零件工藝生產(chǎn)與夾具設(shè)計(jì)

一零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定（一）零件的作用三維網(wǎng)技術(shù)論壇& P( U2 9 C f$ t J0 w5 k 題目所給定的零件為CA6140車床輸出軸，其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使車床主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力；二是工作過(guò)程中經(jīng)常承受載荷；三是支撐傳動(dòng)零部件。3) K1 c! V2 H7 s. % k, E（二）零件的材料及其力學(xué)性能三維網(wǎng)技術(shù)論壇% p/ Fs, D: 0 n$ K4 y零件的材料為45鋼，是最常用中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，淬透性低，水淬時(shí)易生裂紋。小型件宜采用調(diào)質(zhì)處理，大型件宜采用正火處理。其價(jià)格較便宜，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)或正火后可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，局部淬火后再回火，表面硬度可達(dá)52HRC-45HRC.1零件的工藝分析結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其主要加工的面有55、60、65、75、176的外圓柱面，50、80、104的內(nèi)圓柱表面，10個(gè)20的通孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級(jí)；粗糙度方面表現(xiàn)在鍵槽兩側(cè)面、80內(nèi)圓柱表面為Ra3.2um,大端端面為Ra3.2um,其余為Ra12.5um，要求不高；位置要求較嚴(yán)格表現(xiàn)在55的左端面、80內(nèi)孔圓柱面對(duì)75、60外圓軸線的跳動(dòng)量為0.04mm, 20孔的軸線對(duì)80內(nèi)孔軸線的位置度為0.05mm,鍵槽對(duì)55外圓軸線的對(duì)稱度為.0.08mm；熱處理方面需要調(diào)質(zhì)處理，到200HBS，保持均勻。 通過(guò)分析該零件，其布局合理，方便加工，我們通過(guò)徑向夾緊可保證其加工要求，整個(gè)圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達(dá)物體的形狀和大小，符合要求。2軸類零件的裝夾 軸類零件的加工通常采用三爪卡盤，三爪卡盤能自動(dòng)定心，裝卸工件快。但是由于夾具的制造和裝夾誤差，其定心精度約為0.050.10mm左右。由于零件較長(zhǎng)，常采用一夾一頂?shù)难b夾法，即工件定的一端用車床主軸上的卡盤夾緊，另一端用尾座頂尖支撐，這樣就克服了剛性差不能承受重切削的缺點(diǎn)，為進(jìn)一步提高加工精度，可采用中心架作中間輔助支撐，適用于半精加工和精加工。二、夾具設(shè)計(jì)2.3 鉆底孔夾具設(shè)計(jì)2.3.1 研究原始質(zhì)料加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足孔的位置公差要求。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。二、 工裝夾具設(shè)計(jì)方案的確定1、基準(zhǔn)面的選擇（夾具體方式的確定）夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置連接成一個(gè)整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等。在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求。、具有足夠的強(qiáng)度和剛度。、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，在保證強(qiáng)度和剛度前提下結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單緊湊，體積小、質(zhì)量輕和便于工件裝卸。 、安裝穩(wěn)定牢靠。 、結(jié)構(gòu)的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗(yàn) 、尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度。 、清理方便。夾具體毛坯制造方法的選擇綜合考慮結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)型、標(biāo)準(zhǔn)化以及各種夾具體的優(yōu)缺點(diǎn)等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體； 夾具體的外形尺寸在繪制夾具總圖時(shí)，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機(jī)構(gòu)在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，再根據(jù)強(qiáng)度和剛度要求選擇斷面的結(jié)構(gòu)形狀和壁厚尺寸。