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I 摘 要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計 金屬切削機床 公差配合與 測量等多方面的知識 葉輪座零件的工藝規(guī)程及其粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 的工裝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(chǎn)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 II Abstract This design involves the machinery manufacturing process and fixture design metal cutting machine tool tolerance and measurement and other aspects of knowledge Process the impeller seat parts and its rough semi refined car 4 42H10 110H10 hole 4 process design car C3 chamfer fixture design is including the parts processing process design and fixture three In the process of design should first of all parts for analysis to understand the parts of the process to design blank structure and choose the good parts machining datum design a part of the process route then the parts of each step of the process dimension calculation is the key to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design then the special fixture fixture design selection of the various components such as the connecting part positioning element clamping elements guiding elements fixture and machine tools and other components the positioning errors calculated fixture positioning analysis the rationality and shortcoming of the fixture structure pay attention to improve and design in late Keywords the process procedure cutting dosage clamping positioning error 3 1 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 1 第 1 章 緒論 2 1 1 機床夾具主要功能 2 1 2 機床夾具組成 2 1 3 機床夾具分類 2 第 2 章 工藝規(guī)程設計 8 2 1 毛坯的制造形式 8 2 2 零件分析 8 2 3 基面選擇 8 2 3 1 粗基準的選擇 8 2 3 2 精基準的選擇 9 2 4 制定工藝路線 9 2 5 確定各工序的加工余量 計算工序尺寸及公差 10 2 6 確定切削用量及基本工時 12 第 3 章 葉輪座專用夾具設計 20 3 1 問題的提出 20 3 2 定位基準的選擇 20 3 3 切削力和夾緊力的計算 20 3 4 定位誤差分析 22 3 5 平衡塊的計算 22 3 6 夾具設計及操作簡要說明 23 結論 25 參考文獻 26 致 謝 27 2 第 1章 緒論 1 1機床夾具的主要功能 機床夾具已成為機械加工時的重要裝備 同時是機械加工不可缺少的部件 在機 床技術向高速 高效 精密 復合 智能 環(huán)保方向發(fā)展的帶動下 夾具技術也正朝 著高精 高效 模塊 組合 通用 經(jīng)濟方向發(fā)展 機床夾具的主要功能是使工件定 位夾緊 使工件相對于刀具及機床占有正確的加工位置 保證其被加工表面達到工序 所規(guī)定的技術要求 工件定位后 經(jīng)夾緊裝置施力于工件 將其固定夾牢 使其在加 工過程中不致因切削力 重力 離心力等外力作用而發(fā)生位置改變 為了適應不同行 業(yè)的需求和經(jīng)濟性 夾具有不同的型號 以及不同檔次的精度標準供選擇 安裝方法有找正法和用專用夾具 找正法用于單件 小批生產(chǎn)中 而專用夾具用 于生產(chǎn)批量較大或特殊需要時 1 2機床夾具的組成 1 定位支承元件 確定工件在夾具中的正確位置并支承工件 2 夾緊裝置 將工件夾緊不發(fā)生移動 3 對刀或導向元件 保證刀具與工件加工表面的正確位置 4 夾具體 將夾具的所有組成部分組成一體 并保證它們之間的相對位置關系 1 3 夾具設計的步驟和基本要求 一 夾具設計的基本要求 夾具在機械加工中起著重要的作用 它直接影響機械加工的質量 工人的勞動強 度 生產(chǎn)率和加工成本 