機械制造工藝學(xué)夾具設(shè)計報告

1、機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計 減速器夾具設(shè)計機械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計設(shè)計對象：兩級直齒圓錐齒輪減速器箱座結(jié)合面的夾具設(shè)計 班 級：學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)老師：目 錄一、產(chǎn)品概述3二、圖紙技術(shù)要求分析42.1 箱體的結(jié)構(gòu)工藝性42.2 圖紙形為公差要求52.3 圖紙中出現(xiàn)錯誤52.3.1機蓋52.3.2基座6三、生產(chǎn)綱領(lǐng)7四、材料的選擇和毛坯的制造方法的選擇及毛坯圖84.1 材料的選擇84.2 毛坯的制造方法84.3 毛坯圖的繪制94.3.1 機蓋94.3.2 機座1012五、定位基準的選擇及其分析135.1 基準的選定135.1.1 精基準的選擇135.1.2 粗基準的選擇135.2 各加工面基準

2、表13六、加工工作量及工藝手段組合156.1 加工總量統(tǒng)計156.2 確定相關(guān)工序及其公差15七、大致工藝過程17八、銑削機蓋結(jié)合面工序卡片21九、銑削機蓋結(jié)合面工序的夾具設(shè)計229.1 夾緊裝置的設(shè)計要求229.2 刀具的選擇229.2.1 刀具的選擇要求229.2.2 刀具的選擇229.3 機床的選擇239.3.1 機床的選擇原則239.3.2 機床型號的選擇239.4 銑削參數(shù)的計算239.4.1 加工工序、加工余量及公差239.4.2 銑削圓周力的計算249.4.3 銑削速度的計算259.4.4 機動時間的計算及工序時間定額的確定259.4.5 銑削力的計算279.4.6 夾緊力的校核

3、289.5 定位方式的確定299.6 夾緊機構(gòu)的確定299.6.1 夾緊機構(gòu)的選擇29 9.7 氣缸的選擇319.7.1 氣缸輸出壓力的計算319.7.2 氣缸型號的選擇339.8 氣動控制回路的設(shè)計359.9 定位誤差的計算36十、三維效果圖37十一、總結(jié)40參考文獻42一、產(chǎn)品概述減速器能使高速、低轉(zhuǎn)矩的原動機輸出低速、大轉(zhuǎn)矩，從而滿足工作機械的要求。減速器是典型的箱體類零件，其結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜，壁薄，外部為了增加其強度加有很多加強筋，由機座、機蓋和內(nèi)部軸系、齒輪傳動機構(gòu)組成，為了便于安裝和拆卸，機座、機蓋一般做成剖分式，通過鑄造而成，機座、機蓋由螺栓聯(lián)結(jié)，圓錐銷定位，箱體毛坯材料的選擇與減

4、速器的應(yīng)用場合及生產(chǎn)數(shù)量有關(guān)。鑄造箱體通常采用灰鑄鐵（HT200）鑄造。鑄造箱體的剛性較好，外型美觀，易于切削加工，能吸振和消除噪聲，價格便宜，但重量較重，適合于成批生產(chǎn)。有多個較高精度的平面、軸承孔、螺栓孔等需要加工，因為剛度較差，切削中受熱大，易產(chǎn)生震動和變形。箱體一般還兼做潤滑油的油箱，具有充分潤滑和良好密封箱內(nèi)零件的作用。有精度較高的多個平面、軸承孔，螺紋孔等需要加工，箱體零件把有關(guān)零件聯(lián)結(jié)成一個整體，使其保持正確的相對位置，彼此能協(xié)調(diào)地工作。因此,箱體零件的制造精度將直接影響機器或部件的裝配質(zhì)量、加工質(zhì)量的優(yōu)劣，將直接影響到軸和齒輪等零件位置的準確性，也為將會影響減速器的壽命和性能進

5、而影響機器的使用性能和壽命。因此，減速器箱體具有較高的技術(shù)要求，在加工過程中的關(guān)鍵是保證的孔的精度及位置精度，處理好孔與平面的相互關(guān)系。二、圖紙技術(shù)要求分析零件名稱設(shè)計說明機蓋機蓋鑄成后，應(yīng)清理并進行時效處理；機蓋和機座合箱后，邊緣應(yīng)平齊，相互錯位每邊不大于2；應(yīng)檢查與機座接合面的密封性，用0.05塞尺塞入深度不得大于結(jié)合面寬度的13，用涂色法去檢查接觸面積達每個結(jié)合面一個斑點；與機座連接后，打上定位銷進行鏜孔，鏜孔時接合面處禁放任何襯墊；機械加工未標注偏差尺寸處精度為IT12；鑄造尺寸精度為IT18；未注明的倒角為C2，粗糙度為Ra12.5；未注明的鑄造倒角半徑為R35。機座機蓋鑄成后，應(yīng)清

6、理并進行時效處理；機蓋和機座合箱后，邊緣應(yīng)平齊，相互錯位每邊不大于2；應(yīng)檢查與機座接合面的密封性，用0.05塞尺塞入深度不得大于結(jié)合面寬度的13，用涂色法去檢查接觸面積達每個結(jié)合面一個斑點；與機座連接后，打上定位銷進行鏜孔，鏜孔時接合面處禁放任何襯墊；機械加工未標注偏差尺寸處精度為IT12；鑄造尺寸精度為IT18；未注明的倒角為C2，粗糙度為Ra12.5；未注明的鑄造倒角半徑為R35。2.1 箱體的結(jié)構(gòu)工藝性 箱體的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工的表面多，對其精度等級要求也各不同，綜合各加工因素，結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)該注意以下幾點： 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

