齿轮箱工艺及钻2-φ20孔、工装及专机设计

1毕业设计说明书级类专业课题：齿轮箱工艺及钻2-φ20孔、工装及专机设计姓名：指导老师：2007年05月05日2摘要本论文主要研究的是不规则零件在现代制造业中的广泛应用，那么保证此类零件的加工精度就显得尤为重要。本课题通过分析齿轮箱零件的结构特点和加工要求，用组合机床加工来达到多孔的加工目的,提高零件在大批量生产制造过程中的效率,同时制定了一套较为合理加工工艺规程，从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的夹具设备，具有一定的实用价值，在论文中会以研究零件的工艺规程开始着手设计最为适合的夹具，在不同的夹紧方案下进行比较，并且以平面加工为定位方法，通过夹紧力的计算和定位误差达到比较，选则最为恰当、最为合理的夹具设计方案，从而保证了被加工零件的精度以及工件在加工过程中定位的可靠和准确，夹具提供足够大的夹紧力以防止工件位移，工件在夹紧力的作用下形变小。从而使得夹具在装夹工件进行加工的过程中正真发挥其作用,提高劳动的生产效率、具备一定的实用价值。关键字：夹具装夹，组合机床，加工精度，二工位加工3齿轮箱工艺及钻2-φ20孔、工装及专机设计引言在机床上加工工件时，为了保证工件在该工序所加工的表面能达到图纸上规定的尺寸及位置精度等技术要求，必须使得工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置（即工件的定位），并把工件压紧夹牢，以便在加工过程中，工件受到切削力、离心力的作用及冲击、振动等影响时，能保持这个确定了的位置稳定不变（即工件的夹紧）。在机床上对工件进行定位和夹紧，称做装夹。一切能使工件在机床上实现定位和夹紧的工艺装置，一般称为机床夹具，简称夹具。机床夹具按专门化程度分通用夹具、专用夹具、可调整夹具、专门化拼装夹具和自用化生产用夹具。通用夹具是指已经标准化，且具有较大适用范围的夹具。它由专业厂生产供应，有的已作为机床附件与通用机床配套，这类夹具主要用于单件小批生产。专用夹具是根据零件工艺机械加工过程中的某一道工序而专门设计的夹具。由于不考虑通用性，故结构紧凑、操作方便。这类夹具可保证高的加工精度和生产率。但这类夹具的针对性很强，当交换产品或工艺时，一般都因无法使用而“报废”。可调整夹具，在当前多种小批量生产条件下，设计制造专用夹具的准备周期太长，且很不经济，但是，采用通用夹具又不能满足使用要求。采用可调整夹具则是改进工艺装备设计的一个发展方向。可调整夹具的特点是：加工完一种4工件后，可调整或者更换个别零件，即可加工形状相似、尺寸和加工工艺相近的多种工件。这类夹具又可分为通用可调和专用可调甲具两类。通用可调夹具加工对象不是很确定，适用范围较大；专用夹具常称成组夹具，一般配合成组技术，专门为成组加工某组零件而设计的，它是在专用夹具的基础上，通过更换和调整个别元件，来适应组内不同零件加工要求。加工对象明确，结构紧凑。专门化拼装夹具，这类夹具是针对某工件某工序加工要求，由事先制造好的通用性较强的标准元件和部件拼装而成，只要有足够种类和数量的标准元件和部件，就可拼装成各式各样的夹具。自动化生产用夹具，主要有自动线夹具和数控机床夹具，前者和一般专用夹具相似，后者除担负工件的安装任务外，还随工件一起从一个工位输送到下一个工位。一个多工位自动线上有许多相同的随行的夹具。夹具发展的趋势：夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。1机床夹具概述1.1机床夹具的作用及其分类1．机床夹具的作用夹具是机械加工中的一种工艺设备，它在机械加工中起着十分重要的作用，主要有以下的几个方面。1）便于工件的正确定位，以保证加工精度工件装夹在夹具上后，工件上各有关的几何元素（点、线、面）之间的相互位置精度在一定程度上就由夹具保证。当夹具在机床上正确定位及5固定以后，工件在夹具中又得到正确定位并被夹紧，这样就保证了再加工过程中“同批”工件对刀具和机床保持确定的相对位置，使加工得以顺利进行。