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EBH150横轴减速器箱体加工工艺规程的制订及夹具设计【含CAD图纸】

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含CAD图纸 EBH150 横轴 减速器 箱体 加工 工艺 规程 制订 夹具 设计 CAD 图纸
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内容简介:
山西工程技术学院毕业设计说明书学生姓名:李辉专业:机械设计制造及其自动化学号:150514009指导教师:王栋所属系(部):机械电子工程系二一九年六月EBH150横轴减速器箱体加工工艺规程的制订及夹具设计摘 要制造工艺是制造技术的灵魂、核心和关键,是生产中最活跃的因素。其过程是采用金属切削刀具或磨具及其他加工方法来加工工件,使工件达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能,从而生产出合格零件。夹具的使用可以有效的保证加工质量,提高生产效率,降低生产成本,扩大机床的工艺范围,减轻工人劳动强度,保证安全生产等。考虑到机械加工工艺安排及夹具的使用在箱体的生产中直接影响到其加工质量和生产效率等,所以研究箱体的机械加工工艺及夹具设计的课题有着十分重要的意义。关键词:制造工艺;机械加工工艺;夹具设计Formulation of Processing Procedure and Fixture Design for EBH150 Transverse Reducer BoxABSTRACTManufacturing technology is the soul, core and key of manufacturing technology and the most active factor in production. The process is to use metal cutting tools or abrasives and other processing methods to process the workpiece, so that the workpiece can meet the required shape, size, surface roughness and mechanical and physical properties, thus producing qualified parts. The use of fixture can effectively ensure the quality of processing, improve production efficiency, reduce production costs, expand the scope of machine tools, reduce labor intensity of workers, ensure safe production, etc. Considering that the arrangement of machining technology and the use of fixture directly affect the processing quality and production efficiency in the production of box body, it is of great significance to study the subject of machining technology and fixture design of box body.Key words:Manufacturing process;Machining technology;Fixture design III目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1 课题背景11.2 制订工艺规程的意义及其基本要求11.3 夹具的设计21.3.1 当代自动化加工夹具的未来与方向21.3.2 夹具设计的步骤31.4 本章小结42 箱体加工工艺规程设计52.1 箱体零件分析52.2 明确毛坯的参数值62.2.1 选择毛坯的材料,计算尺寸公差62.2.2 毛坯的尺寸大小及画出毛坯图72.3 制订加工方案82.3.1 定位基准92.3.2 制订加工流程122.3.3 明确加工方案152.4 选取加工装置172.5 明确切削用量以及加工用时172.5.1 粗、精铣箱体上下平面172.5.2 粗、精铣侧平面202.5.3 粗、精铣箱体结合面232.5.4 铣斜面252.5.5 钻扩330孔272.5.6 镗215mm孔190孔282.5.7 配钻620mm锥销孔302.5.8 钻攻小端318孔312.5.9 钻攻16孔332.5.10 配钻240孔342.5.11 钻攻斜面3M10孔353 专用夹具设计383.1 机床夹具设计的基本要求和一般步骤383.1.1 对专用夹具的基本要求383.1.2 专用夹具设计步骤383.2 常见的夹紧机构403.2.1 斜楔夹紧机构403.2.2 螺旋夹紧机构403.2.3 偏心夹紧机构403.2.4 定心夹紧机构413.2.5 铰链夹紧机构413.2.6 夹紧装置的组成和基本要求413.2.7 对夹紧装置的基本要求423.2.8 夹紧力的方向选择423.2.9 夹具作用点的选择423.2.10 夹紧力大小的估算433.3 镗215mm孔190孔夹具的设计433.3.1 定位原理分析443.3.2 定位元件的设计443.3.3 定位误差分析443.3.4 切削力及夹紧力的计算453.3.5 导向套的设计选型483.3.6 镗215mm孔190孔夹具的设计与使用484 总结50附录51参考文献52外文文献54中文翻译61致谢66山西工程技术学院-毕业设计说明书1 绪 论1.1 课题背景中国的机械生产行业是一个生产具备一定外形位置及尺寸的工件和产品,并且将他们制作成机械行业的设备。机械生产行业的产品不但能直接给大家使用,又能给别的行业供应生产设备,机械制造行业中有着各种各样的机械或其他的设备。制造业是人们的生活中所离不了的,所以制造业是国家对经济发展的至关紧要的一个行业,这也是对国家基础经济发展里面中非常主要的重大支撑。所以说从其中一种层面来说,机构生产技能高低的重要指标是每个国家经济上面整体能力及科技水准的衡量。生产上面使用的夹具也是放在各种机器上面。把零件重力夹紧、精准定位,把切削刀具固定引导方向的一种设备,它的最主要的一个功能是将零件对应与生产设备和加工刀具的一个合理的方位,并在生产的过程中维持一个不改变的方位,在现代制造业加工中比较有特色的。现在的机械加工飞速的发展,要求的质量比较高,品种也有许多不同的规格,产品更新换代的时间也非常快。体现在机械制造业上面,各种各样批量中小型加工占的比例较大。要想为了和这些要求相适应,就必须要准备好生产上面的前序工作,从而机床使用的装夹工具是加工中非常重要的一部分。1.2 制订工艺规程的意义及其基本要求减速器是原动机和工作机之间独立的闭式传动装置,用来降低转速和增大转矩,以满足工作需要。而减速箱的工艺规程设计也是非常重要的,它是告诉人们怎样就是对减速箱体的加工。从零件的分析到工艺路线的确定再到切削用量、时间额定的计算等等,这都是一个机械设计人员都要必须掌握的基本知识。箱体类零件是机器或部件的基础件,通过它把机器上的零部件联结成一个整体。其加工质量在很大程度上决定着部件或机器的装配精度与性能。如多面多孔、高精度、高性能要求的复杂箱体类零件,如何高效高质量地完成这类零件的加工,除了必须具备先进的数控加工设备之外,还必须确定优化的加工工艺方案。从大量加工实例分析中看出,工艺方案考虑不周,加工路线设计不好,会造成数控加工差错,工量成倍增加,制造成本上升,使价格昂贵的加工中心使用经济效益差。我们研究其数控加工工艺,进一步明确编制合理的加工工艺流程、选择合适的定位装夹方案、有效利用各种数控设备和加工刀具、设定最佳切削用量是保证复杂箱体类零件加工质量、提高生产效率的重要途径。因此,对箱体零件在加工前的工艺规程设计具有重大实用意义。1.3 夹具的设计在机械加工过程中,夹具占有非常重要的地位,它可靠地保证了工件的加工精度,提高了加工效率,减轻了劳动的强度,夹具的设计过程中,应深入生产实际,(对工件的图纸,工艺文件,生产纲领等分析),精心调查研究,吸取国内外的先进技术,制订出合理的设计方案。我们都知道减少停工检修期是提高生产力、使生产能力利用系数最大化的一项重要因素。然而零件加工过程中的精确定位和装夹的重复精度也是改进效率和质量的关键。譬如柔性加工中心的产生就是为了减少产品循环周期。工件装夹以及夹具的设计普遍运用在机械加工中,由于需要制作加工的工件类型不同,所需要的加工工艺也会有所不同,针对不同的工件,需要选择合适的工件装夹方式和夹具,以便快速确定工件的位置,保证加工程序快速准确的实行。1.3.1 当代自动化加工夹具的未来与方向1.标准化 标准化的完善,不单单是指现在所有夹具上面的一种标准,因此不同类型的夹具在结构上要标准。只有这样才能够使夹具的制造以及装配的工作简单,对减少加工的时间和减少成本非常有好处。2.可调化与组合化 能够提高专用制作夹具的使用范围,对从前工艺要求有一点发生变化就导致夹具坏掉的情况,夹具能够被反复的使用。适合专用夹具组合化的设计的原理,使用比较少的元部件设计以后,就能够适合使用,满足许多种不一样的零件的需要。并且夹具应在一定范围内被适应不同形状及尺寸的工件,又能适用于不同的生产类型和不同的机床加工。近年来,组合夹具和可调夹具等在传统应用的基础上都有了新的发展。3.精密化 随着机械部件的加工生产,提高了装配的技术水平,高精度加工的机床大批量的涌现,一定就要增加机床夹具的精密度。4.高效的自动化 为生产安全和效率得以改进,也为了生产的安全文明,这使自动化夹具设计出来、制造出来的工装更合适人机配合的工程学原则,从中可以大大地提高生产的效益,并且可以大大地减少加工成本。高效自动化的夹具,可取得较多的经济上面的效益。5.模块化 经过选择模块化的设计,能够增加设计的效率,减少设计的时间。1.3.2 夹具设计的步骤1.设计的准备:夹具设计前,设计人员应明确设计任务和要求,根据任务认真调查研究,要收集所需资料,并对其进行分析。2.夹具设计的方案设计:确定夹具的类型;根据六点定位规则确定工件的定位方式,选择合适的定位元件;确定工件的夹紧方式,选择合适的夹紧装置;确定刀具的调整方案,选择合适的对刀元件或导向元件;确定夹具与机床的连接方式;确定其他元件和装置的结构形式,如分度装置、靠模装置等;确定夹具总体布局和具体的结构形式;绘制总体草图;进行工序精度分析;对动力夹紧力验算。机床的机械夹具产业正稳步向着智能化、精密化发展,随着新材料、新工艺的出现,高精密的夹具设计也应运而生,机械制造工艺与夹具设计是机械制造业的基础,是将设计图样转化成产品的必要条件。一套符合生产实际的工艺技术和夹具,可以实现产品的“优质、高产、低耗”的条件。应用夹具进行装夹,具有结构简单、安全可靠、操作方便等特点,保证了机床的加工质量和生产效率,对降低生产成本,提高企业效益都有很大帮助。各制造企业以及相关研发人员要给予夹具设计应有的重视,加大高效夹具的生产和研发力度,为机械加工行业的智能化、自动化提供有效保障。1.4 本章小结我对本工装夹具的设计是在学完了所有的机械制图、以生产制造技术为基础、机械设计、机械制造装备设计、材料力学等的基础下,进行的一个全面的考核。用正确的方法解决这个零件在生产中的定位,夹紧和工艺路线的安排,合理地解决工艺尺寸这一类问题,以设计出专用生产夹具,确保了尺寸和零件的加工品质。我的这个设计主要是培养个人本身的自学能力和创新能力。我的这个设计是综合层次性、实践性都很强的、涉及到的知识面也非常全面。因此在设计的过程当中不但要注意到基本原则、基础的理论,也要注意到现实生产的需求,唯有把种种理论和现实生产相结合,这样才可以更好地完成此设计。