鉆床主軸工藝和銑加工腰型孔夾具設(shè)計(jì)【CAD高清圖紙和文檔打包】,CAD高清圖紙和文檔打包,鉆床,主軸,工藝,以及,加工,腰型孔,夾具,設(shè)計(jì),cad,高清,圖紙,文檔,打包 I 目 錄 序 言 II 1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 .1 2 零件的分析 .2 2.1 零件的作用 .2 2.2 零件圖 .2 2.3 零件的工藝分析 .3 3 零件毛坯的選擇 4 4 工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 6 4.1 基面的選擇 .6 4.2 零件表面加工方法的選擇 .9 4.3 制訂工藝路線 .11 5、確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖 .15 6 工序設(shè)計(jì) .16 6.1 選擇機(jī)床 .16 6.2 選擇刀具 .16 6.3 選擇量具 .16 7 確定切削用量及基本時(shí)間 .17 7.1 工序 3 車大端端面、鉆頂尖孔、車大端外圓 .17 7.2 工序 4 車小端端面、鉆頂尖孔、車小端外圓 19 7.3 工序 6 半精車小端外圓、端面 20 7.4 銑兩腰型孔及倒角按圖 .22 7.5 粗磨各段外圓 .24 8 夾具設(shè)計(jì) .25 8.1 設(shè)計(jì)夾具的目的 .25 8.2 夾具的分類 .26 8.3 專用夾具的組成 .28 8.4 銑夾具設(shè)計(jì) .29 8.4.1 設(shè)計(jì)思路說(shuō)明 .29 8.4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 30 8.4.3 相關(guān)受力計(jì)算 30 8.4.4 定位誤差分析 32 致 謝 .33 參考文獻(xiàn) .34 II 序 言 機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀、位置和尺寸的零件和產(chǎn)品， 并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供 人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各 樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制 造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要基 礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè) 國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鉆床主軸零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及其專用夾 具的設(shè)計(jì)，是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、 機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程之后的又一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè) 零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問(wèn) 題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng) 自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知 識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生 產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能更好的完 成本次設(shè)計(jì)工作。 本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)、錯(cuò)誤，敬請(qǐng)各位老師給 予批評(píng)指正。 1 1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)工廠的生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)組織有著決定性的作用，包 括決定各工作點(diǎn)的專業(yè)化程度，加工方法，加工工藝設(shè)備和工裝等。 同一種產(chǎn)品，生產(chǎn)綱領(lǐng)不同也會(huì)有完全不同的生產(chǎn)過(guò)程和專業(yè)化程 度，即有著完全不同的生產(chǎn)組織類型。根據(jù)生產(chǎn)專業(yè)化程度的不同， 生產(chǎn)組織類型可分為單件生產(chǎn)，成批生產(chǎn)，和大量生產(chǎn)三種，其中 成批生產(chǎn)可分為大批生產(chǎn)，中批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)，是各種生產(chǎn)組織 管理類型的劃分，從工藝特點(diǎn)上看單件生產(chǎn)與小批生產(chǎn)相近，大批 生產(chǎn)和大量生產(chǎn)相近，因此在生產(chǎn)中一般按單件小批，中批，大批 大量生產(chǎn)來(lái)劃分生產(chǎn)類型，這三種類型有著各自的工藝特點(diǎn)。各種 生產(chǎn)類型不同，零件和產(chǎn)品的制造工藝，所用的設(shè)備及工藝裝備、 對(duì)工人的技術(shù)要求、采取的技術(shù)措施和達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果也不同。 大批大量的生產(chǎn)，采用專用高效設(shè)備及工藝裝備，因而產(chǎn)品的成本 低，但是往往不能適應(yīng)多品種的生產(chǎn)的要求：而單件小批量的生產(chǎn) 采用的是通用設(shè)備及工藝裝備，因而容易適應(yīng)品種的變化，但是生 產(chǎn)成本高，有時(shí)還跟不上市場(chǎng)的需求。因此，目前各種生產(chǎn)類型的 企業(yè)既要適應(yīng)多品種的生產(chǎn)的要求，又要提高經(jīng)濟(jì)效益，他們的發(fā) 展是既要朝著生產(chǎn)過(guò)程柔性化的方向發(fā)展，又要上規(guī)模、擴(kuò)大批量， 以提高經(jīng)濟(jì)效益。成組技術(shù)為這種發(fā)展趨勢(shì)提供了重要的基礎(chǔ)，各 種現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)都是在這種要求下應(yīng)運(yùn)而生的。 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題要求，本次設(shè)計(jì)的生產(chǎn)綱領(lǐng)為：批量生產(chǎn)。 2 2 零件的分析 2.1 零件的作用 鉆床是指用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床，是具有廣泛用途的通 用性機(jī)床，可對(duì)零件進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪平面和攻螺紋等加 工。在鉆床上配有工藝裝備時(shí)，還可以進(jìn)行鏜孔,在鉆床上配萬(wàn)能工 作臺(tái)還能進(jìn)行分割鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔。而鉆床主軸在鉆床上也起著 必不可少的作用，它可以支撐零件傳動(dòng)，承受載荷，傳遞扭矩等。 