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XX 大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 論 文 直角管接頭加工工藝及車(chē)削 M22X1 5 夾具設(shè)計(jì) 所 在 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 老 師 年 月 日 II 摘 要 直角管接頭零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì) 工序設(shè)計(jì)以及 專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)三部分 在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析 了解零件的工藝再設(shè) 計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu) 并選擇好零件的加工基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)出零件的工藝路線 接著對(duì)零件各 個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算 關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量 然后進(jìn) 行專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì) 選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件 如定位元件 夾緊元件 引導(dǎo) 元件 夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件 計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差 分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處 并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn) 關(guān)鍵詞 工藝 工序 切削用量 夾緊 定位 誤差 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第 1 章 序 言 5 第 2 章 零件的分析 6 2 1 零件的形狀 6 2 2 零件的工藝分析 6 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7 3 1 確定毛坯的制造形式 7 3 2 基面的選擇 7 3 3 制定工藝路線 8 3 3 1 工藝路線方案一 8 3 3 2 工藝路線方案二 9 3 3 3 工藝方案的比較與分析 9 3 4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 10 3 4 1 機(jī)床選用 10 3 4 2 選擇刀具 10 3 4 3 選擇量具 10 3 5 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 3 6 確定切削用量及基本工時(shí) 12 第 4 章 加工 28孔夾具設(shè)計(jì) 22 4 1 車(chē)床夾具設(shè)計(jì)要求說(shuō)明 22 4 2 車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 22 4 3 定位機(jī)構(gòu) 24 4 4 夾緊機(jī)構(gòu) 24 4 5 零件的車(chē)床夾具的加工誤差分析 26 4 6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 27 4 6 零件的車(chē)床專(zhuān)用夾具簡(jiǎn)單使用說(shuō)明 28 IV 總 結(jié) 29 致 謝 30 參 考 文 獻(xiàn) 31 第 1 章 序 言 機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品 并把它們裝備成機(jī)械 裝備的行業(yè) 機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用 也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提 供裝備 社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品 我們的生活離不開(kāi)制造業(yè) 因此制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè) 是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支 柱 從某中意義上講 機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué) 技術(shù)水平的重要指標(biāo) 直角管接頭零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下 進(jìn)行的一個(gè)全面的考核 正確地解決一個(gè)零件 在加工中的定位 夾緊以及工藝路線安排 工藝尺寸確定等問(wèn)題 并設(shè)計(jì)出專(zhuān)用夾具 保證尺寸證零件的加工質(zhì)量 本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力 因此本次設(shè) 計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng) 涉及知識(shí)面廣 所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念 基本理論 又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要 只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合 才能很好的完成本次 設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)水平有限 其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤 敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正 6 第 2 章 零件的分析 2 1 零件的形狀 題目給的零件是直角管接頭零件 主要作用是起連接作用 零件的實(shí)際形狀如上圖所示 從零件圖上看 該零件是典型的零件 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn) 單 具體尺寸 公差如下圖所示 2 2 零件的工藝分析 由零件圖可知 其材料為 Q235 該材料為 Q235 鋼 具有較高強(qiáng)度 耐磨性 耐熱 性及減振性 適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件 直角管接頭零件主要加工表面為 1 