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1 外文翻譯 機械加工零件的工藝及夾具設計 摘 要 本文對機械加工零件的結構和工藝進行了分析 確定了機械加工工藝 路線 夾具在機械加工中所占的地位和重要性 以及夾具設計 隨著科學的日 益發(fā)展進步和國家產業(yè)政策的調整 工程機械行業(yè)已成為沒有政策壁壘的完全競 爭行業(yè) 關鍵詞 技術背景 發(fā)展趨勢 工序 定位方案 1 機械加工歷史背景及其意義 機械制造業(yè)是一個古老而永遠充滿生命力的行業(yè) 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展 對機械產品的要求越來越高 機械制造工藝也在日新月異地發(fā)展 自新中國成 立以來 我國的制造技術與制造業(yè)得到了長足發(fā)展 一個具有相當規(guī)模和一定 技術基礎的機械工業(yè)體系基本形成 改革開放二十多年來 我國制造業(yè)充分利 用國內國外兩方面的技術資源 有計劃地推進企業(yè)的技術改造 引導企業(yè)走依 靠科技進步的道路 使制造技術 產品質量和水平及經(jīng)濟效益發(fā)生了顯著變化 為推動國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了很大的貢獻 盡管我國制造業(yè)的綜合技術水平有 了大幅度提高 但與工業(yè)發(fā)達國家相比 仍存在階段性差距 進入二十一世紀 我國發(fā)展經(jīng)濟的主導產業(yè)仍然是制造業(yè) 特別是在我國加入世貿組織后 世界 的制造中心就從發(fā)達國家遷移到了亞洲 我國有廉價的勞動力和廣大的消費市 場 因此 我國工業(yè)要想發(fā)展 就需要有相應的技術和設備來支持 機械工業(yè)是國民經(jīng)濟的裝備工業(yè) 是科學技術物化的基礎 是高新技術產 業(yè)化的載體 是國防建設的基礎 是實現(xiàn)經(jīng)濟快速增長的重要支柱 也是為提 高人民生活質量 提供消費類機電產品的供應工業(yè) 它對國民經(jīng)濟運行的質量 和效益 產業(yè)結構的調整和優(yōu)化具有極其重要的作用 2 機械行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 隨著社會的發(fā)展 各種機械逐漸運用到各個行業(yè)中 不管是在農用 軍用 工用等方面 離開了機械的操作就談不上效率 因此 從某中角度上來說 一 個國家的經(jīng)濟實力 社會地位 和機械行業(yè)的發(fā)展是密不可分的 各工業(yè)化國 家經(jīng)濟發(fā)展的歷程表明 沒有強大的裝備制造業(yè) 就不可能實現(xiàn)國民經(jīng)濟的工 業(yè)化 現(xiàn)代化和信息化 3 目前裝備制造業(yè)發(fā)展滯后是制約我國經(jīng)濟發(fā)展和產 業(yè)升級的重要因素 加大結構調整力度 推進機械工業(yè)持續(xù) 健康 穩(wěn)定發(fā)展 對于轉變經(jīng)濟增長方式 提高國民經(jīng)濟整體素質 增強我國經(jīng)濟的國際競爭力 保障國防安全等都具有重要而深遠的意義 3 機械加工工藝規(guī)程制訂 3 1 機械加工工藝過程的定義 機械加工工藝過程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀 尺寸 相對位置 和性質等 使其成為成品或半成品的全過程 機械加工工藝過程直接決定零件 及產品的質量和性能 對產品的成本 生產周期都有較大的影響 是整個工藝 過程的重要組成部分 3 2 機械加工工藝過程的組成 組成機械加工工藝過程的基本單元是工序 工序又是由安裝 工位 工步 及走刀組成的 工序是指一個或一組工人 在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所 連續(xù)完成的那一部分工藝過程 工序是制定勞動定額 配備工人及機床設備 安排作業(yè)計劃和進行質量檢驗的基本單元 安裝是工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序 當應用轉位 或移位 加工的機床 或夾具 進行加工時 在一次裝夾 中 工件 或刀具 相對于機床要經(jīng)過幾個位置依次進行加工 在每一個工作 位置上所完成的那一部分工序 稱為工位 采用多工位加工可以減少裝夾的次 數(shù) 減少裝夾誤差 提高生產率 工步是加工表面在切削刀具和切削用量 僅指主軸轉速和進給量 都不 變的情況下所完成的那一部分工藝過程 在一個工步中 如果要切掉的金屬層很厚 可分幾次切削 每切削一次 就稱為一次走刀 3 3 機械加工工藝規(guī)程的定義 規(guī)定產品或零部件制造過程和操作方法等的工藝文件 稱為工藝規(guī)程 它 是企業(yè)生產中的指導性技術文件 3 4 機械加工工藝規(guī)程的作用及內容 機械加工工藝規(guī)程是生產準備工作的主要依據(jù) 根據(jù)它來組織原材料和毛 坯的供應 進行機床調整 專用工藝裝備的設計與制造 編制生產作業(yè)計劃 調配勞動力 以及進行生產成本核算等 機械加工工藝規(guī)程也是組織生產 進行計劃調度的依據(jù) 有了它就可以制 定生產產品的進度計劃和相應的調度計劃 并能做到各工序科學地銜接 使生 產均衡 順利 實現(xiàn)優(yōu)質 高產和低消耗 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片 是兩個主要的工藝文件 機 械加工工藝過程卡片 是說明零件加工工藝過程的工藝文件 在單件 小批量 生產中 以機械加工工藝過程卡片指導生產 過程卡的各個項目編制較為詳細 機械加工工序卡片是為每個工序詳細制定的 用于直接指導工人進行生產 多 用于大批量生產的零件和成批生產中的重要零件 3 5 制訂機械加工工藝規(guī)程的原則及步驟 在一定的生產條件下 以最少的勞動消耗和最低的費用 按計劃加工出符 合圖紙要求的零件 是制訂機械加工工藝規(guī)程的基本原則 制訂機械加工工藝規(guī)程的步驟如下 根據(jù)零件的生產綱領決定生產類型 分析零件加工的工藝性 選擇毛坯的種類和制造方法 擬訂工藝過程 