開(kāi)合螺母下座體加工工藝及夾具設(shè)計(jì)【銑面夾具】

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1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)分為兩個(gè)部分，一是開(kāi)合螺母下座體的加工工藝流程，主要包括分析任務(wù)給定工件尺寸要求，形位要求，表面粗糙度的要求，以及制定一套工藝流程使工件達(dá)到任務(wù)要求。二是設(shè)計(jì)夾具。 1.2 任務(wù)分析 工藝部分先要考慮加工工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及生產(chǎn)批量，并按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)考慮在加工的過(guò)程中用何種手段能實(shí)現(xiàn)工件各個(gè)面、孔的加工，在提高效率的同時(shí)還要保證保證加工精度。 夾具部分重點(diǎn)考慮的兩個(gè)部分一個(gè)是定位，另一個(gè)則是加緊，定位部分的設(shè)計(jì)需要保證工件在夾具上處于完全定位，即6個(gè)方向上的自由度完全被限定，加緊則需要保證工件在切削力的作用下依然能在正確位置不發(fā)生偏移，并且?jiàn)A緊力的施加需要保證不能破壞工件。 1.3 與論文有關(guān)的部分背景資料調(diào)研 1.3.1 開(kāi)合螺母下座體的用途 開(kāi)合螺母下座體又稱為“對(duì)合螺母”，主要由上下兩個(gè)半螺母構(gòu)成，裝在機(jī)床溜板箱體后壁的導(dǎo)軌中。開(kāi)合螺母下座體的底部各有一個(gè)圓孔，圓孔與槽盤的滑槽相連接。扳動(dòng)機(jī)床手柄，經(jīng)軸帶動(dòng)槽盤順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)銷釘?shù)淖饔门c上下兩個(gè)開(kāi)合螺母下座體使其分離或者閉合，從而與開(kāi)合螺母下座體中的絲杠嚙合或脫開(kāi)，從而起到一個(gè)相當(dāng)于“離合器”的作用，完成機(jī)床從手動(dòng)到機(jī)動(dòng)的轉(zhuǎn)換 1.3.2 工藝流程 工藝流程指的是勞動(dòng)者通過(guò)生產(chǎn)工具將各類原料、半成品，按照一定的順序進(jìn)行連續(xù)加工，最終使其成為成品的過(guò)程 工藝流程的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循以下基本要求：1、能滿足產(chǎn)品的質(zhì)量以及數(shù)量的指標(biāo)。2、符合經(jīng)濟(jì)性。3、具有合理性。4、環(huán)保。5、生產(chǎn)過(guò)程具有可操作性。6、生產(chǎn)過(guò)程具有可控制性。我國(guó)近年更加注重以下幾個(gè)方面：1、盡量采用先進(jìn)成熟的生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)技術(shù)。2、盡量采取機(jī)械化自動(dòng)化。3、減少三廢的排放。4、保障安全生產(chǎn)。 1.3.3 夾具 夾具是指機(jī)械加工中用來(lái)固定加工工件使之具有正確的位置，以便于接受施工或者檢測(cè)設(shè)備。 本次設(shè)計(jì)的是一種用于車床上的加工工件內(nèi)回轉(zhuǎn)面的夾具，安裝于車窗主軸上。 第2章 工藝部分 2.1 引言 本章主要任務(wù)是分析任務(wù)給定圖樣的技術(shù)要求，加工零件的各尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度達(dá)到圖紙要求。并編制零件加工工藝流程、填寫零件加工工藝卡片以及說(shuō)明書。 2.2開(kāi)合螺母下座體的結(jié)構(gòu)分析 圖1 本次任務(wù)給定的開(kāi)合螺母下座體由左右兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的半螺母組成，底部有55°的燕尾，燕尾凸臺(tái)地面有2XΦ12 ，孔深18，開(kāi)合螺母下座體中間開(kāi)Φ50的根部留有空刀槽。 燕尾凸臺(tái)B1 B2以及C面表面質(zhì)量要求2.6，燕尾凸臺(tái)底面2個(gè)Φ12光孔要求達(dá)到7級(jí)精度內(nèi)表面質(zhì)量要求2.6，孔間距±0.05，Φ50孔要求達(dá)到7級(jí)精度。 圖2 2.3工藝分析 將開(kāi)合螺母下座體的加工分為兩類： 1.軸類（外表面）的加工 主要加工面有長(zhǎng)度尺寸為75.2mm的底面，兩個(gè)倒角，B1，B2，C面，開(kāi)合螺母下座體圓筒部左右兩個(gè)端面，Φ50中心線到燕尾凸臺(tái)底面330.05mm，中線到左邊端面距離49，上表面總長(zhǎng)96，下表面總長(zhǎng)105 燕尾凸臺(tái)底面到C面距離18。 2.孔類（內(nèi)表面）的加工 主要有Φ50以及兩個(gè)Φ12的孔，Φ12孔間距要求達(dá)到±0.05 2.4制定工藝規(guī)程 2.4.1 確定毛坯的型式 任務(wù)給定工件輪廓不大，大批量生產(chǎn)，加工條件較高，選擇離心鑄造毛胚。離心鑄造得來(lái)的鑄件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機(jī)械性能。材料選用灰口鑄鐵HT150其鑄造性能良好，減摩性好；減震性強(qiáng)；切削加工性良好；缺口敏感性較低；價(jià)格便宜，制造方便。 