箱體零件的加工工藝及工藝裝備設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——箱體零件的加工工藝及工藝裝備設(shè)計(jì)第1章緒論

1.1選題意義

大學(xué)時(shí)光匆促而過(guò),此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)時(shí)期最終一次對(duì)所學(xué)各門(mén)課程的有機(jī)綜合應(yīng)用，也是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)全面檢測(cè)。為了成功完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在指導(dǎo)老師的介紹下，我到大連機(jī)床廠實(shí)習(xí)了兩周，通過(guò)大量調(diào)研，并結(jié)合所見(jiàn)所聞，利用便捷的網(wǎng)絡(luò)及圖書(shū)館藏書(shū)，翻閱了大量中外期刊雜志，我對(duì)所設(shè)計(jì)的題目“箱體的銑床夾具〞的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀有了深刻的認(rèn)識(shí)，這些將成為我設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

針對(duì)箱體的銑床夾具設(shè)計(jì),它是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分,是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施,在制定出合理的設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。夾具是在切削加工中,用以確鑿地確定工件位置,并將其穩(wěn)固地夾緊的工藝裝備。它的主要作用是：可靠地保證工件的加工精度,提高加工效率,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。因此,夾具在機(jī)械制造中占有重要的地位。

鑒于初次完成這樣大的畢業(yè)設(shè)計(jì)，再加上自身知識(shí)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)有錯(cuò)誤及不足之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。

此次設(shè)計(jì)我聽(tīng)取了大量?jī)?yōu)秀教師的寶貴看法,得到了我的指導(dǎo)老師的耐心的指導(dǎo)，使我能真正的把自己的創(chuàng)意和實(shí)際的東西相結(jié)合，并及時(shí)有效的完成任務(wù)，在此，向那些辛勤地工作在畢業(yè)設(shè)計(jì)第一線的老師表示深深的感謝。

1.2夾具概述

1

正確設(shè)計(jì)和合理使用夾具,對(duì)保證加工質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,擴(kuò)大機(jī)床使用范圍,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要意義,同時(shí)便于工人把握繁雜或縝密零件加工的操作技術(shù),解決較為繁雜的工藝問(wèn)題。

機(jī)床夾具的分類(lèi)：

按應(yīng)用范圍分類(lèi)：通用夾具,專(zhuān)用夾具,組合夾具。按動(dòng)力源分類(lèi)：手動(dòng)夾具,氣動(dòng)夾具,液壓夾具,

電動(dòng)夾具,磁力夾具,真空夾具,離心力夾具。

按類(lèi)型分類(lèi)：鉆夾具,銑、刨夾具,平磨夾具,

車(chē)夾具,鏜夾具。

第2章專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)總路線

2.1概述

機(jī)床夾具是在切削加工中，用以確鑿地確定工件位置，并將其穩(wěn)固地夾緊的工藝裝備。它的主要作用是：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。因此，機(jī)床夾具在機(jī)械制造中占有重要的地位。

機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，本人深入生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行了調(diào)查研究，吸取了國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，以期制定出合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

根據(jù)所確定的工藝方案及所設(shè)計(jì)的工藝規(guī)程，明確了該工序所用的機(jī)床為X62銑床。

2.2專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)

2.2.1專(zhuān)用夾具的基本要求：

1.穩(wěn)定地保證工件的加工精度；

2.提高機(jī)械加工的勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低工件的制造成本；3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，損傷便利，省力和安全，便于排屑；

2

4.具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于夾具的制造、裝配、檢驗(yàn)、調(diào)整與維修。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先必需保證工件的加工要求，同時(shí)再根據(jù)具體狀況綜合處理加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、條件和經(jīng)濟(jì)性等方面的關(guān)系，考慮到大批大量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率及減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，采用氣動(dòng)夾緊裝置。

2.2.2專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)步驟

1.工件加工工藝分析：

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確了設(shè)計(jì)任務(wù)，分析原始資料，明確了有關(guān)技術(shù)文件，本工序所用機(jī)床的技術(shù)特性，夾具零部件的標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)等。

