精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢 業(yè) 設(shè) 計課題名稱減速箱箱體制造工藝設(shè)計分院/專業(yè) 機械工程系/機電一體化班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師：2013年11月1日專心-專注-專業(yè)摘要箱體是機器的重要基礎(chǔ)件，它將機器和部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件連接成一個整體，并使之保持正確的位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運動。在各類生產(chǎn)加工中起著無可替代的作用，例如，它是減速機的重要組成部件，也是傳動零件的基座，另外,在機車制造行業(yè),箱體類鑄件應(yīng)用也十分廣泛,特別是機車柴油機的主軸承座，因此一般都具有足夠的強度和剛度。然而如今的很多箱體并不能達(dá)到預(yù)期的要求。1GF.02-05箱體是一種特殊結(jié)構(gòu)的箱體，與其他箱體相比，它具有抗壓能力強、穩(wěn)定性高等優(yōu)點。圖紙上要求加工的部位多，加工精度高，加工難度大，因而其加工質(zhì)量直接影響機器性能、精度和壽命。從而對此類箱體零件制造工藝的設(shè)計至關(guān)重要。 本設(shè)計是對1GF.02-05箱體零件的加工工藝規(guī)程和及一些工序的專用夾具設(shè)計。1GF.02-05箱體零件的主要加工表面是平面和孔系，一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計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，以保證孔系加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以變速箱箱體的輸入軸和輸出軸的支承作為粗基準(zhǔn)，以頂面與兩個工藝孔作為精基準(zhǔn)。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔，在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系平面。支承孔系的加工采用的是坐標(biāo)法鏜孔,整個加工過程均選用組合機床，夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用氣動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。因此生產(chǎn)效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：箱體，制造工藝，夾具設(shè)計Abstract Box is the base of the machine, it connect machines and parts of shaft, sets, gear and related parts into a whole, and keep them in correct position to transmit torque or change the speed to complete the movement.It plays an irreplaceable role in all kinds of production and processing. For example,It is one of the most important components of reducers,whats more,it is also the base of the transmission parts. In addition, in the locomotive manufacturing industry, casting parts box body is also very widely used, especially in the main bearing of locomotive diesel engine.therefore,they generally have sufficient strength and rigidity. However, nowadays, many of the body and can not achieve the desired requirements.1 GF. 02-05 box is a special kind of structure of the box, Compared with the other box, it has more compressive ability , higher stability, etc.There are so many requirements in the drawings. And most are of high machining precision and machining difficulty.So the processing quality directly affect the machine performance, accuracy and life. To this kind of case,accessories manufacturing process design is of prime importance. This design is for 1 GF. 02-05 case accessories and processing procedures and some special fixture design process. 