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四川大學(xué)錦城學(xué)院 機械加工工序卡 產(chǎn)品型號及規(guī)格 圖 號 名 稱 工藝文件編號 共 7 頁 泵 蓋 第7頁 材料牌號及名稱 毛坯外型尺寸 HT150 零件毛重 零件凈重 硬 度 1.4kg 180-200HB 設(shè) 備 型 號 設(shè) 備 名 稱 Z525 立式鉆床 專 用 工 藝 裝 備 名 稱 代 號 鉆夾具 機動時間 單件工時定額 每臺件數(shù) 1 技 術(shù) 等 級 冷 卻 液 亞硝酸鈉 工序號 工步號 工 序 及 工 步 內(nèi) 容 刃 具 量 檢 具 切 削 用 量 代 號 名 稱 代 號 名稱 切削速度（米/分） 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉(zhuǎn)） 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 90 1 鉆φ8孔 麻花鉆 游標卡尺 17.6 4.0 0.25 475 2 擴Φ8孔至Φ10.2 擴孔鉆 游標卡尺 2.177 1.1 0.57 68 3 攻絲M12 絲錐 量規(guī) 7.5 0.9 0.10 272 編 制 校 對 會 簽 復(fù) 制 修改標記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 修改標記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動化表面處理 摘要: 本文研究了注塑模具鋼自動研磨與球面拋光加工工序的可能性，這種注塑模具鋼PDS5的塑性曲面是在數(shù)控加工中心完成的。這項研究已經(jīng)完成了磨削刀架的設(shè)計與制造。 最佳表面研磨參數(shù)是在鋼鐵PDS5 的加工中心測定的。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合：研磨材料的磨料為粉紅氧化鋁，進給量500毫米/分鐘，磨削深度20微米，磨削轉(zhuǎn)速為18000RPM。用優(yōu)化的參數(shù)進行表面研磨，表面粗糙度Ra值可由大約1.60微米改善至0.35微米。 用球拋光工藝和參數(shù)優(yōu)化拋光，可以進一步改善表面粗糙度Ra值從0.343微米至0.06微米左右。在模具內(nèi)部曲面的測試部分，用最佳參數(shù)的表面研磨、拋光，曲面表面粗糙度就可以提高約2.15微米到0 0.07微米。 關(guān)鍵詞: 自動化表面處理，拋光，磨削加工，表面粗糙度，Taguchi方法 一、引言: 塑膠工程材料由于其重要特點,如耐化學(xué)腐蝕性、低密度、易于制造,并已日漸取代金屬部件在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。 注塑成型對于塑料制品是一個重要工藝。注塑模具的表面質(zhì)量是設(shè)計的本質(zhì)要求,因為它直接影響了塑膠產(chǎn)品的外觀和性能。 加工工藝如球面研磨、拋光常用于改善表面光潔度。 研磨工具(輪子)的安裝已廣泛用于傳統(tǒng)模具的制造產(chǎn)業(yè)。自動化表面研磨加工工具的幾何模型將在[1]中介紹。自動化表面處理的球磨研磨工具將在[2]中得到示范和開發(fā)。 磨削速度, 磨削深度，進給速率和砂輪尺寸、研磨材料特性（如磨料粒度大小）是球形研磨工藝中主要的參數(shù)，如圖1（球面研磨過程示意圖）所示。注塑模具鋼的球面研磨最優(yōu)化參數(shù)目前尚未在文獻得到確切的依據(jù)。 近年來 ，已經(jīng)進行了一些研究，確定了球面拋光工藝的最優(yōu)參數(shù)(圖2) （球面拋光過程示意圖）。 比如，人們發(fā)現(xiàn), 用碳化鎢球滾壓的方法可以使工件表面的塑性變形減少,從而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲勞強度[3,4,5,6]。 拋光的工藝的過程是由加工中心 [3,4]和車床〔5,6〕共同完成的。對表面粗糙度有重大影響的拋光工藝主要參數(shù)，主要是球或滾子材料，拋光力， 進給速率,拋光速度,潤滑、拋光率及其他因素等。注塑模具鋼PDS5的表面拋光的參數(shù)優(yōu)化，分別結(jié)合了油脂潤滑劑，碳化鎢球,拋光速度200毫米/分鐘,拋光力300牛， 40微米的進給量[7]。采用最佳參數(shù)進行表面研磨和球面拋光的深度為2.5微米。 通過拋光工藝，表面粗糙度可以改善大致為40%至90%[3-7]。 此項目研究的目的是，發(fā)展注塑模具鋼的球形研磨和球面拋光工序，這種注塑模具鋼的曲面實在加工中心完成的。表面光潔度的球研磨與球拋光的自動化流程工序，如圖3所示。 我們開始自行設(shè)計和制造的球面研磨工具及加工中心的對刀裝置。利用田口正交法，確定了表面球研磨最佳參數(shù)。選擇為田口L18型矩陣實驗相應(yīng)的四個因素和三個層次。 用最佳參數(shù)進行表面球研磨則適用于一個曲面表面光潔度要求較高的注塑模具。 為了改善表面粗糙, 利用最佳球面拋光工藝參數(shù)，再進行對表層打磨。 圖1.球狀研磨過程的簡圖 圖2.球狀拋光過程的簡圖 PDS試樣的設(shè)計與制造 選擇最佳矩陣實驗因子 確定最佳參數(shù) 實施實驗 分析并確定最佳因子 進行表面拋光 應(yīng)用最佳參數(shù)加工曲面 測量試樣的表面粗糙度 球研磨和拋光裝置的設(shè)計與制造 圖3自動球面研磨與拋光工序的流程圖 二、球研磨的設(shè)計和對準裝置: 實施過程中可能出現(xiàn)的曲面的球研磨,研磨球的中心應(yīng)和加工中心的Z軸相一致。 球面研磨工具的安裝及調(diào)整裝置的設(shè)計，如圖4（球面研磨工具及其調(diào)整裝置）所示。電動磨床展開了兩個具有可調(diào)支撐螺絲的刀架。磨床中心正好與具有輔助作用的圓錐槽線配合。 擁有磨床的球接軌,當兩個可調(diào)支撐螺絲被收緊時，其后的對準部件就可以拆除。研磨球中心坐標偏差約為5微米, 這是衡量一個數(shù)控坐標測量機性能的重要標準。 機床的機械振動力是被螺旋彈簧所吸收。球形研磨球和拋光工具的安裝，如圖5（a. 球面研磨工具的圖片. b.球拋光工具的圖片）所示。為使球面磨削加工和拋光加工的進行，主軸通過球鎖機制而被鎖定。 圖4.球面研磨工具及其調(diào)整裝置 三 矩陣實驗的規(guī)劃 3.1田口正交表: 利用矩陣實驗田口正交法，可以確定參數(shù)的有影響程度[8]. 為了配合上述球面研磨參數(shù)，該材料磨料的研磨球(直徑10毫米),進給速率，研磨深度,在次研究中電氣磨床被假定為四個因素(參數(shù))，指定為從A到D（見表1實驗因素和水平）。三個層次(程度)的因素涵蓋了不同的范圍特征,并用了數(shù)字1、2、3標明。挑選三類磨料,即碳化硅(SiC),白色氧化鋁(Al2O3,WA),粉紅氧化鋁(Al2O3, PA)來研究. 這三個數(shù)值的大小取決于每個因素實驗結(jié)果。選定L18型正交矩陣進行實驗，進而研究四——三級因素的球形研磨過程。 3.2數(shù)據(jù)分析的界定: 工程設(shè)計問題,可以分為較小而好的類型,象征性最好類型,大而好類型，目標取向類型等[8]。 信噪比(S/N)的比值，常作為目標函數(shù)來優(yōu)化產(chǎn)品或者工藝設(shè)計。 被加工面的表面粗糙度值經(jīng)過適當?shù)亟M合磨削參數(shù)，應(yīng)小于原來的未加工表面。 因此,球面研磨過程屬于工程問題中的小而好類型。這里的信噪比（S/N）,η,按下列公式定義[8]: η =?10 log （平方等于質(zhì)量特性) =?10 log 這里，y——不同噪聲條件下所觀察的質(zhì)量特性 n——實驗次數(shù) 從每個L18型正交實驗得到的信噪比（S/N）數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后，運用差異分析技術(shù)(變異)和殲比檢驗來測定每一個主要的因素 [8]。 優(yōu)化小而好類型的工程問題問題更是盡量使η最大而定。各級η選擇的最大化將對最終的η因素有重大影響。 最優(yōu)條件可視研磨球而待定。 圖5.a. 球面研磨工具的圖片. b.球拋光工具的圖片 四、實驗工作和結(jié)果: 這項研究使用的材料是PDS5工具鋼(相當于艾西塑膠模具)[9]， 它常用于大型注塑模具產(chǎn)品在國內(nèi)汽車零件領(lǐng)域和國內(nèi)設(shè)備。 