K097-凸輪零件機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計,K097,凸輪,零件,機械,加工,工藝,規(guī)程,夾具,設(shè)計 機 械 制 造 課 程 設(shè) 計 說 明 書 設(shè)計題目 凸輪零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 設(shè) 計 者 ： 指導(dǎo)老師 ： 目 錄 序言………………………………………………………………………………………………2 一.零件的分析………………………………………………………………………………2 二. 工藝規(guī)程設(shè)計……………………………………………………………………………2 （一）.確定毛坯的制造形式………………………………………………………………2 （二）.基面的選擇…………………………………………………………………………2 （三）.制訂工藝路線………………………………………………………………………2 （四）.機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定……………………………………3 （五）.確定切削用量及基本工時…………………………………………………………3 三.夾具具設(shè)計…………………………………………………………………………………7 （一）.問題的提出…………………………………………………………………………8 （二）.夾具設(shè)計……………………………………………………………………………8 參考文獻…………………………………………………………………………………………9 1 概述發(fā)展 1.1機床夾具簡介 1.1.1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(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)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(shù)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(yīng)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。 1.1.2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?qū)蛟?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(guān)系。 1．1.3 夾具設(shè)計的步驟和基本要求 一：夾具設(shè)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(zhì)量、工人的勞動強度、生產(chǎn)率和加工成本。因此對設(shè)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(shù)要求。若工件達不到加工技術(shù)要求，成為廢品，則夾具設(shè)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(yīng)按下面程序進行：夾具生產(chǎn)任務(wù)書—夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計—使用、制造部門會簽——夾具制造——夾具驗收——生產(chǎn)使用。 夾具生產(chǎn)任務(wù)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(wù)書中包含內(nèi)容有設(shè)計理由、使用車間、使用設(shè)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(shè)計夾具的依據(jù)，也是驗收制造夾具的依據(jù)。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計是設(shè)計人根據(jù)夾具設(shè)計任務(wù)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(shè)計。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，要會同使用部門、制造部門就夾具的結(jié)構(gòu)合理性、結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計步驟 當接到夾具設(shè)計任務(wù)書后，按下面6個步驟，逐步設(shè)計。 （1）明確設(shè)計任務(wù)，收集研究設(shè)計的原始資料。原始資料包括如下內(nèi)容。 