2.2 零件圖 3 2.3 零件的工藝分析 通過(guò)對(duì)該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺 寸、公差及技術(shù)要求齊全。該零件需要加工的表面均需切削加工， 各表面的加工精度和表面粗糙度都有很高的加工要求，根據(jù)零件的 技術(shù)要求及其在產(chǎn)品中的裝配要求，結(jié)合生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件，從 工藝角度出發(fā)，對(duì)零件圖樣進(jìn)行工藝性審查。 1）鉆床主軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，又屬細(xì)長(zhǎng)軸類零件，其剛性較差。 因此所有表面加工分為粗加工、半精加工和精加工三次，而且工序 分得很細(xì)，這樣經(jīng)過(guò)多次加工以后，逐次減小了零件的變形誤差。 2）安排足夠的熱處理工序，也是保證消除零件內(nèi)應(yīng)力，減少零 件變形的手段。 3）為了保證支撐軸和錐孔的同軸度，加工過(guò)程中，配用錐堵使 外圓和錐孔的加工能達(dá)到圓跳動(dòng)公差為 0.015mm 要求。 4）在磨削莫氏 4 號(hào)錐孔時(shí)，利用基準(zhǔn)軸徑 A 做為支撐部位，用 基準(zhǔn)軸徑 B 找正工件，保證了錐孔與基準(zhǔn)軸的同軸度。 5）無(wú)論是車削還是磨削，工件夾緊力要適度，在保證工件無(wú)軸 向竄動(dòng)的條件下，應(yīng)盡量減小夾緊力，避免工件產(chǎn)生彎曲彎形，特 別是在最后精車、精磨時(shí)，更應(yīng)重視這一點(diǎn)。 其具體的加工面及技術(shù)要求如下：1）尺寸 φ70mm 對(duì)公共軸線 A-B 的圓跳動(dòng)公差為 0.01mm。 4 2）尺寸 φ40 mm 對(duì)公共軸線 A-B 的同軸度公差為013.2? φ0.008mm。 3）尺寸 φ40 mm 對(duì)公共軸線 A-B 的同軸度公差為06.5? φ0.008mm。 4）花鍵軸部份外圓 φ32 mm 對(duì)公共軸線 A-B 的圓跳動(dòng)公差09.25? 為 0.03.mm。 5）花鍵軸花鍵的齒側(cè)面對(duì)基準(zhǔn)軸線 C 的平行度公差為 0.05mm，對(duì)稱度公差為 0.012mm。 6）莫氏 4 號(hào)的內(nèi)圓錐孔對(duì)公共軸線 A-B 的圓跳動(dòng)公差為 0.015mm。 7）φ40 mm×52mm 的左端面對(duì)公共軸線 A-B 的圓跳動(dòng)公差為013.2? 0.02mm。 8）錐孔接觸面涂色檢查接解面≥75%。 9）熱處理先整體調(diào)質(zhì)處理 HB217-255，尺寸 φ70mm×138mm 部 分淬火 42~48HRC。 根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度， 該零件沒(méi)有很難加工的表面，上述各表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工 工藝均可以保證。 3 零件毛坯的選擇 分析完零件的加工性能之后，確定零件毛坯。選擇毛坯包括選 擇毛坯類型以及制造方法、確定毛坯的精度。零件機(jī)械加工的工序 5 數(shù)量、材料消耗和勞動(dòng)量，在很大程度上與毛坯有關(guān)。例如毛坯的 形狀和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，則零件的機(jī)械加工 勞動(dòng)量接越少，材料的消耗也少，機(jī)械加工的生產(chǎn)率可以提高，成 本可以降低，但是，毛坯的制造費(fèi)用提高了，因此確定毛坯要從機(jī) 械制造和毛坯制造兩方面綜合考慮，以求得最佳效果。 毛坯類型有鑄造、鍛壓、壓制、沖壓、焊接、型材和板材等。 各種毛坯的制造方法和特點(diǎn)各不相同。但是確定毛坯主要考慮一下 幾點(diǎn)： （1） 、零件的材料及其力學(xué)性能。當(dāng)零件的材料選定后，毛坯 的類型就大致確定了材料是鑄鐵，就選擇鑄造成型；材料是鋼材， 且力學(xué)性能要求高的就選擇鍛壓成型，當(dāng)力學(xué)性能要求較低時(shí)，可 選擇型材或則鑄鋼。 （2） 、零件的形狀和尺寸。形狀復(fù)雜的毛坯，長(zhǎng)采用鑄造方法。 薄壁零件不可以用砂型鑄造，尺寸大的鑄件宜選用砂型鑄造；中、 小型零件可用較先進(jìn)的鑄造方法。常見一般用途的鋼制階梯軸零件， 如各臺(tái)階的直徑相差不大，可用棒料；如各臺(tái)階的直徑相差較大， 宜用鍛件。尺寸大的零件，因?yàn)槭茉O(shè)備限制一般使用自由鍛；中、 小型的零件可以選用模鍛。形狀復(fù)雜的鋼制零件不宜選用自由鍛。 （3） 、生產(chǎn)類型。大量生產(chǎn)應(yīng)選精度和生產(chǎn)率都比較高的毛坯 制造方法，用于毛坯制造的昂貴費(fèi)用可由材料消耗的減少和機(jī)械加 工費(fèi)用的降低來(lái)補(bǔ)償，如鑄件應(yīng)選用金屬模機(jī)械造型或者精密鑄造， 鍛件應(yīng)采用模鍛、冷軋或者冷拉型材等；單件小批生產(chǎn)則應(yīng)采用木 6 模手工制作或者自由鍛。 （4）具體生產(chǎn)條件。確定毛坯必須結(jié)合具體的生產(chǎn)條件，如現(xiàn) 場(chǎng)毛坯制造的實(shí)際水平和能力、外協(xié)的可能性等。有條件時(shí)，應(yīng)積 極組織專業(yè)化生產(chǎn)，統(tǒng)一供應(yīng)毛坯。 （5）充分考慮使用新工藝、新技術(shù)和新材料的可能性。為節(jié)約 材料和能源，隨著毛坯制造和專業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展，目前毛坯制造方面 的新工藝、新技術(shù)和新材料的發(fā)展很快。例如：精鑄、精鍛、冷軋、 冷擠壓、粉末冶金和工程塑料等，在機(jī)械中的應(yīng)用日益的廣泛。應(yīng) 用這些方法后，可大大減少機(jī)械加工量，有時(shí)甚至可以不再進(jìn)行機(jī) 械加工。 本次設(shè)計(jì)的鉆床主軸零件，材料為 45，運(yùn)行時(shí)經(jīng)常受到?jīng)_擊性 載荷，需要保證零件的強(qiáng)度。因此綜合零件工藝特性，生產(chǎn)綱領(lǐng)大 小及其經(jīng)濟(jì)性，確定為鍛件經(jīng)過(guò)模鍛鍛造后，進(jìn)行正火處理以消除 鍛件在鍛造過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高材料的性能。 毛坯的具體外形尺寸通過(guò)確定加工余量后決定。 4 工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 4.1 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正 確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加 工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使 7 生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)的選擇要求應(yīng)能保證加工面與非加工面 之間的位置關(guān)系及合理分配各加工面的余量，同時(shí)要為后續(xù)工序提 供精基準(zhǔn)。主要的選擇原則有以下：1、為了保證加工面和非加工面 之間的位置要求，應(yīng)選非加工面為粗基準(zhǔn)。當(dāng)工件上有多個(gè)非加工 面與加工面之間有位置關(guān)系要求時(shí)，則應(yīng)以其中要求較高的非加工 面為粗基準(zhǔn)。2、合理分配各加工面的余量。其中在分配余量時(shí)，應(yīng) 考慮到以下:為了保證各個(gè)加工面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇毛坯 余量最小的面為粗基準(zhǔn)；為了保證重要加工面的余量均勻，應(yīng)選重 要加工面為粗基準(zhǔn)。