鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具的設計【含CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名： 學號 學 院：機械動力工程學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 任務起止時間：2016年2月29日至2016年6月17日 畢業(yè)設計(論文)題目:鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具的設計 畢業(yè)設計工作內(nèi)容： 1.熟悉課題、調(diào)研收集資料、方案設計(2月29日—3月13日 2周) 外文翻譯一篇(不少于5000字符，內(nèi)容完整) 1份 撰寫開題報告 1份 2.加工工藝設計(3月14日—3月27日 2周) 鋁型材滑動座的加工工藝卡 1套 3. 鉆削頭和鉆夾具設計(3月28日—5月1日 6周) 4. 鉆削頭裝配圖（A1） 1張 一體式鉆夾具裝配圖(A1) 1張 一體式鉆夾具零件圖 1套 4.三維設計（5月2日—5月22日 3周） 制作一體式鉆夾具三維軟件 1套 5.編寫設計計算說明書(5月23日—6月11日 3周) 1份 6.材料審核與答辯準備(6月12日—6月17日 1周) 參考書： 1 陳宏鈞.機械加工工藝手冊.機械工業(yè)出版社.2003 2 吳 拓?.現(xiàn)代機床夾具設計.化學工業(yè)出版社.2011 3 陳立德.工裝設計.上海交通大學出版社.1999 4 編寫組編.機械零件設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2004 5 段鐵群.機械系統(tǒng)設計.北京:科學出版社,2010 指導教師意見： 簽名： 2016 年 2 月 25 日 系主任意見： 簽名： 年 月 日 教務處制表 機械動力工程學院 畢業(yè)設計（論文） 開 題 報 告 學生姓名 學 號 專 業(yè) 班 級 指導教師 一、課題題目及來源 課題題目：鋁型材滑動座鉆夾具和鉆削頭的工藝工裝設計 課題來源： 江蘇申陽集團 二、課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2.1課題研究的意義 本課題研究目的就是學習研究制定鋁型材滑動座機械制造工藝規(guī)程及設計相應鉆孔工藝裝備（夾具、鉆削頭）。 隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，變流交頻調(diào)速技術已經(jīng)進入一個嶄新的時代，其應用越來越廣。電梯是現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，其設計要求穩(wěn)定性、安全性極高。電梯作為垂直運輸?shù)纳笛b備，其特點是在高層建筑中所占的面積很小，同時通過電氣或其他控制方式可已將乘客或貨物安全、合理、有效地運送到各個樓層?；谶@些優(yōu)點，在建筑業(yè)特別是高層建筑迅速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也進入了新的發(fā)展期。隨著人們生活水平的不斷提高，對電梯的要求也相應性的提高了，這樣對電梯的設計也有了極高的要求。我所設計的鋁型材滑動座在電梯中起著比較重要的作用，此滑動裝置可以使電梯安全的開關門。 機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品質(zhì)、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。 夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求，企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要求。 2.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2.2.1國內(nèi)研究的現(xiàn)狀 隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展做為向交通運輸、化工、機械、電力、電子、電器、儀表、建筑、制冷、包裝等行業(yè)部門提供基本金屬材料的鋁加工行業(yè)，在技術裝備上得到迅速提升，產(chǎn)能規(guī)模已躍居全球前列。截止2005年初，全國鑄軋板產(chǎn)能約190萬噸/年居全球第一位；鋁板帶冷軋產(chǎn)能約160萬噸/年，居全球第2位；鋁箔產(chǎn)能約70萬噸/年，居全球第2位；鋁擠壓產(chǎn)能約430萬噸/年。2004年全國鋁材產(chǎn)量達到440萬噸，僅次于美國。 我國國內(nèi)的夾具始于20世紀60年代，當時建立了面向機械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機械廠，以后又建立了數(shù)個生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當時曾達到全國年產(chǎn)組合夾具元件800萬件的水平。20世紀80年代以后，兩廠又各自獨立開發(fā)了適合NC機床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內(nèi)的需求，還出口到美國等國家。當前我國每年尚需進口不少NC機床、加工中心，而由國外配套孔系夾具，價格非常昂貴，現(xiàn)大都由國內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。 2.2.2國外企業(yè)研究現(xiàn)狀 全球鋁型材加工產(chǎn)銷情況。從產(chǎn)能分布來看，2009年國外可生產(chǎn)鋁型材加工的國家和地區(qū)約95個，生產(chǎn)企業(yè)約2200余家。隨著國外經(jīng)濟增長及鋁型材加工用途不斷擴展，國外鋁型材加工的消耗量由2001年約869萬t增長至2009年約1550萬t，年復合增長率約為7.5%。預計2012年，國外鋁型材加工消費量將達約1669萬t。 地區(qū)來看，2001~2009年國外主要地區(qū)消費量呈現(xiàn)出不同走勢，歐洲和北美洲呈現(xiàn)出下降趨勢。截至2009年，歐洲、北美洲和日本分別僅占21%、8%、6%。 從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國。當前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿(mào)易中的一個品種。有關夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢，特別是電子商務的日益發(fā)展，其中蘊藏著很大的商機，具有進一步擴大出口良好前景。 2.2.3國內(nèi)外機床夾具發(fā)展現(xiàn)狀 研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； 5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率； 6）提高機床夾具的標準化程度。 三、課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究過程中的主要問題和解決辦法 3.1課題研究的主要內(nèi)容和方法 本次設計課題研究的內(nèi)容是制定鋁型材滑動座機械制造工藝規(guī)程及設計相應鉆孔工藝裝備（夾具、鉆削頭）。 以下為詳細研究內(nèi)容： (1)收集、查閱相關資料，了解學習全世界關于鉆夾具和鉆削頭的情況，并根據(jù)給定鋁型材滑動座圖紙擬定出鉆夾具總體設計方案； (2)編制鋁型材滑動座的加工工藝卡； (3)設計鋁型材滑動座一體式鉆孔夾具； (4)設計鋁型材滑動座鉆削頭。 (5)鋁型材滑動座一體式鉆孔夾具的三維設計。 (6)對鋁型材滑動座一體式鉆孔夾具的設計進行詳細說明，編寫說明書。 