机械制造工艺学课程设计-夹具

机械制造工艺学课程设计-夹具第一章产品概述1.1变速箱体的功用变速箱主要指的是汽车的变速箱，它分为手动、自动两种，手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而自动变速箱AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。功能为：一、改变传动比；二、在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；三、利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。变速箱体在整个变速器总成中的主要作用是支撑个传动轴，保证各传动轴之间的中心距及平行度，并保证变速箱部件与发动机的整体安装。变速箱体加工质量的优劣，将直接影响到蜗轮与蜗杆相互位置的准确性及变速箱总成的使用寿命和可靠性。箱体零件是机器或部件的基础零件，它把有关零件联结成一个整体，使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作。因此，箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,加工质量的优劣，将直接影响到轴和齿轮等零件位置的准确性，也为将会影响减速器的寿命和性能进而影响机器的使用性能和寿命.因而箱体一般具有较高的技术要求。蜗轮蜗杆减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。1.2变速箱的结构及加工方法变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多加强筋。有精度较高的多个平面、轴承孔，螺孔等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产生震动和变形。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体大多做成剖分式，由机座和机盖组成，取轴的中心线所在平面为剖分面。机座与机盖采用普通螺栓联结，用圆锥销定位。箱体的材料、毛坯种类与减速器的应用场合及生产数量有关。铸造箱体通常采用灰铸铁铸造。铸造箱体的刚性较好，外型美观，易于切削加工，能吸收振动和消除噪声，但重量较重，适合于成批生产。箱体零件的毛坯通常采用铸铁件。因为灰铸铁具有较好的耐磨性，减震性以及良好的铸造性能和切削性能，价格也比较便宜。有时为了减轻重量，用有色金属合金铸造箱体毛坯(如航空发动机上的箱体等)。在单件小批生产中，为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯。毛坯的铸造方法，取决于生产类型和毛坯尺寸。在单件小批生产中，多采用木模手工造型；在大批量生产中广泛采用金属模机器造型，毛坯的精度较高。箱体上大于30—50mm的孔，一般都铸造出顶孔，以减少加工余量。变速箱的大批量生产的机加工工艺过程中，其主要加工面有轴承孔系及其端面，平面，螺纹孔，销孔等。因此加工过程中的主要问题是保证的孔的精度及位置精度，处理好孔与平面的相互关系。1.3变速箱的特点由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用,箱体零件具有多种不同的结构型式，其共同特点是:结构形状复杂，箱壁薄而不均匀，内部呈腔型；有若干精度要求较高的平面和孔系，还有较多的紧固螺纹孔等。1.4变速箱的应用范围在目前用于传递动力与运动的机构中，减速器的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。第二章图纸技术要求分析2.1分析图纸可知主要技术要求有：（1）蜗轮蜗杆两轴承孔的圆柱度误差为0.012mm，为7级精度要求；两轴线的垂直度误差为0.19mm（2）箱体结合面的平面度误差为0.0（3）两轴承孔端面对相应轴线的垂直度误差为0.1mm（4）蜗轮轴承孔轴线处于结合面内其允许的位置度误差为0.60mm。加工的第一个平面是机盖和机座的上下表面，由于分离式箱体蜗轮轴承孔的毛坯孔分布在机盖和机座两个不同部分，蜗杆轴承孔虽然在基座上，但与蜗轮轴承孔有垂直度要求，应与蜗轮轴承孔一起加工。因而在加工机盖和机座的上下表面时，我们采用箱体上的结合面作为粗基准。