當(dāng)工件上有多個(gè)重要加工面都要保證時(shí)，應(yīng)選 余量要求最嚴(yán)的面為粗基準(zhǔn)。3、粗基準(zhǔn)基準(zhǔn)避免重復(fù)使用，在同一 尺寸方向上通常只允許用一次。粗基準(zhǔn)是毛面，形狀誤差也很大， 如重復(fù)使用就會(huì)造成較大的定位誤差。一般來(lái)說(shuō)基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使 用，希望以粗基準(zhǔn)定位首先把精基準(zhǔn)加工好，為后續(xù)工作做好定位 面。4、選擇粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)該光潔平整，要避開鍛造毛邊和鑄造澆 冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。當(dāng)用夾 具裝夾時(shí)，選擇的粗基準(zhǔn)面還應(yīng)使夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。 具體到本次的主軸零件的加工上說(shuō)，粗基準(zhǔn)的選擇：按基準(zhǔn)的 選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基 準(zhǔn)；若零件有若干不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置 精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。鉆床主軸屬軸類零件，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為 圓柱的表面，工序基準(zhǔn)為兩中心孔，選軸的軸線為定位基準(zhǔn)，既符 8 合基準(zhǔn)重合原則，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 。 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)能保證加工精度和裝夾可靠方便，主要有以 下一些原則：1、基準(zhǔn)重合原則。采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)稱為基 準(zhǔn)重合，這樣可以避免基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差，保證 加工精度應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合原則。2、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在工件的加工過(guò) 程中盡可能地采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則（也稱為基 準(zhǔn)單一原則或者基準(zhǔn)不變?cè)瓌t） 。3、自為基準(zhǔn)原則。當(dāng)某些表面精 加工要求加工余量小而均勻的時(shí)候，選擇加工表面本身作為定位基 準(zhǔn)稱為自為基準(zhǔn)原則，遵循自為基準(zhǔn)原則時(shí)，不能提高加工面的位 置精度，只是提高加工面本身的精度。4、互為基準(zhǔn)原則。為了使加 工面之間有較高的位置精度，又為了使加工面余量小而均勻，可以 采取反復(fù)加工、互為基準(zhǔn)原則。5、保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、 操作方便原則。所選擇的精基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定、夾 緊可靠。精基準(zhǔn)應(yīng)該是精度較高、表面粗糙度值較小、支撐面積較 大的表面。當(dāng)使用夾具裝夾時(shí)，選擇的精基準(zhǔn)面還應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、操作方便。 具體到主軸零件來(lái)說(shuō)，精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工 精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則， 選擇 Φ40 軸段為精基準(zhǔn)。 精、粗基準(zhǔn)選擇的各條原則，都是從不同的方面提出的要求。 有時(shí)，這些要求會(huì)出現(xiàn)相互矛盾的情況，甚至在一條原則內(nèi)也會(huì)出 現(xiàn)相互矛盾的情況，這就要求全面辯證的分析，分清主次，解決主 9 要矛盾。如在選擇箱體零件的粗基準(zhǔn)時(shí)，既要保證主軸孔和內(nèi)壁腔 的位置要求，有要求主軸孔的余量足夠且均勻，或者要求孔隙的各 孔余量足夠且均勻，就會(huì)產(chǎn)生相互矛盾的情況。此時(shí)，在保證加工 質(zhì)量的前提下，結(jié)合具體生產(chǎn)類型和條件，靈活運(yùn)用原則。當(dāng)中、 小批生產(chǎn)或者箱體零件的毛坯精度較低時(shí)，常用劃線來(lái)找正裝夾， 兼顧各項(xiàng)要求，解決幾方面的矛盾。 4.2 零件表面加工方法的選擇 為了正確的選擇加工方法，應(yīng)了解選擇加工方法時(shí)考慮的因素， 選擇加工方法時(shí)經(jīng)常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者查表來(lái)確定，再根據(jù)實(shí)際情況或 者通過(guò)工藝試驗(yàn)進(jìn)行修改。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)因素：1） 、工件 材料的性質(zhì)。如淬火鋼的精加工要用磨削，有色金屬的精金加工為 避免磨削時(shí)堵塞砂輪，要用高速精細(xì)車或者精細(xì)鏜。2） 、工件的外 形和尺寸。如對(duì)于公差為 IT7 的孔采用鏜、鉸、拉、磨削等都可以。 但是，箱體上的孔一般不宜采用拉或者磨削，而是常常選擇鏜孔 （大孔時(shí)）或者鉸孔（小孔時(shí)） 。3)、生產(chǎn)類型及考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì) 性問(wèn)題。選擇加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。大批大量生產(chǎn)應(yīng)選用 生產(chǎn)率高和質(zhì)量穩(wěn)定的加工方法。例如：平面和孔采用拉削加工， 單件小批生產(chǎn)則采用刨削、銑削平面和鉆、擴(kuò)、鉸孔；又如為保證 質(zhì)量可靠和穩(wěn)定，保證有高的成品率，在大批大量生產(chǎn)中采用超精 加工加工比較精密零件，常常降級(jí)使用高精度加工方法。4） 、具體 生產(chǎn)條件，應(yīng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備和工藝手段。5） 、充分考慮新工藝、 10 新技術(shù)的可能性，提高工藝水平。6） 、特殊工藝要求，如表面紋路 方向的要求，銑削和鏜削孔的紋路方向與拉削的紋路方向不同，應(yīng) 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求選擇相應(yīng)的加工方法。 本次工藝設(shè)計(jì)的加工面上面已經(jīng)初步分析過(guò)了，這里就需要加 工的地方依次選擇相應(yīng)的加工方法：本零件的加工面有外圓、端面、 螺紋、花鍵、錐孔等，材料為 45 鋼，參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手 冊(cè)（哈爾濱工業(yè)大學(xué)李益民主編）相關(guān)資料，其加工方法選擇如下： （1）Φ70 的外圓柱表面：表面粗糙度為 1.6，屬于 IT7~IT8 級(jí)， 需要經(jīng)過(guò)粗車、半精車、精車才能達(dá)到。