畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-螺旋夾緊裝置的設(shè)計(jì)與制造

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1、 西安電子科技大學(xué) 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 專 科 實(shí) 習(xí) 報(bào) 告 題 目 螺旋夾緊裝置的設(shè)計(jì)與制造 學(xué)生姓名 批 次 專 業(yè) 機(jī)械制造與自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 學(xué)習(xí)中心

2、 年 月 I 中文摘要 本課題通過(guò)對(duì)螺旋夾緊裝置的設(shè)計(jì)與制造的研究；對(duì)螺旋夾緊裝置的機(jī)構(gòu)外形和零件及零件的尺寸的設(shè)計(jì)，材料的選擇和熱處理等工藝進(jìn)行分析；對(duì)機(jī)床的選擇與運(yùn)用；對(duì)加工的零件進(jìn)行工藝分析和工藝路線的制定；對(duì)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)用，數(shù)控加工路線的確定，工藝卡的制定，數(shù)控程序的編制；運(yùn)用AUTOCAD、PORE 等繪制零件圖、工程圖。使自己對(duì)企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和加工流程有了進(jìn)一步的了解。同時(shí)，為保證零件的加工精度和生產(chǎn)效率，也使自己對(duì)實(shí)際加工中所使用的機(jī)床等有了更深入的認(rèn)識(shí)，充分將自己所學(xué) 的理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)聯(lián)系起來(lái)了。 綜合運(yùn)用機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)、數(shù)控加工工藝

3、和相關(guān)課程的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和機(jī)械加工工藝問(wèn)題,完成產(chǎn)品在批量生產(chǎn)前的編程與仿真加工。 關(guān)鍵詞： PORE； 夾具設(shè)計(jì)； 加工編程 Abstract The subject of this spiral of clamping device design and manufacture of research; spiral of clamping device body shape and size of the parts and components in the design, material selection

4、and heat treatment processes such as analysis; on the machine tool selection and use; on Part of the processing technology for process analysis and development of the line; on the use of numerical control machine tools, CNC machining line identification, the card technology to develop, CNC Program;

5、the use of AUTOCAD, PORE or UG drawn parts, such as maps, engineering drawings , Assembly drawing. Self-to-business product design and processing have further understanding of the process. At the same time, to ensure the accuracy of parts of the processing and production efficiency, but also their a

6、ctual processing used in machine tools, fixtures, cutting, and so have a better understanding of the full study of their theoretical knowledge and practical knowledge of the link . Comprehensive use of technology-based machining, CNC processing technology and related courses in basic theory and pr

7、actice of production combined with the practice of learned knowledge, independent analysis and resolution of product design and machining technology issues, before the completion of the product in volume production for the Process simulation and processing. Keywords：Pore; Design; MachiningProgram

8、me 目 錄 引言...............................................................................................................................................................1 1、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的原理及組成............................................................................................................

9、......2 1.1螺旋夾緊裝置的原理及結(jié)構(gòu)............................................................................................................2 1.2螺旋夾緊裝置組成及基本要求.........................................................................................................2 2、 浮動(dòng)壓塊的設(shè)計(jì)與制造............................

10、.............................................................................................2 2.1壓塊的設(shè)計(jì)及選擇.............................................................................................................................2 2.2浮動(dòng)壓塊的加工.................................................

11、................................................................................4 3、銷的設(shè)計(jì)與制造.....................................................................................................................................5 3.1銷的設(shè)計(jì).................................................................

12、...........................................................................5 3.2銷的制造............................................................................................................................................7 4、螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)與制造..............................................................

13、...................................................................8 7.1螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)........................................................................................................................................8 7.2螺釘?shù)闹圃?..........................................................................

14、...........................................................10 5、螺桿的設(shè)計(jì)與加工................................................................................................................................11 5.1螺桿的設(shè)計(jì).......................................................................................

15、................................................11 5.2螺桿的加工.......................................................................................................................................13 6、襯套的設(shè)計(jì)與制造........................................................................................

16、.........................................15 6.1襯套的設(shè)計(jì)........................................................................................................................................15 6.2襯套的加工...................................................................................................

17、.....................................16 7、 夾具體的設(shè)計(jì)與制造............................................................................................................................17 7.1夾具體的設(shè)計(jì)......................................................................................................

18、..............................17 7.2夾具體的制造....................................................................................................................................19 8、手柄和端蓋的設(shè)計(jì)與制造.........................................................................................................

19、............20 8.1手柄的設(shè)計(jì)與制造............................................................................................................................20 8.2端蓋的設(shè)計(jì)........................................................................................................................................2

20、2 8.3端蓋的制造........................................................................................................................................23 9、 總裝................................................................................................................................................

21、........24 10、總結(jié)........................................................................................................................................................25 致謝.............................................................................................................................

