本科毕业设计 （论文） XXXXXXXXX学院 毕业生毕业设计论文 题目：谐波减速器零件机械加工工艺规程及夹具设计 院(系)别 专 业 届 别 学 号 姓 名 指导教师 XXXXX学院教务处 二○**年六月 本科毕业设计 （论文） 摘 要 当今发展国民经济的一个重要保障就是机械制造工业的飞速发展。随着时间的发 展，机械设计水平的高低已成为衡量一个国家科学技术、经济水平以及国防力量的重 要标志之一。所以进行零件机械加工工艺规程及夹具的设计有着重要的意义。 本次设计的任务是制定年产量为50～500件的壳体零件的成组机械加工工艺规程 并设计其中某一重要工序的夹具。此壳体用于安装谐波减速器各个零件，使其获得正 确的装配关系。 零件材料为铸造铝合金，故毛坯成形采用铸造的方法。通过对零件技术要求和零 件特点的分析，对不同型号的谐波减速器采用成组加工工艺和成组夹具。确定各种回 转表面及端面采用车削加工，其中对于重要的回转表面及端面采用粗车—半精车—精 车加工方法，次要回转表面及端面采用粗车—半精车加工方法；螺孔采用钻孔-攻丝加 工方法。 对10工序的夹具进行了设计，为保证螺孔的位置精度，选用钻夹具。 关键词：谐波减速器壳体，机械加工工艺规程，夹具，车削 本科毕业设计 （论文） Abstract Now the rapid development of machining manufacture is an important safeguard of the national economy industry. With the time passing by, the machining design level has become a vital symbol which stands for the level of science and technology, economy, as well as the national defense capability. Therefore the components machine – finishing technological process and the jig design will play a great role . The mission of this project is to establish the machining process regulations of a set of shells with a 50～500 yearly output. The clamp of a certain procedure is also designed. The shells are mainly used to install components of the harmonic speed changer so that the right assembly connection can be gained. The material of the shells are cast aluminium alloy, so we use founding as the way to get roughcast. Through the analysis of technical request and characteristics of the shells, group machining method and modular jig are used to produce the shells of harmonic speed changers. All the rotative surfaces and end surfaces are produced by turning processing. Among those the most important surfaces are processed by rough turning-semifinishing- finish turning and other surfaces by rough turning-semifinishing. For screws, we use the process of drilling- threading. The clamp of procedure 10 is designed during which the drilling jigs are used to assure the positional accuracy of the screws. Key words ：Harmonic speed changer, Technologic regulations of machining process，Jig, Turning 本科毕业设计 （论文） 目 录 前 言1 1零件图分析3 1.1零件的功用3 1.2零件工艺分析3 2确定毛坯4 2.1确定毛坯制造方法 2.2确定总余量 2.3绘制毛坯图 3制定零件工艺规程 3.1选择表面加工方法 3.2 选择定位基准… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 3.2.1 精基准的选择… ..… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 3.2.2 粗基准的选择… … .… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 3.3拟定零件加工工艺路线选择各工序所用机床、夹具、刀具、量具和辅具 3.5填写工艺过程卡片 3.6机械加工工序设计15 3.6.1 4成组夹具设计错误！未定义书签。 4.1功能分析与夹具总体结构设计错误！未定义书签。 4.2夹具设计计算16 4.3夹具制造与操作说明 5 结论 致 谢20 参考文献22 附录 本科毕业设计 （论文） 前 言 机械制造工业是国民经济的装备部，在国民经济中具有十分重要的的地位。机械 制造工业提供的装备水平对国民经济各部门的技术进步有很大的影响。而机械制造技 术基础设计是综合运用 “机械制造技术基础”及有关课程内容，分析和解决实际工程 问题的一个重要教学环节。现代机械制造技术的特点可用先进性、实用性和前沿性来 概括。 (1) 先进性 现代机械制造技术的先进性主要表现在优质、高效、低耗、洁净、灵活 （柔性） 五个方面。 优质：利用现代制造技术，使加工制造出的零部件或整机质量高，性能好；零部 件尺寸精确，表面光洁，内部组织致密，无缺陷及杂质，使用性能好；整机的结构合 理、色彩美观宜人，可靠性高。 高效：使用现代制造技术，不仅表现在生产过程中，生产效率得到了很大的提高， 大大降低了操作者的劳动强度。而且还表现在产品的开发过程中，提高了产品的开发 效率和质量，缩短了生产准备时间。 低耗：采用现代制造技术，可以降低整个生产过程中的原材料及能源消耗。 洁净：生产过程不污染环境，使有害废弃物零排放或少排放。 灵活：能快速对市场变化及产品设计的更改作出反应，适应多品种柔性生产。 (2)实用性 现代制造技术是面向工业生产的实用技术，它具有量大面广和讲究实效的特点。 因为现代制造技术内涵极其丰富，同时又是动态发展的，它具有多种不同的模式和层 次，可以应用于各种类型的机械工厂。 (3)前沿性 先进制造技术的前沿性主要表现在：先进制造技术是信息技术和其它高新技术与 传统制造技术相结合的产物，是制造技术研究最为活跃的前沿领域。某些先进制造工 艺和装备可能目前应用还不广泛，但是它们代表着一定的发展方向，可望得到越来越 广泛的应用。 通过毕业设计培养了我制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及 本科毕业设计 （论文） 设计机床夹具的能力。通过本次设计，我可以对所学专业课程进行一次系统的回顾， 熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库，也是对所学内容的一次综合 检验，对我即将走向工作岗位之前的系统培训和作为未来从事机械制造技术工作的一 次基本训练。 本次设计的任务是制定年产量为500件的谐波减速器壳体的机械加工工艺规程， 编制机械加工工艺卡片，选择所用机床、夹具、刀具等；对所制定的工艺进行必要的 分析论证和计算；确定毛坯制造方法及主要表面的总余量；确定主要工序的工序尺寸、 公差和技术要求；对主要工序进行工序设计，编制机械加工工序卡片，画出工序简图； 设计某一工序的夹具，绘制夹具装配图；编写设计说明书。 本次设计的零件它是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动，其承载能 力高，传动比大，体积小中重量轻，传动效率高寿命长，传动平稳。在设计毛坯成形 时应特别注意这些方面，同时在进行工艺设计时本人对零件的设计要求和技术条件进 行了深刻的研究分析。严格按照设计人员的意图进行工艺编程，发现问题时及时和设 计人员进行沟通以达到最佳的设计状态。在对夹具进行设计时，查阅了大量车床夹具 手册。 本次设计采用了车间工艺技术员必不可少的理论和技术，使其更具体、更贴近生 产实际，论文具有一定的应用价值。在设计过程中查阅了大量资料和文献，涉及到加 工、装配、绘图、极限与配合、工程材料等多个方面。在设计过程中，本人立足于理 论联系实际，研究了谐波减速器壳体零件的机械加工工艺过程与原理，以及各工艺环 节之间相互联系，并通过大量齐全的数据、准确的图表、框图等，对加工工艺进行系 统性、原理性地纵向和横向综合分析比较。