【正文】 .... 38 定位誤差及夾緊力的計(jì)算 ........................................................................... 39 定位誤差的分析計(jì)算 ........................................................................ 39 夾緊力的分析計(jì)算 ............................................................................ 39 夾具操作說明 ................................................................................................ 40 繪制夾具裝配圖及夾具體零件圖 ................................................................ 40 第 7 章 總結(jié) ............................................................................................................ 41 ............................................................................................................... 42 致謝 ............................................................................................................................ 43 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒論 引 言 機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種，上質(zhì)量，上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體條件，對(duì)零件的各組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。雖然這些方案都可以加工出來合格的零件，但從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益來看，可能其中有種方案比較合理且切實(shí)可行。 在整個(gè)加工構(gòu)成中，夾具不僅僅是為了夾緊、固定被加工零件，設(shè)計(jì)合理的夾具，還要求保證加工零件的位置精度、提高加工生產(chǎn) 率。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成了大學(xué)的全部課程之后進(jìn)行的一次理論與實(shí)際的綜合運(yùn)用，是工科學(xué)生在校學(xué)習(xí)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 組合機(jī)床概述 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)體制的轉(zhuǎn)變及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化 “九五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的 50 余家組合機(jī)床分會(huì)會(huì)員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份制改造，一家企業(yè)退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，其余都是國(guó)有企業(yè)?！苯M合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營(yíng)化等多種形式快速發(fā)展。從近兩年的企業(yè)生產(chǎn)情況看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢(shì)，市場(chǎng)在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中對(duì)一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。組合機(jī)床可以對(duì)工件進(jìn)行多面、多主軸加工，一般是半自動(dòng)的。 組合機(jī)床采用多刀加工并且自動(dòng)化程度高，不僅生產(chǎn)效率高，而且勞動(dòng)強(qiáng)度低。 在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置，因而加工質(zhì)量穩(wěn)定，對(duì)操作工人的技術(shù)要求不高。 （ 6）用組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)需要。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或 多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。 二十世紀(jì) 70 年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。 最早的組合機(jī)床是 1911 年在美國(guó)制成的，用于加工汽車零件。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修， 1953 年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。 支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱 底座等。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。 為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。 組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng) ，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。近些年來，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及激光技術(shù)等的發(fā)展并應(yīng)用于機(jī)床領(lǐng)域，使機(jī)床的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。 80 年代被稱為數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的時(shí)代 。柔性制造系統(tǒng)（ FMS） 和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CIMS）已成為中大批量多品種生產(chǎn)較為理想和效益較好的設(shè)備。 設(shè)計(jì)機(jī)床的基本要求有以下幾點(diǎn)： 一定的工藝范圍 任何一臺(tái)機(jī)床所能完成的加工零件的類型，零件尺寸，毛坯形式和工藝工序都是有一定范圍的。機(jī)床的工藝范圍過窄，會(huì)限制 加工工藝和產(chǎn)品的革新；而盲目擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，將使機(jī)床的結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，不能充分發(fā)揮各部件的性能，甚至影響機(jī)床主要性能的提高，增加機(jī)床成本。工件的精度和光潔度是由機(jī)床，刀具，夾具，切削條件和操作者等方面的因素決定的。 一般情況下，機(jī)床剛度越大則動(dòng)態(tài)精度越高。機(jī)床的接觸剛度不僅與接觸材料接觸面的幾何尺寸，硬度有關(guān)，而且還與接觸面的光潔度，幾何精度，加工方法，相對(duì)方向接觸面間的介質(zhì)，預(yù)壓力有關(guān)。機(jī)床抵抗振動(dòng)的能力稱為抗振性。 機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間保持其合格精度的性能稱為機(jī)床精度保持性。 有足夠高的生產(chǎn)率和 自動(dòng)化程度 生產(chǎn)率的要求根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)決定，常用單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的零件數(shù)量表示。