因为我的设计水准不太好,能力有限,所以难免容易出现少许缺陷等问题,在此本人恳请老师们能给予批评和指导。2 箱体加工工艺规程设计2.1 箱体零件分析该制件的二维展开图如图1所示:图1 箱体的零件图根据箱体制件的尺寸精准度以及粗糙程度的技术需求,可以知道其加工工序主要有加工箱体上下平面,结合面,侧平面等平面、镗215mm孔、190孔、镗320mm孔、130台阶孔、钻扩3-30孔、配钻2-40孔、配钻6-20mm锥销孔各孔、钻攻小端3-M18孔、钻攻大端18-M20孔以及攻斜面3M10孔等螺纹孔。根据先面后孔的准则可以知道,以面为主来加工一端面,镗215mm孔、190孔、镗320mm孔、130台阶孔、加工箱体的结合面、侧平面等平面、每个待加工表面的粗糙度a=3.2;以孔为主来加工上端面的孔、钻攻大端18M20孔以及攻斜面3M10孔等螺孔、钻扩330孔、配钻240孔、配钻620mm锥销孔各孔、钻攻小端3M18孔。2.2 明确毛坯的参数值2.2.1 选择毛坯的材料,计算尺寸公差1.零件的材料及机械性能分类如下:零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。例如铸铁零件用铸造毛坯;钢质零件当形状较简单且力学性能要求不高时常用棒料,对于材质是属于钢类的毛坯,为了获取优越的机械性能、具备良好的强度和刚度等条件下,应选用锻造(个别钢类可采用铸造的方式例如铸钢),当毛坯的结构形状比较复杂,而且对力学性能要求较低时用选择铸钢类型;有色金属材料的毛坯(例如铝合金等)毛坯,通常选用的是铸造毛坯,如果形状是圆柱体,可选择棒料(或下料),形状是板类构造可选择为型材。2. 根据箱体零件的材料和机械性能分析如下:从零件图可知此零件的材料为牌号HT200,是灰铸铁材料的一种。由于此材料具备良好的工艺锻造性和承载能力以及良好的耐磨性。由于材料为HT20、焊接件为20钢,因此选择铸造与焊接相结合的生产方式。由于箱体制件每个月的生产量为600件左右,因此,需要进行大批量生产制造箱体制件;根据该制件的原材料为HT200,查找相关参考资料,可确定该毛坯属于组件类,箱体制件的外部轮廓尺寸不是太小;根据制件的外形特性、尺寸的精准度要求以及原材料的力学性能可以知道,通过砂型造型和焊接来制造该箱体的毛坯,在生产制造过程中,必须确保毛坯的尺寸精准度以及产生合理范围内的机械加工余量,这样一来,才能提高箱体制件的生产效率,降低劳动强度,提高性价比,与此同时,一定要确保能够符合制件的加工要求。3.根据零件的生产方式。零件生产的目的是为了降低一个箱体零件加工成本,也是为了提高生产效率和工作效率,减少材料的损耗。箱体的生产类型是中批量生产,因而设计毛坯的铸造方式为砂型铸造与焊接结合,砂型铸造比较广泛,而且加工精度要求相对较低,符合上述零件加工需求。因此保证箱体零件的生产高效而且简洁。4.毛坯的选择是否合理,对于我们后面的加工有着很关键的影响,尤其是毛坯的材料选择跟我们对毛坯的加工方式,以及毛坯的加工的精度这些都是能深深的影响到我们后续的加工的。根据机械制造工艺学8可以查找,组件的公差有20个不同的等级,分别表示为IT01IT18,常见的有IT4IT13。该箱体制件的毛坯通过砂型装置来造型,根据机械制造工艺学8中,可以查知批量生产的毛坯为HT200铸件,一般其公差等级为IT8IT12,在本次设计中,该毛坯的造型公差等级为IT9级。2.2.2 毛坯的尺寸大小及画出毛坯图毛坯左右两个端面的外圆尺寸:;毛坯上下两个端面的尺寸:;毛坯孔的尺寸:都是实心孔。根据机械制造装备设计8中表2-3铸件的尺寸公差表可以查知,当毛坯铸件的基本尺寸在范围内,与之对应的铸件的尺寸公差为;当毛坯铸件的基本尺寸在范围内,与之对应的铸件的尺寸公差为;当毛坯铸件的基本尺寸在范围内,与之对应的铸件的尺寸公差为;当毛坯铸件的基本尺寸在范围内,与之对应的铸件的尺寸公差为。根据上面所说的几点,可以知道箱体的毛坯图如图2所示:图2 箱体的毛坯图2.3 制订加工方案根据上面的分析和研究可以知道,该制件的加工表面主要有平面、孔。通常情况下,确保加工平面的精准度要易于确保加工孔系的精准度,因此,在整个加工过程中,关键在于确保孔的尺寸以及位置的精准度,理清孔与平面之间的相互关系,确保各个尺寸的精准度等。根据上面所说的几点技术要求,通过分析研究可以知道,该制件的尺寸、形状以及位置的精准度要求并不高,这样一来,其加工要求也不高。所设计的外形构造不仅要符合设计的需求,还要具有良好的机械加工性,也就是说要易于加工,不仅能够确保加工的品质,还能减少劳动量。设计和工艺密切相关、相辅相成。对所制定的加工方案来说,使用能够达到平面以及孔的精准度要求的加工方法和加工装置。除了要考虑到加工的精准度以及生产效率这两个方面以外,同时也要考虑到经济效益的影响。在符合精准度要求以及生产效率的加工条件的前提下,使用价格相对低一些的机床。1. 根据各个加工表面的技术需求,考虑到待加工表面的精准度以及品质需求,选取加工方法需分几次进行加工。2. 根据所选取的生产类型,可以进行大规模的批量生产专用且高效的装置。对于单个制件或小规模的批量生产的制件来说,一般使用通用装置以及常见的加工方法,比如,加工柴油机连杆的小头孔,在进行小规模的批量生产过程中,使用钻、扩、铰等加工工序;在进行大规模的批量生产过程中,使用拉削进行加工处理。3. 通常情况下,考虑到待加工材料的特性,对于淬火钢来说,使用磨削或电加工进行加工处理;对于有色金属来说,在磨削过程中容易砂轮,通常使用精细车削、高速精铣等进行加工处理。4. 全面考虑工厂或车间的实际生产情况以及现有的加工方法和装置,不断进行改进和完善,加大新技术的推广力度,才能提高工艺水准。5. 除了上面所说的几个方面,还需要考虑到其他因素的影响,比如,待加工表面的物理机械性能的特殊要求、制件的外形以及质量等。在明确加工方案的过程中,首先,根据该制件上主要表面的技术要求来直接选择最终的加工方案,然后,选取前面各道工序的加工方法,比如,加工某一轴的主要外圆的表面,其公差等为IT6,其表面的粗糙度为Ra=3.2m,经过淬硬处理之后,最后一道工序为精加工,前面的准备工序分别为粗车、半精车、淬火、粗磨。2.3.1 定位基准1.粗基准在选取粗基准的过程中,主要考虑的是怎样才能确保各个待加工表面的加工余量,从而使不加工表面与待加工表面之间的尺寸以及位置的技术要求能够符合图纸上的需求。2.选取粗基准的准则(1)选用待加工表面作为粗基准,能够确保待加工面与不加工面之间的位置的精准度要求。如果该制件上有好几个不需要进行加工处理的表面,那么选取其中与待加工表面的位置精准度要求相对高一些的那个表面作为粗基准,从而能够确保壁厚的均匀性、外形的对称性、减少装夹次数等。(2)选取加工余量较为均匀的主要表面作为粗基准,比如,对于机床的床身来说,其主要表面是导轨面,该表面的加工余量较为均匀。在加工过程中,选取导轨面作为粗基准来加工床身的底面,再选取该底面作为精基准来加工导轨面,这样一来,才能较为均匀地取出较少的加工余量,留下表层上比较细致的组织,从而增强其耐磨性能。(3)选取加工余量最小的那个表面作为粗基准,这样一来,能够确保加工余量的大小。(4)尽量选取平整、光洁、面积大的表面作为粗基准,能够确保定位的准确性以及夹紧的可靠性。对于有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面来说,不能作为粗基准,必要时需要经过粗加工处理。在加工箱体制件的过程中,第一道工序是铣箱体上下平面,选取该右端面作为后道精加工工序的定位基准。再根据确保待加工面的加工余量的分配合理准则,选取毛坯上未进行加工的左端面作为粗基准,来加工余下的另一个端面。最后根据装夹的简便准则,选取左端面作为定位基准,这样一来,在加工箱体的各个端面以及孔的过程中,不仅能够降低孔的加工余量,还能确保各个端面的加工精准度。3.选取精基准的准则:(1)基准重合:尽量选取设计基准作为定位基准,可以避免由于定位基准与设计基准不能相互重合而产生基准不重合的误差。(2)基准统一:尽量选取统一的定位基准,能够确保各个表面之间的位置的精准度要求,避免了由于基准的转换所产生的误差,且各道工序使用统一的夹具,这样一来,能够减少设计夹具的制造工序。比如,对于轴类制件来说,通常选取顶针孔作为定位基准,车削、磨削都通过顶针孔进行定位,这样一来,不仅能够在一次装夹中加工多数的表面,还能确保各个外圆表面的同轴度以及端面与轴心线的垂直度要求。(3)互为基准:在选取精基准的过程中,可能有两个待加工表面,这是可以互为基准,进行反复加工处理。比如,对于经过淬火处理之后的齿轮磨齿来说,选取齿面作为基准来磨内孔,再选取该孔作为基准来磨齿面,这样一来,能够确保齿面加工余量的均匀性。(4)自为基准:对于某些精加工工序来说,其加工余量要求小且匀称,选取待加工表面本身作为基准。比如,在机床导轨面的磨削过程中,通过导轨面来确保定位的准确性。比如,拉孔在无心磨床上磨外圆等都是自为基准的代表例子。除此之外,还可以选取制件上精准度高、尺寸大的表面作为精基准,从而确保定位的稳定可靠,与此同时,还要综合考虑到制件的组装、加工的简便性以及简化夹具的设计等。根据加工箱体制件的技术要求可以知道,首先选取左右两个端面作为精基准来加工各个孔,再选取一侧的箱体作为精基准来钻攻斜面310孔钻扩3-30孔以及配钻2-40孔的箱体孔,从而简便了组装过程,能够确保组装的准确性以及可靠程度。4.箱体制件的基准根据箱体制件在加工端面和孔的过程中的高精准度要求,使用互为基准的准则,从而能够确保制件的精准度需求。尤其是,在加工箱体制件孔的过程中,选取较为合理的定位基准,使用基准重合的准则,避免由于刀具的跳动而影响到加工的精准度。5.划分加工阶段由于箱体表面的粗糙度为,且该制件的加工品质要求不高,大多数经过一次粗加工就可以达到设计的要求,因此,可以将整个加工阶段分为粗加工、以及精加工。在整个加工过程中,首先进行粗加工处理,之后进行钻孔加工,接下来就是半精加工、精加工处理,从而能确保加工孔的精准度。2.3.2 制订加工流程1.安排加工工序的先后顺序制订出制件表面的加工方案之后,接下来就是安排加工该制件的先后顺序,与此同时,还要安排热处理以及检验等工序在机械加工过程中的具体方位。加工制件工序的先后顺序是否合理,在很大程度上影响了该制件的加工品质、生产效率以及经济效益等。2.划分制件的加工过程通常情况下,在加工制件的过程中,不是按照先后顺序来完成加工各个待加工表面,而是将各个待加工表面按照粗加工和精加工划分开来再进行加工处理,因此,可以将整个加工过程划分为几个不同加工的阶段,也就是在安排加工工序的先后顺序过程中必须按照划分加工过程的准则。根据加工性质以及作用的不同,可以将机械加工过程划分为下面几个阶段:(1)粗加工阶段该阶段主要是去除大多数的加工余量,作为半精加工的定位基准,关键在于如何提高生产效率。(2)半精加工阶段该阶段主要用来为制件的主要表面的精加工提前做好准备,比如,精准度、表面粗糙度要求以及精加工的加工余量等;还需加工处理好某些次要表面,比如,钻孔、攻丝、车键槽等,通常情况下,该阶段在进行热加工处理之前就要完成。(3)精加工阶段对于制件上精准度等级以及表面的粗糙度为的表面来说,还需再安排精加工处理。该阶段主要用来提高待加工表面的各项精准度要求以及降低表面的粗糙程度。毛坯的加工余量相对来说较大一些,其待加工表面非常粗糙,在进行粗加工处理之前,还需去掉毛坯表面的黑皮,叫做荒加工阶段。一般情况下,将荒加工阶段安排在毛坯的车间里进行,这样才能及时发现毛坯所存在的不足之处,还能降低运输工作的强度。除此之外,对于制件上的精准度以及表面粗糙度要求都比较高的表面来说,在进行精加工处理之后,还需再进行光整加工处理,该阶段叫做光整加工阶段。3.制订加工方案在明确加工方案之后,根据其生产类型、制件的外形特性、加工技术要求以及所使用的机床装置等实际的生产条件,来明确整个加工流程的工序数目。明确工序数目的基本准则:(1)工序分散准则工序操作简便,易于选取较为合理的切削用量,使用便通用装置,也就是简单的机床加工装置。