1GF. 02-05 the main processing of parts of the surface is flat and hole,In general, guarantee the accuracy of plane than to guarantee the accuracy of hole is easy.Therefore, this design follow the principle of surface before hole, and the hole and the plane processing clearly divided into rough machining and finish machining stage, to ensure the hole machining accuracy.Benchmark choice for gear-box input shaft and output shaft bearing as crude benchmark, with top surface and two hole as a benchmark.Main processing process is to fasten with bearing hole positioning processing ChuDing plane, to the top plane and bore bearing is positioning processing technology,Subsequent process in addition to the individual processes are made of top surface and hole positioning processing other hole.Department of bearing hole processing boring is coordinate method, the whole process selects the modular machine tool, choose special fixture fixture, clamping way choose pneumatic clamping, more reliable clamping, organizations can not self-locking. So the production efficiency is higher and suitable for the mass, assembly line processing, which can meet the design requirements.Key words:box, Manufacturing process, fixture design目錄第1章 1GF.02-05箱體的介紹············································4 1.1 箱體零件的結(jié)構(gòu)特點··············································5 1.2 箱體零件的主要技術(shù)要求··········································5 1.3 箱體零件的結(jié)構(gòu)工藝性············································7第2章 1 GF.02-05箱體的加工工藝規(guī)程···································8 2.1 箱體的工藝分析··················································9 2.2 選定定位基準(zhǔn)····················································9 2.3 擬定零件的機械加工工藝路線······································9 2.4···································9第3章 1GF.02-05箱體的方案參數(shù)及設(shè)計························7 3.1 參數(shù)設(shè)計······················································· 7 3.2 方案設(shè)計························································ 7 3.3 機床及各類工具具的選擇·································3第4章 鉆床夾具設(shè)計····················································10 4.1有關(guān)夾具方案和元件的設(shè)計········································ 4.2 鉆套的選擇與設(shè)計················································ 4.3 鉆床夾具的裝配說明··············································第5章 加工后箱體的檢測及質(zhì)量分析······································ 5.1 1GF.02-05箱體零件的檢測········································ 5.2 1GF.02-05箱體的加工質(zhì)量分析····································· 5.3 箱體的內(nèi)應(yīng)力與熱變形對加工精度的影響·····························第6章 總結(jié)···························································21致謝··································································22參考文獻(xiàn)·······························································23 附錄··································································24第1章 1GF.02-05箱體的介紹 箱體的種類很多，按其功用可分為：主軸箱、變速箱、操縱箱、進(jìn)給箱等。1GF.02-05箱體即是其中的一種變速箱體。箱體類零件由于其內(nèi)部要安裝其他各類零件,因而形狀較為復(fù)雜。它的總體特點是由薄壁圍成不同形狀的空腔,以容納運動零件及油、汽等介質(zhì)。多數(shù)由鑄造成毛坯，經(jīng)必要的機械加工而成，具有加強肋、凹坑、鑄造圓角等常見結(jié)構(gòu)。