蜗轮减速器箱体的镗φ40和φ35孔夹具设计及加工工艺装备含非标6张CAD图
蜗轮减速器箱体的镗40和35孔夹具设计及加工工艺装备含非标6张CAD图,蜗轮,减速器,箱体,40,以及,35,夹具,设计,加工,工艺,装备,设备,非标,cad
I 摘 要 本文是在箱体的图样分析后进行箱体的机械加工工艺路线的设计,同时按照 其中的加工工序的要求设计夹具。 箱体的主要加工内容是表面和孔。其加工路线长,加工时间多,加工成本高, 零件的加工精度要求也高。按照机械加工工艺要求,遵循先面后孔的原则,并将 孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以底 面作为粗基准,以底面与两个工艺孔作为精基准,确定了其加工的工艺路线和加 工中所需要的各种工艺参数。 在零件的夹具设计中,主要是根据零件加工工序要求,分析应限的自由度数, 进而根据零件的表面特征选定定位元件,再分析所选定位元件能否限定应限自由 度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件,最后就是确定专用夹具的结构形式。 关键词:箱体;加工工艺;工序;专用夹具 II Abstract This paper is the design of mechanical processing routes of spindle box in the pattern analysis of spindle box after the design process, and in accordance with the requirements of the fixture. The main processing spindle box is the surface and hole. The processing route is long, processing time, high processing cost, the machining precision is high. In accordance with the requirements of the machining process, follow the principle of the surface after the first hole, and the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. Datum selection to the bottom as a rough benchmark, the bottom surface and the two holes as a precision technology base, various process parameters needed to process the machining and processing of the. In the fixture design of parts, mainly according to the requirement of machining process, the number of degrees of freedom analysis should limit, then according to the surface characteristics of components selected location element, then analyze the selected location components can be qualified shall be limited degrees of freedom. Determine the location element also need to select the clamping element, the last is to determine the structure of the special fixture. Key words: spindle box; processing technology; process; sp ecial fixture III 目 录 摘 要 .II ABSTRACT .III 1 绪 论 .1 1.1 本课题的研究内容和意义 .1 1.2 国内外的发展概况 .2 1.3 本课题应达到的要求 .3 2 箱体镗孔夹具设计 .4 2.1 研究原始质料 .4 2.2 定位、夹紧方案的选择 .4 2.3 切削力及夹紧力的计算 .4 2.4 误差分析与计算 .6 2.5 夹具设计及操作的简要说明 .7 结 论 .8 参考文献 .9 致 谢 .10 1 箱体镗床夹具设计 1 绪 论 1.1 本课题的研究内容和意义 工装工艺及夹具毕业设计是对所学专业课知识的一次巩固,是在进行社会实 践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是理论联系实际的训练。 机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展 的重要工艺措施之一。 机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原材料和毛坯 的供应,进行机床调整,专用工艺装备的设计与制造,编制生产作业计划,调配 劳动力,以及进行生产成本核算等。 机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定 生产产品的进度计划和相应的调度计划,并能做到各工序科学地衔接,使生产均 衡、顺利,实现优质、高产和低消耗。 机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片,是两个主要的工艺文件。机械 加工工艺过程卡片,是说明零件加工工艺过程的工艺文件。在单件、小批量生产 中,以机械加工工艺过程卡片指导生产,过程卡的各个项目编制较为详细。机械 加工工序卡片是为每个工序详细制定的,用于直接指导工人进行生产,多用于大 批量生产的零件和成批生产中的重要零件。 在机械行业中,如何去保证工件的高精度、加工的成本等实质性问题,一直 是从事于机械行业人员研究的问题,其中在设计夹具的时候就要考虑以上问题, 高效的夹具是工件高精度的保证,如何让夹具更高效、更经济,这是行业人急需 要解决的。 