滾動軸承座SN212零件工藝規(guī)程及加工軸承孔氣動夾具設計2,滾動軸承,sn212,零件,工藝,規(guī)程,加工,軸承,氣動,夾具,設計 XX大學 課程設計論文 滾動軸承座SN212零件工藝規(guī)程及加工軸承孔氣動夾具設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 本文是對滾動軸承座SN212零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程。此外還對填料箱蓋零件的兩道工序的加工設計了專用夾具. 機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產。而廣泛用于批量生產，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內容是設計加工軸承孔夾具。 關鍵詞：滾動軸承座SN212，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具 目 錄 摘 要 1 第1章 緒論 4 1.1課題研究的意義及現狀 4 1.2課題主要研究內容 5 1.3研究方法和手段 5 1.4研究目標 5 1.5方案可行性分析 5 第2章 零件的分析 6 2.1 零件的作用 6 2.2 零件的工藝分析 6 第3章 滾動軸承座SN212零件的加工工藝規(guī)程設計 7 3.1毛坯的選擇及鑄造方法 7 3.2基準的選擇 7 3.2.1粗基準的選擇 7 3.2.2精基準的選擇 8 3.4 軸承座加工主要工序安排 8 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9 3.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 10 3.7 時間定額計算及生產安排 16 第4章 加工軸承孔氣動夾具設計 21 4.1 夾具的組成 21 4.2 夾具的分類和作用 21 4.3 工件在夾具中的定位 23 4.4 工件在夾具中的夾緊 27 4.5切削力及夾緊力的計算 30 4.6 誤差分析與計算 31 4.7 夾具設計及操作的簡要說明 32 總 結 33 參考文獻 34 致 謝 35 34 第1章 緒論 1.1課題研究的意義及現狀 軸承座是用來支撐軸承的部件，是軸承與箱體的集合體，軸承座主要是與軸承配套使用，軸承外圈與軸承座采用過盈配合，軸承座起一定的支撐作用。本課題研究了軸承座的加工工藝的全過程，但主要是設計加工軸座底座四孔的多軸頭設計。? 當前，我國中小零部件機械產業(yè)正處于穩(wěn)步發(fā)展的成熟期，國外進口設備一統(tǒng)天下的局面已經結束，國產零部件機械已經成為主力。主要表現如下：? 一、國產機械的技術水平已接近或達到世界先進水平，大規(guī)?？恳M技術發(fā)展的時代已經結束，吸收、學習國外先進技術的渠道和方法大為增強，自身開發(fā)能力大大提升，大型機械開發(fā)周期一般不超過一年。?? 二、行業(yè)格局發(fā)生很大變化。一是國外著名的機械企業(yè)紛紛在中國建廠，改變了機械生產企業(yè)的結構。它們在機械方面具有雄厚的技術和經濟實力，代表著世界領先水平，今后將對中國機械行業(yè)的生產格局產生深遠影響。其在產品開發(fā)、制造及知識產權保護等許多方面給中國企業(yè)提供了學習機會。二是國內著名大企業(yè)成功介入機械產品的生產，并向多品種方向發(fā)展，憑借大廠在經驗、技術、經濟、制造方面的實力，其機械產品在銷售市場上已經占據了主導地位。這些變化，極大增強了我國機械行業(yè)的實力，對中小企業(yè)的發(fā)展也有很大影響。? 三、一批民營中小企業(yè)迅速成長壯大，規(guī)模和技術實力大增。尚存問題有待解決?。在看到我國零部件機械行業(yè)獲得長足發(fā)展的同時，一些潛在的問題也不容忽視。首先，我國多數機械企業(yè)規(guī)模偏小，抵抗風險能力有限，回款率低，流動資金不足。其次，也如同其他產品一樣，我國零部件機械存在著科技投入不足、創(chuàng)新能力偏低等問題。對基本研發(fā)的投入很少，采用挖人才、“偷”技術的方式很普遍。所以各家的產品都是大同小異，很少有標志性的技術，原始創(chuàng)新很少。第三，零部件機械廠家正面臨著水、電、鋼材等原材料持續(xù)上漲的壓力，利潤損失較大，不利于進一步擴大生產。第四，對出口歐洲、美國等發(fā)達國家和地區(qū)的產品，由于不熟悉其市場準入和標準，經常遭遇“專利門檻”問題，對產品出口產生不利影響。 認清趨勢促進發(fā)展。針對上述問題，相關企業(yè)要重視創(chuàng)新，主動加大科技投入；樹立尊重知識、保護知識產權的法律意識；企業(yè)對技術骨干要有留人和防挖辦法；可在市場接受的范圍內，適當進行漲價，以促進生產發(fā)展。? 1.2課題主要研究內容 軸承座零件的分析包括：零件用途、安裝使用、零件圖的加工工藝、材料毛坯以及技術要求等的分析。確定加工方法，填寫加工工藝過程。? 1、依據國家有關標準，JB/T2562-2007,對開式四螺柱正滑動軸承座?型式與尺寸，JB/T2564-2007,滑動軸承座?技術條件等，根據需要標注軸承座裝配圖的尺寸公差、形位公差等；? 