针齿壳分度钻孔夹具设计

学号武汉理工大学华夏学院毕业设计论文针齿壳分度钻孔夹具设计教学系机电工程系指导老师专业班级机制（数控）学生姓名毕业设计论文任务书学生姓名专业班级机制1094指导教师工作单位机电工程系设计论文题目针齿壳分度钻孔夹具设计设计（论文）主要内容依据针齿壳零件的加工工序图进行设计计算和夹具结构设计针齿壳零件的加工工序图一张要求完成的主要任务及其时间安排1）夹具装配图2）夹具的三维效果图3）夹具零件图一套4）计算说明书5）翻译一篇专业英语文章（不少于2000字）必读参考资料1）机械设计手册机械设计手册编写组机械工业出版社2）机床夹具设计林文焕称本通国防工业出版社3）机床夹具图手册4）机床专业家具图手册李旦邵东句王杰哈尔滨工业大学出版社5）机械零件设计手册（上、中册）冶金工业出版社6）机床夹具设计与制造李昌年机械工业出版社7）机床夹具实例教程李名望化学工业出版社指导教师签名海燕教研室主任签名盖章毕业设计（论文）开题报告题目针齿壳分度钻孔夹具设计1目的及意义（含国内外的研究现状分析）目前，传统加工针齿壳分度钻孔的方法有两种一时多轴同时加工；这种加工方法精度高并且效率高。但是，这种加工方法对加工的零件尺寸上有一定的要求。由于本设计所加工的零件尺寸并不是很大，要求把多轴集中在一个小圆周上，需要的技术很复杂，且地方小，多轴的轴承难以安装到位。最终导致费用很高并且难以实现。二是人工分度，单轴加工；这种加工方法结构简单，成本低。但是，这种加工方法精度难以保证，并且效率低。在当今生产效率就是财富的社会，这种加工方法在实际生产中有很大的不足。针对以上两种方法的不足之处，希望本设计方案能够带来一定的启示和改善以满足市场需求。本文针对摆线减速器针齿壳针齿孔加工夹具设计进行探讨，设计出发点是首先满足加工精度、具有一定效率的要求，同时尽量要使结构简单、成本尽量低。八五期间国家要求在不增大原机器尺寸而承载能力再提高一些，国内大部分企业都达不到，主要原因还是工艺问题，而针齿孔加工一直是困扰他们的老大难问题，本文夹具希望能给以启示。通过对针齿壳分度镗孔夹具的设计，是对我大学所学的专业知识进行一次综合性训练，能提高对所学的知识的实际应用能力和创新能力。这也是一次难得的动手能力训练的机会。通过本次毕业设计，我相信给我今后的工作带来许都积极的作用。2基本内容和技术方案21基本内容针齿壳分度孔的均匀性对减速器的承载能力有很大的影响，如果分度不均匀，当载荷过大时可能就会损坏齿。而其均匀性又是由夹具来保证的，因此，夹具的设计成了关键步骤。22技术方案通常端齿分度台由专业厂家生产，也可订做特殊型式，它已经成为一个机床的附件。工件放在端齿分度台上后用螺旋夹紧机构就可以加紧工件。因为工件不太大、切削力也不大，这种加紧方案可以满足使用要求。为了便于操作及提高效率，采用压板夹紧，孔加工完之后，拧下螺母，压板和工件就可以向上取出。注1开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后三周内完成；2设计的目的及意义至少800字，基本内容和技术方案至少400字；3指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标。郑重声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本人签名姚玉日期2013583进度安排第1周对零件进行工艺分析，确定零件加工工艺方案。第23周撰写开题报告。第410周完成夹具设计的方案及夹具装配图。第11周按学校毕业设计要求撰写毕业设计说明书。第12周翻译外文资料不少于8000字，完成手绘图纸和三维图。第13周参加毕业答辩，提交毕业设计说明书。4指导老师意见指导教师签名年月日目录摘要1ABSTRACT21绪论311夹具简介312钻床夹具特点313加工工艺32定位方案及定位元件的选择和设计421确定定位方案，设计定位元件422定位精度的分析423夹具在机床上的定位43夹紧机构设计531夹紧方案选择532夹紧力及切削力的计算64对刀引导元件的设计641钻套的类型选择642钻套、衬套及钻套螺钉基本尺寸的确定943钻模板类型的选择1044钻模板主要尺寸的确定105分度方案的设计1151涡轮蜗杆分度设计1152多轴同时加工设计116夹具体结构设计117小结13参考文献14致谢15摘要摆线减速器由于降速比大、体积小、重量轻、承载能力大等优点，因而应用很普遍。