CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 說說 明明 書書 題題目目 虎虎鉗鉗的的數(shù)數(shù)控控加加工工工工藝藝設(shè)設(shè)計計 二級學(xué)院 直屬學(xué)部 專業(yè) 班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師姓名 職稱 評閱教師姓名 職稱 2014 年 11 月 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 摘摘 要要 機械畢業(yè)設(shè)計 即將結(jié)束 這 幾周 把這 大學(xué)幾年學(xué) 的機械制造技術(shù)基礎(chǔ)的 理論知識與實際的操作能力相結(jié)合 在指導(dǎo) 老師的悉心指導(dǎo)下 我真正的掌 握了基本的工藝規(guī)程設(shè)計和夾具設(shè)計理論 機床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計等 并學(xué)會了使用和查閱各種設(shè)計資料 手冊 和國家標(biāo)準等 最重要的是綜合運用 所學(xué)理論知識 解決現(xiàn)代實際工藝設(shè)計問題 鞏固和加深了所學(xué)到的東西 并在 設(shè)計過程中 學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西 為我以后的工作打下堅實的基 礎(chǔ) 關(guān)關(guān)鍵鍵字字 虎鉗 數(shù)控加工 工藝設(shè)計 虎鉗的數(shù)控加工工藝設(shè)計 目目 錄錄 1 緒緒論論 1 1 1 引言 1 1 2 制造業(yè)信息化的發(fā)展 1 1 3 夾具的概述 1 1 3 1 夾具的一般概念 1 1 3 2 夾具設(shè)計的基本要求 1 1 3 3 機床夾具的分類 1 1 3 4 柔性夾具 2 1 4 國內(nèi)外計算機輔助夾具設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀 3 1 5 SOLIDWORKS軟件模塊簡介 4 1 6 本論文的研究目的 意義 6 2 虎虎鉗鉗活活動動鉗鉗身身的的工工藝藝分分析析及及生生產(chǎn)產(chǎn)類類型型的的確確定定 8 2 1 虎鉗的用途 8 2 2 虎鉗活動鉗身的技術(shù)要求 8 2 3 審查虎鉗活動鉗身工藝性 9 2 4 確定虎鉗活動鉗身的生產(chǎn)類型 9 3 確確定定毛毛坯坯 繪繪制制毛毛坯坯簡簡圖圖 10 3 1 選擇毛坯 10 3 2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 10 3 2 1 公差等級 10 3 2 2 零件表面粗糙度 10 3 2 3 繪制虎鉗活動鉗身鑄造毛坯簡圖 11 4 擬擬定定虎虎鉗鉗活活動動鉗鉗身身工工藝藝路路線線 12 4 1 定位基準的選擇 12 4 1 1 精基準的選擇 12 4 1 2 粗基準的選擇 12 4 2 表面加工方法的確定 12 4 3 加工階段的劃分 13 4 4 工序的集中和分散 13 4 5 工序順序的安排 13 4 6 確定工藝路線 13 5 加加工工余余量量 工工序序尺尺寸寸和和公公差差的的確確定定 15 5 1 加工余量等確定 15 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 2 孔切削用量的計算 15 5 2 1 鉆孔工步 15 5 2 2 粗鉸工步 15 5 2 3 精鉸工步 15 6 夾夾具具設(shè)設(shè)計計 17 6 1 設(shè)計要求 17 6 2 確定工件的定位方案 17 6 2 1 工件的定位基準及定位平面 17 6 2 2 定位原件的選用 17 6 3 確定刀具的對刀方案和引導(dǎo)方式 17 6 3 1 對刀裝置 17 6 3 2 確定導(dǎo)向裝置 17 6 3 5 確定夾緊機構(gòu) 17 6 4 確定工件的夾緊方案 17 結(jié)結(jié) 論論 18 致致 謝謝 19 參參考考文文獻獻 20 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒緒論論 1 1 引引言言 夾具作為制造企業(yè)中重要的基礎(chǔ)工藝裝備 廣泛應(yīng)用于加工 檢測和裝配等 制造過程中 作為生產(chǎn)準備的重要組成部分 夾具設(shè)計的效率直接影響到制造的 生產(chǎn)準備時間和產(chǎn)品成本 一般來說 夾具設(shè)計過程不僅需要大量的有關(guān)零件設(shè) 計 工藝和加工的數(shù)據(jù) 同時還需要設(shè)計人員具有很豐富的領(lǐng)域知識和設(shè)計經(jīng)驗 1 2 制制造造業(yè)業(yè)信信息息化化的的 發(fā)發(fā)展展 隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展 實現(xiàn)快速生產(chǎn)準備的計算機輔助夾具設(shè)計 CAFD 技術(shù)成為國際上競相研究的熱點 它已經(jīng)越來越多的取代傳統(tǒng)的手工 夾具設(shè)計 與傳統(tǒng)的夾具設(shè)計相比 計算機輔助夾具設(shè)計有著無可比擬的優(yōu)越性 