主动锥齿轮双夹紧铣齿工装设计-夹具设计【三维UG】【含cad图纸+文档全套资料】
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山东英才学院本 科 毕 业 设 计（论 文）题 目 主动锥齿轮双夹紧铣齿工装设计专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 二 年 月 日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 日摘 要本文主要进行了主动锥齿轮双夹紧铣齿工装设计进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具底板与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。为了防止零件在夹紧过程中变形，保证加工过程中定位的稳定性，则采用钩形压板为夹紧元件对零件底座进行夹紧。为了保证有足够的夹紧力，动力源装置采用钩形压板。本夹具设计的优点有：结构简单实用、安装方便、易更换、造价低廉。关键词：夹具，液压缸，主动锥齿轮AbstractThis article has been double clamping driving bevel gear milling tooling design special fixture design, select the design of the various components of fixtures, such as the positioning element, the clamping element, the guide element, clamp and machine parts and other components connected ; positioning errors in the calculation of the fixture, analyze rationality and shortcomings fixture structure and attention to improving the design of the future.In order to prevent deformation during clamping parts, to ensure the stability of the positioning process, it is used as a hook platen clamping element for clamping the base part. In order to ensure a sufficient clamping force, the power source device using the hook plate.Advantages of the fixture design are: the structure is simple and practical, easy to install, easy to replace, low cost.Keywords: fixture, hydraulic cylinders, driving bevel gear目录第1章 绪 论11.1本课题的研究内容和意义11.2 国内外的发展概况11.3 本课题应达到的要求21.4 机械加工工艺及夹具设计的发展31.4.1 发展历史31.4.2发展现状31.4.3发展趋势4第2章 零件的分析62.1零件的形状62.2零件的工艺分析6第3章 铣齿夹具设计的要求73.1 铣齿夹具方案设计73.2夹具总体设计的要求73.3 机床夹具的组成83.4 夹具设计的基本要求83.5 本次夹具设计的基本过程93.5.1 拟定夹具的结构方案，绘制结构草图93.5.2 绘制夹具总装配图及零件图93.6 确定夹具的类型10第4章 定位装置设计114.1 零件定位的基本原理114.1.1 六点定位原理114.1.2 工件定位中的约束分析114.2 常用定位元件及选用114.2.1 对定位元件的基本要求124.2.2 常用定位元件的选用124.3 定位方案的确定12第5章 夹紧装置设计145.1 夹紧装置的组成与基本要求145.2 夹紧力的确定14第6章 双夹紧铣齿夹具设计156.1研究原始质料156.2定位基准的选择156.3 切削力及夹紧分析计算156.4 机床的选择166.5 伺服回转工作台的选择166.6 工艺装备的选择166.7 定位元件的选择176.7.1定位原则176.7.2 V形块的设计176.8 气缸的设计196.9 气路连接及控制21第9章 夹具底板的设计239.1 夹具底板设计的基本要求239.2 夹具底板毛坯的类型239.3 夹具底板的设计23第10章经济性分析26总 结28致 谢29参考文献30山东英才学院2016届本科生毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1本课题的研究内容和意义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、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，对主动锥齿轮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，分析主动锥齿轮的加工工艺，确定主动锥齿轮各加工表面的加工方法，进而形成主动锥齿轮的机械加工工艺路线。并能根据主动锥齿轮的加工工序要求，分析主动锥齿轮的定位方式、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，从而使整个主动锥齿轮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主动锥齿轮加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装置的优化设计。