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機械加工工序卡片
工序名稱
粗車外圓
工序號
1
零件名稱
襯套
圖號
零件重量
0.89
材料
毛坯
牌號
硬度
形式
重量
38GrMoAlA
207-241HBS
無縫管
2.69
設備
夾具
輔助工具
名稱
型號
三爪自定心卡盤
臥式車床
C620-1
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
量具
走刀
長度
切削
深度
進給量
主軸
轉速
切削速度
走刀次數(shù)
基本工時
2
2
內孔∮U定位,
1粗車外圓∮105、
2粗車外圓∮99.2車其端面
YG5
外徑百分尺
90
24
0.5
0.5
機械加工工序卡片
工序名稱
車內孔
工序號
1
零件名稱
襯套
圖號
零件重量
0.89
材料
毛坯
牌號
硬度
形式
重量
38GrMoAlA
207-241HBS
無縫管
2.69
設備
夾具
輔助工具
名稱
型號
三爪自定心卡盤
臥式車床
C620-1
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
量具
走刀
長度
切削
深度
進給量
主軸
轉速
切削速度
走刀次數(shù)
基本工時
1
1
1 車內孔∮80到尺寸∮81.5
YG5
內徑百分尺
90
0.5
0.5
機械加工工序卡片
工序名稱
粗車外圓
工序號
1
零件名稱
襯套
圖號
零件重量
0.89
材料
毛坯
牌號
硬度
形式
重量
38GrMoAlA
207-241HBS
無縫管
2.69
設備
夾具
輔助工具
名稱
型號
三爪自定心卡盤
臥式車床
C620-1
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
量具
走刀
長度
切削
深度
進給量
主軸
轉速
切削速度
走刀次數(shù)
基本工時
3
3
內孔∮U定位,
1粗車外圓∮95、
2粗車外圓∮92.8車其端面
YG5
外徑百分尺
61
0.5
0.5
460
機械加工工序卡片
工序名稱
半精車外圓
工序號
1
零件名稱
襯套
圖號
零件重量
0.89
材料
毛坯
牌號
硬度
形式
重量
38GrMoAlA
207-241HBS
無縫管
2.69
設備
夾具
輔助工具
名稱
型號
三爪自定心卡盤
臥式車床
C620-1
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
量具
走刀
長度
切削
深度
進給量
主軸
轉速
切削速度
走刀次數(shù)
基本工時
4
4
內孔∮U定位,
1半精車外圓∮105、
2半精車外圓∮95車其端面
YG5
外徑百分尺
12
0.4
0.2
460
機械加工工序卡片
工序名稱
半精車外圓
工序號
1
零件名稱
襯套
圖號
零件重量
0.89
材料
毛坯
牌號
硬度
形式
重量
38GrMoAlA
207-241HBS
無縫管
2.69
設備
夾具
輔助工具
名稱
型號
三爪自定心卡盤
臥式車床
C620-1
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
量具
走刀
長度
切削
深度
進給量
主軸
轉速
切削速度
走刀次數(shù)
基本工時
5
5
內孔∮U定位,
1半精車外圓∮95、
2半精車M95×1.5
3半精車∮92.8其端面
YG5
外徑百分尺
61
0.4
0.2
460
機械加工工序卡片
工序名稱
半精鏜孔
工序號
1
零件名稱
襯套
圖號
零件重量
0.89
材料
毛坯
牌號
硬度
形式
重量
38GrMoAlA
207-241HBS
無縫管
2.69
設備
夾具
輔助工具
名稱
型號
三爪自定心卡盤
臥式車床
C620-1
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
量具
走刀
長度
切削
深度
進給量
主軸
轉速
切削速度
走刀次數(shù)
基本工時
6
6
內孔∮95和∮105臺階面定位,
1半精鏜內孔∮90、
2半精鏜98
3半精鏜∮82
YG15
內徑百分尺
22
3.5
30
0.4
0.2
460
機械加工工序卡片
工序名稱
車環(huán)槽
工序號
1
零件名稱
襯套
圖號
零件重量
0.89
材料
毛坯
牌號
硬度
形式
重量
38GrMoAlA
207-241HBS
無縫管
2.69
設備
夾具
輔助工具
名稱
型號
三爪自定心卡盤
臥式車床
C620-1
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
量具
走刀
長度
切削
深度
進給量
主軸
轉速
切削速度
走刀次數(shù)
基本工時
7
7
內孔∮82和∮105臺階面定位,
車環(huán)槽
YG8環(huán)槽割刀
內徑百分尺
0.4
0.2
460
機械加工工序卡片
工序名稱
銑槽
工序號
1
零件名稱
襯套
圖號
零件重量
0.89
材料
毛坯
牌號
硬度
形式
重量
38GrMoAlA
207-241HBS
無縫管
2.69
設備
