XXXXXXXXX 學(xué)院 畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計論文 題目： 諧波減速器零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 院 (系 )別 機(jī)械 工程 系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造 與 自動化 屆 別 2003 屆 學(xué) 號 03XXXXX 姓 名 XXXX 指導(dǎo)教師 XXXX XXXXX 學(xué)院教務(wù)處 二七年 六 月 XXXX 學(xué)院畢業(yè) 論文 I 原 創(chuàng) 聲 明 本人 鄭 重聲明：所呈交的論文“諧波減速器殼體機(jī)加工工藝規(guī)程設(shè)計” ，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下開展研究工作所取得的成果。除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明，本人完全意識到本聲明的法律后果，尊重知識產(chǎn)權(quán)，并愿為此承擔(dān)一切法律責(zé)任。 論文作者 (簽字 )： 日期： 2007 年 06 月 日 II 摘 要 當(dāng)今發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的一個重要保障就是機(jī)械制造工業(yè)的飛速發(fā)展。隨著時間的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計水平的高低已成為衡量一個國家科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)水平以及國防力量的重要標(biāo)志之一。所以進(jìn)行零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具的設(shè)計有著重要的意義。 本次設(shè)計的任務(wù)是制定年產(chǎn)量為 50 500 件的殼體零件 的 成組 機(jī)械 加工工藝規(guī)程并設(shè)計其中某一 重要 工序的夾具。此 殼體用于安裝諧波減速器各個零件，使其獲得正確的裝配關(guān)系。 零件材料為鑄造鋁合金，故 毛坯成形采用鑄造的方法。 通過對零件技術(shù)要求和零件特點的分析， 對不同型號 的諧波減速器采用成組加工工藝和成組夾具。 確定 各種回轉(zhuǎn)表面 及 端面采用車削加工 ，其中 對于重要的回轉(zhuǎn)表面及端面采用粗車 半精車 精車加工方法， 次要回轉(zhuǎn)表面及端面采用粗車 半精車加工方法；螺孔采用鉆孔 -攻絲加工方法。 對 10 工序 的夾具進(jìn)行了設(shè)計，為保證螺孔的位置精度，選用鉆夾具。 關(guān)鍵詞：諧波減速器殼體，機(jī)械加工工藝 規(guī)程 ，夾具 ，車削 XXXX 學(xué)院畢業(yè) 論文 III Abstract Now the rapid development of machining manufacture is an important safeguard of the national economy industry. With the time passing by, the machining design level has become a vital symbol which stands for the level of science and technology, economy, as well as the national defense capability. Therefore the components machine-finishing technological process and the jig design will play a great role. The mission of this project is to establish the machining process regulations of a set of shells with a 50 500 yearly output. The clamp of a certain procedure is also designed. The shells are mainly used to install components of the harmonic speed changer so that the right assembly connection can be gained. The material of the shells are cast aluminium alloy, so we use founding as the way to get roughcast. Through the analysis of technical request and characteristics of the shells, group machining method and modular jig are used to produce the shells of harmonic speed changers. All the rotative surfaces and end surfaces are produced by turning processing. Among those the most important surfaces are processed by rough turning-semifinishing-finish turning and other surfaces by rough turning-semifinishing. For screws, we use the process of drilling- threading. The clamp of procedure 10 is designed during which the drilling jigs are used to assure the positional accuracy of the screws. Key words： Harmonic speed changer, Technologic regulations of machining process， Jig, Turning IV 目 錄 前 言 . 