汽車導塊加工工藝過程中鉆銑工序的夾具設計

1、緒 論伴隨著機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，社會對生產率的要求也越來越高，因此，機器人變速箱的加工質量直接影響機器的精度、工作性能和使用壽命，我們有必要對其進行研究。機械設計制造畢業(yè)設計涉及的內容比較多，它是我們學完了大學的全部基礎課程、專業(yè)基礎課程以及專業(yè)課程并進行了生產實習以后，進行的一次培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的重要實踐環(huán)節(jié)，也是學生完成工程師基本訓練的重要環(huán)節(jié)，是我們對所有課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。其目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學專業(yè)和基礎理論知識，獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題能力，樹立正確的設計思想和

2、工作作風。 我的設計題目是：機器人變速箱機加工藝及工裝設計。 機器人變速箱是箱體類零件，箱體類零件是機器的基礎件之一。由它將一些軸和套等零件組裝在一起，保持正確的相互位置關系，并且能按照一定的傳動要求傳遞動力和運動，構成機器的一個重要部件。因此，箱體的加工質量對機器的精度、性能和壽命都有一定的影響。為了提高加工質量和勞動生產率、降低工人的勞動強度、減少廢品率，我要設計一套合理的工藝過程，選用合適的機床和刀具，保證零件加工要求。此次設計的零件為機器人變速箱,通過對其零件的分析, 我了解了機器人變速箱的特性和用途。通過零件，分析了它的毛坯。在毛坯制造時的方法與原則，以及所選用的工藝等。本次設計總共

3、分為兩部分, 第一部分為工藝方面：主要包括零件的功用, 結構特點, 加工零件表面的設計基準, 設計條件, 毛坯的選擇, 各個工藝方案的比較與取舍, 確定機床與工藝裝備, 填寫工藝過程卡片。 第二部分主要為機床夾具設計：主要包括定位方案的確定, 定位元件的選取, 夾緊方案的選取等等。該題目屬裝備設計范疇，需要用到的專業(yè)知識面較廣，有機械制造基礎知識和裝備設計的專業(yè)知識，需要我查閱許多專業(yè)參考資料，同時還要具有一定的CAD繪圖能力。首先，要對零件進行功能和工藝結構分析，然后制定零件加工的工藝規(guī)程。根據工藝過程中的工序要求，設計一套專用夾具。在設計過程中，要進行嚴格、科學的理論計算，要考慮到完成工藝

4、加工任務的可靠性、穩(wěn)定性、先進性、經濟性、安全性和可操作性等必要的技術經濟指標。以下內容是我對本課題進行設計的具體說明，有不當之處請各位老師提出寶貴意見。第一章 零件分析及設計任務書1.1 機器人變速箱的結構特點機器人變速箱是將一些軸等零件組裝在一起，保持正確的相互位置關系，并且能按照一定的傳動要求傳遞動力和運動，構成機器的一個重要部件。因此，機器人變速箱的加工質量對機器的精度、性能和壽命都有一定的影響。 機器人變速箱是傳動零件的基座，應具有足夠的強度和剛度。變速器箱的結構一般比較復雜，箱體外面都有很多平面和孔，內部呈腔形，壁薄且不均勻，剛度較低，加工精度要求較高，特別是孔和基準平面的精度。箱

5、體不僅需要加工的部位較多，且加工難度較大。本次設計給出的零件是沈陽北方裝備制造有限公司生產的減速器箱，如圖1.1所示。由于硬鋁合金容易成形、切削性能好、價格低廉，且吸振性和耐磨性也比較好，所以，此箱體的材料是硬鋁合金。如果沒有特殊要求，工件無砂眼、夾渣等缺陷；工件未注角為R2-R3；銳角倒鈍、去毛刺。機器人變速箱的外形主要是由平面和孔組成的。由于平面易加工，先加工平面再加工孔，保證支承孔的尺寸和形狀精度。圖1.1 機器人變速箱1.2 零件的技術要求（1）硬鋁合金表面陽極化。（2）未注明的鑄造圓角半徑R3-5。（3）加工面不應該有毛刺、裂縫、結疤、夾渣等缺陷，并應清理干凈。 （4）所有加工表面應

6、光潔，不可有裂縫、壓痕、毛刺、氣孔、凹痕以及非金屬夾雜物，在磨光表面上不該有深痕和黑點。（5）除加工面、孔螺紋孔外，其余涂鐵紅防銹漆及面漆。（6）加工過程中，要滿足零件加工的形狀精度、公差要求以及位置精度，達到圖紙的要求。（7）箱體上孔的尺寸誤差和幾何形狀誤差會影響傳動軸的傳動精度，應保證一定的孔距尺寸精度和平行度要求來提高機器設備的精度和正常運行。 （8）箱體的裝配基準面和加工中的定位基準面應有較高的平面度和較小的表面粗糙度要求。1.3 設計要求機器人變速箱結構比較復雜，且壁厚不均、剛度較低、加工面較多、加工精度要求較高。箱體上的加工表面主要是平面和孔，平面的加工質量通常較容易保證，而精度要

