丝杠螺母座夹具说明书-张华磊

1、丝杠螺母座夹具设计院 校: 天津大学指导老师:邓广敏、张冠伟姓 名 : 刘俊时 间: 2012-3-10设计说明:本夹具的二维装配图纸采用AutoCAD2005完成，夹具的相关设计参数、图样取自机床夹具设计手册软件版。设计说明书由三部分组成，即工艺规程的制定、夹具设计说明和夹具使用说明组成。丝杠螺母座的加工零件图如下所示：工艺规程的制定毛坯的种类包括铸造、锻件、型材和焊接件。选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺和费用，而且影响到零件机械加工工艺及其生产率和经济性。如选择高精度的毛坯，可见小的机械加工量和材料消耗，提高了机械加工效率，降低了加工成本

2、，但是却提高了毛坯的加工费用。因此，选择毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑，以求得到最佳效果。1)选择毛坯时应考虑的因素：(1)零件材料及机械性能的要求由于材料的工艺特性，决定了毛坯的制造方法，当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料为灰铸铁的零件必须铸造毛坯；对于重要的钢质零件，为获得良好的力学性能，应选用铸件，在形状简单及机械性能要求不太高时可用型材毛坯；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。(2)零件结构形状和尺寸大小大型且结构简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；结构复杂的毛坯多用铸造；小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；轴类零件的毛坯；如直径和台阶

3、相差不大，可用棒料，如台阶尺寸相差较大，则宜选用锻件。（3）产纲领的大小当零件的生产纲领较大时，应选用精度和生产率较高的毛坯制造方法，如模锻、金属型机器造型铸造和精密制造等。当单件小批生产时，则应选用木模手工造型铸造或自由锻造。（4）现有生产条件确定毛坯时，必须结合生产厂具体的生产条件，如现场毛坯制造实际水平和能力、外协的可能性等。（5）充分利用新工艺、新技术和新材料为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精铸、精缎、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用，这样，可大大减少机械加工量，甚至 不需要机械加工，大大提高经济效益。 ）毛坯的形状和尺寸确定现代机械制造的发展趋势之一是

4、通过毛坯精化使毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近，减少机械工的劳动量，力求实现少、无切屑加工，毛坯形状主要取决于毛坯种类、形状和各加工表面的总余量。仅从机械加工工艺的角度看，确定毛坯的形状和尺寸时应注意以下问题：(1) 为使加工时工件安装稳定，有些铸件毛坯需要铸造出工艺凸台，工艺凸台在零件加工后一般均应切除。(2) 装配后需要形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常将这些分离零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段后在切割分离。(3) 对于形状比较规则的小零件，为了提高机械加工的生产率和 .毛坯的选择：便于安装，应将多件合成一个毛坯，当加工到一定阶段后再分离成单件。有些表面不需

5、要制出，如孔、槽、凹坑等。因此，由于丝杠的特殊要求及螺母的外形特征，生产批量为200件是小批量生。所以选择座球墨铸铁QT400用金属型铸造制造毛坯。.单个表面的加工方法：零件表面加工方法，首先取决于加工表面的技术要求。当明确了各加工表面的技术要求之后，既可据此选择能保证该要求的最终加工方法，并确定需要几个工步和工步的加工方法。所选择的加工方法应满足零件的质量、良好的加工经济性和高的生产效率的要求。为此，选择加工方法时应考虑下列因素：(1)在选择加工方法时，应选择相应的能获得加工经济精度和相应的表面粗糙度的加工方法。加工精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工

6、人、不延长加工时间）能保证的加工精度。相应的粗糙度称为经济粗糙度，各种加工可达到的经济加工精度和表面粗糙度见表(一)，详细资料可参阅有关工艺设计手册。表(一)各种加工方法的经济精度和表面粗糙度（中批生产）(2) 要考虑工件材料的性质。例如，对淬火钢应用磨削加工，但对有色金属采用磨削加工就会发生困难，一般采用金刚镗削或高速精细车削加工。(3) 考虑工件结构形状和尺寸大小。例如，对回转工件可以用车削或磨削等方法加工孔，而对箱体上IT7级公差的孔，一般就不宜采用车削或磨削，而通常采用镗削或铰削加工。对孔径小的，宜用铰孔，对孔径大或长度较短的孔则用镗孔。（4）要考虑生产率和经济性要求。大批量生产时，应

