机械制造加工工艺设计与夹具设计

前言

机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。

机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提高劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。

机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。

夹具设计中的特点：

1.夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。

2.专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。

3.“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。

4.夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。

因此，夹具设计要保证以下几个条件：

1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。

2.保证工件的精度。

3.保证使用方便与安全。

4.正确处理作用力的平衡问题。

5.注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。

在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具设计过程中有朝着下列方向发展的趋势：

1.发展通用夹具的新品种

由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。

2.推广和发展组合夹具及拼拆夹具。

3.加强专用夹具的标准化和规化。

4.大力推广和使用机械化及自动化夹具。

采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。

本设计属于工艺夹具设计围，机械加工工艺设计在零件的加工制造

过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。

一．零件的分析

1.1 零件的作用

该题目所给的零件是与叶轮配合，实现叶轮旋转的定位导向零件。由于其工作性质要求零件耐磨强度高，故对该零件的表面精度要求较高。

图1-1 零件图

1.2 零件的工艺分析

由零件样图得知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。

该零件上的是主要加工面为φ90右端面、φ90左端面、φ52外圆面、φ13H7孔、4×φ9孔、2×φ4孔、φ41H7圆面及端面。

图1-2 零件毛坯图

φ90右端面与A面的垂直度0.02mm直接影响泵体与泵的连接精度及密封。

φ13H7孔的尺寸精度，φ41H7圆面的尺寸精度，与A面的平行度0.02mm，直接影响泵体与壳体的配合精度、运动精度及正确定位。因此，最好能在一次装夹下完成对这一面两孔的加工。

由参考文献[1]中有关面和孔的加工精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。

二．工艺规程设计

2.1 确定毛坯的制造形式

根据零件材料确定毛坯为铸件，其生产类型为批量生产。毛坯的铸造方法选用砂型机械造型。为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。精度11~13级，时效处理：150~200HB，加工余量一般。

2.2定位基准的选择

2.2.1 精基准的选择

泵体的A面和φ13H7孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现泵体零件“一面两孔”的典型定位方式，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，φ13H7孔的精度高，定位比较稳定，夹紧方案比较简单、可靠、操作方便。

2.2.2 粗基准的选择

考虑到零件各面的平行度及垂直度要求，选择零件的最大端面，即φ90外圆面与右端面为粗基准。

2.3 制定工艺路线

工序Ⅰ铸造

工序Ⅱ时效

工序Ⅲ粗铣Φ90右端面，精铣Φ90右端面

工序Ⅳ粗车Φ90左端面

工序Ⅴ粗车Φ52外圆面，半精车Φ52外圆面，精车Φ52外圆面

工序Ⅵ钻Φ13孔，扩钻Φ13孔，粗铰Φ13孔，精铰Φ13孔

工序Ⅶ镗Φ41圆面，扩钻Φ41圆面，粗铰Φ41圆面，精铰Φ41圆面

工序Ⅷ钻Φ9孔

工序Ⅸ钻Φ4孔

工序Ⅹ车Φ41端面

工序Ⅺ粗铣圆弧断面

工序Ⅻ终检