涡轮减速器箱体加工工艺及夹具设计【蜗轮减速箱体】
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新颖的夹具设计和基于虚拟现实的装配系统 彭高亮 刘文建 哈尔滨工业大学机械电子工程学院 中国.哈尔滨150001.pg17782hit.edu.cn摘要模块化的装配是工业制造中很重要的一个方面,这篇论文讨论的是桌面虚拟现实系统对模块化装配设计的作用。对于虚拟环境设计,论文提出了设计方法,这种方法可以帮助设计师,使他们的设计可行有效。论文在层次数据模型的基础上,提出了组合夹具装配的方法。在这些结构的基础上,在虚拟环境中,用户可以在设计和装配过程中操纵虚拟模型。此外,人们正在讨论如何实施在加工仿真生产经行检测,最后,案例研究证明了该系统的功能。与虚拟现实系统相比,论文中还为模块化装配提出了一个合理的便携式解决方案设计。 指数计算组合夹具,桌面虚拟现实,装配设计,加工模拟结果一览表 .介 绍模块化装配是工业制造的一个重要方面,准确的设计夹具对确保产品质量,精度,准确性,以及完成部分加工是非常重要的。组合夹具是在安全,准确位置,为交汇处和高标准组件提供支持的一种系统,并支持整个加工过程中的工件【1】。一般来讲,夹具设计者通过经验或反复试验的方法就能确定夹具计划是不是合适。随着计算机技术,计算机辅助设计的出现,计算机已在组合夹具设计领域普遍应用。一般情况下,与夹具设计相关的活动,即装配刨,夹具元件设计,夹具布局设计,是在机床发展的下游才会去考虑。这些古老的做法对衔接设计和制造都是很不利的。例如,很少有系统能合并机械检测的一系列功能。这就导致了在夹具设计和制造之间产生了一个缺口,这个缺口使得人们不能在设计阶段【2】考虑刀具路径。因此,在制造设计中,人们重新设计也无法避免刀具被夹具元件妨碍的问题。所以,为了把机系列夹具领入柔性制造的舞台,更系统,更自然的设计环境是人们必须去研究的。一个综合的,立体的,互动的环境通常由计算机来实现。在数十年之内【4】,虚拟现实系统都是能起到很大作用的人机接口。在制造业中,虚拟现实也有很大的应用潜力,它可以在实际生产之前解决很多问题,从而避免出现一些代价高昂的错误。在过去的十年,虚拟现实技术的进步,为虚拟现实技术在不同的工程中的应用提供了推动作用,例如产品设计【5】,装配【6】,加工仿真【7】,培训【8】。本文的目的要阐述如何建立一个基于虚拟现实的模块化夹具设计系统(VMJFDS)。第一步就是为模块化设计装置制定一个综合的,拟真的环境。这种应用程序在运用了自然和启发性的方式,这种方式在设计夹具方面是有优势的,它可以在使用条件,缩短交货时间,提高夹具生产力和经济性等诸多方面形成良好的匹配。.拟议系统的概叙拟议的桌面虚拟现实系统的结构体系是基于系统功能要求的模块,由图1所示。在系统水平上,有3个拟议模块的设计,即图形界面(GUI),虚拟环境(VE)和文献数据库模块。对于任何一个模块,某种功能要求由一组对象来实现。在这篇论文中,详细的对象设计和实施都省略了。相反,这三个模块的概简要说明如下:1) 图形界面(GUI):大体上说图形用户界面是一个友好界面,它用于整合虚拟环境,组合夹具设计。2) 虚拟环境(VE):虚拟环境用三维模型把组合夹具系统、虚拟环境及其组成部分的导航和操作步骤显示给用户,如图所示1,虚拟环境模块包括两部分,即装配设计环境和加工仿真环境。用户选择适当的元件,把这些元件写在装配设计方面的办公区域内,然后,用执导系统把最终的夹具系统建立起来,人们就能把选中的元件逐个的组合起来。图1,概述基于组合夹具设计系统的桌面虚拟现实3) 数据库:数据库存放着所有模型的环境和夹具模块元件以及该领域的知识和一些典型的例子。如图1所示,显示了5个数据库,其中知识和规则单元是该系统最重要的地方,它管辖着所有夹具设计的原则。 . 程序化组合夹具设计在本节中,作者提出了在虚拟环境中有启发性的组合夹具设计程序。除了三维技术的深入,用户拥有和真实世界一样的操作感觉,这个过程还有情报功能。在设计过程中,采用智能推理的方法把一些典型的案件和建议提供给用户作参考,如实例推理(CBR)和常规推理(RBR)。此外,相关知识和规则作为帮助页面展现给用户,用户就可以在设计过程中轻松浏览了。概述组合夹具设计过程总结,如图2。虚拟环境之后就是草签和工件加载,第一步是夹具规划。在这个步骤中,首先用户决定了夹具计划,即指定交互夹具要面临的工件。 为了帮助用户成功决策,一些有用的个案,以及他们的夹具计划将通过自动推理检索方法提供给用户。一旦选定了要使用的夹具,用户到就能指定的夹具点。在这这项任务中,计算机还给出了一些建议和规则。夹具规划后,下一步就是夹具元件选择、设计阶段。在这个阶段,用户可以选择合适的夹具元件和组装成夹具需要的特殊部分。根据该夹具点的空间信息与基本夹具和工件的关系,一些典型的夹具元件的选择和建议可以自动提交给用户,这些都将有助于为用户服务。经过规划和夹具元件选择这个设计阶段后,下一阶段就是把选择的夹具元件连接到基板上经行交互装配设计。当外形装配完成,在加工范围内对结果进行检查和评估。在这种环境中执行的任务包括装配规划,加工仿真和夹具评价。装配规划是用于获得最佳的装配顺序和得到装配各组件准确的路径。加工仿真负责制造时的交互检测。夹具评价是将检查和评估设计的结果。最后,整个设计过程是在很自然的方式下进行,这都得益于虚拟现实系统。此外,展示的内容和知识可以告诉用户怎样才能选择最好的设计决策。. 组合夹具建模a. 组合夹具结构分析夹具元件组合起来的一个功能是为了在基板和工件【11】之间创造连接点。一般来说,根据其结构的基本特征,组合夹具结构可分为3个功能单元,即定位装置,夹紧装置,和支持单位。许多夹具元件可能由一个或多个元件组成,其中只有一个元件作为一个定位器,支持器或夹钳。组合夹具装配的主要任务是选择的支持,定位,夹紧及附件生成夹具,使他们能够将工件连接到基板。 通过分析模块化装置的实际应用,人们发现,模块化装置通过选择合适的夹具元件构造成夹具,然后把这些夹具安装到基板上。因此,这些夹具可视为组合夹具系统的部件。此外,组合夹具系统的层次结构在结构图3中表现出来。图 2,拟议组合夹具系统程序设计b.在虚拟现实中,用分层数据结构模型代表组合夹具相应的虚拟环境可能含有数以百万计的几何多边形图元,这是很正常的。在过去的几年中,若干个模型计划,例如作为BSP树10和八叉树,已提议组成多边形模型。然而,模块化设计的应用,相互作用的影响,现场也是动态变化。例如,在设计过程中,部分模块可能改变其空间位置,方向和装配关系。图3.模块化夹具系统的分层结构这表明一个静态的画面,如BSP树,是不够的。此外,上述模型只能在系统组件的水平上表现夹具布局结构。然而,关于夹具元件之间的装配关系,是指装配特征之间的啮合关系,这些都不会去关注。在本节中,为了描绘组合夹具系统,我们提出一个层次化结构和基于约束的数据模型,实时可视化和精确的3D操纵的虚拟环境。 图4所示,在高级别的元件模型用于涉及交互式装配的拆散操作。它证明了拓扑结构和链接组件之间的关系。以高级别模型为代表的信息可分为两种类型,即组件对象和装配关系。组件对象可以是一个组件或一个部分。一个组件包括各个部分之间的零件和他们的组装的关系。 图. 4层次结构数据模型的虚拟环境中层基础模型特征的是建立功能和限制功能。在一般的情况下,在装配中,装配关系往往被视为交配关系。因此,基础特征模型用来描述装配关系,在装配操作中,为精确的空间关系提供必要的信息。在这个模型中,只考虑两个不同元件之间的特征关系。下面专题讨论,在夹具元件模块化建模在一个元素之间的功能关系。低级别的多边形基础模型对应以上两个级别的模型:实时可视化和层次模型。它描述了以一个相互联系的三角曲面网格作为整个表面,更多关于如何将一个元素组织成多边形,将在下一节讨论,。C.夹具元件模块化建模 众所周知,在虚拟现实系统中,夹具元件模块化建模只是表示为多边形的数目。将CAD系统模型转换到VR系统中,拓扑关系和参数信息中的结果将会丢失。为了避免这些问题出现,本节我们将讨论夹具元件建模的计划。 夹具元件模块化是以标准尺寸为依据预先制造的部件。计划夹具设计完之后,接下来的任务是选择合适标准的元件,装配这些元件以形成一个可行的夹具系统。因此,在建议的制度下,需要考虑夹具元件装配功能。在这篇论文中,装配特征是作为一个夹具的属性,这个属性提供相关的确切信息来保证夹具的模块化设计和组装/拆卸。以下八个功能被定义为组合夹具元件的装配特征:支持面,被支持面,定位孔,扩孔孔,螺纹孔,固定槽,和螺栓。除了类型和尺寸等特征信息外,其他参数,如相对位置,元素在局部坐标系统中的定位特征等,在夹具元件的数据库中都用几何模型记录下来。当一个元件和另一个元件组装起来时候的,检索出来的交配功能信息可以决定两个元件的空间关系。更多关于装配特征及其交配关系的资料进行了讨论参考详情11。D.在虚拟环境中以约束为基础的夹具装配 1)夹具元件之间的装配关系交配关系是在装配现场组装是被定义的。根据上一节总结的装配特征,交配夹具元件有五种关系类型。即依赖关系,拟合关系,螺纹啮合,交叉关系,和 T型槽配合关系,如图 5所示。基于这些交配关系,我们可以推断,任何两个元件夹具可能的装配关系。2)装配关系的推理一般来说,两个组装零件的装配关系是代表着它们的组装交配功能。上面的部分,我们定义了夹具元件之间五个基本交配关系。因此,通过可能出现的装配关系决定启用那种可能的交配特征。为了在下一阶段的装配,把这些可能的夹具装配关系存放在关系数据库中(ARDB)。然而,当夹具复杂,复合夹具元件的数量多时,要花费很多时间来推断和处理这些可能的装配关系。为了避免这种情况,首先我们要确定可能的组装元件对。但是为了避免推理夹具和底板的之间的装配关系,我们绝对不能将他们组装在一起。在这个阶段,人们利用一些规则来寻找可能的元件组装对。组装的推理算法类似于在文献12中讨论的。因此,详细的算法描述在这篇论文中被忽略了。3)基于约束的夹具装配进行装配关系推理的之后,所有被选择的可能的装配关系都建立在ARDB中,并被保存起来。在这些关系的基础上,人们可以把单个零件组装成夹具系统。这部分是讨论关于在虚拟环境中互动装配的操作。单一的装配过程如图5所示,并介绍了两个简单的部件装配如图6所示。一般来说,装配操作过程分为三个步骤,即装配关系的认识,约束的分析和应用,基于约束的议案。