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XX 大學 畢 業(yè) 設 計 論 文 輪轂加工工藝規(guī)程及專用車夾具設計 所 在 學 院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指 導 老 師 年 月 日 II 摘 要 輪轂零件加工工藝及車床夾具設計是包括零件加工的工藝設計 工序設計以及專 用夾具的設計三部分 在工藝設計中要首先對零件進行分析 了解零件的工藝再設計 出毛坯的結構 并選擇好零件的加工基準 設計出零件的工藝路線 接著對零件各個 工步的工序進行尺寸計算 關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量 然后進行 專用夾具的設計 選擇設計出夾具的各個組成部件 如定位元件 夾緊元件 引導元 件 夾具體與機床的連接部件以及其它部件 計算出夾具定位時產生的定位誤差 分 析夾具結構的合理性與不足之處 并在以后設計中注意改進 關鍵詞 工藝 工序 切削用量 夾緊 定位 誤差 Abstract Hub parts processing and lathe fixture design process design including machining process design and fixture three In process design should first of all parts for analysis to understand part of the process to design blank structure and choose the good parts machining datum design the process routes of the parts then the parts of each step in the process to the size calculation the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design then the special fixture the fixture for the various components of the design such as the connecting part positioning devices clamping element a guide element fixture and machine tools and other components positioning error calculated by the analysis of fixture jig structure the rationality and the deficiency pay attention to improving and will design in Keywords process process cutting dosage clamping positioning IV 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)程設計 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 8 3 3 3 工藝方案的比較與分析 9 3 4 選擇加工設備和工藝裝備 10 3 4 1 機床選用 10 3 4 2 選擇刀具 10 3 4 3 選擇量具 10 3 5 機械加工余量 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 12 第四章 車床夾具設計 20 4 1 車床夾具設計要求說明 20 4 2 車床夾具的設計要點 20 4 3 定位機構 22 4 4 夾緊機構 22 4 5 零件的車床夾具的加工誤差分析 23 4 6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 23 4 7 零件的車床專用夾具簡單使用說明 24 總 結 26 致 謝 27 參 考 文 獻 28 第 1 章 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品 并把它們裝備成機械 裝備的行業(yè) 機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用 也可以為其它行業(yè)的生產提 供裝備 社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品 我們的生活離不開制造業(yè) 因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè) 是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支 柱 從某中意義上講 機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學 技術水平的重要指標 輪轂零件加工工藝及鉆床夾具設計是在學完了機械制圖 機械制造技術基礎 機 