蜗轮箱体加工工艺及夹具设计-镗孔夹具设计（全套含CAD图纸）
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1 (2005) 368378a of 989. It is to be by as et 3 N r 2005 +15088316092; +H. 1. of of of of by 985, y 1 of as a of et 2 is a in to a in a in to of a In 3is a 1. a at of by is of of to a In a to on is An if it be to to 005 100 d, 1609, 4 004; in 004; 0 004Y. of a at 4a be as 5 s on to ys is q*, at a is to be is gi(as 1)as : To be be a ; i 1;2; .; n, (1)n is of q z0;y0;f0;of of q y N Y. 1 (2005) 368378 369(2)of as by q. (3). be if q. (2) to :9=; 6. (3). If is is at of is by If is at be of a be to 6a be to Z O X Y Z O (x0,y0,1. to N of is no on to a to is by it is as to is to If is is of a to or A to of a is of is to of L:As 3, n; i 1;2; .; n; n be as : : : :2637et 7 to a to It et 8 an to of L( of to of It X of r of as (4) (5) (6)l is an of 6 6 6 46 Y. 1 (2005) 368378370WL: : : :7) n 6; is is n be of n n of to N Y. 1 (2005) 368378 371n n of n to of is to be to on of in n a s 2. Y (a1,b1,2,b2,(x1,y1,(x2,y2,(ai,bi,(xi,yi,(3. A N V X 0. (9) q. 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Y. 1 (2005) 3683783745 a of in as 1: 0, 1, 00, 896, ,0, 1, 00, 1060, ,0, 1, 00, 1010, , 977, , 977, , 1034, of 1 0 515:000:896001 0378: 1:06000 1 0 612:00:01000:9955 349 0:0880 445 664 0:86380:9955 349 0:0880 728 664 0:82800:0880 0:0170 960 866:6257998 :2466 0:093626666666643777777775,o6 is It is of ve of 1is L; N 10378:001:06000 1 0 612: :01000:9955 349 0:0880 445 664 0:86380:9955 349 0:0880 728 664 0:82800:0880 0:0170 96 866:6257998 :2466 0:of :8768 607 665 21:3716 0:49953:0551 551 448 32:4448 0956 1:0862 12:0648 764 916044 0:0044 0:0061 061 00:0025 025 0:0065 069 0:0007004 0:0004 0:0284 284 is on ve is as 5. 10 (H. Y. 1 (2005) 368378 375:0551 551 448 32:4448 0956 1:0862 12:0648 764 916044 0:0044 0:0061 061 00:0025 025 0:0065 069 0:0007004 0:0004 0:0284 284 o ve to ,1:876860766521:37160:499526666666643777777775551 551 448 32:4448 0956 1:0862 12:0648 764 916044 0:0044 0:0061 061 00:0025 025 0:0065 069 0:0007004 0:0004 0:0284 284 0266666666437777777750; 13; 432; 706; 0: ; 13; 432; 706; 0:04a by of a 0, a To to of 1in . of if a 1in . is an To an an N Y. 1 (2005) 36837837614wof It an locat夹具定位规划 中 完整性评估和修订 验室，机械工程学系，伍斯特理工学院研究院， 100 路，伍斯特，硕士 01609，美国 2004年 9月 14日收稿 ;2004年 11 月 9日修订 ;2004年 11 月 10日 发表 摘 要 几何约束是夹具设计中最重要的考虑因素之一。确定位置的解析拟订已发达。然而，如何分析和修改 在 实际夹具设计实践过程中的一个非确定性的定位计划尚未深入研究。在本文中，提出了一种方法来描述 在限制 约束下的重点夹具系统的几何约束状态。 一种限制 约束 下 状态，如果它存在，可以识别给定定位计划。可以自动识别工件的 所有 限制 约束下约束状态的提案。这有助于改善逆差定位计划，并为修订提供指引，以最终实现确定性的定位。 