制動(dòng)器杠桿的車外圓夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含非標(biāo)5張CAD圖
制動(dòng)器杠桿的車外圓夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含非標(biāo)5張CAD圖,制動(dòng)器,杠桿,車外圓,夾具,設(shè)計(jì),加工,工藝,裝備,設(shè)備,非標(biāo),cad
任務(wù)書
上交材料：
1，所加工的零件圖 1張
2，編制機(jī)械加工工藝過程 1套
3，編制所設(shè)計(jì)夾具所對(duì)應(yīng)的那個(gè)工序的機(jī)械加工工序卡片 1套
4，繪制夾具裝配圖， 1張
5，繪制裝配圖其中的一個(gè)零件圖（夾具體） 1張
6，機(jī)械設(shè)計(jì)說明書，包括機(jī)械加工工藝過程的編制和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容 1份
進(jìn)度安排：
第一天：查資料，繪制零件圖。
第二天：完成零件的工藝性分析，確定毛坯的類型，制造方法，編制機(jī)械加工工藝過程和所加工工序的機(jī)械加工工序卡片。
第三天：完成夾具整體方案設(shè)計(jì)。
第四天：完成夾具裝配圖的設(shè)計(jì)。
第五天：夾具零件圖的繪制。
第六天：整理并完成設(shè)計(jì)說明書的編寫。
第七天：完成圖紙和說明書的輸出打印，答辯。
摘要
本次設(shè)計(jì)是對(duì)制動(dòng)器杠桿零件的加工工藝規(guī)程和一些工序的專用夾具的設(shè)計(jì)，制動(dòng)器杠桿零件的主要加工表面的銑鍵槽，本設(shè)計(jì)主要是通過設(shè)計(jì)車外圓面的夾具保證外圓面的同軸度。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度比保證孔的加工精度容易很多。所以本設(shè)計(jì)遵循先面后孔的原則，并將孔與平面的加工明確劃分為粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以大外圓端面作為粗基準(zhǔn)，以制動(dòng)器大外圓端面和兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)。主要加工工序安排是先以加工制動(dòng)器大外圓端面互為基準(zhǔn)加工出端面，再以端面定位為基準(zhǔn)加工出工藝孔。在后續(xù)工序中，除個(gè)別工序外均用端面和工藝孔定位加工其他孔和平面。整個(gè)加工過程均選用組合機(jī)床及加工中心。
Abstract
This design is to design the special fixture for the processing procedure and some procedures of brake lever parts. The milling keyway for the main processing surface of brake lever parts is mainly to ensure the concentricity of the outer circle surface by designing the fixture for the outer circle surface of the vehicle.It can be seen from the principle of processing technology that it is much easier to guarantee the machining accuracy of plane than that of hole.Therefore, the design follows the principle of first face and then hole, and the processing of holes and planes is clearly divided into roughing and finishing stages to ensure the machining accuracy.The datum chooses the large outer circle end as the rough datum and the brake large outer circle end and two process holes as the precise datum.The main processing procedure arrangement is to process the end face on the basis of processing each other's large outer circle end face of the brake, and then to process the process hole on the basis of end position.In the following procedure, other holes and planes are machined by end face and process hole positioning except for individual procedure.Combination machine tools and machining centers are used in the whole machining process.
