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大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 論文 題 目 對合螺母座工藝及銑面夾具設(shè)計(jì) 所屬系部 所屬專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 所屬班級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 起訖日期 目 錄 緒論 3 1 1 設(shè)計(jì)任務(wù) 3 1 2 任務(wù)分析 3 1 3 與論文有關(guān)的部分背景資料調(diào)研 3 1 3 1 開合螺母下座體的用途 3 1 3 2 工藝流程 3 1 3 3 夾具 4 第 2 章 工藝部分 5 2 1 引言 5 2 2 開合螺母下座體的結(jié)構(gòu)分析 5 2 3 工藝分析 5 2 4 制定工藝規(guī)程 6 2 4 2 基準(zhǔn)面的選擇 6 2 4 3 工藝路線的制定 6 2 4 4 加工方法的選擇 6 2 4 5 加工的順序安排 7 2 4 7 制定加工工藝路線 7 2 5 重要工序尺寸 加工余量 精度的確定 8 2 5 1 50 孔 8 2 5 2 2X 12 孔 8 2 5 3 底面的加工 9 2 6 機(jī)床以及刀具的選擇 9 2 6 1 機(jī)床的選擇 9 2 6 2 刀具的選擇 9 2 7 主要切削用量的確定 9 第 3 章 夾具設(shè)計(jì) 13 3 1 機(jī)床夾具概述 13 3 2 工件在夾具中的定位 14 3 3 被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制定工序的加工要求 16 3 4 定設(shè)計(jì)方案的討論 18 3 5 切削力及夾緊分析計(jì)算 19 3 6 夾具的夾緊裝置和定位裝置 20 3 7 誤差分析與計(jì)算 22 3 8 對刀裝置設(shè)計(jì) 22 3 9 夾具操作步驟分析和可靠性預(yù)測 23 3 10 編寫主要夾具非標(biāo)準(zhǔn)零件的加工工藝規(guī)程 23 總結(jié) 25 參考文獻(xiàn) 25 緒論 1 1 設(shè)計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)分為兩個(gè)部分 一是開合螺母下座體的加工工藝流程 主 要包括分析任務(wù)給定工件尺寸要求 形位要求 表面粗糙度的要求 以及制定 一套工藝流程使工件達(dá)到任務(wù)要求 二是設(shè)計(jì)夾具 1 2 任務(wù)分析 工藝部分先要考慮加工工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及生產(chǎn)批量 并按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 考慮在加工的過程中用何種手段能實(shí)現(xiàn)工件各個(gè)面 孔的加工 在提高效率的 同時(shí)還要保證保證加工精度 夾具部分重點(diǎn)考慮的兩個(gè)部分一個(gè)是定位 另一個(gè)則是加緊 定位部分的 設(shè)計(jì)需要保證工件在夾具上處于完全定位 即 6 個(gè)方向上的自由度完全被限定 加緊則需要保證工件在切削力的作用下依然能在正確位置不發(fā)生偏移 并且夾 緊力的施加需要保證不能破壞工件 1 3 與論文有關(guān)的部分背景資料調(diào)研 1 3 1 開合螺母下座體的用途 開合螺母下座體又稱為 對合螺母 主要由上下兩個(gè)半螺母構(gòu)成 裝在機(jī) 床溜板箱體后壁的導(dǎo)軌中 開合螺母下座體的底部各有一個(gè)圓孔 圓孔與槽盤 的滑槽相連接 扳動(dòng)機(jī)床手柄 經(jīng)軸帶動(dòng)槽盤順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 通過銷釘 的作用與上下兩個(gè)開合螺母下座體使其分離或者閉合 從而與開合螺母下座體 中的絲杠嚙合或脫開 從而起到一個(gè)相當(dāng)于 離合器 的作用 完成機(jī)床從手 動(dòng)到機(jī)動(dòng)的轉(zhuǎn)換 1 3 2 工藝流程 工藝流程指的是勞動(dòng)者通過生產(chǎn)工具將各類原料 半成品 按照一定的順 序進(jìn)行連續(xù)加工 最終使其成為成品的過程 工藝流程的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循以下基本要求 1 能滿足產(chǎn)品的質(zhì)量以及數(shù)量的 指標(biāo) 2 符合經(jīng)濟(jì)性 3 具有合理性 4 環(huán)保 5 生產(chǎn)過程具有可操作性 6 生產(chǎn)過程具有可控制性 我國近年更加注重以下幾個(gè)方面 1 盡量采用先 進(jìn)成熟的生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)技術(shù) 2 盡量采取機(jī)械化自動(dòng)化 3 減少三廢的排 放 4 保障安全生產(chǎn) 1 3 3 夾具 夾具是指機(jī)械加工中用來固定加工工件使之具有正確的位置 以便于接受 施工或者檢測設(shè)備 本次設(shè)計(jì)的是一種用于車床上的加工工件內(nèi)回轉(zhuǎn)面的夾具 安裝于車窗主 軸上 5 第 2 章 工藝部分 2 1 引言 本章主要任務(wù)是分析任務(wù)給定圖樣的技術(shù)要求 加工零件的各尺寸精度 形狀精度 位置精度和表面粗糙度達(dá)到圖紙要求 并編制零件加工工藝流程 填寫零件加工工藝卡片以及說明書 2 2 開合螺母下座體的結(jié)構(gòu)分析 