关键词：夹具设计 ;几何约束 ;确定性定位 ;限制 约束 ;过约束 夹具是用 于 制造 工业进 行工件牢固 定 位的一种机制。在零件加工过程中规划一个关键的第一步，夹具设计需要，以确保定位精度和三维工件的精度。 3一般情况下，是最广泛使用的指导原则发展的位置计划。 一个加工夹具定位方案必须满足一些要求。最基本的要求是，必须提供工件确定的位置。 这种观点指出 ，定位计划生产 的 确定位置，工件不能移动，而至少有一个定位不会失去联系。这一直是夹具设计的最根本的准则之一，许多研究人员关于几何约束状态的研究 表明 ，工件在任何定位计划分为以下三个类别： 1、 良好的约束（确定性）：工件在一个独特的位置 进行配合 ，工件表面 与 6个定位器取得联系。 2、 限制 约束 ：不完全约束工件的自由度。 3、 过约束：工件自由度超过 6定位的制约。 在 1985年 ,浅田 1提出了满秩为准则雅可比矩阵的约束方程 ,基于分析形成了调研后 ,确定定位。周等 2在 1989年制定了在确定性定位问题上使用螺旋理论。结果表明 ,定位矩阵的定位需要压力满秩达到确定的位置。该方法的确定通过无数的研究。王等 3考虑定位工件的接触的影响，而采用点接触面积。他们介绍了接触矩阵，并指出，两个接触的机构不应该有平等的，但在接触点曲率相反。卡尔森 4认为，可能没有足够的应用，如一些不是非棱柱的表面或相对误差近似 的 非小线性。他提出一个二阶泰勒展开，其中也考虑到定位误差相互作用。马林和费雷拉 5应用周 对 3定若干按照规则的规划。尽管众多的位置上的确定分析研究 很 少注意非确定性分析的位置。 在浅田的拟定方案中 ,他们 假设工件夹具元件和点之间的联络无阻力。理想的位置 q*,而应放置工件表面和分片，可微函数是 图 1)。 表面函数定义为 :gi(q*)=0是确定的 ,应该有一个独一无二的解决方案为下列所有定位方程组。 gi(q)=0,i=1,2,.,n (1) 其中 向 ,代表了工件的定位和方向。 只有考虑到目标位置 q*附近在 处 : 浅田表明 (2) 阵式所示 （ 3）。确定定位 如果雅可比矩阵满秩，可满足要求。 (2)只有 q=q*一个解决办法 (3) 在 1个 3 ，一个约束方程的雅可比矩阵的 满 秩 的 约束状态如表1所示。如果 定位 是小于 6，工件是 限制约束 的，即存在至少有一个工件 自由 定位议案不 受 限制的。如果矩阵满秩，但定位 大于 6定位，工件 是 过约束，这表明存在至少一个定位等 ;而几何约束工件被删除不影响的状态。 找出一个模型除了3以建立基准框架提取等效 的定位点。胡等 6已经发展出一种系统的方法 ,对这个用途。因此 ,这则能适用于所有的定位方案。 图 1 表 1 等级 数量的定位 地位 6 等 7遵循这些方法和他们实施制定的几何约束分析模块其自动化的计算机辅助夹具设计的核查制度。他们 的 也可以分析工件的位移和灵敏度定位错误。 熊等人 8提出的等级检查方法的定位矩阵 附件 )。他们还介绍了左 /右边的定位矩阵广义逆理论 ,分析了工件的几何误差。结果表明 ,定位及发展方向误差 X 和位置误差 X=r, (4) X=(1r, (5) X=1 r+(1 , (6) 是 任意一个向量。 他们还介绍了从这些矩阵的几个指标，评价定位配置，其次是通过约束非线性规划的优化。然而，他们的研究分析，不涉及非确定性定位的修订。目前，还没有就如何处理与提供确定的位置 的 夹具设计系统的研究。 如果不确定性的位置达到夹具系统设计的 要求 ，设计师知道约束状态是什么，以如何改善设计是 非常 重要的 条件 。如果夹具系统是过度约束， 是理想定位需要的 不必要的 信息 。而下约束时，所有有关知识约束工件的议案，可以引导设计师选择额外的定位或 使得 修改定位计划更有效。的总体战略定位计划表征几何约束的状态描述图 2。 在本文中 ,定位矩阵秩的几何约束的施加评价状态 (见附件为获得的定位矩阵 )。确定需要六个定位器定位提供矩阵的满秩定位 如图 3所示 ,在给定的定位器数量 n,定位法向量 ai,bi,定位的位置 xi,yi,每一个定位器 ,i=1,2,.,n,n*6定位矩阵可以确定如下 : （ 7） 当等级 （ =6， n=6时，是工件良好约束。 当等级（ =6， n6时 ;是工件过约束。 这意味着（ 不必要的定位在定位方案上。工件将不存在限制（ 位器。这种状态的数学表示方法 ,那就是（ 定位向量矩阵 ,可表示为线性组合的其他六行向量。 图 2 几何约束状态描述 图 3一个简化的定位方案。 定位方案，提供了确定性的位置。发达国家的算法使用下列方法确定不必要的定位： 1、找到所有的（ 合定位 的。 2、为每个组合 ,从（ 位器确定定位方案。 3、重新计算矩阵秩的定位为左六个定位器。 4、如果等级不变 ,被删除的 (位器是负责过约束状态。 这种方法可能会产生多种解决方案，并要求设计师来决定哪一套不必要的定位应该被删除 以 最佳定位性能。 当等级（ 6,工件的 限制 约束。 参考文献 1 , B.。自动重构夹具的柔性装配夹具的运动学分析。 机器人 6 2 C， ， M。加工装置的自动配置的数学方法分析和综合。反 英工业 1989;111:299 3 Y, , M.。 夹具运动学分析的基础上充分接触刚体模型。 学与工程 2003;125： 316 4 S。刚性零件的装夹和定位计划的二次灵敏度分析 “。 制造业 2001年科学与工程 ;123（ 3）： 462 5 , 制造业 科学与工程 2001年 ;123:708 6 士论文中，伍斯特理工学院 ;2001年。 7 , , , 会 2:350 8 Y, H, 士顿：爱思唯尔 ;2005年。 