工序設計 編制工藝文件 4 夾具設計 4 1 夾具設計的意義 在機械行業(yè)中 如何去保證工件的高精度 加工的成本等實質性問題 一 直是從事于機械行業(yè)人員研究的問題 其中在設計夾具的時候就要考慮以上問 題 高效的夾具是工件高精度的保證 如何讓夾具更高效 更經(jīng)濟 這是行業(yè) 人急需要解決的 隨著社會的發(fā)展 科技的不斷提高 各種高科技技術逐漸滲透到各個行業(yè) 如何利用這些高科技為人類服務 如何充分利用這些高科技在機械行業(yè)中 這 還需要機械行業(yè)人員不斷的努力 開拓創(chuàng)新 隨著科學技術的發(fā)展 和社會市場需要 夾具的設計在逐步的超向柔性制 造系統(tǒng)方向發(fā)展 迄今為止 夾具仍是機電產品制造中必不可缺的四大工具之一 刀 具本身已高度標準化 用戶只需要按品種 規(guī)格選用采購 而模具和夾具則和產 品息息相關 產品一有變化就需重新制作 通常是屬于專用性質的工具 模具已發(fā) 展成為獨立的行業(yè) 夾具在國內外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小 行業(yè) 組合夾具不僅具有標準化 模塊化 組合化等當代先進設計思想 又符 合節(jié)約資源的原則 更適合綠色制造的環(huán)境保護原理 所以是今后夾具技術的一 個重要發(fā)展方向單位 機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置 至于裝夾各種刀具用的裝置 則一般 稱為 輔助工具 輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內 按照機床 夾具的應用范圍 一般可分為通用夾具 專用夾具和可調整式夾具等 通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具 如車床上的卡盤 銑床上的 回轉工作臺 分度頭 頂尖座等 它們都一標準化了 具有一定的通用性 可以用 來安裝一定形狀尺寸范圍內的各種工件而不需要進行特殊的調整 但是 在實際 生產中 通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要 或者因為生產率低而必 須把通用夾具進行適當?shù)母倪M 或者由于工件的形狀 加工的要求等的不同須專 門設計制造一種專用夾具 以解決生產實際的需要 用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的 其功 用主要有下列幾個方面 1 保證工件被加工表面主要包括加工工件所需要的機動 時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分 2 采用專用夾具后 安裝工件和轉 換工位的工作都可以大為簡化 不再需要畫線和找正 縮短了工序的輔助時間并 且節(jié)省了畫線這個工序 從而提高了勞動生產率 在生產中由于采用了多工件平 行加工的夾具 使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間 相同 采用回轉式多工位連續(xù)加工夾具 可以在進行切削加工某個工件的同時 進行其它工件的裝卸工作 從而使輔助時間與機動時間相重合 總之 隨著專用 夾具的采用和進一步改善 可以有效地縮短工序時間 滿足生產不斷發(fā)展的需要 3 采用專用夾具還能擴大機床的工藝范圍 例如在普通車床上附加鏜模夾具后 便可以代替鏜床工作 裝上專用夾具后可以車削成型表面等 以充分發(fā)揮通用機 床的作用 4 減輕勞動強度 保障安全生產 根據(jù)生產需要 采用一些氣動 液壓 或其它機械化 自動化程度較高的專用夾具 對于減輕工人的勞動強度 保障生產 安全和產品的穩(wěn)質高產都有很大作用 加工大型工件時 例如加工車床床身上 下兩面上的螺孔 需要把床身工件翻轉幾次進行加工 勞動強度大而且不安全 采用電動回轉式鉆床家具后 就能夠達到提高生產效率 減輕勞動強度 保障生產 安全的目的 4 2 夾具的發(fā)展趨勢 工業(yè)設計是人類社會發(fā)展和科學技術進步的產物 從英國莫里斯的 工藝 美術運動 到德國的包豪斯設計革命以及美國的廣泛傳播與推廣 工業(yè)設計 經(jīng)過了醞釀 探索 形成 發(fā)展百余年的歷史滄桑 時至今日 工業(yè)設計已成 為一門獨立的專業(yè)學科 并且有一套完整的研究體系 1980 年國際工業(yè)設計協(xié)會理事會 ICSID 給工業(yè)作了明確定義 就批 量生產的工業(yè)產品而言 憑借訓練 技術知識 經(jīng)驗及視覺感受 而預示材料 結構 構造 形態(tài) 色彩 表面加工 裝飾以新的品質和規(guī)格 叫做工業(yè)設計 根據(jù)當時的具體情況 工業(yè)設計師應在上述工業(yè)產品全部側面或其中幾個方面 進行工作 而且需要工業(yè)設計師對包裝 宣傳 展示 市場開發(fā)等問題的解決 付出自己的技術知識和經(jīng)驗以及視覺評價能力時 這也屬于工業(yè)設計的范疇 材料 結構 工藝是產品設計的物質技術基礎 一方面 技術制約著設計 另一方面 技術也推動著設計 從設計美學的觀點看 技術不僅僅是物質基礎 還具有其本身的 功能 作用 只要善于應用材料的特性 予以相應的結構形 式和適當?shù)募庸すに?就能夠創(chuàng)造出實用 美觀 經(jīng)濟的產品 即在產品中發(fā) 揮技術潛在的 功能 任何設計都是時代的產物 它的不同的面貌 不同的特征反映著不同歷史 時期的科學技術水平 技術是產品形態(tài)發(fā)展的先導 新材料 新工藝的出現(xiàn) 必然給產品帶來新的結構 新的形態(tài)和新的造型風格 材料 加工工藝 結構 產品形象有機地聯(lián)系在一起的 某個環(huán)節(jié)的變革 便會引起整個機體的變化 現(xiàn)在 機械加工工藝及夾具隨著制造技術的發(fā)展也突飛猛進 機械加工工 藝以各個工廠的具體情況不同 其加工的規(guī)程也有很大的不同 突破已往的死 模式 使其隨著情況的不同具有更加合理的工藝過程 也使產品的質量大大提 高 制定加工工藝雖可按情況合理制定 但也要滿足其基本要求 在保證產品 質量的前提下 盡可能提高勞動生產率和降低加工成本 并在充分利用本工廠 