IXX 大學畢業(yè)設(shè)計論文殼體工藝及夾具設(shè)計II中文摘要 要設(shè)計此殼體零件的加工工藝，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IIIABSTRACTTo 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 LocationIV目 錄第 1 章 緒 論11.1 定位裝置 11.2 夾緊裝置 11.3 對刀－引導裝置 11.4 其他元件及裝置 11.5 夾具體 1第 2 章 零件的分析22.1 零件的作用 22.2 零件的工藝分析 .2第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計33.1 確定毛坯的制造形式 33.2 基面的選擇 33.3 基準的選擇 33.3.1 粗基準的選擇 .33.3.2 精基準的選擇 .33.4 制訂工藝路線 .3第 4 章 殼體工藝過程4第 5 章 確定切削和用量及基本工時6第 6 章 鉆斜孔夾具設(shè)計136.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 .136.2 夾具的導向 .156.3 切削力及夾緊力的計算 .156.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 .186.5 鉆模板 .196.6 定位誤差的分析 196.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 .216.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) .226.9 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 .23V第 7 章 銑斜面夾具的設(shè)計247.1 問題的提出 .247.2 定位基準的選擇 .247.3 切削力及夾緊力的計算 247.4 定位誤差分析 .257.5 夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計 .257.6 夾具體的設(shè)計 .267.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 26結(jié)論27參考文獻28致謝291第 1 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－引導裝置它的作用是確定夾具相對于刀具的位置，或引導刀具進行加工，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。2第 2 章 零件的分析2.1零件的作用殼體是一個整體，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，殼體的加工質(zhì)量對機械精度、性能和使用壽命都有直接關(guān)系。圖 2-1 殼體2.2 零件的工藝分析殼體結(jié)構(gòu)較復雜、加工面多、技術(shù)要求高、機械加工的勞動量大。因此殼體結(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。殼體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 107 兩平面要保證一定的平行度要求平行度公差為 0.05mm?！?1殼體底面與側(cè)端面都有一定的垂直度要求垂直度公差為 0.05mm?！?2鉆斜孔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。 ○ 33第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計3.1 確定毛坯的制造形式殼體零件材料為 HT200，考慮到零件的材料是鑄鐵，形狀比較復雜，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。在加工斜孔時，用底面作為精基準，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。4第 4 章 殼體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)殼體零件為中批生產(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 粗銑、半精銑底面，保證尺寸 107mm4 鉆 鉆 2-φ3.5 孔5 鉆 鉆 φ9 孔6 鉆 鉆 φ10 斜孔7 銑 粗銑、半精銑尺寸 107mm 另外一側(cè)的上端面，保證尺寸107mm8 銑 粗銑、半精銑兩側(cè)面，保證尺寸 97mm10 銑 粗銑、半精銑前后端面保證尺寸 65mm11 銑 粗銑、半精銑 15 度斜面，尺寸 28 的凹槽12 鉆 鉆 φ8 孔，保證各尺寸要求13 鉆 鉆 φ18 沉頭孔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 粗銑、半精銑底面，保證尺寸 107mm4 銑 粗銑、半精銑尺寸 107mm 另外一側(cè)的上端面，保證尺寸5107mm5 銑 粗銑、半精銑兩側(cè)面，保證尺寸 97mm6 銑 粗銑、半精銑前后端面保證尺寸 65mm7 銑 粗銑、半精銑 15 度斜面，尺寸 28 的凹槽8 鉆 鉆 φ8 孔，保證各尺寸要求10 鉆 鉆 2-φ3.5 孔11 鉆 鉆 φ9 孔12 鉆 鉆 φ10 斜孔13 鉆 鉆 φ18 沉頭孔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。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 粗銑、半精銑底面，保證尺寸 107mm4 銑 粗銑、半精銑尺寸 107mm 另外一側(cè)的上端面，保證尺寸107mm5 銑 粗銑、半精銑兩側(cè)面，保證尺寸 97mm6 銑 粗銑、半精銑前后端面保證尺寸 65mm7 銑 粗銑、半精銑 15 度斜面，尺寸 28 的凹槽8 鉆 鉆 φ8 孔，保證各尺寸要求10 鉆 鉆 2-φ3.5 孔11 鉆 鉆 φ9 孔12 鉆 鉆 φ10 斜孔13 鉆 鉆 φ18 沉頭孔14 去毛刺 去除銳毛剌15 終檢 對零件各尺寸進行完工檢測616 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第 5 章 確定切削和用量及基本工時工序 3：粗銑、半精銑底面，保證尺寸 107mm。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 ae Ff1所以,時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW??安全系數(shù) K 可按下式計算有：： 6543210式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻 [5]表 可得： 6~ 12?01.301.56CK????12522.3Pf所以有： 193.08()KCWFN??76P5.()Kf?