因此對設計的夾具 提出以下幾點基本要求 1 能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術要求 若工件達不到加工技術要求 成為 廢品 則夾具設計是失敗的 該夾具不能用與生產(chǎn) 2 操作簡單 便于工件安裝 減輕工人的勞動強度 節(jié)省工件安裝時間 降低 輔助工時 保證高的生產(chǎn)效率 3 具有良好的工藝性 便于制造 降低夾具制造成本 從而降低分攤在工件上 的加工成本 為保證上述基本要求 夾具的生產(chǎn)過程應按下面程序進行 夾具生產(chǎn)任務書 夾 具的結構設計 使用 制造部門會簽 夾具制造 夾具驗收 生產(chǎn)使用 3 夾具生產(chǎn)任務書是由工藝人員在編制工藝規(guī)程時 根據(jù)生產(chǎn)需要而提出的 任務 書中包含內容有設計理由 使用車間 使用設備 該夾具所使用工件工序的工序圖并 在工序圖上要標明工序要求 加工表面 尺寸精度要求及定位定位基準 夾緊點 這 是設計夾具的依據(jù) 也是驗收制造夾具的依據(jù) 夾具結構設計是設計人根據(jù)夾具設計 任務書的加工要求 提出幾種可行方案 分析比較 進行誤差計算 以確定出合理方 案 進行設計 夾具結構設計完成后 要會同使用部門 制造部門就夾具的結構合理 性 結構工藝性和經(jīng)濟性進行審核 會簽 交付制造 制成的夾具要同設計人員 工 藝人員 使用部門 制造部門共同進行驗證 當確認夾具可保證工件該工序加工要求 能保證生產(chǎn)率 操作方便 安全 就可交付生產(chǎn)車間使用 二 夾具的設計步驟 當接到夾具設計任務書后 按下面 6 個步驟 逐步設計 1 明確設計任務 收集研究設計的原始資料 原始資料包括如下內容 A 加工零件的零件圖 毛坯圖及加工工藝過程 所設計夾具應有的工序圖 并了解 該工序所使用的設備 刀具 量具 其他輔具以及該工序的加工余量 切削用量 加 工要求 生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù) B 了解零件的生產(chǎn)類型 就是決定夾具采用簡單結構或復雜結構的依據(jù) 若屬大批 量生產(chǎn) 則力求夾具結構完善 生產(chǎn)率高 或是單件小批量生產(chǎn)或急于應付生產(chǎn) 則夾 具結構應簡單 以便迅速制造交付使用 C 收集該夾具所用機床的資料 主要指與夾具連接部分的安裝尺寸 如銑床夾具要 安裝在工作臺上 要收集工作如大小 工作如 T 形槽及槽距 以及機床的技術參數(shù) D 收集所使用刀具的資料如刀具的精度 安裝方式 使用要求及技術條件等 E 收集國內外同類型夾具資料 吸收其中先進而又能結合本廠情況的合理部分 F 了解本廠制造夾具的能力和使用的條件 如夾具制造的條件及精度水平 有無壓 縮空氣壓值等 G 收集有關夾具部件的標準 包括國標 部標 企標 廠標 典型夾具結構圖冊 等 2 確定夾具結構方案 繪制結構草圖 其主要內容如下 A 根據(jù)工件加工尺寸 要求和開關 確定工件的定位方式 選擇或設計定位元件 計算定位誤差 4 B 確定刀具的引導方式及引導元件 指鉆夾具 鏜夾具 C 確定工件夾緊方式 選擇或設計夾緊機構 計算夾緊力 D 確定其他裝置 如分度裝置 頂出裝置 的結構型式 E 確定和設計其他結構 如銑床夾具與機床的連接裝置 對刀裝置 在確定夾具結構的各組成部分時 可提出幾種不同方案 分別畫出草圖 進行分析比 較 從中選擇出合理方案 3 繪制夾具總圖 應注意以下幾點 A 繪制夾具總圖 盡量按 1 1 繪制 以保證直觀性 B 主視圖盡量符合操作者的正面位置 C 工件輪廓用雙點畫線繪制 并視為假想透明體 不影響其他元件的繪制 D 繪圖順序為 工件 定位元件 引導元件 夾緊裝置 其他裝置 夾 具體 4 標注總圖上的尺寸 公差與配合和技術條件 夾具總圖結構繪制完成后 需標注 五類尺寸和四類技術條件 5 編寫零件明細表 明細表應包括零件序號 名稱 代號 指標準件代號或通用件 代號 數(shù)量 材料 熱處理 質量等 6 繪制總圖中非標準件的零件圖 三 夾具總圖上尺寸 公差與配合和技術條件的標注 在夾具設計中 對于初設計者 在夾具總圖上如何標注尺寸及技術條件 往往是難點 之一 以下對此作簡要闡述 1 夾具總圖上應標注的五類尺寸 A 夾具外形輪廓尺寸 指夾具在長 寬 高三個方向上的最大極限尺寸 若有可動 部分 則指運動部件在空間達到的極限位置的尺寸 標注夾具外形尺寸的目的是避免 夾具與機床或刀具在空間發(fā)生干涉 B 工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸 主要指工件定位面與定位元件工作面的配合尺寸 或各定位元件的位置尺寸 它們直接影響工件加工精度 是計算工件定位誤差的依據(jù) C 夾具與刀具的聯(lián)系尺寸 主要指對刀元件或引導元件與夾具定位元件之間的位置 尺寸 引導元件之間的位置尺寸或引導與導向部分的配合尺寸 5 D 夾具與機床的連接部分尺寸 這類尺寸主要指夾具與機床主軸或工作如必須固定 連接的平俱 如車床夾具要安裝在車床主軸上 要標注與車床主軸的連接尺寸 銑床 夾具要安裝在工作臺上 要標注與工作如 T 形槽相配的定位鍵尺寸 E 夾具內容的配合尺寸 中心軸與夾具體孔的配合尺寸 鉆套與襯套 襯套與夾具 體的配合尺寸 此類尺寸必須標注尺寸 配合性質及配合精度 否則夾具精度無法保 證 2 夾具總圖上應標注的四類技術條件 夾具中的技術條件主要指夾具裝配好后 各表面之間的位置精度要求 A 定位元件之間的相互位置要求 這是指組合定位時多個定位元件之間的相互位置 要求或多件裝夾時相同定位元件之間的相互位置要求 如兩端頂尖頂軸兩端中心孔 要求兩頂尖軸線同軸度 兩 V 