2、根據軸承座的裝配圖，畫出軸承座上蓋和底座的零件圖。根據需要標注零件表面的尺寸公差、形位公差和粗糙度等；? 3、綜合運用所學知識，參考有關資料，按大批生產，安排產品的加工工藝；設計加工軸承孔夾具。 1.3研究方法和手段 （1）調研、消化原始資料；? 收集整理有關機械零件設計、裝配工藝、機械加工工藝、制造技術等有關資料，供設計時使用；消化零件制件圖，了解零件的用途，分析零件的工藝性、尺寸精度等技術要求；分析工藝資料，了解所用材料性能、零件特性以及工藝參數。 （2）完成軸承座的零件圖及裝配圖； （3）確定工藝方案，制定加工工藝文件； （4）設計加工軸承孔夾具； （5）完成零件圖及多軸頭裝配圖的制作。 1.4研究目標 通過課題的設計鍛煉和培養(yǎng)自己的工藝文件的編制能力，熟悉常用材料的使用性能，正確選用材料；掌握夾具設計的基本方法和機械零部件設計的基本程序和方法；掌握機械加工工藝的制定過程，對一般的制造過程和方法有初步的了解，了解常用的零部件設計軟件，并能熟練運用二維及三維軟件進行設計。定的機械加工工藝所加工的產品能達到圖紙的各項技術要求。使自己在大學四年所學的知識得到全面總結和鞏固，對以前所學的知識得以溫故而知新，更好的掌握學過的知識，為將來的工作奠定一個良好基礎。 1.5方案可行性分析 1）查閱相關文獻，搜集有關資料。 2）了解軸承座的結構以及工作原理的了解，并了解夾具的結構； 3)?通過老師指導,同學討論確定方案。 4）根據國家有關標準，設計產品 第2章 零件的分析 2.1 零件的作用 題目給出的零件是軸承座。軸承座的主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證部件正確安裝。因此滾動軸承座SN212零件的加工質量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。 2.2 零件的工藝分析 由滾動軸承座SN212零件圖可知。軸承座是一個滾動軸承座SN212零件，它的外表面上有4個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F分析如下： （1）以底面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：底面的底削加工；其中頂面有表面粗糙度要求為， （2）以的支承孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：2個前后端面。 （3）以頂面為主要加工平面的加工面。 第3章 滾動軸承座SN212零件的加工工藝規(guī)程設計 3.1毛坯的選擇及鑄造方法 選擇毛坯時候應該考慮一下幾點因素： (1)零件的力學性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力學性能有所不同。離心澆注的鑄件、壓力澆注的鑄件、金屬型澆注的鑄件、砂型澆筑的鑄件，其力學性能一次遞減。 (2)零件的結構形狀和外廓尺寸：直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料，相差較大時宜采用鍛件；形狀復雜、力學性能要求不高可采用鑄鋼件，形狀復雜和薄壁的毛坯不宜采用金屬型鑄造；尺寸較大的毛坯不宜采用模鍛、壓鑄和精鑄，多采用砂型鑄造和自由鍛造；外形復雜的小零件宜采用精密鍛造方法，以避免機械加工。 (3)生產綱領和批量：生產綱領大時宜采用高精度和高生產率的毛坯制造方法，生產綱領小時宜采用設備投資小的毛坯制造方法。 (4)現場生產條件要求：現場生產條件和發(fā)展應經過技術經濟分析和論證。 經過分析考慮，零件材料選取HT200，由于零件結構一般，生產類型為中、小批生產，在機床運行過程中所受沖擊不大，力學性能要求不高，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，零件屬于中批生產，零件的輪廓尺寸不大，根據參考文獻[8]中表3-1選擇金屬型澆注鑄件毛坯。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第41頁表2.2-5，選用鑄件尺寸公差等級為9級.這對提高生產率，保證產品質量有幫助。此外為消除殘余應力還應安排人工時效。 3.2基準的選擇 定位選擇是工藝規(guī)程設計中重要的工作之一，定位選擇的正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高，否則加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法進行。 3.2.1粗基準的選擇 選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。 (1)加工軸承座上蓋時應選擇上蓋螺栓孔的上表面為粗基準，加工上蓋分合面。我選擇粗基準的根據如下：選擇上蓋螺栓孔的上表面為基準，能保證軸承座上蓋其他表面加工余量小二均勻，符合選擇重要表面為粗基準的原則；軸承座上蓋只有螺栓孔上表面不需要進行加工，符合選擇不加工表面為粗基準的原則；制造毛坯的時候上表面的加工余量留的最少，符合選擇加工余量量最小的表面為粗基準的原則；上表面能滿足方便定位、加緊的需求，符合選擇較為平整光潔、加工面積較大的表面為粗基準的原則；螺栓孔上表面只用一次，加工出精基準面就不需要使用，符合粗基準在同一尺寸方向上只能使用一次的原則。 (2)按照粗基準的選擇原則，同理我們可以選擇出軸承座底座的底孔的上表面為粗基準，加工底座的底面。 3.2.2精基準的選擇 精基準的選擇應從保證零件加工精度出發(fā)，同時考慮裝夾方便、夾具結構簡單。? (1)選擇上蓋的分合面為精基準，加工上蓋端面和油杯螺紋孔的上表面。我選擇精基準的根據如下：精基準的以“基準重合”、“基準統(tǒng)一”、“自為基準”、“互為基準”為選擇原則，并且需要保證工件定位精準、加緊可靠、操作方便。選擇上蓋的分合面為精基準可以簡化操作，能夠準確定位，加緊可靠，滿足加工表面對設計基準的相對位置精度要求，方便加工其他表面。 (2)按照精基準的選擇原則，選擇軸承座底座的底面為精基準，加工底座的端面及內孔分合面。 (3)按照精基準的選擇原則，選擇軸承座的底面與為精基準，加工軸承座的內孔。 3.4 軸承座加工主要工序安排 對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。軸承座加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到軸承座加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于軸承座，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 根據以上分析過程，現將軸承座加工工藝路線確定如下： 工藝路線： 10 鑄造 鑄造毛坯 20 熱處理 人工時效 30 油漆 噴漆處理 40 粗銑 夾軸承孔兩側毛坯，粗銑軸承座底面，注意尺寸70mm和表面粗糙度，留1mm精加工余量 50 精銑 夾軸承孔兩側毛坯，粗銑軸承底面，注意尺寸70mm表面粗糙度，留0.2mm磨削加工余量 60 銑削 以已加工底面定位基準，在軸承孔處壓緊，銑軸承座螺絲固定表面 70 磨削 磨削底面，達到規(guī)定粗糙度要求 80 鉆定位銷孔 鉆底面定位銷孔底孔然后鉸孔達到尺寸2Xφ12H7 90 銑削 銑削軸承孔前端面 100 銑削 銑削軸承孔后端面 110 粗鏜 以已加工底面及定位銷孔為定位基準粗鏜軸承座中心孔 120 半精鏜 以已加工底面及定位銷孔為定位基準半精鏜軸承座中心孔 130 精鏜 以已加工底面及定位銷孔為定位基準精鏜軸承座中心孔 140 銑開 將軸承座上下兩部分銑開 150 鉆孔 鉆頂面2螺栓固定孔φ12 160 鉆孔攻絲 鉆孔軸承座下半部分2XM10螺紋孔 170 去毛刺 鉗工去毛刺 180 終檢入庫 按圖樣要求檢驗 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “軸承座”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為HT200，硬度HB為170—241，生產類型為大批量生產，采用鑄造毛坯。 （1）頂面的加工余量。 根據工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。 精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。 （3）底面孔 毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71，現確定其工序尺寸及加工余量為：毛坯為實心 （4）前后端面加工余量。 根據工藝要求，前后端面分為粗銑、半精銑、半精銑、精銑加工。各工序余量如下： 粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23，其加工余量規(guī)定為，現取。 半精銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》，其加工余量值取為。 精銑：參照《機械加工工藝手冊》，其加工余量取為。 鑄件毛坯的基本尺寸為，根據《機械加工工藝手冊》表2.3.11，鑄件尺寸公差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鑄件尺寸公差為。 毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71，現確定螺孔加工余量為： 3.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序40、50：粗、精銑軸承座底面 機床：銑床X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數[10] （1）粗銑軸承座底面 粗銑夾軸承孔兩側毛坯，粗銑軸承底面，注意尺寸70mm和表面粗糙度，留1mm精加工余量 銑削深度： 每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數為1 機動時間： （2）精銑軸承座底面 精銑夾軸承孔兩側毛坯，粗銑軸承底面，注意尺寸70mm和表面粗糙度，留0.2mm磨削加工余量 銑削深度： 每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數為1 機動時間： 本工序機動時間 工序2：以已加工底面定位基準，在軸承孔處壓緊，銑軸承座螺絲固定表面。 