套筒加工工藝及夾具設(shè)計

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1、目錄 摘 要 第1章 1.1 零件的分析 1.2 零件的作用 第2章 2.1 確定毛坯的制造形式 4 2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 5 2.2.1 粗基面的選擇 5 2.2.2 精基面的選擇 5 2.2.3 擬定工藝路線 6 2.3 工藝方案的比較分析 7 2.4 選擇刀具具、量具 8 2.4.1 刀具的選擇 8 2.4.2 選擇量具 8 2.5 機械加工余量、工序尺寸的及毛坯尺寸的確定 9 2.5.1 外圓表面加工余量 9 2.5.2 長度方向的加工余量 9 2.5.3 內(nèi)孔的加工余量 9 2.6 確定切削時間及基本時間 10 2

2、.6.1 粗加工切削用量的的選擇 10 2.6.2 精加工切削用量的選擇 10 2.7 零件圖 14 第 3 章專用夾具設(shè)計 15 3.1 夾具概述 15 3.2 夾具的分類 15 3.2.1 通用夾具 15 3.2.2 專用夾具 15 3.2.3 可調(diào)夾具 16 3.2.4 組合夾具 16 3.3 定位基準(zhǔn)的選擇 16 3.4 工件在夾具上加工的精度分析 16 3.4.1 影響加工精度的因素 16 3.5 切削力和加緊力計算 18 3.6 夾具體的設(shè)計 18 3.7 夾具設(shè)計中的特點 18 3.8 夾具圖 19 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)

3、19 致謝 21 參考文獻(xiàn) 22 摘要 機械制造工裝夾具設(shè)計是一個非常重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)， 它一方面要求我們通 過設(shè)計能獲得綜合應(yīng)用過去所學(xué)過的全部課程進(jìn)行工裝夾具設(shè)計的基本能力， 另外，這也是以后做好畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。 通過本次設(shè)計可以把自己在平時課堂學(xué)習(xí)的知識都實踐， 提高夾具設(shè)計的 能力。培養(yǎng)自己的思考能力，在以后的工作中能不斷思考工作方法，提高生產(chǎn) 效率，減少不必要的動作，提高安全系數(shù)。 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動法強度，需做一種專用夾 具，省去加工中繁瑣的工序。我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了機械制造工藝和夾具，對夾具設(shè) 計有了初步的了解。 對于一

4、種批量較大的產(chǎn)品可設(shè)計制造一種專業(yè)夾具， 操作 迅速方便，減少了工人的勞動量，可獲得較高的加工精度和生產(chǎn)率，對工人的 技術(shù)水平要求也相對較低。但專用夾具設(shè)計制造周期長、夾具制造費用較高。 專用夾具的針對性極強、 沒有通用性， 很明顯只能適用于產(chǎn)品相對穩(wěn)定的大批 量生產(chǎn)中。 關(guān)鍵詞 ： 套筒；專用夾具；誤差分析。 第 1 章零件分析 1.1 零件的分析 在制訂機械加工工藝時，必須具備：產(chǎn)品的全套技術(shù)文件，包括產(chǎn)品的全 套圖紙、產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。毛坯圖及毛坯制造方法。 工藝人員應(yīng)研究毛坯圖， 了解毛坯余量， 結(jié)構(gòu)工藝性， 以及鑄件分型面， 澆口、 冒口的位置

5、，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。車間的生產(chǎn)條件。 即了解工廠的設(shè)備、刀具、夾具、量具的性能、規(guī)格及精度狀況；生產(chǎn)面積； 工人的技術(shù)水平；專用設(shè)備；工藝裝備的制造性能等各種技術(shù)資料。包括有關(guān) 的手冊、標(biāo)準(zhǔn)、以及國內(nèi)外先進(jìn)的工藝技術(shù)等。 1.2 零件的作用 套筒在實際工作中起到的作用和它的應(yīng)用環(huán)境與目的有很大關(guān)系。 在閥門 應(yīng)用領(lǐng)域，套筒被裝置在閥蓋內(nèi)套住閥桿，以此來減少閥門的泄露，達(dá)到密封 作用。在軸承應(yīng)用領(lǐng)域，套筒的使用能減少軸承和軸座之間的磨損，避免軸和 孔之間的間隙增大等作用。 套筒的使用靈活性比較高， 它能起到的作用也很多， 概括來說套筒是對設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的一類