前期准备的工作量不大,易于更换产品,对工人的技术要求以及实际操作水平都不高,但所需要的装置以及工人的数量都多一些,其生产面积大,加工流程长,生产较为复杂,难以管理。(2)工序集中准则工序的数目少,组装工件的次数少,缩短了加工流程,也相应地减少了生产工人的人数以及生产所需的面积大小,还简化了实际生产管理。在一次装夹过程中,可以同一时间加工多个表面,加大了这些表面之间的位置的精准度。所使用的装置数量少,使用高效的专用机床能够进行大量生产,从而提高生产效率。但是,使用较为复杂的专用装置以及加工装置,不仅增加了生产成本,导致需要调整有关维修等项目,还加大前期准备的工作量。对于单个制件或者小规模批量生产的制件来说,尽可能地集中其加工工序,从而能够简化生产管理,但是,由于不使用专用装置,使集中工序受到一定的限制。由外形简单的专用机床以及夹具构成整个流水生产线。在完成所有的加工工序之后,对制件进行清洗处理,使其干净。清洗液主要是由的水含苏打和亚硝酸钠组成的。在完成清洗工序之后,通过压缩空气来吹干制件,从而能够确保该制件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等残留。该制件的生产类型属于大批量生产,除了现有的夹具之外,还要增设一套镗孔的专用夹具,不仅能够满足箱体制件的尺寸以及位置的精准度要求,还能使其粗糙度符合设计的需求,这样一来,使加工工序更加集中,提高了生产效率,降低劳动强度,还减少了生产加工成本。根据待加工箱体制件的材料特性以及尺寸精准度、表面粗糙度等要求,制订出两套不同的加工方案,详见表1、表2:表1 工艺路线方案一工序号工序名称工序内容10焊铸造20热热处理30钻钻攻大端18-20孔40钻钻攻小端3-18孔50钻配钻6-20mm锥销孔60钻钻攻斜面3-10孔70镗镗215mm孔,190孔80镗镗320mm,130台阶孔90铣铣箱体上下平面100铣铣侧平面110铣铣箱体结合面120铣铣斜面130钻钻攻16孔140钻钻扩3-30孔150钻配钻2-40孔160钳去毛刺、清洗170检总检入库表2 工艺路线方案二工序号工序名称工序内容10铸铸造20热热处理30铣铣箱体上下平面40铣铣侧平面50铣铣箱体结合面60铣铣斜面70镗镗215mm孔,190孔80镗镗320mm,130台阶孔90钻钻攻大端18-20孔100钻钻攻小端3-18孔110钻配钻6-20mm锥销孔120钻钻攻斜面3-10孔130钻钻攻16孔140钻钻扩3-30孔150钻配钻2-40孔160钳去毛刺、清洗170检总检入库2.3.3 明确加工方案在制订加工方案的过程中,要考虑到加工工序的实际数目,使用工序集中或工序分散准则。所谓的工序集中就是通过较少数量的工序完成制件的加工处理,反之就是工序分散。 1. 工序集中的特性工序的数目少,组装工件的次数少,缩短了加工流程,也相应地减少了生产工人的人数以及生产所需的面积大小,还简化了实际生产管理。在一次装夹过程中,可以同一时间加工多个表面,加大了这些表面之间的位置的精准度。所使用的装置数量少,使用高效的专用机床能够进行大量生产,从而提高生产效率。但是,使用较为复杂的专用装置以及加工装置,不仅增加了生产成本,导致需要调整有关维修等项目,还加大前期准备的工作量。2.工序分散的特性工序操作简便,易于选取较为合理的切削用量,使用通用装置,也就是简单的机床加工装置。前期准备的工作量不大,易于更换产品,对工人的技术要求以及实际操作水平都不高,但所需要的装置以及工人的数量都多一些,其生产面积大,加工流程长,生产较为复杂,难以管理。工序集中与工序分散各有各的特点,必须综合分析其生产类型、加工要求以及工厂的实际生产条件,才能明确最终使用哪种准则。对于单个制件或者小规模批量生产的制件来说,尽可能地集中其加工工序,从而能够简化生产管理,但是,由于不使用专用装置,使集中工序受到一定的限制。由外形简单的专用机床以及夹具构成整个流水生产线。随着现代化的计算机控制机床以及加工中心的出现,使得工序集中的优势尤为突出,即便是生产单个制件或者小规模的批量生产过程中,仍需尽可能地集中工序,减少了前期准备的工作量,从而达到最高性价比。方案1和方案2的不同之处在于互换了加工孔以及铣平面的先后顺序,将钻削孔的工序安排到后面,其余的工序都一模一样,没有任何改变。通过该种调整方案的改变能够提高生产效率,在不同的程度上还提高了该制件的尺寸以及位置的精准度。使用互为基准的准则,首先加工基准平面,然后选取该平面作为加工内控的精基准,从而确保了孔与面的精准度要求以及待加工孔之间的垂直度要求,满足了先加工面后加工孔的准则。如果使用方案1的话,加大了安装的难度,在整个加工过程中,不可避免地出现毛坯的孔轴线与平面不平行的现象,因此,方案1不好;如果使用方案2的话,首先加工平面,然后选取加工好的平面作为精加工的基准,再加工其余孔,从而确保了孔的定位公差。从生产效率以及加工的精准度这两个方面来分析,方案2更为合理一些,因此,在本次设计过程中,使用方案2的加工方法,详细的加工流程见加工卡片。2.4 选取加工装置1.根据箱体的制件图可以知道,通过切削加工平面,使用铣床较为合理,通过型号为Z3040的钻床来加工各个孔。2.本次所设计的制件通过铸造成型,适合批量生产,通常情况下,使用通用或标准的机械切削加工所用的刀具,在铣床上安装铣刀,通过麻花钻头加工孔,使用镗刀镗床。3.尽可能使用与机床相匹配的国标通用夹具,并使用所设计的专用夹具。4.对于批量生产的箱体制件来说,主要选使用游标卡尺、内外径千分尺、百分表等通用量具以及少数的专用量具,用来测量机械切削加工的尺寸大小。2.5 明确切削用量以及加工用时2.5.1 粗、精铣箱体上下平面1.粗铣选择直柄立铣刀,齿数为铣削深度:铣刀中的齿数每个齿的进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取铣削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取机床主轴转速:进给量:工作台每分进给量:根据表6.2-715铣削的基本时间计算,本次为立铣刀,铣削的基本工时计算公式如下:式中工件的铣削长度:(按照铣削尺寸计算)刀具切入长度:式中:,查询机械制造工艺设计简明手册表5-1419得出本次的立铣刀直径16mm的铣削宽度为3mm:铣刀直径为16mm代入上式后得出:得出:刀具切出长度:取,本次选择3mm工作台水平进给量:走刀次数为1机动时间:2.精铣选择直柄立铣刀16,齿数为铣削深度:铣刀中的齿数每个齿的进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取铣削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取机床主轴转速:进给量:工作台每分进给量:根据表6.2-719铣削的基本时间计算,本次为立铣刀,铣削的基本工时计算公式如下:式中工件的铣削长度:刀具切入长度:式中,查询机械制造工艺设计简明手册表5-1419得出本次的立铣刀直径16mm的铣削宽度为3mmd:铣刀直径为16mm代入上式后得出:得出:刀具切出长度:取,本次选择3mm工作台水平进给量:走刀次数为1机动时间:2.5.2 粗、精铣侧平面1.粗铣选择直柄立铣刀25,齿数为铣削深度:铣刀中的齿数每个齿的进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取铣削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取机床主轴转速:进给量:工作台每分进给量:根据表6.2-719铣削的基本时间计算,本次为立铣刀,铣削的基本工时计算公式如下:式中工件的铣削长度:(按照铣削尺寸计算)刀具切入长度:式中:,查询机械制造工艺设计简明手册表5-1419得出本次的立铣刀直径25mm的铣削宽度为3mmd:铣刀直径为25mm代入上式后得出:得出:刀具切出长度:取,本次选择3mm工作台水平进给量:走刀次数为1机动时间:2.精铣选择直柄立铣刀25,齿数为铣削深度:铣刀中的齿数每个齿的进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取铣削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取机床主轴转速:进给量:工作台每分进给量:根据表6.2-719铣削的基本时间计算,本次为立铣刀,铣削的基本工时计算公式如下:式中工件的铣削长度:刀具切入长度:式中:,查询机械制造工艺设计简明手册表5-1419得出本次的立铣刀直径25mm的铣削宽度为3mmd:铣刀直径为25mm代入上式后得出:得出:刀具切出长度:取,本次选择3mm工作台水平进给量:走刀次数为1机动时间:2.5.3 粗、精铣箱体结合面1.粗铣选择直柄立铣刀25,齿数为铣削深度:铣刀中的齿数每个齿的进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取铣削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取机床主轴转速:进给量:工作台每分进给量:根据表6.2-719铣削的基本时间计算,本次为立铣刀,铣削的基本工时计算公式如下式中工件的铣削长度:(按照铣削尺寸计算)刀具切入长度:式中:,查询机械制造工艺设计简明手册表5-1419得出本次的立铣刀直径25mm的铣削宽度为3mmd:铣刀直径为25mm代入上式后得出:得出:刀具切出长度:取,本次选择3mm工作台水平进给量:走刀次数为1机动时间:2.精铣选择直柄立铣刀25,齿数为铣削深度:铣刀中的齿数每个齿的进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取铣削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取机床主轴转速:进给量:工作台每分进给量:根据表6.2-719铣削的基本时间计算,本次为立铣刀,铣削的基本工时计算公式如下:式中工件的铣削长度:刀具切入长度:式中:,查询机械制造工艺设计简明手册表5-1419得出本次的立铣刀直径25mm的铣削宽度为3mmd:铣刀直径为25mm代入上式后得出:得出:刀具切出长度:取,本次选择3mm工作台水平进给量:走刀次数为1机动时间:2.5.4 铣斜面选择直柄立铣刀16,齿数为铣削深度:铣刀中的齿数每个齿的进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取铣削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-1415,取机床主轴转速:进给量:工作台每分进给量:根据表6.2-719铣削的基本时间计算,本次为立铣刀,铣削的基本工时计算公式如下:式中工件的铣削长度:(按照铣削尺寸计算)刀具切入长度:式中:,查询机械制造工艺设计简明手册表5-1419得出本次的立铣刀直径16mm的铣削宽度为3mmd:铣刀直径为16mm代入上式后得出:得出:刀具切出长度:取,本次选择3mm工作台水平进给量:走刀次数为1机动时间:2.5.5 钻扩330孔机床:使用型号为Z3040的钻床刀具:使用麻花钻以及扩钻1.钻10孔切削深度为:根据机械切削参数速查手册9可以查知,在本次设计中,进给量为切削速度为:代入数据,可以计算得到该机床的主轴转速为:被切削层的长度为:代入数据,可以计算得到刀具的切入长度为:刀具的切出长度为:进行二次走刀机动用时为:2.扩30孔切削深度的大小是:根据机械切削参数速查手册9可以查知,进给量在范围内,此处取值为;切削速度为代入数据,可以计算得到该机床的主轴转速为:被切削层的长度为:代入数据,可以计算得到刀具的切入长度为:刀具的切出长度为:进行二次走刀机动用时为:2.5.6 镗215mm孔190孔1.