主轴箱箱体工艺及工装设计【8张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

摘  要
本文是对箱体零件三维造型及零件的机械加工工艺路线进行设计，并按照加工工序的要求进行了夹具设计。三维造型主要表达了零件的造型过程，并可根据零件三维图样自动生成零件的数控加工程序。
主轴箱作为箱体类零件，其主要加工表面是平面及孔。其加工路线长，加工时间多，加工成本较高，零件的加工精度要求也较高。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  主轴箱；加工工艺；工序；专用夹具
 

Abstract
  This article is to the body parts 3 d modelling and parts machining process route design, and according to the requirements of machining process for fixture design. 3 d modelling mainly expressed the moulding process of the parts, and can according to the parts 3 d drawings of nc machining program automatically generate parts.
  The main spindle box, a box body parts, the main processing surface is flat and hole. Its processing route, long processing time, processing cost is higher, the machining precision of parts request also is higher. According to the machining process requirement, follow the principle of surface hole after first, and will be in the plane of the hole and processing into rough machining and finish machining stage to ensure the machining accuracy. Crude benchmark, the benchmark choice on bottom as the bottom with two hole as a benchmark, to determine the processing technology and processing required in the various process parameters.
  In parts of fixture design, mainly according to the parts processing process requirements, the analysis should limit the freedom degree, and according to the surface features of parts positioning element selected, then analysis the selected components can limit should be the limit of degrees of freedom. Determine the positioning components also need to select after clamping device, the structure of special fixture is determined in the end.
Key words spindle box; Processing technology; Process; Special fixture.

目录
摘  要 III
Abstract IV
目录 V
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 1
1.3本课题应达到的要求 2
2 零件的造型 3
3 零件的分析 6
3.1零件的作用 6
3.2 零件的工艺分析 7
3.2.1零件图样分析 7
3.2.2 工艺分析 8
4 工艺规程设计 10
4.1 确定毛坯的制造形式 10
4.2 定位基准的选择 11
4.2.1 粗基准的选择 11
4.2.2 精基准的选择 12
4.3 拟定工艺路线 13
4.3.1 划分加工阶段 13
4.3.2 安排加工顺序 13
4.3.3 拟定加工工艺路线 14
4.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 16
4.5 确定切削用量及工时定额 18
5 专用夹具设计 33
5.1 问题的指出 33
5.1.1 机床夹具的作用 33
5.1.2 铣床夹具的主要类型及结构形式 33
5.1.3 机床夹具的组成 34
5.2 夹具设计 34
5.2.1夹具体设计 34
5.2.2 定位基准的选择 34
5.2.3 定位方案和元件设计 34
5.2.4 定位误差的计算 35
5.2.5 铣削切削力计算 35
5.2.6 夹紧机构的设计 36
5.2.7 对刀装置 37
6 结论与展望 38
6.1结论 38
6.2不足之处及未来展望 38
设计小结 39
致谢 40
参考文献 41

1 绪论
1.1本课题的研究内容和意义
    机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，合理的机械加工工艺过程是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。
    合理的机械加工工艺文件不仅能提高一个企业的技术革新能力，而且可以较大程度地提高企业的利润，因而合理地编制零件的加工工艺文件就显得时常重要。机械加工工艺文件的合理性也会受到企业各方面因素的制约，比如企业的生产设备、工人的技术水平及夹具的设计水平等，其中较为重要的是夹具的生产和设计。夹具是机械加工系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具的设计都是十分重要的。好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。
    因而不仅要合理结合企业的生产实际来进行零件加工工艺文件的编制，而且还要根据零件的加工要求和先进的加工机床来设计先进高效的夹具。
    该课题主要是为了培养我们开发、设计和创新机械产品的能力，要求我们能够结合常规机床与零件加工工艺，针对实际使用过程中存在的金属加工中所需要的三维造型、机床的驱动及工件夹紧问题，综合所学的机械三维造型、机械理论设计与方法、机械加工工艺及装备等知识，对高效、快速夹紧装置进行改进设计，从而实现金属加工机床驱动与夹紧的半自动控制。
    就我个人而言，通过这次毕业设计队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。从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，并希望通过毕业设计能养成一种严谨、务实、求真、奋进的工作态度，不仅是对生活的一种感悟，而且为参加工作打下一个良好的基础。因而具有十分重要的意义。
1.2国内外的发展概况
    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、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。
    随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。
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，首先通过对零件的三维造型，对零件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，分析零件的加工工艺，确定零件各加工表面的加工方法，进而形成零件的机械加工工艺路线。并能根据零件的加工工序要求，分析零件的定位方式、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，从而使整个零件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零件加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装置的优化设计。

2 零件的造型
    根据C6150车床主轴箱箱体的零件图，进行箱体零件的形体分析，进而分析零件的作图步骤，先选取左视图为第一造型平面确定平面坐标系，布图（画各图基准线），绘制主体结构。
    利用二维编辑命令绘制特征图，并利用面域命令将其生成封闭图形。
    线框的生成，根据零件图的大小，运用画线及平移生成图示距离的外形轮廓，选中剪切功能键，将多余的线条裁掉，如图2.1 所示。

    面域的生成，选中外围的封闭区间，然后做面域，如图2.2 所示。
    实体的生成，选中绘制好的面域，然后做拉伸，拉伸的长度为650mm，如图2.3 所示。

其他各面板的生成。 
    此过程仅例举部分图样生成过程，使用拉伸命令分别拉伸各特征面域创建个部分的三维实体，包括拉伸、绘制连接板、轴孔、圆角等，并且运用差集绘制出孔。

    前后板的生成，同上底板绘制步骤相同，分别做线框、面域，然后拉伸出规定的长度，如图2.3 所示。
    左箱壳的生成，隐藏上半部分绘图时的图层，然后绘制左箱壳的外形图。做成面域，最后在进行拉伸功能形成实体，如图2.5 所示。
    选中圆面做拉伸，依次选中侧面的各圆面分别做拉伸，拉伸高度为60mm。做差集，点击差集按钮先选中外围的实体模型，然后右击，再选中各圆柱模型右击即可差集，如图2.6 所示。