車(chē)外圓及端面 表面粗糙度 值為aR 3 2 2 車(chē)外圓及端面 表面粗糙度 值 3 2 3 車(chē)裝配孔 表面粗糙度 值m aRm a 3 2 4 半精車(chē)側(cè)面 及表面粗糙度 值 3 2 5 兩側(cè)面粗糙度 a值 6 3 12 5 法蘭面粗糙度 值 6 3 a 直角管接頭共有兩組加工表面 他們之間有一定的位置要求 現(xiàn)分述如下 1 上端的加工表面 這一組加工表面包括 上端面 外圓 22 R1 2 錐段 這一部份只有端面有 6 3 的 粗糙度要求 其要求并不高 粗車(chē)后半精車(chē)就可以達(dá)到精度要求 而鉆工沒(méi)有精度要 求 因此一道工序就可以達(dá)到要求 并不需要擴(kuò)孔 鉸孔等工序 2 下底面的加工表面 這一組加工表面包括 30X30 底面 其要求也不高 粗銑后精銑就可以達(dá)到精 度要求 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 本直角管接頭來(lái)假設(shè)年產(chǎn)量為 10 萬(wàn)臺(tái) 每臺(tái)車(chē)床需要該零件 1 個(gè) 備品率為 19 廢品率為 0 25 每日工作班次為 2 班 該零件材料為 Q235 考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性 所以選擇鑄鐵鑄造 依據(jù)設(shè)計(jì)要求 Q 100000 件 年 n 1 件 臺(tái) 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際 備品率 和 廢品率 分 別取 19 和 0 25 代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N 2XQn 1 1 238595 件 年 3 1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 Q235 選擇型材 這從提高生產(chǎn)效率 保證加工精度 減少生產(chǎn)成本 上考慮 也是應(yīng)該的 3 2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一 基面選擇的正確與合理 可以使加工 質(zhì)量得到保證 生產(chǎn)效率得以提高 否則 不但使加工工藝過(guò)程中的問(wèn)題百出 更有 8 甚者 還會(huì)造成零件大批報(bào)廢 使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行 粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)像直角管接頭這樣的零件來(lái)說(shuō) 選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的 對(duì)本 零件來(lái)說(shuō) 如果外圓的端面做基準(zhǔn) 則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對(duì) 稱(chēng) 按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則 即當(dāng)零件有不加工表面時(shí) 應(yīng)以這些不加工表面做粗 基準(zhǔn) 若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí) 則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)應(yīng)位置精度較高的 不加工表面做為粗基準(zhǔn) 對(duì)于精基準(zhǔn)而言 主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題 當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí) 應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算 這在以后還要專(zhuān)門(mén)計(jì)算 此處不在重復(fù) 3 3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn) 應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀 尺寸精度及位置精度等技術(shù)要 求能得到合理的保證 在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下 可以考慮采用萬(wàn)能 性機(jī)床配以專(zhuān)用夾具 并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率 除此以外 還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì) 效果 以便使生產(chǎn)成本盡量下降 3 3 1 工藝路線方案一 10 開(kāi)料 選擇毛坯 型材開(kāi)料 90X35 X50 20 銑 粗銑外部輪廓 銑至 86X31X46 各個(gè)方向留 1mm 的加工 余量 30 銑 精銑外部輪廓 銑至 85X30X45 加工到尺寸公差要求 40 車(chē) 粗車(chē) 半精車(chē)外圓 22 R1 2 錐段 50 車(chē) 車(chē) R1 2 錐螺紋 60 車(chē) 粗車(chē) 半精車(chē)另外一頭外圓 22 70 車(chē) 車(chē)退刀槽 17 8X2 80 車(chē) 車(chē) M22X1 5 外螺紋 90 鉆 鉆 10 孔 2 處 100 車(chē) 粗車(chē) 半精車(chē) 17 8 孔 角度 24 度的內(nèi)圓錐段 110 去毛刺 去毛刺 120 檢驗(yàn) 按圖紙要求檢驗(yàn)各部尺寸及形位公差 130 入庫(kù) 清洗 加工表面涂防銹油 入庫(kù) 3 3 2 工藝路線方案二 10 開(kāi)料 選擇毛坯 型材開(kāi)料 90X35 X50 20 銑 粗銑外部輪廓 銑至 86X31X46 各個(gè)方向留 1mm 的加工 余量 30 銑 精銑外部輪廓 銑至 85X30X45 加工到尺寸公差要求 40 鉆 鉆 10 孔 2 處 50 車(chē) 粗車(chē) 半精車(chē)外圓 22 R1 2 錐段 60 車(chē) 車(chē) R1 2 錐螺紋 70 車(chē) 粗車(chē) 半精車(chē)另外一頭外圓 22 80 車(chē) 車(chē)退刀槽 17 8X2 90 車(chē) 車(chē) M22X1 5 外螺紋 100 車(chē) 粗車(chē) 半精車(chē) 17 8 孔 角度 24 度的內(nèi)圓錐段 110 去毛刺 去毛刺 120 檢驗(yàn) 按圖紙要求檢驗(yàn)各部尺寸及形位公差 130 入庫(kù) 清洗 加工表面涂防銹油 入庫(kù) 3 3 3 工藝方案的比較與分析 上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于 方案一的定位和裝夾等都比較方便 但是要更換多臺(tái)設(shè) 備 加工過(guò)程比較繁瑣 而且在加工過(guò)程中位置精度不易保證 方案二減少了裝夾次 數(shù) 但是要及時(shí)更換刀具 因?yàn)橛行┕ば蛟谲?chē)床上也可以加工 