粗镗机床:使用型号为T618的镗床刀具:使用镗刀深度加工:根据机械创新设计表2.4-693可以查知,深度制造为加工的进给距离为根据机械创新设计中表2.3-73可以查知,制造速度为代入数据,可以计算得到主轴的制造动度为:根据机械创新设计中3可以查知,代入数据,可以计算得到实际的制造速度为:代入数据,可以计算得到工作台每分钟的进给距离为:被切削层的距离为:代入数据,可以计算得到刀具额切入距离为:刀具的切出距离为:,此处取值一次行程,代入数据,可以计算得到加工用时为:根据机械原理中1可以查知,其余工序所消耗的时间为2.精镗根据机械创新设计中3可以查知,刀具的伸出长度为,切削深度为,因此,机床加工的进给距离为根据机械创新设计中3可以查知,加工过程中的切削速度为 代入数据,可以计算得到制造主轴过程中的转动速度为:此处取值:代入数据,可以计算得到实际的铣削速度为:代入数据,可以计算得到工作台每分钟的进给距离为:机削层的长度为:代入数据,可以计算得到砂轮的切入长度为:刀具的切出距离为:,此处取值一次行程,代入数据,可以计算得到加工用时为:根据机械原理中1可以查知,加工的辅助时间为2.5.8 钻攻小端318孔进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-2715,取切削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-2715,取机床主轴转速:钻孔的切削时间计算按照如下式:式中被切削层长度:本次按照切削的深度为刀具切入长度:直柄麻花钻头的前角,一般为118度,本次按照120度计算刀具切出长度:,本次是钻通孔,按照3mm走刀次数为1机动时间:攻丝318孔吃刀量:进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-2915,切削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-2915,取机床主轴转速:攻丝的切削时间计算按照如下式:式中被切削层长度:本次按照切削的深度为刀具切入长度:查询机械制造工艺设计简明手册表5-4619得知,本次的背吃刀量为:切入长度为1mm刀具切出长度:查询机械制造工艺设计简明手册表5-4619,走刀次数为1机动时间:2.5.9 钻攻16孔进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-2515,取切削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-2715,取机床主轴转速:钻孔的切削时间计算按照如下式:式中被切削层长度:本次按照切削的深度为刀具切入长度: :直柄麻花钻头的前角,一般为118度,本次按照120度计算刀具切出长度:,本次是钻通孔,按照3mm走刀次数为1机动时间:攻丝16孔吃刀量:进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-3115,取切削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-3115,取机床主轴转速:攻丝孔的切削时间计算按照如下式:式中被切削层长度l:本次按照切削的深度为刀具切入长度:查询机械制造工艺设计简明手册表5-4619得知,本次的背吃刀量为:切入长度为0.1mm刀具切出长度:查询机械制造工艺设计简明手册表5-4619,走刀次数为1机动时间:2.5.7 配钻620mm锥销孔机床:使用型号为Z3040的钻床根据机械制造技术基础课程设计指导教程中15可以查知,进给量为根据机械制造技术基础课程设计指导教程中15可以查知,切削速度为代入数据,可以计算得到该机床的主轴转速为:钻孔过程中,切削用时的计算公式为:式中:,本次按照切削的深度为:,一般为118度,本次设计中,本次是钻孔,代入数据,可以计算得到:进行一次走刀代入数据,可以计算得到机动用时为:2.5.10 配钻240孔切削深度:进给量:根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-2215,取切削速度:参照机械制造技术基础课程设计指导教程表5-2215,取机床主轴转速:被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:,选取2mm走刀次数为1机动时间:2.5.11 钻攻斜面3M10孔通过夹紧元件夹紧箱体之后,本道工序主要用来进行钻削加工,为了达到设计图以及表面粗糙度Ra的要求,只需进行一次钻削、一次攻丝就可以成型了。根据机械创新设计中3可以查知,使用高速钢锥形柄的麻花钻头;对于钻10孔来说:根据机械创新设计中3可以查知,进给量为根据机械创新设计中3可以查知,切削速度为代入数据,可以计算得到该机床额主轴转速为:根据机械创新设计中3可以查知,代入数据,可以计算得到实际的钻孔速度为:切削用时 被切削层的长度为代入数据,可以计算得到麻花钻的切入长度为:钻头的切出长度为:,此处取值进行一次走刀代入数据,可以计算得到机动用时为:攻M10孔根据机械创新设计中3可以查知,使用丝攻作为刀具;切削深度:根据机械创新设计3中可以查知,进给量为,此处取值根据机械设计学中附4可以查知,切削速度为代入数据,可以计算得到该机床的主轴转速为:根据机械创新设计中3可以查知,代入数据,可以计算得到实际的切削速度为:切削用时被切削层的长度为代入数据,可以计算得到刀具的切入长度为:刀具的切出长度:,此处取值进行一次走刀代入数据,可以计算得到机动用时: 工序:去毛刺,检验3 专用夹具设计3.1 机床夹具设计的基本要求和一般步骤3.1.1 对专用夹具的基本要求1.保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案,标注合适的尺寸、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.提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具,以缩短辅助时间,提高生产效率。3.工艺性好专用夹具的结构应简单、合理,便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时,夹具上应设置调整或修配结构,如设置适当的调整间隙,采用可修磨的垫片等。4.使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠,排屑应方便,必要时可设置排屑结构。5.经济性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。3.1.2 专用夹具设计步骤1.明确设计任务与收集设计资料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下,研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书,对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件的结构特点、材料;确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、刀具、量具等。其次是根据设计任务收集有关资料,如机床的技术参数,夹具零部件的国家标准、部分标准和厂订标准,各类夹具图册、夹具设计手册等,还可收集一些同类夹具的设计图样,并了解该厂的工装制造水平,以供参考。2.拟订夹具结构方案与绘制夹具草图确定工件的定位方案,设计定位装置。确定工件的夹紧方案,设计夹紧装置。确定对刀或导向方案,设计对刀或导向装置。确定夹具与机床的连接方式,设计连接元件及安装基面。确定和设计其它装置及元件的结构形式。如分度装置、预定位装置及吊装元件等。确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式。绘制夹具草图,并标注尺寸、公差及技术要求。3.进行必要的分析计算工件的加工精度较高时,应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具,需计算夹紧力。当有几种夹具方案时,可进行经济分析,选用经济效益较高的方案。4.审查方案与改进设计夹具草图画出后,应征求有关人员的意见,并送有关部门审查,然后根据根据他们的意见对夹具方案作进一步修改。5.绘制夹具装配总图夹具的总装配图应按国家制图标准绘制。绘图比例尽量采用1:1。主视图按夹具面对操作者的方向绘制。总图应把夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。夹具总图绘制次序如下: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绘制在各个视图的合适位置上。在总图中,工件可看作透明体,不遮挡后面夹具上的线条。依次绘出定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置、其它装置、夹具体及连接元件和安装基面。标注必要的尺寸、公差和技术要求。编制夹具明细表及标题栏。完整的夹具装配总图的参阅“夹具图册”中的图。6.绘制夹具零件图夹具中的非标准零件均要画零件图,并按夹具总图的要求,确定零件的尺寸、公差及技术要求。3.2 常见的夹紧机构3.2.1 斜楔夹紧机构斜楔是夹紧机构中最为基本的一种形式,它是利用斜面移动时所产生的力来夹紧工件的,常用于气动和液压夹具中。在手动夹紧中,斜楔往往和其他机构联合使用。斜楔夹紧机构的缺点是夹紧行程小,手动操作不方便。斜楔夹紧机构常用在气动、液压夹紧装置中,此时斜楔夹紧机构不需要自锁。3.2.2 螺旋夹紧机构采用螺旋装置直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧的机构,统称螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单,容易制造。由于螺旋升角小,螺旋夹紧机构的自锁性能好,夹紧力和夹紧行程都较大,在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以看作是绕在圆柱表面上的斜面,将它展开就相当于一个斜楔。3.2.3 偏心夹紧机构偏心夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变型,它是通过偏心轮直接夹紧工件或与其他元件组合夹紧工件的。常用的偏心件有圆偏心和曲线偏心,圆偏心夹紧机构具有结构简单,夹紧迅速等优点;但它的夹紧行程小,增力倍数小,自锁性能差,故一般只在被夹紧表面尺寸变动不大和切削过程振动较小的场合应用。3.2.4 定心夹紧机构定心夹紧机构能够在实现定心作用的同时,又起着将工件夹紧的作用。定心夹紧机构中与工件定位基面相接触的元件,既是定位元件,又是夹紧元件。3.2.5 铰链夹紧机构铰链夹紧机构是一种增力装置,它具有增力倍数较大、摩擦损失较小的优点,广泛应用于气动夹具中。联动夹紧机构是一种高效夹紧机构,它可通过一个操作手柄或一个动力装置,对一个工件的多个夹紧点实施夹紧,或同时夹紧若干个工件。3.2.6 夹紧装置的组成和基本要求1.夹紧装置的组成夹紧装置的种类很多,但其结构由两部分组成:动力装置-产生夹紧力机械加工过程中,要保证工件不离开定位时占据的正确位置,就必须有足够的夹紧力来平衡切削力,惯性力,离心力及重力对工件的影响。夹紧力的来源,一是人力;二是某种动力装置。常用的动力装置有:气压装置,地磁装置,电动装置,电机装置,气-液联动装置和真空装置等。夹紧机构-传递夹紧力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。在工件夹紧的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,仍能可靠的夹紧工件。3.2.7 对夹紧装置的基本要求1.夹紧过程中,不改变工件定位后占据的正确位置。2.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过程中的位置稳定不变,振动小,又要使工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减少夹紧误差。