機床主軸箱加工工藝及夾具設計,機床,主軸,加工,工藝,夾具,設計 摘要： 本設計要求“以質(zhì)量求發(fā)展，以效益求生存”，在保證零件加工質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，是國內(nèi)外現(xiàn)代機械加工工藝的主要發(fā)展方面方向之一。通過對機床主軸箱體零件圖的分析及結構形式的了解，從而對主軸箱體進行工藝分析、工藝說明及加工過程的技術要求和精度分析。然后再對主軸箱體的底孔、軸承孔的加工進行夾具設計與精度和誤差分析，該工藝與夾具設計結果能應用于生產(chǎn)要求。 關鍵詞： 主軸箱 加工工藝 定位 夾具設計 Abstract This Paper requires that" with quality beg development, with benefits seek to live on to store ", under the prerequisite of guaranteeing the quality of element processing , have raised productivity and reduced production cost, is one of mainly direction of domestic and international modern machining technology developing. Through knowing and analysis the configuration of the casing part drawing for WH212 gear reducer, so as to analysis the process, make process explanation and analysis the technical requirement and the precision of gear reducer. Then, carry out the design of clamping apparatus and analysis the precision and error for the processing of bearing hole and the base hole of the casing of gear reducer, this technology and the design result of clamping apparatus can apply in production requirement. Key phrase: principal axis , processing technology , Fixed position ，Tongs design 前言 加工工藝及夾具畢業(yè)設計是對所學專業(yè)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(lián)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(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。 1.1課題背景及發(fā)展趨勢 材料、結構、工藝是產(chǎn)品設計的物質(zhì)技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質(zhì)基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術潛在的“功能”。 技術是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料，加工工藝，結構，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。 工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對 機床夾具提出更高的要求。 1.2 夾具的基本結構及夾具設計的內(nèi)容 夾具在其發(fā)展的200多年歷史中，大致經(jīng)歷了三個階段：第一階段，夾具在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置，發(fā)揮著夾固工件的最基本功用。隨著軍工生產(chǎn)及內(nèi)燃機，汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，夾具逐漸在規(guī)模生產(chǎn)中發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質(zhì)量的優(yōu)越性，各類定位、夾緊裝置的結構也日趨完善，夾具逐步發(fā)展成為機床—工件—工藝裝備工藝系統(tǒng)中相當重要的組成部分。這是夾具發(fā)展的第二階段。這一階段，夾具發(fā)展的主要特點是高效率。在現(xiàn)代化生產(chǎn)的今天，各類高效率，自動化夾具在高效，高精度及適應性方面，已有了相當大的提高。隨著電子技術，數(shù)控技術的發(fā)展，現(xiàn)代夾具的自動化和高適應性，已經(jīng)使夾具與機床逐漸融為一體，使得中，小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率逐步趨近于專業(yè)化的大批量生產(chǎn)的水平。這是夾具發(fā)展的第三個階段，這一階段，夾具的主要特點是高精度，高適應性。可以預見，夾具在不一個階段的主要發(fā)展趨勢將是逐步提高智能化水平。 按在夾具中的作用,地位結構特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類: (1)定位元件及定位裝置； (2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構)； (3)夾具體； (4)對刀,引導元件及裝置(包括刀具導向元件,對刀裝置及靠模裝置等)； (5)動力裝置； (6)分度,對定裝置； (7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)； 每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。 專用夾具的設計主要是對以下幾項內(nèi)容進行設計：（1）定位裝置的設計；（2）夾緊裝置的設計；（3）對刀-引導裝置的設計；（4）夾具體的設計；（5）其他元件及裝置的設計。 小結 一項優(yōu)秀的夾具結構設計，往往可以使得生產(chǎn)效率大幅度提高，并使產(chǎn)品的加工質(zhì)量得到極大地穩(wěn)定。尤其是那些外形輪廓結構較復雜的，不規(guī)則的拔叉類，桿類工件，幾乎各道工序都離不開專門設計的高效率夾具。目前，中等生產(chǎn)規(guī)模的機械加工生產(chǎn)企業(yè)，其夾具的設計，制造工作量，占新產(chǎn)品工藝準備工作量的50%—80%。生產(chǎn)設計階段，對夾具的選擇和設計工作的重視程度，絲毫也不壓于對機床設備及各類工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設計，制造和生產(chǎn)過程中對夾具的正確使用，維護和調(diào)整，對產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。 