圖 1 本次任務(wù)給定的開合螺母下座體由左右兩個(gè)結(jié)構(gòu)對稱的半螺母組成 底部 有 55 的燕尾 燕尾凸臺(tái)地面有 2X 12 孔深 18 開合螺母下座體中間開 50 的根部留有空刀槽 燕尾凸臺(tái) B1 B2 以及 C 面表面質(zhì)量要求 2 6 燕尾凸臺(tái)底面 2 個(gè) 12 光孔 要求達(dá)到 7 級(jí)精度內(nèi)表面質(zhì)量要求 2 6 孔間距 0 05 50 孔要求達(dá)到 7 級(jí) 精度 圖 2 2 3 工藝分析 將開合螺母下座體的加工分為兩類 1 軸類 外表面 的加工 主要加工面有長度尺寸為 75 2mm 的底面 兩個(gè)倒角 B1 B2 C 面 開合 螺母下座體圓筒部左右兩個(gè)端面 50 中心線到燕尾凸臺(tái)底面 33 0 05mm 中 6 線到左邊端面距離 49 上表面總長 96 下表面總長 105 01 燕尾凸臺(tái)底面到 C 面距離 18 25 0 2 孔類 內(nèi)表面 的加工 主要有 50 以及兩個(gè) 12 的孔 12 孔間距要求達(dá)到 0 05 2 4 制定工藝規(guī)程 2 4 1 確定毛坯的型式 任務(wù)給定工件輪廓不大 大批量生產(chǎn) 加工條件較高 選擇離心鑄造毛胚 離心鑄造得來的鑄件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機(jī)械性能 材料選用 灰口鑄鐵 HT150 其鑄造性能良好 減摩性好 減震性強(qiáng) 切削加工性良好 缺 口敏感性較低 價(jià)格便宜 制造方便 2 4 2 基準(zhǔn)面的選擇 基準(zhǔn)面是用來作為基準(zhǔn)以確定其他點(diǎn) 線 面尺寸之間尺寸的平面 所以 選擇正確的基準(zhǔn)面可以提高生產(chǎn)效率 保證加工質(zhì)量 開合螺母下座體的加工當(dāng)以底面以及兩個(gè)直徑 12 的光孔為精基準(zhǔn) 而為精基準(zhǔn) 的表面應(yīng)該提前加工完 粗基準(zhǔn)選擇的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是如何確保加工面有足夠的余 量 使得不加工面的位置尺寸符合任務(wù)給定的要求 因此依據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則 選取 R34 的大外圓為粗基準(zhǔn)來加工燕尾槽導(dǎo)軌面 然后以燕尾槽為面為基準(zhǔn)加 工 50 的螺孔 2 4 3 工藝路線的制定 開合螺母下座體的形狀比較復(fù)雜 需要加工的表面不便于集中加工 為保 障大批量生產(chǎn)的效率 需要在各個(gè)工序中選用高效率的專用機(jī)床 采取工序分 散的原則擬定路線 2 4 4 加工方法的選擇 依據(jù) 機(jī)械制造工藝學(xué) 表 A 5 A 6 以及零件圖精度要求查詢經(jīng)濟(jì)加工精 度 選擇主要加工面的加工方法 加工面 表面質(zhì)量要求 精度 加工方法 孔 50 2 6 IT7 粗鏜 半精鏜 精鏜 孔 12 2 6 I77 鉆 擴(kuò) 粗絞 精絞 7 C B1 B2 2 6 無 粗刨 半精刨 精刨 圓筒端面 2 6 無 粗銑 半精銑 底平面 6 3 無 粗銑 半精銑 2 4 5 加工的順序安排 依據(jù)零件圖 質(zhì)量要求比較高 一道工序顯然不可以滿足質(zhì)量要求 所以 需要多道工序逐步達(dá)到質(zhì)量要求 依照加工性質(zhì)的不同 將加工順序分為 粗 加工 半精加工 精加工三個(gè)階段 粗加工 切除毛坯大部分加工余量 使毛坯大體上接近于成品 半精加工 留出精加工的加工余量為精加工做好準(zhǔn)備 精加工 保證各個(gè)主要加工面達(dá)到圖紙要求 2 4 6 加工過程中應(yīng)當(dāng)遵循的原則 a 先粗后精 先安排粗加工工序 再安排精加工工序 b 基面先行 先將底平面加工 然后以底平面和 R34 大圓弧為基準(zhǔn)加工孔 12 c 加工過程中應(yīng)該先加工平面 后加工孔 這樣利用加工后的平面定位穩(wěn)定 可靠 而且容易加工 提高孔的加工精度 2 4 7 制定加工工藝路線 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 鑄 鑄造毛坯 兩件合一 2 熱處理 時(shí)效處理 3 刨 1 粗 半精刨燕尾槽 2 粗 半精刨 C 基準(zhǔn)面 牛刨 4 銑 1 銑兩端側(cè)面 臥式銑床 5 車 1 粗 精車 R37 面 2 鉆 擴(kuò) 55 留余量 3 調(diào)頭粗 精車另外一側(cè) R37 面 臥式銑床 6 鉆 1 鉆孔 2 6 5 锪錐孔 90 鉆另一孔 7 2 鉆 擴(kuò) 鉸 2 12H7 鉆床 7 銑 切割 控制尺寸 5 臥式銑床 8 8 鉗 去毛刺 9 檢 檢驗(yàn) 10 磨 磨燕尾槽 兩件合一 磨床 11 檢 總檢 12 清洗 入庫 2 5 重要工序尺寸 加工余量 精度的確定 2 5 1 50 孔 最終需要加工至尺寸 50 查 互換性測量技術(shù) 可得 7 級(jí)精度03 查 機(jī)械制造工藝學(xué) 需要經(jīng)過一次粗鏜 二次粗鏜 半精鏜 精鏜 可以達(dá) 到要求 查表 金屬機(jī)械加工 表 4 17 查出鏜孔各工序尺寸以及工序間余量 粗鏜階段 第一次粗鏜至 47 IT13 38 0 第二次粗鏜至 50 IT12 25 半精鏜階段 半精鏜至 50 5 IT10 1 0 精鏜階段 精鏜至 50 IT7 3 工序間加工余量 粗加工階段 5mm 半精加工階段 2 5mm 精加工階段 0 5mm 則鏜 50 孔總加工余量為 6mm 2 5 2 2X 12 孔 最終需要加工尺寸至 12 查 互換性測量技術(shù) 可得 7 級(jí)精度018 查 機(jī)械制造工藝學(xué) 