A：加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，所設(shè)計夾具應(yīng)有的工序圖，并了解該工序所使用的設(shè)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(jié)構(gòu)或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的依據(jù)。若屬大批量生產(chǎn)，則力求夾具結(jié)構(gòu)完善、生產(chǎn)率高 或是單件小批量生產(chǎn)或急于應(yīng)付生產(chǎn)，則夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)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(shù)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(shù)條件等。 E：收集國內(nèi)外同類型夾具資料，吸收其中先進而又能結(jié)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(guān)夾具部件的標準（包括國標、部標、企標、廠標），典型夾具結(jié)構(gòu)圖冊等。 （2）確定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖，其主要內(nèi)容如下。 A：根據(jù)工件加工尺寸、要求和開關(guān)，確定工件的定位方式，選擇或設(shè)計定位元件，計算定位誤差。 B：確定刀具的引導(dǎo)方式及引導(dǎo)元件（指鉆夾具、鏜夾具）。 C：確定工件夾緊方式 ，選擇或設(shè)計夾緊機構(gòu)，計算夾緊力。 D：確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結(jié)構(gòu)型式。 E：確定和設(shè)計其他結(jié)構(gòu)，如銑床夾具與機床的連接裝置、對刀裝置。 在確定夾具結(jié)構(gòu)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(yīng)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(dǎo)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(shù)條件。夾具總圖結(jié)構(gòu)繪制完成后，需標注五類尺寸和四類技術(shù)條件。 （5）編寫零件明細表。明細表應(yīng)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(zhì)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(shù)條件的標注 在夾具設(shè)計中，對于初設(shè)計者，在夾具總圖上如何標注尺寸及技術(shù)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(yīng)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(dǎo)元件與夾具定位元件之間的位置尺寸、引導(dǎo)元件之間的位置尺寸或引導(dǎo)與導(dǎo)向部分的配合尺寸。 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(nèi)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(zhì)及配合精度，否則夾具精度無法保證。 （2） 夾具總圖上應(yīng)標注的四類技術(shù)條件 夾具中的技術(shù)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(dǎo)元件與連接元件或夾具體底面的位置要求 D：引導(dǎo)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(shù)條件的分類 五類尺寸、四類技術(shù)條件根據(jù)是否與工序加工要求相關(guān)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(guān)系的 ① 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應(yīng)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(guān)資料來制定。 ② 技術(shù)條件 與工件加工要求無直接關(guān)系的夾具上技術(shù)條件。 