夾具
輔助工具
名稱
型號
專用夾具
銑床
X62
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
量具
走刀
長度
切削
深度
進給量
主軸
轉速
切削速度
走刀次數(shù)
基本工時
8
8
外圓∮95和∮105臺階面定位,
銑∮98端的16槽
D=3直柄立銑刀
內徑百分尺
3
1
460
3
機械加工工序卡片
工序名稱
銑槽
工序號
1
零件名稱
襯套
圖號
零件重量
0.89
材料
毛坯
牌號
硬度
形式
重量
38GrMoAlA
207-241HBS
無縫管
2.69
設備
夾具
輔助工具
名稱
型號
專用夾具
銑床
X62
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
量具
走刀
長度
切削
深度
進給量
主軸
轉速
切削速度
走刀次數(shù)
基本工時
9
9
外圓∮95和∮105臺階面定位,
銑∮92.8端的16槽
D=3直柄立銑刀
內徑百分尺
3
1
460
3
機械加工工序卡片
工序名稱
銑槽
工序號
1
零件名稱
襯套
圖號
零件重量
0.89
材料
毛坯
牌號
硬度
形式
重量
38GrMoAlA
207-241HBS
無縫管
2.69
設備
夾具
輔助工具
名稱
型號
通用夾具
銑床
X62
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
量具
走刀
長度
切削
深度
進給量
主軸
轉速
切削速度
走刀次數(shù)
基本工時
10
10
外圓∮99.2和∮105臺階面定位,
半精鏜∮88、∮89
YT15
內徑百分尺
3
1
460
3
機械加工工序卡片
工序名稱
銑槽
工序號
1
零件名稱
襯套
圖號
零件重量
0.89
材料
毛坯
牌號
硬度
形式
重量
38GrMoAlA
207-241HBS
無縫管
2.69
設備
夾具
輔助工具
名稱
型號
專用夾具
鉆床
Z518
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
量具
走刀
長度
切削
深度
進給量
主軸
轉速
切削速度
走刀次數(shù)
基本工時
10
10
外圓∮99.2和∮105臺階面定位,
半精鏜∮88、∮89
YT15
內徑百分尺
3
1
460
3
12
目錄
一 計算生產綱領,確定生產類型 1
二 審查零件圖樣的工藝性 1
三 選擇毛坯制作方式 2
四 工藝過程設計 2
4.1定位基準的選擇 2
4.2零件表面加工方法的選擇 3
4.3制定工藝路線 4
五 確定機械加工余量和毛坯尺寸 5
5.1確定機械加工余量 5
六 工序設計 5
6.1選擇加工設備和工藝裝備 5
6.2確定工序尺寸 7
七 確定切削用量及基本時間 9
7.1工序1的切削用量和基本時間的確定 9
八 工裝夾具設計 11
8.1設計夾具的目的 11
8.2夾具的分類 12
8.3專用夾具的組成 13
8.4典型的定位元件 14
8.5夾具中的夾緊機構 16
8.6夾具的發(fā)展趨勢 17
8.7設計說明 19
致謝 20
參考文獻 21
I
襯 套 工 藝 工 裝 設 計
中 介 軸 承 襯 套 機 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 制 訂
一、計算生產綱領,確定生產類型:
如下圖(一)中所示的零件是中介軸承的襯套,該產品的年產量為5000件,現(xiàn)在已知該零件為輕型機械,根據生產類型和生產綱領的關系,可以確定其屬大批生產。
圖 一
二、審查零件圖樣的工藝性:
襯套零件圖樣視圖對應正確,完整、尺寸、公差及技術要求齊全。由于軸承屬于精密零件,故其各個面的尺寸精度和形位公差和表面的光潔度等要求很高,給加工帶來了一定的難度,但是零件的結構還是屬于比較簡單的,加工也不是很復雜。
三、選擇毛坯制作方式:
軸承是常用標準件之一,他要求高的機械強度,耐磨性以及高精度。該零件的材料是38GrMoAlA,外形輪廓的尺寸不大,形狀也不太復雜,又本零件屬于大批大量的生產,故考慮采用熱軋的無縫管。
毛坯尺寸通過確定加工余量最后決定。
四: 工藝過程設計
套筒零件的主要表面是孔和外圓,其主要的技術要求如下:1、空的技術要求 孔是套筒類零件起支撐和導向作用的最主要的面??椎闹睆匠叽缇纫话銥镮T7,精密軸套取IT6;孔的形狀精度公差控制在孔徑公差以內,一些精密套筒控制在孔徑公差的1/2或者1/3。對于長的套筒,除了圓度要求以外,還應有圓柱度的要求。為了保證零件的提高耐磨性,孔的表面粗糙度Ra的值為2.5-0.16μm,要求高的表面粗糙度Ra的值可達0.04μm;2、外圓表面的技術要求 外圓是套筒的支撐面,常常采用故應配合或者過渡配合與箱體或者機架上的孔相連。外徑尺寸精度通常取IT6-IT7形狀精度控制在外徑公差以內,表面粗糙度的值常取5-0. 63μ;3、孔與外圓軸線的同軸度的要求 當孔的最終加工方法是通過將套筒裝入機座后合件進行加工的,其套筒內外圓間的同軸度要求可以低些;若最終的加工在裝入機座前完成,則同軸度要求較高,一般為0.01-0.05μm. 4、孔軸線與端面的同軸度的要求: 套筒的端面若在工作中承受軸向載荷,或者雖然不承受但在裝配時,端面與孔軸線的垂直度要求較高,一般為0.01-0.05μm
