2《ZB9001箱体夹具设计2》毕业设计论文Word格式文档下载.docx
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（5）经济性好
专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。
因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
1.2机床夹具的现状及发展方向
夹具最早出现在18世纪后期。
随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。
1.2.1机床夹具的现状
有关统计数据表明，目前的中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。
现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。
然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；
另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。
特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
1．能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；
2．能装夹一组具有相似性特征的工件；
3．能适用于精密加工的高精度机床夹具；
4．能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；
5．采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；
6。
提高机床夹具的标准化程度。
1.2.2现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。
1.标准化
机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。
目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：
GB/T2148~T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。
机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
2.精密化
随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。
精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±
0.1"
；
用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。
3.高效化
高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。
常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。
例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；
在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。
目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。
4.柔性化
机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式以适应可变因素的能力。
工艺的可变因素主要有：
工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。
具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：
组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。
为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。
第2章ZB90箱体的主要加工部位分析
2.1箱体的平面加工
箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。
刨削箱体平面的主要特点是：
刀具结构简单；
机床调整方便；
在龙门刨床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了这些表面的位置精度。
箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。
在成批生产中，常采用铣削加工。
当批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率。
2.2主轴孔的加工
由于主轴孔的精度比其它轴孔精度高，表面粗糙度值比其它轴孔小，故应在其它轴孔加工后再单独进行主轴孔的精加工（或光整加工）。
目前机床主轴箱主轴孔的精加工方案有：
精镗—浮动镗；
金刚镗—珩磨；
金刚镗—滚压。
上述主轴孔精加工方案中的最终工序所使用的刀具都具有径向“浮动”性质，这对提高孔的尺寸精度、减小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度。
孔的位置精度应由前一工序（或工步）予以保证。
从工艺要求上，精镗和半精镗应在不同的设备上进行。
若设备条件不足，也应在半精镗之后，把被夹紧的工件松开，以便使夹紧压力或内应力造成的工件变形在精镗工序中得以纠正。
2.3孔系加工
箱体的孔系，是有位置精度要求的各轴承孔的总和，其中有平行孔系和同轴孔系两类。
平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗床上加工。
单件小批生产箱体时，为保证孔距精度主要采用划线法。
为了提高划线找正的精度，可采用试切法，虽然精度有所提高，但由于划线、试切、测量都要消耗较多的时间，所以生产率仍很低。
坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批生产中也广泛采用，特别是在普通镗床上加装较精密的测量装置（如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精度。
必须指出，采用坐标法加工孔系时，原始孔和加工顺序的选定是很重要的。
因为，各排孔的孔距是靠坐标尺寸保证的。
坐标尺寸的积累误差会影响孔距精度。
如果原始孔和孔的假定顺序选择的合理，就可以减少积累误差。
成批或大量生产箱体时，加工孔系都采用镗模。
孔距精度主要取决于镗模的精度和安装质量。
虽然镗模制造比较复杂，造价较高，但可利用精度不高的机床加工出精度较高的工件。
因此，在某些情况下，小批生产也可考虑使用镗模加工平行孔系。
同轴孔系的主要技术要求是各孔的同轴度精度。
成批生产时，箱体的同轴孔系的同轴度大部分是用镗模保证，单件小批生产中，在普通镗床上用以下两种方法进行加工：
1.从箱体一端进行加工
加工同轴孔系时，出现同轴度误差的主要原因是：
当主轴进给时，镗杆在重力作用下，使主轴产生挠度而引起孔的同轴度误差；
当工作台进给时，导轨的直线度误差会影响各孔的同轴度精度。
对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔。
对于大型箱体，可利用镗床后立柱导套支承镗杆。
第3章ZB90箱体加工工艺过程分析
3.1箱体的材料、毛坯及热处理
3.1.1毛坯种类的确定。
常用毛坯种类有：
铸件、锻件、焊件、冲压件。
各种型材和工程塑料件等。
在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素：
（1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。
