渦輪減速器箱體加工工藝及夾具設計【蝸輪減速箱體】

渦輪減速器箱體加工工藝及夾具設計【蝸輪減速箱體】,蝸輪減速箱體,渦輪減速器箱體加工工藝及夾具設計【蝸輪減速箱體】,渦輪,減速器,箱體,加工,工藝,夾具,設計,蝸輪,減速 任務書 課題名稱 蝸輪減速箱體的工藝分析及夾具設計 學 院 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導教師(簽字) 教研室主任(簽字) 院 長(簽字) 年 月 日 一、課題的主要內容和基本要求 對所加工產品進行認真的結構和加工工藝分析，擬定不少于兩條加工工藝路線，繪制工藝圖，并編制數(shù)控加工程序；設計兩套加工過程中用的夾具，最后撰寫設計說明書。 要求繪制加工工藝圖和夾具設計圖若干張，圖紙折合0號圖紙不少于4張，設計說明書不少于2萬字，相關外文翻譯3000漢字，最后將圖紙、說明書等設計資料刻盤。 二、進度計劃與應完成的工作 1、第1周收集設計所需資料及文獻，進行外文翻譯，文獻中不少于2篇外文文獻。 2、第4周進行畢業(yè)實習，了解課題研究的對象及生產、科研的實際，寫出實習報告。 3、第5周整理設計資料，寫出開題報告。 4、第6周繪制三維工件圖，分析其結構，確定工藝方案。 5、第7-13周進行設計、繪圖和技術分析，編制加工工藝路線，進行夾具設計，編制數(shù)控加工程序。 6、第14周撰寫設計說明書。 7、第19周教師評閱及答辯。 三、主要參考文獻、資料 1、華楚生。機械制造工藝。重慶大學出版社. 2、機械工藝人員手冊，夾具設計手冊 4、劉兆甲、王樹魁、張文明主編 數(shù)控銑工實際操作手冊 遼寧科技 5、夾具設計（任何人編寫的都可以） 四、完成期限 2014年5月26日 報告 課題名稱 蝸輪減速箱體的工藝分析及夾具設計 學 院 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導教師(簽字) 教研室主任(簽字) 院 長(簽字) 2014年 4月 26日 論文題目 蝸輪減速箱體的工藝分析及夾具設計 論 文 類 型 基礎理論 選 題 來 源 指導教師科研項目 國家項目 應用研究 部省(市)項目 開發(fā)研究 學校項目 生產單位 自 擬 1 課題來源 本課題為基于蝸輪減速箱體的工藝分析及夾具設計的設計課題，是實際應用型課題。 2 課題研究的目的和意義 2.1課題研究的主要目的 蝸輪減速箱體的工藝分析及夾具設計是根據(jù)平面四桿機構中雙搖桿機構的機械原理來設計，其基本結構是由連桿、機架及兩連架桿等四構件組成的有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產品質量；有利于提高勞動生產率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產；有利于擴大機床工藝范圍，實現(xiàn)“一機多用”，其設計簡單，制作方便，夾緊迅速，定位精準，維修便捷，夾緊力穩(wěn)定、裝夾快速靈活、安全可靠、操作方便、工作效率高，大大降低各種零部件加工、夾緊、固定、操作過程的時間，直接改善產品的質量和產量。 2.2 課題研究的主要意義 箱體零件是機器或部件的基礎零件,它把有關零件聯(lián)結成一個整體,使這些零件保持正確的相對位置,彼此能協(xié)調地工作。箱體零件的毛坯通常采用鑄鐵件。因為灰鑄鐵具有較好的耐磨性,減震性以及良好的鑄造性能和切削性能,價格也比較便宜。 毛坯的鑄造方法,取決于生產類型和毛坯尺寸。在單件小批生產中,多采用木模手工造型;在大批量生產中廣泛采用金屬模機器造型,毛坯的精度較高。 減速器是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器。將電機的回轉速降低到需要的回轉速，并得到較大轉矩的機構。 工藝規(guī)程，是指導施工的技術文件.一般包括以下內容：零件加工的工藝路線，各工序的具體加工內容，切削用量、以及所采用的設備和工藝裝備等。 3 蝸輪減速箱體夾具的發(fā)展概況及特點 3.1 蝸輪減速箱體夾具的發(fā)展概況 夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50％～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10％～20％左右，為了適應科學技術的快速發(fā)展，我們在短短幾年內需更新大量的專用夾具，這樣即提高了加工的成本，也造成了材料的浪費，為了減少這種情況，我們可以采用數(shù)控機床的柔性化制造技術。 近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； 5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率； 6）提高機床夾具的標準化程度。 機床夾具的現(xiàn)狀：機床夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確的空間位置，用來加工或檢測并保證加工要求的機床附加裝置，簡稱為夾具。 3.2 蝸輪減速箱體夾具的特點 1）保證工件的加工精度 專用夾具應有合理的定位方案，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）提高生產效率 專業(yè)夾具的復雜程度要與工件的生產綱領相適應，應根據(jù)工件生產批量的大小選用不同復雜程度的高效夾緊裝置，以縮短輔助時間，以提高生產效率。 3）工藝性好 專用夾具的結構簡單，合理，便于加工，裝配，檢驗和維修。專用夾具的生產屬于小批量生產。 4）使用性好 專用夾具的操作應簡單，省力，安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑機構。 5）經濟型好 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)生產綱領對夾具方案進行必要的經濟分析，以提高夾具在生產中的經濟效益。 4 課題研究的主要內容及設計成果的應用價值 4.1 課題研究的主要內容 （1）確定整體畢業(yè)設計思路 （2）確定用什么夾具進行加工，分析材料、生產要求、工藝要求、使用要求等 （3）夾具結構設計與優(yōu)化，含零件圖及裝配圖 （4）夾具制造工藝，含工藝過程卡和工序卡 確定各表面加工方案，在選擇各表面孔的加工方法時，需綜合考慮以下因素： （1）要考慮各表面的精度和質量要求，根據(jù)各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。 （2）根據(jù)生產類型來選擇，在大批量生產中可使用專用的高效率的設備；在單件小批量生產中則使用常用設備和一般加工方法。 （3）要考慮被加工材料的性質。 （4）要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有的加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。 4.2 設計成果的應用價值 工藝規(guī)程：零件加工的工藝路線，各工序的具體加工內容，切削用量、以及所采用的設備和工藝裝備等。 箱體零件的毛坯通常采用鑄鐵件。因為灰鑄鐵具有較好的耐磨性,減震性以及良好的鑄造性能和切削性能,價格也比較便宜。 毛坯的鑄造方法,取決于生產類型和毛坯尺寸。在單件小批生產中,多采用木模手工造型;在大批量生產中廣泛采用金屬模機器造型,毛坯的精度較高。 夾具不論在技術上具有無與倫比的優(yōu)勢，在節(jié)能環(huán)保及經濟性上都堪稱完美，所以可以大力推廣，為我國的國民經濟建設發(fā)揮出應有的作用，并對本機的總體方案進行論證與擬定，從而對其進行具體的結構設計。 5 研究的方法與路線 5.1 研究的方法 （1）文獻研究法，系統(tǒng)地查閱指定的物流搬運技術方面相關的文獻，做出相應的學習心得，得出一般性結論并發(fā)現(xiàn)問題，尋找新思路； （2）統(tǒng)計分析研究法，學習兩軸自動發(fā)卡和機電一體化技術方面的有關課程知識，通過處理、分析、研究，找出研究對象的特征； （3）實驗法研究，通過三維模擬研究來證明； （4）行動研究法，理論與實踐相結合，從實踐中獲得成功。 