車床轉(zhuǎn)盤零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)

1、閩南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 車床轉(zhuǎn)盤零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì) 系 別 光電系 專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí) 三班 學(xué) 號(hào) 姓 名 吳端磊 指導(dǎo)教師 鷗文輝 完成時(shí)間 2011-5 評(píng)定成績 教務(wù)處制年 月 日摘 要為適應(yīng)配套大型轉(zhuǎn)盤的需求, 研制開發(fā)了ZP495型轉(zhuǎn)盤。該轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)制造保留了傳統(tǒng)系列轉(zhuǎn)盤的特點(diǎn), 同時(shí)又從底座與錐齒輪副的加工工藝、潤滑系統(tǒng)、密封結(jié)構(gòu)、主補(bǔ)心結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。其中潤滑方式采用小齒輪飛濺潤滑, 在輸入軸兩側(cè)增加輔助油箱, 且主、輔油箱相互連通; 轉(zhuǎn)臺(tái)與底座間的動(dòng)密封采用2道迷宮盤密封, 輸入軸端部動(dòng)密封采用2道唇形密封圈; 考慮到轉(zhuǎn)盤通

2、徑大, 首創(chuàng)性地設(shè)計(jì)出整體式補(bǔ)心。試驗(yàn)表明, ZP495型轉(zhuǎn)盤的方案可行, 結(jié)構(gòu)合理, 工作可靠, 主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。轉(zhuǎn)盤工藝是一種特殊的旋壓方式, 因其具有工作效率高、工作質(zhì)量穩(wěn)定、幾何形狀準(zhǔn)確, 且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn), 而被應(yīng)用于需要對(duì)工件縮口的搪競、鋁制品行業(yè)。但又因?yàn)檗D(zhuǎn)盤及搟刀的設(shè)計(jì)缺乏理論依據(jù), 往往憑設(shè)計(jì)制造者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)反復(fù)修正定型, 由于沒有最佳的模型, 重復(fù)性、互換性差, 給維修、調(diào)整帶來麻煩。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)盤;性能參數(shù);結(jié)構(gòu)特點(diǎn);模擬試驗(yàn) ABSTRACTDrill a machine kit for the orientation super deep well la

3、rge turn the need of dish, developed to develop a ZP495 type to turn dish. The design manufacturing that should turn dish reserved the characteristics that the traditional series turns dish, at the same time again from the processing of the base and the awl wheel gear pair craft, lubricate system an

4、d sealed completely a structure, lord to repair heart structure etc. to carry on a creative design. Lubricate the way adoption denticle round to splash lubrication among them, at input stalk two sides increase to lend support to fuel tank, and lord, assist fuel tank to connect mutually; Turn Taiwan

5、and moving of base to seal completely to adopt 2 maze dishes to seal completely, input stalk to carry a department to move to seal completely to adopt 2 lips forms to seal completely a turn; In consideration of turning a dish the path is big, found sex ground to design a whole type to repair heart.

6、Experiment enunciation, ZP495 type the project that turn dish can go, structure reasonable, work credibility, the main technique index sign comes to a design to request.Turning the dish craft is a kind of special to press a way, because it has a work efficiency, work the quality is stable and severa

7、l what the shape is accurate, and be easy to carry out automation production, but drive applied in need to shrink an ocular Tang Jing and aluminum product to the work piece profession. But again because turn the design of dish and Xian knife to lack a theory basis, usually with design manufacturing

8、of fulfillment experience again and again revise already set, in order to having no the best model, repeated, compatibility bad, give maintain, adjust bring trouble.Keyword: Turn dish; Function parameter; Structure characteristics; Imitate to experiment目 錄1緒 論12、ZP495型轉(zhuǎn)盤22.1 技術(shù)分析22.1.1 結(jié)構(gòu)22.1.2工作原理2

9、2.1.3主要技術(shù)參數(shù)22.2關(guān)鍵零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)32.2.1底座32.2.2 錐齒輪副32.2.3潤滑系統(tǒng)32.2.4密封結(jié)構(gòu)32.2.5主補(bǔ)心的設(shè)計(jì)42.3試驗(yàn)情況42.3.1空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)42.3.2最大靜載荷試驗(yàn)42.3.3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)43、車床轉(zhuǎn)盤零件的旋壓工藝裝備63.1 轉(zhuǎn)盤旋壓工藝的一般形式63.2 轉(zhuǎn)盤的工藝設(shè)計(jì)74、車床轉(zhuǎn)盤零件的夾具設(shè)計(jì).114.1機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟114.1.1對(duì)專用夾具的基本要求114.1.2專用夾具設(shè)計(jì)步驟114.2車床轉(zhuǎn)盤零件的銑床夾具設(shè)計(jì)134.3車床轉(zhuǎn)盤零件的鉆床夾具設(shè)計(jì)174.3.1工件的加工工藝性分析184.3.2定位元件的選擇與設(shè)計(jì)

