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1、課程設計之-———機床夾具設計 機械制造工藝課程設計 學校： 清華大學 專業(yè)： 機械 姓名: xxx 第一章 產(chǎn)品概述 本組設計對象是圓柱齒輪減速器箱體的的工藝和夾具。 1 產(chǎn)品介紹 齒輪減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩。無須聯(lián)軸器和適配器，結構緊湊。負載分布在行星齒輪上，因而承載能力比一般斜齒輪減速機高。滿足小空間高扭矩輸出的需要。 齒輪

2、減速器廣泛應用于大型礦山，鋼鐵，化工，港口，環(huán)保等領域。 2 零件介紹 作用 變速器箱體在整個減速器總成中起支撐和連接的作用，它把各個零件連接起來，支撐傳動軸，保證各傳動機構的正確安裝，是傳動零件的基座，應具有足夠的強度和剛度。 因此變速器箱體的加工質(zhì)量的優(yōu)劣，將直接影響到軸和齒輪等零件位置的準確性，也為將會影響減速器的壽命和性能。 結構特點 變速器箱體是典型的箱體類零件，其結構和形狀復雜，壁薄，外部為了增加其強度加有很多加強筋。有精度較高的多個平面、軸承孔，螺孔等需要加工，因為剛度較差，切削中受熱大，易產(chǎn)生震動和變形。 零件裝配 箱體通常用灰鑄鐵制造，對于

3、重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。 灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應盡量靠近軸承座孔，而軸承座旁的凸臺，應具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機械加工面積，箱體底座一般不采用完整的平面。 變速箱的大批量生產(chǎn)的機加工工藝過程中，其主要加工面有軸承孔系及其端面，平面，螺紋孔，銷孔等。因此加工過程中的主要問題是保證的孔的精度及位置精度，處理好

4、孔與平面的相互關系。 第二章 圖紙技術要求分析 2.1 箱體零件的結構工藝性 (1)減速器箱蓋、箱體主要加工部分是結合面、軸承孔、通孔和螺孔，其中軸承孔在箱蓋、箱體合箱后再進行鏜孔加工，以確保兩個軸承孔中心線與分割面的位置，以及兩個孔中心線的平行度和中心距。 (2)減速器整個箱體壁薄，容易變形，在加工前要進行時效處理，以消除內(nèi)應力，加工時要注意夾緊位置和夾緊力大小，防止零件變形。 (3)箱蓋、箱體結合面，底面上的孔的加工，采用專用鉆模，這樣可以保證孔的位置精度要求。 2.2 圖紙的錯誤及修改 零件名稱 設計說明 機 蓋 機蓋左視圖標注的55mm

5、重復標注，應去掉。 ②輸出軸承孔相對于A的位置度為0.06mm，表面粗糙度為2.5mm。輸入軸承孔相對于A的位置度為0.012mm，表面粗糙度為1.6mm。 ③兩軸承孔軸線的平行度為0.025mm，等級為6級，距離為1500.25mm。 ④輸出軸承孔的圓柱度公差值為0.010mm，等級為7級。同軸度為0.025mm，等級為7級。輸入軸承孔的的圓柱度公差值為0.008mm，等級為7級。同軸度為0.025mm，等級為7級。 ⑤機蓋和機座合箱后，邊緣應平齊，相互錯位每邊不大于2㎜； ⑥應檢查與機座接合面的密封性，用0.05㎜塞尺塞入深度不得大于結合面寬度的1／3，用涂色法去檢查接觸面積達每

6、個結合面一個斑點； ⑦與機座連接后，打上定位銷進行鏜孔，鏜孔時接合面處禁放任何襯墊； ⑧未注明的倒角為C2，粗糙度為Ra12.5； 機械加工未標注偏差尺寸處精度為IT12； 兩端面相對于基準B的垂直度為0.10mm，等級為9級。 結合面的表面粗糙度為1.6um 錐銷孔的表面粗糙度為1.6um，凸臺面的表面粗糙度為3.2um。 H向分割線應斜向上。 機 座 ①與機蓋結合面處平面度為0.025mm，公差等級為6級。 ②輸出軸承孔相對于A的位置度為0.06mm，表面粗糙度為2.5mm。輸入軸承孔相對于A的位置度為0.012mm，表面粗糙度為1.6mm。 ③輸出軸承孔的

7、圓柱度公差值為0.010mm，等級為7級。同軸度為0.025mm，等級為7級。輸入軸承孔的的圓柱度公差值為0.008mm，等級為7級。同軸度為0.025mm，等級為7級。 ④錐銷孔的表面粗糙度為1.6um，凸臺面的表面粗糙度為3.2um。 ⑤螺栓孔、通油孔、機座面的表面粗糙度均為12.5um。 ⑥輸出（入）軸承孔兩端面與輸出（入）軸中心線的垂直度為0.01； ⑦輸出軸承孔的同軸度為0.03。 ⑧軸承孔的中心平行度為0.025； 第三章 生產(chǎn)綱領 假設年產(chǎn)量Q＝20000（件/年），該零件在每臺產(chǎn)品中的數(shù)量n=1（件/臺），廢品率α＝3％，備品率β＝5％。 由公式N＝