7、求較高的孔的尺寸與形狀精度、孔與孔間、孔與平面間的位置精度則較難保證，所以我采用一面作為統一基準，使機床夾具結構簡單，剛度提高，工件裝卸快速方便。加工的工序有銑平面，鉆螺紋底孔，攻螺紋，鉆孔，鏜孔等，位置、形狀、尺寸精度都各有要求。 出于現代化大產量的考慮，我們設計了生產流水線加工，多數采用了組合機床及專用夾具，以實現自動化生產，節(jié)約成本，提高生產率，減小工人勞動強度。主要的工作內容如下。（1）零件圖一張。（2）零件三維實體圖一張。（3）完成變速器箱零件的機械加工工藝規(guī)程制訂，完成工藝過程卡和工序卡。（6）進行專用夾具設計，繪制裝配圖一張。（7）進行專用夾具零件工作圖設計。（主要零件）（8）編

8、寫設計說明書一份。第二章 機器人變速箱的加工工藝設計2.1 零件的分析 零件的作用機器人變速箱是變速器的基礎之一。由它將一些軸、套和齒輪等零件組裝在一起，保持正確的相互位置關系，并且能按照一定的傳動要求傳遞動力和運動，構成機器的一個重要部件。因此，機器人變速箱的加工質量對機器的精度、性能和壽命都有一定的影響。 2.2 工藝規(guī)程的制訂 零件加工的工藝規(guī)程就是一系列不同工序的綜合。由于生產規(guī)模和具體情況的不同，對同一零件的加工工序可能有很多的方案。應當根據具體條件采用其中最完善和最經濟的一種方案。工藝規(guī)程的制訂要考慮的基本因素如下： (1)生產規(guī)模是決定生產類型的主要因素，即設備、用具、機械化、自

9、動化程度等。 (2)制造零件所用的坯料或型材的形狀、尺寸和精度。 (3)零件材料性質。 (4)零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件圖上所指定的要求。 (5)零件表面粗糙度。 (6)特殊限制條件，如：工廠設備和用具條件。(7)編制的加工規(guī)程要在生產規(guī)模與生產條件下達到最經濟與安全的效果。 材料及毛坯 該機器人變速箱的材料為硬鋁合金。該材料強度高、容易成形、切削性能好、價格低廉，且吸振性和耐磨性也比較好，并有一定的韌性，用于機器人變速箱的制作。 毛坯種類的確定是與零件的結構形狀、尺寸大小、材料的力學性能和零件的生產類型直接相關的，另外還和毛坯車間的具體生產條件相關。在大批量生產中，常采用

10、精度和生產率高的毛坯制造方法，如金屬型鑄造，并采用機器造型，可以使毛坯的形狀接近于零件的形狀，因此可以減小切削加工用量，從而提高材料的利用率，降低了機械加工成本。 生產類型及工藝特征 零件的生產綱領：NQn(1+a)(1+b) (2-1)式中N零件的生產綱領，件年； Q產品的年產量，臺年； n每臺產品中包含該零件的數量； a該零件備件的百分率，； b該零件廢品的百分率，。 劃分生產類型時，既要根據生產綱領，同時還要考慮零件的體積、質量等因素。值得一提的是生產類型將直接影響工藝過程的內容和生產的組織形式，并在一定程度上對產品的結構設計也起著重要的作用。由于本零件是大批量生產，零件的生產綱領N為1

11、000件年，它的主要工藝特征是廣泛采用專用機床、專用夾具及專用刀具、量具，機床按工藝路線排列組織流水生產。這樣可以進一步提高生產率。 定位基準的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇的正常、合理，可以保證加工質量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。工件在機床上用夾具進行夾緊加工時，用來決定工件相對于刀具位置的工件表面上的點、線、面稱為定位基準。定位基準分為粗基準和精基準。（1）粗基準的選擇對于箱體類零件而言，由于平面易加工，先加工平面再加工孔，可以保證支承孔的尺寸和形狀精度。因此，以平面作粗基準是合理的。對于本零件來說

12、，機器人變速箱的形狀比較復雜且尺寸較大，我選擇機器人變速箱的底面和一側面為粗基準（五點定位）。按照粗基準的有關原則，當零件有較多表面需要加工時，粗基準的選擇，應有利于各加工表面均能獲得合理的加工余量。（即粗基準的選擇，應盡可能使加工表面的金屬切除量總和最?。┈F選用機器人變速箱的底面和一側面為粗基準。（2）精基準的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。為了便于保證機器人變速箱上孔與孔、孔與平面及平面與平面之間較高的位置精度要求，箱體類零件應遵循“基準統一”的原則選擇精基準，使具有位置精度要求的大部分表面能用同一個精基準定位加工。我采用兩面一孔作為統一的基準。同時，定位平面是零件的設計基準，這