首先,技师选择一个元件,将它移动给组装组件。在移动过程中,一旦推理组装和组装组件的被检测到,推断特征就能选中了。如果这两个特征是在ARDB数据库中的储存的装配关系之一,他们将突出显示,并等待用户确认。一旦被用户确认,这种被确认的装配关系将运用约束理论来分析和解决问题,这是为了平移调整组装元件的方向,以满足这两个组件的位置关系,以及应用新的约束来组装元件。当应用了新的约束,对装配元件的运动将被映射到一个约束空间。这样做的目的,可以通过3D移动数据,把物体的输入装置转换成允许的移动。基于约束的运动不但保证了组件的可获得确切位置,而且还保证了在将来的运动中,现有的约束不会受到侵犯。继续运用确认和约束的装配关系,这种装配元件将能到达最终的位置。.加工仿真a. 制造的相互影响在加工过程中,与夹具有关的有多种类型的制造交互作用都有可能发生。这些相互作用可以分为两大类别如下图所示,即静态的相互作用和动态的相互作用。1)静态的相互作用是指夹具部件之间的干扰、夹具组件和机器工具之间的干涉、在工件安装中夹具元件和机械加工工件之间的干扰.2)动态交互是指参考夹具的相互作用,它发生在一个单一的工具和操作时的夹具用在切割过程中操作可能会发生碰撞。一般来说,加工过程和刀具路径等方面是没有考虑在夹具设计阶段的。因此,这些相互作用可能常常发生在实际制造过程中。所以,机械师们必须花很多时间去查明和解决这些相互作用, 它往往导致夹具系统修改或重新设计,这是繁琐和昂贵工程。b. 干扰检测但是目前的商业软件,如VERICUT软件,在实际加工工件之前,这些软件可以模拟数控加工来检测刀具路径错误和低效率的运动。在部分编程阶段,它可用于避免一些错误,如损坏灯具,打断刀具,或撞毁机器等. 然而,这些软件价格昂贵,而且面向数控编程,不适合的夹具设计。在夹具的设计阶段,应确保避免相关的夹具之间的相互作用。在这个系统中,当夹具配置齐全后,加工仿真模块是提交给用户识别,让用户来解决他们之间的相互作用。在加工仿真环境中,提供了机床的三维数字模型。人们可在工作台上组装工件和安装夹具组件,正如加工工程师做的实际的网站上一样。在安装过程,组件和夹具工件移动到它们的装配位置。干扰检查模块被执行。如果发生干扰,推断的对象将被显现。它可以调整装配顺序或装配路径这样可避免的干扰。但是,如果不能避免干扰,用户就必须更改元件或夹具单元。安装后的工件,刀具的运动是在CAM系统中,根据模拟生成的刀具路径。对于虚拟现实系统,稳固,动态,优越的三维图形允许刀具运动在屏幕上可视化的表现出来。因此,模拟刀具路径允许用户关闭检查,如果发生的干扰,并提供干扰信息。.建议制度的执行情况与个案研究A. 桌面虚拟现实系统接口 为了装备最后的部分,夹具设计工程师用一个自然界面来实现更有效的设计。在图形用户界面参考了虚拟现实系统软件,通过隐藏窗口的大多数内容来实现设计的。在图形用户界面(图7)包括虚拟现实显示一个主窗口,一个右手组成工具栏和状态栏底部的输出按钮。系统和用户之间的交互鼠标和键盘输入通过实现。该工具栏为开发的系统提供的所有的功能。图七.图形用户界面组合夹具设计系统B研究案例 在模块化夹具设计系统的基础上开发出桌面虚拟现实系统用一个个例完美的阐述。工件加工过程如图 6。面铣刀在顶面执行,随后就完成了来那个台阶孔。为了工件步骤和指导步骤,用户设计了这是一个模块化的夹具系统。该夹具规划模块已应用于一个可行的设计方案。在这个模块中,定位,夹紧和支持的面,以及定位,支持和夹紧点,则取决于相应的的知识基础和夹具启发式规则。在此之后,用户在元素存放区探索并选择适当的夹具元件完成夹具上各点的空间要求。当完成后,用户移动到装配设计区域,把选定的元素放在在书桌上,如图所示 8(a)。下一个的任务是选定元件来完成夹具结构分布。在虚拟环境中,用户可以自然的方式装配夹具元件。如图所示图。 8(b)项,例如模块化的夹具系统的最后配置,工件的形成。当夹具配置完成后,下一阶段是加工推理的模拟检测。如图9(a)和图9(b)项所示,夹具系统的构建安装在一台数控机床并且模拟了刀具路径执行情况。 .结论对于组合夹具的设计制造,我们已经提出并制定了桌面虚拟现实的环境 。提供了该建议的系统结构和虚拟现实环境,即装配设计环境和加工仿真环境的设计。通过分析组合夹具结构,层次结构数据模块,以及XML提出了基础夹具元件。从而准确在虚拟现实模型中操作,实现组合夹具设计和装配。此外,还要总结夹具元件之间的装配关系和描述在虚拟现实系统中的装配操作过程的。加工制造业的模拟检查中,使用该方法。最后一个案例研究的提出,用来说明我们的集成系统。参考文献【1】 候江亮,特拉皮犹太委员会,“计算机辅助夹具设计系统”,诠释。39(16),2001年,第3703 3725页。【2】 A.Senthi l库马尔,J.Y.H.Fuh,T.S.Kow,“一个自动化的设计和对无干扰的组合夹具设计”,计算机辅助设计32(2000)第583-596页。【3】 JRDai,AYCNee,JY H FUH 和A Senthil Kumar,“模块化设计和组装夹具的自动化方法”,代理机械工程师,1997年第211卷,第509 521页。【4】 Burdea GC,Coiffet P,虚拟现实技术。威利,新泽西州,2003。【5】 Kan H.Y, Duffy V.G,“互联网的虚拟现实协同产品设计的效益”,“在工业计算机。v 45,n2,2001年6月, 第197-213页。【6】 Jayaram Sankar,,“VADE:虚拟装配设计环境”,IEEE计算机图形和应用,6(19),1999年,第44 - 50页。【7】 Maiteh Bilal Y, Leu,Ming C, Blackmore Denis ,刘光裕,, Abdel-Malek Layek,“计算机的虚拟现实在数控加工仿真中的应用,“美国机械学会工程师,物流部,磁流体,v5,1999,第3-10页。【8】 Q.H.王,J.R.黎,“桌面虚拟现实在工业中应用,“虚拟实境”,第一卷。七,2004年,187 - 197页。【9】 Zhong Y. M., Wolfgang M. W., Ma. W. Y.,“直观,准确的固体造型限制导入虚拟现实环境“,第六届国际可视化信息会议(IV02),英国伦敦,2002,第389 - 398页。【10】 Naylor BF,“树集合图像描述,连续的三维几何模型”In:电力系统及其图形连接92,加拿大温哥华,1992年5月,第201-212页。【11】 Yong Bai, Rong Y.,“,模块化建模和装配夹具元件关系的分析,来实现自动化夹具结构设计“工程设计与自动化,4(2),1998年,第147-162页。【12】 Ram Anantha,, Glenn A. Krammer and Richard H. Crawford,“几何约束装配建模”,计算机辅助设计,28(9),1996,第707 - 722页。任务书课题名称 蜗轮减速箱体的工艺分析及夹具设计 学 院 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师(签字) 教研室主任(签字) 院 长(签字) 年 月 日一、课题的主要内容和基本要求对所加工产品进行认真的结构和加工工艺分析,拟定不少于两条加工工艺路线,绘制工艺图,并编制数控加工程序;设计两套加工过程中用的夹具,最后撰写设计说明书。要求绘制加工工艺图和夹具设计图若干张,图纸折合0号图纸不少于4张,设计说明书不少于2万字,相关外文翻译3000汉字,最后将图纸、说明书等设计资料刻盘。二、进度计划与应完成的工作1、第1周收集设计所需资料及文献,进行外文翻译,文献中不少于2篇外文文献。2、第4周进行毕业实习,了解课题研究的对象及生产、科研的实际,写出实习报告。3、第5周整理设计资料,写出开题报告。4、第6周绘制三维工件图,分析其结构,确定工艺方案。5、第7-13周进行设计、绘图和技术分析,编制加工工艺路线,进行夹具设计,编制数控加工程序。6、第14周撰写设计说明书。7、第19周教师评阅及答辩。三、主要参考文献、资料1、华楚生。机械制造工艺。重庆大学出版社.2、机械工艺人员手册,夹具设计手册4、刘兆甲、王树魁、张文明主编 数控铣工实际操作手册 辽宁科技5、夹具设计(任何人编写的都可以)四、完成期限 2014年5月26日报告课题名称 蜗轮减速箱体的工艺分析及夹具设计 学 院 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师(签字) 教研室主任(签字) 院 长(签字) 2014年 4月 26日论文题目蜗轮减速箱体的工艺分析及夹具设计论文类型基础理论选题来源指导教师科研项目国家项目应用研究部省(市)项目开发研究学校项目生产单位自 拟1 课题来源本课题为基于蜗轮减速箱体的工艺分析及夹具设计的设计课题,是实际应用型课题。2 课题研究的目的和意义2.1课题研究的主要目的蜗轮减速箱体的工艺分析及夹具设计是根据平面四杆机构中双摇杆机构的机械原理来设计,其基本结构是由连杆、机架及两连架杆等四构件组成的有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量;有利于提高劳动生产率和降低成本;有利于改善工人劳动条件,保证安全生产;有利于扩大机床工艺范围,实现“一机多用”,其设计简单,制作方便,夹紧迅速,定位精准,维修便捷,夹紧力稳定、装夹快速灵活、安全可靠、操作方便、工作效率高,大大降低各种零部件加工、夹紧、固定、操作过程的时间,直接改善产品的质量和产量。2.2 课题研究的主要意义箱体零件是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作。箱体零件的毛坯通常采用铸铁件。因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜。毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸。在单件小批生产中,多采用木模手工造型;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高。减速器是一种动力传达机构,利用齿轮的速度转换器。将电机的回转速降低到需要的回转速,并得到较大转矩的机构。