7、差。 箱體的內(nèi)端面加工比較困難，結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡可能使內(nèi)端面的尺寸小于刀具需 穿過之孔加工前的直徑，當(dāng)內(nèi)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(yīng)保持一致，本 箱體連接孔的直徑均為17mm。2.2 圖紙形為公差要求 輸入軸、輸出軸兩軸承孔的垂直度誤差為0.12mm，為9級要求。 輸入軸軸承孔端面與其軸線的垂直度誤差為0.10mm，為8級要求。 機蓋、基座結(jié)合面的平面度誤差為0.025mm，為6級要求。 輸出軸軸承孔（分上下兩半）軸線處于結(jié)合面內(nèi)其允許的位置度誤差為 0.60mm。 兩軸承孔為，公差代號均為H7。 輸出軸軸承孔端面與軸線的垂直度

8、誤差為0.10mm，為8級要求。 輸入軸軸承孔同軸度誤差為0.03mm，為7級要求。 輸出軸軸承孔圓柱度誤差為0.012mm，為7級要求。 輸出軸軸承孔軸線與輸入軸軸承孔軸線垂直度誤差為0.12mm，為9級要求。 若以圓柱圓錐齒輪傳動，其對兩錐齒輪軸線垂直度的誤差不敏感，故原圖9級精度要求滿足；作為會產(chǎn)生較大軸向力的錐齒輪傳動，其軸向力直接作用于軸承上并通過軸承端蓋承受，故軸承孔兩端面應(yīng)提高到8級精度要求；結(jié)合面的密封性將影響減速器的潤滑狀況即是否會發(fā)生滲漏，6級精度要求滿足要求；對于錐齒輪的形狀、位置將影響到傳動，因其上下半圓分別在兩個零件上，故應(yīng)作要求，此圖所選合理；兩孔尺寸精度IT7既滿

9、足了使用性能要求，在加工上較易實現(xiàn)，是正確的選擇。2.3 圖紙中出現(xiàn)錯誤 2.3.1機蓋 畫法錯誤： 對于正視圖中的剖出部分并未畫出剖面線。 啟蓋螺釘?shù)穆菁y通孔畫法錯誤。 剖面線中不能出現(xiàn)實線。 油塞中對直徑的標注方式不對。 尺寸錯誤： 機蓋的總長度標注尺寸不對，應(yīng)該標出總長590mm，標注左端面距離中心 孔 的距離為350mm。 缺乏總高度的標注。 差一個基準的標注，為輸出軸軸承孔軸線，標注為F。 輸出軸軸承孔端面與輸出軸軸承孔軸線的垂直度誤差標注錯誤，應(yīng)為0.10mm。 2.3.2基座 畫法錯誤：無 尺寸錯誤： 機蓋的總長度標注尺寸不對，該標出總長590mm，標注左端面距離中心 孔 的距離

10、為350mm。 基座寬度350mm重復(fù)標注。 對于基座底部的斜度未標注。 排油孔中心線標注不對，21mm的標注基準應(yīng)該為基座底部。 對于鈑金的寬度與錐度標注未給出。 輸入軸的軸承端蓋螺釘?shù)某叽缥礃俗ⅰ?輸出軸軸承端蓋半徑95mm重復(fù)標注。三、生產(chǎn)綱領(lǐng) 機器產(chǎn)品在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和計劃進度計劃為該產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)，機器產(chǎn)品中某零件除了該產(chǎn)品在計劃期內(nèi)的產(chǎn)量以外，尚需包括一定的備品率和平均廢品率，其計算公式如下： -(1)年產(chǎn)量Q2500（件/年），該零件在每臺產(chǎn)品中的數(shù)量n=1（件/臺），廢品率3，備品率5。由公式（1）得：N2500×1×（135）=2700查表（機

11、制工藝生產(chǎn)實習(xí)及課程設(shè)計中表61）確定的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。四、材料的選擇和毛坯的制造方法的選擇及毛坯圖4.1 材料的選擇 由于減速器箱體的外形與內(nèi)部形狀相對比較復(fù)雜，而且它只是用來起連接作用和支撐作用的，抗拉強度小于200MPa，還考慮到大批量生產(chǎn)的成本問題，綜上所述，我們可以選用灰口鑄鐵（HT200），因為鑄鐵中的碳大部分或全部以自由狀態(tài)片狀石墨存在。斷口呈灰色。它具有良好鑄造性能、切削加工性好，耐磨性，加上它熔化配料簡單，成本低、廣泛用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件和耐磨件，又由于含有石墨， 石墨本身具有潤滑作用，石墨掉落后的空洞能吸附和儲存潤滑油，使鑄件有良好的耐磨性。此外，由于鑄件中帶有硬度很高

12、的磷共晶，又能使抗磨能力進一步提高，這對于制備箱體零件具有重要意義。如果沒有HT200這種材料時可以選用45號鋼，經(jīng)正火或退火處理就可以達到要求的強度和韌性。4.2 毛坯的制造方法 金屬型鑄造：是以金屬型模腔上覆以涂層作為型腔，有時輔以砂芯作內(nèi)腔的鑄造方法。鑄造冷卻速度快，鑄件內(nèi)部組織致密，機械性能較好，單位生產(chǎn)面積產(chǎn)量高，但零件尺寸大小，幾何形狀復(fù)雜程度有一定限制，僅適于成批與大量生產(chǎn)，一般不宜與單件或小批量生產(chǎn)。 根據(jù)零件圖可知，減速箱上除主要的軸承孔是鑄造的外，其它的孔都是機械加工出來的。因為查表得：在大量生產(chǎn)的時候通孔的最小直徑是30。這些不鑄造的孔留待機械加工時鉆出。 由于減速器箱體

