机械制造工艺课程设计圆柱齿轮减速器箱体的的工艺和夹具

课程设计之-机床夹具设计 机械制造工艺课程设计 学校： 清华大学 专业： 机械 姓名: xxx第一章 产品概述本组设计对象是圆柱齿轮减速器箱体的的工艺和夹具。1 产品介绍 齿轮减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩。无须联轴器和适配器，结构紧凑。负载分布在行星齿轮上，因而承载能力比一般斜齿轮减速机高。满足小空间高扭矩输出的需要。 齿轮减速器广泛应用于大型矿山，钢铁，化工，港口，环保等领域。 2 零件介绍 作用变速器箱体在整个减速器总成中起支撑和连接的作用，它把各个零件连接起来，支撑传动轴，保证各传动机构的正确安装，是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。 因此变速器箱体的加工质量的优劣，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。结构特点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。零件装配箱体通常用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。 灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式。上箱盖和下箱体用螺栓联接成一体。轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。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。第二章 图纸技术要求分析2.1 箱体零件的结构工艺性 (1)减速器箱盖、箱体主要加工部分是结合面、轴承孔、通孔和螺孔，其中轴承孔在箱盖、箱体合箱后再进行镗孔加工，以确保两个轴承孔中心线与分割面的位置，以及两个孔中心线的平行度和中心距。 (2)减速器整个箱体壁薄，容易变形，在加工前要进行时效处理，以消除内应力，加工时要注意夹紧位置和夹紧力大小，防止零件变形。 (3)箱盖、箱体结合面，底面上的孔的加工，采用专用钻模，这样可以保证孔的位置精度要求。2.2 图纸的错误及修改零件名称设计说明机盖机盖左视图标注的55mm重复标注，应去掉。输出轴承孔相对于A的位置度为0.06mm，表面粗糙度为2.5mm。输入轴承孔相对于A的位置度为0.012mm，表面粗糙度为1.6mm。两轴承孔轴线的平行度为0.025mm，等级为6级，距离为1500.25mm。输出轴承孔的圆柱度公差值为0.010mm，等级为7级。同轴度为0.025mm，等级为7级。输入轴承孔的的圆柱度公差值为0.008mm，等级为7级。同轴度为0.025mm，等级为7级。机盖和机座合箱后，边缘应平齐，相互错位每边不大于2；应检查与机座接合面的密封性，用0.05塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的13，用涂色法去检查接触面积达每个结合面一个斑点；与机座连接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时接合面处禁放任何衬垫；未注明的倒角为C2，粗糙度为Ra12.5；机械加工未标注偏差尺寸处精度为IT12；两端面相对于基准B的垂直度为0.10mm，等级为9级。结合面的表面粗糙度为1.6um锥销孔的表面粗糙度为1.6um，凸台面的表面粗糙度为3.2um。H向分割线应斜向上。机座与机盖结合面处平面度为0.025mm，公差等级为6级。输出轴承孔相对于A的位置度为0.06mm，表面粗糙度为2.5mm。输入轴承孔相对于A的位置度为0.012mm，表面粗糙度为1.6mm。输出轴承孔的圆柱度公差值为0.010mm，等级为7级。同轴度为0.025mm，等级为7级。输入轴承孔的的圆柱度公差值为0.008mm，等级为7级。同轴度为0.025mm，等级为7级。锥销孔的表面粗糙度为1.6um，凸台面的表面粗糙度为3.2um。