4.1 定位基準的選擇
本零件屬于套筒類零件,其主要加工表面為內孔和外圓,因此孔是其設計基準(亦是裝配基準和測量基準),為了避免基準不重合產生的誤差,應選擇孔為定位基準,即遵循“基準重合”的原則。具體而言就是選擇∮U的孔以及一端面為精基準。
由于本襯套全部表面都要加工,而孔作為精基準應該首先進行加工,因此選擇外圓和一端面為粗基準。
4.2 零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有外圓、內孔、端面、槽及小孔。參考手冊和相關資料,其加工方法選擇如下:
1) ∮105h11外圓面 公差為(-0.22~0)表面光潔度為3.2需粗車和半精車。
2) ∮99.2外圓面 公差為(-0.07~0)表面光潔度為3.2需粗車和半精車。
3) ∮98外圓面 公差為(-0.25~0)表面光潔度為3.2需粗車和半精車。
4) ∮95外圓面 公差為(-0.011~+0.011)表面光潔度為3.2需粗車和半精車。
5) M95×1.5螺紋 公差為(-0.25~0)表面光潔度為3.2需粗車和車螺紋。
6) ∮92.8外圓面 公差為(-0.46~0)表面光潔度為3.2需粗車和半精車。
7) ∮90內孔 公差為(+0.035~0)表面光潔度為1.6需粗車和半精鏜。
8) ∮98內孔 公差為(-0.25~0)表面光潔度為1.6需粗車和半精鏜。
9) ∮U內孔 公差為(-0.03~-0.25)表面光潔度為0.8需粗車和半精鏜和精鏜。
10) ∮89內孔 公差為(+0.46~0)表面光潔度為1.6需粗車和半精鏜。
11) ∮90內孔 公差為(+0.14~+0.05)表面光潔度為1.6需粗車和半精鏜。
12) 兩端面的16-7H12 的槽 公差為(+0.15~0)表面光潔度為3.2需粗銑和半精銑。
13) 3-2H10槽 公差為(+0.04~0)表面光潔度為1.6需粗車和精車。
14) 6-∮6均布的孔 公差為(+0.013~0)表面光潔度為6.3需鉆和擴。
4.3 制定工藝路線
按照先加工基準面和先粗后精的原則,該零件可按下述工藝路線進行加工:
工序 1 以外圓∮105定位,粗車內孔∮U
工序 2 以內孔∮U定位,粗車外圓∮105、∮99.2車其端面
工序 3 以內孔∮U定位,粗車外圓∮95到外圓∮105處的臺階面長61 、車∮92.8端面、車∮92.8
工序 4 掉頭以內孔∮U定位,半精車外圓∮105、∮99.2,粗車∮105的外圓∮99.2,和倒角15度,車其端面
工序 5 掉頭以內孔∮U定位,半精車外圓∮95、∮車92.8;螺紋M95×1.5,
工序 6 以外圓∮95和∮105處的臺階面定位,半精鏜內孔∮90、∮98、∮U
工序 7 以內孔∮U和∮105處的臺階面定位,粗車和半精車環(huán)槽2H10,
工序 8 以外圓∮95和∮105處的臺階面定位,粗銑和半精銑∮98的16槽
工序 9 以外圓∮99.2和端面定位,粗銑和半精銑∮92.8處的16槽
工序 10 以外圓∮99.2和端面定位,半精鏜∮88、∮89
工序 11 以外圓∮99.2和端面定位,鉆并擴6-∮6
的孔
工序 12 滲氮處理。
工序 13 以外圓∮95和∮105處的臺階面定位,精鏜內孔∮U
工序 14 磁力探傷。
5 確定機械加工余量和毛坯尺寸
5.1 確定機械加工余量
隨著冶金工業(yè)的成熟,軸承鋼的軋制工藝也在不斷的進步,現(xiàn)在的鋼管精度也很高了。零件的成品的重量為0.89Kg其內外圓的表面都是雙面的加工余量,因為毛坯的精度現(xiàn)在已經很高,故直徑方向上,精加工的余量留0.05,雙邊即是0.1,半精加工的余量我們留0.2,雙邊即是0.4,粗加工的余量留0.5雙邊即是1,則可計算的出最大的外徑為(105+1+0.4)約為106.4,內徑最小值(82-0.1-0.4-1)約為80.5,長度方向上,(88+0.5+0.5)為89;這里我們將坯料無縫管的外徑訂為106.5,內徑80.5,長90,即可的零件的毛坯圖
6 工序設計
6.1 選擇加工設備和工藝裝備
6.1.1 選擇機床
本零件的主要加工方式為車、鏜和銑、鉆;
其中粗車和半精車中的工序和工步較多,但是比較集中,考慮成批的加工過程中不要求很高的生產率,故選用臥式車床就能滿足要求。因為本零件的外形尺寸不大,精度要求亦非特高,選用常用的C620-1型臥式車床即可。
工序中的鏜孔。由于加工的零件外廓尺寸不大,又是回轉體,故宜在車床上鏜孔。由于要求的精度高,表面的光潔度的值較小需要選用較精密的車床才能滿足要求。選C616A型。
工序中的槽的加工。 環(huán)槽的加工在車床上車出即可,選擇C720多刀半自動車床和環(huán)槽刀夾具一次加工即可
工序中的端面槽的銑削,選擇臥式銑床,考慮本零件成批生產,選擇機床的使用范圍較廣為宜,故選擇常用的X62型就能滿足加工要求。
工序中的鉆孔。可以采用專用的分度夾具在立式鉆床上加工??蛇x擇Z518型立式鉆床。
6.1.2 選擇夾具
本零件加工過程中,加工外圓面時使用心軸、自定心三爪卡盤等通用夾具,在銑端面槽和打孔時需要專用的分度夾具。