5.2 研究的路線 擬定工藝路線是制定工藝過程的關鍵性的一步。在擬定時應充分調查研究。多提幾個方案，加以分析比較確定一個最合理方案。 擬定工藝路線要考慮解決以下幾個問題 5.3 加工方法的選擇 在選擇各表面的加工方法時，要綜合考慮以下因素： 5.3.1 要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據(jù)各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。 5.3.2 根據(jù)生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件小批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在 小批量生產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削加工。 5.3.3 要考慮被加工材料的性質，例如，淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 5.3.4 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。 5.4 加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： 5.4.1 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。 5.4.2 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。 5.4.3 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求。另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 5.4.4 光整加工階段 對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質量，對尺度精度改善很少。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序.由于熱處理性質的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間. 5.5 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則.所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散. 5.5.1 工序集中的特點 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度.使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率.但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。 5.5.2 工序分散的特點 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量.便于采用通用設備.簡單的機床工藝裝備.生產準備工作量少，產品更換容易.對工人的技術要求水平不高.但需要設備和工人數(shù)量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜.工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產類型.加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則.一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中.但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制.結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產.由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量，從而可取的良好的經濟效果。 5.6 加工順序的安排 零件的加工過程通常包括機械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序.在安排加工順序時常遵循以下原則： 5.7 定位基準的選擇 在制定工藝過程時，選擇定位基準的主要目的是為了保證加工表面的位置精度。因此選擇定位基準的總原則應該是從有較高位置精度要求的表面中進行選擇。定位基準的選擇包括粗基準和精基準的選擇。 5.8 設計銑蝸桿端蓋的小端面夾具 設計任務：設計成批生產條件下,在立式銑床上銑蝸桿端蓋的小端面夾具 以大端面及其兩側面定位銑蝸桿端蓋的小端面。 原理：模型螺旋定心夾緊銑床夾具 設計方案的討論 工件定位方案及定位裝置 定位方案：一面兩銷定位 工件夾緊方案及夾緊裝置 夾緊方案及裝置：螺旋定心夾緊 5.9 夾具定位方案 工序圖只是給出了原理方案，此時應仔細分析本工序的工序內容及加工精度要求，按照六點定位原理和本工序的加工精度要求，確定具體的定位方案和定位元件，要擬定幾種具體方案進行比較，選擇或組合最佳方案. 根據(jù)工序圖給出的定位元件方案，按有關標準正確選擇定位元件或定位的組合.在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標準定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護. 選用兩個支承板鉆使得模板支撐定位在夾具體上，用兩個支承板限制Z的移動，Y的轉動，X的轉動，X方向2個支承釘限制X方向的移動和Z的轉動，和一個Y方向的支承釘限制Y方向的移動，這樣六個自由度完全限制. 5.10 夾具選擇加緊機構 夾緊力的方向： 夾緊力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，防止工件在夾緊力的作用下產生變形. 夾緊力的作用點： 夾緊力的作用點應選擇在定位元件支承點的作用范圍內，以及工作剛度高的位置，確保工件定位準確、不變形. 選擇夾緊機構： 在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應的夾緊機構，確定夾緊機構要注意以下幾方面的問題： 夾緊機構應具備足夠的強度和夾緊力，確保工件夾緊牢固. 手動夾具夾緊機構的操作力不應過大，以減輕操作人員的勞動強度. 夾緊機構的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率. 根據(jù)所給工件的形狀、尺寸，選用螺栓，螺母與壓板來夾緊工件. 確定夾緊力的方向、作用點，以及夾緊元件或夾緊機構，估算夾緊力大小，要選擇和設計動力源.夾緊方案也需反復分析比較，并最終確定最佳設計方案.兩種方案. 方案一使用螺旋夾緊機構； 5.11 夾具選擇導向裝置 導向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導向套、鏜套、對刀裝置、對定裝置等，這些裝置均已標準化，可按標準選擇，由于加工Φ15的孔需要鉆——擴——鉸工序，為提高加工效率，故選擇快換導向套加工工件. 4．畢業(yè)設計工作進度安排：（包括序號、起迄日期、工作內容）： 畢業(yè)設計工作進度安排如下： 1、第1周收集設計所需資料及文獻，進行外文翻譯，文獻中不少于2篇外文文獻。 2、第4周進行畢業(yè)實習，了解課題研究的對象及生產、科研的實際，寫出實習報告。 3、第5周整理設計資料，寫出開題報告。 4、第6周繪制三維工件圖，分析其結構，確定工藝方案。 5、第7-13周進行設計、繪圖和技術分析，編制加工工藝路線，進行夾具設計，編制數(shù)控加工程序。 6、第14周撰寫設計說明書。 7、第19周教師評閱及答辯。 三、主要參考文獻、資料 1、華楚生。機械制造工藝。重慶大學出版社. 