形塊對稱線的同軸度 B 定位元件與連接元件或夾具體底面的相位置要求 夾具的連接元件或夾具體底面 是夾具與機床的連接部分 它決定了夾具與機床的相對位置 也就是決定了定位元件 相對機床 或刀具的位置 即決定了工件相對機床或刀具的位置 C 引導元件與連接元件或夾具體底面的位置要求 D 引導元件與定位元件之間的相互位置要求 3 五類尺寸 四類技術條件的分類 五類尺寸 四類技術條件根據(jù)是否與工序加工要求相關而分為兩類 其精度值大小和 取法不同 A 與工件加工要求無直接關系的 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應按照元件在夾具中的功用和裝配要求 根 據(jù)公差與配合國家標準或參閱有關資料來制定 技術條件 與工件加工要求無直接關系的夾具上技術條件 B 與加工要求直接相關的 這類尺寸和技術條件與工件上相應尺寸和技術條件直接 對應 直接根據(jù)工件相應尺寸公差和相互位置允差的 1 5 1 2 的值選取 一般工 件允差小 取大系數(shù) 工件允差大 則取小系數(shù) 制定這類夾具尺寸公差時 要注意下列問題 應經(jīng)工件的平均尺寸作為夾具相應尺寸的基本尺寸 極限偏差按對稱雙向標注 應以工序尺寸 不一定是工件最終尺寸 作為夾具基本尺寸的設計依據(jù) 6 4 夾具調刀尺寸的標注 當夾具設計完成 按要求標注尺寸后 對有些夾具如銑夾具 往往還要標注調刀尺寸 調刀尺寸一般是指夾具的調刀基準到對刀元件工作表面的位置尺寸 即刀具相對 基準的尺寸 它與工件加工尺寸直接相關 也是夾具總圖上關鍵尺寸要求 四 夾具體設計 夾具總體設計中最后完成的主要元件是夾具體 夾具體是夾具基礎件 組成夾具的各 種元件 機構 裝置都要安裝在夾具體上 在加工過程中 它還要承受切削力 夾緊 慣性力及由此而產(chǎn)生的振動和沖擊 所以 夾具體是夾具中一個設計 制造勞動量大 耗費材料多 加工要求高的零部件 在夾具成本中所占比重較大 制造周期也長 設 計時 應給以足夠的重視 1 夾具體和毛坯結構 實際生產(chǎn)中所用夾具體常用的有三種結構 A 鑄造結構 鑄造結構夾具體的優(yōu)點如下 可鑄出復雜的結構形狀 鑄件抗壓強度大 抗振性好 特別適用于加工時振動大 切削負荷大的場合 鑄件易于加工 價格低廉 成本低 但鑄件生產(chǎn)周期長 因存在鑄內應力 易引起 變形 影響夾具精度的保持性 因此 夾具體必須進行時效處理 B 焊接結構其優(yōu)點如下 容易制造 周期短 采用鋼板 型材 如結構合理 布置得當 可減小質量 由于上述兩優(yōu)點 特別適 用于新產(chǎn)品試制或臨時急用的場合 以縮短生產(chǎn)周期 此外 一些結構簡單的小型夾 具 如翻轉式鉆模 蓋板式鉆模 可缷式鉆模 采用焊接式結構十分有利 因為這些 夾具要頻繁拆缷翻轉 力求結構輕巧耐磨 但焊接結構夾具體在焊接過程中的熱變形和殘余應力對夾具精度會有不得影響 因此 焊完后要進行退火處理 另外 為提高剛性需加加強筋 C 裝配結構 7 裝配夾具體是選用夾具專用標準毛坯或標準零件 根據(jù)使用要求組裝而成 可得到精 確的外形和空間位置尺寸 標準毛坯和標準零件可組織專業(yè)化生產(chǎn) 這樣不但可以大 大縮短夾具體的生產(chǎn)周期 還可降低生產(chǎn)成本 要使裝配夾具體在生產(chǎn)中得到廣泛使 用 必須實行夾具零部件的標準化 系列化 2 對夾具體的基本要求 A 一定的形狀和尺寸 夾具的外形 取決于安裝在夾具上的各種元件 機構 裝置的形狀及它們之間的布置 位置 設計時 只要將組成該夾具的所有元件 機構和裝置的結構尺寸都設計好并布 置好它們在圖紙上的位置 就可以由此勾畫出夾具體的大致外形輪廓尺寸 因為是單 件生產(chǎn) 一般不作復雜計算設計 通常參照類似的夾具結構 按經(jīng)驗類比法估計確定 確定夾具體尺寸時 可參考下面數(shù)據(jù) 鑄造結構的夾具體 壁厚取 8 25mm 過厚處挖空 焊接結構用鋼板取 6 10mm 剛度不夠時加筋板 夾具體上不加工表面與工件表面之間應有一定間隙 以保證工件與夾具體之間不發(fā) 生干涉 間隙大小按以下規(guī)定選取 a 夾具體 工件都是毛面 間隙取 8 15mm b 夾具體是毛面 工件是光面 間隙取 4 10mm B 足夠的強度和剛度 目的是減小在加工過程中因受切削力 夾緊力等而發(fā)生變形或振動 當剛度不夠時 可增設加強筋或用框形結構 若用加強筋 其壁厚取 0 7 0 9 倍壁厚 高度不大于壁 厚 5 倍 C 良好的結構工藝性 以便于制造 裝配 并減少加工工時 如夾具體上大平面上要局部加工 可鑄出 3 5mm 凸臺 各加工表面 最好在同一平面內或在同一回轉表面上 以便于加工 盡 量減少加工表面面積 另外 對于切削量大的工件所使用夾具 要注意應能方便排屑 以免影響安裝精度 對于大而重的夾具體 要考慮起吊裝置 如吊環(huán)螺釘或起重螺栓 8 第 2章 工藝規(guī)程設計 2 1 毛坯的制造形式 零件材料為 HT200 由于零件成批生產(chǎn) 而且零件的輪廓尺寸不大 選用砂型鑄造 采用機械翻砂造型 鑄造精度為 10 級 能保證鑄件的尺寸要求 這從提高生產(chǎn)率和保 證加工精度上考慮也是應該的 2 2零件分析 要對該零件的平面 孔 槽和螺紋進行加工 具體加工要求如下 140 端面 粗糙度 12 5aR 68H9 孔 粗糙度 3 2 90 孔 粗糙度 12 5a 216 端面 粗糙度 12 5R 172 孔 粗糙度 12 5a 寬 18 鍵槽 粗糙度 3 2 4 110 孔端面 粗糙度 12 5aR 4 110H9 孔 粗糙度 3 2 4 42H9 孔 粗糙度 3 2a 2 3 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一 