YE149-箱體的工藝規(guī)程及銑兩端面夾具設計[中心高52]【三維SW】
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南通職業(yè)大學
畢業(yè)設計說明書（論文）
題目：箱體零件的夾具設計
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摘要
機械專業(yè)中各種學科都是很重要的，聯(lián)系到機械加工所要學的科目是機械制造工藝學，機械制造工藝學中最主要的學科就是根據(jù)零件來進行工藝設計，本次的設計也就是根據(jù)這個學科的主要內(nèi)容來進行綜合設計的，本次的零件提供的是渦輪蝸桿傳動箱。
本次設計的一個零件，在生活中很常見，我之所以會選擇這樣的零件，是因為這個零件有一定的代表性的，我們首先要從零件圖入手，然后對零件的基本尺寸和基本要求來分析如何加工這個零件，訂好了加工路線后，制定工藝卡片以及工序卡片，然后繪制毛胚圖，然后選擇其中的主要工序作為此次夾具的設計。
關(guān)鍵詞:工藝路線，夾具設計。
Abstract
Various disciplines in the mechanical profession are very important. The subject to be studied in mechanical processing is mechanical manufacturing technolpgy The most important discipline in mechanical manufacturing technology is to design the process according to the parts. This design is also based on the main content of this discipline is designed for comprehsensive design. This time, the parts are provided with a worm gearbox.
A part of this design is very commom in life. The reason why I choose such a part is because this part has a certain representativeness. We must start with the part drawing and then the basic size and basic requirements of the part. To analyze how to process this part, set up the process route, fotmulate the process card and the process card, then draw the blank image, and then select the main process as the design of the fixture.
Keywords: process route, fixture design.
目錄
ABSTRCT ………………………3
序言 ………………………1
一零件的分析 ………………………2
1.1零件的作用 ………………………2
1.2零件的精度分析 ………………………2
1.3 零件的工藝分析 ………………………3
二工藝規(guī)程設計 ………………………4
2.1確定毛坯的制造形式 ………………………4
2.2機械加工余量的的確定 ………………………4
2.3毛坯尺寸的確定 5
2.4工序余量的確定 ………………………6
2.5基面的選擇 ………………………6
2.6制定工藝路線 ………………………7
2.7 確定切削用量及基本工時 ………………………8
三鉆孔夾具設計 ………………………13
3.1鉆床的概述 ………………………13
3.2問題的提出 ………………………14