6、部件。套筒的使用能減少設(shè)備的磨損、 振動和噪音，并有防腐蝕的效果。套筒的使用還能方便機械設(shè)備的維修、簡化 設(shè)備的結(jié)構(gòu)和制造工藝。 1.3 零件的工藝分析 由零件圖可知零件的材料為 40Cr, 40Cr 鋼是機械制造業(yè)使用最廣泛的鋼 之一 , 調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能， 良好的低溫沖擊韌性和低的缺口 敏感性。 由零件圖可知①45中心線是主要的設(shè)計基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)，該零件的主要 加工表面為①45外圓表面、①25的內(nèi)圓表面、表面45的兩個端面。 由以上分析可知， 以上位置精度要求由參考文獻(xiàn)中有關(guān)面和孔加工精度及 機床所能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的。 第 2

7、章工藝分析 2.1 確定毛坯的制造形式 選擇毛坯應(yīng)該考慮生產(chǎn)規(guī)模的大小， 它在很大程度上決定采用某種毛坯制 造方法的經(jīng)濟(jì)性。 如生產(chǎn)規(guī)模較大， 便可采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方 法，這樣，雖然一次投資較高，但均分到每個毛坯上的成本就較少。而且，由 于精度較高的毛坯制造方法的生產(chǎn)率一般也較高， 既節(jié)約原材料又可明顯減少 機械加工勞動量，再者，毛坯精度高還可簡化工藝和工藝裝備，降低產(chǎn)品的總 成本。 選擇毛坯應(yīng)該考慮工件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小。 例如， 形狀復(fù)雜和薄壁的毛 坯，一般不能采用金屬型鑄造；尺寸較大的毛坯，往往不能采用模鍛、壓鑄和 精鑄。再如，某些外形較特殊的小零件，由

8、于機械加工很困難，則往往采用較 精密的毛坯制造方法，如壓鑄、熔模鑄造等，以最大限度地減少機械加工量。 選擇毛坯應(yīng)考慮零件的機械性能的要求。 相同的材料采用不同的毛坯制造 方法，其機械性能往往不同。例如，金屬型澆鑄的毛坯，其強度高于用砂型澆 鑄的毛坯，離心澆鑄和壓力澆鑄的毛坯，其強度又高于金屬型澆鑄的毛坯。強 度要求高的零件多采用鍛件，有時也可采用球墨鑄鐵件。 零件材料為 40Cr, 該零件為套類零件，套類零件的結(jié)構(gòu)特點是，具有同軸 度要求較高的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面，壁薄而易變形，端面和軸線要求垂直，零件長 度一般大于直徑。 套類零件起支承或?qū)蜃饔茫?在工作中承受徑向力或軸向力 和

9、摩擦力。 套筒類零件毛坯材料的選擇主要取決于零件的功能要求、 結(jié)構(gòu)特點 及使用時的工作條件。套筒類零件一般用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅和粉末冶金等 材料制成。有些特殊要求的套類零件可采用雙層金屬結(jié)構(gòu)或選用優(yōu)質(zhì)合金鋼， 雙層金屬結(jié)構(gòu)是應(yīng)用離心鑄造法在鋼或鑄鐵軸套的內(nèi)壁上澆注一層巴氏合金 等軸承合金材料，采用這種制造方法雖增加了—些工時，但能節(jié)省有色金屬， 而且又提高了軸承的使用壽命。 套類零件的毛坯制造方式的選擇與毛坯結(jié)構(gòu)尺寸、 材料、 和生產(chǎn)批量的大 小等因素有關(guān)?？讖捷^大（一般直徑大于20mm時，常采用型材（如無縫鋼 管）、帶孔的鍛件或鑄件；孔徑較?。ㄒ话阈∮?20mm時，一般多選