械設計 機械工程材料等的基礎下 進行的一個全面的考核 正確地解決一個零件在 加工中的定位 夾緊以及工藝路線安排 工藝尺寸確定等問題 并設計出專用夾具 保證尺寸證零件的加工質量 本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力 因此本次設 計綜合性和實踐性強 涉及知識面廣 所以在設計中既要注意基本概念 基本理論 又要注意生產實踐的需要 只有將各種理論與生產實踐相結合 才能很好的完成本次 設計 本次設計水平有限 其中難免有缺點錯誤 敬請老師們批評指正 6 第 2 章 零件的分析 2 1 零件的形狀 題目給的零件是輪轂零件 主要作用是起連接作用 零件的實際形狀如上圖所示 從零件圖上看 該零件是典型的零件 結構比較簡 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 HT200 該材料為灰鑄鐵 具有較高強度 耐磨性 耐熱 性及減振性 適用于承受較大應力和要求耐磨零件 輪轂零件主要加工表面為 1 車外圓及端面 表面粗糙度 值為 3 2 2 車aRm 外圓及端面 表面粗糙度 值 3 2 3 車裝配孔 表面粗糙度 值 3 2 4 半aRm 精車側面 及表面粗糙度 值 3 2 5 兩側面粗糙度 a值 6 3 12 5 法 蘭面粗糙度 值 6 3 a 輪轂共有兩組加工表面 他們之間有一定的位置要求 現(xiàn)分述如下 1 左端的加工表面 這一組加工表面包括 左端面 外圓 內圓 倒角鉆孔并攻絲 這一部份只有端 面有 6 3 的粗糙度要求 其要求并不高 粗車后半精車就可以達到精度要求 而鉆 工沒有精度要求 因此一道工序就可以達到要求 并不需要擴孔 鉸孔等工序 2 右端面的加工表面 這一組加工表面包括 右端面 外圓 粗糙度為 1 6 外圓 外圓帶有倒角 鉆中心孔 其要求也不高 粗車后半精車就可以達到精度要求 其中 孔或內圓直接 在車床上做鏜工就行了 第 3 章 工藝規(guī)程設計 本輪轂假設年產量為 10 萬臺 每臺車床需要該零件 1 個 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 HT200 考慮到零件在工作時要有高的耐磨性 所以選擇鑄鐵鑄造 依據設計要求 Q 100000 件 年 n 1 件 臺 結合生產實際 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綱領 N 2XQn 1 1 238595 件 年 3 1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 HT200 鑄件的特點是液態(tài)成形 其主要優(yōu)點是適應性強 即適用于 不同重量 不同壁厚的鑄件 也適用于不同的金屬 還特別適應制造形狀復雜的鑄件 考慮到零件在使用過程中起連接作用 分析其在工作過程中所受載荷 最后選用鑄件 以便使金屬纖維盡量不被切斷 保證零件工作可靠 年產量已達成批生產水平 而且 零件輪廓尺寸不大 可以采用砂型鑄造 這從提高生產效率 保證加工精度 減少生 產成本上考慮 也是應該的 3 2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一 基面選擇的正確與合理 可以使加工 質量得到保證 生產效率得以提高 否則 不但使加工工藝過程中的問題百出 更有 甚者 還會造成零件大批報廢 使生產無法正常進行 粗基準的選擇 對像輪轂這樣的零件來說 選好粗基準是至關重要的 對本零件來 說 如果外圓的端面做基準 則可能造成這一組內外圓的面與零件的外形不對稱 按 照有關粗基準的選擇原則 即當零件有不加工表面時 應以這些不加工表面做粗基準 若零件有若干個不加工表面時 則應以與加工表面要求相對應位置精度較高的不加工 表面做為粗基準 對于精基準而言 主要應該考慮基準重合的問題 當設計基準與工序基準不重合時 8 應該進行尺寸換算 這在以后還要專門計算 此處不在重復 3 3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(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 求能得到合理的保證 在生產綱領已經確定為成批生產的條件下 可以考慮采用萬能 性機床配以專用夾具 并盡量使工序集中來提高生產率 除此以外 還應當考慮經濟 效果 以便使生產成本盡量下降 3 3 1 工藝路線方案一 10 鑄造毛坯 20 時效處理 30 車 140 右端面及 226 外圓 40 粗車 140 外圓及 226 臺階面 50 精車 140 外圓及 226 臺階面及倒角 60 粗車 70 內孔 62 內孔 52 內孔及臺階面 70 精車 62 內孔臺階面 80 車 M72X1 5 螺紋孔 90 掉頭 車 150 外圓及臺階端面及左邊端面 100 鉆擴鉸 6 20 孔及沉頭孔及 2 M10 螺紋 110 車 90 外圓及 94 臺階面及倒角 120 粗車 82 80 70 內孔及臺階面 130 精車 82 80 內孔及臺階面及倒角 140 插鍵槽 2 處 150 去毛刺 160 檢驗入庫 3 3 2 工藝路線方案二 10 鑄造毛坯 20 時效處理 30 車 140 右端面及 226 外圓 40 粗車 