該材料的硬度約HRC33(HS46)[9]。 具體好處之一是, 由于其特殊的熱處理前處理，模具可直接用于未經(jīng)進一步加工工序而對這一材料進行加工。式樣的設(shè)計和制造,應(yīng)使它們可以安裝在底盤，來測量相應(yīng)的反力。 PDS5試樣的加工完畢后，裝在大底盤上在三坐標加工中心進行了銑削，這種加工中心是由楊*鋼鐵公司所生產(chǎn)(中壓型三號),配備了FANUC-18M公司的數(shù)控控制器(0.99型)[10]。用hommelwerket4000設(shè)備來測量前機加工前表面的粗糙度,使其可達到1.6微米。 圖6試驗顯示了球面磨削加工工藝的設(shè)置。 一個由Renishaw公司生產(chǎn)的視頻觸摸觸發(fā)探頭，安裝在加工中心上，來測量和確定和原始式樣的協(xié)調(diào)。 數(shù)控代碼所需要的磨球路徑由PowerMILL軟件產(chǎn)。這些代碼經(jīng)過RS232串口界面，可以傳送到裝有控制器的數(shù)控加工中心上。 圖6.球面磨削加工工藝的設(shè)置 完成了L18型矩陣實驗后，表2 （PDS5試樣光滑表層的粗糙度）總結(jié)了光滑表面的粗糙度RA值，計算了每一個L18型矩陣實驗的信噪比（S/N）,從而用于方程1。通過表2提供的各個數(shù)值，可以得到4中不同程度因子的平均信噪比（S/N），在圖7中已用圖表顯示。 圖7.四種不同程度因子的平均信噪比 表2.PDS5試樣光滑表層的粗糙度 表3.由因素水平(dB)的平均S/N比率 球面研磨工藝的目標，就是通過確定每一種因子的最佳優(yōu)化程度值，來使試樣光滑表層的表面粗糙度值達到最小。因為? log是一個減函數(shù)，我們應(yīng)當使信噪比（S/N）達到最大。因此，我們能夠確定每一種因子的最優(yōu)程度使得η的值達到最大。因此基于這個點陣式實驗的最優(yōu)轉(zhuǎn)速應(yīng)該是18000RPM，如表4（優(yōu)化組合球面研磨參數(shù)）所示。 表4.優(yōu)化組合球面研磨參數(shù) 通過使用數(shù)據(jù)方差分析的技術(shù)和F比檢驗方法，進一步確定了每一種因子有什么主要的影響，從而確定了它們的影響程度(見表5信噪比和表面粗糙度)。F0.1，2，13的F比的比值是2.76，相當于10%的影響程度。（或者置信水平為90%）這個因子的自由度是2，自由度誤差是13，根據(jù)F分布表[11]。如果F比值大于2.76，就可以認為對表面粗糙度有顯著影響。結(jié)果，進給量和磨削深度都對表面粗糙度有顯著影響。 表5.信噪比和表面粗糙度 為了觀察使用最優(yōu)磨削組合參數(shù)的重復(fù)性能，進行了5種不同類別的實驗，如表6所示。獲得被測試樣的表面粗糙度值RA大約是0.35微米。使用球研磨組合參數(shù)，可使表面粗糙度提高了78%。使用球面拋光的優(yōu)化參數(shù)，光滑表面進一步被拋光。經(jīng)過球面拋光可獲得粗糙度RA值為0.06微米的表面。被改善了的拋光表面，可以在30×光學(xué)顯微鏡觀察下進行觀察，如圖8.（未加工表面、光滑面和拋光面的測試樣品的顯微鏡象(30×)的比較）所示。經(jīng)過拋光工藝，工件機加工前的表面粗糙度改善了近95%。 圖8.未加工表面、光滑面和拋光面的測試樣品的顯微鏡象(30×)的比較 從田口矩陣實驗獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，適用于曲面光滑的模具，從而改善表面的粗糙度。選擇香水瓶為一個測試載體。對于被測物體的模具數(shù)控加工中心，由PowerMILL軟件來模擬測試。經(jīng)過精銑，通過使用從田口矩陣實驗獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，模具表面進一步光滑。緊接著,使用打磨拋光的最佳參數(shù)，來對光滑曲面進行拋光工藝，進一步改善了被測物體的表面粗糙度。(見圖 9)。模具內(nèi)部的表面粗糙度用hommelwerket4000設(shè)備來測量。模具內(nèi)部的表面粗糙度RA的平均值為2.15微米，光滑表面粗糙度RA的平均值為0.45微米，拋光表面粗糙度RA的平均值為0.07微米。被測物體的光滑表面的粗糙度改善了：(2.15-0.45)/2.15=79.1%，拋光表面的粗糙度改善了：(2.15-0.07)/2.15=96.7%。 圖9.改善后的粗糙度 五、結(jié)論: 在這項工作中,對注塑模具的曲面進行了自動球面研磨與球面拋光加工，并將其工藝最佳參數(shù)成功地運用到加工中心上。 設(shè)計和制造了球面研磨裝置(及其對準組件)。通過實施田口L18型矩陣進行實驗，確定了球面研磨的最佳參數(shù)。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合：材料的磨料為粉紅氧化鋁，進給量料500毫米/分鐘，磨削深度20微米，轉(zhuǎn)速為18000RPM。通過使用最佳球面研磨參數(shù)，試樣的表面粗糙度RA值從約1.6微米提高到0.35微米。應(yīng)用最優(yōu)化表面磨削參數(shù)和最佳拋光參數(shù)，來加工模具的內(nèi)部光滑曲面，可使模具內(nèi)部的光滑表面改善79.1%，拋光表面改善96.7%。 參考文獻 1. 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Wiley,New York 四川大學(xué)錦城學(xué)院 工 藝 過 程 卡 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 共1 頁 產(chǎn)品名稱 零（部）件名稱 泵蓋零件 第1 頁 材料牌號 HT150 毛坯種類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時 名稱、型號 編號 夾 具 輔具 刀、量具 準終 單件 10 配料 鑄造 鑄 20 熱處理 時效 熱 30 銑 銑A面（大端面） 金 立式銑床X51K 專用夾具 端銑刀 40 鉆 锪平4-Φ18深2，鉆4-Φ9孔 金 立式鉆床Z525 專用夾具 麻花鉆、锪刀 50 銑 銑寬24的槽 金 立式銑床X51K 專用夾具 圓柱銑刀 50 鉆 鉆2-Φ8孔 金 立式鉆床Z525 專用夾具 麻花鉆 60 鉆 配作2-Φ5孔 金 立式鉆床Z525 專用夾具 麻花鉆 70 鉆、擴、鉸 鉆、擴、鉸Φ18H7孔 金 立式鉆床Z525 專用夾具 麻花鉆、擴孔刀、鉸刀 80 鉆、擴、鉸 鉆Φ8孔、擴、攻M12-7H 金 立式鉆床Z525 專用夾具 麻花鉆、擴孔鉆、絲錐 90 清洗去毛刺 100 驗收 110 入庫 編 制 審 核 會 簽 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標 記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 四川大學(xué)錦城學(xué)院 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 題 目 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 系 別 機械工程系 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 學(xué) 號 年 級 指導(dǎo)教師 謝 馳 二Ο一四 年 四 月 三十 日 選 題 意 義 對于選擇蓋類零件的三維造型與加工工藝分析作為這次的題目，我覺得機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保證。然而工藝夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的工藝夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。 當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求。我們這些即將大學(xué)畢業(yè)的機械工程及自動化專業(yè)的學(xué)生，要進行對本專業(yè)所學(xué)習的知識進行綜合的運用和掌握，為此我們要進行畢業(yè)設(shè)計，要自己動手進行思考問題，為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展貢獻力量，也要從此邁出展現(xiàn)自己價值的第一步。 