2.4.2 基準(zhǔn)面的選擇 基準(zhǔn)面是用來(lái)作為基準(zhǔn)以確定其他點(diǎn)、線、面尺寸之間尺寸的平面，所以選擇正確的基準(zhǔn)面可以提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量。 開(kāi)合螺母下座體的加工當(dāng)以底面以及兩個(gè)直徑12的光孔為精基準(zhǔn)，而為精基準(zhǔn)的表面應(yīng)該提前加工完。粗基準(zhǔn)選擇的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是如何確保加工面有足夠的余量，使得不加工面的位置尺寸符合任務(wù)給定的要求。因此依據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則，選取R34的大外圓為粗基準(zhǔn)來(lái)加工燕尾槽導(dǎo)軌面，然后以燕尾槽為面為基準(zhǔn)加工Φ50的螺孔。 2.4.3 工藝路線的制定 開(kāi)合螺母下座體的形狀比較復(fù)雜，需要加工的表面不便于集中加工，為保障大批量生產(chǎn)的效率，需要在各個(gè)工序中選用高效率的專用機(jī)床，采取工序分散的原則擬定路線。 2.4.4 加工方法的選擇 依據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)》表A-5、A-6以及零件圖精度要求查詢經(jīng)濟(jì)加工精度，選擇主要加工面的加工方法 加工面 表面質(zhì)量要求 精度 加工方法 孔Φ50 2.6 IT7 粗鏜-半精鏜-精鏜 孔Φ12 2.6 I77 鉆-擴(kuò)-粗絞-精絞 C B1 B2 2.6 無(wú) 粗刨-半精刨-精刨 圓筒端面 2.6 無(wú) 粗銑-半精銑 底平面 6.3 無(wú) 粗銑-半精銑 2.4.5加工的順序安排 依據(jù)零件圖，質(zhì)量要求比較高，一道工序顯然不可以滿足質(zhì)量要求，所以需要多道工序逐步達(dá)到質(zhì)量要求，依照加工性質(zhì)的不同，將加工順序分為，粗加工、半精加工、精加工三個(gè)階段。 粗加工：切除毛坯大部分加工余量。使毛坯大體上接近于成品 半精加工：留出精加工的加工余量為精加工做好準(zhǔn)備。 精加工：保證各個(gè)主要加工面達(dá)到圖紙要求。 2.4.6 加工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)遵循的原則： a.先粗后精 先安排粗加工工序，再安排精加工工序。 b.基面先行 先將底平面加工，然后以底平面和R34大圓弧為基準(zhǔn)加工孔12 c.加工過(guò)程中應(yīng)該先加工平面，后加工孔，這樣利用加工后的平面定位穩(wěn)定 可靠，而且容易加工，提高孔的加工精度。 2.4.7 制定加工工藝路線 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 鑄 鑄造毛坯（兩件合一） 2 熱處理 時(shí)效處理 3 刨 1. 粗、半精刨燕尾槽； 2. 粗、半精刨C基準(zhǔn)面 牛刨 4 銑 1. 銑兩端側(cè)面； 臥式銑床 5 車 1. 粗、精車R37面； 2. 鉆、擴(kuò)Ф55（留余量）； 3. 調(diào)頭粗、精車另外一側(cè)R37面 臥式銑床 6 鉆 1. 鉆孔2-Ф6.5锪錐孔90°鉆另一孔Ф7 2. 鉆、擴(kuò)、鉸2-Ф12H7 鉆床 7 銑 切割，控制尺寸5 臥式銑床 8 鉗 去毛刺 9 檢 檢驗(yàn) 10 磨 磨燕尾槽（兩件合一） 磨床 11 檢 總檢 12 清洗、入庫(kù) 2.5 重要工序尺寸、加工余量、精度的確定 2.5.1 Φ50孔 最終需要加工至尺寸Φ50，查《互換性測(cè)量技術(shù)》可得7級(jí)精度 查《機(jī)械制造工藝學(xué)》需要經(jīng)過(guò)一次粗鏜，二次粗鏜，半精鏜，精鏜，可以達(dá)到要求 查表《金屬機(jī)械加工》表4-17查出鏜孔各工序尺寸以及工序間余量 粗鏜階段，第一次粗鏜至47(IT13) 第二次粗鏜至50(IT12) 半精鏜階段，半精鏜至50.5(IT10) 精鏜階段， 精鏜至 50(IT7) 工序間加工余量：粗加工階段5mm 半精加工階段 2.5mm 精加工階段 0.5mm 則鏜Φ50孔總加工余量為6mm 2.5.2 2XΦ12孔 最終需要加工尺寸至Φ12，查《互換性測(cè)量技術(shù)》可得7級(jí)精度 查《機(jī)械制造工藝學(xué)》需要經(jīng)過(guò)鉆孔 擴(kuò)孔 粗絞 精絞可以達(dá)到要求 其中可以將鉆孔、擴(kuò)孔視為粗加工階段 查表《金屬機(jī)械加工》表4-15查出絞孔各工序尺寸以及工序間余量 粗絞、精絞視為半精加工、精加工階段 鉆孔階段 鉆孔至 11（IT11） 擴(kuò)孔階段 擴(kuò)孔至 12.85（IT11） 粗絞階段 粗鉸至12.95（IT9） 精絞階段 精鉸至 12（IT7） 工序間加工余量（排除鉆孔）擴(kuò)孔0.85mm 粗絞0.1mm 精絞0.05mm 則加工Φ12孔總余量為1mm 2.5.3底面的加工 查表《金屬機(jī)械加工》表4-28查出平面加工工序尺寸以及工序間余量 精刨B1 B2 C面后，下底面到C面尺寸達(dá)到18.0mm，加工余量0.5mm，故此，半精刨加工時(shí)下底面到C面尺寸為17.5（IT8）。 