四川职业技术学院 机械制造教研室 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零件名称 零件号 涡轮箱 9序名称 铸造毛坯 工序号 10 技检要求 基准面 材料 同时加工零件数 设备 牌号 硬度 名称 型号 60 1 铣床 具 定 额 代号 名称 单件时间（分） 每班次数 每台件数 工人等级 专用夹具 1 中 工步号 工步内容 走刀长度(毫米） 走刀次数 切削深度(毫米） 切削速度（米 /分钟） 主轴转速（转 /分） 进给量（毫米 /转） 机动时间（分） 辅助时间（分） 刀具 辅具 量具 名称规格 数量 名称规格 数量 名称规格 01 铸造毛坯 端铣刀 1 游标卡尺 拟制 日期 审核 日期 批准 日期 共 11 页 第 1 页 四川职业技术学院 机械制造教研室 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零件名称 零件号 涡轮箱 9序名称 粗铣 精铣大端面 工序号 20 技检要求 基准面 材料 同时加工零件数 设备 牌号 硬度 名称 型号 60 1 铣床 具 定 额 代号 名称 单件时间（分） 每班次数 每台件数 工人等级 专用夹具 1 中 工步号 工步内容 走刀长度(毫米） 走刀次数 切削深度(毫米） 切削速度（米 /分钟） 主轴转速（转 /分） 进给量（毫米 /转） 机动时间（分） 辅助时间（分） 刀具 辅具 量具 名称规格 数量 名称规 格 数量 名称规格 01 粗铣精铣底面保证厚度尺寸 108 1 80 端铣刀 1 游标卡尺 拟制 日期 审核 日期 批准 日期 共 11 页 第 2 页 四川职业技术学院 机械制造教研室 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零件名称 零件号 涡轮箱 9序名称 粗铣精铣外伸臂 工序号 30 技检要求 基准面 材料 同时 加工零件数 设备 牌号 硬度 名称 型号 60 1 铣床 具 定 额 代号 名称 单件时间（分） 每班次数 每台件数 工人等级 专用夹具 1 中 工步号 工步内容 走刀长度(毫米） 走刀次数 切削深度(毫米） 切削速度（米 /分钟） 主轴转速（转 /分） 进给量（毫米 /转） 机动时间（分） 辅助时间（分） 刀具 辅具 量具 名称规格 数量 名称规格 数量 名称规格 01 粗铣精铣外伸臂保证尺寸 108 1 80 端铣刀 1 游标卡尺 拟制 日期 审核 日期 批准 日期 共 11 页 第 3 页 四川职业技术学院 机械制造教研室 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零件名称 零件号 涡轮箱 9序名称 粗、精铣背面小凸台端面 工序号 40 技检要求 基准面 材料 同时加工零件数 设备 牌号 硬度 名称 型号 60 1 铣床 具 定 额 代号 名称 单件时间（分） 每班次数 每台件数 工人等级 专用夹具 1 中 工步号 工步内容 走刀长度(毫米） 走刀次数 切削深度(毫米） 切削速度（米 /分钟） 主轴转速（转 /分） 进给量（毫米 /转） 机动时间（分） 辅助时间（分） 刀具 辅具 量具 名称规格 数量 名称规格 数量 名称规格 01 粗、精铣背面小凸台端面保证尺寸 108 1 80 端铣刀 1 游标卡尺 拟制 日期 审核 日期 批准 日期 共 11 页 第 4 页 四川职业技术学院 机械制造教研室 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零件名称 零件号 涡轮箱 9序名称 粗铣、精铣外伸壁反面 工序号 50 技检要求 基准面 材料 同时加工零件数 设备 牌号 硬度 名称 型号 60 1 铣床 具 定 额 代号 名称 单件时间（分） 每班次数 每台件数 工人等级 专用夹具 1 中 工步号 工步内容 走刀长度(毫米） 走刀次数 切削深度(毫米） 切削速度（米 /分钟） 主轴转速（转 /分） 进给量（毫米 /转） 机动时间（分） 辅助时间（分） 刀具 辅具 量具 名称规格 数量 名称规格 数量 名称规格 01 粗铣、精铣外伸壁保证尺寸 108 1 80 端铣刀 1 游标卡尺 拟制 日期 审核 日期 批准 日期 共 11 页 第 5 页 四川职业技术学院 机械制造教研室 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零件名称 零件号 涡轮箱 9序名称 钻铰孔 工序号 60 技检要求 基准面 材料 同时加工零件数 设备 牌号 硬度 名称 型号 60 1 钻床 具 定 额 代号 名称 单件时间（分） 每班次数 每台件数 工人等级 专用夹具 1 中 工步号 工步内容 走刀长度(毫米） 走刀次数 切削深度(毫米） 切削速度（米 /分钟） 主轴转速（转 /分） 进给量（毫米 /转） 机动时间（分） 辅助时间（分） 刀具 辅具 量具 名称规格 数量 名称规格 数量 名称规格 01 钻中心孔 18底 08 1 6 17 钻头 1 游标卡尺 02 钻 18孔到尺寸 108 1 6 17 钻头 1 游标卡尺 拟制 日期 审核 日期 批准 日期 共 11 页 第 6 页 四川职业技术学院 机械制造教研室 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零件名称 零件号 涡轮箱 9序名称 钻孔 工序号 70 技检要求 基准面 材料 同时加工零件数 设备 牌号 硬度 名称 型号 60 1 钻床 具 定 额 代号 名称 单件时间（分） 每班次数 每台件数 工人等级 专用夹具 1 中 工步号 工步内容 走刀长度(毫米） 走刀次数 切削深度(毫米） 切削速度（米 /分钟） 主轴转速（转 /分） 进给量（毫米 /转） 机动时间（分） 辅助时间（分） 刀具 辅具 量具 名称规格 数量 名称规格 数量 名称规格 01 钻外伸臂孔 08 1 6 17 钻头 1 游标卡尺 拟制 日期 审核 日期 批准 日期 共 11 页 第 7 页 四 川职业技术学院 机械制造教研室 