140 外圓及 226 臺階面 50 精車 140 外圓及 226 臺階面及倒角 60 粗車 70 內孔 62 內孔 52 內孔及臺階面 70 精車 62 內孔臺階面 80 車 M72X1 5 螺紋孔 90 掉頭 車 150 外圓及臺階端面及左邊端面 100 車 90 外圓及 94 臺階面及倒角 110 粗車 82 80 70 內孔及臺階面 120 精車 82 80 內孔及臺階面及倒角 130 鉆擴鉸 6 20 孔及沉頭孔及 2 M10 螺紋 140 插鍵槽 2 處 150 去毛刺 160 檢驗入庫 3 3 3 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于 方案一的定位和裝夾等都比較方便 但是要更換多臺設 備 加工過程比較繁瑣 而且在加工過程中位置精度不易保證 方案二減少了裝夾次 數 但是要及時更換刀具 因為有些工序在車床上也可以加工 鏜 鉆孔等等 需要 換上相應的刀具 因此綜合兩個工藝方案 取優(yōu)棄劣 具體工藝過程如下 10 鑄造毛坯 20 時效處理 30 車 140 右端面及 226 外圓 40 粗車 140 外圓及 226 臺階面 50 精車 140 外圓及 226 臺階面及倒角 60 粗車 70 內孔 62 內孔 52 內孔及臺階面 70 精車 62 內孔臺階面 80 車 M72X1 5 螺紋孔 90 掉頭 車 150 外圓及臺階端面及左邊端面 100 鉆擴鉸 6 20 孔及沉頭孔及 2 M10 螺紋 110 車 90 外圓及 94 臺階面及倒角 10 120 粗車 82 80 70 內孔及臺階面 130 精車 82 80 內孔及臺階面及倒角 140 插鍵槽 2 處 150 去毛刺 160 檢驗入庫 3 4 選擇加工設備和工藝裝備 3 4 1 機床選用 工序是粗車 粗鏜和半精車 半精鏜 各工序的工步數不多 成批量生產 故 選用臥式車床就能滿足要求 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 型臥式車床 參考根據 機械制造設計工工藝簡明手冊 表 4 2 7 工序鉆孔 選用 Z525 搖臂鉆床 3 4 2 選擇刀具 在車床上加工的工序 一般選用硬質合金車刀和鏜刀 加工刀具選用 YG6 類硬質 合金車刀 它的主要應用范圍為普通鑄鐵 冷硬鑄鐵 高溫合金的精加工和半精加工 為提高生產率及經濟性 可選用可轉位車刀 GB5343 1 85 GB5343 2 85 鉆孔時選用高速鋼麻花鉆 參考 機械加工工藝手冊 主編 孟少農 第二卷 表 10 21 47 及表 10 2 53 可得到所有參數 3 4 3 選擇量具 本零件屬于成批量生產 一般均采用通常量具 選擇量具的方法有兩種 一是按計 量器具的不確定度選擇 二是按計量器的測量方法極限誤差選擇 采用其中的一種方 法即可 3 5 機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 輪轂 零件材料為 HT200 查 機械加工工藝手冊 以后簡稱 工藝手冊 表 2 2 17 各種鑄鐵的性能比較 灰鑄鐵的硬度 HB 為 143 269 表 2 2 23 灰鑄鐵的 物理性能 HT200 密度 7 2 7 3 計算零件毛坯的重量約為 2 3cmg kg 表 3 1 機械加工車間的生產性質 生產類別 同類零件的年產量 件 重型 零件重 2000kg 中型 零件重 100 2000kg 輕型 零件重 100kg 單件生產 5 以下 10 以下 100 以下 小批生產 5 100 10 200 100 500 中批生產 100 300 200 500 500 5000 大批生產 300 1000 500 5000 5000 50000 大量生產 1000 以上 5000 以上 50000 以上 根據所發(fā)的任務書上的數據 該零件的月工序數不低于 30 50 毛坯重量 2 120 250 6 04 0 頂 側面 底 面 鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇 根據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 3 6 確定切削用量及基本工時 切削用量一般包括切削深度 進給量及切削速度三項 確定方法是先是確定切削深 度 進給量 再確定切削速度 現(xiàn)根據 切削用量簡明手冊 第三版 艾興 肖詩綱 編 1993 年機械工業(yè)出版社出版 確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以 號 與 機械制造設計工工藝簡明手冊 的表區(qū)別 3 6 1 工序 車 140 右端面及 226 外圓 3 6 1 1 確定粗車右端面的切削用量 所選刀具為 YG6 硬質合金可轉位車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 1 由于 CA6140 機床的中心高為 200 表 1 30 故選刀桿尺寸 刀片mHB m2516 厚度為 選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面 前角 后角 m5 4 0V0 主偏角 副偏角 刃傾角 刀尖圓弧半徑 06vK09 