【正文】 組合夾具元湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 件的工廠。在當(dāng)時全國年產(chǎn)組合夾具元件量曾達(dá)到 800 萬件的水平。 20 世紀(jì) 80年代以后，兩廠又各自獨(dú)立研發(fā) 了適合 NC 機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內(nèi)的需求，而且還出口到美國等國家。當(dāng)前我國每年尚需進(jìn)口一些 NC 機(jī)床、加工中心，而由國外所生產(chǎn)的配套孔系夾具，價格非常昂貴，現(xiàn)大都由國內(nèi)配套，節(jié)省了大量外匯。 國外夾具發(fā)展史 從國際上看俄國、德國和美國是生產(chǎn)組合夾具的主要國家。當(dāng)前國際上的夾具企業(yè)多為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具大多只能接受本地區(qū)與國內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已漸漸成為國際貿(mào)易中的一個品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值與貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐美市場上一套用于加工中心的夾具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件更為昂貴。由于我國在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累與性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入 WTO 與 制造業(yè)全球一體化的趨勢，尤其是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口量的良好前景。 國內(nèi) 外機(jī)床夾具發(fā)展現(xiàn)狀 研究協(xié)會的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件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)市場的需求與競爭。然而，大多數(shù)企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等規(guī)模的工廠，里約擁有 數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)當(dāng)中，每隔 3~4 年就要更新 50%~80％ 左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為 10%~20％ 左右。近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)床夾具提出了如下一些新的 要求： A 能迅速并方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)所準(zhǔn)備的周期，降低生產(chǎn)成本； B 能裝夾一組有相似性特征的工件； C 能適用精密加工的高精度機(jī)床夾具； D 能適用各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具； E 采用以液壓站等為動力源的高效夾緊機(jī)構(gòu)，以進(jìn)一步減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率； F 提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 機(jī)床夾具的發(fā)展 方向 隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對機(jī)械裝備制造業(yè)提出了越來越高的要求。作為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品與民用產(chǎn)品的重要工藝裝備，夾具已發(fā)展成為了一 門產(chǎn)業(yè)。專用機(jī)床夾具產(chǎn)品的應(yīng)用也愈來愈廣泛了，優(yōu)秀夾具的應(yīng)用對產(chǎn)品的加工成本﹑質(zhì)湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 量和生產(chǎn)效率產(chǎn)生了很大的影響?，F(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化﹑模塊化和通用經(jīng)濟(jì)化等四個方面。 A 精密化 隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)177。 5μ m，夾具支承面的垂直度達(dá)到 ，平行度高達(dá) 。德國戴美樂公司制造的 4m長 、 2m 寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為177。 ；精 密平口鉗的平行度 和垂直度在 5μ m 以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)177。 5μ m；瑞士EROWA 柔性夾具 的重復(fù)定位精度高達(dá) 2~5μ m。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制 造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。 B 高效化 為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣 動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的 電控永磁夾具，加緊 和松開工件只用 1~2 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造 了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典 3R 夾具僅用 1 分鐘，即可 完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國杰金斯公司的球鎖裝夾系 統(tǒng)， 1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn) 線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時間，提高生產(chǎn)效率的作用。 C 模塊化 夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。 省工、省時，節(jié)材、節(jié) 能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與 組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用 CAD 技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案 庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既 能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。 D 通用﹑經(jīng)濟(jì) 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍 廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國 demmeler(戴美樂 )公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價值。 本文主要研究工作 某泵殼體零件機(jī)械加工工藝及其典型夾具設(shè)計(jì)是本次課題的研究內(nèi)容，對此研究翻閱大量的資料，首先了解機(jī)械加工的工藝過程，也就是用切削的方法去改變毛坯的形狀、尺寸與材料的物理特性，以達(dá)到零件所需要的精度與粗糙度等要求。