27 目錄 1 前言 1 1.1課題背景及發(fā)展趨勢 1 1.2 夾具的基本結構及設計內(nèi)容 1 2 箱體加工工藝規(guī)程設計 3 2.1零件的分析 3 2.1.1零件的作用 3 2.1.2零件的工藝分析 3 2.2箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 4 2.2.1確定毛坯的制造形式 4 2.2.2基面的選擇 4 2.2.3確定工藝路線 4 2.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5 2.2.5確定切削用量 6 2.3小結 22 3 專用夾具設計 23 3.1鉆三孔夾具設計 33 3.1.1定位基準的選擇 33 3.1.2定位元件的設計 34 3.1.3定位誤差分析 35 3.1.4鉆削力與夾緊力的計算 35 3.1.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 36 3.1.6夾緊裝置的設計 38 3.13.7夾具設計及操作的簡要說明 38 3.2小結 39 4 結束語 40 參考文獻 41 2 主軸箱體加工工藝規(guī)程設計 2.1零件的分析 2.1.1零件的作用 題目給出的零件是主軸箱體，它的主要的作用是用來支承、固定的。它的主要任務是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱中的主軸是車床的關鍵零件。主軸在軸承上運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機床的使用價值也將大打折扣。 2.1.2零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。主軸箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求。現(xiàn)分析如下： （1）主要加工面： 1）銑上下平面保證尺寸100mm，平行度誤差為0.03 2）銑側面保證尺寸62與20與下平面的平行度誤差為0.02 3）鏜上、下面平面各孔至所要求尺寸，并保證各位誤差要求 4）鉆側面4—M6螺紋孔 5）鉆孔攻絲底平面各孔 （2）主要基準面： 1）以下平面為基準的加工表面 這一組加工表面包括：傳動箱上表面各孔、傳動箱上表面 2）以下平面為基準的加工表面 這一組加工表面包括：主要是下平面各孔及螺紋孔 2.2主軸箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，根據(jù)其結構形狀、尺寸大小和材料性能毛坯的鑄造方法選用----低壓鑄造毛坯公差等級---IT8級 球墨鑄鐵：在鐵水（球墨生鐵）澆注前加一定量的球化劑（硅，鎂）使鑄鐵中石墨球化，由于碳以球狀存在于鑄件基體中，改善其對基體的割裂作用，球墨鑄鐵的抗拉強度，屈服強度，塑性，沖擊韌性大大提高，并且有耐磨，減震。工藝性能好，成本低等優(yōu)點因為零件要求無砂眼，所以在毛坯鑄造時要注意氣孔的產(chǎn)生氣孔原因： 1．空氣夾雜在熔湯中 2．氣體的來源：熔解時、在料管中、在模具中、離型劑 改善方法： 1．適當?shù)穆? 2．檢查流道轉(zhuǎn)彎是否圓滑，截面積是否漸減 3．檢查逃氣道面積是否夠大，是否有被阻塞，位置是否位於最后充填的地方 4．檢查離型劑是否噴太多，模溫是否太低 5．使用真空． 2.2.1確定毛坯的制造形式 零件的材料HT200。由于年產(chǎn)量為4000件，達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸較大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。 2.2.2基面的選擇 （1）粗基準的選擇 對于本零件而言，按照互為基準的選擇原則，選擇本零件的下表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準，以限制z、z、y、y、五個自由度。再以一面定位消除x、向自由度，達到定位,目的。 （2）精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結束的上、下平面作為精基準。 2.2.3確定工藝路線 定位基面的選擇是擬定零件的機械加工路線，確定加工方案中首先要做的重要工作。基面選擇得正確、合理與否，將直接影響工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。 在選擇定位基面時，需要同時考慮以下三個問題： (1) 以哪一個表面作為加工時的精基面或統(tǒng)一基準，才能保證加工精度，使整個機械加工工藝過程順利地進行? (2) 為加工上述精基面或統(tǒng)一基準，應采用哪一個表面作為粗基面? (3) 是否有個別工序為了特殊的加工要求，需要采用統(tǒng)一基準以外的精基面? 精基面的選擇：根據(jù)精基面的選擇原則，選擇精基面時，首先應考慮基準重合的問題，即在可能的情況下，應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準。 表2.1工藝路線方案一 工序1 粗精銑上平面 工序2 粗精銑下平面 工序3 粗精銑左右端側面及保證尺寸665的面 工序4 鏜左側平面各孔 工序5 鏜右側下平面孔 工序6 鉗工，攻絲各螺紋孔 工序7 鉆前端平面三孔 工序8 鉆上平面6-M10螺紋底孔 表2.2工藝路線方案二 工序1 粗精銑上平面 工序2 粗精銑下平面 工序3 粗精銑左右端側面及保證尺寸665的面 工序4 鉆前端平面三孔 工序5 鉆上平面6-M10螺紋底孔 工序6 鉗工，攻絲各螺紋孔 工序7 鏜左側平面各孔 工序8 鏜右側下平面孔 工藝路線的比較與分析： 第二條工藝路線不同于第一條是將鏜工序放到后面。加工完上下平面各螺紋孔M10其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動提高了生產(chǎn)效率。而且對于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助。 采用互為基準的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準再加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線， 加工不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個問題。所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并不可行。如果選取第二條工藝方案，先鏜上、下平面各孔，然后以這些已加工的孔為精基準，加工其它各孔便能保證6-M10孔的形位公差要求 從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)第二個方案比較合理。所以我決定以第二個方案進行生產(chǎn)。具體的工藝過程見工藝卡片所示。 2.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 主軸箱體的材料是HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下： 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本設計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整法加工，因此計算最大與最小余量時應按調(diào)整法加工方式予以確定。 