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第5章 車φ176外圓面專用夾具
5.1 車床夾具設(shè)計要求說明
車床夾具主要用于車φ176外圓面夾具。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。
5.2 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(yīng)以夾具的回轉(zhuǎn)軸線為基準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，以使定心準確、剛度好。
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。
5.3 定位機構(gòu)
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。分析零件圖知，三個拐徑中心線與基準面A、基準面B平行度公差Φ0.03，故選用基準面A及其端面來定位，另一端采用頂針，頂住工件，盡而實現(xiàn)工件的完全定位。本工序選用的定位基準為外圓、端面、中心孔定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是V型塊、支承釘。因此進行定位元件的設(shè)計主要是對V型塊、支承釘和頂尖進行設(shè)計。
5.4 切削力及夾緊力計算
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，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。
（1）刀具： 采用螺紋車刀
機床： CA6140臥式車床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=12mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。
5.5 定位誤差分析
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
由于端面既是工序基準，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
定位基準是基準A（左端Φ25的中心線），工序基準則在Φ30中心線上，是相互獨立的因素，故
=0.046/2+0.03=0.053（mm）
又=0.707=0.7070.01=0.007(mm)
則 =+=0.053+0.007=0.06(mm)
已知外圓的形位公差為0.25，故符合要求。
5.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
（1）應(yīng)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?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應(yīng)有適當?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。
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為車床夾具選擇了鉸鏈壓板與頂尖相配合的夾緊機構(gòu)，本工序為車切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。
圖5.1 夾具裝配圖
7
總 結(jié)
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)。
設(shè)計使我們認識到了只努力的學(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，它將是我們設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習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設(shè)計。
這次設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(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，她嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)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(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)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習和工作。在此謹向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參考文獻
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輸出軸的工藝工裝設(shè)計
The output shaft craft work clothes design
系 名：________機械工程系____________
專業(yè)班級：_______________________
學(xué)生姓名：______________________
學(xué) 號：___________________
指導(dǎo)教師姓名：_____ ____________
指導(dǎo)教師職稱：_____ __________
目 錄
引言……………………………………………………………………………………………5
第一章 零件的分析……………………………………………………………………7
1.1 零件的作用…………………………………………………………………………7
1.2 零件的工藝分析……………………………………………………………………7
第二章 確定毛坯，畫毛坯圖…………………………………………………………8
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計………………………………………………………………… 11
3.1 定位基準的選擇……………………………………………………………………12
3.2 制定工藝路線………………………………………………………………………12
3.3 選擇加工設(shè)備及刀，夾，量具……………………………………………………13
3.4 加工工序設(shè)計………………………………………………………………………13
第四章 夾具設(shè)計…………………………………………………………………………15
4.1 夾具設(shè)計方案………………………………………………………………………15
4.1 第1套夾具設(shè)計……………………………………………………………………16
4.2 第2套夾具設(shè)計……………………………………………………………………16
結(jié)論……………………………………………………………………………………………18
致謝……………………………………………………………………………………………19
參考文獻………………………………………………………………………………………21
輸出軸的工藝工裝設(shè)計
摘要： 現(xiàn)代機械加工行業(yè)發(fā)生著深刻的結(jié)構(gòu)性變化，工藝工裝的設(shè)計與改良已成為相關(guān)企業(yè)生存和發(fā)展的必要條件。動力裝置行業(yè)作為一個傳統(tǒng)而富有活力的行業(yè)，近十幾年取得了突飛猛進的發(fā)展。在新經(jīng)濟時代，這一行業(yè)呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，由此對其動力裝置的質(zhì)量、性能產(chǎn)生了新的變化。輸出軸作為動力裝置的主要零件，工藝工裝的設(shè)計與改良直接影響著其質(zhì)量與性能。