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，分析研究工件的工作圖，有關(guān)部件的裝配圖，工藝規(guī)程等，明確了工件的結(jié)構(gòu)、材料、生產(chǎn)量及其在部件中的作用，深入了解了本工序加工的技術(shù)要求，前后工序的聯(lián)系，加工余量和切削用量及本工序所用的設(shè)備，輔助工具中與設(shè)計(jì)夾具有關(guān)的技術(shù)性能和規(guī)格、安裝夾具部位的基本尺寸，所用刀具的有關(guān)參數(shù)等，還充分聽(tīng)取了各方面的成功經(jīng)驗(yàn)，參考了生產(chǎn)中行之有效的典型結(jié)構(gòu)和先進(jìn)夾具，以使所設(shè)計(jì)的夾具有實(shí)用性。

2.定位方案和定位元件的設(shè)計(jì)

遵照六點(diǎn)定位規(guī)則確定工件的定位方式，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的定位元件。

考慮到整個(gè)箱體積很大，采用了夾爪,限位板,定位板,支承板對(duì)箱體六向的自由度限制，從而實(shí)現(xiàn)了完全定位。

3.定位精度的保證

工件在夾具中的定位精度，主要與定位基準(zhǔn)是否與工序基準(zhǔn)重合，定位基準(zhǔn)的形式和精度，定位元件的形式和精度，定位元件的布置方式，定位基準(zhǔn)與定位元件的協(xié)同等因素有關(guān)。這些因素所造成的誤差，可以通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算求得。在采取提高定位精度的措施時(shí)，要注意到夾具制造上的可能性。在總的定位精度滿(mǎn)足加工要求的條件下，不要過(guò)高的提高工件在夾具中的定位精度。

夾具在機(jī)床上的定位精度，主要與夾具定位元件的定位表面與

3

機(jī)床協(xié)同處的位置精度、夾具與機(jī)床連接處的協(xié)同間隙等因素有關(guān)。因此，提高夾具制造精度，減小協(xié)同間隙就能提高夾具在機(jī)床上的定位精度。假使定位精度要求很高，而通過(guò)提高夾具制造精度的措施已不可能或不合理時(shí)，應(yīng)采用調(diào)整法或就地加工法解決，即在安裝夾具時(shí)找正定位表面的確鑿位置，或在夾具安裝后加工定位表面，使夾具在機(jī)床上獲得高精度定位。本次設(shè)計(jì)采用的是用定位套保證定位精度，采用調(diào)整法找正定位表面的確鑿位置。夾緊裝置可按夾緊機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和夾緊裝置的動(dòng)力源來(lái)分類(lèi)，按夾緊機(jī)構(gòu)的類(lèi)型可分為斜楔夾緊、螺旋夾緊、偏心夾緊、鉸鏈夾緊、聯(lián)動(dòng)夾緊、定心夾緊、彈簧夾緊；按夾緊動(dòng)力源可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)和自動(dòng)，其中機(jī)動(dòng)又分為氣動(dòng)、液壓、氣液聯(lián)動(dòng)、電動(dòng)和真空；自動(dòng)又分為切削力、離心力兩種狀況。

4.工件在夾具中的夾緊

夾緊的目的，是保證工件在夾具中的定位，不致因加工時(shí)受切削力、重力或伴生力（離心力、慣性力、熱應(yīng)力等）的作用而產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)。

夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個(gè)重要而不可缺少的組成部分，除非工件在加工過(guò)程中所受到的各種力不會(huì)使它離開(kāi)定位時(shí)所確定的位置，才可以沒(méi)有夾緊裝置。夾緊裝置設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，對(duì)于提高夾緊的精度和工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度都有很大影響。

夾緊裝置可按夾緊機(jī)構(gòu)的類(lèi)旋夾緊、偏心夾緊、鉸鏈夾緊、聯(lián)動(dòng)夾緊、定心夾緊、彈簧夾緊；按夾緊動(dòng)力源可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)和自動(dòng)，其中機(jī)動(dòng)又分為氣動(dòng)、液壓、氣液聯(lián)動(dòng)、電動(dòng)和真空；自動(dòng)又分為切削力、離心力兩種狀況。在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足下述主要要求：

(1)夾緊裝置在對(duì)工件夾緊時(shí)，不應(yīng)破壞工件的定位，為此，必需正確選擇夾緊力的方向及著力點(diǎn)；

(2）夾緊力的大小應(yīng)當(dāng)可靠、適當(dāng)，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許范圍；

(3）夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，夾緊動(dòng)作要迅速、操縱便利、省力和安全；