22、...................................26 參考文獻(xiàn)........................................................................................................................................................27 西安電子科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育?？啤⒈究粕厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 引 言 在現(xiàn)代生產(chǎn)和日常生活中，機(jī)器已經(jīng)成為代替或減輕人類勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要手段，也是完成人類難以承擔(dān)的各

23、種復(fù)雜和危險(xiǎn)勞動(dòng)的重要工具。提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要手段，也是完成人類難以承擔(dān)的各種復(fù)雜和危險(xiǎn)勞動(dòng)的重要工具。機(jī)器在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用隨處可見(jiàn)，市級(jí)用機(jī)器進(jìn)行生產(chǎn)的水平是衡量一個(gè)國(guó)家的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。 機(jī)械是人類生產(chǎn)和生活的基本工具要素之一。機(jī)械工業(yè)擔(dān)負(fù)著向國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)和社會(huì)各個(gè)方面提供各種性能先進(jìn)、使用安全可靠的技術(shù)裝備任務(wù)。隨著機(jī)械化生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，除機(jī)械制造部門外，在動(dòng)力、采礦、冶金、石油、化工、輕紡、食品等許多生產(chǎn)部門工作的工程技術(shù)人員，都會(huì)經(jīng)常接觸各種類型的機(jī)械。螺旋夾緊裝置是利用人力作用使螺桿上下作直線運(yùn)動(dòng)為原理的簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)構(gòu)，使用起來(lái)比較方便，可

24、用于科研、化工、工業(yè)場(chǎng)所。 主要涉及內(nèi)容包括浮動(dòng)壓塊、銷、螺釘、螺桿、襯套、夾具、手柄和端蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算和工藝分析。設(shè)計(jì)過(guò)程綜合機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的大部分內(nèi)容，通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握機(jī)械傳動(dòng)部件和簡(jiǎn)單機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)，具備運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱其它技術(shù)資料的能力，提高機(jī)械設(shè)計(jì)能力，為日后從事技術(shù)革新創(chuàng)造條件。 1 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的原理及組成 1.1螺旋夾緊裝置的原理及結(jié)構(gòu) 1.1.1螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的原理 采用螺桿作中間傳力元件的夾緊機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊裝置中的螺旋相當(dāng)于斜砌繞在圓柱上形成的，所以螺旋

25、夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件是砌緊作用。 1.1.2螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 自鎖性。當(dāng)夾緊力去掉后，在純摩擦力的作用下，仍能保持夾緊的現(xiàn)象。而且螺紋升角ａ≤4°時(shí)，自鎖性能更好，耐振。 改變夾緊力的方向。 1.2螺旋夾緊裝置的組成及基本要求 1.2.1夾緊裝置的組成 力源裝置：產(chǎn)生加緊力的裝置。 夾緊元件：壓緊工件元件。 中間傳力機(jī)構(gòu)：介于力源裝置和夾緊元件之間。 傳力機(jī)構(gòu)的作用：改變夾緊力的方向，改變夾緊力的大小，保證安全自鎖。 1.2.2夾緊裝置的基本要求 工件不移動(dòng)原則。 工件不變形原則。 工件不振動(dòng)原則。 安全、方便、省力原則。 自動(dòng)化、復(fù)雜化程度與生產(chǎn)要求相一致。

26、 2 浮動(dòng)壓塊的設(shè)計(jì)和制造 2.1壓塊的設(shè)計(jì)及選擇 2.1.1設(shè)計(jì)夾緊裝置的基本準(zhǔn)則 與夾緊力方向有關(guān)的準(zhǔn)則： 不能破壞定位精度。夾緊力方向應(yīng)盡可能的垂直主要定位面。 有利于減小夾緊力。切削力應(yīng)盡量傳遞給夾具體。 有利于減小工件變形。夾緊力方向應(yīng)是工件剛度較高的方向。 與夾緊作用點(diǎn)有關(guān)的準(zhǔn)則: 保證定位穩(wěn)定可靠。作用點(diǎn)與定位支承點(diǎn)，應(yīng)避免構(gòu)成力偶。夾緊作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件支承范圍內(nèi)。 有利于減小變形。作用點(diǎn)位于工件剛性較好部位則能變集中作用力為分散作用力。 有利于減小振動(dòng)。作用點(diǎn)盡量靠近工件加工部位。 其他準(zhǔn)則 1.定位的夾緊力先動(dòng)作，夾緊的夾緊力后動(dòng)作。 2.

27、夾緊元件只有在夾緊方向上移動(dòng)，夾緊過(guò)程才不會(huì)破壞定位。 2.1.2壓塊結(jié)構(gòu)的選擇 在下圖中（a）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但容易壓傷工件表面，容易帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)破壞定位；(b)圖中帶有擺動(dòng)壓塊，可以克服上述不足。所以我們選擇擺動(dòng)壓塊。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)由于直接用螺釘頭部壓緊工件，易使工件受壓表面損傷，或帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。因此常在頭部裝有擺動(dòng)的壓塊。由于壓塊與工件間的摩擦力矩大于壓塊與螺釘間的摩擦力矩，壓塊不會(huì)隨螺釘一起轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2-1 圖2-1幾種常見(jiàn)的擺動(dòng)壓塊 在生產(chǎn)過(guò)程有幾種常見(jiàn)的擺動(dòng)壓塊。圖(a)常用于光面的加工，圖(b)常用于毛面的加工。在下面的設(shè)計(jì)中主要以圖(b)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖2-2 圖2

28、-2 B型壓塊 通過(guò)查國(guó)標(biāo)可知：槽面壓塊B型JB/T8009-2-1999 公稱直徑20MM內(nèi)徑(d1)16.5MM總高（H）25MM槽面外徑（D）45MM槽面高度（h）12MM配置名稱20 常見(jiàn)的螺紋種類：如表2-1 表2-1 常見(jiàn)的螺紋種類 類型 特征代號(hào) 用途及說(shuō)明 管道螺紋 粗牙 M 最常用的一種聯(lián)接螺紋，直徑相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的螺距比粗牙螺紋的螺距小 細(xì)牙 通過(guò)上表選擇壓塊的螺紋牙形。由于浮動(dòng)壓塊的螺紋是在薄壁上，薄壁零件易受沖擊、振動(dòng)和變負(fù)載荷的影響，而細(xì)牙螺紋的螺距小，升角小，自鎖性能較好，強(qiáng)度高，所以一般選擇細(xì)牙。同時(shí)，細(xì)牙螺紋有一個(gè)重要