該孔的設(shè)計基準為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則； 參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力 F 夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系 F 夾＝KF軸向力：F 夾＝KF （N）扭距：Nm93.103.24.05.14.3108.90 ????? ??MYFXKfdC在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 2K由資料《機床夾具設(shè)計手冊》查表 可得：719切削力公式： 式（2.17）Pf KfDF75.02.14?式中 6.8mr/3.查表 得： 21?95.0)1(6.HBp即： 9.0NFf?實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》表 得：12?KWf?安全系數(shù) K 可按下式計算，由式（2.5）有：： 6543210?式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻 [16]《機床夾具設(shè)計手0~冊》表 可得： ?25.01.32.1.21????K所以 )(4656980NFWf?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，決定選用螺旋夾緊機構(gòu)。6.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙鉆套的類型和特點:1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用 H7/n6 配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以 F7/m6 或 F7/k6 配合裝入襯套中。3、快換鉆套：當對孔進行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導套20引導刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖6-3。圖6-3 切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。在本次夾具鉆模設(shè)計中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計方案后，選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。6.5 鉆模板在導向裝置中，導套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆螺栓緊固，鉆模精度較高。 [4]6.6 定位誤差的分析夾具安裝誤差 A?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。21圖 5-2 中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差， =0.A?夾具誤差 J?因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差 主要包括定位元件相對于安裝基準的尺J?寸或位置誤差 ；定位元件相對于對刀或?qū)蛟ò瑢蛟g）的尺寸或1J?位置誤差 ；導向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差 ；若有分度裝置時，還2 3J?存在分度誤差 。以上幾項共同組成夾具誤差 。F J5) 加工方法誤差 G?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 的 1/3.計算時可設(shè)K?3G??067.2.K。14G?2. 保證加工精度的條件工件在夾具中加工時，總加工誤差 為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為??獨立隨機變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是 KGJATD?????222即工件的總加工誤差 應(yīng)不大于工件的加工尺寸 。?為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量 。因此將上式改寫為CJCK?????22或 0?????KCJ?當 時，夾具能滿足工件的加工要求。 值的大小還表示了夾具使用壽命的0?CJ CJ長短和夾具總圖上各項公差值 確定得是否合理。J知此方案可行。6.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。圖 6-4 可換鉆套 表d D D1 H t基本 極限偏差 F7基本 極限偏差 D6＞0～1 +0.016 3 +0.010 6 6 9 -- 0.00823+0.004＞1～1.8 4 7＞1.8～2.6 5 8＞2.6～3+0.006＞3～3.36+0.016+0.008 9＞3.3～4 7 10＞4～5 8 118 12 16＞5～6+0.022+0.01010+0.019+0.01011＞6～8 12 1510 16 20＞8～10+0.028+0.011 15 18＞10～12 18+0.023+0.0122212 20 25＞12～15 22 26＞15～18+0.034+0.01626 3016 28 36＞18～22 30+0.028+0.01534＞22～26 35 3920 36HT150＞26～30+0.041+0.02042 46＞30～35 48+0.033+0.0175225HT15056＞35～42 55 59＞42～48 110 660.012＞48～50+0.050+0.02570+0.039+0.0207430 56 670.040鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。6.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)對夾具體的設(shè)計的基本要求24（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。（2）應(yīng)具有足夠的強度和剛度保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當加固。（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯夾較大的工件的外觀，更復雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。（4）應(yīng)便于鐵屑去除在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。（5）安裝應(yīng)牢固、可靠夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設(shè)計中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。