987-齒輪箱工藝及鉆2-φ20孔、工裝及專機設(shè)計,齒輪箱,工藝,20,工裝,專機,設(shè)計 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書機械工程 系 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)設(shè) 計 題 目 齒輪箱工藝及鉆 2-φ20 孔、工裝 及專機設(shè)計 發(fā)任務(wù)書日期 2007年 1 月 15 日1.畢業(yè)設(shè)計的原始數(shù)據(jù)：零件圖；生產(chǎn)綱領(lǐng)：2 萬/年； 單班制。2.畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容和要求(包括技術(shù)要求、圖表要求以及工作要求等)：工藝過程設(shè)計及關(guān)鍵工序的工序設(shè)計；機床夾具設(shè)計；組合機床總體設(shè)計；組合機床多軸箱設(shè)計；編寫畢業(yè)設(shè)計論文。3.畢業(yè)設(shè)計應(yīng)完成的技術(shù)文件：開題報告；參考外文及譯文零件－毛坯合圖；工藝過程卡及工序卡；夾具總圖； 零件工序圖；零件加工示意圖；機床尺寸聯(lián)系圖； 多軸箱主視圖和展開圖； 說明書 （含中英文摘要） ；4.主要參考文獻：機械加工工藝手冊及典型零件工藝圖冊；機床夾具設(shè)計手冊及圖冊；組合機床設(shè)計手冊 ； 5.畢業(yè)設(shè)計(論文)進度計劃(以周為單位)：起 止 日 期 工 作 內(nèi) 容 備 注第 1周第 2周第 3周 第 4周 第 5周 第 6周 第 7周 第 8周 第 9周 第 10周 第 11 周 第 12 周 第 13 周 第 14 周 第 15 周 　 第 16 周 第 17 周 　 明確設(shè)計任務(wù)，查閱參考資料; 查閱資料,工廠調(diào)研；完成譯文；撰寫開題報告；零件分析，毛坯制造方法選擇與毛坯設(shè)計；選定工藝方案，進行工藝過程設(shè)計；工序設(shè)計；夾具方案設(shè)計，繪裝配草圖；完成夾具裝配總圖；完善夾具圖紙，中期檢查；繪制零件加工工序圖和加工示意圖；繪制機床尺寸聯(lián)系圖；填生產(chǎn)率計算卡；多軸箱傳動、潤滑方案設(shè)計；繪制多軸箱主視圖；繪制多軸箱展開圖及聯(lián)系表檢查完善圖紙，撰寫論文；查完善圖紙，撰寫論文；整理論文，準備畢業(yè)答辯。教研室審查意見：室主任 2007 年 1 月 18 日系部審查意見：系主任 年 月 日 定位支座零件數(shù)控加工多工位夾具設(shè)計1畢業(yè)設(shè)計(畢業(yè)論文)開題報告題 目 齒輪箱工藝及鉆 2-φ20 孔、工裝 及專機設(shè)計學(xué) 院 機械工程學(xué)院專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學(xué) 生 指 導(dǎo) 教 師 定位支座零件數(shù)控加工多工位夾具設(shè)計2齒輪箱工藝及鉆 2-φ20 孔、工裝及專機設(shè)計開題報告1 夾具簡述夾具是機械制造廠里使用的一種工藝設(shè)備，分為機床夾具、焊接夾具、裝配夾具及檢驗夾具等。各種金屬切削機床上用于裝夾工件的工藝裝備，稱機床夾具，如車床上使用的三爪自定心卡盤、銑床上使用的平口虎鉗等。1. 1 機床夾具在機械加工中的作用對于工件進行機械加工的時候，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件 夾好。工件的裝夾方法有兩種：一種是工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上；另一種是工件裝夾在夾具上。采用第一種方法裝夾工件時，一般要先按照圖樣的要求在工件表面上畫線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時用劃針或者百分表找正后再夾緊。這種方法無須專用的設(shè)備，但效率低，一般用于單件和小批量生產(chǎn)。批量大 時，大都用夾具裝夾工件。用夾具裝夾工件有下列的優(yōu)點：1/能穩(wěn)定的保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件 時，工件相 對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。2/能提高勞動生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件方便，快速，工件不 許要劃線找正，可 定位支座零件數(shù)控加工多工位夾具設(shè)計3顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可以加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可以采用高效夾緊機構(gòu)，進一步提高勞動生產(chǎn)率。3/能擴大機床的使用范圍。1.2 夾具是機械加工不可缺少的部件在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度， 對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達 0.01mm/500mm。德國 demmeler(戴美樂)公司制造的 4m 長、2m 寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在 5μm 以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達±5μm；瑞士EROWA 柔性 夾具的重復(fù)定位精度高達 2~5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然， 為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。 為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿 夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用 1~2 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典 3R 夾具僅用 1分鐘，即可完成線切割機床 夾具的安裝與校正。采用美國 Jergens(杰金斯)公司的 定位支座零件數(shù)控加工多工位夾具設(shè)計4球鎖裝夾系統(tǒng)，1 分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾 具，已成 為夾具技術(shù)開發(fā) 的基點。省工、省 時，節(jié)材、節(jié)能，體 現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模 塊化 設(shè)計為夾具的計算機輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用 CAD 技術(shù)，可建立元件 庫 、典型 夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設(shè)計， 為用戶三維實體組裝 夾具。模 擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進 和完善夾具系統(tǒng)。 組合夾 具分會與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾 具設(shè)計與服務(wù)的通用化、遠程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、 組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性功能強， 應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體 現(xiàn)出 經(jīng)濟性好。德國 demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、 規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得 夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應(yīng)用的價值。專家們建議組合夾具行業(yè)加強產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主 動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合 資與合作，引進技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。 