1 1 零件圖分析 . 3 1.1 零件的功用 . 3 1.2 零件工藝分析 . 3 2 確定毛坯 . 4 2.1 確定毛坯制造方法 . 2.2 確定總余量 . 2.3 繪制毛坯圖 . 3 制定零件工藝規(guī)程 . 3.1 選擇表面加工方法 . 3.2 選擇 定位基準(zhǔn) . 3.2.1 精基準(zhǔn)的選擇 . 3.2.2 粗基準(zhǔn)的選擇 . 3.3 擬定零件加工工藝路線 . 3.4 選擇各工序所用機(jī)床、夾具、刀具、量具和輔具 . 3.5 填寫工藝過程卡片 . 3.6 機(jī)械加工工序設(shè)計 . 15 3.6.1 4 成組夾具設(shè)計 . 錯誤 !未定義書簽。 4.1 功能分析與夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 錯誤 !未定義書簽。 4.2 夾具設(shè)計計算 . 16 4.3 夾具制造與操作說明 . 5 結(jié)論 致 謝 . 20 參考文獻(xiàn) . 22 附錄 . XXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 1 前 言 機(jī)械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的裝備部，在國民經(jīng)濟(jì)中具有十分重要的的地位。機(jī)械制造 工業(yè)提供的裝備水平對國民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有很大的影響。而機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計是綜合運(yùn)用“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”及有關(guān)課程內(nèi)容，分析和解決實際工程問題的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)。 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的特點可用先進(jìn)性、實用性和前沿性來概括。 (1) 先進(jìn)性 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的先進(jìn)性主要表現(xiàn)在優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、潔凈、靈活（柔性）五個方面。 優(yōu)質(zhì)：利用現(xiàn)代制造技術(shù)，使加工制造出的零部件或整機(jī)質(zhì)量高，性能好；零部件尺寸精確，表面光潔，內(nèi)部組織致密，無缺陷及雜質(zhì)，使用性能好；整機(jī)的結(jié)構(gòu)合理、色彩美觀宜人，可靠性高。 高效：使用現(xiàn)代制造技術(shù)，不僅表現(xiàn)在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)效率得到了很大的提高，大大降低了操作者的勞動強(qiáng)度。而且還表現(xiàn)在產(chǎn)品的開發(fā)過程中，提高了產(chǎn)品的開發(fā)效率和質(zhì)量，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 低耗：采用現(xiàn)代制造技術(shù)，可以降低整個生產(chǎn)過程中的原材料及能源消耗。 潔凈：生產(chǎn)過程不污染環(huán)境，使有害廢棄物零排放或少排放。 靈活：能快速對市場變化及產(chǎn)品設(shè)計的更改作出反應(yīng)，適應(yīng)多品種柔性生產(chǎn)。 (2)實用性 因為現(xiàn)代制造技術(shù)內(nèi)涵極其 豐富，同時又是動態(tài)發(fā)展的，它具有多種不同的模式和層次，可以應(yīng)用于各種類型的機(jī)械工廠。 (3)前沿性 先進(jìn)制造技術(shù)的前沿性主要表現(xiàn)在：先進(jìn)制造技術(shù)是信息技術(shù)和其它高新技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是制造技術(shù)研究最為活躍的前沿領(lǐng)域。某些先進(jìn)制造工藝和裝備可能目前應(yīng)用還不廣泛，但是它們代表著一定的發(fā)展方向，可望得到越來越廣泛的應(yīng)用。 通過畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了我制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程和分析工藝問題的能力，以及 2 設(shè)計機(jī)床夾具的能力。