但是因?yàn)樵摱未慊?42~48HRC。查《機(jī)械工程材料》第 75 頁(yè)淬火 可知在淬火時(shí)工件會(huì) 有很大的內(nèi)應(yīng)力，往往會(huì)引起工件的變形所以在淬火后腰安排磨銷 以修正變形的外圓。硬度又比較高，所以取消精車改為粗磨。 （2）Φ40 的外圓柱表面：表面粗糙度為 0.8 屬于公差等級(jí)為 IT5 級(jí)需要經(jīng)過(guò)粗車、半精車、粗磨、精磨才能達(dá)到。 （3）M36×1.5—6h 外螺紋：該外螺紋在 Φ40 的外圓柱表面上， 所以也要經(jīng)過(guò)粗車、半精車、精車這三部才能進(jìn)行螺紋切削。該處 外表面車削要比圖紙 M36×1.5—6h 的外圓直徑小 0.2mm，這樣便于 外螺紋的配合。外螺紋小徑= 導(dǎo)程×公稱直徑 ×0.62=1.5×36×0.62=33.48mm。 （4）Φ30 的外圓柱表面：此外圓沒(méi)有標(biāo)注粗糙度要求，也沒(méi)有 長(zhǎng)度要求所以安自由公差來(lái)切削。 11 （5）Φ32：表面粗糙度為 1.6，屬于 IT7~IT8 級(jí)，需要經(jīng)過(guò)粗 車、半精車、精車才能達(dá)到。 （6）此處花鍵及腰型孔等，要銑削。 （7）錐孔加工需要磨削。 4.3 制訂工藝路線 制訂工藝路線即是安排零件的加工工序，復(fù)雜零件的機(jī)械加工 工藝路線中要經(jīng)過(guò)切削加工、熱處理和輔助工序。因此，在擬定工 藝路線時(shí)要全面地把切削加工，熱處理和輔助工序三者一起加以考 慮，現(xiàn)在分述如下： 1、機(jī)械加工工序安排原則。先加工基準(zhǔn)面，選為精基準(zhǔn)的表面 應(yīng)安排在起始工序進(jìn)行加工。劃分工序階段，工件的加工質(zhì)量要求 較高時(shí)，都應(yīng)劃分階段，一般可分為粗加工、半精加工和精加工三 個(gè)階段。加工精度和表面質(zhì)量要求特別高時(shí)，還可以增加光整加工 和超精密加工。粗加工階段是從坯料上切除較多余量，所得的加工 精度和表面質(zhì)量都比較低的加工過(guò)程。半精加工是在粗加工和精加 工之間所進(jìn)行的切削加工過(guò)程。精加工是從工件上切除較少余量， 所得精度和表面質(zhì)量都較高的加工過(guò)程。 當(dāng)然上述的加工階段劃分并非所有的工件都應(yīng)如此，在應(yīng)用時(shí) 應(yīng)該靈活掌握。而且，劃分加工階段是對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程來(lái)說(shuō)的，因 而應(yīng)以工件的主要加工面來(lái)分析，不應(yīng)該以個(gè)別表面或者個(gè)別工序 來(lái)判斷。對(duì)于箱體、支架、連桿等工件，應(yīng)該先加工平面后加工孔。 12 這是因?yàn)槠矫娴妮喞秸?，安放和定位比較穩(wěn)定可靠，若先加工好 平面，就能以平面定位加工孔，保證平面和孔的位置精度。次要表 面的加工量都較少，加工比較方便。所以一般的機(jī)械加工的順序是： 加工精基準(zhǔn)-粗加工主要面-精加工主要面-光整加工主要面-超精密 加工主要面，次要表面的加工穿插在各個(gè)階段之間進(jìn)行。 另外，熱處理是用于提高材料的力學(xué)性能、改善金屬的加工性 能以及消除殘余應(yīng)力，制訂工藝時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)和工藝要求全面考慮， 熱處理分為：1、最終熱處理，主要目的是提高力學(xué)性能，如調(diào)質(zhì)、 淬火、滲碳淬火、液體碳氮共滲和滲氮等都屬于最終熱處理，應(yīng)安 排在精加工前后，變形較大的熱處理，如滲碳淬火應(yīng)安排在精加工 磨削前進(jìn)行，以便在精加工磨削時(shí)糾正熱處理的變形，調(diào)質(zhì)處理也 應(yīng)安排在精加工前進(jìn)行。變形量小的熱處理如滲氮等，應(yīng)安排在精 加工后。表面裝飾性鍍層和發(fā)蘭處理一般安排在機(jī)械加工完畢后進(jìn) 行。2、預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理的目的是改善加工性能，為最終熱處 理做好準(zhǔn)備和消除殘余應(yīng)力，如正火、退火和時(shí)效處理等。它應(yīng)安 排在粗加工前后和需要消除應(yīng)力處。放在粗加工前，可改善粗加工 是材料的加工性能，并可減少車間之間的運(yùn)輸工作量；放在粗加工 后，有利于粗加工殘余應(yīng)力的消除。調(diào)質(zhì)處理能得到組織均與細(xì)致 的回火索氏體，有時(shí)也作為預(yù)備熱處理，常安排在粗加工之后。精 度要求較高的精密絲杠和主軸等工件，常需要安排多次時(shí)效處理， 以消除殘余應(yīng)力，減少變形。 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度 13 以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定 為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機(jī)床，配以專用夾具，多用通 用刀具，萬(wàn)能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序 集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn) 成本盡量下降。 通過(guò)仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下工藝方案： 工藝路線一： 準(zhǔn)備毛坯——正火——調(diào)質(zhì)——把小端深入主軸孔，夾住臺(tái)階 處——平端面，鉆中心孔——粗車、半精車這頭外圓——調(diào)頭—— 夾大端托小鉆中心孔——粗車半精車小端端各處外圓——銑，用分 度頭夾大端頂小端，銑兩長(zhǎng)孔，至圖樣要求——熱處理 φ70mm×138mm 部分淬火 42~48HRC——夾大端頂小端，精車小端各 段外圓，倒角——分度頭夾端、頂小端、粗銑、半精銑花鍵——夾 小端，頂大端（活頂尖） ，粗磨各段外圓——夾小端，中心架托大端 φ70mm 處，粗磨錐孔——車螺紋 M36×1.5~6h 至圖樣要求——磨內(nèi) 圓錐孔——修中心孔 工藝路線二： 準(zhǔn)備毛坯——正火——夾小端托大端鉆中心孔——粗車這頭外 圓——調(diào)頭——夾大端托小鉆中心孔——粗車小端端各處外圓—— 調(diào)質(zhì) ——半精車各處外圓——銑，用分度頭夾大端頂小端，銑兩長(zhǎng)孔， 至圖樣要求——夾大端托小端精車各處外圓——分度頭夾端、頂小 14 端、粗銑、半精銑花鍵——車螺紋 M36×1.5~6h 至圖樣要求——熱 處理 φ70mm×138mm 部分淬火 42~48HRC——夾小端，頂大端，粗磨 大端外圓——夾小端，中心架托大端 φ70mm 處，磨錐孔 方法一與方法二相比較，方法一要用到大型車床，大型車床的 每小時(shí)的能耗比小型車床的能耗高，經(jīng)濟(jì)效益就相對(duì)的低了不符合 任務(wù)書的要求設(shè)計(jì)方案必須注重經(jīng)濟(jì)性，盡量選用通用工裝及設(shè)備， 減少實(shí)際生產(chǎn)加工中的外委加工。調(diào)質(zhì)后進(jìn)行粗車，磨耗會(huì)比較高， 刀具的磨損也會(huì)提高，零件的尺寸誤差就會(huì)提高。 