1）加工箱體的上下平面，根據(jù)參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求，精加工1mm， 2）加工兩端面時，用銑削的方法加工兩側面。由于側面的加工表面有粗糙度的要求，而銑削的精度可以滿足，故采取分二次的銑削的方式，粗銑削的深度是2mm，精銑削的深度是1mm 3）鏜上、下平面各傳動軸孔時，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2.5mm?？梢淮未旨庸?mm，一次精加工0.5就可達到要求。 6）加工6－M10底孔，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1就可達到要求。 2.2.5確定切削用量 工序粗、精銑傳動箱體下平面 （1）粗銑下平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床：X52K立式銑床。 查參考文獻[7]表30—34 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取。 機床主軸轉(zhuǎn)速： 式（2.1） 式中 V—銑削速度； d—刀具直徑。 由式2.1機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-81, （2）精銑下平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K立式銑床。 參考文獻[7]表30—31 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]表30—31，取 銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有： 按照參考文獻[7]表3.1-31 實際銑削速度： 進給量，由式（1.3）有： 工作臺每分進給量： 粗銑的切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 精銑的切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 銑下平面的總工時為：t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min 工序2：加工上平面，各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參照工序1執(zhí)行。 工序3：粗精兩端側面： （1）粗銑側面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床：X52K立式銑床。 查參考文獻[7]表30—34 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取。 由式2.1得機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 式（2.2） 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 （2）精銑兩端 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K立式銑床。 由參考文獻[7]表30—31 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]表30—31，取 銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有： 按照參考文獻[3]表3.1-31 實際銑削速度： 進給量，由式（2.3）有： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 根據(jù)參考文獻[9：=249/(37.5×3)=2.21min。 根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 精銑寬度為20mm的下平臺 根據(jù)參考文獻[9]切削工時：=249/(37.5×3)=2.21min 根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 粗精銑寬度為30mm的下平臺的總工時： t=+++=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min 工序４：粗鏜Φ62H12的孔 機床：臥式鏜床 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： 切削深度：，毛坯孔徑。 進給量：根據(jù)參考文獻表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=2.0mm。因此確定進給量。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9取 機床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻[3]表3.1-41取 實際切削速度： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間： 查參考文獻[1]，表2.5-37工步輔助時間為：2.61min 精鏜下端孔Φ62H12 機床：臥式鏜床 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9，取 機床主軸轉(zhuǎn)速： ，取 實際切削速度，： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間： 所以該工序總機動工時 查參考文獻[1]，表2.5-37工步輔助時間為：1.86min 工序5：粗鏜Φ120H12的孔 機床：臥式鏜床 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： 切削深度：，毛坯孔徑。 進給量：根據(jù)參考文獻表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=2.0mm。因此確定進給量。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9取 機床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻[3]表3.1-41取 實際切削速度： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間： 查參考文獻[1]，表2.5-37工步輔助時間為：2.61min 精鏜下端孔到Φ120H12 機床：臥式鏜床 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9，取 機床主軸轉(zhuǎn)速： ，取 實際切削速度，： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間： 所以該工序總機動工時 查參考文獻[1]，表2.5-37工步輔助時間為：1.56min 工序6：鉆下平在6-M10 工件材料為HT200鐵，孔的直徑為10mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至Φ7.7，選用Φ7.7的麻花鉆頭。