3.3定位基準的選擇 ………………………14
3.4定位方案的設計 ………………………14
3.5夾緊方案的設計 15
3.5.1典型夾緊結(jié)構(gòu) ………………………16
3.5.2定心夾緊機構(gòu) ………………………16
3.6切削力和夾緊力的計算 ………………………16
3.7鉆模板的選擇 16
3.8鉆套的設計 20
3.8定位誤差分析 24
3.9夾具設計及操作的簡要說明 25
總結(jié) 26
參考文獻 27
致謝 28
序言
機床的夾具現(xiàn)在在目前的金屬切削加工應用中非常廣泛，可以這么說基本上所有的機械加工中或多或少的都會應用到工裝夾具。工裝夾具的主要是可以準確的確定工件的位置，并可以將工件進行牢固的固定和夾緊，以此方便刀具進行切削滿足加工的需求。這樣也就是說工裝夾具的主要作用就是能夠保證工件的加工質(zhì)量，可以提高加工的效率，減輕勞動的工作強度，可以充分發(fā)揮機床的使用性能，這樣工裝夾具就在目前機械制造中占有非常重要的地位。
機械行業(yè)主要就是以生產(chǎn)各種形狀以及大小還有不同用途的產(chǎn)品,當然這也離不開一臺高級的機械設備。一般工廠里生產(chǎn)出來的產(chǎn)品人們可以安全的使用,當然在其他行業(yè)的領(lǐng)域機械設備也大有用途,有很多的設備和產(chǎn)品可以加工出來方便人們的生活。所以人類是離不開制造業(yè)的，因為從石器時代祖先們就已經(jīng)開始會制造了,所以制造業(yè)是每個國家認定重要的行業(yè),,也可以說是鑒定一個國家強大與否的基礎(chǔ)。在某種意義上來說，國家機械行業(yè)的總體技術(shù)的高低可以衡量國家的強大與否。所以熟悉機械制造工藝學和工裝夾具的設計知識，對今后機械制造工作有著很大的幫助，也使得自己一步前進，逐步提升，為祖國的機械制造業(yè)貢獻力量。
本次零件的工藝及夾具設計是由機械制圖和機械制造技術(shù)以及材料課程設計所累積的知識完成的。正確解決一部分的過程中定位,工件的夾緊還有加工路線,產(chǎn)品尺寸的確定,然后設計一個合適的專用夾具,這樣可以保證被加工零件的質(zhì)量。因為是第一次設計，還是比較認真應對的。因為設計是比較需要心思縝密的去完成的,他不僅僅是要求有專業(yè)的理論知識更需要實踐經(jīng)驗。因此,在設計中我加入了自己的想法，并且留意了實踐的時候的一些常用的問題,當理論和實踐同時考慮周到,就可以完成令人滿意的設計。
第一次做機械設計，做的不好的話希望指導老師多多批評！
一零件的分析
1.1零件的作用
本次的零件是箱體。箱體類的零件還是很多的，我們選擇的比較有代表性的一個。由該零件的圖紙可知該零件屬箱體類零件，本零件是主要是由渦輪蝸桿傳動箱、前端的圓臺，側(cè)面的凸臺等結(jié)構(gòu)組成，在零件前端圓臺上還有許多著通孔、螺紋孔,渦輪蝸桿傳動箱上還有沉頭孔。為鑄造毛坯，從零件圖上可以看出零件上各部分粗糙度要求都比較低，最高的粗糙度僅為Ra1.6 精加工就可以滿足要求。
1.2 零件的工藝分析
關(guān)于工藝分析的用意，就是檢查加工零件的形狀尺寸以及表面加工精度，可以更方便于日后的應用；需要注意的是加工前應該注意先分析加路線，有很高的把握后，最后編制出零件的工藝文件。
轉(zhuǎn)子泵箱體的工藝有兩組組加工面的分別為：
1：以底端面為基準的加工面，這組加工包括鏜Φ64孔。
2：一個是以Φ64孔為基準的加工面，這個主要是其他面及孔的加工。
1.3 零件的生產(chǎn)類型
零件的生產(chǎn)類型顧名思義就是要根據(jù)零件的生產(chǎn)情況來確定的，一般為我們的實際情況來看的，零件分成有大批量的和小批量的生產(chǎn)來分的，本次的箱體零件也就是一種屬于中批量的生產(chǎn)的零件，所以本次的設計零件也按照中批量的生產(chǎn)類型來進行確定的。
生活中需要通過很多方式去確定加工時用的生產(chǎn)類型，比如，最基本的要求，就是圖紙的要求，還有需要的多少工件，確定下來了之后就可以生產(chǎn)了。不同的生產(chǎn)類型他們的使用的材料也應該有很多種，一般由工人自行解決加工方法的問題，材料是由圖紙上寫的，沒辦法改變。