通過本次設(shè)計，我可以對所學(xué)專業(yè)課程進(jìn)行一次系統(tǒng)的回顧，熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計資料，學(xué)會 使用有關(guān)手冊和數(shù)據(jù)庫，也是對所學(xué)內(nèi)容的一次綜合檢驗，對我即將走向工作崗 位之前的系統(tǒng)培訓(xùn)和作為未來從事機(jī)械制造技術(shù)工作的一次基本訓(xùn)練。 本次設(shè)計的任務(wù)是制定年產(chǎn)量為 500 件的諧波減速器殼體的機(jī)械加工工藝規(guī)程，編制機(jī)械加工工藝卡片，選擇所用機(jī)床、夾具、刀具等；對所制定的工藝進(jìn)行必要的分析論證和計算；確定毛坯制造方法及主要表面的總余量；確定主要工序的工序尺寸、公差和技術(shù)要求；對主要工序進(jìn)行工序設(shè)計，編制機(jī)械加工工序卡片，畫出工序簡圖；設(shè)計某一工序的夾具，繪制夾具裝配圖；編寫設(shè)計說明書。 本次設(shè)計的零件 它是依靠柔性 零件產(chǎn)生彈性機(jī)械波來傳遞動力和運(yùn)動 ，其 承載能力高 ，傳動比大，體積小中重量輕，傳動效率高壽命長，傳動平穩(wěn)。在設(shè)計毛坯成形時應(yīng)特別注意這些方面，同時在進(jìn)行工藝設(shè)計時本人對零件的設(shè)計要求和技術(shù)條件進(jìn)行了深刻的研究分析。嚴(yán)格按照設(shè)計人員的意圖進(jìn)行工藝編程，發(fā)現(xiàn)問題時及時和設(shè)計人員進(jìn)行溝通以達(dá)到最佳的設(shè)計狀態(tài)。在對夾具進(jìn)行設(shè)計時，查閱了大量車床夾具手冊。 本次設(shè)計采用了車間工藝技術(shù)員必不可少的理論和技術(shù)，使其更具體、更貼近生產(chǎn)實際，論文具有一定的應(yīng)用價值。在設(shè)計過程中查閱了大量資料和文獻(xiàn)，涉及到加工、裝配、繪圖、極限 與配合、工程材料等多個方面。在設(shè)計過程中，本人立足于理論聯(lián)系實際，研究了諧波減速器殼體零件的機(jī)械加工工藝過程與原理，以及各工藝環(huán)節(jié)之間相互聯(lián)系，并通過大量齊全的數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確的圖表、框圖等，對加工工藝進(jìn)行系統(tǒng)性、原理性地縱向和橫向綜合分析比較。通過本次設(shè)計可以達(dá)到以下目的： （ 1） 使設(shè)計者具有編制中等復(fù)雜程度零件的常規(guī)工藝規(guī)程的初步能力； （ 2） 具有對已編好的機(jī)械加工工藝規(guī)程在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實施和服務(wù)的初步能力； （ 3） 具有對新工藝、新技術(shù)了解和推廣應(yīng)用的能力。 所設(shè)計的工藝重點突出，某些不重要的環(huán)節(jié)進(jìn)行了省略，有不明之 處，請參閱相關(guān)書籍和資料。XXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 1 零件圖分析 圖 1.1 諧波減速器殼體 圖 1.1 為 諧波減速器殼體 零件圖， 各種殼體年產(chǎn) 50 500 件不等，按訂單生產(chǎn) ，屬小批量生產(chǎn) 。 1.1 零件的功用 本零件為諧波減速器殼體，用于安裝諧波減速器各零件，使其獲得正確的裝配關(guān)系。其中內(nèi)孔 D1 用于安裝剛輪，內(nèi)孔 D6 用于安裝支承低速軸（輸出軸）的軸承。同時殼體外圓表面 D7 也是諧波減速器的安裝基準(zhǔn)面。 1.2 零件工藝分析 本零件主體形狀為回轉(zhuǎn)體零件，其最主要加工面是內(nèi)孔 D1、 D6，外圓 D7，以及與內(nèi)孔 D1、 D6 垂直度要求較高的幾 個端面，如何保證這些表面本身的加工精度和相互位置精度是加工工藝需要重點考慮的問題。 本零件的另一特點是螺孔較多，其中螺孔 S1 位置度要求較高，螺孔 S3、 S4、和S5 也有一定的位置度要求，在工藝上應(yīng)給予保證。本零件結(jié)構(gòu)對于 4 種不同型號的諧波減速器完全一樣，僅尺寸有所區(qū)別，但也在一定的尺寸范圍內(nèi)。故可以采用成組工藝和成組夾具。 4 2 確定毛坯制造方法 本零件的材料是簡單硅鋁明 ZALSi12(ZL102)，此鋁硅系列鑄造鋁合金的鑄造性和力學(xué)性能配合最佳。有相當(dāng)好的抗蝕性和耐熱性，該合金適用于制作形狀復(fù)雜但強(qiáng)度要求不是 很高的鑄造零件或者薄壁零件，例如儀表，水泵的殼體以及一些承受低載荷的零件。而且 本設(shè)計中諧波減速器 殼體年產(chǎn) 量為 50 500 件，屬于小批量生產(chǎn)，考慮 到 經(jīng)濟(jì)因素 ，毛坯 采用砂型鑄 造 的成形方法 。 2.1 選定鑄件分型面 鑄型分型面指鑄型組元間的結(jié)合面。 鑄件的分型面確定之后，鑄件在砂箱中的位置被確定，分型面的位置是否合理，關(guān)系到模樣的結(jié)構(gòu)，型芯的數(shù)量，制造工藝等。因而，選擇合理的分型面對鑄件的質(zhì)量和生產(chǎn)成本有重要的影響。分型面的選擇要遵循以下原則： （ 1） 盡量減少分型面 （ 2） 盡量減少型芯 （ 3） 分型面盡量為平面 （ 4） 分型面盡量位于下型 本鑄件的分型面位置 見毛坯圖 。 2.2 確定 機(jī)械 加工余量和 最小鑄孔 機(jī)械加工余量是指在切削加工時需要從鑄件上切削掉的材料的厚度。造型時必須考慮鑄件所需要的機(jī)械加工面的加工余量。加工余量的大小與鑄件的批量、合金的種類、鑄件的尺寸和澆注位置有關(guān)。大批量生產(chǎn)時采用機(jī)器造型的方法，鑄件的精度高，加工余量可以小一些。單件或者小批量時一般是手工造型，鑄件的精度低，應(yīng)該選擇比較大的加工余量。 