攻M10螺紋，選用M6細柄機用絲錐攻螺紋。 進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4-39，取 切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-41，取 由式（2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速： ，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 攻M10×1.5的螺紋 機床：Z535立式鉆床 刀具：細柄機用絲錐（） 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-105，取 由式（2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速： ，取 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 攻M10螺紋 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 總工時為：t=2++=3.75min 2.3小結 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設計，可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)。 3 專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工主軸箱體零件時，需要設計專用夾具。 夾具裝配圖 根據(jù)任務要求中的設計內(nèi)容，需要設計加工主軸箱體鉆前端面三個孔夾具一套。鉆三孔夾具采用立式鉆床，先用麻花鉆鉆孔。 一、對專用夾具的基本要求 1.保證工件的加工精度 專用夾具應有合理的定位方案，標注合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 2.提高生產(chǎn)效率 應根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設計不同復雜程度的高效夾具，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 3.工藝性好 專用夾具的結構應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修。 專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應設置調(diào)整或修配結構，如設置適當?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。 4.使用性好 專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑結構。 5.經(jīng)濟性好 除考慮專用夾具本身結構簡單、標準化程度高、成本低廉外。還應根據(jù)生產(chǎn)綱領對夾具方案進行必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。 二、專用夾具設計步驟 1.明確設計任務與收集設計資料 夾具設計的第一步是在已知生產(chǎn)綱領的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設計任務書，對工件進行工藝分析。其內(nèi)容主要是了解工件的結構特點、材料；確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準和夾緊表面及所用的機床、刀具、量具等。 其次是根據(jù)設計任務收集有關資料，如機床的技術參數(shù)，夾具零部件的國家標準、部頒標準和廠訂標準，各類夾具圖冊、夾具設計手冊等，還可收集一些同類夾具的設計圖樣，并了解該廠的工裝制造水平，以供參考。 2.擬訂夾具結構方案與繪制夾具草圖 1） 確定工件的定位方案，設計定位裝置。 2） 確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置。 3） 確定對刀或?qū)蚍桨?，設計對刀或?qū)蜓b置。 4） 確定夾具與機床的連接方式，設計連接元件及安裝基面。 5） 確定和設計其它裝置及元件的結構形式。如分度裝置、預定位裝置　　 及吊裝元件等。 6） 確定夾具體的結構形式及夾具在機床上的安裝方式。 7） 繪制夾具草圖，并標注尺寸、公差及技術要求。 1. 進行必要的分析計算 工件的加工精度較高時，應進行工件加工精度分析。有動力裝置的夾具，需計算夾緊力。當有幾種夾具方案時，可進行經(jīng)濟分析，選用經(jīng)濟效益較高的方案。 3.審查方案與改進設計 夾具草圖畫出后，應征求有關人員的意見，并送有關部門審查，然后根據(jù)根據(jù)他們的意見對夾具方案作進一步修改。 4.繪制夾具裝配總圖 夾具的總裝配圖應按國家制圖標準繪制。繪圖比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對操作者的方向繪制。總圖應把夾具的工作原理、個種裝置的結構及其相互關系表達清楚。 夾具總圖繪制次序如下： 1） 用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖的合適位置上。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具上的線條。 2） 依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對刀或?qū)蜓b置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。 3） 標注必要的尺寸、公差和技術要求。 4） 編制夾具明細表及標題欄。 完整的夾具裝配總圖的參閱“夾具圖冊”中的圖。 5.繪制夾具零件圖 夾具中的非標準零件均要畫零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術要求。 3.3鉆前端三孔夾具設計 3.3.1定位基準的選擇 在加工前端平面三孔工序時，主軸箱體上、下兩平面及工藝孔已經(jīng)加工到要求 尺寸。因此選用上平面及與其垂直的任意孔上表面加作為定位基準。一共限制了工件的6個自由度，符合六點定位法則。工件以一面與墊塊，夾具上的定位元件是：定位板。其中一面為主軸箱的下表面，側面為已加工完的端面。 3.3.2定位元件的設計 本工序選用的定位基準為一面兩銷定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對短圓柱銷和固定擋銷進行設計 根據(jù)參考文獻[11]，可查得短圓柱銷的結構和尺寸如圖。 3.3.3定位誤差分析 機械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項因素于機床夾具有關。