ZXT-06型多臂機凸輪軸加工工藝及工裝設(shè)計

ZXT-06型多臂機凸輪軸加工工藝及工裝設(shè)計,ZXT-06型多臂機凸輪軸加工工藝及工裝設(shè)計,zxt,06,多臂機,凸輪軸,加工,工藝,工裝,設(shè)計 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 1 零件分析 1.1 零件的結(jié)構(gòu)分析 該零件為多臂機上的后軸承蓋，該零件的半圓槽位置上防止軸承，以起到支撐作用。該零件在鑄造時留下一個方形的通孔，次孔不僅便于裝卸維修，而且在夾具中便于夾緊機構(gòu)的設(shè)計（本夾具的設(shè)計便是采用U形壓板與螺釘螺母的組合夾緊方案）。該零件有許多螺紋孔，根據(jù)要求只設(shè)計一套鉆床夾具，其選擇的依據(jù)是工件頂面與底面有要求的螺紋孔和光孔。 1.2 零件的工藝分析 1.2.1 表面粗糙度 表面粗糙度影響著連接表面的裝配性質(zhì)和接觸狀態(tài)，其具體要求以Ra為標準。為了編排工藝方便選定該工件的側(cè)面（左視圖左端面）為輔助基準，對其表面進行加工，表面粗糙度保證12.5μm，尺寸為38的表面粗糙度為6.3μm，工件的底面和頂面要求為3.2μm，方槽要求12.5μm、1.6μm、3.2μm（如主視圖所示）。而半圓孔表面要求粗糙度為3.2μm，該工件底座面上有一個2X8深10的孔，該孔在利用鉆床夾具鉆完之后拿到鉗工進行絞孔，以保證其1.6μm的表面粗糙度。 2 機械加工工藝規(guī)程的制定 2.1 生產(chǎn)類型的確定 生產(chǎn)類型是指企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、單件生產(chǎn)三種類型。 1. 單件生產(chǎn)是指產(chǎn)品品種很多，同一種產(chǎn)品的產(chǎn)量很少。各個工作地所加工對象經(jīng)常改變，而且很少重復(fù)生產(chǎn)。 2. 成批生產(chǎn)是指一年中分批輪流制造幾種不同的產(chǎn)品，每種產(chǎn)品均有一定的數(shù)量工作地的加工對象周期性的重復(fù)。 3. 單件生產(chǎn)是指產(chǎn)品的產(chǎn)量很大，大多數(shù)工作地按照一定的生產(chǎn)節(jié)拍進行某種零件的某道工序的重復(fù)加工。 由于梳箱板是亞麻并條機上的一個不見所以產(chǎn)量不大，因此屬于大拿件生產(chǎn)。這樣既可有利于設(shè)備的安排、有可以縮短生產(chǎn)周期。故此生產(chǎn)類型確定為單件生產(chǎn)。 2.2 機械加工工藝規(guī)程的作用與要求 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件的總稱。它是在具體的生產(chǎn)條件下最合理或較合理的工藝過程和操作方法，并按規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審核后來指導(dǎo)生產(chǎn)的。 1、 工藝規(guī)程的作用 （1） 工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件 正確的工藝規(guī)程，是長期生產(chǎn)實踐和科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上，運用工藝理論，有結(jié)合具體生產(chǎn)條件制定的并在實踐過程中不斷地加以改善和完善。因此按照工藝規(guī)程可以使各工序緊密配合、嚴格檢查，有組織 有紀律進行文明生產(chǎn)，不出差錯，保證優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低成本地制造出產(chǎn)品。 （2） 工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理工作的依據(jù) 產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前，可根據(jù)工藝規(guī)程進行必要的技術(shù)準備和生產(chǎn)準備工作。例如原材料和毛坯的供應(yīng)，機床的準備和調(diào)整、專用工藝裝備的設(shè)計和制造、勞動力的組織等等。另外，工廠的生產(chǎn)計劃和高度部門可以根據(jù)工藝規(guī)程安排投料時間、平均設(shè)備負荷、下達生產(chǎn)計劃，使生產(chǎn)有節(jié)奏而均衡的進行。 （3） 工藝規(guī)程是新建、擴建或建機械制造廠的主要技術(shù)資料。 根據(jù)工藝規(guī)程是新建、擴建或建機械制造廠的主要技術(shù)資料。 根據(jù)工藝規(guī)程可以確定出所需要的機床種類、型號和數(shù)量，車間的生產(chǎn)面積和設(shè)備的平面布置，生產(chǎn)工人的數(shù)量、工程和等級等，從而可以擬定出籌建、擴建或改建機械制造廠的計劃。 總之，零件的機械加工工藝規(guī)程是每個機械制造廠或加工車間必要不可少的技術(shù)文件。生產(chǎn)前用它做生產(chǎn)準備，生產(chǎn)中用它做生產(chǎn)指揮，生產(chǎn)后用它做生產(chǎn)檢驗。因此工廠或車間的每個工人、技術(shù)人員和干部都必須按照工藝規(guī)程進行生產(chǎn)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本和安全生產(chǎn)。 