[精品文檔]柴油機165F工藝流程及粗銑196平面夾具設(shè)計-大學本科畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計學位論文范文模板參考資料.doc

1 摘 要 機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段， 是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重 要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保證。 夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十 分重要的。因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低 生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、 降低成本。所以對機械的加工工藝及夾具設(shè)計具有十分重要的意義。 本設(shè)計是柴油機 165f 工藝流程及粗銑 196 平面夾具設(shè)計，通過對柴油機 165f 工藝 的正確分析，詳細地敘述了柴油機 165f 加工工藝過程、定位方案的選擇、夾緊方案的確 定，對重要工藝參數(shù)進行了計算，設(shè)計了粗銑 196 平面的夾具。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：機械；工藝；粗銑；夾具設(shè)計 2 abstract the machining process is to realize the product design-， assure product quality-， energy saving-， reduce cost is the important means of enterprise production preparation-， plan scheduling-， processing operations-， production safety-， technical inspection and improve labor organization-， also be the important basis on the variety-， quality of enterprise-， on level-， accelerate update products-， improving economic efficiency technology guarantee. fixture is an important part of manufacturing systems-， whether traditional manufacturing-， or modern manufacturing systems-， fixture is very important. therefore-， the good fixture design can improve product labor productivity-， ensure and improve the machining precision-， lower production cost-， etc.-， can also expand the scope of application of machine-， thus we make our products in the premise of accuracy is guaranteed to improve efficiency-， reduce cost. so for mechanical processing technology and fixture design has the extremely vital significance. this design is diesel engine 165f processes and rough milling 196 plane fixture design-， through the correct analysis of the technology of 165f diesel engine is described in detail-， 165f processing process-， diesel engine positioning scheme selection-， clamping schemes to determine the important technical parameters-， calculated rough milling-， design of fixture 196 plane. key words: machinery; craft; rough milling; fixture design 3 目 錄 摘摘 要要.1 abstract .2 目目 錄錄.3 前前 言言.4 1 機床夾具機床夾具.5 1.1 機床夾具的組成.5 1.2 機床夾具的分類.5 1.3 工件的裝夾方法.6 1.4 銑床夾具的結(jié)構(gòu)特點.6 2 工件的夾緊工件的夾緊.8 2.1 夾緊裝置的組成及其設(shè)計原則.8 2.2 確定夾緊力的基本原則.9 2.3 夾緊機構(gòu)的設(shè)計要求.12 3 零件的加工路線零件的加工路線.13 3.1 零件的工藝分析.13 3.2 零件的加工路線.15 3.3 零件定位原理.16 3.4 應(yīng)用定位原理幾種情況.16 3.5 確定要限制的自由度.17 3.6 定位方案選擇.17 3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排.18 4 零件的夾具設(shè)計零件的夾具設(shè)計.19 4.1 零件的切削力.19 4.2 誤差分析與計算.20 4.3 夾具設(shè)計及操作的簡要說明.21 總總 結(jié)結(jié).22 參考文獻參考文獻.23 后后 記記.25 4 前 言 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正 向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械 能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特 殊要求的零件。數(shù)控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和復(fù)雜的零件加工的生 產(chǎn)率及加工精度。特別是計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，極大的推動了機械加工工藝的進步使 工藝過程的自動化達到了一個新的階段。 工具是人類文明進步的標志。自 20 世紀末以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動 化得到了很好的發(fā)展。但工具（含刀具、夾具、量具與輔具等）在不斷的革新中，起功 能仍然十分顯著。