随着社会的发展,科技的不断提高,各种高科技技术逐渐渗透到各个行业, 如何利用这些高科技为人类服务,如何充分利用这些高科技在机械行业中,这还 需要机械行业人员不断的努力,开拓创新。 随着科学技术的发展,和社会市场需要,夹具的设计在逐步的超向柔性制造 系统方向发展。迄今为止,夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具之一,刀 具本身已高度标准化,用户只需要按品种、规格选用采购。而模具和夹具则和产 2 品息息相关,产品一有变化就需重新制作,通常是属于专用性质的工具,模具已发 展成为独立的行业;夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小 行业。 组合夹具不仅具有标准化、模块化、组合化等当代先进设计思想,又符合 节约资源的原则,更适合绿色制造的环境保护原理。所以是今后夹具技术的一个 重要发展方向单位 。 机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称 为“辅助工具” 。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹 具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。 通过这次毕业设计,对自己所学的理论知识进行一次综合运用,也是对四年 的学习深度的一个检验。在这次设计过程中,充分挖掘自己分析问题,解决问题 的潜力。并希望通过毕业设计能养成一种严谨,认真的态度,为以后参加工作打 下一个良好的基础。 1.2 国内外的发展概况 工装的全称是工艺装备,工装是指加工机床外而需保证零件加工质量的工艺 装备,是制造过程中所用的各种工具的总称。它是各企业内除生产设备和工具外 的为配合生产设备和人完成工艺制作要求的部分,大多工装都是针对各自产品特 点的。机械加工过程中用来固定和定位要加工的零件或毛坯件的装置,即工装的 主要作用有:固定,定位,防止变形。 夹具属于工装,工装包含夹具,属于从属关系。不仅仅是焊装用,在机加工 方面也有用,许多时候,需要装配几个部件并保证其定位准确的时候就需要。设 计工装夹具要紧扣产品,因为工装夹具是专门为某些产品特定的,要保证生产时 无干涉现象、定位准确、操作工操作便捷等。简单的说,就是用于工件装夹的工 具。 夹具从产生到现在,大约可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与 人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,是加工过程加速和趋于 完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要 用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到,夹具与操作人员改进工作及机床性 能的提高有着密切的关系,所以对夹具引起了重视;第三阶段表现为夹具与机床 的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备。 由于现代加工的高速发展,对传统的夹具提出了较高要求,如快速、高效、 3 安全等。要想达到这样的生产要求,就必须计算加工工序零件在加工过程中由于 切削力、重力、惯性力等所产生的切削力及切削力矩,按照夹具设计中所确定的 夹紧方式进行夹紧力的计算,为了减小夹具的具体尺寸,就需要增大夹具的定位 区间,增大由夹紧力而产生的摩擦力矩、正压力及由此而产生的摩擦力,以达到 夹具小巧而精用的目的。同时为了减少工人的劳动强度,提高工件装夹效率,还 需要对夹具的夹紧机构的行程进行设计,以期以最短的夹紧行程,达到最佳的夹 紧效果。 1.3 本课题应达到的要求 通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合,对箱体的基本 结构及作用有个大致的了解,在此基础上,经过对金属切削加工、金属切削机床、 机械设计与理论等相关知识充分掌握后,分析箱体的加工工艺,确定箱体各加工 表面的加工方法,进而形成箱体的机械加工工艺路线。并能根据箱体的加工工序 要求,分析箱体的定位方式、金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧 等方面的相关数据,结合机械机构设计的相关理论知识,完成工件的有效定位及 夹紧,从而使整个箱体的加工工艺路线经济,工件定位方案合理,来达到产品的 最优化设计。 针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及工艺参数确 定及计算问题,综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施 等方面的知识,设计出一套适合于实际的箱体加工工艺路线,从而实现适合于现 代加工制造业、夹紧装置的优化设计。为提高钻床夹具在机床上安装的稳固性, 减轻其断续切削可能引起的振动,夹具体不仅要有足够的刚度和强度,其高度和 宽度比也应恰当,一般有 H/B11.25,以降低夹具重心,使工件加工表面尽量 靠近工作台面。 4 2 箱体镗孔夹具设计 2.1 研究原始质料 利用本夹具主要用来加工镗孔,加工时除了要满足粗糙度要求外,还应满足 两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考 虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 2.2 定位、夹紧方案的选择 由零件图可知:在对镗孔加工前,底平面进行了粗、精铣加工因此,定位、 夹紧方案有: 在加工中用作确定工件在夹具中占有正确位置的基准,称为定位基准。据 夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合,在同一工件的各道工序中, 应尽量采用同一定位基准进行加工。该零件以三面定位,箱体上的装配基准为平 面,而它们又是箱体上其他要素的设计基准,因此以这些装配基准平面作为定位 基准,避免了基准不重合误差,有利于提高箱体各主要表面的相互位置精度。有 零件图可知,根据本道工序,选底面和侧面为定位基准。 