B： 與加工要求直接相關(guān)的 這類尺寸和技術(shù)條件與工件上相應(yīng)尺寸和技術(shù)條件直接對應(yīng)，直接根據(jù)工件相應(yīng)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。 ① 應(yīng)經(jīng)工件的平均尺寸作為夾具相應(yīng)尺寸的基本尺寸，極限偏差按對稱雙向標注。 ② 應(yīng)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(shè)計依據(jù)。 （4）夾具調(diào)刀尺寸的標注 當夾具設(shè)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(diào)刀尺寸（調(diào)刀尺寸一般是指夾具的調(diào)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(guān)，也是夾具總圖上關(guān)鍵尺寸要求。 四：夾具體設(shè)計 夾具總體設(shè)計中最后完成的主要元件是夾具體。夾具體是夾具基礎(chǔ)件、組成夾具的各種元件、機構(gòu)、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(shè)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(shè)計時，應(yīng)給以足夠的重視。 （1） 夾具體和毛坯結(jié)構(gòu) 實際生產(chǎn)中所用夾具體常用的有三種結(jié)構(gòu)。 A：鑄造結(jié)構(gòu) 鑄造結(jié)構(gòu)夾具體的優(yōu)點如下： ① 可鑄出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀。 ② 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。 ③ 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(nèi)應(yīng)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(jié)構(gòu)其優(yōu)點如下： ① 容易制造，周期短。 ② 采用鋼板、型材，如結(jié)構(gòu)合理，布置得當，可減小質(zhì)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(jié)構(gòu)簡單的小型夾具，如翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模、可缷式鉆模，采用焊接式結(jié)構(gòu)十分有利，因為這些夾具要頻繁拆缷翻轉(zhuǎn)，力求結(jié)構(gòu)輕巧耐磨。 但焊接結(jié)構(gòu)夾具體在焊接過程中的熱變形和殘余應(yīng)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(jié)構(gòu) 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(gòu)、裝置的形狀及它們之間的布置位置。設(shè)計時，只要將組成該夾具的所有元件、機構(gòu)和裝置的結(jié)構(gòu)尺寸都設(shè)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(fù)雜計算設(shè)計。通常參照類似的夾具結(jié)構(gòu)，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)。 ① 鑄造結(jié)構(gòu)的夾具體，壁厚取8～25mm，過厚處挖空。 ② 焊接結(jié)構(gòu)用鋼板取6～10mm，剛度不夠時加筋板。 ③ 夾具體上不加工表面與工件表面之間應(yīng)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?。? 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(shè)加強筋或用框形結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)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(nèi)或在同一回轉(zhuǎn)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(yīng)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。 1.1.4鉆床夾具簡介 鉆床夾具，一般習慣上稱為鉆模。