29、的作用就是可以作為微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)整螺紋使用。 通過(guò)PORE繪制實(shí)體圖如圖2-3所示： 圖2-3 壓塊實(shí)體圖 通過(guò)PORE出工程圖，輸出到AUTOCAD進(jìn)行其他操作。再通過(guò)CAD轉(zhuǎn)化為圖2-4。 圖2-4 壓塊工程圖 技術(shù)要求：擺動(dòng)壓塊常用45鋼，熱處理要求淬火43～48HRC。 機(jī)械加工未偏差尺寸精度為IT12 未標(biāo)注的倒角為1×1mm 未標(biāo)注的表面粗糙度為Ra=3.2um 2.2浮動(dòng)壓塊的加工 2.2.1零件工藝分析 擺動(dòng)壓塊使用的材料為45鋼具有良好的切削加工性能。零件圖的尺寸標(biāo)注完整，輪

30、廓清楚。表面粗糙度為Ra=3.2um可以通過(guò)粗車—精車獲得。下端面的表面粗糙度需要進(jìn)行粗磨可以獲得。加工的難點(diǎn)是垂直族和平面度。 浮動(dòng)壓塊的加工工藝過(guò)程。如表2-2 表2-2 浮動(dòng)壓塊的加工工藝過(guò)程 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 備注 1 備料 50×50 mm的棒料 2 粗車端面；車48×10 mm的圓臺(tái)作為精基準(zhǔn) 6140臥式車床 3 粗車 粗車端面；車Φ20mm和Φ40mm 的外圓留0.5mm的余量和圓角 4 鉆孔 鉆Φ18×21mm的孔留05mm的余量 5 鏜孔 鏜Φ18mm孔；倒角，鏜內(nèi)溝槽 6 精車 精車

31、外輪廓 7 切斷 保證總長(zhǎng)，留0.1mm 8 銑削 銑端面，銑Φ15 mm的凹孔和溝槽 9 攻絲 攻M18 mm的細(xì)牙螺紋 絲錐 10 淬火 淬火43～48HRC 高頻淬火 11 磨削 保證平面度和垂直度 12 清洗去毛刺 13 檢驗(yàn) 3 銷的設(shè)計(jì)與制造 3.1銷的設(shè)計(jì) 3.1.1銷的選擇 常見(jiàn)的銷的類型有圓柱銷和圓錐銷。與圓柱相比圓錐銷由于一定的錐度有良好的自鎖性能，同時(shí)圓錐銷的安裝和更換比較方便。一般圓錐銷的錐度為1：50如圖3-1 圖3-1 圓錐銷的錐度 圓錐銷（GB/T117-2000）如表3

32、-1 表3-1 圓錐銷（GB/T117-2000） D(公稱) 0.6 0.8 1 1.2 1.5 2 2.5 3 4 5 a≈ 0.08 0.1 0.12 0.16 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.63 L(商品長(zhǎng)度范圍) 4～8 5～12 6～16 6～20 8～24 10～35 10～35 12～45 14～55 18～60 D(公稱) 6 8 10 12 16 20 25 30 40 50 a≈ 0.8 1 1.2 1.6 2 2.5 3 4 5 6.3

33、 L(商品長(zhǎng)度范圍) 22～90 22～120 26～160 32～180 40～200以上 45～200以上 50～200以上 55～200以上 60～200以上 65～200以上 L(系列) 2，3，4，5，6，8，10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，30，32，35，50，55，60，70，75，80，85，90，95，100，120，140，160，180，200，…… 從上面的設(shè)計(jì)和上表中我們可以知道L和D的尺寸范圍。我們選擇D=2㎜，L=18㎜ R1≈D 由此可知 R1=2㎜ R2≈a/2+D+(0.02L)2 /8a

34、 由計(jì)算可知：R2≈2.1㎜ 本設(shè)計(jì)中的圓錐銷的材料為45鋼、熱處理淬火硬度28～38HRC、表面氧化處理的A型圓錐銷 通過(guò)PORE繪制下面的實(shí)體圖.如圖3-2 圖3-2 圓錐銷的實(shí)體圖 工程圖。如圖3-3 圖3-3 圓錐銷的工程圖 技術(shù)要求：1.公稱直徑D的公差規(guī)定為h10,其他公差為f8 2.圓錐銷有A型和B型。（本設(shè)計(jì)中使用A型）。A型為磨削，錐面表面粗糙度為Ra=0.8um，B型為切削或冷鐓，錐面表面粗糙度Ra=3.2 um 3.2銷的加工 3.2.1零件圖工藝分析 該零件主要有圓錐面和端面的球面組成，零件圖的尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚；圓錐面的表面粗糙

35、度要求比較高為Ra=0.8um。零件的材料為45鋼綜合性能良好，需要進(jìn)行淬火硬度28～38HRC，還需要進(jìn)行氧化處理。 銷加工工藝卡，如表3-2 表3-2 銷加工工藝卡 產(chǎn)品名稱 零件名稱 零件圖號(hào) 圓錐銷 工序號(hào) 工序內(nèi)容 備注 1 備料45鋼20×3MM的棒料 2 車削圓錐面和球面（粗車即可） 使用6140臥式車床 3 淬火硬度28～38HRC 使用高頻淬火。在淬火前先進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理為表面淬火進(jìn)行準(zhǔn)備，淬火后進(jìn)行低溫回火。 4 磨削加工錐面獲得Ra=0.8um的表面粗糙度 使用外圓無(wú)心磨床，采用切入磨削法 5 氧化處理 4