(4)夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。

4

本次設(shè)計(jì)的夾緊裝置滿(mǎn)足了上述要求。5.確定夾緊力的基本原則(1）夾緊力計(jì)算的假設(shè)條件

為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在計(jì)算夾緊力時(shí)，規(guī)定了如下的假設(shè)條件：1＞把夾緊力的動(dòng)態(tài)性質(zhì)假設(shè)為靜態(tài)性質(zhì)；

2＞把夾具和工件的柔性系統(tǒng)假設(shè)為剛性系統(tǒng)；

3＞在切削過(guò)程中，把切削力、材料以及溫度等變化因素假設(shè)為在最不利的條件下固定不變。

通過(guò)對(duì)夾緊力的動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果，不難看出，夾緊力在切削過(guò)程中是在不斷地變化著的。對(duì)于工件精度要求很高或?qū)ぜ冃慰刂坪車(chē)?yán)的狀況下，夾緊力的計(jì)算和夾緊裝置的結(jié)構(gòu)選擇都要更加確切，必要時(shí)應(yīng)采取夾緊力的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)夾緊力的動(dòng)態(tài)識(shí)別和工件的變形值對(duì)夾緊力的動(dòng)態(tài)調(diào)理，以達(dá)到夾緊的智能化。

（2）夾緊裝置設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟

在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，可以按以下四個(gè)步驟確定夾緊力：

1＞根據(jù)工序的要求，明確夾緊力的作用點(diǎn)及作用方向，還應(yīng)考慮是否有其它力的作用狀況；

2＞計(jì)算所需夾緊力；3＞確定夾緊元件結(jié)構(gòu)；

4＞確定夾緊裝置所能產(chǎn)生的夾緊力。其中夾緊力的確定可分為以下幾個(gè)步驟：

1＞夾緊力應(yīng)有助于定位，而不應(yīng)破壞定位，在夾緊力作用下，工件不應(yīng)離開(kāi)支承點(diǎn)。首先要保證主要定位基準(zhǔn)與定位元件可靠接觸，最好使工件對(duì)各個(gè)支承都有一定的壓力。

2＞夾緊變形要小，特別對(duì)剛度差的工件更應(yīng)予以注意。

3＞保證加工中工件振動(dòng)小，為此，夾緊點(diǎn)應(yīng)盡是接近被加工表面，特別是對(duì)低剛度工件。

4＞在計(jì)算夾緊力時(shí)，根據(jù)工件所受切削力P（或切削力矩MP）、夾緊力W以及摩擦力F（或摩擦力矩MF），對(duì)大工件還應(yīng)考慮重力G，運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)考慮慣性力等，繪制夾緊示意圖，然后，根據(jù)靜力

5

Zp――工人平均工資元/小時(shí)H――工具車(chē)間雜費(fèi)百分比

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取As＝0.5，T＝3，Ay＝0.25

Cz??Q?tZp(1?0.01H)?20?15?60?3?(1?0.01H)?300?180?1.007?481.26

則C?[Ay?(1?As)/T]Cz

?[0.25?(1?0.5)/3]?481.26?0.75?481.26?360.95

根據(jù)設(shè)計(jì)條件及現(xiàn)今工廠的一般狀況，取N＝10000則

SN?0.161?10000?1610?C?360.95

所以使用該夾具是很經(jīng)濟(jì)的。

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第3章定位件和對(duì)刀件的選

擇或確定

3.1定位件

本次夾具設(shè)計(jì)中,一共涉及的零部件相關(guān)介紹或運(yùn)用如下：

為了保證工件正確、穩(wěn)固的定位,在夾具中應(yīng)合理地設(shè)置各種型式的定位件,并使其與工件上的定位基準(zhǔn)相接觸或協(xié)同,這樣一來(lái)就確定了工件在夾具中的正確位置。定位件應(yīng)有較高的耐磨性和足夠的精度,與定位件接觸或協(xié)同的定位基準(zhǔn)應(yīng)合理選擇。不影響加工精度的自由度,可由止擋件來(lái)限制。止擋件的精度要求不高,在夾具中的位置精度可以低些。3.1.1定位銷(xiāo)