2.3 工藝規(guī)程設(shè)計的步驟 （1） 研究和分析零件的工作圖 首先明確零件在產(chǎn)品中的作用、地位和工作條件，并找出其主要的技術(shù)要求和規(guī)程它的依據(jù)，然后對零件圖進行工藝審查。審查的內(nèi)容有：零件圖上的視圖是否完整和正確；零件圖山所標的技術(shù)要求、尺寸、粗糙度和公差是否為齊全、合理；零件的結(jié)構(gòu)是否便于加工、便于提高生產(chǎn)率；零件材料是否立足于國內(nèi)、資源豐富而且容易加工。對以上內(nèi)容，如果在審查過程中認為不合理或者錯誤及遺漏，可以提出修改意見。 （2） 確定毛坯的種類 若毛坯的種類不同，即使是同一個零件，其加工工藝過程也不相同，因此在制定工藝規(guī)程時必須正確的選擇毛坯的種類和了解毛坯的制造情況。毛坯種類的確定是與零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料的機械性能和零件的生產(chǎn)類型直接有關(guān)的，另外還與毛坯車間的具體生產(chǎn)條件有關(guān)。 鑄件：包括鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及合金的鑄件等。鑄件毛坯的開頭可以相當(dāng)復(fù)雜，尺寸可以相當(dāng)大，且吸振性能較好，但鑄件的機械性能較底，一般殼體零件的毛坯都用鑄件。鍛件：機械性能較好，有較高的強度和沖擊韌性，但毛坯的開頭不益復(fù)雜，如軸類和齒輪零件的毛坯常用鍛件。 根據(jù)圖紙對該零件的要求，應(yīng)該采用HT200的毛坯料。之所以采用HT200，在與其強度、耐熱性、耐磨性較好，減震性良好這一特性。 （3） 擬定零件加工的工藝路線 內(nèi)容包括：定位基準的選擇；各表面的加工方法；加工階段的劃分；各表面的加工順序；工序集中或分散的程序；熱處理及檢驗工序的安排；其他輔助工序（如清洗、去毛刺、去磁、倒角等）的安排等。 （4） 確定各工序的加工余量，計算工序尺及其公差。 （5） 確定各工序的切澩用量。 （6） 擬定各工序的機床設(shè)備（刀、夾、量具）和輔助工具。 （7） 填寫工藝文件 2.4 工件的裝夾與獲得加工精度的方法 工件的裝夾 （1）直接找正定位的裝夾 將工件直接放在機床上，工人可用百分表、劃線盤、直角尺等對被加工表面進行找正，確定工件在機床上相對刀具的正確位置后再夾緊。 在大型滾齒輪形時，若被加工齒輪的分度圓與已加工的外表面有較高的同軸度要求是，工件放在支座上后，再用百分表找正，使齒坯外圓的中心與工作臺的回轉(zhuǎn)中心重合，然后進行夾緊。 這種裝夾方法，找正困難且費時間，找正的精度要靠生產(chǎn)工人的經(jīng)驗和量具的精度而定，因此這種方法多用語單件、小批生產(chǎn)或某些相互位置精度要求很高、應(yīng)用夾具裝夾又難以達到精度要求的零件加工。 （2）按劃線找正裝夾 工件在切削加工前，預(yù)先在毛坯表面上劃出要加工表面的輪廓，然后按所劃的線將工件在機床上找正、夾緊。 劃線時要注意照顧各表面間的相互位置和保證被加工表面有足夠的加工余量。 這種裝夾方法被廣泛用于單件、小批生，尤其是用于形狀較復(fù)雜的大型鑄件或鍛件的機械加工。這種方法的缺點是增加了劃線工序。另外，由于所劃線條本身有一定的寬度，劃線時有誤差，因此它的裝夾精度較低，一般在0.2～0.5mm之間。 （3） 在夾具中裝夾 夾具固定在機床上，夾具本身有使工件定位和夾緊的裝置。工件在夾具上固定以后便獲得了正確的相對于刀的位置。 這種裝夾方法方便、迅速、精度高且穩(wěn)定，廣泛用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)中。階梯軸的洗鍵槽工序，可將工件直接放在夾具體的V形塊上，不用找正就能保證工件相對刀具的位置，只要用壓板夾緊工件，便可進行洗鍵槽的工作。對于某些零件（如連桿、曲軸），即使批量不大，但為了達到某些特殊的加工要求，仍需要著機制造專用夾具。 顯然，當(dāng)機械技工中工件的位置精度（平等度、垂直度、同軸度等），需要經(jīng)過多次裝夾加工后才能獲得時，則有關(guān)表面的位置精度就可用語上述的定位夾緊方法獲得，也可以使有關(guān)表面的加工安排在工件的一次裝夾中進行，保證加工表面間具有一定的精度。這兩種方法，也是機械加工中獲得工件位置精度所常用的方法。 本零件采用第三種裝夾，根據(jù)梳箱板的特點，自行設(shè)計夾具，該夾具采用一面兩孔定位。主要因為裝卸靈活，并且也符合該零件的結(jié)構(gòu)特征。 2.5 工藝路線的制定 2.5.1 定位基準的選擇 定位基準選擇的正確與否是關(guān)系到工藝路線和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理的主要因素之一，并將影響到工件的加工精度、生產(chǎn)率和加工成本，因此定位基準的選擇是制定工藝規(guī)程的主要內(nèi)容之一。 定位基準又分為基準、精定位基準和輔助定位基準，分別簡稱為粗基準、精基準和輔助基準。 粗基準：以未加工過的表面進行定位的基準稱粗基準，也就是第一道工序所用的定位基準為粗基準。 精基準：用已經(jīng)機械加工的表面作為定位基準，稱為精基準。 輔助基準：該基準在零件的裝配和使用過程中無用處，只是為了便于零件的加工而設(shè)置的基準稱輔助基準，如軸加工用的頂尖孔等。 選擇定位基準主要是為了保證零件加工表面之間以及加工表面與未加工表面之間的相互位置精度，因此定位基準的選擇應(yīng)從有相互位置精度要求的表面間去找。