3.夹紧的装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量愈大,允许设计复杂,效率愈高的夹紧装置。4.工艺性好,使用性好。其结构应力求简单 ,便于制造和维修。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。3.2.8 夹紧力的方向选择1.夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位,而不能破坏定位。措施:夹紧力要垂直指向主要定位面。2.夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致,以减小工件变形。3.夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致,以减小所须的夹紧力。3.2.9 夹具作用点的选择1.夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内,以保证工件已获得的定位不变。2.夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位,以减小工件的夹紧变形。3.夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面,以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。3.2.10 夹紧力大小的估算夹紧力不能过小过大。夹紧力不足,会使工件在切削过程中产生位移并容易引起振动;夹紧力过大又会造成工件或夹具不应有的变形或表面损伤。夹紧力的大小可根据作用在工件上的各种力:切削力、工件重力的大小和相互位置方向来具体计算,确定保持工件平衡所需的最小夹紧力。为安全起见将最小夹紧力乘以安全系数k,可得到所需要的夹紧力。夹具设计时,其夹紧力一般比理论值大23倍。在大批大量生产中,为提高生产率、降低工人劳动强度,大多数夹具都采用机动夹紧装置。驱动方式有气动、液动、气液联合驱动,电(磁)驱动,真空吸附等多种形式。气动夹紧装置动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。常用的气缸结构有活塞式和薄膜式两种。活塞式气缸按照气缸装夹方式分类有固定式、摆动式和回转式三种,按工作方式分类有单向作用和双向作用两种,应用最广泛的是双作用固定式气缸。液压夹紧装置液压夹紧装置的结构和工作原理基本与气动夹紧装置相同,所不同的是它所用的工作介质是压力油。与气压夹紧装置相比,液压夹紧具有以下优点:1.传动比大,夹具结构相对比较小;2.油液不可压缩,夹紧可靠,工作平稳;3.噪声小。它的不足之处是须设置专门的液压系统,应用范围受限制。3.3 镗215mm孔190孔夹具的设计我们主要的目的是,就是为了可以提高工人制造箱体的速度,与达到箱体使用要求、尽量减低工作时的劳动的强度,故就有必要设计专用镗215mm孔190孔的夹具。通过对箱体图纸反复的研究确定设计镗215mm孔190孔的夹具设计。本套夹具设计将用在618镗床上面加工,刀具选为硬质合金镗刀。3.3.1 定位原理分析本次在镗侧边的孔的时候选择的是卧式镗床来加工,在这个卧式镗床上加工,工件只需平放即可,本次选择底面作为一个定位基准,以此端面作为定位基准可以限制三个自由度,然后选择此侧面作为定位基准。3.3.2 定位元件的设计根据定位原则方式来看,底面和侧面作为基准的是本次的零件的核心定位基准,我们选择自制的定位支承板作为定位面的定位元件,参考依据是机床夹具设计手册中的定位板的标准。3.3.3 定位误差分析根据中规定的定位误差分析如下:(1)式中:工件两基准面(定位平面至基准孔)的中心距本次的两个面的就是两个定位板(2)式中:工件两基准面的中心距公差查询表2-30查询自由公差为(3)式中:第一基准孔最小直径,公差选择g5、g6、f7(4)补偿值:式中:第一基准孔与圆柱销间最小配合间隙,精度要求不高的时候不考虑:3.3.4 切削力及夹紧力的计算1.切削力的计算本次的镗孔切削的时候选择的是硬质合金内孔镗刀镗孔的切削力按照下式计算:(切削灰口铸铁):圆周切削分力N:f:每转进给量:切削速度:修正系数,车螺纹的时候为:工件材料机械性能的系数:刀具几何参数的系数:径向切削分力N:轴向切削分力N本次切削按照镗内孔粗镗孔来计算,根据前面的计算得知,切削速度修正系数按照所以切削力为::径向切削分力N那么::轴向切削分力N所以:2.夹紧力的计算本次的定位基准主要的基准面为底平面,夹紧的方式就可以选择在其上方进行夹紧,采用两个移动压板对其表面进行夹紧,这样的夹紧方式属于普通的螺旋夹紧的方式。这里的螺旋夹紧方式对工件进行夹紧。根据上面的螺旋压紧方式的受力分析,本次的压紧力的计算公式按照如下:式中:原动力Nmm:实际所需的夹紧力Nr:螺杆端部与工件间的当量摩擦半径mm:螺纹中径mm:螺纹升角1:螺杆端部与工件间的摩擦角2:螺旋副的当量摩擦角其中2为螺旋副的摩擦角,为螺纹的牙型半角0:除了螺旋外机构的效率,一般指数为0.85至0.95,本次选择为0.88本次的夹紧装置中的已知原动力按照切削力为804N,也就是=804N本次选择压紧部分的螺栓部分的螺纹直径为M16,也就是M16的螺栓。根据查询机床夹具设计与使用表1-2-2014中的螺旋副的当量摩擦半径,本次为圆环面接触,螺纹直径为M40,那么它的螺旋副的当量摩擦半径为,由于选择的是M40的螺纹,选择M402.0的粗牙螺纹。查询机床夹具设计与使用表1-2-2114的普通螺纹升角,这样螺纹的中径之半就是,它的螺纹升角,一般的摩擦系数选择为,那么螺杆端部与工件件的摩擦角就是:本次选择查询机床夹具设计与使用表1-2-2214螺旋副的当量摩擦角可知这样得知原动力:得出:此处计算的是所需要的夹紧力为105N3.3.5 导向套的设计选型本次的选择的是镗床夹具,在镗孔的时候要保证镗孔的整个孔的导向性能其同轴度等精度的要求,一般要选择导向套元件,镗孔的时候选择导向套一般要根据孔的大小和深度来确定,本次的镗孔大小是小于整个镗孔的深度的,按照第三版中表1-7-8导向装置的布置形式选择单面的后导向支承。3.3.6 镗215mm孔190孔夹具的设计与使用箱体工件装和卸时候,首先把箱体放在定位块的上面;选择压紧的螺母来对箱体进行夹紧;然后再来加工零件。当一个箱体加工好,用工具把压紧的螺钉拧开来,取出箱体。本次设计的镗夹具主要就是用来镗箱体零件的215mm孔190孔。从镗孔工序的工序图得出。215mm孔190孔箱体的孔时,粗糙度的要求a=1.6m,本道加工工序是对箱体215mm孔190孔的镗加工。故在加工箱体孔的时后,主要应该分析增加劳动的生产的效率,把劳动的强度尽可能的变少。还应该保证箱体尺寸的精度与表面的质量达到要求。图3 箱体夹具的装配图4 总结通过这次毕业设计,我深深体会到做任何事都必须耐心、细致。在这次毕业设计中,不仅是对以前知识的复习,也从中学到其他的专业知识,并且让我摆脱了单纯的理论学习状态,和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识,解决实际问题的能力,同时也提高了我的查阅文献资料、设计手册、设计规范、以及电脑制图等其他的专业能力水平,而且弄过的整体的掌控,对局部的取舍,以及对细节的斟酌处理,都是我的能力得到了锻炼,经验得到了丰富,并且意志品质力,抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升,这是我们都希望看到的也是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多,但是做完之后让我对自己所做得设计有了十分详细的认识,也进一步对其设计要点有了自己的认识。本次EBH150横轴减速器箱体加工工艺规程的制订及夹具设计不仅仅是对箱体进行工艺规程的制订,也设计了其工序的夹具,详细介绍了夹具的工作原理。从实际机械发展过程中联系到现在,我们学习的工装夹具的设计以及机械制造的工艺学的知识,这样很好的结合着目前的机械制造生产,有着很好的学习效果,并且可以将来在发展机械制造工作上奠定一定的基础,所以熟悉机械制造工艺学和工装夹具的设计知识,对今后机械制造工作有着很大的帮助,也能使得自己一步步前进,逐步提升。附录本篇毕业设计包含图纸为4张A0图序号代号名称图幅01EBH-01夹具装配图A002EBH-02箱体零件图A003EBH-03零件毛坯图A004EBH-04夹具体A0参考文献1孙恒、陈作模、葛文杰主编.机械原理M.第八版.北京:高等教育出版社,2013.5.2陈剑中、孙家宁主编.金属切屑原理与刀具M.第五版.北京:机械工业出版社,2011.4.3张春林、李志香、赵自强主编.机械创新设计M.第三版.北京:机械工业出版社,2016.9.4黄靖远、高志、陈祝林主编.机械设计学M.第三版.北京:机械工业出版社,2017.11.5廖念钊、古莹奄、莫雨松、李硕根、杨兴骏编.互换性与技术测量J.第四版.北京:中国测量出版社,2010.1:35-52,78-92.6濮良贵、陈国定、吴立言主编.机械设计M.第九版.北京:高等教育出版社,2013.5.7关慧贞主编.机械制造装备设计M.第四版.北京:机械工业出版社,2014.12.8王先奎主编.机械制造工艺学M.第三版.北京:机械工业出版社,2013.1.9彭林中、张宏主编.机械切削工艺参数速查手册M.北京:化学工业出版社,2010.1.10周元康、林昌华、张海兵主编.机械设计课程设计J.重庆:重庆大学出版社,2017.8:25-31,87-96.11徐锦康主编.机械设计J.北京:高等教育出版社,2008.4:45-63.12邓文英主编.金属工艺学(下册)J.北京:高等教育出版社,2010.11:167-173.13陈宏钧主编.机械加工工艺手册M.第四版.北京:机械工业出版社,2016.5.14谢诚主编.机床夹具设计与使用M.北京:机械工业出版社,2017.12.15邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程M.第二版.北京:机械工业出版社,2018.6.16 杨卫卫,孙景锋,刘翠娟.浅谈机床夹具的发展趋势J.汽车实用技术,2018.17 王俊浩.机床夹具设计改进思路分析J.现代制造技术与装备,2018.18 张勇明 李永松 曹佩红,机械制造工艺与夹具设计M,职业教育研究,2019.19 李益民,机械制造工艺设计简明手册M,机械工业出版社,2011.20 李鹏跃,零件加工中机床夹具设计作用分析J,科技创新导报,2018.21Guozheng Zhang,Yuanzhi Zhou.Fixture Planning of Valve-body Part Based on Machining Capability of NC Machining CenteJ.Advanced Materials Research Vols,2013,753(755):1365-1368.22Shradha M. Patil.Design and Contact Stress Analysis for Fixture Design of Pressure Valve PlateJ.The International Journal Of Engineering And Science,2014,3(1):64-71.23Iain Boyle,Yiming Rong,David C. Brown.A review and analysis of current computer-aided fixture design approachesJ.Robotics and Computer-Integrated Manufacturing,2011,(27):1-12.24 An Improvement of the Vehicle Transmission Bearing Cap Drilling ProcessYANG Qun-ying,WANG Yun-yue,2002.25 An Example of Fixture Structure Design,LI Hu,1998.26 Grasz, E.L., Sievers, R.H. Applying commercial robotic technology to radioactive material processingP. Robotics and Automation, 1991. Proceedings., 1991 IEEE International Conference on,1991. 