1 設(shè)計者從繁瑣的勞動中解放出來 提高了設(shè)計的效率和設(shè)計質(zhì)量 使設(shè) 計者把更多的注意力放在創(chuàng)新性開發(fā)上面 2 可以把夾具設(shè)計人員的經(jīng)驗和智慧存入計算機 構(gòu)成專家系統(tǒng) 有利于 夾具設(shè)計技術(shù)的繼承和發(fā)展 3 由于計算機輔助夾具設(shè)計采用了統(tǒng)一的系統(tǒng)程序 可以獲得相對統(tǒng)一的 設(shè)計與優(yōu)化結(jié)果 有利于實現(xiàn)夾具設(shè)計的 三化 即通用化 標(biāo)準化 系列 化 1 3 夾夾具具的的概概述述 1 3 1 夾夾具具的的一一般般概概念念 夾具廣泛用于各種制造工序中 用以將工件定位并牢固地夾持在一定的位置 以便按照產(chǎn)品設(shè)計規(guī)定完成要求的制造過程 為了將工件可靠定位 經(jīng)常用定位 件和支撐件與工件表面相接觸 以限制工件包括移動和旋轉(zhuǎn)在內(nèi)的六個自由度 用夾緊來抵消切削力 以保證工件牢固定位 傳統(tǒng)夾具以專用夾具為代表主要有 四種功能 定位 夾緊 導(dǎo)向和對刀 1 3 2 夾夾具具設(shè)設(shè)計計的的基基本本要要求求 對夾具的基本要求就是將工件定位并牢固的夾持在一定位置 并在機床工作 臺上有一定的方位 其次 還要滿足其他要求 如保證夾具的生產(chǎn)率 容易 裝卸工件 采用自動或半自動夾緊裝置 切屑容易排除 操作簡單并安全 如對貴重工件采用防誤功能的元件 有效降低成本 考慮夾具材料和制造過 程 優(yōu)先選用標(biāo)準件 因此 夾具設(shè)計是一個復(fù)雜的過程 在傳統(tǒng)夾具設(shè)計中 這些基本原理應(yīng)用于具體夾具設(shè)計中主要取決于設(shè)計者的經(jīng)驗 從夾具設(shè)計人員 的經(jīng)驗中收集和表達這些知識是開發(fā)計算機輔助夾具設(shè)計 CAFD 系統(tǒng)的關(guān) 鍵 1 3 3 機機床床夾夾具具的的分分類類 單件小批生產(chǎn)一般選用通用夾具 可調(diào)整夾具和組合夾具等 使用這類夾具 時的調(diào)整和測量需要依賴經(jīng)驗 而且需花費大量時間 虎鉗的數(shù)控加工工藝設(shè)計 2 大批量生產(chǎn)使用以上夾具會使生產(chǎn)效率降低 對操作人員的操作技能要求提 高 生產(chǎn)成本提高 為了提高加工效率和制件精度 降低對操作人員的要求 一 般使用多軸加工的專用機床加工 這種機床包含相應(yīng)夾具或者設(shè)計專用夾具與通 用機床配合使用 這兩種方法都涉及專用夾具的設(shè)計問題 計算機輔助制造技術(shù)的發(fā)展 制造業(yè)越來越多的使用數(shù)控機床和加工中心組 成柔性制造單元 在使用CNC 機床修改產(chǎn)品設(shè)計時 只要變更NC 程序 加工工藝就能隨之變化 而NC 程序借助于計算機輔助編程系統(tǒng)只要花一天或 數(shù)個小時就能完成修改 刀具是標(biāo)準化的 隨時可以從市場上購買 如果還使用 現(xiàn)有的夾具或不用柔性夾具 FMS 就不能實現(xiàn)真正的柔性 所以在FMS 和 計算機集成制造系統(tǒng)中迫切需要能適用產(chǎn)品變化的柔性夾具 1 3 4 柔柔性性夾夾具具 一般來說 柔性夾具是指用同一夾具系統(tǒng)裝夾定位在形狀與尺寸上有所變化 的多種工件 工件的變化可在小范圍 即在相似形狀和尺寸變動不大的范圍內(nèi) 也可在大范圍 即零件形狀完全不同 尺寸變化也很大 所以柔性的概念是模糊 的 籠統(tǒng)的說是指與NC 機床 加工中心配合使用的 具有加工多種不同工件 能力的夾具 自20 世紀 80 年代后柔性夾具的研究開發(fā)主要沿原理和結(jié)構(gòu)均有 創(chuàng)新和傳統(tǒng)夾具創(chuàng)新兩大方向發(fā)展 下表1 1 為當(dāng)前研究和應(yīng)用的柔性夾具 的工作原理和分類的簡表 表 1 1 中原理和結(jié)構(gòu)均有創(chuàng)新的柔性夾具如相變和偽相變式 適應(yīng)性夾具 模塊化程序控制式 仿生抓夾式等正處于研究階段 有許多問題尚未解決 如相 變升降溫度引起工件變形對精度的影響 偽相變材料夾緊力不大 適應(yīng)性夾具適 應(yīng)范圍小 模塊化程序控制式夾具結(jié)構(gòu)太復(fù)雜 成本過高 而柔性有限 不容易 在生產(chǎn)中普及 因此 到目前為止 尚沒有找到結(jié)構(gòu)上 經(jīng)濟上 實用上能與傳 統(tǒng)夾具中己具柔性的一些夾具相匹敵的新型夾具 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 表表 1 1 1 1 現(xiàn)現(xiàn)代代柔柔性性夾夾具具的的工工作作原原理理及及分分類類表表 分類 柔性工作原理 子分類 組合夾具 標(biāo)準元件的機械裝配 槽系組合夾具 孔系組合夾具 可調(diào)整夾具 在通用或?qū)Ｓ脢A具基礎(chǔ) 通用可調(diào)夾具 上更換元件和調(diào)節(jié)元件 專用可調(diào)夾具 的位置 模塊化程序控制式夾具 用伺服控制機構(gòu)變動元 