夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1. 零件圖分析 1.1 零件的功用 本零件為拖拉機(jī)變速箱中倒速中間軸齒輪，其功用是傳遞動(dòng)力和改變輸出軸運(yùn)動(dòng)方向。 1.2 零件工藝分析 本零件為回轉(zhuǎn)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(diǎn)考慮的問(wèn)題。其次兩輪轂端面由于裝配要求，對(duì) φ 62H7孔有端面跳動(dòng)要求。最后，兩齒圈端面在滾齒時(shí)要 作為定位基準(zhǔn)使用，故對(duì) φ 62H7孔也有端面跳動(dòng)要求。這些在安排加工工藝時(shí)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(dòng)力， 其

2、工作時(shí)需承受較大的沖擊載荷， 要求有較高的強(qiáng)度和韌性， 故毛坯應(yīng)選擇 鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷。又由于年產(chǎn)量為 5000 件，達(dá)到了批量生產(chǎn)的水平，且零件形狀較簡(jiǎn)單，尺寸也不大，故應(yīng)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(chǎn)批量較大，應(yīng)采用高效加工方法；② 零件熱處理會(huì)引起較 大變形，為保證 φ 62H7 孔的精度及齒面對(duì) φ 62H7 孔的同軸度，熱處理后需對(duì)該孔再進(jìn)行加工。故確定熱前采用 擴(kuò)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(chǎn)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(chē)－半精車(chē)－精車(chē)加工方法（ 參考表 S－4）。 4） 環(huán)槽 采用車(chē)削方法。 3.2 選擇定位基準(zhǔn) 1） 精基準(zhǔn)選擇 齒輪的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是 φ

4、62H7 孔，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，并同時(shí)考慮統(tǒng)一精基準(zhǔn)原則，選 φ 62H7 孔作為主要定位精基準(zhǔn)?？紤]定位穩(wěn)定可靠，選一大端面作為第二定位精基準(zhǔn)。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(zhǔn)。 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(zhǔn)。 2） 粗基準(zhǔn)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(zhǔn)。 3.3 擬定零件加工工藝路線 方案 1： 1）擴(kuò)孔（立式鉆床，氣動(dòng)三爪卡盤(pán)）； 2）粗車(chē)外圓，粗車(chē)一端大、小端面，一端內(nèi)孔倒角（多刀半自動(dòng)車(chē)床，氣動(dòng)可脹心軸）； 3）半精車(chē)外圓，粗車(chē)另一端大、小端面，另一端內(nèi)孔

5、倒角（多刀半自動(dòng)車(chē)床，氣動(dòng)可脹心軸）； 4）拉孔（臥式拉床，拉孔夾具）； 5）精車(chē)外圓，精車(chē)一端大、小端面，一端外圓倒角（普通車(chē)床，氣動(dòng)可脹心軸）； 6）精車(chē)另一端大、小端面，另一端外圓倒角（普通車(chē)床，氣動(dòng)可脹心軸）； 7）車(chē)槽（普通車(chē)床，氣動(dòng)三爪卡盤(pán)）； 8）中間檢驗(yàn)； 9）滾齒（滾齒機(jī)，滾齒夾具）； 10）一端齒圈倒角（倒角機(jī)，倒角夾具）； 11）另一端齒圈倒角（倒角機(jī)，倒角夾具）； 12）剃齒（剃齒機(jī)，剃齒心軸）； 13）檢驗(yàn)； 14）熱處理； 15）磨孔（內(nèi)圓磨床，節(jié)圓卡盤(pán)）； 16）最終檢驗(yàn)。 方案