10、18總 結(jié)24致 謝25參考文獻(xiàn)261緒 論針對(duì)機(jī)械驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)鏈長、部件多、整機(jī)質(zhì)量大和在鉆臺(tái)布置困難等問題, 設(shè)計(jì)了液壓轉(zhuǎn)盤。液壓轉(zhuǎn)盤通過行星減速器與液壓馬達(dá)相連, 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤的液壓系統(tǒng)由主液壓回路、散熱補(bǔ)油和過載保護(hù)回路、控制回路、制動(dòng)回路等組成, 采用了先進(jìn)的閉式液壓系統(tǒng)。它不僅解決了早期液壓轉(zhuǎn)盤存在的油路過熱和液壓元件壽命低的問題, 而且性能完全滿足車床對(duì)轉(zhuǎn)盤的要求。轉(zhuǎn)盤旋壓工藝是一種特珠的旋壓方式, 因其具有工作效率高、工作質(zhì)量穩(wěn)定、幾何形狀準(zhǔn)確, 且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn), 而被應(yīng)用于需要甘工件編口的據(jù)黨、, 鋁制品行業(yè)。但又因?yàn)檗D(zhuǎn)盤及拼刀的設(shè)計(jì)缺乏理論依據(jù), 往往憑設(shè)計(jì)制造者的實(shí)踐經(jīng)

11、驗(yàn)反復(fù)修正定型, 由于沒有最佳的模型, 重復(fù)性、互換性差, 給維修、調(diào)整一帶來麻煩, 我們仔細(xì)分析了應(yīng)用轉(zhuǎn)盤旋壓工藝制造縮口鋁瓶的工作機(jī)理, 找出了進(jìn)行轉(zhuǎn)盤排刀設(shè)計(jì)的簡單方法, 用它來指導(dǎo)工作, 獲得良好的效果。2、ZP495型轉(zhuǎn)盤2.1 技術(shù)分析21.1 結(jié)構(gòu)ZP495型轉(zhuǎn)盤主要由底座、轉(zhuǎn)臺(tái)裝置、主補(bǔ)心、主補(bǔ)心裝置、錐齒輪副、主軸承、輸入軸總成、主油箱、輔助油箱、制動(dòng)塊、上蓋等零部件組成, 結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.1.2工作原理轉(zhuǎn)盤是是通過1對(duì)錐齒輪副實(shí)現(xiàn)減速, 使轉(zhuǎn)臺(tái)獲得一定范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速和扭矩輸出, 驅(qū)動(dòng)鉆具進(jìn)行鉆井作業(yè)的設(shè)備。在工作時(shí),由轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)方鉆桿而旋轉(zhuǎn); 起下鉆和下套管時(shí), 它要承托全

12、部重力, 完成卸鉆頭、卸扣, 處理事故時(shí)倒扣、進(jìn)扣等輔助工作。通常需要配套驅(qū)動(dòng)裝置通過鏈輪或法蘭傳遞動(dòng)力驅(qū)動(dòng)輸入軸, 進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤工作。2.1.3主要技術(shù)參數(shù)通孔直徑: 1 25713 mm;最大靜載荷: 9 000 kN;最大扭矩: 64 400 Nm;最高工作轉(zhuǎn)速: 300 r /min;轉(zhuǎn)盤中心到輸入鏈輪第1 排齒的中心距離:1 651 mm;外形尺寸: 3 015 mm 2 254 mm 819 mm。2.2關(guān)鍵零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)在研制過程中, 寶石機(jī)械公司經(jīng)過充分調(diào)研論證, 在借鑒傳統(tǒng)系列轉(zhuǎn)盤在加工工藝、現(xiàn)場(chǎng)使用、材料特性等成熟技術(shù)基礎(chǔ)上, 綜合考慮后對(duì)以下零部件全部或部分進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)

13、計(jì)。2.2.1底座底座是由高強(qiáng)度的鋼板與鑄鋼件殼體焊接構(gòu)成的箱體結(jié)構(gòu)?？紤]到內(nèi)部殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 采用合金鋼鑄造構(gòu)成。而外圍矩形墻板采用力學(xué)性能較高的厚鋼板制作。并且在其內(nèi)部采用普通鋼板增加支撐板, 這樣底座整體的強(qiáng)度高、剛度大。在焊接底座內(nèi)設(shè)有左、右2 個(gè)凸輪式鎖緊裝置, 可將轉(zhuǎn)臺(tái)在正、反2個(gè)轉(zhuǎn)向鎖住, 以適應(yīng)采用井下鉆具鉆井或特殊鉆井作業(yè)時(shí)承受反扭矩的需要。同時(shí)使用有限元分析技術(shù), 優(yōu)化設(shè)計(jì)了底座關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu), 在保證整體強(qiáng)度和剛度的前提下, 達(dá)到質(zhì)量最輕。2.2.2 錐齒輪副錐齒輪副由1對(duì)相互嚙合的大齒圈和小齒輪組成, 作為轉(zhuǎn)盤的重要傳動(dòng)件, 特別是與轉(zhuǎn)臺(tái)裝配的大齒圈, 由于其外徑達(dá)11

