夾具設計說明書

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1、 課程設計說明書 1. 零件圖分析 1.1 零件的功用 本零件為拖拉機變速箱中倒速中間軸齒輪，其功用是傳遞動力和改變輸出軸運動方向。 1.2 零件工藝分析 本零件為回轉體零件，其最主要加工面是 φ62H7 孔和齒面，且兩者有較高的同軸度要求，是加工工藝需要 重點考慮的問題。其次兩輪轂端面由于裝配要求，對 φ 62H7孔有端面跳動要求。最后，兩齒圈端面在滾齒時要 作為定位基準使用，故對 φ 62H7孔也有端面跳動要求。這些在安排加工工藝時也需給予注意。 2. 確定毛坯 2.1 確定毛坯制造方法 本零件的主要功用是傳遞動力， 其

2、工作時需承受較大的沖擊載荷， 要求有較高的強度和韌性， 故毛坯應選擇 鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷。又由于年產量為 5000 件，達到了批量生產的水平，且零件形狀較簡單，尺寸也不大，故應采用模鍛。 2.2 確定總余量 由表 S-1 確定直徑上總余量為 6mm，高度（軸向）方向上總余量為5mm。 2.3 繪制毛坯圖（圖 S0-2 ） 3. 制定零件工藝規(guī)程 3.1 選擇表面加工

3、方法 1） φ 62H7 孔 參考 表 S－ 2，并考慮：① 生產批量較大，應采用高效加工方法；② 零件熱處理會引起較 大變形，為保證 φ 62H7 孔的精度及齒面對 φ 62H7 孔的同軸度，熱處理后需對該孔再進行加工。故確定熱前采用 擴孔－拉孔的加工方法，熱后采用磨孔方法。 2） 齒面 根據(jù)精度 8-7-7 的要求，并考慮生產批量較大，故采用滾齒－剃齒的加工方法（ 表 S-3 ）。 3） 大小端面 采用粗車－半精車－精車加工方法（ 參考表 S－4）。 4） 環(huán)槽 采用車削方法。 3.2 選擇定位基準 1） 精基準選擇 齒輪的設計基準是 φ

4、62H7 孔，根據(jù)基準重合原則，并同時考慮統(tǒng)一精基準原則，選 φ 62H7 孔作為主要定位精基準?？紤]定位穩(wěn)定可靠，選一大端面作為第二定位精基準。在磨孔工序中，為保證齒面與孔的同軸度，選齒面作為定位基準。 在加工 環(huán)槽工序中，為裝夾方便，選外圓表面作為定位基準。 2） 粗基準選擇 重要考慮裝夾方便、可靠，選一大端面和外圓作為定位粗基準。 3.3 擬定零件加工工藝路線 方案 1： 1）擴孔（立式鉆床，氣動三爪卡盤）； 2）粗車外圓，粗車一端大、小端面，一端內孔倒角（多刀半自動車床，氣動可脹心軸）； 3）半精車外圓，粗車另一端大、小端面，另一端內孔

5、倒角（多刀半自動車床，氣動可脹心軸）； 4）拉孔（臥式拉床，拉孔夾具）； 5）精車外圓，精車一端大、小端面，一端外圓倒角（普通車床，氣動可脹心軸）； 6）精車另一端大、小端面，另一端外圓倒角（普通車床，氣動可脹心軸）； 7）車槽（普通車床，氣動三爪卡盤）； 8）中間檢驗； 9）滾齒（滾齒機，滾齒夾具）； 10）一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）； 11）另一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）； 12）剃齒（剃齒機，剃齒心軸）； 13）檢驗； 14）熱處理； 15）磨孔（內圓磨床，節(jié)圓卡盤）； 16）最終檢驗。 方案

6、2： 1）粗車一端大、小端面，粗車、半精車內孔，一端內孔倒角（普通車床，三爪卡盤）； 2）粗車、半精車外圓，粗車另一端大、小端面，另一端外圓、內孔倒角（普通車床，三爪卡盤）； 3）精車內孔，車槽，精車另一端大、小端面，另一端外圓倒角（普通車床，三爪卡盤）； 4）精車外圓，精車一端大、小端面（普通車床，可脹心軸）； 5）中間檢驗； 6）滾齒（滾齒機，滾齒夾具）； 7）一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）； 8）另一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）； 9）剃齒（剃齒機，剃齒心軸）； 10）檢驗； 11）熱處理； 12）磨孔（內圓磨床