工艺规程,是指导施工的技术文件.一般包括以下内容:零件加工的工艺路线,各工序的具体加工内容,切削用量、以及所采用的设备和工艺装备等。3 蜗轮减速箱体夹具的发展概况及特点3.1 蜗轮减速箱体夹具的发展概况夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步,夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中等生产能力的工厂里,约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的企业中,每隔34年就要更新5080左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为1020左右,为了适应科学技术的快速发展,我们在短短几年内需更新大量的专用夹具,这样即提高了加工的成本,也造成了材料的浪费,为了减少这种情况,我们可以采用数控机床的柔性化制造技术。近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(FMS)等新加工技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:1)能迅速方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本;2)能装夹一组具有相似性特征的工件;3)能适用于精密加工的高精度机床夹具;4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;6)提高机床夹具的标准化程度。机床夹具的现状:机床夹具是在机械制造过程中,用来固定加工对象,使之占有正确的空间位置,用来加工或检测并保证加工要求的机床附加装置,简称为夹具。3.2 蜗轮减速箱体夹具的特点1)保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案,合适的尺寸,公差和技术要求,并进行必要的精度分析,确保夹具能满足工件的加工精度要求。2)提高生产效率专业夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应,应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的高效夹紧装置,以缩短辅助时间,以提高生产效率。3)工艺性好专用夹具的结构简单,合理,便于加工,装配,检验和维修。专用夹具的生产属于小批量生产。4)使用性好专用夹具的操作应简单,省力,安全可靠,排屑应方便,必要时可设置排屑机构。5)经济型好除考虑专用夹具本身结构简单,标准化程度高,成本低廉外,还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析,以提高夹具在生产中的经济效益。4 课题研究的主要内容及设计成果的应用价值4.1 课题研究的主要内容(1)确定整体毕业设计思路(2)确定用什么夹具进行加工,分析材料、生产要求、工艺要求、使用要求等(3)夹具结构设计与优化,含零件图及装配图(4)夹具制造工艺,含工艺过程卡和工序卡确定各表面加工方案,在选择各表面孔的加工方法时,需综合考虑以下因素:(1)要考虑各表面的精度和质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工。(2)根据生产类型来选择,在大批量生产中可使用专用的高效率的设备;在单件小批量生产中则使用常用设备和一般加工方法。(3)要考虑被加工材料的性质。(4)要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有的加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平。4.2 设计成果的应用价值工艺规程:零件加工的工艺路线,各工序的具体加工内容,切削用量、以及所采用的设备和工艺装备等。箱体零件的毛坯通常采用铸铁件。因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜。毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸。在单件小批生产中,多采用木模手工造型;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高。夹具不论在技术上具有无与伦比的优势,在节能环保及经济性上都堪称完美,所以可以大力推广,为我国的国民经济建设发挥出应有的作用,并对本机的总体方案进行论证与拟定,从而对其进行具体的结构设计。5 研究的方法与路线5.1 研究的方法(1)文献研究法,系统地查阅指定的物流搬运技术方面相关的文献,做出相应的学习心得,得出一般性结论并发现问题,寻找新思路;(2)统计分析研究法,学习两轴自动发卡和机电一体化技术方面的有关课程知识,通过处理、分析、研究,找出研究对象的特征;(3)实验法研究,通过三维模拟研究来证明;(4)行动研究法,理论与实践相结合,从实践中获得成功。5.2 研究的路线拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究。多提几个方案,加以分析比较确定一个最合理方案。拟定工艺路线要考虑解决以下几个问题5.3 加工方法的选择在选择各表面的加工方法时,要综合考虑以下因素:5.3.1 要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工。5.3.2 根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工,在 小批量生产时,采用钻、扩、铰加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。5.3.3 要考虑被加工材料的性质,例如,淬火钢必须采用磨削或电加工;而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铣等。5.3.4 要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平。此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求,工件形状和重量等。5.4 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段:5.4.1 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属,为以后的精加工创造较好的条件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修补,以免浪费工时。粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以提高生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生的内应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。5.4.2 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保证合适的加工余量。5.4.3 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求。另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。5.4.4 光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工,主要用于改善表面质量,对尺度精度改善很少。此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序.由于热处理性质的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间.5.5 工序的集中与分散制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则.所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序分散.5.5.1 工序集中的特点工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度.使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率.但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。5.5.2 工序分散的特点工序内容简单,有利选择最合理的切削用量.便于采用通用设备.简单的机床工艺装备.生产准备工作量少,产品更换容易.对工人的技术要求水平不高.但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂.工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型.加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则.一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中.但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制.结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产.由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的良好的经济效果。5.6 加工顺序的安排零件的加工过程通常包括机械加工工序,热处理工序,以及辅助工序.