目錄
摘要 II
Abstract III
第一章 生產(chǎn)目的 1
第二章 零件的分析 1
第三章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 2
3.1、確定毛坯的的制造形式 2
3.2、基面的選擇 2
3.3、選擇加工方法 2
3.4制訂工藝路線 2
工藝路線方案一： 2
3.5、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4
3.7工藝規(guī)程確切削用量 5
第四章 制動(dòng)器杠桿車外圓夾具設(shè)計(jì) 10
4.1 車床夾具設(shè)計(jì)要求說明 10
4.2車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 10
4.3 定位機(jī)構(gòu) 11
4.4夾緊機(jī)構(gòu) 12
5.4 切削力及夾緊力的計(jì)算 12
4.5零件的車床夾具的加工誤差分析 13
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 15
4.6 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說明 16
總 結(jié) 17
參 考 文 獻(xiàn) 18
IV
第一章 生產(chǎn)目的
本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)之一就是針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中的一個(gè)零件——制動(dòng)器杠桿。制定其機(jī)械加工工藝規(guī)程。該零件的工藝過程中包括了銑平面、車外圓面、鉆孔、銑鍵槽等工序。其中，要為其φ24p9外圓面進(jìn)行精車設(shè)計(jì)一合適的夾具。 該零件生產(chǎn)按照其生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)關(guān)系可知，其為大批量生產(chǎn)，其毛坯制造、加工設(shè)備及工藝裝備的選擇應(yīng)呈現(xiàn)大批量生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)。
第二章 零件的分析
制動(dòng)器械桿有多處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
以φ24p9為中心的臺(tái)階軸類端面。本零件上由圓柱面、內(nèi)孔、軸肩圓、弧面、鍵槽、退刀槽等部分組成。零件車削加工成形輪廓的結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜、需兩頭加工，零件的加工精度和表面質(zhì)量要求都很高。該零件重要的徑向加工部位有φ24p9圓柱段（表面粗糙度Rɑ=0.8μm）、φ30f10圓柱段（表面粗糙度Rɑ=0.8μm）、R0.5mm圓弧、φ12H11的內(nèi)孔,退刀槽表面粗糙度Ra=50,其余表面粗糙度均為Rɑ=12.5μm。輪廓描述清楚完整零件材料為45鋼，毛胚為φ40×145×110mm。
由上面的分析可知加工時(shí)應(yīng)滿足基準(zhǔn)統(tǒng)一原則即先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
第三章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
3.1、確定毛坯的的制造形式
由零件圖可知，其材料為45鋼，具體技術(shù)要求如下所示：
A、 熱處理：調(diào)質(zhì)處理硬度207-255HBW；
B、 φ24p9對(duì)φ30f10軸線的徑跳不大于0.04；
C、 尺寸13處的兩端面對(duì)φ24軸線的垂直度公差為1/100;
D、 鍵槽對(duì)φ24p9軸線的對(duì)稱線公差為0.05；
E、 不許有毛刺；
F、 沖壓抽模角為7，未注圓角為R2-R3；
G、 杠桿端面上允許有中心孔；
H、 線性尺寸未注公差為GB/T1804-m。
根據(jù)零件材料確定毛坯為鍛件，已知零件的類型為大批量生產(chǎn)，在加工過程中它對(duì)定位有一定保證作用，故采用鍛造成型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鍛造后安排調(diào)質(zhì)處理。該零件的形狀并不十分復(fù)雜，因此毛坯形狀與零件形狀應(yīng)盡量相近。由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》查得該種鍛造公差等級(jí)為CT10~11，加工余量等級(jí)MA選擇H級(jí)。
3.2、基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得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。由圖可知φ24p9和Φ30外圓面的精度要求最高，而φ24p9也是該零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)。所以以φ24p9圓端面是為定位基準(zhǔn)加工Φ35端面然后以Φ35端面為基準(zhǔn)加工階梯、槽和鍵。
3.3、選擇加工方法
A：毛坯處理：由加工要求及生產(chǎn)數(shù)額可知，毛坯料需鍛造成型，退火（消除內(nèi)應(yīng)力）
B：平面處理：由13h13的兩端面表面粗糙度Ra12.5um，其余端面尺寸為未注公差，根據(jù)GB/T1804-2000規(guī)定，選用中等級(jí)（m），相當(dāng)于IT13級(jí)，考慮粗車。
C：外圓面處理：由Φ24P9和φ30f10外圓面表面粗糙度Ra0.8um，根據(jù)GB/T1804-2000規(guī)定，選用精密等級(jí)（f），應(yīng)精車。其他未注外圓面尺寸為未注公差，根據(jù)GB/T1804-2000規(guī)定，選用中等級(jí)（m），相當(dāng)于IT13級(jí)，考慮粗車。
3.4制訂工藝路線
工藝路線方案一：
工序05：鍛造
工序10：調(diào)質(zhì)處理
工序15：車左端面，鉆中心孔
工序20：車外圓面、退刀槽和倒角
工序25：銑寬13h13的兩端面
工序30：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12H11
工序35：鉆Φ32孔及Φ6孔
工序40：鉆Φ4孔
工序45：精車Φ30外圓面
工序50：精車Φ24外圓面
工序55：磨Φ30外圓面
工序60：磨Φ24外圓面
工序65：清洗去毛刺
工序70：驗(yàn)收
工序75：入庫
工藝路線方案二：
工序05：鍛造
工序10：調(diào)質(zhì)處理
工序15：車外圓面、退刀槽和倒角
工序20：銑寬13h13的兩端面
工序25：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12H11
工序30：鉆Φ32孔及Φ6孔
工序35：鉆Φ4孔
工序40：精車Φ30外圓面
工序45：精車Φ24外圓面
工序50：磨Φ30外圓面
工序55：磨Φ24外圓面
工序60：清洗去毛刺
工序65：驗(yàn)收
工序70：入庫