为提高镗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，夹具底板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。机械加工工艺及夹具设计是全面综合运用有关专业课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具设计的一次重要实践。机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并且在加工过程中保持这个位置不变。夹具不仅能保证工件的加工精度、提高加工效率，还能减轻工人的劳动强度、降低产品的制造成本、扩大机床的使用范围。制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切有关工生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义。1.4 机械加工工艺及夹具设计的发展1.4.1 发展历史 从1949年以来，我国机械工业有了很大的发展，已经成为工业中产品门类比较齐全、具有相当规模和一定技术基础的产业部门之一，其机械加工和夹具也有很大的发展，但是与工业发达国家相比，我们这方面的水平还存在着阶段性的差距，主要表现在机械产品质量和水平不够高，加工工艺过程不合理，夹具应用也比较少，使其加工工人劳动强度大，加工出来的产品也不理想。1.4.2发展现状现在，各工业化国家都把制造技术视为当代科技发展为活跃的领域和国际间科技竞争的主战场，制定了一系列振兴计划、建立世界级制造技术中心，纷纷把先进制造技术列为国家关键技术和优先发展领域。机械加工工艺及夹具随着制造技术的发展也突飞猛进。机械加工工艺以各个工厂的具体情况不同，其加工的规程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其随着情况的不同具有更加合理的工艺过程。也使产品的质量大大提高。制定加工工艺虽可按情况合理制定，但也要满足其基本要求：在保证产品质量的前提下，尽可能提高劳动生产率和降低加工成本。并在充分利用本工厂现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验。还应保证操作者良好的劳动条件。但我国现阶段还是主要依赖工艺人员的经验来编制工艺，多半不规定工步和切削用量，工时定额也凭经验来确定，十分粗略，缺乏科学依据，难以进行合理的经济核算。机床夹具最早出现在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。特别是近年来，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）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。1.4.3发展趋势长期以来，加工工艺编制是由工艺人员凭经验进行的。如果由几位工艺员各自编制同一个零件的工艺规程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。这是因为工艺设计涉及的因素多，因果关系错综复杂。CAPP将是机械加工工艺的发展趋势，它不仅提高了工艺设计的质量，而且使工艺人员从繁琐重复的工作中摆脱出来，集中精力去考虑提高工艺水平和产品质量问题。1夹具的发展趋势现代机床夹具的发展趋势主要表现为标准化、高效化、精密化和柔性化等四个方面。（1）标准化 机床夹具的目的就在于提高生产效率，这样也就必使其具有标准化和通用化，而机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991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。（2）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、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。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；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（3）精密化 机床夹具的精度会直接影响到零件的加工精度，而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0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。这些精密化的夹具为以后零件加工的精度提供了保证。（4）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、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：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、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。2机械加工制造技术的发展趋势（1）特种加工 它是指一些物理的、化学的加工方法，如电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、离子束加工等。特种加工方法的主要对象是难加工材料的加工，如金刚石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可达分子级加工单位或原子级加工单位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特种加工与传统加工相结合的复合加工有较大的发展前途。