基面選擇的正確 合理 可以保 證質量 提高生產(chǎn)效率 否則 就會使加工工藝過程問題百出 嚴重的還會造成零件 大批報廢 使生產(chǎn)無法進行 9 2 3 1 粗基準的選擇原則 1 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求 應以不加工表 面作為粗基準 如果在工件上有很多不需加工的表面 則應以其中與加工面位置精度 要求較高的表面作粗基準 2 如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻 應選擇該表面作精基準 3 如需保證各加工表面都有足夠的加工余量 應選加工余量較小的表面作粗基準 4 選作粗基準的表面應平整 沒有澆口 冒口 飛邊等缺陷 以便定位可靠 5 粗基準一般只能使用一次 特別是主要定位基準 以免產(chǎn)生較大的位置誤差 由以上及零件知 選用 216 外圓面及其端面作為定位粗基準 2 3 2 精基準選擇的原則 選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設計技術要求的實現(xiàn)以及裝夾準確 可靠 方便 精基準選擇應當滿足以下要求 1 用設計基準作為定位基準 實現(xiàn) 基準重合 以免產(chǎn)生基準不重合誤差 2 當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時 應盡可能采用此 組精基準定位 實現(xiàn) 基準統(tǒng)一 以免生產(chǎn)基準轉換誤差 3 當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時 應選擇加工表面本 身作為精基準 即遵循 自為基準 原則 該加工表面與其他表面間的位置 精度要求由先行工序保證 4 為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度 可遵循 互為基準 反復加工 的原則 5 有多種方案可供選擇時應選擇定位準確 穩(wěn)定 夾緊可靠 可使夾具結構簡 單的表面作為精基準 由上及零件圖知 選用 68H9 孔及其端面作為定位精基準 2 4 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(chǎn)綱領以確定為大批生產(chǎn)的條件下 可采用通 用機床配以專用工夾具 并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率 除此以外 還應考 10 慮經(jīng)濟效果 以便降低生產(chǎn)成本 工序 01 鑄造 工序 02 人工時效處理 工序 03 車 140 端面 粗車 68H9 孔 90 孔 半精車 68H9 孔 工序 04 車 216 端面 車 172 孔 工序 05 插寬 18 的鍵槽 工序 06 銑 4 110 孔端面保證尺寸 108 工序 07 粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 工序 08 稱量不平衡重量 工序 09 按規(guī)定值去重量 工序 10 檢驗至圖紙要求并入庫 2 5確定各工序的加工余量 計算工序尺寸及公差 1 140 端面的加工余量 查 機械制造工藝設計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 3 0mm 鑄件 尺寸公差為 CT10 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 12 5 查 機械制造工藝設計簡aR 明手冊 表 1 4 8 一步車削即可滿足其精度要求 2 68H9 孔的加工余量 查 機械制造工藝設計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 2 5mm 鑄件 尺寸公差為 CT9 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 3 2 查 機械制造工藝設計簡明aR 手冊 表 1 4 7 二步車削即粗車 半精車方可滿足其精度要求 粗車 單邊余量 Z 2 0mm 半精車 單邊余量 Z 0 5mm 3 90 孔的加工余量 查 機械制造工藝設計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 2 0mm 鑄件 尺寸公差為 CT10 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 12 5 查 機械制造工藝設計簡aR 明手冊 表 1 4 7 一步車削即可滿足其精度要求 4 216 端面的加工余量 查 機械制造工藝設計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 3 0mm 鑄件 11 尺寸公差為 CT10 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 12 5 查 機械制造工藝設計簡aR 明手冊 表 1 4 8 一步車削即可滿足其精度要求 5 62H9 孔的加工余量 查 機械制造工藝設計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 2 5mm 鑄件 尺寸公差為 CT9 級 加工余量為 MA E 級 粗糙度 3 2 查 機械制造工藝設計簡明aR 手冊 表 1 4 7 二步車削即粗車 半精車方可滿足其精度要求 粗車 單邊余量 Z 2 0mm 半精車 單邊余量 Z 0 5mm 6 