綜合以上，我們修訂工藝方案最終如下; 工藝方案： 工序 1：模鍛成型 工序 2：正火 工序 3：粗車大端端面、鉆頂尖孔、車大端外圓， 工序 4：粗車小端端面、鉆頂尖孔、車小端外圓 工序 5：調(diào)質(zhì)處理 工序 6：半精車小端端面及外圓 工序 7：半精車大端端面及外圓 工序 8：劃線兩腰型孔的位置 工序 9：銑兩腰型孔，按圖 工序 10：∮70×138 段表面淬火 工序 11：精車小端各端外圓，留磨削余量 工序 12：粗銑花鍵 15 工序 13：粗磨各段外圓 工序 14：粗磨錐孔 工序 15：車螺紋 M33×1.5-6h 工序 16：半精銑花鍵 工序 17：時(shí)效處理 工序 18：半精磨各段外圓 工序 19：磨花鍵至圖紙尺寸 工序 20：磨各段軸至圖紙尺寸 工序 21：磨錐孔至圖紙尺寸 工序 22：去毛刺，檢驗(yàn)入庫(kù) 以上工藝過(guò)程詳見附表 1“機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片” 。 5、確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖 本次設(shè)計(jì)的主軸零件，采用自由鍛造成型，這種方式成型結(jié)構(gòu) 細(xì)密，尺寸變形小?？紤]到零件長(zhǎng)徑比很大，屬于細(xì)長(zhǎng)軸類零件。 所有表面的加工分為粗加工、半精加工和精加工階段，并且工序分 的細(xì)，加工精度高，細(xì)長(zhǎng)軸的剛度差，這里我們選擇直徑方向上單 邊余量 5㎜，長(zhǎng)度方向兩端各留 3㎜。 毛坯圖如以下附圖： 16 6 工序設(shè)計(jì) 6.1 選擇機(jī)床 本次設(shè)計(jì)的零件的加工主要分為車削、磨削、銑削三類。 這里我們的車削加工選擇臥式車床 C620-1:其最大加工直徑 210- 400㎜，最大加工長(zhǎng)度 1900㎜，完全滿足鉆床主軸零件的加工需要， 機(jī)床最大功率 7 千瓦。 銑削加工選擇臥式銑床 X62：工作臺(tái)面積 1250×320，橫向行程 620㎜，完全滿足鉆床主軸零件的銑削腰型孔及鍵槽的加工需要，機(jī) 床最大功率 7.5 千瓦。 磨削加工選擇萬(wàn)能外圓磨床 M131W：其磨削外圓直徑 8~315㎜， 最大長(zhǎng)度 1400㎜，可磨內(nèi)孔直徑 13~125㎜，最大直徑 125㎜，砂輪 17 軸電動(dòng)機(jī)功率 4 千瓦。 6.2 選擇刀具 這里加工材料為 45 鋼，我們選擇加工的刀具為硬質(zhì)合金類車刀、 銑刀。磨具選擇剛玉系列的砂輪。 6.3 選擇量具 本零件屬于大批生產(chǎn)，但是外形規(guī)矩，且尺寸不大，方便測(cè)量， 這里采用通用量具。選擇量具的方法有兩種：一種是按計(jì)量器具的 不確定度選擇；另外是按照計(jì)量器具的測(cè)量方法極限誤差選擇。選 擇時(shí)，任選其一即可。選擇測(cè)量范圍為 0-150，分度值為 0.01㎜的 深度百分尺；選擇分度值為 0.01㎜, 0-1200㎜游標(biāo)卡尺；根據(jù)測(cè)量 表面的不同這里選擇外徑千分尺、游標(biāo)卡尺等工具。 7 確定切削用量及基本時(shí)間 7.1 工序 3 車大端端面、鉆頂尖孔、車大端外圓 切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng)。確定的方法是先確 定切削深度，進(jìn)給量，再確定切削速度。 1）已知條件：加工材料 45， =600MPa,鍛件，b? 工件尺寸——坯件 D=80mm，車削后 d=78mm，加工長(zhǎng)度 155mm； 分析：由于工件是鍛造毛坯，加工余量單邊 5mm，本次加工為粗車，加工 要求 12.5μm，粗車吃刀量取 1mm， aR 機(jī)床為臥式車床 C620-1，工件裝夾在三抓自定心卡盤。 2）選擇刀具 18 選擇直頭焊接式外圓車刀。 根據(jù)表 1.1 由于 C620-1 車床中心高 200mm，選擇刀桿尺寸 B×H=16mm×25mm，刀片厚度 4.5mm。 根據(jù)表 1.2，粗車鍛造毛坯，可選擇 YT15 牌硬質(zhì)合金。 車刀幾何形狀根據(jù)表 1.3，選擇卷屑槽帶倒棱前刀面， r?=60°， /r=10°， o?=6°， o?=10°， 3）選擇切削用量 確定切削深度 由于粗加工余量?jī)H為 1mm，可以在一次走刀內(nèi)切完，故p =1mmp? 4）確定進(jìn)給量 f 根據(jù)表 1.4，在粗車鋼料、刀桿尺寸為 16mm×25mm， =3-5mm 以及工件直p? 徑在 60-80mm 時(shí)，f=0.5-0.7mm/r 按 C620-1 車床說(shuō)明書選擇 f=0.5mm/r 確定的進(jìn)給量尚需滿足車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。 根據(jù) C620-1 車床說(shuō)明書，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力 =3530N 根據(jù)表maxF 1.21，當(dāng)鋼的強(qiáng)度, =980-1110MPa， ≤4mm， f≤0.75mm/r， =45°，b?p?r? =65m/min 時(shí)，進(jìn)給力為 =2600NcVfF 切削時(shí) 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.11（見表 1.29-2） ，f of??oFf?Ff?? 故實(shí)際進(jìn)給力為 =2600×1.11=2886Nf 由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選 f=0.5mm/r 的進(jìn)給量可用。 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 根據(jù)表 1.9，車刀后刀面最大磨損量為 1mm，車 刀壽命 T=60min. 5）確定切削速度 cV 切削速度 可根據(jù)公式計(jì)算，也可以直接由表查出。c 根據(jù)表 1.10，當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工 =560-620MPa， ≤1.4mm， b?p? f≤0.54mm/r， =156m/min，tv 19 n= =620.7r/min8015610 /???DVc 根據(jù) C620-1 車床說(shuō)明書，選擇 n=610 r/min, 則實(shí)際切削速度 =πDn=153.3m/minc 6）校驗(yàn)機(jī)床功率: 由表 1.24 當(dāng) =（580~970）MPa， ≤2mm， b?p? f≤0.6mm/r， ≤162m/min， =4.9Kw,tvcp 查得車床 C620-1 的主軸允許的功率為 7Kw，故選擇的切削量可用，最后決 定的粗車時(shí)的切削用量為 =1mm， f=0.5mm/r，n=610 r/min， =153.3m/minp?v 7）計(jì)算切削工時(shí) t= 式中： nfl21? 式中 L 加工的實(shí)際長(zhǎng)度 L 切入時(shí)工進(jìn)的長(zhǎng)度1 L 切出時(shí)工進(jìn)的長(zhǎng)度2 1）粗車大端軸外圓時(shí)， 車端面 L=155㎜，L =5㎜，L =5㎜12 計(jì)算切削工時(shí) T= =0.54min5.06?? 粗車的裝夾工件及換刀等輔助時(shí)間考慮為 5min，則 總時(shí)間 T=0.05+5=5.54 min 2）粗車端面時(shí)時(shí)的切削時(shí)間 車端面 L=39㎜，L =5㎜，L =0㎜12 計(jì)算切削工時(shí) T= =0.14min5.0639?? 其余粗車的工序計(jì)算類似，這里不再贅述，詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見工序過(guò)程卡。 7.2 工序 4 車小端端面、鉆頂尖孔、車小端外圓 根據(jù)上面選擇的切削用量 =1mm， f=0.5mm/r，n=610 p? 20 r/min，1)粗車小端端面 計(jì)算本工序的切削速度 V=πDn=91.98 m/min 計(jì)算切削工時(shí) t= 式中： nfl21? 