通过本次设计可以达到以下目的： （1） 使设计者具有编制中等复杂程度零件的常规工艺规程的初步能力； （2） 具有对已编好的机械加工工艺规程在生产现场进行实施和服务的初步能力； （3） 具有对新工艺、新技术了解和推广应用的能力。 所设计的工艺重点突出，某些不重要的环节进行了省略，有不明之处，请参阅相 关书籍和资料。 本科毕业设计 （论文） 1零件图分析 图1.1谐波减速器壳体 图1.1为谐波减速器壳体零件图，各种壳体年产50－500件不等，按订单生产， 属小批量生产。 1.1零件的功用 本零件为谐波减速器壳体，用于安装谐波减速器各零件，使其获得正确的装配关 系。其中内孔D1用于安装刚轮，内孔D6用于安装支承低速轴 （输出轴）的轴承。同 时壳体外圆表面D7也是谐波减速器的安装基准面。 1.2零件工艺分析 本零件主体形状为回转体零件，其最主要加工面是内孔D1、D6，外圆D7，以及与 内孔D1、D6垂直度要求较高的几个端面，如何保证这些表面本身的加工精度和相互位 置精度是加工工艺需要重点考虑的问题。 本零件的另一特点是螺孔较多，其中螺孔S1位置度要求较高，螺孔S3、S4、和 S5也有一定的位置度要求，在工艺上应给予保证。本零件结构对于4种不同型号的谐 波减速器完全一样，仅尺寸有所区别，但也在一定的尺寸范围内。故可以采用成组工 艺和成组夹具。 本科毕业设计 （论文） 2确定毛坯制造方法 本零件的材料是简单硅铝明 ZALSi12(ZL102)，此铝硅系列铸造铝合金的铸造性 和力学性能配合最佳。有相当好的抗蚀性和耐热性，该合金适用于制作形状复杂但强 度要求不是很高的铸造零件或者薄壁零件，例如仪表，水泵的壳体以及一些承受低载 荷的零件。而且本设计中谐波减速器壳体年产量为50－500件，属于小批量生产，考 虑到经济因素，毛坯采用砂型铸造的成形方法。 2.1选定铸件分型面 铸型分型面指铸型组元间的结合面。铸件的分型面确定之后，铸件在砂箱中的位 置被确定，分型面的位置是否合理，关系到模样的结构，型芯的数量，制造工艺等。 因而，选择合理的分型面对铸件的质量和生产成本有重要的影响。分型面的选择要遵 循以下原则： （1） 尽量减少分型面 （2 ） 尽量减少型芯 （3 ） 分型面尽量为平面 （4 ） 分型面尽量位于下型 本铸件的分型面位置见毛坯图。 2.2确定机械加工余量和最小铸孔 机械加工余量是指在切削加工时需要从铸件上切削掉的材料的厚度。造型时必须 考虑铸件所需要的机械加工面的加工余量。加工余量的大小与铸件的批量、合金的种 类、铸件的尺寸和浇注位置有关。大批量生产时采用机器造型的方法，铸件的精度高， 加工余量可以小一些。单件或者小批量时一般是手工造型，铸件的精度低，应该选择 比较大的加工余量。铸件越大，铸造的误差越大加工余量应该越大。浇注时位于铸件 顶面部位的质量较差，加工余量比较大。 由表2.1确定外圆、内孔直径上总余量为5mm，端面总余量为2.5mm。 铸件的孔、槽是否铸出，不仅取决于工艺上的可能性，还必须考虑其必要性。一 般来说，较大的孔、槽应当铸出，以减少切削加工工时、节省金属材料，同时也可减 小铸件上的热节。但较小的孔、槽则不必铸出，留待加工反而更经济。本设计中，壳 体零件图中D4、D5、D13孔径都较小，因此不予铸出。 本科毕业设计 （论文） 表2.1铸件的机械加工余量 （mm） 2.3选定起模斜度 为了便于造型时的起模，将模样垂直于分型面的表面设计成一定斜度的表面，该 斜度称为起模斜度。起模斜度的大小与模样的种类，垂直壁的高度，造型的材料的特 点和造型的方法有关。起模斜度一般是 0.5~3 。立壁越高，斜度越小，内壁的斜度应 该大于外壁的斜度。金属模样与型砂的摩擦力比较小，起模斜度小于木模样。 2.4铸造收缩率 由于合金的线收缩，铸件冷却的尺寸将比型腔尺寸略为缩小，为保证铸件应有的 尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一个该合金的收缩量。 在铸件冷却过程中其线收缩率不仅受到铸型和型芯的机械阻碍，同时还受到铸件 各部分的相互制约。因此，铸件的实际线收缩率除随合金的种类而异外，还与铸件的 形状、尺寸有关。通常，铝硅合金的收缩率为0.8%～1.2%。在毛坯制造时应考虑到这 一点。 2.5型芯头与型芯座 在铸型中，型芯头对型芯起着定位和排气作用。型芯头的形状尺寸将影响型芯的 安装稳定性。按照固定的方法不同，型芯头可以分为垂直型芯头和水平型芯头两种， 垂直型芯头一般设有上，下型芯头。为了便于型芯防止和固定，下型芯头高读比上型 芯头大，斜度要小于上型芯头，型芯头和型芯座之间要留有空隙，以便于铸型的装配。 对于段而且粗的垂直，也可以不设计上型芯头。水平型芯的两端一般都有型芯头。