vK01s 0sr8 確定切削深度 pa 由于單邊余量為 可在一次走刀內完成 故 3 p2695 7 m 3 1 確定進給量 f 根據 切削加工簡明實用手冊 可知 表 1 4 刀桿尺寸為 工件直徑 400 之間時 m1625 pam4 10 進給量 0 5 1 0fr 按 CA6140 機床進給量 表 4 2 9 在 機械制造工藝設計手冊 可知 0 7f 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求 故需進行校驗根據表 1 30 CA6140 機床進給機構允許進給力 3530 maxFN 根據表 1 21 當強度在 174 207 時 HBSpam4 f75 0rrK 時 徑向進給力 950 045RFN 切削時 的修正系數為 1 0 1 0 1 17 表 1 29 2 故實際f rofKsFf krFfK 進給力為 950 1111 5 3 f17 N 2 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力 故所選 可用 frm7 0 選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據 切削用量簡明使用手冊 表 1 9 車刀后刀面最大磨損量取為 車刀5 1 壽命 Tmin60 確定切削速度 0V 切削速度可根據公式計算 也可直接有表中查出 根據 切削用量簡明使用手冊 表 1 11 當 硬質合金刀加工硬度 200 2196YG 的鑄件 切削速度 HBSpa4 frm75 Vmin3 切削速度的修正系數為 1 0 0 92 0 8 1 0 1 0 見表tvKvsvKTvKv 1 28 故 tVv 63 3 0 0 184 920 1 3 min48 120 3 nDc 1127 ir 4 根據 CA6140 車床說明書選擇 1250nmir 這時實際切削速度 為 cV 3 1cD 01257 min 5 校驗機床功率 切削時的功率可由表查出 也可按公式進行計算 由 切削用量簡明使用手冊 表 1 25 HBS160245pam3 f 切削速度 時 rm75 0min50V 14 CPKW7 1 切削功率的修正系數 0 73 0 9 故實際切削時間的功率為 krcPcr0 1 7 1 2 3 3 6 根據表 1 30 當 時 機床主軸允許功率為 故所nmi125r EPKW9 5C EP 選切削用量可在 CA6140 機床上進行 最后決定的切削用量為 3 75 paf7 0ni125rsr08 Vmin0 倒角 為了縮短輔助時間 取倒角時的主軸轉速與鉆孔相同 srn28 3 換車刀手動進給 計算基本工時 3 nflt 7 式中 m127Lly l 由 切削用量簡明使用手冊 表 1 26 車削時的入切量及超切量 y 則 m1 1278 3 8 mt7 01258 in46 3 6 2 工序 粗車 140 外圓及 226 臺階面 本工序仍為粗車 已知條件與工序相同 車端面及倒角 可采用工序 相同的可轉 位車刀 采用工序 確定切削用量的方法 得本工序的切削用量及基本時間如下 a 2 5 f 0 65 n 3 8 v 50 4 T 56pmrmsrminis 3 6 3 工序 精車 140 外圓及 226 臺階面及倒角 3 6 3 1 確定切削用量 所選刀具為 YG6 硬質合金可轉位車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 1 由于 C602 1 機床的中心高為 200 表 1 30 故選刀桿尺寸 刀mHB m2516 片厚度為 選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面 前角 后角m5 4 0V12 主偏角 副偏角 刃傾角 刀尖圓弧半徑 0 6vK09 vK01s 0srm8 確定切削深度 pa 由于單邊余量為 可在一次走刀內完成 故 2 p5 m21 確定進給量 f 根據 切削加工簡明實用手冊 可知 表 1 4 刀桿尺寸為 工件直徑 400 之間時 m1625 pa4 10 進給量 0 5 1 0frm 按 CA6140 機床進給量 表 4 2 9 在 機械制造工藝設計手冊 可知 0 7f 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求 故需進行校驗根據表 1 30 CA6140 機床進給機構允許進給力 3530 maxFN 根據表 1 21 當強度在 174 207 時 HBSp4 f75 0rmrK 時 徑向進給力 950 045RFN 切削時 的修正系數為 1 0 1 0 1 17 表 1 29 2 故實際f rofKsFf krFfK 進給力為 950 1111 5 由f17 N 于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力 故所選 可用 frm7 0 選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據 切削用量簡明使用手冊 表 1 9 車刀后刀面最大磨損量取為 車刀5 1 壽命 Tmin60 確定切削速度 0V 切削速度可根據公式計算 也可直接有表中查出 根據 切削用量簡明使用手冊 