36、 螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)與制造 4.1螺釘?shù)脑O(shè)計(jì) 4.1.1螺釘?shù)倪x擇 常見(jiàn)的螺釘類型有六角頭螺栓、開槽盤頭螺釘、開槽沉頭螺釘十字槽盤頭螺釘、內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)?。綜合各種螺釘?shù)奶攸c(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際，內(nèi)六角圓柱頭螺釘具有良好的連接性能和比較好的抗切應(yīng)力的能力。內(nèi)六角螺釘能承受較的扳手力矩，聯(lián)接的強(qiáng)度高，可代替六角頭螺栓，用于要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。在下面的黑色及中我們將使用內(nèi)六角頭圓柱螺釘。 根據(jù)GB/T3103—1982的規(guī)定，螺紋聯(lián)接件的精度分為三個(gè)等級(jí)精度，其代號(hào)為A、B、C級(jí)。A級(jí)精度的公差小，精度高，用于要求配合精確、防止振動(dòng)等重要零件的連接；B級(jí)用于受載較大并且經(jīng)常裝換、經(jīng)常承受變載荷的聯(lián)接；C

37、級(jí)用于標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件，通常選用C級(jí)精度?？紤]本設(shè)計(jì)的用途我們選擇B級(jí)精度。 下面我們將根據(jù)內(nèi)六角圓柱頭螺釘（GB/T70.1-2000）進(jìn)行螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)。如表4-1 表4-1 內(nèi)六角圓柱頭螺釘（GB/T70.1-2000） 螺紋規(guī)格d M3 M4 M5 M6 M8 M10 螺距P 0．5 0．7 0．8 1 1．25 1．5 b參考 18 20 22 24 28 32 dk max 5.50 7.00 8.50 10.00 13.00 16.00 min 5.32 6.78 8.28 9.78 12.73 15.73

38、 da max 3.6 4.7 5.7 6.8 9.2 11.2 ds max 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 min 2.86 3.82 4.82 5.82 7.78 9.78 e min 2.87 3.44 4.58 5.72 6.86 9.15 k Max 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 min 2.86 3.82 4.82 5.7 7.64 9.64 s max 2.48 3.080 4.095 5.140 6.140 8

39、.175 min 2.52 3.020 4.202 5.020 6.020 8.025 公稱 2.5 3 4 5 6 7 L的范圍 5～30 6～40 8～50 10～60 12～60 16～100 4.1.2螺紋的預(yù)緊力 預(yù)緊的目的在于增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件之間出現(xiàn)縫隙和發(fā)生相對(duì)滑移。 經(jīng)驗(yàn)證明：適當(dāng)?shù)倪x用較大的預(yù)緊力對(duì)螺紋聯(lián)接的可靠性以及聯(lián)接件的疲勞強(qiáng)度都有利的。但過(guò)大的預(yù)緊力會(huì)導(dǎo)致整個(gè)在裝配時(shí)過(guò)載被拉斷。 通常規(guī)定，擰緊后的 螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊力不超過(guò)其材料的屈服極限的80﹪對(duì)于鋼制螺釘?shù)念A(yù)緊力F≤（0.6～0.7）

40、σsA1 式中的σs-------螺釘材料的屈服極限 A1--------螺釘?shù)奈ｋU(xiǎn)截面的面積，A1≈∏d2/4 本設(shè)計(jì)中的螺栓的材料為Q235、性能等級(jí)為4.6的螺釘，查表可知：σs=235MPa安全系數(shù)S=1.5,故螺釘?shù)脑S用應(yīng)力[σ]= σs/S=235/1.5MPa≈156 MPa 螺釘?shù)奈ｋU(xiǎn)截面的直徑： d≥{4×1.3F0/∏[σ]}的 開平方根 經(jīng)計(jì)算d≥2.45mm 經(jīng)查表螺紋為M3的螺紋。 預(yù)緊力經(jīng)計(jì)算可知：F≤996N，符合設(shè)計(jì)要求。 螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的計(jì)算 螺釘危險(xiǎn)截面的拉伸應(yīng)力為σ=F/（∏/4d2）≤[σ] 螺釘危險(xiǎn)截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力t=0

41、.5σ=117.5 MPa 我們將根據(jù)內(nèi)六角圓柱頭螺釘（GB/T70.1-2000）進(jìn)行螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)。由上表來(lái)確定內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)木唧w尺寸。 通過(guò)PORE繪制下圖中的實(shí)體。如圖4-1 圖4-1 內(nèi)六角圓柱頭螺釘實(shí)體圖 通過(guò)PORE出工程圖，轉(zhuǎn)化為AUTOCAD進(jìn)行處理。如圖4-2 圖4-2 內(nèi)六角圓柱頭螺釘工程圖 技術(shù)要求：螺釘?shù)木鹊燃?jí)為B級(jí)。 螺釘?shù)牟牧鲜荙235、性能等級(jí)為4.6的螺釘，安全系數(shù)1.5 采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的工藝 4.2內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)闹圃? 目前市場(chǎng)上加工內(nèi)六角圓柱頭螺釘常用的方法是，采用

