汽车控制箱钻孔工装设计大学论文.docx

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汽车控制箱钻孔工装设计大学论文

桂林电子科技大学信息科技学院

毕业设计（论文）说明书

题目：

汽车控制箱钻孔工装设计

系别：

专业：

学生姓名：

学号：

指导教师：

职称：

题目类型：

理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发应用研究

年月日

摘要

采用数控回转机构可以在一次装夹中完成多道工序加工，缩短辅助时间，减少多次安装所带来的误差。

本课题通过对数控回转机构的机械结构以进行了研究，探索数控回转机构的组成和工作原理。

通过所学专业知识，完成了数控回转机构机械部分与电气控制部分的设计，绘制了三维实体装配图。

本文主要对汽车控制箱零件一个侧面上的孔尽可能多地一次加工到位，设计了钻孔专用夹具设计。

采用一面挡销定位，手工螺旋夹紧方式，经过验证，稳定可靠，可以应用实践当中。

全套设计请加197216396或401339828

关键词：

回转机构，蜗杆副，电机控制

Abstract

TheNCrotarymechanismcanbecompletedinasinglesetupmultipleprocesses,shortenassistanttime,reducethenumberofinstallationerrorcausedby.ThispaperwasstudiedbymeansofmechanicalstructureoftheNCrotarymechanism,explorethecompositionandworkingprincipleoftheNCrotarymechanism.Throughtheprofessionalknowledge,completedthedesignofmechanicalpartandelectricalcontrolpartoftheNCrotarymechanism,drawingthe3Dassemblydrawing.

Thispaperfocusesontheautomobilepartscontrolboxononesideoftheholeasmuchaspossibleaprocessinplace,specialdrillingfixturedesign.Usingaretainingpinpositioning,manualscrewclampingway,afterverification,stableandreliable,andcanbeappliedinpractice.

Keywords:

rotarymechanism,wormgear,motorcontrol

1绪论

1.1课题研究意义

现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。

夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。

在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。

在机床夹具设计是一项重要的技术工作。

在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。

1．机床夹具的主要功能

机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。

（1）定位

定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。

确定工件在夹具中占有正确位置的过程。

正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。

（2）夹紧

由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。

工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。

因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。

2．机床夹具的特殊功能

机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。

（1）对刀如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。

调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。

（2）导向导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模

如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置

并引导其进行钻削。

。

镗床夹具（镗模）也具有导向功能。

现生产控制箱，下安装铁支架孔均是手工钻孔，花费人力时间太多。

需求:

制作一个工装夹具，能一步到位，自动钻孔，操作工只需要将零件放进、取出产品即可。

1.2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、柔性化四个方面。

标准化

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。

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。

夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。

通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。

精密化

精密化夹具的结构类型很多，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。

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卡盘，其定心精度为5μm；精密心轴的同轴度公差可控制在1μm内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.2～0.5μm。

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、具有夹紧动力装置的夹具等。

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、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。

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、拼装夹具、数控机床夹具等。

可变因素主要有：

工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。

在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。

1.3课题要求

机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。

一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。

机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。

比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。

机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明。

总的来说，加工工艺是每个步骤的详细参数工艺流程是纲领，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。