13、樣，既符合基準統一原則，又符合基準重合原則。2.2.4 制定工藝路線擬定工藝路線的出發(fā)點是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術要求能得到保證。工藝路線的擬定一般需要做兩個方面的工作：一是根據生產綱領確定加工工序和工藝內容，根據工序的集中和分散程度劃分工藝；二是選擇工藝基準，即主要選擇定位基準和檢驗基準。在生產綱領已確定為批量生產的條件下，可以考慮采用萬能機床、組合機床和專用夾具，并盡量采用工序集中的原則，減少安裝的次數來提高生產率。除此以外，還應考慮經濟效果，以便降低生產成本。按照以下原則來初步擬訂兩條加工工藝路線：（1）先加工基準面，（2）劃分加工階段，（3）先面后孔，（4）次要表面

14、可在階段進行加工。根據以上原則，擬定的工藝路線如下。（1）工藝方案一： 工序1：粗、精銑機器人變速箱的頂部。工序2：粗、精銑機器人變速箱的安裝平面。工序3：粗、精銑機器人變速箱端面的頂部。工序4：粗、精銑機器人變速箱孔兩端面。工序5：粗、精鏜42的圓孔，粗、精鏜36的圓孔兩內端面。工序6：粗、精鏜28的圓孔，粗、精鏜24的圓孔并倒角。工序7: 粗、精鏜44,42,38的圓孔。工序8: 鉆4-M5螺孔。工序9： 鉆另一側4-M4螺孔。工序10：鉆6-M4螺孔。工序11：鉗工去毛刺，清洗。工序12：檢驗。（2）工藝方案二：工序1：粗、精銑機器人變速箱的頂部。工序2：粗、精銑機器人變速箱的安裝平面。

15、工序3：粗、精銑機器人變速箱端面的頂部。工序4：粗、精銑機器人變速箱孔兩端面。工序5：鉆6-M4螺孔。工序6：粗、精鏜42的圓孔，粗、精鏜36的圓孔兩內端面。工序7：粗、精鏜28的圓孔，粗、精鏜24的圓孔并倒角。工序8: 粗、精鏜44,42,38的圓孔。工序9: 鉆4-M5螺孔。工序10：鉆另一側4-M4螺孔。工序11：鉗工去毛刺，清洗。工序12：檢驗。(3)工藝方案的分析：上述兩個工藝方案的特點在于：工藝方案一先機器人變速箱兩側面，再鉆機器人變速箱座頂部6-M4螺紋孔，攻螺紋。工藝方案二先鉆機器人變速箱頂部6-M4螺紋底孔，攻螺紋。然后再機器人變速箱兩側面。經比較可見，先銑機器人變速箱側面，

16、再鉆機器人變速箱頂部6-M4螺紋底孔，攻螺紋，可以確保加工機器人變速箱頂部各孔的位置精度。因為頂部需加工的6個排列均勻的平行孔。其排列順序為，兩邊是4-M5螺紋底孔，中間為4-M4螺紋底孔，4-8孔縱向排列在4個M5螺紋底孔之間，且4-M5螺紋底孔與8的中心距為49+0.1，而縱向2個8.5孔之間中心距為44+0.02。機器人變速箱頂部孔加工精度要求極高，如果先鉆孔，再銑側面孔的位置精度達不到，極易出現誤差，所以必須保證孔之間相互的尺寸要求。因此，最后的工藝的路線如下：工藝方案一： 工序1：粗、精銑機器人變速箱的頂部。工序2：粗、精銑機器人變速箱的安裝平面。工序3：粗、精銑機器人變速箱端面的頂

17、部。工序4：粗、精銑機器人變速箱孔兩端面。工序5：粗、精銑42的圓孔，粗、精銑36的圓孔兩內端面。工序6：粗、精銑28的圓孔，粗、精銑24的圓孔并倒角。工序7: 粗、精銑44,42,38的圓孔。工序8: 鉆4-M5螺孔。工序9： 鉆另一側4-M4螺孔。工序10：鉆6-M4螺孔。工序11：鉗工去毛刺，清洗。工序12：檢驗。2.3 工序間余量的確定為了保證工件的加工質量，要在毛坯上留出待加工余量，讓每次加工時都能切除掉一層金屬，從而逐漸提高零件的加工精度和表面質量，以保證圖紙規(guī)定的質量要求。留給加工表面每一道的工序余量叫做總余量。它們可用下列關系式表示：工序余量=毛坯的公稱尺寸工件成品的公稱尺寸查