2、機械工藝人員手冊，夾具設計手冊 4、劉兆甲、王樹魁、張文明主編 數(shù)控銑工實際操作手冊 遼寧科技 5、夾具設計（任何人編寫的都可以） 四、完成期限 2014年5月26日 指導教師簽字： 教研室/系 主任簽字： 年 月 日 本科生畢業(yè)論文 論文題目：蝸輪減速箱體的工藝分析及夾具設計 姓 名： 學 號： 班 級： Xxxxxx學校 2015.5.1 摘要 本篇畢業(yè)設計的論文主要闡述的是一種蝸輪減速箱體的工藝分析及夾具設計。由于該零件屬于大批量生產，鉆孔精度要求較高，所以設計一個專用的鉆床夾具，保證零件的加工質量。蝸輪減速機的目的是降低轉速，增加轉矩，減速器在原動機和工作機或執(zhí)行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用，而且由于結構緊湊效率高、傳遞運動準確可靠、使用維護簡單并可成批生產在現(xiàn)代機械中應用極為廣泛。而箱體作為減速器的載體，研究箱體的加工工藝就顯得尤為重要了箱體是一種由封閉在剛性克體內的齒輪傳動蝸桿傳動或齒輪蝸桿傳動所組成的外殼箱箱體，箱體的結構比較復雜，箱體外面都有許多平面和孔，內部呈腔形，壁薄且不均勻，剛度較低，加工精度要求較高，特別是主軸承孔和基準平面的精度。通過對渦輪減速器箱體零件圖的分析及結構形式的了解，從而對減速器進行工藝分析、工藝說明及加工過程的技術要求和精度分析，然后對一個銑削工序和一個鉆削工序進行夾具設計。首先通過分析蝸輪減速箱體的結構組成，建三維模型、繪制總圖；其次設計工藝卡片，從而設計夾具。最后繪制件零件圖；最后繪制裝配圖，整理資料，撰寫設計說明。 關鍵詞：減速箱體、夾具、工藝分析、機構 目錄 1 緒論 5 1.1 渦輪減速機在社會經濟中的地位與作用 5 1.2 夾具的發(fā)展概況 5 1.3 夾具的特點 6 1.4 本篇論文的設計任務 7 2 零件的工藝分析及生產類型的確定 7 2.1 定位基準的選擇及加工工序 7 2.2 確定毛坯的制造形式 9 2.3 箱體零件的結構工藝性 9 2.4 主要平面 9 2.5 加工方法的選擇 10 2.6 加工階段的劃分 10 2.7 工序的集中與分散 11 2.8 加工順序的安排 12 2.9 具體工序尺寸和加工余量的確定 13 2.10 機床與相應切削用量的確定 13 2.11 加工零件圖 14 2.12 工藝路線的確定 15 2.13 鉆床的選定及時間計算 18 3 夾具設計方法及步驟 18 3.1 夾緊及方案的選擇 18 3.2 夾具結構設計 23 3.2.1 夾具定位方案與定位元件 23 3.2.2 實際所需夾緊力的計算 23 3.2.3 夾具的使用方法 25 3.2.4 夾具零件設計 25 3.2.5 夾具體毛坯的類型 26 4 夾具誤差的計算 27 4.1 角度尺寸公差 27 4.2 定位誤差 27 4.3 工件在夾具上加工的精度分析 28 4.4 夾具誤差的計算 29 5 第6章 零件材料 34 5.1 標準件 34 5.2 定位銷 35 5.3 定位襯套 37 5.4 定位銷座 39 5.5 預定位銷座 41 6 經濟性分析 42 6.1 經濟性分析 42 7 結束語 42 8 參考文獻 44 1 緒論 1.1 渦輪減速機在社會經濟中的地位與作用 近幾年我國渦輪減速機行業(yè)發(fā)展速度較快，受益于渦輪減速機行業(yè)生產技術不斷提高以及下游需求市場不斷擴大，渦輪減速機行業(yè)在國內和國際市場上發(fā)展形勢都十分看好。雖然受金融危機影響使得渦輪減速機行業(yè)近兩年發(fā)展速度略有減緩，但隨著我國國民經濟的快速發(fā)展以及國際金融危機的逐漸消退，我國渦輪減速機行業(yè)重新迎來良好的發(fā)展機遇。進入2010年我國渦輪減速機行業(yè)面臨新的發(fā)展形勢，由于新進入企業(yè)不斷增多，上游原材料價格持續(xù)上漲，導致行業(yè)利潤降低，因此我國渦輪減速機行業(yè)市場競爭也日趨激烈。面對這一現(xiàn)狀，渦輪減速機行業(yè)業(yè)內企業(yè)要積極應對，注重培養(yǎng)創(chuàng)新能力，不斷提高自身生產技術，加強企業(yè)競爭優(yōu)勢，于此同時渦輪減速機行業(yè)內企業(yè)還應全面把握該行業(yè)的市場運行態(tài)勢，不斷學習該行業(yè)最新生產技術，了解該行業(yè)國家政策法規(guī)走向，掌握同行業(yè)競爭對手的發(fā)展動態(tài)，只有如此才能使企業(yè)充分了解該行業(yè)的發(fā)展動態(tài)及自身在行業(yè)中所處地位，并制定正確的發(fā)展策略以使企業(yè)在殘酷的市場競爭中取得領先優(yōu)勢。 1.2 夾具的發(fā)展概況 夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50％～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10％～20％左右，為了適應科學技術的快速發(fā)展，我們在短短幾年內需更新大量的專用夾具，這樣即提高了加工的成本，也造成了材料的浪費，為了減少這種情況，我們可以采用數(shù)控機床的柔性化制造技術。 近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； 5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率； 6）提高機床夾具的標準化程度。 機床夾具的現(xiàn)狀：機床夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確的空間位置，用來加工或檢測并保證加工要求的機床附加裝置，簡稱為夾具。 1.3 夾具的特點 1）保證工件的加工精度 專用夾具應有合理的定位方案，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）提高生產效率 專業(yè)夾具的復雜程度要與工件的生產綱領相適應，應根據(jù)工件生產批量的大小選用不同復雜程度的高效夾緊裝置，以縮短輔助時間，以提高生產效率。 3）工藝性好 專用夾具的結構簡單，合理，便于加工，裝配，檢驗和維修。專用夾具的生產屬于小批量生產。 4）使用性好 專用夾具的操作應簡單，省力，安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑機構。 5）經濟型好 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)生產綱領對夾具方案進行必要的經濟分析，以提高夾具在生產中的經濟效益。 1.4 本篇論文的設計任務 本片論文的主要任務如下： （1）確定整體畢業(yè)設計思路 （2）確定用什么夾具進行加工，分析材料、生產要求、工藝要求、使用要求等 （3）夾具結構設計與優(yōu)化，含零件圖及裝配圖 （4）夾具制造工藝，含工藝過程卡和工序卡 確定各表面加工方案，在選擇各表面孔的加工方法時，需綜合考慮以下因素： （1）要考慮各表面的精度和質量要求，根據(jù)各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。 （2）根據(jù)生產類型來選擇，在大批量生產中可使用專用的高效率的設備；在單件小批量生產中則使用常用設備和一般加工方法。 （3）要考慮被加工材料的性質。 （4）要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有的加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。 本設計的主要任務是對所加工產品進行認真的結構和加工工藝分析，擬定不少于兩條加工工藝路線，繪制工藝圖，并編制數(shù)控加工程序；設計兩套加工過程中用的夾具，最后撰寫設計說明書。 2 零件的工藝分析及生產類型的確定 2.1 定位基準的選擇及加工工序 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要的設計之一，基準的選擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批量的報廢，使生產無法進行。 機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工φ36內側表面，在加工外側表面。 