夾具體的壁厚30mm，長(zhǎng)度161mm，寬度320mm；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，夾具體上設(shè)計(jì)有螺孔、銷孔，并且要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時(shí)配作。2、定位方式及元器件選擇定位器的作用是要使工件在夾具中具有準(zhǔn)確和確定不便的位置，在保證加工要求的情況下，限制足夠的自由度。工件的定位原理 ： 自由物體在空間直角坐標(biāo)系中有六個(gè)自由度，即沿OX,OY,OZ三個(gè)軸向的平動(dòng)自由度和三個(gè)繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。要使工件在夾具體中具有準(zhǔn)確和確定不變的位置，則必須限制六個(gè)自由度。工件的六個(gè)自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六個(gè)，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生產(chǎn)中，為了調(diào)整和控制不可避免產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和變形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在焊接夾具設(shè)計(jì)中，按加工要求應(yīng)限制的自由度而沒(méi)有被限制的欠定位是不允許的；而選用兩個(gè)或更多的支撐點(diǎn)限制一個(gè)自由度的方法稱為過(guò)定位，過(guò)定位容易位置變動(dòng)，夾緊時(shí)造成工件或定位元件的變形，影響工件的定位精度，過(guò)定位也屬于不合理設(shè)計(jì) 、以工件的平面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位時(shí)，常采用擋鐵、支撐釘進(jìn)行定位。以工件的已加工的面為定位基準(zhǔn)，限定了繞X、Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)自由度。 工件以圓柱外表面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位時(shí)常采用V形鐵定位器。以兩端的小圓柱外表面，用V型鐵進(jìn)行定位，以限定繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)及X、Y軸的移動(dòng)三個(gè)自由度。3、夾緊方式及元器件選擇夾緊機(jī)構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點(diǎn)的確定、夾緊力大小的確定。 對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求如下： 、夾緊作用準(zhǔn)確，處于夾緊狀態(tài)時(shí)應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。 、夾緊動(dòng)作迅速，操作方便省力，夾緊時(shí)不應(yīng)損害零件表面質(zhì)量、夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強(qiáng)度，夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。、結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，便于制造和維修。夾緊序1 用螺桿調(diào)動(dòng)夾緊件夾緊序2 工件兩端用V型鐵夾緊兩端夾緊序3 通過(guò)螺栓調(diào)節(jié)滑塊上的快上的螺桿達(dá)到對(duì)中的目的4、定位夾緊方案的確定：選擇對(duì)10孔的加工來(lái)設(shè)計(jì)專用夾具專用夾具定位元件為一個(gè)固定V形塊和一個(gè)支撐板，共限制了5個(gè)自由度，定位面為75軸頸外圓和小頭端面，定位基準(zhǔn)即為軸心線；夾緊元件為一個(gè)活動(dòng)V形塊，采用螺柱螺母來(lái)提供夾緊力。5、夾具總裝結(jié)構(gòu)專用夾具是在夾具體上安裝滑塊、滑塊上有定位基準(zhǔn)面、V型鐵夾緊裝置；夾緊或拆卸工件是通過(guò)螺桿進(jìn)行操作，通過(guò)對(duì)中塊兩邊的螺栓對(duì)中塊對(duì)中以保證加工精度；底端有擋板拖著對(duì)中塊，通過(guò)螺釘緊固，從而構(gòu)成整個(gè)夾具。整體夾具見(jiàn)夾具裝配圖。四、夾具精度校核定位誤差分析：確定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn) 工件以外圓的圓柱面為定位面，在V形塊上定位此時(shí)定位基準(zhǔn)是外圓軸線。