7、，節(jié)圓卡盤）； 13）最終檢驗。 方案比較： 方案 2 工序相對集中，便于管理，且由于采用普通機床，較少使用專用夾具，易于實現(xiàn)。方案 1 則采用工序 分散原則，各工序工作相對簡單?？紤]到該零件生產批量較大，工序分散可簡化調整工作，易于保證加工質量， 且采用氣動夾具，可提高加工效率，故采用方案 1 較好。 3.4 選擇各工序所用機床、夾具、刀具、量具和輔具（ 表 S－ 5，表 S－ 6） 3.5 填寫工藝過程卡片（ 表 S0-5） 3.6 機械加工工序設計 工序 02 1 ）刀具安裝 由于采用多刀半

8、自動車床，可在縱向刀架上安裝一把左 偏刀（用于車削外圓）和一把 45彎頭刀（用于車倒角） ；可在橫刀架上安裝兩把 45彎頭刀（用于車削大、小端面） 。加工時兩刀架同時運動，以減少加工時間（圖 S0-3）。 2）走刀長度與走刀次數(shù) 以外圓車削為例，若采用 75偏刀，則由表 15－ 1 可確定走刀長度為 25＋1＋ 2＝ 28mm；一次走刀可以完成切削 （考 慮到模角及飛邊的影響，最大切深為 3－ 4mm）。 3） 切削用量選擇 ① 首先確定背吃刀量：考慮到毛坯為模鍛件，尺寸一致性較好， 且留出半精車和精車余量后（直徑留 3 mm），加工余量不是很大，一

9、次切削可以完成。?。? aP = （136－ 133） /2 + 12.5 aP = 4 mm ；  tan （ 7）＝  3mm；考慮毛坯誤差，?。? ② 確定進給量：參考 表 S-7 ，有： f ＝ 0.6 mm/ r ③ 最后確定切削速度： 參考 表 S-8 ，有：v = 1.5m/s  ； ，n = 212r/min  。 4） 工時計算 圖 S0-3 工序 02 排刀圖 ① 計算基本時間： t m = 28 / （ 212 0.6 ） = 0.22min （參考 式 S－ 3）；

10、 ② 考慮多刀半自動車床加工特點（多刀加工，基本時間較短，每次更換刀具后均需進行調整，即調整時間 所占比重較大等），不能簡單用基本時間乘系數(shù)的方法確定工時?？筛鶕?jù)實際情況加以確定： TS = 2.5min 該工序的工序卡片見表 表 S0-6。 3.6 機械加工工序設計（續(xù)）  。 工序  06 1）刀具安裝 由于在普通車床上加工，盡量減少刀具更換次數(shù)，可采用一把和一把 75左偏刀（用于倒角），見圖 S0-4 。  45彎頭刀（用于車削大、小端面）

11、 S0-4 06 2）走刀長度與走刀次數(shù) 考慮大端面，采用 45彎頭刀，由 表 S－9 可確定走刀長度為 是精車，加工余量只有 0.5 mm，一次走刀可以完成切削。小端面和倒角也一次走刀完成。 3）切削用量選擇  27.5 ＋ 1＋ 1≈ 30mm；因為 ① 首先確定背吃刀量：精車余量 0.5mm，一次切削可以完成。?。?aP

12、 = 0.5mm ； ② 確定進給量：參考 表 S-10 ，有： f ＝ 0.2 mm/ r ； ③ 最后確定切削速度：參考 表 S-8 ，有： v = 1.8m/s ， n = 264r/min 。 4）工時計算 ① 計算基本時間： t m = （30 +8 + 3 ） / （ 264 0.2 ）≈ 0.8 min （參考 式 S－ 3）； ② 考慮到該工序基本時間較短，在采用基本時間乘系數(shù)的方法確定工時，系數(shù)應取較大值（或輔助時間單 獨計算）?？傻玫剑? T = 2 t m = 1.6 min 。

13、 S 該工序的工序卡片見表 表 S0-7 。 工序 09 1）工件安裝 由于滾齒加工時切入和切出行程較大，為減少切入、切出行程時間，采用 2 件一起加工的方法（見 圖 S0-5 ）。 圖 S0-5 工序 09 工件安裝示意圖 2）走刀長度與走刀次數(shù) 滾刀直徑為 120mm，則由圖 S0-5 可確定走刀長度為： 走刀次數(shù)： 1 3）切削用量選擇 ①

14、確定進給量：參考 表 S-11 ，有： f ＝ 1.2 mm/ 工件每轉； ② 確定切削速度：參考 表 S-12 ，有： v = 0.6m/s ，計算求出 n = 96r/min ； ③ 確定工件轉速：滾刀頭數(shù)為 1，工件齒數(shù)為 25，工件轉速為： nw = 96/25 ≈ 4 r/min 。 4）工時計算 ① 計算基本時間： t m =136 / [ （ 4 1.2 ） 2 ] ≈ 14 min （參考 式 S－ 3）； ② 考慮到該工序基本時間較長，在采用基本時間乘系數(shù)的方法確定工時，系數(shù)應取較小值（或輔助時間單 獨計算）?？傻玫剑?TS =