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為： 銷與孔的配合0.05mm，鉆模與銷的誤差0.02mm，鉆套與襯套0.029mm 由公式e=(H/2+h+b)×△max/H △max=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.06×30/32=0.05625 可見這種定位方案是可行的。 3.3.4鉆削力與夾緊力的計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、攻螺紋加工，而鉆削力遠遠大于攻螺紋切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻[9]得： 鉆削力 鉆削力矩 式中： 本套夾具采用活動墊板夾緊，活動墊板主要靠上下旋動墊板上的螺母來實現(xiàn)夾緊。根據(jù)參考文獻[11]可知該機構屬于單個螺旋夾緊。 由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表1-2-20到表1-2-23可查得 3.3.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 加工需鉆切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：M8螺紋孔分鉆、攻螺紋兩個工步完成加工。鉆、攻，加工刀具分別為：鉆孔——Φ7標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；攻螺紋——Φ8的絲錐。 根據(jù)參考文獻[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結構如圖3.14所示。 圖3.14 快換鉆套 鉆M8孔鉆套結構參數(shù)如表3.9所示。 表3.9 d H D 公稱尺寸 允差 7 20 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 7 7 16 50° 根據(jù)參考文獻[11]表2-1-58可得襯套選用固定襯套其結構如圖3.15所示。 圖3.15 固定襯套 其結構參數(shù)如表3.10所示。 表3.10 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 12 +0.034 +0.016 20 18 +0.023 +0.012 0.5 2 根據(jù)參考文獻[11]夾具U型槽的結構如圖3.16所示。 圖3.16 U型槽 主要結構尺寸參數(shù)如表3.11所示。 表3.11 螺栓直徑 12 14 30 20 3.3.6夾緊裝置的設計 夾緊裝置采用活動的墊板來夾緊工件，采用的活動墊板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后向下退后一定距離把工件取出。主要用的螺旋夾緊原理。 3.3.7夾具設計及操作的簡要說明 本套夾具用于加工三個孔。定位采用常見定位方案主軸箱體上平面（一面）及其側面來實現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用活動墊板夾緊。工件加工完成后，移動壓板向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時，先將工件放到帶大端面的長圓柱銷和固定定位銷處，然后將移動墊板上移，壓緊工件，將螺栓擰緊就可以進行加工了。加工完成以后將移動壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。如夾具裝配圖上圖所示。 3.4小結 對專用夾具的設計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設計可以反應夾具設計時應注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結構的剛度和強度、結構工藝性等問題。 設計體會 設計是對我們所學課程知識的總結。通過課程設計可以體現(xiàn)出我們在校期間的學習程度。從而對我們所學專業(yè)知識做出有力判斷。 從我們拿到零件圖紙的第一天開始，我們的老師就詳細給我們講了設計的步驟，還安排了輔導時間。為我們圓滿的完成任務奠定了良好的基礎。我們以前所接觸的只是課本上的知識，對機械加工工藝只有側面的了解。但是同過這次設計，我們才全方位的懂得了什么是機械設計，從而更加了解了我們的專業(yè)。 剛開始設計的時候，總覺的難度很大，不知道從什么地方下手，對一些設計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設計。老師給我們詳細講解了機械設計應注意的條件，讓我們先從分析零件圖開始，然后在得出零件技術要求，在根據(jù)零件的技術要求畫出毛坯和零件合圖。 在設計期間，我們第一次接觸了機械加工工藝的設計，對我有了很大提高。遇到不懂的問題時，指導老師們都能細心的幫助我。同學之間雖然每個人的設計課題不一樣，但我們之間還是會經(jīng)常討論，互相幫助，不緊學會了知識，而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設計中，要感謝我們的指導老師，他們在設計期間為我們的解決了很多難題。相信我們通過這次設計，一定會在以后的工作崗位中更好的發(fā)揮。 結束語 通過近兩個月的畢業(yè)設計，使我們充分的掌握了一般的設計方法和步驟，不僅是對所學知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運用理論知識解決實際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設計的整個過程。 在整個設計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學、嚴謹?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關的資料和相關產(chǎn)品信息。這一次設計是大學四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設計，也是最難的一次。在設計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有xxx老師的指導和幫助，才能夠在設計中少走了一些彎路，順利的完成了設計。 本設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下： （1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。 （2）與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。 （3）系統(tǒng)的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。 （4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。 四川職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 參考文獻 [1] 劉德榮，組合夾具結構簡圖的初步探討，組合夾具，1982. 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