通常先確定精基準，然后再確定粗基準。下面分別介紹有關(guān)精基準和粗基準選擇的一般原則。 1、精基準的選擇 選擇精基準時要注意考慮應(yīng)保證加工精度并使加工裝夾的方便、準確、可靠。因此，要遵循以下幾個原則： （1） 基準重合的原則 盡量選擇工序基準（或設(shè)計基準）為定位基準。這樣可以減少由于定位不準確引起的加工誤差。 （2） 基準不變的原則 盡可能全程各工序的定位基準相同。如軸類零件的整個加工過程中大部分工序都以兩個頂尖孔為定位基準；齒輪加工的工藝過程中大部分工序以內(nèi)孔和端面為定位基準；箱體加工中，若批量較大，大部分工序以平面和兩個銷孔為定位基準。 基準不變的好處是，可使各工序所用的夾具統(tǒng)一，從而減少了設(shè)計和制造夾具的時間和費用，加速了生產(chǎn)準備工作，降低了生產(chǎn)成本；多數(shù)表面用同一組定位基準進行加工，避免因基準轉(zhuǎn)換過多帶來的誤差，有利于保證其相互位置精度；由于基準不變就有可能在一次裝夾中加工許多表面，使各表面之間達到很高的位置精度，又可避免由于多次裝夾帶來的裝夾誤差和減少多次裝載工件的輔助時間，有利于提高生產(chǎn)率。 （3） 互為基準，反復(fù)加工的原則 當(dāng)兩個表面相互位置精度要求較高時，則兩個表面互為基準反復(fù)加工，可以不斷提高定位基準的精度，保證兩個表面之間的相互位置精度。如加工套筒類，當(dāng)內(nèi)、外圓柱表面的同軸度要求較高時，先以孔定位加工外圓，再以外圓定位加工孔，反復(fù)加工幾次就可以大大提高同軸精度。 （4） 自為基準的原則 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小而均勻時，可選擇加工表面本身為精基準，以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。如精鉸孔時，鉸刀與主軸采用浮動連接，加工時是以孔本身定位基準。又如磨削床身導(dǎo)軌時，常在磨頭上裝百分表以導(dǎo)軌面本身為基準來找正工件，或者用觀察火花的方法卡找正工件。應(yīng)用這種精基準加工工件，只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面間的相互位置精度，后者應(yīng)由先行工序保證。 （5） 應(yīng)能使工件裝夾穩(wěn)定可靠、夾具簡單 通過上述要求和原則，根據(jù)零件圖的形狀和結(jié)構(gòu)特性，考慮到裝夾定位等情況，選擇工件底座面作為精基準。此外，有利于其他尺寸的定位。 2、 精基準的選擇 在零件加工過程的第一道工序，定位基準必然是毛坯表面，即粗基準。選擇粗基準時應(yīng)從以下幾個方面考慮： （1） 選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為粗基準，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。 （2） 某些表面不需要加工，則應(yīng)該選擇其中與加工表面有相互位置精度要求的表面為基準。 （3） 選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗基準，不允許有澆、冒口的殘跡和飛邊，以確保安全、可靠、誤差小。 （4） 粗基準在一般情況下只允許在第一道工序中使用一次，盡量避免重復(fù)使用。 通過上述要求，作為粗基準的表面應(yīng)平整，沒有飛邊，毛刺或其他表面缺欠。因此，采用梳箱板的側(cè)面作為粗基準。 2.5.2加工階段的劃分 對于加工精度要求較高和粗糙度要求較低的零件，通常將工藝過程劃分為粗加工和精加工兩個階段；對于加工精度要求很高、粗糙度值要求很低的零件，則常劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和光整加工階段。 粗加工階段：是加工開始階段，在這個階段中，盡量將零件各個被加工表面的大部分余量毛坯上切除。這個階段主要問題是如何提高生產(chǎn)率。 半粗加工階段：這一階段為主要表面的精加工做好準備，切去的余量介于粗加工和精加工之間，并達到一定的精度和粗糙度值，為精加工留有一定的余量。在此階段還要完成一些次要表面的加工，如鉆孔、功絲、銑鍵槽等。 精加工階段：在這個階段將切去很少的余量，保證各主要表面達到較高的精度和較低的粗糙度值（精度7～10級，Ra=0.8～3.2um）。 光整加工階段：主要是為了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值（精度5～9級，Ra＜0.32um＝，只從被加工表面上切除極少的余量。 此外，將工藝過程劃分粗、精加工階段的原因是： 在粗加工階段，由于切除大量的多余金屬，可以及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷（夾渣、裂紋、氣孔等），以便于及時處理，避免過多浪費工時。 粗加工階段容易引起工件的變形，這是由于切除大余量大，一方面毛坯的內(nèi)應(yīng)力重新分布而引起變形，另一方面由于切削力、切削熱及夾緊力都比較大，因而造成工件的受力變形和熱變形。為了使這些變形充分，應(yīng)在粗加工之后留有一定的時間。然后在通過逐步減少加工余量和切削乃是的辦法消除上述變形。 劃分加工階段可以合理使用機床。如粗加工階段可以使用功率大、精度較低的機床；精加工階段可以使用功率小、精度高的機床。這樣有利的充分發(fā)揮粗加工機床的動力，又有利于長期保持精加工機床的精度。