8、Qn（1＋α＋β）得： N＝100001（1＋3％＋5％）=21600 該零件屬于中型零件,查表（《機制工藝生產(chǎn)實習及課程設計》中表6－1）確定的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。 因此，可以確定為Y流水線的生產(chǎn)方式，又因為在加工箱蓋和底座的時候有很多的地方是相同的，所以可選擇相同的加工機床，采取同樣的流水線作業(yè)，到不同的工序的時候就采用分開的方法，所以可以選擇先重合后分開再重合的方式的流水線作業(yè)。雖然是大批量生產(chǎn)，從積極性考慮，采用組合機床加工，流水線全部采用半自動化的設備。 第四章 材料、毛坯制造方法的選擇及毛坯圖 4.1

9、 材料的選擇 毛坯材料選擇HT200.此材料由石墨構成，因石墨本身有潤滑作用且可以吸收振動能量，所以HT200具有耐磨性能好，消振性能好的特點。由于鑄鐵中硅含量高且成分接近于共晶成分，因而流動性、填充性能好，即鑄造性能好。由于石墨的存在使車屑容易脆斷，不粘刀，切削性能好。缺點是力學性能低，易導致應力集中，因而其強度、塑性及韌性低于碳鋼?；贖T200以上優(yōu)缺點及價格便宜，所以對于承受壓力和震動的箱體，采用HT200作為加工材料。若沒有HT200，可采用45號鋼代替。 而熱處理方法，因鑄件采用砂型造型，所以為降低硬度，采用人工時效的熱處理方式。 4.2 毛坯的制造方法 砂型鑄造機

10、械造型：鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。由于砂型鑄造所用的造型材料價廉易得，鑄型制造簡便，對鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應，長期以來，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。而金屬型鑄造目前所能生產(chǎn)的鑄件，在重量和形狀方面還有一定的限制，如對黑色金屬只能是形狀簡單的鑄件；鑄件的重量不可太大；壁厚也有限制，較小的鑄件壁厚無法鑄出。同時金屬型鑄造還有如下不足之處： (1) 金屬型制造成本高； (2) 金屬型不透氣，而且無退讓性，易造成鑄件洗不足、開裂或鑄鐵件白日等缺陷; (3) 金屬型鑄造時，鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度，鑄件在鑄型中停留的時間，以

11、及所用的涂料等，對鑄件的質(zhì)量的影響甚為敏感，需要嚴格控制。 減速箱的箱體結構相對較復雜，根據(jù)減速箱箱體零件圖可知箱體的壁厚為8mm, 采用金屬型造型對壁厚有限制，成本比砂型鑄造高，而且箱體外表面的精度要求不高，砂型鑄造能滿足要求，機械造型生產(chǎn)率較高能滿足大批量生產(chǎn)的需要。綜合以上因素，因此選用砂型鑄造機械造型。 砂型鑄造機械造型上箱蓋以結合面為分型面，采用兩箱造型，中注式澆注系統(tǒng)，澆注的時候重要的加工面應該向下，因為鑄件的上表面容易產(chǎn)生砂眼、氣孔等。為了補縮，上面設幾個冒口。為了造型時方便拔模而設計了拔模斜度。下箱體采用三箱造型，為了澆注液體充滿型腔，在直澆道基礎上設有橫澆道。同時設置了冒

12、口和拔模斜度。 4-1 機蓋鑄造工藝圖 4-2 機座鑄造工藝圖 4.3 毛坯圖的繪制 機蓋 毛坯的外廓尺寸： 考慮其加工外廓尺寸為428204145mm，取機蓋結合面的加工余量為5mm，凸臺面加工余量為2mm，其余加工面的加工余量為4mm。故 毛坯 長：428 mm 寬：196+24=204 mm 高：140+5=145 mm 機座 毛坯的外廓尺寸 考慮其加工外廓尺寸為428204180 mm，取機座結合面的加工余量為5mm，基座底面加工余量為5mm，泄油口加工余量為2mm，其余加工面的加工余量為4m

13、m。故 毛坯 長：428 mm 寬：196+24=204 mm 高：170+25=180 mm 毛坯圖如下： （4-3） 機蓋毛坯圖 （4-4） 機座毛坯圖 第五章 定位基面的選擇及分析 5.1定位基準的選擇 定位基準有粗基準與精基準之分。在機械加工的第一道工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作定位基準，則該表面稱為粗基準。在隨后的工序中，用加工過的表面作定位基準，稱為精基準。通常先確定精基準，然后確定粗基準。 精基準： 選擇原則：“基準重合”原則；“基準統(tǒng)一”原則；“自為基準”原則；“互為基準”原則；精基準選擇應保證工件定位準確、夾