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零件名称 零件号 涡轮箱 9序名称 粗、精铣侧面凸台端面 工序号 80 技检要求 基准面 材料 同时加工零件数 设备 牌号 硬度 名称 型号 60 1 铣床 具 定 额 代号 名称 单件时间（分） 每班次数 每台件数 工人等级 专用夹具 1 中 工步号 工步内容 走刀长度(毫米） 走刀次数 切削深度(毫米） 切削速度（米 /分钟） 主轴转速（转 /分） 进给量（毫米 /转） 机动时间（分） 辅助时间（分） 刀具 辅具 量具 名称规格 数量 名称规格 数量 名称规格 01 粗、精铣侧面凸台端面 108 1 80 端铣刀 1 游标卡尺 拟制 日期 审核 日期 批准 日期 共 77 页 第 8 页 四川职业技术学院 机械制造教研室 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零件名称 零件号 涡轮箱 9序名称 粗、精铣侧面反面凸台端面 工序号 90 技检要求 基准面 材料 同时加工零件数 设备 牌号 硬度 名称 型号 60 1 铣床 具 定 额 代号 名称 单件时间（分） 每班次数 每台件数 工人等级 专用夹具 1 中 工步号 工步内容 走刀长度(毫米） 走刀次数 切削深度(毫米） 切削速度（米 /分钟） 主轴转速（转 /分） 进给量（毫米 /转） 机动时间（分） 辅助时间（分） 刀具 辅具 量具 名称规格 数量 名称规格 数量 名称规格 01 粗、精铣侧面反面凸台端面 108 1 80 端铣刀 1 游标卡尺 拟制 日期 审核 日期 批准 日期 共 11 页 第 9 页 四川职业技术学院 机械制造教研室 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零件名称 零件号 涡轮箱 9序名称 钻孔、攻螺纹 工序号 100 技检要求 基准面 材料 同时加工零件数 设备 牌号 硬度 名称 型号 60 1 钻 床 具 定 额 代号 名称 单件时间（分） 每班次数 每台件数 工人等级 专用夹具 1 中 工步号 工步内容 走刀长度(毫米） 走刀次数 切削深度(毫米） 切削速度（米 /分钟） 主轴转速（转 /分） 进给量（毫米 /转） 机动时间（分） 辅助时间（分） 刀具 辅具 量具 名称规格 数量 名称规格 数量 名称规格 01 钻侧面凸台各个孔 108 1 6 17 钻头 1 游标卡尺 02 攻螺纹 108 1 6 17 钻头 1 游标卡尺 拟制 日期 审核 日期 批准 日期 共 11 页 第 10 页 四川职业技术学院 机械制造教研室 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零件名称 零件号 涡轮箱 9序名称 镗孔、端面及内槽 工序号 110 技检要求 基准面 材料 同时加工零件数 设备 牌号 硬度 名称 型号 60 1 镗 床 具 定 额 代号 名称 单件时间（分） 每班次数 每台件数 工人等级 专用夹具 1 中 工步号 工步内容 走刀长度(毫米） 走刀次数 切削深度(毫米） 切削速度（米 /分钟） 主轴转速（转 /分） 进给量（毫米 /转） 机动时间（分） 辅助时间（分） 刀具 辅具 量具 名称规格 数量 名称规格 数量 名称规格 01 镗大端面 78孔及端面及内槽 108 1 0 360 镗 刀 1 游标卡尺 拟制 日期 审核 日期 批准 日期 共 11 页 第 11 页 四川职业技术学院 机械加工工艺过程卡 产品型号 蜗轮箱 零（部）图号 共 1 页 产品名称 蜗轮箱 零（部）名称 蜗轮箱 第 1 页 材料牌号 坯种类 铸 造 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每台件数 1 备 注 年产一万 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 10 铸造毛坯 锻 20 粗铣精铣大端面 粗铣精铣底面保证厚度尺寸 机 铣 用夹具，端铣刀，游标卡尺 30 粗铣精铣外伸臂 粗铣精铣外伸臂保证尺寸 机 铣 用夹具，端铣刀，游标卡尺 40 粗、精铣背面小凸台端面 粗、精铣背面小凸台端面保证尺寸 机 铣 用夹具，端铣刀，游标卡尺 50 粗铣、精铣外伸壁反面 粗铣、精铣外伸壁保证尺寸 机 铣 用夹具，端铣刀，游标卡尺 60 钻铰孔 钻中心孔 18底 钻 18孔到尺寸 ， 机 钻 用夹具，钻头，铰刀，游标卡尺 70 钻孔 钻外伸臂孔 钻 用夹具，钻头，游标卡尺 80 粗、精铣侧面凸台端面 粗、精铣侧面凸台端面 机 铣 用夹具，端铣刀，游标卡尺 90 粗、精铣侧面反面凸台端面 粗、精铣侧面反面凸台端面 机 铣 用夹具，端铣刀，游标卡尺 100 钻孔、攻 螺纹 钻侧面凸台各个孔及攻螺纹 机 钻 用夹具，钻头，铰刀，游标卡尺 110 镗孔 镗大端面 78孔及端面及内槽 机 镗 用夹具，镗刀，游标卡尺 120 锐边去毛刺 锐边去毛 刺 130 终检入库 检验零件尺寸 设计（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处记 更改文件号 签字 日期 I 四川职业技术学院 业设计（论文） 题 目 蜗轮箱体 加工工艺及 镗孔 夹具设计 所属系部 机械工程系 所属专业 机械设计与制造 所属班级 学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 四川职业技术学院教务处制 摘 要 本设计是 基于蜗轮箱体 零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。 蜗轮箱体 零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设 计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孔系加工精度。