例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；
强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。
（2）依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理；
结构简单的零件宜选用型材，锻件；
大型轴类零件一般都采用锻件。
（3）依据生产类型确定毛坯。
大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。
例如模锻、压力铸造等。
单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。
（4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。
冶金矿山机械中应用最多的ZB90是平行轴孔圆柱齿轮卧式的，箱体是分离式结构。
毛坯常用HT15~或HT200灰口铸铁制作，但在一些轻载荷的机器中所用的ZB90体积小、结构简单。
如蜗杆、蜗轮ZB90。
其毛坯的材料常用HT200灰口铸铁制作。
减速箱箱体为了减轻重量常将上盖分为轴承座和罩盖两部分。
轴承采用铸件，结构简单，制造方便。
本课题中以ZB90箱体为工艺及夹具设计对象，因其是大批量的生产，材料为HT200用铸造成型。
3.1.2毛坯的形状及尺寸的确定：
毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加工余量。
毛坯的形状尽可能与零件相适应。
在确定，毛坯的形状时，为了方便加工，有时还要考虑下列问题：
（1）为了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。
（2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以做成一坯多件。
（3）有些形状比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。
例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割分开。
在确定毛坯时，要考虑经济性。
虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。
因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。
在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。
3.1.3毛坯的材料热处理
长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常箱体材料采用灰口铸铁。
最常用的是HT200，HT25~47，当载荷较大时，采用HT30~54，HT35~61高强铸铁。
箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。
当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。
焊接结构有铸—焊、铸—煅—焊、煅—焊等。
采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。
焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。
毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。
毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。
特别是主要加工面要求更高。
重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。
第4章机床夹具概述
4.1夹具的概念
夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。
在我们实际生产中夹具的作用是将工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
4.2夹具的主要功能
在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。
将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。
将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。
从定位到夹紧的全过程，称为装夹。
铣床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。
工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度。
4.3夹具的分类
夹具的种类很多，形状千差万别。
为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。
4.3.1按夹具的通用特性分类
目前中国常用夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。
1．通用夹具
通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具。
其优点是适应性强、不需要调整或稍加调整即可装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。
这类夹具已商品化。
如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。
采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而减低生产成本。
其缺点是夹具的加工精度不高，生产力较低且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。
2．专用夹具
专用夹具是针对某一工件的某一道工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。
特点是针对性强。
适用与产品相对稳定、批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精
度。
3．可调夹具
夹具的某些元件可调整或可更换，已适应多中工件的夹具，称为可调夹具。
它
通用可调夹具和成组夹具两类。
4．组合夹具
组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件（或专用零部件）组装成易于连接和拆卸的夹具。
根据被加工零件的工艺要求可以很快地组装成专用夹具，夹具使用完毕，可以方便地拆开。
夹具主要应用在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。
5．自动线夹具
自动线夹具一般分为两种，一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；
另一种为随行夹具，使用中夹具随工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。
4.3.2按夹具动力源来分类
按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。
为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁性能。
常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。
小结：
上述各分类中最常用的分类方法是按通用，专用和组合进行分类。
第5章车电气面孔机床选择
根据任务书要求，加工车电气面孔需要选择CW6163普通车床
5.1主要用途和适用范围
本机床能承担各种车削工作，如车削内外圆柱面，圆锥面，成形回转面和环形槽，车削端面及各种螺纹（公制、英制模数及径节螺纹）。
