1、 湖 南 科 技 大 学 毕 业 设 计（ 论 文 ） 题目 作者 学院 专业 学号 指导教师 二 一 年 月 日 i 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识，目的是通过完成此次毕业设计，熟练掌握机械加工的流程，为成为合格工艺工程师打下坚实基础。 泵壳体零件的工艺规程及其 铣 顶面的工装夹具设计及钻孔夹具的设计 是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。通过对零件进行分析设计了两条工艺 路线，通过分析比较选择了一个更加合理的方案；设计出毛坯的结构和零件的加工基准，计算各个工部的工序进行尺寸并且决定出各个工序的工艺装备及
2、切削用量；设计了铣刀夹具和钻孔两套夹具。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的 定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键字： 壳体 ；定位误差；专用夹具；工艺规程 ii Abstract The design of a wide range of knowledge
3、covering manufacturing engineering and machine tool fixture design, metal-cutting machine tools, tolerance and measurement, etc. The purpose is to graduate by completing the design, mastering machining processes, to become a qualified process engineers laid a solid foundation. Technical rules and mi
4、lling fixture top surface of the pump casing parts of the design include parts machining process design, process design, and special fixture design three parts. Through the analysis and design of the two parts of the process route, through the analysis and comparison of selecting a more reasonable o
5、ption; design and processing benchmark rough structure and components, were calculated for each step of Industry and determine the size of each step of the process equipment and cutting; milling fixture design and drilling two fixtures. In the process design to first analyze the parts to understand
6、parts of the process re-design of the rough structure, and select the machining datum good parts, design parts of the process line; then the part of each step of the process to calculate the size of a key It is to determine the technical equipment and cutting each step; then dedicated fixture design
7、, select the design of the individual components of the fixture, such as positioning elements, clamping elements, guide elements, clamp connecting the machine parts and other components; positioning errors in the calculation of the fixture, analyze rationality and shortcomings fixture structure and
8、design of attention to the improvement in the future. Key Words: Case; Positioning error; Special fixture; Process planning 湖南科技大学本科生毕业设计（论文） iii 目 录 第一章 绪论 . - 1 - 1.1 选题背景和意义 . - 1 - 1.1.1 选题的背景 . - 1 - 1.1.2 选题的意义 . - 1 - 1.2 夹具设计发展概况 . - 1 - 1.2.1 国内夹具发展史 . - 1 - 1.2.2 国外夹具发展史 . - 2 - 1.2.3 国内外机
9、床夹具发展现状 . - 2 - 1.2.4 机床夹具的发展方向 . - 2 - 1.3 本文主要研究工作 . - 4 - 第二章 零件的分析 . - 5 - 2.1 零件的作用 . - 5 - 2.2 零件的工艺分析 . - 5 - 2.3 泵壳零件加工的主要问题与工艺过程设计所应采取的相应措施 . - 6 - 2.4 泵壳体的材料、毛坯以及热处理 . - 7 - 2.4.1 毛坯种类的确定 . - 7 - 2.4.2 毛坯的形状及尺寸的确定 . - 7 - 2.4.3 毛坯材料的热处理 . - 8 - 第三章 工艺规程的设计 . - 9 - 3.1 确定毛坯的制造形式 . - 9 - 3.2
10、 基面的选择 . - 9 - 3.3 制定工艺路线 . - 9 - 3.3.1 工艺路线方案一 . - 10 - 3.3.2 工艺路线方案二 . - 11 - 3.4 各工序加工设备、刀具、量具选用以及机械加工余量的确定 . - 11 - 3.5 确定切削用量以及基本工时 . - 13 - 第四章 铣床专用夹具的设计 . - 28 - 图 4.2 夹具底座 . 错误 !未定义书签。 4.1 专用夹具设计的基本要求 . 错误 !未定义书签。 4.2 定位基准的选择 . 错误 !未定义书签。 湖南科技大学本科生毕业设计（论文） iv 4.3 定位方案的选择 . . 错误 !未定义书签。 4.4 定
11、位误差分析与计算 . 错误 !未定义书签。 4.5 工件夹紧方式的确定 . 错误 !未定义书签。 4.6 导引方式以及导引元件的确定 . 错误 !未定义书签。 4.7 夹具体的设计 . 错误 !未定义书签。 第五章 钻孔专用夹具的设计 . - 29 - 5.1 专用夹具设计的基本要求 . - 29 - 5.2 定位基准的选择 . - 29 - 5.3 定位方案的选择 . - 30 - 5.4 工件夹紧方式的确定 . - 31 - 5.5 导引方式以及导引元件的确定 . - 32 - 5.6 夹具体的设计 . - 33 - 第六章 总结 . - 35 - 参考文献 . - 36 - 致 谢 .
12、- 37 - 湖南科技大学本科生毕业设计（论文） v 湖南科技大学本科生毕业设计（论文） - 1 - 第一章 绪论 1.1 选题背景和意义 1.1.1 选题的背景 机械制造工艺对产品的质量控制起着重要作用，夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固加紧的工艺装置，它主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品 检测、展示、运输等。工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必备的专业素质。通过完成毕业设计，可以使设计者掌握机械加工的流程，为成为合格工艺工程师打下良好的基础。 研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85%左右。现代生产企业所制造的产品品种经常换
13、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夹具，一般具有中等生产能力的工厂里，大约拥有数千甚至上万套夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔三到四年就要有 50%到 80%左右的夹具需要更新，而夹具实际的磨损量 仅为10%到 20%左右。 1.1.2 选题的意义 对夹具创新设计的研究，在机械制造方面当中有着重要的意义： A 保证加工精度 用机床夹具装夹工件，能准确确定工件与刀具、机床之间的相对位置关系，可以保证加工精度。 B 提高生产效率 机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间，提高生 产效率。 C 减轻劳动强度 机床夹具采用机械、气动、液动夹紧装置，可以
14、减轻工人的劳动强度。 D 扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，能扩大机床的加工范围，例如，在车床或钻床上使 用镗模可以代替镗床镗孔，使车床、钻床具有镗床的功能 . 1.2 夹具设计发展概况 1.2.1 国内夹具发展史 我国国内的夹具源于 20 世纪 60 年代，当时创办了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了多个生产组合夹具元湖南科技大学本科生毕业设计（论文） - 2 - 件的工厂。在当时全国年产组合夹具元件量曾达到 800 万件的水平。 20世纪 80年代以后，两厂又各自独立研发 了适合 NC 机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，而且
15、还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口一些 NC 机床、加工中心，而由国外所生产的 配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节省了大量外汇。 1.2.2 国外夹具发展史 从国际上看俄国、德国和美国是生产组合夹具的主要国家。当前国际上的夹具企业多为中小企业，专用夹具、可调整夹具大多只能接受本地区与国内订货，而通用性强的组合夹具已渐渐成为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值与贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的夹具，而组合夹具的大型基础件更为昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累与性能价格比的优势，随着我国加入 WTO 与 制造业全球一体化的趋势，尤其是 电子
16、商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口量的良好前景。 1.2.3 国内外机床夹具发展现状 研究协会的统计表明，目前中、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，大多数企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等规模的工厂，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当中，每隔 34 年就要更新 50%80 左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 10%20 左右。近年来 ，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下一些新的
17、要求： A 能迅速并方便地装备新产品的投产，以缩短生产所准备的周期，降低生产成本； B 能装夹一组有相似性特征的工件； C 能适用精密加工的高精度机床夹具； D 能适用各种现代化制造技术的新型机床夹具； E 采用以液压站等为动力源的高效夹紧机构，以进一步减轻劳动强度，提高劳动生产率； F 提高机床夹具的标准化程度。 1.2.4 机床夹具的发展 方向 随着国民经济的高速发展，对机械装 备制造业提出了越来越高的要求。作为生产各种工业产品与民用产品的重要工艺装备，夹具已发展成为了一门产业。专用机床夹具产品的应用也愈来愈广泛了，优秀夹具的应用对产品的加工成本质湖南科技大学本科生毕业设计（论文） - 3
18、 - 量和生产效率产生了很大的影响。现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化模块化和通用经济化等四个方面。 A 精密化 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达 5 m，夹具支承面的垂直度达到 0.01mm/300mm，平行度高达 0.01mm/500mm。德国戴美乐公司制造的 4m长 、 2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为 0.03mm；精密平口钳的平行度 和垂直度在 5 m 以内；夹具重复安装的定位精度高达 5 m；瑞士EROWA 柔性夹具 的重复定位精度高达 25 m。机床夹具的精度已提高到微米级，世
19、界知名的夹具制 造公司都是精密机械制造企业。诚然为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 B 高效化 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹 紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气 动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧 和松开工件只用 12 秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造 了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3R 夹具仅用 1分钟，即可 完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国杰金斯公司的球锁装夹系 统， 1分钟内就
20、能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产 线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 C 模块化 夹具元件模块化是实现组合化 的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节 能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与 组装打下基础，应用 CAD 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案 库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既 能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。
21、 D 通用经济 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、 组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 demmeler(戴美乐 )公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配湖南科技大学本科生毕业设计（论文） - 4 - 套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。 1.3 本文主要研究工作 某泵壳体零件机械加工工艺及其典型夹具设计是本次课题的研究内容，对此研究翻阅大量的资料，首先了解机械加工的工艺过程，也就 是用切削的方法去改变毛坯的形状、尺寸与材料的物理特性，以达到零件所需要的精度与粗糙度等要求。为了能具体的说明其整个过程，使工件按照零件图的技术要求加工出来，就需要制定复杂的机械加工工艺规程作为生产的指导性技术文件，这也是本次课题的目的。 在这个设计过程当中 ,我们还必须考虑工件的夹紧与定位 .定位的正确与否直接影响到工件的加工精度。夹具是加工工件时 ,为完成某道加工工序 ,用来正确快速安装工件的装置 .它对保证加工精度、提高生产率与减轻工人劳动量有着很大作用。这是本次设计的重点与难点。