18、機械加工工藝手冊，綜合得出鑄件機械加工余量。機械加工余量如下：（1）加工機器人變速箱的頂部和底面，保證機器人變速箱的高度為44mm,粗糙度為3.2。毛坯的長度為90mm。其中，機器人變速箱的頂部和底面需要分別進行粗銑兩工序。粗精銑機器人變速箱的頂部需留加工余量為3mm,粗精銑機器人變速箱的底面需留加工余量為3mm。所以前兩道工序所需的總加工余量為6mm，可以滿足加工要求。（2）加工機器人變速箱兩側面，保證機器人變速箱的寬度為44mm，其中，兩側面的粗糙度都為3.2。毛坯的長度為90mm。其中，機器人變速箱的兩側面同時進行粗加工，然后再單面精銑機器人變速箱不帶凸臺的側面。粗銑機器人變速箱的側面需

19、留加工余量為3mm；粗銑另一側面需留加工余量為2mm，精銑需留加工余量為1mm。所以本道工序所需的總加工余量為6mm，可以滿足加工要求。（3）加工機器人變速箱側面的24孔，毛坯的尺寸為18。其中，需要進行銑孔。銑孔需留的加工余量為3mm。故所需要的總加工余量6mm可以滿足加工要求。（4）加工機器人變速箱側面的28孔，毛坯的尺寸為18。其中，需要進行銑孔。銑孔需留的加工余量為3mm。故所需要的總加工余量6mm可以滿足加工要求。（5）加工機器人變速箱側面的36孔，毛坯的尺寸為18。其中，需要進行銑孔。銑孔需留的加工余量為3mm。故所需要的總加工余量6mm可以滿足加工要求。（6）加工機器人變速箱側面

20、的42孔，毛坯的尺寸為18。其中，需要進行銑孔。銑孔需留的加工余量為3mm。故所需要的總加工余量6mm可以滿足加工要求。（7）加工機器人變速箱正面的38孔，毛坯的尺寸為32。其中，需要進行銑孔。銑孔需留的加工余量為3mm。故所需要的總加工余量6mm可以滿足加工要求。（8）加工機器人變速箱正面的42孔，毛坯的尺寸為32。其中，需要進行銑孔。銑孔需留的加工余量為3mm。故所需要的總加工余量6mm可以滿足加工要求。（9）加工機器人變速箱正面的44孔，毛坯的尺寸為32。其中，需要進行銑孔。銑孔需留的加工余量為3mm。故所需要的總加工余量6mm可以滿足加工要求。（10）加工機器人變速箱的底面4-M4螺紋

21、孔。其中，需要進行鉆孔和攻螺紋。鉆孔需留的加工余量為0.5mm，攻螺紋需留的加工余量為1.5mm。加工機器人變速箱另一底面4-M5螺紋孔。其中，需要進行鉆孔和攻螺紋。鉆孔需留的加工余量為2.2mm，攻螺紋需留的加工余量為1.8mm。加工機器人變速箱正面的圓孔邊6-M4的螺紋孔。其中，需要進行鉆孔和攻螺紋。鉆孔需留的加工余量為0.5mm，攻螺紋需留的加工余量為1.5mm。保證加工精度。2.4 選擇各工序所用的機床、刀具和量具 機床的選擇零件的加工精度和生產率在很大程度上是由使用的機床所決定的。要根據已確定的工藝基本特征，結合零件的結構和質量要求，選擇出既能保證加工質量，又經濟合理的機床和工藝裝備

22、。這時應認真查閱有關手冊或實地調查，應將選定的機床或工裝的有關參數記錄下來，為后面填寫工藝卡片和夾具設計作好必要準備，免得屆時重復查閱。滿足工裝設計的經濟性原則，即在保證產品質量和生產效率的條件下，用完成工藝過程所需工裝的費用作為選擇分析的基礎，對不同方案進行比較，使工裝的制造費用及其使用維護費用最低。機器人變速箱的經過加工工藝分析后，主要有銑削，鉆削，鏜削和攻螺紋的加工方法。（1）加工機器人變速箱的頂部、底面、向內小平面和側面、側面內壁時采用銑削，選用的機床是萬能銑床。（2）加工機器人變速箱的兩側面時采用銑削，選用的機床是立式銑床。（3） 加工機器人變速箱側面的24，28，36，42孔、正面

23、38，42，44孔、時采用鏜削，選用的機床是臥式鏜床。（4）加工機器人變速箱的4-M4螺紋孔，4-M5螺紋孔和6-M4時采用鉆削，選用的機床是數控鉆床。2.4.2 刀具的選擇 刀具的選擇主要取決于各工序的加工方法、工件材料、加工精度、所用機床的性能、生產率及經濟性等。選擇時主要確定刀具的材料、型號、主要切削參數等。 生產中，應盡量采用標準刀具，必要時可采用高效復合刀具和其他一些專用刀具。（1）加工機器人變速箱的頂部、底面、兩側面、向內小平面和側面、側面內壁時采用銑削，故使用的刀具是端面銑刀。（2）加工機器人變速箱的24，28，36，42圓孔和38，42，44孔時采用鏜削，故使用的刀具是鏜刀。（