172 孔的加工余量 查 機械制造工藝設計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 3 0 mm 鑄件 尺寸公差為 CT10 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 12 5 查 機械制造工藝設計簡aR 明手冊 表 1 4 7 一步車削即可滿足其精度要求 7 寬 18 鍵槽的加工余量 因寬 18 鍵槽的深度 5 鑄造時不留余量 粗糙度 Ra3 2 查 機械制造工藝設計 簡明手冊 表 1 4 17 一步插削即可滿足其精度要求 8 4 110 孔端面的加工余量 查 機械制造工藝設計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 3 0mm 鑄件 尺寸公差為 CT10 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 12 5 查 機械制造工藝設計簡aR 明手冊 表 1 4 8 一步車削即可滿足其精度要求 1 4 110H9 孔的加工余量 查 機械制造工藝設計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 2 5mm 鑄件 尺寸公差為 CT9 級 加工余量為 MA E 級 粗糙度 3 2 查 機械制造工藝設計簡明aR 手冊 表 1 4 7 二步車削即粗車 半精車方可滿足其精度要求 粗車 單邊余量 Z 2 0mm 半精車 單邊余量 Z 0 5mm 2 4 42H9 孔的加工余量 查 機械制造工藝設計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 2 5mm 鑄件 尺寸公差為 CT9 級 加工余量為 MA E 級 粗糙度 3 2 查 機械制造工藝設計簡明aR 12 手冊 表 1 4 7 二步車削即粗車 半精車方可滿足其精度要求 粗車 單邊余量 Z 2 0mm 半精車 單邊余量 Z 0 5mm 11 其他不加工表面 鑄造即可滿足其精度要求 2 6 確定切削用量及基本工時 工序 01 鑄造 工序 02 人工時效處理 工序 03 車 140 端面 粗車 68H9 孔 90 孔 半精車 68H9 孔 工步一 車 140 端面 1 車削深度 a p 3 0mm 2 機床功率為 7 5kw 查 切削手冊 表 3 5 12 f 0 14 0 24mm z 選較小量 f 0 14 mm z 3 查后刀面最大磨損及壽命 查 切削手冊 表 3 7 后刀面最大磨損為 1 0 1 5mm 查 切削手冊 表 3 8 壽命 T 180min 4 計算切削速度 按 切削手冊 表 3 6 18 查得 Vc 98mm s n 439r min V f 490mm s 據(jù) C650 車床參數(shù) 選擇 nc 475r min Vfc 475mm s 則實際切削速度 V c 3 14 80 475 1000 119 3m min 實際進給量為 f zc V fc ncz 475 300 10 0 16mm z 5 校驗機床功率 查 切削手冊 表 4 3 2 Pcc 1 1kw 而機床所能提供功率為 Pcm Pcc 故校驗合格 最終確定 a p 3 0mm n c 475r min V c 119 3m min f z 0 16mm z 6 計算基本工時 t i 其中 l 70mm 3 0mm 0mm mflw21 1l2l 13 t i 0 961minmfnlw21 10 67543 工步二 粗車 68H9 孔 90 孔 1 切削深度 單邊余量為 Z 2 0mm 2 進給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 3 5 12 取 f 0 35mm r 3 計算切削速度 vyxpmckfaTCvv 其中 342 0 15 0 35 m 0 2 修正系數(shù) 見 切削手冊 表vCvxvyvk 1 28 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MkskkkrvBv 所以 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 89m minvcv35 015 02 864 4 確定機床主軸轉速 ns 315r minW dc 90 與 315r min 相近的機床轉速為 275r min 現(xiàn)選取 275r min wn 所以實際切削速度 cv10sn mi 7 25 5 切削工時 t i 其中 l 118 50 mm 168mm 2 0mm 3mm mfnlw21 1l2l t i 1 797minfl2110 35768 工步三 半精車 68H9 孔 1 切削深度 單邊余量為 Z 0 5mm 2 進給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 3 5 12 取 f 0 35mm r 3 計算切削速度 vyxpmckfaTCvv 其中 342 0 15 0 35 m 0 2 修正系數(shù) 見 切削手冊 表vCvxvyvk 14 1 28 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MvksvkkvkrvBvk 所以 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 89m minvc 35 015 02 864 4 確定機床主軸轉速 ns 417r minW dc 689 與 417r min 相近的機床轉速為 475r min 