機床夾具是裝夾工件的工藝設(shè)備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切 削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在各種金屬切削機床上用來裝夾工 件的工藝設(shè)備稱為機床夾具，如車床上使用的三爪自定心卡盤、四爪卡盤，銑床上使用 的平口虎鉗等。現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件 的加工精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。因此，無論是在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造 工藝系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，可對以前學過的課程進行一次綜合的深入的總復(fù)習，把學習到 的理論知識和實際結(jié)合起來，從而提高自己分析問題，解決實際問題的能力。 5 1 機床夾具 在對工件進行機械加工時，為了保證加工的要求，首先要使工件相對道具及機床有 正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。因此，在進行機械加 工前，先要將工件裝夾好。 1.1 機床夾具的組成機床夾具的組成 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，保證工件在加工過程中受到外力（切削 力等）作用時不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。 3、對刀或?qū)蜓b置 其作用是確定刀具相對定位元件的正確位置。 4、連接原件 其作用是確定夾具在機床上的正確位置。 5、夾具體 夾具體是機床夾具的基礎(chǔ)件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整 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、準確定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置； 對于大型夾具，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床夾具的基礎(chǔ)組成部分。 1.2 機床夾具的分類機床夾具的分類 機床夾具種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。 按夾具的使用特點可分為：通用夾具，專用夾具，可調(diào)夾具，組合夾具， 1、拼裝夾具。 2、按使用機床可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機床夾具， 數(shù)控機床夾具，自動機床夾具，自動線隨行夾具以及其他機床夾具。 按夾緊的動力源可分為：手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾 具以及真空夾具等。 6 1.3 工件的裝夾方法工件的裝夾方法 工件裝夾的方法有兩種： 1、將工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上 2、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，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，都采用夾具裝夾工件。 采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點： a、保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量 b、縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率 c、擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)“一機多能” d、改善工人的勞動條件，降低生產(chǎn)成本 1.4 銑床夾具的結(jié)構(gòu)特點銑床夾具的結(jié)構(gòu)特點 銑床夾具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花鍵及各種成型面。銑削加工的切削 用量和切削力一般較大，切削力的大小和方向也是變化的，而且又是斷續(xù)切削，因而， 加工時的沖擊和振動也較嚴重。所以設(shè)計這類夾具時，要特別注意工件定位穩(wěn)定性和夾 緊可靠性；夾緊裝置要能產(chǎn)生足夠的夾緊力，手動夾緊時要有良好的自鎖性能，夾具上 個組成元件的強度和剛度要高。為此，要求銑床夾具得結(jié)構(gòu)比較粗壯低矮，以降低夾具 重心，增加剛度、強度，銑削得切屑較多，夾具上應(yīng)有足夠得排屑空間，以盡量避免切 屑堆積在定位支承面上。因此，定位支承面應(yīng)高出周圍的平面，而且在夾具體內(nèi)盡可能 做出便于清除切屑和排出冷卻液的出口。 粗銑時振動較大，不宜采用偏心夾緊，因為振動時偏心夾緊容易松開。 在側(cè)面夾緊工作（如加工薄而大的平面）時，壓板的著力點應(yīng)低于工件側(cè)面的定位支承 點，并使夾緊力有一垂直分力，將工件壓向主要定位支承面，以避免工件向上抬起；對 于毛坯件，壓板與工件接觸處應(yīng)開有尖齒紋，以增大摩擦系數(shù)。 1.4.1 銑床夾具的分類銑床夾具的分類 銑床夾具按使用范圍，可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類。按工件 在銑床上加工的運動特點，可分為直線進給夾具、圓周進給夾具、沿曲線進給夾具（如 仿形裝置）三類。還可按自動化程度和夾緊動力源的不同（如氣動、電動、液壓）以及 裝夾工件數(shù)量的多少（如單件、雙件、多件）等進行分類。其中，最常用的分類方法是 按通用、專用和組合進行分類。 7 1.4.2 銑床常用通用夾具的結(jié)構(gòu)銑床常用通用夾具的結(jié)構(gòu) 銑床常用的通用夾具主要有平口虎鉗，它主要用于裝夾長方形工件，也可用于裝夾 圓柱形工件。 機用平口虎鉗是通過虎鉗體固定在機床上。固定鉗口和鉗口鐵起垂直定位作用，虎鉗體 上的導(dǎo)軌平面起水平定位作用。活動座、螺母、絲桿（及方頭的）和緊固螺釘可作為夾 緊元件?；剞D(zhuǎn)底座和定位鍵分別起角度分度和夾具定位作用。 1.4.3 銑床夾具的設(shè)計特點銑床夾具的設(shè)計特點 銑床夾具與其它機床夾具的不同之處在于：它是通過定位鍵在機床上定位，用對刀 裝置決定銑刀相對于夾具的位置。 1.床夾具的安裝 銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置 精度，因而在設(shè)計時必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下面裝兩個定位鍵。定位 鍵的結(jié)構(gòu)尺寸已標準化，應(yīng)按銑床工作臺的 t 形槽尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺 t 形槽的配合為 h7/h6、h8/h8。