外文文献Brief Introduction of Mechanical Processing Technology As a method of shape generation, mechanical processing is the most common and important method in all manufacturing processes. Machining process is a process of generating shape. In this process, the driving device makes some materials on the workpiece be removed in the form of chips. Although in some cases, the workpiece can not bear the situation, the use of mobile equipment to achieve processing, but most of the mechanical processing is through both supporting the workpiece and supporting tool equipment to complete. There are two aspects in the process of knowledge processing. Small batch production costs less. For casting, forging and pressure processing, every specific shape of the workpiece to be produced, even a part, almost costs a lot of processing costs. The structural shape produced by welding depends to a large extent on the form of effective raw materials. Generally speaking, through the use of valuable equipment without special processing conditions, almost any kind of raw materials can be started, with the aid of mechanical processing to process raw materials into any required structural shape, as long as the external size is large enough, that is possible. Therefore, for the production of a part, even when the structure of the part and the batch size to be produced are suitable for casting, forging or pressure processing, but usually mechanical processing is preferred. Rigorous accuracy and good surface finish, the second use of mechanical processing is based on high accuracy and possible surface finish. Many parts, if produced in large quantities by other means, are produced in small quantities with low tolerances and satisfying requirements in mechanical processing. On the other hand, many parts improve their general surface shape by rough processing technology, but only in the need for high precision and selected surface to be machined. For example, the internal thread, in addition to mechanical processing, almost no other processing methods can be processed. If the forged workpiece on the small hole processing, is also forged immediately after the completion of mechanical processing. 1 Basic Machining Parameters The basic relationship between workpiece and tool in cutting is fully described by the following four factors: the geometry of tool, cutting speed, feed speed and back feed. Cutting tools must be made of a suitable material. They must be strong, tough, hard and wear-resistant. The geometric shape of the tool is characterized by the plane of the tool tip and the angle of the tool. It must be correct for every cutting process. Cutting speed is the rate at which the cutting edge passes through the surface of the workpiece. It is expressed in inches per minute. In order to process effectively, the cutting speed must be adapted to the matching of specific workpiece and cutting tool. Generally speaking, the harder the workpiece material is, the lower the speed is. Feed speed is the speed at which the tool cuts into the workpiece. If the workpiece or tool rotates, the feed is measured in inches per turn. When the cutter or workpiece moves back and forth, the feed is measured in inches per stroke. Generally speaking, when other conditions are the same, the feed rate is inversely proportional to the cutting speed. Back feed is measured in inches as the distance the tool enters the workpiece. It is equal to the chip width in rotary cutting or the chip thickness in linear cutting. Rough processing is deeper than finishing.2 Tool Wear From the numerous brittle cracks and edge cracks that have been treated, there are basically three types of tool wear: flank wear, rake wear and V-notch wear. The wear of flank occurs on both the main blade and the auxiliary blade. As for the main cutting edge, because it undertakes the task of cutting most metal chips, it leads to increasing cutting force and increasing cutting temperature. If it is left unchecked, it may lead to vibration of the tool and workpiece and the condition of effective cutting may no longer exist. As for the auxiliary blade, it determines the size and surface finish of the workpiece. The wear of the flank may result in substandard products and poor surface finish. Under most actual cutting conditions, the tool will be effective when the wear of the main rake face is larger than that of the secondary rake face, resulting in unqualified parts. Because of the uneven distribution of stress on the tool surface, the stress in the sliding contact area between the chip and the front tool face is the largest at the beginning of the sliding contact area, while it is zero at the end of the contact area, so abrasive wear occurs in this area. This is because there is more serious wear near the cutting