制订工艺规程的步骤

1）计算年生产纲领，确定生产类型。

2）分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。

3）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。

4）确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。

5）填写工艺文件。

6）选择毛坯。

7）拟订工艺路线。

8）确定切削用量及工时定额。

8）确定各主要工序的技术要求及检验方法。

本课题主要完成如下：

加工方案的设计。

工装的结构设计。

CAE强度分析。

计算机运动仿真。

图纸12张左右。

1.4数控回转机构的工作原理

设计自动回转机构，适使自动回转机构在结构上具有良好的强度和刚性，以承受粗加工时的切削抗力，同时具有快速性、稳定性和高定位精度的重复性。

图1-1为自动回转机构的传动结构示意图。

图1-1自动回转机构的传动结构示意图

1发信盘2推力轴承3螺杆螺母副4端面齿盘5反靠圆盘

6三相异步电动机7联轴器8蜗杆副9反靠销

10圆柱销11上盖圆盘12上体

1.5数控回转机构的发展状况

1.5.1国外数控回转机构的发展状况

国外数控机床附件产品的开发应用比较早，经验丰富，再由于技术进步，新材料，新结构的不断出现与应用，使得其产品的可靠性比较高。

国外主要分为日本和欧美两大流派。

其产品的特点是夹紧力大，采用专用电机，体积小，转矩大，可靠性高，耐磨，可靠性较高。

比如，日本日研公司部分回转机构的核心部件蜗杆副，蜗轮采用氮化钢，齿部表面采用氮化处理，硬度高；蜗杆为硬质合金蜗杆；整个蜗杆副为硬齿面接触，耐磨。

既实现了高速又保证了高可靠性。

还有德国的肖特（SAUTER）、意大利的杜普洛马蒂克（DUPLOMATIC）和巴鲁法迪（BARUFFALDI）等，他们都有自己的系列、规格和专利。

像肖特（SAUTER）的机构，采用行星传动机构，其结构紧凑，传动方向均为同一方向，没有像蜗杆副的降速机构的交叉轴设计，易于一体化布置。

采用牙嵌式齿行离合器的升起和加紧，空行程转角、小效率高，且自锁功能可靠。

其控制部分大都与机床一起采用CNC控制，目前国际比较好的系统有西门子，法拉克，三菱等。

1.5.2国内数控回转机构的发展状况

我国的机构生产还处在发展阶段，品种、规格、可靠性等方面还需要有一个完善的过程，远远没有达到成熟。

基本上采用传统材料和传统，加上部分外购配套件的可靠性较差造成产品整体的可靠性与外国的差距。

国内部分机构回转原理为电机经弹簧理合器带动蜗杆，再由蜗轮带动蜗杆旋转，当机构转体时，由霍尔元件不断检测机构转体是否到位，到位后霍尔元件发出信号，然后反转锁紧。

主要采用有销盘、内齿盘，外齿盘组成的三端齿定位机构实现准确定位。

其控制部分主要选用MCS-51系列单片机以及ATMEL公司的AT89等同类产品进行控制。

烟台机床附件厂是目前我国生产机构水平最高的厂家，特别是可以生产带刀头的机构。

该厂家全套引进意大利的生产线，产品属于高档型。

1.6课题的现实意义

数控机构作为数控机床必需的功能部件，直接影响机床的性能和可靠性。

数控车床回转机构的基本要求：

⑴转位准确可靠，工作平稳安全；

⑵按最短路线就近选位，转位时间短；

⑶重复定位精度高；

⑷防水、防屑、密封性优良；

⑸夹紧刚度高，适宜重负荷切削。

1.7本文主要研究内容

本设计回转机构的工作原理为机械螺母升降转位式。

工作过程可分为机构抬起、机构转位、机构定位并压紧等几个步骤。

⑴机构抬起

当数控系统发出换刀指令后,通过接口电路使电机正转,经传动装置2、驱动蜗杆蜗轮机构1、蜗轮带动丝杆螺母机构8逆时针旋转,此时由于齿盘3、4处于啮合状态，在丝杆螺母机构8转动时，使上机构体产生向上的轴向力将齿盘松开并抬起,直至两定位齿盘3、4脱离啮合状态,从而带动上机构和齿盘产生“上台”动作。

⑵机构转位

当圆套8逆时针转过150°时，齿盘3、4完全脱开，此时销钉准确进入圆套8中的凹槽中，带动机构体转位。

⑶机构定位当上机构转到需要到位后（旋转90°、180°或270°），数控装置发出的换刀指令使霍尔开关9中的某一个选通,当磁性板10与被选通的霍尔开关对齐后,霍尔开关反馈信号使电机反转,插销7在弹簧力作用下进入反靠盘5地槽中进行粗定位，上机构体停止转动，电机继续反转，使其在该位置落下，通过螺母丝杆机构7使上机构移到齿盘3、4重新啮合,实现精确定位。

⑷机构压紧

机构精确定位后，电机及许反转，夹紧机构，当两齿盘增加到一定夹紧力时，电机由数控装置停止反转，防止电机不停反转而过载毁坏，从而完成一次换刀过