國 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 概 述 齒輪泵前泵蓋和后泵蓋一起將油泵整體進行封閉，保證油泵的密封性和內(nèi)部環(huán)境的清潔，并對內(nèi)部零件起到了支撐作用，同時，為解決齒輪泵的困油現(xiàn)象,通常在泵蓋上開設(shè)對稱的卸荷槽,或向低壓側(cè)方向開設(shè)不對稱卸荷槽,吸液側(cè)采用錐形卸荷槽,排液側(cè)為矩形卸荷槽，避免因為油困而引起的沖擊和噪聲，延長了元件的使用壽命，提高了工作效率。 齒輪泵作為齒輪泵前泵蓋的核心件，對于泵的研究也就是泵蓋的研究重點，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟生產(chǎn)的發(fā)展對泵的條件越來越特殊，對特殊泵的需求越來越多，發(fā)展特殊泵是泵類產(chǎn)品發(fā)展的一個主要趨勢。近年來，為了提高齒輪泵的性能，國內(nèi)外正在進行一些特殊齒形齒輪泵的研究，并已取得了一定的進展。但目前我國石化行業(yè)使用的高粘度齒輪泵多屬于國外進口產(chǎn)品，為了研究開發(fā)適合我國石化生產(chǎn)條件的高粘度齒輪泵，對此類泵的進一步研究成為當前齒輪泵技術(shù)發(fā)展的一個重要課題。 國外對特種齒輪泵及高參數(shù)聚合物輸送用鹵輪泵進行了大量的研究開發(fā)工作。美國、瑞士、德國、日本等國家先后開發(fā)出了各自的系列產(chǎn)品，特種齒輪泵以美國Viking內(nèi)嚙合齒輪泵和日本大晃株式會社的外嚙合齒輪泵比較著名。 開發(fā)新的齒輪泵產(chǎn)品，以提高齒輪泵的性能，更好的滿足嚙合和輸送介質(zhì)的要求，也是促進齒輪泵的發(fā)展、滿足現(xiàn)代工業(yè)的需要。而我國特殊齒形齒輪泵轉(zhuǎn)子的型線設(shè)計原則、嚙合特性的分析、制造加工技術(shù)等還沒有建立較為完善的理論體系。所以這些方面的研究對提高我國齒輪泵設(shè)計制造水平具有重要意義。 主 要 研 究 內(nèi) 容 主要是運用所學(xué)知識以及相關(guān)標準規(guī)范手冊，圖冊及相關(guān)技術(shù)資料的運用對齒輪泵前泵蓋進行工藝設(shè)計分析計算，并利用相應(yīng)的計算機輔助技術(shù)對齒輪泵前泵蓋進行三維造型。 擬采用 的研究 思　路 （方法、 技術(shù)路 線、可 行性論 證等） 根據(jù)題目所給圖形的的外形要求和數(shù)據(jù)，主要是對齒輪泵前泵蓋造型三維的設(shè)計，工藝規(guī)程的流程分析路線選擇，工藝卡片的制定，加工夾具的設(shè)計。 夾具結(jié)構(gòu)草圖如下： 工藝制造所用方法：1.確定毛坯的制造形式、2.基面的選擇、3.制定工藝路線、4.機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定、5.確定切削用量及基本工時 研究 工作 安排 及進 度 1.畢業(yè)論文（設(shè)計）動員工作，指導(dǎo)教師向?qū)W生宣布有關(guān)畢業(yè)論文（設(shè)計）工作要求，并向?qū)W生下達課題任務(wù)書。2013.07.05 2.資料查閱（資料查閱要有2-3篇外文文獻，10篇以上中文文獻）、社會調(diào)查等，開展畢業(yè)論文（設(shè)計）開題工作。提交文獻綜述報告報告。2013.09.10 3.完成外文資料翻譯、論文（設(shè)計）提綱工作，并組織期中檢查，提交外文資料翻譯。2013.09.17 4.組織開題報告會，提交開題報告書。2013.10.08 5.完成論文（設(shè)計）2/3工作量，提交中期進度報告2013.10.22 6.完成初稿并提交指導(dǎo)教師審閱。2013.10.30 參 考 文 獻 目 錄 1.甘學(xué)輝．聚合物齒輪泵特性理論研究及數(shù)值模擬[D]：[博士學(xué)位論文]．鄭州機械研究所，2002. 2.Keiichi OoNISHI．Shimacloid齒輪泵[J]，島津評論，1968，25(4). 3.孟繼安等．內(nèi)嚙合擺線齒輪泵齒廓特征參數(shù)化設(shè)計探討[M]．化工機械，1990 (3)：145—150. 4.機械工業(yè)部科學(xué)技術(shù)委員會，中國齒輪專業(yè)協(xié)會編[J]．中國齒輪產(chǎn)品目錄．北 京：機械工業(yè)出版社，1997. 5.[美]Igor J．Karassik編，陳允中，曹占友，鄧國強，黃紅梅譯．泵手冊(第三版)．北京：中國石化出版社，2003. 6.Darle W．Dudley．Gear Technology Past，Present And Future，Proceedings of International Conference On Gearing，Volume I，5一i0 November 1988，Zhengzhou，China. 7.李文治．泵的結(jié)構(gòu)與維修[M]．重慶：科學(xué)技術(shù)文獻出版社，1988. 8.嵇光國．液壓泵故障診斷與排除[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1997. 9.俞云飛．液壓泵的發(fā)展展望[M]．液壓氣動與密封，F(xiàn)eb．2002(1). 10.朱錫成，周興業(yè)，趙恒楓．齒輪螺桿式液壓泵及馬達[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1988.  開 題 報 告 會 議 紀 要 時 間 地 點 主持人 參 會 教 師 姓 名 職 務(wù) （職 稱） 姓 名 職 務(wù) （職 稱） 會 議 記 錄 摘 要 記錄人： 指 導(dǎo) 教 師 意 見 備注：1、本開題報告除第3頁各欄目外，其它欄目均由學(xué)生填寫。2、填寫各欄目時可根據(jù)內(nèi)容另加附頁。3、參加開題報告會議的教師不少于3人。 論文答辯 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計,學(xué)生：李奇 指導(dǎo)老師： 2014年11月09日,,,本課題要求對泵蓋加工工藝規(guī)程做出優(yōu)化設(shè)計，并對其關(guān)鍵工序之一進行專用夾具及加工用銑床設(shè)計。 具體要求如下：,泵蓋加工要求分析 泵蓋加工工藝設(shè)計 泵蓋銑端面工序的專用夾具設(shè)計 泵蓋銑端面工序的銑床設(shè)計,泵蓋加工要求分析,由零件圖知，泵蓋共有六組加工表面，現(xiàn)分述如下： 1、A面（即大端面） 2、4-Φ18孔，4-Φ9孔 3、寬24槽 4、2-Φ8孔 5、2-Φ5孔 6、Φ18孔 7、Φ8孔，M12螺紋,鉆擴鉸Ф18H7孔的夾具設(shè)計,1、定位機構(gòu) 工件以左端面及兩側(cè)面作為定位面，本套設(shè)計定位方案，兩支承板與工件左端面相配合限制三個自由度（即X軸轉(zhuǎn)動、Y軸轉(zhuǎn)動、Z軸移動），另一支承板相配合限制兩個自由度（即Y軸移動、Z軸轉(zhuǎn)動），螺栓與一側(cè)面相配合限制一個自由度（即X軸移動），這樣工件被完全定位。,鉆擴鉸Φ18H7mm孔的夾具設(shè)計,2、夾緊機構(gòu) 工件的夾緊則是由支座1、圓柱銷、鉆模板、活動螺栓、支座2和蝶形螺母等組成的夾緊機構(gòu)來實現(xiàn)，松動蝶形螺母后，即可旋轉(zhuǎn)活動螺栓，再旋轉(zhuǎn)鉆模板，然后取出工件，同理，當放上待加工工件后，轉(zhuǎn)回鉆模板，再轉(zhuǎn)回活動螺栓，擰緊蝶形螺母即可夾緊工件。,鉆擴鉸Ф18H7孔夾具設(shè)計,3、導(dǎo)向機構(gòu) 導(dǎo)向則是由鉆模來控制，鉆模主要由鉆模板、鉆套螺釘、襯套和快換鉆套組成，因孔的位置有要求，鉆套的作用：用來確定工件上被加工孔的位置，引導(dǎo)刀具進行加工，并提高刀具在加工過程中的剛性和防止加工中的振動。,,鉆擴鉸Ф18H7孔裝配圖,裝配圖：,鉆擴鉸Ф18H7孔的夾具體,夾具體：,,謝 謝！