鑄件越大，鑄造的誤差越大加工余量應(yīng)該越大。澆注時位于鑄件頂面部位的質(zhì)量較差，加工余量比較大 。 由表 2.1 確定外圓、內(nèi)孔直徑上總余 量為 5mm，端面總余量為 2.5mm。 鑄件的孔、槽是否鑄出，不僅取決于工藝上的可能性，還必須考慮其必要性。一般來說，較大的孔 、 槽應(yīng)當(dāng)鑄出， 以減少切削加工工時、節(jié)省金屬材料，同時也可減小鑄件上的熱節(jié)。但較小的孔、槽則不必鑄出，留待加工反而更經(jīng)濟(jì)。本設(shè)計中，殼體零件圖中 D4、 D5、 D13 孔徑都較小，因此不予鑄出。 XXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 5 表 2.1 鑄件的機(jī)械加工余量（ mm） 2.3 選定起模 斜度 為了便于造型時的起模，將模樣垂直于分型面的表面設(shè)計成一定斜度的表面，該斜度稱為起模斜度。起模斜度的大小與模樣的種類，垂直壁的 高度，造型的材料的特點和造型的方法有關(guān)。起模斜度一般是 0.53。立壁越高，斜度越小，內(nèi)壁的斜度應(yīng)該大于外壁的斜度。金屬模樣與型砂的摩擦力比較小，起模斜度小于木模樣。 2.4 鑄造收縮率 由于合金的線收縮，鑄件冷卻的尺寸將比型腔尺寸略為縮小，為保證鑄件應(yīng)有的尺寸，模樣尺寸必須比鑄件放大一個該合金的收縮量。 在鑄件冷卻過程中其線收縮率不僅受到鑄型和型芯的機(jī)械阻礙，同時還受到鑄件各部分的相互制約。因此，鑄件的實際線收縮率除隨合金的種類而異外，還與鑄件的形狀、尺寸有關(guān)。通常，鋁硅合金的收縮率為 0.8% 1.2%。 在毛坯制造時應(yīng)考慮到這一點。 2.5 型芯 頭與型芯座 在鑄型中，型芯頭對型芯起著定位和排氣作用。型芯頭的形狀尺寸將影響型芯的安裝穩(wěn)定性。按照固定的方法不同，型芯頭可以分為垂直型芯頭和水平型芯頭兩種，垂直型芯頭一般設(shè)有上，下型芯頭。為了便于型芯防止和固定，下型芯頭高讀比上型芯頭大，斜度要小于上型芯頭，型芯頭和型芯座之間要留有空隙 ， 以便于鑄型的裝配 。對于段而且粗的垂直，也可以不設(shè)計上型芯頭。水平型芯的兩端一般都有型芯頭。通過件圖結(jié)構(gòu)，由于零件是帶有空腔的，所以選擇空腔部分設(shè)計使用型芯。 2.6 繪制毛坯圖 繪制 的毛坯圖 見圖 2.1。 6 圖 2.1 諧波減速器殼體鑄造毛坯圖 3. 制定零件工藝規(guī)程 3.1 選擇表面加工方法 1）由于工件材料為 ZL102 鑄 鋁合金，故各回轉(zhuǎn)表面及端面均采用車削方法加工：對于重要回轉(zhuǎn)表面及端面 ，為保證其尺寸精度和位置精度， 采用粗車半精車精車加工方法，對于次要回轉(zhuǎn)表面及端面 則 采用粗車或粗車半精車 的 加工方法。 2）螺孔采用鉆孔攻絲加工方法。為保證螺孔的位置精度，均使用鉆夾具進(jìn)行加工。 3.2 選擇定位基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。工件加工的第一道工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加 工的表面作為定位基準(zhǔn)，這種定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。在以后的工序中則使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這種定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。 合理選擇定位基準(zhǔn)，對保證加工精度、安排加工順序和提高加工生產(chǎn)率有著重要的影響。從定位的作用來看，它主要是為了保證加工表面的位置精度。因此定位基準(zhǔn)的總原則，應(yīng)該是從優(yōu)位置精度要求的表面中進(jìn)行選擇。 3.2.1 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn) 又稱光基準(zhǔn)，其 選擇原則 如下： （ 1）“基準(zhǔn)重合”原則 就是 盡量選用設(shè)計基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)， 以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差 。 （ 2）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 位置精度要求較高的某些表面加工時，盡可能 選擇 同一定位基準(zhǔn)，這樣有利于保證各加工表面的位置精度。 XXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 7 （ 3）“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個表面相互位置精度以及他們自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可以采取互為經(jīng)基準(zhǔn)得原則，反復(fù)多次進(jìn)行精加工。 （ 4）“自為基準(zhǔn)”原則 有些精加工或光整加工工序余量小而均勻，在加工時就應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即遵循自為基準(zhǔn)的原則。 本零件的設(shè)計基準(zhǔn)是 D6 孔和大端面 C，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，并同時考慮統(tǒng)一精基準(zhǔn)原則，選 D6 孔和大端面 C 作為主要定位精基準(zhǔn)。