關(guān)鍵詞：工藝分析 工藝規(guī)程設(shè)計 夾具設(shè)計
引 言
制造業(yè)的歷史可追溯到幾百萬年前的舊石器時代。猿進化成人的一個重要的標志就是工具的制造?？梢姡ぞ叩闹圃鞂θ祟惖挠绊懯菢O其巨大的。從某種程度上說，工具的先進水平?jīng)Q定著生產(chǎn)力的高低。社會的發(fā)展與變革，是伴隨著勞動工具的發(fā)展與變革。制造業(yè)是任何一個發(fā)達國家的基礎(chǔ)工業(yè)，是一個國家綜合國力的重要體現(xiàn)。而在制造業(yè)中，夾具工業(yè)又是制造業(yè)的基礎(chǔ)，得到了各個國家的高度重視。尤其在今天以知識為驅(qū)動的全球化經(jīng)濟浪潮中，由于激烈的市場競爭，夾具工業(yè)的內(nèi)涵、深度和廣度都發(fā)生著深刻的變化，各種新的夾具設(shè)計、制造加工方法不斷出現(xiàn)，推動著我們的社會不斷的向前發(fā)展。
夾具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)。它的技術(shù)水平在很大程度上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和市場的競爭力。隨著我國加入“WTO”步伐的日益加快?！叭胧馈睂ξ覈鴬A具工業(yè)產(chǎn)生重大而深遠的影響，經(jīng)濟全球化的趨勢日益明顯，同時世界眾多知名公司不斷進行結(jié)構(gòu)調(diào)整，國內(nèi)市場的國際性進一步顯現(xiàn)，該行業(yè)的將經(jīng)受更大的沖擊，競爭也會更加劇烈。在如此嚴峻的行業(yè)背景下，我國的技術(shù)人員經(jīng)過不斷的改革和創(chuàng)新使得我國的模具水平有了較大的提高，大型、復(fù)雜、精密、高效和長壽命的夾具又上了新臺階。
夾具是每個機制制造方面目前普遍用的，它可以大批量生產(chǎn)，節(jié)省人力物資，效率相對高，操作方便，結(jié)構(gòu)合理，它的成本低廉，適合廣大人群所承受的能力。
畢業(yè)設(shè)計的意義：
畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生從學(xué)習向工作過度的綜合鍛煉，也是一次提高和再學(xué)習的機會。畢業(yè)設(shè)計從準備到設(shè)計結(jié)束幾乎要花去一個學(xué)期的時間，最后要形成一整套的文檔資料。畢業(yè)設(shè)計也是對學(xué)生最后的綜合考核，因此，扎實認真高質(zhì)量的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，具有重要意義！
1. 通過畢業(yè)設(shè)計的準備工作，進一步提高我們獨立調(diào)研能力以及專業(yè)業(yè)務(wù)素質(zhì)。并通過文獻查閱、現(xiàn)場收集資料等工作。鍛煉解決夾具工程技術(shù)的問題的能力。
2. 能鞏固深化擴充我們的專業(yè)知識，并通過畢業(yè)設(shè)計中對涉及到的問題的分析研究，提出我們自己的見解和觀點。
3. 通過畢業(yè)設(shè)計，樹立良好的工作思想和細致、嚴謹、科學(xué)的工作態(tài)度，為一個未來的工程師奠定基礎(chǔ)！
這次設(shè)計使我能綜合運用機械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習中學(xué)到的實踐經(jīng)驗知識，獨立的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（輸出軸）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，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，經(jīng)驗不足，設(shè)計中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。
第一章 零件的分析
1.1 零件的作用
下面所示為動力輸出裝置中的主要零件。φ80mm孔與動力源（電動機主軸等）配合起定心作用。用10-φ20mm銷將動力傳至該軸。再由φ55mm處通過鍵將動力輸出。A,B是兩段支軸頸。
1.2 零件的工藝分析：
一、分析、審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖
制定工藝規(guī)程時，首先應(yīng)分析零件圖及該零件所在部件的裝配圖。了解該零件在部件中的作用及零件的技術(shù)要求，找出其主要的技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時采取適當?shù)拇胧┘右员ＷC。
二、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指設(shè)計的零件在滿足使用要求的前提下，其制造的可行性和經(jīng)濟性。
由圖3-5所示得知：其零件材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理200HBS，此為低碳鋼具有較高
的強度，耐磨性，耐熱性及減振性適用于較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。
該零件的主要加工面為軸的表面和孔10-φ20mm的銷。軸的表面會直接影響配合的接觸精度和密封。鍵槽的平行度也直接影響配合的精度。10-φ20mm銷的精度要求很高也是該零件 加工的關(guān)鍵所在。該零件上的平行度為0．08，圓度為φ0。05和圓跳讀0。04。由參考文獻中有關(guān)資料所得和機床所能達到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達到的，零件的工藝性是可行的。
第二章 確定毛坯，畫毛坯圖
在擬訂機械加工工藝規(guī)程時，毛坯選擇得是否正確，不僅直接影響毛坯的制造工藝及費用，而且對零件的機械加工工藝、設(shè)備、工具以及工時的消耗都有很大影響。毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，機械加工的勞動量就越少，但毛坯制造的成本可能會越高。由于原材料消耗的減少，會抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、零件的材料、形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量及具體的生產(chǎn)條件等作綜合考慮，以選擇毛坯。在毛坯選擇時，應(yīng)充分注意到采用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性，以降低成本、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率。
毛坯的種類包括：鑄件、鍛件、型材、沖壓件、冷或熱壓制件、焊接件等。合理的選擇毛坯，通常從下面幾個方面綜合考慮：1、零件材料的工藝特性；2、生產(chǎn)綱領(lǐng)的大??；3、零件的形狀和尺寸；4、現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。
根據(jù)零件材料確定此毛坯為鍛件，又由題目已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為6000/年。鍛造時應(yīng)安排人工調(diào)質(zhì)處理200HBS
參考文獻，＜1＞表2。3-7，該鍛件的尺寸公差等級為IT7-13級加工精度要求高的地方：例如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2), 精，h8 IT7-IT8, (1.6-0.8).