（3）、工藝方案的分析：
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一與方案二的區(qū)別是：方案二沒有車左端面、鉆中心孔這道工序，車床的加工原理是：工件跟著花盤做高速旋轉(zhuǎn)，如不用頂針頂住，工件的夾緊方式比較麻煩，如果加工了中心孔后，后面工序的加工，夾具設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，減少了生產(chǎn)夾具的成本，提高了生產(chǎn)率，故采用方案一。
具體的工藝過程如下：
工序05：鍛造
工序10：調(diào)質(zhì)處理
工序15：車左端面，鉆中心孔
工序20：車外圓面、退刀槽和倒角
工序25：銑寬13h13的兩端面
工序30：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12H11
工序35：鉆Φ32孔及Φ6孔
工序40：鉆Φ4孔
工序45：精車Φ30外圓面
工序50：精車Φ24外圓面
工序55：磨Φ30外圓面
工序60：磨Φ24外圓面
工序65：清洗去毛刺
工序70：驗(yàn)收
工序75：入庫
3.5、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“制動(dòng)器杠桿”零件材料45鋼，毛坯的重量約為1.4g，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造成型。
1、左端面，表面粗糙度為Ra50，查《切削用量手冊(cè)》表2-8得，單邊總余量Z=0.5，車削一次即可滿足要求。
2、13h13兩端面，表面粗糙度為Ra12.5，查《切削用量手冊(cè)》表2-8得，單邊總余量Z=0.5，車削一次即可滿足要求。
3、Φ12H11孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實(shí)心鍛造
4、Φ32孔、Φ6孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實(shí)心鍛造
5、Φ4孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實(shí)心鍛造
6、不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。
制動(dòng)器械桿零件材料為ZG45,硬度為207-255HBW,生產(chǎn)類型為中小批量生產(chǎn),采用鍛造。相關(guān)數(shù)據(jù)參見零件圖。據(jù)以上原始資料及加工路線分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
3.4.1外圓表面延軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》以下稱《工藝手冊(cè)》表2.22.5取端面長(zhǎng)度余量均為12.5(均為雙邊加工)
銑削加工余量為1mm
粗銑 6mm
3.4.2內(nèi)孔(φ12H11、φ4無鍛造孔）
工序尺寸加工余量充足
3.4.3車（φ24P9、φ30f10、φ351.5）
其他尺寸直接鑄造得到，由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為中小批量生產(chǎn)應(yīng)該采用調(diào)整加工。
3.6 確定加工順序及進(jìn)給路線
加工順序按粗到精、由近到遠(yuǎn)、由左到右的原則確定、由左到右進(jìn)行外輪廓粗車(留0.9mm余量精車)，精加工外輪廓，切退刀槽，倒圓角。①先粗后精 先安排粗加工中間安排半精加工最后安排精加工和光整加工。
②先主后次 先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工后安排，如鍵槽、緊固用的光孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后精加工之前進(jìn)行。
③先面后孔 對(duì)于Φ12H11的孔可以先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。
④基面先行 用作精基準(zhǔn)的表面要首先加工出來。所以第一道工序一般是進(jìn)行定位面的粗加工和半精加工(有時(shí)包括精加工)然后再以精基面定位加工其它表面。
工藝
3.7工藝規(guī)程確切削用量
3.7.1車削部分刀具的選擇
刀具的選擇是加工中的重要的工藝加工內(nèi)容之一它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。在制定切削用量時(shí)應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。
選取刀具時(shí)要使刀具的尺寸與被加工共建的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。根據(jù)零件的分析所選擇的刀具有
1. 車端面選用硬質(zhì)合金鋼45°車刀、粗、精車用同一把車刀完成。2. 粗、精車外圓硬質(zhì)合金90°車刀
2 車槽：選用硬質(zhì)合金車槽刀(刀長(zhǎng)12mm，刀寬3mm)
3.7.2切削用量的選擇和分析：
切削用量包括：
⑴進(jìn)給速度
是機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工進(jìn)度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。一般粗車選用較高的進(jìn)給速度，以便較快去除毛坯余量，精車以考慮表面粗糙和零件精度為原則，粗加工時(shí)，由于對(duì)工件的表面質(zhì)量沒有太高的要求，這時(shí)主要根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性、刀桿的強(qiáng)度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以及已選定的背吃刀量等因素來選取進(jìn)給速度。精加工時(shí)，則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來選取進(jìn)給速度。進(jìn)給速度可以按公式=f×n計(jì)算，式中f表示每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，粗車時(shí)一般取0.3—0.8mm/r；精車時(shí)常取0.1—0.3mm/r；切斷時(shí)常取0.05—0.2mm/r。
⑵主軸轉(zhuǎn)速
主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。根據(jù)本例中零件的加工要求，考慮工件材料為45鋼，刀具材料為硬質(zhì)合金鋼，粗加工選擇轉(zhuǎn)速500r/min,精加工選擇1000r/min車削外圓，切槽的切削刀較大，采用350 r/min更穩(wěn)妥。
⑶背吃刀量
背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精車量)，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量。