現(xiàn)有生產條件的基礎上 盡可能采用國內 外先進工藝技術和經(jīng)驗 還應保證 操作者良好的勞動條件 但我國現(xiàn)階段還是主要依賴工藝人員的經(jīng)驗來編制工 藝 多半不規(guī)定工步和切削用量 工時定額也憑經(jīng)驗來確定 十分粗略 缺乏 科學依據(jù) 難以進行合理的經(jīng)濟核算 國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明 目前中 小批多品種生產的工件品種已占 工件種類總數(shù)的 85 左右 現(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經(jīng)常更新?lián)Q代 以適應市場的需求與競爭 然而 一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾 具 一般在具有中等生產能力的工廠里 約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具 另 一方面 在多品種生產的企業(yè)中 每隔 3 4 年就要更新 50 80 左右專用夾 具 而夾具的實際磨損量僅為 10 20 左右 特別是近年來 數(shù)控機床 加工 中心 成組技術 柔性制造系統(tǒng) FMS 等新加工技術的應用 對機床夾具提出 了如下新的要求 1 能迅速而方便地裝備新產品的投產 以縮短生產準備周期 降低生產成 本 2 能裝夾一組具有相似性特征的工件 3 能適用于精密加工的高精度機床夾具 4 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具 5 采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置 以進一步減輕勞動強度和提 高勞動生產率 6 提高機床夾具的標準化程度 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為標準化 高效化 精密化和柔性化等 四個方面 利用更好的夾具 可以提高勞動生產率 提高加工精度 減少廢品 可以 擴大機床的工藝范圍 改善操作的勞動條件 因此 夾具是機械制造中的一項 重要的工藝裝備 一個好的夾具是加工出合格產品的首要條件 為了讓夾具有 更好的發(fā)展 夾具行業(yè)應加強產 學 研協(xié)作的力度 加快用高新技術改造和 提升夾具技術水平的步伐 創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網(wǎng)站 充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡 技術 與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術 主動與國外夾具廠商聯(lián)系 爭取合資 與合作 引進技術 這是改造和發(fā)展我國夾具行業(yè)較為行之有效的途徑 參考文獻 1 裘愉 組合機床 北京 機械工業(yè)出版社 1995 2 金振華 組合機床及其調整與使用 北京 機械工業(yè)出版社 1990 3 沈延山 生產實習與組合機床設計 大連 大連理工大學出版社 1989 4 上海市大專院校機械制造工藝學協(xié)作組編著 機械制造工藝學 福建科學 技術出版社 1996 5 王華坤 范元勛 機械設計基礎 北京 兵器工業(yè)出版社 2000 6 馮辛安 機械制造裝備設計 北京 機械工業(yè)出版社 1998 7 陳日曜 機械原理 北京 機械工業(yè)出版社 1992 8 方子良 機械制造技術基礎 上海 上海交通大學出版社 2004 9 劉秋生 李忠文 液壓傳動與控制 北京 宇航出版社 1994 10 陳于萍 周兆元 互換性與測量技術基礎 北京 機械工業(yè)出版社 2005 11 東北重型機械學院等 機床夾具設計手冊 上海 上?？萍技夹g出版社 1979 12 機械設計手冊 聯(lián)合編寫組 機械設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1987 13 王先逵 機械制造工藝學 上下冊 北京 清華大學出版社 1989 14 崇凱 機械制造技術基礎課程設計指南 15 黃如林 汪群 金屬加工工藝及工裝設計 16 魯屏宇 工程圖學 17 馮辛安 機械制造裝備設計 18 Gell Maurice Materials Science and Engineering 1995 A204 246 251 19 X Chen J W Hutchinson M Y He A G Evans Acta Mater 51 2003 2017 常州機電職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計 論文 說明書 作 者 學 號 系 部 專 業(yè) 題 目 飛錘支架加工工藝及夾具設計 指導者 評閱者 年 月 II 畢 業(yè) 設 計 論 文 中 文 摘 要 本設計是基于飛錘支架零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計 加工外圓及 孔的車夾具設計 飛錘支架零件的主要加工表面是平面及孔系 一般來說 保證平面的加工 精度要比保證孔系的加工精度容易 因此 本設計遵循先面后孔的原則 并將孔與平面的加 工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度 基準選擇以 中間拔叉的輸入軸和 輸出軸的支承孔作為粗基準 以頂面與兩個工藝孔作為精基準 主要加工工序安排是先以支 承孔系定位加工出頂平面 再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔 在后續(xù)工序中除個別 工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面 支承孔系的加工采用的是坐標法鏜孔 整個加工過程均選用機床 關鍵詞 飛錘支架 零件 加工工藝 專用夾具 設計 III 畢 業(yè) 設 計 論 文 外 文 摘 要 Title The flying hammer bracket parts fork processing