劃分加工階段可在各個 階段插入必要的熱處理工序。如在粗加工之后進行去除內(nèi)應(yīng)力的時效處理；在半精加工后進行淬火處理等等。 在某些情況下，劃分加工階段也并不是絕對的，例如加工重型工件時，由于不便多次裝夾和運輸，因此不必劃分加工階段，可在一次裝夾中完成全部粗加工和精加工。為提高加工精度，可在粗加工后松開工件，讓其充分變形，再用較小的力量夾緊工件進行精加工，以保證零件的加工質(zhì)量。另外。如果工件的加工質(zhì)量要求不高、工件的剛度不足夠、毛坯的質(zhì)量較好而切除的余量不多，則可不必劃分加工階段。 2.6 工序的劃分及安排 在制定工藝過程中，為便于組織生產(chǎn)、安排計劃和均衡機床的負荷，常將工藝過程劃分若干個工序。劃分工序時有兩個不同的原則，即工序的集中和工序的分散。 2.6.1 工序集中與分散 工序集中將若干個工步集中在一個工序內(nèi)完成，例如在一臺組合機床上可同時完成縫紉機殼體14個孔的加工。因此一個工件的加工，只須集中在少數(shù)幾個工序內(nèi)完成。最大限度的集中是在一個工序內(nèi)完成工件所有表面的加工。 采用工序集中可以減少工件的裝夾次數(shù)，在一次裝夾中可以加工許多表面，有利于保證各表面之間的相互位置精度，也可以減少機床的數(shù)量，相當(dāng)?shù)販p少工人的數(shù)量和機床的占地面積。但所需要的設(shè)備復(fù)雜，操作和調(diào)整工作也較復(fù)雜。 工序分散工序的數(shù)目多，工藝路線長，每個工序所包括的工步少，最大限度的分散是在一個工序內(nèi)包括一個簡單的工步。 工序分散可以使所需要的設(shè)備和工藝裝備結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整容易、操作簡單， 但專用性強。 在確定工序集中或分散的問題上，主要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和設(shè)備等具體生產(chǎn)條件綜合考慮后確定。例如在單件小批生產(chǎn)中，一般采用通過設(shè)備和工藝裝備，盡可能在一太機床上完成較多的表面加工，尤其是對重型零件的加工，為減少裝夾和往返搬運的次數(shù)，多采用工序集中的原則。在大批、大量生產(chǎn)中，常采用高效率的設(shè)備和工藝裝備，如多刀自動機床、組合機床、及專用機床等，使工序集中，以便提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量。但有的工件因結(jié)構(gòu)關(guān)系，各個表面不便于集中加工，如活塞、連桿等可采用效率高、結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工藝裝備，按工序分散的原則進行生產(chǎn)。這樣易于保證加工質(zhì)量和使各工序的時間趨于平衡，便于組織流水生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率。在成批生產(chǎn)中，盡可能采用效率高的通用機床（如六角機床）和專用機床，使工序集中。 2.6.2 工序的安排 1加工順序的確定 工件各表面的加工順序，一般按照下述原則安排：先粗加工后精加工；先基準面加工后其他加工；先主要表面加工后次要表面加工；先平面加工后孔加工。根據(jù)上述原則，作為精基準的表面應(yīng)安排在工藝過程開始時加工。精基準面加工好后，接著對精度要求高的主要表面進行粗加工和半精加工，并穿插進行一些次要表面的加工，然后進行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后進行，這樣可避免已加工表面在運輸過程中有碰傷，有利于保證加工精度。有時也可將次要的、較小的表面安排在最后加工，如緊固螺釘孔等。 2.7 編制工藝文件 如小表所示： 工序號 工序 名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 工藝裝備 1 粗銑 粗銑工件側(cè)面（如左視圖左斷面所示）以此面作為工藝輔助基準表面粗糙度為12.5 龍門、雙柱銑床XA2010 面銑刀，游標卡尺，專用夾具 2 鏜孔 以第一道工序所加工的面為輔助基準面鏜φ90孔 臥室鏜床TSPX619 鏜刀，專用夾具 3 粗銑 以底座面為基準銑76X26H6的方槽，表面粗糙度12.5 龍門、雙柱銑床XA2010 立銑刀，游標卡尺，專用夾具 4 精銑 精銑方槽表面粗糙度達到1.6和3.2（如主視圖所示） 龍門、雙柱銑床XA2010 立銑刀，游標卡尺，專用夾具 5 粗銑 以工藝基準定位銑38平面，表面粗糙度12.5 龍門、雙柱銑床XA2010 立銑刀，游標卡尺，專用夾具 6 精銑 以工藝基準定位銑38平面，表面粗糙度6.3 龍門、雙柱銑床XA2010 立銑刀，游標卡尺，專用夾具 7 粗銑 厚為25的底座面，表面粗糙度12.5 龍門、雙柱銑床 立銑刀，游標卡尺，專用夾 XA2010 具 8 精銑 厚為25的底座面，表面粗糙度3.2 龍門、雙柱銑床XA2010 立銑刀，游標卡尺，專用夾具 9 鉆孔 利用設(shè)計的專用夾具對工件的頂面和底面進行鉆孔（如主視圖所示） 搖臂鉆床ZQ3040 麻花鉆、專用夾具 10 鉆孔 利用專用夾具（本次設(shè)計沒有要求）對38的平面進行鉆孔 搖臂鉆床ZQ3040 麻花鉆、專用夾具 11 功絲 對9、10道工序所鉆的光孔進行功絲 搖臂鉆床ZQ3040 絲錐，專用夾具 12 去毛刺 鉛工臺 平挫 13 檢查 2.8選擇各程序所用的機床、量具、刀具 （1） 機床選擇 零件的加工精度和生產(chǎn)率在很大程度上是由使用機床所決定的。