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1、中南林业科技大学本科毕业设计 齿轮泵泵体零件工艺与夹具设计目 录1 绪论311 我国机械制造业发展现状312 机床夹具的发展前景41.2.1 机床夹具发展的国内外现状41.2.2 现代机床夹具的发展方向52 零件的分析721 齿轮泵泵体技术要求722 零件的材料723 选择毛坯的原则72.3.1零件毛坯的选择72.3.2毛坯选择的原则73 确定毛坯、画毛坯图1031 确定毛坯的制造形式及材料1032 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定114 工艺规程设计1341 定位基准的选择134.1.1粗基准的选择134.1.2精基准的选择1342 制定工艺路线1343 选择加工设备及刀、夹、量具14
2、44 确定切削用量及基本工时155 专用夹具设计2051 定位基准的选择2052 定位误差分析与计算2053 夹紧力的计算2154 夹紧元件及动力装置确定2355 夹具精度分析2356 钻套的选择2357 钻模板的设计2558 夹具体的设计2859 其他元件的设计29结 论30致 谢31参 考 文 献32附录A35附录B361 绪论 加工工艺及夹具毕业设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识。独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（尾台体）的工
3、艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为未来从事的工作打下良好的基础。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。由于能力所限，经验不足，设计中有不足之处，望各位老师多加指教。11 我国机械制造业发展现状 当前中国制造业发展情况整体来看，始终保持良好的发展态势，并且具有比较牢固的基础和抗冲击能力。即使受国际金融危机的影
4、响和冲击，由于国家迅速颁布实施了汽车产业调整和振兴规划和装备制造业调整和振兴规划和一系列重大政策措施，中国制造业不但有效遏制产业持续下滑势头，而且率先实现恢复性增长。2009年全年总产值首次跃上10万亿元的新台阶，达到了10.75万亿元，比上年增长16.07%，高出全国工业平均增速2.8个百分点。主要产品产量创造历史最好水平，其中汽车产销量双双突破千万辆大关，达到1379万辆和1364万辆，分别增长48%和46%。进入2010年以来，我国中国制造业在后国际金融危机时期，继续保持稳定、协调、较快的发展趋势。近十年来，随着科学技术的迅速发展和制造环境的变化，尤其是以计算机和信息技术为代表的高技术的
5、广泛应用，为当代制造业的革命提供了众多的手段，正在使制造业的生产技术、生产方式、生产规模发生重大转变，高技术与传统制造技术相结合而形成的先进制造技术也引起了各国的高度重视。中国机械制造业的综合技术水平近几年有了大幅度提高，企业通过引进技术的消化吸收、技术改造、“工艺突破口”和全面质量管理等项工作的深入开展，使制造技术水平有了较大提高，一批先进的制造技术在生产中得到应用和普及，一大批重点骨干企业在关键工序增加了先进、精密、高效的关键设备。但与工业发达国家相比，仍存在阶段性的差距。集中反映为制造技术的落后；工业发达国家已普遍应用计算机辅助设计技术，覆盖率超过60，而中国的覆盖率仅为5左在。发达国家
6、早在六十年代就已普遍采用优质高效低耗工艺及CAD装备，而中国大部分企业仍然采用落后的工艺装备进行生产，优质高效低耗的先进工艺普及程度不足10。工业发达国家已普遍采用数控机床、加工中心，实现了柔性自动化，并正向智能化、集成化方向发展，而中国尚处在单机自动化、刚性自动化的阶段。目前制造技术来源大部分依赖国外技术，而自主开发的科技成果形成产业的较少。中国制造技术落后除了历史的原因以外，其他主要原因是：技术开发能力和技术创新能力薄弱，发展后劲不足；对引进技术的消化吸收仍停留在掌握已有技术、实现国产化的低层次上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度；技术开发经费不足；缺乏将科技成果转化为现
7、实生产力的有效、健全的机制，作为其中最关键环节的企业没有真正成为开发的主体。还应看到，社会在注重以信息技术、生物工程、新材料、通讯生产为代表的高技术发展的同时，对制造技术在整个国民经济建设和整个科技开发体系中的地位认识不足。12 机床夹具的发展前景1.2.1 机床夹具发展的国内外现状 国际生产研究协会的统计表明，小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5