technology and fixture design Abstract This design is the special fixture for machining technology for the flying hammer bracket parts and process design based on car fixture design machining and hole The main processing surface flying hammer bracket parts is the plane and a series of hole In general ensure the machining accuracy of plane than to ensure the accuracy of the processing easily Therefore the design follows the surface after the first hole principle And the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages to ensure machining precision Datum selection to the bearing hole in the middle fork of the input shaft and output shaft as a rough benchmark the top surface and the two holes as a precision technology base The main process of machining technology is first to support hole positioning processing the top plane and then the top plane and the series of supporting hole location hole processing technology In addition to the follow up processes are individual processes with the top plane positioning technology and other processing Kong and plane Processing support holes using the coordinate boring The whole process selection of machine tool Keywords flying hammer bracket parts processing special fixture design IV 目 錄 1 零件分析 1 1 1 零件作用 1 1 2 零件工藝分析 1 2 選擇毛坯種類并確定制造方法 2 3 工藝規(guī)程的設計 2 3 1 基準的選擇 2 3 2 制定工藝路線 2 3 3 工藝路線確定 3 3 4 機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4 4 加工外圓及孔車夾具設計 11 4 1 車床夾具設計要求說明 11 4 2 車床夾具的設計要點 11 4 3 定位機構 13 4 4 夾緊機構 13 4 5 零件的車床夾具的加工誤差分析 13 4 6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 14 4 7 零件的車床專用夾具簡單使用說明 15 總 結 16 致 謝 17 參 考 文 獻 18 1 1 零件分析 1 1 零件作用 設計題目所給零件是飛錘支架 它是飛錘調速器上的一個零件 用來連接支撐調速飛 錘 以使飛錘平穩(wěn)轉動 達到改變轉動慣量來調節(jié)轉速的目的 飛錘支架是對稱結構 通過其中心孔 7 套于轉軸上 而一對飛錘對稱裝于兩對 6 孔中 隨支架一起轉動 當 轉速改變時 飛錘與轉軸夾角也改變 從而改變轉動慣量來調節(jié)轉速 所以 飛錘支架 的加工質量將影響調速器的調速精度 1 2 零件工藝分析 零件圖如圖 1 1 概括來講 飛錘支架有兩組加工表面 一組是以 孔為中心加工表0 367 面 均為回轉體表面 包括外圓面 11 15 以及端面 其中大端面與孔 有 0319 0 36 垂直度要求 公差為 0 05 外圓面與孔 有圓跳動要求 公差為 0 05 另一0 319 607 組就是余下的加工表面 包括兩個 6 5 的圓孔 兩對共四個 孔 以及一些平面 0 124 其中 孔端面不僅與 孔自身有垂直度要求 公差為 0 05 而且與第一組中0 1246 0 1246 孔有平行度要求 公差為 0 05 307 D 11 76R6 0 05 C 19 0 1 19 0 1 15 50 0 03 18 0 5 0 2 3033 4 6 0 12 0 04 R0 012 D 倒 角 1 45 0 05 C 0 05 D 6 3 19 0 0 03 3 30 6 3 6 3 1 6 1 6 1 6 12 5 12 5 7 0 03 6 0 2 6 5锪 平 12 3 2 0 10 C 11 0 1 R0 05 C 45C 圖 1 1 另外兩個 孔有圓度要求 公差為 0 10 每對 孔之間有同軸度要求 公0 1246 0 1246 差為 R0 012 2 由以上分析可知 對這兩組加工表面而言 可先加工第一組回轉體表面 且應先加工 孔 以獲得各回轉體表面的公共精基準 便于定位及保證有關表面位置關系 而0 367 后再加工另一組表面 并保證各有關表面的位置關系 2 選擇毛坯種類并確定制造方法 合理選擇毛坯類型 使零件制造工藝簡單 生產率高 質量穩(wěn)定 成本降低 飛錘支架 零件材料為球墨鑄鐵 因為零件為成批生產 所以為提高生產率采用金屬砂型鑄造 要 求球墨鑄鐵金相組織基體為 85 以上的球光體 球化率應大于 80 不允許有片狀石墨存 在 零件材料為 HT200 考慮到飛錘支架運行時經(jīng)常需要掛倒檔以倒行或輔助轉向 因此 零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷 采用這種材料零件的強度也能保證 