基准选择以 蜗轮箱体 的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准，以 大端面 与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁 ， 因此生产效率较高 ， 适用于大批量、流水线上加工 ， 能够满足 设计要求。 关键词： 蜗轮箱体类零件； 工艺 ； 夹具 ； he is on of of of of In of of to of as a as a to In to of of of of of be so is 4 目 录 摘 要 1 章 绪论 错误 !未定义书签。 械加工工艺概述 错误 !未定义书签。 械加工工艺流程 错误 !未定义书签。 具概述 错误 !未定义书签。 床夹具的功能 错误 !未定义书签。 床夹具的发展趋势 错误 !未定义书签。 床夹具的现状 错误 !未定义书签。 代机床夹具的发展方向 错误 !未定义书签。 第 2 章 加工工艺规程设计 错误 !未定义书签。 件的分析 错误 !未定义书签。 件的作用 错误 !未定义书签。 轮箱体加工的主要问题和工艺过 程设计所应采取的相应措施 错误 !未定义书签。 和平面的加工顺序 错误 !未定义书签。 系加工方案选择 错误 !未定义书签。 轮箱体加工定位基准的选择 错误 !未定义书签。 基准的选择 错误 !未定义书签。 基准的选择 错误 !未定义书签。 轮箱体加工主要工序安排 错误 !未定义书签。 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 错误 !未定义书签。 定切削用量及基本工时（机动时间） 3 错误 !未定义书签。 间定额计算及生产安排 错误 !未定义书签。 第 3 章 镗孔 78 夹具设计 错误 !未定义书签。 究原始质料 错误 !未定义书签。 位、夹紧方案的选择 错误 !未定义书签。 5 削力及夹紧力的计算 错误 !未定义书签。 差分析与计算 错误 !未定义书签。 、部件的设计与选用 夹紧装置的选用 错误 !未定义书签。 定夹具体结构尺寸和总体结构 错误 !未定义书签。 具设计及操作的简要说明 错误 !未定义书签。 总结 错误 !未定义书签。 参 考 文 献 错误 !未定义书签。 致 谢 错误 !未定义书签。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 I 四川职业技术学院 业设计（论文） 题 目 蜗轮箱体加工工艺及镗孔夹具设计 所属系部 机械工程系 所属专业 机械设计与制造 所属班级 学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 四川职业技术学院教务处制 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 摘 要 本设计是基于蜗轮箱体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。蜗轮箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设 计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孔系加工精度。基准选择以蜗轮箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准，以大端面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁，因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工，能够满足 设计要求。 关键词： 蜗轮箱体类零件；工艺；夹具； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 he is on of of of of In of of to of as a as a to In to of of of of of be so is 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 目 录 摘 要 1章 绪论 1 械加工工艺概述 1 械加工工艺流程 1 具概述 2 床夹具的功能 2 床夹具的发展趋势 3 床夹具的现状 3 代机床夹具的发展方向 3 第 2 章 加工工艺规程设计 5 件的分析 5 件的作用 5 轮箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 6 和平面的加工顺序 6 系加工方案选择 6 轮箱体加工定位基准的选择 7 基准的选择 7 基准的选择 7 轮箱体加工主要工序安排 7 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 10 定切削用量及基本工时（机动时间） 3 11 间定额计算及生产安排 19 第 3章 镗孔 78夹具设计 23 究原始质料 23 位、夹紧方案的选择 23 削力及夹紧力的计算 24 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 差分析与计算 26 、部件的设计与选用 夹紧装置的选用 27 定夹具体结构尺寸和总体结构 28 具设计及操作的简要说明 31 总结 32 参 考 文 献 33 致 谢 34 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 第 1 章 绪论 械加工工艺概述 机械加工工艺 是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置 和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。 