在安排加工顺序时常遵循以下原则:5.7 定位基准的选择在制定工艺过程时,选择定位基准的主要目的是为了保证加工表面的位置精度。因此选择定位基准的总原则应该是从有较高位置精度要求的表面中进行选择。定位基准的选择包括粗基准和精基准的选择。5.8 设计铣蜗杆端盖的小端面夹具设计任务:设计成批生产条件下,在立式铣床上铣蜗杆端盖的小端面夹具以大端面及其两侧面定位铣蜗杆端盖的小端面。原理:模型螺旋定心夹紧铣床夹具 设计方案的讨论 工件定位方案及定位装置 定位方案:一面两销定位工件夹紧方案及夹紧装置 夹紧方案及装置:螺旋定心夹紧 5.9 夹具定位方案 工序图只是给出了原理方案,此时应仔细分析本工序的工序内容及加工精度要求,按照六点定位原理和本工序的加工精度要求,确定具体的定位方案和定位元件,要拟定几种具体方案进行比较,选择或组合最佳方案.根据工序图给出的定位元件方案,按有关标准正确选择定位元件或定位的组合.在机床夹具的使用过程中,工件的批量越大,定位元件的磨损越快,选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性,方便机床夹具的维修和维护.选用两个支承板钻使得模板支撑定位在夹具体上,用两个支承板限制Z的移动,Y的转动,X的转动,X方向2个支承钉限制X方向的移动和Z的转动,和一个Y方向的支承钉限制Y方向的移动,这样六个自由度完全限制.5.10 夹具选择加紧机构 夹紧力的方向:夹紧力的方向要有利于工件的定位,并注意工件的刚性方向,不能使工件有脱离定位表面的趋势,防止工件在夹紧力的作用下产生变形.夹紧力的作用点:夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内,以及工作刚度高的位置,确保工件定位准确、不变形.选择夹紧机构:在确定夹紧力的方向、作用点的同时,要确定相应的夹紧机构,确定夹紧机构要注意以下几方面的问题:夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力,确保工件夹紧牢固.手动夹具夹紧机构的操作力不应过大,以减轻操作人员的劳动强度.夹紧机构的行程不宜过长,以提高夹具的工作效率.根据所给工件的形状、尺寸,选用螺栓,螺母与压板来夹紧工件.确定夹紧力的方向、作用点,以及夹紧元件或夹紧机构,估算夹紧力大小,要选择和设计动力源.夹紧方案也需反复分析比较,并最终确定最佳设计方案.两种方案.方案一使用螺旋夹紧机构;5.11 夹具选择导向装置导向装置是夹具保证加工精度的重要装置,如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等,这些装置均已标准化,可按标准选择,由于加工15的孔需要钻扩铰工序,为提高加工效率,故选择快换导向套加工工件. 4毕业设计工作进度安排:(包括序号、起迄日期、工作内容):毕业设计工作进度安排如下:1、第1周收集设计所需资料及文献,进行外文翻译,文献中不少于2篇外文文献。2、第4周进行毕业实习,了解课题研究的对象及生产、科研的实际,写出实习报告。3、第5周整理设计资料,写出开题报告。4、第6周绘制三维工件图,分析其结构,确定工艺方案。5、第7-13周进行设计、绘图和技术分析,编制加工工艺路线,进行夹具设计,编制数控加工程序。6、第14周撰写设计说明书。7、第19周教师评阅及答辩。三、主要参考文献、资料1、华楚生。机械制造工艺。重庆大学出版社.2、机械工艺人员手册,夹具设计手册4、刘兆甲、王树魁、张文明主编 数控铣工实际操作手册 辽宁科技5、夹具设计(任何人编写的都可以)四、完成期限 2014年5月26日指导教师签字: 教研室/系 主任签字: 年 月 日 本科生毕业论文论文题目:蜗轮减速箱体的工艺分析及夹具设计姓 名:学 号:班 级:Xxxxxx学校 2015.5.1摘要本篇毕业设计的论文主要阐述的是一种蜗轮减速箱体的工艺分析及夹具设计。由于该零件属于大批量生产,钻孔精度要求较高,所以设计一个专用的钻床夹具,保证零件的加工质量。蜗轮减速机的目的是降低转速,增加转矩,减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用,而且由于结构紧凑效率高、传递运动准确可靠、使用维护简单并可成批生产在现代机械中应用极为广泛。而箱体作为减速器的载体,研究箱体的加工工艺就显得尤为重要了箱体是一种由封闭在刚性克体内的齿轮传动蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的外壳箱箱体,箱体的结构比较复杂,箱体外面都有许多平面和孔,内部呈腔形,壁薄且不均匀,刚度较低,加工精度要求较高,特别是主轴承孔和基准平面的精度。通过对涡轮减速器箱体零件图的分析及结构形式的了解,从而对减速器进行工艺分析、工艺说明及加工过程的技术要求和精度分析,然后对一个铣削工序和一个钻削工序进行夹具设计。首先通过分析蜗轮减速箱体的结构组成,建三维模型、绘制总图;其次设计工艺卡片,从而设计夹具。最后绘制件零件图;最后绘制装配图,整理资料,撰写设计说明。关键词:减速箱体、夹具、工艺分析、机构目录1绪论51.1涡轮减速机在社会经济中的地位与作用51.2夹具的发展概况51.3夹具的特点61.4本篇论文的设计任务72零件的工艺分析及生产类型的确定72.1定位基准的选择及加工工序72.2确定毛坯的制造形式92.3箱体零件的结构工艺性92.4主要平面92.5加工方法的选择102.6加工阶段的划分102.7工序的集中与分散112.8加工顺序的安排122.9具体工序尺寸和加工余量的确定132.10机床与相应切削用量的确定132.11加工零件图142.12工艺路线的确定152.13钻床的选定及时间计算183夹具设计方法及步骤183.1夹紧及方案的选择183.2夹具结构设计233.2.1夹具定位方案与定位元件233.2.2实际所需夹紧力的计算233.2.3夹具的使用方法253.2.4夹具零件设计253.2.5夹具体毛坯的类型264夹具误差的计算274.1角度尺寸公差274.2定位误差274.3工件在夹具上加工的精度分析284.4夹具误差的计算295第6章 零件材料345.1标准件345.2定位销355.3定位衬套375.4定位销座395.5预定位销座416经济性分析426.1经济性分析427结束语428参考文献441 绪论1.1 涡轮减速机在社会经济中的地位与作用近几年我国涡轮减速机行业发展速度较快,受益于涡轮减速机行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大,涡轮减速机行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。虽然受金融危机影响使得涡轮减速机行业近两年发展速度略有减缓,但随着我国国民经济的快速发展以及国际金融危机的逐渐消退,我国涡轮减速机行业重新迎来良好的发展机遇。进入2010年我国涡轮减速机行业面临新的发展形势,由于新进入企业不断增多,上游原材料价格持续上涨,导致行业利润降低,因此我国涡轮减速机行业市场竞争也日趋激烈。面对这一现状,涡轮减速机行业业内企业要积极应对,注重培养创新能力,不断提高自身生产技术,加强企业竞争优势,于此同时涡轮减速机行业内企业还应全面把握该行业的市场运行态势,不断学习该行业最新生产技术,了解该行业国家政策法规走向,掌握同行业竞争对手的发展动态,只有如此才能使企业充分了解该行业的发展动态及自身在行业中所处地位,并制定正确的发展策略以使企业在残酷的市场竞争中取得领先优势。1.2 夹具的发展概况夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步,夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中等生产能力的工厂里,约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的企业中,每隔34年就要更新5080左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为1020左右,为了适应科学技术的快速发展,我们在短短几年内需更新大量的专用夹具,这样即提高了加工的成本,也造成了材料的浪费,为了减少这种情况,我们可以采用数控机床的柔性化制造技术。近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(FMS)等新加工技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:1)能迅速方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本;2)能装夹一组具有相似性特征的工件;3)能适用于精密加工的高精度机床夹具;4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;6)提高机床夹具的标准化程度。机床夹具的现状:机床夹具是在机械制造过程中,用来固定加工对象,使之占有正确的空间位置,用来加工或检测并保证加工要求的机床附加装置,简称为夹具。1.3 夹具的特点1)保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案,合适的尺寸,公差和技术要求,并进行必要的精度分析,确保夹具能满足工件的加工精度要求。2)提高生产效率专业夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应,应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的高效夹紧装置,以缩短辅助时间,以提高生产效率。3)工艺性好专用夹具的结构简单,合理,便于加工,装配,检验和维修。专用夹具的生产属于小批量生产。4)使用性好专用夹具的操作应简单,省力,安全可靠,排屑应方便,必要时可设置排屑机构。5)经济型好除考虑专用夹具本身结构简单,标准化程度高,成本低廉外,还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析,以提高夹具在生产中的经济效益。