螺栓孔、通油孔、机座面的表面粗糙度均为12.5um。输出（入）轴承孔两端面与输出（入）轴中心线的垂直度为0.01；输出轴承孔的同轴度为0.03。轴承孔的中心平行度为0.025；第三章 生产纲领 假设年产量Q20000（件/年），该零件在每台产品中的数量n=1（件/台），废品率3，备品率5。由公式NQn（1）得： N100001（135）=21600 该零件属于中型零件,查表（机制工艺生产实习及课程设计中表61）确定的生产类型为大量生产。因此，可以确定为Y流水线的生产方式，又因为在加工箱盖和底座的时候有很多的地方是相同的，所以可选择相同的加工机床，采取同样的流水线作业，到不同的工序的时候就采用分开的方法，所以可以选择先重合后分开再重合的方式的流水线作业。虽然是大批量生产，从积极性考虑，采用组合机床加工，流水线全部采用半自动化的设备。 第四章 材料、毛坯制造方法的选择及毛坯图4.1 材料的选择毛坯材料选择HT200.此材料由石墨构成，因石墨本身有润滑作用且可以吸收振动能量，所以HT200具有耐磨性能好，消振性能好的特点。由于铸铁中硅含量高且成分接近于共晶成分，因而流动性、填充性能好，即铸造性能好。由于石墨的存在使车屑容易脆断，不粘刀，切削性能好。缺点是力学性能低，易导致应力集中，因而其强度、塑性及韧性低于碳钢。基于HT200以上优缺点及价格便宜，所以对于承受压力和震动的箱体，采用HT200作为加工材料。若没有HT200，可采用45号钢代替。 而热处理方法，因铸件采用砂型造型，所以为降低硬度，采用人工时效的热处理方式。4.2 毛坯的制造方法 砂型铸造机械造型：钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。而金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金属只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。同时金属型铸造还有如下不足之处： (1) 金属型制造成本高； (2) 金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件洗不足、开裂或铸铁件白日等缺陷; (3) 金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。减速箱的箱体结构相对较复杂，根据减速箱箱体零件图可知箱体的壁厚为8mm, 采用金属型造型对壁厚有限制，成本比砂型铸造高，而且箱体外表面的精度要求不高，砂型铸造能满足要求，机械造型生产率较高能满足大批量生产的需要。综合以上因素，因此选用砂型铸造机械造型。砂型铸造机械造型上箱盖以结合面为分型面，采用两箱造型，中注式浇注系统，浇注的时候重要的加工面应该向下，因为铸件的上表面容易产生砂眼、气孔等。为了补缩，上面设几个冒口。为了造型时方便拔模而设计了拔模斜度。下箱体采用三箱造型，为了浇注液体充满型腔，在直浇道基础上设有横浇道。同时设置了冒口和拔模斜度。4-1 机盖铸造工艺图4-2 机座铸造工艺图4.3 毛坯图的绘制 机盖毛坯的外廓尺寸：考虑其加工外廓尺寸为428204145mm，取机盖结合面的加工余量为5mm，凸台面加工余量为2mm，其余加工面的加工余量为4mm。故 毛坯 长：428 mm 宽：196+24=204 mm 高：140+5=145 mm机座毛坯的外廓尺寸考虑其加工外廓尺寸为428204180 mm，取机座结合面的加工余量为5mm，基座底面加工余量为5mm，泄油口加工余量为2mm，其余加工面的加工余量为4mm。故毛坯 长：428 mm 宽：196+24=204 mm高：170+25=180 mm毛坯图如下：（4-3） 机盖毛坯图（4-4） 机座毛坯图第五章 定位基面的选择及分析5.1定位基准的选择 定位基准有粗基准与精基准之分。在机械加工的第一道工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作定位基准，则该表面称为粗基准。在随后的工序中，用加工过的表面作定位基准，称为精基准。通常先确定精基准，然后确定粗基准。