根據(jù)該零件的各加工精度要求，經(jīng)過查表得鍛造的毛坯尺寸為各加工表面都留有加工余量4mm，因此為圓柱所以保留加工余量為8mm.。
加工表面
基本尺寸
加工余量等級
加工余量數(shù)值
φ176
176mm
H
4 (mm)
φ140
140mm
H
4
φ80+0.042/+0.012
80 mm
G
4
φ50
50 mm
H
4
φ75+0.023/+0.003
75 mm
G
4
φ65+0.023/+0.003
65 mm
G
4
φ60+0.065/+0.045
60 mm
G
4
φ55+0.023/+0.003
55 mm
G
4
16+0/-0.043
16 mm
G
4
10-φ20-0.019/-0.042
20 mm
G
4
2-φ8
8 mm
H
4
2-B6/5
——
H
—
以上為各加工表面的總余量。
鍛件直接鍛造出此大概形狀，參考文獻（1）表2.3-6。用查表法確定各個加工的總余量如上圖所示。
由參考文獻（1）2.3-9可得鍛件主要尺寸的公差如下表所示：
主要毛坯尺寸及公差 （mm）
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
公差CT
鍛件的長度尺寸
244
8
252
——
鍛件的寬度尺寸
φ176
8
184
——
各階梯圓柱尺寸
φ55
4+4
63
3.2
————
φ60
4+4
68
3.2
————
φ65
4+4
73
3.2
————
φ75
8
83
3.2
凹槽尺寸
φ50
8
58
——
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 定位基準的選擇：
粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇零件的重要孔的毛坯孔和軸面作粗基準：1、在保證各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；2保證定位準確、夾緊可靠。
選擇精基準的出發(fā)點是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度，以及安裝的方便可靠。其選擇的原則如下：1、基準重合原則；2、基準統(tǒng)一原則；3、自為基準原則；4、互為基準原則；5、所選精基準 應(yīng)能保證工件定位準確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單適用。
精基準的選擇：加工輸出軸，通過了解零件結(jié)構(gòu)特點和加工精度要求，可以初步選定車各階梯圓柱面時分別以不加工面為基準。選定A面面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案比較簡單，可靠，操作方便，使用夾具即可。利用鉆頂尖孔可以對精加工面進行自由度的限制確保加工達到要求精度。
3.2 制定工藝路線
根據(jù)毛坯的結(jié)構(gòu)特點，制訂出如下工藝路線。
1 粗車大端面，都以面積最大的階梯圓柱面為定位基準，限制4個自由度加工大端面。
2 粗車各階梯圓柱面，以φ176為定位基準，限制其4個自由度，粗車小端面
3 鏜凹槽：以最大面積圓柱面為基準在車床上鏜出階梯凹槽
4 半精車各階梯圓柱面
5 銑鍵槽
6 鉆孔：10-φ20-0.019/-0.042 用設(shè)計出的夾具來加工
7 鉆孔：2-φ8 用設(shè)計出的夾具來加工
8 精車各階梯圓柱面
具體的工藝路線如下：
10 鍛造毛坯
時效 消除應(yīng)力
20 粗車外圓φ176大端面
30粗車外圓φ75+0.023/+o.oo3φ65+0.023/+0.003φ60+0.065/+0.045
φ55+0.023/+0.003
40 鏜階梯凹槽：
粗鏜φ104φ80+0.042/+0.012φ50
半精鏜φ80+0.042/+0.012
精鏜φ80+0.042/+0.012
50半精車外圓φ75+0.023/+o.oo3φ65+0.023/+0.003φ60+0.065/+0.045φ55+0.023/+0.003
60 銑鍵槽
70 鉆孔：鉆 10-φ20-0.019/-0.042
擴 10-φ20-0.019/-0.042
鉸 10-φ20-0.019/-0.042
80 鉆孔 2-φ8
90 檢驗
100 入庫
3.3 選擇加工設(shè)備及，刀，夾，量具