需要經(jīng)過鉆孔 擴(kuò)孔 粗絞 精絞可以達(dá)到要求 其中可以將鉆孔 擴(kuò)孔視為粗加工階段 查表 金屬機(jī)械加工 表 4 15 查出絞孔各工序尺寸以及工序間余量 粗絞 精絞視為半精加工 精加工階段 鉆孔階段 鉆孔至 11 IT11 1 0 擴(kuò)孔階段 擴(kuò)孔至 12 85 IT11 粗絞階段 粗鉸至 12 95 IT9 043 精絞階段 精鉸至 12 IT7 18 9 工序間加工余量 排除鉆孔 擴(kuò)孔 0 85mm 粗絞 0 1mm 精絞 0 05mm 則加工 12 孔總余量為 1mm 2 5 3 底面的加工 查表 金屬機(jī)械加工 表 4 28 查出平面加工工序尺寸以及工序間余量 精刨 B1 B2 C 面后 下底面到 C 面尺寸達(dá)到 18 0 mm 加工余量25 0 0 5mm 故此 半精刨加工時(shí)下底面到 C 面尺寸為 17 5 IT8 粗銑底平面 加工余量 2 5mm 則粗銑前 總高度應(yīng)為 84 5 IT11 毛坯 尺寸 2 6 機(jī)床以及刀具的選擇 2 6 1 機(jī)床的選擇 工序 10 25 45 為銑削加工 工步少 依據(jù)工件尺寸選擇 X6132 立式銑床 工序 20 40 為鉆孔 擴(kuò)孔 絞孔加工 依據(jù)工件尺寸選擇 Z5125A 立 式鉆床 工序 35 55 為粗鏜 精鏜 半精鏜加工 依據(jù)工件尺寸選擇 C620 車 床 工序 30 50 為粗刨 半精刨 精刨加工 依據(jù)工件尺寸選擇 B6025 刨 床 2 6 2 刀具的選擇 底面銑削選擇硬質(zhì)合金刀端面銑刀 鉆孔 12mm 時(shí) 選用直柄麻花鉆 銑削端面時(shí)選擇硬質(zhì)合金端面銑刀 鏜孔時(shí)選用硬質(zhì)合金 60 內(nèi)孔車刀 刨削 粗刨時(shí)選用平面刨刀 精刨時(shí)選用圓頭精刨刀 2 7 主要切削用量的確定 查詢 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 表 5 1 5 30 選擇進(jìn)給量 切削速度并計(jì) 算出主軸轉(zhuǎn)速 工序 10 粗 半精刨 C 基準(zhǔn)面 10 在粗銑工序時(shí) 取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率 所以 a 2 5mmp 取每齒進(jìn)給量 f 0 3mm zz 取切削速度 V 34 6m minc 銑床主軸轉(zhuǎn)速 n 1000v d 1000 34 6 3 14 80 137r min 工序 40 半精銑粗 半精刨 C 基準(zhǔn)面 半精銑時(shí) 背吃刀量取 0 5mm 至 2mm 故背吃刀量 a 等于半精銑工序時(shí)的p 加 工余量 1mm 取每齒進(jìn)給量 f 0 2mm zz 取切削速度 V 40m minc 銑床主軸轉(zhuǎn)速 n 1000 40 3 14 80 159r min 工序 25 粗銑左右兩側(cè)端面 在粗銑工序時(shí) 取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率 所以 a 等于粗銑p 工序時(shí)的加工余量 3mm 查手冊 取每齒進(jìn)給量 f 0 3mm zz 取切削速度 V 34 6m minc 銑床主軸轉(zhuǎn)速 n 1000 34 6 3 14 65 170r min 工序 50 半精銑左右兩端面 半精銑時(shí) 背吃刀量取 0 5mm 至 2mm 背吃刀量 a 等于半精銑工序時(shí)的加p 工余量 1mm 取每齒進(jìn)給量 f 0 2mm zz 取切削速度 V 40m minc 銑床主軸轉(zhuǎn)速 n 1000 40 3 14 65 196r min 工序 20 鉆孔 擴(kuò)孔 工步 1 鉆孔至 11 第一次鉆孔加工余量為 11mm 一次行程鉆完 故選擇背吃刀量 a 等于鉆孔p 11 工步時(shí)的加工余量 11mm 工件材料 HT150 布氏硬度 180HBS 選擇進(jìn)給量 f 0 45mm r 選擇切削速度 V 0 45mm rc 鉆床主軸轉(zhuǎn)速 n 60000V d 60000 0 45 3 14 11 782 7r min 工步 2 擴(kuò)孔至 12 擴(kuò)孔時(shí)加工余量 0 85mm 一次行程擴(kuò)完 故選擇背吃刀量 a 等于擴(kuò)孔工步p 時(shí)的加工余量 0 85mm 工件材料 HT150 布氏硬度 180HBS 選擇進(jìn)給量 f 0 8mm r 選擇切削速度 V 0 18m sc 鉆床主軸轉(zhuǎn)速 n 60000V d 60000 0 18 3 14 12 85 290 2r min 工步 2 精絞孔至 12 精絞孔的加工余量為 0 05mm 一次行程絞完 背吃刀量 a 等于精絞孔工步p 時(shí)的加工余量 0 05mm 選擇進(jìn)給量 f 2 5mm r 切削速度 V 10m minc 主軸轉(zhuǎn)速 n 1000V d 1000 10 3 14 12 267r min 266r minc 工序 35 粗鏜 50 在粗鏜工序時(shí) 取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率 所以 a 5mmp 選擇進(jìn)給量為 f 0 5mm r 取削速度為 V 0 5m sc 車床主軸轉(zhuǎn)速 n 60000V d 60000 0 5 3 14 40 238 8r minc 工序 60 半精鏜 精鏜大孔 工步 1 半精鏜 半精鏜工序時(shí) 背吃刀量通常取 0 5 2 5mm 故取背吃刀量 a 等于半精鏜p 工序時(shí)的加工余量 2 5mm 選擇進(jìn)給量為 f 0 4mm r 切削速度為 V 0 6m sc 車床主軸轉(zhuǎn)速 