这样粗基准和精基准“互为基准”的原则下统一，可以保证结合面的平行度，减少箱体装合时对合面的变形。第六章加工工作量及工艺手段组合本减速器箱体的主要加工部位有：两个轴承孔、机盖和基座的结合面、两个轴承孔端面、底平面、窥视孔端面、螺栓孔、螺纹孔，放油孔等。查手册并根据加工手段、精度等级要求，计算确定粗糙度、各个工序尺寸及偏差：（1）机座底面①加工程序：铣②查表定工序余量：粗铣3③定工序公差：毛坯（）粗铣（）④计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。粗铣（）Ra12.5~6.3，毛坯（）（2）机座结合面①加工程序：粗铣—半精铣—精铣②查表定工序余量：粗铣3，半精铣1.6，精铣0.4③定工序公差：毛坯（），粗铣（），半精铣（），精铣（）④计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。精铣（）Ra3.2~0.8，半精铣（）Ra6.3~3.2，粗铣（）Ra12.5~6.3，毛坯（）（3）机盖窥视孔端面①加工程序：铣②查表定工序余量：铣3③定工序公差：毛坯（）粗铣（）④计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。粗铣（）Ra12.5~6.3，毛坯（）（4）机盖结合面①加工程序：粗铣—半精铣—精铣②查表定工序余量：粗铣3，半精铣1.6，精铣0.4③定工序公差：毛坯（）,粗铣（），半精铣(),精铣()④计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。精铣（）Ra3.2~0.8，半精铣（）Ra6.3~3.2，粗铣（）Ra12.5~6.3，毛坯（）（5）蜗轮轴承孔端面①加工程序：粗铣—半精铣—精铣②查表定工序余量：粗铣3半精铣1.7精铣0.3③定工序公差：毛坯()，粗铣()，半精铣()，精铣()④计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。精铣（）Ra3.2~0.8，半精铣（）Ra6.3~3.2，粗铣（）Ra12.5~6.3，毛坯（）（6）蜗轮轴承孔①加工程序：粗镗—半精镗—精镗—金钢镗②查表定工序余量：粗镗3，半精镗1.5，精镗0.4，金钢镗0.1③定工序公差：毛坯()粗镗()半精镗（）精镗（）金钢镗（）④计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。金钢镗（）Ra0.8~0.2，精镗（）Ra3.2~1.6，半精镗（）Ra6.3~3.2，粗镗（）Ra12.5~6.3，毛坯（）（7）蜗杆轴承孔端面①加工程序：粗铣—半精铣—精铣②查表定工序余量：粗铣3半精铣1.6精铣0.4③定工序公差：毛坯（），粗铣（），半精铣（），精铣（）④计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。精铣（）Ra3.2~0.8半精铣（）Ra6.3~3.2粗铣（）Ra12.5~6.3，毛坯（）（8）蜗杆轴承孔①加工程序：粗镗—半精镗—精镗—金钢镗②查表定工序余量：粗镗3半精镗1.5精镗0.4金钢镗0.1③定工序公差：毛坯()，粗镗()，半精镗（），精镗（），金钢镗（）④计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。金钢镗（）Ra0.8~0.2精镗（）Ra3.2~1.6半精镗（）Ra6.3~3.2粗镗（）Ra12.5~6.3，毛坯（）（9）机座凸台的连接螺钉孔（4个）=1\*GB3①查表定工序余量 ：钻孔1434攻螺纹M1626=2\*GB3②定工序公差：钻孔（）（10）连接螺栓孔（4个）=1\*GB3①查表定工序余量：钻通孔17锪沉头孔35h=2\*GB3②定工序公差：钻通孔（） 锪沉头孔（）（11）地脚螺栓孔（4个）=1\*GB3①查表定工序余量 ：钻通孔24 锪沉头孔48h=2\*GB3②定工序公差：钻通孔（） 锪沉头孔（）（12）蜗轮轴承孔端面连接螺钉（12个）=1\*GB3①查表定工序余量 ：钻孔10.230 攻螺纹M1224=2\*GB3②定工序公差：钻孔（）（13）蜗杆轴承孔端面连接螺钉（12个） =1\*GB3①查表定工序余量：钻孔10.230 