通 过件图结构，由于零件是带有空腔的，所以选择空腔部分设计使用型芯。 2.6绘制毛坯图 绘制的毛坯图见图2.1。 本科毕业设计 （论文） 图2.1谐波减速器壳体铸造毛坯图 3.制定零件工艺规程 3.1选择表面加工方法 1）由于工件材料为ZL102铸铝合金，故各回转表面及端面均采用车削方法加工： 对于重要回转表面及端面，为保证其尺寸精度和位置精度，采用粗车－半精车－精车 加工方法，对于次要回转表面及端面则采用粗车或粗车－半精车的加工方法。 2）螺孔采用钻孔－攻丝加工方法。为保证螺孔的位置精度，均使用钻夹具进行加 工。 3.2选择定位基准 定位基准有粗基准和精基准之分。工件加工的第一道工序中，只能用毛坯上未经 加工的表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。在以后的工序中则使用经过加 工的表面作为定位基准，这种定位基准称为精基准。合理选择定位基准，对保证加工 精度、安排加工顺序和提高加工生产率有着重要的影响。从定位的作用来看，它主要 是为了保证加工表面的位置精度。因此定位基准的总原则，应该是从优位置精度要求 的表面中进行选择。 3.2.1精基准的选择 精基准又称光基准，其选择原则如下： （1）“基准重合”原则 就是尽量选用设计基准和工序基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不 重合而引起的定位误差。 （2）“基准统一”原则 位置精度要求较高的某些表面加工时，尽可能选择同一定位基准，这样有利于保 证各加工表面的位置精度。 本科毕业设计 （论文） （3）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度以及他们自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可以采 取互为经基准得原则，反复多次进行精加工。 （4）“自为基准”原则 有些精加工或光整加工工序余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工表面本身 作为精基准，即遵循自为基准的原则。 本零件的设计基准是D6孔和大端面C，根据基准重合原则，并同时考虑统一精基 准原则，选D6孔和大端面C作为主要定位精基准。在钻螺纹底孔的工序中，考虑工件 定位和装夹的方便，选大端面C和D1孔作为定位精基准。为保证D7外圆和D6孔的同 轴度，加工D6孔时采用D7外圆表面作为定位基准；而在精加工D7外圆表面时，采用 D6孔作为定位基准。这体现了互为基准的原则。 3.2.2粗基准的选择 主要不影响不加工表面和加工表面间的相互位置精度，以及影响加工表面的余量 分配。因此，选择粗基准的基本原则是： （1）若工件必须保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。 （2）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件的每个表面都要加 工，则应该以加工余量最小的表面作为粗基准。 （3）在与上项相同的前提条件下，若零件上有的表面不需加工，则应以不加工表 面和加工表面终于加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准，以达到壁厚均匀， 外形对称等要求。 （4）选用粗基准的表面应尽量平整光洁，保证零件夹紧可靠。 （5）粗基准一般只使用一次，因此，一般只在第一道工序中使用，以后不应重复 使用。 为保证加工面与不加工面的位置关系，选不加工的四方面作为定位粗基准。 3.3时效处理 铸造和机械加工都会留下残余内应力，故应采用时效处理予以消除。对于铸件， 特别是形状复杂的大型铸件，应在粗加工前后各安排一次时效处理。对于精度要求高 的工件，一般在粗加工和半径加工后各安排一次时效处理。 3.4拟定零件加工工艺路线 生产车间有普通车床和数控车床可供选择。考虑到该零件孔的加工难度较大，为 了稳定地保证加工精度，也为了提高加工效率，精加工采用数控车床。主要加工工序 确定如下： 1）半精车小端面、D7外圆、台阶面及D4孔 （普通车床，四爪卡盘）； 2）半精车内空刀槽D3× （L2－L3）（普通车床，三爪卡盘）； 本科毕业设计 （论文） 3）时效处理； 4）精车大端面，精车D1孔，半精车D2孔，精车D6孔，倒角0.5×45° （数控 车床，三爪卡盘）； 5）精车D7外圆，精车台阶面，倒角1×45°，精车D4孔，精车L9槽 （直径D5） （数控车床，可胀心轴）； 6）中间检验：精车各部尺寸； 7）钻4－S3螺纹底孔 （台式钻床，钻夹具）； 8）钻6－S4螺纹底孔 （台式钻床，钻夹具）； 9）钻4－S5螺纹底孔 （台式钻床，钻夹具）； 10）钻S1和S2螺纹底孔，锪沉头孔 （台式钻床，钻夹具）； 11）中间检验：螺纹底孔尺寸及位置； 12）攻丝：4－S3（台式钻床，钻夹具）； 13）攻丝：6－S4（台式钻床，钻夹具）； 14）攻丝：4－S5（台式钻床，钻夹具）； 15）攻丝：S1和S2（台式钻床，钻夹具）； 16）最终检验。 