由于零件 成批生產 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 2 級 能保證鑄件的尺寸要求 這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的 3 工藝規(guī)程的設計 3 1 基準的選擇 1 粗基準的選擇 一般而言 對回轉體加工表面 一毛坯外圓作為粗基準是合理的 但對本零件來說 若以孔 的外圓做粗基準定位先加工出孔 再以孔 內圓表面為精基準0 367 0 367 0 367 難以定位加工外圓面以及端面 因為孔 直徑太小了 我們在緊接著加工出一個端 0 面來作為基準 在選端面是考慮到加工經(jīng)濟精度所以選通槽先加工 由于毛坯采用金屬 砂型鑄造 毛坯表面精度較高 加工余量較小 所以 經(jīng)分析 決定采用四爪單動卡盤 夾持零件小圓 的外表面的大圓 劃線找正以其為粗基準 先加工出孔 和孔0 367 0 367 2 6 5 這樣在后面的工序中就能用到 這個統(tǒng)一的精基準 也符合粗基準選用原0 367 則 2 精基準的選擇 精基準的選擇主要應該考慮統(tǒng)一基準和基準重合的問題 有前述分析 用首先加工出 來的孔 和通槽 0 367 3 2 制定工藝路線 我們大體的設計思路是 我們在考慮加工時先粗加工后精加工 充分加工經(jīng)濟精度 3 用精加工保證工件最終尺寸要求 采用四爪單動卡盤夾持零件小圓 的外表面的大0 367 圓 劃線找正以其為粗基準 先加工出孔 和孔 2 6 5 這樣在后面的工序中就能0 367 用到 這個統(tǒng)一的精基準 然后加工出通槽 之后把加工通槽右側平面和 的0 367 0 36 外圓時在車床上一次加工出來 通過精車通槽右側平面這一精加工來保證尺寸 而0 35 不是通過銑通槽來保證 這樣更符合加工的經(jīng)濟精度 加工外圓時沒有再次裝夾造成的 裝夾誤差 從而保證 相對設計基準的尺寸要求 在同一工序中粗精加工分開還能0 319 保證在車外圓時不會破壞通槽右側平面 接下來再鉆孔 4 時 根據(jù)他的設計基準 0 1246 安排在車大端面的后面 另外在加工孔 4 的端面是在他的所有設計基準加工好的0 1246 前提下在加工的 所以放在最后加工 這樣就能保證定為基準與設計基準重合 加上以上的分析 并且由于是成批生產 故采用通用機床配以組合夾具 并盡量使工 序集中來保證各加工表面間的相互位置精度要求 這樣也可以提高機床的生產率 節(jié)省 裝夾工件的時間 減少工件的搬動次數(shù) 同時我們的零件相對很小 加工量很小 可以 不考慮加工中的熱變形 3 3 工藝路線確定 工序 10 鑄造 金屬型 工序 20 熱處理 正火 硬度 HB250 300 工序 30 粗車 半精車最外端的外圓端面 車大端面 切槽 車外圓到滿足圖紙標準 工序 40 粗銑 半精銑 的槽 5018 工序 50 半精銑槽 工序 60 半精車外圓柱面大端面 小端面 工序 70 精車外圓柱面和大端面 工序 80 鉆 擴 鉸孔 并倒角 0 367 工序 90 鉆 并锪平 26 5 12 工序 100 鉆 擴 并倒角 4 說明 之所以把最右端端面和大端面分開在兩個工序中進行加工 主要是因為夾緊力的 作用面發(fā)生了變化 在工序中 夾緊力的作用面是大端面 采用的是壓板夾緊 而在工 序中夾緊力的作用面是右端面 采用的是螺栓夾緊 定位圓柱銷旁邊再伸出一段長度的 4 螺栓 右端用螺母夾緊 3 4 機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 殼體零件材料為 HT200 重量為 1 生產類型為大批量生產 采用砂型機鑄造毛坯 1 不加工表面毛坯尺寸 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 2 飛錘支架的端面面 由于殼體底面要與其他接觸面接觸 同時又是 7 孔的中心線的基準 粗糙度要求為 6 3 查相關資料知余量留 2 5 比較合適 3 飛錘支架的孔 毛坯為實心 不鑄造出孔 孔的精度要求介于 IT7 IT8 之間 參照參數(shù)文獻 2 1確定切削用量及基本工時 工序 II 車 19 15 11 回轉面及其端面 1 加工條件 工件材料 HT15 33 b 220MPa 模鑄 加工要求 車削 100mm 端面及外圓柱面 粗車 B 面 機床 CA6140 臥式車床 刀具 采用刀片的材料為 YT15 刀桿尺寸 16x25mm 90 15 2 K 0 12 0 5mm0 2 計算切削用量 1 粗車 19mm 端面面 1 已知毛坯長度方向的加工余量為 3 0 8 0 7mm 考慮的模鑄拔模斜度 4mmpa 2 進給量 f 根據(jù) 實用機械加工工藝手冊 中表 2 4 3 當?shù)稐U尺寸為 16 25 mm2 3 5mm 以及工件直徑為 100 時 f 0 7 1 0mm rpa 按 CA6140 車床說明書 見切削手冊 取 f 0 9mm r 3 計算切削速度 按 切削手冊 表 1 27 切削速度的計算公式為 壽命 T 60min 5 m min vyxpmckfaTCvv 其中 342 0 15 0 35 m 0 2 修正系數(shù) 見 切削手冊 表 1 28 vvvyvk 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MvksvkkvkrvBv 所以 x1 44x0 8x1 04x0 81x0 97 158 6 m min vxc35 015 02 46 4 確定機的主軸轉速 ns 504r minW d10cv x10 8 按機床說明書 見 工藝手冊 表 4 2 8 與 504r min 相近的機床轉速為 480r min 及 600r min 現(xiàn)選取 480r min wn 所以實際切削速度 v 110r min 5 切削工時 按 工藝手冊 表 6 2 1 L 19mm 2mm 0 1l 2l tm 0 0486 min fnlw21 0 948 其余的車端面和車外圓的切削用量及基本工時的計算與上相似 在此不再累述 工序 III 鉆 擴 鉸 7 的孔 鉆孔 6mm 選擇 6mm 高速鋼錐柄標準麻花鉆 見 工藝手冊 表 3 1 6 切削 表 2 7 和 工藝 表 4 2 16 0 43 fmr 機 切削 表 2 15 硬度 