箱體類零件由于結(jié)構(gòu)、形狀比較復(fù)雜，加工位置變化較多，通常以自然安放位置或工位位置，最能反映形狀特征及相對位置的一面作為主視圖的投影方向，一般需要用三個或三個以上的基本視圖，并可根據(jù)具體零件的需要選擇合適的視圖、剖視圖和剖面圖來表達(dá)其復(fù)雜的內(nèi)外結(jié)構(gòu)。如圖1.1所示即為1GF.02-05箱體零件圖，詳見附錄1。圖1.1 1GF.02-05箱體零件圖 1.1箱體零件的結(jié)構(gòu)特點 一般箱體具有以下結(jié)構(gòu)特點：1.1.1形狀復(fù)雜 箱體的的作用是用來支撐和固定軸承部件并確保在外載荷作用下能正常工作，因此箱體要求有足夠的剛度，從而箱體設(shè)計有復(fù)雜的截面形狀和加強筋。在箱體上安裝的零部件愈多，箱體形狀就越復(fù)雜，這樣才能滿足各種定位面、定位孔和固定用的螺釘孔的安裝需要；此外為儲存潤滑油箱體設(shè)有一定形狀的空腔，還要有觀察孔、放油孔等；為吊裝方便還設(shè)有吊鉤、凸耳等。1.1.2壁薄易變形 為減少箱體整體質(zhì)量，箱體型腔一般設(shè)計為薄壁結(jié)構(gòu)，因此在鑄造、焊接和切削加工過程中往往會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，同時由于搬運方法不當(dāng)?shù)纫蛩囟紩斐上潴w變形。1.1.3體積大 箱體內(nèi)要安裝和容納許多零部件，因此箱體零件必然要求箱體具有足夠大的體積。1.1.4加工精度要求高 箱體形狀復(fù)雜，加工表面多為平面和孔，由于這些面大都為裝配的基準(zhǔn)面，因而在尺寸精度、表面粗糙度、形狀和位置精度均有較高的加工精度要求，加工難度較大，由于各對軸承孔的軸線加工。1.2 箱體零件的主要技術(shù)要求1.2.1 1GF.02-05箱體的精度要求1.2.1.1 孔徑精度 孔徑的尺寸誤差和形狀誤差會造成軸承與孔的配合不良。因此，對孔的精度要求較高。主軸孔的尺寸公差為IT13，其余孔為IT16IT17。孔的形狀精度未做規(guī)定，一般控制在尺寸公差范圍內(nèi)即可。1.2.1.2 孔的位置精度 同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對軸線的垂直誤差，會使軸和軸承裝配到箱體內(nèi)出現(xiàn)歪斜，從而造成主軸徑向圓跳動和軸向圓跳動，也加劇了軸向磨損。為此，一般同軸上各孔的同軸度約為最小孔尺寸公差之半。孔系之間的平行度誤差，會影響齒輪的嚙合質(zhì)量，也需要規(guī)定相應(yīng)的位置精度。1.2.1.3孔和平面的位置公差 主要孔和主軸箱安裝基面的平行度要求，決定了主軸和床身導(dǎo)軌的位置關(guān)系。這項精度是在總裝中通過刮研來達(dá)到的，為了減少刮研量，一般都要規(guī)定主軸線對安裝基面的平行度公差，在垂直和水平兩個面上，只允許主軸前端向上和向前偏。1.2.1.4主軸平面的精度 裝配基面的平面度影響主軸箱與床身連接時的連接剛度，并且加工過程中常作為定位基面，會影響孔的加工精度，因此規(guī)定底面和導(dǎo)向面必須垂直。頂面的平面度要求是為了保證箱蓋的密封，防止?jié)櫥偷臑a出；當(dāng)大批量生產(chǎn)時，將頂面作為定位基面加工孔時，對其平面度要求還要提高。1.2.1.5表面粗糙度 重要的孔和主要平面的表面粗糙度會影響連接面的配合性質(zhì)或接觸剛度，一般要求主軸孔的表面粗糙度Ra的值為0.4um，其余各縱向孔的表面粗糙度Ra的值為1.6um，孔的內(nèi)端面的表面粗糙度Ra的值為3.2um，裝配基準(zhǔn)面的表面粗糙度Ra的值為0.632.5um，其他平面的表面粗糙度Ra的值為2.510um。1.2.2箱體內(nèi)軸線的布置 箱體內(nèi)各軸線的布置與箱體的形狀和大小有關(guān)，箱體的形狀和大小又會受到箱體在包裝機械系統(tǒng)中所占用的空間位置和要求其占用的幾何尺寸等因素的影響。常見的箱體內(nèi)軸線布置形式有平面式布置、三角形布置和軸線互相重合等。1.2.2.1 平面式布置 軸線的平面式布置是指把變速箱內(nèi)各軸的中心布置在一個平面上，在實際應(yīng)用中多將各軸的中心布置在一個豎直的平面上。平面式布置的主要特點是：安排簡單，繪圖容易，反映直觀，便于操縱機構(gòu)的設(shè)計。但沿軸線方向占用的空間尺寸大，主要適合于利用尺寸較大的機身、立柱等支承件作為變速箱體，或沿輸出軸（或輸入軸）徑向一個方向尺寸要求較小，而另一個方向尺寸不受限制的情況。1.2.2.2 三角形布置 三角形布置是指把變速箱內(nèi)傳動關(guān)系相鄰三根軸的中心設(shè)計成為三角形布置，這是一種最常用的布置形式，三角形布置主要特點是：每相鄰三根軸呈三角形分布，可以有效利用箱體內(nèi)的空間，傳動件所占用的空間比較少，有利于減小變速箱的尺寸，但在工程圖中不易直觀反映完整結(jié)構(gòu)，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)干涉，如軸（或軸套）與齒頂之間的碰撞、軸承外環(huán)之間的碰撞等。在進(jìn)行三角形布置時，往往先確定輸出軸的位置，再按傳動關(guān)由后向前安排其他傳動軸。1.2.2.3 軸線互相重合 如果能使某些較短的傳動軸（或控制用導(dǎo)向軸）的中心線相互重合，則可以減小傳動軸占用的徑向空間，有利于減小變速箱的尺寸，且有利于改善箱體加工和變速箱裝配的工藝性。軸線互相重合也是一種常用的傳動軸布置形式。圖1.2所示為軸I與軸III布置在同一條軸線上，要求軸I與軸II、軸II與軸III的中心距相等，當(dāng)兩個傳動組的齒輪模數(shù)相同時，則有兩傳動組的齒數(shù)和Z相等。采用軸線互相重合，減少了箱體上孔的排數(shù)，改善了鏜孔工藝性。 圖1.2 軸線互相重合 因此，綜上所述，我們還是采用軸線 互相重合的軸線布置方法。 1.3 箱體零件的結(jié)構(gòu)工藝性 箱體零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高、加工面數(shù)量多、加工費時費力。因此，討論箱體的結(jié)構(gòu)工藝性的機械加工實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗十分必要。 1GF.02-05箱體上的孔分為通孔、階梯孔、盲孔、交叉孔等。其中以通孔的工藝性最好，通孔內(nèi)又以孔長L與孔徑D之比L/D11.5另外，箱體零件是一種典型零件，其加工工藝規(guī)程和工裝設(shè)計具有典型性。