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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
分 類 號(hào)
密 級(jí)
寧
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
NC蝸輪箱體工藝及夾具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
機(jī)械與電氣工程學(xué)院
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
xx機(jī)自x班
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 3 月 31 日
誠 信 承 諾
我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）《NC蝸輪箱體工藝及夾具設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。
承諾人（簽名）： (手簽)
(手簽) 2017 年 3 月 31 日
45
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘 要
本設(shè)計(jì)是基于NC蝸輪箱體零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計(jì)。NC蝸輪箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。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(jì)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NC蝸輪箱體的孔作為粗基準(zhǔn)，以結(jié)合面與孔作為精基準(zhǔn)。主要加工工序安排是系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個(gè)別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用液壓夾緊，夾緊可靠，機(jī)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。能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：NC蝸輪箱體類零件；工藝；夾具；
Abstract
This design is based on the NC worm gear box parts processing procedures and some special fixture design process. NC worm gear box parts of the main processing surface is plane and hole system. Generally speaking, it is easy to ensure the machining precision of the plane than the machining precision of the hole system. Therefore, the design follows the principle of the first face and the back hole. The machining of the hole and the plane is divided into rough machining and finish machining to ensure the machining precision of the hole. The datum selection is based on the hole of the NC worm gear box as the rough datum. The main processing procedure arrangement is to locate the processing hole. In the follow-up process in addition to individual processes are used for the top plane and the process of positioning holes in the processing of other holes and plane. Fixture selection of special fixture, clamping method of hydraulic clamping, clamping reliable, the body can not be self-locking. Therefore the production efficiency is higher. Suitable for mass production, assembly line processing. To meet the design requirements.
Key words: NC worm gear box parts; process; fixture;
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
目 錄 V
第1章 緒 論 1
1.1機(jī)械加工工藝流程 1
1.2機(jī)床夾具的功能 1
1.4 論文構(gòu)成及研究內(nèi)容 2
第2章 零件分析 3
2.1 零件的特點(diǎn)、作用 3
2.2工藝分析 4
2.2.1零件圖樣分析 4
2.2.2零件工藝分析 4
第3章 機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂 5
3.1機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂 5
3.1.1生產(chǎn)過程與機(jī)械加工工藝過程 5
3.2機(jī)械加工工藝規(guī)程的種類 5
3.3制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始資料 5
第4章 選擇加工方法，制定工藝路線 7
4.1機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 7
4.1.1基面的選擇 7
4.1.2粗基面的選擇 7
4.1.3精基面的選擇 7
4.2制定機(jī)械加工工藝路線 7
4.2.1工藝路線方案一 7
4.2.2工藝路線方案二 9
4.3工藝方案的比較與分析 10
4.4確定工藝過程方案 10
第5章 選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具 12
5.1 選擇夾具 12
5.2 選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具 12
5.3 選擇量具 12
第6章 確定切削用量 13
第7章 銑底面夾具設(shè)計(jì) 19
7.1設(shè)計(jì)要求 19
7.2夾具設(shè)計(jì) 19
7.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 19
7.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 20