13、為大批量生產(chǎn)，必須采用自動線生產(chǎn)，因此分型面造在軸承孔的連線上，分成上下兩半，采用兩箱造型鑄造。采用中注式澆注系統(tǒng)，在直澆道下面設(shè)有橫澆道。澆注的時候重要的加工面應(yīng)該向下，因為鑄件的上表面容易產(chǎn)生砂眼、氣孔等。為了補縮，上面設(shè)幾個冒口。為了造型時方便拔模而設(shè)計了拔模斜度。對于機座將底座和游標尺做成活塊，便于制造。具體如下圖所示：圖4.1機蓋鑄造工藝圖圖4.2機座鑄造工藝圖4.3 毛坯圖的繪制4.3.1 機蓋毛坯的外廓尺寸：考慮其加工外廓尺寸為1190×520×370mm，查金屬機械加工工藝人員手冊取機蓋結(jié)合面的加工余量為5mm。吊環(huán)面未澆筑頂面取6.5mm，長端面加工余量6

14、.5mm，兩端孔端面余量5.5×2mm故毛坯長：1190+6.5=1196.5mm 寬：520+5.5×2=531mm 高：370+5=375mm 4.3.2 機座 毛坯的外廓尺寸： 考慮其加工外廓尺寸為400×350×230 mm，取機座結(jié)合面的加工余量為5mm，凸臺面加工余量為3mm，其余加工面的加工余量為4mm。故 毛坯 長：1190+6.5=1196.5mm寬：520+2×5.5=531mm 高：400+2×5=410mm毛坯圖如下所示：圖4.3機蓋毛坯鑄造圖圖4.4 機座毛培鑄造圖 五、定位基準的選擇及其分析5.1 基準的選

15、定定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后確定粗基準。5.1.1 精基準的選擇根據(jù)大批大量生產(chǎn)的減速器箱體通常以底面和兩定位銷孔為精基準，機蓋則以結(jié)合面作為精基準。 在一次安裝下，可以加工除定位面以外的所有五個面上的孔或平面，也可以作為從粗加工到精加工的大部分工序的定位基準，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”；此外，這種定位基準的選擇夾緊方便，工件的夾緊變形?。灰子趯崿F(xiàn)自動定位和自動夾緊，且不存在基準不重合誤差。5.1.2 粗基準的選擇加工的第一個平面是箱蓋和箱座的結(jié)合面，由于分離式箱體軸承孔的毛坯孔分布在箱蓋和箱座兩個不同部分上很不規(guī)則，因而在加工箱蓋和箱座的接和面時，無法以軸承孔的毛坯面作粗基準

16、，而采用箱體上的接合面作為粗基準。 這樣粗基準和精基準“互為基準”的原則下統(tǒng)一，可以保證結(jié)合面的平行度，減少箱體裝合時對合面的變形。5.2 各加工面基準表工件工序內(nèi)容定位基面箱蓋1.粗精銑箱蓋結(jié)合面箱蓋凸臺面2.粗、精銑窺視孔端面箱蓋結(jié)合面3.鉆起吊螺釘孔、油孔、結(jié)合面螺 栓孔、臺階面螺栓孔，攻絲起吊箱蓋結(jié)合面 螺釘孔、油孔4.鉆窺視孔面螺釘孔，攻絲箱蓋結(jié)合面5 .清洗，去毛刺箱座1.粗銑箱座底面箱座結(jié)合面2.粗、精銑機座結(jié)合面箱座底面3.精銑箱座底面箱座結(jié)合面4.粗銑排油口臺階面箱座結(jié)合面5.鉆地腳螺栓孔、結(jié)合面螺栓孔、箱座結(jié)合面 臺階面螺栓孔6.鉆油標尺孔箱座結(jié)合面7.鉆排油螺栓孔，并攻絲

17、箱座結(jié)合面合箱后1.合箱，上螺栓2.鉆，鉸定位銷孔，打入定位銷箱座底面3.粗、精銑輸入軸承孔端面箱座底面4.粗、精銑中間軸承孔端面箱座底面5.粗、精銑輸出軸承孔端面箱座底面6.粗、精鏜輸入軸承孔箱座底面7.粗、精鏜中間軸承孔箱座底面8粗、精鏜輸出軸承孔箱座底面9.鉆軸承蓋螺釘孔，攻絲箱座底面10.清洗，去毛刺，打標記，送檢驗 六、加工工作量及工藝手段組合6.1 加工總量統(tǒng)計減速器箱體主要加工面有五個，機蓋結(jié)合面、機座結(jié)合面、機座底面、輸入軸承孔端面、輸出軸承孔端面。此外，除了要鏜軸承孔外，還要加工的有上機座螺栓孔，機蓋吊環(huán)孔、窺視孔臺階面、機座底面螺栓孔、游標孔、排油孔、油槽、上機座定位銷孔。

