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課程設(shè)計說明書 偏心套加工工藝及加工60mm孔工裝夾具設(shè)計 目 錄 目 錄 1 序 言 2 1 零件的分析 4 1.1 零件的工藝分析 4 1.2 零件的工藝分析 4 1.3 主要加工表面及其要求 5 1.4 生產(chǎn)類型 6 2 毛坯的選擇 6 2.1 確定毛坯的類型，制造方法和尺寸度及其公差 6 2.2 確定毛坯技術(shù)要求 6 3 擬定機械加工路線 8 4 確定機械加工余量、工序尺寸及公差 10 5 機床的選擇及工藝裝備 11 6 確定切削用量及基本工時 15 7 加工60mm孔夾具設(shè)計 17 7.1 車床夾具設(shè)計要求說明 17 7.2車床夾具的設(shè)計要點 18 7.3 定位機構(gòu) 20 7.4夾緊機構(gòu) 20 7.5零件的車床夾具的加工誤差分析 21 7.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 22 7.7 零件的車床專用夾具簡單使用說明 23 總 結(jié) 25 致 謝 26 參 考 文 獻 27 序 言 機械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對于我們國家來說，他關(guān)系到國計民生的方方面面。近年來機械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度，高質(zhì)量，高效率，低成本方發(fā)展，數(shù)字換，自動化水平日益提高，同時由于機械行業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進，機械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。 機械制造過程及檢測，檢驗中，都要用到大量的夾具。為了到到提高勞動效率，提高加工精度，減少廢品，擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞動條件，如何設(shè)計好夾具成了機械制造的一項重要任務(wù)。 機床夾具是夾具中的一種，將其固定到機床上，可以可以使被加工工件對刀具與機床保持正確的相對位置，并克服切削力的影響，使加工順利進行，機床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。 夾具設(shè)計中的特點 1. 夾具的設(shè)計周期較短，一般不用進行強度和剛度的計算。 2. 專用夾具的設(shè)計對產(chǎn)品零件有很強的針對性。 3. “確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。 4. 加緊裝置的設(shè)計對整個夾具的結(jié)構(gòu)據(jù)有一定的影響，設(shè)計一個好德夾具可以減少廢品率。 因此，夾具設(shè)計要求保證以下幾個條件： 1. 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。 2. 保證工件的精度。 3. 保證使用方便和安全。 4. 真確處理作用力的平衡問題。 5. 注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修，注意夾具與機床，輔助工具，刀具和量具之間的聯(lián)系。 在機械制造中，為了適應(yīng)新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求，因此，夾具設(shè)計過程中有朝著以下方向發(fā)展的趨勢： （1） 發(fā)展通用夾具的新品種 A． 由于機械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。 B． 廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 （2） 發(fā)展可調(diào)式夾具 （3） 推廣和發(fā)展組合家具及拼拆夾具。 （4） 加強專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。 （5） 大力推廣和使用機械化及自動化夾具。 （6） 采用新結(jié)構(gòu)，新工藝，新材料夾具設(shè)計和制造夾具 本設(shè)計是屬于工藝夾具設(shè)計范圍，機械加工工藝設(shè)計在零件的加工制造過程中有著重要的作用。工藝性德好壞，之間影響著零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成本，在設(shè)計中為了適應(yīng)大批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設(shè)計中所采用的零件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，可以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費用。 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們在大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件（偏心套）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，也是熟悉和運用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實踐機會。 