（2）快速成形 利用离散、堆积成形概念，可将一个三维实体分解为若干二维实体制造出来，再经堆积而构成三维实体。（3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技术、微细加工和超微细加工技术、微型机械和纳米技术等方面。当前，以纳米技术为代表的超精密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术有重要意义，它们代表了这一时期精密工程的方向。（4）传统加工工艺的改造和革新 这一方面的技术潜力很大，如高速切削、超高速切削、强力磨削、超硬材料磨具的出现都对加工理论的发展、加工质量和效率的提高有重要意义。另一方面，旧设备的改造和挖潜，如普通机床改造成数控机床等，对机械工业的发展和提高是不容忽视的。3.简单的评述综上，机械加工艺及夹具随着科技的发展都使计算机技术、数控技术、控制论及系统工程与制造技术的结合为制造系统，形成现代制造工程学。而物料流、能量流、信息流是组成制造系统的三个基本要素。现代加工都为集成化的系统加工，这虽减轻了工人的劳动强度，但同时对工人的知识水平要求较高。这需要我们全方位的认知现代科技知识。因此，在以后的学习中需要我们全方位的学习其各个相关领域的知识，不能只注重一点，为将来的人才战略提出了新的要求。5山东英才学院2016届本科生毕业设计（论文）第2章 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是主动锥齿轮零件，主要作用是起固定作用。它主要用于轴箱体之间的连接，以固定安装需要。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。图2.1 主动锥齿轮零件图2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为22CrMoH，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。主动锥齿轮零件主要加工表面为：1.外圆表面端面，表面粗糙度值为1.6。2. 圆锥齿轮外圆端面，表面粗糙度值为1.6。3. 各处倒角，表面粗糙度值为1.6。29第3章 铣齿夹具设计的要求3.1 铣齿夹具方案设计方案设计是夹具设计的重要阶段，它在分析各种原始资料的基础上，要完成下列设计工作：1 研究壳体零件原始资料，明确设计要求。 拟订铣齿夹具结构方案，绘制夹具结构草图。 绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求。 绘制零件图。从另外一方面来说，机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料：1(1)工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该零件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。(2)工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。(3)生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。在本次毕业设计的夹具要求是中小批量生产的夹具设计。(4)制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。3.2夹具总体设计的要求1）夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加工工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和形状位置公差等。2）夹具应达到加工生产率的要求。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。3）夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的防护装置、挡屑板以及各种安全器具。4）能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。夹具元件的材料选用将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力学性能较好的材料。夹具的低成本设计在世界各国都以相当重视。为此，夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产中。宜采用气压、液压等高效夹紧装置；而小批量生产，则宜采用较简单的夹具结构。5）要适当提高夹具元件的通用化和标准程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，从而降低夹具成本。6）必须具有良好的结构工艺性，以便夹具的制造、使用和维修。以上要求有时是互相矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之达到较好的效果。例如镗模设计中，通常侧重于生产率的要求。在机械加工中，在机床上用来确定工件位置并将其压紧夹牢的工艺装备称为机床夹具。不仅单件小批量生产中需要它，成批大量生产更不可缺少。机床夹具是机床和工件之间的连接装备，能使工件相对于机床和刀具获得正确位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产率。机床夹具的性能好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，因此机床夹具设计是机械制造装备设计中一项重要的工作，也是加工过程中最活跃的因素之一。3.3 机床夹具的组成虽然机床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。