由零件圖可知孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)亦為外圓軸線。確定定位誤差 ，由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，故，根據(jù)書目6表3-1，基準(zhǔn)位移誤差為 ，式中 一次同時(shí)加工5個(gè)孔，與5個(gè)孔相對(duì)應(yīng)的角分別為 ，其定位誤差分別為 切削力和夾緊力的計(jì)算：由機(jī)械加工工藝手冊(cè)鉆削、擴(kuò)削、鉸削加工表3.4-10，鉆孔時(shí)，軸向力：；轉(zhuǎn)矩：由機(jī)械加工工藝手冊(cè)鉆削、擴(kuò)削、鉸削加工表3.4-10：；由機(jī)械加工工藝手冊(cè)鉆削、擴(kuò)削、鉸削加工表3.4-11：所以 = =查金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-21：為防止工件在切削扭矩的作用 下大打滑而轉(zhuǎn)動(dòng)所需的夾緊力 ，為防止工件在軸向力作用下打滑而軸向移動(dòng)所需的夾緊力對(duì)：查金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-19：取工件與V形塊在圓周方向的摩擦系數(shù)：； 故 安全系數(shù) K=,因一次同時(shí)加工2個(gè)孔，故所需 總夾緊力為，故單個(gè)螺母需要提供的夾緊力為單個(gè)螺栓所受拉力為： 查金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-25，選擇六角螺母，其尺寸規(guī)格為：GB/T 897-1988 M24，提供的夾緊力為，滿足要求。查機(jī)械制圖表，選取配套雙頭螺栓的代號(hào)為：GB/T 897-1988 M24X110.對(duì)于夾具軸向受力，由于工件底下有墊塊支承，故V形塊沿軸向方向受力（即）可忽略不計(jì)。校驗(yàn)螺栓許用夾緊力及夾緊扭矩：根據(jù)金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-26，故符合要求校核螺釘強(qiáng)度：查機(jī)械設(shè)計(jì)表5-8：所以，。擠壓強(qiáng)度條件為，故單個(gè)螺釘所受載荷為，由剪切條件，故選取螺釘為內(nèi)六角螺釘，其尺寸規(guī)格為：GB/T 70.1-2000 M24X100.1.工序尺寸精度分析此零件要求設(shè)計(jì)2-8斜孔夾具，由于尺寸要求并未標(biāo)注，因此零件尺寸精度要求并不高。2.定位方案確定在定位方面考慮，因設(shè)計(jì)成一套塊（一面，一銷）限制X移動(dòng)， Y移動(dòng)，Y轉(zhuǎn)動(dòng)，Z移動(dòng)，Z轉(zhuǎn)動(dòng)，一菱形銷限制X轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，本工序加工所需限制的自由度有X移動(dòng)，X轉(zhuǎn)動(dòng)，Y移動(dòng)，Y轉(zhuǎn)動(dòng)，Z移動(dòng)，Z轉(zhuǎn)動(dòng)六個(gè)自由度。3.定位元件確定采用一套塊和一菱形銷（一面兩銷）定位。用套塊限制五個(gè)自由度，菱形銷限制一個(gè)自由度。4.定位誤差分析計(jì)算工序位置尺寸公差T=0.2定位基準(zhǔn)75+0.023 +0.003軸中心線。工序基準(zhǔn)為該段軸下母線和小端面中心線。一. 保證500 -0.2的基準(zhǔn)不重合誤差 Jb=1/2（+0.023+0.003）=0.013基準(zhǔn)位移誤差 該工序用套塊定位，所以： Db=Td/2sin(a/2)=0.026/1.414=0.018 因工件的工序基準(zhǔn)與工件和定位元件的定位接觸點(diǎn)位于工件定位基準(zhǔn)的同側(cè)，所以： dw=db-jb=0.018-0.013=0.005小于1/3*T二.保證尺寸10的定位誤差分析A=179.23+0.0155 -0.035，不能符合要求，所以應(yīng)提高尺寸197的加工精度為：IT8時(shí)，又基準(zhǔn)不重合誤差db=0。所以定位誤差dw小于1/3*T，才能符合要求。 5.夾具方案確定 由于此零件要求設(shè)計(jì)2-8斜孔夾具，并且30度斜面跟孔又不垂直，圖紙要求中批量生產(chǎn)也不能設(shè)計(jì)成鉆套底面做斜，只能考慮在已加工大端孔中打入，而且圖紙要求設(shè)計(jì)2-8斜孔夾具，所以在做完一個(gè)斜孔后不應(yīng)拆卸后再做第二個(gè)斜孔，所以應(yīng)做一個(gè)分度盤，在套塊上做個(gè)一分度盤，分度盤連接此工件，分度盤帶動(dòng)零件一起旋轉(zhuǎn)?？紤]分度盤設(shè)計(jì)成下圖：6.夾緊方案及元件確定在分度盤上采用對(duì)稱壓板方式壓緊工件，帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。