200 21715incV查 min r7 5306x1D cn 按機床選取 工藝 表 4 2 5 r i8機 6 實際切削速度 min 39 16058x1Dn 機cV 基本工時 工藝 表 6 2 5 4 27f 機機 lt 擴孔 mm 8 6 選擇 6 8mm 高速鋼錐柄擴孔鉆 工藝 表 3 1 8 由 切削 表 2 10 得擴孔鉆擴 6 8mm 孔時的進給量 并由 工0 78 fmr 藝 表 4 2 16 取 擴孔鉆擴孔時的切削速度0 72 fmr 機 1 23ccV鉆 由 切削 表 2 15 得 故 14incV鉆1 i 2323ccV 鉆 min 41 273 158 9x70Dn 按機床選取 16 機 587 30 n 機機cV 基本工時 145 02 x16fltji21 機 鉸 7H7 孔 選擇 7mm 高速鋼錐柄機用鉸刀 工藝 表 3 1 17 由 切削 表 2 24 得 1 05 fmr 0 15 2pam 48 incV 由 工藝 表 4 2 16 得 2機 7 543 1784DV10ncc 按機床選取 min r6機 8 107 機 基本工時 1854 02 637f2 機機nlt 7 工序 IV 半精車 19 外圓及其端面 半精車 19mm 外圓柱面 1 切削深度 單邊余量為 Z 0 7mm 2 進給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 取 f 0 2mm r 3 計算切削速度 vyxpmckfaTCvv 其中 342 0 15 0 35 m 0 2 即vvvy 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MkskkkrvBvk 所以 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 96m minvcv35 015 02 264 4 確定機床主軸轉速 ns 1609r minW dcv 916 與 1609r min 相近的機床轉速為 1750r min 現(xiàn)選取 1750r min wn 所以實際切削速度 cv10sdn min 7 35609 5 切削工時 按 工藝手冊 表 6 2 1 t i 其中 l 19mm 4mm 0mm mfnlw21 1l2l t i 0 19167 min 0 63 工序 V 鉆 4 6 5 的孔 锪孔 12 鉆 6 5 孔 擴 12 孔 1 鉆 6 5mm 孔 機床 Z525 立式鉆床 刀具 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 10 61 選取高速鋼麻花鉆 4 1 進給量 取 f 0 13mm r 2 切削速度 V 24 34m min 取 V 30m min 8 3 確定機床主軸轉速 ns 1469r minW d10cv 5 630 與 1469r min 相近的機床轉速為 1450r min 現(xiàn)選取 2012r min wn 所以實際切削速度 cv10sdn mi 594 2015 6 5 切削工時 按 工藝手冊 表 6 2 1 t i 其中 l 5mm 4mm 3mm mfnlw21 1l2l t 0 0477 min fl210 3459 2 擴 12mm 孔 刀具 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 10 61 選取高速鋼麻花鉆 6 1 進給量 查 機械加工工藝師手冊 表 28 13 取 f 0 13mm r 2 切削速度 V 24 34m min 取 V 30m min 3 確定機床主軸轉速 ns 786r minW d10cv 1230 與 796r min 相近的機床轉速為 750r min 現(xiàn)選取 750r min wn 所以實際切削速度 cv10sdn min 26 8750 5 切削工時 按 工藝手冊 表 6 2 1 t i 其中 l 2mm 4mm 0mm mfnlw21 1l2l t 0 0615 min fl210 3756 9 工序 VI 鉆 4 6 5 的孔 1 4 6 5mm 孔 機床 Z525 立式鉆床 刀具 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 10 61 選取高速鋼麻花鉆 6 5 1 給量 查 機械加工工藝師手冊 表 28 13 取 f 0 13mm r 2 削速度 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 10 70 及 10 66 查得 V 30m min 3 定機床主軸轉速 ns 1061r minW d10cv 5 630 與 1061r min 相近的機床轉速為 1012r min 現(xiàn)選取 1012r min wn 所以實際切削速度 cv10sdn min 6 28109 5 削工時 按 工藝手冊 表 6 2 1 t i 其中 l 6mm 4mm 3mm mfnlw21 1l2l t 0 076 min mfnlw21 0 3 由于有四個孔所以切削工時為 4 t 0 3040minm 工序 II 銑寬 18mm 槽 1 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀 刀片采用 YG8 map5 1 d70 min 150v4 z 2 決定銑削用量 1 決定銑削深度 因為加工余量不大 故可在一次走刀內銑完 則 10 map1 2 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 根據(jù)表查出 則齒 2 0mfz in13647510rdvns 按機床標準選取 1450wn min 3 15901vw 當 1450r min 時nrzfwm 160452 按機床標準選取 mf 3 計算工時 切削工時 l 50 則機動工時為l91l32in8 04521 xfnltwm 11 4 加工外圓及孔車夾具設計 4 1 車床夾具設計要求說明 車床夾具主要用于加工外圓及孔車夾具設計 因而車床夾具的主要特點是工件加工 表面的中心線與機床主軸的回轉軸線同軸 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 還有自行設計的心軸 專用夾具通?？