在鉆螺紋底孔的工序中，考慮工件定位和裝夾的方便，選大端面 C 和 D1 孔作為定位精基準(zhǔn)。為保證 D7 外圓和 D6 孔的同軸度，加工 D6 孔時采用 D7 外圓表面作為定位基準(zhǔn)；而在精加工 D7 外圓表面時，采用D6 孔作為定位基準(zhǔn)。這體現(xiàn)了互為基準(zhǔn)的原則。 3.2.2 粗基準(zhǔn) 的 選擇 主要不影響不加工表面和加工表面間的相互位置精度，以及影響加工表面的余量分配。因此，選擇粗基準(zhǔn)的基本原則是： （ 1）若工件必須保證某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。 （ 2）在沒有要求保證重要表面加工余量 均勻的情況下，若零件的每個表面都要加工，則應(yīng)該以加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。 （ 3）在與上項相同的前提條件下，若零件上有的表面不需加工，則應(yīng)以不加工表面和加工表面終于加工表面的位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)，以達(dá)到壁厚均勻，外形對稱等要求。 （ 4）選用粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡量平整光潔，保證零件夾緊可靠。 （ 5）粗基準(zhǔn)一般只使用一次，因此，一般只在第一道工序中使用，以后不應(yīng)重復(fù)使用。 為保證加工面與不加工面的位置關(guān)系，選不加工的四方面作為定位粗基準(zhǔn)。 3.3 時效處理 鑄造和機(jī)械加工都會留下殘 余內(nèi)應(yīng)力，故應(yīng)采用時效處理予以消除。對于鑄件，特別是形狀復(fù)雜的大型鑄件，應(yīng)在粗加工前后各安排一次時效處理。對于精度要求高的工件，一般在粗加工和半徑加工后各安排一次時效處理。 3.4 擬定零件加工工藝路線 生產(chǎn)車間有普通車床和數(shù)控車床可供選擇。考慮到該零件孔的加工難度較大，為了穩(wěn)定地保證加工精度 ， 也為了提高加工效率，精加工采用數(shù)控車床。主要加工工序確定 如下： 1）半精車小端面、 D7 外圓、臺階面及 D4 孔（普通車床，四爪卡盤）； 2）半精車內(nèi)空刀槽 D3（ L2 L3）（普通車床，三爪卡盤）； 8 3） 時效處理； 4）精車大端面，精車 D1 孔，半精車 D2 孔，精車 D6 孔，倒角 0.5 45（數(shù)控車床，三爪卡盤）； 5）精車 D7 外圓，精車臺階面，倒角 1 45，精車 D4 孔，精車 L9 槽（直徑 D5）（數(shù)控車床，可脹心軸）； 6）中間檢驗：精車各部尺寸； 7）鉆 4 S3 螺紋底孔（臺式鉆床，鉆夾具）； 8）鉆 6 S4 螺紋底孔（臺式鉆床，鉆夾具）； 9）鉆 4 S5 螺紋底孔（臺式鉆床，鉆夾具）； 10）鉆 S1 和 S2 螺紋底孔，锪沉頭孔（臺式鉆床，鉆夾具）； 11）中間檢驗：螺紋底孔尺寸及位置 ； 12）攻絲： 4 S3（臺式鉆床，鉆夾具）； 13）攻絲： 6 S4（臺式鉆床，鉆夾具）； 14）攻絲： 4 S5（臺式鉆床，鉆夾具）； 15）攻絲： S1 和 S2（臺式鉆床，鉆夾具）； 16）最終檢驗。 3.4 選擇各工序所用機(jī)床、夾具、刀具、量具和輔具 3.4.1 機(jī)床 機(jī)床是機(jī)械制造業(yè)的基本加工裝備，它的品種、性能、質(zhì)量和技術(shù)水平直接影響著 其他機(jī)電 產(chǎn)品的性能 、質(zhì)量、生產(chǎn)技術(shù)和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 機(jī) 床可分為傳統(tǒng)機(jī)床和數(shù)控機(jī)床兩大類， 按機(jī)床的加工 方式、加工對象或主要用途， 我國將機(jī)床分成為 12大類， 它們是：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床和其它機(jī)床。每一類機(jī)床，又可按其結(jié)構(gòu)、性能和工藝特點的不同細(xì)分為若干組，如車床類就有：普通車床、立式車床、六角車床、多刀半自動車床、單軸自動車床和多軸自動車床等等 。 機(jī)床的主要組成部分有主傳動部件、進(jìn)給傳動部件、工件安裝裝置、刀具安裝裝置、支承件和動力源。 3.4.2 夾具 夾具是加工工件時，為完成某道工序，用來正確迅速安裝工件的裝置。它對保證加工精度、提高生產(chǎn)效率和減輕工人勞動量有很大作用。 機(jī)床 夾具 一般按用途分類，通常分為兩大類：通用夾具和專用夾具。通用夾具指加工兩種或兩種以上工件的同一夾具，一般已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，不需特殊調(diào)整就可以用于加工不同的工件。他們的適應(yīng)性較強(qiáng)，對于充分發(fā)揮機(jī)床的技術(shù)性能、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍起著重要作用。專用夾具是指為某一零件的加工而專門設(shè)計和制造的夾具，沒有通用性。利用專用夾具加工工件，即可保證加工精度，又可提高生產(chǎn)效率。此外，還XXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 9 可按夾緊力源不同，將夾具分為手動夾具、氣動夾具、電動夾具和液壓夾具等。 單件小批生產(chǎn)中重要使用手動夾具。 夾具主要由定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向元件、夾具體及其 他部分組成。 