表 1 11 當 硬質合金刀加工硬度 200 21915YT 的鑄件 切削速度 HBSpa4 frm75 Vmin63 切削速度的修正系數為 1 0 0 92 0 8 1 0 1 0 見表tvKvsvKTvKv 1 28 故 tVv 63 3 0 0 184 920 1 12 min48 16 120 3 nDVc 102748 minr 13 根據 CA6140 車床說明書選擇 1250nir 這時實際切削速度 為 cV 3 1cD 01257 min 14 校驗機床功率 切削時的功率可由表查出 也可按公式進行計算 由 切削用量簡明使用手冊 表 1 25 HBS160245pam3 f 切削速度 時 rm75 0min50V CPkw7 1 切削功率的修正系數 0 73 0 9 故實際切削時間的功率為 rcPcrK0 1 7 1 2 3 k 根據表 1 30 當 時 機床主軸允許功率為 故所ni125EPkw9 5C EP 選切削用量可在 CA6140 機床上進行 最后決定的切削用量為 1 25 pamfr7 0nmi125rsr08 Vmin0 計算基本工時 3 flt 15 式中 m127Lly l 由 切削用量簡明使用手冊 表 1 26 車削時的入切量及超切量 y 則 m1 126 128 mt 05 in41 3 6 3 2 確定半精車內孔的切削用量 所選用的刀具為 YG6X 硬質合金圓形鏜刀 主偏角為 K 45 直徑為 16mm 的圓形V0 鏜刀 其耐用度為 60 Tin 確定切削深度 a p25 根據表 1 5 當半精鏜鑄料 鏜刀直徑為 a 鏜刀伸出長度 m16p2 時 進給量為 m80rmf1 0 確定切削速度 按表 1 27 的計算公式確定 V 3 16 式中 C 189 8 m 0 2 X 0 15 Y 0 20 v vvmin60 T V 124 6 in 選擇 CA6140 機床轉速 n n 1200 20minrsr 實際切削速度為 v 2 08 s 確定基本時間 確定半精鏜孔的基本時間 50s 3 6 4 工序 粗車 70 內孔 62 內孔 52 內孔及臺階面 本工序仍半精車 已知條件與工序相同 可采用工序 相同的可轉位車刀 3 6 5 工序 鉆孔 20 本工序采用計算法 表 3 5 高速鋼麻花鉆的類型和用途 標準號 類型 直徑范圍 mm 用途 GB1436 85 直柄麻花鉆 2 0 20 0 在各種機床上 用鉆模 或不用鉆模鉆孔 GB1437 85 直柄長麻花鉆 1 0 31 5 在各種機床上 用鉆模 或不用鉆模鉆孔 GB1438 85 錐柄麻花鉆 3 0 100 0 在各種機床上 用鉆模 或不用鉆模鉆孔 GB1439 85 錐柄長麻花鉆 5 0 50 0 在各種機床上 用鉆模 或不用鉆模鉆孔 選用 X3080 25 搖臂鉆床 查 機械加工工藝手冊 孟少農 主編 查 機 表 vyxpKfaTCMi13045 6210r 18 2 4 37 鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得 耐用度為 4500 表 10 2 5 標準高速鋼麻花鉆 的直徑系列選擇錐柄長 麻花鉆 則螺旋角 30 鋒交 2 118 后角 a 1025 0 0f 橫刃斜角 50 L 197mm l 116mm 0 01 表 3 6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度 摘自 GB6137 85 mm 直柄麻花鉆直徑范圍 l l1 11 80 13 20 151 101 表 3 7 通用型麻花鉆的主要幾何參數的推存值 根據 GB6137 85 d mm 2 f 8 6 18 00 30 118 12 40 60 表 3 8 鉆頭 擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度 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 刀具類型 加工材料 刀具材料 11 20 鉆頭 鉆孔及擴 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 確定進給量 查 機械加工工藝手冊 孟少農 主編 第二卷表 10 4 高速鋼鉆頭鉆孔的進給量 為 f 0 25 0 65 根據表 4 13 中可知 進給量取 f 0 60 zm rm 確定切削速度 查 機械加工工藝手冊 孟少農 主編 表 10 4 17 高速鋼鉆頭在灰鑄鐵 190HBS 上鉆孔的切削速度軸向力 扭矩及功率得 V 12 參考 機械加工in 工藝手冊 孟少農 主編 表 10 4 10 鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數 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 則實際切削速度 11 8v實 確定切削時間 查 機械加工工藝手冊 孟少農 主編 表 10 4 43 鉆孔時加工機動時間計算 公式 T 3 ifn llw1 19 其中 l l 5 l 2 3f2mdRKcot wm1m 則 t 9 13 s 3 6 5 2 確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機床為 