雙轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)式 件的位置 可移動拇指式 適應(yīng)性夾具 將定位元件或夾緊元件 渦輪葉片式 分解為更小的元素以適 彎曲長軸式 應(yīng)工件的連續(xù)變化 相變材料夾具 材料物理性質(zhì)的變化 真相變材料夾具 偽相變材料流態(tài)床夾具 防生抓夾式夾具 形狀記憶合金 用于機器人終端器也可 用于夾具 1 4 國國內(nèi)內(nèi)外外計計算算機機輔輔助助夾夾具具設(shè)設(shè)計計發(fā)發(fā)展展現(xiàn)現(xiàn)狀狀 CADICAM 系統(tǒng)中 計算機輔助夾具設(shè)計 CAFD 以其本身特點是相對獨 立的一部分 并和其他部分尤其是CAPP 緊密連接 廣義的說 CAFD 是新 興的計算機輔助工藝裝備CAT Computer Aided Tooling 范疇 準確的說 CAPP 和 CAFD 共同構(gòu)成 CAD 和 CAM 的接口 而二者彼此之間又是相互獨 立的 前蘇聯(lián)學(xué)者在20 世紀 70 年代開始了夾具CAD 的研究工作 由于計算機 硬件和軟件的落后 進一步發(fā)展受到很大的阻礙 20 世紀 80 年代歐美學(xué)者 投入這一工作 80 年代中期以后我國也開始進行研究 到現(xiàn)在大約經(jīng)歷了三代 1 第一代是交互式夾具CAD 系統(tǒng) 該系統(tǒng)應(yīng)用CAD 軟件建立夾具元 件庫 菜單驅(qū)動的夾具裝配程序 借規(guī)定的坐標(biāo)系統(tǒng)和X Y 平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動角 度來執(zhí)行夾具裝配操作 實際操作時費時較多 但在工業(yè)上有實用價值 2 第二代 CAFD 是基于成組技術(shù)和基于知識的變異式和生成式系統(tǒng) 基 于 GT 的 CAFD 系統(tǒng)主要用零件及夾具分類編碼系統(tǒng)進行檢索 修改生成合乎 要 求的夾具 基于知識的 CAFD 系統(tǒng) 主要是搜集人類夾具專家的知識整理 虎鉗的數(shù)控加工工藝設(shè)計 4 成知識庫中的各種規(guī)則 然后通過專家系統(tǒng)推理機得到各種決策 這種系統(tǒng)主要 解決定位 夾緊方法的選擇 位置的確定 有的系統(tǒng)已搜集了上千條規(guī)則 但因 工件的多樣性和夾具設(shè)計的復(fù)雜性 只能設(shè)計一些簡單的夾具 3 第三代能生成夾具結(jié)構(gòu)的商品化夾具設(shè)計系統(tǒng) 如美國吳士脫理工學(xué) 院容亦鳴 教授和清華大學(xué)朱耀祥 羅振璧 教授合作開發(fā)的孔系數(shù)控組合夾具 設(shè)計系統(tǒng) 國內(nèi)有中國航空工業(yè)總公司保定向陽機械廠用AUTOCAD 開發(fā)的 組合夾具設(shè)計系統(tǒng) 建有元件庫 交互式生成組合夾具 1 5 SolidWorks 軟軟件件模模塊塊簡簡介介 Solidworks 的最新版本為SolidWorks2007 它可運行于Windows NT 和 UNIX 平臺上 共有六大功能 1 配置管理 配置管理是 SolidWorks 軟件體系結(jié)構(gòu)中非常獨特的一部分 它涉及到 零件設(shè)計 裝配 設(shè)計和工程 配置管理使得你能夠在一個CAD 文檔中 通過對不同參數(shù)的變換和組合 派生出不同的零件或裝配體 2 協(xié)同工作 SolidWorks 提供了技術(shù)先進的工具 使得你通過互聯(lián)網(wǎng)進行協(xié)同工作 通過 eDrawings 方便地共享 CAD 文件 eDrawings 是一種極度壓縮的 可通過電子郵件發(fā)送的 自行解壓和瀏覽的特殊文件 通過三維托管網(wǎng)站展示生 動的實體模型 三維托管網(wǎng)站是SolidWorks 提供的一種服務(wù) 你可以在任何 時間 任何地點 快速地查看產(chǎn)品結(jié)構(gòu) SolidWorks 支持 Web 目錄 使得你將設(shè)計數(shù)據(jù)存放在互聯(lián)網(wǎng)的文件夾中 就象存本地硬盤一樣方便 用 3D Meeting 通過互聯(lián)網(wǎng)實時地協(xié)同工作 3D Meeting 是基于微軟 NetMeeting 的技術(shù)而開發(fā)的專門為SolidWorks 設(shè)計人員提供的協(xié)同工作環(huán)境 3D ContentCentral 是一個嶄新的在線資源庫 集成在solidworks2003 內(nèi) 用戶可以通過此插件在互聯(lián)網(wǎng)找到世界著名的零部件供貨商 并下載庫中的 幾百萬個零部件 用戶只需查詢供應(yīng)商的產(chǎn)品在線目錄 直接下載三維實體模型 而不需要二次建模 3D ContentCentral 同時還為全球的機械工程師提供實時更 新的模型零件庫 便于設(shè)計時的共享 3 裝配設(shè)計 在 SolidWorks 中 當(dāng)生成新零件時 你可以直接參考其他零件并保持這種 參考關(guān)系 在裝配的環(huán)境里 可以方便地設(shè)計和修改零部件 對于超過一萬個零 部件的大型裝配體SolidWorks 的性能得到極大的提高 SolidWorks 可以動態(tài)地查看裝配體的所有運動 