14、緊可靠、操作方便。 減速器下箱體通常以底面和兩定位銷孔為精基準，上箱蓋則分別以結合面、凸臺面作為精基準。 在加工上箱蓋時，以凸臺為精基準粗銑、半精銑、精銑結合面。以結合面為精基準時銑視口端面、鉆孔、攻絲；鉆起蓋螺紋孔攻絲。只有加工結合面時才以凸臺為精基準，因此滿足“基準統(tǒng)一”原則。下箱體則以底面和兩定位銷孔為精基準，這種定位基準的選擇夾緊方便，工件的夾緊變形??；易于實現(xiàn)自動定位和自動夾緊，且不存在基準不重合誤差。 粗基準的選擇 選擇粗基準時。主要考慮兩個問題：一是保證加工面與不加工面之間的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。 減速器的上箱蓋、下箱體都以結合面為粗基準，加工

15、出加工結合面的精基準，再以結合面作為精基準，加工分布在箱蓋和箱座兩個不同部分上很不規(guī)則軸承孔的毛坯孔，以及油孔、連接孔等，這樣粗基準和精基準“互為基準”的原則下統(tǒng)一，可以保證結合面的平行度，減少箱體裝合時對合面的變形。 5.2各加工面基準表 工件 工序內(nèi)容 定位基準 箱蓋 粗銑箱蓋連接螺栓凸臺面 箱蓋的結合面為粗基準 粗精銑箱蓋結合面 箱蓋的凸臺面為精基準 粗精銑窺視孔端面 箱蓋的結合面為精基準 鉆起吊螺釘孔 箱蓋的結合面為精基準 鉆窺視孔臺階面螺釘孔 箱蓋的結合面為精基準 攻起吊螺釘孔和窺視孔臺階面螺釘孔 箱蓋的結合面為精基準 箱座（機座

16、） 粗銑機座底面 機座的結合面為粗基準 粗精銑機座結合面 機座底面為精基準 精 銑機座底面 機座底面為精基準 粗銑機座凸臺面 機座底面為精基準 粗銑排油口臺階面 機座底面為精基準 粗銑游標臺階面 機座底面為精基準 鉆地角螺栓孔 機座底面為精基準 鉆排油螺栓孔和游標孔 機座底面為精基準 合箱后 粗精鏜鏜輸出軸承孔 機座底面為精基準，采用一面兩銷定位 粗精鏜鏜輸入軸承孔 機座底面為精基準，采用一面兩銷定位 粗精銑輸入軸承孔端面 機座底面為精基準，采用一面兩銷定位 粗精銑輸出軸承孔端面 機座底面為精基準，采用一面兩銷定位

17、 鉆上機座連接螺栓孔 機座底面為精基準，采用一面兩銷定位 锪上機座連接螺栓沉頭座孔 機座底面為精基準，采用一面兩銷定位 鉆輸入與輸出軸承蓋孔 機座底面為精基準，采用一面兩銷定位 第六章 加工工作量及加工手段組合 減速器箱體主要加工面有五個，機蓋結合面、機座結合面、機座底面、輸入軸承孔端面、輸出軸承孔端面。此外，除了要鏜軸承孔外，還要加工的有上機座螺栓孔，機蓋吊環(huán)孔、窺視孔臺階面、機座底面螺栓孔、游標空、排油孔、油槽、上機座定位銷孔。 下面查工序確定各工序的尺寸和偏差 1、機座與機蓋結合面 A 、加工工序：粗銑—半精銑—精銑 B 、工序余量：粗銑3

18、mm， 半精銑1.6mm，精銑0.4mm C、工序公差：毛坯1.3mm，粗銑IT12，半精銑IT8，精銑IT7 D、工序尺寸：精銑mm，Ra1.6，半精銑mm，Ra6.3，粗銑 mm,Ra12.5，毛坯mm 2、軸承孔兩端面 A、加工工序：粗銑—精銑 B、工序余量：粗銑3.5mm，精銑0.5mm C、工序公差：毛坯2mm，粗銑IT10，精銑IT7 D、工序尺寸：精銑mm，Ra1.6，粗銑 mm,Ra12.5，毛坯mm 3、視窗面 A、加工工序：粗銑 B、工序余量：粗銑2mm C、工序公差：毛坯0.8mm，粗銑IT12 D、工序尺寸：粗銑 mm,Ra12.5，

19、毛坯mm 4、機蓋凸臺面 A、加工工序：粗銑 B、工序余量：粗銑2mm C、工序公差：毛坯1.2 mm，粗銑IT12 mm D、工序尺寸：銑 mm， Ra12.5，毛坯 mm 5、輸入（出）軸承孔 A、加工工序：粗鏜—半精鏜--精鏜 B、工序余量：粗鏜2.5，半精鏜1.0，精鏜0.5， C、工序公差：毛坯0.8，粗鏜IT12，半精鏜IT11，精鏜IT8， D、工序尺寸：輸出軸承孔 ：精鏜φ Ra2.5，半精鏜Ra3.2，粗鏜Ra12.5，毛坯φ 輸入軸承孔： 精鏜φ Ra1.6，半精鏜Ra3.2，粗鏜Ra12.5，毛坯φ 6、機座底面 A、加工工序：粗銑—精