n 60000V d 60000 0 6 3 14 40 286 6r min 工步 2 精鏜 12 取背吃刀量 a 等于精鏜工序時(shí)的加工余量 0 5mmp 選擇進(jìn)給量為 f 0 3mm r 切削速度為 V 0 4m s c 車床主軸轉(zhuǎn)速 n 60000V d 60000 0 4 3 14 40 192 1r min 13 第 3 章 夾具設(shè)計(jì) 3 1 機(jī)床夾具概述 設(shè)計(jì)的是銑床夾具 目的是銑面 其中用到的設(shè)備為臥式銑床 X6132 生產(chǎn) 綱領(lǐng)為中批生產(chǎn) 在對工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí) 為了保證加工的要求 首先要使工件相對道具 及機(jī)床有正確的位置 并使這個(gè)位置在加工過程中不因外力的影響而變動(dòng) 因 此 在進(jìn)行機(jī)械加工前 先要將工件裝夾好 機(jī)床夾具的組成 1 定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置 2 夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢 保證工件在加工過程中受到外 力 切削力等 作用時(shí)不離開已經(jīng)占據(jù)的正確的正確位置 3 對刀或?qū)蜓b置 其作用是確定刀具相對定位元件的正確位置 X 連接原件 其作用是確定夾具在機(jī)床上的正確位置 5 夾具體 夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件 通過它將夾具的所有元件連接 成一個(gè)整體 6 其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設(shè)置的元件或裝置 根 據(jù)加工需要 有些夾具上設(shè)置分度裝置 靠模裝置 為能方便 準(zhǔn)確定位 常 設(shè)置預(yù)定位裝置 對于大型夾具 常設(shè)置吊裝元件等 以上各組成部分中 定位元件 夾緊裝置和夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)組成 部分 機(jī)床的分類 機(jī)床夾具種類繁多 可以從不同的角度對機(jī)床夾具進(jìn)行分類 按夾具的使用特點(diǎn)可分為 通用夾具 專用夾具 可調(diào)夾具 組合夾具 拼裝夾具 按使用機(jī)床可分為 車床夾具 銑床夾具 鉆床夾具 鏜床夾具 齒輪機(jī) 床夾具 數(shù)控機(jī)床夾具 自動(dòng)機(jī)床夾具 自動(dòng)線隨行夾具以及其他機(jī)床夾具 按夾緊的動(dòng)力源可分為 手動(dòng)夾具 氣動(dòng)夾具 液壓夾具 氣液增力夾具 電磁夾具以及真空夾具等 14 工件的裝夾方法 工件裝夾的方法有兩種 將工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤上 將工件裝夾在家具上 采用第一種方法裝夾的效率低 一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃 線 劃出加工表面的尺寸和位置 裝夾時(shí) 用劃針或面分表找正后再夾緊 一 般用于單件和小批生產(chǎn) 批量較大時(shí) 都采用夾具裝夾工件 采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點(diǎn) a 保證加工精度 穩(wěn)定加工質(zhì)量 b 縮短輔助時(shí)間 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 c 擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍 實(shí)現(xiàn) 一機(jī)多能 d 改善工人的勞動(dòng)條件 降低生產(chǎn)成本 3 2 工件在夾具中的定位 1 工件的定位的基本原理 六點(diǎn)定則 用合理分布的六個(gè)支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度 使工件在夾具中的位置 完全確定 稱為 六點(diǎn)定位原則 簡稱 六點(diǎn)定則 六點(diǎn)定則是工件定位的基本法則 用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí) 起支承點(diǎn)作用的是一 定形狀的幾何體 這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件 限制工件自由度與加工要求的關(guān)系 工件定位時(shí) 影響加工要求的自由度必須限制 不影響加工要求的自由度 有時(shí)要限制 有時(shí)可不限制 視具體情況而定 習(xí)慣上 工件的六個(gè)自由度都 限制了的定位稱為完全定位 工件限制的自由度少于六個(gè) 但能保證加工要求 的定位稱為不完全定位 在工件定位時(shí) 以下情況允許不完全定位 a 加工通孔或通槽時(shí) 沿貫通軸的位置自由度可不限制 b 毛坯 本工序加工前 是軸對稱時(shí) 繞對稱軸的角度自由度可不限制 c 加工貫通的平面時(shí) 除可不限制沿兩個(gè)貫通軸的位置自由度外 還可不 15 限制繞垂直加工面的軸的角度自由度 夾具上的定位元件重復(fù)限制工件的同一個(gè)或幾個(gè)自由度的定位稱為重復(fù)定 位 重復(fù)定位分兩種情況 當(dāng)工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制 并對加工 產(chǎn)生有害影響的重復(fù)定位 稱為不可用重復(fù)定位 