7、采用高效率的先进工艺，如平面和孔的加工采用拉削代替铣、刨和镗孔等加工方法。甚至可以从根本上改变毛坯的制造方法，如用粉末冶金来制造油泵齿轮，用石蜡铸造柴油机上的小零件等，均可大大减少机械加工的劳动量。(5)要考虑工厂和车间的现有设备情况和技术要求。选择加工方法时应充分利用现有的设备、挖掘企业潜力，发挥工人的积极性和创造性。但也要考虑不断改进现有的加工方法和设备，采用新技术和提高工艺水平，此外，还要考虑设备负荷的平衡。6）特殊要求，如表纹路方向的要求表(二)、表(三)、表(四)分别列出了外圆、平面和内孔的加工方案，可供选择时参考表(一)各种加工方法的经济精度和表面粗糙度（中批生产）表(二)外圆表面

8、加工方案表(三)平面加工方法表(四) 内孔加工方案A面为40的圆孔的内表面，B面为丝杠螺母座的底面，C面为丝杠螺母座主视图的后表面，D面为丝杠螺母座主视图的前表面，E孔为40的孔，F 孔为9的四个圆孔，G孔为8H7的两个配作孔。A.B.C.D面-铣削加工 E孔-镗削加工 F，.G-钻削加工） 粗基准的选择：选择粗基准时,主要要求保证各加工表面有足够的余量,使加工面与不加工表面间的位臵符合图样要求,并特别注意要尽快获得精基准面。具体选择时应考虑下列原则：i. 选择不加工表面为粗基准。ii. 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀,应选择该表面作为粗基准。iii. 选择作为粗基准的表面应尽量平整

9、,没有浇口、冒口或飞边等其他表面缺陷，以便使工件定位准确，夹紧可靠。iv. 同一尺寸方向上的粗基准一般只能使用一次，即不应重复使用，以免产生较大的误差。 1. 精基准的选择：选择精基准应考虑如何保证加工精度和装夹准确方便，一般应遵循如下原则：a) 基准重合原则。即用设计基准作为定位精基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合。 b) 基准统一原则。即当工序以某一组粗基准定位可以方便地加工其它表面时，应尽可能在多数工具中采取此组粗基准定位，以提高表面间的位臵精度。选作统一基准的表面,一般都应是面积较大、精度较高的平面、孔以及其他距离较远的几个面的组合例如：i. 对箱体零件，用一个较大

10、的平面和两个距离较远的孔作为精基准；ii.对轴类零件，用两个顶尖孔作为精基准；iii.iv. 对盘类零件，（如齿轮）用其端面和内孔作为精基准。c) 自为基准原则.即当精基准或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时应选择加工表面本身作为精基准，而该加工表面与其他表面之间的位臵精度则要求由先行工序保证。d) 互为基准原则.即为了获得均匀的加工余量或较高的位臵精度，在选择精基准时可采用两个表面互相作为基准，反复加工，即为“互为基准”原则。e) 精基准的选择应使定位准确,夹紧可靠。为此，精基准的面积与被加工的表面相比，应有较大的长度和宽度，以提高位臵精度。加工B面时：以B面为粗基准加工A面，再以A面为精基

11、准加工B面。加工D面时：以D面为粗基加工C面，再以C面为精基准加工D面。加工F孔时：以B面为精基准加工F孔。加工E孔时：以B面为精基准加工E孔。加工G孔时：以E孔和B面为精基准，加工G空。1 工艺路线的划分：机械加工工艺的拟定是制定工艺过程的总体布局,其主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案,确定各个表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序数目和各工序内容。）基准的选择在零件加工过程中,合理选择定位基准对保证零件加工质量起着决定性的作用。2) 表面加工方法的确定零件表面的加工方法,首先取决于加工表面的技术要求。当明确了各加工表面的技术要求之后,即可据此选择能保证该要求的最终加工方法,并确定需要