該箱體零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件毛坯采用鑄造成形。在加工過程中，采用先面后孔的加工路線，以保證工件的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一、準(zhǔn)確。為了消除切削力、夾緊力、切削熱和因粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力對加工精度的影響，整個工藝過程分為粗、精兩個階段。通過被加工零件的分析完成機械加工工藝的設(shè)計及各加工工序機動時間的計算,并根據(jù)箱體零件的結(jié)構(gòu)及其功能，運用定位夾緊的知識完成夾具設(shè)計。第2章 1GF.02-05箱體的加工工藝規(guī)程2.1箱體的工藝分析 通過對1GF.02-05箱體零件的工藝分析，我們可以按下述步驟制定1GF.02-05箱體、箱蓋及底座零件的工藝過程卡，具體步驟如下：2.1.1零件圖紙分析 1GF.02-05箱體、箱蓋及底座零件設(shè)計圖紙視圖準(zhǔn)確，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，材料選用合理，零件結(jié)構(gòu)工藝性較好。2.1.2箱體材料及毛坯的選擇2.1.2.1箱體材料的選擇 箱體毛坯制造方法有兩種，一種是采用鑄造，另一種是采用焊接。對于金屬切削機床的箱體來說，由于其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，而鑄鐵具有容易成形、可加工性好、成本低等優(yōu)點，所以一般都采用鑄鐵。箱體鑄鐵材料采用最多的各種牌號的灰鑄鐵：如HT200、HT250、HT300等。箱體零件一般選用具有良好鑄造性、切削加工性，同時吸振性、耐磨性較好價格低廉的灰鑄鐵，在這里，選用1GF.02-05箱體材料為HT200，毛坯選用鑄件比較合理。2.1.2.2箱體毛坯的選擇 常用毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊件、沖壓件。各種型材和工程塑料件等。鑄鐵容易成型，鑄件毛坯的精度和加工余量是根據(jù)生產(chǎn)批量而定的。對于單件小批量生產(chǎn)，一般采用木模手工造型。這種毛坯的精度低，加工余量大，平面余量一般取712mm,孔在半徑上的余量一般取814mm。大批大量生產(chǎn)時，通常采用金屬模機器造型，此時毛坯的精度較高，加工余量可適當(dāng)減小，此時平面余量一般取510mm，孔在半徑上的余量一般取,712mm。為減少加工余量，毛坯均需在三對軸承孔位置鑄出預(yù)孔。表3-1所示是小批量手工砂型鑄造時1GF.02-05箱體的毛坯尺寸公差及機械加工余量。 表2-1 1GF.02-05箱體毛坯尺寸公差及機械加工余量項目機械加工余量（mm）尺寸公差（mm）毛坯尺寸及公差箱蓋頂面362（±1）10±1箱蓋對合面1263（±1.5）19.5±1.5底座對合面1263（±1.5）19.5±1.5底座底面160610（±5）171±5寬度230611（±5.5）247.5±5.5150610（±5）133±59069（±4.5）73.5±4.5在毛坯鑄造時，為防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生，應(yīng)使1GF.02-05箱體的壁厚盡量均勻，以減少毛坯制造時生產(chǎn)的殘余應(yīng)力。由于零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，存在壁厚不均，因此在鑄造時會產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。為消除這種殘余應(yīng)力，減少加工后的變形和保證精度的穩(wěn)定，鑄造之后必須安排人工時效處理。如圖3-1所示為1GF.02-05箱體零件的毛坯圖。圖3-1所示為1GF.02-05箱體零件的毛坯圖2.2選定定位基準(zhǔn) 1GF.02-05箱體加工定位基準(zhǔn)的選擇，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗精準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇主要為了保證相互位置和尺寸的精度，而粗精準(zhǔn)則是為了保證各個加工面和孔的加工余量均勻。2.2.1精基準(zhǔn)的選擇 一般箱體零件以裝配基準(zhǔn)或?qū)ｉT加工的一面兩孔定位，做到基準(zhǔn)統(tǒng)一。剖分式箱體的對合面和底面（裝配基面）有一定得尺寸精度和相互位置精度要求；軸承孔軸線應(yīng)在對合面上，與底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。為保證以上幾項要求，加工底座的對合面時，應(yīng)以底面為精基準(zhǔn)，使對合面加工時的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合；箱體裝合后配做加工軸承孔時，仍以底面為主要定位基準(zhǔn)，并與底面上的兩定位孔組成典型的一面兩孔定位方式。這樣，軸承孔加工時，其基準(zhǔn)既符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，也符合“基準(zhǔn)重合”的原則，有利于保證軸承孔軸線與對合面的重合度及與裝配基準(zhǔn)面間的尺寸精度和平行度的技術(shù)要求。2.2.2粗基準(zhǔn)的選擇 一般箱體零件的粗基準(zhǔn)都用它上面的重要孔和另一個相距較遠(yuǎn)的孔作為粗基準(zhǔn)，以保證孔加工時余量均勻，剖分式箱體最先加工的是箱蓋或底座的對合面，由于剖分式箱體軸承孔的毛坯孔分布在箱蓋和底座兩個不同部分上，因而在加工箱蓋或底座的對合面時，無法以軸承孔的毛坯面做粗基準(zhǔn)，而是以軸承孔凸緣端面為粗基準(zhǔn)，這樣可以保證對合面加工時凸緣的厚度較為均勻，以減少箱體裝合時對合面的變形。2.3擬定零件的機械加工工藝路線2.3.1確定表面加工方法1GF.02-05箱體包括箱蓋和底座，主要加工表面有：平面：箱蓋的對合面和頂部窺視孔端面，底座的底面和對合面、軸承孔的端面等；孔:軸承孔（150H7、90H7）及孔內(nèi)環(huán)槽等；其他：聯(lián)接孔、螺孔、銷孔、斜油標(biāo)孔及孔的凸臺面等。