15、1.4 t m ≈ 20 min 。 該工序的工序卡片見表 表 S0-8。 工序 13 1）走刀長度與走刀次數(shù) 走刀長度?。? L=l =40mm；走刀次數(shù)： 0.2/0.01 ＝ 20（雙行程）。 2）切削用量選擇（參考 表 S-13） ① 確定砂輪速度：取砂輪直徑 d ＝ 50 mm，砂輪轉速 n = 10000r/min ，可求出砂輪線速度： v  = 26m/s  ； ② 確定工件速度：取 ③ 確定縱向進給量：取 ④ 確定橫向進給量：取  vw = 0.12 m/s f l = 3m/

16、min f r = 0.01mm/  ；可計算出工件轉數(shù) ； 雙行程；  nw = 36 r/min  ； ⑤ 確定光磨次數(shù)： 4 次/ 雙行程。 3）工時計算 ① 計算基本時間： t m = （40 2/ （3 1000））（ 20＋ 4） K K 是加工精度系數(shù)，取 K＝ 2，得到： t m = 1.28 min ； ② 考慮到該工序基本時間較短，在采用基本時間乘系數(shù)的方法確定工時，系數(shù)應取較大值（或輔助時間單 獨計算）。可得到： TS = 2.4 t m = 3 min 。 該工序的工序卡片見表

17、 表 S0-9 。 夾具設計（以 06 工序夾具為例進行說明） 4.1 功能分析與夾具總體結構設計 本工序要求以 φ61.6H8 孔（ 4 點）和已加工好的大端面（ 1 點）定位，精車另一大、小端面及外圓倒角（ 5 15），并要求保證尺寸 20 0.2 和 10 0.2 以及大、小端面對 φ 61.6H8 孔的跳動不大于 0.05mm。其中端面 跳動是加工的重點和難點，也是夾具設計需要著重考慮的問題。 夾具方案設計 工件以孔為主要定位基準，多采用心軸。而要實現(xiàn)孔 4 點定位和端面 1 點定位，應采用徑向夾緊?？捎幸韵? 幾種不同的方案：

18、1） 采用脹塊式自動定心心軸； 2） 采用過盈配合心軸； 3） 采用小錐度心軸； 4） 采用彈簧套可脹式心軸； 5） 采用液塑心軸。 根據(jù)經(jīng)驗，方案 1 定位精度不高，難以滿足工序要求。方案 2 和 3 雖可滿足工序要求，但工件裝夾不方便， 影響加工效率。方案 4 可行，即可滿足工序要求，裝夾又很方便。方案 5 可滿足工序要求，但夾具制造較困難。 故決定采用方案 4。 夾具總體結構設計 1） 根據(jù)車間條件（有壓縮空氣管路），為減小裝夾時間和減輕裝夾勞動強度，宜采用氣動夾緊。 2） 夾具體與機床主軸采用過渡法蘭連接，以便于夾具制造與夾具

19、安裝。 3） 為便于制造，彈簧套采用分離形式。 4.2 夾具設計計算 切削力計算（參考切削用量手冊） 主切削力： 進給抗力（軸向切削力） ： 最大扭矩： 夾緊力計算（參考夾具設計手冊） 式中 φ 1 -- 彈簧套與夾具體錐面間的摩擦角，?。?tan φ1＝0.15 ； φ 2 -- 彈簧套與工件間的摩擦角，?。?tan φ 2＝ 0.2 ； α -- 彈簧套半錐角， α ＝ 6； D -- 工件孔徑； Fd -- 彈性變形力，按

20、下式計算： 式中 C-- 彈性變形系數(shù)，當彈簧套瓣數(shù)為 3、4、 6 時，其值分別為 300、 100、 20； d -- 彈簧套外徑； l -- 彈簧套變形部分長度； t -- 彈簧套彎曲部分平均厚度； -- 彈簧套（未脹開時）與工件孔之間的間隙。將有關參數(shù)代入，得到： 將 Fd 及其他參數(shù)代入，得到： 選擇氣缸形式，確定氣缸規(guī)格（ 參考夾具設計手冊 ） 選擇單活塞回轉式氣缸，缸徑 100mm即可。 4.3 夾具制造與操作說明 夾具制造的關鍵是夾具體與彈簧套。 夾具體要求與彈簧套配合的錐面與安裝面有嚴格的位置關系， 彈簧套則要求與夾具體配合的錐面與其外圓表面嚴格同軸。 此外，彈簧套錐面與夾具體錐面應配做， 保證接觸面大而均勻。夾具使用時必須先安裝工件， 再進行夾緊， 嚴格禁止在不安裝工件的情況下操作氣缸， 以防止彈簧套的損壞。夾具裝配圖見 圖 S0-6 。