它將造成工件定位不穩(wěn)定 降低加工精度 使工件或定位元件產(chǎn)生變形 甚至無法安裝和加工 因此 不 可用重復(fù)定位是不允許的 當(dāng)工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制 但仍能 滿足加工要求 即不但不產(chǎn)生有害影響 反而可增強(qiáng)工件裝夾剛度的定位 稱 為可用重復(fù)定位 在生產(chǎn)實(shí)際中 可用重復(fù)定位被大量采用 基準(zhǔn) 對定位元件的基本要求 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇 應(yīng)盡量使工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)相重合 盡量用精 基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn) 遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 應(yīng)使工件安裝穩(wěn)定 加工中所引起的 變形最小 應(yīng)使工件定位方便 夾緊可靠 對定位元件的基本要求 足夠的精度 足夠的強(qiáng)度和剛度 耐磨性好 工藝性好 便于清理切削 2 工件定位方式及其定位元件 a 工件以平面定位 工件以平面作為定位基準(zhǔn)時(shí) 所用定位元件一般可分 為主要支承和輔助支承 主要支承用來限制工件的自由度 具有獨(dú)立定位的作 用 輔助支承用來加強(qiáng)工件的支承剛性 不起限制工件自由度的作用 b 工件以圓柱孔定位 工件以圓柱孔為定位基準(zhǔn) 如套類 齒輪 撥叉等 此種定位方式所用的定位元件有圓柱定位銷 定位心軸和圓錐定位銷等 c 工件以外圓柱面定位 工件以外圓柱面定位時(shí) 常用的定位元件有 V 形塊 定位套和半圓套 定位誤差的分析 造成定位誤差的原因有兩個(gè) 一是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合 由此產(chǎn)生 基準(zhǔn)不重合誤差 b 二是定位基準(zhǔn)與限制位基準(zhǔn)不重合 由此產(chǎn)生基準(zhǔn) 位移誤差 y 基準(zhǔn)不重合誤差 b 是一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí) 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不 重合而造成的加工誤差 其大小為定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影 基準(zhǔn)位移誤差 y 是一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí) 定位基準(zhǔn)相對于限位基準(zhǔn) 16 的最大變化范圍在加工尺寸方向上的投影 夾緊裝置的組成 1 夾緊裝置的種類繁多 綜合起來其結(jié)構(gòu)均由兩部分組成 動(dòng)力裝置 產(chǎn)生夾緊力 動(dòng)力裝置是產(chǎn)生原始作用力的裝置 按夾緊力的 來源 夾緊分手動(dòng)夾緊和機(jī)動(dòng)夾緊 手動(dòng)夾緊是靠人力 機(jī)動(dòng)夾緊是采用動(dòng)力 裝置 常用的動(dòng)力裝置有液壓裝置 氣動(dòng)裝置 電磁裝置 電動(dòng)裝置 氣 液聯(lián) 動(dòng)裝置和真空裝置等 夾緊裝置 傳遞夾緊力 動(dòng)力裝置所產(chǎn)生的力或人力要正確地作用到工件 上 需有適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)機(jī)構(gòu) 傳遞機(jī)構(gòu)是把原動(dòng)力傳遞給夾緊裝置 它由兩種構(gòu) 件組成 一是接受原始作用力的構(gòu)件 二是中間傳力機(jī)構(gòu) 2 夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求 夾緊裝置的設(shè)計(jì)和選用是否正確 都保證工件的精度 提高生產(chǎn)率和減輕 工人勞動(dòng)強(qiáng)度有很大的影響 因此 夾緊裝置應(yīng)滿足以下要求 夾緊過程中 不能破壞工件在定位時(shí)所處的正確位置 b 夾緊力的大小適當(dāng) 保證工件在整個(gè)加工過程中的位置穩(wěn)定不變 夾緊 可靠牢固 振動(dòng)小 又不超出允許的變形 c 夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng) 工件生產(chǎn)批量越大 越應(yīng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜 效率較高的夾緊裝置 d 具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性 力求簡單 便于制造維修 操作安全方便 并 且省力 3 3 被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制定工序的加工要求 為了保證技術(shù)要求 最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn) 同時(shí) 應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生 產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 可根據(jù)零件的工藝路線 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 鑄 鑄造毛坯 