2）提高劳动生产效率和降低加工成本采用夹具以后，可以省去即十分费时又不很紧缺的划线、找正工序，减少了辅助时间。若采用联动夹具装置、快速夹紧装置，既能降低劳动强度，又能提高生产效率。例如采用气压、液压等传动装置，只需要几秒钟旧可以完成夹紧动作。3）改善工人的劳动条件采用夹具后，工件的装卸比不用夹具要方便、省力、安全。如果生产规模较大，还可以采用机械化传动装置和自动装卸工件的自动化夹具，以实现生产过程中的自动化，进一步提高劳动生产效率和改善工人的劳动条件。4）扩大机床工艺范围在单件小批量生产的条件下，工件的种类、规格多，而机床的数量、品种却有限。为了解决这种矛盾，可以设计制造专用的夹具，使机床“一机多用”。例如，可以采用专用的夹具，在车床上实现拉削。夹具在机械加工中的作用是重要的，但是在不同的生产规模和不同的生产条件下，夹具的功用也有所侧重，其结构的复杂程度也有很大的不同。例如，在单件小批生产条件下，宜于使用通用的可调夹具，若采用专用的夹具，其结构也应求简单。在大批量生产的条件下，夹具的作用则主要是在保证加工精度的前提下提高生产效率，因此夹具的结构更完善些是必要的。虽然此时夹具的制造费用大一些，但由于生产效率的提高，产品质量6的稳定，技术经济效果还是好的。2.机床夹具的分类夹具的分类方法比较多，一般可分为通用夹具和专用夹具。近年来为适应现代机械制造业的发展，还发展了通用可调夹具、成组夹具和组合夹具等类型。1）通用夹具通用夹具是指已经标准化的、在一定范围内可以用于加工不同工件的夹具。如三爪或四爪卡盘、机器虎钳、回转工作台、磁力工作台等。这些夹具已经作为机床的附件，由专门的工厂制造供应。2）专用夹具专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而设计制造夹具。3）通用可调夹具和成组夹具着两种夹具的结构很相似，它们的共同点是：在加工完多种工件。但通用可调夹具的加工对象并不是很明确，其通用范围较大，如滑柱钻模、带各种钳口的机器虎钳等即是这类夹具。而成组夹具则是专门为成组加工工艺中某一组零件而设计的，针对性强，加工对象和适用范围明确，结构更为紧凑。4）组合夹具组合夹具是指按照某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先准备好的通用的标准元件和部件组合而成的夹具。这种夹具用完之后可以拆卸存放，或重新组装成新的夹具。由于组合夹具是由各种标准元件、部件组装而成，故具有组装迅速、周期短、能反复使用等特点，所以在多品种、小批量生产或新产品试制中尤为适用。7若按夹具所适用的机床来分类，可分为车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具和其他机床夹具等类型。若按驱动夹具工作的力源来分类，还可以分为手动夹具，气动夹具，液压夹具，电磁和电动夹具等等。不顾一般多按夹具的使用特点和使用机床进行分类。1.2机床夹具的组成夹具的种类虽然很多，但是他们的工作原理基本上相同，一般有如下几个组成部分。（1）定位元件是用来确定工件再夹具中的位置的元件，它包括元件或元件的组合。（2）夹紧装置这种装置包括夹紧元件或其组合及动力源。其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因外力而破坏。（3）确定夹具对机床相互位置的元件此类的元件是为了用来确定夹具对机床工作台、导轨或主轴的相互位置。（4）对刀—导引元件这类元件的共同作用是保证工件和刀具之间的正确加工位置。（5）其他装置或元件这类装置或元件主要有：为使工件在依次装夹中多次转位而加工不同位置上的表面所设置的分度装置，为了便于卸下工件而设置的顶出器；以及标准话了的连件元件等。（6）夹具体8夹具体是夹具的基座和骨架。其他装置都安在夹具体上使之成为一个夹具的整体。当然上述的各组成部分，不是每个夹具都必须完全具备的。但一般来说，定位元件、夹紧装置、夹具体则是夹具的基本组成部分。