3.2研究過程中的主要問題和解決辦法： 在課題研究過程中可能出現(xiàn)以下幾個方面的問題： (1)對于之前4年的知識不扎實，對于計算方面不熟練，導致在計算、校核尺寸方面有困難。 (2)由于初次設計，對工程經(jīng)驗了解少，導致對結(jié)構方面、工藝方面的考慮不足。 (3)對鉆孔工裝的結(jié)構了解不足，導致在設計過程中不能對全局做到周密的考慮，會產(chǎn)生各種結(jié)構上的問題。 對于以上問題采取分步解決的方法，查閱相關書籍、文獻并學習相關知識，請教指導教師，最終解決所遇到的難題。向有經(jīng)驗的技術員請教有關工藝上的問題，以了解制造過程中的流程。 由于在近4年的學習中難免有疏漏，所以造成了有一些知識不夠扎實，如對CAD軟件的應用。在今后的幾個月我會好好復習這些內(nèi)容，為畢業(yè)設計畫上一個圓滿的句號。 四、 研究方案及進度安排，預期達到的目標 4.1選擇研究方案 熟悉課題、調(diào)研有關資料，了解并熟悉鉆孔夾具和鉆削頭的原理、組成以及發(fā)展現(xiàn)狀，對鉆孔夾具和鉆削頭有一個系統(tǒng)的了解。 結(jié)合所給零件圖對課題進行總體設計，要保證從其整體性能出發(fā)，在總體設計和總成部件設計的密切配合下，保證各部分的性能，并確定和控制它們的位置、尺寸和重量。并且繪制出鉆夾具總裝圖。 根據(jù)總體設計來確定各個部分的組成及零件的尺寸、參數(shù)，并且校核各部件的性能，并且畫出部件圖，零件圖。 對鋁型材滑動座一體式鉆孔夾具的設計過程及三維設計過程進行詳細說明，編寫說明書。 4.2進度安排 2月29日-3月13日 熟悉課題，調(diào)研收集資料，方案設計 3月14日-3月27日 工藝設計 3月28日-5月 1日 工裝設計 5月 2日-5月22日 三維設計 5月 23日-6月11日 編寫設計計算說明書 6月12日—6月17日 材料審核與答辯準備 4.3達到的目標 通過17周的學習和研究爭取能夠完成上述工作，達到以下目標： (1)完成任務書上要求的各項內(nèi)容（外文翻譯一篇，加工工藝卡一套，鉆削頭裝配圖一張，一體式鉆夾具總裝圖一張，一體式鉆夾具零件圖若干張、三維設計圖一套，說明書）； (2)通過畢業(yè)設計的過程使自己的知識更扎實，了解機械加工和機械設計的過程，從而更快的適應未來的工作中。 參考文獻 1 蔡春源. 新編機械設計手冊. 遼寧科學技術出版社，1993 2 HIRAME`GRANT主編.夾具-非標準夾緊裝置.北京：機械工業(yè)出版社，1974.5 3 段鐵群.機械系統(tǒng)設計.北京:科學出版社,2010 4 盧澤生. 工藝過程自動控制. 國防工業(yè)出版社，1999 5 張德泉，陳思夫，林彬. 機械制造裝備及其設計．天津大學出版社, 2003 6 編寫組編.機械零件設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2004 7 陳宏鈞.機械加工工藝手冊.機械工業(yè)出版社.2003 8 吳拓?.現(xiàn)代機床夾具設計.化學工業(yè)出版社.2011 9 陳立德.工裝設計.上海交通大學出版社.1999 10 HIRAME`GRANT主編.夾具-非標準夾緊裝置.北京：機械工業(yè)出版社，1974.5 11李名望主編.機床夾具設計實例教程.北京：化學工業(yè)出版社，2009.8 12孫志禮、冷興聚、魏延剛、曾海泉主編.機械設計.東北大學出版社，2000年； 13 毛昕、張秀麗、黃英、肖平陽主編.畫法幾何及機械制圖（第三版），高等教育出版社,2004.7 14 候洪生主編，董國耀主審.機械工程圖學.北京：科學出版社，2001 15 孫已德主編.機床夾具圖冊.北京：機械工業(yè)出版社，1983 16 Ball and Roller Screws.Engineering Material and Design.19(12,)1975 17 Patton W.J. Mechanical Power Transmission.New Jersey:Printice-Hall,1980 18 A review and analysis of current computer-aided fixture design approaches .Iain Boyle, Yiming Rong, David C. Brown.2010 19 Wu R-R, Zhang H-M. Object-oriented and fuzzy set-based approach for set-up planning. Int J Adv Manuf Technol 1998;14:406–11. 20 Gologlu C. Machine capability and fixturing constraints-imposed automatic machining set-ups generation. J Mater Process Technol 2004;148:83–92. 指導教師審查意見： 指導教師簽字： 　　　 201 年 月 日 指導委員會意見審核意見： 組長簽字： 　　　201　年 月 日 鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具的設計 摘 要 在現(xiàn)代工業(yè)化進程中，鉆模在機械制造中起著至關重要的作用，對于保證產(chǎn)品精度，提高工作效率，降低工人操作要求扮演著關鍵角色。鉆床類夾具包括用在各種鉆床、鏜床和組合機床上的孔加工夾具，簡稱鉆模。鉆模是輔助鉆孔的一種工裝夾具，它的主要作用是保證被加工孔的位置精度。對加工者沒有太高的技巧要求，孔的定位精度不靠操作者而是靠鉆模保證。 本次設計的是根據(jù)指定零件設計加工工藝和設計立式鉆床鉆削頭一體式鉆模。立式鉆床鉆削頭是根據(jù)被加工工件的要求，按照高度工序集中的原則而設計的，并以系列化、標準化的通用部件為基礎，配以少量專用部件而組成的高效、自動化的專用裝置。 鉆削頭設計的目的是使立式鉆床動力部件與被加工零件發(fā)生關系，它通過按一定速比排布傳動齒輪，而使立式鉆床動力傳遞給各工作主軸，使之獲得所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，并配以一定的夾緊及定位方式即而滿足加工要求。 關鍵詞　機械制造；工藝；鉆模；一體式鉆模；鉆削頭 Design of integral drill jig for sliding seat of aluminium profile Abstract In the process of modern industrialization, the drilling mode plays an important role in the mechanical manufacturing. It plays a key role in ensuring the accuracy of the product, improving the working efficiency and reducing the operation requirements of the workers. Drilling fixture including hole machining fixture used in all kinds of drilling machine, boring machine and combination machine, referred to as the jig. Drilling mode is a kind of tool and fixture for auxiliary drilling, its main function is to ensure the accuracy of the position of the hole. Not too high skill requirements for processors, precision holes do not rely on the operator but by jigs to ensure. This design is based on the specified parts design process and design of integrated multi spindle vertical drilling jig. Vertical