蝸輪減速器箱體的鏜φ40和φ35孔夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含非標(biāo)6張CAD圖,蝸輪,減速器,箱體,40,以及,35,夾具,設(shè)計(jì),加工,工藝,裝備,設(shè)備,非標(biāo),cad I 摘 要 本文是在箱體的圖樣分析后進(jìn)行箱體的機(jī)械加工工藝路線的設(shè)計(jì)，同時(shí)按照 其中的加工工序的要求設(shè)計(jì)夾具。 箱體的主要加工內(nèi)容是表面和孔。其加工路線長(zhǎng)，加工時(shí)間多，加工成本高， 零件的加工精度要求也高。按照機(jī)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?zhǔn)選擇以底 面作為粗基準(zhǔn)，以底面與兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)，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(shù)。 在零件的夾具設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應(yīng)限的自由度數(shù)， 進(jìn)而根據(jù)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(yīng)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(jié)構(gòu)形式。 關(guān)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?jī)?nèi)容和意義 ......................................................................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 ..................................................................................................................2 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 ..............................................................................................................3 2 箱體鏜孔夾具設(shè)計(jì) .........................................................................................................................4 2.1 研究原始質(zhì)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(jì)算 ..........................................................................................................4 2.4 誤差分析與計(jì)算 ......................................................................................................................6 2.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 ..................................................................................................7 結(jié) 論 ...................................................................................................................................8 參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................9 致 謝 .................................................................................................................................10 1 箱體鏜床夾具設(shè)計(jì) 1 緒 論 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 工裝工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)專業(yè)課知識(shí)的一次鞏固，是在進(jìn)行社會(huì)實(shí) 踐之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。 機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展 的重要工藝措施之一。 機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原材料和毛坯 的供應(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，調(diào)配 勞動(dòng)力，以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。 機(jī)械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進(jìn)行計(jì)劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定 生產(chǎn)產(chǎn)品的進(jìn)度計(jì)劃和相應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃，并能做到各工序科學(xué)地銜接，使生產(chǎn)均 衡、順利，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。 機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片，是兩個(gè)主要的工藝文件。機(jī)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(chǎn) 中，以機(jī)械加工工藝過程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過程卡的各個(gè)項(xiàng)目編制較為詳細(xì)。機(jī)械 加工工序卡片是為每個(gè)工序詳細(xì)制定的，用于直接指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)，多用于大 批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。 在機(jī)械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實(shí)質(zhì)性問題，一直 是從事于機(jī)械行業(yè)人員研究的問題，其中在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)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(jīng)濟(jì)，這是行業(yè)人急需 要解決的。 隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術(shù)逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)， 如何利用這些高科技為人類服務(wù)，如何充分利用這些高科技在機(jī)械行業(yè)中，這還 需要機(jī)械行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，和社會(huì)市場(chǎng)需要，夾具的設(shè)計(jì)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(jī)電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具之一,刀 具本身已高度標(biāo)準(zhǔn)化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購(gòu)。而模具和夾具則和產(chǎn) 2 品息息相關(guān),產(chǎn)品一有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質(zhì)的工具,模具已發(fā) 展成為獨(dú)立的行業(yè);夾具在國(guó)內(nèi)外也正在逐漸形成一個(gè)依附于機(jī)床業(yè)或獨(dú)立的小 行業(yè)。 組合夾具不僅具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組合化等當(dāng)代先進(jìn)設(shè)計(jì)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(hù)原理。所以是今后夾具技術(shù)的一個(gè) 重要發(fā)展方向單位 。 機(jī)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(shí)也廣義地包括在機(jī)床夾具的范圍內(nèi)。按照機(jī)床夾 具的應(yīng)用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)自己所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行一次綜合運(yùn)用，也是對(duì)四年 的學(xué)習(xí)深度的一個(gè)檢驗(yàn)。在這次設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)能養(yǎng)成一種嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真的態(tài)度，為以后參加工作打 下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 工裝的全稱是工藝裝備，工裝是指加工機(jī)床外而需保證零件加工質(zhì)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(nèi)除生產(chǎn)設(shè)備和工具外 的為配合生產(chǎn)設(shè)備和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對(duì)各自產(chǎn)品特 點(diǎn)的。機(jī)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(guān)系。不僅僅是焊裝用，在機(jī)加工 方面也有用，許多時(shí)候，需要裝配幾個(gè)部件并保證其定位準(zhǔn)確的時(shí)候就需要。設(shè) 計(jì)工裝夾具要緊扣產(chǎn)品，因?yàn)楣ぱb夾具是專門為某些產(chǎn)品特定的，要保證生產(chǎn)時(shí) 無干涉現(xiàn)象、定位準(zhǔn)確、操作工操作便捷等。簡(jiǎn)單的說，就是用于工件裝夾的工 具。 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段主要表現(xiàn)在夾具與 人的結(jié)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(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要 用于工件的定位和夾緊。人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性 能的提高有著密切的關(guān)系，所以對(duì)夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床 的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。 由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對(duì)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(dá)到這樣的生產(chǎn)要求，就必須計(jì)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(chǎn)生的切削力及切削力矩，按照夾具設(shè)計(jì)中所確定的 夾緊方式進(jìn)行夾緊力的計(jì)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(chǎn)生的摩擦力矩、正壓力及由此而產(chǎn)生的摩擦力，以達(dá)到 夾具小巧而精用的目的。