一般可以概况为一下几个部分组成，这些组成部分既相互独立又相互联系。1. 定位支承元件。定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。2. 夹紧装置。夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。3. 连接定向元件。这种元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。4. 对刀元件或导向元件。这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。5. 其他装置或元件。根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置。靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其他连接元件。6. 夹具底板。夹具底板是夹具的基本骨架，用来配置、安装各夹具元件，使之组成一整体。3.4 夹具设计的基本要求一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求。(1) 保证工件的加工精度。保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需要进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，注意夹具应有足够的刚度，多次重复使用的夹具还应该注意相关元件的强度和耐磨性，确保夹具能满足工件精度要求。(2) 提高生产效率。专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。(3) 工艺性能好。专用夹具的结构应力求简单、合理、便于制造、装配、调整、检验、维修等。(4) 使用性能好。专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化加紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便，必要时可设置排屑机构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。(5) 经济性好。专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。3.5 本次夹具设计的基本过程3.5.1 拟定夹具的结构方案，绘制结构草图1. 确定工件的定位方案，根据工件定位原理选择或者设计定位装置，合理设置定位元件，进行定位误差的分析计算，定位误差应小于工序公差的三分之一。2. 确定刀具的对刀或引导方式，设计对刀及引导装置。3. 确定工件的夹紧方案，合理的确定夹紧的方向和作用点，进行夹紧力的分析计算，最后确定夹紧元件及传动装置的主要尺寸。4. 确定夹具其它元件(夹具底板、镗模板等)的架构模型。5. 合理布置夹具元件，确定夹具底板的形式及夹具的总体结构。3.5.2 绘制夹具总装配图及零件图图3.1 三维总图1. 夹具总装配图应尽量采用1：1的比例，越要时可采用1：2、1：5、2：1、5：1等比例。主视图应选面对操作者的工作位置。2. 总装配图绘制的顺序是：用双点划线将工件的外形轮廓、定位 基面，夹紧表面及加工表面(加工余量用网线表示)绘制在各个视图的合理位置上，视工件为透明体，依次绘出定位、对刀导引、夹紧及其它元件或装置，最后绘出夹具底板，并对各零件进行编号，填写零件明细表和标题栏。3. 标注必要的尺寸、公差配合及技术要求。4. 夹具中的非标准零件要绘制零件图，并按总装配图的设计要求，确定各零件的尺寸、公差及技术要求。3.6 确定夹具的类型 按使用范围，夹具可分为通用夹具和专用夹具两类。通用夹具适用于各种不同尺寸的零件加工，如导尺、分度盘等。这类夹具是作为附件与机床一起配套供应的。第4章 定位装置设计4.1 零件定位的基本原理4.1.1 六点定位原理工件定位的实质就是要使工件在夹具中占有某个确定的位置。任何一个刚体(工件)在空间直角坐标系内都有六个自由度，即沿X、Y、Z轴的移动和绕X、Y、Z轴的旋转，如图4.1所示。工件在空间的六个自由度，可用很合理布置的六个支承点来限制，使零件得到正确的位置，此即工件的六点定位原理。图4.1 自由度示意图4.1.2 工件定位中的约束分析运用六点定位原理可以分析和判断夹具中定位结构是否正确、布局是否合理、约束条件是否满足。根据工件自由度被约束的情况，工件定位可分为以下几种类型。1. 完全定位。完全定位是指工件的六个自由度不重复地被全部约束的定位。当工件在X、Y、Z三个坐标方向均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。2. 不完全定位。根据工件的加工要求，有时并不需要约束工件的全部自由度，这样的定位方式称为不完全定位。工件在定位时应该约束的自由度数目应由工序的加工要求而定，不影响加工精度的自由度可以不加约束。3. 欠约束。根据工件的加工要求，应该约束的自由度没有完全被约束的定位称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，因此，在确定工件在夹具中的定位方案时，决不允许有欠定位的现象产生。4. 过定位。夹具上的两个或两个以上的定位元件重复约束同一个自由度的现象，称为过定位。消除或减少过定位引起的干涉，一般有两种方法：一是改变定位元件的结构；二是控制或者提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。4.2 常用定位元件及选用工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次则是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副。