【正文】 角形軸承箱加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1 選題背景 課題來源生產(chǎn)實(shí)際。 課題目的及意義隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，數(shù)控機(jī)床夾具如何快速適應(yīng)產(chǎn)品變化并充分發(fā)揮數(shù)控加工設(shè)備的加工效能，成為企業(yè)關(guān)注的重要問題。眾所周知，工裝夾具是工藝裝備的重要組成部分，是工藝過程中最活躍的因素之一，并直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率及加工成本［1］。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷步，數(shù)控加工設(shè)備已經(jīng)飛速發(fā)展起來，與之相適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床夾具也在不斷發(fā)展變化。國內(nèi)數(shù)控加工設(shè)備已具有相當(dāng)規(guī)模，數(shù)控加工在生產(chǎn)中已占有較大的比重并將繼續(xù)擴(kuò)大，而與之對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床夾具卻并未受到足夠的重視。國內(nèi)企業(yè)對(duì)傳統(tǒng)工裝夾具歷來比較重視，但對(duì)數(shù)控機(jī)床夾具的應(yīng)用卻缺乏足夠的認(rèn)識(shí)和規(guī)劃。由于缺乏選用數(shù)控機(jī)床夾具系統(tǒng)的考慮，因而出現(xiàn)了在先進(jìn)的加工設(shè)備上采用相對(duì)落后的通用夾具或?qū)Ｓ脢A具的情況，以至于不能充分發(fā)揮此類設(shè)備的效能。如何提高夾具的快速反應(yīng)能力，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床和加工中心的加工效能，是目前夾具設(shè)計(jì)所面臨的課題[2]。 國內(nèi)外夾具研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)迄今為止，夾具仍是機(jī)電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夾具、量具、模具)之一。夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個(gè)依附于機(jī)床業(yè)或獨(dú)立的小行業(yè)。 國內(nèi)夾具發(fā)展史我國國內(nèi)的夾具始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)建立了面向機(jī)械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機(jī)械廠，以后又建立了數(shù)個(gè)生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當(dāng)時(shí)曾達(dá)到全國年產(chǎn)組合夾具元件800萬件的水平。20世紀(jì)80年代以后，兩廠又各自獨(dú)立開發(fā)了適合NC機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內(nèi)的需求，還出口到美國等國家。當(dāng)前我國每年尚需進(jìn)口不少NC機(jī)床、加工中心，而由國外配套孔系夾具，價(jià)格非常昂貴，現(xiàn)大都由國內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。 國外夾具發(fā)展史從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國。當(dāng)前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步成熟為國際貿(mào)易中的一個(gè)品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐美市場(chǎng)上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，隨著我國加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢(shì)，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景。 國內(nèi)外機(jī)床夾具發(fā)展現(xiàn)狀研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為10~20％左右[3]。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 發(fā)展趨勢(shì)近些年來，隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代或加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)的機(jī)械加工的指導(dǎo)方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經(jīng)從過去的裝夾、定位、引導(dǎo)刀具，轉(zhuǎn)變?yōu)檠b夾、定位。而數(shù)字化的設(shè)備加工功能的廣大化。給今后夾具的快速定位、快速裝夾提出了更高的要求。夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。高 精隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)177。5μm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長(zhǎng)、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺(tái)，其等高誤差為177。；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)177。5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá)2~5μm[4]。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí)，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。 高 效為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺(tái)上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的作用。 模塊、組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。 通用、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值。專家們建議組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動(dòng)與國外夾具廠商聯(lián)系，爭(zhēng)取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。 