由于生產(chǎn)類型大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產(chǎn)方式為以通用機床及專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線，工件在各機床的的裝卸及各機床間的傳送均由工人完成。
車各外圓時，多是用車床完成，夾緊方案為專用車夾具及三爪卡盤定位。 銑鍵槽也可以用車床完成。C6。 只有鉆孔10-φ20-0.019/-0.042 和孔 2-φ8 時要求工人自己設(shè)計夾具在鉆床上完成，量具選用游標卡尺即可。
工序70鉆孔10-φ20-0.019/-0.042，孔倒角為1*45度 要分鉆，擴，鉸三道工序才能達到φ20-0.019/-0.042 的要求所以選用角銖式鉆床夾具。選用錐柄麻花鉆，錐柄擴孔復(fù)合鉆，擴孔是倒角。選用錐柄機用鉸刀，專用夾具?？鞊Q夾頭，游標卡尺。
工序80鉆孔2-φ8 選用人工設(shè)計夾具錐柄麻花鉆一次性加工完畢。
3.4 加工工序設(shè)計
工序20粗車外圓φ176端面（最大）
粗加工公差等級為IT11-IT13。粗加工余量為1.8mm
查文獻（1）表2.6-6其公差為TN-B粗=0.16所以 Xn-b粗=47.5 +_0.08mm。參考文獻（1）2.4-73 取粗車每齒進給量fz為0.2mm/z 精車f=0.5mm/r 粗車走刀一次。ap=3.5mm精車走刀一次，ap=1.5mm
粗車外圓進給量查表可得：
粗車外圓
Ap(mm)
F(mm/r)
V(mm/r)
φ176選刀桿直徑16*25
3
0.6
34
φ75
5
0.5
38
φ65
5
0.5
38
φ60
5
0.5
38
φ55
3
0.4
44
半精車外圓φ75
3
0.7
31
φ65
3
0.7
31
φ60
3
0.7
31
φ55
3
0.7
31
精車外圓φ75
3
0.4
44
φ65
3
0.4
44
φ60
3
0.4
44
φ55
3
0.4
44
以上f為進給量 ap深度 v是速度
由V=∏dn得 粗車外圓φ176時 V=∏dn 34=∏×176n→n≈60
選擇車床型號為CA6140。主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍是10∽1400r/min
其中最常見的有 63、 80、100、 126、 287、 400、 630、 1000。
∴取n=63 ∴v=3.14×75×63＝54mm/r
粗車外圓φ75時 同上可得： 38=∏×75n→n≈115
∴取n=126 ∴v=3.14×75×126=29mm/r
粗車外圓φ65時 38=3.14×65n→n≈186
∴取n=126 ∴v=3.14×65×126=25 mm/r
粗車外圓φ60時 38=3.14×60n→n≈201
∴取n=287 ∴v=3.14×60×287=54 mm/r
粗車外圓φ55時 44=3.14×55n→n≈254
∴取n=287 ∴v=3.14×55×287=49mm/r
半精加工外圓φ75時 31=3.14×75n→n≈131
∴取n=126 ∴v=3.14×75×126=29mm/r
半精加工外圓φ65時 31=3.14×65n→n≈151
∴取n=126 ∴v=3.14×65×126=25mm/r
半精加工外圓φ60時 31=3.14×60n→n≈164
∴取n=126 ∴v=3.14×60×126=23mm/r
半精加工外圓φ55時 31=3.14×55n→n≈179
∴取n=126 ∴v=3.14×55×126=21mm/r
精加工外圓φ75時 44=3.14×75n→n≈186
∴取n=126 ∴v=3.14×75×126=29mm/r
精加工外圓φ65時 44=3.14×65n→n≈215
∴取n=215 ∴v=3.14×65×215=43mm/r
精加工外圓φ60時 44=3.14×60n→n≈233
∴取n=287 ∴v=3.14×60×287=54mm/r
精加工外圓φ55時 44=3.14×55n→n≈254
∴取n=287 ∴v=3.14×55×287=49mm/r
鉆孔10-φ20-0.019/-0.042：通過計算可得
粗鉆 n=1000r/min f=0.3mm/r v=24m/min ap=3.5mm/r
擴孔 n=630r/min f=0.3mm/r v=15.6m/min ap=0.45mm/r
鉸孔 n=1000r/min f=0.3mm/r v=15.8m/min ap=0.05mm/r
鏜孔φ50 φ80+0.042/+0.012 φ104