機床：銑床X52K 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度：=3mm 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕⒖嘉墨I[3]表2.4～81，取銑削速度 每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4～73，取根據參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度 機床主軸轉速： 按照參考文獻[3]表3.1～74，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據參考文獻[3]表2.4～81,取 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數為1 機動時間： 機動時間： 所以該工序總機動時間 工序80：粗、精銑軸承座左側表面 機床：銑床X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數[10] （1）粗銑 銑削深度： 每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數為1 機動時間： （2）精銑 銑削深度： 每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數為1 機動時間： 本工序機動時間 工序90：鉆鉆底面定位銷孔 機床：組合鉆床 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 切削深度： 進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取 機床主軸轉速：，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 機動時間： 工序4：粗銑左兩側面 機床：組合銑床 刀具：硬質合金端銑刀YG8，硬質合金立銑刀YT15 （1）粗銑兩側面 銑刀直徑，齒數 銑削深度： 每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數為1 機動時間： 工序100：鉆頂面2螺栓固定孔φ12 鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。 根據《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9 切削速度計算公式為 （3-20） 查得參數為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = 工序220：鉆孔軸承座下半部分2XM10螺紋孔 機床：組合攻絲機 刀具：釩鋼機動絲錐 2XM10螺紋孔螺孔攻絲 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.105，取 機床主軸轉速：，取 絲錐回轉轉速：取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： （盲孔） 機動時間： 3.7 時間定額計算及生產安排 根據設計任務要求，該的年產量為10萬件。一年以240個工作日計算，每天的產量應不低于417件。設每天的產量為420件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產時間應不大于1.14min。 參照《機械加工工藝手冊》表2.5.2，機械加工單件（生產類型：中批以上）時間定額的計算公式為： （大量生產時） 因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為： 其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間） —輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間 —布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值 工序1：粗、精銑頂面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.43，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時， 即能滿足生產要求 工序2：鉆頂面孔、鉸定位孔 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.43， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產要求。 工序4：鉆兩側面孔 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.43， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產要求。 工序5：粗銑前后端面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產要求。 