Z525 搖臂機床 刀具選用 GB1436 85 直柄短麻花鉆 機械加工工 藝手冊 第 2 卷 根據 機械加工工藝手冊 第 2 卷表 10 4 2 查得鉆頭直徑小于 10 的鉆孔進給m 量為 0 20 0 35 rm 則取 rf30 確定切削速度 根據 機械加工工藝手冊 第 2 卷表 10 4 9 切削速度計算公式為 3 minkfaTdcvvyxpmzv 20 查得參數為 刀具耐用度 T 3515 0 0 25 1 8 zcvvvv min 則 1 65 0125 0 2 337 in 所以 72n4 6mir 選取 i120 所以實際切削速度為 2 64 7 3 vin 確定切削時間 一個孔 t s20 8 23 1 0dn 054 3 6 0573 20 3 6 5 3 鉆螺紋底孔及攻螺紋 鉆螺紋底孔 rmf2 0 rm1 05 取 1 sv in 所以 rn8713r 按機床選取 wi80r 所以實際切削速度 smv2 in5 切削工時 一個孔 st3 1 03 攻螺紋 54M 根據表 4 32 選取 smv12 所以 293 rn894in 按機床選取 53 i 7w 所以實際切削速度 sv10 所以切削時間 一個孔 t52 34 第四章 車床夾具設計 4 1 車床夾具設計要求說明 車床夾具主要用于車床夾具 因而車床夾具的主要特點是工件加工表面的中心線 與機床主軸的回轉軸線同軸 1 安裝在車床主軸上的夾具 這類夾具很多 有通用的三爪卡盤 四爪卡盤 花盤 頂尖等 還有自行設計的心軸 專用夾具通常可分為心軸式 夾頭式 卡盤式 角鐵式和花盤式 這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉 刀具做進給運動 定心式車床夾具 在定心式車床夾具上 工件常以孔或外圓定位 夾具采用定心 夾緊機構 角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體 支座 杠桿 接頭等零件的回轉端面時 由于零件形狀較復雜 難以裝夾在通用卡盤上 因而須設計專用夾具 這種夾具的夾 具體呈角鐵狀 故稱其為角鐵式車床夾具 花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤 上面開有若干個 T 形槽 安裝定位 元件 夾緊元件和分度元件等輔助元件 可加工形狀復雜工件的外圓和內孔 這類夾 具不對稱 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 具則安裝在車床主軸上做旋轉運動 夾具做進給運動 由于后一類夾具應用很少 屬于機床改裝范疇 而生產中需自行設計的較多是安 裝在車床主軸上的專用夾具 所以零件在車床上加工用專用夾具 4 2 車床夾具的設計要點 1 定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求 當加工回轉表面時 要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合 夾具上定位裝 置的結構和布置必須保證這一點 當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時 則應以夾具的 回轉軸線為基準來確定定位元件的位置 工件的夾緊應可靠 由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉 故在加工過程 中工件除受切削力矩的作用外 整個夾具還要受到重力和離心力的作用 轉速越高離 心力越大 這些力不僅降低夾緊力 同時會使主軸振動 因此 夾緊機構必須具有足 夠的夾緊力 自鎖性能好 以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故 對于角鐵式夾 具 夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形 2 夾具與機床主軸的連接 車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響 因此 要求夾 具的回轉軸線與臥式車床主軸軸線應具有盡可能小的同軸度誤差 心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐孔配合連接 用螺桿拉緊 有的心軸則 以中心孔與車床前 后頂尖安裝使用 根據徑向尺寸的大小 其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式 1 對于徑向尺寸 D 140mm 或 D 2 3 d 的小型夾具 一般用錐柄安裝在車床主 22 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 對于徑向尺寸較大的夾具 一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接 過渡盤與主軸 配合處的形狀取決于主軸前端的結構 圖 1 b 所示的過渡盤 其上有一個定位圓孔按 H7 h6 或 H7 js6 與主軸軸頸相配合 并用螺紋和主軸連接 為防止停車和倒車時因慣性作用使兩者松開 可用壓板將過渡 盤壓在主軸上 專用夾具則以其定位止口按 