10、擇熱軋或 冷拉棒料，也可采用實心鑄件；大批大量生產(chǎn)時，可采用冷擠壓、粉末冶金等 先進(jìn)工藝，不僅節(jié)約原材料，而且生產(chǎn)率及毛坯質(zhì)量精度均可提高。 套筒類零件的功能要求和結(jié)構(gòu)特點決定了套筒類零件的熱處理方法有滲 碳淬火、表面淬火、調(diào) 質(zhì)、高溫時效及滲氮。 根據(jù)以上，選擇‘棒料’，因為它易采購，成本低，準(zhǔn)備周期短。 2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一， 基面的選擇正確與合 理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題 百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。 2.2.1 粗基面的選擇 如果必須首先保證工件上加工

11、表面與不加工表面的位置要求， 則應(yīng)以不加 工表面作為粗基準(zhǔn)， 如在工件上有很多不加工表面。 則應(yīng)有與其中的加工表面 的位置精度要求較高的表面作粗基準(zhǔn)。 如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面作粗基準(zhǔn)。 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有澆口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。粗基 準(zhǔn)只能用一次，以免產(chǎn)生較大的的位置誤差。 對一般的軸類零件來說， 以外圓作為基準(zhǔn)是合理的， 按照有關(guān)零件的粗基 準(zhǔn)的選擇原則： 當(dāng)零件有不加工表面時， 應(yīng)選擇這些不加工的表面作為粗基準(zhǔn)， 當(dāng)零件有很多個不加工表面的時候， 則應(yīng)當(dāng)選擇與加工表面要求相對位置精度 較高大的不加工表面作為粗基準(zhǔn)， 從零件的

12、分析得知， 以毛坯的外圓作為粗基 準(zhǔn)。 2.2.2 精基面的選擇 用公用基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，以消除不重合誤差，即“基準(zhǔn)重合”原則。盡可 能使各個工序的定位都采用同一基準(zhǔn)，即“基準(zhǔn)統(tǒng)一” 。當(dāng)精加工或光整加工 工序要求余量小而無效均勻時，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即“自為基 準(zhǔn)”原則。 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，遵循“互為基準(zhǔn)”原則。 精基準(zhǔn)的選擇，尤其是主要定位面，應(yīng)有足夠大的面積和精度，以保證定 為基準(zhǔn)可靠。同時還應(yīng)使夾緊機構(gòu)簡單，操作方便。即“便于裝夾”原則。 精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問題。 選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為定位 基準(zhǔn)， 稱為基準(zhǔn)重合的原則。

13、 采用基準(zhǔn)重合原則可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計基 準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)不重合誤差， 零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保 證。為使基準(zhǔn)統(tǒng)一，應(yīng)該選擇①25的孔作為精基準(zhǔn)。 2.2.3 擬定工藝路線 擬定工藝路線的出發(fā)點： 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)和生產(chǎn)類型已確定為大批量生產(chǎn)的 條件下， 可以采用萬能機床配以專用工夾具， 并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。 除此之外，還考慮經(jīng)濟(jì)效果，以使降低成本。 工藝路線：毛坯-車端面-鉆中心空-車外圓-錢孔-鉆①6的孔-去毛刺-檢驗 、 . 1―—* 方案一： 20 粗車：粗車端面，

14、粗車外圓①45,保留余量0.5mm 30半精車：半精車外圓①45,保留余量0.2mm 40 精車：精車外圓，保證粗糙度。 50 切斷：劃線切斷保證長度60mm 60鉆：調(diào)頭裝夾鉆①23的通孔。 70粗車：粗車①23的內(nèi)孔，保留加工余量0.2mm 80精車：精車①23的內(nèi)孔，保留加工余量0.1mm 90鉆：專用夾具鉆①6的孔 100 熱處理：熱處理保證硬度。 110 磨：磨內(nèi)圓保證粗糙度。 120 去毛刺 130 檢驗 、. 1―—* 、 方案二： 10車端面：車一端面保留長度65 20 鉆中心孔：鉆中心孔用雙頂尖固定 30車外圓：車外圓①45 40鉆通孔：鉆①