它是在鉆床上進行孔的鉆、擴、鉸、锪、攻螺紋的機床夾具。使用鉆模加工時，是借助于鉆套確定刀具的位置和引導(dǎo)刀具的進給方向。被加工孔的尺寸精度主要是由刀具本身的精度來保證。而孔的坐標位置精度，則由鉆套在夾具上的位置精度來確定，并能防止刀具在加工過程中發(fā)生傾斜。因此，在結(jié)構(gòu)上都設(shè)置安裝鉆套的鉆模板。 一：鉆模 鉆模的結(jié)構(gòu)形式很多，有固定式、分度式、蓋板式、翻轉(zhuǎn)式和滑柱式等主要類型地。 （1） 固定式鉆模：工件在鉆床上進行加工的整個過程中位置都不移動的夾具稱為固定式鉆模。這類鉆模在加工孔系工件時一般用在搖臂鉆床及多軸鉆床上。若用在立式鉆床上時，則只能進行單個孔的加工。使用此類夾具時，必須借助于刀具（或心軸），使它準確地置于套筒中，以校正夾具的位置，然后將其堅固。這類加工方式的鉆孔精度較高。但裝卸麻煩，效率很低。 （2） 分度式鉆模：分度式鉆模主要用來加工圍繞一定的回轉(zhuǎn)軸線（立軸、臥軸、傾斜軸）分布的軸向或徑向孔系，或分布在工件幾個不同表面上的孔。工件在一次裝夾中，靠鉆模回轉(zhuǎn)依次加工各孔。因此，這類鉆模必須有分度裝置。 廣泛用于各類機床夾具上的分度裝置分為兩類，一類為直線分度裝置；另一類為回轉(zhuǎn)分度裝置?；剞D(zhuǎn)分度裝置又根據(jù)回轉(zhuǎn)軸相對于夾具體安裝基面的位置分為立式分度、臥式分度及斜式分度三種。 1、 分度裝置的組成 分度裝置一般由以下幾個部分組成。 A：轉(zhuǎn)動（或移動）部分 它實現(xiàn)工件的轉(zhuǎn)位（或移位）。 B：固定部分 它是分度裝置的基體，常與夾具體連接成一體。 C：對定機構(gòu) 它將轉(zhuǎn)動（或移動）部分與固定部分緊固在一起，起減小加工時的振動和保護對定機構(gòu)的作用。 2、 分度對定機構(gòu) 分度對定機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式很多，常見的有鋼球?qū)ΧC構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，常用于精度不高的場合，或作預(yù)定位；手拉式菱形銷（或圓柱銷）對定機構(gòu)。具有操縱簡便，制造較容易，不需要嚴格防塵措施等優(yōu)點。這兩種結(jié)構(gòu)在中等精度的分度裝置中應(yīng)用較廣；齒輪齒條操縱的圓錐銷對定機構(gòu)，其分度對定精度較高，但要求有防塵措施；杠桿操縱單斜面對定機構(gòu)，對防塵要求不高，而分度精度較高，故使用較多。 （3） 蓋板式鉆模：蓋板式鉆模是最簡單的一種鉆模。它沒有夾具體，只有一塊鉆模板。在一般情況下，鉆模板除了裝鉆套外，還裝有定位元件和夾緊裝置，加工時，只要將它蓋在工件上定位，夾緊即可。蓋板式鉆模結(jié)構(gòu)簡單輕巧，一般多用于加工大型工件上的小孔。但生產(chǎn)效率低，故不適宜于大批量生產(chǎn)。因使用時需經(jīng)常搬動，故其質(zhì)量一般不超過10Kg. （4） 翻轉(zhuǎn)式鉆模：在使用過程中，需要用手進行翻轉(zhuǎn)。因此，夾具連同工件的質(zhì)量不能太大(一般限于8～10Kg以內(nèi))。所以，它適合在幾個方向鉆孔的小型工件加工。 （5） 滑柱式鉆模：滑柱式鉆模的結(jié)構(gòu)已標準化和規(guī)格化的夾具。這種鉆模應(yīng)屬于通用夾具范疇。它可以是固定式的、移動式的或轉(zhuǎn)動式的。 滑柱鉆模通常是由夾具體、滑柱、升降模板和鎖緊機構(gòu)等同部分組成。當要設(shè)計或選用此類夾具時可直接采用標準預(yù)制造好的各部件進行組裝。 滑柱鉆模具有動作快、工作方便、各大附件互換性強、設(shè)計夾具及生產(chǎn)準備周期短等特點，非常適用于批量大的生產(chǎn)過程，目前變推廣到小批的生產(chǎn)中。 二：鉆套 鉆套（又稱鉆模套筒）的作用，主要用來確定鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等定尺寸刀具的軸線位置。當加工一組平行的孔系，而這些孔間的距離又有一定的要求時，則利用位置按加工要求的鉆套來保證上述孔心距離的數(shù)度，簡便可靠。 當工件批量很小、孔間距離很小、孔徑很小或者鉆模板上位置受限制而無法采用鉆套時，也允許在鉆模板上直接加工出導(dǎo)引道具的導(dǎo)孔。 （1） 鉆套類型 鉆套的結(jié)構(gòu)和尺寸已標準化。根據(jù)使用特點，鉆套有下列四種型式。 固定鉆套（JB/T8045.1-1999）主要用于小批生產(chǎn)條件下單純用鉆頭鉆孔的工序。固定鉆套是直接裝在鉆模板的相應(yīng)孔中，因此固定鉆套磨損后不能更換。固定鉆套有兩種結(jié)構(gòu)：無肩的和帶肩的。帶肩的主要用于鉆模板較薄時，用以保持鉆套必須得導(dǎo)引長度。有了肩部，還可以防止鉆模板上的切屑和冷卻液落入鉆套孔中。