2.3 切削力及夹紧力的计算 镗刀材料: (硬质合金镗刀)5YT 刀具的几何参数: 60粗K90精10s8 由参考文献5查表 可得:321 圆周切削分力公式: 0.75.14CpcPFafvK (5.1) 式中 0.4pam.1/fr rpsopkKK (5.2) 查5表 得: 查5表 取 421()736nmpb1250.6b.75n 由表 可得参数: 694.0k 0.opK 1sp0rpK (5.3) 即: 74.8()CFN 5 同理:径向切削分力公式 : 0.9750.3238PpcPFafvK (5.4) 式中参数: 7.0pkK 0.1op.spK.1rp 即: 32.4()PFN 轴向切削分力公式 : 0.5.4326fpcPFafvK (5.5) 式中参数: 1.pkK 0.op.1spK.rp 即: 605.48()fFN 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利 的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以 安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即: FKW 安全系数 K 可按下式计算有: 6543210 式中: 为各种因素的安全系数,查参考文献5表 可得:6 12 .01.301.56C (5.6) 1.2.52.23PK (5.7) .01.301.5f (5.8) 所以有: 193.08()KCWFN (5.9) 76.3()KPWFN (5.10) 159.0()f 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有: )(210 tgtQLz (5.11) 式中参数由参考文献5可查得: 6.22.76zr9010592 29 6 (5.12) 其中: 3()Lm)(80NQ 螺旋夹紧力: 047.2W 该夹具采用螺旋夹紧机构,用螺栓通过弧形压块压紧工件,受力简图如下: 163 图 5.1 移动压板受力简图 由表 得:原动力计算公式 261001KLWl 即: 0478.23.932.75()KWLNl (5.13) 由上述计算易得: K 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便, 决定选用手动螺旋夹紧机构。 2.4 误差分析与计算 该夹具以一个平面和和 2 个孔定位,要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满 足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 由5和6可得: 1 定位误差: 当以任意边接触时 minDWd 2 通过分析可得: 0.5D 7 0.1dmin 因此:当以任意边接触时 0.63DW 夹紧误差 : cos)(minaxyj 其中接触变形位移值: mSNHBKRk nZaZy 014.8.9)(1 (5.14) cos0.3jym 磨损造成的加工误差: 通常不超过Mj05. 夹具相对刀具位置误差: 取ADm1. 误差总和: 0.965jw 从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 2.5 夹具设计及操作的简要说明 如前所述,该工件为提高生产率,经过方案的认真分析和比较,选用了手动 夹紧方式(螺旋夹紧机构) 。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在 机床夹具中很广泛的应用。 此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响 定位、夹紧的可靠。为防止此现象,选用可换定位销。以便随时根据情况进行调 整换取。 8 结 论 本次设计的是箱体加工工艺及镗床夹具设计,该箱体是车床的重要基础件, 其加工部位多,加工精度要求高,加工所需要的时间长,零件的生产成本相对较 高。箱体的主要加工内容是表面和孔。其加工路线长,加工时间多,加工成本高, 零件的加工精度要求也高。按照机械加工工艺要求,遵循先面后孔的原则,并将 孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以底 面作为粗基准,以底面与两个工艺孔作为精基准,确定了其加工的工艺路线和加 工中所需要的各种工艺参数。 在零件的夹具设计中,主要是根据零件加工工序要求,分析应限的自由度数, 进而根据零件的表面特征选定定位元件,再分析所选定位元件能否限定应限自由 度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件,最后就是确定专用夹具的结构形式。 9 参考文献 1 柯明扬主编机械制造工艺学M北京:北京航空航天大学出版社, 1996:132-153 2 陈于萍主编互换性与测量技术基础M北京:机械工业出版社, 2003:32-56 3 关慧贞,冯辛安主编机械制造装备设计M机械工业出版社, 2009:51-59 4 黄如林,汪 群主编金属加工工艺及工装设计M北京:化学工业出版 社,2006:27-64 5 李名望主编机床夹具设计实例教程J北京:化学工业出版社, 2009:82-113 6 Mechanical Drive(Reference Issue)Machine DesignM52(14),1980:97- 105 7 Rajput R KElements of Machanical EngineeringMKatson PublHouse,1985:55-63 8 Hindhhede I,UffeMachine Design Fundermentals A Practical ApproachMNew York:Wiley,1983: 77-89 9 Kuehnle M RToroidal Drive Concepts Product EngineeringAug 1979:21- 36 10 Robert J Funfanmentals of RoboticsAnalysis and Control M.New Jersey:Prentice Hall ,1990 :94-109 11 赵瑾主编互换性与测量技术基础M武汉:华中科技大学出版社, 2006:34-70 12 赵如海金属机械加工工艺人员手册M上海:上海科学技术出版社, 2009:15-40 13 艾兴,肖师冈切削用量简明手册M北京:机械工业出版社,1994:91- 136 14 冯之敬机械制造工程原理M北京:清华大学出版社,2008:117-134 15 李益民机械加工工艺简明手册M北京:机械工业出版社,1994:10- 40 10 16 杨叔子机械加工工艺师手册M北京:机械工业出版社,2001:5-36 17 王光斗,王春福机床夹具设计手册M上海:上海科学技术出版社, 1988:92-102 11 致 谢 毕业设计刚开始有许多疑点,经过老师的分析与指导,才能顺利地完成这项 任务。