15、23的通孔 50車外圓：掉頭車端面車外圓① 45 60擴(kuò)孔：擴(kuò)孔至①24.9 70 鉸孔：鉸孔至尺寸要求 80 倒角：倒角45度 90鉆孔：專用夾具鉆①6的孔 100 去毛刺 110 檢驗 2.3 工藝方案的比較分析 上面兩個工藝方案的比較， 可以看出方案一的加工為在零件所需要的長度 基礎(chǔ)上進(jìn)行加長處理， 然后再用雙頂尖的裝夾方式固定， 這樣在先加工出中心 孔的情況下可以一刀將整個零件的外圓的尺寸要求車到位， 這樣在由于零件較 長的情況下不能直接鉆完整個工件的孔和在兩端車螺紋以及擴(kuò)孔， 可以分兩次 調(diào)頭裝夾在機床上面，可以方便的加工。 工藝方案二是直接加工出工件的整

16、個長度，這樣就減少了鉆中心孔的工 序，且方案一需要在最后切斷保留的長度，相對而言節(jié)省了時間，但通過仔細(xì) 分析零件圖可以發(fā)現(xiàn)， 兩次裝夾車外圓的同軸度有誤差， 故只能在之前對工件 進(jìn)行加長用以在機床上裝夾。故通過分析選擇工藝方案一為最佳的方案。 1. 確定工藝過程方案 10 毛坯：選擇120 的棒料 20粗車：粗車端面，粗車外圓①45,保留余量0.5mm 30半精車：半精車外圓①45,保留余量0.2mm 40 精車：精車外圓，保證粗糙度。 50 切斷：劃線切斷保證長度60mm 60鉆：調(diào)頭裝夾鉆①23的通孔。 70粗車：粗車①23的內(nèi)孔，保留加工余量0.2mm 80精車：

17、精車①23的內(nèi)孔，保留加工余量0.1mm 90鉆：專用夾具鉆①6的孔 100 熱處理：熱處理保證硬度。 110 磨：磨內(nèi)圓保證粗糙度。 120 去毛刺 130 檢驗 2.4 選擇刀具具、量具 2.4.1 刀具的選擇 20車：車兩端面保證長度100mm倒角45度，宜選用機床CA614眸床。 40鉆：鉆中心孔，用雙頂尖固定，宜選用機床CA614訴床。 50粗車：車外圓①45X60mm宜選用機床 CA614/床。 60鉆：鉆①23的孔，直選用機床CA6140車床。 70切斷：劃線切斷，宜選用機床 CA614訴床。 80車：粗車端面保證長度 60mm宜選用機床CA614眸床。

18、 90較孔：較孔至尺寸要求，宜選用機床 CA614訴床。 110倒角：倒角45度，直選用機床CA614眸床。 120鉆孔：專用夾具鉆①6的孔，直選用機床Z525立式鉆床。 2.4.2 選擇量具 本零件屬于成批生產(chǎn)， 一般情況下盡量采用通用量具。 根據(jù)零件的表面的 精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關(guān)資料，選擇如下 ： 1) 選擇加工面的量具 用分度值為0.05mm的游標(biāo)長尺測量，以及讀數(shù)值為 0.01mm測量范圍 75mrrr 100mm勺外徑千分尺。 2) 選擇加工孔量具 因為孔的加工精度介于IT7?IT9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm測量范圍 50mrrr 125mnf

19、t 0mrrr25mm勺內(nèi)徑千分尺即可。 2.5 機械加工余量、工序尺寸的及毛坯尺寸的確定 套筒的材料為40Cr,硬度為220?240HBs生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，且外 形較為簡單，可采用棒料進(jìn)行生產(chǎn)。 根據(jù)上訴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：120X50的棒料。 2.5.1 外圓表面加工余量 通過圖紙分析可以了解， 該零件技術(shù)要求中要求在外圓有Ra1.6 的表面粗 糙度要求 , 僅粗加工是不能保證表面粗糙度的，必須精加工，查《機械設(shè)計工 藝設(shè)計簡明手冊》可知①18-①50,經(jīng)熱處理和未經(jīng)經(jīng)熱處理零件的粗、車長度 小于等于200