因此，它在我們大學(xué)生活中占有重要地位。就我個人而言，我也希望通過這次設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性心理，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，對未來的工作發(fā)展打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 1 零件的分析 1.1 零件的工藝分析 偏心套是一偏心回轉(zhuǎn)體零件,有兩組組加工表面,這兩組分別是Φ120外圓 ，包括:兩個Φmm外圓及端面, Φ100的外圓面，尺寸為Φmm的內(nèi)圓柱面。 這兩組加工表面是位置度和自身的平面度和圓柱度都有很高的精度要求 ,可以先加工它的一端外圓,再借助專用夾具以這個外圓為定位基準(zhǔn)加工另一端面,然后再加工其它加工表面. 1.2 零件的工藝分析 ⑴ 該零件以其內(nèi)孔和軸配合，并通過鍵進行連接。偏心套主要其支撐和導(dǎo)向的作用，在工作中承受一定的載荷，因此要求其有一定的強度和耐磨性。 ⑵ 該零件硬度較高，采用GCr15軸承剛材料，在進行熱處理時，在淬火和回火之間，增加一冰冷處理，這樣可以更好地保證工件尺寸的穩(wěn)定性，減小變形。 ⑶ 為了保證工件偏心的精度，可以采用以下加工方法： 當(dāng)加工精度高，加工數(shù)量大時一般采用專用工裝夾具裝夾工件進行加工。因該工件的兩處偏心完全一樣，因此，在加工時可以用同一種方法，分別兩次裝夾即可。 ⑷ 在加工偏心工件時，由于旋轉(zhuǎn)離心作用，會影響零件的圓度，圓柱度等公差，會造成零件壁厚不均勻等，因此，在加工時，除注意保證夾具體平衡外，還應(yīng)注意合理選擇切削用量及有效的冷卻潤滑。 ⑸ 當(dāng)零件上鍵槽精度要求不高或零星加工時，可以采用插削方法加工鍵槽。若鍵槽精度要求較高，零件數(shù)量又多時，應(yīng)采用拉削的方法加工鍵槽。 ⑹ 偏心距誤差的檢查方法。首先將偏心套裝在1:3000小錐度心軸上。心軸兩端備有高精度的中心孔，將心軸裝夾在偏擺儀兩頂尖之間，將百分表觸頭頂在φ120外圓上，轉(zhuǎn)動心軸，百分表最大與最小讀數(shù)之差，即為偏心距。 ⑺φ120偏心圓中心線對中心孔的軸線平行度誤差檢查法。同樣將偏心套裝在1:3000小錐度心軸上，然后將小錐度心軸放在標(biāo)準(zhǔn)V型塊上，先用百分表找出偏心套外圓最高點，然后在相距30mm處，測出兩最高點值，其兩點誤差為兩軸線平行度值。 ⑻圓柱度的檢測方法。將偏心套裝在1:3000的小錐度心軸上，再將心軸裝夾在偏擺儀兩頂尖之間，將百分表觸頭頂在φ120mm外圓上，轉(zhuǎn)動心軸，測三個橫截面，其百分表最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差，即為圓柱度誤差。 1.3 主要加工表面及其要求 ⑴ 內(nèi)孔 孔徑為Φ60的孔是軸的安裝孔，表面粗糙度為Ra=0.8um。倒角為C1，公差等級為IT7~8，孔中心線與兩外圓的偏心距均為8±0.05mm。圓柱度要求為0.01mm。 ⑵ 外圓表面尺寸為Φ120mm，公差等級為IT7~8,外圓表面素線以孔為基準(zhǔn)，平行度要求為0.01mm，外圓表面圓柱度要求為0.01mm，粗糙度為Ra=0.8um，個外圓表面長度為40mm。 ⑶ 端面 偏心套端面長度為90mm，中間側(cè)壁到端面距離為40mm，外端面粗糙度Ra=6.3um，中間側(cè)壁粗糙度Ra=1.6um。 ⑷ 磨削槽 槽寬由圖中給定的尺寸求得為10mm，深為2mm倒圓角R3，由圓中的尺寸要求和其功用可知其不是重要的配合面. ⑸ 鍵槽 鍵槽深度由圖中尺寸可得為4.5mm。 為保證整體零件的耐磨性和熱處理的硬度達到58~64HRC。要求淬火后回火，未注粗糙度為Ra=6.3um。 1.4 生產(chǎn)類型 由題目知產(chǎn)量五千件以上，計算其年生產(chǎn)綱領(lǐng)： N—零件年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件|年） Q—產(chǎn)品年產(chǎn)量（臺，輛|年） m—每臺（輛）產(chǎn)品中零件的數(shù)量（件|臺，輛） a%—備品率 b%—廢品率 Q=5000臺|年， m=1件—|臺 a取3%，b取0.5% 計算得 N=5175.7 該偏心套的生產(chǎn)類型屬于成批生產(chǎn)。 2 毛坯的選擇 2.1 確定毛坯的類型，制造方法和尺寸度及其公差 ①該零件的材料為 GCr15，設(shè)計要求生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，形狀簡單，該零件因其一般只用于輕載，沖擊小或無沖擊的場合。為提高生產(chǎn)效率，選用金屬模 砂型機器鑄造。 ②選擇零件的一端面作為分型面鑄造出帶孔的圓棒料。 ③由零件圖技術(shù)要求知該零件精度要求較高，毛坯為精密的鑄件，鑄件尺寸公差 為 CT9 加工余量等級按 CT9-MA-H/G 級。各表面單邊余量 3.0mm。 2.2 確定毛坯技術(shù)要求 ①鑄件不應(yīng)有裂紋、砂眼、和局部縮松、氣孔及夾渣等缺陷，鑄件表面應(yīng)清除毛 刺同、結(jié)瘤和粘砂等。 ②球化退火處理硬度為 207～229HBW，以降低硬度，改善切削加工性，并為淬火作 好組織上的準(zhǔn)備，材料為 GCr15。 ③未注倒角 0.5 45 ，其余粗糙度 Ra=6.3um。 ④外表面斜度為 30’,內(nèi)表面起模斜度為 1 確定毛坯簡圖： 確定毛坯尺寸公差與機械加工余量 下料 棒料φ120mm×165mm 鍛造 鍛造尺寸φ155mm×φ45mm×104mm ㈢ 基準(zhǔn)的選擇 由零件圖中的技術(shù)要求可知該零件的尺寸較多是以內(nèi)孔中心線為設(shè)計基準(zhǔn),且圖中外圓表面 尺寸精度要求較內(nèi)孔高,外圓表面素線平行度以內(nèi)孔軸線為基準(zhǔn),根據(jù)粗精基準(zhǔn)選擇原則和基準(zhǔn)重合統(tǒng)一原則,確定各表面的基準(zhǔn)如下表所示: 序號 ????????? 加工部位 ???????? 基準(zhǔn)選擇 ?1 孔及其端面 偏心套外圓輪廓及端面(粗基準(zhǔn)) ?2 外圓輪廓 內(nèi)孔中心線 ?3 磨削槽和倒角 內(nèi)孔中心線 ?4 鍵糟 內(nèi)孔中心線 3 擬定機械加工路線 ⑴確定各表面的加工方法 根據(jù)各加工表面的加工精度和表面粗糙度要求，選定如下加工方法： 孔的端面加工為車削； 孔的加工為車削—磨削； 外圓加工為車削—磨削；磨削槽的加工為車削。側(cè)壁加工為車削；鍵槽加工為拉削。 具體加工方法如下： ①偏心套端面：未標(biāo)注公差要求，表面粗糙度為Ra=6.3um，查表知需進行粗車—精車。 ? ②側(cè)壁未標(biāo)準(zhǔn)公差要求，表面粗糙度為Ra=1.6um，查表知需進行粗車—半精車—精車。 ? ③ 孔：表面表面粗糙度Ra=0.8um；查表得公差等級為IT7～8，查表知需進行粗車—半精車—精車。 ?④外圓表面公差等級為IT7～8，粗糙度Ra=0.8um，查表知需進行粗車—半精車—精車。 ⑤磨削槽列尺寸要求和公差要求，不是重要表面，只需粗車即可。 ⑥鍵槽寬度要求為20。 ⑵擬定加工路線 加工方案如下： 工序號 內(nèi)容 設(shè)備 10 粗車端面、外圓 臥式車床 20 粗車內(nèi)孔 臥式車床 30 淬火、回火 ? 40 半精車端面、精車側(cè)壁 臥式車床 50 車磨削槽 臥式車床 60 磨內(nèi)孔 外圓磨床 70 磨外圓 ? 80 內(nèi)孔倒角 內(nèi)孔磨床 90 插削鍵槽 拉床 90 清洗，去毛刺 ? 100 檢驗 ? ⑶ 工藝分析 此工藝按工藝集中原則組織工序，許多工序可在同一機床上完成，減少了工件的裝夾次數(shù)，易于保證加工面的質(zhì)量，需要的車床少，減少了工件在工序間的運輸，減少輔助時間和準(zhǔn)備時間。 4 確定機械加工余量、工序尺寸及公差 加工余量可采用查表修正確定。確定工序尺寸一般方法是：由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注，當(dāng)無其它基準(zhǔn)交換時，同一基準(zhǔn)面多次加工的工序尺寸只與工序（工步）的加工余量有關(guān)，當(dāng)基準(zhǔn)不重合時工序尺寸用工藝尺寸鏈計算，中間工序尺寸按“向、入體“原則標(biāo)注，但毛坯和孔心距尺寸公差帶一般取雙向?qū)ΨQ布置、中間工序尺寸的公差可從相應(yīng)的加工經(jīng)濟精度表中查得。 偏心套零件第一道工序各工步開基準(zhǔn)交換，其余挌表面均基準(zhǔn)重合、統(tǒng)一原則，故只需查得各加工余量，便可確定工序尺寸。 根據(jù)上述資料和加工工藝，查各種表面加工余量表分別確定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下表： 工序號 工序內(nèi)容 單邊余量 工序尺寸 Ra 10 ①??? 粗車端面 2.0 12.5 ②??? 粗車內(nèi)孔 2.5 12.5 20 粗車外圓 2.1 12.5 40 ①??? 精車端面 0.5 90 6.3 ②??? 精車側(cè)壁 0.5 40 1.6 50 車磨削槽 2 ? 60 ①內(nèi)內(nèi)孔 0.5 0.8 70 ②磨外圓 0.5 0.8 80 內(nèi)孔倒角 1 C1 ? 90 插削鍵槽 4.5 ? 5 機床的選擇及工藝裝備 ⑴ 機床的選擇 ①工序10、20、40、50、80 由于有些工序包括多個工步，該零件形狀較規(guī)則，為減少裝卸刀具次數(shù)和時間，保證工件質(zhì)量，選用CA6140型臥式車床比較合適。 ②工序60、70 磨內(nèi)孔和外圓：根據(jù)工件的尺寸選用M2110內(nèi)圓磨床和M1432外圓磨床。 ③工序90 插削鍵槽根據(jù)尺寸和技術(shù)要求選用L6100拉床。 ⑵刀具選擇 該零件特形表面，成批生產(chǎn)，一般采用通用或標(biāo)準(zhǔn)刀具，臥式車床上粗車端面用P10端面車刀，磨內(nèi)孔和外圓選用白剛玉平形砂輪。 ⑶ 選擇夾具 該零件加工工序10采用三爪卡盤，其余工序需用專用偏心夾具。 ⑷ 量具的選擇 該零件屬批量生產(chǎn)，一般采用通用量具。 ① 外圓和內(nèi)孔加工量具 外圓表面 公差值T=0.23mm，查表得計量器具不確定度允許值為 =.00018，查表得，所選用的計量器具達不到GB 3177—1997規(guī)定的 。則重新計算安全裕度A’, A’= =0.002 由于偏心套最大實體尺寸：120.043mm 其最小實體尺寸：120.0250mm 則基驗收極限尺寸： 由分析得應(yīng)選用150～200mm外徑千分尺和150～200mm內(nèi)徑千分尺較合理。 ② 端面和鍵槽加工量具 ?選用0～200mm/0.02mm游標(biāo)卡尺，由于大批量生產(chǎn)最后加工驗收時為節(jié)約時間，提高效率應(yīng)選用極限量規(guī)，孔量規(guī)選用錐柄圓柱塞規(guī)。 