精基准：选择原则：“基准重合”原则；“基准统一”原则；“自为基准”原则；“互为基准”原则；精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。减速器下箱体通常以底面和两定位销孔为精基准，上箱盖则分别以结合面、凸台面作为精基准。 在加工上箱盖时，以凸台为精基准粗铣、半精铣、精铣结合面。以结合面为精基准时铣视口端面、钻孔、攻丝；钻起盖螺纹孔攻丝。只有加工结合面时才以凸台为精基准，因此满足“基准统一”原则。下箱体则以底面和两定位销孔为精基准，这种定位基准的选择夹紧方便，工件的夹紧变形小；易于实现自动定位和自动夹紧，且不存在基准不重合误差。粗基准的选择选择粗基准时。主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。减速器的上箱盖、下箱体都以结合面为粗基准，加工出加工结合面的精基准，再以结合面作为精基准，加工分布在箱盖和箱座两个不同部分上很不规则轴承孔的毛坯孔，以及油孔、连接孔等，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。5.2各加工面基准表工件工序内容定位基准箱盖粗铣箱盖连接螺栓凸台面箱盖的结合面为粗基准粗精铣箱盖结合面箱盖的凸台面为精基准粗精铣窥视孔端面箱盖的结合面为精基准钻起吊螺钉孔箱盖的结合面为精基准钻窥视孔台阶面螺钉孔箱盖的结合面为精基准攻起吊螺钉孔和窥视孔台阶面螺钉孔箱盖的结合面为精基准 箱座（机座）粗铣机座底面机座的结合面为粗基准粗精铣机座结合面机座底面为精基准精 铣机座底面机座底面为精基准粗铣机座凸台面机座底面为精基准粗铣排油口台阶面机座底面为精基准粗铣游标台阶面机座底面为精基准钻地角螺栓孔机座底面为精基准钻排油螺栓孔和游标孔机座底面为精基准 合箱后粗精镗镗输出轴承孔机座底面为精基准，采用一面两销定位粗精镗镗输入轴承孔机座底面为精基准，采用一面两销定位粗精铣输入轴承孔端面机座底面为精基准，采用一面两销定位粗精铣输出轴承孔端面机座底面为精基准，采用一面两销定位钻上机座连接螺栓孔机座底面为精基准，采用一面两销定位锪上机座连接螺栓沉头座孔机座底面为精基准，采用一面两销定位钻输入与输出轴承盖孔机座底面为精基准，采用一面两销定位 第六章 加工工作量及加工手段组合减速器箱体主要加工面有五个，机盖结合面、机座结合面、机座底面、输入轴承孔端面、输出轴承孔端面。此外，除了要镗轴承孔外，还要加工的有上机座螺栓孔，机盖吊环孔、窥视孔台阶面、机座底面螺栓孔、游标空、排油孔、油槽、上机座定位销孔。下面查工序确定各工序的尺寸和偏差1、机座与机盖结合面A 、加工工序：粗铣半精铣精铣B 、工序余量：粗铣3mm， 半精铣1.6mm，精铣0.4mmC、工序公差：毛坯1.3mm，粗铣IT12，半精铣IT8，精铣IT7D、工序尺寸：精铣mm，Ra1.6，半精铣mm，Ra6.3，粗铣 mm,Ra12.5，毛坯mm2、轴承孔两端面A、加工工序：粗铣精铣B、工序余量：粗铣3.5mm，精铣0.5mmC、工序公差：毛坯2mm，粗铣IT10，精铣IT7 D、工序尺寸：精铣mm，Ra1.6，粗铣 mm,Ra12.5，毛坯mm3、视窗面A、加工工序：粗铣B、工序余量：粗铣2mm C、工序公差：毛坯0.8mm，粗铣IT12D、工序尺寸：粗铣 mm,Ra12.5，毛坯mm4、机盖凸台面A、加工工序：粗铣B、工序余量：粗铣2mmC、工序公差：毛坯1.2 mm，粗铣IT12 mm D、工序尺寸：铣 mm， Ra12.5，毛坯 mm5、输入（出）轴承孔A、加工工序：粗镗半精镗-精镗B、工序余量：粗镗2.5，半精镗1.0，精镗0.5，C、工序公差：毛坯0.8，粗镗IT12，半精镗IT11，精镗IT8，D、工序尺寸：输出轴承孔 ：精镗 Ra2.5，半精镗Ra3.2，粗镗Ra12.5，毛坯输入轴承孔： 精镗 Ra1.6，半精镗Ra3.2，粗镗Ra12.5，毛坯6、机座底面A、加工工序：粗铣精铣B、工序余量：粗铣5mmC、工序公差：毛坯1.1mm，粗铣IT12D、 工序尺寸：粗铣mm,Ra12.5，毛坯mm第7章 大致工艺过程对减速箱箱体进行加工，尤为重要的就是确定其加工工艺的过程。