,四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 1 四川大學(xué)錦城學(xué)院 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 系 別 專 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 年級 指導(dǎo)教師 二 Ο 一四 年 11 月 09 日 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 1 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生： 指導(dǎo)老師： 摘 要 本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測 量等多方面的知識。 泵蓋加工工藝規(guī)程及其鉆擴鉸 Ф18H7 孔的夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工 序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的 工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對 零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然 后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引 導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差， 分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。 關(guān)鍵詞：工藝 工序 切削用量 夾緊 定位 誤差。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 2 Analysis on the head parts of three-dimensional modeling and processing technology Major:Mechanical engineering and automation student: Supervisor: ABSTRCT The design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge. Fixture design process of drilling pump cover and reaming holes is designed with 18H7 include part machining process design, process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in. Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error. 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 3 目 錄 1 緒 論 .2 1.1 機械加工工藝概述 .2 1.2 機械加工工藝流程 .2 1.3 夾具概述 .3 1.4 機床夾具的功能 .4 1.5 機床夾具的發(fā)展趨勢 .5 1.5.1 機床夾具的現(xiàn)狀 .5 1.5.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 .5 2 工藝規(guī)程的設(shè)計 7 2.1 零件分析 .7 2.2 確定毛坯的的制造形式 .8 2.3 制訂工藝路線 .8 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 2.5 確定切削用量及基本工時 11 3 工藝專用夾具的設(shè)計 .20 3.1 問題的提出 21 3.2 定位基準的選擇 .21 3.3 切削力及夾緊力計算 21 3.4 定位誤差分析 22 3.5 鉆套的設(shè)計 22 3.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 22 4 泵蓋零件三維造型的設(shè)計 23 參 考 文 獻 35 致 謝 38 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 4 1 緒 論 1.1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其 成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改 變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如 一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的 流程。 機械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì) 等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗 加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟 就要有詳 細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。 技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將 有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可 能不太一樣，因為實際情況都不一樣。 總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠 根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。 1.2 機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它 是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工 藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工 藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切 削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 5 2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進行工藝分析。 3) 選擇毛坯。 4) 擬訂工藝路線。 5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 7) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進行調(diào)整，以提高經(jīng)濟 效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技 術(shù)、新工藝的引進，新材料、先進設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完 善。 1.3 夾具概述 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處 理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不 可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機 床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準備中占有極其重要的地位。機床夾 具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。 “工欲善其事，必先利其器。 ” 工具是人類文明進步的標志。自 20 世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自 動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其 功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。 