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工各個表面，再加工各個通孔。 粗基準的選擇：選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇的原則是：選擇應加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準.這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 箱體粗基準選擇要求：在保證各加工表面均有加工余量的前提下，使主要孔加工余量均勻；裝入箱體內的旋轉零件應與箱體內壁有足夠間隙；此外還應保證定位、夾緊可靠。為了滿足上述要求，一般選箱體的主要孔的毛坯孔作為粗基準。由于本次加工箱體的下表面粗糙度要求相對較高，因此選取下表面為粗基準，先加工上表面。 精基準的選擇 選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準確、牢固、方便。 此外，還應選擇工件上精度高.尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠.并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 箱體上孔與孔、孔與平面、平面與平面之間都有較高的位置精度要求，這些要求的保證與精基準的選擇有很大的關系.為此，通常優(yōu)先考慮“基準統(tǒng)一”原則。在大批量生產中，則選用主軸箱頂面和兩定位銷為定位基準。若箱體尺寸較小而批量很大時，可與底面上的兩定位孔組成典型的一面兩孔定位方式。這樣既符合“基準統(tǒng)一”原則，又符合“基準重合”原則，有利于保證軸承孔軸線與結合面重合度及與裝配基面的尺寸精度和平行度。 2.2 確定毛坯的制造形式 常用毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊件、沖壓件.各種型材和工程塑料件等。在確定毛坯時，一般要綜合考慮以下幾個因素： 依據(jù)零件的材料及機械性能要求確定毛坯。例如，零件材料為鑄鐵，須用鑄造毛坯；強度要求高而形狀不太復雜的鋼制品零件一般采用鍛件。 依據(jù)零件的結構形狀和外形尺寸確定毛坯，例如結構比較的零件采用鑄件比鍛件合理；結構簡單的零件宜選用型材，鍛件；大型軸類零件一般都采用鍛件。 確定毛坯時既要考慮毛坯車間現(xiàn)有生產能力又要充分注意采用新工藝、新技術、新材料的可能性。 本減速器是大批量的生產，材料為HT200用鑄造成型。 2.3 箱體零件的結構工藝性 箱體的結構形狀比較復雜，加工的表面多，要求高，機械加工的工作量大，結構工藝性有以下幾方面值得注意： 本箱體加工的基本孔可分為通孔和階梯孔兩類，其中通孔加工工藝性最好，階梯孔相對較差。 箱體的內端面加工比較困難，結構上應盡可能使內端面的尺寸小于刀具需穿過的孔加工前的直徑，當內端面的尺寸過大時，還需采用專用徑向進給裝置。 為了減少加工中的換刀次數(shù)，箱體上的緊固孔的尺寸規(guī)格應保持一致。 2.4 主要平面 底座的底面，箱體頂面，支承孔的端面等。其他加工其他主要連接孔、螺孔、銷釘孔以及一些特別的凸臺面等。軸承支承孔通常在鏜床上鏜削；加工連接孔、螺孔、銷釘在鉆床上進行，主要平面通常采用銑削，支承孔端面可以在鏜孔同一次安裝中加工出來。減速器箱體的機械加工過程取決于精度要求、批量大小、結構特點、尺寸重量、大小等因素。此處還應考慮車間的條件，中間有無熱處理工序。 由此可知，減速器箱體整個加工工藝過程分為兩大階段，第一階段銑削主要的平面，第二階段是鏜孔及鉆孔。 2.5 加工方法的選擇 在選擇各表面的加工方法時，要綜合考慮以下因素： 要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據(jù)各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。 根據(jù)生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件小批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在 小批量生產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削加工。 要考慮被加工材料的性質，例如，淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。 2.6 加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： 粗加工階段：粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。 半精加工階段：半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。 精加工階段：精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求。另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 光整加工階段：對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質量，對尺度精度改善很少。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序.由于熱處理性質的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 2.7 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則.所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散. 工序集中的特點：工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度.使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率.但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。 工序分散的特點：工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量.便于采用通用設備.簡單的機床工藝裝備.生產準備工作量少，產品更換容易.對工人的技術要求水平不高.但需要設備和工人數(shù)量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜.工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產類型.加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則.一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中.但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制.結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產.由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量，從而可取的良好的經濟效果。 2.8 加工順序的安排 零件的加工過程通常包括機械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序.在安排加工順序時常遵循以下原則： 機械加工工序安排：先粗后精，先粗加工，其次半精加工，最后安排 精加工和光整加工. 先加工基準面后加工其它面.首先以粗基準定位加工出精基準，然后以精基準定位加工其它表面.例如，軸類零件通常都是先加工出兩端面的頂針孔然，然后以頂針孔定位加工其它表面。箱體、底座、支架類零件，其上的平面較大，用平面定位比較穩(wěn)定可靠，因此一般都是先加工平面，在加工孔，稱之為“先面后孔”原則。 