block than near the blade, and the wear near the blade is lighter due to the loss of contact between the chip and the rake face. This results in pitting on the rake face at a certain distance from the cutting edge, which is usually considered as wear on the rake face. Usually, the wear cross section is circular. In many cases and for actual cutting conditions, the wear of rake face is lighter than that of flank face, so the wear of flank face is more commonly used as the scale sign of tool failure. However, as many authors have indicated, the temperature on the rake face rises faster than that on the flank face with increasing cutting speed, and the wear rate in any form is essentially affected by temperature changes. Therefore, the wear of rake face usually occurs in high-speed cutting. The tail of the main flank wear belt of the tool is in contact with the surface of the unprocessed workpiece, so the flank wear is more obvious than along the end of the wear belt, which is the most common. This is due to the local effect, which is like the hardened layer on the unprocessed surface. This effect is caused by the hardening of the workpiece caused by the previous cutting. Not only cutting, but also local high temperature produced by the blade, such as oxide skin, can cause this effect. This kind of local wear is usually called pitting wear and is occasionally very serious. Although the appearance of concave pits has no substantial impact on the cutting properties of the tool, the concave pits often deepen gradually. If the cutting continues, the tool will be in danger of fracture. If any progressive form of wear is allowed to continue to develop, the ultimate wear rate will increase significantly and the tool will have destructive failure damage, that is, the tool will no longer be used for cutting, resulting in the scrap of the workpiece, that is good, serious machine tool damage can be caused. For all kinds of cemented carbide tools and for all kinds of wear, it is considered that the end of tool life cycle has been reached before serious failure occurs. However, for all kinds of high-speed steel tools, the wear is non-uniform. It has been found that when the wear permits continuous or even serious failure, the most significant thing is that the tool can be used for regrinding. Of course, in practice, the cutting time is much shorter than the time when the tool is used for failure. One of the following phenomena is the characteristic of the beginning of tool failure: the most common is the sudden increase of cutting force, the serious increase of burnout rings and noise on the workpiece, etc. 3. The influence of cutting parameters on cutting temperature In metal cutting operation, heat occurs in the main deformation zone and the secondary deformation zone. This results in complex temperature distributions throughout cutters, workpieces and chips. The figure shows a set of typical isothermal curves, from which it can be seen that, as can be expected, when the workpiece material is cut in the main deformation zone, there is a large temperature gradient along the whole chip width, while in the sub-deformation zone, when the chip is cut off, there is a higher temperature on the rake face near the chip. This results in higher cutting temperature near the cutting edge of the rake face and chips. In essence, because all the functions in metal cutting are converted into heat, it can be predicted that these factors, which consume Zengs unit volume power of the cut metal, will increase the cutting temperature. When the rake angle of the tool increases and all other parameters remain unchanged, the power consumption per unit volume of the cutting metal will be reduced, and the cutting temperature will also be reduced. This situation is even more complicated when considering the increase of undeformed chip thickness and cutting speed. The increasing trend of undeformed chip thickness will lead to a proportional effect on the total heat passing through the workpiece. Tools and chips still maintain a fixed proportion, while the change of cutting temperature tends to decrease. However, with the increase of cutting speed, the amount of heat transferred to the workpiece decreases, which in turn increases the chip temperature rise in the main deformation zone. Furthermore, the sub-deformation zone is bound to be smaller, which will have a warming effect in this area. The change of other cutting parameters has no effect on the unit volume consumption of the cut, so it has no effect on the cutting temperature in fact. Because facts have shown that even a small change in cutting temperature will have a substantial impact on tool wear rate. This shows that it is appropriate to determine the cutting temperature from the cutting parameters. The most direct and accurate method for measuring the temperature of HSS cutters is the Wright-Trent method, which provides detailed information on the temperature distribution of HSS cutters. This technology is based on the metallographic microscopic measurement of high-speed steel tool cross-section. The aim is to establish the