因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 1.4 機床夾具的功能 在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 6 1．機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 （1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與 夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要 求。 （2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由 于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此， 夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2．機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導(dǎo)向。 （1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊， 它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進 行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo) 向功能。 1.5 機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成 為門類齊全的工藝裝備。 1.5.1 機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工作品種已占工件種類 總數(shù)的 85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈的 競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的 企業(yè)中，約 4 年就要更新 80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為 15%左右。特別 是近年來，數(shù)控機床（NC） 、加工中心（MC） 、成組技術(shù)（GT） 、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等 新技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本。 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 7 3）適用于精密加工的高精度機床夾具。 4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具。 5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產(chǎn)率。 6）提高機床夾具的標準化程度。 1.5.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的 結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高 精度三爪卡盤，其定心精度為 5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在 1μm 內(nèi)；又如用于 軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達 0.2～0.5μm。 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減 輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝 置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床上 使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉(zhuǎn)速為 2600r/min 的條件下仍能牢 固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等 方式，以適應(yīng)可變因素的能力。可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和 尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、 拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的 夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、 毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件 的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 8 家標準：GB/T2148~T2259—91 以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化， 有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 2 工藝規(guī)程的設(shè)計 2.1 零件分析 泵蓋共有六組加工表面，如圖 2-1 所示，現(xiàn)分述如下： 1、A 面（即大端面） 2、4-Φ18 孔，4-Φ9 孔 3、寬 24 槽 4、2-Φ8 孔 5、2-Φ5 孔 6、Φ18 孔 7、Φ8 孔，M12 螺紋 圖 2-1 泵蓋工件圖 2.2 確定毛坯的的制造形式 由零件圖可知，其材料為 HT150，該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性， 適用于承受較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。該零件上主要加工面為大端面，4-Φ18 孔，4- 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 9 Φ9 孔，寬 24 的槽，2-Φ8 孔，2-Φ5 孔，Φ18 孔，Φ8 孔，M12 螺紋。 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的類型為大批量生產(chǎn)，故毛坯的鑄造方法 用砂型機器造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時效處理。由《機械加工工 藝手冊》查得該種鑄造公差等級為 CT10~11，加工余量等級 MA 選擇 H 級。 2.3 制訂工藝路線 （1） 、工藝路線方案一： 工序 10：鑄造 工序 20：時效 工序 30：銑 A 面（大端面） 工序 40：锪平 4-Φ18 深 2，鉆 4-Φ9 孔 工序 50：銑寬 24 的槽 工序 60：鉆 2-Φ8 孔 工序 70：配作 2-Φ5 孔 工序 80：鉆、擴、鉸 Φ18H7 孔 工序 90：鉆 Φ8 孔、擴、攻 M12-7H 工序 100：清洗去毛刺 工序 110：驗收 工序 120：入庫 （2） 、工藝路線方案二： 工序 10：鑄造 工序 20：時效 工序 30：銑 A 面（大端面） 工序 40：銑寬 24 的槽 工序 50：锪平 4-Φ18 深 2，鉆 4-Φ9 孔 工序 60：鉆 2-Φ8 孔 工序 70：配作 2-Φ5 孔 工序 80：鉆、擴、鉸 Φ18H7 孔 工序 90：鉆 Φ8 孔、擴、攻 M12-7H 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 10 工序 100：清洗去毛刺 工序 110：驗收 工序 120：入庫 （3） 、工藝方案的分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一與方案二的區(qū)別是：方案一把鉆 4-Φ18 孔及 Φ9 孔放的相對靠前，這樣做為后面工序 24 槽的加工提供了定位基準，節(jié)約了夾具設(shè)計 的時間，提高了生產(chǎn)效率，故我們采用方案一： 具體的工藝過程如下： 工序 10：鑄造 工序 20：時效 工序 30：銑 A 面（大端面） 工序 40：锪平 4-Φ18 深 2，鉆 4-Φ9 孔 工序 50：銑寬 24 的槽 工序 60：鉆 2-Φ8 孔 工序 70：配作 2-Φ5 孔 工序 80：鉆、擴、鉸 Φ18H7 孔 工序 90：鉆 Φ8 孔、擴、攻 M12-7H 工序 100：清洗去毛刺 工序 110：驗收 工序 120：入庫 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “泵蓋”零件材料 HT150，毛坯的重量約為 1.4g，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂 型機鑄造毛坯。 