7.3 定位誤差的分析 22
7.4 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 22
7.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 25
第8章 加工鉆4-M6螺紋孔夾具設(shè)計(jì) 26
8.1 研究原始質(zhì)料 26
8.2 夾具的設(shè)計(jì)要求 26
8.3 定位基準(zhǔn)的選擇 27
8.4 確定夾緊方案 27
8.5 設(shè)計(jì)夾具裝配圖 30
8.6 切削力及夾緊力的計(jì)算 31
8.7 誤差分析與計(jì)算 32
8.8 鉆套、襯套的選擇 34
8.9 確定夾具體結(jié)構(gòu) 35
8.10 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 35
第10章 數(shù)控編程 36
總 結(jié) 40
參 考 文 獻(xiàn) 41
致 謝 42
第1章 緒論
第1章 緒 論
1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義
箱體類是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個(gè)整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能和壽命。
常見的箱體類零件有：機(jī)床主軸箱、機(jī)床進(jìn)給箱、NC蝸輪箱體、減速箱體、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和機(jī)座等。根據(jù)箱體零件的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式箱體，和分離式箱體，。前者是整體鑄造、整體加工，加工較困難，但裝配精度高；后者可分別制造，便于加工和裝配，但增加了裝配工作量。
箱體的結(jié)構(gòu)形式雖然多種多樣，但仍有 共同的主要特點(diǎn)：形狀復(fù)雜、壁薄且不均勻，內(nèi)部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機(jī)床制造廠用于箱體類零件的機(jī)械加工勞動(dòng)量約占整個(gè)產(chǎn)品加工量的15%~20%。
NC蝸輪箱體工藝及夾具設(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。而模具和夾具則和產(chǎn)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、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)NC蝸輪箱體的基本結(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NC蝸輪箱體的加工工藝，確定NC蝸輪箱體各加工表面的加工方法，進(jìn)而形成NC蝸輪箱體的機(jī)械加工工藝路線。并能根據(jù)NC蝸輪箱體的加工工序要求，分析NC蝸輪箱體的定位方式、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)NC蝸輪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NC蝸輪箱體加工工藝路線，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/B≤1～1.25，以降低夾具重心，使工件加工表面盡量靠近工作臺(tái)面。
1.4 論文構(gòu)成及研究內(nèi)容
能構(gòu)成一篇完整的論文必須要有好幾部分組成，其中包括畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、圖紙及相關(guān)資料、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）正本、外文資料譯文與原文等。
本篇論文所要研究的內(nèi)容就是關(guān)于蝸輪減速器的箱體的零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，這類零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，夾具的設(shè)計(jì)及其定位方案等等。其中在這類箱體零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)這一塊，就需要研究很多方面。
完成一篇論文需要查閱很多資料，要從研究的課題的各個(gè)方面收集相關(guān)資料，從而完善課題研究的內(nèi)容，更好的完成論文。
第2章 零件分析
第2章 零件分析
2.1 零件的特點(diǎn)、作用
箱體類零件，其形狀較為復(fù)雜，有比較多的平面與曲面且有內(nèi)表面。各個(gè)面的精度要求不一樣。在進(jìn)行機(jī)械加工工藝制訂的時(shí)候需要充分考慮工件的正確裝夾與定位。
論文所給定的零件是蝸輪減速器箱體。由它將機(jī)器和部件中許多零件連接成一個(gè)整體,并使之保持正確的相互位置,彼此能協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng).常見的蝸輪減速器箱體零件有:各種形式的機(jī)床主軸箱.減速箱和變速箱等.各種蝸輪減速器箱體類零件由于功用不同,形狀結(jié)構(gòu)差別較大,但結(jié)構(gòu)上也存在著相同的特點(diǎn)。
2.2工藝分析
2.2.1零件圖樣分析
1）?180+0.035 0mm孔軸心線對(duì)基準(zhǔn)軸心線B的垂直度公差為0.06mm。
2）?180+0.035 0mm兩孔同軸度公差為?0.06mm。
3）?90+0.027 0mm兩孔同軸度公差為?0.05mm。
4）箱體內(nèi)部做媒油滲漏檢驗(yàn)。
5）鑄件人工時(shí)效處理。
6）非加工表面涂防銹漆。
7）鑄件不能有砂眼、疏松等缺陷。
8）材料HT200。
2.2.2零件工藝分析
1）在加工前，安排劃線工藝是為了保證工件壁厚均勻，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)鑄件的缺陷，減少廢品。
2）該工件體積小，壁薄，加工時(shí)應(yīng)該注意夾緊力的大小，防止變形。例如：精鏜前要求對(duì)工件壓緊力進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，也是確保加工精度的一種方法。
3）?180+0.035 0mm與?90+0.027 0mm兩孔的垂直度0.06mm要求，由T68機(jī)床分度來保證。
4）?180+0.035 0mm與?90+0.027 0mm兩孔孔距100±0.12mm，可采用裝心軸的方法檢測。
第3章 機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂
第3章 機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂
3.1機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂
3.1.1生產(chǎn)過程與機(jī)械加工工藝過程
