偏心軸的鉆Φ4夾具設(shè)計(jì)及機(jī)械加工工藝規(guī)程裝備含4張CAD圖.zip,偏心,夾具,設(shè)計(jì),機(jī)械,加工,工藝,規(guī)程,裝備,CAD 1零件的分析 1.1零件的結(jié)構(gòu)分析 題目所給的零件是偏心軸。它是在一端分布有均布的六齒,分布在Φ46的圓柱上，連著Φ46圓柱的是Φ60的圓柱, Φ60的圓柱連著Φ40的圓柱，Φ40的圓柱連著偏心的Φ36的圓柱，在Φ46圓柱的中心鉆有Φ10的中心孔，在偏心軸上鉆有Φ4 的孔，在Φ40圓柱與Φ60圓柱之間加工有退刀槽，具體尺寸如圖所示： 1.2零件的工藝過程分析 1.2.1毛坯的選擇 根據(jù)零件的大小以及形狀，可以初步判定毛坯形狀為圓柱形，由于該零件是偏心軸，對(duì)強(qiáng)度要求比較高，所以選擇材料為鍛鋼的圓柱形毛坯。 1.2.2毛坯加工余量的確定 由于零件是圓柱體第一道工序?yàn)檐囃鈭A，因此，毛坯不用留有較大的加工余量，零件端面的加工也為車削，所以也不用留有較大的加工余量。所以選擇毛坯直徑為Φ64，留有2mm加工余量，長度為65mm，留有5mm加工余量。最終，確定毛坯尺寸為Φ64×65。 1.3零件的工藝過程分析 1.3.1選擇定位基準(zhǔn) 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的一個(gè)端面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以另一個(gè)端面為輔助粗基準(zhǔn)。 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，以粗加工后的偏心軸端為主要的定位精基準(zhǔn)，以另一個(gè)端面為輔助的定位精基準(zhǔn)。 1.3.2制定工藝路線 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，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。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 工序1 用CM6125臥式車床粗車右端面、外圓Φ60mm 工序2 用CM6125臥式車床以右端面為基準(zhǔn)，粗車外圓Φ46mm 工序3 用CM6125臥式車床以右端面為基準(zhǔn)，半精車外圓Φ46mm 工序4 用CM6125臥式車床半精車右端面 工序5 用CM6125臥式車床以右端面為基準(zhǔn)，粗車左端面 工序6 用CM6125臥式車床以右端面為基準(zhǔn)，半精車左端面 工序7 用CM6125臥式車床以左端面為基準(zhǔn)，粗車外圓Φ40mm 工序8 用CM6125臥式車床以左端面為基準(zhǔn)，車退刀槽3×1 工序9 用CM6125臥式車床以左端面為基準(zhǔn)，粗車外圓Φ36mm 工序10 用CM6125臥式車床以左端面為基準(zhǔn)，半精車外圓Φ36mm 工序11 用CM6125臥式車床以左端面為基準(zhǔn)，半精車外圓Φ40mm 工序12 用X5032立式銑床以右端面為基準(zhǔn)，銑孔Φ34mm、銑齒6-32 工序13 用立式鉆床Z525以軸線為基準(zhǔn)，鉆、粗鉸Φ10mm孔 工序14 用立式鉆床Z525以左端面為基準(zhǔn)，鉆、粗鉸Φ4mm孔 工序15 去毛刺 工序16 中檢 工序17 熱處理，淬火 工序18 用M1432A萬能外圓磨床磨削外圓Φ60mm、外圓Φ46mm 工序19 磨削Φ60mm左右端面 工序20 清洗 工序21 終檢 1.3.3機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下： 加工 表面 加工 內(nèi)容 加工 余量 精度 等級(jí) 工序 尺寸 表面粗 糙度 平面工序 右端面 鍛件 5.0 IT12 粗車 4.0 IT10 3.2 半精車 1.0 IT6 0.8 左端面 鍛件 5.0 IT12 粗車 4.0 IT10 3.2 半精車 1.0 IT6 0.8 圓柱表面工序 Φ60外圓 鍛件 2.0 IT12 Φ64±2 粗車 1.0 IT10 Φ62±0.1 3.2 半精車 1.0 IT6 Φ60-0.046 0.8 Φ46外圓 粗車 10.0 IT10 Φ50±0.1 3.2 半精車 4.0 IT6 Φ46-0.039 0.8 Φ40外圓 粗車 16.0 IT10 Φ42±0.1 3.2 半精車 4.0 IT6 Φ40-0.039 0.8 Φ36外圓 粗車 2.0 IT10 Φ38±0.1 3.2 半精車 2.0 IT6 Φ36-0.039 0.8 Φ10中心孔 鉆 9.8 IT10 Φ9.8±0.1 12.5 粗鉸 0.2 IT6 Φ10-0.039 3.2 Φ4孔 鉆 3.8 IT10 Φ3.8±0.1 12.5 粗鉸 0.2 IT6 Φ4-0.007 3.2 已知條件： 偏心軸的材質(zhì)選擇：45鋼，鍛造成型 工序 車右端面： 機(jī)床選取CM6125車床 采用外圓合金車刀 背吃刀量ap： 第一次ap=4.0mm。 第二次ap=1.0mm 加工進(jìn)給量f： f=0.2mm/r。 