先主后次.先安排主要的表面的加工.主要表面指裝配基準面，工作表面等；次要表面指鍵槽、緊固用的螺孔和光孔等.這些表面一般都與主要表面有相互位置精度要求，通常放在主要表面的半精加工之后.精加工之前.這樣可以保護主要表面的光潔。 熱處理工序的安排：熱處理工序在工藝路線中的安排主要取決于熱處理的目的.有以下幾種情況： 退火與正火通常安排在粗加工之前.他們的主要目的是改善材料的切削加工性能和消除內應力。 調質一般安排在粗加工之后，半精加工之前進行.調質使零件獲的較好的綜合機械性能也可使金屬組織細化致密，為以后淬火和氮化減少變形作預備處理。 時效處理.一般鑄件通常安排在粗加工之后.高精度復雜鑄件應在半精加工之前后各安排一次.剛性差的精密零件應在粗加工、半精加工、精加工多次安排時效處理.時效處理的目的是消除毛坯制造和機械加工中產生的內應力，穩(wěn)定零件精度。 淬火.分整體淬火，表面淬火和滲碳淬火.一般安排在精加工與半精加工之間進行.表面淬火之前常要進行調質及正火處理。淬火的目的是為了使零件獲得高的硬度和耐磨性。 淡化.安排在精細磨之前。淡化前還需要安排調質處理，淡化能提高零件硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性。 發(fā)蘭.表面鍍層等表面處理。應安排在工藝過程之后。 輔助工序的安排 檢驗工序是重要的輔助工序，除每道工序操作者自檢外，還應在下列加工階段，專門安排檢驗工序。 粗加工階段結束之后； 重要的工序的前后； 工件從一個車間轉到另一個車間時； 工件全部加工完畢后. 輔助工序還有去毛刺、清洗、涂防銹油、油漆等，應分別安排于工藝過程所需之處。綜上所述，該零件的加工工藝過程編制如下表所示： 渦輪減速器殼體的工藝過程見表1 2.9 具體工序尺寸和加工余量的確定 現(xiàn)分析主要的孔，面的加工余量及尺寸偏差。根據(jù)《機械加工工藝手冊》，由于表面粗糙度要求均較高，所以都要經過多重工序，具體工序尺寸和加工余量為： M13mm螺紋孔 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表，加工該孔的工藝為： 鉆孔：Φ8mm； 攻螺紋孔M10 精鏜Φ90mm孔； 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表，加工該孔的工藝為： 鉆孔：Φ88mm； 粗鏜：Φ89.8mm； 精鏜：Φ90mm 銑底面 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表，加工該孔的工藝為： 粗銑：Z=1.2mm 精銑：Z=1.0mm保證最終尺寸 2.10 機床與相應切削用量的確定 M13mm螺紋孔 機床：鉆床 刀具：麻花鉆，絲錐 根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取每轉進給量f=0.10mm/r， 取銑削速度=18m/min。則=f×=127.4r/min。 按機床選取銑刀轉速n=160r/min，則實際切削速度=25.12m/min， 工作臺每分鐘進給量F=S×Z×=144mm/min， 銑床工作臺進給量f=150mm/min, 按《機械加工工藝手冊》,基本工時t=0.65min。 精鏜φ90H7內孔、精鏜φ115、精鏜φ70H7 同樣選取f=20m/min，=0.15mm/Z，則=127.4r/min， 同樣選取=127.4r/min，則f=25.12m/min，F(xiàn)=S×Z×=144mm/min 取=127.4r/min，基本工時t=0.65min。 銑蝸桿端蓋的底面及四周 銑削余量Z=1.2mm 同樣選取f=20m/min，=0.15mm/Z，則=127.4r/min， 同樣選取=127.4r/min，則f=25.12m/min，F(xiàn)=S×Z×=144mm/min 取=127.4r/min，基本工時t=0.65min。 3.6.4 銑蝸桿端蓋的小端面,銑削余量Z=1.1mm 同樣選取f=20m/min，=0.15mm/Z，則=127.4r/min， 同樣選取=127.4r/min，則f=25.12m/min，F(xiàn)=S×Z×=144mm/min 取=127.4r/min，基本工時t=0.65min。 2.11 加工零件圖 加工零件圖如下所示： 圖2-1 被加工零件及需要加工的孔 如2-1所示，被加工零件材料為10#，厚度為10mm，直徑為14mm，在零件端面上鉆四個孔，孔的直徑為1.4mm和1.6mm，具體尺寸偏差如圖2-1所示。 被加工零件安裝到夾具上應對上端面和下部的內孔面進行定位，因為在鉆端面上的四個孔時，可能發(fā)生零件的左右移動，所以采用芯軸定位，因為設計的是蓋板式鉆床夾具，所以定位芯軸與蓋板為一個整體；在加工過程中采用加長鉆套進行鉆孔，滿足設計要求。 2.12 工藝路線的確定 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表列出了工藝路線1。 工序號 工序名稱 機床裝備 量具 1 鑄件清砂、去毛刺、去飛邊、退火。 手工清砂 塞規(guī)，卡尺 2 以孔為基準，劃粗外形線。 鉗工臺 塞規(guī)，卡尺 3 以195左側面為基準，銑底面，留2mm余量，以底面為基準，粗銑四周。 5036B 魯南精機 升降臺式銑床 塞規(guī)，卡尺 4 330右側留2mm余量做工藝基準面，臺階20到22，其余到尺寸 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 5 劃各孔粗鏜孔線 （注意底面及330左側面有2mm余量） 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 6 以底面為基準，校正330左側工藝基準面，粗鏜φ90H7內孔單邊 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 7 放2 mm，工作臺旋轉90°，鏜φ185H7，φ70H7孔單邊放2 mm 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 8 時效 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 9 以195左側面為基準，精銑底面到尺寸，以底面為基準精銑330左 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 10 側面到尺寸，保證兩面垂直度。 車床及相應夾具 11 鉆3-M10深20， 鉆床及相應夾具 12 鉆6-M10深14的螺紋底孔 鉆床及相應夾具 13 鉆4-φ18的通孔 鉆床及相應夾具 14 攻3-M10深20， 鉆床及相應夾具 15 攻6-M10深14的螺紋底孔 鉆床及相應夾具 16 精鏜φ90H7內孔 鏜床及相應夾具 17 精鏜φ115 鏜床及相應夾具 18 鏜φ185H7 鏜床及相應夾具 19 精鏜φ70H7 鏜床及相應夾具 20 檢驗 21 入庫 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表列出了工藝路線2。 工序號 工序名稱 機床裝備 量具 1 鑄件清砂、去毛刺、去飛邊、退火。 手工清砂 塞規(guī)，卡尺 2 以孔為基準，劃粗外形線。 鉗工臺 塞規(guī)，卡尺 3 330右側留2mm余量做工藝基準面，臺階20到22，其余到尺寸 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 4 劃各孔粗鏜孔線 （注意底面及330左側面有2mm余量） 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 5 以底面為基準，校正330左側工藝基準面，粗鏜φ90H7內孔單邊 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 6 放2 mm，工作臺旋轉90°，鏜φ185H7，φ70H7孔單邊放2 mm 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 7 時效 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 8 以195左側面為基準，銑底面，留2mm余量，以底面為基準，粗銑四周。 