并且可以對運動的零部件進行 動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測 用智能零件技術(shù)自動完成重復(fù)設(shè)計 智能零件技術(shù) 是一種嶄新的技術(shù) 用來完成諸如將一個標(biāo)準的螺栓裝入螺孔中 而同時按 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 照正確的順序完成墊片和螺母的裝配 鏡像部件是 SolidWorks 技術(shù)的巨大 突破 鏡像部件能產(chǎn)生基于已有零部件 包括具有派生關(guān)系或與其他零件具有關(guān) 聯(lián)關(guān)系的零件 的新的零部件 SolidWorks 用捕捉配合的智能化裝配技術(shù) 來加快裝配體的總體裝配 智能化裝配技術(shù)能夠自動地捕捉并定義裝配關(guān)系 4 工程圖 SolidWorks 提供了生成完整的 車間認可的詳細工程圖的工具 工程圖是 全相關(guān)的 當(dāng)你修改圖紙時 三維模型 各個視圖 裝配體都會自動更新 從三 維模型中自動產(chǎn)生工程圖 包括視圖 尺寸和標(biāo)注 增強了的詳圖操作和剖視圖 包括生成剖中剖視圖 部件的圖層支持 熟悉的二維草圖功能 以及詳圖中的屬 性管理員 使用RapidDraft 技術(shù) 可以將工程圖與三維零件和裝配體脫離 進 行單獨操作 以加快工程圖的操作 但保持與三維零件和裝配體的全相關(guān) 用交 替位置顯示視圖能夠方便地顯示零部件的不同的位置 以便了解運動的順序 交 替位置顯示視圖是專門為具有運動關(guān)系的裝配體而設(shè)計的獨特的工程圖功能 5 零件建模 SolidWorks 提供了無與倫比的 基于特征的實體建模功能 通過拉伸 旋轉(zhuǎn) 薄壁特征 高級抽殼 特征陣列以及打孔等操作來實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計 通過對特征和草圖的動態(tài)修改 用拖拽的方式實現(xiàn)實時的設(shè)計修改 三維草圖功能為掃描 放樣生成三維草圖路徑 或為管道 電纜 線和管線生成 路徑 6 曲面建模 利用共享的布局草圖和多樣的多體結(jié)構(gòu) SolidWorks 2007 為用戶設(shè)計過 程中提供了最大的靈活性 SolidWorks 2007 目前是世界上唯一一家機械設(shè)計 軟件 能夠在特征層面上對多體結(jié)構(gòu)進行控制的 這使得用戶能夠在制造之前對 設(shè)計的潛在問題進行評估 在更高的層面上對設(shè)計進行控制 通過 SolidWorks 帶控制線的掃描 放樣 填充以及拖動可控制的相切操作 產(chǎn)生復(fù)雜的曲面 可以直觀地對曲面進行修剪 延伸 倒角和縫合等曲面的操作 7 鈑金設(shè)計 SolidWorks 提供了頂尖的 全相關(guān)的鈑金設(shè)計能力 可以直接使用各種 類型的法蘭 薄片等特征 正交切除 角處理以及邊線切口等鈑金操作變得非常 容易 8 有限元分析 SolidWorks 是世界上第一家將結(jié)構(gòu)分析的功能嵌在CAD 環(huán)境中的軟件 公司 COSMOSXpress 模塊使得使用SolidWorks 軟件的設(shè)計和工程隊伍可 以直接對設(shè)計的零件進行有限元分析 對產(chǎn)品的性能進行評估 而不必花大量的 時間和金錢制造昂貴的樣機 動態(tài)仿真 SolidWorks 2007 是世界上第一家能夠直接模擬接觸式的機械機 構(gòu)運動干涉的運動情況的CAD 軟件公司 減少了建造樣機所需的時間和費用 虎鉗的數(shù)控加工工藝設(shè)計 6 驅(qū)動機械運動的模型有 電機 彈簧 重力等 同時還增加了記錄和播放的功能 用戶化 SolidWorks 的 API 為用戶提供了自由的 開放的 功能完整的開 發(fā)工具 開發(fā)工具包括Microsoft Visual Basic for Applications VBA Visual C 以及其他支持OLE 的開發(fā)程序 幫助文件 SolidWork 配有一套強大的 基于HTML 的幫助文件系統(tǒng) 包括超級文本鏈接 動畫示教 在線教程 以及設(shè)計向?qū)Ш托g(shù)語 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 SolidWorks 2007 能夠幫助設(shè)計工程師將以前的二維數(shù)據(jù) 例如 AutoCAD 數(shù)據(jù) 方便地轉(zhuǎn)換為三維模型 并對不同的數(shù)據(jù)格式的文件進行管理 用戶只需將二維圖形或草圖形狀直接拖到SolidWorks 的環(huán)境中 SolidWorks 就可以根據(jù)幾何形狀進行三維造型 SolidWorks 2003 還支 持 AutoCAD 所謂 塊 的信息 包含文字和數(shù)字的幾何信息 這在任何其他 三維設(shè)計軟件中是無法實現(xiàn)的 SolidWork 提供了當(dāng)今市場上幾乎所有CAD 軟件的輸入 輸出格式轉(zhuǎn) 換器 IGES IPT Autodesk Inventor STEP DWG SAT ACIS DXF VRML CGR Catia graphic STL HCG