鏜 鉆孔等等 需要 換上相應(yīng)的刀具 而且在磨削過(guò)程有一定難度 要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具 因此綜合兩個(gè)工藝 方案 取優(yōu)棄劣 具體工藝過(guò)程如下 10 開(kāi)料 選擇毛坯 型材開(kāi)料 90X35 X50 20 銑 粗銑外部輪廓 銑至 86X31X46 各個(gè)方向留 1mm 的加工 余量 30 銑 精銑外部輪廓 銑至 85X30X45 加工到尺寸公差要求 40 車(chē) 粗車(chē) 半精車(chē)外圓 22 R1 2 錐段 50 車(chē) 車(chē) R1 2 錐螺紋 60 車(chē) 粗車(chē) 半精車(chē)另外一頭外圓 22 10 70 車(chē) 車(chē)退刀槽 17 8X2 80 車(chē) 車(chē) M22X1 5 外螺紋 90 鉆 鉆 10 孔 2 處 100 車(chē) 粗車(chē) 半精車(chē) 17 8 孔 角度 24 度的內(nèi)圓錐段 110 去毛刺 去毛刺 120 檢驗(yàn) 按圖紙要求檢驗(yàn)各部尺寸及形位公差 130 入庫(kù) 清洗 加工表面涂防銹油 入庫(kù) 3 4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3 4 1 機(jī)床選用 工序 和工序 是粗車(chē) 粗鏜和半精車(chē) 半精鏜 各工序的工步數(shù)不多 成批 量生產(chǎn) 故選用臥式車(chē)床就能滿足要求 本零件外輪廓尺寸不大 精度要求屬于中等 要求 選用最常用的 CA6140 臥式車(chē)床 參考根據(jù) 機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè) 表 4 2 7 工序 是鉆孔 選用 Z525 搖臂鉆床 3 4 2 選擇刀具 在車(chē)床上加工的工序 一般選用硬質(zhì)合金車(chē)刀和鏜刀 加工刀具選用 YG6 類(lèi)硬質(zhì) 合金車(chē)刀 它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵 冷硬鑄鐵 高溫合金的精加工和半精加工 為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性 可選用可轉(zhuǎn)位車(chē)刀 GB5343 1 85 GB5343 2 85 鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆 參考 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 主編 孟少農(nóng) 第二卷 表 10 21 47 及表 10 2 53 可得到所有參數(shù) 3 4 3 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn) 一般均采用通常量具 選擇量具的方法有兩種 一是按計(jì) 量器具的不確定度選擇 二是按計(jì)量器的測(cè)量方法極限誤差選擇 采用其中的一種方 法即可 3 5 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 直角管接頭 零件材料為 Q235 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 以后簡(jiǎn)稱(chēng) 工藝手 冊(cè) 表 2 2 17 各種鑄鐵的性能比較 Q235 鋼的硬度 HB 為 143 269 表 2 2 23 Q235 鋼的物理性能 Q235 密度 7 2 7 3 計(jì)算零件毛坯的重量約為 23cmg kg 表 3 1 機(jī)械加工車(chē)間的生產(chǎn)性質(zhì) 同類(lèi)零件的年產(chǎn)量 件 生產(chǎn)類(lèi)別 重型 零件重 2000kg 中型 零件重 100 2000kg 輕型 零件重11 80 13 20 151 101 表 3 7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值 根據(jù) GB6137 85 d mm 2 f 8 6 18 00 30 118 12 40 60 表 3 8 鉆頭 擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 1 后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0 mm 刀具材料 加工材料 20 高速鋼 鑄鐵 0 5 0 8 2 單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0 mm 刀具類(lèi)型 加工材料 刀具材料 11 20 鉆頭 鉆孔及擴(kuò) 孔 鑄鐵 銅合金及 合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0 5 0 8mm 刀具耐用度 T 60 min 確定進(jìn)給量 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 第二卷表 10 4 高速鋼鉆頭鉆孔的進(jìn)給量 為 f 0 25 0 65 根據(jù)表 4 13 中可知 進(jìn)給量取 f 0 60 zm rm 確定切削速度 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 17 高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵 190HBS 上鉆孔的切削速度軸向力 扭矩及功率得 V 12 參考 機(jī)械加工in 工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 10 鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時(shí)切削速度修正系數(shù) K 1 0 R 0 85 mvtv V 12 10 32 3 85 0 min 17 則 131 3 nir 18 查表 4 2 12 可知 取 n 150 minr 則實(shí)際切削速度 11 8v實(shí) 確定切削時(shí)間 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 43 鉆孔時(shí)加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算 23 1 10dn 0514 3 20 公式 T 3 ifn llw1 19 其中 l l 5 l 2 3f2mdRKcot wm1m 則 t 9 13 s 工序 100 粗車(chē) 半精車(chē) 17 8 孔 角度 24 度的內(nèi)圓錐段 1 選擇機(jī)床 由于加工的零件的外廓尺寸不是很大 又屬于回轉(zhuǎn)體 故可以在車(chē)床上鏜孔 又因 為經(jīng)濟(jì)精度的要求不是很高 故可以選擇 CA6140 型臥式車(chē)床 2 選擇刀具 依據(jù) 根據(jù)表 1 2 可以選擇 YG6 型硬質(zhì)合金鏜刀 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 依據(jù) 根據(jù)表 1 30 由于 CA6140 