根據(jù)1GF.02-05箱體零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定各表面零件的加工方法，如表3-2所示2.3.2制定工藝路線 (1)加工階段的劃分 1GF.02-05箱體的整個加工過程分為兩個階段，即先對箱蓋和底座分別進(jìn)行加工，然后再對裝合好的整個箱體進(jìn)行加工。加工時，粗、精加工兩個階段要分開。 箱體的毛坯為鑄件，加工余量較大，而在粗加工中切除的金屬較多，因而夾緊力、切削力都較大，切削熱也較多。另外粗加工后，工件內(nèi)應(yīng)力重新分布也會引起工件變形，因此對加工精度影響較大。為此，要把粗精加工分開進(jìn)行，這樣有利于把粗加工引起的工件變形充分暴露出來，然后再精加工時將其消除。表3-2 1GF.02-05箱體各表面加工方案加工表面尺寸精度等級表面粗糙度加工方案箱蓋對合面IT131.6粗刨半精刨磨削窺視孔端面IT1325粗刨10×14mm孔IT1325鉆10×28mm沉孔IT1325锪底座對合面IT123.2粗刨半精刨磨削底面IT1312.5粗刨10×14mm孔IT1325鉆10×28mm沉孔IT1325锪12孔IT812.5鉆鉸20沉孔IT1312.5锪4×17mm孔IT1325鉆4×35mm沉孔IT1325锪 配做箱體前軸承孔端面IT1212.5粗銑前軸承孔端面IT1212.5粗銑2×150軸承孔IT73.2粗鏜半精鏜精鏜中2×90軸承孔IT73.2粗鏜半精鏜精鏜邊2×90軸承孔IT73.2粗鏜半精鏜精鏜6處軸承孔內(nèi)環(huán)槽IT116.3精鏜2×10錐孔IT131.6鉆鉸(2)工序的集中與分散 箱體的體積、質(zhì)量均較大，因此應(yīng)盡量減少工件的運輸和裝夾次數(shù)。為便于保證各加工表面的位置精度，應(yīng)在一次裝夾中盡量多加工一些表面，這樣工序安排相對集中。箱體零件上相互位置要求較高的孔系和平面，一般盡量集中在同一個工序中加工，以減少裝夾次數(shù)，從而減少裝夾誤差的影響，有利于保證其相互位置精度要求，實際加工中采用的兩17.5工藝孔就是工序集中的典型應(yīng)用。(3)加工順序安排在安排箱體加工工藝時，應(yīng)從以下幾個方面考慮：基準(zhǔn)先行：首先加工精基準(zhǔn)對合面；先粗后精：先安排粗加工工序，后安排精加工工序；先主后次：由于軸承孔及各主要平面都要求與對合面保持較高的位置 精度，因此在平面加工方面，應(yīng)當(dāng)先加工對合面，然后再 加工其他平面先面后孔：由于軸承座孔必須配做，所以先將箱體的對合面加工好， 同時，鏜軸承座孔時，以底座的底面為定位基準(zhǔn)，所以底 座的底面也必須先加工好熱處理工序：箱體零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚也不均勻，因此在鑄造時會產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。為消除這種殘余應(yīng)力，減少加工后的變形和保證精度的穩(wěn)定，在鑄造之后必須安排人工進(jìn)行時效處理。人工時效處理的工藝方法為：加熱到500550，保溫46h,冷卻速度小于或等于30/h,出爐溫度小于或等于200。 普通精度的箱體零件，一般在鑄造之后安排一次人工時效出理即可。對一些高精度或形狀特別復(fù)雜的箱體零件，在粗加工之后還要安排一次人工時效出理，用以消除粗加工所造成的殘余應(yīng)力。1GF.02-05箱體加工過程中在鑄造之后只安排一次人工時效出理，粗加工之后沒有安排時效處理，而是利用粗、精加工工序間的停放和運輸時間，使之自然時效。 箱體零件人工時效處理的方法除了加熱保溫外，也可采用振動時效的方法來消除殘余應(yīng)力。 輔助工序：在鑄造后安排了清砂，涂漆工序：箱蓋和底座配做前，安排了中間檢測工序和底座的煤油滲漏試驗工序；箱體精加工后，安排了拆箱、去毛刺、清洗、合箱和終檢工序。第3章 1GF.02-05箱體的方案參數(shù)及設(shè)計3.2 機床及各類工具的選擇 機械設(shè)備的選用應(yīng)當(dāng)既保證加工質(zhì)量，又要經(jīng)濟(jì)合理。在這里，我們選用一般性的通用機床和專用工夾具。3.2.1機床的選擇1GF.02-05箱體零件加工采用普通機床加工，有萬能臥式銑床、鏜床、刨床、鉆床、磨床等設(shè)備；3.2.2夾具的選擇工件的裝夾采用專用工裝夾具；3.2.3刀具的選擇刨刀、麻花鉆、锪鉆、絲錐、鉸刀、端銑刀、鏜刀、切槽刀、砂輪等；3.2.4量具的選擇量具的選用主要依據(jù)生產(chǎn)類型和檢測精度，這里為小批量生產(chǎn)，選用游標(biāo)高度尺、90°角尺、鋼直尺、游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑千分尺、外徑千分尺、塞規(guī)、綜合量規(guī)、百分百等。表3-1列出了1GF.02-05箱體零件加工工藝路線及工裝的選用情況表3-1 1GF.02-05箱體零件加工工藝路線及工裝的選用序號工序名稱工序內(nèi)容加工設(shè)備刀具量具1鑄造鑄造毛坯2清砂清除澆注系統(tǒng)、冒口、型砂、飛邊、毛刺等3熱處理人工時效4油漆噴涂底漆5劃線對箱蓋、底座根據(jù)凸緣面劃對合面加工線;劃出窺視孔端面加工線；劃出軸承孔兩端面加工線；劃線平臺游標(biāo)高度尺、90°角尺6刨削對7劃線第4章 鉆床夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具，夾具的設(shè)計必須要保證夾具的準(zhǔn)確定位和機構(gòu)合理，考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我將通過對工件與夾具的認(rèn)真分析，結(jié)合一些夾具的具體設(shè)計事例，查閱相關(guān)的夾具設(shè)計資料來解決這些問題。這里以鉆3-M6的底的鉆床夾具為例，本夾具將用于Z3250臥式鏜床，刀具為直柄短麻花鉆，對該孔進(jìn)行加工。在鉆床夾具設(shè)計的過程中，我們主要要考慮的問題有：（1）基準(zhǔn)選擇：在選擇基準(zhǔn)的時候，要注意區(qū)分粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)以及要了解基準(zhǔn)的選擇原則，同時要知道基準(zhǔn)的選擇既要滿足選擇原則，同時還要方便定位和夾緊，以免引起不必要的加工誤差，在基準(zhǔn)選擇完之后就要考慮用什么元件進(jìn)行定位。