42、冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的工藝，可以顯著的提高螺釘?shù)钠趶?qiáng)度。這是因?yàn)槌梢?降低應(yīng)力集中外，冷鐓和滾壓工藝不切斷材料纖維，而且冷鐓有冷作硬化的效果，并使表層留有殘余應(yīng)力。因而滾壓螺紋的疲勞強(qiáng)度可較切削螺紋的疲勞強(qiáng)度提高30﹪～40﹪。如果熱處理后在滾壓螺紋，其疲勞強(qiáng)度可提高70﹪～100﹪。這種工藝有材料的利用率高，生產(chǎn)效率高制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。此外在工藝上在加上氮化、噴丸等處理從而進(jìn)一步提高螺紋的聯(lián)接疲勞強(qiáng) 5 螺桿的設(shè)計(jì)與加工 5.1螺桿的設(shè)計(jì) 5.1.1螺桿設(shè)計(jì)原理分析 本設(shè)計(jì)中機(jī)械裝置設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是利用螺旋傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)螺桿的上升、下降。因此，螺桿設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)機(jī)械部分的核心。要求齒輪嚙

43、合傳動(dòng)安全、可靠、效率高，螺桿與螺母的傳動(dòng)能夠自鎖，有安全保障。螺桿由４５號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，再對(duì)其進(jìn)行淬火處理，使螺桿的強(qiáng)度與硬度提高。由于螺桿在本設(shè)計(jì)中的重要作用，決定了螺桿的壽命是本設(shè)計(jì)成敗的重要標(biāo)志。設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮了螺桿的強(qiáng)度和機(jī)械自鎖，必須保證螺桿在任意位置能夠自鎖，才能使整個(gè)夾緊裝置安全、可靠。本設(shè)計(jì)要求螺桿要自鎖。否則，夾緊裝置失效，將造成極壞的后果。 自鎖性。當(dāng)夾緊力去掉后，在純摩擦力的作用下，仍能保持夾緊的現(xiàn)象。而且螺紋升角ａ≤4°時(shí)，自鎖性能更好，耐振。所以本設(shè)計(jì)中的螺紋升角為4°。 5.1.2夾緊力的估算 設(shè)計(jì)夾具，估算夾緊力是一件十分重要的工作。夾緊力過(guò)大會(huì)增大工件的

44、夾緊變形，還會(huì)無(wú)謂地增大夾緊裝置，造成浪費(fèi)；夾緊力過(guò)小工件夾不緊，加工中工件的定位位置將被破壞，而且容易引發(fā)安全事故。 在確定夾緊力時(shí)，可將夾具和工件看成一個(gè)整體，將作用在工件上的切削力、夾緊力、重力和慣性力等，根據(jù)靜力平衡原理列出靜力平衡方程式，即可求得夾緊力。為使夾緊可靠，應(yīng)再乘以安全系數(shù)k，粗加工時(shí)取k＝2.5～3，精加工時(shí)取k＝1.5～2。 加工過(guò)程中切削力的作用點(diǎn)、方向和大小可能都在變化，估算夾緊力時(shí)應(yīng)按最不利的情況考慮。 本設(shè)計(jì)中夾緊力的計(jì)算： 受力分析圖5-1 圖5-1 夾緊力的受力分析 設(shè)：MQ為原始力矩；M1為螺母阻止螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩；M2為工件阻止螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)力

45、矩。則 MQ - M1- M2=0 MQ =FQ×L M1 =d2/2×FW tan(α+φ1) M2=r FW tanφ2 FW = FQ ×L/[ d2 /2 tan(α+φ1)+ r FW tanφ2 ] 式中：FW ----夾緊力，N； r------螺桿端面當(dāng)量摩擦半徑，㎜； L------作用力臂，㎜ FQ ----原始作用力，N； α-----螺紋升角，（°）； d2-----螺紋中徑，㎜ φ2-----螺桿端部摩擦角

46、，（°）； φ1-----螺紋處摩擦角，（°） 經(jīng)計(jì)算可知本設(shè)計(jì)的加緊力約為960N 行程計(jì)算： 本設(shè)計(jì)中的行程由螺桿的長(zhǎng)度決定。 每圈螺桿的移動(dòng)的距離： L=n P z 式中的L-----為螺桿的移動(dòng)距離，㎜ n------螺紋的線數(shù)； z------螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù) 經(jīng)計(jì)算可知：每圈的螺桿的移動(dòng)距離為2.5mm 通過(guò)PORE出實(shí)體圖。如圖5-2 圖5-2 螺桿實(shí)體圖 通過(guò)PORE出工程圖。如圖5-3 圖5-3 螺桿工程圖 技術(shù)要求：螺桿由４５號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，再對(duì)其進(jìn)行淬火處理硬度為55～60HRC。

47、 螺紋升角為4°。螺紋牙面的表面粗糙度為1.6um。 機(jī)械加工未偏差尺寸精度為IT12 未標(biāo)的倒角為1×1 mm 5.2螺桿的制造 5.2.1零件的工藝分析 本設(shè)計(jì)中螺桿是由45號(hào)鋼，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后再對(duì)其進(jìn)行淬火處理硬度為55～60HRC。使螺桿獲得一定強(qiáng)度、韌性和耐磨性。螺桿的毛坯為棒料。由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為軸線，為了消除基準(zhǔn)不重合誤差，一兩中心孔定位裝夾，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。此外，兩中心孔定位無(wú)需找正，定位精度高。車削是螺桿加工的主要方法，一般精度的螺桿經(jīng)過(guò)粗車就可以滿足加工要求。本設(shè)計(jì)中要經(jīng)過(guò)粗車—精車。螺桿單件小批量生產(chǎn)的基本工藝過(guò)