要根據(jù)已確定的工藝基本特征，結(jié)合零件結(jié)構(gòu)和質(zhì)量要求，選擇出既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟合理的機床和工藝裝備。 這時應(yīng)認真查詢有關(guān)于手冊或?qū)嵉卣{(diào)查，應(yīng)將選定的機床或工裝的有關(guān)參數(shù)記錄下來，為以后填寫工藝卡片和夾具作出必要準備。 滿足工裝設(shè)計的經(jīng)濟性原則，即在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的條件，用完成工藝過程所需要工裝的費用作為選擇分析的基礎(chǔ)，對不同方案進行比較，使工裝制造費用的維護費用降低。 （2） 刀具 刀具選擇主要取決于各工序的加工方法，工件材料，加工精度，所用機床的性能，生產(chǎn)率及經(jīng)濟性等，選擇時主要確定刀具的材料，型號，主要切削參數(shù)等。 （3） 量具選擇 量具主要依據(jù)生產(chǎn)類型和所要求檢驗的精度所決定。單件小批量生產(chǎn)中應(yīng)采用標準的通用量具，如卡尺，千分尺等。大批量生產(chǎn)中，一般應(yīng)根據(jù)所檢驗的精度要求設(shè)計專用量具。 3 機床夾具設(shè)計 3.1 機床夾具概述 零件在工藝規(guī)程指定之后，就要按工藝規(guī)程順序進行加工。加工中除了需要機床、刀具、量具之外，成批生產(chǎn)時還要用機床夾具。他們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具設(shè)計是裝備設(shè)計中一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一。 3.1.1 機床夾具的分類和組成 1機床夾具的分類 機床夾具有多種分類方法，如按夾具的使用范圍來分，有下面五種類型： （1） 通用夾具 例如車床上的卡盤，銑床上平口鉗、分度頭，平面磨上的電磁吸盤等，這些夾具通用性強，一般不需調(diào)整就可適應(yīng)多種工件的安裝加工，在單件小批生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 （2） 專用夾具 因為它是用于某一特定工件特定工序的夾具， 稱為專用夾具。專用夾具廣泛用于成批生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)中，本章內(nèi)容主要是針對夾具的設(shè)計展開的。 （3） 可調(diào)整夾具和成組夾具 這一類夾具的特點是一定的可調(diào)性，或稱“柔性”。夾具中部分元件可更換，部分裝置可調(diào)整，以適應(yīng)不同工件的加工?？烧{(diào)整夾具一般適用于同類產(chǎn)品不同品種的生產(chǎn)，略作更換或調(diào)整就可以用來安裝不同品種的工件。組成夾具適用于同一組尺寸相似、結(jié)構(gòu)相似、工藝相似工件的安裝和加工，在多品種、中小批量生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用前景。 （4） 組合夾具 它是有一列的標準化元件組裝而成，標準元件有不同的形狀，尺寸和功能，其配合部分有良好互換性和耐磨性。使用時，可根據(jù)加工工件的結(jié)構(gòu)和工序要求，選用適當(dāng)元件進行組合連接，形成一專用夾具。用完后可將元件拆卸、清洗、除油、入庫，以備后用。它特別適合單件小批生產(chǎn)中位置精度要求較高的工件的加工。 （5） 隨行夾具 這是一類在自動線和柔性系統(tǒng)中使用的夾具。它既要完成工件的定位和夾緊，又要作為運載工具將工件在機床間進行傳送。傳送到下一道工序的機床后，隨行夾具應(yīng)能力在機床上準確的定位和可靠的夾緊。一條生產(chǎn)線上有許多隨行夾具，每個隨行夾具隨著工件經(jīng)歷生產(chǎn)線的全過程，然后卸下已加工的工件，裝上新的待加工工件，循環(huán)使用。 2、機床夾具的基本組成 我們可以把夾具組成歸納為幾部分 （1） 定位元件及定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置。本夾具采用JB/T8029.1-1995支撐板定位。 （2） 夾緊元件及夾緊裝置 用于固定工件以獲得的正確位置的元件或裝置。本夾具采用JB/T8010.9-1999A型平壓板及GB897-1988雙頭螺栓A型組成的夾緊機構(gòu)。 （3） 導(dǎo)向及對刀元件 用于確定或引導(dǎo)刀具的元件。如鉆套、鏜套、對刀裝置等，其作用是使刀具與定位元件之間獲得正確的相對位置。本夾具由于是鉆床夾具所以導(dǎo)向和對刀元件是JB/T8013.1-1999定位襯套B型和JB/T8045.1-1999固定鉆套B型。 （4） 動力裝置 在成批生產(chǎn)中，為了減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)率，常采用氣動、液動等動力裝置。 （5） 夾具體 用于將各種元件、裝置連接在體，并通過它將整個夾具安裝在機床上。 （6） 其他元件及裝置 根據(jù)加工需要設(shè)置的元件或裝置。 以上所述，是機床夾具的基本級組成。對于一個具體的夾具，可能略少或略多一些，但定位、夾緊和夾具體三部分一般是不可缺少的。 