20、)加工余量。 粗車加工余量2mm 精車加工 1mm 2.5.2 長度方向的加工余量 長度方向的余量查《切削加工簡明實用手冊》表8-16 ，直徑上的余量， 該零件長度為 60 且該零件用中心孔定位安裝 加工余量 1.6-1.7mm 取 1.5mm。 2.5.3 內(nèi)孔的加工余量 由于孔的尺寸較大，查《機械設(shè)計工藝設(shè)計簡明手冊》可知毛坯上必須預(yù) 留孔。兩孔的精度要求介于IT7-IT8之間，且孔的大小相差不是十分明顯以① 25 為基準(zhǔn)其余孔進(jìn)行鉆擴(kuò)鉸的操作，參照《機械設(shè)計工藝設(shè)計簡明手冊》表 8-21 確定工序尺寸及余量為： ①25mml一次鉆孔后余量2mm 粗錢①25的余量

21、0.06mm 2.6 確定切削時間及基本時間 切削用量的選擇正確地選擇切削用量， 對提高切削效率， 保證必要的工具 耐用度和經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，是具有相當(dāng)重要的作用 。 2.6.1 粗加工切削用量的的選擇 粗加工時，加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大。因此， 選擇粗加工切削用量時， 要盡量保證較高的單位時間金屬切除量 （金屬切除率） 和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、進(jìn)名&量F和切削深度a p）中，提高 任何一項，都能提高金屬切削率。但是對刀具耐用度影響最大的是切削速度， 其次是進(jìn)給量。切削深度影響最小。所以，粗加工切削用量的選擇原則是：首 先考慮選擇一個盡可能

22、大的切削深度ap,其次選擇一個較大的進(jìn)給量F,最 后確定一個合適的切削速度V。 2.6.2 精加工切削用量的選擇 精加工時加工精度和表面質(zhì)量要求比較高， 加工余量要求小而均勻。 因 此，選取精加工切削用量時應(yīng)著重考慮，如何保證加工質(zhì)量，并在此前提下 盡量提高生產(chǎn)率。所以，在精加工時，應(yīng)選用較小的切削深度ap和進(jìn)給量 F,并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V,以保 證加工質(zhì)量和表面質(zhì)量。 工序 030 的切削用量及基本時間的確定 切削用量 本道工序是車棒料的兩端面，刀具選用 45 度車刀 1. 確定進(jìn)給量f 由于工件現(xiàn)有尺寸不是工件的最終尺寸，工件要作加

23、長處理。棒料的毛坯 長度取120mm要保留100mm勺總長，所以兩邊各有5的余量，且不需要保 留余量所以背吃刀量選擇 3mm根據(jù)表8-50可以查的進(jìn)給量f為0.5-0.8 mm/r， fz=0.80mm/r 。 2. 選擇車刀標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 本道工序就是車端面，選用普通的合金鋼普通45°車刀就能夠完成。 3. 確定切削速度 Y=k dn/1000=兀 X 100X 500/1000=1.2m/s 基本時間，車100mm勺端面的時間大概為40s。 工序鉆孔切削用量及基本時間的確定 切削時間 本工序為鉆①23的孔，且要錢孔到①25刀具選用錐柄階梯麻花鉆，直徑 d=23mm機床選用CA

24、6140H行鉆孔，使用切削液。 1. 確定進(jìn)給量f 由于孔徑和深度都很大，宜采用自動進(jìn)給， fz=0.40mm/r 。 2. 選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-130,鉆頭后到面最大磨損量為 0.6mm耐用度T=20mino 3. 確定切削速度V 由于零件的材料為40Cr所以零件為中碳鋼根據(jù)零件的硬度 40-45HRC艮 據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)硬度HLDHRCHRBHVHBHS瞰算表副本可以查出該零件的硬度為 374HBW-429HBW以可以表8-71查出該工件的切削速度為 v=1.2 m/r 工序鉆孔 本道工序為擴(kuò)①24.9的孔使用高速擴(kuò)孔鉆 1、確定進(jìn)給量f 根據(jù)表 8-86 ，

25、工件的背吃刀量選擇為 0.9mm、 2.5mm, 工件的長度為 200mm 所查表可得擴(kuò)孔鉆的進(jìn)給量為 0.5mm/r 2、選擇鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 鉆頭最大磨損量為0.8mm耐用度T=50mino 4. 確定切削速度V (r=670MPa勺35鋼的加工性為5類，根據(jù)表5-127,進(jìn)給量f=0.150mm/r , 由表8-87 ，可查得V=1.15m/s， n=250r/min 。 根據(jù)CA614/床說明書選擇主軸實際轉(zhuǎn)速。 本道工序為粗錢①25的孔以達(dá)到精度采用高速鋼錢刀 5. 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表8-85可以查出因為該工件的 HBW170,切錢刀的直徑＞ 20-30所