定位支座零件數(shù)控加工多工位夾具設(shè)計52．我國夾具的發(fā)展趨勢我國夾具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個多世紀，近幾年來，我國 夾具技術(shù)有了很 大發(fā)展，夾具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命夾具又上了新臺階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件具為代表，我國主要汽車夾具企業(yè)，已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件夾具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進模、覆蓋面大增，已從電機、 電鐵芯片夾具，擴大到接插件、電子零件、汽 車零件、空調(diào)器散熱片等家電零件夾具上。塑料模已能生產(chǎn) 34"、48"大展幕彩電塑殼夾具，大容量洗衣機全套塑料夾具及汽車保險杠和整體儀表板等塑料夾具。塑料模熱流道技術(shù)更臻成熟，氣體鋪助注射技術(shù)已開始采用。壓鑄模方面已能生產(chǎn)自動扶梯整體梯級壓鑄 模及汽車后轎齒輪箱壓鑄模等。 夾具質(zhì)量、夾具壽命明顯提高；夾具交貨 期較前縮短。 夾具CAD/CAM/CAE 技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開 發(fā) 出了自主版權(quán)的夾具CAD/CAE 軟件。電加工、數(shù)控加工在夾具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。夾具加工機床品種增多， 水平明顯提高?？焖俳?jīng)濟制模技術(shù)得到了進一步發(fā)展，尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù)快速原型制 造技術(shù)(RPM)進展很快，國內(nèi)有多家已自行開發(fā)出達到國際水平的相關(guān)設(shè)備。夾具標準件應(yīng)用更加廣泛，品種有所擴展。 夾具材料方面，由于對夾具壽命的重視， 優(yōu)質(zhì)夾具鋼的 應(yīng)用有較大進展。正由于 夾具行業(yè)的技術(shù)進步，夾具水平得以提高 ，夾具國產(chǎn)化取得了可喜的成就。歷年來進口夾具不斷增長的勢頭有所控制，夾具出口穩(wěn)步增長。3．主要參考資料孫恒，陳作模主編。機械原理（第六版）。北京：高等教育出版社，2001王先逵。機械制造工藝學(xué)。上海：上?？萍汲霭嫔? 定位支座零件數(shù)控加工多工位夾具設(shè)計6濮良貴，紀明剛主編。機械設(shè)計（第七版）。北京：高等教育出版社，2001詹啟賢。自動機械設(shè)計。北京：輕工業(yè)出版社， 1987東北重型機械學(xué)院等編。機床夾具手冊。上海：上?？萍汲霭嫔缰袊萍夹畔⒕W(wǎng) www.china-machine.com 《數(shù)控加工工藝處理》先進制造技術(shù)信息網(wǎng) www.amtech.org.cn 《機床 夾具設(shè)計手冊》 1畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書級 類 專業(yè)課 題：齒輪箱工藝及鉆 2-φ20 孔、工裝及專機設(shè)計姓 名： 指導(dǎo)老師： 2007 年 05 月 05 日 2摘 要本論文主要研究的是不規(guī)則零件在現(xiàn)代制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，那么保證此類零件的加工精度就顯得尤為重要。本課題通過分析齒輪箱零件的結(jié)構(gòu)特點和加工要求，用組合機床加工來達到多孔的加工目的,提高零件在大批量生產(chǎn)制造過程中的效率,同時制定了一套較為合理加工工藝規(guī)程，從而為保證該零件的加工精度將提供一種經(jīng)濟實用的夾具設(shè)備，具有一定的實用價值，在論文中會以研究零件的工藝規(guī)程開始著手設(shè)計最為適合的夾具，在不同的夾緊方案下進行比較，并且以平面加工為定位方法，通過夾緊力的計算和定位誤差達到比較，選則最為恰當(dāng)、最為合理的夾具設(shè)計方案，從而保證了被加工零件的精度以及工件在加工過程中定位的可靠和準確，夾具提供足夠大的夾緊力以防止工件位移，工件在夾緊力的作用下形變小。從而使得夾具在裝夾工件進行加工的過程中正真發(fā)揮其作用,提高勞動的生產(chǎn)效率、具備一定的實用價值。關(guān)鍵字：夾具裝夾，組合機床，加工精度，二工位加工 3齒輪箱工藝及鉆 2-φ20 孔、工裝及專機設(shè)計引言在機床上加工工件時，為了保證工件在該工序所加工的表面能達到圖紙上規(guī)定的尺寸及位置精度等技術(shù)要求，必須使得工件相對于刀具和機床占有正確的加工位置（即工件的定位） ，并把工件壓緊夾牢，以便在加工過程中，工件受到切削力、離心力的作用及沖擊、振動等影響時，能保持這個確定了的位置穩(wěn)定不變（即工件的夾緊） 。在機床上對工件進行定位和夾緊，稱做裝夾。一切能使工件在機床上實現(xiàn)定位和夾緊的工藝裝置，一般稱為機床夾具，簡稱夾具。機床夾具按專門化程度分通用夾具、專用夾具、可調(diào)整夾具、專門化拼裝夾具和自用化生產(chǎn)用夾具。通用夾具是指已經(jīng)標準化，且具有較大適用范圍的夾具。它由專業(yè)廠生產(chǎn)供應(yīng)，有的已作為機床附件與通用機床配套，這類夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。專用夾具是根據(jù)零件工藝機械加工過程中的某一道工序而專門設(shè)計的夾具。由于不考慮通用性，故結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。這類夾具可保證高的加工精度和生產(chǎn)率。但這類夾具的針對性很強，當(dāng)交換產(chǎn)品或工藝時，一般都因無法使用而“報廢” ?？烧{(diào)整夾具，在當(dāng)前多種小批量生產(chǎn)條件下，設(shè)計制造專用夾具的準備周期太長，且很不經(jīng)濟，但是，采用通用夾具又不能滿足使用要求。采用可調(diào)整夾具則是改 4進工藝裝備設(shè)計的一個發(fā)展方向。可調(diào)整夾具的特點是：加工完一種工件后，可調(diào)整或者更換個別零件，即可加工形狀相似、尺寸和加工工藝相近的多種工件。這類夾具又可分為通用可調(diào)和專用可調(diào)甲具兩類。通用可調(diào)夾具加工對象不是很確定，適用范圍較大；專用夾具常稱成組夾具，一般配合成組技術(shù)，專門為成組加工某組零件而設(shè)計的，它是在專用夾具的基礎(chǔ)上，通過更換和調(diào)整個別元件，來適應(yīng)組內(nèi)不同零件加工要求。加工對象明確，結(jié)構(gòu)緊湊。專門化拼裝夾具，這類夾具是針對某工件某工序加工要求，由事先制造好的通用性較強的標準元件和部件拼裝而成，只要有足夠種類和數(shù)量的標準元件和部件，就可拼裝成各式各樣的夾具。自動化生產(chǎn)用夾具，主要有自動線夾具和數(shù)控機床夾具，前者和一般專用夾具相似，后者除擔(dān)負工件的安裝任務(wù)外，還隨工件一起從一個工位輸送到下一個工位。一個多工位自動線上有許多相同的隨行的夾具。夾具發(fā)展的趨勢：夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。1 機床夾具概述1.1 機床夾具的作用及其分類1． 機床夾具的作用夾具是機械加工中的一種工藝設(shè)備，它在機械加工中起著十分重要的作用，主要有以下的幾個方面。1）便于工件的正確定位，以保證加工精度工件裝夾在夾具上后，工件上各有關(guān)的幾何元素（點、線、面）之 5間的相互位置精度在一定程度上就由夾具保證。當(dāng)夾具在機床上正確定位及固定以后，工件在夾具中又得到正確定位并被夾緊，這樣就保證了再加工過程中“同批”工件對刀具和機床保持確定的相對位置，使加工得以順利進行。2）提高勞動生產(chǎn)效率和降低加工成本采用夾具以后，可以省去即十分費時又不很緊缺的劃線、找正工序，減少了輔助時間。若采用聯(lián)動夾具裝置、快速夾緊裝置，既能降低勞動強度，又能提高生產(chǎn)效率。例如采用氣壓、液壓等傳動裝置，只需要幾秒鐘舊可以完成夾緊動作。3）改善工人的勞動條件采用夾具后，工件的裝卸比不用夾具要方便、省力、安全。