并且，在确定加工工艺过程时，应该考虑各方面的因素，从而拟定出最佳加工方案。针对我们所要加工的减速箱，应当遵循先面后孔，先粗后精，工序适当等原则。经过分析，我们把加工工艺过程大致分为了三个部分。第一部分是对箱盖的加工，主要是加工上箱盖凸台面，上下箱体结合面，上箱体窥视孔面以及钻孔、攻丝窥视孔台阶面；第二部分是对机座的加工，主要是加工机座底面，上下箱体结合面，钻锪底座螺栓孔和排油孔和油标孔；第三部分是将两箱体合箱后进行加工，主要工序是钻、绞定位销孔和钻连接孔，以底面为基准铣轴承端面和镗轴承孔，最后钻轴承孔端面的螺钉孔。其中，在第一、二和第三部分之间应安排钳工工序，将盖与底座合成箱体，并用二锥销定位，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。箱盖：工序号工序名称 工序内容定位基准 设备 刀具 1毛坯铸造 2清砂清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等 3热处理人工时效处理 4涂漆 5铣铣箱盖连接孔凸台面保证:六个连接孔凸台的尺寸mm，表面粗糙度为Ra12.5箱盖结合面X6320粗齿莫氏锥柄立铣刀 6粗铣粗铣箱盖结合面。保证：结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra12.5箱盖凸台面万能铣床硬质合金盘铣刀 7半精铣半精铣箱盖结合面。保证：结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra6.3箱盖凸台面X53K硬质合金面铣刀 8精铣精铣箱盖结合面保证：结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra1.6，平面度为0.025箱盖凸台面X53K硬质合金面铣刀 9铣铣窥视孔台阶面保证：窥视孔台阶面高度尺寸，表面粗糙度为Ra6.3。箱盖结合面龙门机床xq209/2m硬质合金套式面铣刀10钻孔钻窥视孔台阶面螺钉孔。箱盖结合面Z3025B麻花钻11攻丝攻起窥视孔台阶面螺钉孔箱盖结合面Z3025B丝锥12钻孔钻启盖螺钉孔箱盖结合面Z3025B麻花钻13攻丝攻启盖螺钉孔箱盖结合面Z3025B丝锥注意： 如果是小批单件生产，加工工艺过程中应安排划线的工序，但由于是大量生产，用流水线生产，故省略划线工序。机座：工序号工序名称 工序内容定位基准 设 备 刀 具1毛坯铸造2清砂清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等3热处理人工时效处理4涂漆5铣铣机座底面保证：底座厚度为，底座表面粗糙度为 Ra12.5机座结合面X5032硬质合金套式面铣刀6粗铣粗铣机座结合面保证：结合面厚度为mm ，表面粗糙度为Ra12.5机座底面立式铣床5030A硬质合金套式面铣刀半精铣半精铣结合面保证：结合面尺寸，表面粗糙度为Ra=6.3。箱盖凸台面8精铣精铣机座结合面保证：结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra1.6，平面度为0.025机座底面X53K硬质合金面铣刀9钻孔钻地角螺栓孔保证：沉头座孔的直径为17，距离和距离300，表面粗糙度为Ra12.5机座结合面Z3025B麻花钻10锪孔锪地角螺栓沉头座保证：沉头座孔的直径为30, 距离和距离300,表面粗糙度为Ra12.5机座结合面11铣铣排油口台阶面保证:台阶面距离底座的距离为20,表面粗糙度为Ra6.3机座结合面X62W高速钢立铣刀W18Cr4V12铣铣游标台阶面保证:台阶面距离机座结合面的距离为90,台阶面与机座壁的角度为45，表面粗糙度为Ra12.5机座结合面X62W高速钢立铣刀W18Cr4V13钻孔钻排油螺栓孔和游标孔机座结合面Z3025B麻花钻14攻丝攻排油螺栓孔和游标孔箱盖结合面Z3025B丝锥 注意： 由于机座有两凸缘面的原因，因此机座接合面与底面上螺栓孔的锪平不能用组合钻床直接锪平，而必须采用特殊的刀杆，把套式锪钻插装在特殊刀杆上来锪平螺栓孔。