機(jī)床的中心高度 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 20hm 所以可以選擇刀桿的尺寸為 BXH 16mmX25mm 刀片的厚度為 4 5mm 依據(jù) 根據(jù)表 1 3 選擇車(chē)刀的幾何形狀為平面帶倒棱形前刀 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 面 如表 13 表 13 車(chē)刀幾何形狀角度 刀角名稱(chēng) 符號(hào) 范圍 取值 主偏角 kr 60 75 60 副偏角 Kr 15 20 20 前角 0 10 15 10 后角 6 8 8 刃傾角 s 0 0e 0 4 0 8 0 5 3 切削用量的計(jì)算 1 決定切削速度 ap 由于加工余量為 0 9 故可在一次走刀內(nèi)切完 則 mm21 80 9p 2 決定進(jìn)給量 f 依據(jù) 根據(jù)表 1 5 當(dāng)粗鏜 Q235 鋼 鏜刀的直徑為 20mm 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 6 0573 鏜刀伸出的長(zhǎng)度為 125mm 時(shí) 2apm 0 15 fmr 依據(jù) 根據(jù)表 4 2 9 查得 CA6140 型機(jī)床的進(jìn)給量 機(jī) 械 制 造 工 藝 設(shè) 計(jì) 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 選 0 3 fr 3 依據(jù) 根據(jù)表 1 9 所選擇的鏜刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) T 60min 4 決定切削速度 cv 依據(jù) 根據(jù)表 1 28 可查得切削速度的修正系數(shù)為 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 0 65tvk 故0 92krv 8svk1 0Tv 24kv1 8Mv 0 65x0 92x0 8x1 24x1 18 0 7Mtkrs 依據(jù) 根據(jù)表 1 27 切削速度的計(jì)算為 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) vcmxyCTapf 116m min0 2 150 29763c r min6 in194 8vnrD 依據(jù) 根據(jù) CA6140 車(chē)床的使用說(shuō)明書(shū) 選擇 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 120 crm 這時(shí)實(shí)際切削速度 為cv 82m min1 820 in0cDn 5 校驗(yàn)機(jī)床功率 依據(jù) 根據(jù)表 1 24 當(dāng) 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 580 97bMPa 2 0pm 時(shí) 0 3 fmr 86 incv 1 4cPkW 依據(jù) 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 根據(jù)表 1 29 2 可查得切削功率的修正系數(shù) 0 94 1 0 故實(shí)際切削時(shí)的功率為krPcrF oPcFck 1 4091 36pW 依據(jù) 根據(jù) CA6140 車(chē)床的使用說(shuō)明書(shū) 當(dāng) 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 120 mincnr 車(chē)床主軸所允許的功率 因?yàn)?故所選擇之切削用量可以在 C620 1 車(chē)4 9Ek cEP 床上進(jìn)行 22 最后決定的車(chē)削用量為 0 9 3 120 min 82 inp camfrnrv 第 4 章 車(chē)削 M22X1 5 夾具設(shè)計(jì) 4 1 車(chē)床夾具設(shè)計(jì)要求說(shuō)明 車(chē)床夾具主要用于車(chē)削 M22X1 5 夾具設(shè)計(jì)夾具 因而車(chē)床夾具的主要特點(diǎn)是工件 加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸 1 安裝在車(chē)床主軸上的夾具 這類(lèi)夾具很多 有通用的三爪卡盤(pán) 四爪卡盤(pán) 花盤(pán) 頂尖等 還有自行設(shè)計(jì)的心軸 專(zhuān)用夾具通常可分為心軸式 夾頭式 卡盤(pán)式 角鐵式和花盤(pán)式 這類(lèi)夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn) 刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 定心式車(chē)床夾具 在定心式車(chē)床夾具上 工件常以孔或外圓定位 夾具采用定心 夾緊機(jī)構(gòu) 角鐵式車(chē)床夾具 在車(chē)床上加工殼體 支座 杠桿 接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí) 由于零件形狀較復(fù)雜 難以裝夾在通用卡盤(pán)上 因而須設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具 這種夾具的夾 具體呈角鐵狀 故稱(chēng)其為角鐵式車(chē)床夾具 花盤(pán)式車(chē)床夾具 這類(lèi)夾具的夾具體稱(chēng)花盤(pán) 上面開(kāi)有若干個(gè) T 形槽 安裝定位 元件 夾緊元件和分度元件等輔助元件 可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔 這類(lèi)夾 具不對(duì)稱(chēng) 要注意平衡 2 安裝在托板上的夾具 某些重型 畸形工件 常常將夾具安裝在托板上 刀 具則安裝在車(chē)床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 由于后一類(lèi)夾具應(yīng)用很少 屬于機(jī)床改裝范疇 而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安 裝在車(chē)床主軸上的專(zhuān)用夾具 所以零件在車(chē)床上加工用專(zhuān)用夾具 4 2 車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1 定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求 當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí) 要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合 夾具上定位裝 置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn) 當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí) 則應(yīng)以?shī)A具的 