1.3机床夹具的多工位加工对于一般的机床而言，一个夹具只能夹持一个工件加工一道工序，然而对与本设计而言，一个夹具在夹持了一个工件之后被安装在数控加工中心上，数控加工中心帮助完成了多个工位的零件加工，那么对于设计出的夹具而言，使得夹具能夹持零件并能保证该零件的加工精度就显的尤为重要，本次的毕业设计中，由于齿轮箱零件的外形比较的不规则，不同面上要加工的孔系又比较的多，那么设计出来的夹具的关键就在于能否集中能加工的表面于一个夹具上的问题，使得数控加工中心在一次加工中能获得最多的工位的加工次数。因此多工位的保证也来源于夹具的设计。2．齿轮箱零件结构分析和工艺规程制定在本设本设计中，除了对工件的定位和夹紧外，还有一些问题需要解决，如专用夹具的设计步骤、夹具体的设计、夹具总图上尺寸公差及技术要求的标注、工件在夹具中加工的精度分析、夹具的经济分析及机床夹具的计算机辅助设计等。这些问题将在下面做论述。2.1齿轮箱零件给构分析过程在本次毕业设计中满足“优质、高产、低成本”的要求，首先必须制订零件的机械加工工艺规程的装配工艺规程，然后按照所制定出的装配工艺规程来进行机械加工和装配。9制定机械加工工艺规程应分析研究零件图样，了解该零件在产品或部件中的作用，找出其要求较高的主要表面及主要技术要求，并了解各项技术要求制定的依据，审查其结构工艺性，选择和确定毛坯，拟定工艺路线；详细拟定工序具体内容，对工艺方案进行技术经济分析，最后填写工艺文件。2.2毛坯的选择毛坯的选择包括选择毛坯的种类和确定毛坯的制造方法两个方面。常用的毛坯种类有铸件,锻件，型材，焊接件等。当设计人员设计零件并选好材料后，也就大致确定了毛坯的种类。如铸铁材料的毛坯都为铸件，钢材料毛坯一般为锻件或型材等。各种毛坯的制造方法很多。概括起来说，毛坯制造方法越先进，毛坯精度越高，其形状和尺寸越接近成品零件，这就使得机械加工的劳动量大为减少，材料的消耗也低，使机械加工的成本降低；但毛坯的制造费用却因为采用了先进的设备而提高。因此，在选择毛坯时应当综合考虑各个方面的因素，以求的最佳的效果。选择毛坯时主要考虑到下列的因素：A:零件的材料及其力学性能本次设计的齿轮箱零件的材料大致确定了毛坯的种类,而其力学性能的高低，也在一定程度上影响着毛坯的种类。B:生产类型不同的生产类型决定了不同的毛坯的制造方法.在大批量的生产中,应采用精度和生产率较高的先进的毛坯的制造方法,本设计铸件应采用金属模造型，并应当充分考虑采用新工艺、新技术和新材料的可能性。C：零件的结构和形状外形尺寸在充分考虑了上述两项因素后，有时零件的结构形状和外形也会影响毛坯的种类和造型方法。本设计中的零件虽10然为不规则的外形，但是对于选择的毛坯材料不产生任何的影响。考虑了上述的因素的同时，不应该脱离具体的生产条件，在确定了毛坯的制造方法后，应当熟悉毛坯的特点，通常以毛坯的零件图形式表达，作为正式制定机械加工工艺规程的原始依据。2.3齿轮箱零件外形结构分析由附图1可见，此图为齿轮箱零件，切其外形是无规则的。图2.1齿轮箱零件图2.3.1分析零件结构工艺性该零件为齿轮箱体,主要用泵类外壳设计,其外形尺寸比较复杂,属于壳体类零件,结构比较复杂,孔多壁厚,本设计主要加工2-φ20孔。2.3.3毛坯说明该零件的材料为HT200,毛坯为铸件.在批量生产类型下,考虑到零件的结构复杂,所以采用铸造毛坯生产.上述各点在制定工艺规程时应该予11以充分的重视。所要加工的为下底面安装2-φ20孔。2.3.4初步选择定位基准和确定工件的装夹方式在成批生产中，工件加工时应该广泛采用夹具装，由于毛坯的加工精度要求较高所以在装夹的过程中对与夹具的精度的设计也是需要有很大的保证，来足以保证零件的加工精度。由于考虑到该零件设计夹具的特殊性，及在装夹到夹具体上只要求将零件上二个φ20孔加工出来，所以在装夹到夹具体上前首先应该对于作为基准的各个表面做一个铺垫式的加工，以保证在加工孔的过程中，涉及到加工的基准面的精度要求得到充分的保证。在加工孔的过程中，三个侧面的精度都要得到非常准确的保证，在拟订工艺路线的工程中这些都是要被一一体现的。2.3.5拟订工艺路线1）选择表面的加工方法工件的材料为有色金属,孔的直径不是很大,要求较高,孔加工采用钻孔-扩孔-粗铰-精铰