14、96 m, 傳遞扭矩大, 考慮到國內(nèi)現(xiàn)有機(jī)床加工難度大, 超過現(xiàn)有工裝的裝夾范圍, 普通刀具容易燒損, 需要制備專用工裝和刀具等問題, 筆者經(jīng)過調(diào)研、分析和探索, 最終設(shè)計(jì)采用齒形制為等高齒的弧齒錐齒輪副。2.2.3潤滑系統(tǒng)由于錐齒輪副的線速度較高, 載荷較大, 齒形較深, 且輸入軸端頭的軸承轉(zhuǎn)速較高, 良好的潤滑和散熱對(duì)齒輪和軸承的使用壽命至關(guān)重要?？紤]以上諸多因素, 利用小齒輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的自然泵效應(yīng), 潤滑方式采用小齒輪飛濺潤滑, 在輸入軸兩側(cè)增加輔助油箱, 主油箱和輔助油箱相互連通, 這樣既增加了油箱容量, 又拓寬了潤滑通道, 從而較好地促進(jìn)了潤滑油的流動(dòng)和散熱; 同時(shí)也對(duì)弧齒面間的

15、動(dòng)壓油膜的建立極為有利, 較厚的油膜可以提高抗膠合能力, 提高承載能力, 減少摩擦損耗, 提高傳動(dòng)效率。2.2.4密封結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)臺(tái)與底座之間的動(dòng)密封采用2 道迷宮盤密封, 考慮到大齒圈線速度較高, 殼體內(nèi)的潤滑油有可能在大齒圈的高速離心力作用下甩出殼體, 于是在內(nèi)側(cè)密封槽內(nèi)鉆有回流孔, 這樣既有效地防止鉆井液進(jìn)入殼體, 同時(shí)也防止?jié)櫥土鞒鰵んw之外。輸入軸端部動(dòng)密封采用2道唇形密封圈, 2道密封之間開有引流孔, 以至于穿過第1道密封的潤滑油有一定的泄漏量能夠回到油箱, 起到自潤滑作用,以保證摩擦面的冷卻與潤滑; 同時(shí)第2道密封也起到防止鉆井液和雜質(zhì)進(jìn)入輸入軸總成內(nèi)部。此外,轉(zhuǎn)盤靜密封均采用O形密封

16、圈。2.2.5主補(bǔ)心的設(shè)計(jì)考慮到ZP495 型轉(zhuǎn)盤的通徑大, 且充分利用傳統(tǒng)系列轉(zhuǎn)盤的各種補(bǔ)心, 為此首創(chuàng)性地設(shè)計(jì)出了整體式補(bǔ)心, 根據(jù)補(bǔ)心的受載特征和驅(qū)動(dòng)部位, 優(yōu)化了主補(bǔ)心的內(nèi)腔結(jié)構(gòu), 使其在滿足功能的前提下, 達(dá)到減輕質(zhì)量的目的。主補(bǔ)心與轉(zhuǎn)臺(tái)之間采用4個(gè)圓柱銷相連接, 以傳遞扭矩。這樣可以依據(jù)具體的工況需求, 而采用不同的補(bǔ)心組合, 從而提高了現(xiàn)有補(bǔ)心的利用率。2.3試驗(yàn)情況2007年10月該轉(zhuǎn)盤制造組裝完畢后, 在寶石機(jī)械公司自主開發(fā)的加載試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)和最大靜載荷試驗(yàn)?？者\(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)臺(tái)、主軸承、錐齒輪副、傳動(dòng)軸總成等旋轉(zhuǎn)件運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn), 有無卡阻與異常響聲。最

17、大靜載荷試驗(yàn)用于檢驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)、主補(bǔ)心、主軸承、底座等主承載件承受最大靜載荷的能力。試驗(yàn)有一套嚴(yán)格的試驗(yàn)規(guī)程, 以檢驗(yàn)轉(zhuǎn)盤各零部件設(shè)計(jì)的可靠性。2.3.1空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)轉(zhuǎn)盤空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間共6 h, 其中以100 r /min運(yùn)轉(zhuǎn)2 h; 以180 r /min運(yùn)轉(zhuǎn)3 h; 300 r /min運(yùn)轉(zhuǎn)1 h。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中, 各旋轉(zhuǎn)件運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn), 沒有卡阻與異常響聲, 噪聲最高為81 dB。此外制動(dòng)裝置摘掛到位, 操作靈活、可靠, 各密封部位沒有滲、漏油現(xiàn)象, 完全達(dá)到設(shè)計(jì)試驗(yàn)參數(shù)的規(guī)定范圍。2.3.2最大靜載荷試驗(yàn)當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度為9 , 轉(zhuǎn)臺(tái)在靜止(即轉(zhuǎn)速為0) 狀態(tài)下, 在其上從載荷2 250 kN 開始分5級(jí),