Highly compressed Parasolid graphics Pro ENGINEER Viewpoint Unigraphics RealityWave PAR Solid Edge TIFF VDA FS JPG Mechanical Desktop 1 6 本本論論文文的的研研究究目目的的 意意義義 多年來 機械制造過程中把設(shè)計藍圖比喻成工程師的語言 對于機床專用夾 具而言 也總是利用眾多視圖的不同投影來描繪 采用標(biāo)注各種線條和符號繪圖 不僅費時費力 而且一旦理解有誤或形體表現(xiàn) 將會影響產(chǎn)品的制造和質(zhì)量 采用計算機輔助設(shè)計方法 零件的造型如同車間中加工零件的過程一樣 設(shè) 計完成以后 零件就 加工 出來了 這樣不需要很強的空間想象力就可以設(shè) 計出產(chǎn)品的真實三維模型 經(jīng)過虛擬裝配 可清楚地檢驗出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性 空間布置是否干涉等問題 造型結(jié)束后 將設(shè)計模型投影到二維圖紙空間 就可 自動生成工程圖紙的三視圖 軸側(cè)圖 剖視圖等 大大方便了設(shè)計過程 形象直 觀易于接受 從而達到更快地設(shè)計機械產(chǎn)品 本課題在探討機床專用夾具的基本知識和基本理論的同時 研究如何利用計 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 算機圖形學(xué)采用計算機輔助設(shè)計專用夾具以及如何對專用夾具進行可視化設(shè)計 形成專用夾具計算機輔助設(shè)計系統(tǒng) 虎鉗的數(shù)控加工工藝設(shè)計 8 2 虎虎鉗鉗活活動動鉗鉗身身的的工工藝藝分分析析及及生生產(chǎn)產(chǎn)類類型型的的確確定定 圖圖 1 1 1 1 2 1 虎虎鉗鉗的的用用途途 虎鉗 利用螺桿或其他機構(gòu)使兩鉗口作相對移動而夾持工件的工具 一般由 底座 鉗身 固定鉗口和活動鉗口 以及使活動鉗口移動的傳動機構(gòu)組成 按使 用的場合不同 有鉗工虎鉗和機用虎鉗等類型 鉗工虎鉗安裝在鉗工工作臺上 供鉗工夾持工件以便進行鋸 銼等加工 鉗工虎鉗一般鉗口較高 呈拱形 鉗身 可在底座上任意轉(zhuǎn)動并緊固 機用虎鉗是一種機床附件 又稱平口鉗 一般安裝 在銑床 鉆床 牛頭刨床和平面磨床等機床的工作臺上使用 機用虎鉗鉗口寬而 低 夾緊力大 精度要求高 機用虎鉗有多種類型 按精度可分為普通型和精密 型 精密型用于平面磨床 鏜床等精加工機床 機用虎鉗按結(jié)構(gòu)還可分為帶底座 的回轉(zhuǎn)式 不帶底座的固定式和可傾斜式等 機用虎鉗的活動鉗口也有采用氣動 液壓或偏心凸輪來驅(qū)動快速夾緊的 2 2 虎虎鉗鉗活活動動鉗鉗身身的的技技術(shù)術(shù)要要求求 加加工工表表面面 mm 尺寸及偏差公公差差及及精精度度 等等級級 Ra m 表面粗糙度 形形 位位公公差差 階階梯梯面面豎豎 直直面面 7 7I IT T8 86 6 3 3 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 階階梯梯面面橫橫 面面 2 20 0I IT T8 86 6 3 3 內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)左左端端 面面 0 074 0 80 I IT T9 96 6 3 3 內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)右右端端 面面 0 074 0 80 I IT T9 96 6 3 3 內(nèi)內(nèi)底底面面 2 28 8I IT T8 81 1 6 6 外外底底面面 3 36 6I IT T8 86 6 3 3 頂頂端端孔孔 2 28 8 2 28 8 I IT T8 86 6 3 3 頂頂端端深深孔孔 2 20 0 0 052 0 20 I IT T9 91 1 6 6 2 2 M M8 8 盲盲 孔孔 8 8I IT T8 8 表表 2 2 1 1 2 3 審審查查虎虎鉗鉗活活動動鉗鉗身身工工藝藝性性 分析零件圖可知 內(nèi)側(cè)左端面 內(nèi)側(cè)右端面 內(nèi)底面和外底面都要求切削加 工 并在軸和階梯面的方向上均要求較高 孔 和 孔的端面均為平 0 052 0 20 28 面 可以防止加工過程中鉆頭鉆偏 以保證孔的加工精度 鉗口板槽需進行銑削 加工 加工精度要求較高 除主要工作面外 其余表面加工精度均較低 通過銑 削和鉆床的粗加工就可以達到加工要求 而主要工作表面也可以在正常的生產(chǎn) 條件下 采用較經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量的加工出來 由此可知 該零件的工藝性較 好 2 4 確確定定虎虎鉗鉗活活動動鉗鉗身身的的生生產(chǎn)產(chǎn)類類型型 已知此虎鉗活動鉗身零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為Q 5000 臺 年 m 1 件 臺 結(jié) 合生產(chǎn)實際 備品率a 廢品率 b 非別取 3 和 0 5 帶入公式得 N Q 5000 臺 年1 件 臺 1 3 1 0 5 5136 4 件 臺 零件的質(zhì)量是1 