18、6.2 確定相關(guān)工序及其公差主動錐齒輪軸軸承孔加工程序：粗鏜半精鏜精鏜工序余量：粗鏜4mm,半精鏜2.7mm,精鏜0.3mm。工序公差：計算工序尺寸：精鏜 Ra0.80.2半精鏜 Ra3.21.6粗鏜 Ra12.56.3毛坯孔從動錐齒輪軸軸承孔加工程序：粗鏜半精鏜精鏜工序余量：粗鏜4mm,半精鏜2.7mm,精鏜0.3mm。工序公差：計算工序尺寸：精鏜 Ra0.80.2半精鏜 Ra3.21.6粗鏜 Ra12.56.3毛坯孔銑平面部分上蓋結(jié)合面加工程序：粗銑半精銑精銑加工余量：粗銑2.5mm ，半精銑2mm ，精銑0.5mm精度等級：粗銑IT12 半精銑IT8 精銑IT7計算工序尺寸： 精銑 Ra

19、0.81.6 半精銑 Ra3.26.3 粗銑 Ra12.525 毛培面下箱體結(jié)合面加工程序：粗銑半精銑精銑加工余量：粗銑2.5mm ，半精銑2mm ，精銑0.5mm精度等級：粗銑IT12 半精銑IT8 精銑IT7計算工序尺寸： 精銑 Ra0.81.6 半精銑 Ra3.26.3 粗銑 Ra12.525 毛培面七、大致工藝過程機蓋工序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準設(shè)備刀具1毛坯鑄造2清砂清除澆注系統(tǒng)、冒口、型砂、飛邊、毛刺等3熱處理人工時效處理4涂漆5粗銑機蓋結(jié)合面結(jié)合面尺寸mm，表面粗糙度為Ra12.5機蓋凸臺面X345硬質(zhì)合金盤銑刀6鉆機蓋工藝孔在結(jié)合面上鉆兩個工藝孔機蓋凸臺面Z5140A麻花鉆7

20、半精銑機蓋結(jié)合面結(jié)合面尺寸mm，表面粗糙度為Ra6.3機蓋凸臺面X345硬質(zhì)合金面銑刀8精銑機蓋結(jié)合面結(jié)合面尺寸mm，表面粗糙度為Ra1.6平面度為0.06機蓋凸臺面X345硬質(zhì)合金面銑刀9粗銑窺視孔凸臺面窺視孔凸臺面高度尺寸，表面粗糙度為Ra6.3機蓋結(jié)合面（一面兩銷）XQ209/2M硬質(zhì)合金套式面銑刀10鉆窺視孔凸臺面螺釘孔鉆窺視孔凸臺面螺釘孔6×ø5mm機蓋結(jié)合面（一面兩銷）Z3025×10B麻花鉆11攻絲攻起窺視孔臺階面螺釘孔6×M6H7機蓋結(jié)合面（一面兩銷）Z3025×10B絲錐12鉆啟蓋螺釘孔和錐銷孔在結(jié)合面上鉆啟蓋螺釘孔ø

21、;16mm和機蓋錐銷孔2×ø9.8mm機蓋凸臺面Z3025×10B麻花鉆13锪孔沉頭座孔的直徑為40,表面粗糙度為Ra12.5機蓋結(jié)合面（一面兩銷）Z3025×10B锪鉆14半精鉸錐銷孔半精鉸錐銷孔2×ø15.96達到Ra 6.3機蓋凸臺面Z3025×10B圓錐鉸刀15精鉸錐銷孔精鉸錐銷孔2×ø16H7達到Ra 1.6機蓋凸臺面Z3025×10B圓錐鉸刀機座工序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準設(shè)備刀具1毛坯鑄造2清砂清除澆注系統(tǒng)、冒口、型砂、飛邊、毛刺等3熱處理人工時效處理4涂漆5銑機座底座底座高度為

22、mm，底座表面粗糙度為 Ra12.5機座結(jié)合面X5012硬質(zhì)合金套式面銑刀6鉆工藝孔在機座底面上鉆兩個工藝孔機座結(jié)合面Z5140A7粗銑機座結(jié)合面結(jié)合面高度為mm ，表面粗糙度為Ra12.5機座底面立式銑床5030A硬質(zhì)合金套式面銑刀8半精銑機座結(jié)合面結(jié)合面尺寸mm 表面粗糙度Ra6.3機座底面X5012硬質(zhì)合金套式面銑刀9精銑機座結(jié)合面結(jié)合面尺寸mm，表面粗糙度為Ra1.6，平面度為0.06機座底面X5012硬質(zhì)合金面銑刀10銑排油孔凸臺面銑排油孔凸臺面，表面粗糙度為Ra6.3機座結(jié)合面X62W高速鋼立銑刀W18Cr4V11鉆底座底面螺栓孔鉆底座底面螺栓孔6×ø22mm機

23、座結(jié)合面Z3025×10B麻花鉆13锪底座底面螺栓孔沉頭座孔的直徑為55,表面粗糙度為Ra12.5機座底面（一面兩銷）Z3025×10B锪鉆14鉆錐銷孔在結(jié)合面上鉆機蓋錐銷孔2×ø15.8mm機座底面（一面兩銷）Z3025×10B麻花鉆15半精鉸錐銷孔半精鉸錐銷孔2×ø15.96達到Ra 6.3機座底面Z3025×10B圓錐鉸刀16精鉸錐銷孔精鉸錐銷孔2×ø16H7達到Ra 1.6機座底面Z3025×10B圓錐鉸刀17鉆孔鉆排油螺栓孔和游標孔機座結(jié)合面Z3025×10B麻花鉆