4.2.1 对定位元件的基本要求1. 限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。2. 限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和摩擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性较好，以保证夹具的使用寿命和定位精度。3. 支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中，受工作重力、加紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中的变形和损坏。4. 定位元件应有较好的工艺性。5. 定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。4.2.2 常用定位元件的选用1. 工件以平面定位(1) 以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉；以粗糙不平的基准面或毛皮面定位时，选用圆头支承钉侧面定位时，可选用网状支承钉。(2) 以面积较大、平面精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件；用于侧面定位时，可选用带斜槽的支承板；通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利于清除切屑。(3) 以毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但需注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。(4) 以毛坯面作基准平面，可选用调节支承作为定位元件。(5) 当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用更辅助支承作辅助定位元件。2. 工件以外圆柱定位(1) 当工件的对称度要求较高时，可选用V形块定位。(2) 当工件定位圆柱面精度较高时(一般不低于IT8)，可选用定位套或半圆形定位座定位。3. 工件以内孔定位(1) 工件上定位内孔较小时，常选用定位销作为定位元件。(2) 在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于加紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。本次设计中，平面的定位采用带斜槽的支承板，内孔的定位采用定位销。4.3 定位方案的确定根据所加工的工件尺寸为形状是矩形即箱体类零件可以初步确定采用一面三支撑钉定位，又因为零件体积比较大不便于装卸和搬运，因此在工件安装后采取推入式将工件送到指定位置，综合考虑工件在加工过程中的稳定性等其它因素最终确定采取一面两孔定位。一面则采用五个支承板(图2-1)来代替以限制工件的三个自由度，两孔则用两个短销，为防止出现过定位现象其中一个用削边销（本设计用的是菱形削边销），为更好的限制工件转动，两销在空间的位置为斜对角布置，并且削边的方向要与两销中心的连线互相垂直，如图4.2所示：图 4.1 支承板在组合机床及其自动线上，为装卸方便，通常两个定位销不是固定不动的，而是活动的可以伸缩的，但是该工件外形尺寸比较大，装卸不易。为了能更好的便于装卸，在本次设计中对工件的装卸以及定位运用了导轨运输的方式，即支承板和两个定位销钉安装在推板上，零件定位后推动推板使之达到正确位置。第5章 夹紧装置设计在机械加工过程中，零件会受到切削力、离心力、惯性力等的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动和位移，在夹具结构中必须设置一定的加紧装置将零件可靠地夹牢。5.1 夹紧装置的组成与基本要求夹紧装置一般由动力源装置、中间传力装置机构、夹紧元件与夹紧机构所组成。设计夹紧装置时，一般应满足一下基本要求：1. 夹紧过程中不改变工件定位时所占据的正确位置。2. 夹紧力大小适当，既要保证加工过程中工件不会产生位移和移动，又要使工件不产生不允许的变形和损伤。3. 夹紧装置的自动化程度，应与工件的生产批量相适应。4. 结构要简单，力求体积小、重量轻、并有足够的强度；工艺性好便于制造与维修。5. 使用性能好，操作方便、省力、安全可靠。5.2 夹紧力的确定确定夹紧力的基本原则设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。1. 夹紧力的方向(1) 夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。(2) 夹紧力的方向应有利于减少夹紧力，以减少工件的变形、减轻劳动强度。(3) 夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。2. 夹紧力的作用点(1) 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。(2) 夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。(3) 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止零件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。3. 夹紧力的大小夹紧力的大小，对于保证定位稳定、加紧可靠，确定加紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。第6章 双夹紧铣齿夹具设计6.1研究原始质料利用本夹具主要用来双夹紧铣齿，要满足对称度要求以及其两边的要求。