機床設(shè)備和工藝裝備選擇 工序號 工序內(nèi)容 機床設(shè)備和工藝裝備 10 ① 粗車端面 CA6140 臥式車床、p10 端面車刀、0～ 200mm/0.02mm 游標(biāo)卡尺 ② 粗車內(nèi)孔 標(biāo)準(zhǔn) p10 內(nèi)孔車刀、三爪卡盤、150～ 200mm 內(nèi)徑千分尺 20 粗車外圓 CA6140 臥式車床、p10 端面車刀、150～200mm 外徑千分尺、專用偏心夾具 40 ①半精車端面 CA6140 臥式車床、p10 端面車刀、0～ 200mm/0.02mm 游標(biāo)卡尺、專用偏心夾具 ②精車側(cè)壁 50 磨削槽 CA6140 臥式車床、p10 車槽車刀、游 標(biāo)卡尺、專用偏心夾具 60 ①磨內(nèi)孔 M2120 內(nèi)孔磨床，白剛玉平形砂輪、 塞規(guī)，專用夾具 70 ②磨外圓 M1331 外圓磨床，白剛玉平形砂輪， 150～200mm 外徑千分尺、專用偏心夾具 80 內(nèi)孔倒角 CA6140 臥式車床、p10 倒角車刀、 專用偏心夾具 90 拉削鍵槽 L6110 拉床，標(biāo)準(zhǔn)鍵槽拉刀，專用偏心夾具，0～200mm/0.02mm 游標(biāo)卡尺 ⑸ 偏心套機械加工工藝過程卡 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工藝裝備 1 下料 棒料φ120mm×165mm 鋸床 2 鍛造 鍛造尺寸φ155mm×φ45mm×104mm 3 熱處理 正火 4 粗車 夾毛坯外圓，粗車內(nèi)孔至尺寸φ55±0.05mm，粗車端面，見平即可。車外圓至φ145mm，長45mm。 CA6140 5 粗車 調(diào)頭裝夾，粗車外圓至φ145mm，與上工序接刀，車端面，保證總長度95mm。在距端面46mm外車Φ100 0-0.05mm至φ102mm，槽寬6mm使槽靠外的端面距離外端面為43mm CA6140 6 精車 掉頭，三抓自定心卡盤夾工件外圓，找正，車內(nèi)孔至尺寸φ59 0-0.05mm，精車另一端面，保證總長92mm，并作標(biāo)記，精車φ100+0.50mm圓及兩內(nèi)側(cè)端面，使槽寬為8mm，保證槽靠外的端面距離外端面42mm。 CA6140 7 鉗 劃鍵槽線 8 插 以有標(biāo)記的端面及外圓定位，接線找正，插鍵槽，保證尺寸20±0.02mm及64.5+0.250mm至尺寸64+0.150mm B5020 9 鉗 修銼鍵槽毛刺 10 精車 以φ59 0-0.05mm內(nèi)孔及鍵槽定位，用專用偏心夾具裝夾工件，車偏心φ120+0.043+0.02mm至φ121.5mm長42mm CA6140 專用工裝 11 精車 以φ59 0-0.05mm內(nèi)孔及鍵槽定位，用專用偏心夾具裝夾工件，車另一端φ120+0.043+0.02mm至φ121.5mm長42-0.5-0.3mm CA6140 專用工裝 12 熱處理 淬火58~64HRC 13 熱處理 冰冷處理 14 熱處理 回火 15 磨 用專用偏心工裝裝夾工件φ121.5mm外圓處，按Φ59 0-0.05mm內(nèi)孔找正，磨內(nèi)孔至圖樣尺寸φ60+00.043mm M2110A 專用工裝 16 鉗 修銼鍵槽中氧化皮 17 磨 以φ60+00.043mm內(nèi)孔、鍵槽及另一定位裝夾工件。磨φ120+0.043+0.02mm至圖樣尺寸，并靠磨此端外端面，保證偏心盤的厚度40mm為41mm，并保證總長度91mm M1432A 專用工裝 18 磨 掉頭，以φ60+00.043mm內(nèi)孔、鍵槽及另一定位裝夾工件。磨另一端φ120+0.043+0.02mm至圖樣尺寸，并靠磨右端面，保證總長90mm M1432A 專用工裝 19 磨 以φ60+00.043mm內(nèi)孔、鍵槽及另一端面定位裝夾工件?？磕ウ?00 0-0.05mm至圖樣尺寸，并靠磨兩側(cè)面保證尺寸40mm M1432A 專用工裝 20 檢驗 按圖樣要求檢查各尺寸和精度 21 入庫 入庫 6 確定切削用量及基本工時 粗車端面和內(nèi)孔 ⑴ 粗車偏心套端面 步驟如下是： ①確定背吃刀量 ：端面單邊總余量3mm，一次走刀加工 ap=2.0mm。 ②確定進給量f：根據(jù)表查得f=0.6～0.9mm/r；根據(jù)機床的橫向進給量，取f=0.8mm/r。 ③確定切削速度：V＝（1-m×Tm×apxv×fyv）×Kv Kv＝KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 其中Ktv＝1.0（表21-6）， Kkrv＝0.81（表21-7）， KSV＝0.8（表21-5）， KTv＝1.0（表11）， KKv＝1.24（表21-9）， KMv＝0.637/σb＝0.637/0.735＝0.87（表21-1） 根據(jù) 表查得 Cv=235，xv＝0.15，yv＝0.35，m=0.20，刀具壽命選T=60min， 故 v=72.2m/min ④確定機床主軸轉(zhuǎn)速n： ns＝1000v/πdw＝1000×72.2/(3.14×45)＝5.38r/s（323r/min） 根據(jù)表查得相近較小的機床轉(zhuǎn)速為n=160r/min，所以實際切削速度V＝nW×dw×π/1000 ＝370×96×3.14/1000＝111.53r/min（1.86r/s） ⑥輔助時間 ：查表得，裝夾工件時間為0.8min，啟動機床為0.02min ⑤計算基本時間 ：端面車刀選用主偏角 背吃刀量 查表得 取 批量生產(chǎn)，啟動切削液的時間為0.05min，共計T =1.37min。 ⑵粗車 內(nèi)孔 ①確定背吃到量 ：總加工余量為3.0mm，一次走刀加工，ap =2.5mm。 ②確定進給量f：根據(jù)表5-102查得f=0.6～0.9mm/r；根據(jù)機床的縱向進給量，取f=0.81mm/r。 ③確定切削速度 ：V＝（1-m×Tm×apxv×fyv）×Kv Kv＝KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 其中Ktv＝1.0（表21-6）， Kkrv＝0.81（表21-7）， KSV＝0.8（表21-5）， KTv＝1.0（表11）， KKv＝1.24（表21-9）， KMv＝0.637/σb＝0.637/0.735＝0.87（表21-1） 根據(jù)表查得Cv =235，m=0.20， xv＝0.15，yv＝0.45，刀具壽命T=60min， 故v =55.98m/min ④確定機床主軸轉(zhuǎn)速n：ns＝1000v/πdw ＝1000×1.623/(3.14×45)＝5.38r/s（323r/min） 根據(jù)表查得相近較小的機床轉(zhuǎn)速為n=320r/min，所以實際切削速度 V＝nW×dw×π/1000 ＝370×96×3.14/1000＝111.53r/min=54.26m/min ⑤計算基本時間 ：切削加工長度L=91mm，內(nèi)孔車刀選用主偏角Kr =75 ， 背吃刀量 ap ==2.5mm，查表得 ，取 =3mm， =（3～5）mm， =（3～5）mm?=0.39min ⑥輔助時間 ：查表得，換刀時間為0.5min，切削液的開啟時間為0.05min，測量尺寸時間為0.5min，共計 =1.05min。 ⑶ 精車端面 ①確定背吃刀量 ，端面單邊剩余余量為1mm，二次走刀加工， ap =1.0mm。 ②確定進給量f：根據(jù)表查得f=0.6～0.9mm，查表5-5得f=0.61mm/r。 ③確定切削速度 ： V＝（1-m×Tm×apxv×fyv）×Kv 式中Cv=242，xv＝0.15，yv＝0.35，m＝0.20 Kv＝KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 其中Ktv＝1.0（表21-6），Kkrv＝0.81（表21-7），KSV＝0.8（表21-5）， KTv＝1.0（表11），KKv＝1.24（表21-9），KMv＝0.637/σb ＝0.637/0.735＝0.87（表21-1） 所以v =77.47m/min ④機床主軸轉(zhuǎn)速n:ns＝1000v/πdw ＝1000×1.623/(3.14×45)＝5.38r/s（323r/min） 根據(jù)表查得相近較小的機床轉(zhuǎn)速為n=250r/min,所以實際切削速度 V＝nW×dw×π/1000 ＝370×96×3.14/1000＝111.53r/min（1.86r/s）=71.44m/min. ⑤計算基本時間 :切削長度L=91/2=45.5mm,端面車刀選用 Kr=90 ,背吃刀量 ap =1mm,查表取 =3mm; =(3~5)mm;批量生產(chǎn) =(45.5+3+4+0)mm=52.5mm ⑥輔助時間 :查表得,開啟和關(guān)閉切削液時間為0.05min,換刀時間為0.5min,取量具并測量尺寸時間為0.5min,共計時間 =1.05min. ⑷ 精車側(cè)壁 ①確定背吃刀量 :側(cè)壁加工余量為0.5mm,一次走刀加工完成, ap =0.5mm. ② 確定進給量f:根據(jù)表查得f=0.6～0.9mm/r,取f=0.5mm. ③確定切削速度V＝（1-m×Tm×apxv×fyv）×Kv，式中Cv=242，xv＝0.15，yv＝0.35，m＝0.20， Kv＝KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 其中Ktv＝1.0（表21-6），Kkrv＝0.81（表21-7），KSV＝0.8（表21-5）， KTv＝1.0（表11），KKv＝1.0（表21-9），KMv＝0.637/σb ＝0.637/0.735＝0.87（表21-1） 刀具壽命選T=60min ∴v=（242/601-0.2×36000.2×0.750.15×0.520.35）×0.87×1.0×0.81 ×0.8×1.0×1.24＝1.623m/s ④確定機床主軸轉(zhuǎn)速n:ns＝1000v/πdw ＝1000×1.623/(3.14×45)＝5.38r/s（323r/min） 根據(jù)表查得相近較小的機床轉(zhuǎn)速為n=250r/min,所以實際切削速度 V＝nW×dw×π/1000 ＝370×96×3.14/1000＝111.53r/min（1.86r/s） =94.985 m/min ⑤計算基本時間 :端面車刀選用主偏角 ,背吃量 =0.5mm,查表得 取 =3mm, =(3～5)mm ⑥輔助時間 :查表得,調(diào)節(jié)切削液的時間為0.05min,取量具并測量 尺寸時間為0.5min,共計 =1.0min. 7 加工60mm孔夾具設(shè)計 7.1 車床夾具設(shè)計要求說明 本設(shè)計的夾具主要用于加工60mm孔夾具。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(zhuǎn)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(shè)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(zhuǎn)，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(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，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(fù)雜工件的外圓和內(nèi)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(zhuǎn)運動，夾具做進給運動。 