對(duì)于不同的加工方法需選擇不同的切削用量。
合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也考慮經(jīng)濟(jì)和加工成本;半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的想能，兼顧切削效率，經(jīng)濟(jì)型和加工成本。
切削用量的選擇與計(jì)算：
因選取YT類硬質(zhì)合金到的硬度為125~175HBS經(jīng)查詢
主軸轉(zhuǎn)速 s/(r/min)
進(jìn)給量
f/(mm/r)
背吃刀量
/mm
粗車外圓
800
0.2—0.4
5—7
精車外圓
800
0.1—0.2
0.2—0.3
車退刀槽
115
0.02—0.04
根據(jù)零件分析與道具的選擇及其查閱資料所計(jì)算的切削用量如下： 粗車d=24的端面
確定端面的最大加工余量，已知毛坯的單邊余量為3mm，則毛坯長(zhǎng)度方向最大加工余量為4mm,分兩次加工，=2mm計(jì)算，長(zhǎng)度加工方向取IT12級(jí)，取±0.04mm。根據(jù)《切削用量用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》
當(dāng)?shù)稐U16mm×25mmm，≤2mm時(shí)，以及工件直徑為d=40 的時(shí)候，按照《切削用量用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 切削速度的計(jì)算公式：
=1.58 =0.15 =0.4 m=0.2 修正系數(shù)見《切削用量用量
簡(jiǎn)明手冊(cè)》
=1.44, =0.8, =1.04, =0.81, =0.97
=1.58/(40×2×0.5) ×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97 =66(m/min)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n=1000Vc/πdn=1000×66.7/3.14×28=253 ( r/min )
按機(jī)床說明書見《工藝手冊(cè)》表與253 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速有230 r/min及305 r/min。如果選230 r/min則速度損失比較大。所以實(shí)際切削速度V=80 m/min
車床CA6140 專用夾具Φ24 Φ30 Φ35外圓及槽和倒角
檢驗(yàn)機(jī)床功率:主切削力
=C
式中=900, =1.0 , =0.75 =-0.15
所以 Fc=900×1.5×15×××1.02×0.73=598N
切削時(shí)消耗功率
由切削手冊(cè)中得知CA6140主動(dòng)機(jī)的功率為7.8KW 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為230 r/min時(shí),主軸最大功率為2.4KW,所以機(jī)床功率足夠,可以正常加工。
1. 粗車外圓時(shí),選取=110m/min ap=3mm f=0.3mm
加工時(shí)候選取加工直徑為:d=40
因:=πdn/1000 F=f×n
故主軸轉(zhuǎn)速: n=(1000×110)/3.14×40=875 r/min
進(jìn)給速度:F=f×n =0.3×875=262 mm/min
考慮到刀具強(qiáng)度、機(jī)床強(qiáng)度等時(shí)機(jī)情況選擇n=600 r/min
F=200 mm/min ap=3mm
2. 半精車外圓時(shí),選取,Vc=130 m/min ap=0.2mm f=0.1mm
加工時(shí)選取加工直徑為:d=36.2
故主軸轉(zhuǎn)速為:n=(1000×110)/ ( 3.14×36.2 ) = 960 r/min
進(jìn)給速度:F=f×n =0.1×960=96 mm/min
根據(jù)實(shí)際情況選擇n=900 r/min F=90 mm/min ap=0.2mm
3車槽時(shí),選取Vc=100 m/min f=0.1mm 加工直徑d=23mm
故主軸轉(zhuǎn)速:n=(1000×100)/ ( 3.14×23) = 102r/min
進(jìn)給速度:F=f×n =0.1×102=10.2 mm/min
根據(jù)實(shí)際情況,選擇n=100r/min F=20mm/min
加工過程:
1.加工Φ24的圓柱
粗車直徑為Φ24mm的圓柱,毛坯為Φ40mm,分為3次加工得到 Φ24.9mm。再通過一次半精車,獲得直徑為Φ24mm的圓柱體。
2.加工Φ30的圓柱
粗車直徑為Φ30mm的圓柱,毛坯為Φ40mm,分為2次加工得到Φ30.9mm。 再通過一次半精車獲得直徑為Φ30mm的圓柱體。
3.加工Φ35的圓柱
因?yàn)槠渚纫驲a=12.5,我們不需要對(duì)其進(jìn)行半精車。因此只需要對(duì)其進(jìn)行一次粗車就可滿足其要求因而獲得了Φ35的圓柱。
R4的兩個(gè)圓角粗加工
毛坯尺寸為R6。
查有關(guān)手冊(cè)平面加工余量表得粗加工余量
ZN粗=6-4mm=2mm
ap=1mm
因此可以走刀2次。
進(jìn)給量: 見《切削手冊(cè)》
=62.3(m/min)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
按機(jī)床選取=230 r/min。所以實(shí)際切削速度
V=
關(guān)于機(jī)床功率檢驗(yàn)在非常重要的軸向部分已經(jīng)完成。考慮其在整個(gè)工作過程及其功能,此部分已經(jīng)初略驗(yàn)算,不再進(jìn)行書面描述。
選取Vc=62.3m/min ap=2mm f=1mm 4.2
3.7.3 銑削工藝
1選擇加工設(shè)備及工藝裝備
由于生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)故加工設(shè)置宜以通用機(jī)床為主輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專用夾具為主輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。
(1).粗銑銑26兩端面?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題,采用立銑,選擇X52K立式銑床。選擇直徑D為50的C類可轉(zhuǎn)位面銑刀,專用夾具和游標(biāo)卡尺。
(2).粗銑斜面通過專用夾具的角度轉(zhuǎn)化,選擇X52K立式銑床。選擇直徑D為50的C類可轉(zhuǎn)位端面銑刀,專用夾具和游標(biāo)卡尺。
(3).粗銑鍵槽選用6的立銑刀,專用夾具和游標(biāo)卡尺。
3.7.4 鉆、擴(kuò)孔工藝
采用鉆孔后再鉸孔的方法加工12H11的孔,加工余量見下表。
根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-25，，，得
查參考文獻(xiàn)Ⅴ表4.2-2，按機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量和實(shí)際轉(zhuǎn)速，取，，實(shí)際切削速度。