机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工 装配 包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工， 铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称 工艺规程 。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。 总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。 械加工工艺流程 机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 2 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和 辅助工具 。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的 引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。 具概述 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。 “工欲善其事，必先利其器。” 工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。 床夹具的功能 在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。 1机床夹具的主要功能 机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 （ 1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面 接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。 （ 2）夹紧 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操作。 3 由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。 2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。 （ 1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 （ 2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导 其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。 床夹具的发展趋势 随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 床夹具的现状 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作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，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约 4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而 夹具的实际磨损量仅为 15%左右。特别是近年来，数控机床（ 加工中心（ 成组技术（ 柔性制造系统（ 新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速而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）适用于精密加工的高精度机床夹具。 4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。 5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。 6）提高机床夹具的标准化程度。 代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展 方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。 精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的 4 结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5 m；精密心轴的同轴度公差可控制在 1 m 内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达 m。 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹 紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为 2600r/条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。 柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主 要方向。 标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： 214891以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生 产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 第 2 章 加工工艺规程设计 件的分析 件的作用 题目给出的零件是蜗轮箱体。蜗轮箱体的主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证部件与发动机正确安装。因此蜗轮箱体零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响汽车的工作精度、使用性能和寿命。主要是实现变速，改变汽车的运动速度。 件的工艺分析 由蜗轮箱体零件图可知。蜗轮箱体是一个簿壁壳体零件，它的外表面上有五个平面需要进行加工。支承孔系在 前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： （ 1）以大端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：大端面的铣削加工；螺孔加工其中大端面有表面粗糙度要求为 （ 2）以 、 的支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：前后端面；孔。 6 （ 3）以小凸台面为主要加工平面的加工面。 轮箱体加工的主要问 题和工艺过程设计所应采取的相应措施 由以上分析可知。该蜗轮箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于蜗轮箱体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。 由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。 和平面的加工顺序 蜗轮箱体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工蜗轮箱体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。蜗轮箱体的加工自然应遵循这个原则。这是因 为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。 蜗轮箱体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，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孔系加工精度。 系加工方案选择 蜗轮箱体孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的 机床。 根据蜗轮箱体零件图所示的蜗轮箱体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。 （ 1）用镗模法镗孔 在大批量生产中，蜗轮箱体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。 采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的 磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。 （ 2）用坐标法镗孔 在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产 7 周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。 用坐标法镗孔，需要将蜗轮箱体孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。 轮箱体加工定位基准的选择 基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （ 1）保证各重要支承孔的加工余量均匀； （ 2）保证装入蜗轮箱体的零件与箱壁有一定的间隙。 为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以蜗轮箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间 接保证了孔与箱壁的相对位置。 基准的选择 从保证蜗轮箱体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证蜗轮箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从蜗轮箱体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是蜗轮箱体的装配基准，但因为它与蜗轮箱体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔 系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。 轮箱体加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。蜗轮箱体加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到蜗轮箱体加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，大端面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻 床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段 8 完成。