蝸輪減速器箱體的鏜φ40和φ35孔夾具設計及加工工藝裝備含非標6張CAD圖,蝸輪,減速器,箱體,40,以及,35,夾具,設計,加工,工藝,裝備,設備,非標,cad I 摘 要 本文是在箱體的圖樣分析后進行箱體的機械加工工藝路線的設計，同時按照 其中的加工工序的要求設計夾具。 箱體的主要加工內容是表面和孔。其加工路線長，加工時間多，加工成本高， 零件的加工精度要求也高。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并將 孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞蔬x擇以底 面作為粗基準，以底面與兩個工藝孔作為精基準，確定了其加工的工藝路線和加 工中所需要的各種工藝參數。 在零件的夾具設計中，主要是根據零件加工工序要求，分析應限的自由度數， 進而根據零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應限自由 度。確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結構形式。 關鍵詞：箱體；加工工藝；工序；專用夾具 II Abstract This paper is the design of mechanical processing routes of spindle box in the pattern analysis of spindle box after the design process, and in accordance with the requirements of the fixture. The main processing spindle box is the surface and hole. The processing route is long, processing time, high processing cost, the machining precision is high. In accordance with the requirements of the machining process, follow the principle of the surface after the first hole, and the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. Datum selection to the bottom as a rough benchmark, the bottom surface and the two holes as a precision technology base, various process parameters needed to process the machining and processing of the. In the fixture design of parts, mainly according to the requirement of machining process, the number of degrees of freedom analysis should limit, then according to the surface characteristics of components selected location element, then analyze the selected location components can be qualified shall be limited degrees of freedom. Determine the location element also need to select the clamping element, the last is to determine the structure of the special fixture. Key words: spindle box; processing technology; process; sp ecial fixture III 目 錄 摘 要 ...................................................................................................................................................II ABSTRACT .....................................................................................................................................III 1 緒 論 .............................................................................................................................................1 1.1 本課題的研究內容和意義 ......................................................................................................1 1.2 國內外的發(fā)展概況 ..................................................................................................................2 1.3 本課題應達到的要求 ..............................................................................................................3 2 箱體鏜孔夾具設計 .........................................................................................................................4 2.1 研究原始質料 ..........................................................................................................................4 2.2 定位、夾緊方案的選擇 ..........................................................................................................4 2.3 切削力及夾緊力的計算 ..........................................................................................................4 2.4 誤差分析與計算 ......................................................................................................................6 2.5 夾具設計及操作的簡要說明 ..................................................................................................7 結 論 ...................................................................................................................................8 參考文獻 ...............................................................................................................................9 致 謝 .................................................................................................................................10 1 箱體鏜床夾具設計 1 緒 論 1.1 本課題的研究內容和意義 工裝工藝及夾具畢業(yè)設計是對所學專業(yè)課知識的一次鞏固，是在進行社會實 踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯系實際的訓練。 