18、 逐級(jí)加載到最大靜載荷9 000 kN, 每級(jí)保持5min, 然后拆卸各零部件進(jìn)行探傷檢測(cè), 結(jié)果顯示滿足試驗(yàn)要求; 待重新組裝完后再運(yùn)轉(zhuǎn)3 h, 最終檢測(cè)其噪聲最高為82 dB。檢測(cè)軸承溫度55 ,油封處溫度73 , 達(dá)到設(shè)計(jì)試驗(yàn)參數(shù)的規(guī)定范圍。2.3.3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)上述試驗(yàn)表明, 新開發(fā)的ZP495 型轉(zhuǎn)盤達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)要求。該轉(zhuǎn)盤于2008年3月在四川省綿竹市孝德鎮(zhèn)川科1井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn), 這口井原設(shè)計(jì)井深為8 875 m, 后設(shè)計(jì)井深改為7 540m, 經(jīng)過218 d的良好運(yùn)轉(zhuǎn), 日前三開鉆進(jìn)順利結(jié)束。油田檢測(cè)結(jié)果顯示各方面技術(shù)指標(biāo)、工作性能和安全可靠性較好地滿足了現(xiàn)場(chǎng)需要。3、車床

19、轉(zhuǎn)盤零件的旋壓工藝裝備3.1 轉(zhuǎn)盤旋壓工藝的一般形式轉(zhuǎn)盤旋壓一般是在專用機(jī)床上進(jìn)行的,其上有 夾持工件旋轉(zhuǎn)時(shí)車頭；尾架桿能帶動(dòng)安裝在桿端的芯模、頂桿沿機(jī)床軸線移動(dòng)的尾架體；旋轉(zhuǎn)軸線與機(jī)床軸線平行的刀盤及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等幾個(gè)主要功能部件（見圖2）。工件周向運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)盤的周向運(yùn)動(dòng)相向。轉(zhuǎn)盤在小于270的圓周范圍內(nèi)裝有一定數(shù)量的搟刀刀片立平面與轉(zhuǎn)盤軸線夾一個(gè)角度, 軸向?qū)挾染褪枪ぜ男龎洪L度。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一周為一個(gè)加工周期, 旋壓完成一個(gè)工件。芯模起襯托作用, 同時(shí)兼壓緊工件（在特定條件下, 可不用芯模）。 圖2 轉(zhuǎn)盤旋壓工藝示意圖3.2 轉(zhuǎn)盤的工藝設(shè)計(jì)這里首先討論旋壓工件的被旋壓區(qū)域的輪廓線, 它是連接大直徑

20、的筒體和小直徑的口部的一段光滑連續(xù)線段, 通常是圓弧之間或圓弧直線之間的組合而成, 一般能用具體的數(shù)據(jù)表示出來（見圖3）, 而轉(zhuǎn)盤上的刀片是螺旋樣的安裝在轉(zhuǎn)盤上的, 如果旋壓是只有一個(gè)道次, 刀片隨轉(zhuǎn)盤作周向運(yùn)動(dòng),刀唇與旋壓工件的接觸點(diǎn)就會(huì)沿工件的輪廓線滑動(dòng),使工件旋壓成形。 圖3 。我們?cè)O(shè)想, 將轉(zhuǎn)盤柱面展開為M平面,刀片同時(shí)展開在這個(gè)平面上, 如圖4所示,AB為刀唇展開線。N為垂直于M平面, 且轉(zhuǎn)盤軸線在這個(gè)平面上, 將刀唇線投影到N面上, 得ab, 不難看出ab即為旋壓工件的輪廓線, 建立了這樣的空間關(guān)系之后, 我們就能很容易地使工件上輪廓線轉(zhuǎn)化為刀片唇線。圖4 柱面展開示意圖設(shè)某縮口的

21、工件的輪廓線如圖5所示, 首先估計(jì)出轉(zhuǎn)盤柱面與工件柱面之間的距離（由刀片的最小結(jié)構(gòu)尺寸確定）, 并以此為基本數(shù)值, 求工件旋壓部分輪廓線沿一軸向若干坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)盤柱面距離的變化量,即圖中00、11、2288 再用這些數(shù)據(jù)作圖求得刀片的唇線, 如圖5（） , 以已求得的曲率半徑5 作圓弧, 弦長為1/cos（1為片的軸向?qū)挾? 一般亦為刀盤的軸向?qū)挾龋? 并將弧長按所求變量數(shù)目等分, 然后把各等分點(diǎn)徑線分別加上相應(yīng)的變量求得若干點(diǎn)（圖中0、1、2、8點(diǎn)）, 用光滑曲線連之, 即為刀片唇線, 圖中用粗線描出的圖形即為刀片圖樣。圖5實(shí)際上轉(zhuǎn)盤旋壓也類似于旋輪旋壓, 要多次逐步旋壓成形, 一個(gè)道次使工件