固定鉆套的下端應(yīng)超出鉆模板，以防止帶狀切屑卷入鉆套中而加劇鉆套的磨損。 可換鉆套（JB/T8045.2-1999）為了克服固定鉆套磨損后無法更換的缺點，因此便有可換鉆套結(jié)構(gòu)，標準可換鉆套結(jié)構(gòu)的凸緣上銑有臺肩，鉆套螺釘?shù)呐_階形頭部壓緊在此臺肩上而防止可換鉆套轉(zhuǎn)動。擰去螺釘，便可取出可換鉆套。 采用可換鉆套的鉆模板，在安裝可換鉆套處應(yīng)專門配裝一個襯套，可換鉆套就裝在襯套中。這樣便可避免更換鉆套時損壞鉆模板。鉆套用襯套的結(jié)構(gòu)和尺寸也已標準化， 可換鉆套的實際功用仍和固定鉆套一樣，僅供單純鉆孔的工序用?？蓳Q鉆套是用在批量較大時，便于鉆套磨損后，可以迅速更換。 快速鉆套（JB/T8045.3-1999）快速鉆套是供同一個孔須經(jīng)多種加工工步（如鉆、擴、鉸、）所用的。由于在加工過程中須一次更換或取出鉆套以適應(yīng)不同加工刀具的需要，所以需用這種快換鉆套。標準塊換鉆套的結(jié)構(gòu)除在其凸緣銑有臺肩以供鉆套螺釘壓緊外，同時還銑出一削邊平面。當此削邊平面轉(zhuǎn)至鉆套螺釘時，便可向上快速取出鉆套。為了防止直接磨損鉆模板，在采用快換鉆套時，鉆模板上必須配有鉆套用襯套。 布置快換鉆套時，必須注意快換鉆套的臺肩位置應(yīng)與刀具在加工時的旋轉(zhuǎn)方向相適應(yīng)，防止鉆套因受刀具或切削的摩擦作用而轉(zhuǎn)動時，使鉆套臺肩面轉(zhuǎn)出鉆套螺釘而被向上抬起。 特殊鉆套：因工件的形狀或被加工孔的位置需要而不能使用標準鉆套時，需自行設(shè)計的鉆套稱特殊鉆套。加長鉆套，在加工凹面上的孔時使用，為減少刀具與鉆套的摩擦，可將鉆套引導(dǎo)高度H以上的孔徑放大。斜面或圓弧面上鉆孔，排屑空間的高度h<0.5mm,可增加鉆頭剛度，避免鉆頭引偏或折斷。小孔距鉆套，用定位銷確定鉆套位置，兼有定位與夾緊功能的鉆套，鉆套與襯套之間一段為圓柱間隙配合，一段為螺紋連接，鉆套下端為圓錐面，具有對工件定位、夾緊和引導(dǎo)刀具三種功能。 （2）鉆套的尺寸、公差及材料 在選用標準結(jié)構(gòu)的鉆套時，鉆套導(dǎo)引孔的尺寸與公差須有設(shè)計者決定，其余結(jié)構(gòu)尺寸則在標準中都已規(guī)定。這時，可按下述原則來確定導(dǎo)引孔的尺寸與公差帶。 A：鉆套導(dǎo)引孔直徑的基本尺寸，應(yīng)等于所導(dǎo)引刀具的最大極限尺寸。 B：因為由鉆套導(dǎo)引的刀具，都是鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等定尺寸的刀具，其結(jié)構(gòu)和尺寸都已標準化和規(guī)格化，所以鉆套導(dǎo)引孔與刀具的配合，應(yīng)按基軸制來選定。 C：鉆套導(dǎo)引孔與刀具之間，應(yīng)保證有一定的配合間隙，以防止兩者發(fā)生卡住或咬死。一般根據(jù)所導(dǎo)引的刀具和加工精度要求來選取導(dǎo)引孔的公差帶：鉆孔和擴大時選用F7，粗鉸時選用G7，精鉸時選用G6. D：當采用標準鉸刀鉸H7或H9孔時，則可不必按刀具最大尺寸來計算。直接按孔的基本尺寸，分別選用F7或E7，作為導(dǎo)引孔的基本尺寸與公差帶。 E：由于標準鉆頭的最大尺寸都是所加工孔的基本尺寸，故鉆頭的導(dǎo)引就只須按孔的基本尺寸取公差帶為F7即可。 F：如果鉆套導(dǎo)引的不是刀具的切削部分，而是刀具的導(dǎo)柱部分，這時也可以按基孔制的相應(yīng)配合選取為：H7/f7、H7/g6、H6/g5。 三：鉆模板 鉆模板用于安裝鉆套，并確保鉆套在鉆模上的正確位置。常見的鉆模板有以下幾種。 （1） 固定式鉆模板 固定在夾具體上的鉆模板稱為固定式鉆模板。鉆模板與夾具體鑄成一體或用螺釘和銷釘連接的鉆模板，這種鉆模板可在裝配時調(diào)整位置，因而使用廣泛。固定式鉆模板結(jié)構(gòu)簡單、鉆孔精度高。 （2） 鉸鏈式鉆模板 當鉆模板妨礙工件裝缷或鉆孔后需要攻螺紋時，可采用鉸鏈式鉆模板。鉸鏈銷與鉆模板的銷孔采用G7/h6配合，與鉸鏈座的銷孔采用N7/h6配合。鉆模板與鉸鏈座之間采用H8/g7配合。鉆套導(dǎo)向孔與夾具安裝面的垂直度可通過調(diào)整兩個支承釘?shù)母叨燃右员ＷC。加工時，鉆模板由菱形螺母鎖緊，由于鉸鏈銷孔之間存在配合間隙，用此類鉆模板加工的工件精度比固定式鉆模板低。 （3） 可缷式鉆模板 氣動可調(diào)式鉆模上，采用了可缷鉆模反，工件先在可更換預(yù)定元件上預(yù)定位，可缷鉆模板與工件止口配合實現(xiàn)五點定位，夾緊氣缸的活塞桿通過開口墊圈將可缷鉆模板與工件一起壓緊。這類鉆模板的定位精度高，可與工件一起裝缷。 