12、几个工序和各工步的加工方法,所选择的加工方法应满足零件的质量,良好的加工经济性和高的生产效率的要求。3)加工顺序的安排 在一个零件上往往有几个表面需要加工,这些表面不仅本身有一定的精度要求,而且各表面之间还有一定的位臵要求。1） 铣削加工A和B面2） 铣削加工C和D面。3） 钻削加工侧孔E4） 镗削加工F孔5） 钻削加工G孔。2 加工余量。工序尺寸。公差:1) 加工余量的确定：(1)加工余量的概念指在加工过程中，从被加工表面上切除的金属层总厚度。加工余量分为工序余量和加工总余量工序余量是指某一表面在一道工序中切除的金属层厚度，即相邻两工序的工序尺寸之差。加工总余量，又称毛坯余量，是指零件从毛坯

13、变为成品的整个过程中某一表面所切除金属层的总厚度，亦即零件上同一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，等于各工件加工余量之和。(2)影响加工余量的因素加工余量的大小对零件的加工质量，生产率和经济性都有较大的影响确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。影响加工余量大小的因素如下：（a）前工序加工面（或毛坯）的表面质量（包括表面粗糙度和表面缺陷层深度）；(b) 前工序（或毛坯）的工序尺寸公差；（c）前工序的各表面相互位臵的空间偏差,如轴心线的平行度,垂直度和同轴度误差等;(d) 本工序的安装误差,如定位误差和夹紧误差;(e) 热处理后出现的变形。(3)加工余量的确定方法(a)经验

14、估算法。工艺人员根据经验确定加工余量的方法。为了避免产生废品,所以估计的加工余量一般偏大。此法常用于单件小批生产。(b)查表修正法。此法是以企业生产实践和工艺实验经验积累的有关加工余量的资料数据为基础,并结合实际加工情况进行修正来确定加工余量的方法,应用比较广泛。根据有关手册可查得。（c）分析计算法。此法是根据一定的实验资料和计算公式,对影响加工余量的各项因素进行分析和综合计算来确定加工余量的方法。用这种方法确定加工余量最经济合理,但需要全面的实验资料,计算比较复杂,实际应用较少。2. 工序尺寸及公差的确定工件上的设计尺寸一般要经过几道工序的加工才能得到,每道工序所应保证的尺寸叫工序尺寸,它们

15、是逐步向设计尺寸接近的,直到最后工序才保证设计尺寸。编制工艺规程的一个重要的工作就是要确定每道工序的工序尺寸及公差。下面分工艺基准与设计基准重合和不重合两种情况,分别进行工序尺寸和公差的计算。v. 基准重合时,工序尺寸及其公差的计算当工序基准.定位基准或测量基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的计算是比较容易的。例如轴.孔和某些平面的加工,计算时只需要考虑各工序的加工余量和所能达到的精度。其计算顺序是有最后一道工序向前推算,计算步骤如下:a 确定毛坯总余量和工序余量。 b 确定工序公差。最终工序尺寸公差等于设计尺寸公差,其余尺寸公差按经济精度确定。c求工序基本尺寸。从零件图上的设计尺寸开始,一

16、直往前推算到毛坯尺寸,某工序的基本尺寸等于后道工序的基本尺寸加上(或减去)后道工序余量。d 标注工序尺寸公差。最后一道工序的公差按设计尺寸标注,其余工序尺寸的公差按入体原则标注。(2) 基准不重合时,工序尺寸及其公差的计算 a 定位基准与设计基准不重合的工序尺寸计算 在零件采用调整法加工时,如果加工面的定位基准与设计基准不重合,就要进行尺寸的换算,重新标注工序尺寸。b 测量基准与设计基准不重合的工序尺寸计算 在加工或检查零件的某个表面时,有时不便按设计基准直接进行测量,就要选择另外一个合适的表面作为测量基准,以间接保证设计尺寸,为此,需要进行有关工序尺寸的计算。A面的铣削加工：以底面为基准，在

