孔機床夾具設計管理論文

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本次設計的目的是設計出能夠加工泵體蓋加工6-φ2孔的鉆孔專機。在孔加工時，一般都采用多級變速的，適用于多種孔加工的鉆床或鏜床。若用于生產品種單一的、批量生產的產品時有些浪費。泵體蓋孔鉆削專機及夾具設計是為分工序、批量生產該泵時設計的專機及專用夾具。總結本文所做的工作，有以下幾點結論：

1)本次設計中，機床采用一級變速，使主軸直接達到鉆削速度。

2)選用深孔加工刀具加工，提高加工質量。

3)使用傳送帶輸送工件，使加工時減少搬運工件的時間，并降低工人的勞動強度。

4)夾具采用一面兩孔定位，螺旋及鉸鏈綜合夾緊機構手動夾緊。由于鉆削力較小，不需要太大的夾緊力就能實現夾緊，因此采用手動夾緊也不會加大工人的勞動強度。

綜上所述，本次設計的設計周期短，相對于一般鉆床價格低，從而大大減少了在機床方面投入的資金。由于采用輸送帶傳送工件，降低了工人的勞動強度，節省了加工時間，提高了生產效率。由此，齒輪泵生產的成本也降低了。

生產加工便捷化是一個需要不斷的探索和改進課題，因此還有許多方面可以改進。

前言

隨著現代機械工業的發展，機床的種類越來越繁多，機床的功能越來越多，為了適應當今機械生產中的特殊要求，專用機床的應用越來越廣泛。之所以選擇泵體蓋鉆孔專機設計作為我的設計題目，是因為我發現以前的鉆床雖然功能不少，但是有很多不足之處，比如對工件大批量生產不能滿足，而且生產效率不高，對一些有特殊要求的工件也不能進行批量生產。基于這個前提，我選擇了鉆削類的專機設計，主要是針對泵體蓋6-φ2孔的鉆削進行加工。通過本次設計，可以生產出一種鉆床滿足泵體蓋6-φ2孔的鉆削標準化批量生產，這種鉆床既可以滿足特殊的加工要求又節省了時間、減少了勞動力。本畢業設計的目的是設計出一種鉆削類的專用機床，讓它只對泵體蓋6-φ2孔一類工件進行鉆削加工。本機床結構簡單、集中化程度高、針對性強、工作效率高、能夠適應在生產批量大的生產中的要求。它既提高了生產效率，又簡化了操作程序，而且減輕了工人的勞動強度。

機床、基礎理論研究、檢測等方面都有了較大的進展。目前，孔加工技術已較為成熟。

同時隨著我國科學和技術的不斷發展，機械產品不斷更新換代，其品種型號越來越多，質量要求越來越高，更新換代周期也越來越短。因而多品種、中小批量生產已日益成為機械制造業的主要生產類型。

機床夾具是保證產品質量，提高勞動生產率等生產技術準備工作中的重要組成部分，其結構形式必須與其生產類型相適應[2]。

當然在鉆床中夾具的設計也是至關重要的，由于夾具設計過程的隨機因素較多，目前仍有許多企業沿用傳統的設計方法來完成，即由經驗豐富的工藝人員人工設計(或借助二維CAD設計)。很顯然，這種設計方法在很大程度土受夾具設計者的經驗和知識水平的限制，且設計周期長，設計效率低，勞動強度大，已不適應現代制造技術。因此，開發出實用的計算機輔助夾具設計系統是解決這一間題的重要方法和手段。計算機輔助設計可以分為概念設計、技術設計和詳細設計三個階段。概念設計是計算機輔助夾具設計中最關鍵的一個環節,它影響著后續的技術設計和詳細設計,是決定夾具方案優劣的重要階段。由于鉆銑削加工切削用量及切削力較大，加工時易產生振動，因此設計鉆銑床夾具時應注意：夾緊力要足夠且反行程自鎖；夾具的安裝要準確可靠，即安裝及加工時要正確使用定向鍵、對刀裝置；夾具體要有足夠的剛度和穩定性，結構要合理