在此要感谢我们的指导老师老师对我悉心的指导,感谢老师给我们的帮助。 在这次毕业设计中也使我们的同学更进一步的交流与探讨,同学之间互相帮 助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识、解 决问题有很好的推动效果,所以在这里要感谢同学的帮助。 当遇到棘手的问题时,通过查阅资料,浏览各种各样的书籍,对顺利地完成 毕业设计起到了很大的作用。在此感谢各资料、书籍的作者为我们创作出如此优 秀的刊物。 无论是老师还是同学或者是书刊作者,不管是当面的还是间接的,对顺利完 成毕业设计都有不可忽视的作用。真诚地感谢他们! 最后,很感谢阅读这篇毕业设计的人们。感谢你们抽出宝贵的时间来阅读这 篇毕业设计。 设计报告(XX)报告(论文)题目:蜗轮减速器箱体机械加工工艺及夹具设计 作者所在系部 : 作者所在专业 : 作者所在班级 : 作 者 姓 名 : 作 者 学 号 : 指导教师姓名 : 完 成 时 间 : XXX XXX 机 械 加 工 工 艺 规 程 姓名: 班级: 学号: 指导教师: 日期: 机械加工工艺过程卡片产品型号产品型号共2页产品名称零件名称蜗轮减速器箱体第 1 页材料牌号HT150毛坯种类铸造毛坯外型尺寸180X174X127每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件1铸用砂型铸造的方法获得毛坯铸造2铣粗铣上平面,半精铣上平面机加铣床X52K立铣刀,游标卡尺3铣粗铣下平面,保证粗糙度Ra6.3机加铣床X52K立铣刀,游标卡尺4铣粗铣半精铣侧面,保证粗糙度Ra3.2机加铣床X52K立铣刀,游标卡尺5钻钻孔至8,保证粗糙度Ra1.6机加钻床直柄麻花钻,游标卡尺6钻,锪钻底面9孔,锪沉头孔机加钻床直柄麻花钻,直柄平底锪钻,游标卡尺7镗粗镗42,47,75,半精镗47保证形位要求,精镗47,保证粗糙度Ra1.6机加镗床硬质合金镗刀,游标卡尺8镗粗镗40的孔,半精镗40的孔,精镗40的孔,保证粗糙度Ra1.6机加镗床硬质合金镗刀,游标卡尺9镗粗镗35的孔,半精镗35的孔,精镗35的孔,保证粗糙度Ra1.6机加镗床硬质合金镗刀,游标卡尺10钻,攻钻上平面44的孔,攻4M5-7H深12的螺纹机加镗床直柄麻花钻,高速钢机动丝锥,游标卡尺11钻,攻钻35孔周围4的孔,攻35孔周围M5-7H的螺纹机加钻床直柄麻花钻,高速钢机动丝锥,游标卡尺12钻,攻钻40孔周围4的孔,攻40孔周围M5-7H的螺纹机加钻床直柄麻花钻,高速钢机动丝锥,游标卡尺13钻,攻钻底面47孔周围4的孔,攻底面47孔周围M5-7H深10的螺纹机加钻床直柄麻花钻,高速钢机动丝锥,游标卡尺设计(日期)审核(日期)会签(日期) 标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工艺过程卡片产品型号产品型号共2页产品名称零件名称蜗轮减速器箱体第 2 页材料牌号HT150毛坯种类铸造毛坯外型尺寸180X174X127每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件 14检验检验检验检验检验检验 15去毛刺去毛刺去毛刺去毛刺去毛刺去毛刺 设计(日期)审核(日期)会签(日期) 标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期摘 要这次设计涉及机械制造工艺和机床夹具设计,金属切削机床,公差,协调和测量等诸多方面的知识。 蜗轮减速器箱体零件的工艺规划和夹具设计包括加工工艺设计,工序设计和夹具设计三部分。在过程设计中应首先了解零件的分析过程,然后设计毛坯结构,并选择好加工零件的定位基准,设计零件的工艺路线;然后对零件各个工步的工序进行尺寸计算,再通过机械加工工艺简明速查手册找到对应刀具及切削三要素进行查填入工艺卡片;然后设计专门的夹具,先设计出夹具体,然后再设计每一个相关的零件,如定位元件,夹紧元件,导向元件,然后再画出标准件,计算夹具定位产生的定位误差,找到指导老师帮助分析合理性夹具结构不足,进而注重未来设计的改进。关键词:蜗轮减速器箱体 工艺 夹具 定位 夹紧 误差窗体底端IAbstractThis design relates to the mechanical manufacturing process and fixture design, metal cutting machine, tolerances, and coordinate measurement and many other aspects of knowledge.Including the design process planning and fixture design of worm gear reducer box parts, process design and fixture design in three parts. In the process of design should first understand the analysis process of parts, and then design the blank structure, and choose a good location machining datum, the process route design of parts and parts of each step; process size calculation, and then through the info processing machinery concise manual find the corresponding tool and cutting the three elements to fill in the craft card; then design A special fixture, to design a specific folder, then design every relevant parts, such as the positioning element, the clamping element, the