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
第四章 制動(dòng)器杠桿車外圓夾具設(shè)計(jì)
4.1 車床夾具設(shè)計(jì)要求說明
車床夾具主要用于加工制動(dòng)器杠桿車外圓夾具。因而車床夾具的主要特點(diǎn)是工件加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。選擇T(x) 611B 漢川車床。
（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(shè)計(jì)的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)
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(jī)構(gòu)。
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(zhuǎn)端面時(shí)，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計(jì)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(gè)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(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對(duì)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
由于后一類夾具應(yīng)用很少，屬于機(jī)床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)要點(diǎn)
（1）定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求
當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí)，要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。
當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，則應(yīng)以夾具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來確定定位元件的位置。
工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)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(dòng)或發(fā)生事故。對(duì)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(jī)床主軸的連接
車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應(yīng)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(jī)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(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：
1)對(duì)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(duì)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(jié)構(gòu)。
圖1-b所示的過渡盤，其上有一個(gè)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(shí)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(jī)床主軸的同軸度。
對(duì)于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)，如圖1-c所示，過渡盤在其長(zhǎng)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(zhǔn)確、剛度好。
圖1 車床夾具與機(jī)床主軸的連接
過渡盤常作為車床附件備用，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)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(jié)構(gòu)尺寸，可查閱有關(guān)手冊(cè)
4.3 定位機(jī)構(gòu)
由零件圖分析加工外圓夾具的加工要求，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(gè)自由度，才可以達(dá)到加工要求。先設(shè)計(jì)夾具模型如下：
選擇定位元件為：支撐釘，固定V型塊，活動(dòng)V型塊。支撐板限制了X,Y,Z方向的移動(dòng)自由度，X,Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，支撐釘限制了Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度?？梢?，定位方案選擇合理。
4.4夾緊機(jī)構(gòu)
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(jī)構(gòu)時(shí)，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。夾緊裝置的基本要求如下：
1. 夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；
2. 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng)，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。
3. 夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。
4. 機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動(dòng)力源類型為手動(dòng)夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。
5.4 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：外圓車刀
① 粗車切削力：查《現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》P104表，得車削切削力計(jì)算公式：
圓周分力Fc = 902 Kp
徑向分力Fp = 2383Kp
軸向分力Ff =3326Kp