兩件合一 2 熱處理 時(shí)效處理 3 刨 3 粗 半精刨燕尾槽 4 粗 半精刨 D 面 牛刨 4 銑 2 銑 E 面 3 夾具回轉(zhuǎn) 180 銑 F 面 臥式銑床 17 5 車 4 粗 精車 M 面 5 鉆 擴(kuò) 38 留余量 6 調(diào)頭粗 精車 N 面 臥式銑床 6 鉆 3 鉆孔 7 锪錐孔 11 夾具回轉(zhuǎn) 180 鉆另一孔 7 锪錐孔 11 4 鉆 擴(kuò) 鉸 2 12H7 鉆床 7 銑 切割 控制尺寸 4 臥式銑床 8 鉗 去毛刺 9 檢 檢驗(yàn) 10 磨 磨燕尾槽 兩件合一 磨床 11 磨 磨 38H7 兩件合一 內(nèi)圓磨床 12 檢 總檢 13 清洗 入庫 零件有兩個(gè)以加工平面 故可用擋板對其定位 另外零件還有兩個(gè)燕尾槽 零件總體尺寸相對較小和具有一定的對稱性 1 研究工藝過程 分析該工序所加工的部位 加工要求 定位夾緊部分和 前后加工工序的關(guān)系等 工藝過程見機(jī)械加工過程卡片 該工序?yàn)殂妰啥嗣婵?因此可以用彈簧 擋板對其定位 這樣可以減少誤差 另外零件還有兩個(gè)燕尾槽因此可以 用相應(yīng)的擋板對其進(jìn)行定位 夾緊可以通過活動(dòng)擋板對其進(jìn)行壓緊 根據(jù)工藝路線可知 加工銑 E 面 夾具回轉(zhuǎn) 180 銑 F 面加工之前 只加工了 粗 半精刨燕尾槽 粗 半精刨 D 面 所以設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候要選擇精基準(zhǔn)的時(shí) 候只能選擇燕尾槽面或 D 面作為精基準(zhǔn) 此時(shí)零件的形狀如下圖 18 3 4 定設(shè)計(jì)方案的討論 由零件圖可知 加工銑 E 面 夾具回轉(zhuǎn) 180 銑 F 面加工之前 只加工了 粗 半精刨燕尾槽 粗 半精刨 D 面 因此 定位 夾緊方案有 方案 選底平面 和側(cè)面定位夾緊方式用操作簡單 通用性較強(qiáng)的活動(dòng) V 型塊來夾緊 方案 選一面兩銷定位方式 2 面用擋銷 夾緊方式用操作簡單 通用 19 性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來夾緊 分析比較上面二種方案 方案 中的定位是不正確的 擋銷的位置是固定 且定位與夾緊應(yīng)分開 因夾緊會(huì)破壞定位 通過比較分析只有方案 滿足要求 從而保證其尺寸公差要求 開始設(shè)計(jì)是直接用夾具體作為定位面 用久后磨損會(huì)造成大的誤 差 兩端沒有做成活動(dòng)的 這樣不好安裝 后來改成可以單獨(dú)使 用的零件 這樣可以壞掉及時(shí)更換 取得很好的經(jīng)濟(jì)效益 為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi) 這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作 3 5 切削力及夾緊分析計(jì)算 刀具 面銑刀 硬質(zhì)合金 刀具有關(guān)幾何參數(shù) 015 01 頂 刃 0n 側(cè) 刃 601 5 30rK 2 5Lm2Z 8 famzmap 2 由參考文獻(xiàn) 5 5 表 1 2 9 可得銑削切削力的計(jì)算公式 0 8 10 pzFafDBzn 有 9 8 1 10 135254836 2 N 根據(jù)工件受力切削力 夾緊力的作用情況 找出在加工過程中對夾緊最不 利的瞬間狀態(tài) 按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力 最后為保證夾緊可靠 再 乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值 即 FKW 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算 6543210 式中 為各種因素的安全系數(shù) 查參考文獻(xiàn) 5 1 2 1 可知其公6 式參數(shù) 123456 0 3KK 由此可得 1 10 31 056 所以 845 WFN 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大 為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊力的確定 夾緊力方向的確定 20 夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向 1 夾緊力作用點(diǎn)的選擇 a 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi) b 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上 這樣可以防止或減少工件 變形變形對加工精度的影響 c 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面 3 夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小 必須知道加工過程中 工件所受到的切削力 離心力 慣性力及重力等 然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而 計(jì)算出 但實(shí)際上 夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性 夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率 等有關(guān) 而且 切削力的大小在加工過程中是變化的 因此 夾緊力的計(jì)算是 個(gè)很復(fù)雜的問題 