粗鏜時 ap=2.75 v=0.4m/s f=0.2mm/r
N=1000v/∏d ∴n1=1000×24/3.14×50r/m=152r/min
∴n2=1000×24/3.14×80r/m=95r/min
∴n3=1000×24/3.14×104r/m=75r/min
半精鏜φ80+0.042/0.012時 ap=2.05 v=1.2m/s f=0.12mm/r
∴n=1000×72/3.14×80r/m=286r/min
精鏜φ80+0.042/0.012時 ap=0.25 v=1.8m/s f=0.05mm/r
∴n=1000×108/3.14×80r/m=429r/min
第四章 夾具設(shè)計
本次設(shè)計的夾具為第70道工序和第80道工序，鉆-擴-鉸Φ20孔的鉆夾具和的鉆孔Φ8mm夾具。
1確定設(shè)計方案
這道工序所在的孔在C面上，且與C面垂直。按照基準重合原則并考慮到目前只有C面加工過，為了避免重復(fù)使用粗基準，應(yīng)以C面定位。又為避免鉆頭引偏，Φ20孔應(yīng)從C面鉆孔。沒有盲孔的存在，這樣鉆起來比較容易方便。
從對工件的結(jié)構(gòu)形狀分析，若工件以C面朝下放置在支承板上，定位夾緊都比較穩(wěn)定，可靠，也容易實現(xiàn)。待夾緊后，夾具以夾具體安裝面和定位孔，定位銷定位。
工件以C面在夾具上面定位，限制了三個自由度，其余三個自由度也必須限制。
方案1 在Φ20的孔的兩頭用銷定位，一頭用浮動銷，另一頭用固定銷，再以長V形塊限制N面。這種定位方案從定位原理上分析是合理的，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
方案2 用兩個圓弧型凸臺夾住零件，并用V形塊限制N面的四個自由度，用螺栓將V形塊與凸臺固定，即限制了移動自由度又限制了轉(zhuǎn)動的自由度，這樣結(jié)構(gòu)簡單，夾緊方便，操作也方便。
2 計算夾緊力并確定螺桿的直徑
參考文獻（3）表1-2-11，因為夾具的夾緊力與切削方向相反，實際所需要夾緊力F夾與切削力F之間的關(guān)系F夾=KF
式中K為安全系數(shù)，參考文獻（6），當夾緊力與切削力方向相反時，取K=3
當前面的計算可知F夾=KF=3×2616=7848N
參考文獻（3）表1-24，從強度考慮，因為一個M10的螺栓能承受3924N的許用夾緊力，所以用M10的螺栓完全能滿足強度要求。但是從夾具的剛度及整體結(jié)構(gòu)的對稱性考慮，這里選用M16的螺栓。
3對稱精度的分析
2-Φ8mm孔是在一次裝夾下完成加工的，它們之間的位置精度由鉆模套保證。由參考文獻（3）表1-10-1，取公差等級的1/4，即夾具尺寸公差為±0.125mm。
同理，Φ14的孔，故取夾具鉆模板上相應(yīng)的鉆套孔相距76±0.013mm
參考文獻（3）表1-10-6，取
襯套與夾具體模板的配合為H7/r6
鉆套，擴孔套和鉸套與襯套的配合為H7/g6
鉆，擴孔時刀具與導(dǎo)套內(nèi)孔的配合F8/h6
4.1 第一套夾具
本次的設(shè)計的夾具是第70道工序---10-φ20-0.019/-0.042。擴，鉸并倒角1×45度。該夾具適用于角鐵式車床夾具。
確定設(shè)計方案
這道工序所加工的10個孔都是在大端面上加工，且是均布在其表面上的，并且此10個孔的加工精度要求很高。此零件長度為244mm而且是階梯形圓柱輸出軸所以只有從大端面上朝下加工。這樣工件夾緊就好設(shè)計了。
根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點看，裝夾方案如下：
如圖所示：1為與夾具體的V形塊，2為可動V形塊。夾具體的鉆模板設(shè)計成圓形并且?guī)в? 10個鉆套的，這樣可以一次性把10個孔同時加工出來，具體的圖形布局方案見夾具裝配圖。
從上圖可得到，此夾金方案限制了工件的5個自由度。1限制了四個自由度2限制了一個自由度。
為了能讓工件卸裝方便且在1和2之間設(shè)計了可活動螺栓。夾具體底部有四槽。
4.2 第二套夾具
本次的設(shè)計的夾具是第80道工序---2-φ8的斜孔粗鉆該夾具使用于Z302鉆床。
確定夾具方案
這道工序所加工的兩個孔為斜孔與水平面夾角為30度兩孔對稱分布故在加工是應(yīng)使此兩孔的中心線與水平面垂直工件與夾具體底座成30度。工件底部是臺階孔故第一個φ104的孔與夾具體上的一高為10mm，直徑約為104mm的圓柱凸臺配合。圓柱凸臺應(yīng)小于孔直徑φ104mm因為這樣便于配合。這樣工件夾緊就好設(shè)計了。