drilling machine spindle is in accordance with the requirements of the workpiece, designed in accordance with the principle of process of the highly centralized and serialization and standardization of the general components based, with a few special components and composition of high efficiency, automation special device. Multi spindle design objective is to make vertical drilling machine power components and parts to be processed in a relationship by according to the arrangement of transmission gear of a certain ratio, and the vertical drilling machine power is transmitted to the work spindle, so as to obtain the required speed and direction, and with a certain clamping and fixed mode and meet the processing requirements. Keywords　 Machinery manufacturing， technology，Drill model Integrated drilling mode ，Multi spindle - I - 目 錄 摘要 II Abstract III 鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具的設計 II Design of integral drill jig for sliding seat of aluminium profile III 目 錄 4 第1章 緒論 6 1.1 課題研究的背景和意義 6 1.2 鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具的研究現(xiàn)狀 7 1.2.1 鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具國外發(fā)展現(xiàn)狀 7 1.2.2 鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 8 1.3本課題研究的內(nèi)容 9 第2章 零件加工工藝設計 10 2.1 零件圖分析 10 2.2 工件的材料性質(zhì)和加工工藝性分析 12 2.3 基面的選擇 12 2.4 確定切削用量及基本工時 12 2.5 零件加工工藝設計 13 第3章 鉆削頭及鉆夾具設計 14 3.1 鉆削頭設計 14 3.1.1 鉆削頭技術參數(shù)分析 14 3.1.2 擬定傳動方案 15 3.1.3 擬定鉆削頭定位方案 16 3.1.4 鉆削頭主要技術參數(shù)的計算 17 3.2 齒輪傳動設計計算 19 3.3 鉆夾具設計 24 3.3.1定位裝置設計 25 3.3.2夾緊裝置設計 25 3.3.3鉆模結(jié)構型式的設計 25 3.3.4鉆套型式的選擇 27 第4章 三維設計 28 4.1 Solid works零件建模步驟 28 4.2 Solid works裝配圖設計 29 第5章 經(jīng)濟分析 32 5.1 鉆削頭和鉆夾具產(chǎn)品設計概念 32 5.2 鉆削頭和鉆夾具設計的經(jīng)濟性 32 5.2.1 鉆削頭和鉆夾具功能設計的經(jīng)濟性 32 5.2.2 鉆削頭和鉆夾具結(jié)構設計的經(jīng)濟性 32 5.2.3 鉆削頭和鉆夾具造型設計的經(jīng)濟性 32 5.2.4 鉆削頭和鉆夾具材料選擇的經(jīng)濟性 32 5.3 鉆削頭和鉆夾具經(jīng)濟開發(fā)分析與計算 33 5.3.1 鉆削頭和鉆夾具制造成本分析 33 5.3.2 鉆削頭和鉆夾具生命周期費用 33 5.3.3 鉆削頭和鉆夾具產(chǎn)品改進的時機 33 5.3.4 鉆削頭和鉆夾具產(chǎn)品開發(fā)方案的技術經(jīng)濟分析 34 結(jié)論 36 致謝 37 參考文獻 38 第1章 緒論 1.1 課題研究的背景和意義 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，當前中、小量多種類生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總額的85％左右。當代制造業(yè)需要企業(yè)適應市場請求和競爭的產(chǎn)品品種。然而，一般的企業(yè)仍然使用了大量的傳統(tǒng)的專用夾具，一般在中間的工廠有一個中等容量，大約有一千甚至近一萬套專用夾具；另一方面，在生產(chǎn)中，許多品種的產(chǎn)業(yè)，每隔3-4年就要革新50％-80％多和特殊的固定裝置，而夾具的實際磨損量僅為10％-20％左右。尤其是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）和其他新技術的應用，對機床夾具提出以下要求。生產(chǎn)的新產(chǎn)品可以迅速、容易地投入運行，以收縮生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本；能裝夾一組具有相似性特征的工件；能適用于精密加工的高精度機床夾具；能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；選用液壓動力站作為能源，采用高效夾緊裝配，進一步降低勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率；提高機床夾具的標準化程度。鉆床加工在機械加工中占有很重要的地位，而專用夾具及鉆削頭的設計制作為企業(yè)提高生產(chǎn)效率、增加效益起到了重要作用，鉆床專用夾具及鉆削頭具有以下優(yōu)點。保證工件的加工精度，專用夾具應具有合理的定位、適合的尺寸、公差和技術技能要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿意工件的加工精度。提高生產(chǎn)效率，專業(yè)夾具的繁瑣程度應與工件的生產(chǎn)程序標準相適應，應憑著工件的尺寸來使用，以縮短輔助時分，抬高生產(chǎn)效率。工藝性好，該專用夾具結(jié)構簡單，結(jié)構合理，加工方便，裝配，檢查和維修。專用夾具生產(chǎn)屬于批量生產(chǎn)。使用性好，專用夾具的操縱應簡單、省力、安全可靠，切屑應方便，必要時可設置切屑部分。經(jīng)濟型好，除了思考專用夾具自身，構造單一，標準化水平高，本錢便宜，而且還憑據(jù)生產(chǎn)計劃的夾具計劃進行必要的經(jīng)濟分析，以抬高在經(jīng)濟效益方面的生產(chǎn)夾具。 本課題研究的意義是通過給定圖紙（鋁型材滑動座）進行學習研究制定機械制造工藝規(guī)程及設計相應鉆孔工藝裝備（夾具、鉆削頭），為將來從事機械行業(yè)的職業(yè)打下一定的基礎。 伴隨著現(xiàn)如今生活勝過水平越來越高，變頻調(diào)速技術已投入一個新的期間，其使用愈來愈廣泛。電梯是現(xiàn)代高層建筑的垂直運輸，設計要求穩(wěn)定，安全性高。電梯作為一種筆直搬運的起升配置，其特征是在現(xiàn)代建筑中占用的空間小，也經(jīng)過電氣或其余方式的掌控可以有乘客或物品的安全、合理、有效地輸送到各個樓層。基于這些長處，特別是在建筑業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑，電梯行業(yè)已經(jīng)引來了一個新的發(fā)展時期。隨著人們生活水平的不斷提高，對電梯的需求也在不斷提高，因此對電梯的規(guī)劃也是有非常高的需求。