工件的加工精度在很大程度上決定于夾具的精度和結(jié)構(gòu)，因此整個夾具及其零件都要具有足夠的精度和剛度，并且結(jié)構(gòu)要緊湊、形狀要簡單，裝卸工件和清除切屑要方便等。 3.4.3 刀具 和量具 切削 過程中 刀具 用來直接完成切削工作。無論哪種刀具，一般都有切削部分和夾持部分組成。夾持部分用來將刀具夾持在機(jī)床上的部分，要求它能保證刀具正確的工作位置，傳遞所需要的運(yùn)動和動力，并且夾固可靠，裝卸方便。切削部分是刀具上直接參與切削工作的部分，刀具切削性能的優(yōu)劣，取決于切削部分得材料、角度和結(jié)構(gòu)。 量具的選擇取決于生產(chǎn)類型 和加工精度。單件小批生產(chǎn)盡量采用通用量具，大量生產(chǎn)且精度要求較高時，應(yīng)采用各種量規(guī)和高效檢驗設(shè)備。 表 3.1 常用加工設(shè)備技術(shù)參數(shù) 機(jī) 床 最大加工直徑加工長度 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) /分） 加工質(zhì)量 主電機(jī)功率 KW 不圓柱度 錐度 不平度 粗糙度 普通車床 C6132 320 800 40 1200 0.01 0.01 0.015/180 4 CA6140 400 650 10 1800 0.01 0.01/100 0.015/200 7.5 CM6140 400 900 10 1400 0.005 0.01/150 0.01/200 7.5 機(jī) 床 最大鉆孔直徑 主軸行程 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 主軸轉(zhuǎn)速 （轉(zhuǎn) /分） 主軸功率 立式鉆床 Z518 18 150 6 310 2975 1 Z525 25 175 9 97 1360 28 搖臂鉆床 Z35 50 350 18 34 1700 5.5 Z37 75 450 22 11.2 1400 7.5 機(jī) 床 最大刨削長度 工作臺工作 面積 每分鐘滑枕 往復(fù)次數(shù) 每往復(fù)工作臺進(jìn)給量 主電機(jī)功率 牛頭刨 B650 500 頂面： 450*405 側(cè)面 435*355 8 級 11 120 6 級 0.35 2.13 4 B665 650 側(cè)面： 650*450 6 級 12.5 72.7 10 級 0.33 3.33 3 機(jī) 床 最大鏜孔直徑 主軸轉(zhuǎn)速 加工質(zhì)量 10 （轉(zhuǎn) /分） 不圓柱度 端面不平度 粗糙度 臥式 T617 240 13 1160 0.02 0.02 T68 240 20 1000 0.02/300 0.02/300 精密窩鏜銑T646 240 8 1036 0.01 0.01 立式金剛鏜T716 165 19 600 0.01 0.01 外圓磨床 M2120 磨削直徑 8 315 磨削長度 1000 0.003 0.006 內(nèi)圓磨床 M2120 磨孔直徑 500 200 磨孔深度 120 160 0.006 0.005/200 平面磨床 M1040 磨削面積長 *寬1000*300 不平度0.015/1000 無心磨床 M1040 磨削直徑 2 40 磨削寬度 140 橢圓度 0.002 不圓柱度 0.004 機(jī) 床 工作臺工作 面積長 *寬 工作臺 最大行程 主軸轉(zhuǎn)速 （轉(zhuǎn) /分） 主電機(jī)功率 KW 臥式銑床 X60 800*200 500*160*300 50 2240 3 臥式銑床 X62 1250*320 700*255*360 30 1500 7.5 立式銑床 X52K 1250*320 700*255*370 30 1500 7.5 萬能銑床 X62W 1250*320 700*255*370 30 1500 7.5 機(jī) 床 額定拉力（噸） 最大行程 滑枕行程速度 工作 返回 主電機(jī)功率 （ KW） 立式內(nèi)拉床L5120 20 1250 1.5 13 7 20 14 臥式內(nèi)拉床L6110 10 1250 2 11 14 25 17 臥式內(nèi)拉床L6120 10 1600 1.5 11 7 20 22 XXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 11 表 3.2 常用量具及規(guī)格 12 3.5 填寫工藝過程卡片 根據(jù) 表 3.1 及表 3.2 選擇合適的工藝設(shè)備，并結(jié)合所確定的加工工藝路線，填寫機(jī)械加工工藝過程卡片如表 3.3 所示。 表 3.3 諧波減速器殼體機(jī)械加工工藝過程卡片 XXXX 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計制造 與 自動化 機(jī)械加工工藝過程卡片 零件名稱 零件 圖號 諧波減速器 殼體 工序號 工序名稱及內(nèi)容 機(jī)床 夾具 刀具 量具 輔具 名稱 型 號 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 1 半精車 : 夾四方 ,靠大端面 車小端面 ,車外圓D7,直徑留L6+2.5mm;車 D4 孔 ,直徑留 1mm 余量 普通 車床 C6132 四爪卡盤 左偏刀 彎頭刀 90 45 游標(biāo)卡尺 0.05/200 2 半精車 : 夾 D7外圓 ,靠臺階端面車內(nèi)空刀槽 D3(L2-L3),成 普通 車床 C6132 三爪卡盤 內(nèi)孔車刀 游標(biāo)卡尺 0.05/20 3 時 效 4 精車 : 夾 D7外圓 ,靠臺階端面 半精車大端面 ,留余量 0.5mm;半精車 D1孔 ,成 :半精車 D6 孔直徑留 1mm:精車大端面 ,成 ,保證尺寸L1和 L6+0.5mm;倒角0.5 45 :精車 D1孔 ,成 ,保證尺寸 L4 數(shù)控 車床 CK6132 三爪卡盤 彎頭刀內(nèi)孔車刀 45 游標(biāo)卡尺 深度尺塞規(guī) 0.05/200 0.05/200 XXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 13 5 精車 :以大端面及 D6孔定位 倒角 1 45 ;車 D7外圓 ,成 ,車臺階面 ,保證尺寸 L6:車 D4 孔 ,成 .