1P52QFMI曲軸箱蓋加工工藝規(guī)程設(shè)計及夾具設(shè)計論文說明書

中文摘要 要設(shè)計此零件的加工工藝，首先是零件的分析；其次是確定毛坯的制造形式以及制訂工藝路線，翻閱切削余量手冊，確定機械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸、切削用量及基本工時的確定。專用夾具的設(shè)計，首先要想好設(shè)計方案，找準定位面及各個定位元件所限制的自由度。翻閱夾具設(shè)計手冊及機械制造工藝手冊確定各個夾具體零件的具體尺寸。 關(guān)鍵詞：工藝 夾具 夾緊 定位ABSTRACTTo design parts of this processing, the first parts of the analysis; secondly, to determine the blank forms and the development of manufacturing process line, read Cutting cushion manual, setting machinery allowance, processes size, rough size, cutting parameters and the basic hours of work identified. Special fixture design, the design must first consider good programs, pinpoint positioning face and positioning components of the various restrictions of freedom. Read Fixture Design Manual and Machinery Manufacturing Technology Handbook establish specific folder size of the specific components. Keywords : Process Fixture Synchronizing Location目 錄摘 要IABSTRACTII第1章 緒論11.1 定位裝置21.2 夾緊裝置31.3 對刀引導(dǎo)裝置41.4 其他元件及裝置51.5 夾緊體6第2章 箱蓋零件的分析72.1 零件的作用82.2 零件的工藝分析9第3章 箱蓋零件的規(guī)程設(shè)計103.1 確定毛坯的制造形式113.2 基面的選擇123.3 基準的選擇133.3.1.粗基準的選擇133.3.2精基準的選擇1434制訂工藝路線14第4章 曲軸箱蓋工藝過程15第5章 確定切削和用量及基本工時16第6章 夾具設(shè)計236.1 銑上端平面夾具設(shè)計246.2 鉆12-M8孔夾具設(shè)計25結(jié)論26參考文獻27致謝28第一章 緒 論機床夾具是在金屬切削加工中，用以準確地確定工件位置，并將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。它的主要作用是：可靠地保證工件的加工位置，提高加工效率，以減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性性。因此，機床夾具在機械制造中占有重要的地位。而專用夾具是指專為某一工件的某一道工序的加工而專門設(shè)計的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。專用夾具由定位裝置、夾緊裝置、對刀引導(dǎo)裝置、其他元件及裝置、夾具體。1.1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，如支承釘、支承板、V形塊、定位銷等。1.2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(jù)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(chǎn)生位移，同時防止或減小振動。它通常是一種機構(gòu)，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。1.3對刀引導(dǎo)裝置它的作用是確定夾具相對于刀具的位置，或引導(dǎo)刀具進行加工，如對刀塊、鉆套、鏜套等。1.4其他元件及裝置如定位件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設(shè)置的一些裝置，如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。1.5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(chǔ)件，并與機床有關(guān)部位連接，以確定夾具相對于機床的裝置。就我而言，我希望能通過這次做畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力。由于能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。第二章 零件的分析2.1零件的作用曲軸箱蓋和箱體是一個整體，它將有關(guān)零件（軸、套、齒輪）連接在一起，保證它們之間有正確的相對位置關(guān)系，使它們能按一定的傳動關(guān)系協(xié)調(diào)的運動。因此，箱蓋的加工質(zhì)量對機械精度、性能和使用壽命都有直接關(guān)系。2.2 零件的工藝分析曲軸箱蓋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、加工面多、技術(shù)要求高、機械加工的勞動量大。因此箱蓋結(jié)構(gòu)工藝性對保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本有重要意義。曲軸箱蓋幾個加工表面它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分述如下：尺寸300兩平面要保證一定的平行度要求平行度公差為0.05mm。箱蓋底面與側(cè)端面都有一定的垂直度要求垂直度公差為0.05mm。鉆2-100與底平面有一定的角度要求度公差為0.05mm；且有一定的位置要求。 第三章 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1確定毛坯的制造形式箱蓋零件材料為HT200，考慮到零件的材料是鑄鐵，形狀比較復(fù)雜，所以選用砂型鑄造。3.2基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面的選擇是正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。3.3基準的選擇3.3.1粗基準的選擇按照有關(guān)粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準）。由于此零件的精度要求較高，每個面都需要加工，按照粗基準選擇原則：以要求加工余量均勻的重要加工表面作為粗基準，所以選擇該零件上的平面為粗基準。3.3.2精基準的選擇主要考慮基準重合的問題，當定位基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。在加工2-100、鏜結(jié)合面100孔時，用底面和底面孔16作為精基準，這樣，符合“基準重合”的原則，可以避免定位誤差。3.4制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當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)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此以外，還應(yīng)考慮選擇經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。第四章 曲軸箱蓋工藝過程零件機械加工工藝過程是工藝規(guī)程的中心問題，其內(nèi)容包括確定定位基準、選擇各加工表面的加工方法、安排加工順序及組織整個加工工藝過程中各個工序的內(nèi)容、確定各個工序所采用機床設(shè)備和工藝裝備等。設(shè)計時應(yīng)同時考慮幾個方案，經(jīng)過分析比較，選擇出比較合理的方案。根據(jù)曲軸箱蓋零件為中批生產(chǎn)，所以采用通用機床，并配以專用的夾具、刀具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率，減少機床數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。經(jīng)零件工藝分析，零件毛坯為砂型機械造型，并經(jīng)人工時效處理消除鑄件內(nèi)應(yīng)力，改善工件的可切削性。先確定工藝路線如下：方案一工序號工序名稱工序內(nèi)容1鑄件2熱處理 時效處理3銑銑底面，保證尺寸18mm4鉆 鉆斜面2-100孔端孔12-M8孔5銑銑兩側(cè)面，保證尺寸296mm6鏜鏜100孔7鉆鉆底平面12-168鉆鉆底平面各孔及攻絲，保證各尺寸要求10銑銑2-100孔端面，保證尺寸28mm及45度11鉆鉆結(jié)合面100孔端孔6-M8孔12銑銑上端平面保證尺寸230mm13鏜鏜結(jié)合面100孔14去毛刺去除銳毛剌15終檢對零件各尺寸進行完工檢測16防銹 用毛刷沾防銹油為零件防銹17入庫按照倉庫標識進行擺放方案二工序號工序名稱工序內(nèi)容1鑄件2熱處理 時效處理3銑銑底面，保證尺寸18mm4銑銑2-100孔端面，保證尺寸28mm及45度5銑銑兩側(cè)面，保證尺寸296mm6銑銑上端平面保證尺寸230mm7鉆鉆底平面12-168鉆鉆底平面各孔及攻絲，保證各尺寸要求10鉆 鉆斜面2-100孔端孔12-M8孔11鉆鉆結(jié)合面100孔端孔6-M8孔12鏜鏜100孔13鏜鏜結(jié)合面100孔14去毛刺去除銳毛剌15終檢對零件各尺寸進行完工檢測16防銹 用毛刷沾防銹油為零件防銹17入庫按照倉庫標識進行擺放工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是，面和孔加工順序比較混亂；方案二則與一有所不同，采用先面后孔的原則，先加工面再以面為基準加工孔；兩者比較可以看出，第二方案比第一方案合理，位置精度也較易保證，定位及夾緊等都比較方便；但方案二也有不合適的地方，面可以一起加工減少裝夾次數(shù)及夾具設(shè)計，因此可以合為一道工序，從上述分析可知，采用方案二比較合理。 第五章確定切削和用量及基本工時工序：粗銑上端平面，同時檢驗機床功率。加工材料HT200，200HBS鑄件加工要求用標準錐齒圓柱銑刀粗銑，加工余量h=3,用乳化液冷卻。機床X52K 1.選擇刀具1)銑刀直徑的大小直接影響切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意選取，切削用量簡明手冊表3.1可作為參考，根據(jù)表3.1,銑削寬度ae5mm時，直徑為d080mm,ap70mm. (由于高速剛圓柱銑刀最大銑削深度為小于100,本工序的銑削深度為138,所以分兩次銑削)由于采用標準鑲齒圓柱銑刀，故齒數(shù)為Z=6(表3.9)；(2)銑刀幾何形狀（表3.2）：ra=15,a0=12。2選擇切削用量(1)決定銑削寬度ae,由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)切完，則ae=h=3mm.(2)決定每齒進給量fz 根據(jù)銑床說明書，其功率為7.5kw,中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表3.3,fz=0.200.30mm/z,現(xiàn)取Fz=0.30mm/z(3)選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命，根據(jù)表3.7,銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 0.6mm,鑲齒銑刀(do=80mm),刀具壽命T180min,(表3.8)；(4)決定切削速度vc和每分鐘進給量vr 切削速度vc可根據(jù)表3.27中的公式計算，也可直接由表中查出。根據(jù)表3.9,當do=80mm時，z=6,ap= 41130mm,ae=3mm,fz0.20.3mm時,vc=18m/min ,nt=72r/min vri=91mm/min。各修正系數(shù)為：kmv=kmn=kmvf=1.0 Kbv=kbn=kvb=0.80.85，取0.8故：vc=vikv=181.00.814.4m/minn=nikn=721.00.857.6r/minvi=vrikv=911.00.872.8mm/min根據(jù)X52K機床說明書，選擇nc=60r/min,vfc=75mm/min 因此，切削速度和每齒進給量為：vc=d0nc/1000=3.148060100015m/minfxc=vfc/ncz=75/(606)mm/z=0.21mm/z(5)檢驗機床功率根據(jù)表3.28,當,ap=41130mm,ae=3mm,fz0.20.3mm時,vi=18m/min ,nt=72r/min vri=91mm/min時，Pct=1.1kw.切削功率的修正系數(shù)kmpo=1.故實際的切削功率為：Pcc=pct=1.1kw根據(jù)X52K型銑床說明書，機床主軸允許的功率為：Pcm7.50.75kw=5.63kw故pccpcm,因此所決定的切削用量可以采用，即ae=3mm,uf=91mm/min, nt=72r/min, vc=18m/min,fa=0.3mm/z。3.計算基本工時 tm=L/vtvt:切削速度 L:切削總長度 tm:切削時間式中，L=l+y+,l=138mm,根據(jù)表3.25,入切量與超切量y+17mm,則L=(138+17)mm=155故： tm=155/75=2.06min由于銑削深度較大，一次銑銷不能銑削所有的，所以得分兩次銑削，即基本工時為：tm=2.0624.12min工序：粗銑底平面（由于粗銑底面的加工刀具選擇和切削用量相同，所以就不再分析加工刀具和切削用量，現(xiàn)只對其加工工進進行分析）。銑削平面的加工工時為： Tm=L/vt式中，L=l+y+,l=200mm,根據(jù)表3.25,入切量與超切量y+17mm,則L=(200+17)mm=217故： tm=217/75=2.89min由于是兩次銑削，所以基本工時為：tm=2.8925.78min工序：粗銑削斜面加工工時為：m=L/vt式中，L=l+y+,l=40mm,根據(jù)表3.25,入切量與超切量y+17mm,則L=(40+17)mm=57故： tm=57/75=0.76min工序：精銑上端平面。1.選擇刀具1)銑刀直徑的大小直接影響切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意選取，切削用量簡明手冊表3.1可作為參考，根據(jù)表3.1,銑削寬度ae5mm時，直徑為d080mm,ap70mm. (由于高速剛圓柱銑刀最大銑削深度為小于100,本工序的銑削深度為138,所以分兩次銑削)由于采用標準鑲齒圓柱銑刀，故齒數(shù)為Z=6(表3.9)；2)銑刀幾何形狀（表3.2）：ra=15,a0=12。2選擇切削用量(1)決定銑削寬度ae,由于加工余量不大，幫可在一次走刀內(nèi)切完，則ae=h=1mm.(2)決定每齒進給量fz 根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為7.5kw,中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表3.3,fz=0.100.15mm/z,現(xiàn)取Fz=0.10mm/z（由于是精銑，故選擇細齒銑刀）(3)選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命，根據(jù)表3.7,銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 0.25mm,鑲齒銑刀(do=80mm),刀具壽命T180min,(表3.8)；(4)決定切削速度vc和每分鐘進給量vr 切削速度vc可根據(jù)表3.27中的公式計算，也可直接由表中查出。根據(jù)表3.9,當do=80mm時，z=6,ap= 41130mm,ae=1mm,fz0.10.15mm時,vc=26m/min ,nt=102r/min vri=46mm/min。各修正系數(shù)為：kmv=kmn=kmvf=1.0，Kbv=kbn=kvb=0.80.85，取0.8故：vc=vikv=261.00.820.8m/min n=nikn=1021.00.881.6r/min vi=vrikv=461.00.836.8mm/min根據(jù)X52K機床說明書，選擇nc=95r/min,vfc=37.5mm/min因此，切削速度和每齒進給量為：vc=d0nc/1000=3.14809510023.86m/minfxc=vfc/ncz=37.5/(956)mm/z=0.07mm/z3.計算基本工時 Tm=L/vt式中，L=l+y+,l=138mm,根據(jù)表3.25,入切量與超切量y+17mm,則L=(138+17)mm=155故： tm=155/37.5=4.12min由于銑削深度較大，一次銑削不能完成，所以得分兩次銑削，即基本工時為：tm=4.1228.24min工序：精銑底平面（由于刀具與切削用量與上一個平面精銑一樣，故不再分析）。故：精銑底端平面的基本工時為：Tm=L/vt式中，L=l+y+,l=200mm,根據(jù)表3.25,入切量與超切量y+17mm,則L=(200+17)mm=217故： tm=217/37.5=5.77min由于銑削深度較大，一次銑削不能完成，所以得分兩次銑削，即基本工時為：tm=5.77211.57min工序：精銑斜平面切削基本工時：Tm=L/vt式中，L=l+y+,l=40mm,根據(jù)表3.25,入切量與超切量y+17mm,則L=(40+17)mm=57故： tm=57/37.5=1.52min工序：鉆底平面12-16 材料：HT200工藝要求：孔徑d=16,孔深：通孔。機床：選用Z535鉆床加工選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d0=16鉆關(guān)幾何形狀為：（表2.1及表2.2）,雙錐修磨橫刃2（）9150。4535,0=715,=2432，bg=5.5,b=3,l=6,l1=2, 加工材料越硬，應(yīng)取最大值，0則取較小值，為一定值。選擇切削用量(1)，決定進給量f1)按加工工藝決定進給量，根據(jù)表2.7,當加工要求為H12H13精度，鑄件的強度為200HBS，d0=104mm時，f=0.70.86mm/r由于l/d341041.7,故應(yīng)乘以修正系數(shù)kiv=0.95,則 f=(0.70.86)0.95mm/r0.6650.817m/r (2) 按鉆頭強度決定進給量，根據(jù)表2.8,當HBS=169218，d0=20mm,鉆頭強度允許的進給量f=1.75mm/r(3) 按機床進給機構(gòu)強度決定進給量，根據(jù)表2.9,當HBS210,d0 20.5,機床進給機構(gòu)的軸向力為6960N，進給量為0.41mm/r（Z535鉆床允許的軸向力為8830N，見表2.36）從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為0.6650.817mm/r，根據(jù)Z535鉆床說明書，選擇：f=0.81mm/r.由于是加工通孔，為了避免孔即將鉆穿進鉆頭容易折斷，故宜在孔即將鉆穿時停止自動進給而采用手動進給。機床進給強度也可以根據(jù)初步確定的進給量查出軸向力再進行比較來校驗，由表2.19可查出鉆孔時的軸向力，當f=0.81mm/r，d021mm時，軸向力Ff=8740,軸向力的修正系數(shù)為1.0,故Ff=8740N.根據(jù)Z535鉆床說明書，機床進給機構(gòu)強度允許的最大軸向力為：Fmax=2.8KN,由于FfFmax,故f=0.81mm/r可用。決定鉆頭磨鈍標準及壽命。由表2.12,當d0=38mm時，鉆頭后刀面最大磨損量取0.8,壽命T=60min.決定切削速度由于2.15鑄鐵硬度200217HBS,進給量0.81mm/r，切削速度為vc=14m/min.切削速度的修正系數(shù)為：Ktv=1.0,kcv=1.0,kfv=0.85,k0v=1.0,故V=vi*kv=141.01.01.00.8511.9m/minn=1000V/(3.14*d0)=100011.9/(3.1420)r/min=189.49r/min 根據(jù)Z535鉆床說明書，可考慮195r/min,這時: V=n*3.14*d0/1000=1953.1420/1000=12.25m/min檢驗機床扭矩及功率根據(jù)表2.20,當f1.0,d0=20，扭矩Mc=109.4N.m.扭矩的修正系數(shù)為1.0,故Mc109.4N.m根據(jù)Z535鉆床說明書，當n0=195r/min,扭矩為Mm=195.2N.m根據(jù)表2.23,當灰鑄鐵硬度為170213HBS時，鉆頭直徑d0=20主電動機功率Pe=2.8kw,機床功率為：0.81根據(jù)Z535鉆床說明書，Pc=2.80.812.268kw由于McMm,PcPe,故選擇的切削用量可用。即：F=0.81mm/r ,n=nc=125r/mm,vc=14mm/min計算基本工時：Tm=l/nf式中：L=l+y+.l=34,入切量與超切量由2.29查出y+=10,故：tm=(34+10)/(1250.81)=0.44min工序：鉆斜面2-100孔端孔12-M8孔利用f6.8mm的鉆頭對M8mm的孔進行鉆，根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取f=(1.21.8)f鉆令：f=1.35f鉆v=(1/21/3)v鉆令：v=0.4鉆式中：f鉆、v鉆加工實心孔時的切削用量?，F(xiàn)已知：f鉆0.91.1mm/r?。篺鉆1.0mm/r(切削用量簡明手冊表2.7)v鉆=17m/min (切削用量簡明手冊表2.13)所以：f=1.35f鉆=1.351.01.35mm/r v=0.4鉆0.4176.8m/min ns=1000v/3.14d=10006.8/3.14/30=72.19(r/min)按機床選取nw=89r/min所以實際切削速度為：V=3.14d*ns/1000=3.143089/1000=8.38(m/min)切削工時：Tm=l/nf式中：L=l+y+.l=34,入切量與超切量由2.29查出y+=10,故：tm=(34+10)/(891.35)=0.37 min攻絲12-M8mm采用刀具：M8絲攻進給量：f=(1.41.7)1.01.41.7(mm/r)查機床說明書，取f=1.9mm/r機床主軸轉(zhuǎn)速：取n=89r/min。則其切削速度v=8.9(m/min)其基本工時：tm=l/nf式中：L=l+y+.l=34,入切量與超切量由2.29查出y+=10,故：tm=(34+10)/(891.9)=0.26 minTm=l/nf工序 ：銑側(cè)平面機床： 銑床刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為14)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。因其單邊余量：較大所以銑削深度暫定：每齒進給量：根據(jù)參考文獻3表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻3表2.4-81，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻3表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)參考文獻3表2.4-81,切削工時被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度：刀具切出長度：取走刀次數(shù)為5機動時間：，0.12753=1.91查參考文獻1，表2.5-45工步輔助時間為：1.57min工序：粗鏜100的孔:機床：臥式鏜床刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：切削深度：，毛坯孔徑。進給量：根據(jù)參考文獻3表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=2.5mm。因此確定進給量。切削速度：參照參考文獻3表2.4-9取機床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻3表3.1-41取實際切削速度：工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度：刀具切入長度： 刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機動時間：查參考文獻1，表2.5-37工步輔助時間為：2.61min工序 精鏜孔100:機床：臥式鏜床刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：切削深度：進給量：根據(jù)參考文獻3表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。因此確定進給量切削速度：參照參考文獻3表2.4-9，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際切削速度，： 工作臺每分鐘進給量：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機動時間：所以該工序總機動工時查參考文獻1，表2.5-37工步輔助時間為：1.86minin 2.6本章小結(jié)本章節(jié)主要從零件的結(jié)構(gòu)和外型入手分析，從而得出設(shè)計毛坯的依據(jù)。再查閱有關(guān)資料，設(shè)計出零件加工的毛坯。在工藝規(guī)程的制定上，將兩種方案進行比較，選取一個最佳方案來。在計算每一步的切削用量時，先選用刀具和機床，再查閱資料找出進給量，由它算出機床所需的轉(zhuǎn)速，翻閱機床手冊選一個最接近它的一值。算切削速度、機動時間等。第六章 夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,需要設(shè)計專用夾具.經(jīng)過與指導(dǎo)老師的協(xié)商,決定設(shè)計工序鉆12-M8孔與銑上端平面夾具.可以選用機床Z535鉆床和銑床X52K，銑床夾具主要用于銑上端平面夾具設(shè)計。機床夾具的作用及其分類1 機床夾具的作用夾具是機械加工中的一種工藝設(shè)備，它在機械加工中起著十分重要的作用，主要有以下的幾個方面。1）便于工件的正確定位，以保證加工精度 工件裝夾在夾具上后，工件上各有關(guān)的幾何元素（點、線、面）之間的相互位置精度在一定程度上就由夾具保證。當夾具在機床上正確定位及固定以后，工件在夾具中又得到正確定位并被夾緊，這樣就保證了再加工過程中“同批”工件對刀具和機床保持確定的相對位置，使加工得以順利進行。2）提高勞動生產(chǎn)效率和降低加工成本 采用夾具以后，可以省去即十分費時又不很緊缺的劃線、找正工序，減少了輔助時間。若采用聯(lián)動夾具裝置、快速夾緊裝置，既能降低勞動強度，又能提高生產(chǎn)效率。例如采用氣壓、液壓等傳動裝置，只需要幾秒鐘舊可以完成夾緊動作。3）改善工人的勞動條件 采用夾具后，工件的裝卸比不用夾具要方便、省力、安全。如果生產(chǎn)規(guī)模較大，還可以采用機械化傳動裝置和自動裝卸工件的自動化夾具，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動化，進一步提高勞動生產(chǎn)效率和改善工人的勞動條件。4）擴大機床工藝范圍 在單件小批量生產(chǎn)的條件下，工件的種類、規(guī)格多，而機床的數(shù)量、品種卻有限。為了解決這種矛盾，可以設(shè)計制造專用的夾具，使機床“一機多用”。例如，可以采用專用的夾具，在車床上實現(xiàn)拉削。夾具在機械加工中的作用是重要的，但是在不同的生產(chǎn)規(guī)模和不同的生產(chǎn)條件下，夾具的功用也有所側(cè)重，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也有很大的不同。例如，在單件小批生產(chǎn)條件下，宜于使用通用的可調(diào)夾具，若采用專用的夾具，其結(jié)構(gòu)也應(yīng)求簡單。在大批量生產(chǎn)的條件下，夾具的作用則主要是在保證加工精度的前提下提高生產(chǎn)效率，因此夾具的結(jié)構(gòu)更完善些是必要的。雖然此時夾具的制造費用大一些，但由于生產(chǎn)效率的提高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，技術(shù)經(jīng)濟效果還是好的。2. 機床夾具的分類夾具的分類方法比較多，一般可分為通用夾具和專用夾具。近年來為適應(yīng)現(xiàn)代機械制造業(yè)的發(fā)展，還發(fā)展了通用可調(diào)夾具、成組夾具和組合夾具等類型。1） 通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標準化的、在一定范圍內(nèi)可以用于加工不同工件的夾具。如三爪或四爪卡盤、機器虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺、磁力工作臺等。這些夾具已經(jīng)作為機床的附件，由專門的工廠制造供應(yīng)。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設(shè)計制造夾具。3）通用可調(diào)夾具和成組夾具 著兩種夾具的結(jié)構(gòu)很相似，它們的共同點是：在加工完多種工件。但通用可調(diào)夾具的加工對象并不是很明確，其通用范圍較大，如滑柱鉆模、帶各種鉗口的機器虎鉗等即是這類夾具。而成組夾具則是專門為成組加工工藝中某一組零件而設(shè)計的，針對性強，加工對象和適用范圍明確，結(jié)構(gòu)更為緊湊。4）組合夾具 組合夾具是指按照某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先準備好的通用的標準元件和部件組合而成的夾具。這種夾具用完之后可以拆卸存放，或重新組裝成新的夾具。由于組合夾具是由各種標準元件、部件組裝而成，故具有組裝迅速、周期短、能反復(fù)使用等特點，所以在多品種、小批量生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中尤為適用。若按夾具所適用的機床來分類，可分為車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具和其他機床夾具等類型。若按驅(qū)動夾具工作的力源來分類，還可以分為手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，電磁和電動夾具等等。不顧一般多按夾具的使用特點和使用機床進行分類。機床夾具的組成 夾具的種類雖然很多，但是他們的工作原理基本上相同，一般有如下幾個組成部分。（1） 定位元件 是用來確定工件再夾具中的位置的元件，它包括元件或元件的組合。（2） 夾緊裝置 這種裝置包括夾緊元件或其組合及動力源。其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過程中不因外力而破壞。（3） 確定夾具對機床相互位置的元件 此類的元件是為了用來確定夾具對機床工作臺、導(dǎo)軌或主軸的相互位置。（4） 對刀導(dǎo)引元件 這類元件的共同作用是保證工件和刀具之間的正確加工位置。（5） 其他裝置或元件 這類裝置或元件主要有：為使工件在依次裝夾中多次轉(zhuǎn)位而加工不同位置上的表面所設(shè)置的分度裝置，為了便于卸下工件而設(shè)置的頂出器；以及標準話了的連件元件等。（6）夾具體夾具體是夾具的基座和骨架。其他裝置都安在夾具體上使之成為一個夾具的整體。當然上述的各組成部分，不是每個夾具都必須完全具備的。但一般來說，定位元件、夾緊裝置、夾具體則是夾具的基本組成部分。機床夾具的多工位加工對于一般的機床而言，一個夾具只能夾持一個工件加工一道工序，然而對與本設(shè)計而言，一個夾具在夾持了一個工件之后被安裝在數(shù)控加工中心上，數(shù)控加工中心幫助完成了多個工位的零件加工，那么對于設(shè)計出的夾具而言，使得夾具能夾持零件并能保證該零件的加工精度就顯的尤為重要，本次的畢業(yè)設(shè)計中，由于齒輪箱零件的外形比較的不規(guī)則，不同面上要加工的孔系又比較的多，那么設(shè)計出來的夾具的關(guān)鍵就在于能否集中能加工的表面于一個夾具上的問題，使得數(shù)控加工中心在一次加工中能獲得最多的工位的加工次數(shù)。因此多工位的保證也來源于夾具的設(shè)計。在本設(shè)本設(shè)計中，除了對工件的定位和夾緊外，還有一些問題需要解決，如專用夾具的設(shè)計步驟、夾具體的設(shè)計、夾具總圖上尺寸公差及技術(shù)要求的標注、工件在夾具中加工的精度分析、夾具的經(jīng)濟分析及機床夾具的計算機輔助設(shè)計等。這些問題將在下面做論述。6.1鉆12-M8孔夾具設(shè)計. 6.1.1 研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來鉆12個6.8mm孔并攻M8螺紋。加工時應(yīng)保證螺紋孔與側(cè)面的位置距離及螺紋孔中心線與錐孔中心線距離。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。6.1.2 定位基準的選擇由零件圖可知：兩螺紋孔與側(cè)面有位置要求，在對螺紋孔進行加工前，因此，選底面定位，為了限制X軸的旋轉(zhuǎn)自由度，可在工件底面采用一面兩銷定位，從而來滿足螺紋孔與端面的位置要求。6.1.3 夾具方案的設(shè)計選擇根據(jù)任務(wù)書要求，螺紋孔分布在零件孔圓周，利用心軸上加工螺栓來夾緊，其夾緊剛度比較低，且夾緊、定位在一起相互有一定影響，夾緊力比較理想，但夾具裝備比較復(fù)雜，成本也高，因此選用方案一采用移動板夾緊，夾緊、定位分開，且夾具裝備簡單。6.1.4 切削力及夾緊力的計算由參考文獻3查表可得：切削力公式： 式中 查表得： 即：實際所需夾緊力：由參考文獻3表得： 安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻3表 可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。取，螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力，有：式中參數(shù)由參考文獻3可查得： 其中： 由參考文獻3表得：原動力計算公式：由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。6.1.5 誤差分析與計算該夾具以底面和底面內(nèi)孔為定位基準，要求保證孔軸線與斜面間的尺寸公差。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)定的工序公差。孔與斜側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標準的規(guī)定，由參考文獻參考文獻2表可知：?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為、由參考文獻3可得： 定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向垂直。即：故。 夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即： 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應(yīng)尺寸公差的五分之一取。即誤差總和：從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。6.1.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明本夾具用于在鉆床上加工斜端面的螺紋孔。工件以底平面和內(nèi)孔為定位基準，在棱型銷和定位銷上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋移動壓板機構(gòu)夾緊工件。該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。6.2銑上端平面床夾具的設(shè)計本夾具將用于X52K銑床。刀具為硬質(zhì)合金鑲齒三面刃銑刀，直徑選用d=80mm。