挺柱体工艺编制及工装设计

挺柱体工艺编制与工装设计

学生：李飞龙班级：03021401

学号：15

指导教师：于大国1第一章盲孔挺柱体零件分析2

盲孔挺柱体零件分析1.盲孔挺柱体用在柴油发动机供油系统里的喷油泵中，是较精密的零件之一。如图1.12.挺柱体外部成回转体，形状结构简单，加工难度比较小，但加工精度要求高。零件图如图1.2，立体造型图如图1.3。3.年成产纲领为100万只，属于大批量生产。3

挺柱体零件的工艺分析1.主要尺寸要求：a)：方腔端面到外圆柱端面保证45.4mm；b)：销孔中心到外圆柱端面保证29mm；c)：Φ9孔中心到销孔中心保证14mm；d)：Φ5孔到销孔中心距离保证23mm；4

挺柱体零件的工艺分析2.主要形状位置公差要求a〕：外圆端面与挺柱体外圆有0.05mm的垂直度要求；b〕：小头外圆与挺柱体外圆有Φ0.15mm的同轴度要求；外圆有0.008mm的圆度要求;c)：两个销孔与挺柱体外圆有0.05mm的垂直度要求和0.10mm的对称度要求；d〕：Φ9孔有0.08mm的对称度要求；e〕：铣扁有0.30mm的对称度要求。5

挺柱体零件的工艺分析3.主要外表质量要求a〕：外圆外表粗糙度要保证Ra0.8m；b〕：销孔内外表粗糙度要保证Ra0.4m；c〕：其它加工外表粗糙度要保证Ra3.2m；6第二章挺柱体毛坯的制造形式分析7

挺柱体毛坯的制造形式

挺柱体生产属于大批量生产，通过对零件的工艺分析，可以考虑使用热挤成型，但加工余量大。而粉末冶金产品内部结构是海绵状的多孔结构，微小的洞孔起到吸收和储存机油的作用，有自润滑性的优点。挺柱体作为喷油泵的传力机构，采用粉末冶金锻造挺柱体毛坯，延长了挺柱体的使用寿命。为此，我采用粉末冶金锻造挺柱体的毛坯。8

粉末冶金锻造粉末冶金锻造通常是指将烧结的预成型坯，经加热后，在闭式模中锻造成零件的工艺，是将传统的粉末冶金和精密模锻结合起来的一种新工艺。同时它又保持普通粉末冶金少、无切削工艺的优点，通过合理设计预成型坯和实行少、无飞边锻造，具有成形精确、材料利用率高，锻造能量低，模具寿命高和本钱低的特点。9粉末冶金锻造的根本工艺过程10粉末冶金锻造的优点：1)大批量生产同一零件，需要或可大量减少切削加工；2)生产形状很复杂零件〔如齿轮、凸轮或多功能零件〕，且保证制造公差；3)不需要或可简化机械的精加工作业；4)无切削加工、节能、省材；5)自润滑性能，烧结制品材料中的连通孔隙可侵润滑油，因此与相应的铸锻材料制品相比，具有较好的耐磨性和减振能力；6)可以制取用其它任何工艺无法制造的冶金复合材料。因此加工方法锻造的零件，如图2.111第三章挺柱体的加工工艺规程的制定

12机械加工工艺规程的设计原那么：1〕必须可靠的保证零件图纸上所有技术要求的实现。在设计机械加工工艺规程时，如果发现图纸上某一技术要求不当，只能向有关部门提出意见，不得擅自修改图纸或不按图纸要求去做。2〕在规定的生产纲领和生产批量下，一般要求工艺本钱最低。3〕充分利用现有的生产条件，少花钱，多办事。4〕尽量减轻工人的劳动强度，保障生产平安，创造良好、文明的生产条件。13挺柱体批量生产机械加工的工艺特征

1〕大批大量生产的挺柱体是固定,单一不变的；2〕挺柱体毛坯精度高,加工余量小,并采用高效率专用夹具和专用刀具和量具；3〕机床按流水线布置；4〕工件使用专用夹具装夹,装配方法采用互换装配法；5〕操作工人平均技术水平低；要求生产率高，本钱低；6〕与大批大量生产相适应，有详细制定的工艺规程，用工序卡、操作卡及调整卡管理生产。14工件在机床上或夹具中装夹有三种主要方法：1〕直接找正装夹。直接找正装夹效率低，但找正精度可以很高，适合于单件小批量生产或精度要求特别高的生产中使用。2〕划线找正装夹。划线装夹不需要其他专门设备，通用性好，但生产效率低，精度不高。适用于单件，中小批生产中复杂铸件或铸件精度较低的粗加工工序。3〕夹具装夹。为保证加工精度和提高生产率，通常多采用夹具装夹，不在需要划线和找正，直接由夹具来保证加工精度要求，在各种生产类型中都有应用。15加工基准的概念及其重要性