3.1.2機床夾具的功能和應(yīng)滿足的基本要求 1、機床夾具的功能和應(yīng)滿足的要求 （1） 保證加工精度 工件通過機床夾具進行安裝，包含了兩層含義：一是工件通過夾具上的定位元件獲得正確的位置，稱為定位；二是通過夾緊機構(gòu)使工件的既定位置在加工過程中保持不變，稱為夾緊。這樣，就可以保證工件加工表面的位置精度，且精度穩(wěn)定。 （2） 提高生產(chǎn)率 使用夾具來安裝工件，可以減少劃線、找正、對刀等輔助時間，采用多件、多工位夾具，以及氣動、液壓動力夾緊裝置，可以進一步減少輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 （3） 擴大機床的使用范圍 有些機床夾具裨上是對機床進行了部分改造，擴大了原機床的功能和使用范圍。如在車床床鞍上安放鏜模夾具，就可以進行箱體零件的孔系加工。 （4） 減輕工人的勞動強度 ，保證生產(chǎn)安全。 2、機床夾具應(yīng)滿足的基本要求包括以下幾方面： （1） 保證加工精度 這是必須做到的最基本要求。其關(guān)鍵是正確的定位、加緊和導(dǎo)向方案，夾具制造的技術(shù)要求，定位誤差的分析和驗算。 （2） 夾具的 總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在大批量生產(chǎn)時，盡量采用快 速、高效的定位、夾緊機構(gòu)和動力裝置，提高自動化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求。 在中、小批量生產(chǎn)時，夾具應(yīng)有一定的可調(diào)性，以適應(yīng)多品種工件的加工。 （3） 安全、方便、減輕勞動強度 機床夾具要有工作安全性考慮，必要時加保護裝置。要符合工人的操作位置和習(xí)慣，要有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便。大批量生產(chǎn)笨重時，更需要減輕工人勞動強度。 （4） 排屑順暢 機床夾具中積集切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量使工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔助時間，降低生產(chǎn)率。因此夾具設(shè)計中要給予排屑問題充分的重視。 （5） 機床夾具應(yīng)有良好的強度、風(fēng)度和結(jié)構(gòu)工藝性。機床夾具設(shè)計時，要方便制造、檢測、調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。 3.2 機床專用夾具的設(shè)計步驟 3.2.1 設(shè)計前的準備工作 （1） 明確工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)。它是夾具總體方案確定的依據(jù)之一，它確定了夾具的復(fù)雜程度和自動化程度。如大批量生產(chǎn)時，一般選擇機動、多工件、自動化程度高的方案，結(jié)構(gòu)也隨之復(fù)雜，成本也提高較多。 （2） 熟練工件零件圖和工序圖。零件圖給出了工件的尺寸，形狀和位置，表面粗糙度等精度的總體要求，工序圖則給出了夾具所在工序的零件的工序基準，工序尺寸，已加工表面，待加工表面，以及本工序的定位，夾緊原理方案，這是夾具設(shè)計的直接依據(jù)。 （3） 了解工藝規(guī)程中本工序的加工內(nèi)容，機床，刀具，切削用量，工步安排，工時定額，同時加工零件數(shù)。這些是在考慮夾具總體方案，操作，估計夾緊力等方面必不可少的。 3.2.2 總體方案的確定 總體方案包括下述三個方面： 1、 定位方案 工序圖只是給出了原理方案，此時應(yīng)仔細分析本工序的工序內(nèi)容及加工精度要求，按照六點定位原理和本工序的加工精度要求，確定具體的定位方案和定位元件。要擬定幾種具體方案進行分析比較，選擇或組成最佳方案。 2、 夾緊方案 確定夾緊力的方向，作用點，以及夾緊元件或夾緊機構(gòu)，估計夾緊力大小，要選擇和設(shè)計動力源。夾緊方案也需反復(fù)分析比較，確定后，正式設(shè)計時也可能在具體結(jié)構(gòu)上作一些修改。 3、 夾具的總體形式 一般應(yīng)根據(jù)工件的形狀，大小，加工內(nèi)容及選用機床等因素來確定。 3.2.3 繪制夾具裝配圖 總裝配兔應(yīng)按照國家標準盡可能1：1的繪制，這樣圖樣有良好的直觀性。但 本夾具由于尺寸比較大，所以，根據(jù)情況采用1：2繪制。主視圖應(yīng)按操作實際位置布置，三視圖要能完整清楚表示出夾具的工作原理和結(jié)構(gòu)。 夾具裝配圖可以按如下順序進行：把工件視為透明體，用雙點劃線畫出輪廓，畫出定位面，夾緊面和加工表面，無關(guān)表面可以省略，畫出定位元件和導(dǎo)向元件，按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機構(gòu)，必要時可用雙點劃線畫出松開位置的夾緊元件的輪廓，畫出夾具體，其他元件或機構(gòu)，以及上述各元件與夾具體的聯(lián)結(jié)，使夾具形成一體，標注必要的尺寸，配合和技術(shù)條件，對零件編號，填寫標題攔和零件明細表。其中還要在定位，導(dǎo)向完成后進行定位精度驗算，在夾緊機構(gòu)完成后進行夾緊力的驗算，以及重要的受力元件或機構(gòu)的強度，剛度驗算。 