3.4选择各工序所用机床、夹具、刀具、量具和辅具 3.4.1机床 机床是机械制造业的基本加工装备，它的品种、性能、质量和技术水平直接影响 着其他机电产品的性能、质量、生产技术和企业的经济效益。机床可分为传统机床和 数控机床两大类，按机床的加工方式、加工对象或主要用途，我国将机床分成为 12 大类，它们是：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨 插床、拉床、特种加工机床、锯床和其它机床。每一类机床，又可按其结构、性能和 工艺特点的不同细分为若干组，如车床类就有：普通车床、立式车床、六角车床、多 刀半自动车床、单轴自动车床和多轴自动车床等等。 机床的主要组成部分有主传动部件、进给传动部件、工件安装装置、刀具安装装 置、支承件和动力源。 3.4.2夹具 夹具是加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速安装工件的装置。它对保证 加工精度、提高生产效率和减轻工人劳动量有很大作用。 机床夹具一般按用途分类，通常分为两大类：通用夹具和专用夹具。通用夹具指 加工两种或两种以上工件的同一夹具，一般已经标准化，不需特殊调整就可以用于加 工不同的工件。他们的适应性较强，对于充分发挥机床的技术性能、扩大机床的使用 范围起着重要作用。专用夹具是指为某一零件的加工而专门设计和制造的夹具，没有 通用性。利用专用夹具加工工件，即可保证加工精度，又可提高生产效率。此外，还 本科毕业设计 （论文） 可按夹紧力源不同，将夹具分为手动夹具、气动夹具、电动夹具和液压夹具等。单件 小批生产中重要使用手动夹具。 夹具主要由定位元件、夹紧机构、导向元件、夹具体及其他部分组成。 工件的加工精度在很大程度上决定于夹具的精度和结构，因此整个夹具及其零件 都要具有足够的精度和刚度，并且结构要紧凑、形状要简单，装卸工件和清除切屑要 方便等。 3.4.3刀具和量具 切削过程中刀具用来直接完成切削工作。无论哪种刀具，一般都有切削部分和夹 持部分组成。夹持部分用来将刀具夹持在机床上的部分，要求它能保证刀具正确的工 作位置，传递所需要的运动和动力，并且夹固可靠，装卸方便。切削部分是刀具上直 接参与切削工作的部分，刀具切削性能的优劣，取决于切削部分得材料、角度和结构。 量具的选择取决于生产类型和加工精度。单件小批生产尽量采用通用量具，大量 生产且精度要求较高时，应采用各种量规和高效检验设备。 表3.1常用加工设备技术参数 最大加工 加工质量 主电机功率KW 主轴转速 机 床 直径×加 （转/分） 不圆柱度 锥度 不平度 粗糙度 工长度 普通车床 C6132320×800 40～1200 0.01 0.01 0.015/180 4 CA6140400×650 10～18000.01 0.01/1000.015/200 7.5 CM6140400×900 10～14000.005 0.01/1500.01/200 7.5 主轴转速 机 床 最大钻孔直径 主轴行程 主轴转速级数 主轴功率 （转/分） 立式钻床Z51818 150 6 310～2975 1 Z525 25 175 9 97～1360 28 摇臂钻床Z35 50 350 18 34～1700 5.5 Z37 75 450 22 11.2～1400 7.5 工作台工作 每分钟滑枕 每往复工作台 机 床 最大刨削长度 主电机功率 面积 往复次数 进给量 牛头刨B650 500 顶面：450*4058级 6级 4 侧面435*355 11～120 0.35～2.13 B665 650 侧面： 6级 10级 3 650*450 12.5～72.7 0.33～3.33 机 床 最大镗孔直径 主轴转速 加工质量 本科毕业设计 （论文） （转/分） 不圆柱度 端面不平度 粗糙度 卧式T617 240 13～1160 0.02 0.02 T68 240 20～1000 0.02/3000.02/300 精密窝镗铣 240 8～1036 0.01 0.01 T646 立式金刚镗 165 19～600 0.01 0.01 T716 磨削直径 外圆磨床M2120 磨削长度1000 0.003 0.006 8～315 磨孔直径 磨孔深度 内圆磨床M2120 0.006 0.005/200 500～200 120～160 平面磨床M1040磨削面积长*宽 不平度 1000*300 0.015/1000 