在批量生產泵體蓋時，多采用流水線式操作，即按工序分配給不同生產車間來生產。泵體蓋孔加工專機及夾具設計，就是為加工泵體蓋6-φ2孔這一工序而設計的專用機床及夾具。由于泵體蓋6-φ2為均勻分布，因此需要綜合應用孔的加工及機床夾具等方面的知識。

本次設計主要包括兩大部分。

第一部分為泵體蓋6-φ2孔鉆削專機的設計，其中包括機床的基本尺寸的選擇、電機的選擇、傳動系統的設計和鉆頭的選擇。

首先，機床的基本尺寸主要參考常用機床的外形尺寸，并根據6-φ2孔加工的需要來確定。其次，泵體蓋材料為鋁合金。因此可根據鋁合金的切削性能，及鉆削鋁合金時的切削用量和鉆削速度來估算出鉆削力、鉆削扭矩和鉆削功率來，并根據鉆削功率選擇電動機。然后，根據所選電機的同步轉速和切削速度來確定傳動比，并用齒輪傳動系統來實現。由于本次設計的機床只為加工6-φ2孔而設計，因此不需變速，一級傳動就能實現。最后，根據回油孔的特點，并考慮經濟性來選擇合適的多孔加工刀具。

第二部分為專用夾具的設計，其中包括定位方式的選擇、定位誤差的計算、夾緊方式的確定、夾緊力的確定及夾緊機構的的選擇、導引裝置的確定、夾具體的設計和夾具體在機床上的定位方式。

根據六點定位原理、泵體蓋外形的特點及常用定位元件的種類，來確定夾具體的定位方式。由于零件在加工時，總會產生誤差，因此應考慮工件的定位誤差。進行定位誤差的計算，以保證定位誤差在零件加工誤差允許的范圍之內。若不合適，則應選擇更合適的定位方式，以確保零件的加工精度。為了使零件在被加工時保持位置不變，應對零件在被加工時所需的加緊力進行估算。在此基礎上，綜合考慮零件的定位方式和加工方式，來設計適合的夾緊機構。為保證加工精度，選擇合適的對刀導引裝置，保證工件相對于刀具處于正確的位置。綜合以上各方面的設計和各個裝置的相對位置關系，可以設計出夾具體的結構。并且還要確定夾具體在機床上的定位方法和定位精度。這樣就完成了夾具的設計。

由于此次設計是根據實際生產加工中的需要來進行設計的，因此還從經濟性方面分析了此次設計的可行性。另外，分析了此次設計相對于一般生產加工情況的優點、此次設計的不足，和可能改進的方法。

1泵體蓋6-φ2孔加工專機的設計

1.1鉆床的總體設計

鉆床可用于加工簡單零件上的孔，也可用于加工外型復雜、沒有對稱回轉軸線工件上的單個或一系列圓柱孔，如蓋板、箱體、機架等零件上的各種用途的孔。鉆床一般用于完成加工尺寸較小、精度要求不太高的孔。通常，鉆頭旋轉為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動[3]。

鉆床可分為臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床、銑鉆床、深孔鉆床、平端面中心孔鉆床和臥式鉆床。

在本次設計中，待加工孔為多孔且均勻分布，因此在選擇機床上有些困難。通常多孔鉆床具有特殊設計的主軸，臥式布局。一般為工件旋轉，用特制的鉆頭鉆削孔，可完成孔工件鉆、擴、鉸、套料等加工。但由于多孔鉆床的特殊性，其比較昂貴，對于非專業化深孔加工的廠家，成本過高，因此不能選用這種形式。所以，應由其他鉆床改造成多孔鉆床，這樣可節省開支，并且易于中、小型企業接受。綜合各種機床的結構特點和工作方式，決定選用臥式鉆床的結構布置。臥式鉆床的結構特點是主軸旋轉中心固定，移動工件使加工點對準主軸中心。主軸箱安裝在立柱上，主軸水平布置。立柱有圓柱、方柱，這里選擇圓柱作為主軸。主軸可機動進給。