(1)小固定定位銷(xiāo)：材料T7A,技術(shù)要求：D的允差按協(xié)同要

求決定；D對(duì)d的不同軸度不大于0.005毫米；銳邊倒鈍；熱處理：淬火HRC53～58。

(2)固定定位銷(xiāo)：材料選擇：D16毫米、20。

技術(shù)要求：D的允差按協(xié)同要求決定；D對(duì)d的不同軸度不大于0.005毫米；銳邊倒鈍；熱處理：T7A淬火HRC53～58；20滲碳深度0.8～1.2毫米、淬火HRC53～58。

(3)可換定位銷(xiāo)：材料選擇：D16毫米、20。

技術(shù)要求：D的允差按協(xié)同要求決定；D對(duì)d的不同軸度不大于0.005毫米；銳邊倒鈍；熱處理：T7A淬火HRC53～58；20滲碳深度0.8～1.2毫米、淬火HRC53～58。

(4)定位插銷(xiāo)：材料選擇：D10毫米、20。

技術(shù)要求：銳邊倒鈍；表面發(fā)藍(lán)或其他防銹處理；T7A淬火HRC55～60；20滲碳深度0.8～1.2毫米、淬火HRC55～60。

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定位塊：作用是使夾具體與機(jī)床有正確的位置并通過(guò)螺栓固定。材料選擇：45號(hào)鋼。技術(shù)要求：銳邊倒鈍；表面發(fā)藍(lán)或其他防銹處理。

(6)定位板：作用是使加工件在夾具體有正確的位置。材料選

擇：45號(hào)鋼。技術(shù)要求：銳邊倒鈍；表面發(fā)藍(lán)或其他防銹處理。

查手冊(cè),查相關(guān)的表,查標(biāo)準(zhǔn),基本尺寸D可取,H可取,通過(guò)D、H,其尺寸參數(shù)可直接查出。3.1.2固定支承

(1)支承釘：材料選擇：D12毫米、20。

技術(shù)要求：H留0.2～0.3毫米余量,裝配時(shí)磨削至所需要求；表面發(fā)藍(lán)或其他防銹處理；熱處理：T7A淬火HRC60～64；20滲碳深度0.8～1.2毫米,淬火HRC60～64。

(2)支承板：材料選擇：20。技術(shù)要求：H留0.2～0.3毫米

余量,裝配時(shí)磨削至所需要求；表面發(fā)藍(lán)或其他防銹處理；銳邊倒鈍；熱處理：滲碳深度0.8～1.2毫米,淬火HRC60～64。

3.1.3可調(diào)支承

(1)六角頭支承：材料選擇：45。技術(shù)要求：螺紋按3

級(jí)精度制造；表面發(fā)藍(lán)或其他防銹處理；銳邊倒鈍；熱處理：頭部淬火HRC38～42,L4.3夾緊力的作用點(diǎn)

應(yīng)在支承點(diǎn)上,或在幾個(gè)支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi),以免夾緊力使

工件脫離定位件。在多點(diǎn)夾緊時(shí),假使夾緊點(diǎn)在支承面積之外,應(yīng)采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu),以保證各點(diǎn)的夾緊力同時(shí)均勻地作用到工件上。應(yīng)在工件剛性最強(qiáng)的部件,否則應(yīng)設(shè)置輔助支承。

應(yīng)靠近切削部位。如切削部位剛性不足,可采用浮動(dòng)輔助夾緊機(jī)構(gòu),或設(shè)輔助支承。

4.4確定夾緊力的基本原則

(1）夾緊力計(jì)算的假設(shè)條件

為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在計(jì)算夾緊力時(shí)，規(guī)定了如下的假設(shè)條件：1＞把夾緊力的動(dòng)態(tài)性質(zhì)假設(shè)為靜態(tài)性質(zhì)；

2＞把夾具和工件的柔性系統(tǒng)假設(shè)為剛性系統(tǒng)；

3＞在切削過(guò)程中，把切削力、材料以及溫度等變化因素假設(shè)為在最不利的條件下固定不變。

通過(guò)對(duì)夾緊力的動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果，不難看出，夾緊力在切削過(guò)程中是在不斷地變化著的。對(duì)于工件精度要求很高或?qū)ぜ冃慰刂坪車(chē)?yán)的狀況下，夾緊力的計(jì)算和夾緊裝置的結(jié)構(gòu)選擇都要更加確切，必要時(shí)應(yīng)采取夾緊力的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)夾緊力的動(dòng)態(tài)識(shí)別和工件的變形值對(duì)夾緊力的動(dòng)態(tài)調(diào)理，以達(dá)到夾緊的智能化。