根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點看，裝夾方案如上圖 ：
如圖所示：用兩個凸臺夾住零件，V型塊限制其自由度，用螺栓將V型塊固定在凸臺上。夾具體的鉆模板設(shè)計為鉸鏈式鉆模板并且?guī)в刑厥忏@套，以有利于對工件的加工夾緊機構(gòu)為移動式壓板，置于斜孔兩側(cè)不會影響孔的加工。具體的圖形布局方案見夾具裝配圖。
結(jié)論
這次畢業(yè)設(shè)計是對我在大學(xué)四年中所學(xué)知識的重要總結(jié)，它將我所學(xué)的科學(xué)理論知識與社會實踐相結(jié)合，是我們大學(xué)生從學(xué)校步入社會的主要載體之一。也正因為如此，我們應(yīng)該認真的面對，做到一絲不茍。
在這兩個月里，通過老師的細心指導(dǎo)，在同學(xué)的積極幫助和我的不懈努力下，我完成了這個重要的畢業(yè)設(shè)計。
在這次設(shè)計中我遇到不少難以解決的問題，比如：夾具的設(shè)計問題、CAD的繪圖問題以及說明書的編寫問題。通過對這些問題的認識，我知道自己的一些薄弱環(huán)節(jié)；也通過解決這些問題，我更進一步的對所學(xué)專業(yè)知識的鞏固加深。所謂“溫故而知新”，在這些知識的基礎(chǔ)上還明白了許多課本所未涉及的知識，令人振奮！
這次設(shè)計使我能綜合運用機械制造工藝學(xué)中的基本理論，并能結(jié)合生產(chǎn)實習中學(xué)到的實踐經(jīng)驗知識，獨立的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（輸出軸）的工藝規(guī)程的能力和學(xué)到了夾具設(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，培養(yǎng)了我的熟悉并運用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力，進一步培養(yǎng)了我的識圖、制圖、圖表和編寫技術(shù)文件等基本技能，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
致 謝
彈指一揮間，大學(xué)生活瞬間即逝。在最后階段，通過老師的認真指導(dǎo)和我的不懈努力我終于完成了畢業(yè)設(shè)計。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我將在課堂上所學(xué)到的相關(guān)的科學(xué)知識都運用到設(shè)計里面，又一次的鞏固了所學(xué)內(nèi)容，甚感欣慰。在完成這一設(shè)計的過程中，我遇到了許多困難。面對它們，我并沒有心灰意冷，而是查資料、尋找別人的幫助。在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我一個個的解決了它們，獲得了最后勝利！在這里，對幫助我完成這次畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)老師和同學(xué)表示真誠的謝意。在此特別感謝殷曉中與陳興和老師：這兩個月來他們不斷的引導(dǎo)我、教導(dǎo)我，讓我在這次畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到了很多知識！對于我不懂的問題，只要我提出他們就毫不吝嗇的、不厭其煩地幫我解決，殷老師和陳老師這兩個月來付出了辛勤汗水，換來了我在這次設(shè)計中所學(xué)到知識！我會謹記兩位老師的教誨，為社會貢獻一份自己的力量。總之，沒有你們的幫助，我很難完成這次設(shè)計，再一次表示我對你們最真誠的謝意。
參考文獻
1、《機械制造技術(shù)》------------------黃鶴汀、吳善云主編
2、《機械制造工藝學(xué)》----------------鄭修本主編
3、《機床夾具設(shè)計手冊》--------------徐鴻本主編
4、《機床夾具設(shè)計圖冊》--------------孟憲棟、劉彤安主編
5《機械加工工藝人員手冊》-----------趙如福主編
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