煞譃樾妮S式 夾頭式 卡盤式 角鐵式和花盤式 這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉 刀具做進給運動 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 緊機構 角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體 支座 杠桿 接頭等零件的回轉端面時 由 于零件形狀較復雜 難以裝夾在通用卡盤上 因而須設計專用夾具 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 T 形槽 安裝定位元 件 夾緊元件和分度元件等輔助元件 可加工形狀復雜工件的外圓和內孔 這類夾具不 對稱 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運動 夾具做進給運動 由于后一類夾具應用很少 屬于機床改裝范疇 而生產中需自行設計的較多是安裝 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 車床夾具的設計要點 1 定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求 當加工回轉表面時 要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合 夾具上定位裝置 的結構和布置必須保證這一點 當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時 則應以夾具的回 轉軸線為基準來確定定位元件的位置 工件的夾緊應可靠 由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉 故在加工過程中 12 工件除受切削力矩的作用外 整個夾具還要受到重力和離心力的作用 轉速越高離心力 越大 這些力不僅降低夾緊力 同時會使主軸振動 因此 夾緊機構必須具有足夠的夾 緊力 自鎖性能好 以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故 對于角鐵式夾具 夾緊 力的施力方式要注意防止引起夾具變形 2 夾具與機床主軸的連接 車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響 因此 要求夾具 的回轉軸線與臥式車床主軸軸線應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 其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式 1 對于徑向尺寸 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構 圖 1 b 所示的過渡盤 其上有一個定位圓孔按 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 校正夾具與機床主軸的同軸度 對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結構 如圖 1 c 所示 過渡盤在其長錐面上 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 以使定心準確 剛度好 13 圖 1 車床夾具與機床主軸的連接 過渡盤常作為車床附件備用 設計夾具時應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構尺寸 可查閱有關手冊 4 3 定位機構 由零件圖分析孔 F 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 限制工件的六個自由度 才可以達到加工要求 先設計夾具模型如下 選擇定位元件為 支承板 支撐釘 定位銷 上下蓋板 支撐板限制了 X Y Z 方向的 移動自由度 X Y 方向的轉動自由度 支撐釘限制了 Z 方向的轉動自由度 可見 定位方 案選擇合理 4 4 夾緊機構 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 構時 要合理確定夾緊力的三要素 大小 方向 作用點 夾緊裝置的基本要求如下 1 夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置 2 夾緊力要適當 既要保證工件在加工過程中不移動 不轉動 不震動 又不因夾緊 力過大而使工件表面損傷 變形 3 夾緊機構的操作應安全 方便 迅速 省力 4 機構應盡量簡單 制造 維修要方便 分析零件加工要素的性質 確定夾緊動力源類型為手動夾緊 夾緊裝置為壓板 壓緊 力來源為螺旋力 夾具的具體結構與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖 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 加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差 夾具誤D 14 差 夾具在主軸上的安裝誤差 和加工方法誤差 的影響 J A G 如夾具圖所示 在夾具上加工時 尺寸的加工誤差的影響因素如下所述 1 定位誤差 D 由于 C 面既是工序基準 又是定位基準 基準不重合誤差 為零 工件在夾具上定B 位時 定位基準與限位基準是重合的 基準位移誤差 為零 因此 尺寸的定位誤差Y 等于零 D 2 夾具誤差 J 夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差 以及限位基面相對安裝基面 C 的平行度 誤差是 0 01 3 安裝誤差 A 因為夾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 4 加工方法誤差 G 如車床主軸上安裝夾具基準與主軸回轉軸線間的誤差 主軸的徑向跳動 車床溜板 進給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等 它的大小取決于機床的制造精度 夾具的懸 伸長度和離心力的大小等因素 一般取 3 0 05 3 0 017mmG K 零件的車床夾具總加工誤差是 2A2JDG 06 17 0 精度儲備 238 6 5 CJ 故此方案可行 4 6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 夾具體設計的基本要求 1 應有適當?