生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料的運(yùn)輸、保管于準(zhǔn)備，產(chǎn)品的技術(shù)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、毛坯的制造、零件的機(jī)械加工及熱處理，部件及產(chǎn)品的裝配、檢驗(yàn)調(diào)試、油漆包裝、以及產(chǎn)品的銷售和售后服務(wù)等。
機(jī)械工工藝過程是指用機(jī)械加工方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)使其成為零件的全過程。
機(jī)械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又由安裝、工位、工步及走刀組成。
規(guī)定產(chǎn)品或零件制造過程和操作方法等工藝文件，稱為工藝規(guī)程。機(jī)械加工工藝規(guī)程的主要作用如下：
1.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。
2.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)。有了它就可以制定進(jìn)度計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和低消耗。
3.機(jī)械加工工藝規(guī)程是新建工廠的基本技術(shù)文件。根據(jù)它和生產(chǎn)綱領(lǐng)，才能確定所須機(jī)床的種類和數(shù)量，工廠的面積，機(jī)床的平面布置，各部門的安排
3.2機(jī)械加工工藝規(guī)程的種類
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。對(duì)于檢驗(yàn)工序還有檢驗(yàn)工序卡片；自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)床完成的工序，還有機(jī)床調(diào)整卡片。
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。
機(jī)械加工工序卡片是每個(gè)工序詳細(xì)制訂時(shí)，用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)，用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。
3.3制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始資料
制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，必須具備下列原始資料：
1.產(chǎn)品的全套技術(shù)文件，包括產(chǎn)品的全套圖紙、產(chǎn)品的驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。
2.毛坯圖及毛坯制造方法。工藝人員應(yīng)研究毛坯圖，了解毛坯余量，結(jié)構(gòu)工藝性，以及鑄件分型面，澆口、冒口的位置，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。
3.車間的生產(chǎn)條件。即了解工廠的設(shè)備、刀具、夾具、量具的性能、規(guī)格及精度狀況；生產(chǎn)面積；工人的技術(shù)水平；專用設(shè)備；工藝裝備的制造性能等。
4.各種技術(shù)資料。包括有關(guān)的手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、以及國內(nèi)外先進(jìn)的工藝技術(shù)等。
第4章 選擇加工方法，制定工藝路線
4.1機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)
4.1.1基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要設(shè)計(jì)之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。
4.1.2粗基面的選擇
對(duì)一般的箱體零件來說，以底面作為基準(zhǔn)是合理的，按照有關(guān)零件的粗基準(zhǔn)的選擇原則：當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)選擇這些不加工的表面作為粗基準(zhǔn)，當(dāng)零件有很多個(gè)不加工表面的時(shí)候，則應(yīng)當(dāng)選擇與加工表面要求相對(duì)位置精度較高大的不加工表面作為粗基準(zhǔn)，從零件的分析得知，蝸輪箱體以側(cè)面作為粗基準(zhǔn)。
4.1.3精基面的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問題。選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合的原則。采用基準(zhǔn)重合原則可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準(zhǔn)統(tǒng)一，先選擇底面作為精基準(zhǔn)。
4.2制定機(jī)械加工工藝路線
4.2.1工藝路線方案一
工
序
號(hào)
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
車
間
1
鑄
鑄造
鑄造車間
2
清砂
清砂
機(jī)加工
3
熱處理
人工時(shí)效處理
機(jī)加工
4
涂漆
涂紅色防銹底漆
機(jī)加工
5
劃線
劃?180+0.035 0mm、?90+0.027 0mm孔加工線、劃上、下平面加工線
機(jī)加工
6
銑
以頂面毛坯定位，按線找正，粗、精銑底面
機(jī)加工
7
銑
以底面定位裝夾工件，粗、精銑頂面，保證尺寸為290mm
機(jī)加工
8
銑
以底面定位，壓緊頂面按線?90+0.027 0mm兩孔側(cè)面凸臺(tái)，保證尺寸為217mm
機(jī)加工
9
銑
以底面定位，壓緊頂面按線找正，銑?180+0.035 0mm兩孔側(cè)面，保證尺寸為137mm
機(jī)加工
10
鏜
以底面定位，按?90+0.027 0mm孔端面找正，壓緊頂面。粗鏜?90+0.027 0mm孔至尺寸為?88 0 -0.5mm粗刮平面保證總長尺寸215mm為216mm，刮?90+0.027 0mm內(nèi)箱面，保證尺寸35.5mm
11
鏜
將機(jī)床上工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)90o，加工?180+0.035 0mm孔尺寸到?178 0 -0.5mm粗刮平面，保證總厚136mm，保證與?90+0.027 0mm孔距尺寸100+0.12 -0.12 mm
12
精鏜
將機(jī)床旋轉(zhuǎn)回零度，調(diào)整工件壓緊力（工件不動(dòng)），精鏜?90+0.027 0mm至圖樣尺寸，精刮兩端面至尺寸215mm
13
精鏜
將機(jī)床上工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)90o，精鏜?180+0.035 0mm孔至圖樣尺寸，精刮兩側(cè)面保證總厚135mm，保證與?90+0.027 0mm孔距尺寸100+0.12 -0.12 mm