在铣此面时，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。6.2定位基准的选择首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型块和滑动V型块定位，这样既简单又方便。一底面限制的自由度有3个，一个固定V型块限制两个自由度，一个滑动V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了z轴的移动，z轴的旋转，y轴的旋转三个移动自由度。一个固定V型块限制了y轴的移动，x轴的移动，一个滑动V型块限制了z轴的旋转，这样6个自由度全部被限制根据上面叙述选择方案。6.3 切削力及夹紧分析计算刀具：铣齿刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：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： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 6.4 机床的选择高精度的立式加工中心结束交叉钻孔操作的自动化程度。研究和分析后，考虑到成本和商业活动的准确性，我们使用C0V850立式加工中心。6.5 伺服回转工作台的选择对于伺服转台选项的建议，以满足旋转精度和转速的工作要求。数控立式和卧式回转工作台可以有很多数控镗，铣床和加工中心和支持使用主轴可以采取水平安装在机床工作台上。见表6.1回转工作台参数。表6.1 回转工作台的相关参数序号内 容尺寸参数1工作台直径3154005002工作台垂直时中心高2102602903工作台总厚度2102502904中心孔定位孔直径40H72550H72860H7255定位键宽度1818226工作台T型槽宽度6-146-146-187涡轮副传动比1:901:1201:1508总传动比1:1809工作台最高转速11.111.111.110设定最小分度单位0.00111伺服电机带2000脉冲编码器功率（kw）1.02.12.1扭矩N.m6121212分度精度25202013重复精度66614水平承载35050060015立式承载17530035016最大允许驱动力6001200160017转台重量2003256506.6 工艺装备的选择1）设备的，设得：加工部件在根据所，设得的节目的结构的形状满足必须实际夹具很多精密加工的零件。2）工具的，设得：提高主要基于流程，方法的，设得工具，它需要工件，选中时，请尝试使用一个共同的标准工具，他们真正的生产率，保证了零部件的精度可以，设得一些复杂的工具，专用工具6。6.7 定位元件的选择6.7.1定位原则1）按照六个标准做工完美的位置，以避免发电机的过目标和定位。2），设得正确的参考位置，力求一致，达到精度和工艺，最大可能的重叠和参考设计，减少夹具降低制造精度定位误差最大允许误差的处理。当定位基准和工艺或设计基准温度不重合，来计算需要处理的公差。3）为了寻求定位支持元件的夹持压力力下工作线路，以确保在定位范围夹持压力在支承表面7。4）确保减少的强度和刚度，变形定位系统的辅助元素，力求定位（定位）使免税的。5）支持提供芯片的清洁排除份，从而确保精度的可靠性。6）在与实际使用线，设得所述定位元件结构可以最好地简化。后的空间结构分析，新的前桥全面，我们使用了两个短V形块，定位销定位。6.7.2 V形块的设计1）找到相关书本，角度两个斜面之间的V形块，并且，在一般情况下，60，90和120，我们使用90。其良好的对称性，也是整个圆柱面和非全面部署的外表面：用V形块特征定位。 V形块的V块被分成多空V形块，长V形块（或两种短V形块的）可以保证限制的四个自由度的工作中，是两个工件的短V形块有限自由度的8。新前桥的结构的分析，设得工件的两个短V形块定位。2）确定的V形块中的参数在图6.1中示出基本的尺寸和V形块的结构，如表6.2的基本参数。图6.2V形块基本尺寸及结构其中：D-V形块的检验心轴直径，工件定位基准直径（mm）9； H-V形块的高度； -V形块两工作平面的夹角；T-V形块检验心棒的中心高，也就是标准定位高度。尺寸N、H和其他参数可以参照标准选定。表6.2 V形块基本参数H5550100403576161920121118102260601235042962025301513.5201230当=90时， 式（3-1）V型块的定位误差： 式（3-2） 根据国家标准和生产实际所设计出的V形块请参见图6.3。图6.3 V形块模型6.8 气缸的设计气缸数据算式子如下：对于主要是为了提升所需的气缸的功能，夹紧，因此，圆筒型，方便流畅往复活塞式气缸的，设得。推力工作时缸径D=， 式(4-10）拉力工作时缸径D= 式(4-11）式子里，-活塞最大作用力（N）19，-沿活塞运动方向的夹紧力（或力矩）要求的作用总和，N；-夹紧运动部分的摩擦阻力总和，N；-气缸密封装置摩擦阻力；-回油腔作用力；-运动部件惯性力。近似计算公式： 。 式(4-12） 式子里，-考虑损失的效率，设得取0.9，那么=3861.4N；-气缸工作压力（MPa）,本文设气压6Bara； -活塞杆（m）,2MPa，=（0.20.4D；=25MPa，=0.5D；=510MPa，=0.7D。式子里，推力工作时缸径为D=1.13=4.965cm=49.65mm；拉力工作时缸径为D=0.5m=50mm。 式(4-13）通过以上理论计算，根据现有的气缸产品，设得直径为50mm的转角气缸。选用的夹紧转角气缸结构请参见图6.4，气缸的基本参数如表6.3。图6.4 转角气缸结构表6.3气缸的基本参数参数尺寸油缸内径(mm)50活塞杆径(mm)28转角行程(mm)13垂直行程 标准/加长(mm)17/34受压面积 拉入/推出(cm)13.47/19.63理论夹持力 (30kg/cm)404使用流体已滤清的标准也气油最大操作压力100kg/cm操作压力范围5-70kg/cm转角方向顺时针为右转R、逆时针为左转L转角角度标准角度90，设得角度0、45、60作动方式复动式6.9 气路连接及控制考虑到实际情况，在该连接中使用的油。