7：公差選擇：襯套與夾具體模板的配合為H7/r6鉆套，擴(kuò)孔套和鉸套與襯套的配合為H7/g6鉆，擴(kuò)孔時(shí)刀具與導(dǎo)套內(nèi)孔的配合F8/h6這道工序所加工的兩個(gè)孔為斜孔與水平面夾角為30度兩孔對(duì)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(tái)階孔故第一個(gè)104的孔與夾具體上的一高為10mm，直徑約為104mm的圓柱凸臺(tái)配合。圓柱凸臺(tái)應(yīng)小于孔直徑104mm因?yàn)檫@樣便于配合。這樣工件夾緊就好設(shè)計(jì)了。2.3.4 誤差分析與計(jì)算該夾具以底面、側(cè)面和頂面為定位基準(zhǔn)，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差。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)定的工序公差。由資料10機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可得： 定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即：故 夾緊安裝誤差，對(duì)工序尺寸的影響均小。即： 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò) 夾具相對(duì)刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應(yīng)尺寸公差的五分之一取。即誤差總和：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。2.3.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明本夾具用于在搖臂鉆床上加工后托架的底孔、錐孔。工件以底平面、側(cè)面和頂端為定位基準(zhǔn)，在支承釘和支承板上實(shí)現(xiàn)完全定位。采用手動(dòng)螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊工件。該夾緊機(jī)構(gòu)操作簡(jiǎn)單、夾緊可靠。本夾具是工序5在立式鉆床上加工10個(gè)20通孔，所設(shè)計(jì)的夾具裝配圖及工序簡(jiǎn)圖如圖所示，夾具體零件圖如圖所示有關(guān)說(shuō)明如下：（1）定位方案 工件以一個(gè)夾緊裝置可以限制工件的4個(gè)自由度，夾緊裝置上表面與零件臺(tái)階面限制一個(gè)自由度，共限制五個(gè)自由度。（2）夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊機(jī)構(gòu)如圖采用定位套。左端夾緊裝置作定位，右端半圓用于壓緊。手動(dòng)調(diào)節(jié)螺母可實(shí)現(xiàn)工件的夾緊與松動(dòng)。當(dāng)更換零件時(shí)，可將螺母擰出螺栓，螺栓左端由于由一個(gè)銷釘控制，可繞銷釘轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可實(shí)現(xiàn)零件的更換與裝夾。（3）分度機(jī)構(gòu) 選擇帶有分度 的分度盤來(lái)進(jìn)行分度，每次加工兩個(gè)孔之后，松開(kāi)夾緊機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)工件180之后在夾緊工件，在加工工件，直到10個(gè)孔全部加工。三、參考文獻(xiàn)2、機(jī)械制造工藝 徐宏海主編 化學(xué)工業(yè)出版社3、數(shù)控加工工藝與編程 周虹編主編 人民郵電出版社4、機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計(jì)弈繼昌主編 中國(guó)人民出版社5、機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 張耀宸主編 航空工業(yè)出版社 6、金屬切削速查速算手冊(cè) 陳宏鈞主編 機(jī)械工業(yè)出版社 7、機(jī)械工人切削手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社8、機(jī)械工程師簡(jiǎn)明手冊(cè) 河南科學(xué)技術(shù)出版社9、機(jī)械制造基礎(chǔ) 劉建亭主編 機(jī)械工業(yè)出版社10、數(shù)控機(jī)床加工工藝 華茂發(fā)主編 機(jī)械工業(yè)出版社11、機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 肖繼德、陳寧平主編 機(jī)械工業(yè)出版社12、數(shù)控原理與編程實(shí)訓(xùn) 周虹主編 人民郵電出版社13、金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 上?？茖W(xué)出版社“增訂組編”14、簡(jiǎn)明加工工藝手冊(cè) 上?？萍汲霭嫔?5、王啟平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)（第二版）.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000.516、秦國(guó)華、張衛(wèi)紅.機(jī)床夾具