切削速度Vc： Vc =cvTmapxvfyvkv (m/min) =1.58600.2×20.15×0.50.4×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97 =66.7(m/min) 取n=1000r/min 切削速度v： v=πdn1000=3.14×156×10001000×60≈2.98mm/s 被切削層的距離l： l=32mm 行程的次數(shù)i： i=2 工序 車Φ60外圓 機(jī)床選取CM6125車床 采用外圓合金車刀 背吃刀量ap： 第一次ap=1.0mm。 第二次ap=1.0mm 加工進(jìn)給量f： f=0.2mm/r。 切削速度Vc： Vc =cvTmapxvfyvkv (m/min) =1.58600.2×20.15×0.50.4×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97 =66.7(m/min) 取n=1000r/min 切削速度v： v=πdn1000=3.14×156×10001000×60≈2.98mm/s 被切削層的距離l： l=65mm 行程的次數(shù)i： i=2 工序 車Φ46外圓 機(jī)床選取CM6125車床 采用外圓合金車刀 背吃刀量ap： 第一次ap=4.0mm。 第二次ap=4.0mm 第三次ap=2.0mm 第四次ap=4.0mm 加工進(jìn)給量f： f=0.2mm/r。 切削速度Vc： Vc =cvTmapxvfyvkv (m/min) =1.58600.2×20.15×0.50.4×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97 =66.7(m/min) 取n=1000r/min 切削速度v： v=πdn1000=3.14×156×10001000×60≈2.98mm/s 被切削層的距離l： l=8mm 行程的次數(shù)i： i=4 工序 車左端面 機(jī)床選取CM6125車床 采用外圓合金車刀 背吃刀量ap： 第一次ap=4.0mm。 第二次ap=1.0mm 加工進(jìn)給量f： f=0.2mm/r。 切削速度Vc： Vc =cvTmapxvfyvkv (m/min) =1.58600.2×20.15×0.50.4×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97 =66.7(m/min) 取n=1000r/min 切削速度v： v=πdn1000=3.14×156×10001000×60≈2.98mm/s 被切削層的距離l： l=32mm 行程的次數(shù)i： i=2 工序 車Φ40外圓 機(jī)床選取CM6125車床 采用外圓合金車刀 背吃刀量ap： 第一次ap=4.0mm。 第二次ap=4.0mm 第三次ap=4.0mm 第四次ap=4.0mm 第五次ap=4.0mm 加工進(jìn)給量f： f=0.2mm/r。 切削速度Vc： Vc =cvTmapxvfyvkv (m/min) =1.58600.2×20.15×0.50.4×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97 =66.7(m/min) 取n=1000r/min 切削速度v： v=πdn1000=3.14×156×10001000×60≈2.98mm/s 被切削層的距離l： l=25mm 行程的次數(shù)i： i=5 工序 車Φ40外圓 機(jī)床選取CM6125車床 采用外圓合金車刀 背吃刀量ap： 第一次ap=2.0mm。 第二次ap=2.0mm 加工進(jìn)給量f： f=0.2mm/r。 切削速度Vc： Vc =cvTmapxvfyvkv (m/min) =1.58600.2×20.15×0.50.4×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97 =66.7(m/min) 取n=1000r/min 切削速度v： v=πdn1000=3.14×156×10001000×60≈2.98mm/s 被切削層的距離l： l=25mm 行程的次數(shù)i： i=2 工序 銑φ34孔及六齒 機(jī)床選取X5032立式銑床 采用合金銑刀，D=100mm ，齒個(gè)數(shù)選12 深度加工，一個(gè)邊的余量 ?Z=6mm 總共1次加工完成 因此銑削加工的深度是ap： 選取?f=0.6mm/r vc=cvTmapxvfyv =242600.2×3.50.15×0.60.35 ?=125m/min 加工轉(zhuǎn)速得： ns=1000vπdw=375(r/min) 工序：鉆φ10孔： 選取Z525鉆床。 刀具的材質(zhì)選用錐柄的麻花鉆頭。 切削深度ap： ap=5mm 進(jìn)給量： f =0.15 切削速度： vc=cvTmapxvfyv =242600.2×3.50.15×0.150.35 =23.5mm/min 鉆床主軸轉(zhuǎn)速n： n=1000Vπd=1000×23.5×603.14×10≈254r/min 走刀的次數(shù)是1 工序：鉆φ10孔： 選取Z525鉆床 刀具選用錐柄的麻花鉆頭 切削深度ap： ap=2mm 進(jìn)給量： f =0.15 切削速度： vc=cvTmapxvfyv =242600.2×3.50.15×0.150.35 =23.5mm/min 鉆床主軸轉(zhuǎn)速n： n=1000Vπd=1000×23.5×603.14×4≈960r/min 走刀的次數(shù)是1 粗鉸 刀具選用錐柄機(jī)用鉸刀 切削深度ap： ap=0.1mm 進(jìn)給量： f =0.4 切削速度： vc=cvTmapxvfyv =242600.2×3.50.15×0.40.35 =3.51mm/min 鉆床主軸轉(zhuǎn)速n： n=1000Vπd=1000×3.51×603.14×4≈140r/min 2專用夾具是設(shè)計(jì) 2.1鉆φ4孔夾具設(shè)計(jì) 2.1.1選取定位基準(zhǔn) 題目要求加工Φ4 的孔，此孔是以左端面為加工基準(zhǔn)，為了保證較高的定位精度，選用左端面作為定位基準(zhǔn)。 