兩定位鍵的距離應(yīng)力求最大，以利提高安裝精度。 作為定位鍵的安裝是夾具通過兩個定位鍵嵌入到銑床工作臺的同一條 t 形槽中，再用 t 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上，所以在夾具體上還需要提供兩個穿 t 形 螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時，可在同側(cè)設(shè)置兩個耳座，兩耳座的距離要和銑床工 作臺兩個 t 形槽間的距離一致。 2.銑床夾具的對刀裝置 銑床夾具在工作臺上安裝好了以后，還要調(diào)整銑刀對夾具的 相對位置，以便于進行定距加工。為了使刀具與工件被加工表面的相對位置能迅速而正 確地對準，在夾具上可以采用對刀裝置。對刀裝置是由對刀塊和塞尺等組成，其結(jié)構(gòu)尺 寸已標準化。各種對刀塊的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)工件的具體加工要求進行選擇。 由于銑削時切削力較大，振動也大，夾具體應(yīng)有足夠的強度和剛度，還應(yīng)盡可能降 低夾具的重心，工件待加工表面應(yīng)盡可能靠近工作臺，以提高夾具的穩(wěn)定性，通常夾具 體的高寬比 h/b11.25 為宜。 8 2 工件的夾緊 在機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了保證在這 些外力作用下，工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振 動和位移，在夾具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢。 2.1 夾緊裝置的組成及其設(shè)計原則夾緊裝置的組成及其設(shè)計原則 工件定位后將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝 置。 2.1.1 夾緊裝置的組成夾緊裝置的組成 夾緊裝置的組成由以下三部分組成。 （1）動力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。分為手動夾緊和機動夾緊兩種。手 動夾緊的力源來自人力，用時比較費時費力。為了改善勞動條件和提高生產(chǎn)率，目前在 大批量生產(chǎn)中均采用機動夾緊。機動夾緊的力源來自氣動、液壓、氣液聯(lián)動、電磁、真 空等動力夾緊裝置。 （2）傳力機構(gòu) 它是介于動力源和夾緊元件之間傳遞動力的機構(gòu)。傳力機構(gòu)的作用 是：改變作用力的方向；改變作用力的大??；具有一定的自鎖性能，以便在夾緊力一旦 消失后，仍能保證整個夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點在手動夾緊時尤為重。 （3）夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。 2.1.2 夾緊裝置的設(shè)計原則夾緊裝置的設(shè)計原則 在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以 及生產(chǎn)效率。因此，設(shè)計夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則： （1）工件不移動原則 夾緊過程中，應(yīng)不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。 （2）工件不變形原則 夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應(yīng)使工件在夾 緊力的作用下不致產(chǎn)生加工精度所不允許的變形。 （3）工件不振動原則 對剛性較差的工件，或者進行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸 直接壓緊的情況，應(yīng)提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以 9 避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動。 （4）安全可靠原則 夾緊傳力機構(gòu)應(yīng)有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能， 以保證夾緊可靠。 （5）經(jīng)濟實用原則 夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生 產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力， 使用性能好。 2.2 確定夾緊力的基本原則確定夾緊力的基本原則 2.2.1 夾緊力三要素夾緊力三要素 設(shè)計夾緊裝置時，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。 1.夾緊力的方向 夾緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。 選擇時必須遵守以下準則： （1）夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。 （2）夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動強度。 （3）夾緊力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向。由于工件在不同方向上剛度是不等的。 不同的受力表面也因其接觸面積大小而變形各異。尤其在夾壓薄壁零件時，更需注意使 夾緊力的方向指向工件剛性最好的方向。 2.夾緊力的作用點 夾緊力作用點是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積。選擇作用點的問題是指在夾緊 方向已定的情況下確定夾緊力作用點的位置和數(shù)目。夾緊力作用點的選擇是達到最佳夾 緊狀態(tài)的首要因素。合理選擇夾緊力作用點必須遵守以下準則： （1）夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點與支承點對 應(yīng)，使夾緊力作用在支承上。如夾緊力作用在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動， 夾緊時將破壞工件的定位。 （2）夾緊力的作用點應(yīng)選在工件剛性較好的部位。這對剛度較差的工件尤其重要， 如將作用點由中間的單點改成兩旁的兩點夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。 （3）夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止工件產(chǎn)生振動和變形，提高定位 的穩(wěn)定性和可靠性。 3.夾緊力的大小 夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著 密切的關(guān)系。夾緊力的大小要適當。