6、2： 1）粗車(chē)一端大、小端面，粗車(chē)、半精車(chē)內(nèi)孔，一端內(nèi)孔倒角（普通車(chē)床，三爪卡盤(pán)）； 2）粗車(chē)、半精車(chē)外圓，粗車(chē)另一端大、小端面，另一端外圓、內(nèi)孔倒角（普通車(chē)床，三爪卡盤(pán)）； 3）精車(chē)內(nèi)孔，車(chē)槽，精車(chē)另一端大、小端面，另一端外圓倒角（普通車(chē)床，三爪卡盤(pán)）； 4）精車(chē)外圓，精車(chē)一端大、小端面（普通車(chē)床，可脹心軸）； 5）中間檢驗(yàn)； 6）滾齒（滾齒機(jī)，滾齒夾具）； 7）一端齒圈倒角（倒角機(jī)，倒角夾具）； 8）另一端齒圈倒角（倒角機(jī)，倒角夾具）； 9）剃齒（剃齒機(jī)，剃齒心軸）； 10）檢驗(yàn)； 11）熱處理； 12）磨孔（內(nèi)圓磨床

7、，節(jié)圓卡盤(pán)）； 13）最終檢驗(yàn)。 方案比較： 方案 2 工序相對(duì)集中，便于管理，且由于采用普通機(jī)床，較少使用專(zhuān)用夾具，易于實(shí)現(xiàn)。方案 1 則采用工序 分散原則，各工序工作相對(duì)簡(jiǎn)單?？紤]到該零件生產(chǎn)批量較大，工序分散可簡(jiǎn)化調(diào)整工作，易于保證加工質(zhì)量， 且采用氣動(dòng)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(jī)床、夾具、刀具、量具和輔具（ 表 S－ 5，表 S－ 6） 3.5 填寫(xiě)工藝過(guò)程卡片（ 表 S0-5） 3.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì) 工序 02 1 ）刀具安裝 由于采用多刀半

8、自動(dòng)車(chē)床，可在縱向刀架上安裝一把左 偏刀（用于車(chē)削外圓）和一把 45彎頭刀（用于車(chē)倒角） ；可在橫刀架上安裝兩把 45彎頭刀（用于車(chē)削大、小端面） 。加工時(shí)兩刀架同時(shí)運(yùn)動(dòng)，以減少加工時(shí)間（圖 S0-3）。 2）走刀長(zhǎng)度與走刀次數(shù) 以外圓車(chē)削為例，若采用 75偏刀，則由表 15－ 1 可確定走刀長(zhǎng)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(chē)和精車(chē)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。取： aP = （136－ 133） /2 + 12.5 aP = 4 mm ；  tan （ 7）＝  3mm；考慮毛坯誤差，?。? ② 確定進(jìn)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(shí)計(jì)算 圖 S0-3 工序 02 排刀圖 ① 計(jì)算基本時(shí)間： t m = 28 / （ 212 0.6 ） = 0.22min （參考 式 S－ 3）；

10、 ② 考慮多刀半自動(dòng)車(chē)床加工特點(diǎn)（多刀加工，基本時(shí)間較短，每次更換刀具后均需進(jìn)行調(diào)整，即調(diào)整時(shí)間 所占比重較大等），不能簡(jiǎn)單用基本時(shí)間乘系數(shù)的方法確定工時(shí)?？筛鶕?jù)實(shí)際情況加以確定： TS = 2.5min 該工序的工序卡片見(jiàn)表 表 S0-6。 3.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)（續(xù)）  。 工序  06 1）刀具安裝 由于在普通車(chē)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(jiàn)圖 S0-4 。  45彎頭刀（用于車(chē)削大、小端面）

11、 S0-4 06 2）走刀長(zhǎng)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(zhǎng)度為 是精車(chē)，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?yàn)? ① 首先確定背吃刀量：精車(chē)余量 0.5mm，一次切削可以完成。取： aP

12、 = 0.5mm ； ② 確定進(jìn)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(shí)計(jì)算 ① 計(jì)算基本時(shí)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(shí)間較短，在采用基本時(shí)間乘系數(shù)的方法確定工時(shí)，系數(shù)應(yīng)取較大值（或輔助時(shí)間單 獨(dú)計(jì)算）?？傻玫剑? T = 2 t m = 1.6 min 。