工序6：半精銑前后端面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產要求。 工序9：粗鏜前后端面支承孔 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.39， 單間時間定額： 因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時， 即能滿足生產要求 工序11：精鏜支承孔 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.39， 單間時間定額： 因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時， 即能滿足生產要求 工序12：前后端面螺紋孔攻絲 機動時間： 輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則 ：參照鉆孔值，取 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產要求。 工序14：精銑前后端面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時， 即能滿足生產要求 工序15：精銑兩側面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時， 即能滿足生產要求 工序17：螺紋孔攻絲 機動時間： 輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則 ：參照鉆孔值，取 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產要求。 第4章 加工軸承孔氣動夾具設計 4.1 夾具的組成 (1) 定位元件 定位元件保證工件在夾具中處于正確的位置。 (2) 夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力(切削力等)作用時不離開已經占據的正確位置。圖3-3中的螺桿8(與圓柱銷合成一個零件)、螺母7和開口墊圈6就起到了上述作用。 (3) 對刀或導向裝置 對刀或導向裝置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。如圖3-3中鉆套l和鉆模板2組成導向裝置，確定了鉆頭軸線相對定位元件的正確位置。銑床夾具上的對刀塊和塞 尺為對刀裝置。 (4) 連接元件 連接元件是確定夾具在機床上正確位置的元件。如圖3-3中夾具體3的底面為安裝基面，保證了鉆套1的軸線垂直于鉆床工作臺以及圓柱銷5的軸線平行于鉆床工作臺。因此，夾具體可兼作連接元件。車床夾具上的過渡盤、銑床夾具上的定位鍵都是連接元件。 (5) 夾具體 夾具體是機床夾具的基礎件，如圖3-3中的件3，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。 (6) 其它裝置或元件 它們是指夾具中因特殊需要而設置的裝置或元件。 4.2 夾具的分類和作用 （1）按專業(yè)程度劃分 1）通用夾具 通用夾具是指已經標準化的，在一定范圍內可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉工作臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產，常作為機床附件提供給用戶。其特點是適應性廣，生產效率低，主要適用于單件、小批量的生產中。 2）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設計的夾具。其特點是結構緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產效率，但設計制造周期較長、制造費用也較高。當產品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產品固定且批量較大的生產中。 3）通用可調夾具和成組夾具 其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，適用范圍更廣一些。 4）組合夾具 組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標準元件和部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、元件能反復使用，特別適用于新產品的試制和單件小批生產。 5）隨行夾具 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進行不同工序的加工。 （2）按使用的機床分類 由于各類機床自身工作特點和結構形式各不相同，對所用夾具的結構也相應地提出了不同的要求。按所使用的機床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。 （3）按夾緊動力源分類 根據夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。 夾具的作用：1．