粗銑底平面，加工余量2.5mm 則粗銑前，總高度應(yīng)為84.5（IT11）(毛坯尺寸) 2.6 機(jī)床以及刀具的選擇 2.6.1 機(jī)床的選擇 工序10、25、45 為銑削加工，工步少，依據(jù)工件尺寸選擇X6132立式銑床 工序20、40 為鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔加工，依據(jù)工件尺寸選擇Z5125A立式鉆床 工序35、55 為粗鏜、精鏜、半精鏜加工，依據(jù)工件尺寸選擇C620車床 工序30、50 為粗刨、半精刨、精刨加工，依據(jù)工件尺寸選擇B6025刨床 2.6.2 刀具的選擇 底面銑削選擇硬質(zhì)合金刀端面銑刀。 鉆孔Φ12mm時(shí)，選用直柄麻花鉆。 銑削端面時(shí)選擇硬質(zhì)合金端面銑刀。 鏜孔時(shí)選用硬質(zhì)合金60°內(nèi)孔車刀 刨削，粗刨時(shí)選用平面刨刀，精刨時(shí)選用圓頭精刨刀 2.7 主要切削用量的確定 查詢《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5.1~5.30選擇進(jìn)給量、切削速度并計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速。 [工序10] 粗、半精刨C基準(zhǔn)面 在粗銑工序時(shí)，取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率，所以a=2.5mm 取每齒進(jìn)給量f=0.3mm/z 取切削速度V=34.6m/min 銑床主軸轉(zhuǎn)速 n=1000v/πd=1000*34.6/3.14*80=137r/min [工序40] 半精銑粗、半精刨C基準(zhǔn)面 半精銑時(shí)，背吃刀量取0.5mm至2mm，故背吃刀量a等于半精銑工序時(shí)的加 工余量=1mm 取每齒進(jìn)給量f=0.2mm/z 取切削速度V=40m/min 銑床主軸轉(zhuǎn)速 n=1000*40/(3.14*80)=159r/min [工序25] 粗銑左右兩側(cè)端面 在粗銑工序時(shí)，取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率，所以a等于粗銑工序時(shí)的加工余量=3mm 查手冊(cè) 取每齒進(jìn)給量f=0.3mm/z 取切削速度V=34.6m/min 銑床主軸轉(zhuǎn)速n=1000*34.6/(3.14*65)=170r/min [工序50] 半精銑左右兩端面 半精銑時(shí)，背吃刀量取0.5mm至2mm，背吃刀量a等于半精銑工序時(shí)的加工余量=1mm 取每齒進(jìn)給量f=0.2mm/z 取切削速度V=40m/min 銑床主軸轉(zhuǎn)速 n=1000*40/(3.14*65)=196r/min [工序20] 鉆孔、擴(kuò)孔 [工步1] 鉆孔至Φ11 第一次鉆孔加工余量為11mm，一次行程鉆完，故選擇背吃刀量a等于鉆孔工步時(shí)的加工余量=11mm 工件材料HT150，布氏硬度180HBS，選擇進(jìn)給量f=0.45mm/r 選擇切削速度V=0.45mm/r 鉆床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.45/(3.14*11)=782.7r/min [工步2] 擴(kuò)孔至Φ12 擴(kuò)孔時(shí)加工余量0.85mm，一次行程擴(kuò)完，故選擇背吃刀量a等于擴(kuò)孔工步時(shí)的加工余量=0.85mm 工件材料HT150，布氏硬度180HBS，選擇進(jìn)給量f=0.8mm/r 選擇切削速度V=0.18m/s 鉆床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.18/(3.14*12.85)=290.2r/min [工步2]精絞孔至12 精絞孔的加工余量為0.05mm，一次行程絞完。背吃刀量a等于精絞孔工步時(shí)的加工余量=0.05mm 選擇進(jìn)給量f=2.5mm/r 切削速度V=10m/min 主軸轉(zhuǎn)速 n=1000V/(πd)=1000*10/(3.14*12)=267r/min=266r/min [工序35] 粗鏜Φ50 在粗鏜工序時(shí)，取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率，所以a=5mm 選擇進(jìn)給量為f=0.5mm/r 取削速度為V=0.5m/s 車床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.5/（3.14*40）=238.8r/min [工序60] 半精鏜、精鏜大孔 [工步1] 半精鏜 半精鏜工序時(shí)，背吃刀量通常取0.5~2.5mm，故取背吃刀量a等于半精鏜工序時(shí)的加工余量=2.5mm 選擇進(jìn)給量為f=0.4mm/r 切削速度為V=0.6m/s 車床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.6/（3.14*40）=286.6r/min [工步2] 精鏜 取背吃刀量a等于精鏜工序時(shí)的加工余量=0.5mm 選擇進(jìn)給量為f=0.3mm/r 切削速度為V=0.4m/s. 車床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.4/（3.14*40）=192.1r/min 26 第3章 夾具設(shè)計(jì) 3.1機(jī)床夾具概述 設(shè)計(jì)的是銑床夾具，目的是銑面；其中用到的設(shè)備為臥式銑床X6132，生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)。 