对于蜗轮箱体，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 c9080 的含 打及 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 根据以上分析过程，现将蜗轮箱体加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 1、铸造、时效处理 2、粗铣精铣底面保证厚度尺寸 3、粗铣精铣外伸臂保证尺寸 4、粗、精铣反面小凸台端面保证尺寸 5、粗铣、精铣外伸壁保证尺寸 6、钻中心孔 18 底孔 18 孔到尺寸 7、钻外伸臂孔 、粗、精铣侧面凸台端面 9、粗、精铣侧面反面凸台端面 10、钻侧面凸台各 个孔及攻螺纹 11、镗大端面 78 孔及端面及内槽 12、锐边去毛刺 13、检验零件尺寸 工艺路线二： 1、铸造、时效处理 2、镗大端面 78 孔及端面及内槽 3、粗铣精铣底面保证厚度尺寸 4、粗铣精铣外伸臂保证尺寸 5、粗、精铣反面小凸台端面保证尺寸 6、粗铣、精铣外伸壁保证尺寸 7、钻中心孔 18 底孔 18 孔到尺寸 8、钻外伸臂孔 9 9、粗、精铣侧面凸台端面 10、粗、精铣侧面反面凸台端面 11、钻侧面凸台各个孔及攻螺纹 12、锐边去毛刺 13、检验零件尺寸 工艺路线三： 1、铸造、时 效处理 2、粗铣精铣底面保证厚度尺寸 3、粗铣精铣外伸臂保证尺寸 4、粗、精铣反面小凸台端面保证尺寸 5、粗铣、精铣外伸壁保证尺寸 6、粗、精铣侧面凸台端面 7、粗、精铣侧面反面凸台端面 8、钻侧面凸台各个孔及攻螺纹 9、镗大端面 78 孔及端面及内槽 10、钻中心孔 18 底孔 18 孔到尺寸 11、钻外伸臂孔 2、锐边去毛刺 13、检验零件尺寸 以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题， 方案二把小凸台面的钻孔工序调整到后面 了，这样导致铣削加工定位基准不足，特别镗孔工序。 方案三：先镗孔后加工各面，这是极其不合理的。镗孔缺少很多基准参考的。镗孔无法保证与孔端面有垂直关系。 以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片。综合选择方案一： 工艺路线一： 1、铸造、时效处理 2、粗铣精铣底面保证厚度尺寸 3、粗铣精铣外伸臂保证尺寸 4、粗、精铣反面小凸台端面保证尺寸 5、粗铣、精铣外伸壁保证尺寸 10 6、钻中心孔 18 底孔 18 孔到尺寸 7、钻外伸臂孔 、粗、精铣侧面凸台端面 9、粗、精铣侧面反面凸台端面 10、钻侧面 凸台各个孔及攻螺纹 11、镗大端面 78 孔及端面及内槽 12、锐边去毛刺 13、检验零件尺寸 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “蜗轮箱体”零件材料采用灰铸铁制造。材料为 度 170 241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 （ 1）大端面的加工余量。 根据工序要求，大端面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 余量值规定为 现取 表 铣平面时厚度偏差取 。 精铣：参照机械加工工艺手册表 余量值规定为 （ 4）小凸台端面加工余量。 根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 现取 半精铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷，其加工余量值取为 精铣：参照机械加工工艺手册，其加工余量取为 铸件尺寸公差等级选用 查表 得铸件尺寸公差为 根据工序要求，前后端面支承孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成，各工序余量如下： 粗镗： 孔，参照机械加工工艺手册表 余量值为 精镗： 孔，参照机械加工工艺手册表 余量值为 由工序要求可知，凸台只需进行粗铣加工。其工序余量如下： 参照机械加工工艺手册第 1 卷表 余量规定为 现取其为 11 定切削用量及基本工时（机动时间） 3 工序 1：铸造、时效处理 工序 2：粗铣精铣底面 机床： 具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 00齿数 14Z 10 （ 1）粗铣 铣削深度每齿进给量据机械加工工艺手册表 削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 4 机床主轴转速 n ： m 041 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际铣削速度 V ： 进给量工作台每分进给量m a：根据机械加工工艺手册表 40 12 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 41 刀具切入长度 1l ： 2)31()(21 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间1m mj （ 2）精铣 铣削深度齿进给量据机械加工工艺手册表 削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 6 机床主轴转速 n ： m 061 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际铣削速度 V ： 进给
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