48、程如下：備料（棒料）→粗車（平端面齊全長(zhǎng)、鉆中心孔、粗車各部分）→調(diào)質(zhì)→精車→劃線（孔線）→銑（鉆）→淬火→檢驗(yàn)。端部的四方臺(tái)可以通過(guò)銑和分度頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。 1、走刀路線： 本螺桿的生產(chǎn)類型為單件小批量生產(chǎn)，因此其走刀路線可以不考慮最短進(jìn)給路線和短空行行程路線。車削外輪廓表面時(shí)，走刀路線可根據(jù)尺寸標(biāo)注進(jìn)行，從右端開始沿零件輪廓進(jìn)行。 2、刀具的選擇： 由于輪廓表面為臺(tái)階，因而車刀的主偏角應(yīng)為90°～93°。為防止副后刀面與工件發(fā)生干涉，應(yīng)選擇較大的副偏角。 切削用量的選擇： 背吃刀量在粗、精加工中的應(yīng)用不同。在粗加工時(shí)在工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能取較大的背吃刀量，以減少

49、進(jìn)刀的次數(shù)；在精加工時(shí)，為保證零件的加工精度和表面質(zhì)量的要求，背吃刀量一般取0.1～0.4mm較為合適。 數(shù)控加工工序卡，如表5-1 表5-1 數(shù)控加工刀具卡 工廠 產(chǎn)品名稱 零件名稱 零件圖號(hào) 螺桿 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 三爪卡盤和自制心軸 工步號(hào) 工步內(nèi)容 刀具號(hào) 刀具規(guī)格/mm 主軸轉(zhuǎn)速/（r.min-1 吃刀量/mm. 進(jìn)給速度/mm.min-1 備注 1 車平端面 T01 25×25 320 1 手動(dòng) 2 鉆中心孔 T02 Φ5 950 2．5 手動(dòng) 3

50、 心軸裝夾自右向左粗車外輪廓 T03 25×25 800 1 40 自動(dòng) 4 自右向左精車外輪廓 T03 25×25 1000 0．1 20 自動(dòng) 5 粗車螺紋 T04 25×25 320 0．4 480 自動(dòng) 6 精車的螺紋 T04 25×25 320 0．1 480 自動(dòng) 刀具表，如表5-2 表5-2 刀具表 產(chǎn)品名稱 零件名稱 螺桿 序號(hào) 刀具號(hào) 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 刀尖半徑 備注 1 T01 45°硬質(zhì)合金端面車刀 1 0．5 25×25 2 T02 Φ5中心鉆 1

51、 3 T03 93°右偏刀 1 0．2 25×25 4 T04 60°外螺紋車刀 1 25×25 程序： O0001 G92 X19.8 Z-225 F2.5 T0303 X19.4 S800 M03 F1 X19 GOO X22 Z5 X18.6 G71 U2 R1

52、 X18.2 G71 P100 Q200 U0.5 X17.8 P100 X17.4 G00 X16 X17.294 G01 Z0 X17.294 G01 X18 Z-1 G28 U0 W0 G01 Z-11

53、 G01X50 G01 X14 Z-25 GO1X50 Z100 G01 X20 Z-28 T0400 G01 X20 Z-224 M30 G01 X18 Z-225 G01 X50 G00 Z100 Q200 G01 X22 G28 U0 W0 T0300 T0303 S1000 F0.1 G00 X22 Z0 G70 P100 Q200 G28 U0 W0

54、 T0300 T0404 S320 F0.4 G00 X22 Z5 G92 X17.8 Z-11 F1 X17.4 X17 X16.6 X16.2 X15.8 X15.4 X15.294 X15.294 G28 U0 W0 T0400 T0404 S320 F0.4 GO1X22 Z-25 6 襯套的設(shè)計(jì)與制造 6.1襯套的設(shè)計(jì) 6.1.1襯套的功用和特點(diǎn) 襯套零件通常作用為支承和導(dǎo)向作用。由于作用的不同，其結(jié)構(gòu)和尺寸有很大的不同，但有其共同點(diǎn)：零件的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，主要表面為同軸要求較高的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面；多

55、為薄壁件，容易變形；零件大小不同，但長(zhǎng)度一定大于直徑，長(zhǎng)徑比大于5的深孔居多。 6.1.2襯套的毛坯選擇 毛坯的選擇，直徑較?。ㄈ鏳＜20㎜）一般選擇熱軋棒或冷軋棒。大批量時(shí)，可采用冷擠壓的和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，即提高了生產(chǎn)率有節(jié)約了金屬材料。本設(shè)計(jì)中的批量比較小，所以使用熱軋棒。 6.1.3襯套零件的技術(shù)要求 1外圓的技術(shù)要求。外圓表面常以過(guò)盈或過(guò)渡配合起支承作用。其直徑精度一般為IT6～I(xiàn)T7級(jí)；形狀公差應(yīng)控制在外徑公差之內(nèi)；表面粗糙度在0.05～0.63 um之間。 2各主要表面的位置精度。 內(nèi)外圓之間的同軸度。若襯套是裝入夾具體后再進(jìn)行最終加工，這對(duì)內(nèi)外圓之間的同