夾緊力過小則夾緊不牢靠，在加工過程中工件可能 發(fā)生位移而破壞定位，其結(jié)果輕則影響加工質(zhì)量，重則造成工件報廢甚至發(fā)生安全事故。 10 夾緊力過大會使工件變形，也會對加工質(zhì)量不利。 理論上，夾緊力的大小應(yīng)與作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而實際上，夾 緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等因素有關(guān)，計算是很復(fù)雜的。 因此，實際設(shè)計中常采用估算法、類比法和試驗法確定所需的夾緊力。 當采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。 根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出加 工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系 數(shù)作為實際所需夾緊力，即 ww f kkf 式中：實際所需夾緊力，單位為 n； w f k 在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊力，單位為 n； w f 安全系數(shù)，粗略計算時，粗加工取 k2.53，精加工取 k1.52。k 夾緊力三要素的確定，實際是一個綜合性問題。必須全面考慮工件結(jié)構(gòu)特點、工藝方法、 定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素，才能最后確定并具體設(shè)計出較為理想的夾緊裝置。 圖 2-2-1 夾緊機構(gòu)簡圖 2.2.2 減小夾緊變形的措施減小夾緊變形的措施 有時一個工件很難找出合適的夾緊點。如較長的套筒在車床上鏜內(nèi)孔和高支座在鏜 床上鏜孔，以及一些薄壁零件的夾持等，均不易找到合適的夾緊點。這時可以采取以下 措施減少夾緊變形。 1.增加輔助支承和輔助夾緊點 若高支座可采用增加一個輔助支承點及輔助夾緊力， 就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài)。 2.分散著力點 用一塊活動壓板將夾緊力的著力點分散成兩個或四個，從而改變著力 點的位置，減少著力點的壓力，獲得減少夾緊變形的效果。 3.增加壓緊件接觸面積 在壓板下增加墊環(huán)，使夾緊力通過剛性好的墊環(huán)均勻地作用 11 在薄壁工件上，避免工件局部壓陷。 4.利用對稱變形 加工薄壁套筒時，采用加寬卡爪，如果夾緊力較大，仍有可能發(fā)生 較大的變形。因此，在精加工時，除減小夾緊力外，夾具的夾緊設(shè)計，應(yīng)保證工件能產(chǎn) 生均勻的對稱變形，以便獲得變形量的統(tǒng)計平均值，通過調(diào)整刀具適當消除部分變形量， 也可以達到所要求的加工精度。 5.其它措施 對于一些極薄的特形工件，靠精密沖壓加工仍達不到所要求的精度而需 要進行機械加工時，上述各種措施通常難以滿足需要，可以采用一種凍結(jié)式夾具。這類 夾具是將極薄的特形工件定位于一個隨行的型腔里，然后澆灌低熔點金屬，待其固結(jié)后 一起加工，加工完成后，再加熱熔解取出工件。低熔點金屬的澆灌及熔解分離，都是在 生產(chǎn)線上進行的。 2.3 夾緊機構(gòu)的設(shè)計要求夾緊機構(gòu)的設(shè)計要求 夾緊機構(gòu)是指能實現(xiàn)以一定的夾緊力夾緊工件選定夾緊點的功能的完整結(jié)構(gòu)。它主 要包括與工件接觸的壓板、支承件和施力機構(gòu)。對夾緊機構(gòu)通常有如下要求。 1.可浮動 由于工件上各夾緊點之間總是存在位置誤差，為了使壓板可靠地夾緊工件 或使用一塊壓板實現(xiàn)多點夾緊，一般要求夾緊機構(gòu)和支承件等要有浮動自位的功能。要 使壓板及支承件等產(chǎn)生浮動，可用球面墊圈、球面支承及間隙聯(lián)接銷不實現(xiàn)。 2.可聯(lián)動 為了實現(xiàn)幾個方向的夾緊力同時作用或順序作用，并使操作簡便，設(shè)計中 廣泛采用各種聯(lián)動機構(gòu)。 3.可增力 為了減小動力源的作用力，在夾緊機構(gòu)中常采用增力機構(gòu)。最常用的增力 機構(gòu)有：螺旋、杠桿、斜面、鉸鏈及其組合。 鉸鏈增力機構(gòu)常和杠桿機構(gòu)組合使用，稱為鉸鏈杠桿機構(gòu)。它是氣動夾具中常用的一種 增力機構(gòu)。其優(yōu)點是增力比較大，而摩擦損失較小。 4.可自鎖 當去掉動力源的作用力之后，仍能保持對工件的夾緊狀態(tài)，稱為夾緊機構(gòu) 的自鎖。自鎖是夾緊機構(gòu)的一種十分重要并且十分必要的特性。常用的自鎖機構(gòu)有螺旋、 斜面及偏心機構(gòu)。 12 3 零件的加工路線 3.1 零件的工藝分析零件的工藝分析 3.1.1 工序的合理組合工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè)備等具體 生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： （1）工序分散原則 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機床工藝 裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和 工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 （2）工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn) 面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互 位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù) 雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采 用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 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(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂 粒等的殘留量不大于 。 3.1.2 工序的集中與分散工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原 則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 （1）工序集中的特點 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn) 13 面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互 位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù) 雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 （2）工序分散的特點 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機床工藝裝 備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工 人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜 合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采 用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單 件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量，從而可取的良好的經(jīng) 濟效果。 