攻螺纹M1224=2\*GB3②定工序公差：钻孔（）（14）进油口（2个） =1\*GB3①查表定工序余量 ：钻通孔14 锪沉头孔269 攻螺纹M16=2\*GB3②定工序公差：钻通孔（） 锪沉头孔（）（15）出油口（1个）=1\*GB3①查表定工序余量 ：钻通孔17.4 锪沉头孔3811 攻螺纹M20=2\*GB3②定工序公差：钻通孔（） 锪沉头孔（）（16）起盖螺钉孔（1个）=1\*GB3①查表定工序余量：钻通孔14 攻螺纹M16=2\*GB3②定工序公差：钻通孔（）（17）窥视孔端面连接螺栓孔（6个）=1\*GB3①查表定工序余量：钻孔5 攻螺纹M6=2\*GB3②定工序公差：钻孔（）（18）机盖连接螺栓孔（4个）=1\*GB3①查表定工序余量：钻通孔17 锪沉头孔35h=2\*GB3②定工序公差：钻通孔（） 锪沉头孔（）（19）机盖凸台螺钉孔（4个）=1\*GB3①查表定工序余量：钻通孔18 锪沉头孔359=2\*GB3②定工序公差：钻通孔（） 锪沉头孔（）第七章划分加工阶段，大致工艺过程在拟定工艺过程的时候应考虑，先面后孔，先粗后精，工序适当等原则。整个加工过程分为两个大的阶段，先对机盖和机座分别进行加工，而后再对装配好的整体进行加工。第一阶段主要完成结合面以及与合箱无关的部位的加工，为箱体的装合做准备；第二阶段为在装合好的箱体上加工轴承孔及其端面和机座螺栓连接孔。在两个阶段之间应安排钳工工序，将盖与底座合成箱体，并用二个锥销定位，使其保持一定的位置关系，以保证轴承孔和螺栓连接孔的加工精度和撤装后的重复精度。7.1机座工序号工序内容定位基准设备1铸造、清砂2人工时效3喷漆防锈4粗铣机座底面机座结合面立式升降台铣床X53K5粗铣机座结合面机座底面立式升降台铣床X53K6半精铣、精铣机座结合面机座底面立式升降台铣床X53K7钻4×24地脚螺栓孔，锪沉孔，精铰对角线工艺孔机座结合面立式钻床25188钻M16、M20油孔，攻丝机座底面、两工艺孔摇臂钻床23046×169铣回油沟机座底面、两工艺孔立式升降台铣床X62W10清洗，去毛刺钳工台7.2机盖工序号工序内容定位基准设备1铸造、清砂2人工时效3喷漆防锈4粗铣窥视孔端面机盖结合面立式铣床X52K5粗铣结合面窥视孔端面立式升降台铣床X53K6半精铣、精铣结合面窥视孔端面立式铣床X52K7钻M16起盖螺钉孔，攻丝机盖结合面、凸台侧面立式钻床Z3025B8钻6×M6窥视孔盖螺钉连接孔，攻丝机盖结合面、凸台侧面立式钻床Z3025B9清洗，去毛刺钳工台7.3合箱工序号工序内容定位基准设备1合箱机座、机盖凸缘边2钻铰2×10锥销孔底面、两工艺销孔立式钻床Z3025B3粗铣两轴承孔端面底面、两工艺销孔卧式升降台铣床XQ61354半精铣、精铣两轴承孔端面底面、两工艺销孔卧式升降台铣床XQ61355粗镗两轴承孔底面、两工艺销孔卧式镗床T6186半精镗、精镗两轴承孔底面、两工艺销孔卧式镗床T6187金钢镗两轴承孔底面、两工艺销孔卧式镗床T6188钻凸台4×18孔，锪沉头底面、两工艺销孔立式钻床Z5189钻结合面4×17孔，机盖和机座都锪沉头底面、两工艺销孔立式钻床Z51810钻轴承孔端面24×M12螺纹孔，攻丝底面、两工艺销孔立式钻床Z3025B11拆箱、清洗、打标记、检验钳工台 第八章 重要工序的工序卡片钻进油口的夹具设计与计算8.1夹具设计应遵循的原则：夹具设计应遵循“实现同等功能的前提下，机构简单者为最优”的设计理念。机床夹具设计是培养学生实践能力的重要环节之一。它是我们完成所学全部课程，并进行了生产实习，做过课程设计，及与一系列教学环节的基础上进行的，它要求我们全面综合地运用所学课程的理论和实践知识进行零件加工。同时夹具设计应该遵循以下设计原则：eq\o\ac(○,1)用夹具固定产品及工具以固定用台钳及夹持具等来固定产品及工具，以解放人手从而进行双手作业eq\o\ac(○,2).使用专用工具生产线中所用工装应最适合该产品及人工操作的专用工具以提高生产效率eq\o\ac(○,3)合并二种工装为一种减少工具的更换麻烦，以减少转拉的工时消耗，提高工作效率。eq\o\ac(○,4)提高工具设计便利性减少疲劳具手柄方便抓握作业工具与人体动作相协调工装夹具的操作应以IE的方法进行评估eq\o\ac(○,5)机械操作动作作相对安定并且操作流程化作位置应相近集中让机械尽量减少或脱离人的监控和辅助开关位置与下工序兼顾工件自动脱落安全第一8.2钻削力的计算a.