IXX 大學畢業(yè)設(shè)計論文殼體工藝及夾具設(shè)計II中文摘要 要設(shè)計此殼體零件的加工工藝，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IIIABSTRACTTo 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 LocationIV目 錄第 1 章 緒 論11.1 定位裝置 11.2 夾緊裝置 11.3 對刀－引導裝置 11.4 其他元件及裝置 11.5 夾具體 1第 2 章 零件的分析22.1 零件的作用 22.2 零件的工藝分析 .2第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計33.1 確定毛坯的制造形式 33.2 基面的選擇 33.3 基準的選擇 33.3.1 粗基準的選擇 .33.3.2 精基準的選擇 .33.4 制訂工藝路線 .3第 4 章 殼體工藝過程4第 5 章 確定切削和用量及基本工時6第 6 章 鉆斜孔夾具設(shè)計136.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 .136.2 夾具的導向 .156.3 切削力及夾緊力的計算 .156.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 .186.5 鉆模板 .196.6 定位誤差的分析 196.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 .216.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) .226.9 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 .23V第 7 章 銑斜面夾具的設(shè)計247.1 問題的提出 .247.2 定位基準的選擇 .247.3 切削力及夾緊力的計算 247.4 定位誤差分析 .257.5 夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計 .257.6 夾具體的設(shè)計 .267.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 26結(jié)論27參考文獻28致謝291第 1 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－引導裝置它的作用是確定夾具相對于刀具的位置，或引導刀具進行加工，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。2第 2 章 零件的分析2.1零件的作用殼體是一個整體，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，殼體的加工質(zhì)量對機械精度、性能和使用壽命都有直接關(guān)系。圖 2-1 殼體2.2 零件的工藝分析殼體結(jié)構(gòu)較復雜、加工面多、技術(shù)要求高、機械加工的勞動量大。因此殼體結(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。殼體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 107 兩平面要保證一定的平行度要求平行度公差為 0.05mm?！?1殼體底面與側(cè)端面都有一定的垂直度要求垂直度公差為 0.05mm。○ 2鉆斜孔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。 ○ 33第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計3.1 確定毛坯的制造形式殼體零件材料為 HT200，考慮到零件的材料是鑄鐵，形狀比較復雜，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。在加工斜孔時，用底面作為精基準，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。4第 4 章 殼體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)殼體零件為中批生產(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 粗銑、半精銑底面，保證尺寸 107mm4 鉆 鉆 2-φ3.5 孔5 鉆 鉆 φ9 孔6 鉆 鉆 φ10 斜孔7 銑 粗銑、半精銑尺寸 107mm 另外一側(cè)的上端面，保證尺寸107mm8 銑 粗銑、半精銑兩側(cè)面，保證尺寸 97mm10 銑 粗銑、半精銑前后端面保證尺寸 65mm11 銑 粗銑、半精銑 15 度斜面，尺寸 28 的凹槽12 鉆 鉆 φ8 孔，保證各尺寸要求13 鉆 鉆 φ18 沉頭孔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 粗銑、半精銑底面，保證尺寸 107mm4 銑 粗銑、半精銑尺寸 107mm 另外一側(cè)的上端面，保證尺寸5107mm5 銑 粗銑、半精銑兩側(cè)面，保證尺寸 97mm6 銑 粗銑、半精銑前后端面保證尺寸 65mm7 銑 粗銑、半精銑 15 度斜面，尺寸 28 的凹槽8 鉆 鉆 φ8 孔，保證各尺寸要求10 鉆 鉆 2-φ3.5 孔11 鉆 鉆 φ9 孔12 鉆 鉆 φ10 斜孔13 鉆 鉆 φ18 沉頭孔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。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 粗銑、半精銑底面，保證尺寸 107mm4 銑 粗銑、半精銑尺寸 107mm 另外一側(cè)的上端面，保證尺寸107mm5 銑 粗銑、半精銑兩側(cè)面，保證尺寸 97mm6 銑 粗銑、半精銑前后端面保證尺寸 65mm7 銑 粗銑、半精銑 15 度斜面，尺寸 28 的凹槽8 鉆 鉆 φ8 孔，保證各尺寸要求10 鉆 鉆 2-φ3.5 孔11 鉆 鉆 φ9 孔12 鉆 鉆 φ10 斜孔13 鉆 鉆 φ18 沉頭孔14 去毛刺 去除銳毛剌15 終檢 對零件各尺寸進行完工檢測616 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第 5 章 確定切削和用量及基本工時工序 3：粗銑、半精銑底面，保證尺寸 107mm。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 ae Ff1所以,時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW??安全系數(shù) K 可按下式計算有：： 6543210式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻 [5]表 可得： 6~ 12?01.301.56CK????12522.3Pf所以有： 193.08()KCWFN??76P5.()Kf?