22、收縮一定的量, 若干道次使工件旋壓成形, 但每個(gè)道次的旋壓機(jī)理是一樣的, 刀唇輪廓線的設(shè)計(jì)也一樣, 關(guān)鍵確立每道次縮口時(shí), 工件過渡輪廓線的形狀, 通常應(yīng)將每道次縮口系數(shù)控制在0.60.8, 材質(zhì)塑性好取小值, 反之取大值, 取值盡可能大, 可以防止材料失穩(wěn)起絕（因?yàn)檫@時(shí)工件的材料受二向壓應(yīng)力）。如圖6中虛線所示, 將一定的縮口量分若干次進(jìn)行旋壓。一次縮口用一把搟刀,最終要把全輪廓精旋一遍, 排刀的數(shù)量確定以后, 就可以確立轉(zhuǎn)盤直徑等設(shè)計(jì)參數(shù)。 圖6 分道次示意圖另外, 搟刀是有一定厚度的, 刀唇口是一個(gè)光滑圓柱面, 如圖7剖面所示, 以上設(shè)計(jì)出來的唇線只是這個(gè)唇邊的一條母線, 從剖面上看,

23、是一個(gè)點(diǎn), 對(duì)整個(gè)唇邊, 需應(yīng)用包絡(luò)圓的概念對(duì)刀片實(shí)際形狀修正, 工作中這個(gè)包絡(luò)圓與工件母線的吻合點(diǎn)是變化的,在修正唇沿中要充分注意。 圖74、車床轉(zhuǎn)盤零件的夾具設(shè)計(jì)4.1機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟4.1.1對(duì)專用夾具的基本要求1.保證工件的加工精度專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。2.提高生產(chǎn)效率應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計(jì)不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。3. 工藝性好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，

24、夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。4. 使用性好專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。5. 經(jīng)濟(jì)性好除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外。還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。4.1.2專用夾具設(shè)計(jì)步驟1.明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料夾具設(shè)計(jì)的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)任務(wù)書，對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。其內(nèi)容主要是了解工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料；確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、刀具、量具等。其

25、次是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)收集有關(guān)資料，如機(jī)床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)和廠訂標(biāo)準(zhǔn)，各類夾具圖冊(cè)、夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)等，還可收集一些同類夾具的設(shè)計(jì)圖樣，并了解該廠的工裝制造水平，以供參考。2.擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖1） 確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。2） 確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。3） 確定對(duì)刀或?qū)蚍桨福O(shè)計(jì)對(duì)刀或?qū)蜓b置。4） 確定夾具與機(jī)床的連接方式，設(shè)計(jì)連接元件及安裝基面。5） 確定和設(shè)計(jì)其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式。如分度裝置、預(yù)定位裝置及吊裝元件等。6） 確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機(jī)床上的安裝方式。7） 繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求。進(jìn)行必要的分析計(jì)算

26、工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。有動(dòng)力裝置的夾具，需計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，選用經(jīng)濟(jì)效益較高的方案。3.審查方案與改進(jìn)設(shè)計(jì)夾具草圖畫出后，應(yīng)征求有關(guān)人員的意見，并送有關(guān)部門審查，然后根據(jù)根據(jù)他們的意見對(duì)夾具方案作進(jìn)一步修改。4.繪制夾具裝配總圖夾具的總裝配圖應(yīng)按國家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。繪圖比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對(duì)操作者的方向繪制?？倛D應(yīng)把夾具的工作原理、個(gè)種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達(dá)清楚。夾具總圖繪制次序如下：1） 用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)視圖的合適位置上。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具上的線條。

27、2） 依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蜓b置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。3） 標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。4） 編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。完整的夾具裝配總圖的參閱“夾具圖冊(cè)”中的圖。5.繪制夾具零件圖夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件均要畫零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。4.2車床轉(zhuǎn)盤零件的銑床夾具設(shè)計(jì)1 銑車床轉(zhuǎn)盤上平面夾具設(shè)計(jì)本夾具主要用來銑車床轉(zhuǎn)盤上平面。由于加工本道工序的工序簡圖可知。粗、精銑車床轉(zhuǎn)盤上平面時(shí)，上平面尺寸為22778mm，粗糙度要求，車床轉(zhuǎn)盤上平面與直徑30孔軸線垂直度的要求，本道工序是對(duì)直徑30與上平面進(jìn)行粗加工。因此在本道工序加工時(shí)，主

28、要應(yīng)考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。2定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知工藝孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準(zhǔn)是下平面，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)也是要求保證上、下兩平面的平行度要求，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，不需要重新計(jì)算上下平面的平行度，便可保證平行度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀車床轉(zhuǎn)盤的上平面同時(shí)進(jìn)行銑加工。同時(shí)進(jìn)行采用手動(dòng)夾緊。3定位元件的設(shè)計(jì)本工序選用的定位基準(zhǔn)為下平面與側(cè)定位，屬于不完全定位,所以相應(yīng)的因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對(duì)固定擋銷和帶大端面的短

29、圓柱銷進(jìn)行設(shè)計(jì)。帶大端面的短圓柱銷的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如圖8所示。圖8 帶大端面的短圓柱銷固定擋銷的結(jié)構(gòu)如圖9所示。圖9 固定擋銷4銑削力與夾緊力計(jì)算本夾具是在銑床上使用的，用于定位螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動(dòng)，必須對(duì)“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加一定的夾緊力。由計(jì)算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) Fj沿螺旋軸線作用的夾緊力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺紋中徑(mm)螺紋升角()1螺紋副的當(dāng)量摩擦()2螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角()r螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當(dāng)量摩擦半徑()其回歸方