而且还应该先让刀杆穿过螺栓孔，在装上套式锪钻，然后再进行反锪。合箱后：工序号工序名称工序内容定位基准设备刀具1钳工将箱盖，箱体对准和箱机座底面钳工钳工2钻钻，铰锥销孔，装入锥销机座底面3钳工将箱盖，箱体做标记，编号4锪孔锪上机座连接螺栓沉头座孔机座底面锪钻锪钻5钻孔钻上机座连接螺栓孔机座底面麻花钻麻花钻6钳工拆箱，去毛刺，清洗，再装配，拧紧螺栓。7粗铣粗铣轴承孔两端面保证：两端面的距离为机座底面硬质合金面镶齿套式面铣刀硬质合金面铣刀8精铣精铣轴承孔两端面保证：端面到输入轴线的距离为机座底面硬质合金面铣刀硬质合金面铣刀9粗镗粗镗两轴承孔保证：输出轴承孔的直径为；输入轴承孔的直径为。机座底面硬质合金双刃镗刀硬质合金镗刀10半精镗半精镗两轴承孔保证：输出轴承孔的直径为；输入轴承孔的直径为。机座底面硬质合金镗刀硬质合金镗刀11精镗精镗两轴承孔保证：输出轴承孔的直径为；输入轴承孔的直径为。机座底面硬质合金镗刀硬质合金镗刀12钻孔钻轴承孔端面六个螺钉孔机座底面麻花钻麻花钻13钳工拆箱，去毛刺，清洗15钳工合箱，装锥销，紧固钳工钳工16终检查检查各部尺寸及精度17入库 第八章、夹具设计8.1夹具设计应遵循的原则： 1）夹紧过程中不改变工件定位时所占据的正确位置； 2）夹紧力的大小要适当，过大了会使工件变形，过小了则在加工时工件会松动，造成报废甚至发生事故，既要保证加工过程中工件不会产生位移和振动，又要使工件不产生不允许的变形或损伤； 3）夹紧装置的自动化程度，应与工件的生产批量相适应；4）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。结构要简单，力求体积小、重量轻、并有足够的强度；工艺性好便于制造与维修； 5）使用性能操作方省安全可靠同时，夹具设计应该考虑多方面的问题，运用自己所学过的多科知识，结合生产实际环节，进行合理的夹具设计。所以，考虑到实际生产，机床夹具的设计还应该遵循以下设计原则： （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 （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 （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。（4）提高工具设计便利性减少疲劳 （5）机械操作动作作相对安定并且操作流程化 8.2 机床选择 因为自己所选择的工艺是粗铣下底面，因此该工艺环节一个主要的内容就是选择合理的铣床。考虑到减速器下底面比较大，且是粗铣，因此综合多方面的知识，查询手册各种机床的资料，最终，选取立式铣床5030A。它的工作台面是1150300 mm，外形尺寸为169315351869，主轴转速为12级，35-1600r/min，电动机功率为4KW，满足加工要求。 下为机床5030A图： 图（8-1） 立式铣床5030A8.3 刀具选择 选择合适的刀具，既可以提高加工效率，又可以避免不必要的浪费。在自己所设计的这一夹具中，主要是粗铣下底面，且由于下底面宽度比较大，因此应选择端面铣刀。最后，结合其尺寸，查询设计手册，选择选择硬质合金套式面铣刀YG8，查工艺人员手册表10-110知，每齿的进给量Sz=0.4mm。其余尺寸为D=400mm，齿数是z=14，铣削宽度为B=240mm。 图（8-2） 硬质合金套式面铣刀YG88.4 切削力的计算 （1）铣削圆周力的计算 铣削力在加工过程中往往方向、大小在变化，在计算中应按最不利的加工条件下求得的铣削力或铣削合力计算。代入铣削圆周力公式： 其中切削深度t=4.5mm，铣削宽度B=190mm，铣刀齿数Z=14，每齿进给量Sz=0.4mm，铣刀直径D=400mm，将数值代入上式计算得： 计算的，P=244 Kg。 （2）切削速度的计算 代入公式： 其中D=400mm，T=420min，t=4.5mm，Sz=0.4mm，B=190mm。计算，得： V=74mm/min。