該孔的設(shè)計基準為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則； 參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力 F 夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系 F 夾＝KF軸向力：F 夾＝KF （N）扭距：Nm93.103.24.05.14.3108.90 ????? ??MYFXKfdC在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 2K由資料《機床夾具設(shè)計手冊》查表 可得：719切削力公式： 式（2.17）Pf KfDF75.02.14?式中 6.8mr/3.查表 得： 21?95.0)1(6.HBp即： 9.0NFf?實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》表 得：12?KWf?安全系數(shù) K 可按下式計算，由式（2.5）有：： 6543210?式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻 [16]《機床夾具設(shè)計手0~冊》表 可得： ?25.01.32.1.21????K所以 )(4656980NFWf?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，決定選用螺旋夾緊機構(gòu)。6.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙鉆套的類型和特點:1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用 H7/n6 配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以 F7/m6 或 F7/k6 配合裝入襯套中。3、快換鉆套：當對孔進行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導套20引導刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖6-3。圖6-3 切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。在本次夾具鉆模設(shè)計中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計方案后，選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。6.5 鉆模板在導向裝置中，導套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆螺栓緊固，鉆模精度較高。 [4]6.6 定位誤差的分析夾具安裝誤差 A?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。21圖 5-2 中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差， =0.A?夾具誤差 J?因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟⒎侄妊b置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差 主要包括定位元件相對于安裝基準的尺J?寸或位置誤差 ；定位元件相對于對刀或?qū)蛟ò瑢蛟g）的尺寸或1J?位置誤差 ；導向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差 ；若有分度裝置時，還2 3J?存在分度誤差 。以上幾項共同組成夾具誤差 。F J5) 加工方法誤差 G?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 的 1/3.計算時可設(shè)K?3G??067.2.K。14G?2. 保證加工精度的條件工件在夾具中加工時，總加工誤差 為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為??獨立隨機變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是 KGJATD?????222即工件的總加工誤差 應(yīng)不大于工件的加工尺寸 。?為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量 。因此將上式改寫為CJCK?????22或 0?????KCJ?當 時，夾具能滿足工件的加工要求。 值的大小還表示了夾具使用壽命的0?CJ CJ長短和夾具總圖上各項公差值 確定得是否合理。J知此方案可行。6.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。圖 6-4 可換鉆套 表d D D1 H t基本 極限偏差 F7基本 極限偏差 D6＞0～1 +0.016 3 +0.010 6 6 9 -- 0.00823+0.004＞1～1.8 4 7＞1.8～2.6 5 8＞2.6～3+0.006＞3～3.36+0.016+0.008 9＞3.3～4 7 10＞4～5 8 118 12 16＞5～6+0.022+0.01010+0.019+0.01011＞6～8 12 1510 16 20＞8～10+0.028+0.011 15 18＞10～12 18+0.023+0.0122212 20 25＞12～15 22 26＞15～18+0.034+0.01626 3016 28 36＞18～22 30+0.028+0.01534＞22～26 35 3920 36HT150＞26～30+0.041+0.02042 46＞30～35 48+0.033+0.0175225HT15056＞35～42 55 59＞42～48 110 660.012＞48～50+0.050+0.02570+0.039+0.0207430 56 670.040鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。6.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)對夾具體的設(shè)計的基本要求24（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。（2）應(yīng)具有足夠的強度和剛度保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當加固。（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯夾較大的工件的外觀，更復雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。（4）應(yīng)便于鐵屑去除在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。（5）安裝應(yīng)牢固、可靠夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設(shè)計中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。