5036B 魯南精機 升降臺式銑床 塞規(guī)，卡尺 9 以195左側面為基準，精銑底面到尺寸，以底面為基準精銑330左 鉆床及相應夾具 塞規(guī)，卡尺 10 側面到尺寸，保證兩面垂直度。 車床及相應夾具 11 鉆3-M10深20， 鉆床及相應夾具 12 鉆6-M10深14的螺紋底孔 鉆床及相應夾具 13 鉆4-φ18的通孔 鉆床及相應夾具 14 攻3-M10深20， 鉆床及相應夾具 15 攻6-M10深14的螺紋底孔 鉆床及相應夾具 16 精鏜φ90H7內孔 鏜床及相應夾具 17 精鏜φ115 鏜床及相應夾具 18 鏜φ185H7 鏜床及相應夾具 19 精鏜φ70H7 鏜床及相應夾具 20 檢驗 21 入庫 2.13 鉆床的選定及時間計算 采用車床、鉆床。該設計的生產綱領為大批生產，所以采用專用夾具。由表可查得，鉆孔加工余量為2mm，精鉸加工余量為2 mm，查表可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，精鉸：IT7，鉆：IT12。根據(jù)上述結果，再查標準公差數(shù)值表可確定各公布的公差值分別為，精鉸：0.04 mm；鉆：0.25 mm。 1）鉆孔工步 根據(jù)鉆孔的基本時間可由公式=L/fn=(++)/fn求得。則該工序的基本時間如工序表中的時間. 2）精絞工步 同上，根據(jù)公式=L/fn=(++)/fn求得該工序的基本時間如工序表中的時間。 輔助時間的計算 輔助時間與基本時間之間的關系為=（0.15~0.2），此處取=0.15，則該工序的輔助時間分別為： 3 夾具設計方法及步驟 3.1 夾緊及方案的選擇 方案一： 圖3-1 夾緊機構 1-底座 2-轉軸 4-鎖緊套 5-防轉螺釘 6-鎖緊螺桿 圖為切向鎖緊機構，轉動手柄3，鎖緊螺桿5使兩個鎖緊套4相對運動，將轉軸2鎖緊。 夾緊力和夾緊扭矩的計算公式如下： 式中 —夾緊力（N）； —夾緊扭矩（N*m）； —作用力（N）； —摩擦系數(shù)（表面光滑f=0.16）； —螺紋或端面凸輪升角（此處） 、計算實際夾緊力，代入上式得： 計算摩擦力 因為 ，所以鉆孔過程中不會發(fā)生滑動，夾緊力合適，夾緊機構滿足設計要求。 圖3-2 夾緊機構2 當壓板處于放松狀態(tài)時，可提起夾具手柄桿，使壓桿繞鉸鏈叉架的螺桿旋轉，裝載或卸下零件；零件裝載好后，連桿機構形成死點，然后壓桿在工件的反作用力下不會反轉。 因為 ，所以鉆孔過程中不會發(fā)生滑動，夾緊力合適，夾緊機構滿足設計要求。 比較兩方案： 在加工零件端面上的四個孔時，由于鉆削會產生振動，使零件發(fā)生偏移，影響加工孔的位置精度。為避免這種情況的發(fā)生，提高零件的加工精度，在鉆削過程中，需采用壓緊裝置。 對夾緊裝置的基本要求： 夾緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。 夾緊力的大小適當，一批工件的夾緊力要穩(wěn)定不變。既要保證工件在整個加工過程中的位置穩(wěn)定不變，振動小，又要是工件不產生過大的夾緊變形。夾緊力穩(wěn)定可減小夾緊誤差。 夾緊裝置的復雜程度應與工件的生產綱領相適應。工件生產批量越大，允許設計越復雜、效率越高的夾緊裝置。 工藝性好，使用性好。其結構力求簡單，便于制造和維修。夾緊裝置的操作應當方便、安全、省力。 在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產效率。因此，設計夾緊裝置應遵循以下原則： 工件不移動原則 夾緊過程中，應不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。 工件不變形原則 夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應使工件在夾緊力的作用下不致產生加工精度所不允許的變形。 工件不振動原則 對剛性較差的工件，或者進行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動。 安全可靠原則 夾緊傳力機構應有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。 經濟實用原則 夾緊裝置的自動化和復雜程度應與生產綱領相適應，在保證生產效率的前提下，其結構應力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好。 夾緊機構---傳遞夾緊力，它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。要使動力裝置所產生的力或人力正確地作用到工件上，需有適當?shù)膫鬟f機構。在工件夾緊過程中起力的傳遞作用的機構，稱為夾緊機構。 夾緊機構在傳遞力的過程中，能根據(jù)需要改變力的大小、方向和作用點。手動夾具的夾緊機構還應具有良好的自鎖性能，以保證人力的作用停止后，仍能可靠地夾緊工件。 需要鉆孔零件的材料為10號鋼，優(yōu)質碳素結構鋼，鋼材的平均含碳量為0.1%。 10號鋼力學性能：抗拉強度 ；屈服強度 ；伸長率 δ≥25%；斷面收縮率 ψ ≥5%；硬度：未熱處理≤156HB。 鉆削切削力的計算公式如表3-1： 表3-1 鉆削切削力的計算公式 工件 材料 加工 方法 刀具 材料 切削扭矩 計算公式 切削力 計算公式 結構鋼和鑄鋼 =736MPa 鉆 高速鋼 擴鉆 耐熱鋼 （HB141） 鉆 灰鑄鐵 （HB190） 硬質合金 擴鉆 高速鋼 可鍛鑄鐵（HB120） 鉆 硬質合金 銅合金 高速鋼 可以看出與連桿的連接情況；運用根據(jù)平面四桿機構中雙搖桿機構的機械原理來設計，其基本結構是由連桿、機架及兩連架桿，壓板夾緊蓋板。 3.2 夾具結構設計 3.2.1 夾具定位方案與定位元件 工件在夾具中定位的任務是：使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置，工件位置的正確與否，用加工要求來衡量，能滿足加工要求的為正確，不能滿足加工要求的為不正確。一批工件逐個在夾具上定位時，各個工件在夾具中占據(jù)的位置不可能完全一致，也不必要求它們完全一致，但各個工件的位置變動量必須控制在加工誤差所允許的范圍之內。 該設計為了滿足鉆孔的需要，在定位過程中需要保證零件的上下表面與水平面平行，孔的中心線與水平面垂直，保證孔的位置度和的垂直度。由于定位基準為零件的上平面和的中心線，采用“T”字形定位，即壓板和定位心軸為一體的定位方案，滿足了定位基準的要求。同時下面采用圓錐臺定位，圓錐臺的錐形面與零件的外圓面線接觸，定位心軸與錐形塊也是線接觸，使零件不會發(fā)生移動或左右偏轉的情況，滿足加工要求。 3.2.2 實際所需夾緊力的計算 計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成是一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大型工件還應考慮工件重力，運動的工件還應考慮慣性力等）的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 式中 —實際所需夾緊力（N）； —在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力（N）； —安全系數(shù)。 安全系數(shù)K可按下試計算： 式中，為各種因素的安全系數(shù)，如表3-2。 表3-2 安全系數(shù)的數(shù)值 符號 考慮的因素 系數(shù)值 考慮工件材料及加工余量均勻性的安全系數(shù) 1.2~1.5 加工性質 粗加工 1.2 精加工 1.0 刀具鈍化程度 1.0~1.9 切削特點 連續(xù)切削 1.0 斷續(xù)切削 1.2 夾緊力的穩(wěn)定性 手動夾緊 1.3 機動夾緊 1.0 手動夾緊的手柄位置 操作方便 1.0 操作不方便 1.2 僅有力矩使工件回轉時，工件與支撐面接觸的情況 接觸點穩(wěn)定 1.0 接觸點不穩(wěn)定 1.5 若安全系數(shù)K的計算結果小于2.3時，取K=2.5。 