它比渐开线齿轮同时啮合齿数多，故承载能力大于渐开线齿轮减速器。虽然设计上它有许多优点，但真正要把这些优点突现出来还是要靠一套完善的工序来保证。其中针齿壳是摆线减速器里的一个重要的零件，其上的分度孔加工是关键工序之一，如果分度不均匀那么就达不到多齿同时啮合，也不能实现均匀受力，当载荷过大时可能就会损坏齿。因而针齿壳的分度孔在设计上精度要求很高，本文就是针对这些分度孔的加工而设计的夹具。关键词夹具；分度；针齿壳，钻孔1ABSTRACTCYCLOIDREDUCERDUETODROPRATIOBIG,SMALLVOLUME,LIGHTWEIGHT,LARGECARRYINGCAPACITY,ETC,WHICHISVERYCOMMONTOUSEITISMORETHANINVOLUTEGEARMESHINGTEETHATTHESAMETIME,THEBEARINGCAPACITYISGREATERTHANTHEINVOLUTEGEARREDUCERALTHOUGHITHASMANYADVANTAGESONTHEDESIGN,BUTREALLYWANTTHESEADVANTAGESAPPARENTORGUARANTEEDBYASETOFPERFECTPROCESSTHENEEDLETOOTHSHELLISANIMPORTANTPARTINCYCLOIDREDUCER,ITSDIVIDINGHOLEPROCESSINGISONEOFTHEKEYWORKINGPROCEDURE,IFUNEVENDEGREEOFTOOTHMESHINGATTHESAMETIME,NOTSOMUCHCANTREALIZEUNIFORMSTRESS,WHENTHELOADISTOOLARGEMAYDAMAGETHETEETHTHUSNEEDLETOOTHINDEXINGSHELLHOLESONTHEDESIGNACCURACYREQUIREMENTISVERYHIGH,THISARTICLEISAIMEDATTHESEDIVIDINGHOLEPROCESSINGANDDESIGNOFFIXTURESKEYWORDFIXTUREDEGREENEEDLETOOTHSHELLS,BORING21绪论11夹具简介夹具是机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，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。本文主要针对针齿壳零件的钻孔工艺而设计的钻床夹具，其设计重点就是保证钻孔的位置精度要求，以达到使用要求。12钻床夹具的特点钻床夹具与其他机床夹具比较，它的结构特点是有钻套和钻模板。钻床夹具根据被加工孔的分布情况可分为五类固定式钻模、回转式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模、滑柱式钻模。13加工工艺如图11，设计加工针齿壳9MM孔的钻床夹具。图中其他表面均已加工完毕。图11针齿壳（1）工件要求加工9孔的中心分布在262的圆周上。（2）要求加工30个均匀分布9的孔。32定位方案及定位元件的选择和设计21确定定位方案，设计定位元件从基准重合的角度看，设计基准为右端面和220MM的内圆柱面。故采用一个平面和一个圆柱面进行定位。定位方案如图21图21针齿壳定位22定位精度的分析由于30个9孔的设计基准是止口面，夹具定位时也是使用这个止口面定位，故基准重合，基准不重合误差R10基准位移误差是由于工件止口面内圆与定位元件的轴相配合是有间隙，从而产生基准位移误差R2，它们之间的配合选用标准配合，以尽量减小这个间隙，使R2最小，配合为220H7/H6，查标准公差值表（GB/T180022009）IT746M、IT629M故孔H7的基本偏差EI0上偏差ESEIIT704646M轴H6的基本偏差ES0下偏差EIESIT602929M所以R2（4629）/2375M总定位误差RR1R20375375M而分布在292H8的圆周上的9孔中心线公差为IT881M通常夹具上的公差应小于工件相应公差的1/31/5，但是本设计中RIT8/2，所以只能算是勉强满足该尺寸要求。要想使RIT8/3，只能减小止口面和定位件轴的公差。