在對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工的要求，首先要使工件相對(duì)道具及機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過(guò)程中不因外力的影響而變動(dòng)。因此，在進(jìn)行機(jī)械加工前，先要將工件裝夾好。 機(jī)床夾具的組成 1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。 2、夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過(guò)程中受到外力（切削力等）作用時(shí)不離開(kāi)已經(jīng)占據(jù)的正確的正確位置。 3、對(duì)刀或?qū)蜓b置 其作用是確定刀具相對(duì)定位元件的正確位置。 X、連接原件 其作用是確定夾具在機(jī)床上的正確位置。 5、夾具體 夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件，通過(guò)它將夾具的所有元件連接成一個(gè)整體。 6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設(shè)置的元件或裝置。根據(jù)加工需要，有些夾具上設(shè)置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準(zhǔn)確定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對(duì)于大型夾具，常設(shè)置吊裝元件等。 以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)組成部分。 機(jī)床的分類 機(jī)床夾具種類繁多，可以從不同的角度對(duì)機(jī)床夾具進(jìn)行分類。 按夾具的使用特點(diǎn)可分為：通用夾具，專用夾具，可調(diào)夾具，組合夾具， 拼裝夾具。 按使用機(jī)床可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機(jī)床夾具，數(shù)控機(jī)床夾具，自動(dòng)機(jī)床夾具，自動(dòng)線隨行夾具以及其他機(jī)床夾具。 按夾緊的動(dòng)力源可分為：手動(dòng)夾具，氣動(dòng)夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾具以及真空夾具等。 工件的裝夾方法 工件裝夾的方法有兩種： 將工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤上 將工件裝夾在家具上 采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時(shí)，用劃針或面分表找正后再夾緊。一般用于單件和小批生產(chǎn)。批量較大時(shí)，都采用夾具裝夾工件。 采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點(diǎn)： a、保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量 b、縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 c、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多能” d、改善工人的勞動(dòng)條件，降低生產(chǎn)成本 3.2工件在夾具中的定位 （1）工件的定位的基本原理 l 六點(diǎn)定則 用合理分布的六個(gè)支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱為“六點(diǎn)定位原則”，簡(jiǎn)稱“六點(diǎn)定則”。 六點(diǎn)定則是工件定位的基本法則，用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，起支承點(diǎn)作用的是一定形狀的幾何體，這些用來(lái)限制工件自由度的幾何體就是定位元件。 l 限制工件自由度與加工要求的關(guān)系 工件定位時(shí)，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時(shí)要限制，有時(shí)可不限制，視具體情況而定。習(xí)慣上，工件的六個(gè)自由度都限制了的定位稱為完全定位，工件限制的自由度少于六個(gè)，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。 在工件定位時(shí)，以下情況允許不完全定位： a． 加工通孔或通槽時(shí)，沿貫通軸的位置自由度可不限制。 b． 毛坯（本工序加工前）是軸對(duì)稱時(shí)，繞對(duì)稱軸的角度自由度可不限制。 c． 加工貫通的平面時(shí)，除可不限制沿兩個(gè)貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。 夾具上的定位元件重復(fù)限制工件的同一個(gè)或幾個(gè)自由度的定位稱為重復(fù)定位。重復(fù)定位分兩種情況：當(dāng)工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制，并對(duì)加工產(chǎn)生有害影響的重復(fù)定位，稱為不可用重復(fù)定位。它將造成工件定位不穩(wěn)定，降低加工精度，使工件或定位元件產(chǎn)生變形，甚至無(wú)法安裝和加工。因此，不可用重復(fù)定位是不允許的。 