还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、套丝和滚花等工作。
在本机床上加工的零件几何精度达到IT7，粗糙度达到
。
5.2主要规格和主要参数
5.2.1主要规格
床身上最大工件回转直径630mm（830mm/930mm）
最大工件长度750mm/1500mm/3000mm
刀架上最大工件回转直径350mm（550mm/650mm）
主轴内孔直径80mm
最大车削长度600mm/1350mm/2850mm
马鞍内最大工件回转直径800mm（1000mm/1100mm）
马鞍内有效利用长度300mm
5.2.2主轴
主轴孔前端锥度公制100mm
顶尖锥度莫氏6号
主轴转速级数18种
主轴转速范围6-800r/min
5.2.3进给系统
纵横向进给量种数各64种
纵向进给量范围1:
10.1-1.52mm
纵向进给量范围16:
11.6-24.3mm
纵向细进给量范围（用交换齿轮）0.05-12.15mm
床鞍快速移动速度4000mm/min
横向进给量是纵向进给量的1/2倍
丝杠螺距12mm
公制螺纹有效种数50种
公制螺纹有效范围1-240mm
英制螺纹有效种数26种
英制螺纹有效范围14-1牙/
模数螺纹有效种数53种
模数螺纹有效范围0.5-120mm
径节螺纹有效种数24种
径节螺纹有效范围28-1牙/寸
5.2.4刀架
主轴中心线到刀架支承面的垂直距离33mm
刀具截面尺寸30×
30mm
中刀架的回转角度±
90°
下刀架的最大横向行程420mm
上刀架的最大行程 200mm
容许的最大切削力Pz19600N
容许的最大进给力Px9800N
5.2.5床尾
顶尖套筒的直径100mm
顶尖套筒的行程250mm
顶尖套筒的锥度莫氏6号
顶尖的锥度莫氏5号
尾座的横向移动量±
15mm
5.2.6动力系统
主电动机型号Y160M-4
主电动机功率11KW
主电动机转速1460r/min
三角皮带规格B1905（B2108/CW83，B2235/CW９3）
三角皮带根数4根
快速电机型号（中间法兰盘式）NJ12-4T2
快速电机功率1.1KW
快速电机转速1450r/min
5.2.7冷却系统
冷却电机型号YSB-50
冷却电机功率0.125KW
冷却电机流量22L/min
5.2.8操纵及润滑系统
齿轮泵型号（逆时针转）CB-B6
齿轮泵压力2.5Mpa
齿轮泵流量6L/min
齿轮泵转速1450r/min
油缸工作压力1-1.5Mpa
5.2.9机床的轮廓尺寸及重量
机床的高度1508mm
机床的宽度1309mm
机床的长度3540/5040mm
机床的净重3.7t/4.7t
机床中心距1500/3000mm
5.3主轴转速输出功率和最大扭距
主轴转速（r/min）
传动
效率
主轴的工作能力
最薄弱
环节
加大
螺距
正转
反转
输出功率（KW）
最大扭矩（N.M）
800
1000
0.83
8.3
9.8
摩
擦
离
合
器
无
600
130
450
173
355
420
233
250
310
190
410
144
180
540
108
720
80
975
60
75
0.78
7.8
1270
02-048
16倍
45
1700
33.5
2280
25
31.6
3040
02-069
19
6
14.4
4.5
10.8
13.5
3.4
8
2.5
1.9
参考零件外形，经过与机床参数核对，得出该机床完全能满足该道工序的生产需求。
第6章车车蜗杆面孔机床选择
根据任务书要求，加工车蜗杆面孔使用CW6180普通车床。
根据零件大小，该机床完全符合加工生产需要。
第7章专用夹具设计
根据任务书要求，设计两套夹具，即车电气面孔夹具ZB90-CDQMK-00和车蜗杆面孔夹具ZB90-CWGMK-00进行设计。
7.1工件
如下图所示为ZB90箱体车电机面工序。
图1ZB90箱体零件图
7.2分析
输出面、输出孔φ220H7（
）、电机在本工序加工前均已经完成加工
本工序为车电气面孔加工，夹具可采用固定式。
7.3工件的定位
7.3.1常用定位元件及选用
车电气面孔夹具ZB90-CDQMK-00:
以输出面（3点）、输出孔φ220H7（
）（1点）、电机面侧立靠死（2点）定位，中心拉杆压板夹紧输出孔内端面
车蜗杆面孔夹具ZB90-CWGMK-00:
工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。
工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。
用定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。
1．工件以平面定位
（1）以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，侧面定位时，可选用网状支承钉。
（2）以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，用于面定位时用不带斜槽的支承板，通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。
（3）以毛坯面，阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。
但须注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。
（4）以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。
（5）当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，但须注意，辅助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。
2．工件以内孔定位
（1）工件上定位内孔较小时，常选用定位销作定位元件。
圆柱定位销的结构和尺寸标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可根据工件定位内孔的直径选用。
当工件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销。
当工件圆孔端边缘形状精度较差时，选用圆锥定位销；
当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时，选用浮动锥销。
（2）在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。
因此，这类心轴通常是带台阶定位面的心轴，当工件以内花键为定位基准时，可选用外花键轴，当内孔带有花键槽时，可在圆柱心轴上设置键槽配装键块；
当工件内孔精度很高，而加工时工件力矩很小时，可选用小锥度心轴定位。
7.3.2定位元件的基本要求
1.限位基面应有足够的精度。
定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。
2.限位基面应有较好的耐磨性。
由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夹具的使用寿命和定位精度。
3.支承元件应有足够的强度和刚度。
定位元件在加工过程中，受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中变形和损坏。
4.定位元件应有较好的工艺性。
定位元件应力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。
5.定位元件应便于清除切屑。
定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。
7.3.3定位方案
定位基准的选择。
7.3.4定位误差的分析计算
1、误差分析
自由度的限制解决了工件在夹具中位置“定与不定”的问题，但是，由于一批工件逐个在夹具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，即出现工件位置定得“准与不
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