為 了能具體的說明其整個過程，使工件按照零件圖的技術(shù)要求加工出來，就需要制定復(fù)雜的機(jī)械加工工藝規(guī)程作為生產(chǎn)的指導(dǎo)性技術(shù)文件，這也是本次課題的目的。 在這個設(shè)計(jì)過程當(dāng)中 ,我們還必須考慮工件的夾緊與定位 .定位的正確與否直接影響到工件的加工精度。夾具是加工工件時 ,為完成某道加工工序 ,用來正確快速安裝工件的裝置 .它對保證加工精度、提高生產(chǎn)率與減輕工人勞動量有著很大作用。這是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第二章 零件的分析 零件的作用 題目所給定的是 泵殼體 零件，它是一種起支撐、連接其他零 件與承受負(fù)荷的零件，也是機(jī)器與部件的基礎(chǔ)零件。它通過底面、上端面與側(cè)面的孔或螺紋孔來和管道或其他殼體零件連接在一起，使這些零件之間保持正確的位置關(guān)系，并通過殼體的孔來進(jìn)行液體或氣體的傳輸。因此殼體零件的加工直接影響到機(jī)器的性能、精度與壽命。 零件圖毛坯圖如圖 所示： 圖 毛坯圖 零件的工藝分析 從零件結(jié)構(gòu)看，該零件結(jié)構(gòu)簡單﹑形狀﹑位置精度要求不高，表面粗糙度一般，用一般的加工方法即可達(dá)到工藝要求。 該殼體可以分成三組加工表面，且三者之間與其各內(nèi)部之間存在著一定的 位置關(guān)系，現(xiàn)分述如下 : 殼體底面 粗糙度 Ra25 殼體頂面 粗糙度 Φ 30H7 孔 粗糙度 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 Φ 48H7 孔 粗糙度 、 Φ 12 孔 粗糙度 Ra25 M6 螺紋 4Φ 16 粗糙度 Ra25 4Φ 7 孔 6Φ 14 孔 粗糙度 Ra25 6Φ 7 孔 28?5 槽 粗糙度 Φ 6孔 粗糙度 Ra25 Φ 12 孔 粗糙度 、 Ra25 2M6 螺紋 Φ 30 端面上Φ 12 孔 粗糙度 Ra25 Φ 30 端面上Φ 20 孔 粗糙度 、 Ra25 泵殼零件加工的主要問題與工藝過程設(shè) 計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 機(jī)體是機(jī)器和部件的基礎(chǔ)零件 ,由它將機(jī)器與部件中的許多零件連接成一個整體 ,并使之保持正確的相互位置 ,彼此能互相協(xié)調(diào)地運(yùn)動。 各種泵殼類零件由于功用不同 ,形狀結(jié)構(gòu)也存在很大差別 ,但結(jié)構(gòu)上也存在著相同的特點(diǎn) : A 尺寸一般 ,泵殼體尺寸一般 ,大小適中。 B 形狀復(fù)雜 其復(fù)雜程度取決于安裝在泵殼上的零件的數(shù)量以及在空間中的相互位置 ,為確保零件的載荷和作用力 ,盡量縮小體積。有時為了不禁需要縮小機(jī)械加工量或減輕零件的重量 ,而且又要保證足夠的剛度 ,常在鑄造時減小壁的厚度 ,再在必要的地方增加筋板﹑凸臺﹑凸邊等結(jié)構(gòu)來滿足工藝和力的要求。 C 精度要求 有若干個尺寸精度與相互位置精度要求很高的平面與孔，這些平面與孔的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器的裝配精度，使用性能與使用壽命。 D 有許多的緊固螺釘安裝孔 這些孔雖然沒有什么特殊的要求。但由于其分布在大型零件上，有時給加工帶來了很大的困難。 由于泵殼有以上共同的特點(diǎn)，所以機(jī)械加工勞動量相當(dāng)大，困難也相當(dāng)大，例如：泵殼在鉆時，要如何保證位置角度問題，都是加工過程較困難的問題。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 泵殼體的材料、毛坯以及熱 處理 常用的毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊件﹑沖壓件﹑各種型材和工程塑料件等。在確定毛坯時，大都要綜合考慮以下幾個因素： A 依據(jù)零件的材料以及機(jī)械性能要求確定毛坯。例如，零件材料為 ZL102，其鑄造性很好，故選用鑄造毛坯；強(qiáng)度要求高且形狀不太復(fù)雜的鋼制品零件一般采用鍛件。 B 依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸來確定毛坯，例如：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件采用鑄件比鍛件合適；結(jié)構(gòu)簡單的零件適宜選用型材﹑鍛件；大型軸類零件大都采用鍛件。 C 依據(jù)生產(chǎn)類型來確定毛坯。大批量生產(chǎn)中， 應(yīng)選用制造精度和生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法。例如：模鍛、壓力鑄造等。單件小批生產(chǎn)則一般采用設(shè)備簡單甚至采用手工的毛坯制造方法，例如：手工木模砂型鑄造。 D 確定毛坯時既要考慮毛坯車間現(xiàn)有的生產(chǎn)能力，又要注意采用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性。 本 泵殼體 是大批量生產(chǎn)，材料為 ZL102， 所 采 用 的是 鑄造成型。 毛坯的形狀及尺寸的確定 毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（對于外型尺寸）或者減去（對于內(nèi)腔尺寸）加工余量。毛坯的形狀盡可能和零件相適應(yīng)。在確定毛坯的形狀時，為了方便加工，有時 還需要考慮下列問題： （ 1） 為了裝夾穩(wěn)定、加工方便，對于形狀不易裝夾穩(wěn)固或者不易加工的零件需要考慮增加工藝搭子。 （ 2） 為了提高機(jī)械加工的生產(chǎn)效率，有的小零件可以作成一坯多件。 （ 3） 一些形狀比較特殊，單純加工比較困難的零件可以考慮將兩個甚至多個合制成一個毛坯。例如：連桿和連桿蓋在一起模鍛，待加工至一定程度再切割分開。 在確定毛坯時，需要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸金和零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但是這樣可能導(dǎo)致毛坯制造難度加大，需要采用昂貴的毛坯 制造設(shè)備，增加了毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀以及尺寸的確定，一定要考慮到零件成本的問題。但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類形狀及尺寸確定之后，可根據(jù)此繪出毛坯圖 。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 毛坯材料 的 熱處理 泵殼的毛坯大部分采用了整體鑄鐵件。毛坯在未進(jìn)入機(jī)械加工車間之前，為了消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，對毛坯應(yīng)進(jìn)行人工的實(shí)效處理，對某些大型的毛坯與易變形的零件粗加工之后要再進(jìn)行時效處理。 在毛坯鑄造時，應(yīng)防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷的出現(xiàn)。特別是主要加工面的要求更高。重要的泵殼毛坯還應(yīng)達(dá)到規(guī) 定的化學(xué)成分與機(jī)械性能要求。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第三章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 確定毛坯的制造形式 題目所給零件是殼體，所以對密封性的要求較高。零件材料為 ZL120。零件的加工尺寸不大，在考慮提高生產(chǎn)率，保證加工精度之后可采用鑄造成型。零件形狀并不復(fù)雜，因此形狀毛坯可與零件形狀盡可能接近。由技術(shù)要求可知該零件為鑄件，參考機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊可知，根據(jù)鑄件制造方法，采用金屬型鑄造，其經(jīng)濟(jì)性精度最好。 基面的選擇