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 安裝對刀塊或導向元件的表面以及 15 夾具體的安裝基面 應有適當?shù)某叽缇群托螤罹?它們之間應有適當?shù)奈恢镁?為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定 鑄造夾具體要進行時效處理 焊接和鍛造夾具體要進 行退火處理 2 應有足夠的強度和剛度 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生不允許的變形和振 動 夾具體應有足夠的壁厚 剛性不足處可適當增設加強筋 3 應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大 結構比較復雜 而且各表面間的相互位置精度要求高 因此應特別注意其結構工藝性 應做到裝卸工件方便 夾具維修方便 在滿足剛度和強 度的前提下 應盡量能減輕重量 縮小體積 力求簡單 4 應便于排除切屑 在機械加工過程中 切屑會不斷地積聚在夾具體周圍 如不及時排除 切削熱量的 積聚會破壞夾具的定位精度 切屑的拋甩可能纏繞定位元件 也會破壞定位精度 甚至 發(fā)生安全事故 因此 對于加工過程中切屑產生不多的情況 可適當加大定位元件工作 表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間 對于加工過程中切削產生較多的情況 一般 應在夾具體上設置排屑槽 5 在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配 合實現(xiàn)的 當夾具在機床工作臺上安裝時 夾具的重心應盡量低 支承面積應足夠大 安裝基面應有較高的配合精度 保證安裝穩(wěn)定可靠 夾具底部一般應中空 大型夾具還 應設置吊環(huán)或起重孔 確定夾具體的結構尺寸 然后繪制夾具總圖 詳見繪制的夾具裝配圖 4 7 零件的車床專用夾具簡單使用說明 1 夾具的總體結構應力力求緊湊 輕便 懸臂尺寸要短 重心盡可能靠近主軸 2 當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉軸線不平衡時 將產生較大的離心 力和振動 影響工件的加工質量 刀具的壽命 機床的精度和安全生產 特別是在轉速 較高的情況下影響更大 因此 對于重量不對稱的夾具 要有平衡要求 平衡的方法有 兩種 設置平衡塊或加工減重孔 在工廠實際生產中 常用適配的方法進行夾具的平衡 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 16 該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題 必要時應該加防護罩 總 結 課程設計即將結束了 時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的 通過這次的設 計使我們不再是只知道書本上的空理論 不再是紙上談兵 而是將理論和實踐相結合進 行實實在在的設計 使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領 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計手冊和 AUTOCAD 等 制圖軟件 為我們踏入社會打下了好的基礎 課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的 還應該更好的做到理 論和實踐的結合 因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導 使我們學到了很多 也非 常珍惜大學給我們的這次設計的機會 它將是我們課程設計完成的更出色的關鍵一步 17 致 謝 這次課程設計使我收益不小 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課程設計 這次課程設計成績的取得 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 她嚴肅的科學態(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 從題目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 18 參 考 文 獻 1 東北重型機械學院 洛陽農業(yè)機械學院 長春汽車廠工人大學 機床夾具設計手冊 M 上海 上海科學技術出版社 1980 2 張進生 機械制造工藝與夾具設計指導 機械工業(yè)出版社 1995 3 李慶壽 機床夾具設計 機械工業(yè)出版社 1991 4 李洪 機械加工工藝手冊 北京出版社 1996 5 上海市金屬切削技術協(xié)會 金屬切削手冊 上?？茖W技術出版社 2544 6 黃如林 劉新佳 汪群 切削加工簡明實用手冊 化學工業(yè)出版社 2544 7 余光國 馬俊 張興發(fā) 機床夾具設計 M 重慶 重慶大學出版社 1995 8 周永強 高等學校課程設計指導 M 北京 中國建材工業(yè)出版社 2542 9 劉文劍 曹天河 趙維 夾具工程師手冊 M 哈爾濱 黑龍江科學技術出版社 1987 10 王光斗 王春福 機床夾具設計手冊 上?？茖W技術出版社 2542 11 東北重型機械學院 洛陽農業(yè)機械學院 長春汽車廠工人大學 機床夾具設計手冊 上海科學技術出版社 1984 12 李慶壽 機械制造工藝裝備設計適用手冊 M 銀州 寧夏人民出版社 1991 13 廖念釗 莫雨松 李碩根 互換性與技術測量 M 中國計量出版社 2540 9 19 14 王光斗 王春福 機床夾具設計手冊 M 上?？茖W技術出版社 2540 15 樂兌謙 金屬切削刀具 機械工業(yè)出版社 2545 4 17