如果生產(chǎn)規(guī)模較大，還可以采用機械化傳動裝置和自動裝卸工件的自動化夾具，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動化，進一步提高勞動生產(chǎn)效率和改善工人的勞動條件。4）擴大機床工藝范圍在單件小批量生產(chǎn)的條件下，工件的種類、規(guī)格多，而機床的數(shù)量、品種卻有限。為了解決這種矛盾，可以設(shè)計制造專用的夾具，使機床“一機多用” 。例如，可以采用專用的夾具，在車床上實現(xiàn)拉削。夾具在機械加工中的作用是重要的，但是在不同的生產(chǎn)規(guī)模和不同的生產(chǎn)條件下，夾具的功用也有所側(cè)重，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也有很大的不同。例如，在單件小批生產(chǎn)條件下，宜于使用通用的可調(diào)夾具，若采用專用的夾具，其結(jié)構(gòu)也應(yīng)求簡單。在大批量生產(chǎn)的條件下，夾具的作用則主要是在保證加工精度的前提下提高生產(chǎn)效率，因此夾具的結(jié)構(gòu)更 6完善些是必要的。雖然此時夾具的制造費用大一些，但由于生產(chǎn)效率的提高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，技術(shù)經(jīng)濟效果還是好的。2. 機床夾具的分類夾具的分類方法比較多，一般可分為通用夾具和專用夾具。近年來為適應(yīng)現(xiàn)代機械制造業(yè)的發(fā)展，還發(fā)展了通用可調(diào)夾具、成組夾具和組合夾具等類型。1） 通用夾具通用夾具是指已經(jīng)標準化的、在一定范圍內(nèi)可以用于加工不同工件的夾具。如三爪或四爪卡盤、機器虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺、磁力工作臺等。這些夾具已經(jīng)作為機床的附件，由專門的工廠制造供應(yīng)。2）專用夾具專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而設(shè)計制造夾具。3）通用可調(diào)夾具和成組夾具著兩種夾具的結(jié)構(gòu)很相似，它們的共同點是：在加工完多種工件。但通用可調(diào)夾具的加工對象并不是很明確，其通用范圍較大，如滑柱鉆模、帶各種鉗口的機器虎鉗等即是這類夾具。而成組夾具則是專門為成組加工工藝中某一組零件而設(shè)計的，針對性強，加工對象和適用范圍明確，結(jié)構(gòu)更為緊湊。4）組合夾具組合夾具是指按照某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先準備好的通用的標準元件和部件組合而成的夾具。這種夾具用完之后可以拆卸存放，或重新組裝成新的夾具。由于組合夾具是由各種標準元件、部件組裝而成，故具有組裝迅速、周期短、能反復(fù)使用等特點，所以在 7多品種、小批量生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中尤為適用。若按夾具所適用的機床來分類，可分為車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具和其他機床夾具等類型。若按驅(qū)動夾具工作的力源來分類，還可以分為手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，電磁和電動夾具等等。不顧一般多按夾具的使用特點和使用機床進行分類。1.2 機床夾具的組成夾具的種類雖然很多，但是他們的工作原理基本上相同，一般有如下幾個組成部分。（1） 定位元件是用來確定工件再夾具中的位置的元件，它包括元件或元件的組合。（2） 夾緊裝置這種裝置包括夾緊元件或其組合及動力源。其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過程中不因外力而破壞。（3） 確定夾具對機床相互位置的元件此類的元件是為了用來確定夾具對機床工作臺、導(dǎo)軌或主軸的相互位置。（4） 對刀—導(dǎo)引元件這類元件的共同作用是保證工件和刀具之間的正確加工位置。（5） 其他裝置或元件這類裝置或元件主要有：為使工件在依次裝夾中多次轉(zhuǎn)位而加工不同位置上的表面所設(shè)置的分度裝置，為了便于卸下工件而設(shè)置的頂出器； 8以及標準話了的連件元件等。（6）夾具體夾具體是夾具的基座和骨架。其他裝置都安在夾具體上使之成為一個夾具的整體。當(dāng)然上述的各組成部分，不是每個夾具都必須完全具備的。但一般來說，定位元件、夾緊裝置、夾具體則是夾具的基本組成部分。1.3 機床夾具的多工位加工對于一般的機床而言，一個夾具只能夾持一個工件加工一道工序，然而對與本設(shè)計而言，一個夾具在夾持了一個工件之后被安裝在數(shù)控加工中心上，數(shù)控加工中心幫助完成了多個工位的零件加工，那么對于設(shè)計出的夾具而言，使得夾具能夾持零件并能保證該零件的加工精度就顯的尤為重要，本次的畢業(yè)設(shè)計中，由于齒輪箱零件的外形比較的不規(guī)則，不同面上要加工的孔系又比較的多，那么設(shè)計出來的夾具的關(guān)鍵就在于能否集中能加工的表面于一個夾具上的問題，使得數(shù)控加工中心在一次加工中能獲得最多的工位的加工次數(shù)。因此多工位的保證也來源于夾具的設(shè)計。2．齒輪箱零件結(jié)構(gòu)分析和工藝規(guī)程制定在本設(shè)本設(shè)計中，除了對工件的定位和夾緊外，還有一些問題需要解決，如專用夾具的設(shè)計步驟、夾具體的設(shè)計、夾具總圖上尺寸公差及技術(shù)要求的標注、工件在夾具中加工的精度分析、夾具的經(jīng)濟分析及機床夾具的計算機輔助設(shè)計等。這些問題將在下面做論述。2.1 齒輪箱零件給構(gòu)分析過程 9在本次畢業(yè)設(shè)計中滿足“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本”的要求，首先必須制訂零件的機械加工工藝規(guī)程的裝配工藝規(guī)程，然后按照所制定出的裝配工藝規(guī)程來進行機械加工和裝配。制定機械加工工藝規(guī)程應(yīng)分析研究零件圖樣，了解該零件在產(chǎn)品或部件中的作用，找出其要求較高的主要表面及主要技術(shù)要求，并了解各項技術(shù)要求制定的依據(jù)，審查其結(jié)構(gòu)工藝性，選擇和確定毛坯，擬定工藝路線；詳細擬定工序具體內(nèi)容，對工藝方案進行技術(shù)經(jīng)濟分析，最后填寫工藝文件。2.2 毛坯的選擇毛坯的選擇包括選擇毛坯的種類和確定毛坯的制造方法兩個方面。常用的毛坯種類有鑄件,鍛件，型材，焊接件等。當(dāng)設(shè)計人員設(shè)計零件并選好材料后，也就大致確定了毛坯的種類。如鑄鐵材料的毛坯都為鑄件，鋼材料毛坯一般為鍛件或型材等。各種毛坯的制造方法很多。概括起來說，毛坯制造方法越先進，毛坯精度越高，其形狀和尺寸越接近成品零件，這就使得機械加工的勞動量大為減少，材料的消耗也低，使機械加工的成本降低；但毛坯的制造費用卻因為采用了先進的設(shè)備而提高。因此，在選擇毛坯時應(yīng)當(dāng)綜合考慮各個方面的因素，以求的最佳的效果。選擇毛坯時主要考慮到下列的因素：A:零件的材料及其力學(xué)性能 本次設(shè)計的齒輪箱零件的材料大致確定了毛坯的種類,而其力學(xué)性能的高低，也在一定程度上影響著毛坯的種類。B:生產(chǎn)類型 不同的生產(chǎn)類型決定了不同的毛坯的制造方法.在大批量的生產(chǎn)中,應(yīng)采用精度和生產(chǎn)率較高的先進的毛坯的制造方法,本設(shè)計鑄件應(yīng)采用金屬模造型，并應(yīng)當(dāng)充分考慮采用新工藝、新技術(shù)和新材料的可 10能性。C：零件的結(jié)構(gòu)和形狀外形尺寸 在充分考慮了上述兩項因素后，有時零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形也會影響毛坯的種類和造型方法。本設(shè)計中的零件雖然為不規(guī)則的外形，但是對于選擇的毛坯材料不產(chǎn)生任何的影響?？紤]了上述的因素的同時，不應(yīng)該脫離具體的生產(chǎn)條件，在確定了毛坯的制造方法后，應(yīng)當(dāng)熟悉毛坯的特點，通常以毛坯的零件圖形式表達，作為正式制定機械加工工藝規(guī)程的原始依據(jù)。2.3 齒輪箱零件外形結(jié)構(gòu)分析由附圖 1 可見，此圖為齒輪箱零件，切其外形是無規(guī)則的。圖 2.1 齒輪箱零件圖2.3.1 分析零件結(jié)構(gòu)工藝性該零件為齒輪箱體,主要用泵類外殼設(shè)計,其外形尺寸比較復(fù)雜,屬于殼體類零件,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,孔多壁厚,本設(shè)計主要加工 2-φ20 孔。 