（2）夾緊裝置設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟

在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，可以按以下四個(gè)步驟確定夾緊力：

1＞根據(jù)工序的要求，明確夾緊力的作用點(diǎn)及作用方向，還應(yīng)考慮是否有其它力的作用狀況；

2＞計(jì)算所需夾緊力；3＞確定夾緊元件結(jié)構(gòu)；

4＞確定夾緊裝置所能產(chǎn)生的夾緊力。其中夾緊力的確定可分為以下幾個(gè)步驟：

1＞夾緊力應(yīng)有助于定位，而不應(yīng)破壞定位，在夾緊力作用下，工件不應(yīng)離開(kāi)支承點(diǎn)。首先要保證主要定位基準(zhǔn)與定位元件可靠接

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觸，最好使工件對(duì)各個(gè)支承都有一定的壓力。

2＞夾緊變形要小，特別對(duì)剛度差的工件更應(yīng)予以注意。

3＞保證加工中工件振動(dòng)小，為此，夾緊點(diǎn)應(yīng)盡是接近被加工表面，特別是對(duì)低剛度工件。

4＞在計(jì)算夾緊力時(shí)，根據(jù)工件所受切削力P（或切削力矩MP）、夾緊力W以及摩擦力F（或摩擦力矩MF），對(duì)大工件還應(yīng)考慮重力G，運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)考慮慣性力等，繪制夾緊示意圖，然后，根據(jù)靜力平衡條件，計(jì)算出理論夾緊力WP，再乘以安全系數(shù)k，得出實(shí)際夾緊力W。

在不考慮重力和其他伴生力的狀況下，夾緊力的大小既與切削力的大小有關(guān)，也與切削力對(duì)支承的作用方向有關(guān)，此次設(shè)計(jì)的夾具的夾緊力的大小可用下式計(jì)算：

W?kP/(f1?f2)N

式中k――安全系數(shù)，可按下式計(jì)算k?k1k2k3k4P――切削力

f1、f2――夾緊元件，定位元件各自與工件接觸表面的磨擦系數(shù)

k1――一般安全系數(shù)，考慮增加夾緊力的可靠性和因工件材料性質(zhì)及加工余量不均勻等引起的切削力的變化，一般取k1?1.5~~2

k2――加工性質(zhì)系數(shù)。粗加工取1.2，精加工取1

k3――刀具鈍化系數(shù)，考慮刀具磨鈍后，切削力增大，一般取

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k3?1.1~~1.3

k4――斷續(xù)切削系數(shù)。斷續(xù)切削時(shí)，取k4?1.2；連續(xù)切削時(shí)，

取k4?1

本設(shè)計(jì)中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求k1取1.5，k2取1.2，k3取1.1，k4取1。則k?k1k2k3k4?1.5?1.2?1.1?1?1.98

4.5銑削力的計(jì)算

銑削加工與車(chē)削加工一樣，銑刀每個(gè)刀齒上都受到一定的切削力，其計(jì)算公式為：

Fz?(CFapafawZKF)/(d0nw)

FzxFyFuFqF式中Fz――圓周銑削力N

KF――銑削條件改變時(shí)銑削力修正系數(shù)

zd0――銑刀外徑mmn――銑刀轉(zhuǎn)速r/minap――銑削深度mmaw――銑削寬度mmaf――每齒進(jìn)給量Z――齒數(shù)

ap取2，af取0.2，aw取10，xF取0.95，yF取0.8，uF取1.0

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KFz?KTvKMvKMpmKsvKkvKtv

式中KT――與耐用度有關(guān)的系數(shù)取1.0

vKM、KMp與加工材料有關(guān)的系數(shù)分別取1.44、0.89

vmKs――與毛坯性質(zhì)和表面狀態(tài)有關(guān)的系數(shù)取0.8

vKt――與銑刀切削部分材料牌號(hào)有關(guān)的系數(shù)取1

vKF?1.0?1.44?0.89?0.8?1?1.025

z根據(jù)銑削力的大小及所選擇X62機(jī)床,設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。4.6夾緊形式與計(jì)算公式夾緊形式用壓板夾緊工件端面用鉗口夾緊工件端面用壓板和V形塊夾緊工件端面計(jì)算公式注：表中符號(hào)：M?Kf—工件與支承面的W?L?f摩擦系數(shù)。