當(dāng)工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制，但仍能滿足加工要求，即不但不產(chǎn)生有害影響，反而可增強(qiáng)工件裝夾剛度的定位，稱為可用重復(fù)定位。在生產(chǎn)實(shí)際中，可用重復(fù)定位被大量采用 基準(zhǔn)、對(duì)定位元件的基本要求 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)盡量使工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)相重合；盡量用精基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)；遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；應(yīng)使工件安裝穩(wěn)定，加工中所引起的變形最??；應(yīng)使工件定位方便，夾緊可靠。 對(duì)定位元件的基本要求 足夠的精度、足夠的強(qiáng)度和剛度、耐磨性好、工藝性好、便于清理切削。 （2）工件定位方式及其定位元件 a.工件以平面定位。工件以平面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，所用定位元件一般可分為主要支承和輔助支承。主要支承用來(lái)限制工件的自由度，具有獨(dú)立定位的作用。輔助支承用來(lái)加強(qiáng)工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。 b.工件以圓柱孔定位。工件以圓柱孔為定位基準(zhǔn)，如套類、齒輪、撥叉等。此種定位方式所用的定位元件有圓柱定位銷、定位心軸和圓錐定位銷等。 c.工件以外圓柱面定位。工件以外圓柱面定位時(shí)，常用的定位元件有：V形塊、定位套和半圓套。 定位誤差的分析 造成定位誤差的原因有兩個(gè)：一是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生 基準(zhǔn)不重合誤差△b；二是定位基準(zhǔn)與限制位基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差△y 。 基準(zhǔn)不重合誤差△b是一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的加工誤差，其大小為定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。基準(zhǔn)位移誤差△y是一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)相對(duì)于限位基準(zhǔn)的最大變化范圍在加工尺寸方向上的投影 夾緊裝置的組成 (1)夾緊裝置的種類繁多，綜合起來(lái)其結(jié)構(gòu)均由兩部分組成。 動(dòng)力裝置 產(chǎn)生夾緊力。動(dòng)力裝置是產(chǎn)生原始作用力的裝置。按夾緊力的來(lái)源，夾緊分手動(dòng)夾緊和機(jī)動(dòng)夾緊。手動(dòng)夾緊是靠人力；機(jī)動(dòng)夾緊是采用動(dòng)力裝置。常用的動(dòng)力裝置有液壓裝置、氣動(dòng)裝置、電磁裝置、電動(dòng)裝置、氣-液聯(lián)動(dòng)裝置和真空裝置等。 夾緊裝置 傳遞夾緊力。動(dòng)力裝置所產(chǎn)生的力或人力要正確地作用到工件上，需有適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)機(jī)構(gòu)。傳遞機(jī)構(gòu)是把原動(dòng)力傳遞給夾緊裝置。它由兩種構(gòu)件組成，一是接受原始作用力的構(gòu)件，二是中間傳力機(jī)構(gòu)。 (2)、夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求 夾緊裝置的設(shè)計(jì)和選用是否正確，都保證工件的精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度有很大的影響。因此，夾緊裝置應(yīng)滿足以下要求： 夾緊過(guò)程中，不能破壞工件在定位時(shí)所處的正確位置。 b.夾緊力的大小適當(dāng)。保證工件在整個(gè)加工過(guò)程中的位置穩(wěn)定不變，夾緊可靠牢固，振動(dòng)小，又不超出允許的變形。 c.夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。工件生產(chǎn)批量越大，越應(yīng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜、效率較高的夾緊裝置。 d.具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。力求簡(jiǎn)單，便于制造維修，操作安全方便，并且省力。 3..3被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制定工序的加工要求 為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 可根據(jù)零件的工藝路線： 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 鑄 鑄造毛坯（兩件合一） 2 熱處理 時(shí)效處理 3 刨 3. 粗、半精刨燕尾槽； 4. 粗、半精刨D面 牛刨 4 銑 2. 