20、銑 B、工序余量：粗銑5mm C、工序公差：毛坯1.1mm，粗銑IT12 D、 工序尺寸：粗銑mm,Ra12.5，毛坯mm 第7章 大致工藝過程 對減速箱箱體進行加工，尤為重要的就是確定其加工工藝的過程。并且，在確定加工工藝過程時，應該考慮各方面的因素，從而擬定出最佳加工方案。針對我們所要加工的減速箱，應當遵循先面后孔，先粗后精，工序適當?shù)仍瓌t。 經(jīng)過分析，我們把加工工藝過程大致分為了三個部分。第一部分是對箱蓋的加工，主要是加工上箱蓋凸臺面，上下箱體結合面，上箱體窺視孔面以及鉆孔、攻絲窺視孔臺階面；第二部分是對機座的加工，主要是加工機座底面，上下箱體結合面，鉆锪底座螺栓孔和排油孔

21、和油標孔；第三部分是將兩箱體合箱后進行加工，主要工序是鉆、絞定位銷孔和鉆連接孔，以底面為基準銑軸承端面和鏜軸承孔，最后鉆軸承孔端面的螺釘孔。其中，在第一、二和第三部分之間應安排鉗工工序，將蓋與底座合成箱體，并用二錐銷定位，使其保持一定的位置關系，以保證軸承孔和螺栓連接孔的加工精度和撤裝后的重復精度。 箱蓋： 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 定位基準 設備 刀具 1 毛坯鑄造 2 清砂 清除澆注系統(tǒng)，冒口，型砂，飛邊，飛刺等 3 熱處理 人工時效處理 4 涂漆

22、 5 銑 銑箱蓋連接孔凸臺面 保證: 六個連接孔凸臺的尺寸mm，表面粗糙度為Ra12.5 箱蓋結合面 X6320 粗齒莫氏錐柄立銑刀 6 粗銑 粗銑箱蓋結合面。 保證： 結合面尺寸mm，表面粗糙度為Ra12.5 箱蓋凸臺面 萬能銑床 硬質(zhì)合金盤銑刀 7 半精銑 半精銑箱蓋結合面。 保證： 結合面尺寸mm，表面粗糙度為Ra6.3 箱蓋凸臺面 X53K 硬質(zhì)合金面銑刀 8 精銑 精銑箱蓋結合面 保證： 結合面尺寸mm，表面粗糙度為Ra1.6，平面度為0.025 箱蓋凸臺面 X53K 硬質(zhì)合金面銑刀 9 銑 銑窺

23、視孔臺階面 保證： 窺視孔臺階面高度尺寸，表面粗糙度為Ra6.3。 箱蓋結合面 龍門機床xq209/2m 硬質(zhì)合金套式面銑刀 10 鉆孔 鉆窺視孔臺階面螺釘孔。 箱蓋結合面 Z3025B 麻花鉆 11 攻絲 攻起窺視孔臺階面螺釘孔 箱蓋結合面 Z3025B 絲錐 12 鉆孔 鉆啟蓋螺釘孔 箱蓋結合面 Z3025B 麻花鉆 13 攻絲 攻啟蓋螺釘孔 箱蓋結合面 Z3025B 絲錐 注意： 如果是小批單件生產(chǎn)，加工工藝過程中應安排劃線的工序，但由于是大量生產(chǎn)，用流水線生產(chǎn)，故省略劃線工序。 機座： 工序號 工序名

24、稱 工序內(nèi)容 定位基準 設 備 刀 具 1 毛坯鑄造 2 清砂 清除澆注系統(tǒng)，冒口，型砂，飛邊，飛刺等 3 熱處理 人工時效處理 4 涂漆 5 銑 銑機座底面 保證： 底座厚度為，底座表面粗糙度為 Ra12.5 機座結合面 X5032 硬質(zhì)合金套式面銑刀 6 粗銑 粗銑機座結合面 保證： 結合面厚度為mm ，表面粗糙度為Ra12.5 機座底面 立式銑床5030A 硬質(zhì)合金套式面銑刀 半精銑 半精銑結合面 保證： 結合面尺寸， 表面粗糙度為

25、Ra=6.3。 箱蓋凸臺面 8 精銑 精銑機座結合面 保證： 結合面尺寸mm，表面粗糙度為Ra1.6，平面度為0.025 機座底面 X53K 硬質(zhì)合金面銑刀 9 鉆孔 鉆地角螺栓孔 保證： 沉頭座孔的直徑為φ17，距離和距離300，表面粗糙度為Ra12.5 機座結合面 Z3025B 麻花鉆 10 锪孔 锪地角螺栓沉頭座 保證： 沉頭座孔的直徑為φ30, 距離和距離300,表面粗糙度為Ra12.5 機座結合面 11 銑 銑排油口臺階面 保證: 臺階面距離底座的距離為20,表面粗糙度為Ra6.3 機座結合面 X62W 高