縮短輔助時間，提高勞動生產率 夾具的使用一般包括兩個過程：其一是夾具本身在機床上的安裝和調整，這個過程主要是依靠夾具自身的定向鍵、對刀塊來快速實現，或者通過找正、試切等方法來實現，但速度稍慢；其二是被加工工件在夾具中的安裝，這個過程由于采用了專用的定位裝置(如V形塊等)，因此能迅速實現。 2．確保并穩(wěn)定加I精度，保證產品質量 加工過程中，工件與刀具的相對位置容易得到保證，并且不受各種主觀因素的影響，因而工件的加工精度穩(wěn)定可靠。 3．降低對操作工人的技術要求和工人的勞動強 由于多數專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實現對工件的夾緊，這在很大程度上減少了工人找正和調整工件的時間與難度，或者根本不需要找正和調整，所以，這些專用夾具的使用降低了對工人的技術要求并減輕了工人的勞動強度。 4.3 工件在夾具中的定位 一、機床夾具定位元件 工件定位方式不同，夾具定位元件的結構形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本定位元件。實際生產中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。 （一）工件以平面定位常用定位元件 1．支承釘 常用支承釘的結構形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖a）用于支承精基準面；球頭支承釘（圖b）用于支承粗基準面；網紋頂面支承釘（圖c）能產生較大的摩擦力，但網槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準定位且要求產生較大摩擦力的側面定位場合。一個支承釘相當于一個支承點，限制一個自由度；在一個平面內，兩個支承釘限制二個自由度；不在同一直線上的三個支承釘限制三個自由度。 圖6-1 常用支承釘的結構形式 2．支承板 常用的支承板結構形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖a）結構簡單，但沉頭螺釘處清理切屑比較困難，適于作側面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖b），在帶有螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當工件定位平面較大時，常用幾塊支承板組合成一個平面。一個支承板相當于兩個支承點，限制兩個自由度；兩個（或多個）支承板組合，相當于一個平面，可以限制三個自由度。 圖6-2 常用支承板的結構形式 3．可調支承 常用可調支承結構形式如圖6-3所示?？烧{支承多用于支承工件的粗基準面，支承高度可以根據需要進行調整，調整到位后用螺母鎖緊。一個可調支承限制一個自由度。 圖6-3 常用可調支承的結構形式 4．自位支承 常用自位支承的結構形式如圖6-4所示。由于自位支承是活動的或是浮動的，無論結構上是兩點或三點支承，其實質只起一個支承點的作用，所以自位支承只限制一個自由度。使用自位支承的目的在于增加與工件的接觸點，減小工件變形或減少接觸應力。 圖6-4 自位支承的結構形式 5．輔助支承 輔助支承不能作為定位元件，不能限制工件的自由度，它只用以增加工件在加工過程中的剛性。圖6-5列出了輔助支承的幾種結構形式。圖a結構簡單，但在調整時支承釘要轉動，會損壞工件表面，也容易破壞工件定位；圖b所示結構在旋轉螺母1時，支承螺釘2受裝在套筒4鍵槽中的止動銷3的限制，只作直線移動；圖c為自動調節(jié)支承，支承銷2受下端彈簧1的推力作用與工件接觸，當工件定位夾緊后，回轉手柄5，通過鎖緊螺釘4和斜面頂銷3，將支承銷2鎖緊；圖d為推式輔助支承，支承滑柱2通過推桿1向上移動與工件接觸，然后回轉手柄4，通過鋼球5和半圓鍵3，將支承滑柱1鎖緊。 圖6-5 輔助支承 (二) 工件以孔定位常用定位元件 1．定位銷 圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結構形式。當工件的孔徑尺寸較小時，可選用圖 a 所示的結構；當孔徑尺寸較大時，選用圖 b 所示的結構；當工件同時以圓孔和端面組合定位時，則應選用圖c所示的帶有支承端面的結構。用定位銷定位時，短圓柱銷限制二個自由度；長圓柱銷可以限制四個自由度；短圓錐銷（圖d）限制三個自由度。 圖6-6 固定式定位銷的結構形式 2．心軸 心軸的結構形式很多，圖6-7是幾種常用的心軸結構形式。圖a為過盈配合心軸，限制工件四個自由度；圖b為間隙配合心軸，限制工件五個自由度（心軸外圓部分限制四個自由度，軸肩面限制一個自由度）；圖c為小錐度（1：5000～1：1000）心軸，裝夾工件時，通過工件孔和心軸接觸表面的彈性變形夾緊工件，使用小錐度心軸定位可獲得較高的定位精度，它可以限制五個自由度。 圖6-7 定位心軸 (三) 工件以外圓定位常用定位元件 1．V形塊 V形塊的結構形式如圖6-8所示。圖a為短V形塊；圖b為兩短V形塊組合，用于工件定位基面較長的情況；圖c為分體結構的V形塊，淬硬鋼鑲塊或硬質合金鑲塊用螺釘固定在V形鑄鐵底座上，用于工件定位基面長度和直徑均較大的情況；圖e 、f是兩種浮動式V形塊結構。當工件以粗基準或工件以階梯圓柱面定位時，V形塊工作面的長度一般應減為2mm～5mm(如圖d所示)，以提高定位的穩(wěn)定性。 