現(xiàn)選取 475r min wn 所以實際切削速度 cv10sn mi 4 1075 5 切削工時 t i 其中 l 118mm 0 5mm 3mm mfnlw21 1l2l t i 0 731minfl210 35748 工序 04 車 216 端面 車 172 孔 工步一 車 216 端面 1 車削深度 a p 3 0mm 2 機床功率為 7 5kw 查 切削手冊 表 3 5 12 f 0 14 0 24mm z 選較小量 f 0 14 mm z 3 查后刀面最大磨損及壽命 查 切削手冊 表 3 7 后刀面最大磨損為 1 0 1 5mm 查 切削手冊 表 3 8 壽命 T 180min 4 計算切削速度 按 切削手冊 表 3 6 18 查得 Vc 98mm s n 439r min V f 490mm s 據(jù) C650 車床參數(shù) 選擇 nc 475r min Vfc 475mm s 則實際切削速度 V c 3 14 80 475 1000 119 3m min 實際進給量為 f zc V fc ncz 475 300 10 0 16mm z 5 校驗機床功率 查 切削手冊 表 4 3 2 Pcc 1 1kw 而機床所能提供功率為 Pcm Pcc 故校驗合格 最終確定 a p 3 0mm n c 475r min V c 119 3m min f z 0 16mm z 15 6 計算基本工時 t i 其中 l 108mm 3 0mm 0mm mfnlw21 1l2l t i 1 461minfl210 675438 工步二 車 172 孔 1 切削深度 單邊余量為 Z 3 0mm 2 進給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 3 5 12 取 f 0 35mm r 3 計算切削速度 vyxpmckfaTCvv 其中 600 0 15 0 35 m 0 2 修正系數(shù) 見 切削手冊 表vCvxvyvk 1 28 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MkskkkrvBv 所以 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 156m minvcv35 015 02 86 4 確定機床主軸轉速 ns 289r minW dc 1726 與 289r min 相近的機床轉速為 275r min 現(xiàn)選取 275r min wn 所以實際切削速度 cv10sn mi 5 480 5 切削工時 t i 其中 l 30mm 3 0mm 0mm mfnlw21 1l2l t i 0 198minfl210 3574 工序 05 插寬 18 的鍵槽 1 選擇刀具 刀具選取鍵槽插刀 高速鋼插刀 map0 5 18a0 min 0v4 z 16 2 決定插削用量 1 決定插削深度 map0 5 2 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) B5020 型插床說明書 其功率為為 3kw 中等系統(tǒng)剛度 根據(jù) 機械制造工藝設計簡明手冊 表 4 2 44 查出 滑枕每往復一次工作臺進給量 縱向 0 08 1 24mm 橫向 0 08 1 24mm 滑枕工作行程速度 1 7 mm 27 5m min 式中 L l l l k 0 65 0 93 在此取 k 0 75 1 0kLvnd 45 根據(jù) 機械制造工藝設計簡明手冊 表 6 2 4 查出 l l 50mm L 118 50 mm 168 mm45 則 次 分 51 次 分 75 0168 1 0 kLvnd 3 計算工時 其中 每雙行程刀具進給量 mm 雙行程 取 0 15mmdjnfHTdf df 每分鐘雙行程次數(shù) 機動進給時 H h 1 h 被加工槽的深度 min784 0i51 0T djnfH 工序 06 銑 4 110 孔端面保證尺寸 108 1 選擇刀具 刀具選取立銑刀 刀片采用 YG8 map0 3 d40 min 10v4 z 2 決定銑削用量 4 決定銑削深度 ap0 3 5 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X51 型銑床說明書 其功率為為 7 5kw 中等系統(tǒng)剛度 17 根據(jù)表查出 則齒 2 0mfz in7964110rdvns 按機床標準選取 800wn in2 51108mvw 當 800r min 時nrzfwm 64082 按機床標準選取 fm 6 計算工時 切削工時 則機動工時為l10 ml0 32 l20in5 4 8321 ifnltwm 工序 07 粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 工步一 粗車 4 42H10 4 110H10 孔 1 切削深度 單邊余量為 Z 2 0mm 2 進給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 3 5 12 取 f 0 35mm r 3 計算切削速度 vyxpmckfaTCvv 其中 600 0 15 0 35 m 0 2 修正系數(shù) 見 切削手冊 表vCvxvyvk 1 28 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MkskkkrvBv 所以 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 156m minvcv35 015 02 86 4 