1、A 面（大端面） ，表面粗糙度為 Ra12.5，查《切削用量手冊》表 2-8 得，單邊總余 量 Z=3.0 2、4-Φ18 孔，4-Φ9 孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 3、寬 24 的槽，因尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 4、2-Φ8 孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 11 5、2-Φ5 孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 6、Φ18H7 孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 7、Φ8 孔、擴、攻 M12-7H，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 8、不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 2.5 確定切削用量及基本工時 工序 10：鑄造 工序 20：時效 工序 30：銑 A 面（大端面） 1. 選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map5.1?d10?min/85v4?z 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度ap0.3? 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X51 型銑床說明書，其功率為為 4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0mfz?in.451810rdvns??? 按機床標準選取 ＝475wn/min/5.89i/107vw?? 3） 計算工時 切削工時： ， ， ，則機動工時為ll0.31l32?min.2.4751021?????fnltwm 工序 40：锪平 4-Φ18 深 2，鉆 4-Φ9 孔 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 12 工步一：锪平 4-Φ18 深 2 1.選擇刀具 刀具選取锪刀 ，map?in/5v 2. 決定锪削用量 1） 決定锪削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀完成，則 map2? 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) Z525 型立式鉆床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0mfz?in5.98110rdvns??? 按機床標準選取 ＝275wn/min/6.31027vw?? 當 ＝275r/min 時nrzfwm /20754.? 按機床標準選取 mf? 3） 計算工時 切削工時： ， ，則機動工時為l10l52?in.2751???fnltwm 總的工時：T=4 =0.204minmt 工步二：鉆 Φ9 孔 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻 Ⅳ表 2-7，當鋼的 ，f MPab80?? 時， 。由于本零件在加工 Φ9 孔時屬于低剛度零件，d90??rm/47.0~39.? 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 13 故進給量應(yīng)乘以系數(shù) 0.75，則??rmf /35.0~29.75.04.~39.0??? 根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f. 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所min/18v? 以 min/7.491801rdvnws ???? 根據(jù)機床說明書，取 ，故實際切削速度為i/5in/9.17041nvw?? 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml9l5.1ml32in674.02.475321?????fnltwm 總的工時：T=4 =2.696mint 工序 50：銑寬 24 的槽 1.選擇刀具 刀具選取圓柱銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.2?d50?min/75v4?z 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 map0.2? 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X51 型銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0fz?min6.985710rdvns??? 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 14 按機床標準選取 ＝275wnmin/ri/1.6910275dvw???? 當 ＝275r/min 時nrmzfwm /20754.? 按機床標準選取 fm? 3） 計算工時 切削工時： ， ，則機動工時為l10l42?in9.27541???fnltwm 工序 60：鉆 2-Φ8 孔 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻 Ⅳ表 2-7，當鋼的 ，f MPab80?? 時， 。由于本零件在加工 Φ8 孔時屬于低剛度零件，d80??rm/47.0~39.? 故進給量應(yīng)乘以系數(shù) 0.75，則??rmf /35.0~29.5.?? 根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f. 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所min/18v? 以 min/4.968101rdvnws ???? 根據(jù)機床說明書，取 ，故實際切削速度為i/75in/6.1041nvw?? 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml8l1ml32in7.025.47321?????fnltwm 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 15 總的工時：T=2 =0.254minmt 工序 70：配作 2-Φ5 孔 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻 Ⅳ表 2-7，當鋼的 ，f MPab80?? 時， 。由于本零件在加工 Φ5 孔時屬于低剛度零件，d50??rm/47.0~39.? 故進給量應(yīng)乘以系數(shù) 0.75，則??rmf /35.0~29.5.?? 根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f. 