序言 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是在我們學完了大學的全部技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中站有重要地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性尊來呢，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，為今后參加工作大遐一個良好的基礎(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。 一.零件的分析 凸輪共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置關(guān)系，現(xiàn)分析如下： 1.以Ф28mm孔加工中心的表面 這一組加工的表面包括Φ28mm孔及其倒角，尺寸為30mm的鍵槽，兩個Φ6mm的 工藝孔和寬度為16±0.1mm凸輪槽，其中Φ28mm孔和鍵槽為主要加工表面。 2.以大端面為加工對象的表面，這組加工表面包括孔Φ28mm的大小兩個端面。 這兩組加工表面之間有著一定的位置精度要求，主要是Φ28mm孔大端面相對于Φ28mm孔垂直度公差為0.05mm 由以上分析可知，對這兩組加工表面，要先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的相對位置精度要求。 二．工藝規(guī)程設(shè)計 （一）.確定毛坯的制造形式 零件材料為45鋼，考慮到凸輪在使用時反復(fù)沖擊小，因此選用鑄件，就能滿足工作需要，由于零件的年產(chǎn)量為大批大量生產(chǎn)，形狀較簡單，尺寸不大，可采用沙箱鑄造。 （二）.基面的選擇 1．粗基準的選擇:由于零件大端是以孔心為基準的，則應(yīng)在保證Φ28mm孔心精度的基礎(chǔ)上加工大端面，所以以大端面為粗基準是合理的。 2．考慮到大端面相對Φ28mm孔的位置關(guān)系，取Φ28mm孔為精基準。 （三）.制訂工藝路線 工藝路線 工序Ⅰ 擴孔至Φ27.7mm，絞孔，保證尺寸Φ28 mm。以大端面為粗基準，選用數(shù)控式升降臺銑床KX5012。 工序Ⅱ 鉆通孔26mm，保證尺寸55±0.1mm，R47±0.1mm，10°±1°。以Φ28 mm孔外圓為基準，選用ZF5132。 工序Ⅲ 粗銑上端面，精銑上端面保證Ra3.2。粗銑下端面，精銑下端面，保證Ra3.2。以孔外圓為基準，選用數(shù)控式升降臺銑床KX5012。 工序Ⅳ 加工鍵槽，保證尺寸6mm，30mm和粗糙度Ra6.3。以Φ28 mm孔外圓為基準，選用拉床。 工序Ⅴ 粗銑凸輪槽，深度7mm;精銑凸輪槽，寬度保證16±0.1mm，深度8mm。以Φ28 mm孔外圓為基準，選用數(shù)控式升降臺銑床KX5012。 工序Ⅵ 鉆螺紋孔至Φ6.8mm，絞孔M8。以Φ28mm外圓為基準，選用鉆床ZF5132。 工序Ⅶ 局部淬火，保證HB≥48HRC。 工序Ⅷ 倒角145°,倒角145°,倒角245°。以Φ28mm外圓為基準，選用鏜床。 （四）．機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 凸輪零件材料為45鋼生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)，采用沙箱造型鑄造的毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.大端面 現(xiàn)直接取凸輪厚度41mm，因為表面粗糙度要求為Ra3.2.此時厚度余量Z=6mm，已經(jīng)能滿足加工要求。 2.孔 毛坯為空心，需擴孔，絞孔才能完成孔的加工。粗糙度要求為Ra3.2.參照《機械制造工藝師設(shè)計手冊》確定工序尺寸及其余量為： 擴孔至Φ27.7mm 2Z=3mm 絞孔至Φ28mm 2Z=0.3mm （五）.確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ 擴孔，絞孔 1.加工條件：工件材料45鋼正火，=0.6GPa，砂型鑄造。 加工要求：擴孔至Φ27.7mm，絞孔至Φ28mm 機床：KX5012 刀具：刀片材料高速鋼，刀具尺寸擴孔Φ28mm絞孔Φ28mm 2.計算切削用量 （1）擴孔Φ27.7mm 1）進給量? 根據(jù)《切削用量簡明手冊》（以下簡稱《切削手冊》表2.10，當有孔徑在25-30mm之間時，?=0.8～1.0mm/r，在此取?=1.0mm/r 2）計算切削速度，按《切削手冊》表2.30，切削速度的計算公式為（擴孔刀壽命T=30min） V=(V的單位：m/min) 其中擴孔參數(shù)為 C=11.1,Z=0.4,X=0.2,y=0.5,m=0.2,=0.36 所以 擴孔 V= 3）確定主軸轉(zhuǎn)速 擴孔 n= 4）切削時，切入切出長度分別定為l=3mm,l=1.5mm 切削工時 t= （2）絞孔Φ28mm 1）進給量?，根據(jù)《切削手冊》表2.11，當孔徑在20～30mm時?=0.8～1.8mm/r,在此取 ?