26、以該 進(jìn)給量為 f=1.3-2.6mm/r 2、選擇校刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表8-77可以查出錢刀的磨損量為0.5-0.7 ,耐用度T=80min。 3、確定切削速度V apr ap 15.81 15 3.89 2 0 0.104 故 Kqpv=0.87 故 V表'=14.2 X 0.87 X1=12.35m/min “ 1000V'表 1000 12.35 . N = 248.6r / min do 15.81 根據(jù)機床說明書選擇 n=100r/min.這時實際的錢孔速度 V為: V」 1000 15.81 275 13.65m / mi

27、n 1000 根據(jù)以上計算確定切削用量如下: 較孔：d0=25mm, f=1.5mm/r, n=100r/min, v=13.65m/min 基本時間 l 1 = D-d1ctgkr (1 ~ 2) 15.85 15 ctg 45(1 ~ 2) 1.75 ~ 2.75 22 L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取 11=3mm, l2=4mm, Tm= 27.5 3 4 0.126min 530 0.5 工序?qū)Ｓ脢A具鉆孔的切削用量及基本時間的確定 本工序為鉆①6的孔，刀具選用直柄麻花鉆，直徑 d=6mm機床選用Z535 進(jìn)行鉆孔。 1 .確定進(jìn)給量f

28、 由于孔徑和深度都不大，宜采用手動進(jìn)給，fz=0.08mm/r。 2 .選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-130,鉆頭后到面最大磨損量為 0.6mm耐用度T=20mino 3 .確定切削速度V 由于零件的材料為40Cr所以零件為中碳鋼1g據(jù)零件的硬度 40-45HRC 跟據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)硬度 hldhrchrbhvhbHSD換算表副本可以查出該零件的硬 度為374HBW-429HBW以可以表8-71查出該工件的切削速度為 v=12/min. 2.7零件圖 375tOJ

29、 第 3 章 專用夾具設(shè)計 3.1 夾具概述 機床夾具是在金屬切削機床上裝夾工件所使用的輔助工藝裝備， 它可以準(zhǔn) 確的確定工件與刀具的相對位置，實現(xiàn)對工件的準(zhǔn)確定位和夾緊在現(xiàn)代生產(chǎn) 中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件的加工精度、勞 動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等， 故機床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及 生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。其的作用有： （ 1）縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率； （ 2）易于保證加工精度，并使加工精度穩(wěn)定； （ 3）擴(kuò)大機床的工藝范圍，實現(xiàn)一機多能； （4） 降低對工人的技術(shù)要求和減輕工人的勞動強度。

30、 3.2 夾具的分類 3.2.1 通用夾具 通用夾具是指結(jié)構(gòu)、 尺寸已規(guī)格化 , 而且具有一定通用性的夾具, 如三爪自 動定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架和電子吸盤 等。這類夾具適應(yīng)性強 , 可用來裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。這類 夾具已商品化 , 且成為機床附件。 其缺點是夾具的加工精度不高 , 生產(chǎn)率也較低, 且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件, 一般適用于單件小批量生產(chǎn)中。 3.2.2 專用夾具 這類夾具是專為零件的某一道工序的加工而設(shè)計和制造的。 在產(chǎn)品相對穩(wěn) 定、批量較大的生產(chǎn)中 , 常用各種專用夾具, 可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。 專用夾

31、具的設(shè)計周期較長、投資較大。 3.2.3 可調(diào)夾具 可調(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。 對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊 元件便可使用。它一般又可分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。前者的通用范 圍比通用夾具更廣；后者則是一種專用可調(diào)夾具，它按成組原理設(shè)計并能加工 一族相似的工件，故在多品種，中、小批量生產(chǎn)中使用有較好的經(jīng)濟(jì)效果。 3.2.4 組合夾具 組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各 種夾具。夾具用畢可拆卸，清洗后留待組裝新夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周 期,元件能重復(fù)多