26、速鋼立銑刀W18Cr4V 12 銑 銑游標臺階面 保證: 臺階面距離機座結合面的距離為90,臺階面與機座壁的角度為45， 表面粗糙度為Ra12.5 機座結合面 X62W 高速鋼立銑刀W18Cr4V 13 鉆孔 鉆排油螺栓孔和游標孔 機座結合面 Z3025B 麻花鉆 14 攻絲 攻排油螺栓孔和游標孔 箱蓋結合面 Z3025B 絲錐 注意： 由于機座有兩凸緣面的原因，因此機座接合面與底面上螺栓孔的锪平不能用組合鉆床直接锪平，而必須采用特殊的刀桿，把套式锪鉆插裝在特殊刀桿上來锪平螺栓孔。而且還應該先讓刀桿穿過螺栓孔，在裝上套式锪鉆，然后再進行反锪。

27、 合箱后： 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 定位基準 設備 刀具 1 鉗工 將箱蓋，箱體對準和箱 機座底面 鉗工 鉗工 2 鉆 鉆，鉸錐銷孔，裝入錐銷 機座底面 3 鉗工 將箱蓋，箱體做標記，編號 4 锪孔 锪上機座連接螺栓沉頭座孔 機座底面 锪鉆 锪鉆 5 鉆孔 鉆上機座連接螺栓孔 機座底面 麻花鉆 麻花鉆 6 鉗工 拆箱，去毛刺，清洗，再裝配，擰緊螺栓。 7 粗銑 粗銑軸承孔兩端面 保證： 兩端面的距離為 機座底面 硬質(zhì)合金面鑲齒套式面銑刀 硬質(zhì)合金面銑刀 8 精銑 精銑軸

28、承孔兩端面 保證： 端面到輸入軸線的距離為 機座底面 硬質(zhì)合金面銑刀 硬質(zhì)合金面銑刀 9 粗鏜 粗鏜兩軸承孔 保證： 輸出軸承孔的直徑為； 輸入軸承孔的直徑為。 機座底面 硬質(zhì)合金雙刃鏜刀 硬質(zhì)合金鏜刀 10 半精鏜 半精鏜兩軸承孔 保證： 輸出軸承孔的直徑為； 輸入軸承孔的直徑為。 機座底面 硬質(zhì)合金鏜刀 硬質(zhì)合金鏜刀 11 精鏜 精鏜兩軸承孔 保證： 輸出軸承孔的直徑為； 輸入軸承孔的直徑為。 機座底面 硬質(zhì)合金鏜刀 硬質(zhì)合金鏜刀 12 鉆孔 鉆軸承孔端面六個螺釘孔 機座底面 麻花鉆 麻花鉆 13 鉗工 拆箱

29、，去毛刺，清洗 15 鉗工 合箱，裝錐銷，緊固 鉗工 鉗工 16 終檢查 檢查各部尺寸及精度 17 入庫 第八章、夾具設計 8.1夾具設計應遵循的原則： 1）夾緊過程中不改變工件定位時所占據(jù)的正確位置； 2）夾緊力的大小要適當，過大了會使工件變形，過小了則在加工時工件會松動，造成報廢甚至發(fā)生事故，既要保證加工過程中工件不會產(chǎn)生位移和振動，又要使工件不產(chǎn)生不允許的變形或損傷； 3）夾緊裝置的自動化程度，應與工件的生產(chǎn)批量相適應； 4）夾具設計應遵

30、循“實現(xiàn)同等功能的前提下，機構簡單者為最優(yōu)”的設計理念。結構要簡單，力求體積小、重量輕、并有足夠的強度；工藝性好便于制造與維修； 5）使用性能操作方省安全可靠 同時，夾具設計應該考慮多方面的問題，運用自己所學過的多科知識，結合生產(chǎn)實際環(huán)節(jié)，進行合理的夾具設計。所以，考慮到實際生產(chǎn)，機床夾具的設計還應該遵循以下設計原則： （1）用夾具固定產(chǎn)品及工具 以固定用臺鉗及夾持具等來固定產(chǎn)品及工具，以解放人手從而進行雙手作業(yè) （2）使用專用工具 生產(chǎn)線中所用工裝應最適合該產(chǎn)品及人工操作的專用工具以提高生產(chǎn)效率 （3）合并二種工裝為一種 減少工具的更換麻煩，以減少轉(zhuǎn)拉的工時消

31、耗，提高工作效率。 （4）提高工具設計便利性減少疲勞 （5）機械操作動作作相對安定并且操作流程化 8.2 機床選擇 因為自己所選擇的工藝是粗銑下底面，因此該工藝環(huán)節(jié)一個主要的內(nèi)容就是選擇合理的銑床?？紤]到減速器下底面比較大，且是粗銑，因此綜合多方面的知識，查詢手冊各種機床的資料，最終，選取立式銑床5030A。它的工作臺面是1150300 mm，外形尺寸為169315351869，主軸轉(zhuǎn)速為12級，35-1600r/min，電動機功率為4KW，滿足加工要求。 下為機床5030A圖：