用V形塊定位，工件的定位基準始終在V形塊兩定位面的對稱中心平面內，對中性能好。 圖6-8 V形塊 一個短V形塊限制兩個自由度；兩個短V形塊組合或一個長V形塊限制四個自由度；浮動式V形塊只限制一個自由度。 2. 定位套 圖6-9是常用的定位套結構形式。圖a用在工件以端面為主要定位基面的場合，短定位套孔限制工件的兩個自由度；圖b用在工件以外圓柱表面為主要定位基面的場合，長定位套孔限制工件的四個自由度；圖c用于工件以圓柱面端部輪廓為定位基面，錐孔限制工件的三個自由度。 圖6-9 定位套 3．半圓孔 圖6-10是半圓孔定位裝置。當工件尺寸較大，用圓柱孔定位不方便時，可將圓柱孔改成兩半，下半孔用作定位，上半孔用于壓緊工件。短半圓孔定位限制工件的二個自由度；長半圓孔定位限制工件的四個自由度。 圖6-10 半圓孔定位裝置 （四） 工件以組合表面定位常用定位元件 在實際生產中，為滿足加工要求，有時采用幾個定位面相組合的方式進行定位。常見的組合形式有：兩頂尖孔、一端面一孔、一端面一外圓、一面兩孔等；與之相對應的定位元件也是組合式的。例如，長軸類零件采用雙頂尖組合定位；箱體類零件采用一面雙銷組合定位。 幾個表面同時參與定位時，各定位基準（基面）在定位中所起的作用有主次之分。例如，軸以兩頂尖孔在車床前后頂尖上定位的情況，前頂尖孔為主要定位基面，前頂尖限制三個自由度，后頂尖只限制兩個自由度。 4.4 工件在夾具中的夾緊 一、夾緊裝置的組成和要求 1．夾緊裝置的組成 工件在夾具中正確定位后，由夾緊裝置將工件夾緊。 夾緊裝置的組成如下圖 夾緊裝置的組成有： （1）動力裝置：產生夾緊動力的裝置。 （2）夾緊元件：直接用于夾緊工件的元件。 （3）中間傳力機構：將原動力以一定的大小和方向傳遞給夾緊元件的機構。 在有些夾具中，夾緊元件（例如圖6-18中的壓板4）往往就是中間傳力機構的一部分，難以區(qū)分，統(tǒng)稱為夾緊機構。 2．對夾緊裝置的要求 1）夾緊過程不得破壞工件在夾具中占有的定位位置。 2）夾緊力要適當，既要保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過大損傷工件表面或使工件產生過大的夾緊變形。 3）操作安全、省力。 4）結構應盡量簡單，便于制造，便于維修。 2．夾緊力作用方向的選擇 （1）夾緊力的作用方向應垂直于工件的主要定位基面。 （2）夾緊力的作用方向應與工件剛度最大的方向一致，以減小工件的夾緊變形。 （3） 夾緊力作用方向應盡量與工件的切削力、重力等的作用方向一致，這樣可以減小夾緊力。 3．夾緊力的估算 設計夾具，估算夾緊力是一件十分重要的工作。夾緊力過大會增大工件的夾緊變形，還會無謂地增大夾緊裝置，造成浪費；夾緊力過小工件夾不緊，加工中工件的定位位置將被破壞，而且容易引發(fā)安全事故。 在確定夾緊力時，可將夾具和工件看成一個整體，將作用在工件上的切削力、夾緊力、重力和慣性力等，根據靜力平衡原理列出靜力平衡方程式，即可求得夾緊力。為使夾緊可靠，應再乘一安全系數k，粗加工時取k ＝ 2.5～3，精加工時取k＝1.5～2。 加工過程中切削力的作用點、方向和大小可能都在變化，估算夾緊力時應按最不利的情況考慮。 三、典型夾緊機構 1．斜楔夾緊機構 斜楔是夾緊機構中最為基本的一種形式，它是利用斜面移動時所產生的力來夾緊工件的，常用于氣動和液壓夾具中。在手動夾緊中，斜楔往往和其他機構聯合使用。 斜楔夾緊機構的缺點是夾緊行程小，手動操作不方便。斜楔夾緊機構常用在氣動、液壓夾緊裝置中，此時斜楔夾緊機構不需要自鎖 2．螺旋夾緊機構 采用螺旋裝置直接夾緊或與其他元件組合實現夾緊的機構，統(tǒng)稱螺旋夾緊機構。螺旋夾緊機構結構簡單，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夾緊機構的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都較大，在手動夾具上應用較多。螺旋夾緊機構可以看作是繞在圓柱表面上的斜面，將它展開就相當于一個斜楔。 3．偏心夾緊機構 偏心夾緊機構是斜楔夾緊機構的一種變型，它是通過偏心輪直接夾緊工件或與其他元件組合夾緊工件的。常用的偏心件有圓偏心和曲線偏心，圓偏心夾緊機構具有結構簡單，夾緊迅速等優(yōu)點；但它的夾緊行程小，增力倍數小，自鎖性能差，故一般只在被夾緊表面尺寸變動不大和切削過程振動較小的場合應用。 4．定心夾緊機構 定心夾緊機構能夠在實現定心作用的同時，又起著將工件夾緊的作用。定心夾緊機構中與工件定位基面相接觸的元件，既是定位元件，又是夾緊元件。 5．鉸鏈夾緊機構 鉸鏈夾緊機構是一種增力裝置，它具有增力倍數較大、摩擦損失較小的優(yōu)點，廣泛應用于氣動夾具中。 6．聯動夾緊機構 聯動夾緊機構是一種高效夾緊機構，它可通過一個操作手柄或一個動力裝置，對一個工件的多個夾緊點實施夾緊，或同時夾緊若干個工件。 四、夾緊的動力裝置 在大批大量生產中，為提高生產率、降低工人勞動強度，大多數夾具都采用機動夾緊裝置。驅動方式有氣動、液動、氣液聯合驅動，電（磁）驅動，真空吸附等多種形式。 1．氣動夾緊裝置 氣動夾緊裝置以壓縮空氣作為動力源推動夾緊機構夾緊工件。常用的氣缸結構有活塞式和薄膜式兩種。 活塞式氣缸按照氣缸裝夾方式分類有固定式、擺動式和回轉式三種，按工作方式分類有單向作用和雙向作用兩種，應用最廣泛的是雙作用固定式氣缸。 