30、程為 FjktTs其中Fj螺栓夾緊力(N)； kt力矩系數(shù)(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N5夾具體槽形與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖10所示。圖10 定向鍵夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖11所示。圖11 U型槽主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表1所示。螺栓直徑12143020表1 U型槽的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊來

31、實(shí)現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。由于本道工序是完成車床轉(zhuǎn)盤上平面尺寸為22778mm的加工，所以選用直角對(duì)刀塊。根據(jù)GB224380直角對(duì)到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖12所示。圖12 直角對(duì)刀塊塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖13所示。圖13 平塞尺塞尺尺寸如表2所示。表2 平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸公稱尺寸H允差dC3-0.0060.256夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明本夾具用于在立式銑床上加工車床轉(zhuǎn)盤上平面，工件以與此相平行的下平面為及其側(cè)面和水平面底為定位基準(zhǔn)，在短銷、支承板和支承釘上實(shí)現(xiàn)定位。采用轉(zhuǎn)動(dòng)壓柱夾緊工件。當(dāng)加工完一邊，可松開螺母來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。4.3車床轉(zhuǎn)盤零件的鉆床夾具設(shè)計(jì)4.3.1

32、工件的加工工藝性分析因采用立式鉆床，待加工孔處于水平位置。若設(shè)平行于待加工孔的面分別為頂面和底面，則使多孔那面為底面，即定位基準(zhǔn)面。以基準(zhǔn)面上的直徑為30與35的兩孔以及基準(zhǔn)面定位。鉆模板應(yīng)垂直與定位基準(zhǔn)面，鉆套中心線與待加工孔中心線同軸。夾緊件由工件頂面向定位基準(zhǔn)面夾緊。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。4.3.2定位元件的選擇與設(shè)計(jì)1.定位元件的選擇工件在夾具中位置的確定，主要是通過各種類型的定位元件實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)械加工中，雖然被加工工件的種類繁多和形狀各異，但從它們的基本結(jié)構(gòu)來看，不外乎是由平面、圓柱面、圓錐面及各種成形面所組成。工件在夾具中定位時(shí)，可根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工序加工精度要求，選擇其上的平面、

33、圓柱面，圓錐面或它們之間的組合表面作為定位基準(zhǔn)。為此，在夾具設(shè)計(jì)中可根據(jù)需要選用各類型的定位元件。在夾具設(shè)計(jì)中常用于圓孔表面的定位元件有定位銷、剛性心軸和錐度心軸等。工件以圓孔表面定位時(shí)使用定位銷定位；套類零件，為了簡化定心裝置，常常采用剛性心軸作為定位元件；為消除工件與心軸的配合間隙，提高定心定位精度，在夾具設(shè)計(jì)中還可選用小錐度心軸。在此次設(shè)計(jì)中，根據(jù)泵體蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用一面兩孔定位。如圖2-1為工件在夾具中的定位方式簡圖在夾具中，工件以圓孔表面定位時(shí)使用的定位銷一般有固定式和可換式兩種。在大批量生產(chǎn)中，由于定位銷磨損較快，為保證工序加工精度需定期維修更換，此時(shí)常采用便于更換的可換式定位銷。

34、圖14所示為常用的固定式定位銷的典型結(jié)構(gòu)9。當(dāng)被定位工件的圓孔尺寸較小時(shí)，可選圖中(a)所示的定位銷結(jié)構(gòu)。這種帶有小凸肩的定位銷結(jié)構(gòu)，與夾具體連接時(shí)穩(wěn)定牢靠。當(dāng)被定位工件的圓孔尺寸較大時(shí)，選用圖中(b)所示的結(jié)構(gòu)即可。若被定位工件同時(shí)以其上的圓柱孔和端面組合定位時(shí)，還可選用帶有支撐墊圈的定位銷結(jié)構(gòu)。支撐墊圈與定位銷可做成整體式的，也可做成組合式的。為保證定位銷在夾具上的位置精度，一般與夾具的連接采用過盈配合?？蓳Q式定位銷如圖15所示，為了便于定期更換，在定位銷與夾具體之間裝有襯套，定位銷與襯套內(nèi)徑的的配合采用間隙配合，而襯套與夾具體則采用過度配合。由于這種定位銷與襯套之間存在裝配間隙，故其位置

35、精度較固定式定位銷低。為了便于工件的順利裝入，上述定位銷的定位端頭部均加工成的大倒角。各種類型定位銷對(duì)工件圓孔定位時(shí)限制的自由度，應(yīng)視其與工件定位孔的接觸長度而定，一般選用長定位銷時(shí)限制四個(gè)自由度，短定位銷時(shí)則限制兩個(gè)自由度。若采用削邊銷，則分別限制兩個(gè)或一個(gè)自由度。當(dāng)采用圖 所示的錐面定位銷定位時(shí)，則相當(dāng)于三個(gè)支撐點(diǎn)，限制三個(gè)自由度。 圖14 固定式定位銷Fig.14 Stationary positioning pin 圖15 可換式定位銷及錐面定位銷Fig.15 The replacing positioning pin and the conical surface positioni