24、18攻絲攻排油螺栓孔和游標孔機座底面（一面兩銷）Z3025×10B絲錐合箱工序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準設(shè)備刀具1鉗工將箱蓋，箱體對準和箱機座底面鉗工臺2鉗工將箱蓋，箱體做標記，編號機座底面鉗工臺3鉆孔鉆凸臺面連接螺栓孔機座底面鉗工臺4锪孔锪機蓋和機座連接螺栓沉頭座孔機座底面Z3025×10B可回轉(zhuǎn)樞軸整體式平面锪鉆30×17.55鉗工拆箱，去毛刺，清洗，再裝配，擰緊螺栓。機座底面鉗工臺6粗銑中間，輸出軸孔兩端面兩端面的距離為mm，Ra12.5機座底面X364硬質(zhì)合金面鑲齒套式面銑刀7精銑中間輸出軸孔兩端面兩端面的距離為mm，Ra1.6機座底面X53K硬質(zhì)合金面鑲

25、齒套式面銑刀8粗銑輸入軸孔兩端面兩端面的距離為mm，Ra12.5機座底面X364硬質(zhì)合金面鑲齒套式面銑刀9精銑輸入軸孔兩端面兩端面的距離為mm，Ra1.6機座底面X53K硬質(zhì)合金面鑲齒套式面銑刀10粗鏜輸入軸孔輸出軸承孔的直徑為mm，Ra12.5機座底面TX617硬質(zhì)合金雙刃鏜刀11半精鏜輸入軸孔輸出軸承孔的直徑為mm，Ra3.2機座底面T618硬質(zhì)合金鏜刀12精鏜輸入軸軸孔輸出軸承孔的直徑為mm，Ra1.6機座底面T618硬質(zhì)合金鏜刀13粗鏜輸出，中間軸孔輸出軸承孔的直徑為mm，Ra12.5機座底面TX617硬質(zhì)合金雙刃鏜刀14半精鏜輸出，中間軸孔輸出軸承孔的直徑為mm，Ra3.2機座底面T

26、618硬質(zhì)合金鏜刀15精鏜輸出，中間軸軸孔輸出軸承孔的直徑為m，Ra1.6機座底面T618硬質(zhì)合金鏜刀16鉆軸承孔端面六個螺釘孔鉆軸承孔端面六個螺釘孔機座底面Z3025×10B麻花鉆17攻絲攻軸承孔端面六個螺釘孔螺紋機座底面Z3025×10B絲錐18擴孔將地腳螺栓孔擴為ø26機座底面19鉗工拆箱，去毛刺，清洗機座底面鉗工臺鉗工20鉗工合箱，裝錐銷，緊固機座底面鉗工臺鉗工21最終檢查檢查各部尺寸及精度22入庫八、銑削機蓋結(jié)合面工序卡片九、銑削機蓋結(jié)合面工序的夾具設(shè)計9.1 夾緊裝置的設(shè)計要求夾緊裝置是夾具的重要組成部分，合理設(shè)計夾緊裝置有利于保證工件的加工質(zhì)量、提高

27、生產(chǎn)率和減輕工人的勞動強度，經(jīng)查資料，夾緊裝置一般有以下基本要求：1） 工件在夾緊過程中，不能破壞工件在定位時獲得的正確位置；2） 夾緊力的大小應(yīng)可靠適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中不產(chǎn)生移位或振動，同時又必須防止工件產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷；3） 夾緊動作要準確迅速，以便提高生產(chǎn)效率；4） 操作方便、省力、安全，以改善工人的勞動條件，減輕勞動強度；5） 結(jié)構(gòu)簡單，易于制造。結(jié)合以上的設(shè)計要求，以下設(shè)計過程從機床、刀具的選取入手進行設(shè)計，通過正確的分析計算切削力、夾緊力等參數(shù)，選取合適的機構(gòu)并加以分析以完成設(shè)計。9.2 刀具的選擇9.2.1 刀具的選擇要求根據(jù)機械工藝人員手冊中的要求，銑刀的選

28、擇應(yīng)考慮一下幾個因素：1） 銑刀的類型：銑刀的類型的選擇決定于加工的性質(zhì)、加工表面的分布位置及形狀、加工表面的尺寸、所要求的加工表面粗糙度、工件材料及其他因素；2） 銑刀的尺寸：銑刀尺寸的選擇決定于加工表面的尺寸及銑切深度，同時銑刀的夾持方法也影響銑刀構(gòu)造的選擇；3） 銑刀的材料：銑刀的材料選擇決定于工件的材料、加工方法、加工精度和表面粗糙度的要求，以及機床的情況。9.2.2 刀具的選擇1）由于機蓋接合面的加工對象為一個較大的平面，一般的圓柱形銑刀完全無法滿足加工要求，所以選用鑲齒套式面銑刀；2）根據(jù)套式面銑刀的參數(shù)表可得：銑刀直徑為200250mm的銑切寬度為180mm，銑刀直徑為30035

29、0mm的銑切寬度為260mm，銑刀直徑為400500mm的銑切寬度為350mm；根據(jù)機蓋的圖紙中的標注尺寸可知：機蓋的總長度為590mm，總寬度為350mm；一般平面加工期望能一次走刀完成銑削加工，以減小加工成本，提高經(jīng)濟效益，但銑削寬度為350mm的銑刀過大，會對加工造成加多的影響，所以最好采用兩次走到完成加工；則選取銑刀直徑為200250mm的刀具。根據(jù)GR 1129-73標準的鑲齒套式面銑刀參數(shù)，選取銑刀的具體參數(shù)如下： 銑刀的內(nèi)徑（含刀齒）為：d=221.44； 銑刀軸孔外徑：D=400mm； 銑刀的總寬度（含刀齒）為：； 銑削寬度：B=350mm; 銑刀的齒數(shù)：Z=20。3） 機蓋的