2．液壓夾緊裝置 液壓夾緊裝置的結構和工作原理基本與氣動夾緊裝置相同，所不同的是它所用的工作介質是壓力油。與氣壓夾緊裝置相比，液壓夾緊具有以下優(yōu)點：①傳動力大，夾具結構相對比較小；②油液不可壓縮，夾緊可靠，工作平穩(wěn)Z③噪聲小。它的不足之處是須設置專門的液壓系統(tǒng)，應用范圍受限制。 4.5切削力及夾緊力的計算 鏜刀材料：（硬質合金鏜刀） 刀具的幾何參數： 由參考文獻[5]查表可得： 圓周切削分力公式： 式中 查[5]表得： 查[5]表 取 由表可得參數： 即： 同理：徑向切削分力公式 ： 式中參數： 即： 軸向切削分力公式 ： 式中參數： 即： 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。為此應先著眼于機動夾緊而不采用手動加緊。因為這是提高勞動生產率的重要途徑。本道工序的夾具就選擇了氣動夾緊方式。本工序因為是粗加工，毛坯材料又是鋁合金，切削力不是很大，為了夾緊工件，勢必要增大液壓缸直徑，而這樣將使整個夾具過于龐大。因此，首先降低切削力。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杠桿夾緊機構；三是在可能情況下，適當提高壓縮空氣的工作壓力（由0.4MPa增至0.6MPa），以增加液壓缸推力。結果本夾具總的感覺還是比較緊湊[18]，可以滿足要求。 夾具在裝夾時，由在定位時造成圓周上存在定位誤差；夾具體在零件的內孔端面上定位時，也存在定位誤差，從而會造成由原來的面接觸變成點接觸，從而使零件在定位時發(fā)生誤差，進而影響加工精度，只要誤差在允許范圍內就可以滿足加工要求。 4.6 誤差分析與計算 該夾具以一個平面和2個定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 由[5]和[6]可得： 1 定位誤差： 當以任意邊接觸時 通過分析可得： 因此：當以任意邊接觸時 2 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.7 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，該工件為提高生產率，經過方案的認真分析和比較，選用了氣動夾緊方式。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進行調整換取。 該夾具方案符合生產要求，效率高，做了可活動銷，滿足保持正確的加工位置 總 結 經過差不多一個學期的緊張的設計，在指導老師及其他老師的幫助下，通過查閱大量的資料，參觀工廠的設備，認真地進行了這次設計。通過這次設計，使我對工藝路線的制定和工藝規(guī)程的安排以及工裝的選擇和設計有了更深刻的了解和掌握。也使我對于一個工藝員所從事的工作有了深層次體會，培養(yǎng)了實際工作能力，特別是分析問題和解決問題的能力，可以說這次設計使我收益不小，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，數據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數據上存在一些問題，不過我的指導老師XX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計。 參考文獻 參考文獻 1、李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994 2、機床夾具設計手冊.北京：中國科學技術出版社 3、趙家齊主編.機械制造工藝學課程設計指導書.北京.機械工業(yè)出版社，2000 4、吳拓、方瓊珊主編. 機械制造工藝與機床夾具課程設計指導書.北京：機械工業(yè)出版社，2005 5、曾志偉、呂明主編，機械制造技術基礎，武漢理工大學出版社，2001年 6、肖詩綱主編，切削用量手冊，機械工業(yè)出版社，1993年 7、曾東建主編，汽車制造工藝學，機械工業(yè)出版社 8、機械設計手冊（上冊），《機械設計手冊》聯合編寫組編，化學工業(yè)出版社 致 謝 經過了的很長時間，終于比較圓滿完成了設計任務?；仡欉@日日夜夜，感覺經過了一場磨練，通過圖書、網絡、老師、同學等各種可以利用的方法，鞏固了自己的專業(yè)知識。對所學知識的了解和使用都有了更加深刻的理解。 此時此刻，我要特別感謝我的導師的精心指導，不僅指導我們解決了關鍵性技術難題，更重要的是為我們指引了設計的思路并給我們講解了設計中用到的實際工程設計經驗，從而使我們設計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學會綜合應用所學知識，提高分析和解決實際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。 同時也要感謝其他同學、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領導對我們課程設計的重視和關心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設計中去，為更好、更快的完成課程設計提供了重要保障。 43