其中——背吃刀量 2.3mm
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 0.16mm
Vc—切削速度m/min 60
Kp—修正系數(shù)1.08
所以切削時(shí)的各切削力
Fc1= 566.8N
Fp2=801.5N
Ff3= 416.4N
精車切削力：——背吃刀量0.5mm
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 0.13mm
Vc—切削速度m/min 38
Kp—修正系數(shù) 1.08
所以切削時(shí)的各切削力
Fc1= 105.45N
Fp2= 57.23N
Ff3= 97.96N
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(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
注：V型塊夾角α=90°。
基準(zhǔn)位移誤差：
工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對(duì)一批工件來說，當(dāng)直徑由最小D－δD變大到D時(shí)，工件中心（即定位基準(zhǔn)）將在V型塊的對(duì)稱中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準(zhǔn)位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關(guān)系退出：
ΔY==
基準(zhǔn)不重合誤差：
從圖（b）中設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，假設(shè)定位基準(zhǔn)不動(dòng)，當(dāng)工件直徑由最小D－δD變到最大D時(shí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的變化量為，即基準(zhǔn)不重合誤差ΔB=。
從圖(c)中可知，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準(zhǔn)變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差.
ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207
ΔD=0.00207＜T 即滿足要求
（2）夾具誤差
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(duì)安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因?yàn)閵A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(jì)。
（4）加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、車床溜板進(jìn)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(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車床夾具總加工誤差是：
精度儲(chǔ)備：
故此方案可行。
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(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(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)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(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)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(duì)于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
4.6 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說明
（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng)，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對(duì)于重量不對(duì)稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常用適配的方法進(jìn)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(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。
總 結(jié)
設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計(jì)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(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，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(shè)計(jì)手冊(cè)和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會(huì)打下了好的基礎(chǔ)。
設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書本上的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，它將是我們踏入社會(huì)的關(guān)鍵一步
這次設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)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(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。
這次設(shè)計(jì)成績(jī)的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時(shí)間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，她都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
1. 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè),艾興、肖詩綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
6.機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
19
收藏