30、銑削加工分為粗銑、半精銑和精銑，綜合分析應(yīng)選用硬質(zhì)合金刀具，根據(jù)不能材料的性能，粗銑刀具選用YG8硬質(zhì)合金刀，半精銑和精銑選用YG6硬質(zhì)合金刀。9.3 機床的選擇9.3.1 機床的選擇原則 機床尺寸規(guī)格和工件的形狀尺寸應(yīng)相適應(yīng) 機床精度等級與本工序加工要求應(yīng)相適應(yīng) 機床電動機功率與本工序加工所需功率應(yīng)相適應(yīng) 機床自動化程度和生產(chǎn)效率與生產(chǎn)類型應(yīng)相適應(yīng)9.3.2 機床型號的選擇由機蓋的設(shè)計圖紙可得，待加工的結(jié)合面的毛坯尺寸為1196.5mmX531mm，因此機床的工作臺尺寸需要在橫向和縱向上均大于工件尺寸；其次，機床的刀具行程也必須能滿足加工尺寸的要求，本設(shè)計中機蓋在加工時銑刀為縱向走刀，因而機

31、床的縱向行程應(yīng)大于1196.5mm，而橫向刀具行程基本符合要求即可；另外，機床對于刀盤最大直徑有規(guī)格要求，根據(jù)前面的刀具選擇可知，刀具的最大直徑為400mm，因此機床的該參數(shù)要求也必須滿足400mm的尺寸。綜上所述，根據(jù)機械加工工藝師手冊查得，選用型號為X336雙柱平面銑床。其具體參數(shù)如下表所示：型號工作臺尺寸/mm（寬×長）主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)刀盤最大直徑/mm電動機功率/kWX336630×250033.580040021行程/mm（縱向×橫向×垂向）外形尺寸/mm（長×寬×高）2000×630×68059

32、50×2550×24759.4 銑削參數(shù)的計算 9.4.1 加工工序、加工余量及公差工序加工面長度加工余量精銑1196.5mm（含毛坯）0.5mm半精銑2.0mm粗銑2.5mm毛坯5.0mm 9.4.2 銑削圓周力的計算 銑削圓周力的計算公式為： 其中：加工余量 銑削寬度 銑刀齒數(shù) 銑刀每齒進給量 銑刀外徑根據(jù)機械加工工藝師手冊以及機床的功率查得，粗銑的YG8硬質(zhì)合金刀每齒進給量為0.32-0.38，取Sz；半精銑和精銑的YG6硬質(zhì)合金刀每齒進給量為0.22-0.28mm，取Sz=0.25。根據(jù)前面的刀具選擇所得到的參數(shù)可知：B=350mm，D=400mm。1） 粗銑 2）

33、 半精銑 3） 精銑 按最不利條件計算，所以取。 9.4.3 銑削速度的計算銑削速度的計算公式為： 根據(jù)前面的刀具選擇所得到的參數(shù)可知：，；粗銑的YG8硬質(zhì)合金刀每齒進給量為；半精銑和精銑的YG6硬質(zhì)合金刀每齒進給量為；經(jīng)查表取。1） 粗銑 2） 半精銑 3） 精銑 9.4.4 機動時間的計算及工序時間定額的確定本道工序中待加工的對象僅有一個平面，理論上最好能一次走刀完成銑削；但是由于平面的寬度較大，如果一次走刀完成銑削，需要使用很大的銑刀，會使得加工高精度受到影響，加工成本也相對提高；所以，設(shè)計本工序進行兩次走刀完成銑削加工。根據(jù)機械工藝人員手冊查得：機動時間計算公式為： 其中：銑削輪廓的實

34、際長度 切入長度 超出長度 行程次數(shù) 工作臺的進給量由前面數(shù)據(jù)可算得：；根據(jù)機械工藝人員手冊查得： ，；因為要走兩次刀，即來回銑削一次，則。1） 粗銑因為：，其中，則：，則：所以：基本時間又因為：輔助時間 組織服務(wù)時間 休息時間 技術(shù)服務(wù)時間 準備終結(jié)則：2） 半精銑同理可得： 3） 精銑同理可得： 9.4.5 銑削力的計算本道工序在加工過程中，銑刀的銑削方向都在水平方向上，因而銑削力也主要集中在銑削方向上，銑削力的大小直接影響著夾具的結(jié)構(gòu)和各項參數(shù)，所以銑削力必需要精確、合適的計算修正；另外，由于粗銑加工的銑削力最大，所以箱體夾具的作用只要能滿足粗銑時的銑削力的要求，就能完全符合半精銑和精銑

35、加工的夾緊要求。查得銑削力的計算公式為： 由前面的計算得：t=2.5mm，B=350mm，Z=20mm，D=400mm則：則：根據(jù)作用力系數(shù)，銑削力在x、y、z三個方向上的作用力分別為： 所以：x方向最大銑削力為 y方向最大銑削力為 z方向最大銑削力為 9.4.6 夾緊力的校核夾緊力的校核即是通過對夾緊力、銑削力在力的平衡作用下校核夾緊力能否滿足夾緊的要求，因而對各個方向的銑削力都應(yīng)該加以考慮。后期設(shè)計的夾具的加緊方案為：1、將機蓋的突臺面作為加工的定位基準面，機蓋倒置定位；2、夾緊裝置從軸承孔的上端將軸承孔內(nèi)壁壓緊，從而達到夾緊的目的。首先在x方向上，由于x方向為主銑削力的方向，當(dāng)主銑削力作