32、 圖（8-1） 立式銑床5030A 8.3 刀具選擇 選擇合適的刀具，既可以提高加工效率，又可以避免不必要的浪費。在自己所設計的這一夾具中，主要是粗銑下底面，且由于下底面寬度比較大，因此應選擇端面銑刀。最后，結合其尺寸，查詢設計手冊，選擇選擇硬質(zhì)合金套式面銑刀YG8，查工藝人員手冊表10-110知，每齒的進給量Sz=0.4mm。 其余尺寸為D=400mm，齒數(shù)是z=14，銑削寬度為B=240mm。 圖（8-2） 硬質(zhì)合金套式面銑刀YG8 8.4 切

33、削力的計算 （1）銑削圓周力的計算 銑削力在加工過程中往往方向、大小在變化，在計算中應按最不利的加工條件下求得的銑削力或銑削合力計算。 代入銑削圓周力公式： 其中切削深度t=4.5mm，銑削寬度B=190mm，銑刀齒數(shù)Z=14，每齒進給量Sz=0.4mm，銑刀直徑D=400mm，將數(shù)值代入上式計算得： 計算的，P=244 Kg。 （2）切削速度的計算 代入公式： 其中D=400mm，T=420min，t=4.5mm，Sz=0.4mm，B=190mm。 計算，得：

34、V=74mm/min。 8.4機動時間的計算及工序時間定額的確定 本道工序只需粗銑下底面，因為，粗加工時，除留下精加工余量外，一次走刀應盡可能切除全部余量。因此，采用一把套式端面銑刀，在加工時，一次走刀即可。 查機械工藝設計手冊知，機動時間 其中： =銑削輪廓的實際長度368mm； =切入長度==24mm； =超出長度=5mm； —行程次數(shù)，因此在這?。篿=1； —工作臺的進給量 ==0.41460=336mm/min。 其中：

35、 ， n=60。 所以，算得，T=1.18min。 查表得：輔助時間=； 間歇時間 ； 準備終結時間； 技術服務時間。 由上面的算式可得：=（30~46）%。 所以，=（1.30~1.46）%=1.7min。 8.5粗銑下底面的夾具設計 （1）夾緊力的計算 進行夾緊力計算時，通常將夾具和工件看作一剛性系統(tǒng)，以簡化計算。根據(jù)工件在切削力、夾緊力(重型工件要考慮重力，高速時要考慮慣性力)作用下處于靜力平衡，列出靜力平衡方程式，即可算出理論夾緊力，再

36、乘以安全系數(shù)，作為所需的實際夾緊力。即 式中： 實際所需夾緊力； 理論夾緊力； 安全系數(shù) 安全系數(shù)可按下式計算 基本安全系數(shù)=1.2，加工性質(zhì)=1.2，刀具鈍化程度=1.2，切削特點=1.0，夾緊力穩(wěn)定性=1.0，力矩作用下工件與支撐面接觸情況=1.0，所以，算的： =1.728。 規(guī)定：若安全系數(shù)K的計算結果小于2.5時，取=2.5。 因為： 其中，查詢設計手冊可以得知，未加工面的摩擦力比較大，而下箱體凸臺面與壓板的

37、摩擦系數(shù)和下箱體結合面與定位板的摩擦系數(shù)所在的接觸面都是未加工表面，因此，可以取==0.7。又已知切削力P=2440N，下箱體的重力G=234N，代入上式，可得： =1626 N； 所以，實際夾緊力=4065 N，所以分配到每個板的夾緊力為： 。 （2）定位方式的選擇 由于是粗銑減速器下底面，因此只需要保證其在z軸方向的自由度即可。所以，本工序中采用平面定位即可，定位面為結合面。如下圖示： 圖（8-3）定位方式圖 （3）夾緊機

38、構的選擇 圖（8-4） 夾緊機構運動簡圖 1—雙活塞氣缸（雙桿型），2—水平推桿，3—連桿，4—鉤形壓板 其中，a=60mm,b=128mm，c=43mm,S=34mm,α=110，β=50。 ?計算圖中機構的自由度 圖中機構（僅取左半部）共有1個原動機，2個活動件，2個低副（包括1個轉(zhuǎn)動副和1個滑動副），1個高副，因此，圖中共有自由度： 所以原動件數(shù)目與機構的自由度的數(shù)目相等，本機構有確定的運動。 ?計算氣缸的行程 因為夾具各個機構的尺寸都已經(jīng)計算出，所以，經(jīng)過幾何計算，可以算的氣缸的行程S=34mm（可在AUTO CAD軟

39、件中模擬運動計算得出）。 8.6 氣缸的選擇 （1）夾具氣缸的選擇 選擇合適的氣缸，要注意多方面的要求。在上面的計算中，我們已經(jīng)確定了第一個條件，即：氣缸的行程S，一定要大于34mm。下面計算夾具在工作夾緊過程中所要承受的力。 根據(jù)所選擇的鉸鏈夾緊機構，對其中的壓板進行受力分析。根據(jù)理論力學知識，對固定鉸鏈處求力矩，可知： 圖（8-5）壓桿受力分析圖 其中，Q為氣缸所要承受的力,、尺寸見下圖，所以，=68mm，=79mm。 圖