8.4机动时间的计算及工序时间定额的确定本道工序只需粗铣下底面，因为，粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀应尽可能切除全部余量。因此，采用一把套式端面铣刀，在加工时，一次走刀即可。查机械工艺设计手册知，机动时间 其中： =铣削轮廓的实际长度368mm； =切入长度=24mm； =超出长度=5mm； 行程次数，因此在这取：i=1； 工作台的进给量 =0.41460=336mm/min。 其中： ， n=60。 所以，算得，T=1.18min。 查表得：辅助时间=； 间歇时间 ； 准备终结时间； 技术服务时间。 由上面的算式可得：=（3046）%。 所以，=（1.301.46）%=1.7min。8.5粗铣下底面的夹具设计 （1）夹紧力的计算进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作一刚性系统，以简化计算。根据工件在切削力、夹紧力(重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性力)作用下处于静力平衡，列出静力平衡方程式，即可算出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为所需的实际夹紧力。即 式中： 实际所需夹紧力； 理论夹紧力； 安全系数安全系数可按下式计算 基本安全系数=1.2，加工性质=1.2，刀具钝化程度=1.2，切削特点=1.0，夹紧力稳定性=1.0，力矩作用下工件与支撑面接触情况=1.0，所以，算的： =1.728。规定：若安全系数K的计算结果小于2.5时，取=2.5。因为： 其中，查询设计手册可以得知，未加工面的摩擦力比较大，而下箱体凸台面与压板的摩擦系数和下箱体结合面与定位板的摩擦系数所在的接触面都是未加工表面，因此，可以取=0.7。又已知切削力P=2440N，下箱体的重力G=234N，代入上式，可得： =1626 N； 所以，实际夹紧力=4065 N，所以分配到每个板的夹紧力为： 。 （2）定位方式的选择 由于是粗铣减速器下底面，因此只需要保证其在z轴方向的自由度即可。所以，本工序中采用平面定位即可，定位面为结合面。如下图示： 图（8-3）定位方式图（3）夹紧机构的选择 图（8-4） 夹紧机构运动简图1双活塞气缸（双杆型），2水平推杆，3连杆，4钩形压板 其中，a=60mm,b=128mm，c=43mm,S=34mm,=110，=50。计算图中机构的自由度图中机构（仅取左半部）共有1个原动机，2个活动件，2个低副（包括1个转动副和1个滑动副），1个高副，因此，图中共有自由度： 所以原动件数目与机构的自由度的数目相等，本机构有确定的运动。计算气缸的行程因为夹具各个机构的尺寸都已经计算出，所以，经过几何计算，可以算的气缸的行程S=34mm（可在AUTO CAD软件中模拟运动计算得出）。8.6 气缸的选择 （1）夹具气缸的选择选择合适的气缸，要注意多方面的要求。在上面的计算中，我们已经确定了第一个条件，即：气缸的行程S，一定要大于34mm。下面计算夹具在工作夹紧过程中所要承受的力。根据所选择的铰链夹紧机构，对其中的压板进行受力分析。根据理论力学知识，对固定铰链处求力矩，可知： 图（8-5）压杆受力分析图其中，Q为气缸所要承受的力,、尺寸见下图，所以，=68mm，=79mm。 图（8-6） 机构尺寸图已知：=1016 N所以，最终算得，理论推力Q=1180 N。根据上面算得活塞杆的推力，参考液压传动与气压传动(第三版)进行气缸的设计知： 其中，为理论推力的计算公式，为理论压力的计算公式，按照自己所设计的夹具可以知道，当压板压紧工件时，气缸为延伸状态；当放松工件时，气缸为收缩状态。根据受力关系可知，气缸提供足够推力时压紧，因此应当选用第一个公式进行设计。已知，Q=1180 N；p为气缸的工作压力，因为气缸用于夹具设计中，所以选取p=1.0Mpa；为负载率，用于夹具设计时，根据气缸工作压力取=0.8。把以上数据代入上式，得D=43.34 mm，根据液压传动与气压传动(第三版)表13-3知，可以选取的缸筒内径D=50mm。