无心磨床M1040磨削直径2～40磨削宽度140 椭圆度0.002不圆柱度0.004 工作台工作 工作台 主轴转速 机 床 主电机功率KW 面积长*宽 最大行程 （转/分） 卧式铣床X60 800*200 500*160*30050～2240 3 卧式铣床X62 1250*320700*255*36030～1500 7.5 立式铣床X52K1250*320700*255*37030～1500 7.5 万能铣床X62W1250*320700*255*37030～1500 7.5 滑枕行程速度 机 床 额定拉力 （吨） 最大行程 主电机功率 （KW） 工作 返回 立式内拉床 20 1250 1.5～13 7～20 14 L5120 卧式内拉床 10 1250 2～11 14～25 17 L6110 卧式内拉床 10 1600 1.5～11 7～20 22 L6120 本科毕业设计 （论文） 表3.2常用量具及规格 本科毕业设计 （论文） 3.5填写工艺过程卡片 根据表3.1及表3.2选择合适的工艺设备，并结合所确定的加工工艺路线，填写 机械加工工艺过程卡片如表3.3所示。 表3.3谐波减速器壳体机械加工工艺过程卡片 零件 XXXX 学院 零件名称 机械加工工艺过程卡片 图号 机械设计制造与自动化 谐波减速器壳体 工 机床 刀具 量具 序 工序名称及内容 夹具 辅具 名称 型号 名称 规格 名称 规格 号 半精车: 夹四方,靠大端面 车小端面,车外圆 普通 左偏刀 90 ° 1 D7,直径留 C6132 四爪卡盘 游标卡尺 0.05/200 车床 弯头刀 45 ° L6+2.5mm;车D4孔, 直径留1mm余量 半精车: 夹D7外圆,靠台阶端 普通 内孔车 2 C6132 三爪卡盘 游标卡尺 0.05/20 面车内空刀槽D3× 车床 刀 (L2-L3),成 3 时效 精车:夹D7外圆,靠 台阶端面 半精车大端面,留余 量0.5mm;半精车D1 弯头刀 游标卡尺 孔,成:半精车D6孔 数控 CK61 0.05/200 4 三爪卡盘 内孔车 深度尺塞 直径留1mm:精车大 车床 32 45 ° 0.05/200 刀 规 端面,成,保证尺寸 L1和L6+0.5mm;倒角 0.5×45°:精车D1 孔,成,保证尺寸L4 本科毕业设计 （论文） 精车:以大端面及D6 孔定位 0.05/200 游标卡尺 倒角 1×45 °;车 D7 25-50 数控车 CK61 90 ° 千分尺 顶尖 5 外圆,成,车台阶面,保 可胀心轴 弯头刀 (50-75) 床 32 45 ° 百分表 座 证尺寸L6:车D4 孔, 右偏刀 0-5. 检验心轴 成.车 L9 槽,直径 D, 保证L10 0.05/200 游标卡尺 0- 5 中间检验: 百分表 顶尖 6 (50-75) 精车各部尺寸 塞规 座 千分尺 钻孔: 以大端面及D1孔定 Φ2.4 台式钻 7 位钻4_S3螺纹孔,分 钻夹具 钻头 Φ3.2 游标卡尺 0.05/125 床 布圆直径D9,位置度 Φ4.1 0.15mm 钻孔:以大端面及D1 孔定位 Φ2.4 台式钻 8 钻6-S4 螺纹孔,分布 钻夹具 Φ3.2 游标卡尺 0.05/125 床 圆直径D8,位置度 Φ4.1 0.15mm 钻孔: 以大端面及 D6 孔定钻4-S5 螺纹 台式钻 9 钻夹具 钻头 游标卡尺 0.05/125 底孔,分布圆直径 床 D11,位置度0.15mm Φ2.4 钻孔: 以大端面及 Φ3.2 D1 孔定位钻S1 螺纹 Φ5.0 底孔,保证尺寸L5:钻 台式钻 钻头 10 钻夹具 Φ7.5 游标卡尺 0.05/125 S2 螺纹底孔,保证尺 床 锪钻 Φ10.5 寸L7: Φ12 锪孔D13,深1 中间检验 11 检查各孔尺寸位置 本科毕业设计 （论文） M3 M3 M4 M4 台式 12 攻丝:4-S3 钻夹具 丝锥 M5 螺纹塞规 M 5 钻床 M6 M6 M3 M3 M4 M4 台式 13 攻丝:4-S4 钻夹具 丝锥 M5 螺纹塞规 M5 钻床 M6 M6 M5 M5 台式 14 攻丝:4-S5 钻夹具 丝锥 M6 螺纹塞规 M6 钻床 M3 M3 M4 M4 台式 15 攻丝S1.S2 钻夹具 丝锥 M5 螺纹塞规 M5 钻床 M6 M6 16 最终检验 设计者 指导教师 共3 页 4.成组夹具的设计 （10工序夹具） 组合夹具 它是由一套预先制造好的标准元件组合而成，这些元件具有各种不同 形状、尺寸和规格，并具有良好的互换性、耐磨性和较高的精度。根据工件的工艺要 求，可将不同的组合夹具元件像搭积木一样，组装成各种专用夹具。使用完毕后，元 件可方便地拆开，洗净后存放起来，待需要时重新组装成新的夹具。组合夹具由于它 的灵活和通用，使生产准备周期大大缩短，同时能节约大量设计、制造夹具的工时和 材料，特别适用于新产品试制、单件小批生产和临时性生产任务。