40、（8-6） 機構尺寸圖 已知：=1016 N 所以，最終算得，理論推力Q=1180 N。 根據(jù)上面算得活塞桿的推力，參考《液壓傳動與氣壓傳動(第三版)》進行氣缸的設計知： 其中，為理論推力的計算公式，為理論壓力的計算公式，按照自己所設計的夾具可以知道，當壓板壓緊工件時，氣缸為延伸狀態(tài)；當放松工件時，氣缸為收縮狀態(tài)。根據(jù)受力關系可知，氣缸提供足夠推力時壓緊，因此應當選用第一個公式進行設計。 已知，Q=1180 N；p為氣缸的工作壓力，因為氣缸用于夾具設計中，所以選取p

41、=1.0Mpa；η為負載率，用于夾具設計時，根據(jù)氣缸工作壓力η取η=0.8。 把以上數(shù)據(jù)代入上式，得D=43.34 mm，根據(jù)《液壓傳動與氣壓傳動(第三版)》表13-3知，可以選取的缸筒內(nèi)徑D=50mm。 根據(jù)上面選取的標準選取缸徑D=50mm，行程L為40mm的festo公司的單活塞雙作用氣缸，型號為ADN-50-40-A-P-N。（50代表缸徑，40代表氣缸活塞的行程，A-P-N代表活塞蓋為外螺紋），實物照片及外形尺寸圖如下： 圖（8-7） ADA氣缸圖 圖（8-8） ADA氣缸尺寸參數(shù) 根據(jù)夾具的設計，在安裝氣缸時選擇把兩個氣缸組合在一起，

42、可以減少安裝空間，且運動也會更加準確。下面為三維仿真建模的氣缸圖： 圖（8-9） 氣缸三維模擬圖 （2）限位銷氣缸的選取 下面選取控制限位銷伸出的氣缸，本工序中控制限位銷伸出的氣缸采用單作用彈簧復位針形氣缸，這種類型的氣缸符合流水線工作的特點，操作簡單，體積較小，節(jié)約空間。因此，根據(jù)作用選擇型號為CJPS15-15（S代表埋入型，第一個15代表缸徑，第二個15代表行程），實物照片及外形尺寸圖如下： 圖（8-10） 針形氣缸及其尺寸參數(shù) 8.7 設計氣壓控制回路 開始設計

43、氣壓控制回路時，首先要明確該氣壓控制回路所要能完成的作用。通過夾具設計原理圖，我們可以看到：當氣缸向外伸出時，限位銷伸出，夾具夾緊工件，然后銑床動作，銑床動作完成后，氣缸向內(nèi)收縮時，夾具釋放工件，這時整個流程基本就完成了。因此，基于此原理，自己設計了如下回路： 圖（8-11） 氣動控制回路 1—氣源，2—氣動三聯(lián)件，3—二位四通手動換向閥，4—單桿雙作用氣缸， 5、6—溢流閥，7—二位二通手動換向閥，8—單作用針形氣缸。 控制原理： 當工件到達本工位時，搬動二位二通手動換向閥（7）手柄，使單作用針

44、形氣缸（8）伸出，從而使與其相連的限位銷伸出，限制工件的移動。然后搬動二位四通手動換向閥（3）手柄，單桿雙作用氣缸（4）收縮，從而使夾緊機構將工件夾緊。當加工完后，搬動二位四通手動換向閥（3）手柄，單桿雙作用氣缸（4）伸出，從而使夾緊機構將工件松開，然后搬動二位二通手動換向閥（7）手柄，使單作用針形氣缸（8）收縮，從而使與其相連的限位銷收縮，解除對工件的限制，使工件順利進入下一個工位。 8.8 定位誤差的計算 在夾具設計時，平面定位的主要方式是支持定位，常用的定位元件為各種支撐釘、支撐板、自由支撐和可調(diào)支撐。 在本工序中，因為工件是以未加工過的減速器毛坯結合面

45、定位，因此只能采用三點定位方式，由于未加工過，所以定位元件只能選取球頭支撐釘，這一可以減少支撐釘與工件的接觸面積。以便能與粗糙不平的毛坯表面穩(wěn)定接觸。在計算其定位誤差時，由于是以毛坯表面定位，所以毛坯表面本身的狀況并不相同，所以基準位置會在一定的范圍內(nèi)變動，從而產(chǎn)生定位誤差，即 因為是粗銑機座下底面，且是機座自鑄造完成后的第一道工序，因此，在這一工序中得定位誤差比較大，其就是鑄件的毛坯誤差經(jīng)過去毛刺之后的平面度誤差，經(jīng)過查詢手冊可知，其=0.065mm，滿足要求。

46、 參考文獻： 【1】中國地質(zhì)大學王巍主編.《機械制圖》，高等教育出版社，2003.7. 【2】李軍主編.《互換性與測量技術基礎》，華中科技大學出版社，2007.2. 【3】西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編.《機械原理》（第六版），高等教育出版社，2001.5. 【4】唐增寶，何永然，劉安俊主編.《機械設計課程設計》（第二版），華中科技大學出版社，1999. 【5】孫已德，機床夾具圖冊，北京：機械工業(yè)出版社，1984. 【6】于永泗，齊