因为当夹紧筒，机器容量水回路压力是所需馈送压力装置容量水系统的下方，因此该方法可提供调节的列表。此外，为了避免一个系统，以减少在这会影响压力解除夹紧系统中的压力，因此，根据被安装在一单动阀的阀。气缸连接正确处理孔和放松孔所有系统去。有关新夹紧第二个选项设备容量气缸，完成了并联连接逝去两个机器容量的气缸。由于有源器件和流体动力缸的所选区域的有效操作，有可能同步的活性21。这样的电路使较大的变载荷，变载荷，由于变化引起的不影响交通的压力，只会导致压缩泄漏，高同步精度极微量的，圆适当相对较高。气压原理请参见图6.5。图6.5 气控制原理图在图4.2中，1-溢流阀；2-电磁换向阀；3，4-夹紧气缸。通常是关闭的电磁阀模式。当第一开关所以电磁铁2Y电子，机容量的水和油从右端到管道的端部到第二装置的能力的缸，使活塞下降工件夹持。当工件完成后，开启电磁铁装置1Y容量水在离开气缸，所以设备容量的气缸活塞不工作。第9章 夹具底板的设计夹具底板是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大、最复杂的基础件。夹具底板的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在工件的加工过程中，夹具还应承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具底板必须具有必要的强度和刚度。9.1 夹具底板设计的基本要求夹具底板是夹具的基础件，设计时应满足一下要求。(1) 应有适当的精度和尺寸稳定性。(2) 应有足够的强度和刚度。(3) 应有良好的结构工艺性和使用性。(4) 应便于排屑切屑。(5) 在机床上的安装应稳定可靠。9.2 夹具底板毛坯的类型夹具底板毛坯可以分为四类：1、铸造夹具底板，其优点是可铸出各种复杂形状，工艺性好，并且具有较好的抗压强度、刚度和抗振性，如图6-1a所示；2、焊接夹具底板，其优点是容易制造，生产周期短，成本低，重量较轻，如图6-1b所示；3、锻造夹具底板，适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度大的场合，如图6-1c所示；4、装配夹具底板，其优点是制造成本低、周期短、精度稳定，有利于标准化和系列化，如图6-1d所示。a b c d图 9.1 夹具底板毛坯的类型9.3 夹具底板的设计由于夹具制造属单件生产，所以夹具底板的设计一般不作复杂的计算，通常都是参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。夹具底板结构尺寸的经验数据见表9.1。表 9.1 夹具底板结构尺寸的经验数据夹具底板结构部分经 验 数 据铸造结构焊接结构夹具底板壁厚h825mm610mm夹具底板加强筋厚度（0.70.9）h夹具底板加强筋高度不大于5h夹具底板上不加工的毛面与工件表面之间的间隙夹具底板是毛面，工件也是毛面时，取815mm夹具底板是毛面，工件是光面时，取410mm为了有更好的抗压强度、刚度和抗振性，本设计采用的是铸造夹具底板。其壁厚h=20mm，加强筋的厚度=15mm。对夹具底板的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具底板表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具底板，夹具底板应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具底板上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。图 9.2 夹具底板模型第10章经济性分析 机械加工工艺性分析可以从以下几个方面进行分析零件结构要素必须符合标准规定尽量采用标准件和通用件在满足产品使用性能的条件下，零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值 尽量选用切削加工性好的材料有便于装夹的定位基准和夹紧表面 保证能以较高的生产率加工a)被加工表面形状应尽量简单b）尽量减少加工面积被加工表面形状应尽量简单c)尽量减少工作行程次数保证刀具正常工作加工时工件应有足够的刚性 工艺分析本次设计的是锥销套铣平面夹具设计，在设计过程中，要考虑到影响其性能的因素。先对零件进行分析，要在满足零件加工要求的基础上设计出合理的可行的工艺规程和夹具。 夹具性能分析夹具设计时首先考虑的是定位，利用六点定位原则结合零件的形状考虑，采用两垂直面定位，同时利用一个滚动压块完成完全定位。其次考虑的是夹紧，零件被加工表面是上表面，所以夹紧时要考虑到不影响到刀具的运行，所以选用滚动压板在工件外部的外圆面压紧，利用联动夹紧机构和浮动夹紧机构实现同时夹紧，把两个浮动导杆和浮动压块设计在夹具底板的内部，不会影响到零件的加工，而夹具底板的最高点没有高于零件的加工表面，所以对零件的加工没有影响。而考虑到零件的加工时切削的排放问题，为了让切削更好的快速的清理，我将夹具底部打通。同时这套夹具也可以满足零件的加工要求并且够完美运行。本次设计的是主动锥齿轮孔立式镗床夹具设计，一次加工2个孔 ，零件批量生产，所以要求夹具便于装夹，而且使用寿命要长。零件加工精度要求不高，为了提高经济性，我们主要从提高生产效率方面考虑。采用底面和侧面进行定位，利用4个钩形压板压紧，为了提高压紧效率，减轻工人劳动时间，采用联动夹紧机构让4个压板同时压紧。而且本次工序的切削力不大，采用快速夹紧，这样可以很大的提高加工效率。由于机床等其它原因产生的成本是不可避免的，所以提高了生产效率，单位时间内得到的利益就会变大。另外，除了工艺和夹具方面的经济性外，还应该考虑一下工人
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