確定機床主軸轉速 ns 452r minW dc 106 與 452r min 相近的機床轉速為 475r min 現(xiàn)選取 475r min wn 18 所以實際切削速度 cv10sdn min 1 64075 5 切削工時 t i 其中 l 20 34 10 mm 64mm 2 0mm 0mm mfnlw21 1l2l t i 1 588minfl2140 3576 工步二 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 1 切削深度 單邊余量為 Z 0 5mm 2 進給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 3 5 12 取 f 0 35mm r 3 計算切削速度 vyxpmckfaTCvv 其中 600 0 15 0 35 m 0 2 修正系數(shù) 見 切削手冊 表vCvxvyvk 1 28 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MkskkkrvBv 所以 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 156m minvcv35 015 02 86 4 確定機床主軸轉速 ns 452r minW dc 106 與 452r min 相近的機床轉速為 475r min 現(xiàn)選取 475r min wn 所以實際切削速度 cv10sn mi 64075 5 切削工時 t i 其中 l 20 34 10 mm 64mm 0 5mm 0mm mfnlw21 1l2l t i 1 552minfl2140 3576 工步三 車倒角 C3 刀具 專用刀具 此工步使用到專用刀具與手動進給 19 檢驗機床功率 可以查出 當 160 245HBS 2 8 0 6 41 min 3 4kw 按 C650 車床說明書 主電機功率 1 1 可見 比 小得多所以機床功率足夠所用切削用量符合要求 車削功率檢驗按有關手冊 當 C 3 0 64 查得轉矩 61 8 N M 功率公式 C McVc 30C 61 8 17 30 3 11 67W 0 012KW 按 C650 車床 主電機功率 1 1 可見 C 比 小得多 所以機床功率足夠 所用切削用量符合要 工序 08 稱量不平衡重量 工序 09 按規(guī)定值去重量 工序 10 檢驗至圖紙要求并入庫 20 第 3章 葉輪座的夾具設計 對于成批生產(chǎn)的零件 大多采用專用機床夾具 在保證加工質量 操作方便 滿 足高效的前提下 亦可部分采用通用夾具 本加工工藝規(guī)程中 所用夾具均為專用夾 具 需專門設計 制造 這里對粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 的夾具進行分析 3 1 問題的提出 本夾具主要用粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 孔的相互位 置角度偏差不大于正負 11 在設計夾具時要考慮在內 3 2 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準 定位基準的選擇必須合理 否則將直接影響 所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量 基準選擇不當往往會增加工序 或使工藝路線不合理 或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度 特別是 位置精度 要求 因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求 從保證零件的加工精度要求 出發(fā) 合理選擇定位基準 此道工序后面還有精加工 因此本次銑沒有較高的技術要 求 也沒有較高的平行度和對稱度要求 所以我們應考慮如何提高勞動效率 降低勞 動強度 提高加工精度 我們采用已加工過的 140 端面 68H9 孔 及寬 18 的鍵槽 作定位基準 為了提高加工效率 縮短輔助時間 決定采用由心軸 螺母 回轉手柄 螺母與快換墊圈組成的夾緊機構夾緊工件 21 3 3切削力及夾緊力計算 1 刀具 采用內孔車刀 機床 C650 車床 由 3 所列公式 得 FV zwqueyXpFndafC0 查表 9 4 8 得其中 修正系數(shù) 0 1 vk 3F83 FFX z 24 65 0 yuPa Fw 代入上式 可得 F 889 4N 因在計算切削力時 須把安全系數(shù)考慮在內 安全系數(shù) K 4321K 其中 為基本安全系數(shù) 1 5 為加工性質系數(shù) 1 12 為刀具鈍化系數(shù) 1 13 為斷續(xù)切削系數(shù) 1 14K 所以 NF7 15 2 夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 FKf 21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù) 取 25 01 f F G G 為工件自重zP NfFN4 35121 夾緊螺釘 公稱直徑 d 20mm 材料 45 鋼 性能級數(shù)為 6 8 級 MPaB06 MPaBs4801 螺釘疲勞極限 B9263 2 1 22 極限應力幅 MPakma76 51li 許用應力幅 Sa3 li 螺釘?shù)膹姸刃：?