回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來(lái)確定定位元件的位置 工件的夾緊應(yīng)可靠 由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn) 故在加工過(guò)程 中工件除受切削力矩的作用外 整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用 轉(zhuǎn)速越高離 24 心力越大 這些力不僅降低夾緊力 同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng) 因此 夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足 夠的夾緊力 自鎖性能好 以防止工件在加工過(guò)程中移動(dòng)或發(fā)生事故 對(duì)于角鐵式夾 具 夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形 2 夾具與機(jī)床主軸的連接 車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的加工精度有一定的影響 因此 要求夾 具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車(chē)床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差 心軸類(lèi)車(chē)床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接 用螺桿拉緊 有的心軸則 以中心孔與車(chē)床前 后頂尖安裝使用 根據(jù)徑向尺寸的大小 其它專(zhuān)用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式 1 對(duì)于徑向尺寸 D 140mm 或 D 2 3 d 的小型夾具 一般用錐柄安裝在車(chē)床主 軸的錐孔中 并用螺桿拉緊 如圖 1 a 所示 這種連接方式定心精度較高 2 對(duì)于徑向尺寸較大的夾具 一般用過(guò)渡盤(pán)與車(chē)床主軸軸頸連接 過(guò)渡盤(pán)與主軸 配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu) 圖 1 b 所示的過(guò)渡盤(pán) 其上有一個(gè)定位圓孔按 H7 h6 或 H7 js6 與主軸軸頸相配合 并用螺紋和主軸連接 為防止停車(chē)和倒車(chē)時(shí)因慣性作用使兩者松開(kāi) 可用壓板將過(guò)渡 盤(pán)壓在主軸上 專(zhuān)用夾具則以其定位止口按 H7 h6 或 H7 js6 裝配在過(guò)渡盤(pán)的凸緣上 用螺釘緊固 這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響 為了提高定心精度 可按 找正圓校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度 對(duì)于車(chē)床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu) 如圖 1 c 所示 過(guò)渡盤(pán)在其長(zhǎng)錐面 上配合定心 用活套在主軸上的螺母鎖緊 由鍵傳遞扭矩 這種安裝方式的定心精度 較高 但端面要求緊貼 制造上較困難 圖 1 d 所示是以主軸前端短錐面與過(guò)渡盤(pán)連接的方式 過(guò)渡盤(pán)推入主軸后 其端 面與主軸端面只允許有 0 05 0 1mm 的間隙 用螺釘均勻擰緊后 即可保證端面與錐 面全部接觸 以使定心準(zhǔn)確 剛度好 圖 1 車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接 過(guò)渡盤(pán)常作為車(chē)床附件備用 設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)按過(guò)渡盤(pán)凸緣確定專(zhuān)用夾具體的止口 尺寸 過(guò)渡盤(pán)的材料通常為鑄鐵 各種車(chē)床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸 可查閱有關(guān)手冊(cè) 4 3 定位機(jī)構(gòu) 由零件圖分析孔 F 的加工要求 必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸 得出 夾具必 須限制工件的六個(gè)自由度 才可以達(dá)到加工要求 先設(shè)計(jì)夾具模型如下 選擇定位元件為 支承板 支撐釘 定位銷(xiāo) 支撐板限制了 X Y Z 方向的移動(dòng)自由 度 X Y 方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 支撐釘限制了 Z 方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 可見(jiàn) 定位方案選擇 合理 4 4 夾緊機(jī)構(gòu) 選擇工件的夾緊方案 夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn) 夾得勞 夾得快 選擇夾緊 機(jī)構(gòu)時(shí) 要合理確定夾緊力的三要素 大小 方向 作用點(diǎn) 夾緊裝置的基本要求如 下 1 夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置 2 夾緊力要適當(dāng) 既要保證工件在加工過(guò)程中不移動(dòng) 不轉(zhuǎn)動(dòng) 不震動(dòng) 又不因 夾緊力過(guò)大而使工件表面損傷 變形 3 夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全 方便 迅速 省力 4 機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單 制造 維修要方便 分析零件加工要素的性質(zhì) 確定夾緊動(dòng)力源類(lèi)型為手動(dòng)夾緊 夾緊裝置為壓板 壓 緊力來(lái)源為螺旋力 夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見(jiàn)夾具裝配圖和零件圖 根據(jù)工件受力切削力 夾緊力的作用情況 找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬 26 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)算有 6543210 式中 為各種因素的安全系數(shù) 查參考文獻(xiàn) 5 表 可得 6 12 01 310 56C 25223PK f 所以有 19308 KCWFN 76 P 5 Kf 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有 210 tgtQLz 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn) 5 可查得 6 2 76zr 901052 29 其中 80N 螺旋夾緊力 