6.1.3 選擇刀具
1) 在車床上加工的工序,一般都選用硬質合金車刀和鏜刀。加工鋼質零件采用類硬質合金,粗加工用YT5,半精加工用YT15,精加工用YT30,環(huán)槽加工選擇YG8割刀。
2) 銑刀可選擇直柄立銑刀。
3) 鉆孔可選擇硬質合金錐柄麻花鉆。
6.1.4 選擇量具
本零件屬于成批生產。一般采用專用的量具。選擇量具的方法有兩種:一是按計量器具的不確定度選擇;二是按計量器具的測量方法的極限誤差選擇。選擇時,采用其中的一種方法既可。
6.1.4.1 選擇各外圓面的量具 工序中半精車∮105h11達到圖紙要求,現(xiàn)在按計量器具的不確定度選擇該表面加工是所用量具,該尺寸公差T=0.22mm。按表查得,計量器具的不確定度允許值U1=0.016mm.查表知分度值0.02mm的游標卡尺,其不確定度數(shù)值U=0.02mm, U>U1,不能選用。必須U<U1,故應選擇分度值為0.01mm的外徑百分尺(U=0.006mm)選擇測量范圍為80-110mm,分度值為0.01mm的方可滿足要求。
按照上述的方法選擇本零件的各外圓加工面的量具。
6.1.4.2 選擇孔用量具 ∮82孔經過粗車、半精鏜、精鏜三次加工。粗車選擇50-125mm的內徑百分尺(GB8177-87),半精鏜選擇50-125mm,測孔深度為Ⅰ型的一級內經百分表(JB1081-75),精鏜選用三牙縮緊式圓柱賽規(guī)(GB6322-86)。
6.1.4.3 選擇加工軸向尺寸所用量具 選擇如下
工序
尺寸公差
量具
610-0.2
分度值為0.01mm ,測量范圍為40-80 mm的深度百分尺
分度值為0.01mm ,測量范圍為0-50 mm的深度百分尺
3.5
11
4
3
6.1.4.4選擇加工端面槽的尺寸所用量具 選擇如下
分度值為0.01mm ,測量范圍為0-50 mm的游標卡尺
6.2 確定工序尺寸
內外圓柱面加工余量、工序尺寸和光潔度
21
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面光潔度
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
∮105h11外圓
1
0.4
—
∮105.5-0。20
∮105-0。220
——
Ra6.3μm
Ra3.2μm
__
∮94外圓
1
0.4
—
∮94.4-0。30
∮94-0。460
——
Ra6.3μm
Ra3.2μm
__
∮95外圓
1
0.4
—
∮95.4-0。20
∮95-0。220
——
Ra6.3μm
Ra3.2μm
__
∮82內孔
1
0.4
0.1
∮81.5
∮81.9
∮82
Ra3.2μm
Ra1.6μm
Ra0.8μm
∮90內孔
1
0.4
——
∮89.6
∮90
——
Ra6.3μm
Ra3.2μm
__
∮89內孔
1
0.4
—
∮88.6
∮89
——
Ra6.3μm
Ra3.2μm
__
∮88內孔
1
0.4
——
∮87.6
∮88
——
Ra6.3μm
Ra3.2μm
__
7、確定切削用量及基本時間(機動時間)
切削用量一般包括切削深度、進給量、切削速度三項。確定方法是先確定切削深度,進給量再確定切削速度?,F(xiàn)在根據(第三版,艾興,肖詩綱編,1993年機械工業(yè)出版社出版)確定本零件的各工序的切削工時。
7.1 工序1的切削用量和基本時間的確定
7.1.1 切削用量
本工序為粗車,已知材料為38GrMoAlA,δb為700MPa ,熱軋無縫鋼管,即床位C620-1型臥式車床,工件裝在三爪自定心卡盤中。
7.1.1.1 確定車內孔∮82的切削用量,所選擇的刀具為YT5硬質合金可轉為車刀。根據《切削用量簡明手冊》第一部分,由于C620-1機床的中心高為200mm,故選擇刀桿尺寸B×H=16mm×25mm前角γ0=12°后角α0=6°主偏角κr=90°,副偏角κ/r=10°,刃傾角rξ=0°,
(1)、確定切削深度αp由于單邊余量為0.5mm,可在一次走刀內切完,故,
(2)、確定進給量f,根據相關的資料查得:本件加工情況下f=0.6-1.2mm/r,按C620-1機床的進給量選擇f=0.65mm/r
(3)、確定切削速度V 切削速度查表知:當 硬質合金車刀加工600-700MPa的鋼料時,αP≤3mm,f≤0.75mm/r,切削速度V=109m/min,
切削速度的修正系數(shù)為ksv=0.8, ktv=0.65, kKsv=0.81, kTv=1.15, kMv= kKv=1,故可以計算得出V=52.8m/min,
按C620-1的機床的轉速表選擇n=460r/min,則可以計算實際的切削速度V= 116.9m/min,最后確定切削用量,αp=0.5mm,f=0.65mm/r,n=460r/min切削速度V= 116.9m/min
7.1.1.2 確定粗車外圓∮105、∮99.2端面及臺階面的切削用量 采用車內孔的刀具加工這些表面。其中,車∮105時可在一次走刀的情況下完成,而車∮99.2 時,尺寸(106.5-99.6=6.9)即粗車下該表面的完成需要7次走刀方可完成。其切削用量等和加工內孔∮82時一樣。即:
αp=0.5mm,f=0.65mm/r,n=460r/min切削速度V= 116.9m/min
7.1.1.3 確定半精鏜孔∮82的切削用量所選擇的刀具是YT15硬質合金直徑為20mm的圓形鏜刀。
1)、確定切削深度
mm
2)、確定進給量f
查表可知,當半精鏜鋼料,鏜刀直徑為20mm,
≤2mm,鏜刀伸出長度為100mm時,f=0.15-0.3mm/r,按C620-1機床的進給量,選擇f=0.20mm/r,
3)、確定切削速度V
切削速度的計算公式確定
式子中=291,m=0.2、=0.15、=0.2、T=60min, =0.9×0.8×0.65=0.468,則
=78m/min,
r/min
按C620-1機床上的轉速,選擇
7.1.2 基本時間的確定:
7.1.2.1 確定粗車內孔∮82的基本時間,
T=
=
=18.4
7.1.2.2 確定粗車外圓∮105的基本時間:
T=
=
=18.4
7.1.2.3 確定粗車外圓∮95的時間:
T=
=
=5.4
計算樣例如上,其他工序基本工時計算見工藝卡。
8 工 裝 夾 具 設 計
8.1 設計夾具的目的
在機械制造的機械加工、檢驗、裝配、焊接和熱處理等冷、熱工藝過程中,使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來固定加工對象,使之占有正確位置,接受施工或者檢測的裝置。在機械制造中采用大量的夾具,機床夾具就是夾具中的一種。它裝在機床上,使工件相對刀具與機床保持正確的相對位置,并能承受切削力的作用。機床夾具的作用主要有以下幾個方面:較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度,因為用夾具裝夾工件時,工件相對機床(刀具)的位置由夾具來保證,基本不受工人技術水平的影響,因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度;提高勞動生產率,因為采用夾具后,工件不需要劃線找正,裝夾也方便迅速,顯著地減少了輔助時間,提高了勞動生產率;擴大機床的使用范圍,因為使用專用夾具可以改變機床的用途、擴大機床的使用范圍,例如,在在車床或搖臂轉床上安裝鏜模夾具后,就可以對箱體孔系進行鏜削加工;改善勞動條件、保證生產安全,因為使用專用機床夾具可以減輕工人的勞動強度、改善勞動條件,降低對工人操作技術水平的要求,保證安全。
8.2 夾具的分類
(1)通用夾具
通用夾具是指已經標準化的,在一定范圍內可用于加工不同工件的夾具。例如, 車床上的三爪卡盤和四爪卡盤、頂尖和雞心夾頭;銑床上的平口鉗、分度頭和回轉工作臺等。它們有很大的通用性,無需調整或稍加調整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已經標準化。由專業(yè)工廠生產,作為機床附件供應給用戶。
(2)專用夾具
專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設計的夾具,具有結構緊湊,操作迅速、方便等優(yōu)點。專用夾具通常由使用廠根據要求自行設計和制造,適用于產品固定且批量較大的生產中。
(3)組合夾具
組合夾具是在機床夾具零部件標準化的基礎上,由一整套預先制造好的,具有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標準元件和合件,按照組合化的原理,針對工件的加工要求組裝成各種專用夾具。夾具使用完畢后,可以拆卸,留待組裝新夾具時使用。
組合夾具的應用范圍十分廣泛。它最適合于品種多、產品變化快、新產品試制和單件小批生產等場合,在批量生產中也可利用組合夾具代替臨時短缺的專用夾具,以滿足生產要求。用組合夾具元件可以組裝成各類機床夾具。數(shù)控機床和柔性制造單元的出現(xiàn),更加推動了組合夾具技術的進步,擴大了組合夾具的應用范圍。
組合夾具具有以下特點:組合夾具元件可供多次使用,但其一旦組裝成某個夾具后,該夾具結構仍屬專用性,只能一次使用。當變換加工對象時,一般仍需全部拆開,重新組裝成新夾具結構,以滿足新工件的加工要求。和專用夾具不一樣,組合夾具的最終精度,是靠各組成元件的精度,直接組合來保證的,不允許進行任何補充加工,否則無法保證元件的互換性。由于組合夾具是由各標準元件組合起來的,因此剛性較差,尤其是元件連接的結合面接觸剛度,對加工精度影響較大。一般組合夾具的外形尺寸較大,不及專用夾具那樣緊湊。這種夾具不受生產類型的限制,可以隨時組裝,以應生產之急。
(4)拼裝夾具
拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求,由標準化、系列化的夾具元件,直接按專用夾具的裝配方法(銷釘定位、螺栓緊固)裝配成的專用夾具。采用拼裝夾具大大縮短了專用夾具的設計與制造周期,而且當產品改型時原來夾具的大部分元件仍可拆下重新使用,適用于多品種、小批量生產中。
(5)通用可調夾具
通用可調夾具是指根據不同尺寸或種類的工件,調整或更換個別定位元件或夾緊元件而形成的專用夾具。加工對象不很確定,通用范圍較大,適用于多品種、小批量生產中。