24、3）加工機器人變速箱的頂部、底面、圓槽面上的各孔時采用鉆削，故使用的刀具是麻花鉆，在加工螺紋時使用的刀具是絲錐。2.4.3 量具的選擇量具主要是根據生產類型和所要求檢驗的精度來選擇。單件小批量生產中應采用標準的通用量具，如卡尺、千分尺等。大批量生產中，一般應根據所檢驗的精度要求設計專用量具，如卡規(guī)、塞規(guī)等極限量規(guī)，以及各種專用檢驗儀器和檢驗夾具。由于該零件“機器人變速箱”是按大批量生產加工，但由于零件為箱體類零件，所以有些尺寸需要使用專用的量具，則加工該零件時采用的測量量具為卡尺、塞規(guī)、螺紋塞規(guī)。 在選擇工藝裝備時，既要考慮適應性又要注意新技術的應用。當需要設計專用刀具、量具或夾具時，應提出設

25、計任務書。2.5 確定切削用量根據切削用量簡明手冊，初定工序的切削用量。根據公式：n=1000*v/*d (2.2)式中n初定的機床轉速，單位r/min;v初定的切削速度，單位m/min;d初定的刀具的直徑，單位mm;計算，將求得的機床轉速與選用機床的實際轉速表相對照，最終選取合適的機床主軸轉速。利用（2.1）和機床的主軸轉速，求得實際切削速度。加工機器人變速箱的的切削用量根據以上內容求得，其具體內容如下：（1）粗銑機器人變速箱的頂部切削深度：3mm；進給量：0.3mm/r；切削速度：3m/s 精銑機器人變速箱的頂部切削深度：1mm；進給量：0.2mm/r；切削速度：3m/s（2）粗銑機器人變

26、速箱的安裝平面切削深度：3mm；進給量：0.3mm/r；切削速度：3m/s精銑機器人變速箱的安裝平面切削深度：1mm；進給量：0.2mm/r；切削速度：3m/s（3）粗銑機器人變速箱端面的頂部切削深度：3mm；進給量：0.3mm/r；切削速度：3m/s精銑機器人變速箱端面的頂部切削深度：1mm；進給量：0.2mm/r；切削速度：3m/s（4）粗銑機器人變速箱孔兩端面切削深度：3mm；進給量：0.3mm/r；切削速度：3m/s精銑機器人變速箱孔兩端面切削深度：1mm；進給量：0.2mm/r；切削速度：3m/s（5）粗鏜24圓孔。切削深度：3mm；進給量：160mm/min；切削速度：942mm/

27、s精鏜24圓孔切削深度：1mm；進給量：mm/min；切削速度：588.75mm/s粗鏜28圓孔一內端面切削深度：3mm；進給量：189mm/min；切削速度：791mm/s精鏜28圓孔一內端面切削深度：1mm；進給量：94.5mm/min；切削速度：445mm/s粗鏜36圓孔另一內端面切削深度：3mm；進給量：189mm/min；切削速度：791mm/s精鏜36圓孔另一內端面切削深度：1mm；進給量：94.5mm/min；切削速度：445mm/s粗鏜42圓孔另一內端面切削深度：3mm；進給量：189mm/min；切削速度：791mm/s精鏜42圓孔另一內端面切削深度：1mm；進給量：94.5

28、mm/min；切削速度：445mm/s（6）粗鏜38圓孔另一內端面切削深度：3mm；進給量：189mm/min；切削速度：791mm/s精鏜38圓孔另一內端面切削深度：1mm；進給量：94.5mm/min；切削速度：445mm/s粗鏜42圓孔另一內端面切削深度：3mm；進給量：189mm/min；切削速度：791mm/s精鏜42圓孔另一內端面切削深度：1mm；進給量：94.5mm/min；切削速度：445mm/s精鏜44圓孔另一內端面切削深度：1mm；進給量：94.5mm/min；切削速度：445mm/s（7）鉆一側4-M5深10的底孔切削深度：3mm；進給量：200mm/min；切削速度：1

29、047mm/s（8）鉆另一側4-M4深8的底孔切削深度：3mm；進給量：220.5mm/min；切削速度：1813mm/s（9）鉆員槽內6-M4深8的底孔切削深度：3mm；進給量：220.5mm/min；切削速度：1813mm/s2.6 確定工時定額（1）粗銑機器人變速箱的頂部，所用基本時間約為0.5min。 精銑機器人變速箱的頂部，所用基本時間約為0.5min。（2）粗銑機器人變速箱的安裝平面，所用基本時間約為0.5min。精銑機器人變速箱的安裝平面，所用基本時間約為0.5min。（3）粗銑機器人變速箱端面的頂部，所用基本時間約為0.5min。精銑機器人變速箱端面的頂部，所用基本時間約為0.