17、留有足够余量时，粗铣A面。加工到不留黑皮即可。为侧孔F和底面的精加工做准备。B面的铣削加工：C面的铣削加工：在留有足够的余量情况下，以面为粗基准加工D面的铣削加工：E孔的镗削加工:F孔的钻销加工：G(侧孔)的钻削加工：11孔D面上的四个对称孔的钻削加工：3） 机床刀具:刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生产率和经济性等。在选择时应尽可能采用标准道具，必要时可采用高生产率的复合刀具和其他一些专用刀具。3切削用量（v,ap,f）与确定切削用量有关的因素有：生产率、加工质量（主要是表面粗糙度）、刀具耐用度、机床功率、切削引起的工艺系统的弹性

18、变形和振动等。切削用量的确定原则是：在综合考虑有关因素的基础上，先尽量取大的背吃刀量，其次取较小的进给量，最后去合适的切削速度。但由于许多工艺文件上一般不规定切削用量，而由操作者根据实际情况自己确定。4 样床及刀具的选择：刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生产率和经济性等。在选择时应尽可能采用标准道具，必要时可采用高生产率的复合刀具和其他一些专用刀具。立式铣床型号: X50主轴端到工作台H|最大: 400 主轴端到工作台H|最小: 10 工作台到床身导轨L|最大: 240 工作台到床身导轨L|最小: 80 主轴轴线到床身导轨距离L1:

19、 270 铣头回转角度: 工作台最大移动量|纵向: 500工作台最大移动量|横向: 160 工作台最大移动量|垂直: 390卧式镗床型号: 168*镗床头和立架间最大距离A: 2270主轴最大轴向移动量B: 600主轴箱升降行程: 755镗床头到工作台中心L|最大: 1660镗床头到工作台中心L|最小: 520主轴轴线到工作台H1|最大: 800主轴轴线到工作台H1|最小: 45立架上孔径D: 85工作台离导轨高度S: 345工作台移动距离|纵向: 1140工作台移动距离|横向: 850刀具选择：5 切削用量的分配：与确定切削用量有关的因素有：生产率、加工质量（主要是表面粗糙度）、刀具耐用度、

20、机床功率、切削引起的工艺系统的弹性变形和振动等。切削用量的确定原则是：在综合考虑有关因素的基础上，先尽量取大的背吃刀量，其次取较小的进给量，最后去合适的切削速度。但由于许多工艺文件上一般不规定切削用量，而由操作者根据实际情况自己确定。6填写工艺卡：夹具设计的说明一.夹紧方案的确定工件在夹具上获得正确位臵后,还需设臵夹紧机构将其夹紧,以保证工件在加工过程中不会由于重力,切削力,离心力或惯性力等外力的作用而产生位移或振动.正确定位和夹紧后才算完成了工件在夹具中的安装任务.设计夹紧机构时,首先要确定夹紧方案,即根据工件加工要求,定位元件的结构和布臵,加工过程中的受力状况等来合理确定夹紧力的三要素方向

21、,作用点和大小.1夹紧力方向的确定(1) 夹紧力应指向主要定位基准 (2) 夹紧力方向应使工件变形最小 (3) 夹紧力方向应有利于减小夹紧力 2夹紧力作用点的确定 (1) 夹紧力作用点应在支承点上或几个支承点所形成的稳定支撑面内 (2) 夹紧力作用点应使夹紧变形最小 (3) 夹紧力作用点应靠近加工表面 3夹紧力大小的计算夹紧力的大小要适当,过小夹紧不稳固;过大则会引起夹紧变形. 由于影响夹紧力的因素很复杂，实际生产中常采用经验公式的方法 计算现计算如下：设计任务名称：切削力计算 设计任务编号：Rw1-1设计者：JiShu钻削切削力计算类别： 切削力Ff工件材料：灰铸铁(HB190) 刀具材料：