组合夹具组成如图 4.1 所示。 通用可调夹具 这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调 整，以适应不同零件的加工。针对成组加工中某一工序而设计制造的可调整夹具，称 为成组夹具。通用可调整夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一 些。 本科毕业设计 （论文） 4.1经济性分析 迄今为止，夹具经济性的分析研究还不够完善，设计者常常需要根据自己的经验 来进行决策。本文采用以下方法进行夹具经济性的分析。 使用夹具加工时，工序成本可按式 （4.1）计算： CF g(1 n gi ) E OF (CLF CM )gtsF （4.1） Qa 式中 E OF –使用夹具加工时的工序成本 （元）； CLF –使用夹具加工时的每小时劳动力费用 （元/小时）； CM –包括管理费用在内的机床机时费用 （元/小时）； tsF –使用夹具加工时的单加工时 （小时）； –夹具使用年限n （年）； –投资利息或润利率数值i （1/年）； 本科毕业设计 （论文） Qa –使用夹具加工的零件总数； CF –夹具成本，包括夹具设计费用、材料费用、加工费用、调整与装配费用、 维护与保管费用等 （元）。 不使用夹具加工时，工序成本可按式 （4.2）计算： E O (CL CM )gts （4.2） 式中E O –不使用夹具加工时的工序成本 （元）； CL –不使用夹具加工时的每小时劳动力费用 （元/小时）； t –不使用夹具加工时的单位工时 （小时）。 s 若E OF E O ，则应使用夹具。 4.2夹具总体方案分析 本工序要求以壳体大端面 （3点）和D1孔 （2点）定位，钻S1、S2螺纹底孔，锪 D13孔，要求保证位置尺寸L5和L7，其中位置尺寸L5要求较严格，是夹具设计需要 着重考虑的问题。 夹具方案设计工件分别以大端面、短圆柱孔和四方面为第一、第二和第三定位基 准，可采用大端面＋短圆柱面的定位方式，以满足3点定位和2点定位的要求，1点 定位则可采用可调支承来实现。 4.3夹具总体结构设计 4.3.1夹具的设计方法 机床夹具设计是工艺装备设计的重要组成部分。设计的夹具应具备以下条件：保 证零件的加工质量；生产效率高；结构工艺性好，便于制造和维护；成本低；操作方 便、安全、省力和排屑方便等。 夹具具体设计过程如下： （1）研究原始资料，明确设计任务，确定定位方案。 工件定位的实质，就是要使工件在夹具中占有某一确定的位置。任何一个刚体（工 uur ur uur 件）在空间直角坐标系内都有六个自由度，即沿三个坐标轴的转动X 、Y 、Z 和绕此 三个坐标轴的转移X 、Y 、Z 。工件在空间的六个自由度，可用合理布置得六个支撑 点来限制，使工件得到确定的位置，此既工件的定点定位原理。 本工序的设计任务是：对钻S1、S2螺纹底孔和锪D13孔这一工序的装夹进行设计。 分析零件图可知前几道工序中零件已加工的表面有大、小端面，4－S3、6－S4、4－S5 本科毕业设计 （论文） 螺纹底孔。这一工序要加工S1、S2螺纹底孔和D13孔，那么定位基准宜选壳体大端面 （3点）和D1 孔 （2点）进行定位。分别以大端面、短圆柱孔和四方面为第一、第二 和第三定位基准，采用大端面＋短圆柱面的定位方式，以满足3点定位和2点定位的 要求，1点定位则采用可调支承来实现。 本工序要用的刀具、量具、加工余量、切削用量及有关技术参数列入该工序卡片， 见表4.1 ： 表4.1 10工序成组加工工序卡片 （2）夹具体设计 夹具体是整个夹具的基体和骨架。在夹具上要安装组成该夹具所需的各种元件、 机构、装置等；还要考虑便于装卸工件以及在机床固定。因此，夹具体的形状和尺寸， 主要取决于夹具上各组成件的分布情况；工件的形状、尺寸以及加工性质。夹具体设 计的基本要求： ①应有足够的强度和刚度；用以保证加工过程中在加紧力、切削力等外力的作用 下，不致产生不允许的变形和振动。②力求结构简单，装卸工件方便，更要防止无法 制造和难以装卸的现象发生；在保证强度和刚度的前提下，应尽量使体积减小，重量 减轻。③要有良好的结构工艺性和使用性，以便于制造、装配和使用；夹具有三部分 表面是影响夹具装配后精度的关键，即夹具体的安装基面、安装定位元件的表面、安 装对刀或导向装置的表面。④尺寸要稳定；即夹具体制造加工后，应防止日久变形。 本科毕业设计 （论文） 我们选择的是铸造夹具体，所以在铸件成形后，要进行时效处理，避免产生较大的内 应力。⑤排除切屑要方便；在此套夹具中，都是外部切削，排屑的问题就不再多考虑。 ⑥在机床上安装要稳定、可靠、安全。 