23夹具在机床上的定位对于安装在机床上的夹具，我们一般考虑利用两个T型槽和定向键相连接来实现。43夹紧机构设计31夹紧方案选择在生产批量较大时，可采用手动联动夹紧机构或液动、气动；在生产批量较小时，可采用螺钉压板式。前者缺点是体积庞大，制造成本较高；后者缺点是加工耗时。但是后者扩力较大，且自锁性较好，综合考虑选择螺旋压板夹紧方式。有如下两种夹紧方案方案一如图31所示图31定位图示1这种方案是压上端面，压板可做成开口式，卸下时只要拧松螺母，压板就可以抽出，然后就可以向上取下工件，这种方法操作简单，效率较高，但是所加工的孔距内圆面很近，空间有限，钻头有可能碰到压板。方案二如图32所示图32定位图示25这种方案是压内端面，为了便于拧紧螺母压紧，压板做成盖子形式。这种方案有足够的空间，卸下工件时，操作比方案一略有些不便，需将螺母拧下来，然后将工件和压板一起向上取出。综合考虑以上两种方案优缺点，本设计选择方案二，实际加工定位件时，可缩短螺纹部分的长度，螺母拧下来也很方便。32夹紧力及切削力的计算工件材料为HT200孔径D9MM选用高速钢钻头根据（组合机床设计简明手册谢家瀛主编）表611切削速度20M/MIN进给量F015MM/R根据（组合机床设计简明手册谢家瀛主编）表620切削力F26DF08HB06269015082000612323N切削转矩T10D19F08HB0610919015082000634241NMM切削功率PT/9740D3424120/（97403149）0249KW4对刀引导元件的设计引导刀具在工件上钻孔用的机床夹具。钻模的结构特点是除有工件的定位，夹紧装置外还有根据被加工的孔的位置的分布而设置的钻套和钻模板，以确定刀具的位置，并防止刀具在加工过程中倾斜，从而保证被加工孔的位置精度。由于加工的孔均匀分布在260的圆周上，则选用固定式钻模。钻套是安装在钻模板和夹具体上，其作用是用来确定工件上被加工孔的位置，引导刀具进行加工，并提高刀具在加工过程中的刚性和防止加工中的振动。41钻套的类型选择钻套分为固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套四种。（1）固定钻套如图41，钻套直接压入钻模板或夹具体上，其外圆与钻模板采用H7/N6或H7/R6配合。磨损后不易更换。适用于中、小批量生产的钻模上或用来加工孔距甚小以及精度要求较高的孔。为了防止切削进入钻套孔内，钻套的上、下端应稍突出钻模板为宜，一般不能低于钻模板。带肩固定钻套只有用于钻模板较薄时，用以保持必需的引导长度，也可作为主轴头进给时轴向定程挡块用。6图41固定钻套（2）可换钻套如图42，钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻套由螺钉固定，以防止它转动。钻套与衬套之间采用F7/M6或F7/K6配合。便于钻套磨损后可以迅速更换。适用于大批量生产。图42可换钻套（3）快换钻套如图43当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时针方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边平面，即可取出钻套。适用于同一孔须经多种工步加工的工序中。7图43快换钻套（4）特殊钻套用于特定场合。查标准可知（1）固定钻套A、材料D26MMT10A按GB/T1298的规定；D26MM20钢GB699规定。B、热处理T10A58HRC64HRC；20钢渗碳深度08MM12MM58HRC64HRC。C、其他技术条件按GB/T2259的规定。（2）可换钻套A、材料D26MMT10A按GB/T1298的规定；D26MM20钢GB699规定。B、热处理T10A58HRC64HRC；20钢渗碳深度08MM12MM58HRC64HRC。C、其他技术条件按GB/T2259的规定。（3）快换钻套A、材料D26MMT10A按GB/T1298的规定；D26MM20钢GB699规定。8B、热处理T10A58HRC64HRC；20钢渗碳深度08MM12MM58HRC64HRC。C、其他技术条件按GB/T2259的规定。（4）特殊钻套针齿壳是减速器上的重要配件，而减速器广泛应用于各种机械场合。因此，针齿壳生产量比较大，所以选用可换钻套。