112.3.3 毛坯說明該零件的材料為 HT200,毛坯為鑄件.在批量生產(chǎn)類型下,考慮到零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,所以采用鑄造毛坯生產(chǎn).上述各點在制定工藝規(guī)程時應(yīng)該予以充分的重視。所要加工的為下底面安裝 2-φ20 孔。2.3.4 初步選擇定位基準和確定工件的裝夾方式在成批生產(chǎn)中，工件加工時應(yīng)該廣泛采用夾具裝，由于毛坯的加工精度要求較高所以在裝夾的過程中對與夾具的精度的設(shè)計也是需要有很大的保證，來足以保證零件的加工精度。由于考慮到該零件設(shè)計夾具的特殊性，及在裝夾到夾具體上只要求將零件上二個 φ20 孔加工出來，所以在裝夾到夾具體上前首先應(yīng)該對于作為基準的各個表面做一個鋪墊式的加工，以保證在加工孔的過程中，涉及到加工的基準面的精度要求得到充分的保證。在加工孔的過程中，三個側(cè)面的精度都要得到非常準確的保證，在擬訂工藝路線的工程中這些都是要被一一體現(xiàn)的。2.3.5 擬訂工藝路線1）選擇表面的加工方法工件的材料為有色金屬,孔的直徑不是很大,要求較高,孔加工采用鉆孔-擴孔-粗鉸-精鉸的加工方案;2）工序的順序安排根據(jù)“先基準面，后其他”的原則，在工藝過程的開始先將定位的基準面加工出來。根據(jù)“先面后孔”的原則，在每個加工階段均先加工平面，再加工孔。所以加工 2-φ20 孔時，需先將定位的基準面加工出來（圖 2.1 所示） 123. 機床夾具設(shè)計雖然各類機床夾具的結(jié)構(gòu)均不相同，但按其主要功能加以分析，機床夾具一般是由定位元件、夾緊裝置、夾具體、其他裝置或元件組成。3.1 夾具的要求1）保證工件的加工精度專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的精度要求。2）提高生產(chǎn)效率應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計不同復(fù)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(jié)構(gòu)應(yīng)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(dāng)最終精度由調(diào)整或者修配保證時，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或者修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?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(yīng)簡便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。5）經(jīng)濟性好除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單，標準化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)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。3.2 專用夾具設(shè)計步驟 131．明確設(shè)計任務(wù)書和收集設(shè)計資料夾具設(shè)計的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)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(shè)計任務(wù)書，對工件進行工藝分析。主要是了解工件的工藝結(jié)構(gòu)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(shè)計任務(wù)收集的有關(guān)資料，如機床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國家標準、部分標準和廠訂標準，各類夾具圖冊、夾具設(shè)計手冊等，還可以收集一些同類的夾具設(shè)計圖樣，并了解該廠的工裝制造水平。2.擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖1）確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置。2）確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置。3）確定對刀或?qū)蚍桨?，實際對刀或者導(dǎo)向裝置。4）確定夾具和機床的連接方式，設(shè)計連接元件及安裝基面。5）確定和設(shè)計其他裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式，如分度裝置、預(yù)定位裝置及吊裝元件等。6）確定夾具體的結(jié)構(gòu)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(shù)要求。A:進行必要的分析計算工件的加工精度較高時，應(yīng)進行工件的加工精度的分析。有動力裝置的夾具，需要計算夾緊力。當(dāng)有幾種家居方案時，可進行經(jīng)濟分析，選用經(jīng)濟效益較高的方案。B:審查方案和改進設(shè)計 14夾具草圖畫出后，應(yīng)征求有關(guān)老師的意見，然后根據(jù)提出的意見和建議進行修改。C:繪制夾具裝配總圖夾具的總裝配圖應(yīng)按照國家制圖標準。繪制圖的比例為 1：1 總圖應(yīng)該把夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)極其相互關(guān)系的表達清楚。夾具總圖的繪制次序如下:a 用雙點劃線將工件的外形輪廓，定位基準面，夾緊表面及加工表面繪制在各個試圖的合適位置上。在總圖中可以看作透明體，不遮擋后面夾具上的線條。b 依次繪制出定位裝置、夾緊裝置、對刀或者導(dǎo)向裝置、其他裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。c 標注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。d 編制夾具明細表及標題欄。e 繪制夾具的零件圖f 夾具中的非標準零件需要畫零件圖，并且按照夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。3.3 工件在夾具中的定位方案的設(shè)計3.3.1 六點定位原理任何一個未受到約束的物體，在空間都具有六個自由度，即沿三個互相垂直的坐標軸的移動（用 表示）和繞這三個坐標軸的轉(zhuǎn)動ZYX??,（用 表示） ，要使物體在空間具有確定的位置（即定位） ，就必須ZYX?,對這六個自由度進行約束。理論上說共的六個自由度可以由六個支承點加以約束和限制，前提是這六個支承點在空間按一定規(guī)律分布，并且保 15持和工件的定位面相互接觸。3.1 裝配圖 1 工件的六點定位示意圖如圖 3.1 所示，上圖為裝配圖 1 的定位示意圖，圖中的零件是要加工側(cè)面的一組孔系，那么就設(shè)法通過六個可調(diào)節(jié)支承釘進行定位的，使得被加工表面保持垂直，在底面上布置了 V 型塊，當(dāng)齒輪箱零件的底面和這三個支承釘接觸時，工件的 ， 三個自由度就被限制了，在工YX,?Z件的右側(cè)又布置了兩個支撐釘，當(dāng)工件的左側(cè)與其接觸時，工件的兩個自由度就被限制，再在零件的后側(cè)再布置一個支承釘，使得工ZX??和件的后部可以靠在這個支撐點上，工件的 自由度就被限制，如此設(shè)置Y?的六個支承點，去分別限制了工件的六個自由度，從而使得工件在空間得到確定的定位。在設(shè)計零件的機械加工的工藝規(guī)程的過程中，根據(jù)加工要求已經(jīng)選擇了各工藝的定位基準和確定了各定位基應(yīng)當(dāng)限制的自由度，并將它們標注在工序簡圖或其他工藝文件上。此夾具設(shè)計的任務(wù)首先就是選擇和設(shè)計相應(yīng)的定位元件來實現(xiàn)上述定位方案。 16在本此畢業(yè)設(shè)計中由于零件的特殊性，零件的毛坯是一個不規(guī)則的齒輪箱零件，因此只能選擇圓柱面進行定位，其定位基面很容易看出就是工件和定位支撐接觸的表面，與之相應(yīng)，定位元件上與定位基面相配合（或接觸）的表面稱為限位基面，他的理論軸線稱為限位基準。工件以平面定位時，其定位基面與定位基準和限位基準和限位基準則是完全一致的。工件在夾具上定位時，理論上的定位基準和限位基準應(yīng)該重合，定位基面和限位基面應(yīng)該接觸。