基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。定位基准是获得零件尺寸的直接基准，占有很重要的地位。定位基准还可以进一步分为：粗基准、精基准和附加基准。1〕粗基准和精基准未经机械加工的基准称为粗基准，经过机械加工的定位基准称为精基准。机械加工工艺规程中第一道机械加工工序所采用的定位基准都是粗基准。2〕附加基准零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准，成为附加基准。例如，轴类零件常用顶尖孔定位，顶尖孔就是专为机械加工工艺而设计的附加基准16基准的选择

1〕粗基准的选择原那么粗基准的选择原那么，为保证不加工外表与加工外表之间的位置要求，应选择不加工外表为粗基准。对挺柱体来说，选好粗基准是至关重要的。对于轴类零件而言，以外圆为粗基准是最合理的。按有关粗基准的选择原那么，即当零件有不加工外表时，应以这些不加工外表做粗基准，假设零件有假设干个不加工外表时，那么应以加工外表要求相对位置精度较高的的不加工外表做为粗基准。现取小头外圆与方腔为粗基准。172〕精基准的选择原那么精基准的选择原那么，选择加工外表的设计基准作为定位基准，为基准重合原那么，防止由于基准的不重合引起的定位误差。挺柱体加工的基准单一，车小头端面、车小头外圆及大端面，都以方腔内腔为基准定位；车方腔端面，钻、铰销孔，都以小头大端面为基准；其余加工面均以挺柱体的外圆外表为基准。而在无心磨床上加工外圆外表时，是自为基准18挺柱体加工工艺路线的制定

〔1〕下料〔2〕锻造毛坯〔3〕正火〔4〕钻中心孔〔5〕粗车外圆〔6〕粗磨外圆〔7〕车小头成型〔8〕车方腔端面〔9〕去方腔口毛刺〔10〕磨外圆〔11〕钻铰销孔〔12〕销孔孔口倒角〔13〕钻铰Φ9mm孔〔14〕钻Φ5mm孔〔15〕钻Φ5mm孔口倒角〔16〕铣扁〔17〕去所有毛刺〔18〕清洗〔19〕热处理〔20〕光整〔21〕研磨销孔〔22〕清洗〔23〕精磨外圆〔24〕清洗〔25〕检验〔26〕油封，入库19工艺设备的选择〔加工过程中用到的设备〕工序〔4〕，机床：C616工序〔5〕，机床：M1050工序〔6〕，机床：六角车床C336工序〔7〕，机床：C336工序〔9〕，机床：M1050工序〔10〕，机床：XHK716型立式加工中心或者C336工序〔11〕，机床：Z4112A工序〔12〕，机床：C336工序〔13〕，机床：台钻工序〔15〕，机床：XQ6125工序〔20〕，机床：研磨机工序〔22〕，机床：M105020第四章机械加工余量确实定21机械加工余量的概念及其重要性

机械加工余量一般分为加工总余量和工序间的余量。零件由毛坯加工为成品，在加工外表切削金属的总厚度称为该外表加工总余量，每个工序切掉外表的金属厚度称为该外表的工序加工余量。加工余量的大小对零件的加工质量和制造的经济性有较大的影响。余量过大会浪费原材料及机械加工的工时，增加机床，刀具及能源等的消耗；余量过小那么不能消除上工序留下的各种误差，外表缺陷和本工序的装夹误差，容易造成废品。因此，加工余量确实定在工艺规程的制定里是非常重要的。22外圆外表加工余量

加工挺柱体外圆外表的工艺路线为：粗车——粗磨——半精磨——精磨。计算各加工工序根本尺寸，精磨后工序根本尺寸为48mm。其他各工序根本尺寸为：精磨48mm+0.20mm=48.20mm半精磨48.20mm+0.20mm=48.40mm粗磨48.40mm+0.60mm=49.00mm粗车49.00mm+3.0mm=52.00mm23外圆外表加工余量及工序尺寸、公差、外表粗糙度24挺柱体销孔各工序尺寸、公差及外表粗糙度25各工序间尺寸，公差，外表粗糙度及毛坯尺寸确实定26第五章切削用量确实定27