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所min/18v? 以 min/2.5631801rdvnws ???? 根據(jù)機床說明書，取 ，故實際切削速度為i/7in/02.9150nvw?? 切削工時： ， ， ，則機動工時為mll.ml32in057.2.57321?????fnltwm 總的工時：T=2 =0.114mint 工序 80：鉆、擴、鉸 Φ18H7 孔 工步一鉆孔至 φ15 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻 Ⅳ表 2-7，當鋼的 ，f MPab80?? 時， 。由于本零件在加工 Φ15 孔時屬于低剛度零md150??rm/47.0~39.? 件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù) 0.75，則??rmf /35.0~29.5.?? 根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f. 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 16 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所min/18v? 以 min/5.31801rdvnws ???? 根據(jù)機床說明書，取 ，故實際切削速度為i/27in/5.101nvw?? 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml2l.71ml32in485.0.7531?????fnltwm 工步二：擴孔 8.? 利用鉆頭將 孔擴大至 ，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量1m8.17? 可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 ????rff/87.0~5. 75.06.22???鉆 根據(jù)機床說明書，選取 mf15. in/4~623321vv??????????????鉆 則主軸轉(zhuǎn)速為 ，并按機床說明書取 ，實際切in/4~6.5rn? min/68rw? 削速度為 min/2.41068.7dvw??? 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml2?l4.1l32in184.57.0682????fntw 工步三：鉸 孔7H18? 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 17 根據(jù)參考文獻Ⅳ表 2-25， ， ，得rmf/4.0~2?min/12~8v?in/65.4~8.19rns? 查參考文獻Ⅴ表 4.2-2，按機床實際進給量和實際轉(zhuǎn)速，取 ，rf/0. ，實際切削速度 。mi/198rnw?i/3.v? 切削工時： ， ， ，則機動工時為l2ml1.0l2in86981???fntwm 工序 90：鉆 Φ8 孔、擴、攻 M12-7H 工步一：鉆 Φ8 孔 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻 Ⅳ表 2-7，當鋼的 ，f MPab80?? 時， 。由于本零件在加工 Φ8 孔時屬于低剛度零件，md80??rm/47.0~39.? 故進給量應(yīng)乘以系數(shù) 0.75，則??rmf /35.0~29.5.?? 根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f. 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所min/18v? 以 min/4.968101rdvnws ???? 根據(jù)機床說明書，取 ，故實際切削速度為i/75in/6.1041nvw?? 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml65l1ml32in4.02.47321?????fnltwm 工步二：擴 Φ8 孔至 Φ10.2 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 18 利用鉆頭將 孔擴大至 ，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量m8?m2.10? 可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 ????rff/87.0~5. 75.06.2???鉆 根據(jù)機床說明書，選取 mf15. in/4~623321vv??????????????鉆 則主軸轉(zhuǎn)速為 ，并按機床說明書取 ，實際切in/4~6.5rn? min/68rw? 削速度為 in/17.21068.mdvw??? 切削工時： ， ， ，則機動工時為ml35?l.1l32in09.157.682????fntw 工步三：攻絲 M12 選擇 M12mm 高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距 ，即f p1.25/fmr?7.5/mincV?機 =199r/minrDvn/125.701?? 按機床選取 in?機 6.8/icVm機 基本工時： 1203.5(min)7.ltnf????機 工序 100：清洗去毛刺 工序 110：驗收 工序 120：入庫 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 19 3 工藝專用夾具的設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。有老師 分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計工序 70:鉆、擴、鉸 Ф18H7 孔，選用機床：Z525 立式鉆床。 3.1 問題的提出 本夾具主要用于鉆、擴、鉸 Ф18H7 孔，與其他面沒有任何要求，本道工序加工精度 要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 3.2 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影 響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序 或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位 置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)， 合理選擇定位基準。此道工序后面還有精加工，因此本次銑沒有較高的技術(shù)要求，也沒 有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提 高加工精度。由于該零件所設(shè)計的為鉆、擴、鉸Φ18H7孔的夾具，工件左端面及兩側(cè)面 作為定位面，本套設(shè)計定位方案，兩支承板與工件左端面相配合限制三個自由度（即X軸 轉(zhuǎn)動、Y軸轉(zhuǎn)動、Z軸移動） ，另一支承板相配合限制兩個自由度（即Y軸移動、Z軸轉(zhuǎn)動） ， 螺栓與一側(cè)面相配合限制一個自由度（即X軸移動） ，這樣工件被完全定位。 3.3 切削力及夾緊力計算 由資料《機床夾具設(shè)計手冊》查表 可得：721? 切削力公式： 式（2.17）Pf KfDF 75.02.14? 式中 m10r/3. 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 20 查表 得： 821? 95.0)1(6.?HBKp 即： 69.0NFf? 實際所需夾緊力：由參考《機床夾具設(shè)計手冊》表 得： 12?KFWf?? 安全系數(shù) K 可按下式計算，由式（2.5）有：： 6543210? 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻 [16]《機床夾具設(shè)計手冊》表6~ 可得： 21?25.01.32.10. ????K 所以 )(46698NFWf?? 