（2）限制的自由度：在裝夾的過程中，要注意自由度的限制，必須做到準(zhǔn)確的定位，不能出現(xiàn)欠定位或過定位。（3）夾緊機構(gòu)：設(shè)計夾緊機構(gòu)時必須計算分析夾緊力和切削力，不能出現(xiàn)夾緊力過小而使工件在切削的過程中出現(xiàn)松動而影響精度，也不能出現(xiàn)因夾緊力過大而使工件變形影響工件質(zhì)量。同時，還要根據(jù)零件生產(chǎn)批量和生產(chǎn)率的考慮來選擇夾緊方式（手動、氣動或液壓夾緊）。（4）夾具的用途：為了工件定位準(zhǔn)確和夾緊的快速，提高效率和降低工人的勞動強度，提高箱體零件加工精度和安裝找正方便，我們要采用專用的銑床夾具和鏜床夾具。同時，因為銑床夾具有T形槽、鏜床夾具有鏜模等特殊結(jié)構(gòu)，因此還要考慮夾具與機床的匹配，即機床的工作臺尺寸和結(jié)構(gòu)能否滿足夾具的安裝。在夾具設(shè)計過程中，我們統(tǒng)一采用以底面為主要定位面來進(jìn)行加工，因為我們未專門學(xué)習(xí)過夾具的設(shè)計和計算，所以工件量大大地增加了，只有通過在實習(xí)過程中對夾具的感性認(rèn)識和夾具設(shè)計參考書以及夾具圖冊來進(jìn)行設(shè)計和計算，所以夾具的設(shè)計是整個設(shè)計的重點，也是一個難點。4.1有關(guān)夾具方案和元件的設(shè)計4.1.1工件定位方案和定位元件的設(shè)計此夾具主要對箱體的配作孔3-M6進(jìn)行鉆削加工。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)分析設(shè)計出：方案一為一面兩銷（一面一銷，再加一銷釘）定位，方案二為一面加兩個擋塊。方案一：如圖一可以看A面由于之前已經(jīng)加工了，故可以用它做為定位方案的一面。這樣可以限制Z方向的移動與X，Y方向的轉(zhuǎn)動。圓柱銷限制了Y向的移動和X向的移動。另外。還有Z向的轉(zhuǎn)動未限制。因此在零件的左前端面加一支撐釘來限制X向的轉(zhuǎn)動。故。該工件的六個自由度被完全限制了。實現(xiàn)了完全定位。由于該支撐釘和圓柱銷是在定位基準(zhǔn)孔的兩個相互垂直方向上。因此該方案可一當(dāng)做一面兩銷定位。方案二：如圖一可以看出A面做為定位方案二的一面，這樣可以限制Z方向的移動和X、Y方向的轉(zhuǎn)動。X方向的擋塊限制X方向的移動和Z方向的轉(zhuǎn)動。Y方向的擋塊限制Y方向的移動與Z方向的轉(zhuǎn)動。從而形成了過定位。兩種方案的比較：方案二由于是過定位，這需要很高的精度才能實現(xiàn)定位。方案一的菱形銷可以很好解決誤差的問題，故方案一較為合理。所以此鏜孔夾具選擇方案一。4.1.2夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計由于該工序為孔加工，在鉆削時，切向力為水平方向。根據(jù)工件加工分析，此時箱座左右兩端的半圓是不需要加工的，所以可以用此兩處的半圓來壓緊。整個夾緊機構(gòu)采用壓塊旋夾緊機構(gòu)。方案一采用手動方式壓緊，所以此時不需要對夾緊力進(jìn)行計算。方案二采用液壓夾緊。比較兩種方案，由于液壓夾緊會使整個夾具結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，還要消耗能量。手動夾緊簡單、方便。故此時選擇手動式壓板的夾緊機構(gòu)作為銑表面的夾緊機構(gòu)。因為此時采用手動方式壓緊，所以此時不需要對夾緊力進(jìn)行計算。4.1.3夾具體的設(shè)計夾具體底座的長度根據(jù)工件的尺寸來確定。夾具體底座的尺寸為：L=700mm B= 至于夾具體的高度要根據(jù)箱體的高度來確定。4.1.4鉆模板的設(shè)計鉆模板用于安裝鉆套,并確保鉆套在鉆模上的正確位置。常見的有以下幾種：(1) 固定式鉆模板固定在夾具體上的鉆模板稱為固定式鉆模板。固定式鉆模板有兩種形式：1）鉆模板與夾具體鑄成一體；2)鉆模板與夾具體焊接成一體；3)用螺釘和銷釘連接的鉆模板，這種鉆模板可在裝配時調(diào)整位置，因而使用叫廣泛。固定式鉆模板結(jié)構(gòu)叫簡單、鉆孔精度高。(2)鉸鏈?zhǔn)姐@模板當(dāng)鉆模板防礙工件裝卸或鉆孔后需攻螺紋時，可采用鉸鏈?zhǔn)姐@模板。鉸鏈銷與鉆模板可采用配合，與鉸鏈座上的銷孔采用配合。鉆模板與鉸鏈座之間采用配合。鉆套導(dǎo)向孔與夾具安裝面的垂直度可通過調(diào)整兩個支撐釘?shù)母叨燃右员ＷC。加工時，鉆模板由螺母鎖緊。由于鉸鏈銷孔之間存在配合間隙，用此類鉆模板加工的工件精度比固定式鉆模板低。(3)分離式鉆侵飯這種鉆模板是可拆卸的。工件每裝卸加一次，鉆模板也要裝卸一次。圖4.1是一種分離式鉆模板的結(jié)構(gòu)，鉆模板依靠夾具體上的兩個導(dǎo)柱6、8和鉆模板上的導(dǎo)套7來定位用活節(jié)螺栓2和螺母3夾緊。與鉸鏈?zhǔn)姐@模飯一樣、它也是為了裝卸工件方便而設(shè)計的在某些情況下；、精度比鉸鏈大鉆俏板要高：但裝卸費時、而旦鉆模板與夾具體分離容易損壞。(4)懸掛式鉆模板這種鉆模板懸掛在機床主鈾上并隨主軸一起靠近或離開工件，它與夾具體的相對位置由滑柱來保證。這種鉆模板可在立式鉆床上配合多軸頭或在組合機床上使用。固4.2就是懸掛式鉆橫板鉆模板4固定在導(dǎo)柱3上導(dǎo)校的上部伸人多軸頭1的座架孔中，而將鉆模板懸掛起來。導(dǎo)柱的下部則伸入夾具體的導(dǎo)套6中使鉆模板準(zhǔn)確定位。當(dāng)多軸頭向下移動進(jìn)行加工時，依靠彈簧2的壓力，使鉆模板夾緊工件。懸掛式鉆模板生產(chǎn)效率很高。適用于大批大量生產(chǎn)中鉆削同一方向上的平行孔系。當(dāng)孔加工部位在工件凹進(jìn)很深的內(nèi)壁上時也可采用懸掛式鉆模板。 圖4.1 分離式鉆模板 圖4.2 懸掛式鉆模板1夾具體2活節(jié)螺栓 3螺母 4鉆模板 1多軸傳動頭 2彈簧 3導(dǎo)柱5工件 6導(dǎo)柱 7導(dǎo)套 8導(dǎo)柱 4鉆模板 5緊定螺釘 6導(dǎo)套 4.2 鉆套的選擇與設(shè)計 鉆套是引導(dǎo)刀具的元件，用以保證孔的加工位置，并防止加工過程中刀具的偏斜。當(dāng)工件批量很小，或者孔間距離很小，或者孔徑很小，或者鉆模板上位置受到限制而無法使用鉆套時，也允許在鉆模板上直接加工出引導(dǎo)刀具的導(dǎo)向孔.4.2.