同時(shí)為了減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工件裝夾效率，還 需要對(duì)夾具的夾緊機(jī)構(gòu)的行程進(jìn)行設(shè)計(jì)，以期以最短的夾緊行程，達(dá)到最佳的夾 緊效果。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 通過實(shí)際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，對(duì)箱體的基本 結(jié)構(gòu)及作用有個(gè)大致的了解，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過對(duì)金屬切削加工、金屬切削機(jī)床、 機(jī)械設(shè)計(jì)與理論等相關(guān)知識(shí)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(jìn)而形成箱體的機(jī)械加工工藝路線。并能根據(jù)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(jī)床工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)、工件夾緊 等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論知識(shí)，完成工件的有效定位及 夾緊，從而使整個(gè)箱體的加工工藝路線經(jīng)濟(jì)，工件定位方案合理，來達(dá)到產(chǎn)品的 最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 針對(duì)實(shí)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(shù)確 定及計(jì)算問題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、機(jī)械加工工藝文件編制及實(shí)施 等方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)出一套適合于實(shí)際的箱體加工工藝路線，從而實(shí)現(xiàn)適合于現(xiàn) 代加工制造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。為提高鉆床夾具在機(jī)床上安裝的穩(wěn)固性， 減輕其斷續(xù)切削可能引起的振動(dòng)，夾具體不僅要有足夠的剛度和強(qiáng)度，其高度和 寬度比也應(yīng)恰當(dāng)，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(tái)面。 4 2 箱體鏜孔夾具設(shè)計(jì) 2.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來加工鏜孔，加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足 兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考 慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 2.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對(duì)鏜孔加工前，底平面進(jìn)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(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。據(jù) 夾具手冊(cè)知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中， 應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。該零件以三面定位，箱體上的裝配基準(zhǔn)為平 面，而它們又是箱體上其他要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位 基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)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(jù)本道工序，選底面和側(cè)面為定位基準(zhǔn)。 2.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 鏜刀材料： （硬質(zhì)合金鏜刀）5YT 刀具的幾何參數(shù)： 60粗K90精10s8 由參考文獻(xiàn)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(shù)： 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(shù)： 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(shù)： 1.pkK 0.op.1spK.rp 即： 605.48()fFN 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利 的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以 安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)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(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有： )(210 tgtQLz (5.11) 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)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(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如下： 163 圖 5.1 移動(dòng)壓板受力簡(jiǎn)圖 由表 得：原動(dòng)力計(jì)算公式 261001KLWl 即： 0478.23.932.75()KWLNl (5.13) 由上述計(jì)算易得： K 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便， 決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 2.4 誤差分析與計(jì)算 該夾具以一個(gè)平面和和 2 個(gè)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(dāng)以任意邊接觸時(shí) minDWd 2 通過分析可得： 0.5D 7 0.1dmin 因此：當(dāng)以任意邊接觸時(shí) 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(duì)刀具位置誤差： 取ADm1. 誤差總和： 0.965jw 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 2.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 如前所述，該工件為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng) 夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)） 。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在 機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響 定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào) 整換取。 8 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的是箱體加工工藝及鏜床夾具設(shè)計(jì)，該箱體是車床的重要基礎(chǔ)件， 其加工部位多，加工精度要求高，加工所需要的時(shí)間長(zhǎng)，零件的生產(chǎn)成本相對(duì)較 高。箱體的主要加工內(nèi)容是表面和孔。其加工路線長(zhǎng)，加工時(shí)間多，加工成本高， 零件的加工精度要求也高。按照機(jī)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?zhǔn)選擇以底 面作為粗基準(zhǔn)，以底面與兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)，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(shù)。 在零件的夾具設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應(yīng)限的自由度數(shù)， 進(jìn)而根據(jù)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(yīng)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(jié)構(gòu)形式。 9 參考文獻(xiàn) 1 柯明揚(yáng)主編機(jī)械制造工藝學(xué)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1996：132-153 2 陳于萍主編互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003：32-56 3 關(guān)慧貞，馮辛安主編機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)M機(jī)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(shè)計(jì)M北京：化學(xué)工業(yè)出版 社，2006：27-64 5 李名望主編機(jī)床夾具設(shè)計(jì)實(shí)例教程J北京：化學(xué)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(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)M武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2006：34-70 12 趙如海金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)M上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社， 2009：15-40 13 艾興，肖師岡切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994：91- 136 14 馮之敬機(jī)械制造工程原理M北京：清華大學(xué)出版社，2008：117-134 15 李益民機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994：10- 40 10 16 楊叔子機(jī)械加工工藝師手冊(cè)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：5-36 17 王光斗，王春福機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)M上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1988：92-102 11 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)剛開始有許多疑點(diǎn)，經(jīng)過老師的分析與指導(dǎo)，才能順利地完成這項(xiàng) 任務(wù)。在此要感謝我們的指導(dǎo)老師老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我們的幫助。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)更進(jìn)一步的交流與探討，同學(xué)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(duì)我們更好的理解知識(shí)、解 決問題有很好的推動(dòng)效果，所以在這里要感謝同學(xué)的幫助。 當(dāng)遇到棘手的問題時(shí)，通過查閱資料，瀏覽各種各樣的書籍，對(duì)順利地完成 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(xué)或者是書刊作者，不管是當(dāng)面的還是間接的，對(duì)順利完 成畢業(yè)設(shè)計(jì)都有不可忽視的作用。真誠(chéng)地感謝他們! 最后，很感謝閱讀這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)的人們。感謝你們抽出寶貴的時(shí)間來閱讀這 篇畢業(yè)設(shè)計(jì)。