鉆孔時，計算相應的安全系數(shù)得： 表3-3 安全系數(shù) 加工方法 切削力分力情況 K 鉆削 鑄鐵 鋼 1.15 1.15 粗擴（毛坯） 1.0 1.0 1.3 1.3 精擴 1.2 1.2 1.2 1.2 粗車或粗鏜 1.0 1.0 1.2 1.4 1.25 1.6 精車或精鏜 1.05 1.0 1.4 1.05 1.3 1.0 圓周銑削 （粗、精） 1.2~1.4 1.6~1.8(含碳量小于0.3%) 1.2~1.4(含碳量大于0.3%) 端面銑削 （粗、精） 1.2~1.4 1.6~1.8(含碳量小于0.3%) 1.2~1.4(含碳量大于0.3%) 磨削 1.15~1.2 拉削 F 1.5 3.2.3 夾具的使用方法 夾具的大體結構（從下到上）：凸臺和底板為一體，壓桿、夾具手柄桿、連桿行程其他三個連桿。當壓板處于放松狀態(tài)時，可提起夾具手柄桿3，使壓桿2繞鉸鏈叉架的螺桿旋轉，裝載或卸下零件；零件裝載好后，連桿機構形成死點，然后壓桿2在工件的反作用力下不會反轉，使壓板放松，提起裝配把手，卸下零件，至此完成一個零件的加工。 3.2.4 夾具零件設計 1）有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面（與機床相連接的表面）等，應有適當?shù)某叽绾托螤罹?，它們之間應有適當?shù)奈恢镁取? 為使夾具體尺寸穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 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。為保證夾具體不產生變形和振動，夾具體應有足夠的強度和剛度。因此夾具體需要有一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體常設置加強筋，或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體。 結構工藝性好 夾具體應便于制造、裝配和檢驗。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應鑄出凸臺，以減少加工面積。 排屑方便 3.2.5 夾具體毛坯的類型 鑄造夾具體 鑄造夾具體的優(yōu)點是工藝性好，可鑄出各種復雜形狀，具有較好的抗壓強度、剛度和抗振性，但生產周期長，需進行時效處理，以消除內應力。常用材料為灰鑄鐵（如HT200），要求強度高時用鑄鋼（如ZG270-500），要求重量輕時鑄鋁（如ZL104）。目前鑄造夾具體應用較多。 焊接夾具體 焊接夾具體，它由鋼板、型材焊接而成，這種夾具體制造方便、生產周期短、成本低、重量輕（壁厚比鑄造夾具體?。５附訆A具體的熱應力較大，易變形，需經退火處理，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)定性。 鍛造夾具體 鍛造夾具體，它適用于形狀簡單、尺寸不大、要求強度和剛度大的場合。鍛造后也需經退火處理。此類夾具體應用較少。 型材夾具體 小型夾具體可以直接用板料、棒料、管料等型材加工裝配而成。這類夾具體取材方便、生產周期短、成本低、重量輕，如各種心軸類夾具的夾具體及鋼套鉆模夾具體。 在該畢業(yè)設計中采用焊接夾具體，采用45號鍛鋼。 工作條件: 1.承受較大應力的零件（彎曲應力<29.40MPa）； 　　 摩擦面間的單位面積壓力>0.49MPa（大于10t在磨損下工作的大型鑄件壓力>1.47MPa）； 3.要求一定的氣密性或耐弱腐蝕性介質。 4 夾具誤差的計算 4.1 角度尺寸公差 規(guī)定了未注出公差的角度尺寸的極限偏差數(shù)值；適用于金屬切削加工的尺寸，也適用于一般的沖壓加工的尺寸，非金屬材料和其他工藝方法加工的尺寸可參照采用。 一般公差分精密、中等、粗糙、最粗共4個公差等級，按未注公差的線性尺寸和角度尺寸分別給出了各公差等級的極限偏差數(shù)值。 表5-1 角度尺寸的極限偏差數(shù)值 公差等級 長度分段mm ~10 >10~50 >50~120 >120~400 >400 精密f 中等m 粗糙c 最粗v 4.2 定位誤差 一批工件逐個在夾具上定位時，由于工件及定位元件存在加工誤差，使各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，加工后加工尺寸不一致，形成定位誤差，用表示。 造成定位誤差的原因有兩個：一是定位基準與工序基準不重合，由此產生基準不重合誤差；二是定位基準與限位基準不重合，由此產生基準位移誤差。 由于定位基準與工序基準不重合以及定位基準與限位基準不重合是造成定位誤差的原因，因此，定位誤差是基準不重合誤差與基準位移誤差的合成。計算時，和計算出和，然后將兩者合成而得。 合成時，若工序基準不在定位基面上（工序基準與定位基面為兩個獨立的表面），即與無相關公共變量，則=+。 若工序基準在定位基面上，即與有相關公共變量，則=。 在定位基面尺寸變動方向一定（由大到小，由小到大）的條件下，（或定位基準）與（或工序基準）的變動方向相同，取“+”號；變動方向相反，取“-”號。 4.3 工件在夾具上加工的精度分析 1. 影響加工精度的因素 如下圖所示，用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度有關的因素，有定位誤差、對刀誤差、夾具在機床上的安裝誤差和夾具誤差。在機械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差。上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確，從而形成總的加工誤差。 4.4 夾具誤差的計算 1) 定位誤差 機床夾具的主要功能：在機床上加工工件時，先將工件裝好，然后用夾具夾緊工件。將工件裝好，就是在機床上確定工件相對于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對工件施加作用力，使之在已經定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件裝夾情況的好壞，將直接影響工件的加工精度，因此，準確定位就是很重要的一個環(huán)節(jié)，現(xiàn)在需計算定位誤差。 根據(jù)基準中心線，第二基準面鉆孔 定位基準中心線；限位基準中心線；工序基準中心線。 鉆孔 定位基準中心線；限位基準中心線。 孔的鉆模板長度為40mm，公差等級按中等m設計，根據(jù)表（角度尺寸的極限偏差數(shù)值）中得，鉆孔的定位誤差為鉆孔時的角度公差為。 2) 對刀誤差 因刀具相對于對刀或導向元件的位置不精確而造成的加工誤差，稱為對刀誤差。鉆頭與鉆套間的間隙，會引起鉆頭的位移或傾斜，造成加工誤差。 圖 鉆模對刀誤差 鉆模對刀誤差的計算如圖所示，刀具與鉆套的最大配合間隙的存在會引起刀具的偏斜，將導致加工孔的偏移量 式中 B—工件厚度； H—鉆套高度； H—排屑空間的高度。 工件厚度大時，按計算對刀誤差：； 工件薄時，按計算對刀誤差：。 鉆孔時，工件為薄壁件，所以。 鉆孔 鉆套導向尺寸為，鉆頭尺寸為。 鉆孔 鉆套導向尺寸為，鉆頭尺寸為。 3) 夾具安裝誤差 因夾具在機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。 夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0. 4) 夾具誤差 因夾具上定位元件、對刀或導向元件、分度裝置及安裝基準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于安裝基準的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或導向元件（包含導向元件之間）的尺寸或位置誤差；導向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時，還存在分度誤差。以上幾項共同組成夾具誤差。 鉆端面4個孔時，保證位置精度。按IT3級，影響尺寸的夾具誤差的定位面到導向孔軸線的尺寸誤差=0.008，及導向孔對安裝基面B的垂直度=0.004. 