二工藝規(guī)程設計
2.1確定毛坯的制造形式
毛胚的確定主要其毛胚的種類以及加工方法。毛坯類型有很多種類，我知道的有焊接，沖壓，鍛造等。決定毛坯時應考慮以下因素:
1)材料和零件的質(zhì)量問題。選材料的時候，應該首先從類型上考慮。比如，一個要求鑄鐵材料的零件，就不能用鑄鋼的材料去取代，每種材料的用途不一樣。
2)加工零件的尺寸還有表面質(zhì)量，用鑄造去加工，有些零件是薄壁零件，這種情況就應該采用砂鑄造，或者采用更先進的鑄造方式完成。
3)生產(chǎn)類型。中批量的生產(chǎn)的情況，成本問題一般都是放在首位要考慮的。這是很多廠家第一關(guān)心的事情，為毛坯的制造成本減少物料消耗和降低加工成本進行補充。如鑄造應采用金屬模具機成型和精密鍛造,模鍛，冷軋等概要文件，至于很少的批量的生產(chǎn)，可以采用手工鍛造的方式去完成。
4)生產(chǎn)條件。根據(jù)生產(chǎn)要求考慮實際情況，如果有能力自己去加工是最好，實在不行也可以外包。
5)另外,機械行業(yè)也更新的很快，很多新的技術(shù)或者新的材料，這些走在行業(yè)前端的公司發(fā)展一定是很迅速的，不管用什么辦法，降低機械加工時的步驟，都是非常有效果的，有時不能被處理,其經(jīng)濟效果是非常重要的。
2.2機械加工余量的的確定
本零件的機械加工余量的確定主要是通過鑄件的材料和鑄造方法來確定的，通過查閱工序余量手冊可知，底面的機械加工余量為2mm，加工余量等級為F，左端面的機械加工余量為2mm，加工余量等級為，φ32端面端面的機械加工余量為2，，φ18的孔機械加工余量為2mm，加工余量等級為，Φ14F8的孔的機械加工余量為14mm，加工余量等級為8級
序號被加工表面及孔機械加工余量加工余量等級
1 底端面 2mm IT9級
2 鉆4-M4孔實心 IT8級
3 左端面 2mm IT9級
4 右端面 2mm IT9級
5 Φ40，Φ64孔系 2mm IT8級
6 前后端面 2mm IT9級
7 Φ12，Φ18的孔系 2mm IT8級
8 4-M6螺紋實心 IT8級
2.3毛坯尺寸的確定
序號被加工表面及孔機械加工余量零件尺寸毛坯的尺寸
1 底端面 2mm74x46x5274x46x54
2 鉆4-M4孔 4mm M4 實心
3 左端面 2mmΦ64Φ64x64
4 右端面 2mmΦ82Φ82x66
5 Φ40，Φ64孔系 2mmΦ40，Φ64Φ36，Φ60
6 前后端面 2mmΦ22x78Φ22x82
7 Φ12，Φ18的孔系 12mmΦ12，Φ18實心
8 4-M6螺紋 6mm M6 實心
2.4工序余量的確定
工序加工面精度要求表面質(zhì)量（Ra）
1 底端面 IT9 3.2
2 鉆4-M4孔 IT8 1.6
3 左端面 IT9 3.2
4 右端面 IT9 3.2
5 Φ40，Φ64孔系 IT8 1.6
6 前后端面 IT9 3.2
7 Φ12，Φ18的孔系 IT8 1.6
8 4-M6螺紋 IT8 1.6
2.5基面的選擇
確定粗基準的選擇要求:
(1)粗基準的選用應該選擇不被加工的表面。被加工面或者其他表面都要保證加工精度。如果有幾個表面,不需要加工表面的工件,應該選擇質(zhì)量較好的表面。勻稱的壁厚,對稱形狀,少量的夾緊等。
(2)選擇的重要表面機械加工余量為粗基準。例如:機床導軌表面是一個重要的統(tǒng)一的保證金要求。因此在這個過程中選擇導軌面作為粗基準,床的底部表面的過程,然后底部表面作為精細加工的參考指南。通過這種方法,可以讓加工面獲得一個好的組織性，以提高耐磨性。
(3)選擇粗基準，應該選用表面質(zhì)量好的或者表面很大的面最好，這樣工藝上不會出現(xiàn)問題。
(4)粗基準需要注意的問題是，零件的面質(zhì)量數(shù)據(jù)主要是有粗糙和不規(guī)則性導致的，為了保證準確性，用不好確認的面之間的關(guān)系。
基面的選擇是工藝設計的最重要的開始,因為這是一個零件的最重要的加工表面的生產(chǎn)。首先選擇合適的加工表面作為定位基準。
精基準的要求:
(1)“基準重合”的原則,應選擇加工表面的設計基準位置的參考,并避免錯誤造成的非巧合的基準面。
(2)“基準統(tǒng)一”的要求就是在加工過程中盡量選取那個相同的表面作為基準，這樣定位比較準確，高精度的表面,以避免造成的錯誤引用轉(zhuǎn)換,簡化夾具設計和制造。
(3)“自為基準”的原則需要一定的完成和完成過程機械加工余量的勻稱,選擇加工表面必須選擇精度要求最高的那個表面，同時還要求這個表面和其他表面的位置精度要求比較高的。
(4)“互為基準”的要求就是兩個被加工的表面，他們的位置精度要好，尺寸精度還有形狀精度都要考慮在內(nèi),可以作為“相互參考”方法,重復處理。
(5)選擇的精度標準應該能夠確保精確定位,夾緊可靠,裝置簡單,操作方便。
有很好的Φ64孔和定位基準和其他表面處理。
2.6制定工藝路線
通過零件的形狀、尺寸及位置精度再通過技術(shù)得到以下兩種加工方案：
方案一
1 鑄造鑄造
2 時效處理時效處理
3 銑粗精銑底端面
4 鉆鉆擴鉸M4的螺紋孔，攻絲
5 銑粗精銑Φ64的左端面
6 銑粗精銑Φ82的右端面
7 鏜粗精鏜Φ40，Φ64的孔系
8 銑粗精銑Φ34的端面
9 車粗精車Φ12，Φ18的孔系
10 鉆鉆擴鉸4-M6和M4的螺紋孔，攻絲
11 鉆鉆擴Φ6的孔，锪孔Φ12
12 檢驗清洗檢驗
13 入庫入庫
方案所使用的是最基本的原則，“先面后孔，先大孔后小孔”，非常符合工藝的，所以我們采用了這種加工方法，這種方法簡單粗暴，非常容易加工，這樣我們加工起來就很方便，至于上面加工的時候用到的銑加工，這是因為銑加工表面的時候還可以加工4-M4的小孔，我們可以利用這點把這個小孔當作定位，保證了零件的加工精度，方案就這樣確定下來的。
2.7 確定切削用量及基本工時
工序：粗精銑底端面
1. 刀具的確定
本次選擇的是端面銑刀，刀片是YG8
，，，。
2. 計算銑削的用量
1） 確認銑削深度
如果加工的量不大，可以一刀完成。
2） 進給量的確定及切削速度的計算
查得X51立式銑床資料，功率為7.50kw。
根據(jù)表得出，則
因此根據(jù)標準選?。?200
當＝1200r/min時
因此根據(jù)標準選取
3） 切削工時的計算
切削工時：，，，則機動工時計算如下：
工序：鉆3-Φ6孔
機床：萬能立式鉆床
刀具：刀具我們使用Φ6的鉆頭，材料是高速鋼
1)進給量的確定取f=0.1mm/r
2)切削速度的確定 V=21~38m/min. 平均V=30m/min
3)計算主軸轉(zhuǎn)速
ns==1364r/min
真實的速度的如下==
5) 切削的工時計算。
t=i ;其中l(wèi)=10mm;=4mm;=3mm;
t=2x（） =2x（）=0.0234(min)
(2)：锪孔 Φ12mm孔
根據(jù)有關(guān)資料，當鉆頭用于鉆削時，當鉆削相同尺寸的固體孔時，進給速率與切削速度以及走刀和切削的速度是：
式中的、——加工不通孔的切削用量.
現(xiàn)已知
=0.36mm/r (《切削手冊》)表2.7
=100m/min (《切削手冊》)表2.13
1) 進給量 f：0.5mm/r
2) 切削速度 v：40mm/min
3) 定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns==489r/min
真實的切削速度
==
5) 工時計算，根據(jù)《工藝手冊》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=4mm;=6mm;=0mm;
t= ==0.04(min)
工序：鏜Φ40，Φ64孔系
1.加工條件
工件材料：HT200，時效處理，砂型鑄造
加工要求：鏜孔Φ40，Φ64mm
機床：臥式鏜床
刀具：鏜刀
2.計算切削用量
查《簡明手冊》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得
=25mm/min
=0.07mm/z
=9.6mm
根據(jù)T616鏜床說明書，取=125 r/min
切削工時：L=2mm
工序：鉆M6螺紋孔