22、高速钢加工方式：钻公式：Ff=419*D*f(0.8)*(Kp) 参数:D = 4参数:f = 0.5参数:Kp = 1计算结果= 962.609设计任务名称：切削力矩计算 设计任务编号：Rw1-1设计者：JiShu钻削切削力计算类别： 切削力矩M工件材料：灰铸铁(HB190) 刀具材料：高速钢加工方式：钻公式：M=0.21*D(2)*f(0.8)*(Kp) 参数:D = 4参数:f = 0.5参数:Kp = 1计算结果 = 1.929设计任务名称：典型夹紧力计算设计任务编号：Rw1-1设计者：JiShu计算类别：定位形式：工件以平面定位夹紧形式：夹紧力与切削力方向垂直公式：Wk=K*F/(

23、1)+( 2)参数:K = 1.5参数:F = 962.609参数: 1 = 0.16参数: 2 = 0.15计算结果 = 4657.785二工件夹紧的基本要求工件是由夹紧装臵进行夹紧的，因此夹紧方案确定后，就可以进行夹紧装臵的结构设计夹紧装置的组成(1)产生力源部分 力源是产生夹紧的原始作用力机动夹紧装臵常用的力源有气缸，油缸，电力（电机，电磁等）所产生；手动夹紧的力源由人力来保证(2)中间传力部分 它是将力源产生的力传递给夹紧元件的机构能改变力的方向和大小，并根据需要保证夹紧的自锁性，可靠性(3)夹紧元件部分 它是实现夹紧的最终执行元件夹紧元件直接与工件接触而完成夹紧作用 设计夹紧装置的基

24、本要求夹紧时不应破坏工件定位时已获得的正确位臵，即在夹紧力的作用下，工件不会离开定位元件夹紧力大小适当，夹紧可靠保证在加工过程中工件不会产生松动或振动，变形和表面损伤夹紧机构应操作安全，方便，省力，以减轻劳动强度，缩短辅助时间，提高生产率结构力求简单，紧凑和刚性充足，使夹具有良好的工艺性和使用性并尽量使用标准元件夹紧机构的复杂程度和自动化程度，应与工件的生产批量和生产方式相适应三.夹具设计的基本要求(1)保证工件的加工精度 夹具应有合理的定位方案,选择正确的定位基准,定位元件及定位尺寸,公差和技术要求,进行必要的误差分析计算,使夹具能稳定的保证加工精度.(2)提高生产率 夹具的专用性和复杂程度

25、要与工件的批量相适应.尽量采用各种快速,高效的结构,以缩短辅助时间,提高生产率.(3)工艺性好 夹具结构应简单,合理,便于制造,装配,检验和维修保养.(4)使用性好 夹具操作要方便,省力,安全,日常维护容易.(5)成本低 尽量采用标准元件,使夹具组合化,简单化,以降低夹具制造成本.四.夹具设计步骤(1)收集并分析原始资料,明确设计任务 在明确生产批量的前提下,熟悉零件图及装配图,了解零件的作用,形状,材料及结构特点;分析零件的工艺规程和工序图,了解本工序的加工表面,加工余量,加工精度,定位基准和所用机床,刀具,量具的技术性能和规格;收集有关夹具零件的国标,部标和厂标,国内外先进夹具资料和典型的

26、夹具图册;来机本单位的生产条件和技术现状,以做参考.(2)拟订夹具结构方案,绘制夹具草图 拟订夹具的结构方案,主要内容是: 根据定位原理,确定工件的定位方案,并设计定位装臵; 根据切削力大小和加工实际,确定夹紧方案,并设计夹紧装臵; 根据刀具结构和加工情况,确定刀具的导向和对刀方案,选择相应的导向和对刀装臵; 根据要求确定夹具体的结构形式,夹具与机床的连接方式和辅助装臵,如分度装臵.(3)进行必要的分析计算和方案比较 根据零件的加工精度,进行必要的工件加工误差分析;提出几种结构方案,画出草图,进行精度与经济性的分析比较,选择最佳方案,交有关部门审查.(4)绘制夹具总装图 总图绘制应遵循国际,绘图比例尽量取1: