車床曲柄工藝及銑24槽夾具設計
24頁 9600字數(shù)+論文說明書+任務書+9張CAD圖紙【詳情如下】
壓板.dwg
夾具體.dwg
定位鍵.dwg
工序卡片.dwg
工藝過程卡片1.dwg
工藝過程卡片2.dwg
車床曲柄工藝及銑24槽夾具設計說明書.doc
車床曲柄零件圖.dwg
過程卡片.dwg
銑槽夾具裝配圖.dwg
目 錄
設計任務書
一、 夾具特點及零件的分析…………………………………(3)
1.1、夾具特點…………………………………………………(4)
1.2、零件的分析………………………………………………(9)
二、 工藝規(guī)程設計…………………………………………(10)
2.1、確定毛坯的制造形式……………………………………(12)
2.2、基面的選擇………………………………………………(16)
2.3、制訂工藝路線……………………………………………(17)
2.4、機械加工余量工序尺寸及毛坯尺才的確定……………(18)
2.5、確定切削用量及基本工時………………………………(19)
三、 夾具設計………………………………………………(21)
四、 參考文獻………………………………………………(23)
一、夾具特點
1.1夾具的特點
機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾具的應用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調整式夾具等。
通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具,如車床上的卡盤,銑床上的回轉工作臺,分度頭,頂尖座等。它們都一標準化了,具有一定的通用性,可以用來安裝一定形狀尺寸范圍內的各種工件而不需要進行特殊的調整。但是,在實際生產(chǎn)中,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要;或者因為生產(chǎn)率低而必須把通用夾具進行適當?shù)母倪M;或者由于工件的形狀,加工的要求等的不同須專門設計制造一種專用夾具,以解決生產(chǎn)實際的需要。
專用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的,其功用主要有下列幾個方面:
1.保證工件被加工表面的位置精度,例如與其他表面間的距離精度,平行度,同軸度等。對于外行比較復雜,位置精度要求比較高的工件,使用通用夾具進行加工往往難以達到精度要求。
2.縮短了工序時間,從而提高了勞動生產(chǎn)率。進行某一工序所需要的時間,其中主要包括加工工件所需要的機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。采用專用夾具后,安裝工件和轉換工位的工作都可以大為簡化,不再需要畫線和找正,縮短了工序的輔助時間并且節(jié)省了畫線這個工序,從而提高了勞動生產(chǎn)率.在生產(chǎn)中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用回轉式多工位連續(xù)加工夾具,可以在進行切削加工某個工件的同時,進行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時間與機動時間相重合?？傊?隨著專用夾具的采用和進一步改善,可以有效地縮短工序時間,滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。
3.采用專用夾具還能擴大機床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機床的作用。
4.減輕勞動強度,保障安全生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)需要,采用一些氣動,液壓或其它機械化,自動化程度較高的專用夾具,對于減輕工人的勞動強度,保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質高產(chǎn)都有很大作用。加工大型工件時,例如加工車床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉幾次進行加工,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉式鉆床家具后,就能夠達到提高生產(chǎn)效率,減輕勞動強度,保障生產(chǎn)安全的目的。
專用夾具在生產(chǎn)上起著很大的作用,那么是不是在任何場合都要設計和采用呢!這個問題就是具體問題具體的分析。上面說的關于專用夾具在生產(chǎn)中的作用,只是事物的一個方面。另一方面,由于夾具的設計,制造和所用的材料等須消耗一定的費用,增加了產(chǎn)品的成本。因之,在什么情況下采用什么樣的夾具才是經(jīng)濟合算的,這是一個大問題,特別對于重大的,設計制造工作量大的專用夾具需與工人師傅等三結合共同研究解決。事物總是一分為二的,專用夾具也存在缺點,即專用夾具的專用性和產(chǎn)品多樣性的矛盾。由于專用夾具只適用于一個工件加工的某一個工序,因而隨著產(chǎn)品品種的不斷增多,夾具數(shù)量也不斷上升,造成存放和管理上的困難;而當某產(chǎn)品不再進行生產(chǎn)時,原來的夾具一般都無法重新利用,造成浪費.同時,專用夾具的設計生產(chǎn)時間周期長,與生產(chǎn)的迅速發(fā)展也有矛盾。但是在當前成批生產(chǎn)的機械工廠中,多數(shù)還是采用通用機床加上專用夾具進行工件的機械加工。
可調整夾具是為了擴大夾具的使用范圍,彌補專用夾具只適用與一個工件的某一特定工序的缺點,正在逐步推廣使用可調整式的夾具?？烧{整式夾具一般可分為標準化夾具,成組夾具和組合夾具等。
1.標準化夾具:標準化夾具就是利用本廠已規(guī)格化了的部分或全部標準零件裝配成的專用夾具。專用夾具中的大件,如夾具體,以及定位元件,夾緊件和機械夾緊用的氣缸部件等,經(jīng)過標準化,尺寸規(guī)格化后有利于工廠成批準備配件,成批加工,這樣可使夾具的設計,制造工作加快,節(jié)省費用。另外,當產(chǎn)品更改,夾具不再使用時可以拆開,把標準零件保存起來,備以后使用。
2.成組夾具:多品種,小批量生產(chǎn)的機械加工車間中,往往可以采用成組加工法。采用成組加工法,是把多種產(chǎn)品的零件按加工所用的機床和刀具,夾具等工藝裝備的共性分組,同一組的零件能在同一臺機床上用共同的工藝裝備和調整方法進行加工。例如分成軸類,套類,盤類,齒輪,杠桿,支架類等各種零件。成組夾具就是根據(jù)一組安裝方法相類似的零件而設計的,只要稍作調整或更換夾具上的某些定位,夾緊件,就可以從加工某一工件轉為加工另一工件。
3.組合夾具:組合夾具是有一套專門設計制造,便于組裝和拆卸的有各種不同的形狀,不同尺寸規(guī)格并且有完全互換性和耐磨性的標準元件和合件所組成。利用這些元件和合件,根據(jù)加工工件的需要可以組裝成車,磨,銑,刨,鉆,鏜等工序用的各種不同的機床夾具。夾具使用完畢,可以方便的拆開,洗凈元件存放起來,留待以后組裝新夾具時再用。因之組合夾具是具有高度標準化和系列化元件的新型工藝裝備。關于組合夾具的問題,其設計原理基本相同。
結 束 語
真是感慨萬千。它使我從中學到了以前在課堂上根本就學不到的東西！
在這次設計過程中，使我真正的認識到自己的不足之處，以前上課沒有學到的知識，在這次設計當中也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。
這次設計將我以前學過的機械制造工藝學、公差與配合、機械制圖、機械基礎等知識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線、鞏固所學的作用。
在設計中掌握了如何利用AUTOCAD和一些計算機軟件，因為學的時間長了，因此在開始畫圖的時候有很多問題，而且不熟練，需參閱課本。但現(xiàn)在已經(jīng)可以熟練的運用了。CAD制圖不管是現(xiàn)在，對以后工作也是有很大的幫助的。
謝 辭
首先感謝我的指導老師，在設計過程中，老師幫我指出了設計中的許多不足，細心幫我解答了許多疑難問題。感謝老師的悉心指教！
在課題的研究過程中，得到了本班同學的大力支持，在此表示由衷的感謝!
參 考 文 獻
[1]劉守勇,陳殿學，劉彥竹，機械制造工藝與機床夾具 ,機械工業(yè)出版社,1999.10
[2]徐嘉元,曾家駒，機械制造工藝學，機械工業(yè)出版社,2007.1
[3]文斌主編，管接頭和管件選用手冊，機械工業(yè)出版社,2006.1
[4]王光斗,王春福,張繼信等，機床夾具設計手冊，上?？茖W技術出版社，1980.1
[5]鄧昭銘，張瑩，機械設計基礎，高等教育出版社，第二版，2000.7
[6]陳于萍，周兆龍，何小龍，互換性與測量技術基礎，第二版，2007.2
[7]王孝達主編，金屬工藝學，高等教育出版社，1997.7
[8]劉小年,陳婷,崔建軍,機械制圖,第二版，機械工業(yè)出版社，2004.5
[9]丁樹模,周驥平主編,液壓傳動,第二版，2006.1
[10]范厚軍主編，緊固件手冊，江西科學技術出版社，2004.1
[11]劉承啟主編，新編銑工計算手冊，機械工業(yè)出版社，2001.5
[12]孫靖民，米成秋主編，機械結構優(yōu)化設計，哈爾濱工業(yè)大學出版社1986.5
機械制造基礎課程設計 車床曲柄工藝及夾具設計 班 級： 學 生： 指導教師： - 1 - 目 錄 設計任務書 一、 夾具特點及零件的分析????????????? (3) 具特點??????????????????? (4) 件的分析?????????????????? (9) 二、 工藝規(guī)程設計???????????????? (10) 定毛坯的制造形式?????????????? (12) 面的選擇?????????????????? (16) 訂工藝路線????????????????? (17) 械加工余量工序尺寸及毛坯尺才的確定????? (18) 定切削用量及基本工時???????????? (19) 三、 夾具設計?????????????????? (21) 四、 參考文獻???????????????? ?? (23) - 2 - 一、夾具特點 具的特點 機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置 :至于裝夾各種刀具用的裝置 ,則一般稱為“輔助工具 ” 。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾具的應用范圍 ,一般可分為通用夾具 ,專用夾具和可調整式夾具等。 通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具 ,如車床上的卡盤 ,銑床上的回轉工作臺 ,分度頭 ,頂尖座等。它們都一標準化了 ,具有一定的通用性 ,可以用來安裝 一定形狀尺寸范圍內的各種工件而不需要進行特殊的調整。但是 ,在實際生產(chǎn)中 ,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要 ;或者因為生產(chǎn)率低而必須把通用夾具進行適當?shù)母倪M ;或者由于工件的形狀 ,加工的要求等的不同須專門設計制造一種專用夾具 ,以解決生產(chǎn)實際的需要。 專用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的 ,其功用主要有下列幾個方面 : 例如與其他表面間的距離精度 ,平行度 ,同軸度等。對于外行比較復雜 ,位置精度要求比較高的工件 ,使用通用夾具進行加工往往難以達到精度要求。 從而提高了勞動生產(chǎn)率。進行某一工序所需要的時間 ,其中主要包括加工工件所需要的機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。采用專用夾具后 ,安裝工件和轉換工位的工作都可以大為簡化 ,不再需要畫線和找正 ,縮短了工序的輔助時間并且節(jié)省了畫線這個工序 ,從而提高了勞動生產(chǎn)率 使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用回轉式多工位連續(xù)加工夾具 ,可以在進行切削加工某個工件的同時 ,進行其它工件的裝卸工作 ,從而使輔助時間與機動時間相重合。總之 ,隨 著專用夾具的采用和進一步改善 ,可以有效地縮短工序時間 ,滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。 如在普通車床上附加鏜模夾 - 3 - 具后 ,便可以代替鏜床工作 ;裝上專用夾具后可以車削成型表面等 ,以充分發(fā)揮通用機床的作用。 保障安全生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)需要 ,采用一些氣動 ,液壓或其它機械化 ,自動化程度較高的專用夾具 ,對于減輕工人的勞動強度 ,保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質高產(chǎn)都有很大作用。加工大型工件時 ,例如加工車床床身上 ,下兩面上的螺孔 ,需要把床身工件翻轉幾次進行加工 ,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉式鉆床家具后 ,就能夠達到提高生產(chǎn)效率 ,減輕勞動強度 ,保障生產(chǎn)安全的目的。 專用夾具在生產(chǎn)上起著很大的作用 ,那么是不是在任何場合都要設計和采用呢 !這個問題就是具體問題具體的分析。上面說的關于專用夾具在生產(chǎn)中的作用 ,只是事物的一個方面。另一方面 ,由于夾具的設計 ,制造和所用的材料等須消耗一定的費用 ,增加了產(chǎn)品的成本。因之 ,在什么情況下采用什么樣的夾具才是經(jīng)濟合算的 ,這是一個大問題 ,特別對于重大的 ,設計制造工作量大的專用夾具需與工人師傅等三結合共同研究解決。事物總是一分為二的 ,專用夾具也存在缺點 ,即專用夾 具的專用性和產(chǎn)品多樣性的矛盾。由于專用夾具只適用于一個工件加工的某一個工序 ,因而隨著產(chǎn)品品種的不斷增多 ,夾具數(shù)量也不斷上升 ,造成存放和管理上的困難 ;而當某產(chǎn)品不再進行生產(chǎn)時 ,原來的夾具一般都無法重新利用 ,造成浪費 專用夾具的設計生產(chǎn)時間周期長 ,與生產(chǎn)的迅速發(fā)展也有矛盾。但是在當前成批生產(chǎn)的機械工廠中 ,多數(shù)還是采用通用機床加上專用夾具進行工件的機械加工。 可調整夾具是為了擴大夾具的使用范圍 ,彌補專用夾具只適用與一個工件的某一特定工序的缺點 ,正在逐步推廣使用可調整式的夾具?？烧{整式夾具一般可分為標準化夾具 ,成組夾具和組合夾具等。 標準化夾具就是利用本廠已規(guī)格化了的部分或全部標準零件裝配成的專用夾具。專用夾具中的大件 ,如夾具體 ,以及定位元件 ,夾緊件和機械夾緊用的氣缸部件等 ,經(jīng)過標準化 ,尺寸規(guī)格化后有利于工廠成批準備配件 ,成批加工 ,這樣可使夾具的設計 ,制造工作加快 ,節(jié)省費用。另外 ,當產(chǎn)品更改 ,夾具不再使用時可以拆開 ,把標準零件保存起來 ,備以后使用。 - 4 - 多品種 ,小批量生產(chǎn)的機械加工車間中 ,往往可以采用成組加工法。采用成組加工法 ,是把多種產(chǎn)品的零件按加工所用的機床和刀具 ,夾具等工藝裝備的 共性分組 ,同一組的零件能在同一臺機床上用共同的工藝裝備和調整方法進行加工。例如分成軸類 ,套類 ,盤類 ,齒輪 ,杠桿 ,支架類等各種零件。成組夾具就是根據(jù)一組安裝方法相類似的零件而設計的 ,只要稍作調整或更換夾具上的某些定位 ,夾緊件 ,就可以從加工某一工件轉為加工另一工件。 組合夾具是有一套專門設計制造 ,便于組裝和拆卸的有各種不同的形狀 ,不同尺寸規(guī)格并且有完全互換性和耐磨性的標準元件和合件所組成。利用這些元件和合件 ,根據(jù)加工工件的需要可以組裝成車 ,磨 ,銑 ,刨 ,鉆 ,鏜等工序用的各種不同的機床夾具。夾具使用完 畢 ,可以方便的拆開 ,洗凈元件存放起來 ,留待以后組裝新夾具時再用。因之組合夾具是具有高度標準化和系列化元件的新型工藝裝備。關于組合夾具的問題 ,其設計原理基本相同。 在實際生產(chǎn)中應用的夾具很多 ,分類方法也有很多種。通常還可按使用夾具的工序不同分為車床夾具 ,銑床夾具??等 ;還可以根據(jù)在機床上運動的特點歸并成以下幾類： (1)車床類夾具 :包括車床 ,內外圓磨床 ,螺紋磨床用夾具 ,其特點是夾具與工件一起作旋轉運動。 (2)銑床類夾具 :包括銑床 ,刨床 ,平面磨床等機床用夾具 ,其特點是夾具固定字工作臺上 ,只作縱向或橫向往復運動 或回轉運動。 (3)鉆 ,鏜床類夾具 :用于在鉆床上鉆 ,擴 ,鉸等工序或在鏜孔工序 ,其實就是夾具固定在機床上 ,刀具通過夾具上的導向裝置進行送進運動。 上述的各種夾具都是固定在機床上的 ,但是在自動線加工中 ,有的夾具帶著工件由生產(chǎn)線的輸送裝置 ,挨著每臺機床逐步向前輸送 ,這類夾具通常稱為“隨行夾具”。自動線上的隨行夾具除了完成工件的定位 ,支承和夾緊外 ,還帶著工件沿自動線的加工機床進行定位 (相對于每臺機床的刀具位置 ),夾緊 ,待加工完了再自動送至下一臺機床加工 ,以便通過自動線的各臺機床 ,完成工件的全部工序加工。隨行夾具主要 適用于采用組合機床自動線加工 ,但又無良好的輸送基面和定位基面的工件 ,以便將這種畸形工件先裝夾于基面完整的隨行 - 5 - 夾具上 ,然后在通過自動線進行加工。對一些有色金屬等軟件性材料的工件 ,雖然具有良好的輸送基面 ,但為了保護工件的基面不受劃傷 ,有時也采用隨行夾具。 通用可調夾具 ,若產(chǎn)品中有若干零件具有相似性 ,有選用通用可調整夾具的可能 ,應進一步探索 ,應用下面三方面分析判斷： (1)工件結構要素的相似性 ,主要是被加工表面形式和部位的相似 ,工序內容和技術要求基本相似 ;能有相似或相同的定位基準和定位方式。 (2)有可能采用功能 相同的定位方式和夾緊方式 (包括夾緊動力源 )。 (3)工件尺寸要素相似 ,如定位基準和外廓尺寸的近似程度 ,看能否使用 ,可調夾具結構緊湊 ,布局協(xié)調的夾具。 綜上所述 ,機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展 ,機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。 具的發(fā)展趨勢 工業(yè)設計是人類社會發(fā)展和科學技術進步的產(chǎn)物，從英國莫里斯的 “ 工藝美術運動 ” ，到德國的包豪斯設計革命以及美國的廣泛傳播與推廣，工 業(yè)設計經(jīng)過了醞釀，探索，形成，發(fā)展百余年的歷史滄桑。時至今日，工業(yè)設計已成為一門獨立的專業(yè)學科，并且有一套完整的研究體系。 1980 年國際工業(yè)設計協(xié)會理事會（ 工業(yè)作了明確定義： “ 就批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品而言，憑借訓練，技術知識，經(jīng)驗及視覺感受，而預示材料 、結構 、 構造 、 形態(tài) 、 色彩 、 表面加工，裝飾以新的品質和規(guī)格，叫做工業(yè)設計。根據(jù)當時的具體情況，工業(yè)設計師應在上述工業(yè)產(chǎn)品全部側面或其中幾個方面進行工作，而且需要工業(yè) 設計師對包裝 、 宣傳 、 展示，市場開發(fā)等問題的解決付出自己的技術知識和經(jīng)驗以及視覺評價能力 時，這也屬于工業(yè)設計的范疇 ” 。 材料 、 結構 、 工藝是產(chǎn)品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計； - 6 - 另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的 “ 功能 ” 作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術潛在的 “ 功能 ” 。 任何設計都是時代的產(chǎn)物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時期的科學技術水平。技術是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料， 加工工藝，結構，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。 具的設計步驟 按在夾具中的作用 ,地位結構特點 ,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類 : (1)定位元件及定位裝置； (2)夾緊元件及定位裝置 (或者稱夾緊機構 )； (3)夾具體； (4)對刀 ,引導元件及裝置 (包括刀具導向元件 ,對刀裝置及靠模裝置等 )； (5)動力裝置； (6)分度 ,對定裝置； (7)其它的元件及裝置 (包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘 ,銷釘 ,鍵和各種手柄等 )； 每個夾具不一定所 有的各類元件都具備 ,如手動夾具就沒有動力裝置 ,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之 ,按照加工等方面的要求 ,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構 ,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。 在專用夾具設計中，除要考慮工件的定位、夾緊和夾具結構外，還需要進行夾具總圖上尺寸公差及技術要求的標注，工件在夾具中的加工的精度分析，夾具的經(jīng)濟分析等。 - 7 - （ 1）保證工件的加工精度 專用夾具應有合理的定位方案，合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求 。 （ 2）提高生產(chǎn)率 專用夾具的復雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領相適應。應根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復雜程度的快速高效定位與夾緊裝置，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 （ 3）工藝性好 專用夾具的結構應簡單、合理、便于加工、裝配、檢驗和維修。 專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置修配結構，如適當?shù)恼{整間隙、可修磨的墊片等。 （ 4）使用性好 專用夾具的操作應簡單、省力、安全可靠，排屑方便，必要時應設置排屑結構。 （ 5）經(jīng)濟性好 除考慮專用夾具本身結構簡單、標準化程度高、成本低廉外， 還應根據(jù)生產(chǎn)綱領對夾具方案驚醒必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。 - 8 - 車床曲柄這個零件從零件圖上可以看出，加工任務如下： 1． 以 為中心的加工表面加工。 2. 鉆 ?10， ?30。 3. 銑槽 24 - 9 - 一、 工藝規(guī)程設計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為 慮到該零件在車床中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為大批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金屬模砂型鑄造。 （二）基面的 選擇 基準面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準的選擇：以上下表面和兩 側面作為粗基準，以消除 z ， x ， y 三個自由度，用以消除 x ， y ， z 三個自由度，達到完全定位。 對于精基準而言，根據(jù)基準重合原則，選用設計基準作為精基準。 （三） 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工序Ⅰ 銑端面。 工序Ⅱ 鉆 、擴孔 ?30， ?10。 工序Ⅲ 倒角。 工序Ⅳ 鉆 。 工序Ⅴ 粗精銑上表面。 工序Ⅵ 粗精銑兩端面。 工序Ⅶ 銑槽 24 ㎜。 工序Ⅷ 攻螺紋 工序Ⅸ 去毛刺。 工序Ⅹ 檢查。 - 10 - 四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “車床曲柄”零件材料為 坯重量約為 產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)， 采用金屬砂型鑄造。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 銑端面 考慮左端面的粗糙度 照《機械制造工藝設計手冊》 —— 以下簡稱“手冊”，表 1— 43， 確定工序尺寸為 Z=中粗加工的加工余量 Z=加工的加工余量 Z=端面沒有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位 2. 鉆、擴孔 ?30， ?10。 鉆孔 ?10 ㎜： 鉆孔： ?20㎜ 擴鉆： ?30 ㎜ 2Z=10 ㎜ 3．銑表面 根據(jù)“手冊”表 1— 49，取上表面的機械加工余量為 ，下表面的余量為 粗銑上表面 Z= 精銑上表面的臺階面 Z= 粗銑下表面 Z= 4. 銑槽 24㎜ 粗銑 20㎜ 2Z= 半精銑 24㎜ 2Z= 毛坯制造尺寸及技術要求見毛坯圖。 （五）確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ：銑端面。 1）粗銑左端面 αf= (表 3ν =s（ 21m/ (表 3 - 11 - 采用高速三面刃銑刀， 75數(shù) Z=16。 ns=?π v = ? =s (按機床選取 s （表 4— 17） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=751753mm ? ?? α= 17557 ?? ??=）粗銑右端面 粗銑右端面的進給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相 同。 切削工時 l=451753mm ? ?? α= 17554 ?? ??=）精銑左端面 αf= (表 3ν =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃銑刀， 75數(shù) Z=16。 ns=?π v = ? =s (按機床選取 s （表 4— 17） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=751753- 12 - ? ?? α= 17557 ?? ??=序Ⅱ：鉆、擴孔 ?30， ?10 孔 1）鉆孔 ? 10㎜ f=r· (表 3— 38) ν =s （ 21m/ （表 3— 42） ns=?π v = ? =s (334r/按機床選取 38r/s 故實際切削速度 ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=80 102mm tm=f???0108 ? ??=23s （ 2）擴孔 ? 30 ㎜ f= (表 3— 54) ν =s （ ns=?π v = ? =s (按機床選取 36r/s 故實際切削速度 ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=80 3tm=f?????=35s （ - 13 - 工序Ⅲ：倒角 f=(表 3— 17) ν =s （參照表 3— 21） ns=?π v = ? =s (378r/按機床選取 80r/s 切削工時 l= tm=f?? ??=14s （ 工序 Ⅳ ：鉆 f= (表 3— 54) ν =s （ ns=?π v = ? =s (按機床選取 36r/s 故實際切削速度 ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=82 3tm=f?????=38s （ 工序 Ⅴ ：銑上、下表面 1）粗銑上表面的臺階面 αf= (表 3ν =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃銑刀， 75數(shù) Z=16。 - 14 - ns=?π v = ? =s (33r/按機床選取 0r/s （表 4— 17） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=801753mm ? ?? α= 17580 ?? ??=215s=）精銑臺階面 αf= (表 3ν =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃銑刀， 75數(shù) Z=16。 ns=?π v = ? =s (33r/按機床選取 0r/s （表 4— 17） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=801753mm ? ?? α= 17580 ?? ??=467s=）粗銑下表面保證尺寸 35 ㎜ 本工步的切削用量與工步 1）的切削用量相同 切削工時 l=401753- 15 - ? ?? α= 17540 ?? ??=序 Ⅵ：鉆 2孔（ ? ） f= /r (表 3— 38) ν =s （參照 表 3— 42） ns=?π v = ? =s (按機床選取 60r/6r/s 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時（表 7— 5） l= 43㎜ tm=? ??=（ 工序 Ⅶ：銑槽 24 1）粗銑 α f =(表 3ν =s（ 21m/ (表 3采用粗齒直柄立銑刀， 6數(shù) Z=3。 ns=?π v = ? =s (358.2/按機床選取 80r/s （表 4— 16） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=3420- 16 - ? ?? α= 234 ?? ??=19s 因為要走刀兩次，所以切削工時為 38s。 2）精銑槽 α f =s(表 3ν =0. 25m/s（ 15m/ (表 3采用細齒直柄立銑刀， 2數(shù) Z=5。 ns=?π v = ? =按機床選取 80r/s （表 4— 16） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=削工時 l=3520mm ? ?? α= 235 ?? ??=16s 因為走刀兩次，所以切削工時為 64s。 Ⅷ：攻螺紋 M6 v=s (表 3— 42) ns=?π v = ? =834按機床選取 50r/ 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s。 - 17 - 三、專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。利用本夾具主要用來銑槽 24根據(jù)連桿尺寸，形狀和位置精度要求，工件定位時需限制六個自由度。工件的定位基準和夾緊位置已經(jīng)規(guī)定，但在擬定定位、夾緊方案時，仍然應對其進行分析研究， 考查定位基準的學則是否能滿足工件位置精度的要求，夾具的結構能否實現(xiàn)。 在保證角度方面，以孔為定位基準，可以做到基準重合，而且操作方便。為了避免發(fā)生不比樣的過定位現(xiàn)象，采用一個圓柱銷和一個菱形銷做定位元件。工件以一面兩孔為定位基準。而定位元件采用一面兩銷，分別限制了工件的六個自由度，屬于完全定位。 機械加工過程中，為保持工件定位時所確定的正確位置，防止工件在切削力、慣性力、離心力及重力等作用下發(fā)生位移和振動，機床夾具應設有夾緊裝置，將工件壓緊夾牢。夾緊裝置是否合理、可靠及安全，對工件加工的精度、生產(chǎn)率和工人的 勞動條件有著重大的影響，為此提出下列基本要求： 1）夾緊過程中，不能改變工件定位后占據(jù)的正確位置。 2）夾緊力的大小要適當，既要保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變、振動小，又要使工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。 3）夾緊裝置的自動化和復雜程度應富裕生產(chǎn)類型相適應，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結構要力求簡單，便于制造和維修。 4）夾緊裝置的操作應當方便、安全、省力。 5）夾緊裝置應具有良好的自鎖性能，以保證源動力暴動或消失后，仍能保持夾緊狀態(tài)。 夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時受切削力，重力或 伴生離心力，慣性力，熱應力等的作用產(chǎn)生移動或振動。 夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過程中所受到的各種力不會使它離開定位時所需確定的位置，才可以設有夾緊裝置。夾緊裝置設計的優(yōu)劣，對于提高夾緊的精度和加工作效率，減輕勞動強度都有很大的影響。分析各類夾具的基本功能要求可以將夾緊裝置 - 18 - 概括為兩類：第一類是性能要求，主要指定位唯一性、定位穩(wěn)定性 ,夾緊穩(wěn)定性及總體約束；第二類要求是夾具的結構剛性、成本及易操作性、易于維修等要求。本設計目錄中功能項包括夾緊對象特征項、加工信息特 征及夾緊要求特征。 夾緊對象特征項目：包括夾緊對象類型、材料、形狀、體積、數(shù)量、物理特性、磁性、導電性、剛性等信息。 加工信息特征項：加工類型、機加工、裝配、檢測、焊接等、加工參數(shù)、切削參數(shù)、運動參數(shù)、幾何參數(shù)等。 夾緊要求特征項：主要指性能要求，包括定位要求、定位基準選擇，如特征點、特征面。夾緊力大小、夾緊方向、夾緊行程、夾緊松開速率，自鎖性等。 元件功能分析：夾緊功能主要包括四種元功能：定位功能、傳動功能、執(zhí)行功能和分度功能等輔助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分為平面定位元件、圓孔定 位元件、外圓定位元件。傳動功能由中間遞力機構完成，該機構一般有三個作用；改變作用力的力一向、大小和自鎖作用。目前常用的有以下機構：斜楔機構、螺旋機構、圓偏心機構、杠桿鉸鏈機構、連桿機構、聯(lián)動機構、對中機構、定心機構等。 設計夾緊裝置時 ,應滿足下述主要要求： 應破壞工件的定位 ,為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點。 當，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍。 緊動作要迅速，操作方便省力，安全。 力或夾緊行程在一定范圍內可進行調整和補償。 對刀元件主要由對刀塊和塞尺組成，用以確定夾具和刀具的相對位置，對刀元件的結構形式取決于加工表面的形狀。本夾具采用側裝對刀塊。用對刀塊調整刀具與工件待加工面的相對位置，適用于加工精度不超過 方案采用側裝對刀塊，用螺釘，銷釘固定在夾具體上。 - 19 - 使用對刀元件對刀時，在刀具和對刀塊之間用塞尺進行調整，以免損壞切削刃或造成對刀塊過早磨損。本次設計采用平塞尺，其基本尺寸 s 為 5差按 標準對刀塊的材料為 20鋼，滲碳深度為 火硬度為 55 標準塞尺的材料為 火硬度為 55 計算夾緊力時，通常是把夾具體和工件看成是一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受的切削力、夾緊力（大型工件應考慮工件重力、慣性力）的作用狀況，找出加工中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)作為實際夾緊力。即 式中 實際所需夾緊力（ N） F 理論夾緊力（ N） K 安全系數(shù) 在 精加工時， 在一面兩孔定位中，理論夾緊力的計算公式為 式中 μ為工件與限位基面之間的摩擦力 由表 3 μ = 表 3擦系數(shù)的選用 摩擦條件 μ 工件為加工過的平面 件為未加工過的毛坯表面，固定支承為球面 緊元件和支承表面有齒紋，并在較大相互作用力下工作 防止圓柱銷受力而造成不必要 的定位誤差，而令 。則 ( 0? - 20 - 選取銑床的背吃刀量 =3轉進給量 f=r。因待加工工件為鋼材，故單位切削力 P=2000 則銑床的切削力 =2000*3*3000（ N） 故 F=3000/0（ 0*0（ 結論 本夾具所需實際夾緊力為 30 具加工誤差的分析 使用夾具加工時產(chǎn)生的誤差有下列四個方面： 1．與工 件定位有關的誤差 定位誤差△ D 2．與夾具在機床上安裝有關的誤差 安裝誤差△ A 3．與刀具調整有關的誤差△ T 4．與加工過程有關的誤差△ G △ D+△ T+△ A+△ G≤δ k 上式即為定位誤差不等式。 A： 定位誤差 基準重合： ? B =0 ? D=? Y=? D+? d+? D= B： 夾具在銑床上安裝的不準確并不影響加工槽的位置尺寸，所以 ? A 可不考慮。 C：加工方法有關誤差 對刀塊的制造與對刀調整誤差銑刀的跳動，機床工作臺的傾斜等因素所引起的加工方法誤差，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗并參照經(jīng)濟加工精度進行確定。 - 21 - 綜上所述： ? ? =? D+? A+? T+? G ? ? =? k =夾具滿足加工要求。 〈 2〉對槽深精度的分析計算 影響槽尺寸精度（ 10 主要因素有： A：基準重合 ? B=0 ? D=? Y=? D+? d+D= B：夾具安裝誤差 由于夾具定位面 N 和夾具底面 引 起工件傾斜，使加工槽的底面和其端面不平行，因而會影響槽深的尺寸精度。夾具技術要求的第一條規(guī)定為不大于 100： 么在工件約 105C:加工方法有關的誤差 對刀塊的制造和對刀調整誤差，銑刀的跳動，機床工作臺的傾斜等因素所引起的加工方法誤差，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗并參照經(jīng)濟加工精度進行確定，綜上 ： ? ? =? D+? A+? T+? G ? ? =k=此，此夾具滿足加工要求。 - 22 - 結 束 語 真是感慨萬千。它使我從中學到了以前在課堂上根本就學不到的東西！ 在這次設計過程中，使我真正的認識到自己的不足 之處，以前上課沒有學到的知識，在這次設計當中也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。 這次設計將我以前學過的機械制造工藝學、公差與配合、機械制圖、機械基礎等知識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線、鞏固所學的作用。 在設計中掌握了如何利用 一些計算機軟件，因為學的時間長了，因此在開始畫圖的時候有很多問題，而且不熟練，需參閱課本。但現(xiàn)在已經(jīng)可以熟練的運用了。 圖不管是現(xiàn)在，對以后工作也是有很大的幫助的。 - 23 - 謝 辭 首先感謝我的指導老師，在設計過程中，老師幫我指出了設計中的許多不足，細心幫 我解答了許多疑難問題。感謝老師的悉心指教！ 在課題的研究過程中，得到了本班同學的大力支持，在此表示由衷的感謝 ! 參 考 文 獻 [1]劉守勇 ,陳殿學，劉彥竹，機械制造工藝與機床夾具 ,機械工業(yè)出版社 ,2]徐嘉元 ,曾家駒，機械制造工藝學，機械工業(yè)出版社 ,3]文斌主編，管接頭和管件選用手冊，機械工業(yè)出版社 ,4]王光斗 ,王春福 ,張繼信等，機床夾具設計手冊，上海科學技術出版社， 5]鄧昭銘，張瑩，機械設計基礎，高等教育出版社，第二版， 6]陳于萍，周兆龍，何小龍，互換性與測量技術基礎，第二版， 7]王孝達主編，金屬工藝學，高等教育出版社， 8]劉小年 ,陳婷 ,崔建軍 ,機械制圖 ,第二版，機械工業(yè)出版社， 9]丁樹模 ,周驥平主編 ,液壓傳動 ,第二版， 10]范厚軍主編，緊固件手冊，江西科學技術出版社， 11]劉承啟主編，新編銑工計算手冊，機械工業(yè)出版社， 12]孫靖民，米成秋主編，機械結構優(yōu)化設計，哈爾濱工業(yè)大學出版社 1986.5 機械制造基礎課程設計 車床曲柄工藝及夾具設計 班 級： 學 生： 指導教師： - 1 - 目 錄 設計任務書 一、 夾具特點及零件的分析????????????? (3) 具特點??????????????????? (4) 件的分析?????????????????? (9) 二、 工藝規(guī)程設計???????????????? (10) 定毛坯的制造形式?????????????? (12) 面的選擇?????????????????? (16) 訂工藝路線????????????????? (17) 械加工余量工序尺寸及毛坯尺才的確定????? (18) 定切削用量及基本工時???????????? (19) 三、 夾具設計?????????????????? (21) 四、 參考文獻???????????????? ?? (23) - 2 - 一、夾具特點 具的特點 機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置 :至于裝夾各種刀具用的裝置 ,則一般稱為“輔助工具 ” 。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾具的應用范圍 ,一般可分為通用夾具 ,專用夾具和可調整式夾具等。 通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具 ,如車床上的卡盤 ,銑床上的回轉工作臺 ,分度頭 ,頂尖座等。它們都一標準化了 ,具有一定的通用性 ,可以用來安裝 一定形狀尺寸范圍內的各種工件而不需要進行特殊的調整。但是 ,在實際生產(chǎn)中 ,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要 ;或者因為生產(chǎn)率低而必須把通用夾具進行適當?shù)母倪M ;或者由于工件的形狀 ,加工的要求等的不同須專門設計制造一種專用夾具 ,以解決生產(chǎn)實際的需要。 專用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的 ,其功用主要有下列幾個方面 : 例如與其他表面間的距離精度 ,平行度 ,同軸度等。對于外行比較復雜 ,位置精度要求比較高的工件 ,使用通用夾具進行加工往往難以達到精度要求。 從而提高了勞動生產(chǎn)率。進行某一工序所需要的時間 ,其中主要包括加工工件所需要的機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。采用專用夾具后 ,安裝工件和轉換工位的工作都可以大為簡化 ,不再需要畫線和找正 ,縮短了工序的輔助時間并且節(jié)省了畫線這個工序 ,從而提高了勞動生產(chǎn)率 使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用回轉式多工位連續(xù)加工夾具 ,可以在進行切削加工某個工件的同時 ,進行其它工件的裝卸工作 ,從而使輔助時間與機動時間相重合?？傊?,隨 著專用夾具的采用和進一步改善 ,可以有效地縮短工序時間 ,滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。 如在普通車床上附加鏜模夾 - 3 - 具后 ,便可以代替鏜床工作 ;裝上專用夾具后可以車削成型表面等 ,以充分發(fā)揮通用機床的作用。 保障安全生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)需要 ,采用一些氣動 ,液壓或其它機械化 ,自動化程度較高的專用夾具 ,對于減輕工人的勞動強度 ,保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質高產(chǎn)都有很大作用。加工大型工件時 ,例如加工車床床身上 ,下兩面上的螺孔 ,需要把床身工件翻轉幾次進行加工 ,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉式鉆床家具后 ,就能夠達到提高生產(chǎn)效率 ,減輕勞動強度 ,保障生產(chǎn)安全的目的。 專用夾具在生產(chǎn)上起著很大的作用 ,那么是不是在任何場合都要設計和采用呢 !這個問題就是具體問題具體的分析。上面說的關于專用夾具在生產(chǎn)中的作用 ,只是事物的一個方面。另一方面 ,由于夾具的設計 ,制造和所用的材料等須消耗一定的費用 ,增加了產(chǎn)品的成本。因之 ,在什么情況下采用什么樣的夾具才是經(jīng)濟合算的 ,這是一個大問題 ,特別對于重大的 ,設計制造工作量大的專用夾具需與工人師傅等三結合共同研究解決。事物總是一分為二的 ,專用夾具也存在缺點 ,即專用夾 具的專用性和產(chǎn)品多樣性的矛盾。由于專用夾具只適用于一個工件加工的某一個工序 ,因而隨著產(chǎn)品品種的不斷增多 ,夾具數(shù)量也不斷上升 ,造成存放和管理上的困難 ;而當某產(chǎn)品不再進行生產(chǎn)時 ,原來的夾具一般都無法重新利用 ,造成浪費 專用夾具的設計生產(chǎn)時間周期長 ,與生產(chǎn)的迅速發(fā)展也有矛盾。但是在當前成批生產(chǎn)的機械工廠中 ,多數(shù)還是采用通用機床加上專用夾具進行工件的機械加工。 可調整夾具是為了擴大夾具的使用范圍 ,彌補專用夾具只適用與一個工件的某一特定工序的缺點 ,正在逐步推廣使用可調整式的夾具?？烧{整式夾具一般可分為標準化夾具 ,成組夾具和組合夾具等。 標準化夾具就是利用本廠已規(guī)格化了的部分或全部標準零件裝配成的專用夾具。專用夾具中的大件 ,如夾具體 ,以及定位元件 ,夾緊件和機械夾緊用的氣缸部件等 ,經(jīng)過標準化 ,尺寸規(guī)格化后有利于工廠成批準備配件 ,成批加工 ,這樣可使夾具的設計 ,制造工作加快 ,節(jié)省費用。另外 ,當產(chǎn)品更改 ,夾具不再使用時可以拆開 ,把標準零件保存起來 ,備以后使用。 - 4 - 多品種 ,小批量生產(chǎn)的機械加工車間中 ,往往可以采用成組加工法。采用成組加工法 ,是把多種產(chǎn)品的零件按加工所用的機床和刀具 ,夾具等工藝裝備的 共性分組 ,同一組的零件能在同一臺機床上用共同的工藝裝備和調整方法進行加工。例如分成軸類 ,套類 ,盤類 ,齒輪 ,杠桿 ,支架類等各種零件。成組夾具就是根據(jù)一組安裝方法相類似的零件而設計的 ,只要稍作調整或更換夾具上的某些定位 ,夾緊件 ,就可以從加工某一工件轉為加工另一工件。 組合夾具是有一套專門設計制造 ,便于組裝和拆卸的有各種不同的形狀 ,不同尺寸規(guī)格并且有完全互換性和耐磨性的標準元件和合件所組成。利用這些元件和合件 ,根據(jù)加工工件的需要可以組裝成車 ,磨 ,銑 ,刨 ,鉆 ,鏜等工序用的各種不同的機床夾具。夾具使用完 畢 ,可以方便的拆開 ,洗凈元件存放起來 ,留待以后組裝新夾具時再用。因之組合夾具是具有高度標準化和系列化元件的新型工藝裝備。關于組合夾具的問題 ,其設計原理基本相同。 在實際生產(chǎn)中應用的夾具很多 ,分類方法也有很多種。通常還可按使用夾具的工序不同分為車床夾具 ,銑床夾具??等 ;還可以根據(jù)在機床上運動的特點歸并成以下幾類： (1)車床類夾具 :包括車床 ,內外圓磨床 ,螺紋磨床用夾具 ,其特點是夾具與工件一起作旋轉運動。 (2)銑床類夾具 :包括銑床 ,刨床 ,平面磨床等機床用夾具 ,其特點是夾具固定字工作臺上 ,只作縱向或橫向往復運動 或回轉運動。 (3)鉆 ,鏜床類夾具 :用于在鉆床上鉆 ,擴 ,鉸等工序或在鏜孔工序 ,其實就是夾具固定在機床上 ,刀具通過夾具上的導向裝置進行送進運動。 上述的各種夾具都是固定在機床上的 ,但是在自動線加工中 ,有的夾具帶著工件由生產(chǎn)線的輸送裝置 ,挨著每臺機床逐步向前輸送 ,這類夾具通常稱為“隨行夾具”。自動線上的隨行夾具除了完成工件的定位 ,支承和夾緊外 ,還帶著工件沿自動線的加工機床進行定位 (相對于每臺機床的刀具位置 ),夾緊 ,待加工完了再自動送至下一臺機床加工 ,以便通過自動線的各臺機床 ,完成工件的全部工序加工。隨行夾具主要 適用于采用組合機床自動線加工 ,但又無良好的輸送基面和定位基面的工件 ,以便將這種畸形工件先裝夾于基面完整的隨行 - 5 - 夾具上 ,然后在通過自動線進行加工。對一些有色金屬等軟件性材料的工件 ,雖然具有良好的輸送基面 ,但為了保護工件的基面不受劃傷 ,有時也采用隨行夾具。 通用可調夾具 ,若產(chǎn)品中有若干零件具有相似性 ,有選用通用可調整夾具的可能 ,應進一步探索 ,應用下面三方面分析判斷： (1)工件結構要素的相似性 ,主要是被加工表面形式和部位的相似 ,工序內容和技術要求基本相似 ;能有相似或相同的定位基準和定位方式。 (2)有可能采用功能 相同的定位方式和夾緊方式 (包括夾緊動力源 )。 (3)工件尺寸要素相似 ,如定位基準和外廓尺寸的近似程度 ,看能否使用 ,可調夾具結構緊湊 ,布局協(xié)調的夾具。 綜上所述 ,機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展 ,機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。 具的發(fā)展趨勢 工業(yè)設計是人類社會發(fā)展和科學技術進步的產(chǎn)物，從英國莫里斯的 “ 工藝美術運動 ” ，到德國的包豪斯設計革命以及美國的廣泛傳播與推廣，工 業(yè)設計經(jīng)過了醞釀，探索，形成，發(fā)展百余年的歷史滄桑。時至今日，工業(yè)設計已成為一門獨立的專業(yè)學科，并且有一套完整的研究體系。 1980 年國際工業(yè)設計協(xié)會理事會（ 工業(yè)作了明確定義： “ 就批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品而言，憑借訓練，技術知識，經(jīng)驗及視覺感受，而預示材料 、結構 、 構造 、 形態(tài) 、 色彩 、 表面加工，裝飾以新的品質和規(guī)格，叫做工業(yè)設計。根據(jù)當時的具體情況，工業(yè)設計師應在上述工業(yè)產(chǎn)品全部側面或其中幾個方面進行工作，而且需要工業(yè) 設計師對包裝 、 宣傳 、 展示，市場開發(fā)等問題的解決付出自己的技術知識和經(jīng)驗以及視覺評價能力 時，這也屬于工業(yè)設計的范疇 ” 。 材料 、 結構 、 工藝是產(chǎn)品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計； - 6 - 另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的 “ 功能 ” 作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術潛在的 “ 功能 ” 。 任何設計都是時代的產(chǎn)物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時期的科學技術水平。技術是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料， 加工工藝，結構，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。 具的設計步驟 按在夾具中的作用 ,地位結構特點 ,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類 : (1)定位元件及定位裝置； (2)夾緊元件及定位裝置 (或者稱夾緊機構 )； (3)夾具體； (4)對刀 ,引導元件及裝置 (包括刀具導向元件 ,對刀裝置及靠模裝置等 )； (5)動力裝置； (6)分度 ,對定裝置； (7)其它的元件及裝置 (包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘 ,銷釘 ,鍵和各種手柄等 )； 每個夾具不一定所 有的各類元件都具備 ,如手動夾具就沒有動力裝置 ,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之 ,按照加工等方面的要求 ,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構 ,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。 在專用夾具設計中，除要考慮工件的定位、夾緊和夾具結構外，還需要進行夾具總圖上尺寸公差及技術要求的標注，工件在夾具中的加工的精度分析，夾具的經(jīng)濟分析等。 - 7 - （ 1）保證工件的加工精度 專用夾具應有合理的定位方案，合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求 。 （ 2）提高生產(chǎn)率 專用夾具的復雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領相適應。