3.2.4.1 夾具精度的驗算 夾具的主要功能是用來保證工件加工表面的位置精度。影響位置精度的主要因素有三個方面： （1） 工件在夾具中的安裝誤差，它包括定位誤差和夾緊誤差。夾緊誤差是工件在夾具中夾緊后，工件和夾具變形所產(chǎn)生的誤差。 （2） 夾具在機床上對定位誤差，指夾具相對于刀具或相對于機床成形云頂?shù)奈恢谜`差 （3） 加工過程中出現(xiàn)的誤差，包括機床的幾何精度，運動精度，機床，刀具，工件個夾具組成的工藝系統(tǒng)加工時的收力變形，受熱變形，磨損，調(diào)整，測量中的誤差，以及加工成形原理上的誤差等。 3.2.4.2 夾具裝配圖上應(yīng)標注的尺寸和技術(shù)條件 夾具裝配圖上應(yīng)標注必要的尺寸和技術(shù)要求，主要目的是為了檢查本工序零件加工表面的形狀，位置和尺寸精度在夾具中是否可以達到，為了設(shè)計夾具零件圖，也為了夾具裝配圖和裝配精度的檢測。 1、 夾具裝配圖上標注的尺寸 （1） 夾具外型輪廓尺寸 （2） 夾具與機床工作臺或主軸的配合尺寸，以及固定夾具的尺寸等。 （3） 夾具與刀具的聯(lián)系尺寸，如對刀塞的尺寸，對刀塊表面到定位表面的尺寸及公差。 （4） 夾具中工件與定位元件間，導(dǎo)向元件與刀具，襯套間，夾具中所有互相間有配合關(guān)系元件應(yīng)標注配合尺寸，種類和精度。 （5） 各定位元件之間，定位元件與導(dǎo)向元件之間，各導(dǎo)向元件之間裝配后的位置尺寸及公差。 2、 夾具裝配圖上應(yīng)標注的技術(shù)要求 應(yīng)標注的技術(shù)要求包括：相關(guān)元件表面間的位置精度，主要表面的形狀精度，保證裝配精度和檢測的特殊要求，以及調(diào)整、操作等必要的說明。通常有以下幾方面： （1） 定位元件的定位表面間相互位置精度。 （2） 定位元件的定位表面與夾具安裝基面，定向基面間的互相位置精度。 （3） 定位表面與導(dǎo)向元件工作面間的互相位置精度。 （4） 各導(dǎo)向元件的工作面間的互相位置精度。 夾具上有檢測基準面的話，還應(yīng)表注定位表面，導(dǎo)向工作面于該基準面間的位置精度。 3.3 夾具體設(shè)計 3.3.1 概述 1、 夾具體設(shè)計的基本要求 夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具上的所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個有機整體。設(shè)計夾具體時應(yīng)滿足如下要求： （1） 剛度和強度 設(shè)計夾具體時，應(yīng)保證在夾緊力和切削力等外力作用下，不產(chǎn)生過的的變形和震動。必要時，可在適當(dāng)位置設(shè)置若干條加強筋。 （2） 夾具安裝穩(wěn)定 機床夾具通過夾具體安裝在機床工作臺上，安裝應(yīng)穩(wěn)定，為此機床夾具重心和切削力等力的作用點應(yīng)處在夾具安裝基面內(nèi)。機床夾具告訴越大，要求夾具底平面面積也越大。為使夾具體平面于機床工作臺接觸良好，夾具體底平面中間部位應(yīng)適當(dāng)挖空。 （3） 夾具體結(jié)構(gòu)工藝性良好 設(shè)計時應(yīng)注意夾具體的毛坯制造工藝性、機械加工工藝性和裝配的工藝性。 （4） 便于清楚切削 為防止加工中切削積聚在定位元件工作表面或其他裝置中，影響工件的正確定位和夾具的正常工作，在設(shè)計夾具體時，要考慮切削排除問題。 2夾具體材料及制造方法 夾具體可用鑄造或焊接方法制造。由于鑄造夾具體具有下列特點，所以得到了較廣泛的應(yīng)用。 （1） 鑄造工藝性良好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限量； （2） 鑄造夾具體吸振性良好，可減少或避免其受力而產(chǎn)生的震動； （3） 鑄造夾具體承受抗壓能力大，可靠受較大的切削力、夾緊力等力的作用。 鑄造夾具體材料，一般采用HT150或HT200兩種。夾具體應(yīng)進行時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。 3、 鑄造夾具體的技術(shù)要求： 鑄造夾具體的技術(shù)要求，一般有如下規(guī)定： （1） 鑄件不許有裂紋、氣孔、砂眼、疏松、夾渣等鑄造缺陷。澆口、冒口、結(jié)疤、沙礫應(yīng)清除干凈。 （2） 鑄件在機床加工前應(yīng)經(jīng)時效處理。 （3） 未注明的鑄造圓角R（3-5）mm。 （4） 鑄造拔模斜度（鑄件在垂直分型面的表面需要有鑄造斜度） 3.3.2 鉆模夾具體設(shè)計 夾具體材料選用HT200，其尺寸大小為480X133.5X192mm，該夾具體采用鉆模板與夾具體組合的形式，形狀為N字形，（如鉆模夾具體零件圖所示）。為了保證夾具體在鉆孔時排削方便在夾具體四周設(shè)有4X2的排削槽。由于該工件頂面與底面都需要鉆孔，因此設(shè)計上下摸板與夾具體一體的設(shè)計方式，為了零件裝卸方便（只要把工件立起來放入設(shè)計的夾具體中即可）。該零件在加工過程中要注意保證行為公差，夾具體上下表面與基準A的垂直度不超過0.025mm，上下表面及側(cè)面的表面粗糙度為3.2μm，并且保證設(shè)計的上下鉆模板與零件的孔距一致，例如365+-0.02，182.5+-0.02，191+-0.02等（如零件圖所示） 3.5 定位與夾緊方案設(shè)計 3.5.1 工件在夾具中的定位規(guī)則 工件的六點定位原則： 一個自由剛體，在空間直角坐標系中，有六個方向活動的可能性，即沿三個坐標軸方向的移動（分別用符號X 、 Y 表示）和繞三個坐標軸方向的轉(zhuǎn)動（分別用符號 X、 Y表示）。