36、ng pin在固定式和可換式中，為適應(yīng)以工件上的兩孔一起定位的需要，應(yīng)在兩個(gè)定位銷中采用一個(gè)削邊定位銷。直徑為350mm的削邊定位銷都做成菱形。2定位誤差的分析夾具的作用首先是要保證工序加工精度，在設(shè)計(jì)夾具選擇和確定工件的定位方案時(shí)，根據(jù)工件定位原理選用相應(yīng)的定位元件外，還必須對(duì)選定的工件定位方案能否滿足工序加工精度要求作出判斷。為此，就需對(duì)可能產(chǎn)生的定位誤差進(jìn)行分析和計(jì)算。定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面對(duì)工序基準(zhǔn)的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。對(duì)某一定位方案，經(jīng)分析計(jì)算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關(guān)尺寸或位置公差的-，一般即認(rèn)為此定位方案能滿足

37、該工序的加工精度要求。工件在夾具中的位置是由定位元件確定的，當(dāng)工件上的定位表面一旦與夾具上的定位元件相接觸或相配合，作為一個(gè)整體的工件的位置也就確定了。但對(duì)于一批工件來說，由于在各個(gè)工件的有關(guān)表面之間，彼此在尺寸及位置上均有著在公差范圍內(nèi)的差異，夾具定位元件本身和各定位元件之間也具有一定的尺寸和位置公差。這樣一來，工件雖已定位，但每個(gè)被定位工件的某些具體表面都會(huì)有自己的位置變動(dòng)量，從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。由此可知，定位誤差是指工件在用調(diào)整法加工時(shí)，僅僅由于定位不準(zhǔn)而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動(dòng)范圍。即定位誤差主要是由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩項(xiàng)組成。根據(jù)定位誤差

38、的上述定義，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，對(duì)任何一個(gè)定位方案，可通過一批工件定位時(shí)的兩個(gè)極端位置，直接計(jì)算出工序基準(zhǔn)的最大變動(dòng)范圍，即為該定位方案的定位誤差。在機(jī)械加工中，有很多工件是以多個(gè)表面作為定位基準(zhǔn)，在夾具中實(shí)現(xiàn)表面組合定位的。采用表面組合定位時(shí)，由于各個(gè)定位基準(zhǔn)面之間存在著位置偏差，故在定位誤差的分析和計(jì)算時(shí)也必須加以考慮。為了便于分析和計(jì)算，通常把限制不定度最多的主要定位表面成為第一定位基準(zhǔn)，然后再依次劃分為第二、第三定位基準(zhǔn)。一般來說，采用多個(gè)表面組合定位的工件，其第一定位基準(zhǔn)的位置誤差最小，第二定位基準(zhǔn)次之，而第三定位基準(zhǔn)的位置誤差最大。3.定位誤差的計(jì)算在本次設(shè)計(jì)中采用一面兩孔組合定位。采用

39、工件上一面兩孔組合定位時(shí)，根據(jù)工序加工要求可能采用平面為第一定位基準(zhǔn)，也可能采用其中某一個(gè)內(nèi)孔為第一定位基準(zhǔn)。圖16所示為一長方體工件及其在一面兩銷上的定位情況，因系采用短定位銷，故工件底面1為第一定位基準(zhǔn)，工件上的內(nèi)孔及分別為第二和第三定位基準(zhǔn)。一批工件在夾具中定位時(shí)，工件上作為第一基準(zhǔn)的底面1沒有基準(zhǔn)位置誤差。由于定位孔較淺，其內(nèi)孔中心線由于內(nèi)孔與地面垂直度誤差而引起的基準(zhǔn)位置誤差也可忽略不計(jì)。但作為第二、第三定位基準(zhǔn)的、，由于與定位銷的配合間隙及兩孔、兩銷中心距誤差引起的基準(zhǔn)位置誤差必須考慮。圖16長方體工件在夾具中一面兩銷上的定位Fig.16 The cubic work piece

40、located in the jig with one plant and two positioning pin根據(jù)上述，確定本次夾具設(shè)計(jì)采用底面為第一基準(zhǔn)面，兩孔分別為第二和第三基準(zhǔn)面。兩定位銷的尺寸及定位誤差的計(jì)算如下：圖17 一面兩孔式，第二、第三定位基準(zhǔn)的位置和角度誤差10Fig.2-4 At the same time two types, second, third localization datum position and angle error根據(jù)圖17有：1) 兩定位銷中心距 =14.5式中 工件兩定位孔的中心距2) 兩定位銷中心距的公差 式中 工件兩定位孔的中心距公差