車 L9 槽 ,直徑 D,保證 L10 數(shù)控車床 CK6132 可脹心軸 彎頭刀右偏刀 90 45 游標(biāo)卡尺 千分尺 百分表 檢驗心軸 0.05/200 25-50 (50-75) 0-5. 頂尖座 6 中間檢驗 : 精車各部尺寸 游標(biāo)卡尺 百分表 塞規(guī) 千分尺 0.05/200 0- 5 (50-75) 頂尖座 7 鉆孔 : 以大端面及 D1 孔定位鉆 4_S3螺紋孔 ,分布圓直徑 D9,位置度0.15mm 臺式鉆床 鉆夾具 鉆頭 2.4 3.2 4.1 游標(biāo)卡尺 0.05/125 8 鉆孔 :以大端面及 D1孔定位 鉆 6-S4 螺紋孔 ,分布圓直徑 D8,位置度0.15mm 臺式鉆床 鉆夾具 2.4 3.2 4.1 游標(biāo)卡尺 0.05/125 9 鉆孔 : 以大 端面及D6 孔定鉆 4-S5 螺紋底孔 ,分布圓直徑D11,位置度 0.15mm 臺式鉆床 鉆夾具 鉆頭 游標(biāo)卡尺 0.05/125 10 鉆孔 : 以大端面及D1 孔定位鉆 S1螺紋底孔 ,保證尺寸 L5:鉆S2 螺紋底孔 ,保證尺寸 L7: 锪孔 D13,深 1 臺式鉆床 鉆夾具 鉆頭 锪鉆 2.4 3.2 5.0 7.5 10.5 12 游標(biāo)卡尺 0.05/125 11 中間檢驗 檢查各孔尺寸位置 14 12 攻絲 :4-S3 臺式 鉆床 鉆夾具 絲錐 M3 M4 M5 M6 螺紋塞規(guī) M3 M4 M5 M6 13 攻絲 :4-S4 臺式 鉆床 鉆夾具 絲錐 M3 M4 M5 M6 螺紋塞規(guī) M3 M4 M5 M6 14 攻絲 :4-S5 臺式 鉆床 鉆夾具 絲錐 M5 M6 螺紋塞規(guī) M5 M6 15 攻絲 S1.S2 臺式 鉆床 鉆夾具 絲錐 M3 M4 M5 M6 螺紋塞規(guī) M3 M4 M5 M6 16 最終檢驗 設(shè)計者 指導(dǎo)教師 共 3 頁 4.成組夾具的設(shè)計 （ 10 工序夾具） 組合夾具 它是由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件組合而成， 這些元件具有各種不同形狀、尺寸和規(guī)格，并具有良好的互換性、耐磨性和較高的精度。根據(jù)工件的工藝要求，可將不同的組合夾具元件像搭積木一樣，組裝成各種專用夾具。使用完畢后，元件可方便地拆開，洗凈后存放起來，待需要時重新組裝成新的夾具。組合夾具由于它的靈活和通用，使生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大大縮短，同時能節(jié)約大量設(shè)計、制造夾具的工時和材料，特別適用于新產(chǎn)品試制、單件小批生產(chǎn)和臨時性生產(chǎn)任務(wù)。 組合夾具組成如圖4.1 所示。 通用可調(diào)夾具 這類夾具的特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。針對成組加工 中某一工序而設(shè)計制造的可調(diào)整夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)整夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，適用范圍更廣一些。 XXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 15 4.1 經(jīng)濟(jì)性分析 迄今為止，夾具經(jīng)濟(jì)性的分析研究還不夠完善，設(shè)計者常常需要根據(jù)自己的經(jīng)驗來進(jìn)行決策。本文采用以下方法進(jìn)行夾具經(jīng)濟(jì)性的分析。 使用夾具加工時，工序成本可按 式（ 4.1）計 算： ( 1 )() FO F L F M s F aC n iE C C t Q ggg （ 4.1） 式中 OFE-使用夾具加工時的工序成本（元）； LFC-使用夾具加工時的每小時勞動力費用（元 /小時）； MC-包括管理費用在內(nèi)的機(jī)床機(jī)時費用（元 /小時）； sFt-使用夾具加工時的單加工時（小時）； n-夾具使用年限（年）； i-投資利息或潤利率數(shù)值（ 1/年）； 16 aQ-使用夾具加工的 零件總數(shù)； FC-夾具成本，包括夾具設(shè)計費用、材料費用、加工費用、調(diào)整與裝配費用、維護(hù)與保管費用等（元）。 不使用夾具加工時，工序成本可按 式（ 4.2） 計算： ()O L M sE C C t g（ 4.2） 式中OE-不使用夾具加工時的工序成本（元）； LC-不使用夾具加工時的每小時勞動力費用（元 /小時）； st-不使用夾具加工時的單位工時（小時）。 若OF OEE，則應(yīng)使用夾具。 4.2 夾具總體 方案分析 本工序要求以殼體大端面（ 3 點）和 D1 孔（ 2 點）定位，鉆 S1、 S2 螺紋底孔，锪D13 孔，要求保證位置尺寸 L5 和 L7，其中位置尺寸 L5 要求較嚴(yán)格，是夾具設(shè)計需要著重考慮的問題。 夾具方案設(shè)計工件分別以大端面、短圓柱孔和四方面為第一、第二和 第三定位基準(zhǔn)，可采用大端面短圓柱面的定位方式，以滿足 3 點定位和 2 點定位的要求， 1 點定位則可采用可調(diào)支承來實現(xiàn)。 