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《機械零件工藝設計手冊》表3.1－6）
由《切削用量工時計算手冊》和《機械零件工藝設計手冊》－16查得
（《切削用量工時計算手冊》
按機床選取
基本工時：min
攻螺紋M6mm：
選擇M6mm高速鋼機用絲錐
等于工件螺紋的螺距，即
按機床選取
基本工時：
三鉆孔夾具設計
設計孔夾具是為了加工效率，降低成本，勞動力，可以更好的保證零件的質(zhì)量。
本次設計的夾具是鉆孔夾具，是鉆床上用的，加工的零件是四個螺紋孔（4-M6）。
3.1鉆床的概述
鉆床是用途廣泛的孔加工機床.其主要加工方法是用鉆頭在實心材料上鉆孔,主要用來加工外形不宜看懂,不對稱的孔，孔不是很大的零件,質(zhì)量也不是很好的零件，這樣的零件比較方便加工，一般不會出現(xiàn)問題。
箱體，機架等零件上的需要加工的大小孔.也可以通過其他加工孔的方法來加工高質(zhì)量的孔，利用夾具還可以加工出非常漂亮的孔，主要還方便，省事，另外鉆床還可以用來加工螺紋，也就是攻絲操作。
至于锪孔锪面，鉆床在加工時，被加工零件夾緊后,鉆頭一面跟著主軸高速旋轉(zhuǎn). 一面向下運動.鉆床的加工方法及其所需運動如圖8-1所示
所有的鉆頭的分類都在上面的圖上，很清晰的圖，也挺容易看懂的。
鉆床的參數(shù)的決定：根據(jù)被加工工件的最大的孔。
鉆夾具可以說成是鉆模。它是一種特別常見的用來加工各種孔的夾具。當使用鉆模時，鉆套可以確定工具的位置和加工方向。被加工孔的質(zhì)量好壞可以用位置質(zhì)量決定，為了防止鉆頭在加工過程中出現(xiàn)歪斜，所以在這次設計中，我們加入了用于固定鉆頭的鉆模，主要有固定式、索引式、蓋式、翻轉(zhuǎn)式和滑動式等。
3.2問題的提出
該夾具主要用于鉆削精度要求高的4-M6螺紋孔，對其它表面沒有主要要求。因為這樣，我們要考慮的就是既要確認工件的好壞同時也要提高加工效率。
3.3定位基準的選擇
一般是由零件的特征去考慮的，通常由點線面三個因素去判斷?；鶞手g的用法不一樣，他們一共有兩種。
1. 設計基準
零件圖上采用的基準，為設計基準。
2. 工藝基準
零件在加工過程中使用的基準稱為過程引用。過程基準分為組裝基準、測量基準、過程基準和定位基準。
3.定位基準
顧名思義，就是零件定位時的基準。
本道工序加工4-M6螺紋孔，精度高，因此我們采用已加工好的Φ64孔及端面定位，加工的孔很小，所以進給時的速度要低，還不能采用其他的輔助幫忙下，墊板夾緊是很有必要的。
3.4定位方案的設計
定位是根據(jù)加工零件部件的所需求的質(zhì)量方面的。通常工件的各種問題，是由于他們的加工要求，還有人為的各種不同的方案進行設計的。
1. 工件以圓柱空定位
（1）圓柱銷
（2）圓錐銷
（3）圓柱心軸
2、 工件以外圓柱面定位
（1）在V形塊中定位
（2）在圓孔中定位
（3）在半圓孔和圓錐孔中定位
根據(jù)上述表述，我們是在圓孔中定位，采用心軸作為定位元件。
3.5夾緊方案的設計
在加工中，工件的定位和夾緊是兩個緊密相關(guān)的加工過程。工件定位后，定位部件后工件夾緊可以通過某種發(fā)那個發(fā)得出，為了不讓工件在加工過程中出現(xiàn)任何的問題。為了保障此次的加工質(zhì)量，又能方便加工，這個東西就是為了讓加工過程中不出現(xiàn)問題。
3.5.1典型夾緊結(jié)構(gòu)
1. 斜楔夾緊結(jié)構(gòu)
2. 螺旋夾緊結(jié)構(gòu)
（1）單個螺旋夾緊結(jié)構(gòu)
（2）螺旋壓板夾緊結(jié)構(gòu)
（3）偏心夾緊機構(gòu)
3.5.2定心夾緊機構(gòu)
當加工尺寸的加工基準是中心元件撕裂時，為了不出現(xiàn)問題，可以使用定位夾緊機構(gòu)。然后，這個東西主要是用來確定準星的?？煞譃橐韵聨追N：
（1）螺旋式定心夾緊機構(gòu)
（2）杠桿式定心夾緊機構(gòu)
（3）楔式定心夾緊機構(gòu)
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