我所設計的鋁型材滑動座在電梯中起著比較重要的作用，此滑動裝置可以使電梯安全的開關門。 機械加工是達成產(chǎn)物策劃，確保產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的一個首要手段，是企業(yè)的生產(chǎn)，計劃與調(diào)度、加工作業(yè)、安全生產(chǎn)、檢測技術和健全的重要基礎，為組織和企業(yè)質(zhì)量、質(zhì)量和水平，加快更新產(chǎn)品，提高經(jīng)濟效益的技術保證。 夾具是建筑體系中最重要的組成部分，無論是傳統(tǒng)的制造業(yè)，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，都很重要。因此，一個好的夾具設計可以提高勞動生產(chǎn)率，確保和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本，也可以擴大機床的使用范圍，以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品生產(chǎn)的準確性。在現(xiàn)今的市場競爭和企業(yè)信息化的要求下，對夾具的規(guī)劃和制造提出了更高的要求 .而具有針對性的專用夾具對提高生產(chǎn)效率、經(jīng)濟效益、降低工人勞動強度起到關鍵性的作用。 設計研究一種專用的鉆削頭和專用夾具滿足企業(yè)的批量生產(chǎn)要求，是滿足企業(yè)發(fā)展的一種途徑。 1.2 鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具的研究現(xiàn)狀 1.2.1 鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具國外發(fā)展現(xiàn)狀 全球鋁型材加工產(chǎn)銷情況：從生產(chǎn)能力的角度來看，在2009年，外國國家和地區(qū)89個可以生產(chǎn)加工鋁型材，約2200以上的生產(chǎn)企業(yè)。跟著對外經(jīng)濟增長和鋁加工用處的擴大，鋁加工消費的消費量從1999年902萬左右，增長到2008年1433萬左右，每年的增長率約為7.2%。預計在2013，國際鋁加工所需量將達到約1850萬噸。區(qū)域視角看，2001、2009年，國外消費的主要領域呈現(xiàn)出不同的趨勢，歐洲和北美國呈現(xiàn)下降趨勢。截至2009日，歐洲、北美國和日本僅占21%，6%，8%。 俄羅斯，德國，美國是模塊化裝置的主要生產(chǎn)國。目前國際上的企業(yè)都是中小型企業(yè)，特別是工裝夾具，夾具的調(diào)整主要是承受本地區(qū)和海內(nèi)的訂單，而通用的夾具則已漸漸走向老練的國際商業(yè)中的各種。 夾具和組合夾具的產(chǎn)量和交易量仍然缺乏統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但在歐洲和美國加工中心的一套中央工具。由于中國在模塊化技術上的優(yōu)勢，技術的歷史積累和性能價格比，隨著中國加入世界貿(mào)易組織和制造業(yè)全球化的趨勢，特別是電子商務的快速發(fā)展，蘊藏著巨大商機，具有進一步擴大出口良好前景。 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向是標準化、高精度、高效率和柔性化四個方面的重要內(nèi)容。標準化機床夾具的標準化和通用化是與之相關的兩個方面。當前中國國家規(guī)定標準夾具元件和組件：GB / t2148 ~ t2259-91和各種通用夾具、配合我夾具標準 。機床夾具的標準化，機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化，有利于減少生產(chǎn)周期，降低總生產(chǎn)成本。高效率和高效率的夾具首要用于縮短根本的時間和輔助時間的處理，以提高勞動生產(chǎn)率，降低人員勞動強度 。常用的高效夾有自動夾、高速夾具和夾等。比如，電動虎鉗在銑床夾緊工件的行使，功用可提高5倍；采用高速三爪自動定心卡盤車床上，保證卡爪在速度測試9000r/min仍能牢固地夾緊工件，使切削速率大幅度提升。目前，除了生產(chǎn)線、自動線設備相對應的高效率的自動裝置，在數(shù)控機床，特別是在加工中心出現(xiàn)了各種自動夾緊夾具和夾具自動更換裝置。充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。精度跟著機械產(chǎn)物精度的提升，必然會提升夾具的精度需求。 有許多類型的精密夾具結(jié)構，如多齒盤的精密分度，分度精度高達0.1；對于高精度三爪自定心的精密車削，其中心精度為5μm。靈活的機床夾具和機床的靈活性是類似的，它指的是機床夾具通過調(diào)整、組合等，以適應多變的過程中的因素。過程的變量因素有：工藝特點、生產(chǎn)量、工件形狀、尺寸等。有多種新型的具備靈活的功能，如模塊化夾具，通用可調(diào)夾具，組合夾具，模塊化夾具，數(shù)控夾具等。為了滿足當代機械工業(yè)的需求，多品種、小批量生產(chǎn)、夾具的靈活度增加，改變夾具的不可拆卸布局，可拆卸布局，可調(diào)整夾具布局，將是目前夾具發(fā)展的重要目標。 1.2.2 鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 跟著我國國民經(jīng)濟的迅速成長對交通運輸、化工、機械、電力、電子、電器、建設、制冷、拼裝等行業(yè)供應根本金屬材料的鋁加工。技術和設備的迅速升級，生產(chǎn)能力已躍居世界前線。截至2005年初，全國鑄軋板生產(chǎn)能力約190萬噸/年居世界首位；鋁冷軋板冷軋生產(chǎn)能力約160萬噸/年，居世界第二，鋁箔生產(chǎn)能力約70萬噸/年，居世界第二位。 我國的固定裝置始于六十年代的第二十個世紀，是為天津機械工業(yè)的組合夾具制造廠，并以航空工業(yè)為導向的襄陽保定機械廠，后來又建立了幾個生產(chǎn)模塊化的夾具元件廠。當時，它已經(jīng)達到了國家裝配夾具零件的800萬個部件的水準。 上世紀80年代之后，這兩家工廠已經(jīng)單獨研制出了一種適用于數(shù)控機床、加工中心孔的裝配夾具體系，不但能滿足我國的需要，而且還遠銷美國等國度。 目前，我國仍需要入口大量的數(shù)控機床、加工中心，并通過國際外的夾具支撐孔，價格非常高昂，現(xiàn)在大多是海內(nèi)配套，節(jié)省了大批的外匯。 1.3本課題研究的內(nèi)容 本次設計課題研究的內(nèi)容是制定鋁型材滑動座機械制造工藝規(guī)程及設計相應鉆孔工藝裝備（夾具、鉆削頭）。以下為詳細研究內(nèi)容： 1. 收集、查閱相關資料，了解學習全世界關于鉆夾具和鉆削頭的情況，并根據(jù)給定鋁型材滑動座圖紙擬定出鉆夾具總體設計方案； 2. 編制鋁型材滑動座的加工工藝卡； 3. 設計鋁型材滑動座一體式鉆孔夾具； 4. 設計鋁型材滑動座鉆削頭； 5. 鋁型材滑動座一體式鉆孔夾具的三維設計； 6. 對鋁型材滑動座一體式鉆孔夾具的設計進行詳細說明，編寫說明書。 7. 經(jīng)濟技術分析，該部分主要針對所設計的鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具進行成本分析、質(zhì)量分析等。 第2章 零件加工工藝設計 2.1 零件圖分析 工件的圖紙應能清晰的表達工件的形狀結(jié)構，標注全部尺寸及技術要求，說明工件的材料和所需要的工件數(shù)量等。加工零件為鋁型材滑動座，設計所給定圖紙見下圖2.1所示： 圖2-1 鋁型材滑動座 結(jié)合后續(xù)工藝規(guī)程編制及一體化鉆夾具設計，所需用到的尺寸為全長尺寸1420±1，鉆孔孔徑尺寸、孔位尺寸及型材截面部分尺寸，具體見以下放大圖2.2所示： 圖2-2 鉆孔孔徑、孔位及型材截面部分放大圖 所需加工孔位于截面圖示下部，位于長度方向兩端，距端部尺寸為8，孔距尺寸為未注公差，零件寬度尺寸公差為±0.3。 2.2 工件的材料性質(zhì)和加工工藝性分析 由圖知，零件材料為AL6063，為鎂和硅為重要合金元素的鋁合金，具備杰出的加工性能，杰出的可焊性，擠壓和電鍍，耐腐蝕性好，韌性好，易于拋光，彩色膜，陽極氧化成效良好 。 