32、次使用，并具有減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點，因此組合夾具在單件、中、小批 量多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。組合夾具也已經(jīng)商品化。 3.3 定位基準(zhǔn)的選擇 為了保證定位簡單和快速的考慮，選擇孔①45和右端面端面為基準(zhǔn)定位， 大端面加銷輔助定位，使工件完全六點定位，再使用螺母壓板進(jìn)行卡緊。 (1)定位元件尺寸及公差的確定：夾具的 2個定位元件為支撐板和定位 心軸，查夾具設(shè)計手冊知，鉆床床夾具的誤差是工件表面的誤差的1/2左右。 考慮到實際情況，我們?nèi)?/3 ,定位心軸的軸線與底面的公差為 0.02mm故由 此可一起最大轉(zhuǎn)角為：tana 0.04 2 008 0.00067,所以a

33、0.212即 l 120 大間隙滿足零件的精度要求。 3.4 工件在夾具上加工的精度分析 3.4.1 影響加工精度的因素 用夾具裝夾工件進(jìn)行機械加工時，具工藝系統(tǒng)中用夾具裝夾工件進(jìn)行機械 加工時，具工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多。有定位誤差△D對刀誤 △ T、夾具在機床上的安裝誤差△ A和夾具誤差△ DJ。在機械加工工藝系統(tǒng)中， 影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差△ G上述各項誤差均導(dǎo)致刀 具相對工件的位置不精確，從而形成總的加工誤差工 以鋼套鉆①6mmi的鉆模為例計算 (1)定位誤差^ D 加工尺寸37.5 ±0.1mm的定位誤差，△ D=Q 對稱度0.1m

34、m誤差為工件定位孔與定位心軸配合的最大間隙。工件定位孔 的尺寸為①20H7( 2000.021 mm)定位心軸的尺寸①20f6( 20 0.030 mm) D Xmax (0.021 0.033) mm=0.54mm (2)對刀誤差 因刀具相對于對刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差，稱為對 刀誤差。如圖2-9中鉆頭與鉆套間的間隙，會引起鉆頭的位移或傾斜，造成加 工誤差。由于鋼套壁厚較薄，可只計算鉆頭位移引起的誤差。 T Xmax (0.022 0.03) mm=0.052 (3)安裝誤差 因夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。 以夾具的安裝基面為平

35、面，因而沒有安裝誤差 ，A 0。車床夾具的安裝基面 D1H7與車床過渡盤配合的最大間隙為安裝誤差 ，a ,或者把找正孔相對車 床主軸的同軸度t2作為安裝誤差。 (4)加工方法誤差 因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形 和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因 素多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差K的%。計算時可 設(shè) 3.5 切削力和加緊力計算 本步加工按鉆削估算卡緊力，實際效果可以保證可靠的卡緊。 鉆削軸向力： Fi CFkF ff ydof 1000 1.0 0.20.7 801 2528N 扭矩：

36、T CTd0ztf ytkt 0.305 800.8 1.0 1,01 10 6 N ?M 卡緊力為F Ff 28.4N 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為 F' =S1XS2X S3X S4X F=16.77N 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊， 調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可 靠的卡緊力。 3.6 夾具體的設(shè)計 夾具設(shè)計及操作的簡要說明： 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)考慮提高勞動生產(chǎn)率，為此，應(yīng)首先著眼于 機動火緊，而不采用手動夾緊。但是此零件用機動夾緊過于浪費，從經(jīng)濟(jì)上考 慮應(yīng)該用手動夾緊，方便、簡單、易于操作。由于是精加工，鉆削余量十分小， 鉆削

37、力自然就小。因此，更適合采用手動夾緊。經(jīng)過老師的耐心指導(dǎo)，以及相 關(guān)工具書的查閱，本夾具總的感覺還是比較緊湊的。 3.7 夾具設(shè)計中的特點 1夾具的設(shè)計周期較短，一般不進(jìn)行強度和剛度的計算。 2專用夾具的設(shè)計對產(chǎn)品零件有很強的針對性。 3確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率是夾具設(shè)計工作的主要任 務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。 4夾緊裝置的設(shè)計對整個夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計一個好的夾具 可以減少廢品率。 圖 E S 裝 1 - 3 圖