0Kg 個 查 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書 第 3 頁表 1 3 可確定該虎鉗活動鉗身為輕型零件 由表1 4 知 該虎鉗活動鉗 身的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn) 虎鉗的數(shù)控加工工藝設(shè)計 10 3 確確定定毛毛坯坯 繪繪制制毛毛坯坯簡簡圖圖 3 1 選選擇擇毛毛坯坯 由于該工件在整體工作過程中不受較大 的沖擊 可選灰鑄鐵做為材料 而且從其形狀來看選擇鑄造也是比較好的 該虎鉗活動鉗身輪廓不是很大 且生 產(chǎn)屬于大批生產(chǎn) 為提高生產(chǎn)率和鑄件精度 宜采用金屬模機器造型方法制造毛 坯 毛坯的拔模斜度為 5 3 2 確確定定毛毛坯坯的的尺尺寸寸公公差差和和機機械械加加工工余余量量 3 2 1 公公差差等等級級 查表 2 1 得 公差等級為8 12 級 查表 2 5 得 毛坯鑄件的機械加工余量等級為E G 查表 2 4 得 整個鑄件機械加工余量 RAM 為 1mm F 級 3 2 2 零零件件表表面面粗粗糙糙度度 由零件圖可知 該虎鉗活動鉗身各加工表面的粗糙度Ra 均大于 1 6 m 根據(jù)上述諸因素 可查表確定該鑄件的尺寸公差和機械技工余量 由公式 2 1 R F 2RMA CT 2 公式 2 2 R F 2RMA CT 2 可查表確定該鑄件的尺寸公差和機械技工余量 所得結(jié)果列于下表中 項項目目 m mm m 基基本本尺尺 寸寸 m mm m F F 機機械械加加工工余余量量 m mm m R RM MA A 尺尺寸寸公公差差 m mm m C CT T 毛毛坯坯尺尺 寸寸 m mm m R R 階階梯梯面面豎豎直直 面面 7 7 1 12 24 4 階階梯梯面面橫橫面面 2 20 0 1 12 2 4 41 16 6 8 8 內(nèi)內(nèi)底底面面 2 28 8 1 12 2 6 63 31 1 3 3 外外底底面面 3 36 6 1 12 2 6 63 39 9 3 3 表表 4 4 2 2 階梯面豎直面與階梯面橫面毛坯尺寸增量一致 考慮其尺寸較小 鑄造困難 所以直接鑄造成直角面 同理 內(nèi)底面與外底面也是如此 如圖所示2 1 毛 坯簡圖 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 3 2 3 繪繪制制虎虎鉗鉗活活動動鉗鉗身身鑄鑄造造毛毛坯坯簡簡圖圖 圖圖 5 5 2 2 虎鉗的數(shù)控加工工藝設(shè)計 12 4 擬擬定定虎虎鉗鉗活活動動鉗鉗身身工工藝藝路路線線 4 1 定定位位基基準準的的選選擇擇 定位基準有精基準和粗基準之分 通常先確定精基準 再確定粗基準 4 1 1 精精基基準準的的選選擇擇 根據(jù)該虎鉗活動鉗身的技術(shù)要求和裝配要求 選擇左端面和上表面作為精基 準 零件上的很多表面都可以采用它們作基準進行加工 即遵循 基準統(tǒng)一 原則 頂面是設(shè)計基準 選用其作精基準定位加工內(nèi)底面與外底面 實現(xiàn)了設(shè)計 基準和工藝基準的重合 保證了被加工表面的要求 選用左端面作為精基準同樣 是遵循 基準重合 原則 4 1 2 粗粗基基準準的的選選擇擇 作為粗基準的表面應(yīng)平整 沒有飛邊 毛刺或其他表面欠缺 本例選擇虎鉗 活動鉗身的底面和R40 的軸線為粗基準 采用虎鉗活動鉗身R40 的軸線作 為粗基準加工左端面 以底面作為粗基準加工上表面 可以為后續(xù)工序準備好精 基準 4 2 表表面面加加工工方方法法的的確確定定 根據(jù)虎鉗活動鉗身簡圖各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度 確定加工件各 表面的加工方法 如表所示 加加工工表表面面尺尺寸寸精精度度等等級級 表表面面粗粗糙糙度度 m 加加工工方方案案 階階梯梯面面豎豎直直面面 I IT T8 86 6 3 3 粗粗銑銑 半半精精銑銑 階階梯梯面面橫橫面面 I IT T8 86 6 3 3 粗粗銑銑 半半精精銑銑 內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)左左端端面面 I IT T9 96 6 3 3 粗粗銑銑 半半精精銑銑 內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)右右端端面面 I IT T9 96 6 3 3 粗粗銑銑 半半精精銑銑 內(nèi)內(nèi)底底面面 I IT T8 81 1 6 6 粗粗銑銑 精精銑銑 磨磨削削 外外底底面面 I IT T8 86 6 3 3 粗粗銑銑 精精銑銑 頂頂端端孔孔2 28 8 I IT T8 86 6 3 3 鉆鉆 粗粗鉸鉸 頂頂端端深深孔孔2 20 0 I IT T9 91 1 6 6 鉆鉆 粗粗鉸鉸 精精 鉸鉸 2 2 M M8 8 盲盲孔孔 I IT T8 8 鉆鉆 粗粗鉸鉸 精精 鉸鉸 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 表表 6 6 3 3 4 3 加加工工階階段段的的劃劃分分 該虎鉗活動鉗身加工質(zhì)量要求較高 可將加工階段劃分成粗加工 半精加工 兩個階段 在粗加工階段 首先將精基準準備好 使后續(xù)工序都可以采用精基準 定位加工 保證其他加工表面的精度要求 