H7 h6 或 H7 js6 裝配在過渡盤的凸緣上 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床主軸的同軸度 對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結構 如圖 1 c 所示 過渡盤在其長錐面 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渡盤連接的方式 過渡盤推入主軸后 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 以使定心準確 剛度好 圖 1 車床夾具與機床主軸的連接 過渡盤常作為車床附件備用 設計夾具時應按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口 尺寸 過渡盤的材料通常為鑄鐵 各種車床主軸前端的結構尺寸 可查閱有關手冊 4 3 定位機構 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 須限制工件的六個自由度 才可以達到加工要求 先設計夾具模型如下 選擇定位元件為 支承板 支撐釘 定位銷 上下蓋板 支撐板限制了 X Y Z 方向 的移動自由度 X Y 方向的轉動自由度 支撐釘限制了 Z 方向的轉動自由度 可見 定 位方案選擇合理 4 4 夾緊機構 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 機構時 要合理確定夾緊力的三要素 大小 方向 作用點 夾緊裝置的基本要求如 下 1 夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置 2 夾緊力要適當 既要保證工件在加工過程中不移動 不轉動 不震動 又不因 夾緊力過大而使工件表面損傷 變形 3 夾緊機構的操作應安全 方便 迅速 省力 4 機構應盡量簡單 制造 維修要方便 分析零件加工要素的性質 確定夾緊動力源類型為手動夾緊 夾緊裝置為壓板 壓 緊力來源為螺旋力 夾具的具體結構與參數見夾具裝配圖和零件圖 4 5 零件的車床夾具的加工誤差分析 工件在車床夾具上加工時 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 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 又是定位基準 基準不重合誤差 為零 工件在夾具上B 定位時 定位基準與限位基準是重合的 基準位移誤差 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 以及限位基面相對安裝基面 C 的平行 度誤差是 0 01 3 安裝誤差 A 因為夾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 4 加工方法誤差 G 24 如車床主軸上安裝夾具基準與主軸回轉軸線間的誤差 主軸的徑向跳動 車床溜 板進給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等 它的大小取決于機床的制造精度 夾具 的懸伸長度和離心力的大小等因素 一般取 3 0 05 3 0 017mmG K 零件的車床夾具總加工誤差是 2A2JDG 062 17 0 精度儲備 238 6 5 0 CJ 故此方案可行 4 6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 夾具體設計的基本要求 1 應有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性 夾具體上的重要表面 如安裝定位元件的表面 安裝對刀塊或導向元件的表面以 及夾具體的安裝基面 應有適當的尺寸精度和形狀精度 它們之間應有適當的位置精 度 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定 鑄造夾具體要進行時效處理 焊接和鍛造夾具體要 進行退火處理 2 應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力 切削力等外力的作用而產生不允許的變形和 振動 夾具體應有足夠的壁厚 剛性不足處可適當增設加強筋 3 應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大 結構比較復雜 而且各表面間的相互位置精度要求高 因此應特別注意其結構工藝性 應做到裝卸工件方便 夾具維修方便 在滿足剛度和 強度的前提下 應盡量能減輕重量 縮小體積 力求簡單 4 應便于排除切屑 在機械加工過程中 切屑會不斷地積聚在夾具體周圍 如不及時排除 切削熱量 的積聚會破壞夾具的定位精度 切屑的拋甩可能纏繞定位元件 也會破壞定位精度 甚至發(fā)生安全事故 因此 對于加工過程中切屑產生不多的情況 可適當加大定位元 件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間 對于加工過程中切削產生較多的情 況 一般應在夾具體上設置排屑槽 5 