機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產發(fā)展 的重要工藝措施之一。 機械加工工藝規(guī)程是生產準備工作的主要依據。根據它來組織原材料和毛坯 的供應，進行機床調整，專用工藝裝備的設計與制造，編制生產作業(yè)計劃，調配 勞動力，以及進行生產成本核算等。 機械加工工藝規(guī)程也是組織生產、進行計劃調度的依據。有了它就可以制定 生產產品的進度計劃和相應的調度計劃，并能做到各工序科學地銜接，使生產均 衡、順利，實現優(yōu)質、高產和低消耗。 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。機械 加工工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產 中，以機械加工工藝過程卡片指導生產，過程卡的各個項目編制較為詳細。機械 加工工序卡片是為每個工序詳細制定的，用于直接指導工人進行生產，多用于大 批量生產的零件和成批生產中的重要零件。 在機械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實質性問題，一直 是從事于機械行業(yè)人員研究的問題，其中在設計夾具的時候就要考慮以上問題， 高效的夾具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經濟，這是行業(yè)人急需 要解決的。 隨著社會的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術逐漸滲透到各個行業(yè)， 如何利用這些高科技為人類服務，如何充分利用這些高科技在機械行業(yè)中，這還 需要機械行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。 隨著科學技術的發(fā)展，和社會市場需要，夾具的設計在逐步的超向柔性制造 系統(tǒng)方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機電產品制造中必不可缺的四大工具之一,刀 具本身已高度標準化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產 2 品息息相關,產品一有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質的工具,模具已發(fā) 展成為獨立的行業(yè);夾具在國內外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小 行業(yè)。 組合夾具不僅具有標準化、模塊化、組合化等當代先進設計思想,又符合 節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保護原理。所以是今后夾具技術的一個 重要發(fā)展方向單位 。 機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱 為“輔助工具” 。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾 具的應用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調整式夾具等。 通過這次畢業(yè)設計，對自己所學的理論知識進行一次綜合運用，也是對四年 的學習深度的一個檢驗。在這次設計過程中，充分挖掘自己分析問題，解決問題 的潛力。并希望通過畢業(yè)設計能養(yǎng)成一種嚴謹，認真的態(tài)度，為以后參加工作打 下一個良好的基礎。 1.2 國內外的發(fā)展概況 工裝的全稱是工藝裝備，工裝是指加工機床外而需保證零件加工質量的工藝 裝備，是制造過程中所用的各種工具的總稱。它是各企業(yè)內除生產設備和工具外 的為配合生產設備和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對各自產品特 點的。機械加工過程中用來固定和定位要加工的零件或毛坯件的裝置，即工裝的 主要作用有：固定，定位，防止變形。 夾具屬于工裝，工裝包含夾具，屬于從屬關系。不僅僅是焊裝用，在機加工 方面也有用，許多時候，需要裝配幾個部件并保證其定位準確的時候就需要。設 計工裝夾具要緊扣產品，因為工裝夾具是專門為某些產品特定的，要保證生產時 無干涉現象、定位準確、操作工操作便捷等。簡單的說，就是用于工件裝夾的工 具。 夾具從產生到現在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現在夾具與 人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于 完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要 用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性 能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現為夾具與機床 的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。 由于現代加工的高速發(fā)展，對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、 3 安全等。要想達到這樣的生產要求，就必須計算加工工序零件在加工過程中由于 切削力、重力、慣性力等所產生的切削力及切削力矩，按照夾具設計中所確定的 夾緊方式進行夾緊力的計算，為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位 區(qū)間，增大由夾緊力而產生的摩擦力矩、正壓力及由此而產生的摩擦力，以達到 夾具小巧而精用的目的。同時為了減少工人的勞動強度，提高工件裝夾效率，還 需要對夾具的夾緊機構的行程進行設計，以期以最短的夾緊行程，達到最佳的夾 緊效果。 1.3 本課題應達到的要求 通過實際調研和采集相應的設計數據、閱讀相關資料相結合，對箱體的基本 結構及作用有個大致的了解，在此基礎上，經過對金屬切削加工、金屬切削機床、 機械設計與理論等相關知識充分掌握后，分析箱體的加工工藝，確定箱體各加工 表面的加工方法，進而形成箱體的機械加工工藝路線。并能根據箱體的加工工序 要求，分析箱體的定位方式、金屬切削加工過程中的機床工作臺驅動、工件夾緊 等方面的相關數據，結合機械機構設計的相關理論知識，完成工件的有效定位及 夾緊，從而使整個箱體的加工工藝路線經濟，工件定位方案合理，來達到產品的 最優(yōu)化設計。 針對實際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數確 定及計算問題，綜合所學的機械理論設計與方法、機械加工工藝文件編制及實施 等方面的知識，設計出一套適合于實際的箱體加工工藝路線，從而實現適合于現 代加工制造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設計。為提高鉆床夾具在機床上安裝的穩(wěn)固性， 減輕其斷續(xù)切削可能引起的振動，夾具體不僅要有足夠的剛度和強度，其高度和 寬度比也應恰當，一般有 H/B11.25，以降低夾具重心，使工件加工表面盡量 靠近工作臺面。 4 2 箱體鏜孔夾具設計 2.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來加工鏜孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足 兩孔軸線間公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考 慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 2.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對鏜孔加工前，底平面進行了粗、精銑加工因此，定位、 夾緊方案有： 在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準，稱為定位基準。據 夾具手冊知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中， 應盡量采用同一定位基準進行加工。