當(dāng)工件有幾個定位基面時，限制自由度最多的定位基面稱為主要定位面，相應(yīng)的限位面稱為主要限位面。3.3.2 定位方案的設(shè)計我們知道在一般的夾具定位中的定位方法有很多種，主要是工件以平面定位，工件以圓柱面面進行定位，工件以組合定位方式進行定位，在本設(shè)計中工件主要是以平面作為定位基面，原因是該從該零件的三維視圖和平面視圖來看，該零件的表面不存在圓柱面，其內(nèi)部也不存在圓柱孔，因此根據(jù)指導(dǎo)老師的要求加工毛坯上的孔系結(jié)構(gòu)，只能采用平面加工的方式。1.在平面定位的元件中，主要有以下的幾種定位元件可供選擇。1）主要支承主要支承用來限制工件的自由度，起到的是定位的作用。（1）固定支承固定支承有支承釘和支承板兩種形式，在使用過程中他們都是固定不動的。 17當(dāng)工件以加工過的平面定位時，可以采用平頭支承釘或支承板；而球頭支承釘主要用與毛坯面定位，齒紋頭支承釘主要用于工件的側(cè)面定位，他能大大的增強摩擦系數(shù)，防止工件滑動。支承板的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但孔邊切削不易清除干凈，故適用于工件以側(cè)面和頂面定位時的情況。支承釘和支承板均已標準化，其公差配合、材料、熱處理等可查閱機床夾具零部件國家標準。工件以平面定位時，除采用支承釘和支承板外，還可以根據(jù)工件定位平面的具體形狀設(shè)計相應(yīng)的支承板，工件批量不大時也可以直接以夾具體作為限位平面。對于本設(shè)計中所采用的支撐釘?shù)男问剑€是不適合選用固定支承，因為，該零件的定位表面比較復(fù)雜，有些選用的定位表面不在同一個平面上，如果選用固定支承進行定位則缺乏了夾具體的一個靈活性。（2）調(diào)節(jié)支承而工件定位過程中調(diào)節(jié)支釘?shù)母叨瓤梢赃M行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，在同一夾具上加工形狀而尺寸不等的話，也可以采用調(diào)節(jié)支承，本設(shè)計中就采用了調(diào)節(jié)支承作為基本的定位元件，這樣一來既方便了對于不規(guī)則零件的靈活定位，也使得一個夾具體可以進行多功能的應(yīng)用的條件，節(jié)省了制作夾具體的時間和材料，這也使得該思想成為了設(shè)計中的一個亮點。（3）自位支承（浮動支承）在工件定位過程中，能自動調(diào)整位置的支承稱為自位支承或者浮動支承。這類的支承的工作特點是：支承點的位置能隨著工件定位基面的位置不同而自動調(diào)節(jié)，定位基面壓下其中一點，其余點便上升，職志各 18點都與工件接觸。由于接觸點的數(shù)的增加，提高了工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，但其作用仍相當(dāng)于一個固定支承，只限制工件一個自由度。2）輔助支承輔助支承是用來提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性的。一般在工件定位后與工件接觸，然后鎖緊，不起定位作用。在做了解之后獲知輔助支承主要有：螺旋式輔助支承，自位式輔助支承，推引式輔助支承。由于本設(shè)計中沒有涉及輔助支承的內(nèi)容，所以不做詳細的介紹。2．幾種定位方案的比較由上圖 3.1 中裝配圖 1 為例。方案：工件是以圓柱面進行定位，選擇 B 面靠右側(cè)的兩個支承釘進行定位。3.2 方案六點定位示意圖3.3.3 具體的誤差分析和計算 191.在本設(shè)計中定位的設(shè)計思路主要是以加工零件上的孔來完成的,所以定位的方式就可以定下來了,定位基準的形式和精度,定位元件的形式和精度,定位元件的布置方式,定位基準和定位元件的配合狀況等因素有關(guān).這些應(yīng)素造成的誤差,可以通過數(shù)學(xué)計算求得.在采取高定位精度的措施時,要注意到夾具制造上的可能性.在總的定位就精度滿足加工要求的條件下,不要過高的提高工件在夾具中定位精度.由機床夾具設(shè)計手冊中查得常見的定位誤差和定位形式可知定位面到加工面尺寸的加工精度的差值即是該位置的定位誤差的大小 ,a??定 位根據(jù)工序圖可知 ,本夾具的設(shè)計中， 01.??定 位由于定位基準和工序基準不重合，定位尺寸 S=32.58 0.1，所以?mm。2.0??SB?由于尺寸 5.51 0.15mm 的方向與兩個定位孔的連心線是平行的。所以?=（0.027+0.017）=0.044mm。由于工序基準不在定位基面上，max1XY所以 =0.244mm。mBYD)2.04.(???由于定位基準和限位基準不重合，定位基準可以做任意方向的位移，加工位置定位外圓。根據(jù)下式：= =0.00138tanLX2maxax1????59218.04.??左邊的基準位移誤差為 =（0.044+2*2*0.00138）??tn1ax1Ymm=0.05mm。右邊的的基準位移誤差為=（0.118+2*2*0.00138）mm=0.187mm。定位誤差要取?????tan2max1LXY大值，故 <1/3 零件加工誤差。187.0?YD 203.4 工件的夾緊3.4.1 對夾緊裝置的基本要求機械加工中,為了保持工件 定位時所確定的正確加工位置,防止工件在切削力、慣性力、離心力及重力等作用下發(fā)生位移和振動，機床夾具應(yīng)設(shè)有夾緊裝置，將工件壓緊夾牢。夾緊裝置是否合理、可靠及安全，對工件加工的精度、生產(chǎn)率和工人的勞動條件有著重大的影響，為此也有以下的基本要求：1）夾緊過程中，不能改變工件定位后占據(jù)的正確位置。2）夾緊力的大小要適當(dāng)，既要保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變、振動小，又要使得工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。3）夾緊裝置的操作也應(yīng)該方便、安全、省力。4）夾緊裝置應(yīng)具有良好的自鎖性能，以保證源動力波動或消失后，仍然能保持夾緊狀態(tài)。3.4.2 夾緊力的確定確定夾緊力的方向、作用點、大小時，應(yīng)依據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點、加工要求，并結(jié)合工件加工中的受力狀況及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式來確定。夾緊力的方向夾緊力的方向應(yīng)該有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要限位基面。夾緊力 F 朝向了主要的限位基面,有利于保證加工頂面的孔系結(jié)構(gòu), 1． 夾緊力的作用點夾緊力的方向確定后，應(yīng)根據(jù)以下的原則來確定作用點的位置：1）夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，若夾緊力的作用點落到了定位元件支承范圍之外，夾緊時將破壞工件的定位，會導(dǎo)致錯誤。 212）夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的方向和部位。這一原則對剛性差的工件特別重要的。3）夾緊力作用點應(yīng)靠近工件的加工表面。2． 夾緊力大小的確定為了在切削過程中有效的夾緊工件，所需夾緊力的大小和工件所承受的切削力密切相關(guān)。通常，切削力的大小和作用點隨著加工過程的進行而發(fā)生變化，而且在有些切削加工中，切削力還是一種沖擊力。要準確的計算出切削力的大小十分的困難，因此在設(shè)計夾緊裝置時，采用兩種方法來確定所需的夾緊力：一是根據(jù)同類夾具的使用情況，用類比法進行估算，這種方法在生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣；二是根據(jù)加工的情況，確定出工件在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，再將此時工件所受的各種外力看做靜力，并用靜力平衡原理，計算出所許的夾緊力。由于所加工的工件的狀態(tài)各異，切削工具不斷地摩損等因素的影響，所計算出的夾緊力與實際所需的夾緊力仍然存在著很大的差異。為了確保夾緊的安全可靠，往往將計算所得的夾緊力擴大 K 倍作為實際需要的夾緊力，K 為安全系數(shù)，故有 FK?式中 ：實際所需的夾緊力，單位為 N；KFF：用靜里平衡原理計算所的夾緊力，單位為 N；K：安全系數(shù)；粗加工時，取 K=2.5～３;精加工時,取 K=1.5～２。