30、5min。（4）粗銑機器人變速箱兩端面，所用基本時間約為0.5min。精銑機器人變速箱兩端面，所用基本時間約為0.5min。（5）粗鏜24圓孔，所用基本時間約為0.5min。精鏜24圓孔，所用基本時間約為0.5min。粗鏜28圓孔一內端面，所用基本時間約為0.5min。精鏜28圓孔一內端面，所用基本時間約為0.5min。粗鏜36圓孔另一內端面，所用基本時間約為0.5min。精鏜36圓孔另一內端面，所用基本時間約為0.5min。粗鏜42圓孔另一內端面，所用基本時間約為0.5min。精鏜42圓孔另一內端面，所用基本時間約為0.5min。（6）粗鏜38圓孔另一內端面，所用基本時間約為0.5min。精

31、鏜38圓孔另一內端面，所用基本時間約為0.5min。粗鏜42圓孔另一內端面，所用基本時間約為0.5min。精鏜42圓孔另一內端面，所用基本時間約為0.5min。精鏜44圓孔另一內端面，所用基本時間約為0.5min。（7）鉆一側4-M5深10的底孔，所用基本時間約為0.5min。（8）鉆另一側4-M4深8的底孔，所用基本時間約為0.5min。（9）鉆員槽內側6-M4深10的底孔，所用基本時間約為0.5min。第三章 機器人變速箱的專用夾具設計3.1 設計機床夾具前的準備工作3.1.1 明確工件的生產要求 工件的年生產量是確定機床夾具總體方案的重要依據之一。如工件的年生產量很大，可采用多工件加工、

32、機動夾緊或自動化程度較高的設計方案，采用此方案時，機床夾具的結構較復雜，制造成本較高；如工件的年生產量不大，可采用單件加工，手動夾緊的設計方案，以減小機床夾具的結構復雜程度及夾具的制作成本。3.1.2 充分理解工件的零件圖和工序圖 零件圖標出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等總體要求，他決定了工件在機床夾具中的放置方法，是設計機床夾具總體結構的依據。工序圖給出了零件本工序的工序基準、以加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案。工件的工序基準、已加工表面、決定了機床夾具的定位方案，如選用平面定位、孔定位以及外圓面定位等；定位方案的選擇依據六點定位原理和采用的機床加工方法，定位方案不一定要頂六

33、個自由度，但是要完全定位。工件的代待加工表面是選擇機床，刀具的依據。確定夾緊機構要依據零件的外形尺寸，選擇合適的定位點，確保夾緊力安全、可靠同時夾緊機構不能與刀具的運動軌跡相沖突。3.2 確定機床夾具的結構方案3.2.1 選擇定位原件 根據工序圖給出的定位原理方案，按有關標準正確選擇定位元件或定位元件的組合。在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標準定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護。3.2.2 選擇夾緊機構（1）夾緊力的方向： 夾緊力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能是工件有脫離定位表面的趨勢，防止工件在夾緊力的作用下產生變形

34、。（2）夾緊力的作用點： 夾緊力的作用點應該選擇在定位元件支撐點的作用范圍內，以及工件剛度高的位置。確保工件的定位準確、不變形。 （3） 選擇夾緊機構： 在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應的夾緊機構。確定夾緊機構要注意以下幾方面的問題： 安全性 夾緊機構應具備足夠的強度和加緊力，以防止意外傷及夾具操作人員。 手動夾緊機構的操作力不應過大，以減輕操作人員的勞動強度。 夾緊機構的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。 手動夾緊機構應操作靈活、方便。（4） 夾緊力的大?。?夾緊力的大小一般按靜力平衡條件計算，計算出夾緊力為理論夾緊力。為保證工件裝夾安全可靠，實際夾緊力應等于理論夾緊力乘以系數

35、K，一般K=1.52.5。各種典型夾緊機構的計算方法可參閱機床夾具手冊。3.2.3 機床夾具的總體形式 機床夾具的總體形式一般應根據工件的形狀、大小、加工內容及選用機床等因素來確定。（1） 選擇導向裝置： 導向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導向套、鏜套、對刀裝置、對定裝置等，這些裝置均已標準化，可按標準選擇。（2） 確定聯接體： 聯接體是將裝置與夾具體聯接的工件，設計時主要考慮聯接體的剛性，合理布置聯接體的位置，給定位元件、加緊機構留出空間。（3） 確定夾具體：夾具體一般是設計成平板式（有些夾具體鑄造成特殊形狀），保證具有足夠的剛性。它用來固定定位元件、加緊機構和聯接體，并于機床可靠