1.4 本篇论文的设计任务本片论文的主要任务如下:(1)确定整体毕业设计思路(2)确定用什么夹具进行加工,分析材料、生产要求、工艺要求、使用要求等(3)夹具结构设计与优化,含零件图及装配图(4)夹具制造工艺,含工艺过程卡和工序卡确定各表面加工方案,在选择各表面孔的加工方法时,需综合考虑以下因素:(1)要考虑各表面的精度和质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工。(2)根据生产类型来选择,在大批量生产中可使用专用的高效率的设备;在单件小批量生产中则使用常用设备和一般加工方法。(3)要考虑被加工材料的性质。(4)要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有的加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平。本设计的主要任务是对所加工产品进行认真的结构和加工工艺分析,拟定不少于两条加工工艺路线,绘制工艺图,并编制数控加工程序;设计两套加工过程中用的夹具,最后撰写设计说明书。2 零件的工艺分析及生产类型的确定2.1 定位基准的选择及加工工序定位基准的选择是工艺规程设计中的重要的设计之一,基准的选择正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批量的报废,使生产无法进行。机械加工工序(1)遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准。(2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序。(3)遵循“先主后次”原则,先加工36内侧表面,在加工外侧表面。 (4)遵循“先面后孔”原则,先加工各个表面,再加工各个通孔。粗基准的选择:选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择的原则是:选择应加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。应选择加工余量最小的表面作为粗基准.这样可以保证该面有足够的加工余量。应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。箱体粗基准选择要求:在保证各加工表面均有加工余量的前提下,使主要孔加工余量均匀;装入箱体内的旋转零件应与箱体内壁有足够间隙;此外还应保证定位、夹紧可靠。为了满足上述要求,一般选箱体的主要孔的毛坯孔作为粗基准。由于本次加工箱体的下表面粗糙度要求相对较高,因此选取下表面为粗基准,先加工上表面。精基准的选择选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。此外,还应选择工件上精度高.尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳固可靠.并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。箱体上孔与孔、孔与平面、平面与平面之间都有较高的位置精度要求,这些要求的保证与精基准的选择有很大的关系.为此,通常优先考虑“基准统一”原则。在大批量生产中,则选用主轴箱顶面和两定位销为定位基准。若箱体尺寸较小而批量很大时,可与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。这样既符合“基准统一”原则,又符合“基准重合”原则,有利于保证轴承孔轴线与结合面重合度及与装配基面的尺寸精度和平行度。2.2 确定毛坯的制造形式常用毛坯种类有:铸件、锻件、焊件、冲压件.各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时,一般要综合考虑以下几个因素:依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如,零件材料为铸铁,须用铸造毛坯;强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯,例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理;结构简单的零件宜选用型材,锻件;大型轴类零件一般都采用锻件。确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。本减速器是大批量的生产,材料为HT200用铸造成型。2.3 箱体零件的结构工艺性箱体的结构形状比较复杂,加工的表面多,要求高,机械加工的工作量大,结构工艺性有以下几方面值得注意:本箱体加工的基本孔可分为通孔和阶梯孔两类,其中通孔加工工艺性最好,阶梯孔相对较差。箱体的内端面加工比较困难,结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过的孔加工前的直径,当内端面的尺寸过大时,还需采用专用径向进给装置。为了减少加工中的换刀次数,箱体上的紧固孔的尺寸规格应保持一致。2.4 主要平面底座的底面,箱体顶面,支承孔的端面等。其他加工其他主要连接孔、螺孔、销钉孔以及一些特别的凸台面等。轴承支承孔通常在镗床上镗削;加工连接孔、螺孔、销钉在钻床上进行,主要平面通常采用铣削,支承孔端面可以在镗孔同一次安装中加工出来。减速器箱体的机械加工过程取决于精度要求、批量大小、结构特点、尺寸重量、大小等因素。此处还应考虑车间的条件,中间有无热处理工序。由此可知,减速器箱体整个加工工艺过程分为两大阶段,第一阶段铣削主要的平面,第二阶段是镗孔及钻孔。2.5 加工方法的选择在选择各表面的加工方法时,要综合考虑以下因素:要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工。根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工,在 小批量生产时,采用钻、扩、铰加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。要考虑被加工材料的性质,例如,淬火钢必须采用磨削或电加工;而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铣等。要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平。此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求,工件形状和重量等。2.6 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段:粗加工阶段:粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属,为以后的精加工创造较好的条件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修补,以免浪费工时。粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以提高生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生的内应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。半精加工阶段:半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保证合适的加工余量。精加工阶段:精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求。另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。光整加工阶段:对某些要求特别高的需进行光整加工,主要用于改善表面质量,对尺度精度改善很少。此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序.由于热处理性质的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间。2.7 工序的集中与分散制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则.所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序分散.工序集中的特点:工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度.使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率.但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。工序分散的特点:工序内容简单,有利选择最合理的切削用量.便于采用通用设备.简单的机床工艺装备.生产准备工作量少,产品更换容易.对工人的技术要求水平不高.但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂.工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型.加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则.一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中.但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制.结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产.由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的良好的经济效果。2.8 加工顺序的安排零件的加工过程通常包括机械加工工序,热处理工序,以及辅助工序.