切削用量的概述

切削用量是用来表示切削运动，调整机床用的参量，并可用它对主运动和进给运动进行定量的表述。它包括切削速度进给量，背刀吃量三个要素。切削用量的大小对切削力，切削功率，刀具磨损，加工本钱和加工质量均有显著影响。选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率提高，加工本钱最低。28切削用量选择原那么及方法粗加工时，应尽可能大的选择背刀吃量，其次要根据机床动力和刚性限制条件等，选取尽可能大的进给量，最后根据刀具耐用度确定最正确的切削速度。精加工时，根据粗加工的余量确定背刀吃量，根据以加工外表粗糙度要求，选取较小的进给量，最后在保证刀具耐用度前提下，尽可能选用较高的切削速度。根据加工余量确定背刀吃量。在工艺系统刚性缺乏或毛坯余量很大，或者余量不均匀时，粗加工要分几次进给，并且应当把第一，二次进给的背刀吃量尽量取大一些。29

工艺过程卡片130

工艺过程卡片231第六章夹具的设计

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夹具的概述

在机床加工工件时，为了要使工件在该工序所加工的外表，能到达图样规定的尺寸，几何形状以及与其他外表间的相互位置等技术要求，因此在开机器前，必须将工件装好夹牢。在机械加工工艺中，把装好夹牢工件这一操作，称为工件装夹或工件安装。要把工件装好，就要在机床上确定工件相对刀具的正确加工位置。工件只有在这一位置上接受加工，才能保证其被加工外表到达工序所规定的技术要求。因此，把工件装好，在夹具设计术语中，称为定位。要把工件夹牢，是指在工件以定位的前提下，将工件可靠夹住，以防止受力时工件移动而破坏定位。将工件夹牢称为夹紧33

定位分析

要分析工件在夹具中的定位必须知道六点定位原理，从理论力学中可知，任何一个刚体在空间三个互相垂直的坐标系中，都有六个自由度，即：沿三个互相垂直的坐标轴的移动自由度，以及绕这三个坐标轴的转动自由度。未定位前的工件即相当于自由刚体，是无法进行加工的。因此，要使工件在夹具中有一个正确位置，必须对影响工件加工面位置精度的自由度加以限制。主要加工工序自由度分析见表6.134对V型块的改进标准V型块如图6.1根据标准设计尺寸适宜的V型块，然后在挺柱体与V型块的接触线1，2处开两个长度适中的槽，将与之配套的两个硬质合金块放入槽中，通过焊接或粘结与V型块做成一体。如图6.235改进后V型块优点：第一，此方案中，省去了V型块渗碳热处理这一工序。一台加热炉10万元左右，节约了生产资金，从而减低了挺柱体的生产本钱。第二，提高了V型块1，2点接触处的耐磨性，使V型块的使用寿命大大延长。总之，该V型块的使用周期增大了，装夹更换次数减少了，从长远利益考虑，这一方案不仅降低了挺柱体的生产本钱、提高了生产效率而且保证了挺柱体的加工质量。36

成组夹具简介

成组夹具在结构上由两大局部组成：根底局部和可调整局部。根底局部是成组夹具的通用局部，在使用中固定不变，通常包括夹具体、夹紧传动装置和操作机构等。此局部结构主要依据零件组内各零件的轮廓尺寸、夹紧方式及加工要素等因素确定。可调整局部通常包括定位元件、夹紧元件和引导元件，更换工件品种时，只需要对该局部进行调整或更换元件，即可进行新的加工。在本设计中使用到的有回转体加工时可用的一组。如图6.337

组合夹具简介

组合夹具是一种根据被加工工件的工艺要求，利用一套标准化的元件组合而成的夹具。夹具使用完毕后，元件可以方便的拆开、清洗后存放，待再次组装时使用。组合夹具具有以下优点：1〕灵活多变，万能性强，根据需要可组装成多种不同用途的夹具。2〕可大大缩短生产准备周期。组装一套中等复杂程度的组合夹具只需要几个小时，这是制造专用夹具所无法相比的。3〕可减少专用夹具设计、制造的工作量，并可减少材料消耗。4〕可减少专用夹具库存面积，改善夹具管理工作。本设计在钻模中使用了组合夹具，如图6.438

钻铰销孔夹具设计的夹紧分析

通过与上面定位的分析相联系，可以用一个压块将零件夹紧，夹紧力的方向是朝向V型块的。压块可以放在零件的上面，然后用螺钉固定在底座上，起到压紧作用。压块也可以选用平板的，V型的等等。活定位块取走之后，压板不仅起到了压紧的作用，而且间接地起到了定位的作用，既简化了夹具又简化了操作。