銑E面； 3. 夾具回轉(zhuǎn)180°銑F面 臥式銑床 5 車 4. 粗、精車M面； 5. 鉆、擴(kuò)Ф38（留余量）； 6. 調(diào)頭粗、精車N面 臥式銑床 6 鉆 3. 鉆孔Ф7锪錐孔Ф11；夾具回轉(zhuǎn)180°鉆另一孔Ф7锪錐孔11； 4. 鉆、擴(kuò)、鉸2-Ф12H7 鉆床 7 銑 切割，控制尺寸4 臥式銑床 8 鉗 去毛刺 9 檢 檢驗(yàn) 10 磨 磨燕尾槽（兩件合一） 磨床 11 磨 磨Ф38H7（兩件合一） 內(nèi)圓磨床 12 檢 總檢 13 清洗、入庫(kù) 零件有兩個(gè)以加工平面，故可用擋板對(duì)其定位，另外零件還有兩個(gè)燕尾槽，零件總體尺寸相對(duì)較小和具有一定的對(duì)稱性。 1） 研究工藝過(guò)程，分析該工序所加工的部位、加工要求、定位夾緊部分和前后加工工序的關(guān)系等。 工藝過(guò)程見(jiàn)機(jī)械加工過(guò)程卡片。該工序?yàn)殂妰啥嗣婵住Ｒ虼丝梢杂脧椈蓳醢鍖?duì)其定位，這樣可以減少誤差。另外零件還有兩個(gè)燕尾槽因此可以用相應(yīng)的擋板對(duì)其進(jìn)行定位。夾緊可以通過(guò)活動(dòng)擋板對(duì)其進(jìn)行壓緊。 根據(jù)工藝路線可知，加工銑E面；夾具回轉(zhuǎn)180°銑F面加工之前，只加工了粗、半精刨燕尾槽；粗、半精刨D面。所以設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候要選擇精基準(zhǔn)的時(shí)候只能選擇燕尾槽面或D面作為精基準(zhǔn)，此時(shí)零件的形狀如下圖。 3.4定設(shè)計(jì)方案的討論 由零件圖可知：加工銑E面；夾具回轉(zhuǎn)180°銑F面加工之前，只加工了粗、半精刨燕尾槽；粗、半精刨D面。因此，定位、夾緊方案有： 方案Ⅰ：選底平面、和側(cè)面定位夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的活動(dòng)V型塊來(lái)夾緊。 方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式，2面用擋銷，夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來(lái)夾緊。 分析比較上面二種方案：方案Ⅱ中的定位是不正確的，擋銷的位置是固定，且定位與夾緊應(yīng)分開(kāi)，因夾緊會(huì)破壞定位。 通過(guò)比較分析只有方案Ⅰ滿足要求，從而保證其尺寸公差要求。 開(kāi)始設(shè)計(jì)是直接用夾具體作為定位面，用久后磨損會(huì)造成大的誤差，兩端沒(méi)有做成活動(dòng)的，這樣不好安裝，后來(lái)改成可以單獨(dú)使用的零件，這樣可以壞掉及時(shí)更換，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。 為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。 3.5 切削力及夾緊分析計(jì)算 刀具：面銑刀（硬質(zhì)合金） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式： 有： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 夾緊力的確定 夾緊力方向的確定 夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 (1) 夾緊力作用點(diǎn)的選擇 a. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 b. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對(duì)加工精度的影響。 c. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。 (3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過(guò)程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計(jì)算出。但實(shí)際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過(guò)程中是變化的，因此，夾緊力的計(jì)算是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，只能進(jìn)行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實(shí)際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。 c.校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。 3.6夾具的夾緊裝置和定位裝置 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程緊密聯(lián)系在一起的。定位問(wèn)題已在前面研究過(guò)，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場(chǎng)合下，還無(wú)法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對(duì)工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。 夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和震動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。 考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)夾緊工件的。不過(guò)這里上是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來(lái)夾緊的。 典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； （2）擴(kuò)力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動(dòng)作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。 工件通過(guò)定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過(guò)精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡(jiǎn)單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過(guò)松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱中心在規(guī)定位置上。 查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有： 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過(guò)弧形壓塊壓緊工件 由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式 即： 由上述計(jì)算易得： 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 3.7誤差分析與計(jì)算 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。 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻(xiàn)[5]可得： ⑴定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò) ⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.8對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過(guò)定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。 3.9 夾具操作步驟分析和可靠性預(yù)測(cè) 如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過(guò)程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。 優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性高，夾具體積小，易于在車床上安裝與拆卸。 缺點(diǎn)：對(duì)車床的適應(yīng)性低，沒(méi)有凸臺(tái)，車削的面積大，用久后夾具磨損會(huì)使定位誤差增大。 夾具的主要零件技術(shù)要求的分析。 夾具體：鑄件不允許有裂紋、氣孔、沙眼、疏松。幾個(gè)重要面的平行度和垂直度要保證。 3.10 編寫主要夾具非標(biāo)準(zhǔn)零件的加工工藝規(guī)程 零件名稱：夾具體 材料：HT200 生產(chǎn)綱領(lǐng)：?jiǎn)蝹€(gè) 單位：mm 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 鑄 鑄造毛坯 2 熱處理 時(shí)效處理 3 銑 1. 銑底面 2. 銑與定位鍵配合的面 臥式銑床X6132 4 銑 銑上表面各個(gè)小凸臺(tái) 立式銑床X50K 5 銑 銑夾具體兩側(cè)U型槽 立式銑床X50K 6 鉆 1. 鉆M8底孔Φ6.8 2. 鉆兩M6底孔Φ5 3. 鉆兩M5底孔Φ4.2 4. 鉆Φ10孔 5. 鉆四個(gè)Φ5孔 6. 鉆兩Φ6銷孔 鉆床 7 攻螺紋 1. 攻兩M8 2. 攻兩M6 3. 攻兩M5 鉆床 8 鉗 去毛刺 9 檢 檢驗(yàn) 10 檢 總檢 11 清洗、入庫(kù) 清洗、入庫(kù) 總結(jié) 通過(guò)為期一個(gè)半星期的課程設(shè)計(jì)使我加深了對(duì)機(jī)械制造基礎(chǔ)這一門課程實(shí)用性的理解，也是我明白了工廠里面工人操作流程，對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，加工工藝規(guī)程，我有了一些粗層次的了解，我認(rèn)為出去以后當(dāng)我看到那一張張工序卡片，工藝卡片，我一定能看懂它，感謝有這樣一次機(jī)會(huì)！感謝我們團(tuán)體成員為這次課程設(shè)計(jì)所付出的辛勤努力，以及傅老師的指導(dǎo)。 參考文獻(xiàn) [1] 盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.12. 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