本課題應(yīng)解決的主要問題1　 確定毛坯尺寸；2　 繪制毛坯零件綜合圖；3　 定位基準(zhǔn)的選擇；4　 制定工藝路線；5　 選擇加工設(shè)備及工藝裝備；6　 加工工藝設(shè)計(jì)、工序尺寸計(jì)算；7　 加工孔6φ13所需夾具的設(shè)計(jì)。 本課題研究的指導(dǎo)思想與技術(shù)路線根據(jù)老師給定的原始數(shù)據(jù)和任務(wù)書，制定課題的解決思路： .計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型； 分析零件確定，根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)確定毛坯以及其加工余量和尺寸公差； 根據(jù)粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇原則確定定位基準(zhǔn)；根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定個(gè)表面的加工方法，依次來擬定加工工藝路線；考慮生產(chǎn)類型、工件表面加工要求以及夾具的設(shè)計(jì)等問題來選用合適的機(jī)床；確定生產(chǎn)6φ13時(shí)工件的定位及定位元件，選擇工件的夾緊裝置、具體，最后得到所需的夾具。上機(jī)運(yùn)用相關(guān)繪圖軟件（AUTOCAD）繪制夾具重要零件圖及總裝圖。制定典型的工藝過程卡片。打印相關(guān)文獻(xiàn)，整理并裝訂。 2 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定零件的生產(chǎn)類型如附圖所示為角形軸承箱，假設(shè)該產(chǎn)品產(chǎn)量為Q=5000臺(tái)/年，n=2件/臺(tái)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)其備品率為16%，機(jī)械加工廢品率為2%，現(xiàn)制定該零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程。技術(shù)要求如下：1 鑄件應(yīng)消除內(nèi)應(yīng)力；2 未注明鑄造圓角為R2 ~ R3；3 鑄件表面不得有粘砂、多肉、裂紋等缺陷；4 允許有非聚集的孔眼存在，其直徑不大于5mm，深度不大于3mm，相距不小于30mm，整個(gè)鑄件上孔眼數(shù)不多于10個(gè)；5 去毛刺，銳邊倒鈍；6 材料 HT200，N=Qn（1+a%+b%）=50002（1+16%+2%）=11800。角形軸承箱年產(chǎn)量為11800件/年。根據(jù)教材表15，生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型的關(guān)系，角形軸承座是輕型機(jī)械中的零件，屬輕型零件；則生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。 3 零件的分析 零件的結(jié)構(gòu)分析角形軸承箱是機(jī)用床的一個(gè)重要零件。它位于車床機(jī)構(gòu)中，主要用來支撐、固定在軸承的箱體，通過固定軸承來實(shí)現(xiàn)軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。槽50h11與端面100h11為配合表面有較高的精度和表面粗糙度。140h11為內(nèi)圓較高的定位基準(zhǔn)，φ180H7孔為軸承配合有較高的精度。 零件的技術(shù)要求分析通過對(duì)該零件的重新繪制知，原樣圖的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。根據(jù)零件的尺寸圖，可以初步擬定零件的加工表面，其間有一定位置度要求。該零件上的主要加工面為兩個(gè)端面、兩個(gè)側(cè)面和φ180H7孔。為此以下是底板座架需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求，分述如下：在尺寸圖中，左視圖上標(biāo)注的零件的兩側(cè)面（100h11）垂直于基準(zhǔn)C（φ180H7孔的軸線）。在左視圖上標(biāo)注的寬度為50h11的（兩槽）槽的兩側(cè)面平行于基準(zhǔn)B（左視圖中零件的左側(cè)面）。左視圖上標(biāo)注的φ180H7的孔有圓度要求。在尺寸圖中，樹視圖上標(biāo)注的寬度為50h11的兩槽的內(nèi)槽面有垂直度要求。主視圖上標(biāo)注為的孔，有位置度的要求，在尺寸圖中，俯視圖上標(biāo)注的寬度為50h11槽，有位置度要求。由零件圖可知。零件的材料為HT200。鑄件要求不能有吵眼、疏松、氣孔等鑄造缺陷，以保證零件強(qiáng)度、硬度及剛度，在外力作用下，不致于發(fā)生意外事故。根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面尺寸，上述表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們的位置精度要求。 4 確定毛坯，畫毛坯圖零件材料為HT200。考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，又是薄壁零件。故選擇鑄件毛坯。考慮到軸承的正反轉(zhuǎn)和主要受徑向力等情況，以及參照零件圖上所給的該零件不加工表面的粗糙度要求，對(duì)于不進(jìn)行機(jī)械加工的表面的粗糙度通過鑄造質(zhì)量保證，又已知零件生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，該零件的外形尺寸不復(fù)雜，又是薄壁零件，毛坯的鑄造方法選用金屬型澆注鑄造。又由于箱體零件的φ180H7孔需鑄出，故還應(yīng)安放型芯。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效。 鑄件尺寸公差 鑄件尺寸公差分為16等級(jí)，由參考文獻(xiàn)《工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，由于大批量生產(chǎn)，該種鑄件的尺寸公差等級(jí)CT為7～9級(jí)，故取CT為9級(jí)；加工余量等級(jí)MA為F級(jí)；。 鑄件機(jī)械加工余量由于MA為F級(jí)，對(duì)成批和大量生產(chǎn)的鑄件加工余量由工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)得，各加工表面總余量如表1所示。 表1 各加工表面總余量 mm加工表面基本尺寸加功能余量等級(jí)加工余量數(shù)值說明B面250F端面，雙側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù)）直角面260F單側(cè)加工孔φ180180G4孔降1級(jí)，雙側(cè)加工其它 100F單側(cè)加工由工藝手冊(cè)可得主要毛坯尺寸及公差如表2所示。 表2 主要毛坯尺寸及公差 mm主要面尺寸 零件尺寸總余量毛坯尺寸公差CT B面距加工基準(zhǔn)的尺寸 1007107直角面距加工基準(zhǔn)的尺寸58+65直角面距孔φ180中心尺寸148孔φ1801804+4φ172鑄件的分型面選擇通過φ25孔軸線，且與B面平行的面。 毛坯圖毛坯圖一般包括以下內(nèi)容：鑄造毛坯形狀、尺寸及公差、加工余量與工藝余量、鑄造斜度及圓角、分型面、澆冒口殘根位置、工藝基準(zhǔn)及其它有關(guān)技術(shù)要求等。毛坯—零件綜合圖上技術(shù)條件一般包括下列內(nèi)容：① 合金牌號(hào)；② 鑄造方法；③ 鑄造的精度等級(jí)；④ 未注明的鑄造斜度及圓角半徑；⑤ 鑄件的檢驗(yàn)等級(jí)；⑥ 鑄件綜合技術(shù)條件；⑦ 鑄件交貨狀態(tài)；如允許澆冒口殘根大小等；⑧ 鑄件是否進(jìn)行氣壓或液壓試驗(yàn)；⑨ 熱處理硬度。毛