39在钻削孔过程中，我们采用两套方案来加工，随着科技的开展和数控机床的广泛使用，数控加工中心可以通过简单的编程，降低工人的技术难度，夹具也非常的简单，如图6.5，就可以完成。简单的数控编程如表6.2和加工设定的坐标如图6.6同样的工序可以在不同的机床上完成，这道工序我们还研究了用简单的C336来完成，可以到达相同的加工精度，夹具如图6.740

铣扁夹具设计

在设计这道工序时，依然采用V型块，经过考虑我们采用两个V型块。两个V型筷均与滑座固定，由滑座左右移动来使V型块移动，这样可以固定四个自由度。只有零件沿轴向的移动和绕轴向的转动的两个自由度没有固定。从零件图可以看出铣扁是以销孔为设计基准的，由基准重合原理，可以用一个销穿过销孔来固定其他两个自由度，同时销孔又可以作为定位基准，提高了夹具的使用率41

铣扁夹具设计的夹紧分析

通过与上面的定位分析，两边的V型块可以同时移动，使工件在装夹过程中有足够的空间，连接V型块的滑座也可以快速移动来是工件夹紧和松开。同时，我们在一边的V型块上做一个螺纹孔，可以调节螺杆伸出的距离，来调节螺杆上连接的定位销，在螺杆的末端装上固定螺母，使螺杆可以很好的与夹具配合。在底座上我们可以安装一个对中块，可以左右调节滑座的位置，是工件在底座不移动的情况下快速调整到所需要的位置。，这样可以方便快速的安装工件，提高生产效率。42

铣扁夹具的设计要点

铣削过程，夹具大都与工作台一起做进给运动，而铣床夹具的整体结构又常常取决于铣削加工的进给方式。又以直线进给铣床夹具用的最多。铣削加工的切削力较大，又是断续加工，刀刃散热条件好，切速可以高些，，但由于铣刀刀齿不断切入切出，切削里不断变化，易产生振动。通过分析装配图如图6.843第七章研磨工序研磨芯棒和研磨套的设计

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研磨原理

研磨的原理是游离的磨粒通过研磨工具(简称研具)对工件进行微量的切削，修正工件加工外表极微小的误差。研磨剂是由磨料和润滑剂调配而成的混合物。磨料在加工中起切削作用，研磨加工的精度，光洁度和加工效率，都与磨料有密切的关系。常用的磨料有氧化物，炭化物和金刚石磨料三类。经研磨后的工作外表，尺寸精度可达IT4～IT1级，外表粗糙度值可减小到0.1～0.006μm，形状精度也可提高。利用衍磨工具对工件外表施加一定压力，衍磨工具同时做往复振动，相对旋转和直线往复运动，切除工件上极小余量的精加工方法，一般衍磨后可将工件的形状和尺寸精度提高一级，外表粗糙度Ra值可达0.2～0.025μm。衍磨加工的工件外表质量特好，加工精度和加工效率高，加工应用范围广，经济性好。45

研磨芯棒和研磨套的工作原理

研磨芯棒用滚动轴承钢Gcr5，研磨套用高磷铸铁制成。研磨芯棒和研磨套在工作时是配合使用的，研磨套套在芯棒上，研磨套的直径略小于内孔直径，研磨套上涂满研磨剂，工作时，把研磨芯棒和研磨套插入销孔内，使研磨剂和销孔接触，并有一个0.03～0.05兆帕的压力，在研磨机的带动下，研磨芯棒和研磨套一起高速旋转，使研磨剂对销孔进行研磨工作，当销孔被磨大时，研磨压力减小，为了保持研磨压力继续研磨至需要的精度，我们把研磨芯棒和研磨套设计成有一个很小的锥度，同时研磨套开一个很小的侧口，这时只需要把研磨芯棒再往里插入一些，研磨套的直径就可以变大，这样就可以保持研磨压力继续进行研磨工作了。46

研磨套的尺寸

内孔的尺寸需要由Φ14研磨到Φ14,研磨套的长度大于挺柱体的直径大小,故为52mm,研磨套的外径尺寸应比内孔的最小尺寸略小,而研磨套外还需要涂上研磨剂,研磨剂厚度为0.30mm，研磨套外径为14-0.14-0.6=12.26mm,研磨套薄端的壁厚为2mm,故内径为大端12.26-4=9.26mm,内径按锥度为1:52制造即可。研磨套开口大小为2mm。47