根据上面选取的标准选取缸径D=50mm，行程L为40mm的festo公司的单活塞双作用气缸，型号为ADN-50-40-A-P-N。（50代表缸径，40代表气缸活塞的行程，A-P-N代表活塞盖为外螺纹），实物照片及外形尺寸图如下： 图（8-7） ADA气缸图 图（8-8） ADA气缸尺寸参数 根据夹具的设计，在安装气缸时选择把两个气缸组合在一起，可以减少安装空间，且运动也会更加准确。下面为三维仿真建模的气缸图： 图（8-9） 气缸三维模拟图（2）限位销气缸的选取下面选取控制限位销伸出的气缸，本工序中控制限位销伸出的气缸采用单作用弹簧复位针形气缸，这种类型的气缸符合流水线工作的特点，操作简单，体积较小，节约空间。因此，根据作用选择型号为CJPS15-15（S代表埋入型，第一个15代表缸径，第二个15代表行程），实物照片及外形尺寸图如下： 图（8-10） 针形气缸及其尺寸参数8.7 设计气压控制回路开始设计气压控制回路时，首先要明确该气压控制回路所要能完成的作用。通过夹具设计原理图，我们可以看到：当气缸向外伸出时，限位销伸出，夹具夹紧工件，然后铣床动作，铣床动作完成后，气缸向内收缩时，夹具释放工件，这时整个流程基本就完成了。因此，基于此原理，自己设计了如下回路： 图（8-11） 气动控制回路 1气源，2气动三联件，3二位四通手动换向阀，4单杆双作用气缸， 5、6溢流阀，7二位二通手动换向阀，8单作用针形气缸。 控制原理： 当工件到达本工位时，搬动二位二通手动换向阀（7）手柄，使单作用针形气缸（8）伸出，从而使与其相连的限位销伸出，限制工件的移动。然后搬动二位四通手动换向阀（3）手柄，单杆双作用气缸（4）收缩，从而使夹紧机构将工件夹紧。当加工完后，搬动二位四通手动换向阀（3）手柄，单杆双作用气缸（4）伸出，从而使夹紧机构将工件松开，然后搬动二位二通手动换向阀（7）手柄，使单作用针形气缸（8）收缩，从而使与其相连的限位销收缩，解除对工件的限制，使工件顺利进入下一个工位。8.8 定位误差的计算 在夹具设计时，平面定位的主要方式是支持定位，常用的定位元件为各种支撑钉、支撑板、自由支撑和可调支撑。 在本工序中，因为工件是以未加工过的减速器毛坯结合面定位，因此只能采用三点定位方式，由于未加工过，所以定位元件只能选取球头支撑钉，这一可以减少支撑钉与工件的接触面积。以便能与粗糙不平的毛坯表面稳定接触。在计算其定位误差时，由于是以毛坯表面定位，所以毛坯表面本身的状况并不相同，所以基准位置会在一定的范围内变动，从而产生定位误差，即 因为是粗铣机座下底面，且是机座自铸造完成后的第一道工序，因此，在这一工序中得定位误差比较大，其就是铸件的毛坯误差经过去毛刺之后的平面度误差，经过查询手册可知，其=0.065mm，满足要求。参考文献：【1】中国地质大学王巍主编.机械制图，高等教育出版社，2003.7.【2】李军主编.互换性与测量技术基础，华中科技大学出版社，2007.2.【3】西北工业大学机械原理及机械零件教研室编.机械原理（第六版），高等教育出版社，2001.5.【4】唐增宝，何永然，刘安俊主编.机械设计课程设计（第二版），华中科技大学出版社，1999.【5】孙已德，机床夹具图册，北京：机械工业出版社，1984.【6】于永泗，齐民主编，机械工程材料（第六版），大连理工大学出版社，2006.1【7】李旦等，机床专用夹具图册，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.【8】孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导，北京：冶金工业出版社，2002。【9】机械设计手册编委会，机械设计手册卷4，北京：机械工业出版社，1998【10】机械工程基础与通用标准实用丛书编委会，形状和位置公差，北京：中国计划出版社，2004。【11】赵如福主编，金属机械加工工艺人员手册（第四版），上海科学技术出版社，2006.10. 实习总结 初次去实习，既可以了解到自己所学专业的相关知识，又可以使我们更好的体验到真实的工作环境，因此大家都是异常的兴奋。同时，也为自己去了会做些什么感到疑惑，因为毕竟是第一次嘛。 人们往往说，实践是检验真理的唯一途径。