4 W 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(jiǎn)單 操作方便 決定 選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 4 5 零件的車(chē)床夾具的加工誤差分析 工件在車(chē)床夾具上加工時(shí) 加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差 夾具D 誤差 夾具在主軸上的安裝誤差 和加工方法誤差 的影響 J A G 如夾具圖所示 在夾具上加工時(shí) 尺寸的加工誤差的影響因素如下所述 1 定位誤差 D 由于 C 面既是工序基準(zhǔn) 又是定位基準(zhǔn) 基準(zhǔn)不重合誤差 為零 工件在夾具上B 定位時(shí) 定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的 基準(zhǔn)位移誤差 為零 因此 尺寸的定位誤Y 差 等于零 D 2 夾具誤差 J 夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差 以及限位基面相對(duì)安裝基面 C 的平行 度誤差是 0 01 3 安裝誤差 A 因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合 夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì) 4 加工方法誤差 G 如車(chē)床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差 主軸的徑向跳動(dòng) 車(chē)床溜 板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等 它的大小取決于機(jī)床的制造精度 夾具 的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素 一般取 3 0 05 3 0 017mmG K 零件的車(chē)床夾具總加工誤差是 2A2JDG 062 17 0 精度儲(chǔ)備 238 6 5 0 CJ 故此方案可行 4 6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 夾具體設(shè)計(jì)的基本要求 1 應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面 如安裝定位元件的表面 安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉?及夾具體的安裝基面 應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁?度 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定 鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理 焊接和鍛造夾具體要 進(jìn)行退火處理 2 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力 切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和 振動(dòng) 夾具體應(yīng)有足夠的壁厚 剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋 3 應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 28 夾具體一般外形尺寸較大 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 而且各表面間的相互位置精度要求高 因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性 應(yīng)做到裝卸工件方便 夾具維修方便 在滿足剛度和 強(qiáng)度的前提下 應(yīng)盡量能減輕重量 縮小體積 力求簡(jiǎn)單 4 應(yīng)便于排除切屑 在機(jī)械加工過(guò)程中 切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周?chē)?如不及時(shí)排除 切削熱量 的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度 切屑的拋甩可能纏繞定位元件 也會(huì)破壞定位精度 甚至發(fā)生安全事故 因此 對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況 可適當(dāng)加大定位元 件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間 對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情 況 一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽 5 在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠 夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或 配合實(shí)現(xiàn)的 當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí) 夾具的重心應(yīng)盡量低 支承面積應(yīng)足夠 大 安裝基面應(yīng)有較高的配合精度 保證安裝穩(wěn)定可靠 夾具底部一般應(yīng)中空 大型 夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔 確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸 然后繪制夾具總圖 詳見(jiàn)繪制的夾具裝配圖 4 7 零件的車(chē)床專(zhuān)用夾具簡(jiǎn)單使用說(shuō)明 1 夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊 輕便 懸臂尺寸要短 重心盡可能靠近主軸 2 當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí) 將產(chǎn)生較大的離 心力和振動(dòng) 影響工件的加工質(zhì)量 刀具的壽命 機(jī)床的精度和安全生產(chǎn) 特別是在 轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大 因此 對(duì)于重量不對(duì)稱(chēng)的夾具 要有平衡要求 平衡的 方法有兩種 設(shè)置平衡塊或加工減重孔 在工廠實(shí)際生產(chǎn)中 常用適配的方法進(jìn)行夾 具的平衡工作 3 為了保證安全 夾具上各種元件一般不超過(guò)夾具的圓形輪廓之外 因此 還 應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問(wèn)題 必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩 30 總 結(jié) 課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了 時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來(lái)說(shuō)受益菲淺的 通過(guò)這次的 設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書(shū)本上的空理論 不再是紙上談兵 而是將理論和實(shí)踐相結(jié) 合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì) 使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng) 使我們更好的利用圖書(shū)館的資料 更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和 AUTOCAD 等制圖軟件 為我們踏入社會(huì)打下了好的基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書(shū)本上的知識(shí)是不夠的 還應(yīng)該更好的做到 理論和實(shí)踐的結(jié)合 因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo) 使我們學(xué)到了很多 也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì) 它將是我們課程設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵 一步 致 謝 這次課程設(shè)計(jì)使我收益不小 為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ) 但是 查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí) 數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊 由于經(jīng) 驗(yàn)不足 在選取數(shù)據(jù)上存在一些問(wèn)題 不過(guò)我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出 寶貴的意見(jiàn) 在我遇到難題時(shí)給我指明了方向 最終我很順利的完成了課程設(shè)計(jì) 這次課程設(shè)計(jì)成績(jī)的取得 與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開(kāi)的 在此 我衷心感 謝我的指導(dǎo)老師 特別是每次都放下他的休息時(shí)間 耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些 難題 她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神 精益求精的工作作風(fēng) 深深地感染和激 勵(lì)著我 從題目的選擇到項(xiàng)目的最終完成 他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持 多少個(gè)日日夜夜 他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo) 同時(shí)還在思想 生活上給我以無(wú) 微不至的關(guān)懷 除了敬佩指導(dǎo)老師的專(zhuān)業(yè)水平外 他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也 是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣 并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠(chéng) 摯的謝意和崇高的敬意 參 考 文 獻(xiàn) 1 東北重型機(jī)械學(xué)院 洛陽(yáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院 長(zhǎng)春汽車(chē)廠工人大學(xué) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手 32 冊(cè) M 上海 上海科學(xué)技術(shù)出版社 1980 2 張進(jìn)生 機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 3 李慶壽 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 4 李洪 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 北京出版社 1996 5 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì) 金屬切削手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2544 6 黃如林 劉新佳 汪群 切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 2544 7 余光國(guó) 馬俊 張興發(fā) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) M 重慶 重慶大學(xué)出版社 1995 8 周永強(qiáng) 高等學(xué)校課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) M 北京 中國(guó)建材工業(yè)出版社 2542 9 劉文劍 曹天河 趙維 夾具工程師手冊(cè) M 哈爾濱 黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社 1987 10 王光斗 王春福 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2542 11 東北重型機(jī)械學(xué)院 洛陽(yáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院 長(zhǎng)春汽車(chē)廠工人大學(xué) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手 冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1984 12 李慶壽 機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)適用手冊(cè) M 銀州 寧夏人民出版社 1991 13 廖念釗 莫雨松 李碩根 互換性與技術(shù)測(cè)量 M 中國(guó)計(jì)量出版社 2540 9 19 14 王光斗 王春福 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) M 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2540 15 樂(lè)兌謙 金屬切削刀具 機(jī)械工業(yè)出版社 25Q235 4 17