研磨芯棒的尺寸

其左端要留出60mm的间距，右端也要留出60mm的间距，故锥度局部长度为60+46+60=166mm,故研磨芯棒大端直径为9.26+46/52=10.15mm。现取10.2mm，按为锥度1：52制造即可满足要求。研磨芯棒左端要有装夹局部,长度为40mm，为了便于装夹，直径定为20mm。研磨芯棒全长为166+40=206mm。48

研磨芯棒和研磨套的尺寸

图见7.149第八章检具的设计

50塞规的概述

塞规是用于成批大量生产的一种专用量具。选择塞规材料，要看塞规的使用场合：做量具商品或用于大批量生产，精度要求高，宜选硬度高、组织稳定的材质。使用频率低，精度不高时，选廉价材料。总之，本着实用，经济原那么。如图8.1塞规分为针式双头塞规，椎柄双头塞规，套式双头塞规，单头固定不全形塞规等。51塞规直径与塞规类型的一般关系

52销孔用塞规通端和止端的根本极限尺寸确实定

这是塞规用作检测的最根本的尺寸依据。通端按最小实体尺寸制造，对于Φ14的孔用塞规为EI=14--0.14=13.86mm，止端按最大极限尺寸制造，即为ES=14-0.08=13.92mm。对于Φ14的孔用塞规，通端为EI=14-0=14.000，止端为ES=14+0.03=7.03mm。53销孔用塞规的公差确实定

塞规的公差由制造公差T、磨损公差Z组成。通端有制造公差和磨损公差，止端只有制造公差，没有磨损公差。

如8.2图所示：对于Φ14的孔用塞规，查表光滑极限量的公差(GB/T1957-1981)得T=2.4um=0.0024㎜,Z=3.2um=0.0032㎜。对于Φ14的孔用塞规查表得：T=1.8um=0.0018mm,Z=2.4um=0.0024mm。

54销孔用塞规通端和止端的尺寸计算

55销孔用塞规的设计结果

56孔用塞规示意图

1

Φ7的孔用塞规

57孔用塞规示意图

2

Φ7的孔用塞规

58第九章结论59

论文的成果

盲孔挺柱体零件看起来比较简单，体积也比较小，但是其工艺要求和定位精度比较高，属于大批量生产。结合以上特点，编制了生产的工艺流程、加工过程中用到的夹具以及个工序加工过程中用的各类机床和检验工具。夹具的设计符合六位定位原理，并在设计中采用比较简单的结构，充分发挥了组合夹具和成组夹具的优势，减小了专用夹具的开发本钱，节约了开发时间。设计结构简单，操作方便，有利于保证盲孔挺柱体加工质量，降低了生产时间，提高了生产率。在设计过程中改进了一局部工夹具，比方：改进了国家V型块的制造方案，使设计中的V型块使用寿命大大提高。该V行块的改进不仅适用于盲孔挺柱体的加工，而且对于其他轴类零件的加工都适用。在以后的加工设计中具有借鉴的意义。60毛坯的设计选择过程中考虑到零件的性能要求和加工本钱，选用的制造形式即能保证挺柱体零件的加工要求，而且在制造过程中节省材料，节约能源；在加工过程中减小加工余量，节省加工工时，提高生产率，降低本钱。工装设备在设计中以普通机床生产为主，先进的数控机床加工要求高的局部工序，正确选用各类加工刀具，在最大降低生产本钱的情况下用低要求的加工技术完成其生产过程。61论文的心得与体会

本学期从进入毕业设计开始，我开始了我的设计“盲孔挺柱体的工艺编制和工装设计〞，在这个设计过程中，涉及到的学科有机械原理、机械设计、理论力学、材料力学，互换性与技术测量、金属切削机床、机械制造工艺学等根底理论知识，还有很多在课外需要完善的知识来完成，这对我的根底知识来了一次完整的整理，并且考验了我对新知识的学习和掌握能力，提高了我的专业技能。在设计的过程中，有着很多的问题需要随时发现随时解决，随着设计进程的开展，出现的问题也越来越多，在起初一个小小的不值得考虑的问题有可能就可以导致整个设计过程的失败，所以，设计过程也是一个不断出现问题，不断解决问题的过程。在老师的精心指导下和自己不断努力学习的情况下，设计一步步走向完善。在设计过程62中我们是可以体会到设计中失败的滋味与成功的喜悦，当一个错误导致设计无法进行时是多么的失落，而在一个小小的工装夹具完成而且符合设计又是多么的开心。正是这样失败了再来的动力让我们有了新的挑战，不断向成功迈进。由于本人的能力有限，