在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或 配合實現(xiàn)的 當夾具在機床工作臺上安裝時 夾具的重心應盡量低 支承面積應足夠 大 安裝基面應有較高的配合精度 保證安裝穩(wěn)定可靠 夾具底部一般應中空 大型 夾具還應設置吊環(huán)或起重孔 確定夾具體的結構尺寸 然后繪制夾具總圖 詳見繪制的夾具裝配圖 4 7 零件的車床專用夾具簡單使用說明 1 夾具的總體結構應力力求緊湊 輕便 懸臂尺寸要短 重心盡可能靠近主軸 2 當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉軸線不平衡時 將產生較大的離 心力和振動 影響工件的加工質量 刀具的壽命 機床的精度和安全生產 特別是在 轉速較高的情況下影響更大 因此 對于重量不對稱的夾具 要有平衡要求 平衡的 方法有兩種 設置平衡塊或加工減重孔 在工廠實際生產中 常用適配的方法進行夾 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夾具的圓形輪廓之外 因此 還 應該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題 必要時應該加防護罩 26 總 結 畢業(yè)設計即將結束了 時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的 通過這次的 設計使我們不再是只知道書本上的空理論 不再是紙上談兵 而是將理論和實踐相結 合進行實實在在的設計 使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領 使我們更好的利用圖書館的資料 更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和 AUTOCAD 等制圖軟件 為我們踏入社會打下了好的基礎 畢業(yè)設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的 還應該更好的做到 理論和實踐的結合 因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導 使我們學到了很多 也非常珍惜大學給我們的這次設計的機會 它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵 一步 致 謝 這次畢業(yè)設計使我收益不小 為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎 但是 查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時 數據存在大量的重復和重疊 由于經 驗不足 在選取數據上存在一些問題 不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出 寶貴的意見 在我遇到難題時給我指明了方向 最終我很順利的完成了畢業(yè)設計 這次畢業(yè)設計成績的取得 與指導老師的細心指導是分不開的 在此 我衷心感 謝我的指導老師 特別是每次都放下他的休息時間 耐心地幫助我解決技術上的一些 難題 她嚴肅的科學態(tài)度 嚴謹的治學精神 精益求精的工作作風 深深地感染和激 勵著我 從題目的選擇到項目的最終完成 他都始終給予我細心的指導和不懈的支持 多少個日日夜夜 他不僅在學業(yè)上給我以精心指導 同時還在思想 生活上給我以無 微不至的關懷 除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外 他的治學嚴謹和科學研究的精神也 是我永遠學習的榜樣 并將積極影響我今后的學習和工作 在此謹向指導老師致以誠 摯的謝意和崇高的敬意 28 參 考 文 獻 1 東北重型機械學院 洛陽農業(yè)機械學院 長春汽車廠工人大學 機床夾具設計手 冊 M 上海 上?？茖W技術出版社 1980 2 張進生 機械制造工藝與夾具設計指導 機械工業(yè)出版社 1995 3 李慶壽 機床夾具設計 機械工業(yè)出版社 1991 4 李洪 機械加工工藝手冊 北京出版社 1996 5 上海市金屬切削技術協(xié)會 金屬切削手冊 上海科學技術出版社 2544 6 黃如林 劉新佳 汪群 切削加工簡明實用手冊 化學工業(yè)出版社 2544 7 余光國 馬俊 張興發(fā) 機床夾具設計 M 重慶 重慶大學出版社 1995 8 周永強 高等學校畢業(yè)設計指導 M 北京 中國建材工業(yè)出版社 2542 9 劉文劍 曹天河 趙維 夾具工程師手冊 M 哈爾濱 黑龍江科學技術出版社 1987 10 王光斗 王春福 機床夾具設計手冊 上?？茖W技術出版社 2542 11 東北重型機械學院 洛陽農業(yè)機械學院 長春汽車廠工人大學 機床夾具設計手 冊 上海科學技術出版社 1984 12 李慶壽 機械制造工藝裝備設計適用手冊 M 銀州 寧夏人民出版社 1991 13 廖念釗 莫雨松 李碩根 互換性與技術測量 M 中國計量出版社 2540 9 19 14 王光斗 王春福 機床夾具設計手冊 M 上海科學技術出版社 2540 15 樂兌謙 金屬切削刀具 機械工業(yè)出版社 2545 4 17