在安排加工顺序时常遵循以下原则:机械加工工序安排: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.先加工基准面后加工其它面.首先以粗基准定位加工出精基准,然后以精基准定位加工其它表面.例如,轴类零件通常都是先加工出两端面的顶针孔然,然后以顶针孔定位加工其它表面。箱体、底座、支架类零件,其上的平面较大,用平面定位比较稳定可靠,因此一般都是先加工平面,在加工孔,称之为“先面后孔”原则。先主后次.先安排主要的表面的加工.主要表面指装配基准面,工作表面等;次要表面指键槽、紧固用的螺孔和光孔等.这些表面一般都与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.这样可以保护主要表面的光洁。热处理工序的安排:热处理工序在工艺路线中的安排主要取决于热处理的目的.有以下几种情况:退火与正火通常安排在粗加工之前.他们的主要目的是改善材料的切削加工性能和消除内应力。调质一般安排在粗加工之后,半精加工之前进行.调质使零件获的较好的综合机械性能也可使金属组织细化致密,为以后淬火和氮化减少变形作预备处理。时效处理.一般铸件通常安排在粗加工之后.高精度复杂铸件应在半精加工之前后各安排一次.刚性差的精密零件应在粗加工、半精加工、精加工多次安排时效处理.时效处理的目的是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力,稳定零件精度。淬火.分整体淬火,表面淬火和渗碳淬火.一般安排在精加工与半精加工之间进行.表面淬火之前常要进行调质及正火处理。淬火的目的是为了使零件获得高的硬度和耐磨性。淡化.安排在精细磨之前。淡化前还需要安排调质处理,淡化能提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。发兰.表面镀层等表面处理。应安排在工艺过程之后。辅助工序的安排检验工序是重要的辅助工序,除每道工序操作者自检外,还应在下列加工阶段,专门安排检验工序。粗加工阶段结束之后;重要的工序的前后;工件从一个车间转到另一个车间时;工件全部加工完毕后.辅助工序还有去毛刺、清洗、涂防锈油、油漆等,应分别安排于工艺过程所需之处。综上所述,该零件的加工工艺过程编制如下表所示:涡轮减速器壳体的工艺过程见表12.9 具体工序尺寸和加工余量的确定现分析主要的孔,面的加工余量及尺寸偏差。根据机械加工工艺手册,由于表面粗糙度要求均较高,所以都要经过多重工序,具体工序尺寸和加工余量为:M13mm螺纹孔根据机械加工工艺手册表,加工该孔的工艺为:钻孔:8mm;攻螺纹孔M10精镗90mm孔;根据机械加工工艺手册表,加工该孔的工艺为:钻孔:88mm;粗镗:89.8mm;精镗:90mm铣底面根据机械加工工艺手册表,加工该孔的工艺为:粗铣:Z=1.2mm精铣:Z=1.0mm保证最终尺寸2.10 机床与相应切削用量的确定M13mm螺纹孔 机床:钻床 刀具:麻花钻,丝锥 根据机械加工工艺手册,取每转进给量f=0.10mm/r, 取铣削速度=18m/min。则=f=127.4r/min。 按机床选取铣刀转速n=160r/min,则实际切削速度=25.12m/min,工作台每分钟进给量F=SZ=144mm/min,铣床工作台进给量f=150mm/min,按机械加工工艺手册,基本工时t=0.65min。精镗90H7内孔、精镗115、精镗70H7同样选取f=20m/min,=0.15mm/Z,则=127.4r/min, 同样选取=127.4r/min,则f=25.12m/min,F=SZ=144mm/min 取=127.4r/min,基本工时t=0.65min。铣蜗杆端盖的底面及四周铣削余量Z=1.2mm 同样选取f=20m/min,=0.15mm/Z,则=127.4r/min,同样选取=127.4r/min,则f=25.12m/min,F=SZ=144mm/min 取=127.4r/min,基本工时t=0.65min。3.6.4 铣蜗杆端盖的小端面,铣削余量Z=1.1mm 同样选取f=20m/min,=0.15mm/Z,则=127.4r/min, 同样选取=127.4r/min,则f=25.12m/min,F=SZ=144mm/min 取=127.4r/min,基本工时t=0.65min。 2.11 加工零件图加工零件图如下所示:图2-1 被加工零件及需要加工的孔如2-1所示,被加工零件材料为10#,厚度为10mm,直径为14mm,在零件端面上钻四个孔,孔的直径为1.4mm和1.6mm,具体尺寸偏差如图2-1所示。被加工零件安装到夹具上应对上端面和下部的内孔面进行定位,因为在钻端面上的四个孔时,可能发生零件的左右移动,所以采用芯轴定位,因为设计的是盖板式钻床夹具,所以定位芯轴与盖板为一个整体;在加工过程中采用加长钻套进行钻孔,满足设计要求。2.12 工艺路线的确定在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上,表列出了工艺路线1。工序号工序名称机床装备量具1铸件清砂、去毛刺、去飞边、退火。手工清砂塞规,卡尺2以孔为基准,划粗外形线。钳工台塞规,卡尺3以195左侧面为基准,铣底面,留2mm余量,以底面为基准,粗铣四周。5036B 鲁南精机 升降台式铣床塞规,卡尺4330右侧留2mm余量做工艺基准面,台阶20到22,其余到尺寸钻床及相应夹具塞规,卡尺5划各孔粗镗孔线 (注意底面及330左侧面有2mm余量)钻床及相应夹具塞规,卡尺6以底面为基准,校正330左侧工艺基准面,粗镗90H7内孔单边钻床及相应夹具塞规,卡尺7放2 mm,工作台旋转90,镗185H7,70H7孔单边放2 mm钻床及相应夹具塞规,卡尺8时效钻床及相应夹具塞规,卡尺9以195左侧面为基准,精铣底面到尺寸,以底面为基准精铣330左钻床及相应夹具塞规,卡尺10侧面到尺寸,保证两面垂直度。车床及相应夹具11钻3-M10深20,钻床及相应夹具12钻6-M10深14的螺纹底孔钻床及相应夹具13钻4-18的通孔钻床及相应夹具14攻3-M10深20,钻床及相应夹具15攻6-M10深14的螺纹底孔钻床及相应夹具16精镗90H7内孔镗床及相应夹具17精镗115镗床及相应夹具18镗185H7镗床及相应夹具19精镗70H7镗床及相应夹具20检验21入库在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上,表列出了工艺路线2。工序号工序名称机床装备量具1铸件清砂、去毛刺、去飞边、退火。手工清砂塞规,卡尺2以孔为基准,划粗外形线。钳工台塞规,卡尺3330右侧留2mm余量做工艺基准面,台阶20到22,其余到尺寸钻床及相应夹具塞规,卡尺4划各孔粗镗孔线 (注意底面及330左侧面有2mm余量)钻床及相应夹具塞规,卡尺5以底面为基准,校正330左侧工艺基准面,粗镗90H7内孔单边钻床及相应夹具塞规,卡尺6放2 mm,工作台旋转90,镗185H7,70H7孔单边放2 mm钻床及相应夹具塞规,卡尺7时效钻床及相应夹具塞规,卡尺8以195左侧面为基准,铣底面,留2mm余量,以底面为基准,粗铣四周。5036B 鲁南精机 升降台式铣床塞规,卡尺9以195左侧面为基准,精铣底面到尺寸,以底面为基准精铣330左钻床及相应夹具塞规,卡尺10侧面到尺寸,保证两面垂直度。车床及相应夹具11钻3-M10深20,钻床及相应夹具12钻6-M10深14的螺纹底孔钻床及相应夹具13钻4-18的通孔钻床及相应夹具14攻3-M10深20,钻床及相应夹具15攻6-M10深14的螺纹底孔钻床及相应夹具16精镗90H7内孔镗床及相应夹具17精镗115镗床及相应夹具18镗185H7镗床及相应夹具19精镗70H7镗床及相应夹具20检验21入库2.13 钻床的选定及时间计算采用车床、钻床。该设计的生产纲领为大批生产,所以采用专用夹具。由表可查得,钻孔加工余量为2mm,精铰加工余量为2 mm,查表可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为,精铰:IT7,钻:IT12。根据上述结果,再查标准公差数值表可确定各公布的公差值分别为,精铰:0.04 mm;钻:0.25 mm。1)钻孔工步根据钻孔的基本时间可由公式=L/fn=(+)/fn求得。则该工序的基本时间如工序表中的时间.2)精绞工步同上,根据公式=L/fn=(+)/fn求得该工序的基本时间如工序表中的时间。辅助时间的计算辅助时间与基本时间之间的关系为=(0.150.2),此处取=0.15,则该工序的辅助时间分别为:3 夹具设计方法及步骤3.1 夹紧及方案的选择方案一:图3-1 夹紧机构1-底座 2-转轴 4-锁紧套 5-防转螺钉 6-锁紧螺杆图为切向锁紧机构,转动手柄3,锁紧螺杆5使两个锁紧套4相对运动,将转轴2锁紧。夹紧力和夹紧扭矩的计算公式如下: 式中 夹紧力(N); 夹紧扭矩(N*m); 作用力(N); 摩擦系数(表面光滑f=0.16); 螺纹或端面凸轮升角(此处)、计算实际夹紧力,代入上式得: 计算摩擦力 因为 ,所以钻孔过程中不会发生滑动,夹紧力合适,夹紧机构满足设计要求。 图3-2 夹紧机构2当压板处于放松状态时,可提起夹具手柄杆,使压杆绕铰链叉架的螺杆旋转,装载或卸下零件;零件装载好后,连杆机构形成死点,然后压杆在工件的反作用力下不会反转。因为 ,所以钻孔过程中不会发生滑动,夹紧力合适,夹紧机构满足设计要求。比较两方案:在加工零件端面上的四个孔时,由于钻削会产生振动,使零件发生偏移,影响加工孔的位置精度。为避免这种情况的发生,提高零件的加工精度,在钻削过程中,需采用压紧装置。对夹紧装置的基本要求:夹紧过程中,不改变工件定位后占据的正确位置。夹紧力的大小适当,一批工件的夹紧力要稳定不变。既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变,振动小,又要是工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减小夹紧误差。夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大,允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。