8、080%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020%左右。数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1） 能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。1.2.2 现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。1） 标准化 机床夹具的标
9、准化与通用化是相互联系的两个方面。我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。2） 精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。3） 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上
10、使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。4） 柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程
11、度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。2 零件的分析21 齿轮泵泵体技术要求零件图上的主要技术要求为：表面粗糙度要求见附图（齿轮泵泵体），未标注圆角R2-R3。22 零件的材料由零件蓝图要求支架零件材料选择HT250。此材料为灰铸铁（也叫灰口铸铁），最小抗拉强度200MPa，属于中强度铸铁件，铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，可不用人工时效；有一定机械强度和良好的减震性。适用于制造承受中等应力的零件，在弱腐蚀环境工作的零件。23 选择毛坯的原则2.3.1零件毛坯的选择 机械零件的制造包括毛坯成形和切削加工两个阶段，毛坯成形不仅对后续的切削加工产生
12、很大的影响，而且对零件乃至机械产品的质量、使用性能、生产周期和成本都有影响。因此正确选择毛坯的类型和生产方法具有重要的意义。 零件采用HT250材料等常采用铸造成型成形。但采用数控加工已成为复杂件、单批生产的重要成形方法。数控加工段造、铸造件方法适用于制造受力较大，如转轴、底座固定座等。通常，零件的材料一旦确定，其毛坯成形方法也大致确定了。2.3.2毛坯选择的原则 毛坯选择的原则，应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低生产成本，使产品在市场上具有竞争能力。1. 工艺性原则 零件的技术参数要求决定了毛坯的形状特点，各类不同的参数要求与形状特点，造成了对应的毛坯成形的工艺要求。零件的参数要求具体体
13、现在对目标加工支架零件的尺寸、加工精度、表面粗糙度等外部质量，以及对其力学性能、物理性能和化学性能等内部质量的要求上。对于不同类零件的使用要求，必须考虑零件材料的工艺特性（如铸造性能、锻造性能）来确定使用哪种毛坯成形的方法。例如，不能采用锻压成形的方法和避免采用焊接成形的方法来制造灰口铸铁零件；避免采用铸造成形方法制造流动性较差的薄壁毛坯；不能采用普通压力铸造的方法成形致密度要求较高或铸后需热处理的毛坯；不能采用锤上模锻的方法锻造铜合金等再结晶速度较低的材料；选择毛坯成形方法的同时，也要兼顾后续机加工的可加工性。如对于切削加工余量较大的毛坯就不能采用普通压力铸造成形，否则将暴露铸件表皮下的孔洞
14、；对于需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体球墨铸铁和簿壁灰口铸铁，否则难以切削加工。一些结构复杂，难以采用单种成形方法成形的毛坯，既要考虑各种成形方案结合的可能性，也需考虑些结合是否会影响机械加工的可加工性。2. 适应性原则 在毛坯成形方案的选择中，还要考虑适应性原则。既根据零件的结构形状、外形尺寸和工作条件要求，选择适应的毛坯方案。 形状复杂和薄壁的毛坯，一般不应采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，通常不采用模锻、压力铸造和熔模铸造，多数采用自由锻、砂型铸造和焊接等方法制坯。 零件的工作条件不同，选择的毛坯类型也不同。如机床主轴和手柄都是轴类零件，但主轴是机床的关键零件，尺寸形状和加工精度
15、要求很高，受力复杂且在期使用过程中只允许发生很微小的变形，因此要选用具有良好综合力学性能的45钢或40Cr，经锻造制坯及严格切削加工和热处理制成；而机床手柄则采用低碳钢圆棒料或普通灰口铸铁件为毛坯，经简单的切削加工即可完成，不需要热处理。再如内燃机曲轴在工作过程中承受很大的拉伸、弯曲和扭转应力，应具有良好的综合力学性能，故高速大功率内燃机曲轴一般采用强度和韧性较好的合金结构钢锻造成形，功率较小时可采用球墨铸铁铸造成形或用中碳钢锻造成形。3. 生产条件兼顾原则 毛坯的成形方案要根据现场生产条件选择。现场生产条件主要包括现场毛坯制造的实际工艺水平、设备状况以及外协的可能性和经济性，但同时也要考虑因生产发展而采用较先进的毛坯制造方法。 为此，毛坯选择时，应分析本企业现有的生产条件，如设备能力和员工技