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

14、確定進(jìn)給量：參考 表 S-11 ，有： f ＝ 1.2 mm/ 工件每轉(zhuǎn)； ② 確定切削速度：參考 表 S-12 ，有： v = 0.6m/s ，計(jì)算求出 n = 96r/min ； ③ 確定工件轉(zhuǎn)速：滾刀頭數(shù)為 1，工件齒數(shù)為 25，工件轉(zhuǎn)速為： nw = 96/25 ≈ 4 r/min 。 4）工時(shí)計(jì)算 ① 計(jì)算基本時(shí)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(shí)間較長(zhǎng)，在采用基本時(shí)間乘系數(shù)的方法確定工時(shí)，系數(shù)應(yīng)取較小值（或輔助時(shí)間單 獨(dú)計(jì)算）?？傻玫剑?TS =

15、1.4 t m ≈ 20 min 。 該工序的工序卡片見(jiàn)表 表 S0-8。 工序 13 1）走刀長(zhǎng)度與走刀次數(shù) 走刀長(zhǎng)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(zhuǎn)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(jìn)給量：取 ④ 確定橫向進(jìn)給量：取  vw = 0.12 m/s f l = 3m/

16、min f r = 0.01mm/  ；可計(jì)算出工件轉(zhuǎn)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(shí)計(jì)算 ① 計(jì)算基本時(shí)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(shí)間較短，在采用基本時(shí)間乘系數(shù)的方法確定工時(shí)，系數(shù)應(yīng)取較大值（或輔助時(shí)間單 獨(dú)計(jì)算）?？傻玫剑?TS = 2.4 t m = 3 min 。 該工序的工序卡片見(jiàn)表

17、 表 S0-9 。 夾具設(shè)計(jì)（以 06 工序夾具為例進(jìn)行說(shuō)明） 4.1 功能分析與夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本工序要求以 φ61.6H8 孔（ 4 點(diǎn)）和已加工好的大端面（ 1 點(diǎn)）定位，精車(chē)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(duì) φ 61.6H8 孔的跳動(dòng)不大于 0.05mm。其中端面 跳動(dòng)是加工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是夾具設(shè)計(jì)需要著重考慮的問(wèn)題。 夾具方案設(shè)計(jì) 工件以孔為主要定位基準(zhǔn)，多采用心軸。而要實(shí)現(xiàn)孔 4 點(diǎn)定位和端面 1 點(diǎn)定位，應(yīng)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(dòng)定心心軸； 2） 采用過(guò)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(yàn)，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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 根據(jù)車(chē)間條件（有壓縮空氣管路），為減小裝夾時(shí)間和減輕裝夾勞動(dòng)強(qiáng)度，宜采用氣動(dòng)夾緊。 2） 夾具體與機(jī)床主軸采用過(guò)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(shè)計(jì)計(jì)算 切削力計(jì)算（參考切削用量手冊(cè)） 主切削力： 進(jìn)給抗力（軸向切削力） ： 最大扭矩： 夾緊力計(jì)算（參考夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)） 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(jì)算： 式中 C-- 彈性變形系數(shù)，當(dāng)彈簧套瓣數(shù)為 3、4、 6 時(shí)，其值分別為 300、 100、 20； d -- 彈簧套外徑； l -- 彈簧套變形部分長(zhǎng)度； t -- 彈簧套彎曲部分平均厚度； -- 彈簧套（未脹開(kāi)時(shí)）與工件孔之間的間隙。將有關(guān)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(shè)計(jì)手冊(cè) ） 選擇單活塞回轉(zhuǎn)式氣缸，缸徑 100mm即可。 4.3 夾具制造與操作說(shuō)明 夾具制造的關(guān)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(yán)格的位置關(guān)系， 彈簧套則要求與夾具體配合的錐面與其外圓表面嚴(yán)格同軸。 此外，彈簧套錐面與夾具體錐面應(yīng)配做， 保證接觸面大而均勻。夾具使用時(shí)必須先安裝工件， 再進(jìn)行夾緊， 嚴(yán)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(jiàn) 圖 S0-6 。