工艺性好,使用性好。其结构力求简单,便于制造和维修。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。在夹紧工件的过程中,夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此,设计夹紧装置应遵循以下原则:工件不移动原则 夹紧过程中,应不改变工件定位后所占据的正确位置。工件不变形原则 夹紧力的大小要适当,既要保证夹紧可靠,又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。工件不振动原则 对刚性较差的工件,或者进行断续切削,以及不宜采用气缸直接压紧的情况,应提高支承元件和夹紧元件的刚性,并使夹紧部位靠近加工表面,以避免工件和夹紧系统的振动。安全可靠原则 夹紧传力机构应有足够的夹紧行程,手动夹紧要有自锁性能,以保证夹紧可靠。经济实用原则 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应,在保证生产效率的前提下,其结构应力求简单,便于制造、维修,工艺性能好;操作方便、省力,使用性能好。夹紧机构-传递夹紧力,它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。要使动力装置所产生的力或人力正确地作用到工件上,需有适当的传递机构。在工件夹紧过程中起力的传递作用的机构,称为夹紧机构。夹紧机构在传递力的过程中,能根据需要改变力的大小、方向和作用点。手动夹具的夹紧机构还应具有良好的自锁性能,以保证人力的作用停止后,仍能可靠地夹紧工件。 需要钻孔零件的材料为10号钢,优质碳素结构钢,钢材的平均含碳量为0.1%。10号钢力学性能:抗拉强度 ;屈服强度 ;伸长率 25%;断面收缩率 5%;硬度:未热处理156HB。钻削切削力的计算公式如表3-1:表3-1 钻削切削力的计算公式工件材料加工方法刀具材料切削扭矩计算公式切削力计算公式结构钢和铸钢=736MPa 钻 高速钢 扩钻耐热钢(HB141) 钻灰铸铁(HB190)硬质合金 扩钻 高速钢可锻铸铁(HB120)钻硬质合金铜合金高速钢可以看出与连杆的连接情况;运用根据平面四杆机构中双摇杆机构的机械原理来设计,其基本结构是由连杆、机架及两连架杆,压板夹紧盖板。3.2 夹具结构设计3.2.1 夹具定位方案与定位元件工件在夹具中定位的任务是:使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置,工件位置的正确与否,用加工要求来衡量,能满足加工要求的为正确,不能满足加工要求的为不正确。一批工件逐个在夹具上定位时,各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致,也不必要求它们完全一致,但各个工件的位置变动量必须控制在加工误差所允许的范围之内。该设计为了满足钻孔的需要,在定位过程中需要保证零件的上下表面与水平面平行,孔的中心线与水平面垂直,保证孔的位置度和的垂直度。由于定位基准为零件的上平面和的中心线,采用“T”字形定位,即压板和定位心轴为一体的定位方案,满足了定位基准的要求。同时下面采用圆锥台定位,圆锥台的锥形面与零件的外圆面线接触,定位心轴与锥形块也是线接触,使零件不会发生移动或左右偏转的情况,满足加工要求。3.2.2 实际所需夹紧力的计算计算夹紧力时,通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。根据工件受切削力、夹紧力(大型工件还应考虑工件重力,运动的工件还应考虑惯性力等)的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态,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: 式中 实际所需夹紧力(N); 在一定条件下,由静力平衡计算出的理论夹紧力(N); 安全系数。安全系数K可按下试计算: 式中,为各种因素的安全系数,如表3-2。表3-2 安全系数的数值符号考虑的因素系数值考虑工件材料及加工余量均匀性的安全系数1.21.5加工性质粗加工1.2精加工1.0刀具钝化程度1.01.9切削特点连续切削1.0断续切削1.2夹紧力的稳定性手动夹紧1.3机动夹紧1.0手动夹紧的手柄位置操作方便1.0操作不方便1.2仅有力矩使工件回转时,工件与支撑面接触的情况接触点稳定1.0接触点不稳定1.5若安全系数K的计算结果小于2.3时,取K=2.5。钻孔时,计算相应的安全系数得:表3-3 安全系数加工方法切削力分力情况K钻削铸铁钢1.151.15粗扩(毛坯)1.01.01.31.3精扩1.21.21.21.2粗车或粗镗1.01.01.21.41.251.6精车或精镗1.051.01.41.051.31.0圆周铣削(粗、精)1.21.41.61.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)端面铣削(粗、精)1.21.41.61.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)磨削1.151.2拉削F1.53.2.3 夹具的使用方法夹具的大体结构(从下到上):凸台和底板为一体,压杆、夹具手柄杆、连杆行程其他三个连杆。当压板处于放松状态时,可提起夹具手柄杆3,使压杆2绕铰链叉架的螺杆旋转,装载或卸下零件;零件装载好后,连杆机构形成死点,然后压杆2在工件的反作用力下不会反转,使压板放松,提起装配把手,卸下零件,至此完成一个零件的加工。3.2.4 夹具零件设计1)有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面,如安装定位元件的表面、安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面(与机床相连接的表面)等,应有适当的尺寸和形状精度,它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体尺寸稳定,铸造夹具体要进行时效处理,焊接和锻造夹具体要进行退火处理。有足够的强度和刚度加工过程中,夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不产生变形和振动,夹具体应有足够的强度和刚度。因此夹具体需要有一定的壁厚,铸造和焊接夹具体常设置加强筋,或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体。结构工艺性好夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸出凸台,以减少加工面积。排屑方便3.2.5 夹具体毛坯的类型铸造夹具体铸造夹具体的优点是工艺性好,可铸出各种复杂形状,具有较好的抗压强度、刚度和抗振性,但生产周期长,需进行时效处理,以消除内应力。常用材料为灰铸铁(如HT200),要求强度高时用铸钢(如ZG270-500),要求重量轻时铸铝(如ZL104)。目前铸造夹具体应用较多。焊接夹具体焊接夹具体,它由钢板、型材焊接而成,这种夹具体制造方便、生产周期短、成本低、重量轻(壁厚比铸造夹具体薄)。但焊接夹具体的热应力较大,易变形,需经退火处理,以保证夹具体尺寸的稳定性。锻造夹具体锻造夹具体,它适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度大的场合。锻造后也需经退火处理。此类夹具体应用较少。型材夹具体小型夹具体可以直接用板料、棒料、管料等型材加工装配而成。这类夹具体取材方便、生产周期短、成本低、重量轻,如各种心轴类夹具的夹具体及钢套钻模夹具体。在该毕业设计中采用焊接夹具体,采用45号锻钢。工作条件:1.承受较大应力的零件(弯曲应力0.49MPa(大于10t在磨损下工作的大型铸件压力1.47MPa);3.要求一定的气密性或耐弱腐蚀性介质。4 夹具误差的计算4.1 角度尺寸公差规定了未注出公差的角度尺寸的极限偏差数值;适用于金属切削加工的尺寸,也适用于一般的冲压加工的尺寸,非金属材料和其他工艺方法加工的尺寸可参照采用。一般公差分精密、中等、粗糙、最粗共4个公差等级,按未注公差的线性尺寸和角度尺寸分别给出了各公差等级的极限偏差数值。表5-1 角度尺寸的极限偏差数值公差等级长度分段mm10105050120120400400精密f中等m粗糙c最粗v4.2 定位误差一批工件逐个在夹具上定位时,由于工件及定位元件存在加工误差,使各个工件所占据的位置不完全一致,加工后加工尺寸不一致,形成定位误差,用表示。造成定位误差的原因有两个:一是定位基准与工序基准不重合,由此产生基准不重合误差;二是定位基准与限位基准不重合,由此产生基准位移误差。由于定位基准与工序基准不重合以及定位基准与限位基准不重合是造成定位误差的原因,因此,定位误差是基准不重合误差与基准位移误差的合成。计算时,和计算出和,然后将两者合成而得。合成时,若工序基准不在定位基面上(工序基准与定位基面为两个独立的表面),即与无相关公共变量,则=+。若工序基准在定位基面上,即与有相关公共变量,则=。在定位基面尺寸变动方向一定(由大到小,由小到大)的条件下,(或定位基准)与(或工序基准)的变动方向相同,取“+”号;变动方向相反,取“-”号。4.3 工件在夹具上加工的精度分析1. 影响加工精度的因素 如下图所示,用夹具装夹工件进行机械加工时,其工艺系统中影响工件加工精度有关的因素,有定位误差、对刀误差、夹具在机床上的安装误差和夹具误差。在机械加工工艺系统中,影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确,从而形成总的加工误差。4.4 夹具误差的计算1) 定位误差机床夹具的主要功能:在机床上加工工件时,先将工件装好,然后用夹具夹紧工件。将工件装好,就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置,这一过程称为定位。