guide element, and then draw out the standard, calculation of location error of fixture location generated by the teacher to help find guidance for analysis on the rationality of the fixture structure is not enough, and then improve the design in the future.Key words: worm reducer box process fixture positioning clamping error3目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论1第2章 工艺设计22.1 零件的分析22.1.1零件的作用22.1.2零件的工艺分析22.2 毛坯选择22.2.1毛坯的种类22.2.2毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定22.2.3设计毛坯图32.3 定位基准的选择42.4 零件表面加工方法和工艺路线的确定52.4.1确定各表面的加工方法52.4.2加工顺序的安排52.5 工艺设计72.5.1选择加工设备与工艺设备72.5.2选择夹具72.5.3选择刀具72.5.4选择量具72.6 确定各工序切削用量82.7 定位误差分析11第3章 镗40和35孔夹具设计133.1 夹具设计133.2 镗床夹具特点及适应范围133.3 镗模的设计要点133.3.1镗套的结构形式133.3.2镗杆的结构形式133.3.3镗模支架和底座的设计133.4 定位基准的选择143.5 夹紧机构的设计143.5.1夹紧装置的基本要求143.6 夹具装配图14总结17致 谢19参考文献20第1章 绪 论机械制造业是制造具有一定形状尺寸和零件和产品,并将其设备投入机械装备制造行业。该产品既可以直接供人们使用,也可以间接为其它行业的生产提供设备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。如果没有制造业,我们的生活将无法进行,所以制造业是国家经济发展的重要产业,是发展一个国家或地区重要依据的坚实支柱。从某中意义上说,机械制造水平是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。减速器箱体零件的工艺规程和夹具设计,在机械制图、机械制造技术、机械设计、机械工艺制造等课程设计教学之后完成的下一个教学环节。为了正确地解决零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线布置,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学能力与创新意识。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广泛。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,而且要注意生产实践的需要,只有结合各种理论与生产实践,才能很好的完成本次设计。这次设计使我们能够综合运用以机械制造技术基础中的基本理论,并结合生产实习中学到的实践知识,独立分析和解决了机械制造工艺问题的过程的问题,机床专用夹具的设计是典型的工艺装备设计,提高了结构设计能力,三维立体想象能力为今后的工作实习奠定了良好的基础。由于能力有限,经验不足,设计中还有许多错误不足之处,希望各位老师多加指导。20第2章 工艺设计2.1 零件的分析2.1.1零件的作用减速器箱体是减速器的重要组成部分,它将相关零件(轴、套筒、齿轮)连接在一起,保证它们之间的正确相对位置,从而它们能按一定的传动关系协调的运动。因此,减速器箱体的加工质量对机械精度、性能和使用寿命都有直接关系。减速器的作用:减速同时输出转矩增加,转矩输出比例按电机输出乘减速比,但要注意不能超过减速器额定转矩。 减速器降低了负载的惯量和减速惯性,惯量的减少为减速比的平方。所以在日常的生活工作中使用得非常广泛,也起到非常重要的的作用。2.1.2零件的工艺分析减速箱体结构较复杂、加工面多、技术要求高、机械加工的劳动量大。因此箱体结构工艺性对保证加工质量、提高生产效率、降低生产成本有重要意义零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面:(1)零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理,重要尺寸精度35,40,47公差在0.025之内,形位公差垂直度要求0.05之内,一般尺寸精度为9-11级;(2)各加工表面的几何形状应尽量简单;(3)有相互位置要求的表面应尽量在一次装夹中加工;该箱体在加工时,对35和40二孔加工要保证孔与孔的孔距高度方向在330.03及孔与孔轴线垂直度在0.05之内,故对35和40加工时采用一次定位安装来加工。2.2 毛坯选择2.2.1毛坯的种类该箱体零件的结构形状比较复杂,生产批量大,所以毛坯选择铸件,零件材料为HT150。为了消除铸造应力,稳定加工精度,铸造后安排退火处理。2.2.2毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定 箱体零件图计算轮廓尺寸,长180mm,宽170mm,高127mm,所以零件的最大轮廓尺寸为180mm。由表5-1得,铸造方法选择机器造型、铸件材料按灰铸铁,得到公差等级CT范围为8到12级,所以选择10级。根据加工面的基本尺寸和铸件的公差等级CT,由表5-3查得公差带相对于基本尺寸对称分布。由表5-5,铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁,得到机械加工余量等级范围E到G级,取为F级。表2-1 减速箱体铸件毛坯尺寸公差与加工余量公差等级CT10101010101010加工基本面尺寸12713011715403542尺寸公差3.63.63.62.22.6262.8机械加工余量等级FFFFFFFRMA2222222毛坯基本尺寸130.8133.8120.818.134.729.736.42.2.3设计毛坯图图2-1主视图图2-2左视图图2-3俯视图2.3 定位基准的选择由于铸件没有预铸孔,不能选铸孔为粗基准。