從所給定圖中可以看出，截面較為復雜，普通裝夾方式不能滿足零件的裝夾需求需根據(jù)截面形狀分析后特殊制作鉆夾具夾持部分。 2.3 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 （1）粗基準的選擇。 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取φ6.5孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組（共兩塊）V形塊支承這兩個端面作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。 （2）精基準的選擇。 主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 2.4 確定切削用量及基本工時 (1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇=1.3mm，一次走刀即可完成所需長度。 (2）每齒進給量 機床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08-0.15mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.15 mm/z。 (3）查后刀面最大磨損及壽命 查《機械切削用量手冊》表8，壽命T=180min (4)計算切削速度 按《2》表14， V=1.84 n=7.32 =6.44 (5）計算基本工時 ＝L/ =(90+36)/6.44=6.99min。 2.5 零件加工工藝設計 由零件圖紙可以看出，在不考慮型材制作的前提下，該鋁型材滑動座的加工工藝過程如下：鋁型材備料→下料→端面銑加工→鉆孔（根據(jù)課題要求，鉆孔工序需設計專用一體化鉆夾具進行加工。）在“鋁型材滑動加 工工藝”的過程中，詳細介紹了該工藝卡的具體過程。 第3章 鉆削頭及鉆夾具設計 3.1 鉆削頭設計 3.1.1 鉆削頭技術參數(shù)分析 產(chǎn)品應明確：工件的加工孔直徑、數(shù)量、分布、位置精度和工件材料等。 如鋁滑座加工（見圖），毛坯為鑄件，材料為HT200，批量生產(chǎn)：中等批量，鉆三個洞，這三個孔均勻分布在半徑為28.78mm的圓周上。過程中應明確：過程內(nèi)容（鉆孔、擴孔、鉸孔和攻絲），切削參數(shù)（切削速度、切削速度和刀具每轉(zhuǎn)進給），單件工時和大規(guī)模生產(chǎn)。 軸承端蓋的加工量：中等批量。這個過程卡的產(chǎn)品過程，這個產(chǎn)品的關鍵過程是3個直徑為9毫米的孔加工，從產(chǎn)品圖，我們能夠了解，該產(chǎn)品的鑄件毛坯。 但在鑄件，無論是產(chǎn)品應留余量，還是需要留多少，是否該產(chǎn)品需求留下的鑄造芒孔，都是需要考慮的題目。 我根據(jù)表39.3—7為4mm的鑄造余量，然后根據(jù)表1—166檢查：當孔的尺寸，不需要鑄孔。所以本產(chǎn)品不需要鑄造孔。用鉆頭加工工件上的孔的機床。通常情況下，鉆頭在主運動中扭轉(zhuǎn)，鉆頭軸向挪動到進給運動中。鉆床構造簡易，加工精度相對于較低，可以將通孔、盲孔、特殊的替代工具，擴大，忽孔、鉸孔、或電源線和其他處理。 鉆床可分為下列類型。臺式鉆床：可安放在作業(yè)臺上，主軸垂直布置的小型鉆床。立式鉆床：主軸箱和工作臺放置在立柱上，主軸筆直安防的鉆床。搖臂鉆床：搖臂鉆床：搖臂可繞立柱旋轉(zhuǎn)，一般主軸箱可在搖臂鉆床上做水平運動。它適用于大件和不同方位孔的加工。銑床：工作臺可筆直和水平移動挪動，鉆軸筆直排列，可進行銑鉆。深孔鉆床：使用專用深孔鉆，工件旋轉(zhuǎn)，鉆深孔鉆。臥式鉆床：主軸水平布置，主軸箱可垂直移動的鉆床。 我選用Z5025立式鉆床,規(guī)格尺寸如下：型號：Z5025； 產(chǎn)品名稱：立式鉆床； 最大鉆孔直徑 （mm）： 25 ； 立柱直徑 （mm） ：100 ； 主軸最大行程 （mm）： 150 ； 主軸中心至立柱母線距離 （mm）： 225 ； 主軸端至工作臺面最大距離（mm） ：630 ； 主軸端至底座工作臺面最大距離 （mm）： 1670 ； 主軸錐度： MT3 ； 主軸轉(zhuǎn)速范圍 （r/min）： 100~2900 ； 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)： 8 ；工作臺尺寸 （mm）： 400； 工作臺行程 （mm）： 560 ； 底座尺寸 （mm）： 690X500 ； 總高 （mm）： 1900； 主電動機 （kw）： 0.75/0.55 ； 冷卻泵電機 （W）： 40 ；毛重/凈重 （kg）： 300/250 ； 包裝尺寸 長x寬x高 （cm）： 176X60X83 3.1.2 擬定傳動方案 鉆削頭架的傳動原理是通過齒輪嚙合增加鉆削軸的軸數(shù)，以滿足多孔加工的要求。通過二級齒輪嚙合，輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)向沒變，但由于齒輪分支傳動，變成多根輸出軸。本設計中的鉆削頭，需要同時處理軸承端三個孔。方案一如圖3.1所示 圖3-1 方案一傳動系統(tǒng)圖 在該方案中，一個內(nèi)嚙合齒輪和三個工作齒輪與主傳動軸接合，以驅(qū)動三個軸通過一個大齒輪同時旋轉(zhuǎn)，并同時進行三個孔的處理。方案二如圖3.2所示 圖3-2 方案二傳動系統(tǒng)圖 該方案采用單層嚙合傳動，主傳動齒輪和齒輪嚙合，主傳動齒輪軸孔與加工。 方案二中，盡管節(jié)約空間，但因為傳動齒輪較小，相同數(shù)量的齒模數(shù)過小可能會出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象，所以選擇方案一。 3.1.3 擬定鉆削頭定位方案 鉆將鉆頭定位于機床的工作臺上，將導柱和襯套底板作為整體，底板的表面粗糙度與工作臺的表面相匹配，然后將螺釘固定在工作臺上。 鉆頭的導向部分主要由導柱和導柱襯套組成，其他部分也由一些零部件組成。其功能是使鉆削頭工作穩(wěn)定，導軌套一般安裝在鉆頭的中間，在導向柱的安裝形式比較多，在下面列出了以下的分析和比較程序。方案一，中間板上設有兩根導柱，分別設置在鉆頭的兩側(cè)。為了保證在鉆孔時機床的導向性良好，應設計鉆模板，使鉆削孔時孔的位置精度獲得良好的保證。將導柱裝在鉆模板上。當鉆頭工作時，將導柱插在夾套上的導向套中，并將該結(jié)構制成一個懸掛式，可用于向下按壓工件。方案二，在鉆頭的中間板上設置有三個導向柱，其中一個鉆頭兩側(cè)，另外兩個一個在前面和一個在后面，并用以確保鉆頭的導向性好。 由于三根導柱占用空間較大，且位于頭后方一根，可由機床立柱影響和安裝不方便，不方便孔模板安裝（旋轉(zhuǎn)和傾斜，占據(jù)更大的空間。，在此只能選用懸浮式鉆模板）。因此，如果鉆頭本身不大，盡可能不使用三根導柱型。 除此之外，鉆模板還分為旋轉(zhuǎn)式和翻轉(zhuǎn)式，但因為這兩種鉆模板的型式都比懸浮式所占用的空間大，而且每次更換工件時，都需要手動操作將鉆模板移開，操作不夠簡便，而懸浮式的鉆模板可隨鉆削頭導柱一起上下移動，節(jié)省空間且操作簡便，因此最終選定的導向部件的設計方案為第一種。 3.1.4 鉆削頭主要技術參數(shù)的計算 在齒輪傳動鉆削頭設計中，要確定一系列的參數(shù)，其中主要包括運動參數(shù)的確定，動力參數(shù)的確定以及尺寸參數(shù)的確定。鉆削頭各主要參數(shù)的確定詳細步驟如下所述。 1. 運動參數(shù)的確定 切削速度的計算公式: 查《機械工藝師手冊》，得上式中各參數(shù)值，如下： ——切削速度影響因素； ——刀具直徑； ——轉(zhuǎn)矩； ——標準切削深度； ——機床進給量； ——切削速度修正系數(shù)； ——切削速度影響系數(shù)；，，， 轉(zhuǎn)矩計算公式： 查《機械工藝師手冊》，得出上式中各參數(shù)的值，如下： ——轉(zhuǎn)矩影響系數(shù)； ——轉(zhuǎn)矩修正系數(shù)； ——轉(zhuǎn)矩影響系數(shù)：， 功率計算公式： 軸向力計算公式： 查《機械工藝師手冊》，得出上式中各參數(shù)的值，如下： ——軸向力影響因數(shù)； ——軸向力修正系數(shù)； ——軸向力影響系數(shù)；, 因此： () 2. 