由于本次設計為鉆孔專機，只用于加工多孔的工序，簡單的傳動系統就能滿足，不需要變速，因此采用一級齒輪傳動即可，這樣可以直接達到鉆削所需要的速度。

泵體蓋材料為鋁合金，根據其切削性能及各類多孔鉆的尺寸參數，在相比較下選擇合適的刀具。從而確定進給量來計算出切削參數，即加工時所需的鉆削力、鉆削率和鉆削轉矩。通過這些數據，可選擇出適合的電動機作為動力源。同時，根據這些切削參數設計計算出傳動系統的參數。

1.2鉆床刀具的選擇

在多孔加工中，使用鉆頭、內排屑深孔鉆雖然具有很多優點，但由于需要專用的機床（或改裝的普通車床）以及一套輔助設備，投資較大，多孔加工受到一定的條件限制。麻花鉆具有投資少、見效快、無需特殊多孔加工裝備等優點，是一般多孔加工中行之有效的加工方法。

在本次設計中，則采用直柄麻花鉆來完成切削任務。其主要的尺寸參數可在表1-1中查詢。

表1-1麻花鉆主要的尺寸參數

Tab.1-1Twistdrillmainsizeparameter

d=125

=160

=200

=250

=315

h8=80

=100

=150

=200

=250

2.0××

2.5××

3.0××

3.5×××

4.0××××

4.5××××

注：×——表示有規格；——麻花鉆全長；——麻花鉆工作部分長度；

d——麻花鉆的直徑。

此次多孔加工的孔6-φ2孔，工作部分長度滿足此長度即可，因此可選＝160的直柄麻花鉆。麻花鉆材料的選擇，參見表1-2。

表1-2麻花鉆的性能級別[4]

Tab.1-2Twistdrillperformancerank

項目普通型能級麻花鉆高性能級麻花鉆

材料工作部分用W6Mo5Gr4V2或同等性能的其他牌號普通高速鋼（代號HHS）制造工作部分用W2Mo9Gr4VCo8或同等性能的其他牌號高性能高速鋼（代號HHS－E）制造

硬度工作部分硬度780～900HV工作部分硬度820～950HV

制造

工藝一般為軋制或銑制一般為全磨制

應用

設備一般用于普通機床一般用于數控機床、自動線

其他高性能級的麻花鉆比普通性能級麻花鉆在表面粗糙度、切血人對工作部分軸向斜跳動、鉆芯對稱直徑、溝槽分度誤差、直柄直徑公差、錐柄圓錐公差、鉆芯對工作部分軸線的對稱度、兩刃帶寬度差等方面都要求更高

根據本次加工情況及技術要求，選擇普通型能級的麻花鉆即可。

目錄

前言••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4

1泵體蓋6-φ2孔加工專機的設計•••••••••••••••••••6

1.1鉆床的總體設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6

1.2鉆床刀具的選擇•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6

1.3鉆床傳動系統的設計••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7

1.3.1切削參數的確定••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7

1.3.2電動機的選擇••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9

1.3.3齒輪傳動設計及計算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9

1.3.4軸的設計及強度校核•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13

1.4本章小結•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••19

2專用夾具設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20

2.1工件的加工工藝性分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20

2.2定位元件的選擇與設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20

2.2.1定位元件的選擇•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20

2.2.2定位誤差的分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20

2.2.3定位誤差的計算•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••23

2.3泵體蓋在夾具中的夾緊•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••25

2.3.1夾緊裝置的組成•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••26

2.3.2夾緊力的確定•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••26

2.3.3夾緊機構的選擇及設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••29

2.4導向元件的設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••31

2.4.1鉆模板的類型與選擇•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32

2.4.2鉆套的選擇與設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32

2.5夾具體的設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37

2.6夾具在機床上的定位•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••38

2.7本章小結••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40

3技術經濟性分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••41

4結論••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••41

致謝•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43

文獻參考•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44

附錄1中文（譯文）••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••45

附錄2英文（原文）•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••49