3.5 基本夾緊機構(gòu)在做本設(shè)計的過程當(dāng)中也查閱了很多相關(guān)的夾緊機構(gòu)，夾緊機構(gòu)的種類很多，其結(jié)構(gòu)大都以斜契夾緊機構(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)和偏心夾緊機構(gòu) 22為基礎(chǔ)，這三種夾緊機構(gòu)合稱為基本夾緊機構(gòu)。而對于本夾具體的設(shè)計我采用了第二中設(shè)計構(gòu)思，那就是螺旋夾緊機構(gòu)作為夾緊機構(gòu)的設(shè)計。采用螺桿作為中間傳力元件的夾緊機構(gòu)，這種機構(gòu)便是通常所說的螺旋夾緊機構(gòu)，螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、容易制造，而且由于螺旋升角小，螺旋夾緊機構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都較大，是手動的夾具上應(yīng)用得也最多的一種夾緊機構(gòu)。在整個設(shè)計過程當(dāng)中我業(yè)考慮了改進的方案，作了比較取得了效果最好的結(jié)構(gòu)設(shè)計。3.5.1 單個螺旋機構(gòu)單個螺旋機構(gòu)是直接用螺釘或螺母夾緊工件的機構(gòu)，夾緊時螺釘?shù)念^部直接和工件的表面接觸，螺釘轉(zhuǎn)動時，可能損傷工件表面，或帶動工件旋轉(zhuǎn)。為此在螺釘頭部直接安裝滑動壓塊。當(dāng)滑動壓塊和工件接觸后，由于壓塊和工件間的摩擦力矩大于壓塊和螺釘之間的摩擦力矩，壓塊不會隨螺釘一起轉(zhuǎn)動。如圖 3.6 所示。 滑 動壓 塊圖 3.6 螺旋夾緊機構(gòu) 233.5.2 單個螺旋機構(gòu)夾緊力的計算螺旋夾緊機構(gòu)也存在著缺點.那就是夾緊動作慢、工件裝卸費時。由于螺旋可以看作是饒在圓柱體上的斜契，因此，螺釘或者螺母夾緊力的計算和斜契相似。如圖 3.7 所示，為夾緊力螺旋的受力示意圖。施加在手柄上的原始力矩 M=F L，工件螺旋桿產(chǎn)生的反作用力為 （其值等Q 'JF于夾緊力）和摩擦力 。 分布在整個接觸面上，計算時可以看成集中2F作用于當(dāng)量摩擦半徑 的圓周上。 的大小與端面接觸形式有關(guān)。螺母'r'r對螺桿的反作用力有垂直于螺旋面的正壓力 F 及螺旋上的摩擦力 ，其N1F合力為 ，此力分布于整個螺旋接觸面上，計算時認為其作用螺旋中徑1RF處，為了便于計算，將 分解為水平方向的分力 和垂直方向的分力1RFRx（其值與 相等） 。根據(jù)力矩的平衡條件得J'J 20'2dFrLRXQ??圖 3.7 螺旋夾緊機構(gòu)受力分析因 = tan = tan( )2FJ2?RxFJ1??? 24代入上式得 ??2'10tantan2??rdLFQJ??式中：——夾緊力，單位為 N；JFF ——作用力，單位為 N;Qd ——螺紋中徑，單位為 mm;0L——作用力臂，單位為 mm;——螺紋升角，單位為（ ） ；?0——螺紋桿端部和工件的摩擦角，單位為（ ） ；2? 0——螺紋桿端部和工件的當(dāng)量摩擦半徑，單位為 mm;'r——螺紋處摩擦角，單位為（ ） ；1 0以上分析的是方牙螺紋，對其他螺紋只要將 φ 1換成 φ 10即可。對三角螺紋 φ 10=arctan(1.15tanφ 1 )；對梯形螺紋φ 10=arctan(1.03tanφ 1 )。本結(jié)構(gòu)可以采用螺旋夾緊機構(gòu)，一方面是因為螺旋夾緊機構(gòu)是較常用的夾緊機構(gòu)，另外由于考慮到切削力較大，故排除使用偏心輪機構(gòu)。1）夾緊力大小計算如下：FQL=（d 0\2）F 1+r’F2根據(jù)摩擦力定理：F=μN可以得到：F 1=μ 1FN=μ 1FJ/cosαF2=μ 2 FJ（a） 其中 μ 1、μ 2的確立見下表 3.1： 25表 3.1 滑動旋轉(zhuǎn)副材料的許用壓力及摩擦系數(shù)螺桿-螺母的材料滑動速度/（m/min）許用壓力/MPa 摩擦系數(shù) f鋼-鋼 低速 7.5~13 0.11~0.17表中摩擦系數(shù)啟動時取大值，運轉(zhuǎn)時取小值。所以取 μ 1=μ 2 =0.11(b) α 的確立：α=arctanP/πd由于所選螺旋夾緊機構(gòu)為雙頭螺栓加螺母結(jié)構(gòu)，其大小為 M12標準件，查下表 3.2 可得其 P 和 d 值。表 3.2 普通螺紋的基本尺寸稱直徑 D、d第一系列第二系列螺距 P中徑 D2 或d2小徑 D2 或d2121.751.51.2510.86311.02611.18810.10810.37610.674 261 11.350 10.9171421.5112.70313.02613.35011.83512.37612.9141621.5114.70115.02615.35013.83514.37614.917所以 P=1.5，d 0=8，r’ =8/2，經(jīng)計算得：F J = FQL/（d 0\2×μ 1/cosα+ r’μ 2）FQ可取工人平時扳扳手的力的平均大小 25 牛，L 可以取扳手的長度 0.46 米。FJ =25×0.46/（8/2×0.11÷cos(arctan1.5/π/8)+8/2×0.11）=13.057kgf(KN)2/鉆削力計算：所加工的齒輪箱零件的材料為 HT200，并采用硬質(zhì)合金刀具.根據(jù)T200 鉆削連線表上查得鉆削的深度 ap和進給量 f 連線，確定 Fc和Ft。其中，F(xiàn) c主切削力，F(xiàn) t垂直于 Fc的，F(xiàn) f和 Fp的合力。1/切削深度 ap的確定：由表 3.3 可知，鉆孔時，a p=0.5~0.8，根據(jù)表 3.3 說明，切削深度，當(dāng)工件的加工直徑較大及需轉(zhuǎn)位或兩次安裝時，則取較大值，加工直徑較小及要求較高的加工精度和表面光潔度是，則取較小值，所以，由于夾具所要加工的工件的直徑較小且是在一次裝夾中完成的，取較小值 ap=0.5 27表 3.3 鉆削深度表工序名稱 切削深度（直徑上）mm粗加工 ２～６鉆孔精加工 ０.５～１.５粗加工 ０.３～０.８鉸孔精加工 ０.１～０.６（1） 進給量 f 的確定：根據(jù)精鏜、硬質(zhì)合金刀具及鋁合金材料的工件，查表 3.4，可得進給量 f=0.06~0.10，取 f=0.08mm/r。表 3.4 鉆孔時的進給量 f工序名稱 刀具名稱 材料 進給量 fmm/r鑄鐵D1 級<=0.08,D級：0.12~0.15鉆孔 硬質(zhì)合金鋼 0.12~0.15 28鋁合金 0.06~0.10連接切削深度 ap和進給量 f 連線，交 Fc和 Ft的直線，交點值為Fc=7.5kgf, Ft= 1.6kgf。根據(jù)工件材料、刀具材料和幾何參數(shù)的不同，對 Fc和 Ft分別乘以修正系數(shù) KFc和 KFt3。其中，K Fc= KFc1* KFc2* KFc3 ; KFt = KFt1* KFt2 因為工件是鋁合金材料，其硬度為 50~150HB，所以為了保證加工的安全性，取最大值 150HB。表 3.5 修正系數(shù)與工件材料的關(guān)系HB 140 160工件材料硬度KFc1 0.78 0.84kr 30°刀具主偏角KFc2 1.05re 1 1.5刀尖圓弧半徑KFc3 0.95表 3.6 修正系數(shù)與工件材料的關(guān)系HB 140 160工件材料硬度KFt1 0.61 0.67刀具主偏角 Kr 30° 29KFt2 0.63查表 3.5、表 3.6 知：K Fc1=0.84KFc2=1.05KFc3=0.95KFt1=0.67KFt2=0.63所以，最終 K Fc= KFc1* KFc2* KFc3=0.84×1.05×0.95=0.8379KFt = KFt1* KFt2=0.67×0.63=0.4221Fc0 = KFc×Fc=0.8379×7.5=6.28425 kNFt0= KFt×Ft=0.4221×1.6=0.67536 kN即，最終的切削力為軸向 6.28425 kN，徑向 0.67536 kN。夾緊力與鉆削力的比較：由計算得知，夾緊力大于鉆削力，所以所設(shè)計的夾具所使用的螺旋夾緊機構(gòu)的擰緊螺絲是適用的，達到了夾緊的作用，使工件在加工時不會移位，保證了加工的精度。3.6 夾具的機構(gòu)設(shè)計夾具上的各種裝置和元件通過夾具體連接成一個整體。3.6.1 對于夾具體的要求夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上各種裝置的布置及夾具和機床的連接。1.具有適當(dāng)?shù)木群统叽绲姆€(wěn)定性在本設(shè)計中由于加工零件的本生是需要有加工的精度要求的，那么為了保證零件的表面的精度要求相應(yīng)的夾具體上和安裝定位元件的表面、 30安裝刀或者導(dǎo)向元件的表面以及夾具體的安裝基準面（與機床相連接的表面）等均應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽绾托螤畹木群臀恢镁?。