2.1.2自由度的限制 由于加工Φ4 的孔位于偏心軸與鄰近軸重合的母線處，所以需要限制零件是六個(gè)自由度，由于需要選用左端面作為定位基準(zhǔn)，所以在左端面處用以平面限制自由度，平面限制三個(gè)自由度分別是X軸的移動(dòng)，Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，在零件偏心軸處放一V型塊，V型塊可以限制兩個(gè)自由度，分別是Y軸的移動(dòng)和Z軸的移動(dòng)，最后還有一個(gè)X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)沒有限制，由于V型塊的自動(dòng)定心功能，可以定位偏心軸的軸心，此時(shí)再定位中心孔的軸心就可以與V型塊組合定位X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果在中心孔中放入短銷可以限制X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是短銷又限制了Y軸的移動(dòng)與V型塊形成過定位，所以應(yīng)該用菱形銷代替短銷，正好完成了六個(gè)自由度的限制。 2.1.3切削力的計(jì)算與夾緊力分析 按照文獻(xiàn)資料可以知道： 鉆削的力 F=26Df0.8HB0.6 鉆削的力矩 T=10D1.9f0.8HB0.6 D=4mm f=0.15mm?r-1 所以 F=26×4×0.150.8×2320.6=598.69N T=10×41.9×0.150.8×2320.6=810.83N?mm 所設(shè)計(jì)的夾具加工孔時(shí)，偏心軸零件的左端面與定位平面靠緊。取壓緊螺栓壓夾手來對(duì)工件進(jìn)行夾緊，該壓緊的裝置主要就是靠壓緊螺栓來對(duì)工件進(jìn)行夾緊，夾緊裝置為正常的的螺旋的夾緊。按照夾緊力的公式計(jì)算： W0=QLr'tg?1+rZtg(α+?2') 式中： W0—單個(gè)螺旋的夾緊力（N）； Q—原始的作用力（N）； L—作用的力臂（mm）； r'—螺桿端部與工件間的摩擦的半徑（mm）； ?1—螺桿端部與工件間的摩擦角（°）； rZ—螺紋的中徑一半（mm）； α—螺紋的升角（°）； ?2'—螺旋副的當(dāng)量的摩擦角（°）。 點(diǎn)接觸的，單件的普通的螺旋的夾緊力： W0=35×504×(3°10'+9°50')=1895N 1895N遠(yuǎn)大于598.69N，所以夾緊裝置使用一個(gè)螺栓進(jìn)行夾緊就可以滿足夾緊力的要求。 2.1.4確定夾緊的元件 由于偏心軸零件的左端面為定位基準(zhǔn)，并且左端面與定位平面相貼合，所以夾緊元件應(yīng)在右端面或外圓柱體上，由加工孔位置，以及比較夾緊在外圓以及右端面的難易程度，最終選擇在右端面使用夾手對(duì)偏心軸零件進(jìn)行夾緊，又由工序分析得，中心孔已經(jīng)加工完，無法夾在偏心軸零件軸心處，同時(shí)為了保證夾緊后零件的平穩(wěn)性，所以設(shè)計(jì)夾具形狀為水平分布的對(duì)稱的兩個(gè)凸點(diǎn)進(jìn)行夾緊。 如圖： 2.2定位誤差的分析 由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合所以基準(zhǔn)不重合誤差ΔB=0 由于定位基準(zhǔn)為平面所以基準(zhǔn)位移誤差ΔY=0 ΔD=ΔB+ΔY=0＜T/2=0.001 2.3夾具裝配圖 見大圖 2.4夾具體圖 見大圖 3參考資料 [1] 于英華.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社.2013.5 [2] 趙立娟，冷岳峰.機(jī)械幾何量精度設(shè)計(jì)與檢測.清華大學(xué)出版社.2011.7 [3] 劉青科，李鳳平，蘇 猛,屈振生.畫法幾何及機(jī)械制圖.東北大學(xué)出版社.2011.8 [4] 黃如林.切削加工簡明實(shí)用手冊.化學(xué)工業(yè)出版社.2010.1.1 [5] 濮良貴，陳國定，吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì).第九版[M].北京.高等教育出版社.2013 [6] 崔長華.機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2009.12 [7] 劉旺玉.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).武漢.華中科技大學(xué)出版社，2010. 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