然后粗銑虎鉗活動鉗身的階梯面豎直 面 階梯面橫面 內(nèi)側(cè)左端面 內(nèi)側(cè)右端面 在半精加工階段 完成頂端孔 28 頂端深孔20 2 M8 盲孔的鉆 鉸加工 在精加工階段 完成頂端深孔 20 的精鉸 內(nèi)底面的磨削加工 4 4 工工序序的的集集中中和和分分散散 本例選用工序集中原則安排虎鉗活動鉗身的加工工序 該虎鉗活動鉗身的生 產(chǎn)類型為大批生產(chǎn) 可以采用萬能型機床配以專用工具 夾具 以提高生產(chǎn)率 而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少 不但可縮短輔助時間 而且由于在 一次裝夾中加工了許多加工表面 有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要 求 4 5 工工序序順順序序的的安安排排 機械加工工序 1 遵循 先基準后其他 原則 首先加工精基準 2 遵循 先粗后精 原則 先安排粗加工工序 再安排精加工工序 3 遵循 先主后次 原則 先加工主要表面 后加工次要表面 4 遵循 先面后孔 原則 綜上所述 該虎鉗活動鉗身的安排順序為 粗加工及一些余量大的表面 半 精加工次要表面 精加工主要表面 以及精度要求較高的表面 4 6 確確定定工工藝藝路路線線 工 序號 工序名稱機床設(shè)備刀具 1 粗銑 半精銑階梯面 豎直面 臥式銑床端銑刀 2 粗銑 半精銑階梯面 橫面 立式銑床端銑刀 3 粗銑 半銑內(nèi)側(cè)左端 面 臥式雙面 銑床 端銑刀 4 粗銑 半銑內(nèi)側(cè)右端 面 臥式雙面 銑床 端銑刀 5 粗銑 半精銑內(nèi)底面立式銑床 鉆頭復(fù)合鉸 刀 虎鉗的數(shù)控加工工藝設(shè)計 14 6 粗銑 半精銑外底面立式銑床端銑刀 7 鉆 粗鉸頂端孔28 四面組合 鉆床 鉆頭復(fù)合鉸 刀 8 鉆 粗鉸 精鉸頂端 深孔20 四面組合 鉆床 鉆頭復(fù)合鉸 刀 9 鉆 粗鉸 精鉸 2 M8 盲孔 四面組合 鉆床 鉆頭復(fù)合鉸 刀 10 去毛刺鉗工臺平銼 11 中檢 12 磨削內(nèi)底面 平面磨床 M7120A 砂輪 13 清洗清洗機 14 終檢 表表 8 8 4 4 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 5 加加工工余余量量 工工序序尺尺寸寸和和公公差差的的確確定定 5 1 加加工工余余量量 等等確確定定 由表 2 28 可查得 精鉸余量 粗鉸余量 鉆 0 06Zmm 精鉸 1 94Zmm 粗鉸 孔余量 查表 1 20 可以確定各工序尺寸的加工等級為精鉸 T9 18Zmm 鉆 粗鉸 T10 鉆 T12 根據(jù)上述結(jié)果 再查標(biāo)準公差數(shù)值表可確定各工步的公差 值分別為 精鉸 0 021mm 粗鉸 0 084mm 鉆 0 21mm 綜上所述 該工 序各工步尺寸及公差分別為 精鉸 粗鉸 鉆 0 052 0 20mm 0 084 0 19 94mm 孔 0 21 0 18mm 5 2 孔孔切切削削用用量量的的計計算算 5 2 1 鉆鉆孔孔工工步步 1 背吃刀量的確定 取 18mm pa 2 進給量的確定 由表 5 22 選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f 0 2mm r 3 切削速度的確定 由表 5 22 按工件材料 HT200 的條件選取 切削速度可取為14m min 由公式 5 1 n 1000v d 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n 247 7r min 參照表 4 9 所列的 Z535 型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 取轉(zhuǎn)速n 275r min 再將此轉(zhuǎn)速代入 公式 5 1 可求出該工序的實際鉆削速度v nd 1000 15 54m min 5 2 2 粗粗鉸鉸工工步步 1 背吃刀量的確定 取 1 94mm pa 2 進給量的確定 由表 5 22 選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f 1 2mm r 3 切削速度的確定 由表 5 22 按工件材料 HT200 的條件選取 切削速度可取為2m min 由 公式 5 1 n 1000v d 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n 31 94r min 參照表 4 9 所列的 Z535 型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 取轉(zhuǎn)速n 68r min 再將此轉(zhuǎn)速代入公 式 5 1 可求出該工序的實際鉆削速度v nd 1000 4 25m min 5 2 3 精精鉸鉸工工步步 1 背吃刀量的確定 取 0 06mm pa 2 進給量的確定 由表 5 22 選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f 1 0mm r 虎鉗的數(shù)控加工工藝設(shè)計 16 3 切削速度的確定 由表 5 22 按工件材料 HT200 的條件選取 切削速度可取為4m min 由 公式 5 1 n 1000v d 