38、 畢業(yè)設(shè)計總結(jié) 這次畢業(yè)夾具設(shè)計是在完成大學(xué)學(xué)習(xí)后進(jìn)行的一次總結(jié)設(shè)計， 是對所學(xué)的 工程力學(xué)，機械制圖，零件制造工藝，CAD?圖設(shè)計等大學(xué)課程的一次深入的 綜合性的總復(fù)習(xí)， 也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練， 能夠使我們的知識掌握更牢， 并能提升我們分析問題， 解決問題的能力， 讓我們在即將踏上工作崗位進(jìn)行實 際運用前對我們的專業(yè)知識一次完全的提升。 作為機械制造專業(yè)的學(xué)生， 最基本也是最實用的就是機械加工工藝規(guī)程的 制定和工裝夾具的設(shè)計。 通過畢業(yè)設(shè)計， 我充分的掌握了機械加工工藝規(guī)程的 設(shè)計和工裝夾具設(shè)計的基本步驟和方法。 這

39、雖然是我們大學(xué)以來第一次如此具 體的讓我們運用所學(xué)知識來設(shè)計， 但已經(jīng)完全能夠?qū)ξ覀兡芰τ幸粋€很好的提 高，這次的畢業(yè)設(shè)計業(yè)是對我么的專業(yè)作了一個更好的詮釋。 這次畢業(yè)設(shè)計是我們一直以來所學(xué)的專業(yè)知識的總結(jié)， 用了接近 1 個月的 時間梳理并且強化了我們所學(xué)的知識， 把所學(xué)的各種知識總結(jié)在一起， 這就是 一種最好的綜合訓(xùn)練。 這次畢業(yè)設(shè)計給我們提供了一個應(yīng)用自己所學(xué)知識的機 會， 從到圖書館查找資料到對夾具精度分析與計算和運用軟件畫出夾具零件圖 到最后夾具總圖的成型。都對我所學(xué)的知識進(jìn)行了檢驗?？梢哉f，本次畢業(yè)設(shè) 計有苦也有甜。 設(shè)計思路是最重要的， 只要你的設(shè)計思路是成功的

40、， 那你的設(shè)計已經(jīng)成功 了一半。因此我們應(yīng)該在設(shè)計前做好充分的準(zhǔn)備，像查找詳細(xì)的資料，為我們 設(shè)計的成功打下堅實的基礎(chǔ)。 夾具的設(shè)計最重要的事參考了夾具設(shè)計資料中的 成功案例，對書的案例進(jìn)行分析再比對改進(jìn)后，設(shè)計出我所需要的夾具。 制作過程是一個考驗人耐心的過程， 也是個考驗的過程， 從前從課本上都 是一章章的來學(xué)習(xí)，而這次的設(shè)計讓我們充分的體會到一個工件從毛坯的選 料，毛坯在實際中的作用也要我們?nèi)チ私猓_定定位基準(zhǔn)，確定加工制造的工 藝路線，到自己擬定加工余量，時間等。一系列的過程讓我們更好的體會到了 加工制造的這一流程所需具備的知識。 過程是苦的但確讓我很享受， 這是自己

41、 對專業(yè)更好的認(rèn)識。 致謝 最后要感謝我們的鄒學(xué)汪指導(dǎo)老師， 作為專業(yè)老師像以往一樣認(rèn)真的給我 們提供設(shè)計所需要的一切幫助，讓我能夠充分的認(rèn)識和及時的改正設(shè)計的錯 誤。當(dāng)然也離不開同學(xué)們的幫助，總之是你們給了我最大的幫助，謝謝你們！ 參考文獻(xiàn) [1] 薛彥成 . 《公差配合與技術(shù)測量》 . 高等教育出版社 ,1992 [2]莫章金.周躍生.《AutoCAD2002工程繪圖與訓(xùn)練》.機械出版 社 ,2007 [3] 李華 . 《機械制造技術(shù). 高等教育出版社》 . 化學(xué)工業(yè)出版社,2007 [4] 張耀宸 . 《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》 . 航空工業(yè)出版社， 1993 [5] 趙家齊 《. 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 第 2版.機械出版社， 1994 [6] 薛源順 . 《機床夾具設(shè)計》 . 北京機械工業(yè)出版社,2000 。