鉆套的結(jié)構(gòu)按鉆營的結(jié)構(gòu)持點可分為固定鉆套、可換鉆套、快換鉆營和持殊鉆套四種類型。固定式鉆套如圖4.3所示有不帶肩的和帶肩的兩種結(jié)構(gòu)。這種鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，位置精度較高，但磨損后不易拆卸，故多用于中、小批量生產(chǎn)?？蓳Q鉆套如圖4.3示，可換鉆套以間隙配合安裝在襯套中而襯龔則壓入鉆模板或夾具體的孔中，為防止鉆套在襯套中轉(zhuǎn)動加一固定螺釘?？蓳Q鉆套在磨損后可以更換故多用于大批量生產(chǎn)。 圖4.3 鉆套1鉆套 2襯套 3鉆模板 4螺釘4.2.2鉆套高度和鉆套與工件間的距離4.2.2.1鉆套高度如圖4.4所爾、鉆套的高度H直接影響鉆套的導(dǎo)向件能，通常取。對于精度要求較高的孔、直徑較小的孔和刀具剛性較差時應(yīng)取較大值。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有三檔尺寸可供選用。4.2.2鉆套與工件之間的距離鉆套與工件之間一般應(yīng)留有排屑間隙(圖4.4)此間隙不宜過大。以免影響導(dǎo)向、一般可取。加工鑄鐵和黃銅等脆性材料時，可取較小值；加工鋼等韌性材料時，應(yīng)取大值。當(dāng)孔的儉貿(mào)精度要求很高時、也可以取。本設(shè)計中：，取圖4.4 鉆套高度與排屑間隙4.2切削力及夾緊計算刀具：直柄麻花鉆。刀具尺寸為： = 2.5mm 根據(jù)文獻(xiàn)4查表：軸向力的計算公式： 式(4.5)其中：根據(jù)文獻(xiàn)4查表：切削功率修正系數(shù)： 因此：軸向力為： 根據(jù)文獻(xiàn)3查表：單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按下式計算：式中： 單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力；原始作用力；作用力力臂；螺紋升角；由根據(jù)文獻(xiàn)7查表1-2-21得：螺紋中徑之半；由根據(jù)文獻(xiàn)7查表1-2-21得：其余符號意義與以前相同由以上數(shù)值可以算得夾緊力如下：由上述計算易得：所以此時的夾緊機構(gòu)滿足要求因此采用該夾緊機構(gòu)工作是滿足要求的。4.2.8 夾具精度分析計算定位誤差分析計算此部分的定位誤差與前面的定位誤差計算相同。此時的定位誤差在位移上為。夾具精度計算夾具精度計算是一個非常重要的環(huán)節(jié)，它是檢驗夾具是否合乎零件加工要求。利用夾具在機床上加工工件時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)，它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系，從而保證工序尺寸的要求。這些聯(lián)系環(huán)節(jié)中的任何誤差，都將以加工誤差的形式直接影響工件的加工精度，這些誤差主要有：因工件在夾具中定位不準(zhǔn)確，使工件的原始基準(zhǔn)偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生工件定位誤差dw。因夾具在機床上安裝不準(zhǔn)確，使夾具的安裝面偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生夾具安裝誤差a。因刀具相對夾具位置不準(zhǔn)確，或刀具與導(dǎo)向、對刀元件之間的配合間隙引起的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差t。因機床精度、刀具制造精度和磨損，加工調(diào)整、加工變形等因素引起的與加工方法有關(guān)的加工方法誤差g。為了使夾具能加工出合格的工件，上述各項誤差的總和應(yīng)不超過工序尺寸（或位置要求）的公差k。即 dw+a+t+gk 式（4.6）上式稱為誤差計算不等式，其中各項誤差都是在工序尺寸方向上的分量，如果工序尺寸（包括位置精度要求）不止一個，則只有在每個工序尺寸的誤差計算不等式都能滿足要求時，所設(shè)計的夾具才能保證加工要求。對鉆床夾具而言：則：定位誤差（dw）=基準(zhǔn)不重合誤差（dw）+基準(zhǔn)位置誤差（jy） 基準(zhǔn)不重合誤差（dw）：在此夾具中定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)是重合的，所以基準(zhǔn)不重合誤差為0。因此只要計算基準(zhǔn)位置誤差。基準(zhǔn)位置誤差：該項誤差等于孔銷配合的最大間隙，即：dw=jy=-=(0.046+0.11)mm=0.57mm工件在夾具中的定位誤差即dw=0.57mm。夾具的安裝誤差a，夾具的安裝誤差是夾具在機床上安裝時，因夾具的安裝面偏離了規(guī)定的位置，從而使原始基準(zhǔn)發(fā)生移動而在工序尺寸產(chǎn)生的偏差，采用定位鍵進(jìn)行定位，則安裝誤差a=0.005mm。刀具位置誤差t的確定，刀具位置誤差是刀具相對于夾具位置不準(zhǔn)確引起的誤差，或刀具與導(dǎo)向、對刀元件間的配合間隙引起的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差，這項誤差又稱刀具調(diào)整誤差，則t=0.07mm。加工方法誤差g，因為加工方法誤差具有很大的偶然性，很難進(jìn)行精確的計算，因此常取（1/31/2）k作為加工方法和精度儲備之用，則g=0.62=0.3m。所以,按概率法相加得 式(4.7)經(jīng)過計算則這個定位方式是可行的，滿足夾具精度要求，整個夾具設(shè)計合理。4.3鉆床夾具的裝配說明如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用U型壓板,以便裝卸,夾具體底面上的裝置可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于鉆削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。鉆床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖3附圖4。第5章 加工后箱體零件的檢測及質(zhì)量分析5.1 1GF.02-05箱體零件加工后的檢測 箱體零件在完成一定的工序后，應(yīng)當(dāng)對主要技術(shù)要求進(jìn)行全面檢測，而次要技術(shù)要求則可按抽檢方式進(jìn)行。