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n 63 69r min 參照表 4 9 所列的 Z535 型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 取轉(zhuǎn)速n 68r min 再將此轉(zhuǎn)速代入公 式 5 1 可求出該工序的實際鉆削速度v nd 1000 4 27m min 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 6 夾夾具具設(shè)設(shè)計計 設(shè)計虎鉗活動鉗身加工過程中的第八道工序 鉆 粗鉸 精鉸頂端深孔 20 的專用夾具 本夾具用于臥式鉆床 6 1 設(shè)設(shè)計計要要求求 保證加工工序正常進行 對下步工序沒有影響 比對加工要求沒有影響 保 證加工精度 通過夾具的合理設(shè)計 可以提高生產(chǎn)效率 減輕工人勞動強度 并 擴大機床的使用范圍 6 2 確確定定工工件件的的定定位位方方案案 6 2 1 工工件件的的定定位位基基準準及及定定位位平平面面 由零件圖和前期的工序設(shè)計和工藝規(guī)程設(shè)計可知 20 孔與 80 的外 圓同軸 故把中心孔軸線作為基準 即以外圓為定位基準 以左端的階梯面為定 位平面 6 2 2 定定位位原原件件的的選選用用 根據(jù) 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書 及六點定位原理的工件分析 可采用長 V 型塊定位 限制4 個自由度 分別為x z 軸方向的移動和 x z 軸的轉(zhuǎn)動 由于加工的 20 孔為通孔 所以y 軸的移動可以不限制 因為 20 孔的中心軸線與V 型塊定位基準的外圓中心軸線同軸 所以鉆削時 工件沿 y 軸的轉(zhuǎn)動 對工件的加工精度沒有影響 所以可以不限制 即只需一 個長 V 型塊即可 6 3 確確定定刀刀具具的的對對刀刀方方案案和和引引導(dǎo)導(dǎo)方方式式 6 3 1 對對刀刀裝裝置置 由于加工的是 20 孔 而且采用的鉆削的加工方式 所以選用鉆套對刀 6 3 2 確確定定導(dǎo)導(dǎo)向向裝裝置置 本工序要求對被加工孔進行鉆 鉸兩個工步的加工 最終達到所規(guī)定的加工 要求 故選用快速鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件 快速鉆套查表9 10 鉆套用襯 套查表 9 11 鉆套螺釘查表9 13 6 3 5 確確定定夾夾緊緊機機構(gòu)構(gòu) 針對成批生產(chǎn)的工藝特征 此夾具采用專用的夾緊機構(gòu) 6 4 確確定定工工件件的的夾夾緊緊方方案案 1 針對此工件的特點 夾具采用專用的夾緊機構(gòu) 2 畫夾具裝配圖 3 夾具裝配圖上標(biāo)注尺寸 配合及技術(shù)要求 1 V 形塊上銷的配合為基軸制配合 公差等級為7 級 公差 為 0 021 2 標(biāo)注關(guān)鍵件的配合尺寸 F6 10 h5 虎鉗的數(shù)控加工工藝設(shè)計 18 結(jié)結(jié) 論論 數(shù)控機床是機電一體化 高技術(shù)含量而價格又相對較高的機床 隨著航空 航天 船 舶 汽車 電子 模具等行業(yè)的不斷發(fā)展 在零件的加工難度 加工精度以及加 工效率等方面對數(shù)控機床設(shè)備 加工的工藝和使用者都提出了更高的要求 對于 數(shù)控機床的使用者來說 一臺新購買的數(shù)控機床到位后 首先面臨的就是機床的 就位 安裝及調(diào)試 它是使機床恢復(fù)和達到出廠時的各項性能指標(biāo)的重要環(huán)節(jié) 通過對數(shù)控機床的安裝與調(diào)試 極大地提高了數(shù)控機床的工作精度 使數(shù)控機床 的使用性能發(fā)揮到極致 能夠很好地了解和掌握數(shù)控機床的調(diào)試過程及日后的維 護保養(yǎng) 對今后更好的使用機床 延長機床使用壽命具有很好的現(xiàn)實意義 數(shù)控 機床的擁有量和技術(shù)水平的高低是一個國家現(xiàn)代制造業(yè)實力的重要標(biāo)志 數(shù)控技 術(shù)是集機 電 儀 液技術(shù)于一體的高新技術(shù) 數(shù)控機床裝調(diào)維修人員在機 床生產(chǎn)過程中 處于組裝 調(diào)試 檢測等關(guān)鍵環(huán)節(jié) 同時還承擔(dān)著產(chǎn)品的售后服 務(wù)工作 在數(shù)控機 床的使用中 他們還負責(zé)數(shù)控機床性能的調(diào)整和數(shù)控機床維護與維 修 數(shù)控加工工 藝流程設(shè)計的參與和實施等 鑒于數(shù)控機床與普通機床的差異性 數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性 數(shù)控 機床裝調(diào)維修人員很有必要從傳統(tǒng)的機床裝 調(diào)人員中獨立出來 成為一個新興的職業(yè) 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 致致 謝謝 本論文成文過程中 我得到了許多師長 同學(xué)的大力幫助 這里需要特別感謝地是我 的導(dǎo)師 她在我遇到困難是給了我許多