(6)成組夾具
成組夾具是指專為加工成組工藝中某一組零件而設計的可調夾具。加工對象明確,只需調整或更換個別定位元件或夾緊元件便可使用,調整范圍只限于本零件組被的工件,適用于成組加工。
通用可調夾具和成組夾具都是一種比較先進的、繼承性好的新型夾具。采用這兩種夾具可大大減少專用夾具數(shù)量,縮短生產準備周期,降低生產成本,加快產品的更新?lián)Q代,并可有效地促進并實現(xiàn)機床夾具標準化、系列化和通用化。
通用可調夾具與成組夾具的區(qū)別在于:前者的加工對象不很確定,其更換調整部分的結構設計,往往具有較大的適應性,通用范圍大;而成組夾具則是為成組加工工藝中一組零件而專門設計的,加工對象十分明確,可調范圍也只限于本組內的零件,因此后者亦稱為專用可調夾具。
8.3 專用夾具的組成
(1)定位裝置
這種裝置包括定位元件及其組合,其作用是確定工件在夾具中的位置,即通過它使工件加工時相對于刀具及切削成形運動處于正確的位置,如支撐釘、支撐板、V形塊、定位銷等。
(2)夾緊裝置
它的作用是將工件壓緊夾牢,保證工件在定位時所占據的位置在加工過程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用而產生位移,同時防止或減小振動。它通常是一種機構,包括夾緊元件(如夾爪、壓板等),增力及傳動裝置(如杠桿、螺紋傳動副、斜楔、凸輪等)以及動力裝置(如氣缸、油缸)等。
(3)對刀—引導裝置
它的作用是確定夾具相對于刀具的位置,或引導刀具進行加工,如對刀塊、鉆套、鏜套等。
(4)其他元件及裝置
如定向件、操作件以及根據夾具特殊功用需要設置的一些裝置,如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。
(5)夾具體
用于連接夾具各元件及裝置,使其成為一個整體的基礎件,并與機床有關部位連接,以確定夾具相對于機床的位置。
8.4 典型的定位元件
工件以平面定位:工件以平面作為定位基面,是最常見的定位方式之一。如箱體、床身、機座、支架等類零件的加工中,較多采用了平面定位。工件以平面定位時常用的定位元件如下所述。
A主要支承:
它主要用來限制工件的自由度,起定位作用。
1) 固定支承,有支承釘和支承板兩種形式,在使用過程中他們都是固定不動的。當工件以粗糙不平的粗基準定位時,采用球頭支承釘。齒紋頭支承釘用在工件的側面,它能增大摩擦因數(shù),防止工件滑動。當工件以加工過的平面定位時,可采用平頭支承釘或支承板。
為保證各固定支承的定位表面嚴格共面,裝配后,需將其工作表面一次磨平。支承釘與夾具體孔的配合采用H7/ r6或H7/n6,當支承需要經常更換時,應加襯套。襯套外徑與夾具體孔的配合一般采用H7/n6或者H7/r6,襯套內徑與支承釘?shù)呐浜线x用H7/s6。
可調支承,是指支承釘?shù)母叨瓤梢哉{節(jié)。調整時要先松后調,調好后用防松螺母鎖緊。
可調支承主要用于工件以粗基準面定位、或者定位基面的形狀復雜(如成型面、臺階面等),以及各批毛坯的尺寸、形狀變化較大時的情況??烧{支承在一批工件加工前調整一次。在同一批工件加工中,它的作用同固定支承相同。
自位支承(浮動支承) 在工件定位過程中,它能自動地調整位置,其特點是:支承點的位置能隨著工件定位基面的不同而自動調節(jié),定位基面壓下其中一點,其余點便上升,甚至各點都與工件接觸。接觸點數(shù)的增加,提高了工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性,但其作用仍相當于一個固定支承,只限制工件一個自由度。
B 輔助支承
輔助支承用來提高工件的剛度和穩(wěn)定性,不起定位作用。輔助支承的工作特點是:待工件定位夾緊后,再調整支承釘?shù)母叨?,使其與工件的有關表面接觸并鎖緊。每安裝一個工件就調整一次輔助支承。另外,輔助支承還可以起預定位的作用。常見的輔助支承有:螺旋式輔助支承、自位式輔助支承和推引式輔助支承。
工件以圓孔定位:工件以圓孔表面作為定位基面時,常用以下定位元件:
圓柱銷(定位銷)當工件孔徑較小時(D=3-10mm),為增加定位銷剛度,避免銷子因受撞擊而折斷,或熱處理時淬裂,通常把根部倒成圓角。這時夾具體上應有沉孔,使定位銷的圓角部分沉入孔內而不會妨礙定位。大批大量生產時,可以采用帶襯套的結構形式。為了便于工件裝入,定位銷的頭部應有15度的倒角。
定位銷的工作部分直徑可按g5、g6、f6、f7制造,定位銷和夾具體的配合可用H7/r6、H7/n6,襯套與夾具體選用過渡配合H7/n6,其內徑和定位銷為間隙配合H7/h6、H7/h5。
2) 圓柱心軸
其定位部分直徑按h6、g6或f6制造,裝卸工件方便,但定心精度不高。為了減少因配合間隙而造成的工件的傾斜,工件常以孔和端面聯(lián)合定位,因而要求工件定位孔和端面有較高的垂直度,最好能在一次裝夾中加工出來。
使用開口墊圈可實現(xiàn)快速裝卸工件,開口墊圈的兩端面應互相平行。當工件內孔和端面垂直度誤差很大時,因采用球面墊圈。
3) 圓錐銷 限制了X、Y、Z三個自由度。