47、民主編，《機械工程材料》（第六版），大連理工大學出版社，2006.1 【7】李旦等，機床專用夾具圖冊，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005. 【8】孫麗媛，機械制造工藝及專用夾具設計指導，北京：冶金工業(yè)出版社，2002。 【9】機械設計手冊編委會，機械設計手冊卷4，北京：機械工業(yè)出版社，1998 【10】機械工程基礎與通用標準實用叢書編委會，形狀和位置公差，北京：中國計劃出版社，2004。 【11】趙如福主編，金屬機械加工工藝人員手冊（第四版），上?？茖W技術出版社，2006.10. 實習總結

48、 初次去實習，既可以了解到自己所學專業(yè)的相關知識，又可以使我們更好的體驗到真實的工作環(huán)境，因此大家都是異常的興奮。同時，也為自己去了會做些什么感到疑惑，因為畢竟是第一次嘛。 人們往往說，實踐是檢驗真理的唯一途徑。經(jīng)過了二汽的實習，可謂收獲頗豐，一方面把自己所學的專業(yè)知識，聯(lián)系到了工廠實踐加工過程中去，讓我們對所學知識有了更深入的了解，不再像以往趙括般的“紙上談兵”；另一方面，我們親眼看到了各種類型的機器設備及其工作方式，可謂是開闊了視野，并且學習到了課堂上所不能學習到的新知識；最后，還了解到了一些工廠的生產(chǎn)模式和職員的工作情況，可以說對未來自己步入職業(yè)生涯有了更好的把握。 到了之

49、后所強調(diào)的第一件事，就是安全問題，當晚就有二汽的講解員給我們做了公司的介紹和參觀過程中所必須注意的問題，重中之重便是安全問題，沒有了安全，做的再好也沒有用。通過一些例子，讓我們真真切切的體會到了安全大于一切。緊接著，第二天便開始了實地參觀。在參觀過程中，我們緊隨講解員，認真的聽著他們給我們的詳細的介紹，讓我們對所參觀的車間的用途有了比較深的了解，同時，也熟悉了大部分設備的加工方法。當然，最主要的還是詳細的記錄下了每一道工序的加工工藝，其中主要包括了工件定位、夾緊等機構，以及總得加工流程，可以說這些都不是課本上所不能體驗到的。同時，非常感謝帶隊的老師，因為在我們遇到比較困惑的問題時，老師們總能給

50、予我們詳細的解答，讓我們對這些問題豁然開朗。在這一過程中，也讓我們體驗到了團隊合作的重要性，因為，有些難以理解的問題當大家一起討論時，思路都了，問題也就自然而然的解決了。 短短十天的實習雖然就這樣完成了，但是我們的收獲卻并不是這幾句話就能形容的，總的來說，通過這次的參觀實習，自己對所學知識有了進一步的掌握，并且開拓了自己的視野，大體還是比較理想的。接下來便是這幾天的課程實習。起初，雖然老師對這次的課程設計進行了詳細的講解，但是自己還是比較迷惑自己究竟要完成哪方面的內(nèi)容。但是，通過分組討論，查看范例，使得自己對這次的夾具設計有了大致的了解。 然后，大家經(jīng)過詳細的討論，分配好了任務，便開始一起

51、完成前七步的內(nèi)容。最后，進行了初步整理，接下來便是分配各人要完成的加工內(nèi)容，進行各自的設計。首先，自己對要加工的內(nèi)容進行了分析，查閱手冊，初步確定了加工方法和夾具機構。然后，根據(jù)要求進行了一步步的分析、計算，當計算設計合理時，便開始初步繪制了三維圖，加以分析，并向老師敘述了自己的思路。在得到老師的肯定后，自己便開始查閱自己所學過的知識進行完整的分析設計。 通過這次課程設計，可以說自己重新拾取了以前忘記的知識，如機械制造工藝學、機械原理、機械設計、氣壓傳動、互換性、機械制圖等等。也讓自己對工藝、夾具設計有了比較深的印象，對自己專業(yè)將來的就業(yè)工作也有了更深的思考，可以說這次的課程設計對于我們學生

52、來說是非常有利和有必要的。同時，非常感謝老師在這次實習過程中為我們同學所付出的努力，自己也會更加努力的學習，了解各方面的知識，彌補自己的不足，為日后的學習和工作打下更加堅實的基礎。 附圖 圖 （1） 圖 （2） 圖 （3） 圖 （4） 圖 （5）

53、 圖（6） 圖（7） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 兩級圓柱齒輪減速器 零件名稱 機座 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 6 粗銑機座底面 HT 200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄 件 428196170 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù)

54、 立式銑床 5030A 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 銑底面夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 間歇 0.04 0.06 基本 1.18 工步號 工 步 內(nèi) 容 刀具 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min mm/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑機座下底面 硬質(zhì)合金套式面 銑刀YG8 70 74 0.4 4.5 4 0.49 0.2 中國地質(zhì)大學（武漢） 機械與電子信息學院 班級序號 設 計 者 學 號 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日 期 會簽 日期 072085-04 張 廣 鳴 20081000875