式中 L 加工的實(shí)際長(zhǎng)度 L 切入時(shí)工進(jìn)的長(zhǎng)度1 L 切出時(shí)工進(jìn)的長(zhǎng)度2 粗車軸時(shí)， （1） 、車端面 L=24㎜，L 1=5㎜，L 2=0㎜ 計(jì)算切削工時(shí) T= =0.1min5.0624?? 換刀等輔助時(shí)間考慮為 5 分鐘 2）鉆頂尖孔 L=10㎜，L 1=5㎜，L =0㎜2 計(jì)算切削工時(shí) T= =0.05min5.06?? 換刀等輔助時(shí)間考慮為 2 分鐘 3）車小端外圓 L=878㎜，L 1=5㎜，L =0㎜2 計(jì)算切削工時(shí) T= =2.9min5.0687?? 換刀等輔助時(shí)間考慮為 2 分鐘 4）車小端臺(tái)階 L=30㎜，L 1=5㎜，L =0㎜2 計(jì)算切削工時(shí) T= =0.11min5.063?? 換刀等輔助時(shí)間考慮為 2 分鐘 7.3 工序 6 半精車小端外圓、端面 根據(jù)上面選擇的切削用量 =1~1.5mm， p? 21 根據(jù)表 1.6 硬質(zhì)合金車刀半精車進(jìn)給量推薦，當(dāng)切削速度大于 50，表面粗糙度大于 6.3 時(shí)，進(jìn)給量的范圍為 f=（0.3-0.5） mm/r，本工序?yàn)榘刖庸ぃ@里我們參考機(jī)床進(jìn)給量表選擇 f=0.35mm/r 根據(jù)表 1.10，當(dāng) =（560-620）b? MPa， p?≤1.4mm，f≤0.38mm/r 時(shí)，推薦的切削速度為 176m/min， 根據(jù)公式計(jì)算： n= =1167r/min4817601 /???DVc 查車床轉(zhuǎn)速表，取其轉(zhuǎn)速為 n=1200 r/min，計(jì)算得其實(shí)際的切 削速度為： =181m/minv 計(jì)算切削工時(shí) t= 式中： nfl21? 式中 L 加工的實(shí)際長(zhǎng)度 L 切入時(shí)工進(jìn)的長(zhǎng)度1 L 切出時(shí)工進(jìn)的長(zhǎng)度2 1)半精車外圓∮48 至∮43 段，加工長(zhǎng)度 432，吃刀量 1.5㎜， 走刀次數(shù) 2 加工長(zhǎng)度 L=432㎜，L 1=5㎜，L 2=0㎜ 計(jì)算切削工時(shí) T= =0.73min35.024?? 則 2 次切削工時(shí)為 1.46 換刀等輔助時(shí)間考慮為 5 分鐘 2）半精車外圓∮48 至∮38 段，加工長(zhǎng)度 30, 吃刀量 1㎜，走刀 22 次數(shù) 5 L=30㎜，L 1=5㎜，L =0㎜2 計(jì)算切削工時(shí) T= =0.083min35.0?? 則 5 次切削工時(shí)為 0.42 換刀等輔助時(shí)間考慮為 2 分鐘 3）半精車外圓∮48 至∮34 段，加工長(zhǎng)度 416, 吃刀量 1㎜，走 刀次數(shù) 7 L=416㎜，L =5㎜，L =0㎜12 計(jì)算切削工時(shí) T= =1min35.046?? 則 7 次切削工時(shí)為 7 換刀等輔助時(shí)間考慮為 2 分鐘 7.4 銑兩腰型孔及倒角按圖 本工序?yàn)殂娤縻@床主軸腰型孔，刀具選為硬質(zhì)合金直柄立銑刀， 銑刀直徑 d=16mm,長(zhǎng)度 L=123mm，粗齒齒數(shù) Z=3，加工機(jī)床選用臥 式銑床 X62。 1）.確定每齒進(jìn)給量 fz 根據(jù)臥式銑床 X62 的主要技術(shù)參數(shù)，機(jī)床最大功率為 7.5kW， 工藝系統(tǒng)剛性為中等；根據(jù)表 3.5 當(dāng)選用 YT5 刀具時(shí)，機(jī)床功率 5- 10 kW 查得每齒進(jìn)給 fz=0.12-0.18mm/z， ，現(xiàn)取 fz=0.12mm/z。 2）.選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表 3.7（銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)） ，銑刀粗加工時(shí)后刀面磨損限度 23 =0.8-1mm；根據(jù)表 3.8（銑刀平均壽命） ，銑刀耐用度 T=60min 3）.確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 fMz 根據(jù)表 3.13 當(dāng)?shù)毒邏勖?T=60min ，進(jìn)給量 fz=0.12mm/z 時(shí)， 推薦的切削速度為 V=14m/min， 計(jì)算轉(zhuǎn)速：n= =278.5r/min1640?? 根據(jù)臥式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，選擇臥式銑床 X62 主軸 n=300r/min，則實(shí)際切削速度 V=15.1m/min， 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為 fMz=0.12×3×300=108mm/min ，查機(jī) 床進(jìn)給量表，選擇 X62 型臥式銑床 fMz=95mm/min，則實(shí)際的每齒進(jìn) 給量為 fz= =0.11mm/z。3095? 所確定的切削用量為: fz=0.11mm/z, fMz=95mm/min, n=300r/min, V=15.1m/s 確定銑 16×35 孔基本時(shí)間 根據(jù)銑削機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算公式， 打穿工序的基本時(shí)間為 Tf= mzl21? )+(1～3)=1.3mmeadl21(5.0?? 式中 l =73mm l1=1.3mm l2 =1.3mm、f Mz=95mm/min Tf= =0.79min. 953.7? 完成工序的基本時(shí)間為 Tf= mzl21 24 式中 l =19mm l1=0mm l2 =0mm、f Mz=95mm/min Tf= =0.2min. 9501? 則總共時(shí)長(zhǎng) 0.2+0.79=0.99 換刀等輔助時(shí)間考慮為 5 分鐘 確定銑 20×32 孔基本時(shí)間 根據(jù)銑削機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算公式， 打穿工序的基本時(shí)間為 Tf= mzl21? )+(1～3)=1.3mmeadl21(5.0?? 式中 l =73mm l1=1.3mm l2 =1.3mm、f Mz=95mm/min Tf= =0.79min. 953.7? 完成工序的基本時(shí)間為 Tf= mzl21 式中 l =12mm l1=0mm l2 =0mm、f Mz=95mm/min Tf= =0.36min. 95012? 則總共時(shí)長(zhǎng) 0.36+0.79=1.15 換刀等輔助時(shí)間考慮為 5 分鐘 7.5 粗磨各段外圓 機(jī)床：萬(wàn)能外圓磨床 M131W 1）砂輪的直徑與寬度：砂輪的直徑與寬度：根據(jù)[3]表 3.1- 25 45，砂輪的直徑 D=500mm，砂輪的寬度取 B=75 mm 2)工件回轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)數(shù)：根據(jù)[3]表 2.4-148，查得 =0.233~0.476 ,取 =0.350 ，WV/msWV/ms2.5/nrs? 3)軸向進(jìn)給量 :根據(jù)[3]表 2.4-148，查得af =(0.5~0.8)B，取 =45aBf aBf/r 4）徑向切入進(jìn)給量 ：根據(jù)[3]表 2.4-1480，r 預(yù)估 =0.350mm 可查得 =0.0176~0.0110 ，取 =0.150WVrf /mrrf/mr 5）每分種金屬磨除量 Z 可用公式計(jì)算： Z=1000 mmWVafr3/min1015426.5Z???3/in 6) 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：jt 被磨削層長(zhǎng)度 ：L=138+432=570㎜ l 單面余量 ：bZ0.4? 