考虑到底脚伸展面积大、厚度薄,上下均需要加工,可互为基准面加工上下两面,这样有利余保证上下面的加工质量。底板侧面可以用底面和对面作定位,粗铣即可保证加工质量。正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容,也是保证加工精度的关键。定位基准分为粗基准和精基准。对于无合适定位面的零件可在毛坯上另外专门设计或加工出定位表面,称为辅助基准。粗基准的选择原则:(1)应选择不加工表面为粗基准。(2)对于具有较多加工表面的工件,粗基准的选择,应合理分配各加工表面的加工余量,以保证:1) 各加工表面都有足够的加工余量;2) 对某些重要的表面,尽量使其加工余量均匀;3) 使工件上各加工表面总的金属切除量最小;(3)作为粗基准的表面,应尽量平整,没有浇口,冒口或飞边等其它表面缺陷,以便定位准确;(4)同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次;精基准的选择原则:(1) 基准重合原则(2)基准统一原则(3)互为基准原则(4)自为基准原则2.4 零件表面加工方法和工艺路线的确定用上述精基准定位,加工两锥孔,后续加工可一面两销定位。在镗模上精镗两对支承孔,能满足图纸要求的位置精度,且生产率比较高。镗孔应该在左右侧面加工后进行,以确保同轴孔系的同轴度。镗孔前的预备粗镗和半精镗精镗。 平面的加工应该在镗孔前进行。其终加工用半精铣就能达到要 求。其预备工序是粗铣。2.4.1确定各表面的加工方法工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路线的重要内容。主要依据零件各加工表面本身的技术要求确定,同时还要综合考虑生产类型,零件的结构形状和加工表面的尺寸,工厂现有的设备情况,工件材料性质和毛坯情况等。2.4.2加工顺序的安排在确定了零件各表面的加工方法之后,就要安排加工的先后顺序,零件加工顺序是否合适,对加工质量,生产率和经济性有着较大的影响。表2-2加工表面公差精度等级加工表面表面粗糙度公差、精度等级加工方法侧面3.2IT11粗铣半精铣上平面3.2IT11粗铣半精铣下平面6.3IT12粗铣底板上面6.3IT12粗铣侧面3.2IT11粗铣半精铣锥孔81.6IT8钻孔铰孔孔426.3IT11粗镗孔471.6IT8粗镗半精镗精镗孔7525IT13粗镗孔351.6IT8粗镗半精镗精镗孔401.6IT8粗镗半精镗精镗沉头孔25IT11钻孔锪孔螺纹M5-7H钻孔攻丝工艺路线:工序一.粗铣上平面,半精铣上平面。 工序二.粗铣下平面,保证粗糙度Ra6.3。工序三.粗铣半精铣侧面,保证粗糙度Ra3.2。 工序四.粗镗42,47,75的孔。 工序五.半精镗47保证形位要求精镗47,保证粗糙度Ra1.6粗铣底板上 表面。 工序六.粗镗40的孔,半精镗40的孔,精镗40的孔保证粗糙度Ra1.6。工序七.粗镗35,半精镗35,精镗35,保证粗糙度Ra1.6。工序八.钻底板上的孔,绞孔至8,保证粗糙度Ra1.6。 工序九.钻底板另一侧的孔,绞孔至9,锪沉头孔14,以后的工序采用底 板对角线上的两个孔定位。 工序十.钻上平面44的孔攻4M5-7H深12的螺纹。工序十一.钻35孔周围4的孔攻35孔周围M5-7H的螺纹。 工序十二.钻40孔周围4的孔攻40孔周围M5-7H的螺纹。 工序十三.钻底面47孔周围4的孔攻底面47孔周围M5-7H深10的螺 纹。 工序十四.检验工序十五.去毛刺工序十六.内壁涂黄漆,非加工面涂底漆。2.5 工艺设计2.5.1选择加工设备与工艺设备 我设计的顺序先是铣工件,工序一到工序四从粗铣到半精铣各工序的工步多,成批生产部要求很高的生产率,加工精度也不是要求很高,所以选用铣床就能满足要求。本零件的外轮廓尺寸不大,精度要求也不是很高,所以选用X52K铣床;然后开始镗孔工序五到工序七,从粗镗到半精镗再到精镗应在镗床上进行;对于一些小孔从工序八到工序十三需要钻,锪孔,铰孔应该在钻床上进行。2.5.2选择夹具 本箱体零件外形比较复杂,应在专用夹具上进行加工。2.5.3选择刀具 根据不同的工序选用不同的刀具。在粗铣和半精铣的工序中根据刀具的选择,选用立铣刀;在钻孔和镗孔的工序中选用直柄麻花钻和硬质合金镗刀;在攻螺纹的时候选用高速钢机动丝锥;在锪孔和绞孔时用直柄平底锪钻。2.5.4选择量具本零件属于成批生产,一般情况下尽量采用通用量具。(1)选择加工孔用量具1)粗镗孔35,40,42,从表5-108中选取读数值0.01mm,测量范围2550mm的内径千分尺即可。粗镗孔75选择读书0.01mm,测量范围50175的内径千分尺即可。2)半精镗35,40,42,选用读数值0.01mm,测量范围1535mm,和3550mm的内径百分尺即可。3)精镗孔,由于精度要求较高,加工时每个工件都需要测量,故选用极限量规。选择锥柄圆柱塞规。(2)长度测量选用两用/双面游标卡尺。2.6 确定各工序切削用量工序2,3:粗、半精底面加工机床:铣床X52K刀具:立铣刀 齿数10(1)粗铣铣削深度:;每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取;铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取;机床主轴转速:取实际铣削速度:进给量:;走刀次数为1机动时间:(2)精铣铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速: 取实际铣削速度:进给量:走刀次数为1机动时间:工序4:粗铣半精铣侧面,保证粗糙度Ra3.2机床:铣床刀具:立铣刀 齿数铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:取实际铣削速度:进给量:走刀次数为1机动时间:工序五:粗镗、半精镗、精镗侧面35,40的孔切削用量(1)粗镗35的孔 选用刀具为硬质合金镗刀,直径为20mm的圆形镗刀。铣削深度: mm;进给量:,取。;切削速度:得,取;机床主轴转速:取,则实际切削速度为机动时间:(2)半精镗35的孔 选刀具为硬质合金镗刀,直径为20 mm的圆形镗刀。