一般把某一個活動的可能性稱為一個自由度，自由剛體在空間共有六個自由度。工件可近似的看成為自由剛體。工件在沒有采取定位措施時，其位置具有六個可活動方向。要使工件在某個方向上有確定的位置，就必須限制該方向的自由度?？梢酝ㄟ^布置支撐點的方式來限制自由度，我們把在工件的適當(dāng)位置。布置六個支撐點，限制工件的六個自由度，從而確定工件唯一確切的規(guī)則，成為六點定位規(guī)則。 3.5.2 定位元件的誤差分析與選用 1、定位誤差 工件的加工誤差，是指工件加工后在尺寸，形狀和位置三個方面偏離理想工件的大小，它是由三個部分因素產(chǎn)生的： 1） 工件在夾具中的定位，夾緊誤差。 2） 夾具帶著工件安裝在機床上，相對機床主軸（或刀具）或運動導(dǎo)軌的位置誤差，也城對定誤差。 3） 加工過程中誤差，如機床幾何精度，工藝系統(tǒng)的受力，受熱變形，切削震動等原因引起誤差。 2、 與夾具有關(guān)的因素產(chǎn)生的定位誤差，這類因素基本上屬于夾具設(shè)計與制造 中的誤差，如： 1） 定位基準與定位元件表面的形狀誤差 2） 導(dǎo)向元件，對刀元件與定位元件間的位置誤差，以及其想狀誤差導(dǎo)致生產(chǎn)的導(dǎo)向誤差和對刀誤差 3） 夾具在機床上的安裝誤差，即對定誤差導(dǎo)致工件相對對刀主軸或運動方向產(chǎn)生的位置誤差 4） 夾緊力使工件或夾具產(chǎn)生變形，產(chǎn)生位置誤差。 5） 定位元件與定位元件間的位置誤差，以及定位元件，對刀元件，導(dǎo)向元件，定向元件等元件的磨損。 3、 定位元件選用 首先，考慮工件形狀特點，由于該零件有一個φ90的半圓孔，所以設(shè)計一個定位軸，該定位軸控制了四個自由度，在另一邊的方槽中用GB/T41-2000螺母M10與JB8026.1-1999支撐釘M10X35的形式進行固定。在上模板的位置放置螺釘?shù)某量祝员阌趯ぜM行固定。 3.5.3 夾緊機構(gòu)的概述與夾緊元件的選用 夾緊機構(gòu)在機床夾具設(shè)計中占有很重要的地位。一個夾具在性能上的優(yōu)劣，除了從定位性能上加以平定外，還必須從夾緊機構(gòu)的性能上來考核，如夾緊機構(gòu)的可靠性，操作方便性。夾緊機構(gòu)的復(fù)雜程度也基本上決定可夾具的復(fù)雜程度。從設(shè)計的難度上講，夾緊機構(gòu)往往花費設(shè)計人員較多的心血。 1、 設(shè)計夾緊機構(gòu)一般應(yīng)遵循以下主要原則： （1） 夾緊必須保證定位準確可靠，而不能破壞定位。 （2） 工件和夾具的變形必須在允許的范圍內(nèi)。 （3） 夾緊機構(gòu)必須可靠。夾緊機構(gòu)各元件要有足夠的強度和剛度，手動夾緊 機構(gòu)必須保證自鎖，機動加緊應(yīng)有連鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。 （4） 夾緊機構(gòu)操作必須安全，省力，方便，迅速，符合工人操作習(xí)慣。 （5） 夾緊機構(gòu)的復(fù)雜程度，自動化程度必須與產(chǎn)生綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。 2、 夾緊元件的選用 本夾具的夾緊元件的選用是JB/T8010.11-1999U形壓板、GB/T8007雙頭螺栓M12與JB/T8004.1-1999帶肩六角螺母M12組合的形式對工件進行固定，放置位置是螺栓一端通過工件的方槽。另一端用U形壓板與帶肩螺母進行固定。 結(jié) 論 通過幾個月的努力，再加上老師對我這次畢業(yè)設(shè)計的精心輔導(dǎo)，終于順利完成了本次設(shè)計，但還有不足之處，希望在答辯時老師給予指導(dǎo)，再次非常感謝老師的幫助，畢業(yè)后我將在我的工作崗位上繼續(xù)努力，為社會多做貢獻，以不辜負學(xué)校、老師對我的期望。 致謝 為期兩個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，在此對校領(lǐng)導(dǎo)、指導(dǎo)老師、和液壓教研室的老師以及其他老師和同學(xué)給予的幫助表示感謝。 在設(shè)計過程中，指導(dǎo)教師給予了耐心的指導(dǎo)，百忙之中仍不辭辛勞的指導(dǎo)各個細節(jié)，及時指出錯誤及不足之處，并予以糾正。才使得畢業(yè)設(shè)計按時完成。 設(shè)計中得到了其他老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，學(xué)校圖書館為借閱資料提供方便，對此表示衷心的感謝。 最后，對曾經(jīng)給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)再次表示深深的感謝。 參考文獻： 《機械工人切削手冊》第六版 機械工業(yè)出版社 《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 武漢理工大學(xué)出版社 《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》 機械工業(yè)出版社 《機械制造裝備技術(shù)》 機械工業(yè)出版社 - 25 -