只能進(jìn)行粗略的估算 估算的方法 一是找出對夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài) 估算此狀態(tài)下所需的夾 緊力 二是只考慮主要因素在力系中的影響 略去次要因素在力系中的影響 估算的步驟 a 建立理論夾緊力 FJ 理與主要最大切削力 FP 的靜平衡方程 FJ 理 FP b 實(shí)際需要的夾緊力 FJ 需 應(yīng)考慮安全系數(shù) FJ 需 KFJ 理 c 校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力 FJ 是否滿足條件 FJ FJ 需 3 6 夾具的夾緊裝置和定位裝置 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過程緊密聯(lián)系在一起的 定位問題已在 前面研究過 其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度 僅僅定好位在大多數(shù)場合下 還無法進(jìn)行加工 只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相 應(yīng)的夾緊裝置對工件進(jìn)行夾緊 才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù) 夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置 以便在切削 力 重力 慣性力等外力作用下 不發(fā)生移動(dòng)和震動(dòng) 確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安 全 有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的 正確的夾緊還能糾正工件定位的 不正確 一般夾緊裝置由動(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分 夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作 21 用力 使之變?yōu)閵A緊力 并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分 他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊 元件 考慮到機(jī)床的性能 生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式 利用螺旋桿直接夾緊元件 或者 與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件 是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī) 構(gòu) 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋 實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上 因此他的 作用原理與斜契是一樣的 也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的 不過這里上是通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋 使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的 典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 1 結(jié)構(gòu)簡單 2 擴(kuò)力比大 3 自瑣性能好 4 行程不受限制 5 夾緊動(dòng)作慢 夾緊裝置可以分為力源裝置 中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置 在此套夾具中 中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一 力源為機(jī)動(dòng)夾緊 通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板 達(dá)到夾緊和定心作用 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn) 通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板 實(shí)現(xiàn)對 工件的夾緊 并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板 通過精確的圓弧定位 實(shí)現(xiàn)定心 此套移動(dòng)壓板制作簡單 便于手動(dòng)調(diào)整 通 過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng) 以達(dá)到壓緊的目的 壓緊的同時(shí) 實(shí)現(xiàn)工件 的定心 使其定位基準(zhǔn)的對稱中心在規(guī)定位置上 查參考文獻(xiàn) 5 1 2 26 可知螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有 210 tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn) 5 可查得 6 2 76zr 901052 29 其中 3 Lm 8N 螺旋夾緊力 04 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件 由表 得 原動(dòng)力計(jì)算公式 