铣削深度: mm;进给量: 可查出,取;切削速度 : 得,取机床主轴转速:取,则实际切削速度为机动时间:(3)精镗35的孔切削深度:mm;进给量:可查出,取;切削速度 得,取;机床主轴转速:取,则实际切削速度为机动时间:工序10:钻底面9孔,锪沉头孔机床:钻床刀具:直柄麻花钻,直柄平底锪钻切削深度:;进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.39,取;切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.41,取;机床主轴转速:取;实际切削速度: 走刀次数为1机动时间:工序11:钻各个螺纹孔并攻丝机床:钻床刀具:高速钢机动丝锥进给量:由于其螺距,因此进给量;切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.105,取机床主轴转速:取;实际切削速度:机动时间:2.7 定位误差分析所谓定位误差,是由于工件在夹具上(或者机床上)定位不准而引起的加工误差。因为对一批工件来说, 刀具经调整后位置是不动的,即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的,所以定位误差就是工序 基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 (1)定位误差是指一批工件的工序基准在加工工序尺寸方向上的最大变动范围,其大小是判断夹具定位方案是否合理的重要依据 。(2)定位误差是指在调整法加工中工件定位时工序基准在工序尺寸方向上的最大可能位移.定位误差的计算方法按原理可分为二种一种是根据定位误差的定义进行计算。(3)在PTP方式中,定位误差是指控制对象从某一位置A点出发,经过充分的时间到达目标位置B点与理论位置之差,称作E.经反复多次运行E值的频数大致呈正态分布.也有分别以E的均值e、标准方差来表示定位误差或用e3进行标定的 。(4)定位误差是指一批工件的工序基准在加工要求方向上位置的最大变动量,这种数据库程序往往需要一个庞大的数据库管理系统支持对用户的软、硬件要求较高 。(5)导致工件被加工尺寸的定位基准(或工序基准)在安装过程中,相对理想位置产生了一定的位置变动,从而引起被加工尺寸的加工误差,工件上被加工尺寸的工序基准相对于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大变化范围称为定位误差 。(6)定位误差与尺寸链的联系在定位误差理论中,定位误差是指采用调整法加工一批工件,由于定位所造成的工件加工面相对于工序基准在加工尺寸要求方向上的最大位置变动量 。(7)定位误差就是指工件在夹具中定位时由于工件的位置偏离了理想位置而引起的加工误差.工件在夹具中的定位实际上是以定位元件、工件的定位基准面来代替夹具原理中的“定位原理”所决定的点、线、面 。(8)企业信息化“是指利用信息技术获取、处理、传输、应用知识和信息资源,使企业的竞争力更强和收益更多的一个动态过程”.所谓定位误差是指工件在定位时,一批工件的工序基准在夹具中位置不一致所引起的加工误差,以D表示 。(9)定位误差的计算公式所谓定位误差,是指一批工件在夹具中定位时,由于定位不准而引起的工序基准相对于加工表面在工序尺寸方向上的最大位置变动量。(10)在采用调整法加工一批工件的条件下由于工件定位时的位置不准确在加工过程中所引起的工序尺寸或位置的误差称为定位误差,定位误差一般由基准位置误差和基准不重合误差两部分组成 。(11)如多传感器的相对位置和方位不能精确测定(称为定位误差)。第3章 镗40和35孔夹具设计3.1 夹具设计镗床夹具又称镗模,主要用于加工箱体、支座等零件上的孔或孔系。采用镗模,可以不受镗床精度的影响而加工出有较高精度要求的孔系。这次我选则了镗40和35孔这道工序设计了它的镗床夹具。3.2 镗床夹具特点及适应范围镗床夹具设计的基本要求:(1)镗床夹具所加工的孔,一般孔径尺寸大于30mm的大.中型孔。(2)大多数镗床夹具都采用各种镗套引导镗杆或刀具,以提高刀具系统的刚性,保证同轴孔系及深孔的加工形状.位置精度要求。(3)利用镗套的精确引导,镗床夹具还可以在经过一定设备改装的普通车床,铣床,钻床及具有旋转动力和进给传动的简单设备上,夹具应用较为灵活。3.3 镗模的设计要点镗床夹具也叫做镗模即设计的关键问题是必须很好的解决镗杆的导向问题,即要正确选择镗套和设计镗套,合理布置镗套。3.3.1镗套的结构形式镗套的结构形式和精度直接影响被加工孔的精度。镗套根据其运动形式可分为固定式镗套和回转式镗套两种。这次设计我选用的是B型固定式镗套,这种形式的镗套上自带润滑油孔,用油枪注入润滑油;在加工时可适当提高切削速度。否则,镗杆和镗套间容易因相对运动发热过高而咬死,或者造成镗杆迅速磨损。3.3.2镗杆的结构形式 镗杆是镗床夹具中一个很重要的零件,在镗模确定前需先确定。3.3.3镗模支架和底座的设计 镗模支架与底座应分开制造,有利于制造,时效处理及装配时的调整。镗模支架应有足够的强度和刚度,在结构上应考虑有较大的安装基面和设置必要的加强筋,而且不能在镗模支架上安装夹紧机构,以免夹紧反力使镗模支架变形,影响镗孔精度。3.4 定位基准的选择工件在夹具中定位的几种情况:(1) 完全定位(2) 不完全定位(3) 欠定位(4) 重复定位由于本箱体零件有一个较大的底面并且底面有较高的精度要,所后续加工中采用一面两销定位限制6个自由度,本设计属于完全定位,符合加工和设计要求。3.5 夹紧机构的设计工件定位后将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变的装置,称为夹紧装置。根据结构特点和功能,一般夹紧装置由力源装置,中间传力机构和夹紧元件3部分组成。3.5.1夹紧装置的基本要求夹紧装置必须满足下列基本要求:(1) 夹紧必须保证定位准确可靠,而不能破坏定位。(2) 夹紧力大小要可靠和适当。工作和夹具的夹紧变形必须在允许的范围内。(3) 操作安全方便,省力,具有良好的结构工艺性,便于制造,方便使用和维修。(4) 夹紧机构必须可靠。手动夹紧机构必须保证自锁,机动夹紧应有连锁保护装置,夹紧行程必须足够。(5) 夹紧机构的复杂程度,自动化程度必须与生产纲领和工厂生产条件相适应。本夹具中采用了比较传统通用型的螺旋夹紧机构中的钩形压板式的夹紧机构,因为在这个夹具中允许夹紧机构占很小的面积,夹紧力要求不是很大,使用此夹紧机构使结构紧凑,使用方便。在工件上表面施加夹紧力,夹紧力的方向和切削力的方向相反。3.6 夹具装配图图4-1主视图图4-2左视图图4-3俯视图图4-3俯视图图4-2左视图总结毕业设计是大学学习中最重要的一门课题,要求我们把大学四年里学到的整体知识系统的组织起来,进行理论联系实际的总体考虑,需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自主学习能力与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及范围广。