動力參數(shù)確定 核算鉆削頭的總軸向力（）和消耗的總功率（） 要核算鉆削頭的總軸向力和消耗的總功率，使其不超過機床允許 的最大軸向力和機床的額定功率。核算公式如下： 式中： P——鉆削頭各工作軸消耗的功率的總和； ——鉆削頭每個工作軸消耗的功率； 機床的額定功率；鉆削頭各工作軸軸向力的總和； 各工作軸的軸向力； ——機床允許的最大軸向力； 首先，計算每個工作軸的軸向力（）： 由上計算出, 因為每個工作軸的和相等，所以鉆削頭的總軸向力和消耗的總功率為： 查Z5025的機床說明書，機床主軸最大進給抗力為，主電機功率。 核對可知：，，滿足設計要求。 3.2 齒輪傳動設計計算 齒輪傳動系統(tǒng)的設計是鉆削頭設計的核心部分。齒輪傳動體系策畫良好，鉆頭布局緊湊，各軸的應力良好，從而減少了齒輪、軸及軸承的磨損，延伸了鉆頭的使用壽命。 鉆削頭的齒輪傳動系統(tǒng)一般是定軸輪系，鉆削頭齒輪傳動系統(tǒng)的設計既要保證工藝要求，又要保證鉆削頭結(jié)構的緊湊性。 齒輪傳動系統(tǒng)的設計與計算，其內(nèi)容包括：齒輪模數(shù)和工作軸直徑的確定，傳動方式的選擇，主動軸中心位置的確定，傳動比及齒輪齒數(shù)的確定等。 1. 確定齒輪模數(shù) 在普通齒輪傳動策畫中，根據(jù)齒輪的彎曲強度和齒面疲勞強度計算齒輪的模數(shù)。然而，由于齒輪驅(qū)動鉆頭在生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，在使用和制造中的一些經(jīng)驗，是鉆頭齒輪的結(jié)構和規(guī)格，并對齒輪材料、熱處理、齒寬和工作條件進行了說明。根據(jù)孔的加工，按表3.1查得齒輪模數(shù)，此表查得的模數(shù)為主動輪的模數(shù)，每個主動齒輪可帶動三根工作軸。 表3-1 加工孔徑與模數(shù) 加工孔徑 模數(shù) 1. 5~2 8~15 2~2.5 15~20 2. 5~3 從表中查得：主動輪的模數(shù)m=1.5 2. 工作軸直徑的確定 在一般齒輪傳動設計中，齒輪軸是按校核齒輪軸強度是否滿足要求確定的。但是由于齒輪傳動鉆削頭在生產(chǎn)中早已廣泛應用，在使用和制造方面已有一定的經(jīng)驗，有關鉆削頭齒輪軸的結(jié)構和規(guī)格參數(shù)，以及齒輪軸的材料、熱處理、及工作條件都作了規(guī)定，可根據(jù)加工孔徑，按表3.2查得工作軸的直徑。 加工孔徑 ＜6 6-9 9-12 12-16 16-20 工作軸直徑 9 12 15 20 25 表3-2 加工孔徑與工作軸直徑 （mm） 從表中查得：工作軸的直徑： 3. 傳動方式選擇 根據(jù)本次設計要求，最終確定的方案為單式內(nèi)嚙合傳動，且工作軸呈環(huán)形均勻分布。 4. 齒輪齒數(shù)確定 （1） 確定傳動比 確定傳動比的原則，要保證工藝對工作軸所提出的轉(zhuǎn)速、切削速度及每轉(zhuǎn)進給量的要求；應盡可能不選最高一級或最低一級的機床轉(zhuǎn)速，以便給工藝上的更改留有余地。 （2） 傳動比的計算公式及其確定方法 傳動比的計算公式： 單式傳動： 式中：——主動軸對第N根對工作軸的傳動比； ——第N根對工作軸的轉(zhuǎn)速 （r/min）； ——主動軸的轉(zhuǎn)度 （r/min）； ——主動軸上齒輪的齒數(shù)； ——主動軸上齒輪的齒數(shù) 鉆孔鉆削頭傳動比的確定方法，鉆孔鉆削頭是按對工作軸轉(zhuǎn)速初步確定的，然后驗算對工作軸每轉(zhuǎn)進給量，最后確定可行的傳動比。工作軸轉(zhuǎn)速是按工藝要求確定的。 當傳動比初步確定后，可按照工藝規(guī)定的對工作軸每轉(zhuǎn)進給量得出主動軸每轉(zhuǎn)進給量。再以機床主軸各級進給量中選取與計算值相近的一級作為主動軸每轉(zhuǎn)進給量。然后，再按所選取的主軸每轉(zhuǎn)進給量得出對工作軸每轉(zhuǎn)進給量。這時，比較計算后的每轉(zhuǎn)進給量與工藝規(guī)定的每轉(zhuǎn)進給量之值是否相近，此外，還要從工藝方面考慮，按計算后的對工作軸每轉(zhuǎn)進給量進行加工是否可行，若不行，還要重新確定傳動比。 上述所確定的傳動比是理論值，當主動軸與對工作軸齒輪的齒數(shù)確定之后，按此數(shù)計算出來的傳動比是實際值。傳動比的理論值與實際理論值相差很小，鉆孔鉆削頭可忽略不計。 在本次設計中，工藝確定工作軸的轉(zhuǎn)速，Z5025機床主軸的各級轉(zhuǎn)速中與其相接近的轉(zhuǎn)速為?！? 5. 齒輪的設計計算及強度校核 電動機驅(qū)動的閉式直齒圓柱齒輪傳動，標稱功率,小齒輪轉(zhuǎn)速，傳動比,許有的誤差,。工作有輕微沖擊，齒輪對稱布置。 （1）選材料確定初步參數(shù),選材料 小齒輪：調(diào)質(zhì)，平均取齒面硬度為 大齒輪：45鋼調(diào)質(zhì)，平均取齒面硬度為 （2） 初選齒數(shù) 取小齒輪齒數(shù)為：=19， 則大齒輪齒數(shù)為： ( 3 ) 齒數(shù)比 ： 驗算傳動比誤差， ％=0.66％,允許 （4）選擇齒寬系數(shù)和傳動精度等級 查表得齒寬系數(shù) 小齒輪直徑 則齒寬 齒輪圓周速度： 查表可選擇精度等級為7級, （5） 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩 （6）定重合度系數(shù) 、 由公式, 重合度 : 分別由公式得： 確定載荷系數(shù)、， 使用系數(shù) 由已知條件查表，取 動載系數(shù) 由圖可查得， 齒向載荷分布系數(shù),由圖可取， 齒間載荷分配系數(shù)、 根據(jù)條件 查表得 ， 載荷系數(shù) 、 由公式可算得 齒面接觸疲勞強度計算 確定許用應力 總工作時間： 應力循環(huán)次數(shù)、由公式及表可計算查得： 壽命系數(shù)、 ， 查表得 ，接觸疲勞極限 ，查表得 ,，安全系數(shù) ，查表得，，許用應力、， 彈性系數(shù)，查表得，，節(jié)點區(qū)域系數(shù)，查表得，，求所需小齒輪直徑，由式（9-11） 符合初估數(shù)值 確定中心距、模數(shù)等主要幾何參數(shù)， 中心距 中心距圓整取中心距 分度圓直徑 、 確定齒寬 取大齒輪齒寬 , 小齒輪齒寬 齒根抗彎疲勞強度驗算，求許用彎曲應力 應力循環(huán)次數(shù) 由以上計算可得: 壽命系數(shù)、 ,取， 極限應力 、 查表得： 尺寸系數(shù) 參照機械手冊，取 安全系數(shù) 查表得， 許用應力、 ，許用彎曲應力 齒形系數(shù)、 ，由圖9-19，?。? 應力修正系數(shù)、 查表得： 校核齒根抗彎曲疲勞強度，齒根彎曲應力 抗彎疲勞強度足夠。 齒面靜強度計算，確定許用接觸應力： 參照機械手冊，取靜強度安全系數(shù) 取壽命系數(shù) 許用接觸應力（大輪較低）： 校核齒面靜強度 ，根據(jù)過載條件，齒面最大接觸應力 齒面靜強度足夠。 齒根（抗彎）靜強度驗算，確定許用彎曲應力 查表得，靜強度安全系數(shù): 查表可知，壽命系數(shù): 于是由式（9-22），許用彎曲應力 求最大彎曲應力并校核強度，由式（9-22），最大彎曲應力 靜強度滿足要求。 夾具種類按使用特點可分為： 1） 萬能通用夾具：如副，吸盤機、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等，應用非常廣泛，在加工工序和對象變換時，可以很快的適應，其組成已定型，尺寸、規(guī)格已系列化，他們當中的許多已經(jīng)成為一種標準的機床附件。 2） 專用性夾具：對于某產(chǎn)品零件的工藝過程中，需要設計和制造的專用設備，其服務對象是具體的，針對性很強，一般由產(chǎn)品制造商來設計。經(jīng)常使用的車床夾具、銑床夾具、鉆孔和鉸孔在工件夾具上引導工具（引導鏜孔鏜模對工件鏜機床夾具）和隨行夾具組合機床自動線的轉(zhuǎn)移式夾具。 3） 可調(diào)夾具：可以更換或調(diào)整元件的專用夾具。 