将工件夹紧,就是对工件施加作用力,使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧,这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程,称为装夹。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件装夹情况的好坏,将直接影响工件的加工精度,因此,准确定位就是很重要的一个环节,现在需计算定位误差。根据基准中心线,第二基准面钻孔 定位基准中心线;限位基准中心线;工序基准中心线。钻孔 定位基准中心线;限位基准中心线。孔的钻模板长度为40mm,公差等级按中等m设计,根据表(角度尺寸的极限偏差数值)中得,钻孔的定位误差为钻孔时的角度公差为。2) 对刀误差因刀具相对于对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差,称为对刀误差。钻头与钻套间的间隙,会引起钻头的位移或倾斜,造成加工误差。图 钻模对刀误差钻模对刀误差的计算如图所示,刀具与钻套的最大配合间隙的存在会引起刀具的偏斜,将导致加工孔的偏移量式中 B工件厚度; H钻套高度; H排屑空间的高度。工件厚度大时,按计算对刀误差:;工件薄时,按计算对刀误差:。钻孔时,工件为薄壁件,所以。钻孔 钻套导向尺寸为,钻头尺寸为。钻孔 钻套导向尺寸为,钻头尺寸为。3) 夹具安装误差因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差,称为夹具的安装误差。夹具的安装基面为平面,因而没有安装误差,=0.4) 夹具误差因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差,称为夹具误差。夹具误差主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差;定位元件相对于对刀或导向元件(包含导向元件之间)的尺寸或位置误差;导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差;若有分度装置时,还存在分度误差。以上几项共同组成夹具误差。钻端面4个孔时,保证位置精度。按IT3级,影响尺寸的夹具误差的定位面到导向孔轴线的尺寸误差=0.008,及导向孔对安装基面B的垂直度=0.004.钻孔时,保证垂直度。按IT4级,影响尺寸的夹具误差的定位面到导向孔轴线的尺寸误差=0.010,及导向孔对安装基面B的垂直度=0.005.5) 加工方法误差因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差,统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多,又不便于计算,所以常根据经验为它留出工件公差的1/3.计算时可设 钻孔 钻孔 。2. 保证加工精度的条件工件在夹具中加工时,总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量,应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸。为保证夹具有一定的使用寿命,防止夹具因磨损而过早报废,在分析计算工件加工精度时,需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为或 当时,夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。3.钻孔的加工精度计算在图5-2所示钻模上钻机壳的孔时,加工精度的计算列于表中。用钻模钻孔的加工精度计算误差名称误 差计算加工要求位置度 mm垂直度 mm00.0087 mm0.011 mm0.0185 mm000.008+0.004 (mm)0.010+0.005 (mm)0.0067 mm0.013 mm0.0157 mm0.0267 mm0.0043 mm0.0133 mm由表可知,该钻模能满足工件的各项精度要求,且有一定的精度储备。5 第6章 零件材料5.1 标准件本设计中的标准件,如螺钉、螺母、螺栓等零件,常用于元件间的连接、定位、固定,要求有一定的工艺性能和良好的塑性,在使用过程中可能要承受力的作用,所以需要有适当的强度。根据对金属材料的认识和了解,35号钢满足使用要求。35号钢为优质碳素结构钢,有良好的塑性和适当的强度,工艺性能较好,焊接性能也可以,大多在正火状态和调质状态下使用(正火:指将钢材或钢件加热到钢的上临界点温度以上,3050保持适当时间后,在静止的空气中冷却的热处理的工艺;正火的目的:提高低碳钢的 力学性能,改善切削加工性,细化晶粒,消除组织缺陷。调质:指将钢材或钢件进行淬火及高温回火的复合热处理工艺)。35号钢广泛用于制造各种锻件、热压件、冷拉和顶锻钢材,机械制造中的零件,如曲轴、转轴、杠杆、连杆、套筒、轮圈、垫圈以及螺钉、螺母等。35号钢的力学性能如下:抗拉强度: 屈服强度:伸长率:断面收缩率: 未热处理硬度:5.2 定位销定位销如图所示:图6-1a 主视图图 定位销夹具体的毛坯类型有:铸造夹具体、焊接夹具体、锻造夹具体、型材夹具体四种。本设计中对零件钻孔,需要夹具体有良好的抗压强度、刚度和抗震性,所以选用铸造夹具体,常见的材料为灰铸铁,如T10A。.T10A指的是最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁,是具有较高强度铸铁,基体为珠光体,强度、耐磨性、耐热性均较好,减振性也良好;铸造性能较好,需要进行人工时效处理(时效处理:消除零件在长期使用中尺寸、形状发生变化,常在低温回火后,精加工前,把工件重新加热到100-150,保持5-20小时。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理,以消除残余应力,稳定钢材组织和尺寸,尤为重要)。灰铸铁的工作条件:1.能承受较大应力的零件(弯曲应力0.49MPa(大于10t在磨损下工作的大型铸件压力1.47MPa)。3.要求一定的耐弱腐蚀性介质。灰铸铁的运用场合:一般运用于盖、油盘、手轮、手把、支架、座板、重锤等形状简单、不甚重要的零件。这些铸件通常不经试验即被采用,一般不须加工,或者只须经过简单的机械加工。5.3 定位衬套图 定位衬套铰链是用来连接两个物体,并允许两者之间做转动的机械装置。铰链可能由可移动的组件构成,或者由可折叠的材料构成。本设计中铰链处除了连接两个物体外,在转动过程中还要承受一定的力,对螺杆的位置进行一个定位,所以设计成铰链叉架的形式,满足使用要求。夹紧装置有很多类型,比如偏心夹紧机构、斜锲夹紧机构、螺旋夹紧机构、弹性夹头、弹性薄壁夹盘、压板夹紧机构等等。在钻孔过程中,振动可能会使偏心夹紧机构出现松动的情况,所以根据设计需要采用压板夹紧机构,运用杠杆的原理进行夹紧和放松。直径为25的孔与梯形丝杠连接,长度表示为Tr25H7,梯形丝杠传力性能好,有自锁性,在加工过程中不易打滑。图中零件需要有良好的综合机械性能和耐磨性,选用T10A,硬度不高,可用调质+表面淬火提高零件表面硬度(淬火:指将钢件加热到 Ac3 或 Ac1(钢的下临界点温度)以上某一温度,保持一 定的时间,然后以适当的冷却速度,获得马氏体(或贝氏体)组织的热处理工艺;淬火的目 的:提高工件的硬度,强度和耐磨性,为后道热处理作好组 织准备等)。 在没有回火之前,硬度大于HRC55(最高可达HRC62)为合格,实际应用的最高硬度为HRC55(高频淬火HRC58);调质处理后零件具有良好的综合机械性能,广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等;但表面硬度较低,不耐磨,可用调质+表面淬火提高零件表面硬度。;推荐热处理温度:正火,淬火,回火 。5.4 定位销座 图 定位销座因工件的形状或被加工孔的位置需要而不能使用标准钻套时,需自行设计的钻套称为特殊钻套。图中加长钻套为常见的特殊钻套,在加工凹面上的孔时使用,减少刀具与钻套的摩擦,导向性能好,提高了零件的加工精度。在成批生产、大量生产中,为便于更换磨损的钻套,选用可换钻套(图6-5)。钻套和衬套之间采用F7/m6或F7/k6配合,衬套和钻模板之间采用H7/n6配合。当钻套磨损后,可卸下螺钉,更换新的钻套。螺钉能防止钻套加工时转动及退刀时脱出。钻套使用频率较高,耐磨性要求较高;在钻孔的过程中,有振动,要求材料具有一定的抗性振能,选用T10A。T10A是一种碳素工具钢,适于制造切削条件差、耐磨性要求较高,且不受忽然和剧烈振动的零件和刀具。力学性能:退火硬度 197HB,淬火硬度62HRC。T10A典型应用举例:1)用于制作一般冲模,批量10万件时,被冲材料为软态低碳钢板,料厚小于1mm。 2)用于制造冷拔、拉伸凹模,在工作中磨损超差后,可先经过高温回火,然后重新常规淬火,可自行缩孔复厚。 3)用于制造剪切厚度为11mm中厚钢板的长剪刃,施行薄壳淬火后,抗疲劳强度高,崩刃倾向低,适用寿命比9CrWMn钢高7倍。 4)用于冲制软质硅钢片上的小孔。 5)可用于制造料厚小于3mm的冲裁模的凸模、凹模、镶块,做凸模时硬度时硬度选用5862HRC;做凹模时硬度选用6064HRC;制造一般弯曲模的凸模、凹模、镶块,硬度选用5660HRC;制作一般拉延模的凸模、凹模、镶块,要求做凸模时硬度选用5862HRC,做凹模是硬度选用6064HRC;用于制造铝件冷挤压模中的凹模时硬度选6264HRC。 6)用于各种中小批量生产的冷冲模,以及需要在薄壳硬化状态下适用的整体式冷镦模、冲剪工具等。 7)用于冷作冲头(凸模),轻载荷、下尺寸,硬度5860HRC;用于六角螺母冷镦模,硬度4852HRC。 8)采用该钢可用于制作拉丝模和简单的冲裁模。5.5 预定位销座图 预定位销座 钢中可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。低碳钢-含碳量一般小于0.25%;中碳钢-含碳量一般在0.250.60%之间;高碳钢-含碳量一般大于0.60%。
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