6.2.1 問題的提出利用本夾具主要用來銑上端面，由于是銑面，其要求比較低，但為了保證零件的厚度，故主要用與背面相對的前面作為定位基準，定位元件為支承釘。由于是銑加工，在保證加工要求的前提下盡量提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。6.2.2 定位基準的選擇 由零件圖可知，底面相對于其前面有一定厚度要求，其設(shè)計基準為與背面相對的前面，在其底面用壓緊螺釘對其進行壓緊。6.2.3切削力及夾緊力的計算 刀具：硬質(zhì)合金鑲恥三面刃銑刀，d=80mm,Z=10實際所需夾緊力Wk=Wk-實際所需夾緊力K-安全系數(shù)，安全系數(shù)計算公式如下：=故取-考慮工件材料及加工雨余量均勻性的基本安全系數(shù)-加工性質(zhì)-刀具鈍化程度-切削特點-夾緊力的穩(wěn)定性-手動夾緊時的手柄位置-僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時工件與支承面接觸情況 6.2.4 定位誤差分析定位元件尺寸及公差確定。夾具主要定位元件是支承釘，該支承釘用于支撐未加工表面，即粗基準，加工要求不高。6.2.5 夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能地布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。根據(jù)參考文獻定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖所示。 定向鍵根據(jù)參考文獻夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖所示 U型槽 對刀裝置由對刀塊來實現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對位置。由于本道工序是完成小端面粗銑加工，所以選用直角對刀塊。根據(jù)GB22401991直角對刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖所示。6.2.6 夾具體的設(shè)計 夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及上述各主要元件連成一個整體，這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。6.2.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明本夾具用于銑床上加工上端平面，工件以與此相平行的前面作為定位基準，用支承釘定位，采用活動手柄壓緊螺釘對工件進行夾緊。當加工完成時，可擰松壓緊螺釘，取下工件。結(jié)論通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設(shè)計都有了更進一步的認識，也加深了對大學四年中所學基礎(chǔ)知識的學習和理解。畢業(yè)設(shè)計是理論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設(shè)計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設(shè)計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設(shè)計時就必須考慮所設(shè)計的機構(gòu)是否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，畢業(yè)設(shè)計使我學會了從實際出發(fā)加工零件和設(shè)計夾具。在本次設(shè)計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標準件，從現(xiàn)時以最低的成本實現(xiàn)最先進的加工。本次設(shè)計從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品，中間經(jīng)過了銑、鉆等工序。在夾具設(shè)計中，先確定工件的基準，然后通過一面兩銷定位，將工件固定夾緊在夾具上。在設(shè)計過程中計算了刀具的切削力、夾具的夾緊力等，最后再通過autoCAD進行零件圖和裝配圖的繪制。整個設(shè)計過程將我以前學過的機械制造工藝與裝備、公差與配合、機械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識很好的串聯(lián)了起來，鞏固了所學知識，提高了我的學習能力。在本次設(shè)計中已無大的問題，基本達到了要求。但是也有存在一些不足之處：（1）對工藝規(guī)程相關(guān)知識了解欠缺，許多知識學習不到位；（2）在夾具的設(shè)計中沒有能提出多中方案進行分析比較，有所不足。參考文獻參考文獻1 吳宗澤主編.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊M.第二版.北京.高等教育出版社.1999.62 李先民主編.機械工程材料M.重慶大學出版社.1997.123 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