4） 組合夾具：形狀和規(guī)格不同和使用標準化組件的夾具是在試制的新產(chǎn)品和產(chǎn)品往往取代單一和少量量生產(chǎn)和臨時使命。 夾具是機械加工中不可缺少的一部分，在機床技巧中以高速、高效、精密、復雜、智能、環(huán)保的目標成長，固定技巧正朝著高精度、高效率、模塊化、配合化、通用化、經(jīng)濟化方向成長。 3.3.1定位裝置設計 本次設計所選定的夾具方案為利用彈簧自動鎖緊裝置，用于多種金屬機床上，能自定中心夾緊的外表面的工件，進行各種機械加工，夾緊力可調(diào)，定心精度高，能滿足普通精度機床的要求。 在本次設計中，夾具定位在導柱襯套的底盤上，在底盤上安裝一凸臺工件的大孔可以被定位在上面，將夾具用螺釘緊固在導柱襯套的底盤上。 在本次設計中，要同時加工軸承端蓋上的三個孔，定位形式為：定位基準面為一圓柱面和一水平面。圓柱面靠三爪自定心卡盤自動定位；水平面上是靠固定在夾具體上的在 mm 的圓周上分布的三個墊塊定位。 3.3.2夾緊裝置設計 本次設計所采用的三爪自定心卡盤的基本結(jié)構和工作原理：三爪自定心卡盤的結(jié)構如夾具裝配圖所示，當用卡盤扳手轉(zhuǎn)動小齒輪時，大齒輪也隨之轉(zhuǎn)動，在大齒輪背面平面螺紋的作用下，使三個爪同時向心移動或退出，以夾緊或松開工件。它的特點是對中性好，自動定心精度好。 3.3.3鉆模結(jié)構型式的設計 在鉆模策畫時，應根據(jù)工件的加工需求、外形和尺寸，在加工過程中所行使的機床和生產(chǎn)量的數(shù)量進行設計。固定式鉆模，在搖臂鉆床、鏜床和多軸鉆床上進行多孔加工。單軸立式鉆床上的孔或多個同軸孔的加工。鉆模和工件的總重超過150（N），人力搬動時費力。鉆直徑大于10 mm的孔，因為鉆削扭矩大，人力無法抵抗鉆模的力量。移動式鉆模，單軸立式鉆床，用于單孔或多孔小工件的加工，鉆孔直徑小于10毫米，鉆模和工件重量不超過15（N），可在工作臺移動。在單軸鉆床加工批量較大的一組空間線性排列的重型工件，具有傳動裝置的分度和定位銷移動夾具導向機構。箱式鉆模，要求鉆模穩(wěn)定性和剛性好，鉆模板和鉆模體做成一體或固定連接。這種結(jié)構應考慮工件的裝卸和容易拆卸的裝置。在穩(wěn)定性和剛性要求不太高的條件下，可用于裝載和卸載工件和切屑，以方便使用半箱式鉆模。翻轉(zhuǎn)式鉆模，由于效率較低，所以適用于中小批量生產(chǎn)中加工小型工件上幾個面上的孔（一般兩面至六面），由于使用費力，所以鉆模和工件的總重不宜超過8（N）。復蓋式鉆模，該鉆孔模板是卸下，可以直接使用定位和夾緊工件的工件定位。具有結(jié)構簡單、操作方便、經(jīng)濟性優(yōu)于其他類型的夾具，適用于少批量或成批量生產(chǎn)?；剞D(zhuǎn)式鉆模，回轉(zhuǎn)式鉆模適用于大批量生產(chǎn)，在任何形式的鉆床上都可以使用。一般垂直軸旋轉(zhuǎn)分度盤和水平軸旋轉(zhuǎn)分度盤的旋轉(zhuǎn)式鉆模有一個典型的結(jié)構和規(guī)格，根據(jù)加工工件的要求選擇合適的旋轉(zhuǎn)分度盤，只要設計與之相配的專用程度，即可組成回轉(zhuǎn)式鉆模。 立軸式回轉(zhuǎn)鉆模，在立式鉆床上加工垂直于回轉(zhuǎn)分度盤平面的與回轉(zhuǎn)中心同心圓上的相等或不相等的分度孔。在臥式鏜床上加工平行于回轉(zhuǎn)分度盤平面的徑向排列的等分或不等分的孔。在搖臂鉆床上加工垂直于反轉(zhuǎn)分度盤平面但不是與回轉(zhuǎn)中心同心圓上的均分或不均分的孔。臥式回轉(zhuǎn)鉆模，在搖臂鉆床上加工平行于回轉(zhuǎn)分度盤平面的徑向排列的或各方面的等分或不等分的孔。在立式鉆床上加工平行于反轉(zhuǎn)分度盤平面且在同一平面內(nèi)徑向分列的均分或不均分的孔。如果工件上的鉆孔軸線從背面的轉(zhuǎn)盤定位面到距離不遠（一般小于回轉(zhuǎn)圓盤的半徑），或距離雖然較大，但孔直徑較小，不影響夾具在鉆孔時的穩(wěn)定性。宜選用單支承的回轉(zhuǎn)鉆模。在搖臂鉆床上加工大型工件時，可采用掛在機床上方箱工作臺上的下垂式回轉(zhuǎn)盤。 對于工件上鉆孔軸線與回轉(zhuǎn)工作臺的定位面之間的距離，離工件的重量是相當遠的，為了保證加工過程中的夾具的穩(wěn)定性，應采用雙支承旋轉(zhuǎn)式鉆模。在加工大工件時用這種夾具，一定要注意平衡，以保證操作安全。傾斜式回轉(zhuǎn)鉆模，傾斜式反轉(zhuǎn)鉆夾具針對旋轉(zhuǎn)圓盤的某一角度對某個孔進行加工而設計的一種特殊的鉆模方式。這類鉆模應在鉆模體的適當位置加工出工藝基準孔，以便測量鉆套中心位置?；姐@模，滑柱式鉆模夾緊工件時迅速，適應于大批量生產(chǎn)。滑柱式鉆模鉆模板和夾緊機構有典型的結(jié)構和規(guī)格，在鉆模板和夾具上可安裝定位銷和夾緊元件。產(chǎn)品發(fā)生改變時，很容易的進行改裝，定位和夾緊裝置可以重新設計和更換。如果在中心孔的垂直度要求的工件表面不高，應優(yōu)先考慮的滑柱式鉆模。 在本次設計中，選定的鉆模型式為滑柱式鉆模。 3.3.4鉆套型式的選擇 1）固定鉆套: 中小批量生產(chǎn)用的鉆模應采用外徑直接壓入鉆模的固定套在下列情況下應采用帶肩固定鉆套，利用鉆套端面作基面。鉆模板較薄。要防止細碎切屑進入孔內(nèi)。 2）可換鉆套: 鉆套磨損后更換方便，因此適宜在大批量生產(chǎn)中采用。適宜在鉆套外徑很大，以致不容易壓入鉆模或因鉆模壁較薄壓入鉆套容易產(chǎn)生變形時采用。 3）快換鉆套: 在大批量生產(chǎn)中，一次加工孔用的鉆模應采用外徑與襯套或鉆模板具有配合的快換鉆套，以便鉆套孔磨損后很快地進行更換。在工件的裝夾，一是鉆孔，孔的加工需要擴孔，鉸孔或鉆兩孔、攻絲等多次加工，快速改變鉆套不同直徑。 4）回轉(zhuǎn)鉆套: 當鉆孔以高速處理時，采用旋轉(zhuǎn)鉆套以防止工具和鉆頭因摩擦而引起的過熱。當頂面具有軸向推力作用時，可用于控制刀具的行程。 在本次設計中，選用的是固定鉆套，采用外徑直接壓入鉆 模的固定套，適用于中小批量生產(chǎn)。 第4章 三維設計 SolidWorks 公司成立于1993年，由PTC公司的技術副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡（Concord,Massachusetts） 內(nèi)，當初的目標是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實體模型設計系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機械設計軟件至今至 2010年已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個國家進行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國達索 （Dassault Systemes）公司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。 SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術 創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得 SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名；從 1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯 獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。 由于SolidWorks出色的技術和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以 三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行 業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks三維 機械設計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產(chǎn)品。 