應根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復雜程度的快速高效定位與夾緊裝置，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 （ 3）工藝性好 專用夾具的結構應簡單、合理、便于加工、裝配、檢驗和維修。 專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置修配結構，如適當?shù)恼{整間隙、可修磨的墊片等。 （ 4）使用性好 專用夾具的操作應簡單、省力、安全可靠，排屑方便，必要時應設置排屑結構。 （ 5）經(jīng)濟性好 除考慮專用夾具本身結構簡單、標準化程度高、成本低廉外， 還應根據(jù)生產(chǎn)綱領對夾具方案驚醒必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。 - 8 - 車床曲柄這個零件從零件圖上可以看出，加工任務如下： 1． 以 為中心的加工表面加工。 2. 鉆 ?10， ?30。 3. 銑槽 24 - 9 - 一、 工藝規(guī)程設計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為 慮到該零件在車床中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為大批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金屬模砂型鑄造。 （二）基面的 選擇 基準面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準的選擇：以上下表面和兩 側面作為粗基準，以消除 z ， x ， y 三個自由度，用以消除 x ， y ， z 三個自由度，達到完全定位。 對于精基準而言，根據(jù)基準重合原則，選用設計基準作為精基準。 （三） 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工序Ⅰ 銑端面。 工序Ⅱ 鉆 、擴孔 ?30， ?10。 工序Ⅲ 倒角。 工序Ⅳ 鉆 。 工序Ⅴ 粗精銑上表面。 工序Ⅵ 粗精銑兩端面。 工序Ⅶ 銑槽 24 ㎜。 工序Ⅷ 攻螺紋 工序Ⅸ 去毛刺。 工序Ⅹ 檢查。 - 10 - 四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “車床曲柄”零件材料為 坯重量約為 產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)， 采用金屬砂型鑄造。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 銑端面 考慮左端面的粗糙度 照《機械制造工藝設計手冊》 —— 以下簡稱“手冊”，表 1— 43， 確定工序尺寸為 Z=中粗加工的加工余量 Z=加工的加工余量 Z=端面沒有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位 2. 鉆、擴孔 ?30， ?10。 鉆孔 ?10 ㎜： 鉆孔： ?20㎜ 擴鉆： ?30 ㎜ 2Z=10 ㎜ 3．銑表面 根據(jù)“手冊”表 1— 49，取上表面的機械加工余量為 ，下表面的余量為 粗銑上表面 Z= 精銑上表面的臺階面 Z= 粗銑下表面 Z= 4. 銑槽 24㎜ 粗銑 20㎜ 2Z= 半精銑 24㎜ 2Z= 毛坯制造尺寸及技術要求見毛坯圖。 （五）確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ：銑端面。 1）粗銑左端面 αf= (表 3ν =s（ 21m/ (表 3 - 11 - 采用高速三面刃銑刀， 75數(shù) Z=16。 ns=?π v = ? =s (按機床選取 s （表 4— 17） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=751753mm ? ?? α= 17557 ?? ??=）粗銑右端面 粗銑右端面的進給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相 同。 切削工時 l=451753mm ? ?? α= 17554 ?? ??=）精銑左端面 αf= (表 3ν =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃銑刀， 75數(shù) Z=16。 ns=?π v = ? =s (按機床選取 s （表 4— 17） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=751753- 12 - ? ?? α= 17557 ?? ??=序Ⅱ：鉆、擴孔 ?30， ?10 孔 1）鉆孔 ? 10㎜ f=r· (表 3— 38) ν =s （ 21m/ （表 3— 42） ns=?π v = ? =s (334r/按機床選取 38r/s 故實際切削速度 ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=80 102mm tm=f???0108 ? ??=23s （ 2）擴孔 ? 30 ㎜ f= (表 3— 54) ν =s （ ns=?π v = ? =s (按機床選取 36r/s 故實際切削速度 ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=80 3tm=f?????=35s （ - 13 - 工序Ⅲ：倒角 f=(表 3— 17) ν =s （參照表 3— 21） ns=?π v = ? =s (378r/按機床選取 80r/s 切削工時 l= tm=f?? ??=14s （ 工序 Ⅳ ：鉆 f= (表 3— 54) ν =s （ ns=?π v = ? =s (按機床選取 36r/s 故實際切削速度 ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=82 3tm=f?????=38s （ 工序 Ⅴ ：銑上、下表面 1）粗銑上表面的臺階面 αf= (表 3ν =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃銑刀， 75數(shù) Z=16。 - 14 - ns=?π v = ? =s (33r/按機床選取 0r/s （表 4— 17） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=801753mm ? ?? α= 17580 ?? ??=215s=）精銑臺階面 αf= (表 3ν =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃銑刀， 75數(shù) Z=16。 ns=?π v = ? =s (33r/按機床選取 0r/s （表 4— 17） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=801753mm ? ?? α= 17580 ?? ??=467s=）粗銑下表面保證尺寸 35 ㎜ 本工步的切削用量與工步 1）的切削用量相同 切削工時 l=401753- 15 - ? ?? α= 17540 ?? ??=序 Ⅵ：鉆 2孔（ ? ） f= /r (表 3— 38) ν =s （參照 表 3— 42） ns=?π v = ? =s (按機床選取 60r/6r/s 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時（表 7— 5） l= 43㎜ tm=? ??=（ 工序 Ⅶ：銑槽 24 1）粗銑 α f =(表 3ν =s（ 21m/ (表 3采用粗齒直柄立銑刀， 6數(shù) Z=3。 ns=?π v = ? =s (358.2/按機床選取 80r/s （表 4— 16） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s 切削工時 l=3420- 16 - ? ?? α= 234 ?? ??=19s 因為要走刀兩次，所以切削工時為 38s。 2）精銑槽 α f =s(表 3ν =0. 25m/s（ 15m/ (表 3采用細齒直柄立銑刀， 2數(shù) Z=5。 ns=?π v = ? =按機床選取 80r/s （表 4— 16） 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=削工時 l=3520mm ? ?? α= 235 ?? ??=16s 因為走刀兩次，所以切削工時為 64s。 Ⅷ：攻螺紋 M6 v=s (表 3— 42) ns=?π v = ? =834按機床選取 50r/ 故實際切削速度ν =1000 nd ?π=s。 - 17 - 三、專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。利用本夾具主要用來銑槽 24根據(jù)連桿尺寸，形狀和位置精度要求，工件定位時需限制六個自由度。