=1.5mm/r 2）計算切削速度 按《切削手冊》表2.30，切削速度的計算公式為（擴孔刀壽命T=40min）V= (V的單位：m/min) 其中絞孔的參數(shù)為C=12.1,Z=0.3,X=0.2,y=0.5,m=0.4,=0.36 所以 絞孔 V= 3）確定主軸轉(zhuǎn)速 絞孔 n= 按機床說明書見《工藝手冊》表11-3選為96r/min 4）切削工時，切入切出長度分別定位l=3mm，l=1.5mm t= 工序II鉆通孔 1.加工要求:保證Φ6mm，55mm，R47mm，10°。 機床:ZF5132 刀具:直柄麻花鉆Φ6mm 2.計算切削用量 （1）鉆孔2Φ6mm 1)進給量?=0.16mm/r（見《切削手冊》表2.7） 2)計算切削速度，按《切削手冊》表2.13及表2.14按5類加工性質(zhì)考慮 V=17.56m/min 3)確定主軸轉(zhuǎn)速 n= 按機床選取n=983r/min（按《工藝手冊》表9-3） 所以實際切削速度 V= 4）切削工時 2t=2 其中切入切出長度分別為l=5mm，l=3mm，l=18mm 工序III 粗精銑上下端面 1.加工要求：保證Ra3.2 機床：KX5012 刀具：高速鋼鑲齒端面銑刀Φ100mm 2.計算切削用量 （1）粗銑大端面 1）進給量?=0.06mm/齒 參考《切削手冊》表3-3 2）切削速度 參考有關(guān)手冊確定V=20m/min 3）確定主軸轉(zhuǎn)速 由于采用高速鋼鑲齒端銑刀Φ100mm，則d=Φ100mm，齒數(shù)為5 n= 當n=63.7（r/min）時，工作臺每分鐘進給量?應(yīng)為 ?= ?Zn=0.06563.7=19.11m/min 4）切削工時 由于是粗加工，故整個銑刀刀盤不畢洗過整個工件，利用作圖法可得出銑刀的行程l+l+l=90mm 則機動工時 t= （2）精銑大端面 進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速與粗加工與之。由于是精銑，所以整個銑刀刀盤要銑過整個工件，可得出銑刀的行程為l+l+l=168mm，則機動工時 t== （3）粗銑下端面 進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速同上。粗加工行程l+l+l=51mm，則機動工時為t== （4）精銑上端面 進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速同上。精加工行程l+l+l=96mm，則機動工時為t== 工序Ⅳ 加工鍵槽 1.要求: 保證尺寸6mm，30mm和粗糙度Ra6.3。 機床:拉床 刀具：拉刀，寬6mm 2.計算切削用量 （1)單面齒升 根據(jù)有關(guān)手冊定為?=0.06mm （2）拉削速度定為V=0.06m/s(即3.6m/s) （3）切削工時： t= 式中Z-單面余量 2mm l-拉削長度 35mm -考慮校準部分的長度系數(shù) 取 1.2 k-考慮機床返回行程系數(shù) 取 1.4 V-拉削速度（m/min） ?-拉刀單面齒升 z=拉刀同時工作的齒數(shù) P-拉刀齒距 P=（1.25～1.5）=1.35 =8mm 拉刀同時工作的齒數(shù)z= 所以 t= 工序Ⅴ 粗精加工凸輪槽 1.加工要求：槽深8mm，寬16 機床:KX5012 刀具：莫氏立銑刀Φ12mm 2.計算切削用量 （1）粗加工凸輪槽深度7mm 1)進給量?z=0.08mm/齒 2)切削速度參考有關(guān)手冊，定位V=20m/min 3)確定主軸轉(zhuǎn)速 由于采用莫氏立銑刀Φ12mm d=12mm，齒數(shù)Z=4 則 n= ?=?Zn=0.08 4)切削工時 銑刀行程l+l+l==207mm 則機動工時 t== （2）精加工凸輪槽至8mm深 進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速及切削工時同上。 工序Ⅵ 鉆螺紋孔至Φ6.8mm，攻絲 1.加工要求：加工M8孔 機床：ZF5132 刀具：直柄麻花鉆Φ6.8mm，絲錐M8 2.算切削用量 （1）鉆孔Φ6.8mm 1)進給量取?=0.2mm/r 根據(jù)《切削手冊》表2.7，當鋼的<800MPa,d=Φ6.8mm時 2)確定切削速度：根據(jù)《切削手冊》表2.13及表2.14得切削速度 V=15.32m/min 3）確定主軸轉(zhuǎn)速 n==717.5r/min 根據(jù)機床說明書取 n=723r/min 故實際切削速度為 V= 4）切削工時 l=10mm，l=5mm，l=3mm t= （2）攻螺紋M8 1） 進給量取?=0.1mm/r 2） 確定切削速度 取V=0.1m/s(6m/min) 3） 確定主軸轉(zhuǎn)速n=238r/min 按機床說明書選取n=195r/min 則V=4.9m/min 4） 機動工時 l=10mm，l=3mm，l=3mm t= 工序Ⅷ 倒角 采用n=960r/min，手動進給。 