采用先進(jìn)刀具提高機(jī)床的切削速度，采用大切深，大進(jìn)給，多刀多刃和成型刀具等都可以縮短切削加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 為了提高機(jī)床的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度，就要在保證工件加工質(zhì)量的前提下，以最經(jīng)濟(jì)的方法，合理的利用刀具， 最大限度的縮短機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間。還具有提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。機(jī)床維護(hù)須簡(jiǎn)單，部件便于拆裝，易于查找故障進(jìn)行修理，并便于安裝和運(yùn)輸。 提高三化程度 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 三化是指機(jī)床品種系列化，零部件通用化和零件標(biāo)準(zhǔn)化。 噪聲小 由于機(jī)床切削速度的提高，功率的增加，自動(dòng)化功能的增多和機(jī)床變速范圍的擴(kuò)大，機(jī)床噪聲問題已經(jīng)成為機(jī)床設(shè)計(jì)中必須考慮的一個(gè)問題。對(duì)于機(jī)床生產(chǎn)廠的經(jīng)濟(jì)效益來說，機(jī)床成本尤為重要。 可靠性 機(jī)床的工作可靠性也是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。它們對(duì)機(jī)床的可靠性指標(biāo)的要求是相當(dāng)高的。 根據(jù)《實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 64 頁 表 41 知： 變速箱體的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，精銑變速箱體兩端面專機(jī)為單件生產(chǎn)。因而，變速箱體的主要功用就是支承各傳動(dòng)軸，實(shí)現(xiàn)各傳動(dòng)軸的準(zhǔn)確定位，保證各軸之間的中心距和平行度，并且保證拖拉機(jī)變速箱體部件與其相連接的其它部件的正確安裝。拖拉機(jī)變速箱箱體是一個(gè)簿壁殼體零件，它的外表面上有五個(gè)平面需要進(jìn)行加工。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。它們相互間有一定的位置要求。ф 12N8 的工藝孔加工； 8179。 M106H 的螺紋孔加工； 3179。其中頂面有表面粗糙度的要求為 m， 19 個(gè)螺紋孔均有位置度要求為ф ，兩個(gè)工藝孔有粗糙度的要求為 m。 （ 2）以ф 72Jф 52Jф 62Jф 62Jф 80J7 和ф 115H7 的支撐孔為主要加工表面的加工面。ф ?? ， 2179。ф ?? ， 2179。ф ?? 和 2179。 M87H 的螺紋孔， 3179。 M87H 的螺紋孔， 6179。 M107H 的螺紋孔， 6179。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 的加油孔。 （ 3）以兩端面為主要加工表面的加工面，這一組加工表面包括控制尺寸為578mm 和 58mm 的兩端面。 變速箱箱體加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 由以上分析可知。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。 由于拖拉機(jī)變速箱的生產(chǎn)量很大。 孔和平面的加工順序 箱體類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工箱體上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面。變速箱箱體的加工自然應(yīng)遵循這個(gè)原則。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。 變速箱箱體零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的 原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。 根據(jù)江淮 12 變速箱箱體零件圖所示的變速箱箱體的精度要求和生產(chǎn)率要求，當(dāng)前應(yīng)選用在組合機(jī)床上用鏜模法鏜孔較為適宜。鏜模夾具是按照工件 孔系的加工要求設(shè)計(jì)制造的。 采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。所以生產(chǎn)效率很高。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。 （ 2）所選加工方法能確保加 工面的幾何形狀精度，表面相互位置精度要求。 （ 4）加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量 ，以提高生產(chǎn)率、粗加工時(shí)，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。 (2)半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合適的加工余量。表面粗糙度為umRa ~10 。 精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為 7~6 ITIT ，表面粗糙度為 umRa ~10 。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級(jí)一般為 6~5 ITIT ,表面粗糙度為 umRa ~ 。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。確定工序數(shù)的基本原則： (1)工序分散原則 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。對(duì)工 人的技術(shù)要求水平不高。 (2)工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。 加工工序的安排 零件的加工過程通常包括機(jī)械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序。 （ 2） 熱處理 1） 退火與正火，毛坯預(yù)備性熱處理，應(yīng)安排在機(jī)械加工之前進(jìn)行。 3） 淬火，淬火后工件硬度提高，應(yīng)安排在精加工階段的磨削加工前進(jìn)行。 （ 3）輔助工序 1）中間檢驗(yàn)，一般安排在粗加工全部結(jié)束之后，精加工之前；花費(fèi)工時(shí)較多和重要工序的前后。熒光如用于檢驗(yàn)毛坯的裂紋，則安排在加工前。 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： ⑴． 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。 ⑵．選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。 ⑶．應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。 ⑷．應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。 ⑸．粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面 大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。 為了滿足上述要求，應(yīng)選擇變速箱的主要支承孔作為主要基準(zhǔn)。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準(zhǔn)以限制工件的四個(gè)自由度，再以另一個(gè)主要支承孔定位限制第五個(gè)自由度。因此，以后再用精基準(zhǔn)定位加工主要支承孔時(shí)，孔加工余量一定是均勻的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對(duì)位置。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。 ⑵．基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。 ⑶．互為基準(zhǔn)的原則。例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證變速箱箱體在整個(gè)加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。但用一個(gè)平面定位僅僅能限制工件的三個(gè)自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個(gè)加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。如果用來作精基準(zhǔn)加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面都有一定的困難，所以不予采用。變速箱材料為HT2