由于后一類夾具應(yīng)用很少，屬于機床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)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。 7.2車床夾具的設(shè)計要點 （1）定位裝置的設(shè)計特點和夾緊裝置的設(shè)計要求 當(dāng)加工回轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點。 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，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，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構(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(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(jié)構(gòu)。 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(jié)構(gòu)，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(zhǔn)確、剛度好。 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(shè)計夾具時應(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 7.3 定位機構(gòu) 由零件圖分析加工60mm孔的加工要求，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(shè)計夾具模型如下： 選擇定位元件為：采用2個V型塊和螺旋壓板夾緊?？梢?，定位方案選擇合理。 7.4夾緊機構(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。選擇夾緊機構(gòu)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(dāng)，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉(zhuǎn)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(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。 4. 機構(gòu)應(yīng)盡量簡單，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(jié)構(gòu)與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。 7.5零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，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述： （1）定位誤差 由于C面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。 （2）夾具誤差 夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對安裝基面C的平行度誤差是0.01. （3）安裝誤差 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 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、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=0.017mm 零件的車床夾具總加工誤差是： 精度儲備： 故此方案可行。 7.6 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，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （2）應(yīng)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(chǎn)生不允許的變形和振動，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。在滿足剛度和強度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應(yīng)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(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）在機床上的安裝應(yīng)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(yīng)表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機床工作臺上安裝時，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。 7.7 零件的車床專用夾具簡單使用說明 （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)工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時，將產(chǎn)生較大的離心力和振動，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機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，對于重量不對稱的夾具，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。在工廠實際生產(chǎn)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(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應(yīng)該加防護罩。 總 結(jié) 課程設(shè)計即將結(jié)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(shè)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(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(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)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。 課程設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們課程設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 致 謝 這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)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(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計。 這次課程設(shè)計成績的取得，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間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(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)，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、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 [1] 東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980。 [2] 張進生。機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1995。 [3] 李慶壽。機床夾具設(shè)計［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1991。 [4] 李洪。機械加工工藝手冊［Ｍ］。北京出版社，1996。 [5] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會。金屬切削手冊［Ｍ］。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2544。 [6] 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實用手冊［Ｍ］?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2544。 [7] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設(shè)計[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。 [8] [周永強，高等學(xué)校課程設(shè)計指導(dǎo)[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(xué)技術(shù)出版社，1987。 [10] 王光斗，王春福。機床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］。上海科學(xué)技術(shù)出版社，2542。 [11] 東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)。機床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］.上海科學(xué)技術(shù)出版社，1984。 [12] 李慶壽，機械制造工藝裝備設(shè)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(shù)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(shè)計手冊[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)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