4.1 Solid works零件建模 1.底座 圖4-1 底座圖 2.齒輪 圖4-2 齒輪圖 3.夾具壓板 圖4-3 夾具壓板圖 4.鉆模板 圖4-4 鉆模板 5.導桿 圖4-4 導桿圖 6.密封蓋 圖4-6 密封蓋 7.上蓋 圖4-7 上蓋 8.上模板 圖4-8 上模板 9.鉆套 圖4-9 鉆套 10.工件 圖4-10 工件圖 4.2 Solid works裝配圖設計 裝配設計方法分為自底向上和自上而下2種方法。但在未知的部分，只有采用自頂向下的方法來設計整個組件，當設計人員考慮的是整體產(chǎn)品而不是零件的細節(jié)，通過零件之間的聯(lián)系來參考部分變化，則啟動其余與之相關的零件產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。 裝配體設計的具體實現(xiàn)過程因已知零件的不同建模方法也有差異。多實體技術的應用解決了局部操作、多實體保存為零件或者裝配體、裝配體保存為多實體等問題，解決了一般建模中模型不連續(xù)的問題，同時加強了裝配體與零件間的聯(lián)系。使用導出的零件從裝配件上拆下零件，后續(xù)的零件設計，可以減少很多不必要的重復操作，并保證參數(shù)的精度來修改參數(shù)。這些方法使得應用Solid Works進行裝配變得方便靈活。 多實體技術應用于自上而下的裝配體設計，實際上把整體當作一個零件，在其基礎上劃分出多實體，選擇實體分別生成零件。這些多實體的形成主要是因為采用"拉伸/切除”、"旋轉(zhuǎn)/切除”、"掃描/切除”等特征操作，有時是為了實現(xiàn)特征而做選擇，如進行局部操作。多實體可以被保存為一部分，在部分設計策畫中多個實體也可以進行橋接、配合等形式，形成一個單調(diào)的實體。 在Solid Works用鈑金插入三通管模型為例，通管三通管（或降低管板）的切割和焊接后，加工的實際應用需求的擴張計劃。傳統(tǒng)的零件擴展方法是圖形和計算方法。需要有一定的編程知識。相比之下，使用Solid Works輕松能夠地解決這一問題。 在加工的時候必然要分別生成豎直管和水平管的展開圖，把三通管零件轉(zhuǎn)化為兩個能裝配后保持原樣的管子零件。將所選擇的基準面上的"固體參考”轉(zhuǎn)化為一個粗略的草稿，將模型分為2個實體，采用"切-拉-薄壁1”兩個實體保留 ，然后在特征管理器里展開實體，選中"切除-拉伸-薄壁1”實體，右單擊鼠標，在彈出的菜單中選擇"插入到新零件”，通過"插入折彎”把實體轉(zhuǎn)換為鈑金零件。 將展開圖數(shù)據(jù)直接傳遞給自動編程系統(tǒng)，生成數(shù)控加工代碼，并傳入數(shù)控切割機床下料，共有非常高的加工精度、加工效率和加工柔性 在自下而上的裝配體設計中，已知零件已經(jīng)形成部分裝配體。例如合頁的設計，裝配的兩個合頁都是利用同一個零件生成外部切除和內(nèi)部切除形成的。為了便于合頁及其上孔的尺寸大小修改。幾個特征尺寸使用的方程，在"∑”的數(shù)值和整體的尺寸，可以根據(jù)所設定的變化的整體尺寸的變化的比例方程。 并通過銷軸孔裝配用的"插入一個新的部分，然后選擇開始畫圓的平面，可循環(huán)使用，一代"等距孔”實體無軸的擔心和孔不匹配，在銷軸的直徑和長度不能確定必須是基于匹配的鉸鏈軸孔，銷軸部分，點擊"編輯部”按鈕退出編輯。 由上可知在裝配體設計中，經(jīng)常遇到有些零件尺寸或者構形無法預知的情況，邊裝配邊設計是常用的一種方法。在裝配體環(huán)境下，應用插入新零件的方法來編輯新零件，利用其他零部件的幾何和尺寸信息創(chuàng)建配合關系或者關聯(lián)特征，自動傳遞設計修改，保證了各零部件之間的尺寸和裝配尺寸的一致性，減少了人為疏忽而致錯，解決了定位裝配的合理性。 在模具組件的應用程序，簡單的模具，建立左，右腔，凸件建模， 見圖7。為了方便的角度變化，相關的鏈接值的大小。把凸臺零件放入盒子中，分型面選在凸臺的中間最大處。利用"模具”和"腔”的特性，選擇了凸臺，并進行了縮放。右鍵單擊"功能樹”，選擇"外部引用”列表，即在"-”符號后的特征樹中的文件名。選擇模具底座零件盒，選擇"文件”-"導出零件”在菜單欄中，然后轉(zhuǎn)移裝配設計環(huán)境，生成一個帶有空腔的箱體零件，用于所有的部分，以獲得合適的模具零件，然后繼續(xù)進行"拉伸”，選擇不同方向的去除，即左模具零件。 從單獨零件設計到裝配體，又從裝配體中選擇生成"派生零件”，即在空腔圖形文件中插入了一個完整的外部參照圖形文件——凸臺。凸臺的實質(zhì)改動，那么空腔文件也跟著改變(關聯(lián)文件打開，外部參考引用才會自動更新)，保持了模具和型腔的一致性，派生零件對這類模具的設計特別方便和實用。 圖4-11 夾具虛擬裝配圖 第5章 經(jīng)濟分析 5.1 鉆削頭和鉆夾具產(chǎn)品設計概念 鉆削頭和鉆夾具產(chǎn)品設計即是對鉆削頭和鉆夾具造型，結(jié)構和功能等方面進行綜合性的設計，以便生產(chǎn)制造出符合人們需要的使用，經(jīng)濟，美觀的產(chǎn)品。產(chǎn)品設計師與生產(chǎn)方式緊密聯(lián)系的設計，是達成最合目的的，使用的具有美感的系統(tǒng)化設計。 5.2 鉆削頭和鉆夾具設計的經(jīng)濟性 5.2.1 鉆削頭和鉆夾具功能設計的經(jīng)濟性 鉆削頭和鉆夾具的設計師在設計時應當首先保證鉆削頭和鉆夾具的必要功能，這是使產(chǎn)品取得市場占有率的必要條件，其次要保證鉆削頭和鉆夾具在使用的過程中能可靠地實現(xiàn)必要功能并延長使用壽命，以此來追求機器人壽命周期的最低成本，達到技術和降級的最佳匹配，從而取得產(chǎn)品價值的最大化。然而，有關數(shù)據(jù)表明，如果提高鉆削頭和鉆夾具的功能，不但會增加生產(chǎn)成本，而且還會造成不必要的功能浪費，至使產(chǎn)品的價值降低。所以“功能合適”原則是實現(xiàn)產(chǎn)品功能和成本合理化的根本，是提高產(chǎn)品經(jīng)濟價值的重要手段。 5.2.2 鉆削頭和鉆夾具結(jié)構設計的經(jīng)濟性 鉆削頭和鉆夾具結(jié)構設計應當解決鉆孔問題。由于結(jié)構不同，導致了生產(chǎn)難以程度不同，以及產(chǎn)品成本也不同，所以結(jié)構的工藝對整個產(chǎn)品的生產(chǎn)成本影響重大。所以，合理的設計結(jié)構對提高鋁型材滑動座加工工藝及鉆削頭和鉆夾具的結(jié)構工藝性起到了很大幫助，有助于節(jié)約成本，縮短工時，提高產(chǎn)率。 5.2.3 鉆削頭和鉆夾具造型設計的經(jīng)濟性 鉆削頭和鉆夾具的設計的結(jié)果是通過人的視覺印象呈現(xiàn)出來的，作為一種產(chǎn)品，如果缺乏美感，很難讓顧客購買。因此，在充分體現(xiàn)造型藝術性的條件下，盡可能的采用簡潔大方的造型設計，降低成本，使產(chǎn)品“物美價廉”，從而獲得顧客們的喜愛，和高效率的市場回報。 5.2.4 鉆削頭和鉆夾具材料選擇的經(jīng)濟性 鉆削頭和鉆夾具不同材料的選擇會導致不同的加工工藝、不同的結(jié)構和不同的加工設備，還有不同的成本。因此，材料的選擇對產(chǎn)品質(zhì)量、成本和價格起到了很大的影響。 作為鉆削頭和鉆夾具的設計，我們按照工業(yè)材料的選擇標準與要切，選擇強度高、彈性模量大、重量輕、阻尼大、材料價格低的材料。 5.3 鉆削頭和鉆夾具經(jīng)濟開發(fā)分析與計算 5.3.1 鉆削頭和鉆夾具制造成本分析 設計的鉆削頭和鉆夾具只有經(jīng)過制造才能將設計圖紙轉(zhuǎn)化為實體，制造方法的選擇是產(chǎn)品設計過程中不可缺少的因素，他同樣會影響到產(chǎn)品的成本分析。產(chǎn)品的制造方法的選擇不僅與產(chǎn)品的造型結(jié)構、材料種類、加工精度等的要求有關，還與產(chǎn)品的批量、加工設備有關。不同的加工方法、加工工序?qū)Σ牧系睦寐屎图庸ぞ榷几鞑幌嗤?。所以，按照價值工程理論，我們通過這幾個方面評價考慮產(chǎn)品的制造成本：將材料加工成產(chǎn)品的總工序成本；材料利用率的高度；加工方法對鉆削頭和鉆夾具在使用過程中性能和行為的影響等。 5.3.2 鉆削頭和鉆夾具生命周期費用 我們把從產(chǎn)品