36、聯接。3.3 繪制夾具裝配圖 （1）裝配圖應按照國家標準盡可能1：1地繪制，三視圖要完整清晰的表示出夾具的主要結構及夾具的工作原理。 （2）視工件為透明體，用雙點畫線畫出主要部分（如輪廓，定位面，夾緊面和加工表面）。畫出定位元件、夾緊機構、導向裝置的位置 （3）按照夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機構。 （4）畫出夾具體及其他聯接用的元件（聯接體、螺釘等），將夾具各組成元件聯成一體。 （5）標注必要的尺寸、配合、公差等 夾具的外形尺寸，所設計夾具的最大長、寬、高尺寸。 夾具與機床的聯系尺寸，即夾具在機床上的定位、固定尺寸。如車床夾具的莫氏硬度、銑床夾具的對定裝置等。 夾具與刀具的聯系尺寸，如用對刀塊

37、對刀時塞尺的尺寸、對刀塊表面到定位表面的尺寸即公差。 夾具中所有有配合關系的元件間應標注尺寸和配合種類。 各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間應標注裝配后的位置尺寸和形位公差。 （6）標注技術條件。 定位元件的定位面間相互位置精度。 定位元件的定位表面與夾具安裝基面的位置精度。 定位表面與導向元件間的位置精度。 導向元件工作面間的位置精度。 （7）對零件編號，填寫標題欄和零件明細表。 每一個零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產活動中，生產部件按零件編號生產、查找工作。 完整填寫標題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設計者、比例等。 完整填寫明細表，一般來說，加工工件

38、填寫在明細表的下方，標準件、裝配件填寫在明細表的上方。注意，不能遺漏加工工件和標準件、配套件。3.4 繪制夾具零件圖 對裝配圖中需加工的零件圖均應繪制零件圖，零件圖應按制圖標準繪制。視圖盡可能與裝配圖上的位置一致。（1） 零件圖盡可能按1：1繪制。（2） 零件圖上的尺寸公差、形位公差、技術要求應根據裝配圖上的配合種類、位置精度、技術要求而定。（3）零件的其他尺寸，如尺寸、形狀、位置、表面粗糙度等應標注完整。圖3.1 機器人變速箱鏜孔卡具裝配圖3.5 零件的工藝規(guī)程零件在工藝規(guī)程制定之后，就要按工藝規(guī)程順序進行加工，加工中除了需要機床，刀具量具外，成批生產時還要用機床夾具。它們是機床和工件之間的

39、聯系裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確的位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具設計是裝備設計中一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一。3.6 機床夾具的功能（1）保證加工精度，工件通過機床夾具進行安裝，包含了兩層含義：一是工件通過夾具上的定位元件獲得正確的位置，稱為定位;二是通過夾緊機構使工件的既定位置在加工過程中保持不變，稱為夾緊，這樣，就可以保證工件加工表面的位置精度，且精度穩(wěn)定。（2）提高生產率，使用夾具來安裝工件，可以減少劃線，找正，對刀等輔助時間，采用多件，多工位夾具，以及氣動，液壓動力基金裝置，可以進一步減少輔助時間，提高生產率。（3）擴大加床的

40、使用范圍，有些機床夾具是對機床進行了部分改造，擴大了原機床的功能和使用范圍。如在車床床鞍上鏜模夾具，就可以進行箱體零件的孔系加工。（4）減輕工人的勞動強度，保證生產安全。3.7 機床夾具應滿足的要求（1）保證加工精度，這是必須做到的最基本要求，其關鍵是正確的定位，夾緊和導向方案，夾具制造的技術要求，定位誤差的分析和驗算。（2）夾具的總體方案應與年生產綱領相適應，在大批量生產時，盡量采用快速，高效的定位，夾緊機構和動力裝置，提高自動化程度，符合生產節(jié)拍要求，在中，小批量生產時，夾具應有一定的可調性，一適應多品種工件的加工。（3）安全，方便，減輕勞動強度，機床夾具要有工作安全性考慮，必要時加保護裝

41、置、要符合工人的操作位置和習慣，要有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便、大批量生產和加工笨重工件時，更需要減輕工人的勞動強度。（4）排屑順暢，機床夾具中積累切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量時工件和夾具產生熱變形，影響加工精度，清理切屑將增加輔助時間，降低生產率。因此夾具設計中要給予排屑問題充分的重視。（5）機床夾具應有良好的強度，剛度和結構工藝性，加床夾具設計時，要方便制造，檢測，調整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。 3.8 機床夾具的類型（1）通用夾具 例如車床上的卡盤，銑床上的平口鉗，分度頭，平面磨床上的電磁吸盤等，這些夾具通用性強，一般不需要調整就可適應多種工件的安裝加工，