4.3.2夹具总体结构设计 根据分析，确定的夹具总体结构设计方案为： 1） 考虑生产批量不大，故采用手动夹紧。 2） S1螺纹底孔有3个，且圆周上均匀分布，故宜做成回转式钻模，采用分度盘 和插销进行分度。 3） 为适应不同尺寸零件加工需要定位元件应做成可换方式。 4） 为减小由于钻削轴向力引起工件变形和位移，应在钻头对应位置上加辅助支 承。 5） 为便于安装工件，钻模板采用铰链式结构。 6）尺寸L5要求较严格，故钻S1螺纹底孔的钻模板位置固定，调整钻S2螺纹底 孔的钻模板位置，以适应不同孔距要求。 4.4夹具制造与操作说明 本夹具分度与定位装置是夹具设计制造的关键。定位装置既要满足不同型号壳体 零件的定位尺寸要求，又要保证定位端面至S1螺纹底孔钻套的距离，为此必须严格按 夹具零件图纸要求进行加工。同时夹具在转换加工零件时，必须进行仔细的调整和检 测。 装夹工件时，用力要适当，以免产生夹紧变形。锪D13孔时，须将相应的钻模板 掀起，利用锪钻自身导向。夹具装配图如图4.2所示。 其中件号1～9为可换件，应根据不同型号零件进行更换。件号11～45为非标准 夹具元件或自制标准夹具元件，件号51～81为外购标准件。 本科毕业设计 （论文） 图4.2成组钻模装配图 本科毕业设计 （论文） 结 论 本零件为谐波减速器壳体，用于安装谐波减速器各零件，使其获得正确的装配关 系。本设计任务在于确定其小批量生产时成组机械加工工艺规程及其中一重要工序的 成组夹具。设计的主要结论如下： 一、毛坯的制造方法及其工艺 采用适应性强，成本较低的砂型铸造方法实现坯料成形，空腔部分使用型芯。 二、谐波减速器壳体机械加工工艺规程 确定的加工路线）半精车内空刀槽D3× （L2－L3）； 3）时效处理； 4）精车大端面，精车D1孔，半精车D2孔，精车D6孔，倒角0.5×45°； 5）精车D7外圆，精车台阶面，倒角1×45°，精车D4孔，精车L9槽 （直径D5）； 6）中间检验：精车各部尺寸； 7）钻4－S3螺纹底孔； 8）钻6－S4螺纹底孔； 9）钻4－S5螺纹底孔； 10）钻S1和S2螺纹底孔，锪沉头孔； 11）中间检验：螺纹底孔尺寸及位置； 12）攻丝：4－S3； 13）攻丝：6－S4； 14）攻丝：4－S5； 15）攻丝：S1和S2； 16）最终检验。 三、10工序夹具设计——成组钻模 对第10工序进行夹具设计，选用成组钻模。 本科毕业设计 （论文） 致 谢 本论文是在导师的悉心指导下完成的，从论文的选题、考察研究、资料收集和写 作，到日常生活的各个方面导师都给予了孜孜不倦的教诲和无微不至的关怀。在此向 尊敬的李老师表示衷心的感谢。 在论文的研究过程中，请教了多位在一线从事生产任务的工作人员，还得到了很 多从事理论研究的教学工作者的大力支持和帮助，在此向他们表示诚挚的谢意。 感谢为本论文提供实践经验的吴老师、马老师和陈老师。 最后感谢父母对我无私的爱心和支持，使我能够顺利修完大学课程。 本科毕业设计 （论文） 参考文献 1、王爱珍主编.机械工程材料成型技术.北京：北京航空航天大学出版社，2005. 2、范崇洛，谢黎明主编.机械加工工艺.南京：东南大学出版社，2002. 3、陈立德主编.工装设计.上海：上海交通大学出版社，1999. 4、何世禹主编.机械工程材料.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1995. 5、徐圣群主编.简明机械加工工艺手册.全国各地新华书店：上海科学技术出版社，1991. 6、王宛山，邢敏主编.机械制造手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，2002. 7、张福润，徐鸿本，刘延林主编.机械制造技术基础.武汉：华中科技大学出版社，2000. 8、郑文纬，吴克坚主编.机械原理.南京：高等教育出版社，1996. 9、王隆太主编.机械CAD/CAM技术 （第二版）.北京：北京机械工业出版社，2005. 10、王伯平主编.互换性与测量技术基础.北京：北京机械工业出版社，2000. 11、周世学主编.机械制造工艺与夹具.北京：北京理工大学出版社，1999. 12、浦林祥主编.金属切削机床夹具设计手册 （第二版）.北京：机械工业出版社，1995. 13、林文焕，陈本通主编.机床夹具设计.北京：国防工业出版社，1987. 14、徐鸿本主编.机床夹具设计手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，2004. 15、 16、Philip Gates.Jigs,Tools and Fixturees.The Technical Process Limited,1995
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