孔系的位置精度是箱體的重要技術(shù)要求，是檢測的重點項目之一。5.1.1箱體零件主要檢測項目 （1）各加工表面的表面粗糙度及外觀； （2）孔與平面尺寸精度及形狀精度； （3）孔距尺寸精度與孔系的位置精度。 箱體零件質(zhì)量分析通常是通過一些系統(tǒng)的分析方法，對一定數(shù)量的已加工工件的數(shù)據(jù)加以分析，用以確定影響因素，并加以控制。 箱體零件加工質(zhì)量在很大程度上與鏜削有關(guān)，鏜削是箱體上只要孔系的加工方法，是箱體零件質(zhì)量分析的重要對象。5.2 1GF.02-05箱體加工質(zhì)量分析5.2.1夾緊變形分析 箱體粗鏜時由于切削力較大，必須將箱體壓緊。在較大的夾緊力作用下，夾緊部位的工件形狀出現(xiàn)變形，影響加工精度。精鏜時，為避免夾緊變形并影響孔的加工精度，在精鏜前需松開被加工箱體，使變形消失于精鏜余量之中，然后再均衡，輕輕夾緊進(jìn)行精鏜，以提高孔系的加工精度。 由于箱體壁薄，當(dāng)夾緊力過大或夾緊力的著力點不恰當(dāng)或壓鐵不平穩(wěn)時，均會使工件出現(xiàn)夾緊變形，因此即使加工時工件尺寸測量準(zhǔn)確，但由于加工后夾緊力消失，工件恢復(fù)原狀，勢必會影響到已加工表面的精度。因此夾緊力要適當(dāng)，力的方向要作用于主要基面上，作用在工件鋼性大的地方，如箱體的邊緣實體或有筋板的地方。 5.2.2切削變形分析箱體整體壁厚分布不均，會引起較大切削形變。假如連續(xù)走刀完成該孔的粗、精加工，則加工后就會出現(xiàn)“倒錐現(xiàn)象”。這是因為在粗加工時產(chǎn)生的熱變形還未消除的情況下，隨著加工的繼續(xù)進(jìn)行，精加工時實際切削深度大于名義切削深度，同時也會出現(xiàn)精鏜的孔由較大的橢圓度。同時因為粗加工時產(chǎn)生的大量切削熱在不同壁厚處有不同的熱膨脹，薄壁處溫度高，向外膨脹的熱變形大。解決方法是在粗加工后，讓工件冷卻到常溫后再進(jìn)行精加工。 5.2.3鏜孔方法分析鏜孔的主要方法有懸伸鏜削法、支承鏜削法和調(diào)頭法。加工方法的不同加工誤差也有很大的不同，下面是這三種方法加工質(zhì)量的分析比較。（1）懸伸鏜削法鏜孔時，機床主軸及刀桿懸伸出主軸以外，鏜削時，懸臂，刀桿受到切削力矩、刀具及刀桿的自重等共同作用，產(chǎn)生很大的彎曲繞度，刀桿伸出 第6章 總結(jié)畢業(yè)設(shè)計是我們在學(xué)校學(xué)習(xí)的最后一門課程，也是對自己在大學(xué)中所學(xué)知識的一個全面的檢驗。本課題來自于實際的生產(chǎn)中，是一個典型箱體的加工工藝設(shè)計。要求對部分加工工序進(jìn)行夾具設(shè)計。在畢業(yè)設(shè)計中要求我們要運用所學(xué)的知識，勤動腦，培養(yǎng)獨立的思考能力，要有創(chuàng)新的精神。通過GF.02-05箱體課程設(shè)計（包括工藝設(shè)計和夾具設(shè)計），它的全面性和系統(tǒng)性，使我對機械加工產(chǎn)生了更進(jìn)一步的興趣，并讓我主觀上認(rèn)識了加工過程中如何找定位，從而為保證GF.02-05箱體中重要尺寸（包括尺寸精度和位置精度）來滿足實際中與之相配套的用途。不僅是箱體類的，還有其它類型，在設(shè)計時都為加工出更好使用的性能。在設(shè)計時通過查閱資料使得了解的知識面更廣、范圍更大，在查閱時了解有關(guān)機械方面的書，從而切實地感受到機械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導(dǎo)實際，理論知識有待實際的檢驗，理論知識與實際操作是相輔相成。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。致謝 突然想起中學(xué)時代學(xué)過的一個成語：白駒過隙，現(xiàn)在用來便是最適合不過。時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)設(shè)計的的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意! 本篇設(shè)計雖然凝聚著自己的汗水，但卻不是個人智慧的產(chǎn)品。在設(shè)計完成之際，我的心情萬分激動。從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫編排整個過程中，我得到了許多的熱情幫助。 我首先要感謝楊老師，在畢業(yè)設(shè)計中，他給予了我學(xué)術(shù)和指導(dǎo)性的意見。我萬分的感謝他給我的寶貴的指導(dǎo)意見和鼓勵。楊老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)，豐富的理論知識給了我很深的啟迪，使我受益匪淺。是他將我領(lǐng)入了信息安全的大門，并對我的研究提出了很多寶貴的意見，使我的研究工作有了目標(biāo)和方向。在這段時間里，他對我進(jìn)行了悉心的指導(dǎo)和教育，使我能夠不斷地學(xué)習(xí)提高，而且這些課題的研究成果也成為了本論文的主要素材。對我的構(gòu)思以及論文的內(nèi)容不厭其煩的進(jìn)行多次指導(dǎo)和悉心指點，使我在完成論文的同時也深受啟發(fā)和教育。 同時，楊老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度也令我十分敬佩，是我以后學(xué)習(xí)和工作的榜樣。還要再次感謝張老師對我的關(guān)心和照顧, 在此表示最誠摯的謝意。感謝在我大學(xué)三年學(xué)習(xí)生活中，給予我淳淳教誨的所有的老師們，謝謝您們曾經(jīng)給予我的一切。祝萬事如意，身心健康學(xué)生：楊陽 2013年11月參考文獻(xiàn)1 湯建鑫主編. 機械制造與工藝編制 M 北京：航空工業(yè)出版社，20122 王道林主編. 機械制造基礎(chǔ) M 南京：江蘇教育出版社，20113 成大先主編. 機械設(shè)計手冊 M 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 20104 劉俊英主編. 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