42、在單件小批生產中廣泛應用。（2）專用夾具 因為它是用于某一特定工件特定工序的夾具，稱為專用夾具。專用夾具廣泛用于成批生產和大批生產中。（3）可調整夾具和成組夾具 這一類夾具的特點具有一定的可調性，或稱“柔性”夾具中部分元件可更換，部分裝置可調整，以適應不同工件的加工。可調整夾具一般適用于同類產品不同品種的生產，略作更換調整就可用來安裝不同品種的工件。成組夾具適用于一組尺寸相似，結構相似，工藝相似工件的安裝和加工，在多品種，中小批量生產中有廣泛應用的前景。（4）組合夾具 它是由一系列的標準化元件組裝而成，標準元件有不同的形狀，尺寸和功能，其配合部分有良好互換性和耐磨性。使用時，可根據被加工工件的

43、結構和工序要求，選用適當元件進行組合聯接，形成一專用夾具。用完后可將元件拆卸，清洗，涂油，入庫，以備后用。它特別適合單件小批生產中位置精度要求較高的工件的加工。（5）隨行夾具 這是一類在自動線和柔性制造系統中使用的夾具。它既要完成工件的定位和夾緊，又要作為運載工具將工件在機床間進行傳遞。傳送到下一道工序的機床后，隨行夾具應能在機床上準確的定位和可靠的夾緊。一條生產線上有許多隨行夾具，每個隨行夾具隨著工件經歷生產線的全過程，然后卸下已加工的工件，裝上新的待加工工件，循環(huán)使用。 3.9 總體方案的確定機器人變速箱是箱體類零件，主要加工孔系。我要設計的是工序8的加工42的圓孔專用夾具，本道工序在X5

44、3K上加工。由于本機器人變速箱形狀復雜，在加工過程中，以已加工完的頂部和頂部上的孔為定位基準，（這樣，既符合基準重合原則，又符合基準統一原則。）定位元件選擇固定圓柱銷和菱形圓柱銷，這樣，平面限制了Z的移動和XY的轉動，固定圓柱銷限制了XY的移動，菱形銷限制了Z的轉動，屬于完全定位，此定位是合理的。夾緊裝置是將兩個移動壓板夾緊在零件靠近加工孔的位置，這樣可以保證加工的形狀和位置精度。（1）選擇定位元件按照六點定位原理的原則，確定定位方案。1) 本工序需加工的項目對工件的工序圖進行分析，明確本工序需要加工的內容：保證孔達到422) 本工序前已加工完成的表面基準孔 24 底面 A面基準按有關標準正確

45、選擇定位元件或定位元件的組合。在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標準定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護。3) 選擇定位方式由圖可知加工機器人變速箱圓孔42，我以內孔24孔和機器人變速箱的頂部作為定位基準，采用平面、圓柱銷和菱形銷，限制了6個自由度。（2）選擇刀具導向裝置：機器人變速箱方槽的加工精度可采用銑槽的工藝方案。為了保證孔的加工精度，故采用對刀塊。（3）選擇夾緊機構為了保證定位精度，主夾緊力的作用點應在主定位點的支承范圍內，故夾緊機構選擇移動壓板，利用兩個移動壓板共同將工件夾緊。（4）夾具的總體形式1）使用一個固定圓柱銷和一個菱形圓柱銷

46、將機器人變速箱的頂部與夾具體緊密連接，同時兩銷必須與夾具體采用8.5H7/r6過盈配合。2）將對鏜模板固定在連接件上，鏜模板通過內六角圓柱頭螺釘和圓柱銷與夾具體相連。3）使用4個螺釘和2個圓柱銷將墊塊固定在夾具體上，確定墊塊的位置，保證墊塊頂部的平面與夾具體底面的平行度，以便確保零件平穩(wěn)的固定在夾具體上。4）2個移動壓板利用雙頭螺柱與夾具體連接。（5）裝配圖的標住1）夾具外型尺寸200X150X202）圓柱銷與夾具體的配合8.5H7/r63）菱形銷與夾具體的配合8.5H7/r63.10 鏜床夾具設計要點 (1)對定位裝置的設計和布置，應盡量使主要支承面大些；要盡量選取加工過的平面為定位基準；定位元件要用支承板，且布置盡可能遠些，必要的時候可采用輔助支承，以免加工時發(fā)生振動。 (2)鏜床夾具的夾緊裝置應有足夠的夾緊力和良好的自鎖性能。夾緊力的作用點要盡量靠近加工表面，并夾緊在工件剛性較好的部位，以保證夾緊可靠，定位穩(wěn)定。必要時可采用浮動夾緊機構，以提高