41、中心距公差 則兩定位銷中心 3) 圓柱銷直徑的公稱值=5式中 與圓柱銷相配合的工件定位孔的最小直徑(mm)公差選?。?) 菱形銷寬度 表2-1 及的推薦值(mm)Tab.2-1 b and B recommended value(mm)定位孔直徑3668820234-0.5-1-2 =5，因此得：=2, =0.55) 補(bǔ)償距離 (mm) (2-2)式中 夾具圓柱銷與其相配合的工件定位孔間的最小間隙(mm)圓柱銷的尺寸為，根據(jù)GB180179知該即尺寸為5-0.006 -0.0017。由此可得 (mm)則 (mm)6) 菱形銷圓弧部分與其相配合的工件定位孔間的最小間隙 (mm)式中 與菱形銷相配

42、合的工件定位孔的最小直徑(mm)7) 菱形銷最大直徑 (mm)公差選取h58) 兩定位銷所產(chǎn)生的最大角度定位誤差式中 夾具圓柱銷與其配合的工件定位孔間的最大間隙；夾具菱形削與其配合的工件定位孔間的最大間隙應(yīng)保證；則 由于待加工孔未對(duì)其形位公差，因此允許些許偏差?？?結(jié)在論文過程中我們通過市場(chǎng)調(diào)研、查閱大量的文獻(xiàn)資料。對(duì)以前所學(xué)課程也是一個(gè)綜合應(yīng)用的過，提高了我們對(duì)這些軟件的應(yīng)用能力。通過了本次設(shè)計(jì)我們已初步掌握了工程技術(shù)人員的設(shè)計(jì)思想，掌握了通訊的相關(guān)知識(shí)。在設(shè)計(jì)中，通過查閱網(wǎng)絡(luò)資料，向在外面工作和實(shí)習(xí)的同學(xué)和老師請(qǐng)教，最大可能地了解實(shí)際生產(chǎn)中的情況。在設(shè)計(jì)中廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件。設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇不局

43、限于課本和老資料，而是根據(jù)實(shí)際情況來選擇和使用?？傊艺J(rèn)為，這次畢業(yè)論文雖然還有一些的錯(cuò)誤和缺陷,但是發(fā)現(xiàn)了這些不足，才使自己通過這次論文學(xué)到更多的知識(shí)，把自己的工作能力提高到一個(gè)更進(jìn)高的層次。經(jīng)歷就有感悟，在這個(gè)忙碌充實(shí)的探索過程中收益匪淺，同時(shí)也暴露出了自身不成熟的地方，簡單的總結(jié)如下：1、對(duì)待問題過于沖動(dòng)，缺乏理性思考，思想不夠成熟。這需要我們對(duì)整個(gè)項(xiàng)目有一個(gè)宏觀的把握和分析。2、設(shè)計(jì)過程中涉及到的某些基礎(chǔ)知識(shí)不夠扎實(shí)。3、切忌主觀，多多交流。雖然我們?nèi)狈?jīng)驗(yàn)，但在設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段都積極地請(qǐng)教導(dǎo)師或者與本小組的其他成員進(jìn)行交流，大量的查閱專業(yè)書刊，以獲得更好的宏觀把握性，這也是我的設(shè)計(jì)

44、思想得以順利執(zhí)行的關(guān)鍵因素。4、學(xué)會(huì)找資料，自己解決問題。5、忌諱盲目的追求技巧。這一點(diǎn)是我們?cè)?jīng)吃虧的地方。解決一個(gè)問題，不要過于注重技巧，更重要的是實(shí)效性。為了表現(xiàn)自己不俗的技藝而故弄玄虛，最終只會(huì)影響整體的性能。致 謝經(jīng)過了差不多半年的時(shí)間，終于比較圓滿完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)?；仡欉@半年來的日日夜夜，感覺經(jīng)過了一場(chǎng)磨練，通過圖書、網(wǎng)絡(luò)、老師、同學(xué)等各種可以利用的方法，鞏固了自己的專業(yè)知識(shí)。對(duì)所學(xué)知識(shí)的了解和使用都有了更加深刻的理解。此時(shí)此刻，我要特別感謝我的導(dǎo)師和公司經(jīng)理的精心指導(dǎo)，不僅指導(dǎo)我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設(shè)計(jì)的思路并給我們講解了設(shè)計(jì)中用到的實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，

45、從而使我們?cè)O(shè)計(jì)中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導(dǎo)師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。同時(shí)也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場(chǎng)所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了重要保障。參考文獻(xiàn)1 李佳明1最新鉆井工具手冊(cè)M .北京: 石油工業(yè)出版社, 2003: 6 - 912 李繼志, 陳榮振1石油鉆采設(shè)備及工藝概論M 1東營: 石油大學(xué)出版社, 199213 AP I Spec 7K, Specification forDrilling andWell Servi2cing Equipment ( PSL1and PSL2) S. 4 崔旭芳， 周英. 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理和設(shè)計(jì)J. 磚瓦，2008（6）：23-275 朱國力，龔時(shí)華，李斌. 七軸五聯(lián)動(dòng)螺旋槳加工機(jī)床控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)J. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2007（3）：77-79.6 趙群. 加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái)部件的結(jié)構(gòu)分析J. 現(xiàn)代制造工程，2002