56、軸度要求不高，一般為0.01～0.05㎜ 孔軸線與端面的垂直度。如果在工作中承受軸向載荷，或是作為定位基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)，這時(shí)端面與孔軸線有較高的垂直度或端面圓跳動(dòng)要求，一般為0.02～0.05㎜ 襯套的選擇襯套B型JB/T8045.4-1999的規(guī)定和本設(shè)計(jì)中的要求和其他零件選擇配置名稱為18×41的襯套。孔徑（d）為18㎜，軸徑（D）為26㎜，外徑為30㎜，襯套的高度（H）為41㎜。 通過(guò)PORE繪制實(shí)體圖。如圖6-1 圖6-1 襯套實(shí)體圖 通過(guò)PORE出工程圖。如圖6-2 圖6-2 襯套工程圖 技術(shù)要求：襯套使用20鋼，滲碳深度為0.8～1.2㎜，淬火硬度為55～6

57、0HRC。 外圓表面直徑精度一般為IT6～I(xiàn)T7級(jí) 未標(biāo)注的倒角為1×1㎜ 6.2襯套的加工 6.2.1零件的工藝分析 該零件圖的尺寸標(biāo)注完整輪廓清楚。Φ40和Φ26的同軸度要求較高端面對(duì)內(nèi)孔的軸線有較高的原跳動(dòng)要求，并且外圓的表面粗糙度Ra的值較小。很顯然不能在一次裝夾中完成加工。從上述的工藝過(guò)程中可見(jiàn)襯套的加工采用磨削加工。根據(jù)精度要求，外圓采用精車—磨削；內(nèi)孔的加工方法及加工順序?yàn)殂@孔—半精車—精車—攻螺紋。 防止襯套變形的工藝措施 為減少切削力和切削熱的影響。粗、精加工分開，使粗加工產(chǎn)生的熱變形在精加工中可以得到糾正。并嚴(yán)格控制切削

58、量，以減少工件的變形。 減少夾緊力的影響。工藝上可以改變夾緊力的方向，邊徑向力為軸向力。 減少熱處理變形的影響。熱處理工序安排在粗加工之后、精加工之前，以便使熱處理引起的變形在精加工中得到糾正。 襯套的加工工藝過(guò)程，如表6-1 表6-1 襯套的加工工藝 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 定位夾緊 1 粗車 車端面：外圓Φ40㎜長(zhǎng)度為10㎜ 調(diào)頭車另一端面，取總長(zhǎng)42㎜車外圓Φ27㎜ 割1×0.5㎜的槽 三爪夾外圓 2 鉆孔 鉆孔Φ17.5㎜ 夾Φ40㎜的外圓 3 半精車及精車內(nèi)表面 車端面，保證總長(zhǎng)41㎜ 車內(nèi)孔為Φ18㎜ 軟爪夾Φ27㎜的外圓 4

59、半精車及精車外表面 車外圓為Φ27㎜ Φ18㎜孔可漲心軸 5 磨削 磨削外圓 6 鉆孔 鉆三個(gè)Φ3㎜的孔，鉆沉孔為Φ5㎜深3㎜的三個(gè)沉孔 7 攻絲 攻M18㎜的螺紋 8 檢驗(yàn) 7 夾具體的設(shè)計(jì)與制造 7.1夾具體的設(shè)計(jì) 7.1.1夾具體的設(shè)計(jì)條件 夾具體是夾具的基本件，在夾具體上，要安裝各種元件和裝置，設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下的條件。 1、應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。 2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有良好的工藝性。 3、對(duì)于鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理；對(duì)于焊接夾具體要進(jìn)行退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，以保證夾具體加工尺寸的穩(wěn)定。 4、便于排屑。為防止加工中切屑積聚在定

60、位工作表面或其他裝置中，而影響夾具的正常工作。 7.1.2夾具體的選擇 在選擇夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)以結(jié)構(gòu)的合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)化的可能性以及工廠的具體條件為依據(jù)。如表7-1 表7-1 夾具體結(jié)構(gòu)表 結(jié)構(gòu)類型 特點(diǎn) 應(yīng)用場(chǎng)所 鑄造結(jié)構(gòu) 可鑄造出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀抗壓強(qiáng)度大，抗振性好，易于加工，但制造周期長(zhǎng)，故應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理。材料多采用HT150-330或HT200-400 適用于切屑負(fù)荷大、振動(dòng)大的場(chǎng)所或批量生產(chǎn) 焊接結(jié)構(gòu) 制造容易，生產(chǎn)周期短，成本低。熱變形大，焊接后需退火處理 適用于新產(chǎn)品試制或單件小批量生產(chǎn) 裝配結(jié)構(gòu) 選用標(biāo)準(zhǔn)毛坯件或標(biāo)準(zhǔn)零部

61、件組合而成，如圓棒、工字鋼、角鐵等可縮短制造周期 適用于標(biāo)準(zhǔn)化 通過(guò)上表我們選擇鑄造結(jié)構(gòu)作為本設(shè)計(jì)的夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)。 通過(guò)查閱GB/T9439—1988中關(guān)于灰鑄鐵的牌號(hào)、性能和用途的相關(guān)規(guī)定。結(jié)合上表和本設(shè)計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)合，使用HT200。 夾具體的外形尺寸的確定 夾具制造屬于單件生產(chǎn)性質(zhì)，為縮短設(shè)計(jì)和制造周期，減少費(fèi)用，一般夾具體不作復(fù)雜的計(jì)算，通常采用經(jīng)驗(yàn)類比估計(jì)確定。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)工件、定位元件、夾具裝置以及其他裝置，夾具體的結(jié)構(gòu)、尺寸基本確定。 夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表7-2 表7-2 夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 夾具體結(jié)構(gòu)部位 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 鑄造結(jié)構(gòu)