4) 圓錐心軸(小錐度心軸)這種定位方式的定心精度較高,不用另設夾緊裝置,但工件的軸向定位誤差較大,傳遞的扭矩較小,適用于工件定位孔不低于IT7的精車和磨削加工,不能加工端面。
工件以外圓柱面定位:工件以外圓柱面定位時,常用以下元件:
V形塊 它有固定式和活動式兩種。固定式V形塊在夾具體上的裝配,一般用兩個定位銷和2-4個螺釘連接,活動式V形塊除限制工件一個移動自由度外,還兼有夾緊作用。它定位最大的優(yōu)點就是對中性好,它可使一批工件的定位基準軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上,而不受定位基準直徑誤差的影響。V形塊定位的另一個特點是無論定位基準是否經過加工,是完整的圓柱面還是局部圓弧面,都可采用V形塊定位。因此,V形塊是用得最多的定位元件。
定位套 它用來限制沿軸向的自由度,常與端面聯(lián)合定位。用端面作為主要定位面時,應控制套的長度,以免夾緊時工件產生不允許的變形。它結構簡單,容易制造,但定心精度不高,一般適用于精基準定位。
半圓套 這種定位方式主要用于大型軸類零件及不便于軸向裝夾的零件。定位基面的精度不低于IT8-IT9,半圓的最小內徑取工件定位基面的最大直徑。
8.5 夾具中的夾緊機構
夾具中的夾緊裝置一般由動力源和夾緊機構兩個部分組成。動力源是產生原始作用力的部分,如用人的體力對工件進行夾緊,稱為手動夾緊;若采用氣動,液動,電動以及機床的運動等動力裝置來代替人力進行夾緊,則稱為機動夾緊。夾緊機構是接受和傳遞原始作用力,使其變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務的部分,包括中間傳遞力機構和夾緊元件。中間傳遞力機構把來自人力或者動力裝置的力傳給夾緊元件,再由夾緊元件直接與工件受壓面接觸,最終完成夾緊任務。
在夾緊的組成中可以看出,不論采用任何動力源(手動或者機動),外加的原始作用力要轉化為夾緊力,都必須通過夾緊機構。夾具中常用的夾緊機構有斜碶夾緊機構、螺旋夾緊機構、圓偏心夾緊機構、鉸鏈夾緊機構、定心對中夾緊機構以及聯(lián)動夾緊機構等。
(1)斜碶夾緊機構:斜碶夾緊機構是夾緊機構中最基本的形式之一,螺旋夾緊機構,圓偏心夾緊機構,定心對中夾緊機構等均是斜碶夾緊機構的變形,由于手動的斜碶夾緊機構在夾緊工件時既費時又費力,效率很低,故實際上多在機動夾緊裝置中采用。
(2)螺旋夾緊機構:利用螺桿直接夾緊工件,或者與其他元件組成復合夾緊機構夾緊工件,是應用較廣泛的一種夾緊機構,由于螺旋夾緊機構具有結構簡單,容易制造,夾緊可靠,擴力比較大和夾緊行程不受限制等特點,所以在手動夾緊裝置中被廣泛使用,在夾具中除采用螺桿直接夾緊工件外,經常采用螺旋壓板夾緊機構。
(3)圓偏心夾緊機構:由于偏心圓的夾緊力小,自鎖性能又不是很好,故只使用于切削負荷不大而且無很大震動的場合,為滿足自鎖條件,其夾緊行程也相應受到限制,用與夾緊行程較小的場合。
(4)鉸鏈夾緊機構:因鉸鏈夾緊機構的結構簡單,擴力比較大,適用于多點或多件夾緊,在氣動或者液動夾具中廣泛應用。
(5)定心、對中夾緊機構:定心,對中夾緊機構是一種特殊的夾緊機構,工件在其上同時實現(xiàn)定位和夾緊。
(6)聯(lián)動夾緊機構:工件裝夾所使用的夾具,有的需要同時有幾個點對工作的工件進行夾緊,而有的則需要同時夾緊幾個工件,為了提高效率,減少裝夾時間,可采用聯(lián)動夾緊機構。
8.6 夾具的發(fā)展趨勢
夾具是機械加工不可缺少的部件,在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下,夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。
?1) 高精度
隨著機床加工精度的提高,為了降低定位誤差,提高加工精度,對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm,夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm,平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺,其等高誤差為±0.03mm;精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內;夾具重復安裝的定位精度高達±5μm;瑞士EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2~5μm。機床夾具的精度已提高到微米級,世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然,為了適應不同行業(yè)的需求和經濟性,夾具有不同的型號,以及不同檔次的精度標準供選擇。
2) 高效