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選 用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 取 ， ，25.?K16.0?2.? 螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力，由式（2.9）有：： )(5830)(210 NtgtQLWz????? 式中參數(shù)由《機床夾具設(shè)計手冊》可查得： 3.9???675.zr?91?2??631???? 其中： )(40mL)(80NQ 由《機床夾具設(shè)計手冊》表 得：原動力計算公式：6? 由上述計算易得： KW?0 因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。 3.4 定位誤差分析 一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 21 工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤 差。 形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設(shè)計基準不重合而造成。二是定位基準與限 位基準不重合而造成。 根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， T d=0.25mm， ， 。??96a 04.12sinTDWd????）（ ? 已知孔的形狀公差為 0.28，根據(jù)經(jīng)驗公式， 易知此結(jié)果符合。513? 3.5 鉆套的設(shè)計 本次鉆孔需鉆的是端面上的需要鉆、擴、絞的 Ф18H7 孔，由于先鉆底孔后還需要擴、 絞，所以就應(yīng)該采用快換式鉆套來對各孔進行鉆孔加工，通過這種方式，來減少更換鉆 套需要消耗的時間。根據(jù)實際情況，該 Ф18H7 孔加工情況如下：先用 Ф17 直柄麻花鉆 頭鉆底孔，根據(jù)機床夾具標準件可知，具體的快換鉆套結(jié)構(gòu)圖如下圖 3-1 所示： 圖 3-1 快換鉆套 鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： 表 3-1 鉆套基本結(jié)構(gòu)參數(shù) d H D 1D2h1mrC 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 22 公稱 尺寸 允 差 2 5 5 6 35 + 0.025 + 0.009 52 46 12 5.5 21 32.5 1 圖 3-1 快換鉆套 因為快換鉆套和夾具體是間隙配合，加工的時間快換鉆套靠壓緊螺釘把他壓緊在鉆 模板上，以防止加工的時間工件的旋轉(zhuǎn)，由上圖可知與 Φ17 快換鉆套相配的螺釘?shù)某叽?為 M6，查機床夾具標準件可知，M6 快換鉆套壓緊螺釘?shù)木唧w結(jié)構(gòu)如下圖 3-2 所示 圖 3-2 鉆套螺釘 3.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工泵蓋端面上的 φ18 孔。工件以下平面為定位基準，在固定 銷和壓板板上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機構(gòu)夾緊工件。該夾緊機構(gòu)操作簡單、 夾緊可靠。 鉆夾具裝配圖如下圖 3-5 所示 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 23 圖 3-5 裝配圖 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 24 4 泵蓋零件三維造型的設(shè)計 三維實體造型的軟件非常多，比如Pro/E、CATIA、UG（Unigraphics） 、Solidworks 等， 這里選用UG NX6.0 作為三維實體造型的軟件進行建模。 打開UG6.0軟件如圖1-1所示，點擊新建按鈕，在此注意，UG所新建的文件名必須是 字母或數(shù)字，中文名將無法創(chuàng)建和打開，新建如圖1-2所示。 圖1-1 打開UG 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 25 圖1-2新建 新建好后跳入UG界面，點擊草圖按鈕進入到建模模塊，如圖1-3所示。 圖1-3進入UG建模模塊 首先繪制草圖1（工件左端面）所示參數(shù)及其界面如圖1-4所示。 圖1-4 草圖1 拉伸草圖1，如圖1-5所示。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 26 圖1-5 拉伸1 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 27 進入草圖界面后，繪制草圖2（4-Ф9孔、2-Ф5孔） ，如圖1-6所示 圖1-6 草圖2 拉伸草圖2并與拉伸草圖1求差，如圖1-7所示 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 28 圖1-7 拉伸2 拉伸3（沉孔Ф18深2） ，具體參數(shù)如圖1-8所示 圖1-8 拉伸3 上步操作之后所得圖形如圖1-9所示 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 29 圖1-9 畫草圖3（R20半圓弧及與其相連的矩形框） ，如圖1-10所示 圖1-10 草圖3 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 30 拉伸草圖3并與拉伸2求 和，如圖 1-11所示 圖1-11 拉伸3 畫草圖4（R15及與其相連部分） ，圖形如圖1-12所示 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 31 圖1-12 草圖4 拉伸草圖4并與拉伸3求和，如圖1-13所示 圖1-13 拉伸4 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 32 孔命令（Ф18H7孔深22） ，如圖1-14所示 圖1-14 孔命令 孔1坐標位置確定，如圖1-15、1-16和1-17所示 圖1-15 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 33 圖1-16 圖1-17 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 34 倒圓角 R10，如圖 1-18 所示 圖 1-18 倒圓角 R2，如圖 1-19 所示 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 35 圖 1-38 著色處理，如圖 1-19 所示 圖 1-19 處理之后，如圖 1-20 所示 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 36 圖 1-20 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 37 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 泵蓋加工工藝及夾具設(shè)計 38 參 考 文 獻 [1]王仲，劉長吉 .連桿機械加工工藝探討[J].內(nèi)燃機，1997，1:13~16 [2]陳志亮.柴油機連桿加工工藝分析[J].湖南農(nóng)機，1997，4:22 [3]馮日德.6170 柴油機連桿、機體加工中幾個難點問題的工藝性研究[D].天津：天津 大學(xué)，2003 [4]程熙.熱能與動力工程機械制造工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.3 [5]王啟平.機械加工工藝簡明手冊.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2006.56～68 [6]SAE International， Warrendale， Pennsylvania .Benchmarking the Industry: 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