機(jī)加工
14
鉆
鉆、攻各螺紋兩處8×M8、4×M16、各螺紋孔
機(jī)加工
15
鉗
修毛刺
機(jī)加工
16
鉗
煤油滲漏試驗(yàn)
17
檢驗(yàn)
按圖樣檢查工件各部尺寸及精度
18
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4.2.2工藝路線方案二
工
序
號(hào)
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
車
間
1
鑄
鑄造
鑄造車間
2
清砂
清砂
機(jī)加工
3
熱處理
人工時(shí)效處理
機(jī)加工
4
涂漆
涂紅色防銹底漆
機(jī)加工
5
劃線
劃?180+0.035 0mm、?90+0.027 0mm孔加工線、劃上、下平面加工線
機(jī)加工
6
銑
以頂面毛坯定位，按線找正，粗、精銑底面
機(jī)加工
7
銑
以底面定位裝夾工件，粗、精銑頂面，保證尺寸為290mm
機(jī)加工
8
銑
以底面定位，壓緊頂面按線?90+0.027 0mm兩孔側(cè)面凸臺(tái)，保證尺寸為217mm
機(jī)加工
9
銑
以底面定位，壓緊頂面按線找正，銑?180+0.035 0mm兩孔側(cè)面，保證尺寸為137mm
機(jī)加工
10
鏜
以底面定位，按?90+0.027 0mm孔端面找正，壓緊頂面。粗鏜?90+0.027 0mm孔至尺寸為?88 0 -0.5mm粗刮平面保證總長尺寸215mm為216mm，刮?90+0.027 0mm內(nèi)箱面，保證尺寸35.5mm
11
鏜
將機(jī)床上工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)90o，加工?180+0.035 0mm孔尺寸到?178 0 -0.5mm粗刮平面，保證總厚136mm，保證與?90+0.027 0mm孔距尺寸100+0.12 -0.12 mm
12
精鏜
將機(jī)床旋轉(zhuǎn)回零度，調(diào)整工件壓緊力（工件不動(dòng)），精鏜?90+0.027 0mm至圖樣尺寸，精刮兩端面至尺寸215mm
13
精鏜
將機(jī)床上工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)90o，精鏜?180+0.035 0mm孔至圖樣尺寸，精刮兩側(cè)面保證總厚135mm，保證與?90+0.027 0mm孔距尺寸100+0.12 -0.12 mm
機(jī)加工
14
鉆
鉆、攻各螺紋兩處8×M8、4×M16、各螺紋孔
機(jī)加工
15
鉗
修毛刺
機(jī)加工
16
鉗
煤油滲漏試驗(yàn)
17
檢驗(yàn)
按圖樣檢查工件各部尺寸及精度
18
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4.3工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：兩個(gè)方案都是按先粗后精，加工面再加工孔的原則進(jìn)行加工的。方案一在鏜孔時(shí)，把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進(jìn)行加工，滿足了粗精分開的原則，可以有效避免因粗精不分給工件帶來的加工應(yīng)力無法釋放的危害，有效地保證了零件的加工精度。而且四個(gè)是孔同時(shí)進(jìn)行加工的，不僅可以保證各主軸孔間的相互位置精度，而且還有效地提高了零件的加工效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
考慮到機(jī)械加工順序安排原則及零件的生產(chǎn)成本等因素，其優(yōu)越性在于把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進(jìn)行加工，符合切削加工工序順序的先粗后精安排原則，而且各軸孔加工順序按照粗加工、半精加工、精加工進(jìn)行，可以逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量，可以逐漸提高各個(gè)軸孔的質(zhì)量要求，可以提高各軸孔間的相互位置精度和各自的尺寸精度，保證NC蝸輪箱體零件的技術(shù)要求，確定其為此零件的加工工藝路線。
4.4確定工藝過程方案
表 4.1 擬定工藝過程
工
序
號(hào)
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
車
間
1
鑄
鑄造
鑄造車間
2
清砂
清砂
機(jī)加工
3
熱處理
人工時(shí)效處理
機(jī)加工
4
涂漆
涂紅色防銹底漆
機(jī)加工
5
劃線
劃?180+0.035 0mm、?90+0.027 0mm孔加工線、劃上、下平面加工線
機(jī)加工
6
銑
以頂面毛坯定位，按線找正，粗、精銑底面
機(jī)加工
7
銑
以底面定位裝夾工件，粗、精銑頂面，保證尺寸為290mm
機(jī)加工
8
銑
以底面定位，壓緊頂面按線?90+0.027 0mm兩孔側(cè)面凸臺(tái)，保證尺寸為217mm
機(jī)加工
9
銑
以底面定位，壓緊頂面按線找正，銑?180+0.035 0mm兩孔側(cè)面，保證尺寸為137mm
機(jī)加工
10
鏜
以底面定位，按?90+0.027 0mm孔端面找正，壓緊頂面。粗鏜?90+0.027 0mm孔至尺寸為?88 0 -0.5mm粗刮平面保證總長尺寸215mm為216mm，刮?90+0.027 0mm內(nèi)箱面，保證尺寸35.5mm
11
鏜
將機(jī)床上工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)90o，加工?180+0.035 0mm孔尺寸到?178 0 -0.5mm粗刮平面，保證總厚136mm，保證與?90+0.027 0mm孔距尺寸100+0.12 -0.12 mm
12
精鏜
將機(jī)床旋轉(zhuǎn)回零度，調(diào)整工件壓緊力（工件不動(dòng)），精鏜?90+0.027 0mm至圖樣尺寸，精刮兩端面至尺寸215mm
13
精鏜
將機(jī)床上工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)90o，精鏜?180+0.035 0mm孔至圖樣尺寸，精刮兩側(cè)面保證總厚135mm，保證與?90+0.027 0mm孔距尺寸100+0.12 -0.12 mm
機(jī)加工
14
鉆
鉆、攻各螺紋兩處8×M8、4×M16、各螺紋孔
機(jī)加工
15
鉗
修毛刺
機(jī)加工
16
鉗
煤油滲漏試驗(yàn)
17
檢驗(yàn)
按圖樣檢查工件各部尺寸及精度
18
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第5章 選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具
第5章 選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具
由于生產(chǎn)類型為中批量，故加工設(shè)備以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床，其生產(chǎn)方式以通用機(jī)床專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線，工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成.