材料选T10A按GB/T1298的规定；热处理T10A58HRC64HRC；其他技术条件按GB/T2259的规定。42钻套、衬套及钻套螺钉基本尺寸的确定在本设计项目中，钻套选用可换钻套，因此钻套的基本尺可通过标准查得。钻套零件如图31图31钻套钻套螺钉的基本尺寸可根据钻套的尺寸查标准获得。衬套及钻套螺钉的零件如图32、图33图32衬套9图33钻套螺钉43钻模板类型的选择钻模板是供安装钻套用的，它要求具有一定的强度和刚度，一防止由于变形而影响钻套的位置精度和导向精度。钻模板与夹具的链接方式有固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、悬挂式钻模板等几种。1固定式钻模板这种钻模板是直接固定在夹具体上而不可移动的，因此利用固定式钻模板加工孔时所获得的位置精度较高，但有时对于装卸工件不甚方便。2铰链式钻模板使用铰链式钻模板，装卸工件方便，对于同一工序上钻孔后接着锪面、攻丝的情况尤为适宜。但铰链处必然有间隙，因而加工孔的位置精度比固定式钻模板低。3可卸式钻模板当装卸工件必须将钻模板取下时，则应采用可卸式钻模板。4悬挂式钻模板这种钻模板适用于大批量生产中钻削同一方向上的平行孔系，可在立式钻床上配合多轴传动头或在组合机床上使用。由于针齿壳生产量较大，装卸频繁，加工精度要求较高。综合考虑，本设计项目应该选用铰链式钻模板。44钻模板主要尺寸的确定钻模板的厚度可根据经验公式进行确定。钻模板的外形尺寸可根据加工工序的要求及尺寸确定。如图34图34钻模板105分度方案设计51蜗轮蜗杆分度设计加工孔的位置精度要求较高，故设计时提高传动比来提高位置精度。为了让每次加工孔时，卡梢刚好卡进涡轮的齿槽里，则涡轮的齿数必须是加工的孔数的整数倍。现加工的孔数为30，同一圆周上均匀分布。初取蜗杆头数Z11，涡轮齿数Z2120，模数M20MM，传动比IZ2/Z1120由模数M20MM查的蜗杆直径系数Q14D1MQ201428MMD2MZ220120240MM齿距PM20314628MM导程角TANZ1/Q1/14007143所以4179取把柄轮直径D115MM则圆周长CD3141153611MM将把柄轮上均分360个刻度，把柄轮转动误差，则01零件分度误差为，又/I则030每加工一个孔，把柄轮需转4圈，用卡梢卡在涡轮的齿槽里进行定位。52多轴同时加工设计此设计方案无需传到设计，且一次性加工30个孔，加工精度高，效率高，但是此方案要求将30个轴安装在同一圆周上，要求有足够的空间，这要求加工的零件足够大，而我现在加工的针齿壳上的孔所在的圆周直径D262MM，空间有限，不足以安装30个轴，故此方案不行。综合以上两个方案的优缺点，选择方案1作为分度方案。6夹具体结构设计由于该工件孔要求位置精度很高，因而应用镗孔作为最终加工工序，本文所设计的夹具是用在立式镗床上的，也可以用在钻床上。具体结构如图51所示11图51夹具体6和9分别是蜗轮蜗杆，蜗杆与把柄轮固定，把柄轮上分度，带动蜗杆旋转，通过蜗轮蜗杆传动，将动力传给夹具体8，同时带动工件一起转动进行分度。分好度后，将卡梢5卡在涡轮6的槽里进行定位，蜗杆每转4圈，加工一个孔。加工完一个孔后，拔出卡梢5，接着将蜗杆转动4圈，之后推卡梢进槽卡位，接着加工下一个孔。如此下去，直到孔全部加工完。孔加工完之后，拧下螺母2，压板3和工件4就可以向上取出。127小结本次毕业设计让我又重新温习了书本上的内容，我明白了不论什么时候不管干什么事总是离不开书本，不管什么时候从书上我们总可以找得到我们想要的东西。书上的东西永远是基础的，而基础正是向更深的领域迈进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。这次的设计我基本上是满意的，因为这是我和海老师共同完成的这次设计。在此之前我总是莫名其妙感到茫然，不知道从何下手。但是这一次海老师制定的这个计划，每个星期都要询问我们的进度，这样子我感觉从一定程度上避免了同学不自己动脑的坏习惯，虽然杜绝不掉，但是我相信经过这次的毕业设计后会有更多的同学愿意自主的完成自己的作业和任务，而不再愿意抄袭别人的，至少我不会了。通过这次的毕业设计使我明白了一个良好的设计思路往往可以省掉一大半的时间。所以我感觉今后不论设计什么，一定要在设计思路上下工夫，哪怕前期很慢很慢，但是一旦有了思路那么后期的制作就