為了提高機床的生產效率,雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。為了減少工件的安裝時間,各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等,快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具,加緊和松開工件只用1~2秒,夾具結構簡化,為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間,瑞典3R夾具僅用1分鐘,即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng),1分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上,球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產線上更換夾具,起到縮短停機時間,提高生產效率的作用。
3) 模塊、組合
夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件,快速組裝成各種夾具,已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時,節(jié)材、節(jié)能,體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎,應用CAD技術,可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫,進行夾具優(yōu)化設計,為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程,既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案,又能積累使用經驗,了解市場需求,不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作,正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網站,為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產品咨詢與開發(fā)的公共平臺,爭取實現(xiàn)夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經營電子商務化。
4) 通用、經濟
夾具的通用性直接影響其經濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng),一次性投資比較大,只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構性及可擴展性功能強,應用范圍廣,通用性好,夾具利用率高,收回投資快,才能體現(xiàn)出經濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具,僅用品種、規(guī)格很少的配套元件,即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強,使得夾具的通用性好,元件少而精,配套的費用低,經濟實用才有推廣應用的價值。
專家們建議組合夾具行業(yè)加強產、學、研協(xié)作的力度,加快用高新技術改造和提升夾具技術水平的步伐,創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網站,充分利用現(xiàn)代信息和網絡技術,與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術。主動與國外夾具廠商聯(lián)系,爭取合資與合作,引進技術,這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
8.7設計說明
本次的夾具設計,基于以上原理,選擇并作了鉆6-∮6孔的鉆床夾具。它通過心軸定位,在鉆套的導引下完成鉆孔,通過分度的裝置,保證6孔的均布從而保證本工序的完成。結構簡單,加工方便。因為零件的質量較小,根據課本規(guī)格,可做成浮動式的。
致 謝
大學的學習生涯,將隨著畢業(yè)論文的結束畫上圓滿的句號,在這四年里,在所有老師的細心教育和自己的刻苦努力下,我學到了很多很實用的知識,更重要的是,我學到不僅僅是書本上的知識,更是一種學習的能力,相信這一定可以幫助自己在今后的工作中起到積極的作用。
在這次畢業(yè)論文中,給予我?guī)椭畲鬅o疑就是我的指導老師。雖然老師工作繁忙,但卻對我的悉心指導卻絲毫沒有怠懈,電話交流非常頻繁,并利用因特網及時進行護動交流,給予我很大的發(fā)展空間,不斷拓展自己的思維,培養(yǎng)了我獨立思考、處理問題的能力。在這次論文中,真的感覺學到了很多很多知識,在此表示我衷心的感謝。
最后,再次感謝所有在這次論文中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W。也再次致敬,向這片熟悉——即將離去的校園。
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