relationship between the microstructural change and the thermal change law. Wright has discussed the method of measuring cutting temperature and temperature distribution of HSS tools when processing a wide range of workpiece materials. This technology has been further developed by using electron microscopic scanning technology. The purpose of this technology is to study the microstructural changes caused by tempering high-speed steels with various martensitic structures. This technique is also used to study the temperature distribution of single point turning tools and twist drills for high speed steel.4. Design of Automatic Fixture The traditional synchronous fixture used for assembling equipment moves the parts to the center of the fixture to ensure that the parts are removed from the conveyor or from the device disc and placed on the positioned position. However, in some applications, forcing parts to move to the central line may cause parts or equipment damage. When parts are fragile and small vibration may lead to scrap, or when the position is specified by the spindle or die of the machine tool, or when the tolerance requirements are very precise, it is preferable to let the fixture adapt to the position of the parts, rather than vice versa. For these tasks, Zaytran, Elyria, Ohio, USA, has developed asynchronous Western-type flexibility fixtures for general functional data. Because the clamp force and synchronization device are independent, the synchronization device can be replaced by a precise sliding device without affecting the clamp force. Fixture specifications range from 0.2 inch stroke, 5 pound clamping force to 6 inch stroke, 400 inch clamping force. The characteristic of modern production is that the batch size is becoming smaller and smaller, and the product specifications change most. Therefore, in the final stage of production, assembly is particularly vulnerable due to changes in production plans, batches and product designs. This situation is forcing many companies to devote more efforts to extensive rationalization reforms and assembly automation as mentioned earlier. Although the development of flexible fixture is lagging behind the development of flexible transportation processing equipment, such as industrial robots, it is still trying to increase the flexibility of fixture. In fact, the special investment of production equipment, an important fixture device, strengthens the economic support of making fixture more flexible. According to their flexibility, fixtures can be divided into: special fixtures, modular fixtures, standard fixtures, high flexible fixtures. Flexible fixtures are characterized by their high adaptability to different workpieces and low cost of replacement. Flexible fixtures with changeable structural forms are equipped with parts with changeable structural arrangements (such as needle-shaped buccal plates, multi-piece parts and sheet-shaped buccal plates), non-special clamping or clamping elements for standard workpieces (such as starting standard clamping fixtures and fixture fittings with movable components), or ceramic or hardened intermediates (such as flow particle bed fixtures and thermal fixtures). Tighten clamp. In order to produce, parts need to be tightened in fixtures. There are several steps which have nothing to do with the flexibility of fixtures. According to the part processed, i.e. the basic part and the working characteristics, the required position of the workpiece in the fixture is determined. Then the combination of several stable planes must be selected. These stable planes constitute the clamping of the workpiece fixed in the fixture to determine its position. The shape contour structure balances all forces and moments, and ensures that it is close to the working characteristics of the workpiece. Finally, it is necessary to calculate, adjust and assemble the required positions of dismountable or standard fixture elements so that the workpiece can be firmly clamped in the fixture. According to this program, the contour structure and assembly planning and recording process of fixture can be controlled automatically. The task of structural modeling is to produce a combination of several stable planes, so that the clamping forces on these planes will stabilize the workpiece and fixture. Traditionally, this task can be accomplished in a man-machine conversation, which is almost fully automated. One-man-machine conversation, that is to say, the advantage of automatic fixture structure modeling is that it can organize and plan fixture design, reduce the required designers, shorten the research cycle and better configure working conditions. In short, it can successfully improve the production efficiency and efficiency of fixture. 中文翻译机械加工工艺简介作为产生形状的一种加工方法,机械加工是所有制造过程中最普遍使用的而且是最重要的方法。机械加工过程是一个产生形状的过程,在这过程中,驱动装置使工件上的一些材料以切屑的形式被去除。尽管在某些场合,工件无承受的情况下,使用移动式装备来实现加工,但大多数的机械加工是通过既支承工件又支承刀具的装备来完成。加工知识的过程有两个方面。小批生产费用低。对于铸造、锻造和压力加工,每一个要生产的具体工件形状,即使是一个零件,几乎都要花费高额的加工费用。靠焊接来产生的结构形状,在很大程度上取决于有效的原材料的形式。一般来说,通过利用贵重设备而又无需特种加工条件下,几乎可以以任何种类原材料开始,借助机械加工把
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