螺釘?shù)脑S用切應力為 s s 3 5 4 取 s 4 得 MPa120 滿足要求 8 24cHdF aNc153 經(jīng)校核 滿足強度要求 夾具安全可靠 3 4 定位誤差分析 一面一心軸定位誤差 移動時基準位移誤差 yj 式 5 5 min11XDd 式中 工件孔的最大偏差1d 工件孔的最小偏差D 工件定位孔與心軸外圓面最小配合間隙1min 代入 式 5 5 得 yj min11d 0 9 16 25 3 5 平衡塊的計算 平衡塊的計算 對移動式結構不對稱的車床夾具 設計時應采取平衡措施 以減少由離心力產(chǎn)生 的振動和主軸軸承的磨損 離心力 Fj 的計算公式為 Fj 0 01mjR n n 式中 mj 工件和夾具不平衡部分的合成質量 kg R 工件和夾具不平衡部分的合成質量中心至回轉中心的距離 m 23 n 主軸轉速 r min 由離心力引起的力矩 Mj 為 Mj FjL 平衡塊引起的離心力 Fp N 為 Fp 0 01mpr n n 式中 mp 平衡塊的質量 r 平衡塊中心至回轉中心的距離 m 由 Fp 引起的力矩 Mp 為 Mp Fpl 在綜合考慮徑向位置和軸向位置平衡的情況下 滿足平衡關系式 Mp Mj 即 0 01mjR n n L 0 01mpr n n l 化簡后得 Mp mjRL rl 為了彌補估算法的誤差 平衡塊上應開有環(huán)形槽或徑向槽 以便夾具裝 配時調整其位置 長 寬 高 體積 體積 密度 質量 Mj 0 23 0 11 0 1 7 1000 0 068 0 098 0 106 7 1000 17 71 4 944688 22 6kg mp mjRL rl 22 6 72 55 102 12 5 70 36kg 3 6 夾具設計及操作簡要說明 所設計粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 的裝配圖如圖 3 6 1 所 示 工件以 140 端面 68H9 孔 及寬 18 的鍵槽為定位基準 其中 140 端面為 第一定位基準 與心軸的 150 端面相配合限制三個自由度 68H9 孔為第二定位基 準 與心軸的 68f9 相配合限制兩個自由度 寬 18 的鍵槽為第三定位基準 通過鍵 與心軸和工件的鍵槽孔相配合限制一個自由度 屬于完全定位 分度盤 16 和心軸 14 由螺釘 15 連接在一起 可繞夾具體上的定位襯套 21 中心旋轉 開口墊圈 13 和螺母 12 用于夾緊工件 當完成一個 42H10 孔 一個 110H10 孔的粗車 半精車 車倒角 C3 后 松開回轉手柄螺母 20 拔出手拉式定位器的定位插銷并轉動 90 使定們插銷與 襯套暫時分離 然后轉動分度盤帶動工件轉到另一位置 將手拉式定位器的定位插銷 24 插入襯套中 使第二個孔中心線處于主軸中心線位置 然后回轉手柄螺母 20 鎖緊分度 盤 進行另一孔加工 圖 3 6 1 車裝配圖 25 總 結 這次設計使我收益不小 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(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊 由于經(jīng)驗不足 在選取數(shù)據(jù)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設計 這次設計成績的取得 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 他嚴肅的科學態(tài)度 嚴謹?shù)闹螌W精神 精益求精的工作作風 深深地感染和激勵著我 從課題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 26 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(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊 由于經(jīng) 驗不足 在選取數(shù)據(jù)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 他嚴肅的科學態(tài)度 嚴謹?shù)闹螌W精神 精益求精的工作作風 深深地感染和激 勵著我 從課題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 27 參 考 文 獻 1 鄒青 主編 機械制造技術基礎課程設計指導教程 北京 機械工業(yè)出版社 2004 8 2 趙志修 主編 機械制造工藝學 北京 機械工業(yè)出版社 1984 2 3 孫麗媛 主編 機械制造工藝及專用夾具設計指導 北京 冶金工業(yè)出版社 2002 12 4 李洪 主編 機械加工工藝手冊 北京 北京出版社 1990 12 5 鄧文英 主編 金屬工藝學 北京 高等教育出版社 2000 6 黃茂林 主編 機械原理 重慶 重慶大學出版社 2002 7 7 丘宣懷 主編 機械設計 北京 高等教育出版社 1997 8 儲凱 許斌 等主編 機械工程材料 重慶 重慶大學出版社 1997 12 9 廖念釗 主編 互換性與技術測量 北京 中國計量出版社 2000 1 10 樂兌謙 主編 金屬切削刀具 北京 機械工業(yè)出版社 1992 12 11 李慶壽 主編 機床夾具設計 北京 機械工業(yè)出版社 1983 4 12 陶濟賢 主編 機床夾具設計 北京 機械工業(yè)出版社 1986 4 13 機床夾具結構圖冊 貴州 貴州人民出版社 1983 7 14 龔定安 主編 機床夾具設計原理 陜西 陜西科技出版社 1981 7 15 李益民 主編 機械制造工藝學習題集 黑龍江 哈兒濱工業(yè)大學出版社 1984 7 16 周永強等 主編 高等學校畢業(yè)設計指導 北京 中國建材工業(yè)出版社 2002 12