261 001KLWl 22 即 0478 230 932 75 1KWLNl 由上述計(jì)算易得 K 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大 為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 3 7 誤差分析與計(jì)算 為了滿足工序的加工要求 必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī) 定的尺寸公差 gwj 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 一般可用下式表示 j MjjWDAZWj 由參考文獻(xiàn) 5 可得 定位誤差 11minDWd 2i 2min DdJarctgL 其中 10 52Dm 20D d 3d in in4 夾緊誤差 cos minaxyj 其中接觸變形位移值 1 9 62nHBZyRaZkNl 查 5 表 1 2 15 有 10 4 0 42 0 7zKC cos8jym 磨損造成的加工誤差 通常不超過Mj 5 夾具相對刀具位置誤差 取AD01 誤差總和 0 853jw 從以上的分析可見 所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求 23 3 8 對刀裝置設(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) T 形槽的配合 使夾具上定位元件的工作表面 對于工作臺(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 3 9 夾具操作步驟分析和可靠性預(yù)測 如前所述 應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率 但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式 在 夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力 由于該工件體積小 經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和 比較 選用了手動(dòng)夾緊方式 螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單 夾緊可 靠 通用性大 在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用 此外 當(dāng)夾具有制造誤差 工作過程出現(xiàn)磨損 以及零件尺寸變化時(shí) 影 響定位 夾緊的可靠 為防止此現(xiàn)象 選用可換定位銷 以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn) 行調(diào)整換取 優(yōu)點(diǎn) 穩(wěn)定性高 夾具體積小 易于在車床上安裝與拆卸 缺點(diǎn) 對車床的適應(yīng)性低 沒有凸臺(tái) 車削的面積大 用久后夾具磨損會(huì) 使定位誤差增大 夾具的主要零件技術(shù)要求的分析 夾具體 鑄件不允許有裂紋 氣孔 沙眼 疏松 幾個(gè)重要面的平行度和 垂直度要保證 24 3 10 編寫主要夾具非標(biāo)準(zhǔn)零件的加工工藝規(guī)程 零件名稱 夾具體 材料 HT200 生產(chǎn)綱領(lǐng) 單個(gè) 單位 mm 25 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 鑄 鑄造毛坯 2 熱處理 時(shí)效處理 3 銑 1 銑底面 2 銑與定位鍵配合 的面 臥式銑床 X6132 4 銑 銑上表面各個(gè)小凸 臺(tái) 立式銑床 X50K 5 銑 銑夾具體兩側(cè) U 型 槽 立式銑床 X50K 6 鉆 1 鉆 M8 底孔 6 8 2 鉆兩 M6 底孔 5 3 鉆兩 M5 底孔 4 2 4 鉆 10 孔 5 鉆四個(gè) 5 孔 6 鉆兩 6 銷孔 鉆床 7 攻螺紋 1 攻兩 M8 2 攻兩 M6 3 攻兩 M5 鉆床 8 鉗 去毛刺 9 檢 檢驗(yàn) 10 檢 總檢 11 清洗 入 庫 清洗 入庫 26 總結(jié) 通過為期一個(gè)半星期的課程設(shè)計(jì)使我加深了對機(jī)械制造基礎(chǔ)這一門課程實(shí)用 性的理解 也是我明白了工廠里面工人操作流程 對于一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)流程 加工工藝規(guī)程 我有了一些粗層次的了解 我認(rèn)為出去以后當(dāng)我看到那一張張 工序卡片 工藝卡片 我一定能看懂它 感謝有這樣一次機(jī)會(huì) 感謝我們團(tuán)體 成員為這次課程設(shè)計(jì)所付出的辛勤努力 以及傅老師的指導(dǎo) 參考文獻(xiàn) 1 盧秉恒 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 12 2 孟少農(nóng) 機(jī)械加工工藝手冊 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 3 柯建宏 賓鴻贊 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 華中科技大學(xué)出版社 2006 4 鄭修本 機(jī)械制造工藝學(xué) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 5 鄒青 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 機(jī)械工業(yè)出版社 2004