62、 焊接結(jié)構(gòu) 夾具體壁厚 8～25㎜ 6～10㎜ 夾具體加強(qiáng)筋壁厚 （0.7～0.9）h 夾具體加強(qiáng)筋的高度 不高于5h 夾具體上下不加工的毛面與工件表面之間的間隙 夾具體是毛面，工件也是毛面是取8～15㎜夾具體是毛面，工件是光面時(shí)，取4～10㎜ 根據(jù)上表和前面的設(shè)計(jì)內(nèi)容確定本設(shè)計(jì)夾具體的結(jié)構(gòu)及尺寸。 通過(guò)PORE繪制夾具體的實(shí)體圖。如圖7-1 圖7-1 夾具體的實(shí)體圖 通過(guò)PORE出工程圖。如圖7-2 圖7-2 夾具體的工程圖 技術(shù)要求：夾具體的材料為HT200。 毛坯結(jié)構(gòu)為鑄造。 機(jī)械加工未偏差尺寸精度為IT12； 鑄造

63、精度為IT18； 未注明的鑄造圓角半徑R=3～5 mm; 未注明的倒角為0.5×0.5mm，其粗糙度為Ra=3.2um; 7.2夾具體的制造 7.2.1零件的工藝分析 夾具體為小批量生產(chǎn)，材料為HT200，毛坯為鑄造毛坯，該零件圖的尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚?？缀拖露嗣娴谋砻娲植诙葹?.63um，孔的軸線與下端面的垂直度為0.01㎜的要求較高 。 夾具體的工藝過(guò)程，如表7-3 表7-3 夾具體的工藝過(guò)程 序號(hào) 工序內(nèi)容 1 鑄造 2 人工時(shí)效處理；退火處理 3 油漆底漆 4 粗鏜精鏜Φ40㎜的孔 5 磨削下端面 6 鉗工劃線 7 鉆螺紋底孔，锪

64、沉孔，攻螺紋 8 去毛刺、清洗、打標(biāo)記 9 檢驗(yàn) 8 手柄和端蓋的設(shè)計(jì)與制造 8.1手柄的設(shè)計(jì) 手柄是本設(shè)計(jì)中螺旋夾緊裝置的操作件。 常見(jiàn)的手柄有如下幾種：如圖8-1 錐形手柄螺紋頭凸肚手柄 多頭手柄螺母 圖8-1 常見(jiàn)的手柄 8.1.1手柄的選擇 通過(guò)比較各種手柄的優(yōu)缺點(diǎn)、本設(shè)計(jì)的需求和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中加工的難易程度我們選擇錐形手柄。 手柄規(guī)格的選擇。通過(guò)查國(guó)標(biāo)GB2157-80。我們選擇規(guī)格為A6×8的錐形手柄。A6×8的錐形手柄的屬性值為：軸徑值(d)為6mm；螺紋(d1)M6 mm；總長(zhǎng)（L）為48 mm；配合長(zhǎng)度（L1）為8 mm；大端直徑為14

65、mm； 手柄的材料的選擇。通常情況下，手柄一般使用鑄造的方法制造，材料多采用HT150-330或HT200-400?？设T造出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀抗壓強(qiáng)度大，抗振性好，易于加工，但制造周期長(zhǎng)，故應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理。經(jīng)過(guò)比較我們選擇HT200為本設(shè)計(jì)的材料。 手柄的表面進(jìn)行鍍鉻處理，鍍鉻處理的優(yōu)點(diǎn)：有鍍鉻層摩擦系數(shù)?。挥捕雀?；耐腐蝕、耐磨性強(qiáng)；可反復(fù)處理。 通過(guò)POER 繪制實(shí)體圖：如圖8-2 圖8-2 錐形手柄實(shí)體圖 通過(guò)PORE出工程圖.如圖8-3 圖8-3 錐形手柄工程圖 技術(shù)要求：手柄的材料為HT200；采用鑄造加工，進(jìn)行時(shí)效處理； 手柄的表面進(jìn)行鍍鉻

66、處理； 機(jī)械加工未偏差尺寸精度為IT12； 鑄造精度為IT18； 未注明的鑄造圓角半徑R=3～5 mm; 未注明的倒角為0.5×0.5mm，其粗糙度為Ra=3.2um; 8.1.2手柄的制造 零件的工藝分析: 本設(shè)計(jì)中的手柄為小批量生產(chǎn)，材料為HT200，毛坯為鑄造毛坯，該零件圖的尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。手柄的表面要進(jìn)行鍍鉻處理。螺紋的加工采用板牙工藝進(jìn)行加工。 手柄加工的工藝過(guò)程，如表8-1 表8-1 手柄加工的工藝 工序號(hào) 工序內(nèi)容 備注 1 鑄造 2 人工時(shí)效處理 3 粗車外輪廓，割1×1的槽 4 板牙 5 去毛刺，清洗 6 鍍鉻 7 檢驗(yàn) 8.2端蓋的設(shè)計(jì) 端蓋和手柄一樣是本設(shè)計(jì)螺旋夾緊裝置的操作件，它是連接手柄和螺桿的連接件。 端蓋的材料的選擇。通常情況下，端蓋一般使用鑄造的方法制造，材料多采用HT150-330或HT200-400?？设T造出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀抗壓強(qiáng)度大，抗振性好，易于加工，但制造周期長(zhǎng)，故應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理。經(jīng)過(guò)比較我們選擇HT200為本設(shè)計(jì)的材料。手柄的表面進(jìn)行鍍鉻處理。