机床的选择机床的选择原则eq\o\ac(○,1)机床尺寸规格和工件的形状尺寸应相适应eq\o\ac(○,2)机床精度等级与本工序加工要求应相适应eq\o\ac(○,3)机床电动机功率与本工序加工所需功率应相适应eq\o\ac(○,4)机床自动化程度和生产效率与生产类型应相适应由于是钻进油口，查《工艺人员手册》表可知选择机床为：摇臂钻床Z3040×16,最大钻孔直径为40mm，电动机功率为：3KW，实物照片如下。b.钻头选择 刀具的选择主要取决于所采用的加工方法，工件材料，加工尺寸，精度和表面粗糙度的要求，生产率要求和加工经济性等。应尽量采用标准刀具，在大批量生产中应采用搞生产率的复合刀具。 钻头材料选择为高速钢W18Cr4V，钻头规格为14的直柄麻花钻。b.钻削速度及钻削功率的计算钻头材料为高速钢W18Cr4V，钻孔>0.2，=16~24m/min，查表得T=100，D=14mm，s=0.2~0.4，取s=0.3，HB=200，则转速扭矩，轴向力功率8.3机动时间的计算及工序时间定额的确定本道工序中共需加工的孔为M16的进油口，公式=，，（其中s为每钻进给量，n为转速）查表得=6mm,=3mm,孔深为L=15mm则=min，=0.50.16=0.08min8.4定位方式的选择本工序一面两销的完全定位的方式共限制6个方向的自由度a.两销的计算与选择确定两定位销中心矩尺寸LX及其公差LX=Lg，=(～)，Lg—工件中心距，—工作中心距公差所以LX=Lg=412.3，==×0.17=0.0425（计算工件中心距=412.3，取其上下偏差为±0.085）确定圆定位销直径d1及其公差d1=D1=24，D1—基准孔最小直径按g6选取，=0.013,即尺寸为削边销宽度b和Bb=5，B=D2－3=24－3=21削边销与基准孔的最小配合间隙===0.08D2—基准孔最小直径；—圆柱销与基准孔的配合间隙削边销的直径d2d2=D2－=24－0.08，公差按h6选取，上偏差为0，下偏差为-0.013，即尺寸为⑥计算定位误差由于两孔定位有旋转角度误差,使加工尺寸产生定位误差和，应考虑较大值对加工尺寸的影响。两个方向上的偏转其值相同。因此，只对一个方向偏转误差进行计算。==0.0000315mm所以=0.0018°由于转角误差很小，不计工件左右端面的旋转对定位误差的影响，较大的定位误差尚小于工件公差的三分之一,此方案可取。 销的选择为一个为固定式定位销A-21，一个为固定式定位销B-23。b.“一面”——支承块的选择8.4加紧机构的设计a.夹具原理图 考虑到是流水线作业，工件进出工作台的方向为沿输入轴轴线的方向，因此夹具不能与工件进出方向干涉，所以将夹具布置在输出轴承孔端面的两侧，并且夹具打开后不会工件。夹具原理图如图所示。其中，夹紧储备角计算夹紧角开始状态杆臂倾斜角Sc夹紧端的储备行程受力点的储备行程空行程工件公差系统变形量，0.05~0.15L杠杆两点铰链间距离Ia增力比杠杆铰链的摩擦角d铰链直径D滚子直径滚子表面摩擦因素滚子支撑面的摩擦因素l导向孔中心至铰链中心的距离h导向孔长度x0气缸行程b.气缸的选用分析受力知，，其中，f取0.15，P=334N计算得钻削的夹紧力=1607N在原理图中，有杠杆原理有，得W==N取=，L=140mm则，Sc=L（1-cos）=2.43mm=0.36+0.057=0.417，取=0.1=arccos其中，f为0.1~0.15，=0.12，，Q=选取气缸为双活塞双作用缸，有理论力学知识知，其中a=b=60，=252N则=252N，其中=0.9Mp，=0.8~0.9，取0.8得D==25mm根据标准，取缸径为25mm，行程为40mm的双作用双活塞气缸则D=25mm，d=0.250.3=7.5，取d=8mm实物照片及外形尺寸图如下：c.夹具效果图如图所示实习总结几个星期以来的课程设计实践，让我们不断探索研究机械加工及设计的具体理论与方法，再结合老师耐心指导，使我们逐渐了解运用一系列的可操作的机械设计的方法。我们从生活中区体会机械设计的无处不在，同时在该过程中发现机械设计中的种种不足之处，我们根据所学知识与实际生活相结合。在开始的设计中，虽然有很好的想法，但是要把它实践与书面理论相结合还是有困难的，于是我们咨询老师请求帮助，在老师的建议指导下我们一步步从简单开始，在我们慢慢探索中，我们辛苦并愉快的实现我们的设计。为得出大概实物图，我们运用了solidworks、autoCAD等设计软件，从中我们也复习了以前的功课，