5.1 選擇夾具
本零件除銑，鏜及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。
5.2 選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具
1.銑刀依據(jù)資料選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10，及直徑為
d=50mm，齒數(shù)z=8及切槽刀直徑d=6mm。
do=φ10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝120°，45度車刀。
5.鉆螺紋孔φ6mm.攻絲M8-6H 用錐柄階梯麻花鉆，機(jī)用絲錐。
5.3 選擇量具
本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點(diǎn)，參考相關(guān)資料，選擇如下：
1.選擇加工面的量具
用分度值為0.05mm的游標(biāo)長尺測量，以及讀數(shù)值為0.01mm測量范圍100mm～125mm的外徑千分尺。
2.選擇加工孔量具
因?yàn)榭椎募庸ぞ冉橛贗T7～I(xiàn)T9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm 測量范圍50mm～125mm的內(nèi)徑千分尺即可。
第6章 確定切削用量
第6章 確定切削用量
6.1 工序6切削用量
以頂面毛坯定位，按線找正，粗、精銑底面 故機(jī)床選用X52K銑床。
1.確定每齒進(jìn)給量f
根據(jù)資料所知，X52K銑床，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查得每齒進(jìn)給量f=0.2-0.5mm/z、現(xiàn)取f=0.3mm/z。
2.選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為1.5mm，銑刀直徑D=200mm，耐用度T=300min。
3.確定切削速度
根據(jù)資料所知，依據(jù)銑刀直徑D=200mm，齒數(shù)z=10，銑削深度a=3mm，耐用度T=300min時(shí)查參考文獻(xiàn)〔1〕表3.1-74取主軸轉(zhuǎn)速n=150r/min,故相應(yīng)的切削速度為：
Vc =
Vc==94.2m/min
4.校驗(yàn)機(jī)床功率
參考文獻(xiàn)〔1〕表2.4-96,得切削功率為:
取z=10個(gè)齒，n=150/60=2.5r/s，=60mm，=3mm，=0.3mm/z，=1
將他們帶入式中得：
kw
又由文獻(xiàn)〔1〕表3.1-73得機(jī)床功率為7.5kw，若取效率為0.85，則7.5X0.85=6.375kw＞2.78kw
故機(jī)床功率足夠。
工序7切削用量
以底面定位裝夾工件，粗、精銑頂面，保證尺寸為290mm
選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見《工藝手冊(cè)》表3.1－27）
，（《切削》表3.7和《切削》表3.8）
（《切削》表3.9）
按機(jī)床選取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
銑床工作臺(tái)進(jìn)給量：
基本工時(shí)：
工序8切削用量
以底面定位，壓緊頂面按線?90+0.027 0mm兩孔側(cè)面凸臺(tái)，保證尺寸為217mm
選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見《工藝手冊(cè)》表3.1－27）
，（《切削》表3.7和《切削》表3.8）
（《切削》表3.9）
按機(jī)床選取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
銑床工作臺(tái)進(jìn)給量：
基本工時(shí)：
工序9切削用量
以底面定位，壓緊頂面按線找正，銑?180+0.035 0mm兩孔側(cè)面，保證尺寸為137mm
選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見《工藝手冊(cè)》表3.1－27）
，（《切削》表3.7和《切削》表3.8）
（《切削》表3.9）
按機(jī)床選取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
銑床工作臺(tái)進(jìn)給量：
基本工時(shí)：
工序10 切削用量
以底面定位，按?90+0.027 0mm孔端面找正，壓緊頂面。粗鏜?90+0.027 0mm孔至尺寸為?88 0 -0.5mm粗刮平面保證總長尺寸215mm為216mm，刮?90+0.027 0mm內(nèi)箱面，保證尺寸35.5mm
⑴ 粗鏜進(jìn)給量：刀桿伸出取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照文獻(xiàn)[3]表3.1～41，取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序11 的切削用量
將機(jī)床上工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)90o，加工?180+0.035 0mm孔尺寸到?178 0 -0.5mm粗刮平面，保證總厚136mm，保證與?90+0.027 0mm孔距尺寸100+0.12 -0.12 mm
粗鏜進(jìn)給量：刀桿伸出取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照文獻(xiàn)[3]表3.1～41，取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序12的切削用量
將機(jī)床旋轉(zhuǎn)回零度，調(diào)整工件壓緊力（工件不動(dòng)），精鏜?90+0.027 0mm至圖樣尺寸，精刮兩端面至尺寸215mm
進(jìn)給量：確定進(jìn)給量
切削速度：取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照文獻(xiàn)[3]表3.14—41，取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)工時(shí)
工序13的切削用量
將機(jī)床上工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)90o，精鏜?180+0.035 0mm孔至圖樣尺寸，精刮兩側(cè)面保證總厚135mm，保證與?90+0.027 0mm孔距尺寸100+0.12 -0.12 mm。
2. 精鏜?180孔時(shí)
粗鏜?180孔時(shí)因余量為0.8mm，故=0.8mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)1表2.4-180查取v=1.2m/s=72m/min。進(jìn)給量f=0.15mm/r。
r/min
取機(jī)床轉(zhuǎn)速為174r/min。
工序14的切削用量
本工序?yàn)殂@、攻各螺紋兩處8×M8、4×M16、各螺紋孔。鉆床選用Z3032立式鉆床，使用切削液。
1.確定進(jìn)給量f
由于孔徑和深度都不大，宜采用手動(dòng)進(jìn)給。
2.選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)表5-130，鉆頭后到面最大磨損量為0.6mm，耐用度T=20min。
3.確定切削速度V
參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1表2.4-38，取鉆底孔Φ8.5的切削速度為v=0.28m/s=16.81m/min，由此算出轉(zhuǎn)速：n =。取攻絲時(shí)的切削速度為：0.21m/s=12.56m/min。由此算出轉(zhuǎn)速：n =。
第7章 銑底面夾具設(shè)計(jì)
第7章 銑底面夾具設(shè)計(jì)
7.1設(shè)計(jì)要求
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。下面即為銑底面的專用夾具，本夾具將用于X52K銑床。
本夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問題。
7.2夾具設(shè)計(jì)
7.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對(duì)進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊。
由零件圖可知：在對(duì)銑底面進(jìn)行加工前，
方案：選反面平面、和側(cè)面定位夾緊方式用操作簡單，選擇手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊。
為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。
7.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
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：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
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：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得：
所以有：
該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：
Nm
在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)
由資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表可得：
實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，由式（2.5）有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 可得：
所以
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)簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
7.3 定位誤差的分析
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。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
（1）中心線對(duì)定位件中心線位置精度
. 取.
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
7.4 零、部件的設(shè)計(jì)與選用
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，兩個(gè)一般的使用。的布局盡可能遠(yuǎn)的距離。通過方向鍵的協(xié)調(diào)與銑床工作臺(tái)的T型槽，使工作表面定位元件夾具工作臺(tái)的進(jìn)給方向具有正確的位置。方向鍵可以下產(chǎn)生的扭矩銑削時(shí)，螺栓夾緊夾具可以降低負(fù)荷，加強(qiáng)加工夾具牢固。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖2.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=14mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：
表5.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
14
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示：
圖2.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.5：
表2.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
7.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)螺旋夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)螺旋夾緊方式。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、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。
第8章 加工鉆4-M6螺紋孔夾具設(shè)計(jì)
第8章 加工鉆4-M6螺紋孔夾具設(shè)計(jì)
8.1 研究原始質(zhì)料
本夾具用來加工鉆4-M6螺紋孔并攻絲，需要滿足粗糙度要求。設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候需要找到一個(gè)統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，以確保加工精度要求。此外還需要最大可能節(jié)省時(shí)間提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
8.2 夾具的設(shè)計(jì)要求
夾具的設(shè)計(jì)原理:
（1）六點(diǎn)定位原理
當(dāng)工件不依賴于任何條件時(shí)，不能確定它是位置的任意的。假設(shè)工件是完美和理想的剛性體，從理論力學(xué)書籍可以知道，理想剛體在空間中需要有六個(gè)自由度才能實(shí)現(xiàn)完全定位，即沿三軸 x、 y、 z 移動(dòng)和圍繞著x、 y、 z三個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)。X，y，z 和 x，y，z 三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)和圍繞著三個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的代表。
六自由度是工作上的空間位置，最大程度的不確定性。定位的任務(wù)，是工件的限制自由。在工裝夾具，適當(dāng)接觸六點(diǎn)原則限制工作的六個(gè)自由度，稱為六點(diǎn)定位原理。
（2）、應(yīng)用定位原理
完全定位
空間的六個(gè)自由度完全被限制住才稱為完全定位。
部分定位
定位的工件，工件必須是完美的位置并不是所有的情況。工序要求少于六個(gè)支承點(diǎn)位置，被稱為局部位置的條件下。
能滿足加工要求的前提下，部分可以用于簡化約束條件，在生產(chǎn)中的應(yīng)用。例如作為只需要限制三個(gè)自由度的磨削平面用到的電磁吸盤。
過定位（重復(fù)定位）
幾個(gè)定位支撐點(diǎn)重復(fù)限制一個(gè)自由度，稱為過定位。
A、在正常情況下，您應(yīng)該避免使用過定位。
通常情況下，結(jié)果會(huì)影響定位精度定位的工件定位的不確定性,所以在正常情況下，定位是要避免的。
B、過定位亦可合理應(yīng)用
雖然工件定位夾具，通?？杀苊?定位"，但在一定條件下，可以得到合理使用"位置"，但較好的效果。弱剛度和高精度航空儀表零件甚至更重要。
工件本身，剛度剛度和支承剛性是有效的措施，以提高質(zhì)量和生產(chǎn)率，生產(chǎn)中經(jīng)常使用。這是一個(gè)定位"的定位"。自前的工件和機(jī)床 （夾） 的參考值嚴(yán)格的幾何誤差控制，定位缺陷需要嚴(yán)格控制。支撐件的工作提高的剛度，使幫助達(dá)到穩(wěn)定和可靠的定位，所以工件是易于安裝、 質(zhì)量和效率大大提高。
8.3 定位基準(zhǔn)的選擇
提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，促進(jìn)這一進(jìn)程，確定使用高速鋼，用于加工、 制備的手動(dòng)夾緊部分︰ 定位、 夾緊方案是︰
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
由零件圖可知：根據(jù)大端端面孔的軸線與?180()mm孔的尺寸要求，在對(duì)孔進(jìn)行加工前，?180()mm孔及其大端端面已按其加工技術(shù)要求加工，然后底面再加一個(gè)擋銷，限制旋轉(zhuǎn)一個(gè)自由度。因此，?180()mm孔及其大端端面定位精基準(zhǔn)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）來滿足孔的尺寸要求。
8.4 確定夾緊方案
1.夾緊裝置的組成
當(dāng)工件正確定位到夾具體上，右夾緊裝置進(jìn)行夾緊工件。夾緊裝置組成︰
1): 動(dòng)力裝置：產(chǎn)生動(dòng)力。
2): 夾緊裝置：用來直接連接工件組件的夾緊。
3） 在中間的力量︰ 一個(gè)給定的大小和方向的動(dòng)力傳遞到夾具緊固件。
2.夾緊裝置的要求
1） 在夾緊過程中不得影響工件在夾具中的定位。
2） 夾緊力必須是適當(dāng)?shù)乃怯斜匾_保工件定位過程中的穩(wěn)定性和損壞工件夾緊的工件變形過大或夾緊表面。
3） 操作安全運(yùn)行和省力。
4) 夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是簡單、 制造容易，便于維修。
典型的夾緊機(jī)構(gòu)
1.斜楔夾緊裝置
斜楔夾緊是最基本的形式，是移動(dòng)斜面的力時(shí)，夾緊工件時(shí)，常用的液壓及液壓夾具。手動(dòng)夾緊楔常用的其他機(jī)構(gòu)。
楔塊夾夾緊行程的缺點(diǎn)是小，手動(dòng)操作并非易事。
2.螺旋夾緊裝置
螺旋直接夾緊裝置，或結(jié)合其他部件，實(shí)現(xiàn)夾緊工件，采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋，固定結(jié)構(gòu)很簡單，易于制造。由于小螺旋角，螺旋的抓地力，握力和夾緊行程大、 自鎖性能好手動(dòng)電動(dòng)裝置常用。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)可以被認(rèn)為與工件表面，是斜面的相當(dāng)于一個(gè)楔子。
3.偏心夾緊裝置
偏心夾緊裝置是斜楔夾緊一種典型結(jié)構(gòu)，是直接通過偏心夾緊工件或與其他組件和工件的組合。偏心，圈子和曲線偏心，偏心圓固定器是結(jié)構(gòu)簡單，夾緊和快速的好處;但她抓地力小，迫使幾個(gè)規(guī)模較小、 自鎖性能，它通常是只抓地力表面大小變化大和小的振動(dòng)切削過程中的應(yīng)用程序。
4.定心夾緊裝置
同時(shí)，起著作用的工件夾緊來實(shí)現(xiàn)集中化集中效果。定心夾緊元件接觸工件定位夾、 定位器和根據(jù)地。
5.鉸鏈夾緊裝置
鉸鏈夾緊是一個(gè)助推器，多個(gè)小的摩擦損失，廣泛應(yīng)用于液壓夾具的優(yōu)點(diǎn)是更大的力量。
6.聯(lián)動(dòng)夾緊裝置
圖2－3雙向作用固定式活塞液缸圖
1－前蓋?2－液缸體?3－活塞桿?4－活塞?5－密封圈?6－后蓋
聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)是一種高效的夾緊機(jī)制，可由一句柄或電廠對(duì)夾具的幾個(gè)問題的控制或同時(shí)插入幾個(gè)工件。
夾緊動(dòng)力單元
在大量的大批量生產(chǎn)，以提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度夾具絕大多數(shù)使用機(jī)械鎖緊裝置。液壓裝置，液壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電 （磁），真空和其他形式。
1.液動(dòng)夾緊裝置
液體的液壓夾緊裝置用壓縮空氣作為能量來源，促進(jìn)固定工件。常用的液壓缸結(jié)構(gòu)有可用的活塞和膜。
液壓缸液壓缸活塞密封性分類形式固定，擺動(dòng)與旋轉(zhuǎn)三，根據(jù)職務(wù)類別的單向和雙向兩種效果，最常用的是雙作用靜止液體坦克。
2.液壓夾緊裝置
固定單位水工結(jié)構(gòu)和工作原理液壓夾緊裝置的相同，區(qū)別在于它使用平均液壓壓力。與液壓夾緊裝置，液壓鉗具有以下優(yōu)點(diǎn)︰
1 驅(qū)動(dòng)力，電動(dòng)裝置是相對(duì)較小。
2 不可壓縮流體和液壓、 固定可靠、 運(yùn)行穩(wěn)定;
3 噪聲.其缺點(diǎn)是需要設(shè)置特殊的液壓系統(tǒng)，有限度的應(yīng)用范圍。
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)簡單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力：
式中參數(shù)由可查得：
螺紋升角
其中：作用力臂
由得：原動(dòng)力計(jì)算公式：
由上述計(jì)算易得：
因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
8.5 設(shè)計(jì)夾具裝配圖
分析零件圖：利用底部大端面作為定位基準(zhǔn)可靠方便，穩(wěn)定性高，可以保證加工質(zhì)量。
就像《參考手冊(cè)》的基準(zhǔn)看定位夾具匹配操作盡可能多地，在相同工作的一些情況下，應(yīng)盡量采用同一個(gè)參考工序。因此，我們必須按照技術(shù)要求的零件，確保加工精度要求合理選用的位置引用。這部分沒有高的技術(shù)要求，也需要高度的并行性和對(duì)稱性，因此我們必須考慮如何提高效率和降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。
8.6 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：高速鋼麻花鉆頭Φ5。
則軸向力：見《工藝師手冊(cè)》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式子里各數(shù)據(jù)： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式子里各數(shù)據(jù): C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),式子為：
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
按照上面計(jì)算，設(shè)計(jì)夾具必須提高生產(chǎn)效率。必須首先集中代替手工勞動(dòng)上面，因?yàn)檫@能顯著提高生產(chǎn)效率的重要途徑。
8.7 誤差分析與計(jì)算
(1)該夾具以?180()mm孔孔及其大端端面為定位基準(zhǔn)，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差。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)定的工序公差。
孔與面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由可知：
取m（中等級(jí)）即 ：尺寸偏差為?180()mm
Δjw大端面與銷面的重合度=0
Δjb是Φ?180()mm孔的軸線與?180()mm孔孔的重合度=0.02
誤差總和：Δjw+Δjb<0.021
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) 夾具安裝誤差
因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。
圖5-2中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0.
3) 夾具誤差
因夾具上定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；定位元件相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差；導(dǎo)向元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時(shí)，還存在分度誤差。以上幾項(xiàng)共同組成夾具誤差。
4) 加工方法誤差
因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項(xiàng)誤差影響因素多，又不便于計(jì)