該零件以三面定位，箱體上的裝配基準為平 面，而它們又是箱體上其他要素的設計基準，因此以這些裝配基準平面作為定位 基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高箱體各主要表面的相互位置精度。有 零件圖可知,根據本道工序，選底面和側面為定位基準。 2.3 切削力及夾緊力的計算 鏜刀材料： （硬質合金鏜刀）5YT 刀具的幾何參數： 60粗K90精10s8 由參考文獻5查表 可得：321 圓周切削分力公式： 0.75.14CpcPFafvK (5.1) 式中 0.4pam.1/fr rpsopkKK (5.2) 查5表 得： 查5表 取 421()736nmpb1250.6b.75n 由表 可得參數： 694.0k 0.opK 1sp0rpK (5.3) 即： 74.8()CFN 5 同理：徑向切削分力公式 ： 0.9750.3238PpcPFafvK (5.4) 式中參數： 7.0pkK 0.1op.spK.1rp 即： 32.4()PFN 軸向切削分力公式 ： 0.5.4326fpcPFafvK (5.5) 式中參數： 1.pkK 0.op.1spK.rp 即： 605.48()fFN 根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利 的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以 安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即： FKW 安全系數 K 可按下式計算有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數，查參考文獻5表 可得：6 12 ..01.301.56C (5.6) 1.2.52..23PK (5.7) ..01.301.5f (5.8) 所以有： 193.08()KCWFN (5.9) 76.3()KPWFN (5.10) 159.0()f 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 tgtQLz (5.11) 式中參數由參考文獻5可查得： 6.22.76zr9010592 29 6 (5.12) 其中： 3()Lm)(80NQ 螺旋夾緊力： 047.2W 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 163 圖 5.1 移動壓板受力簡圖 由表 得：原動力計算公式 261001KLWl 即： 0478.23.932.75()KWLNl (5.13) 由上述計算易得： K 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便， 決定選用手動螺旋夾緊機構。 2.4 誤差分析與計算 該夾具以一個平面和和 2 個孔定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿 足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 由5和6可得： 1 定位誤差： 當以任意邊接觸時 minDWd 2 通過分析可得： 0.5D 7 0.1dmin 因此：當以任意邊接觸時 0.63DW 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： mSNHBKRk nZaZy 014.8.9)(1 (5.14) cos0.3jym 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj05. 夾具相對刀具位置誤差： 取ADm1. 誤差總和： 0.965jw 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 2.5 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，該工件為提高生產率，經過方案的認真分析和比較，選用了手動 夾緊方式（螺旋夾緊機構） 。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在 機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響 定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進行調 整換取。 8 結 論 本次設計的是箱體加工工藝及鏜床夾具設計，該箱體是車床的重要基礎件， 其加工部位多，加工精度要求高，加工所需要的時間長，零件的生產成本相對較 高。箱體的主要加工內容是表面和孔。其加工路線長，加工時間多，加工成本高， 零件的加工精度要求也高。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并將 孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞蔬x擇以底 面作為粗基準，以底面與兩個工藝孔作為精基準，確定了其加工的工藝路線和加 工中所需要的各種工藝參數。 在零件的夾具設計中，主要是根據零件加工工序要求，分析應限的自由度數， 進而根據零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應限自由 度。確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結構形式。 9 參考文獻 1 柯明揚主編機械制造工藝學M北京：北京航空航天大學出版社， 1996：132-153 2 陳于萍主編互換性與測量技術基礎M北京：機械工業(yè)出版社， 2003：32-56 3 關慧貞，馮辛安主編機械制造裝備設計M機械工業(yè)出版社， 2009：51-59 4 黃如林，汪 群主編金屬加工工藝及工裝設計M北京：化學工業(yè)出版 社，2006：27-64 5 李名望主編機床夾具設計實例教程J北京：化學工業(yè)出版社， 2009：82-113 6 Mechanical Drive(Reference Issue)Machine DesignM52(14)，1980：97- 105 7 Rajput R KElements of Machanical EngineeringMKatson PublHouse，1985：55-63 8 Hindhhede I，UffeMachine Design Fundermentals A Practical ApproachMNew York：Wiley，1983： 77-89 9 Kuehnle M RToroidal Drive Concepts Product EngineeringAug 1979：21- 36 10 Robert J Funfanmentals of RoboticsAnalysis and Control M.New Jersey：Prentice Hall ，1990 ：94-109 11 趙瑾主編互換性與測量技術基礎M武漢：華中科技大學出版社， 2006：34-70 12 趙如海金屬機械加工工藝人員手冊M上海：上?？茖W技術出版社， 2009：15-40 13 艾興，肖師岡切削用量簡明手冊M北京：機械工業(yè)出版社，1994：91- 136 14 馮之敬機械制造工程原理M北京：清華大學出版社，2008：117-134 15 李益民機械加工工藝簡明手冊M北京：機械工業(yè)出版社，1994：10- 40 10 16 楊叔子機械加工工藝師手冊M北京：機械工業(yè)出版社，2001：5-36 17 王光斗，王春福機床夾具設計手冊M上海：上?？茖W技術出版社， 1988：92-102 11 致 謝 畢業(yè)設計剛開始有許多疑點，經過老師的分析與指導，才能順利地完成這項 任務。在此要感謝我們的指導老師老師對我悉心的指導，感謝老師給我們的幫助。 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學更進一步的交流與探討，同學之間互相幫 助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識、解 決問題有很好的推動效果，所以在這里要感謝同學的幫助。 當遇到棘手的問題時，通過查閱資料，瀏覽各種各樣的書籍，對順利地完成 畢業(yè)設計起到了很大的作用。在此感謝各資料、書籍的作者為我們創(chuàng)作出如此優(yōu) 秀的刊物。 無論是老師還是同學或者是書刊作者，不管是當面的還是間接的，對順利完 成畢業(yè)設計都有不可忽視的作用。真誠地感謝他們! 最后，很感謝閱讀這篇畢業(yè)設計的人們。感謝你們抽出寶貴的時間來閱讀這 篇畢業(yè)設計。