工件的定位基準和夾緊位置已經(jīng)規(guī)定，但在擬定定位、夾緊方案時，仍然應對其進行分析研究， 考查定位基準的學則是否能滿足工件位置精度的要求，夾具的結構能否實現(xiàn)。 在保證角度方面，以孔為定位基準，可以做到基準重合，而且操作方便。為了避免發(fā)生不比樣的過定位現(xiàn)象，采用一個圓柱銷和一個菱形銷做定位元件。工件以一面兩孔為定位基準。而定位元件采用一面兩銷，分別限制了工件的六個自由度，屬于完全定位。 機械加工過程中，為保持工件定位時所確定的正確位置，防止工件在切削力、慣性力、離心力及重力等作用下發(fā)生位移和振動，機床夾具應設有夾緊裝置，將工件壓緊夾牢。夾緊裝置是否合理、可靠及安全，對工件加工的精度、生產(chǎn)率和工人的 勞動條件有著重大的影響，為此提出下列基本要求： 1）夾緊過程中，不能改變工件定位后占據(jù)的正確位置。 2）夾緊力的大小要適當，既要保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變、振動小，又要使工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。 3）夾緊裝置的自動化和復雜程度應富裕生產(chǎn)類型相適應，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結構要力求簡單，便于制造和維修。 4）夾緊裝置的操作應當方便、安全、省力。 5）夾緊裝置應具有良好的自鎖性能，以保證源動力暴動或消失后，仍能保持夾緊狀態(tài)。 夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時受切削力，重力或 伴生離心力，慣性力，熱應力等的作用產(chǎn)生移動或振動。 夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過程中所受到的各種力不會使它離開定位時所需確定的位置，才可以設有夾緊裝置。夾緊裝置設計的優(yōu)劣，對于提高夾緊的精度和加工作效率，減輕勞動強度都有很大的影響。分析各類夾具的基本功能要求可以將夾緊裝置 - 18 - 概括為兩類：第一類是性能要求，主要指定位唯一性、定位穩(wěn)定性 ,夾緊穩(wěn)定性及總體約束；第二類要求是夾具的結構剛性、成本及易操作性、易于維修等要求。本設計目錄中功能項包括夾緊對象特征項、加工信息特 征及夾緊要求特征。 夾緊對象特征項目：包括夾緊對象類型、材料、形狀、體積、數(shù)量、物理特性、磁性、導電性、剛性等信息。 加工信息特征項：加工類型、機加工、裝配、檢測、焊接等、加工參數(shù)、切削參數(shù)、運動參數(shù)、幾何參數(shù)等。 夾緊要求特征項：主要指性能要求，包括定位要求、定位基準選擇，如特征點、特征面。夾緊力大小、夾緊方向、夾緊行程、夾緊松開速率，自鎖性等。 元件功能分析：夾緊功能主要包括四種元功能：定位功能、傳動功能、執(zhí)行功能和分度功能等輔助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分為平面定位元件、圓孔定 位元件、外圓定位元件。傳動功能由中間遞力機構完成，該機構一般有三個作用；改變作用力的力一向、大小和自鎖作用。目前常用的有以下機構：斜楔機構、螺旋機構、圓偏心機構、杠桿鉸鏈機構、連桿機構、聯(lián)動機構、對中機構、定心機構等。 設計夾緊裝置時 ,應滿足下述主要要求： 應破壞工件的定位 ,為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點。 當，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍。 緊動作要迅速，操作方便省力，安全。 力或夾緊行程在一定范圍內可進行調整和補償。 對刀元件主要由對刀塊和塞尺組成，用以確定夾具和刀具的相對位置，對刀元件的結構形式取決于加工表面的形狀。本夾具采用側裝對刀塊。用對刀塊調整刀具與工件待加工面的相對位置，適用于加工精度不超過 方案采用側裝對刀塊，用螺釘，銷釘固定在夾具體上。 - 19 - 使用對刀元件對刀時，在刀具和對刀塊之間用塞尺進行調整，以免損壞切削刃或造成對刀塊過早磨損。本次設計采用平塞尺，其基本尺寸 s 為 5差按 標準對刀塊的材料為 20鋼，滲碳深度為 火硬度為 55 標準塞尺的材料為 火硬度為 55 計算夾緊力時，通常是把夾具體和工件看成是一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受的切削力、夾緊力（大型工件應考慮工件重力、慣性力）的作用狀況，找出加工中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)作為實際夾緊力。即 式中 實際所需夾緊力（ N） F 理論夾緊力（ N） K 安全系數(shù) 在 精加工時， 在一面兩孔定位中，理論夾緊力的計算公式為 式中 μ為工件與限位基面之間的摩擦力 由表 3 μ = 表 3擦系數(shù)的選用 摩擦條件 μ 工件為加工過的平面 件為未加工過的毛坯表面，固定支承為球面 緊元件和支承表面有齒紋，并在較大相互作用力下工作 防止圓柱銷受力而造成不必要 的定位誤差，而令 。則 ( 0? - 20 - 選取銑床的背吃刀量 =3轉進給量 f=r。因待加工工件為鋼材，故單位切削力 P=2000 則銑床的切削力 =2000*3*3000（ N） 故 F=3000/0（ 0*0（ 結論 本夾具所需實際夾緊力為 30 具加工誤差的分析 使用夾具加工時產(chǎn)生的誤差有下列四個方面： 1．與工 件定位有關的誤差 定位誤差△ D 2．與夾具在機床上安裝有關的誤差 安裝誤差△ A 3．與刀具調整有關的誤差△ T 4．與加工過程有關的誤差△ G △ D+△ T+△ A+△ G≤δ k 上式即為定位誤差不等式。 A： 定位誤差 基準重合： ? B =0 ? D=? Y=? D+? d+? D= B： 夾具在銑床上安裝的不準確并不影響加工槽的位置尺寸，所以 ? A 可不考慮。 C：加工方法有關誤差 對刀塊的制造與對刀調整誤差銑刀的跳動，機床工作臺的傾斜等因素所引起的加工方法誤差，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗并參照經(jīng)濟加工精度進行確定。 - 21 - 綜上所述： ? ? =? D+? A+? T+? G ? ? =? k =夾具滿足加工要求。 〈 2〉對槽深精度的分析計算 影響槽尺寸精度（ 10 主要因素有： A：基準重合 ? B=0 ? D=? Y=? D+? d+D= B：夾具安裝誤差 由于夾具定位面 N 和夾具底面 引 起工件傾斜，使加工槽的底面和其端面不平行，因而會影響槽深的尺寸精度。夾具技術要求的第一條規(guī)定為不大于 100： 么在工件約 105C:加工方法有關的誤差 對刀塊的制造和對刀調整誤差，銑刀的跳動，機床工作臺的傾斜等因素所引起的加工方法誤差，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗并參照經(jīng)濟加工精度進行確定，綜上 ： ? ? =? D+? A+? T+? G ? ? =k=此，此夾具滿足加工要求。 - 22 - 結 束 語 真是感慨萬千。它使我從中學到了以前在課堂上根本就學不到的東西！ 在這次設計過程中，使我真正的認識到自己的不足 之處，以前上課沒有學到的知識，在這次設計當中也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。 這次設計將我以前學過的機械制造工藝學、公差與配合、機械制圖、機械基礎等知識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線、鞏固所學的作用。 在設計中掌握了如何利用 一些計算機軟件，因為學的時間長了，因此在開始畫圖的時候有很多問題，而且不熟練，需參閱課本。但現(xiàn)在已經(jīng)可以熟練的運用了。 圖不管是現(xiàn)在，對以后工作也是有很大的幫助的。 - 23 - 謝 辭 首先感謝我的指導老師，在設計過程中，老師幫我指出了設計中的許多不足，細心幫 我解答了許多疑難問題。感謝老師的悉心指教！ 在課題的研究過程中，得到了本班同學的大力支持，在此表示由衷的感謝 ! 參 考 文 獻 [1]劉守勇 ,陳殿學，劉彥竹，機械制造工藝與機床夾具 ,機械工業(yè)出版社 ,2]徐嘉元 ,曾家駒，機械制造工藝學，機械工業(yè)出版社 ,3]文斌主編，管接頭和管件選用手冊，機械工業(yè)出版社 ,4]王光斗 ,王春福 ,張繼信等，機床夾具設計手冊，上?？茖W技術出版社， 5]鄧昭銘，張瑩，機械設計基礎，高等教育出版社，第二版， 6]陳于萍，周兆龍，何小龍，互換性與測量技術基礎，第二版， 7]王孝達主編，金屬工藝學，高等教育出版社， 8]劉小年 ,陳婷 ,崔建軍 ,機械制圖 ,第二版，機械工業(yè)出版社， 9]丁樹模 ,周驥平主編 ,液壓傳動 ,第二版， 10]范厚軍主編，緊固件手冊，江西科學技術出版社， 11]劉承啟主編，新編銑工計算手冊，機械工業(yè)出版社， 12]孫靖民，米成秋主編，機械結構優(yōu)化設計，哈爾濱工業(yè)大學出版社 1986.5