4.3 夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.3.1 夾具的設(shè)計方法 機(jī)床夾具設(shè)計是工藝裝備設(shè)計的重要組成部分。設(shè)計的夾具應(yīng)具備以下條件：保證零件的加工質(zhì)量；生產(chǎn)效率高；結(jié)構(gòu)工藝性好，便于制造和維護(hù)；成本低；操作方便、安全、省力和排屑方便等。 夾具具體設(shè)計過程如下： （ 1）研究原始資料，明確設(shè)計任務(wù) ，確定 定位方案 。 工件定位的實質(zhì)，就是要使工件在夾具中占有某一確定的位置。任何一個剛體（工件）在空間直角坐標(biāo)系 內(nèi)都有六個自由度，即沿三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動 Xur 、 Yur 、 Zur 和繞此三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)移 X 、 Y 、 Z 。工件在空間的六個自由度，可用合理布置得六個支撐點來限制，使工件得到確定的位置，此既工件的定點定位原理。 本工序的 設(shè)計任 務(wù)是：對 鉆 S1、 S2 螺紋底孔和锪 D13 孔 這一工序的裝夾進(jìn)行設(shè)計。分析零件圖可知前幾道工序中零件已加工的表面有大、小端面， 4 S3、 6 S4、 4 S5XXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 17 螺紋底孔 。 這一工序要 加工 S1、 S2 螺紋底孔和 D13 孔 ，那么定位基準(zhǔn)宜選 殼體 大端面（ 3 點） 和 D1 孔 （ 2 點）進(jìn)行 定位。 分別以大端面、短圓柱孔和四方面為第一、第二和第三定位基準(zhǔn)，采用大端面短圓柱面的定位方式，以滿足 3 點定位和 2 點定位的要求， 1 點定位則采用可調(diào)支承來實現(xiàn)。 本工序要用的刀具、量具、加工余量、切削用量及有關(guān)技術(shù)參數(shù) 列入該工序卡片，見表 4.1： 表 4.1 10 工序成組加工工序卡片 （ 2） 夾具體設(shè)計 夾具體是整個夾具的基體和骨架。在夾具上要安裝組成該夾具所需的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置等；還要考慮便于裝卸工件以及在機(jī)床固定。因此，夾具體的形狀和尺寸，主要取決于夾具上各組成件的分布情況；工件的形狀、尺寸以及加工性質(zhì)。夾具體設(shè)計的基本要求： 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 ；用以保證加工過程中在加緊力、切削力等外力的作用下，不致產(chǎn)生不允許的變形和振動。力求結(jié)構(gòu)簡單，裝卸工件方便，更要防止無法制造和難以裝卸的現(xiàn)象發(fā)生；在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡量使體積減小，重量減 輕。要有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性，以便于制造、裝配和使用；夾具有三部分表面是影響夾具裝配后精度的關(guān)鍵，即夾具體的安裝基面、安裝定位元件的表面、安裝對刀或?qū)蜓b置的表面。尺寸要穩(wěn)定；即夾具體制造加工后，應(yīng)防止日久變形。 18 我們選擇的是鑄造夾具體，所以在鑄件成形后，要進(jìn)行時效處理，避免產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。排除切屑要方便； 在 此套夾具中，都是外部切削，排屑的問題就不再多考慮。 在機(jī)床上安裝要穩(wěn)定、可靠、安全。 4.3.2 夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)分析，確定的夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案為： 1） 考慮生產(chǎn)批量不大， 故采用手動夾緊。 2） S1 螺紋底孔有 3 個，且圓周上均勻分布，故宜做成回轉(zhuǎn)式鉆模，采用分度盤和插銷進(jìn)行分度。 3） 為適應(yīng)不同尺寸零件加工需要定位元件應(yīng)做成可換方式。 4） 為減小由于鉆削軸向力引起工件變形和位移，應(yīng)在鉆頭對應(yīng)位置上加輔助支承。 5） 為便于安裝工件，鉆模板采用鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。 6） 尺寸 L5 要求較嚴(yán)格，故鉆 S1 螺紋底孔的鉆模板位置固定，調(diào)整鉆 S2 螺紋底孔的鉆模板位置，以適應(yīng)不同孔距要求。 4.4 夾具制造與操作說明 本夾具分度與定位裝置是夾具設(shè)計制造的關(guān)鍵。定位裝置既 要滿足不同型號殼體零件的定位尺寸要求，又要保證定位端面至 S1 螺紋底孔鉆套的距離，為此必須嚴(yán)格按夾具零件圖紙要求進(jìn)行加工。同時夾具在轉(zhuǎn)換加工零件時，必須進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)整和檢測。 裝夾工件時，用力要適當(dāng)，以免產(chǎn)生夾緊變形。锪 D13 孔時，須將相應(yīng)的鉆模板掀起，利用锪鉆自身導(dǎo)向。夾具裝配圖如 圖 4.2 所示。 其中件號 1 9 為可換件，應(yīng)根據(jù)不同型號零件進(jìn)行更換。件號 11 45 為非標(biāo)準(zhǔn)夾具元件或自制標(biāo)準(zhǔn)夾具元件，件