三．夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專門的夾具 經(jīng)過與指導(dǎo)教師的協(xié)商，決定設(shè)計第Ⅴ道工序的銑床夾具，本夾具將用于KX5012銑床，刀具為莫氏立銑刀Φ12mm （一）.問題的提出 本夾具主要用來對凸輪槽的粗精加工，在本道工序加工時，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度不是主要問題。 （二）.夾具設(shè)計 1.定位基準的選擇 由零件圖可知，凸輪大端面應(yīng)對孔心有垂直度的要求，其設(shè)計基準為凸輪Φ28mm孔心，因此這里選用Φ28mm孔為主要定位基準，配合以一個Φ6mm的定位孔。 2.切削力及夾緊力計算 刀具：莫氏立銑刀12mm z=4 F=（見《切削手冊》表3.28） 其中 C=650,a=7mm,x=1.0,?=0.08,y=0.72, a=12mm,u=0.86,w=0,z=4,d=12mm 所以F= 水平分力 F=1.1F=3248.5N 垂直分力 F=0.3F=886N 在計算切削力時應(yīng)把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)k=kkkk 其中k為基本安全系數(shù) k為加工安全系數(shù) k為刀具鈍化系數(shù) k為斷續(xù)切削系數(shù) 所以F’ =kF=1.51.11.11.13248.4=6486N 選用氣缸-斜楔加緊機構(gòu)，楔角a=10°，其機構(gòu)形式選用Ⅳ型，則擴力比i=3.42，為克服水平切削力，實際夾緊力因為 N(?+?)=kF 所以N= 其中?及?為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，?=?=0.25.則 N= 氣缸選用Φ100mm。當壓縮空氣單位壓力p=0.5MPa時，氣缸推力為3900N。由于已知斜楔機構(gòu)的擴力比i=3.42，由氣缸產(chǎn)生的實際夾緊力為 N =3900i=39003.42=13338N 此時N已大于所需的12972N的夾緊力，故本夾具可安全工作。 3.定位誤差分析 （1）.定位元件尺寸及其公差的確定。夾具的主要定位元件為Φ28mm軸，該定位元件Φ28mm軸的尺寸與公差現(xiàn)規(guī)定為與本零件在工作時與其相配合的Φ28mm軸的尺寸與公差相同，即2028h8 已知零件孔徑為Φ28mm，夾具中定位軸軸徑為Φ28mm，因此當零件安裝在夾具中時，定位軸與孔之間的間隙為 △b=0.021-（-0.046）=0.067mm 即最大間隙能滿足零件加工精度的要求。 4.夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，再設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。因此，應(yīng)首先著眼于機動夾緊而不采用手動夾緊。因為這是提高生產(chǎn)率的重要途徑。本道工序的銑床夾具就選擇的氣動夾緊方式。本工序由于包含的粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增加氣缸直徑，而這將使整個夾具過于龐大。因此，應(yīng)首先設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇一種比較理想的斜楔夾緊機構(gòu)，盡量增加該機構(gòu)的擴力比；三是在可能的情況下，適當提高壓縮空氣的工作氣壓(由0.4MPa增值0.5Mpa),以增加氣缸推力。結(jié)果，本夾具總的感覺還比較緊湊。 夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件加工之前很好地對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。 銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖3和附圖4. 參考文獻 1上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會主編.金屬切削手冊 第二版 上海：上?？茖W技術(shù)出版社 1984 2艾興 肖詩綱主編.切削用量簡明手冊 第三版 北京：機械工業(yè)出版社 1994 3哈爾濱工業(yè)大學趙家齊主編.機械制造工藝學課程設(shè)計指導(dǎo)書.第二版 北京：機械工業(yè)出版社 2002 4楊叔子主編.機械加工工藝師.北京：機械工業(yè)出版社 2002 5 吉林大學于駿一主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 北京：機械工業(yè)出版社 2009 - 20 -