36、用時，存在夾緊力產(chǎn)生的摩擦力、機蓋重力和銑削力的共同作用，因而需要滿足受力平衡條件，需要詳細校核；其次在y方向上，因為夾緊裝置是從上端夾緊，因而只要實際y方向夾緊力和重力產(chǎn)生的摩擦力大于或等于y方向的最大銑削力即可；最后在z方向，存在夾緊力、機蓋重力和銑削力的共同作用，因而只要滿足向下的作用力大于向上的作用力即可；可見，主要從x方向進行校核更可靠。實際夾緊力的計算公式為： ，（） 其中：實際夾緊力 理論夾緊力 總安全系數(shù) 不同因素的安全系數(shù)根據(jù)機床夾具設(shè)計手冊查表得： 基本安全系數(shù)； 加工性質(zhì)系數(shù)； 刀具鈍化程度系數(shù)； 切削特點系數(shù)； 夾緊力穩(wěn)定性系數(shù)； 力矩作用下工件與支撐面接觸情況系數(shù)則：

37、，取。根據(jù)施加夾緊力和銑削力后z方向的作用力平衡得： 其中：機蓋的重力 夾緊機構(gòu)與機蓋之間的滑動摩擦系數(shù) 支承釘與機蓋之間的滑動摩擦系數(shù)因為機蓋的材料為灰鑄鐵，通過SolidWorks中的質(zhì)量評估模塊對機蓋的質(zhì)量進行分析得出機蓋的質(zhì)量為39.027千克，則；另外，機蓋的兩端軸承孔為未加工面，查表取。則理論夾緊力為： 則實際總夾緊力為： 則單個夾緊機構(gòu)的夾緊力為： 所以在z方向上有：，y方向可不做考慮，則夾緊力滿足夾緊條件。9.5 定位方式的確定 擋板定位，在X、Y方向上設(shè)置擋塊，保證箱座的定位。9.6 夾緊機構(gòu)的確定 9.6.1 夾緊機構(gòu)的選擇為了盡可能最好地地完成夾具設(shè)計，同時滿足老師對于的

38、設(shè)計要求，根據(jù)設(shè)計目的和待加工的箱座的外形特征，特設(shè)計出了幾種不同結(jié)構(gòu)形式的連桿夾緊機構(gòu)方案，其機構(gòu)示意簡圖分別如下所示： 本機構(gòu)采用曲柄滑塊機構(gòu)和平行四邊形機構(gòu)，實現(xiàn)減速器箱座的夾緊，選取該方案進行后續(xù)設(shè)計，其中：1、11連桿及壓塊；2、3、4、8、9、10連桿；5、7推桿；6氣缸。該機構(gòu)中一共有8根連桿，共有7個轉(zhuǎn)動副（其中一個為虛約束，由于氣缸的推桿在垂直方向上不能承受較大的作用力，因而附加一個滑塊以消除氣缸推桿在垂直方向受到的作用力，所以存在一個虛約束）、1個滑動副，則該機構(gòu)的自由度為：；結(jié)構(gòu)符合要求。 機構(gòu)呈夾緊狀態(tài)的機構(gòu)簡圖如下圖所示，通過運用SolidWorks的參數(shù)化設(shè)計特點，

39、同時結(jié)合AutoCAD的幾何作圖，對各9.6.2 機構(gòu)各桿件尺寸的設(shè)計個桿件的尺寸做出了詳細的設(shè)計和多次優(yōu)化；另外結(jié)合機蓋的實際尺寸和加工要求，最終確定出了各個桿件的最終實際尺寸。 圖中所示的各段的尺寸參數(shù)如下： l1=60,l2=545,l3=155,l4=225,l5=375,l6=90。經(jīng)過對力初步的簡單計算，最終折算到氣缸上的動力較小，符合加工要求，該機構(gòu)為一個省力機構(gòu)。9.7 氣缸的選擇 9.7.1 氣缸輸出壓力的計算當(dāng)夾緊機構(gòu)呈夾緊狀態(tài)時，氣缸輸出的壓力最大，所以只要設(shè)計在夾緊狀態(tài)時氣缸的輸出壓力能夠滿足夾緊力的要求，氣缸就符合該設(shè)計的總體要求；因此，要確定氣缸的參數(shù)只需計算氣缸在

40、夾緊時需要輸出的壓力即可。運用AutoCAD對機構(gòu)夾緊狀態(tài)的受力分析如下圖所示：（說明：由于上圖中機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，為了較清晰地表示出各桿件力的關(guān)系，部分合力與分力之間的角度方向箭頭未明確標出，各主要受力情況和力之間的主要夾角已經(jīng)在圖中注明）由受力平衡得：F*l1=W*l2將W=5230N帶入算得： 氣缸的最大動力為：F=4082N通過SolidWorks對受力較大的主要桿件進行了nSimulationXpress應(yīng)力分析，選取的桿件材料均為45鋼，其分析結(jié)果的效果圖如下所示： 由圖中可以看出，桿件上沒有應(yīng)力集中的現(xiàn)象，且桿件基本上都處于藍綠色的安全區(qū)域，桿件不會產(chǎn)生應(yīng)力變形，因而桿件結(jié)構(gòu)和尺寸以