為了使的夾具體的尺寸的穩(wěn)定，本設(shè)計中的采用的鑄造夾具體要進行實效處理。2.有足夠的強度和剛度加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為了保證夾具體不產(chǎn)生不允許變形和振動，夾具體應(yīng)有足夠的強度和剛度。因此夾具體需要有一定的壁厚，由于本設(shè)計中的材料為 HT220，是鑄造得到的，因此采用了加強肋的設(shè)置。如圖 3.8 所示。、夾 具 體、技 術(shù) 要 求 ：1螺 紋 按 3級 精 度 制 造2銳 邊 倒 鈍表 面 發(fā) 藍 或 其 他 防 銹 處 理4時 效 處 理5未 標 注 倒 角6未 標 注 圓 角 半 徑 為 0、、、 圖 3.8 夾具體的零件圖3.結(jié)構(gòu)工藝性好夾具體應(yīng)便于制造、裝配和檢驗。在本設(shè)計的鑄造夾具體上可調(diào)定位支承的元件的表面鑄出凸臺，以減少加工面積。夾具體毛面和工件之間應(yīng)留有足夠的間隙約為 4-15MM。上圖中也能看到為了安裝可調(diào)支釘鑄出的凸臺。 314.在機床上安裝穩(wěn)定可靠夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面和機床上相應(yīng)的表面的接觸或配合實現(xiàn)的。在本設(shè)計中在夾具體的下方設(shè)計了機床連接底座，其上設(shè)有長槽便于和數(shù)控加工中心的 T 型槽進行連接，當(dāng)夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應(yīng)盡量低，重心越高則支撐面應(yīng)越大；夾具底面四邊應(yīng)凸出，使夾具體的安裝基面和機床的工作臺面接觸良好。接觸邊或支腳的寬度應(yīng)大于機床工作臺梯形槽的寬度，應(yīng)一次加工出來，并保證一定的平面精度。如圖 3.9 所示即為本次畢業(yè)設(shè)計中設(shè)計的和數(shù)控加工中心連接的車床和夾具連接底座。圖 3.9 車床連接底座的零件圖3.6.2 夾具體毛坯的類型1.鑄造夾具體本設(shè)計中采用的夾具體材料為 HT220，用翻砂鑄造的方法可以得到， 32這樣的夾具體的優(yōu)點是工藝性好，可鑄造出各種復(fù)雜形狀，具有較好的抗壓強度、剛度和抗振性，但生產(chǎn)周期長，需要進行時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，這也是使用鑄造存在的不足之處。2.焊接夾具體此類夾具體制造方便，生產(chǎn)周期短、成本低、重量輕（壁厚比鑄造夾具體?。?。但焊接夾具體的熱應(yīng)力較大，易變形，需經(jīng)退火處理，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)定性。3.鍛造夾具體適用于形狀簡單、尺寸不大、要求強度和剛度大的場合。4．組合機床簡介4.1 概念組合機床是隨著生產(chǎn)的發(fā)展、產(chǎn)品產(chǎn)量的增加、精度要求的不斷提高，由萬能機床和專用機床發(fā)展來的，它根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標準化和通用化設(shè)計的通用零部件為基礎(chǔ)，配以少量專用零部件組成的一種高效專用機床。組合機床廣泛應(yīng)用于汽車、發(fā)動機行業(yè)的汽缸體、汽缸蓋、變速箱、后橋的大批量生產(chǎn)，不僅提高了生產(chǎn)效率，保證了加工精度，而且減輕了操作者的勞動強度。4.2 特點組合機床采用了 70％～90％的通用部件和通用零件，這大大地縮短了設(shè)計制造周期，減少了制造過程中的問題，提高了機床工作的可靠性，降低了機床成本，方便了機床的維修保養(yǎng)，與萬能機床和專用機床相比，有如下特點：1. 研制周期短，便于設(shè)計、制造，成本低。因為通用化、系列化、標準化程度高，占 70％～90％的通用件可組織批量生產(chǎn)進行預(yù)制或外購。另外，在需要的時候，可以部分或全部進行改裝，以組成適應(yīng)新的加工要求的新設(shè)備。這就是說，組合機床有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零部件可以多次重復(fù)利用。 332.加工工藝合理。組合機床是按具體加工對象專門設(shè)計的。因而可以按最合理的工藝過程進行加工，這在萬能機床上往往是不易實現(xiàn)的。3. 生產(chǎn)率高。因為工序集中，組合機床上可以同時從幾個方向采用多把刀具對幾個工件同時自動進行加工。它是實現(xiàn)集中工序的最好途徑，是提高生產(chǎn)效率的有效設(shè)備。4. 加工精度穩(wěn)定。因為工序固定，可選用成熟的通用部件、精密夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一致性；同時，組合機床常常是用多軸對箱體零件一個面上的許多孔同時進行加工。這樣就能比較好的保證各孔相互之間的精度要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少了工件工序間的搬運，改善勞動條件，也減少了機床占地面積。5.由于組合機床大多數(shù)零、部件是同類的通用部件，這就簡化了機床的維護和修理。必要時可以更換整個部件，以提高機床的維修速度。6. 配置靈活。因為結(jié)構(gòu)模塊化、組合化，通用部件可以組織專門工廠集中生產(chǎn)。這樣可以采用專用高效設(shè)備進行加工，有利于提高通用部件的性能，降低制造成本?？砂垂ぜ蚬ば蛞?，用大量通用部件和少量專用部件快速靈活組成各種類型的組合機床。組合機床雖然有很多優(yōu)點?但也還有缺點。 1)組合機床的可變性較萬能機床低，重新改裝時有 10％～20％的零件不能重復(fù)利用,而且改裝時芳動量比較大。2)組合機床的通用部件不是為某一種規(guī)床設(shè)計的，而是具有較廣的適應(yīng)性。這樣,就使組合機床的結(jié)構(gòu)較專用機床稍為復(fù)雜些。4.3 組成組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床，主要用于平面加工和孔加工兩類工序，按通用部件類型，組合機床分為大型和小型兩大類，用大型通用部件組成的機床稱為大型組合機床，用小型通用部件組成的機床稱為小型組合機床；按配置型式又分為單工位和多工位機床兩大類，單工位機床又有單面、雙面、三面和四面幾種；多工位機床則有移動工作臺式、回轉(zhuǎn)工作臺式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等配置型式。下圖所示為典型的雙面復(fù)合式單工位組合機床。其組成是：側(cè)底座 I、滑臺 2、鏜銑削頭 3、夾具 4、多軸箱 5、動力箱 6、立柱 7、墊鐵 8、立柱底座 9、中間底座10、液壓裝置 11、電氣控制設(shè)備 l 2、刀工具 l 3 等。通過控制系統(tǒng)，在兩次裝卸工件間隔時間內(nèi)完成一個自動工作循環(huán)。圖中各個部件都是具有一定獨立功能的部件， 34并且大都是已經(jīng)系列化、標準化和通用化的通用部件。通常夾具 4、中間底座 10 和多軸箱 5 是根據(jù)工件的尺寸形狀和工藝要求設(shè)計的專用部件，但其中的絕大多數(shù)零件如定位夾壓元件、傳動件、主軸等也都是標準件和通用件。 355．組合機床總體設(shè)計5.1 總布置方案確定組合機床的總體設(shè)計,就是針對具體的被加工零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進行方案圖紙設(shè)計。下面就齒輪箱工藝及鉆 2-φ20 孔、工裝組合機床（80UX03-K160）的設(shè)計，了解組合機床的設(shè)計。5.2、加工示意圖1. 加工示意圖作用加工示意圖是組合機床設(shè)計的重要圖紙之一，在機床總體設(shè)計中占有重要地位。它是設(shè)計刀具、夾具、主軸箱以及選擇動力部件的主要資料，同時也是調(diào)整機床和刀具的依據(jù)。加工示意圖,要反映機床的加工過程和加工方法，并決定浮動夾頭或接桿的尺寸，鏜桿長度，刀具種類及數(shù)量，刀具長度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長度，主軸、刀具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等。根據(jù)機床要求加工工件的要求及刀具特點，合理地選擇切削用量，決定動力頭的工作循環(huán)。2. 刀具的選擇 齒輪箱組合機床（80UX03-K160）要求加工的機體毛坯為鑄鐵件，材料為HT200，硬度為 170～241HBS ；工件的最大輪廓尺寸為：長 5310 -0.2mm，高483mm,寬 216mm,機體外形近似為長方體。