经过了二汽的实习，可谓收获颇丰，一方面把自己所学的专业知识，联系到了工厂实践加工过程中去，让我们对所学知识有了更深入的了解，不再像以往赵括般的“纸上谈兵”；另一方面，我们亲眼看到了各种类型的机器设备及其工作方式，可谓是开阔了视野，并且学习到了课堂上所不能学习到的新知识；最后，还了解到了一些工厂的生产模式和职员的工作情况，可以说对未来自己步入职业生涯有了更好的把握。到了之后所强调的第一件事，就是安全问题，当晚就有二汽的讲解员给我们做了公司的介绍和参观过程中所必须注意的问题，重中之重便是安全问题，没有了安全，做的再好也没有用。通过一些例子，让我们真真切切的体会到了安全大于一切。紧接着，第二天便开始了实地参观。在参观过程中，我们紧随讲解员，认真的听着他们给我们的详细的介绍，让我们对所参观的车间的用途有了比较深的了解，同时，也熟悉了大部分设备的加工方法。当然，最主要的还是详细的记录下了每一道工序的加工工艺，其中主要包括了工件定位、夹紧等机构，以及总得加工流程，可以说这些都不是课本上所不能体验到的。同时，非常感谢带队的老师，因为在我们遇到比较困惑的问题时，老师们总能给予我们详细的解答，让我们对这些问题豁然开朗。在这一过程中，也让我们体验到了团队合作的重要性，因为，有些难以理解的问题当大家一起讨论时，思路都了，问题也就自然而然的解决了。短短十天的实习虽然就这样完成了，但是我们的收获却并不是这几句话就能形容的，总的来说，通过这次的参观实习，自己对所学知识有了进一步的掌握，并且开拓了自己的视野，大体还是比较理想的。接下来便是这几天的课程实习。起初，虽然老师对这次的课程设计进行了详细的讲解，但是自己还是比较迷惑自己究竟要完成哪方面的内容。但是，通过分组讨论，查看范例，使得自己对这次的夹具设计有了大致的了解。然后，大家经过详细的讨论，分配好了任务，便开始一起完成前七步的内容。最后，进行了初步整理，接下来便是分配各人要完成的加工内容，进行各自的设计。首先，自己对要加工的内容进行了分析，查阅手册，初步确定了加工方法和夹具机构。然后，根据要求进行了一步步的分析、计算，当计算设计合理时，便开始初步绘制了三维图，加以分析，并向老师叙述了自己的思路。在得到老师的肯定后，自己便开始查阅自己所学过的知识进行完整的分析设计。通过这次课程设计，可以说自己重新拾取了以前忘记的知识，如机械制造工艺学、机械原理、机械设计、气压传动、互换性、机械制图等等。也让自己对工艺、夹具设计有了比较深的印象，对自己专业将来的就业工作也有了更深的思考，可以说这次的课程设计对于我们学生来说是非常有利和有必要的。同时，非常感谢老师在这次实习过程中为我们同学所付出的努力，自己也会更加努力的学习，了解各方面的知识，弥补自己的不足，为日后的学习和工作打下更加坚实的基础。附图 图 （1） 图 （2） 图 （3） 图 （4） 图 （5） 图（6） 图（7）机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称两级圆柱齿轮减速器零件名称 机座车间工序号工序名称材 料 牌 号 6粗铣机座底面HT 200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数 铸 件42819617011设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床5030A1夹具编号夹具名称切削液铣底面夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终 间歇0.04 0.06 基本 1.18工步号工 步 内 容刀具主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minmm/minmm/rmm机动辅助1 粗铣机座下底面 硬质合金套式面 铣刀YG870 74 0.44.540.490.2 中国地质大学（武汉） 机械与电子信息学院班级序号设 计 者 学 号 设计 日期 校对 日期 审核 日期标准化 日 期 会签 日期 072085-04张 广 鸣 20081000875