局部修磨的系數(shù) k：根據(jù)[3]表 2.5-11， 1.k? 機(jī)動(dòng)時(shí)間 jt =24.7min45.107??rabjfnKLZt 以上的計(jì)算表格參數(shù)查自《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》 ，相似的工時(shí)計(jì) 算這里不再一一贅述，具體數(shù)值見工序卡。 26 8 夾具設(shè)計(jì) 8.1 設(shè)計(jì)夾具的目的 在機(jī)械制造的機(jī)械加工、檢驗(yàn)、裝配、焊接和熱處理等冷、熱 工藝過(guò)程中，使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來(lái)固定加工 對(duì)象，使之占有正確位置，接受施工或者檢測(cè)的裝置。在機(jī)械制造 中采用大量的夾具，機(jī)床夾具就是夾具中的一種。它裝在機(jī)床上， 使工件相對(duì)刀具與機(jī)床保持正確的相對(duì)位置，并能承受切削力的作 用。機(jī)床夾具的作用主要有以下幾個(gè)方面：較容易、較穩(wěn)定地保證 加工精度，因?yàn)橛脢A具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)機(jī)床（刀具）的位置 由夾具來(lái)保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、較 穩(wěn)定地保證工件的加工精度；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，因?yàn)椴捎脢A具后， 工件不需要?jiǎng)澗€找正，裝夾也方便迅速，顯著地減少了輔助時(shí)間， 提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率；擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，因?yàn)槭褂脤Ｓ脢A具可以 改變機(jī)床的用途、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，例如，在在車床或搖臂轉(zhuǎn) 床上安裝鏜模夾具后，就可以對(duì)箱體孔系進(jìn)行鏜削加工；改善勞動(dòng) 條件、保證生產(chǎn)安全，因?yàn)槭褂脤Ｓ脵C(jī)床夾具可以減輕工人的勞動(dòng) 強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，降低對(duì)工人操作技術(shù)水平的要求，保證安全。 8.2 夾具的分類 （1）通用夾具 27 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工 件的夾具。例如， 車床上的三爪卡盤和四爪卡盤、頂尖和雞心夾頭； 銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。它們有很大的通用性， 無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機(jī)床附件供應(yīng)給用戶。 （2）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設(shè)計(jì)的夾 具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點(diǎn)。專用夾具通常由使用 廠根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。 （3）組合夾具 組合夾具是在機(jī)床夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，由一整套預(yù)先 制造好的，具有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件， 按照組合化的原理，針對(duì)工件的加工要求組裝成各種專用夾具。夾 具使用完畢后，可以拆卸，留待組裝新夾具時(shí)使用。 組合夾具的應(yīng)用范圍十分廣泛。它最適合于品種多、產(chǎn)品變化 快、新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)等場(chǎng)合，在批量生產(chǎn)中也可利用組 合夾具代替臨時(shí)短缺的專用夾具，以滿足生產(chǎn)要求。用組合夾具元 件可以組裝成各類機(jī)床夾具。數(shù)控機(jī)床和柔性制造單元的出現(xiàn)，更 加推動(dòng)了組合夾具技術(shù)的進(jìn)步，擴(kuò)大了組合夾具的應(yīng)用范圍。 組合夾具具有以下特點(diǎn)：組合夾具元件可供多次使用，但其一 旦組裝成某個(gè)夾具后，該夾具結(jié)構(gòu)仍屬專用性，只能一次使用。當(dāng) 28 變換加工對(duì)象時(shí)，一般仍需全部拆開，重新組裝成新夾具結(jié)構(gòu)，以 滿足新工件的加工要求。和專用夾具不一樣，組合夾具的最終精度， 是靠各組成元件的精度，直接組合來(lái)保證的，不允許進(jìn)行任何補(bǔ)充 加工，否則無(wú)法保證元件的互換性。由于組合夾具是由各標(biāo)準(zhǔn)元件 組合起來(lái)的，因此剛性較差，尤其是元件連接的結(jié)合面接觸剛度， 對(duì)加工精度影響較大。一般組合夾具的外形尺寸較大，不及專用夾 具那樣緊湊。這種夾具不受生產(chǎn)類型的限制，可以隨時(shí)組裝，以應(yīng) 生產(chǎn)之急。 （4）拼裝夾具 拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由標(biāo)準(zhǔn)化、 系列化的夾具元件，直接按專用夾具的裝配方法（銷釘定位、螺栓 緊固）裝配成的專用夾具。采用拼裝夾具大大縮短了專用夾具的設(shè) 計(jì)與制造周期，而且當(dāng)產(chǎn)品改型時(shí)原來(lái)夾具的大部分元件仍可拆下 重新使用，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。 （5）通用可調(diào)夾具 通用可調(diào)夾具是指根據(jù)不同尺寸或種類的工件，調(diào)整或更換個(gè) 別定位元件或夾緊元件而形成的專用夾具。加工對(duì)象不很確定，通 用范圍較大，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。 （6）成組夾具 成組夾具是指專為加工成組工藝中某一組零件而設(shè)計(jì)的可調(diào)夾 具。加工對(duì)象明確，只需調(diào)整或更換個(gè)別定位元件或夾緊元件便可 使用，調(diào)整范圍只限于本零件組被的工件，適用于成組加工。 29 通用可調(diào)夾具和成組夾具都是一種比較先進(jìn)的、繼承性好的新 型夾具。采用這兩種夾具可大大減少專用夾具數(shù)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備 周期，降低生產(chǎn)成本，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，并可有效地促進(jìn)并實(shí) 現(xiàn)機(jī)床夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。 