中的正确位置） 、夹紧装置、对刀引导元件 ( 确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、
8、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。本次所设计的是钻床夹具：钻床夹具是用来在钻床上钻孔、扩孔、铰孔的机床夹具，通过钻套引导刀具进行加工是钻模的主要特点。钻削时，被加工孔的尺寸和精度主要由刀具本身的尺寸和精度来保证，而孔的位置精度则由钻套在夹具上相对于定位元件的位置精度来确定。2.1 工件的定位工件在夹具中的定位，对保证加工精度起着重要作用。在加工工件之前，必须使它相对于刀具和机床占有正确的加工位置，它包括工件在夹具中的定位、夹具在机床上的安装以及夹具对刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在分析工件定位方案时，主要利用六点定位原理，根据工件的具体结构特点和工序加工精度要求去正确选择定位方式、设
9、计定位元件、进行定位误差的分析与计算。2.1.1 六点定位原理1. 六点定位原理工件在空间具有六个自由度，即沿x、y、z 三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度。2. 工件在夹具中定位的几种情况l ）完全定位工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。2）不完全定位根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这
10、种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的。3）欠定位按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位图 联系 QQ 59978093 5 是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。4）过定位工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。各类钳加工和机加工都会用到。2.1.2 常用定位元件定位元件的基本要求：足够的精度、足够的强度及刚度、耐磨性好、工艺性好。常用定位元件的特点及所限制的自由度参见表2-1. 表 2-1 常用定位元件特点F
11、ig.2-1 Characteristics of commonly used positioning components 定位基面定位元件特点及限制的自由度用于平面定位的定位元件支撑钉与工件以小面积接触，作为点定位。只限制一个自由度支撑板与工件以狭长面积接触，作为线定位。限制两个自由度。可调支撑当工件定位的位置需要一定量的调整时，需采用可调支撑，限制一个自由度。自位支撑定位时，定位元件与工件的几个接触点能随定位基面自动调整其位置，使各点都保持接触的支撑，也称浮动支撑。限制一个自由度。辅助支撑用于提高工件的装夹刚度和稳定性，减少切削变形，不起定位作用。用于孔定位的定位元件圆柱销以圆柱面对工件
12、定位，接触面较短，可限制两个自由度。圆柱心轴长圆柱面接触，限制四个自由度。圆锥心轴理论上可限制除绕轴线转动外的其余5 个自由度。它具有较高的定心精度。用于外圆定位的定位元件V 型块工件外圆定位中最常见的一种定位方式之一。长 V 型块限制四个自由度，短V 型块限制两个自由度。定位套定位套对轴定位时，限制基准是孔的轴线，限制的自由度数视套的长短定。短套限制两个，长套限制四个。对于加工齿轮轴孔2-36.5 的定位应根据六点定位原理，在表2-1 中合理选择定位元件。这里选择3 个支承钉、 1 个支承板、 1 个削边销作为定位元件。三个支承钉布置在图 联系 QQ 59978093 6 齿轮泵的底面相应限
13、制零件的三个自由度，一个支承板布置在齿轮泵的侧平面上相应限制零件的两个自由度，一个削边销布置在齿轮泵壳体28 孔上相应限制零件的一个自由度。所以，通过合理布置定位元件相应限制了工件的六个自由度，这种定位属于完全定位。2.1.3 定位误差分析由于工件定位而导致设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为定位误差，用DW表示。定位误差由两部分组成；基准不重合误差JB和基准位移误差JW. 一般情况下，定位误差应控制在工件公差要求的三分之一左右，再控制夹具制造安装误差及加工方法误差等所造成的影响不超过工件公差要求的三分之二，及可满足加工要求。1) 基准的分类用来确定生产对象上点、线、面等几何要素的位
14、置和尺寸所依据的那些点、线、面称为基准。基准可分为两类：设计基准和工艺基准。工艺基准又包括：工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。与夹具设计直接有关的就是两个基准：工序基准和定位基准。工序基准是在工件工序图中，用来确定本工序加工表面位置的基准；定位基准是工件定位时，用以确定工件在夹具中位置的表面（或点、线）。为了使误差尽量小，在定位基准的选择时，一般应本着基准重合的原则，尽可能选用工序基准作为定位基准，这样就可以减小加工误差。2) 基准不重合误差JB基准不重合误差由于工件的定位基准与设计基准不重合而产生的定位误差。如果将定位基准与设计基准之间的尺寸称为联系尺寸，则基准不重合误差就等于联系尺寸
15、的公差。3）基准位移误差JW基准位移误差由于定位副制造不准确而产生的定位误差。工件的定位基面和定位元件的限位基面合称为定位副，由于定位副的制造误差和最小配合间隙的影响，导致工件的定位基准和定位元件的限位基准不能重合，直接影响到工件定位精度。对于加工基准的选择应以齿轮泵侧平面和孔28 为定位精基准加工齿轮轴孔2- 36.5 ，这样可以做到“基准重合原则”，即定位基准和工序基准重合。这样可以减小定位误差，进而提高了定位精度。图 联系 QQ 59978093 7 本设计定位误差的分析如图2-1 所示。图 2-1 工件定位误差的计算Fig.2-1Calculation of the workpiece
16、 position errors JBJWDW(2-1) 0JB017.0 2013.0021.02dD JW(2-2) 02.0306.03T JW2.2 工件的夹紧夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。1. 夹紧装置的组成工件在夹具中正确定位后，由夹紧装置将工件夹紧。夹紧装置的组成有：1）动力装置产生夹紧动力的装置；2）夹紧元件直接用于夹紧工件的元件；3）中间传力机构将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。2. 对夹紧机构的基本要求如下：1）夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。2）夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量3）夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。4）结构力求简单，便于制造和维修。5）定位器的作用是要使工件在夹具中具有准确和确定不便的位置，在保证加工要求图 联系 QQ 59978093 8 的情况下，限制足够的自由度。3. 夹紧力的方向及作用点1) 夹紧力方向的确定原则（1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面（2）夹紧力方