工件壁厚較均勻，剛性較好。加工內(nèi)容為：齒輪箱底部鉆 2-φ20 孔綜合考慮箱體材料、加工內(nèi)容及機床夾具的條件，確定刀具材料為：鉆孔麻花鉆為高速鋼，擴孔刀采用硬質(zhì)合金。具體采用的刀具為：1 號軸（孔）：采用￠13.5X8-￠18X223 錐柄階梯麻花鉆 36為提高工序及保證加工精度，采用標準麻花鉆再刃磨的鉆孔—倒角復(fù)合鉆頭（見非標刀具圖） ，可使鉆孔、倒角在同一機床同一工位一次加工，且使鉆孔、倒角的排屑槽整體連通，便于排屑。另外復(fù)合鉆頭后部直徑較大，可使鉆頭剛度提高，防止鉆頭折斷并能提高鉆孔精度。刀具耐用度值是以鉆孔時的小直徑計算的，所以刃磨后的刀具并不影響耐用度。3. 確定主軸的直徑由于組合機床工作時，要求每面所有刀具每分鐘進給量相同，而且都等于液壓滑臺的進給量，這個進給量應(yīng)該適合于所有刀具。在本組合機床切削用量選擇中，取進給量為 45mm/min 以滿足設(shè)計要求。根據(jù)《高速鋼鉆頭切削用量》 ，選取各刀具的切削速度及每轉(zhuǎn)進給量,計算各主軸的切削扭矩、切削功率及切削力，然后根據(jù)《軸能承受的扭矩》 ，確定主軸的直徑。 371 號 軸 ： V 取 10（m/min） ，Sm 取 45（mm/min） ， n＝ ＝ ＝ 236（r/min）0D?103.4.5?則 So 為 0.19（mm/ r） ￠ 18 的 速度V￠ 18＝ /1000＝3.14×18×236/1000＝13.3（m/min）Dn?M＝1.2×6.7 2× ＝1.2×6.72×8.67×0.26×1×27.50.836.790.6stHB＝500（公斤/毫米）d＝B ＝7.3× ＝7.3×2.66＝19.4（mm）4104501 38N＝ ＝ ＝ ＝0.12（千瓦）3.14.6MvD?30v50163.?P＝ 0.3 ＝0.3× ＝0.3×74＝22.2（公斤）/21./2查表《軸能承受的扭矩》 ，1 號 軸 取 直 徑 d＝20mm。4. 主軸箱的確定根 據(jù) 以 上 的 計 算 結(jié) 果 ， 查 表 《 通 用 鉆 削 類 主 軸 的 系 列 參 數(shù) 》 ，決 定 刀 具 的 莫 氏 圓 錐 度 ， 主 軸 外 伸 尺 寸 ， 現(xiàn) 將 主 軸 外 伸 尺 寸 和 切 削 用 量 等 列 表如 下 ：軸號 1 23～67 8D/d（mm）30/2038/2638/2638/2638/26主軸外伸尺寸L（mm）115115115115115工序內(nèi)容擴 ￠13.5鉆 ￠15擴 ￠17鉆 ￠14.5鉆 ￠11.3N（r/min）236234206220310V（m/min）1011111011切削 用 量So（mm/ r）0.190.190.210.20.15 39接桿型號4-T0635-415-T0635-418-T0635-418-T0635-413-T0635-41莫氏錐度2 號2號2號2號1號數(shù)量1 1 4 1 1備注底 孔 ￠13 孔 口 倒角 1X45底孔 ￠13孔口 倒角1X45 40主軸箱所需動力的計算： 0.12450.17.5680.192N?????＝1.705（千瓦） .98..3P＝298.7（公斤）2.13（千瓦）N?主 ?切 1.7058?鉆頭磨鈍系數(shù)為 1.5，則+ 1.5×2.13+1＝4.2（千瓦）?動 1.5主 ?空 動按以上主軸箱所需動力的計算結(jié)果，根據(jù)下表中《1TD32～1TD80 動力箱性能》 ，決定決定選用：1TD50A 型齒輪傳動的動力箱，電機型號：Y132M—6，功率 5.5KW，轉(zhuǎn)速 960r/min,動力箱輸出軸轉(zhuǎn)速 720r/min。 416.2.3 多 軸 箱 傳 動 設(shè) 計多 軸 箱 傳 動 設(shè) 計 ， 是 根 據(jù) 動 力 箱 驅(qū) 動 軸 位 置 和 轉(zhuǎn) 速 、 各 主 軸 位 置 及 其 轉(zhuǎn) 速 要求 ， 設(shè) 計 傳 動 鏈 ， 把 驅(qū) 動 軸 與 各 主 軸 連 接 起 來 ， 使 各 主 軸 獲 得 預(yù) 定 的 轉(zhuǎn) 速 和 轉(zhuǎn) 向 。1.對 多 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 的 一 般 要 求 421)在 保 證 主 軸 的 剛 度 、 強 度 、 轉(zhuǎn) 速 和 轉(zhuǎn) 向 的 條 件 下 ， 力 求 使 傳 動 軸 和 齒 輪 的規(guī) 格 、 數(shù) 量 為 最 少 。 為 此 ， 應(yīng) 盡 量 用 一 根 中 間 傳 動 軸 帶 動 多 根 傳 動 軸 ， 并 將 齒 輪布 置 在 同 一 排 上 。 當(dāng) 中 心 距 不 符 合 標 準 時 ， 可 采 用 變 位 齒 輪 或 略 微 改 變 傳 動 比 的方 法 解 決 。2)盡 量 不 用 主 軸 帶 動 主 軸 的 方 案 ， 以 免 增 加 主 軸 負 荷 ， 影 響 加 工 質(zhì) 量 。 遇 到主 軸 分 布 較 密 ， 布 置 齒 輪 的 空 間 受 到 限 制 或 主 軸 負 荷 較 小 、 加 工 精 度 要 求 不 高 時 ，也 可 以 用 一 根 強 度 較 高 的 主 軸 帶 動 1～ 2 根 主 軸 的 傳 動 方 案 。3)為 使 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 多 軸 箱 內(nèi) 齒 輪 副 的 傳 動 比 一 般 要 大 于 1/2（ 最 佳 傳 動 比為 1～ 1/1.5） ， 后 蓋 箱 內(nèi) 齒 輪 傳 動 比 允 許 取 至 1/3～ 1/3.5； 盡 量 避 免 用 升 速 傳動 。 當(dāng) 驅(qū) 動 軸 轉(zhuǎn) 速 較 低 時 ， 允 許 先 升 速 后 再 降 一 些 ， 使 傳 動 鏈 前 面 的 軸 、 齒 輪 轉(zhuǎn)矩 較 小 ， 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 但 空 轉(zhuǎn) 功 率 隨 之 增 加 ， 故 要 求 升 速 傳 動 比 小 于 等 于 2； 為使 主 軸 上 的 齒 輪 不 過 大 ， 最 后 一 級 經(jīng) 常 采 用 升 速 傳 動 。4)用 于 粗 加 工 主 軸 上 的 齒 輪 ， 應(yīng) 盡 可 能 設(shè) 置 在 第 Ⅰ 排 ， 以 減 少 主 軸 的 扭 矩變 形 ； 精 加 工 主 軸 上 的 齒 輪 ， 應(yīng) 設(shè) 置 在 Ⅲ 排 ， 以 減 少 主 軸 端 的 彎 曲 變 形 。5)多 軸 箱 內(nèi) 具 有 精 加 工 主 軸 時 ， 最 好 從 動 力 箱 驅(qū) 動 軸 齒 輪 傳 動 開 始 ， 就 分 兩條 傳 動 路 線 ， 以 免 影 響 加 工 精 度 。6)剛 性 鏜 孔 主 軸 上 的 齒 輪 ， 其 分 度 圓 直 徑 要 盡 可 能 大 于 被 加 工 孔 的 孔 徑 ， 以減 少 振 動 ， 提 高 運 動 平 穩(wěn) 性 。7)驅(qū) 動 軸 直 接 帶 動 的 轉(zhuǎn) 動 軸 數(shù) 不 能 超 過 兩 根 ， 以 免 給 裝 配 帶 來 困 難 。多 軸 箱 傳 動 設(shè) 計 過 程 中 ， 當(dāng) 齒 輪 排 數(shù) Ⅰ ～ Ⅳ 排 不 夠 用 時 ， 可 以 增 加 排 數(shù) ，如 在 原 來 Ⅰ 排 齒 輪 的 位 置 上 排 兩 排 薄 齒 輪 （ 其 強 度 應(yīng) 滿 足 要 求 ） 或 在 箱 體 與 前 蓋之 間 增 設(shè) 0 排 齒 輪 。2.擬 定 多 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 的 基 本 方 法擬 定 多 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 的 基 本 方 法 :先 把 全 部 主 軸 中 心 盡 可 能 分 布 在 幾 個 同心 圓 上 ， 在 各 個 同 心 圓 的 圓 心 上 分 別 設(shè) 置 中 心 傳 動 軸 ； 非 同 心 圓 分 布 的 一 些 主 軸 ，也 宜 設(shè) 置 中 間 傳 動 軸 （ 如 一 根 傳 動 軸 帶 兩 根 或 三 根 主 軸 ） ； 然 后 根 據(jù) 已 選 定 的各 中 心 傳 動 軸 再 取 同 心 圓 ， 并 用 最 少 的 傳 動 軸 帶 動 這 些 中 心 傳 動 軸 ； 最 后 通 過 合攏 傳 動 軸 和 動 力 箱 驅(qū) 動 軸 連 接 起 來 。(1) 將 主 軸 劃 分 為 各 種 分 布 類 型 被 加 工 零 件 上 的 加 工 孔 的 位 置 分 布 是 多 種多 樣 的 ， 但 大 致 可 以 歸 納 為 ： 同 心