通用可調(diào)夾具與成組夾具的區(qū)別在于：前者的加工對(duì)象不很確 定，其更換調(diào)整部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往具有較大的適應(yīng)性，通用范 圍大；而成組夾具則是為成組加工工藝中一組零件而專門設(shè)計(jì)的， 加工對(duì)象十分明確，可調(diào)范圍也只限于本組內(nèi)的零件，因此后者亦 稱為專用可調(diào)夾具。 8.3 專用夾具的組成 （1）定位裝置 這種裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中 的位置，即通過(guò)它使工件加工時(shí)相對(duì)于刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)處于正 確的位置，如支撐釘、支撐板、V 形塊、定位銷等。 （2）夾緊裝置 它的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時(shí)所占據(jù)的位置 在加工過(guò)程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位 移，同時(shí)防止或減小振動(dòng)。它通常是一種機(jī)構(gòu)，包括夾緊元件（如 夾爪、壓板等） ，增力及傳動(dòng)裝置（如杠桿、螺紋傳動(dòng)副、斜楔、凸 輪等）以及動(dòng)力裝置（如氣缸、油缸）等。 （3）對(duì)刀—引導(dǎo)裝置 30 它的作用是確定夾具相對(duì)于刀具的位置，或引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工， 如對(duì)刀塊、鉆套、鏜套等。 （4）其他元件及裝置 如定向件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設(shè)置的一些裝置， 如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。 （5）夾具體 用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件，并 與機(jī)床有關(guān)部位連接，以確定夾具相對(duì)于機(jī)床的位置。 8.4 銑夾具設(shè)計(jì) 8.4.1 設(shè)計(jì)思路說(shuō)明 本套夾具利用 V 型塊定位。固定 V 型塊定心，活動(dòng) V 型塊調(diào)整， 消除了零件在制造過(guò)程中公差給下一步加工帶來(lái)的不便利。定位銷 軸找平零件后，用壓板將零件夾緊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的完全固定。 通過(guò)調(diào)整絲桿，保證零件加工位置與對(duì)刀塊的相對(duì)位置后，在對(duì)刀 塊的導(dǎo)引下完成對(duì)主軸零件長(zhǎng)孔的加工。簡(jiǎn)單方便，堅(jiān)固耐用。 8.4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 因?yàn)楸竟ば虻募庸r(shí)，零件已經(jīng)完成了對(duì)外圓的半精車，零件 的外形已經(jīng)有了一定的精度，所以本次工序我們選擇利用 V 型塊支 撐半精車過(guò)的外圓面，來(lái)完成對(duì)腰型孔的加工定位。 31 8.4.3 相關(guān)受力計(jì)算 根據(jù)《現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得：硬質(zhì)合金立銑刀的銑削力 計(jì)算公式為： ZnDPwfp13.0973.05.8.012??? 式中：P——銑削力（N） ——背吃刀量(㎜)，這里選擇按 73㎜計(jì)算p? ——每齒進(jìn)給量(㎜)，這里選擇的 0.11f D——銑刀直徑（㎜） ，這里選擇的為 16㎜ ——銑削寬度(㎜)，這里按 16㎜計(jì)算w? n——銑刀每分鐘轉(zhuǎn)速，這里選擇為 300 z——銑刀的齒數(shù)，這里選擇為 3 計(jì)算得：P=8869.26N 則，切削力產(chǎn)生的扭矩為：M=FR=190689.09N㎜ R 回轉(zhuǎn)半徑 43÷2=21.5㎜ 根據(jù)夾具設(shè)計(jì)中的壓緊方式，選擇夾緊力的計(jì)算公式： =36737.68 牛2sin12????DfMKW M 切削扭矩，這里取 190689.09N㎜ D 回轉(zhuǎn)直徑，這里為 43㎜ α V 型的角度，這里為 90 f 摩擦系數(shù)，這里取 0.25 K 安全系數(shù)，這里取 2.5 32 即夾緊力大小為 36737.68N 根據(jù)受拉螺栓強(qiáng)度計(jì)算條件： ?????4/21dF??6.12??S? 查得 35 鋼調(diào)質(zhì)處理，屈服極限為（275-295）MPa，這里我們按 285 MPa 計(jì)算，螺栓直徑大小 d≥ = =15.1㎜????F44.1/285637? 根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸需要，我們這里選擇的夾緊螺紋的大小選擇為 M20， 兩處，其和值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其最小直徑 15.1㎜，故夾緊是非常安 全可靠的。 8.4.4 定位誤差分析 本套夾具中選用了雙 V 型塊定位的方式，利用零件的外圓表面 33 和 V 型定心的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸的加工。 本套夾具中，夾具精度只需要保證，零件端面與調(diào)整定位用的絲 杠的平面度，即可保證腰型孔的加工位置精度。其他方向的尺寸公 差為自由公差，按線性尺寸未注公差等級(jí)精密級(jí)考慮，尺寸再 30- 120 之間的公差為±0.15，零件中的 V 型考慮的是同一模具，考慮 外形相對(duì)公差為±0.05 這樣，將理論與實(shí)際的 V 型定位誤差控制在 ±0.05 的范圍內(nèi)，而自由尺寸的公差范圍為±0.15，所以該定位的 公差滿足圖紙的需要。 致 謝 大學(xué)的生活多彩豐富，4 年的學(xué)習(xí)隨著畢業(yè)論文的結(jié)束畫上圓 34 滿的句號(hào)。在這段時(shí)間里，在所有老師的細(xì)心教育和自己的刻苦努 力下，我學(xué)到了很多很實(shí)用的知識(shí)。更重要的是，我學(xué)到不僅僅是 書本上的知識(shí)，更是一種學(xué)習(xí)的能力。相信，這一定可以幫助我在 今后的工作中發(fā)揮積極的作用。 在這次畢業(yè)論文中，給予我?guī)椭畲鬅o(wú)疑就是我的指導(dǎo)老師。 雖然老師工作繁忙，但卻對(duì)我的悉心指導(dǎo)卻絲毫沒(méi)有怠懈，從書本 的理論知識(shí)到工廠的加工細(xì)節(jié)，給予了我很多詳細(xì)的知道與啟發(fā)。 不斷拓展自己的思維，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考、處理問(wèn)題的能力。在這 次論文中，真的感覺(jué)學(xué)到了很多很多知識(shí)，在此表示我衷心的感謝。 最后，再次感謝所有在這次論文中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)。 也再次致敬，漸行漸遠(yuǎn)的美麗的大學(xué)校園。 參考文獻(xiàn) [1]李益民.機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]. 哈爾濱:哈爾濱工 35 業(yè)大學(xué)，1994 [2]艾興. 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1994 [3]常漢青.主軸和箱體類零件的機(jī)械加工工藝分析[J]. 機(jī)械工 程學(xué)報(bào), 2008, 28(16). 19-8. 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