所以在设计中不仅了解了基本概念、基本理论,也要注意生产实践的需要,将各种理论与生产实践相结合,来完成这次设计。 在毕业设计中培养了自己自学的能力,学会了阅读资料、查找各个零件是否是国家标准件。从图书馆的资料书中了解了许多工艺设计性知识。回想起这学期的经历,用一句话就是忙碌并快乐着。当遇到困难的做不出来的时候确实很是痛苦,而当与同学进行讨论研究做了很久终于做出来的时候又有一种快乐的感觉。当遇到艰辛和困难只有亲自经历了才能体验到,从刚拿到题目的迷茫,到设计过程中一点点的明了,找到老师挑出错误,然后进行改正,再到最终的结果,确实让自己学到了许多东西,不仅是对专业知识的复习和巩固,更重要的是在这个设计过程中让自己学会了面对困难时不要退缩的精神,很多问题只要再坚持一点就可以解决的。设计中体会到了我们学机械的思维必须缜密,考虑问题必须周全。当然在本次毕业设计中也找到了自己的不足,很多以前学过的专业知识都感到很陌生了,不得不再去补习,重新复习一遍。毕业设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学四年来所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次设计虽然只有三个月时间,但在这三个月时间中使我对这次毕业设计有了很深刻的体会。 这次课程设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入性理的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选择、加工方式的选择、刀具选取、量具选取等; 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识; 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高;再次体会到理论与实践相结合时,理论与实践也存在差异。回顾起此次毕业设计,至今我仍感慨颇多。的确,从选题到完成定稿,从理论到实践,在整整一学期的日子里,可以说学到了很多很多的的东西,同时巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性,只有理论知识是远远不够的,把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正的实用,在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题,当然也发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,通过这次毕业设计,让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次毕业设计虽然顺利完成了,也解决了许多问题,也碰到了许多问题,在纪煦老师的辛勤指导下,都迎刃而解。同时,在纪老师的身上我也学得到很多额外的知识,在此我表示深深的感谢!致 谢经过半年的忙碌,本次毕业设计已经接近尾声,在此,我要感谢每一个帮助过我的人。通过这一阶段的努力,我的毕业设计终于完成了,这意味着大学生活即将结束。在大学阶段,我在学习上和思想上都受益匪浅,除了自身的努力外,与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。在本论文的写作过程中,我的指导老师倾注了大量的心血,从选题到开题报告,从整理出工艺路线到用电脑做出工艺卡片,老师都严格把关,循循善诱,在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位同学和朋友。不管在宿舍还是在图书馆都有同学们一起讨论,一起研究,都给了我很大的帮助。毕业论文是一次再系统学习的过程,有些东西这几年来也都忘得差不多,通过做毕业设计,在图书馆翻阅大量资料重新又捡起来,我很享受大家在一起讨论研究的过程。我将铭记我曾是一名学子。这在这次的毕业论文中,发挥了我在学校学到的文化知识和技能的应用,也算是我最后一次做学校的作业了,我要感谢我的指导老师,以及任课老师,感谢他们的教诲,让我知道在社会上懂得怎样去做好自己,端正自己的位置,为社会贡献出我自己的力量。最后要感谢的是我的父母,他们不仅养育了我,培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣,而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里,我会更加努力的学习和工作,不辜负父母对我的殷殷期望!我一定会好好孝敬他们,报答他们!爸妈,我爱你们!参考文献1 张耀宸主编.机械加工工艺设计实用手册M.北京:航空工业出版社,1993.2 黄如林,刘新佳,汪群.切削加工简明实用手册M. 化学工业出版社,2004.3 艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册M. 北京:机械工业出版社,1994.4 李洪主编.机械加工工艺M.北京:北京出版社,1990.5 上海工业大学主编.机床夹具设计M.上海:上海科学技术出版社,1980.6 张贤达,保铮通信信号处理M北京:国防工业出版社,2000 7 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册M.北京:机械工业出版社,1994.7 8 徐发仁主编.机床夹具设计M.重庆:重庆大学出版社,1980.9 朱耀祥,浦林祥. 现代夹具设计手册M. 北京:机械工业出版社,2010:2-310 谢成.箱体类零件加工及其夹具定位误差的分析J.机械,2008,(6): 12-13.11 赵志修. 机械制造工艺学J. 机械工程学报,1996,(4): 2-6.12 安二中,黄瑞玲.箱体类零件夹具发展趋势J. 机械工程学报,1997,(6): 2-4.13 朱耀祥. 计算机辅助组合夹具设计系统的研究J. 机械工程学报.1994,(5):32-3314 S Gopalakrishnan.Worm Gear Reducer Box Research and Development. 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