鉆孔時，保證垂直度。按IT4級，影響尺寸的夾具誤差的定位面到導向孔軸線的尺寸誤差=0.010，及導向孔對安裝基面B的垂直度=0.005. 5) 加工方法誤差 因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、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。因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常根據(jù)經驗為它留出工件公差的1/3.計算時可設 鉆孔 鉆孔 。 2. 保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是 即工件的總加工誤差應不大于工件的加工尺寸。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量。因此將上式改寫為 或 當時，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。 3.鉆孔的加工精度計算 在圖5-2所示鉆模上鉆機殼的孔時，加工精度的計算列于表中。 用鉆模鉆孔的加工精度計算 誤差名稱 誤 差計算 加工要求 位置度 mm 垂直度 mm 0 0.0087 mm 0.011 mm 0.0185 mm 0 0 0.008+0.004 （mm） 0.010+0.005 (mm) 0.0067 mm 0.013 mm 0.0157 mm 0.0267 mm 0.0043 mm 0.0133 mm 由表可知，該鉆模能滿足工件的各項精度要求，且有一定的精度儲備。 5 第6章 零件材料 5.1 標準件 本設計中的標準件，如螺釘、螺母、螺栓等零件，常用于元件間的連接、定位、固定，要求有一定的工藝性能和良好的塑性，在使用過程中可能要承受力的作用，所以需要有適當?shù)膹姸取? 根據(jù)對金屬材料的認識和了解，35號鋼滿足使用要求。 35號鋼為優(yōu)質碳素結構鋼，有良好的塑性和適當?shù)膹姸?，工藝性能較好，焊接性能也可以，大多在正火狀態(tài)和調質狀態(tài)下使用（正火：指將鋼材或鋼件加熱到鋼的上臨界點溫度以上，30～50℃保持適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝；正火的目的：提高低碳鋼的 力學性能，改善切削加工性，細化晶粒，消除組織缺陷。調質：指將鋼材或鋼件進行淬火及高溫回火的復合熱處理工藝）。 35號鋼廣泛用于制造各種鍛件、熱壓件、冷拉和頂鍛鋼材，機械制造中的零件，如曲軸、轉軸、杠桿、連桿、套筒、輪圈、墊圈以及螺釘、螺母等。 35號鋼的力學性能如下： 抗拉強度： 屈服強度： 伸長率： 斷面收縮率： 未熱處理硬度： 5.2 定位銷 定位銷如圖所示： 圖6-1a 主視圖 圖 定位銷 夾具體的毛坯類型有：鑄造夾具體、焊接夾具體、鍛造夾具體、型材夾具體四種。 本設計中對零件鉆孔，需要夾具體有良好的抗壓強度、剛度和抗震性，所以選用鑄造夾具體，常見的材料為灰鑄鐵，如T10A。. T10A指的是最低抗拉強度為200MPa的灰鑄鐵，是具有較高強度鑄鐵，基體為珠光體，強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性也良好；鑄造性能較好，需要進行人工時效處理（時效處理：消除零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后，精加工前，把工件重新加熱到100-150℃，保持5-20小時。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理，以消除殘余應力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要）。 灰鑄鐵的工作條件： 1.能承受較大應力的零件（彎曲應力<29.40MPa）。 2.摩擦面間的單位面積壓力>0.49MPa（大于10t在磨損下工作的大型鑄件壓力>1.47MPa）。 3.要求一定的耐弱腐蝕性介質。　　 灰鑄鐵的運用場合：一般運用于蓋、油盤、手輪、手把、支架、座板、重錘等形狀簡單、不甚重要的零件。這些鑄件通常不經試驗即被采用，一般不須加工，或者只須經過簡單的機械加工。 5.3 定位襯套 圖 定位襯套 鉸鏈是用來連接兩個物體，并允許兩者之間做轉動的機械裝置。鉸鏈可能由可移動的組件構成，或者由可折疊的材料構成。本設計中鉸鏈處除了連接兩個物體外，在轉動過程中還要承受一定的力，對螺桿的位置進行一個定位，所以設計成鉸鏈叉架的形式，滿足使用要求。 夾緊裝置有很多類型，比如偏心夾緊機構、斜鍥夾緊機構、螺旋夾緊機構、彈性夾頭、彈性薄壁夾盤、壓板夾緊機構等等。在鉆孔過程中，振動可能會使偏心夾緊機構出現(xiàn)松動的情況，所以根據(jù)設計需要采用壓板夾緊機構，運用杠桿的原理進行夾緊和放松。直徑為25的孔與梯形絲杠連接，長度表示為Tr25H7，梯形絲杠傳力性能好，有自鎖性，在加工過程中不易打滑。 圖中零件需要有良好的綜合機械性能和耐磨性，選用T10A，硬度不高，可用調質+表面淬火提高零件表面硬度（淬火：指將鋼件加熱到 Ac3 或 Ac1（鋼的下臨界點溫度）以上某一溫度，保持一 定的時間，然后以適當?shù)睦鋮s速度，獲得馬氏體（或貝氏體）組織的熱處理工藝；淬火的目 的：提高工件的硬度，強度和耐磨性，為后道熱處理作好組 織準備等）。 在沒有回火之前，硬度大于HRC55（最高可達HRC62）為合格，實際應用的最高硬度為HRC55（高頻淬火HRC58）；調質處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應用于各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等；但表面硬度較低，不耐磨，可用調質+表面淬火提高零件表面硬度。；推薦熱處理溫度：正火，淬火，回火 。 5.4 定位銷座 圖 定位銷座 因工件的形狀或被加工孔的位置需要而不能使用標準鉆套時，需自行設計的鉆套稱為特殊鉆套。圖中加長鉆套為常見的特殊鉆套，在加工凹面上的孔時使用，減少刀具與鉆套的摩擦，導向性能好，提高了零件的加工精度。 在成批生產、大量生產中，為便于更換磨損的鉆套，選用可換鉆套（圖6-5）。鉆套和襯套之間采用F7/m6或F7/k6配合，襯套和鉆模板之間采用H7/n6配合。當鉆套磨損后，可卸下螺釘，更換新的鉆套。螺釘能防止鉆套加工時轉動及退刀時脫出。 鉆套使用頻率較高，耐磨性要求較高；在鉆孔的過程中，有振動，要求材料具有一定的抗性振能，選用T10A。 T10A是一種碳素工具鋼，適于制造切削條件差、耐磨性要求較高，且不受忽然和劇烈振動的零件和刀具。力學性能：退火硬度 ≤197HB，淬火硬度≥62HRC。 T10A典型應用舉例： 1）用于制作一般沖模，批量＜10萬件時，被沖材料為軟態(tài)低碳鋼板，料厚小于1mm。 　　 2）用于制造冷拔、拉伸凹模，在工作中磨損超差后，可先經過高溫回火，然后重新常規(guī)淬火，可自行縮孔復厚。 　　 3）用于制造剪切厚度為11mm中厚鋼板的長剪刃，施行薄殼淬火后，抗疲勞強度高，崩刃傾向低，適用壽命比9CrWMn鋼高7倍。 　　 4）用于沖制軟質硅鋼片上的小孔。 　　 5）可用于制造料厚小于3mm的沖裁模的凸模、凹模、鑲塊，做凸模時硬度時硬度選用58—62HRC；做凹模時硬度選用60—64HRC；制造一般彎曲模的凸模、凹模、鑲塊，硬度選用56—60HRC；制作一般拉延模的凸模、凹模、鑲塊，要求做凸模時硬度選用58—62HRC，做凹模是硬度選用60—64HRC；用于制造鋁件冷擠壓模中的凹模時硬度選62—64HRC。 6）用于各種中小批量生產的冷沖模，以及需要在薄殼硬化狀態(tài)下適用的整體式冷鐓模、沖剪工具等。 　　 7）用于冷作沖頭（凸模），輕載荷、下尺寸，硬度58—60HRC；用于六角螺母冷鐓模，硬度48—52HRC。 　　 8）采用該鋼可用于制作拉絲模和簡單的沖裁模。 5.5 預定位銷座 圖 預定位銷座　 鋼中可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。低碳鋼--含碳量一般小于0.25%；中碳鋼--含碳量一般在0.25～0.60%之間；高碳鋼--含碳量一般大于0.60%。