41、及受力情況均符合設(shè)計要求。9.7.2 氣缸型號的選擇因為期望夾緊機構(gòu)能從兩端平穩(wěn)、同步地將機蓋夾緊，另外還需要滿足夾緊力的要求，所以選用普通雙活塞氣缸。根據(jù)機械設(shè)計手冊（第四卷）查得，型號為QGSG的普通雙活塞氣缸符合要求，其系列氣缸的具體參數(shù)如下表所示：品種系列標準型型號QGSG氣缸內(nèi)徑(mm)32、40、50、63、80、100320最大行程(mm)32：500；40：800：50：1000；63：1000；80：1000；100：1000最短行程(mm)無限制使用壓力范圍(MPa)0.11.0耐壓力(MPa)1.5使用速度范圍(mm/s)50800因為夾緊機構(gòu)需要氣缸的推力產(chǎn)生加緊效果，

42、所以，根據(jù)液壓傳動與氣壓傳動查得： ;取，；因為P=F=4982N，所以D=84mm，選取氣缸直徑為D=100mm。運用AutoCAD對氣缸的極限位置分析如下圖所示：圖中粗實線為夾緊狀態(tài)壓塊和氣缸的位置，圖中虛線為松開狀態(tài)壓塊和氣缸的位置；通過連桿的尺寸和幾何關(guān)系，模擬得出連桿l4的轉(zhuǎn)角為45°，氣缸的行程為S=30mm；氣缸的行程規(guī)格如下圖所示：根據(jù)機械設(shè)計手冊（第四卷），選取氣缸QGSG的具體尺寸參數(shù)為：缸徑/mm行程S/mmA/mmB/mmDD/mm100504050M6E/mmEEKKMM/mmPJ/mm115M14×1.5深11.5M16×1.52510

43、3PM/mmTG/mmVE/mmWF/mmZJ/mm35883551189所選取的QGS系列氣缸的結(jié)構(gòu)圖和實物圖如下所示：QGS系列氣缸的結(jié)構(gòu)9.8 氣動控制回路的設(shè)計氣動控制原理圖如下所示： 1氣源；2氣動三聯(lián)件；3二位四通手動換向閥；4雙活塞桿雙作用氣缸；5溢流閥。氣動回路工作原理：氣動回路工作之前，氣缸推桿處于收縮狀態(tài)；當(dāng)工件達到本工位時，搬動二位四通手動換向閥3的手柄，換向閥右位接通，氣缸推桿伸出，推動夾緊機構(gòu)夾緊機蓋；當(dāng)加工完成后，搬動換向閥3的手柄，換向閥左位接通，氣缸推桿收縮，夾緊機構(gòu)松開，解除約束。9.9 定位誤差的計算本工序中，加工對象為大平面，所以定位方式主要為支承定位，因

44、為定位基準為已經(jīng)粗加工過的凸臺面，所以應(yīng)該用平頭支承釘進行定位。由于凸臺面粗加工后平面度存在誤差，所以對機蓋結(jié)合面定位時會產(chǎn)生一定的尺寸誤差，從而產(chǎn)生定位誤差。分析可知，平面加工的定位誤差即為凸臺面粗銑后的平面度誤差，根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊查得：兩垂直平面定位方式的定位誤差的計算公式為：根據(jù)各參數(shù)的含義，結(jié)合設(shè)計的夾具算得： 則，而機蓋結(jié)合面的平面度誤差為0.025mm，因此該定位方式滿足工件的加工要求。 十、三維效果圖夾具裝夾整體效果圖主視效果圖左視效果圖俯視效果圖夾具基座部分效果圖夾具裝夾整體效果圖十一、總結(jié)2013年6月15日，在機電學(xué)院機械系的老師組織和帶領(lǐng)下，我們有幸到湖北省十

45、堰市東風(fēng)二汽公司進行了參觀學(xué)習(xí)，此次實習(xí)使我在專業(yè)素養(yǎng)上，有了較大的提高，師生之間的友誼也進一步得到了升華。研究終究離不開實踐的，尤其是對于我們機械設(shè)計制造專業(yè)的學(xué)生；所以，我非常珍惜這一次參觀實習(xí)的經(jīng)歷，經(jīng)過為期近兩周的參觀，我覺得自己收獲了很多，所學(xué)習(xí)到的也不只是局限于幾個機構(gòu)、幾個發(fā)動機結(jié)構(gòu)而已，而是在機械設(shè)計、機械機構(gòu)和結(jié)構(gòu)、工藝編制與設(shè)計、加工方案和手段、零件生產(chǎn)和裝配等各個方面都有了全新的認識和對知識的深化學(xué)習(xí)，這些都非常難能可貴。首先，我覺得收獲最大的是對于機械制造中的工藝的學(xué)習(xí)；在課本上，我們學(xué)習(xí)到的都是零碎的機械加工工藝知識，諸如定位夾緊、工藝編制、誤差分析、夾具設(shè)計等內(nèi)容，但是這次實習(xí)我們系統(tǒng)地看到了二汽公司的機械制造工藝流程、加工工藝系統(tǒng)和生產(chǎn)流水線，這使得我對于一個零件從設(shè)計到加工制造再到制成成品的主要細節(jié)有了全面的了解，對于工件夾具的結(jié)構(gòu)和工作原理也有了更為清晰的認識，我也發(fā)現(xiàn)了無論是一個零件的生產(chǎn)還是一個裝配線的流水工作，都離不開精準、合理、實際可行的機械加工工藝；同時，我還記錄了很多具有代表性的夾