3.1.3 加工階段的劃分加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： （1）粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為 半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補， 以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、 粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大， 所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 it11it12。粗糙度為 ra80100m。 （2）半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適 的加工余量。半精加工的公差等級為 it9it10。表面粗糙度為 ra101.25m。 （3）精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量-，主要目的是保證零件的形狀位置幾精度-， 尺寸精度及表面粗糙度-，使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后-，可 防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度精加工 的加工精度一般為 it6it7，表面粗糙度為 ra101.25m。 （4）光整加工階段 14 對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對尺度精度改善很 少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為 it5it6-，表面粗糙度為 ra1.250.32m。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同， 有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不 高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質(zhì) 量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確 劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例 如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆 小空之類的粗加工。 3.2 零件的加工路線零件的加工路線 （1）以 165f 柴油機曲軸箱底面為主要加工表面。這一組加工表面包括：對 165f 柴 油機底面進行刨底腳加工。表面粗糙度要求達到 ra6.3mm。 （2）以 165f 柴油機曲軸箱 182 平面為主要加工平面。這一組加工表面包括：對 165f 柴油機曲軸箱 182 平面進行雙端銑加工。表面粗糙度要求達到 ra6.3mm。 （3）以 165f 柴油機曲軸箱 196 平面為主要加工平面。這一組加工表面包括：對 165f 柴油機曲軸箱 196 平面進行雙端銑加工。表面粗糙度要求達到 ra6.3mm。 圖 3-1 零件簡圖 15 3.3 零件定位原理零件定位原理 當工件在不受任何條件約束時，其位置是任意的不確定的。設(shè)工件為一理想的鋼體， 并以一個空間直角坐標作為參照來觀察鋼體的位置變動。由理論力學可知，在空間處于 自由狀態(tài)的鋼體，具有六個自由度，即沿著 x、y、z 三個坐標軸的移動和繞著這三個坐 標軸的轉(zhuǎn)動，如圖所示。用 x、y、z 和 x、y、z 分別表示沿三個坐標軸的移動和繞著 這三個坐標軸轉(zhuǎn)動的自由度。 六個自由度是工件在空間位置不確定的最高程度。定位的任務(wù)，就是要限制工件的 自由度。在夾具中，用分別適當?shù)呐c工件接觸的六個支撐點，來限制工件六個自由度的 原理，稱為六點定位原理。 3.4 應(yīng)用定位原理幾種情況應(yīng)用定位原理幾種情況 （1）完全定位 工件的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位置，稱為完全定位。 （2）部分定位 工件定位時，并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下， 少于六個支撐點的定位稱為部分定位。 在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡化定位裝置，在生產(chǎn)中應(yīng)用很多。如 工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。 （3）過定位（重復(fù)定位） 幾個定位支撐點重復(fù)限制一個自由度，稱為過定位。 1）一般情況下，應(yīng)該避免使用過定位。 通常，過定位的結(jié)果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件（或定位 件）產(chǎn)生變形，所以在一般情況下，過定位是應(yīng)該避免的。 2）過定位亦可合理應(yīng)用 雖然工件在夾具中定位，通常要避免產(chǎn)生“過定位” ，但是在某些條件下，合理地采 用“過定位” ，反而可以獲得良好的效果。 工件本身剛性和支承剛性的加強，是提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的有效措施，生產(chǎn)中常 有應(yīng)用。大家都熟知車削長軸時的安裝情況，長軸工件的一端裝入三爪卡盤中，另一端 用尾架尖支撐。這就是個“過定位”的定位方式。只要事先能對工件上諸定位基準和機 床（夾具）有關(guān)的形位誤差從嚴控制，過定位的弊端就可以免除。由于工件的支撐剛性 得以加強，尾架的扶持有助于實現(xiàn)穩(wěn)定，可靠的定位，所以工件安裝方便，加工質(zhì)量和 效率也大為提高。 16 3.5 確定要限制的自由度確定要限制的自由度 按照加工要求，銑通槽時應(yīng)限制五個自由度，即沿 x 軸移動的自由度不需要限制， 但若在此方向設(shè)置，則可起到承受部分銑削力的作用，故可采用不完全定位。 3.6 定位方案選擇定位方案選擇 由于加工工件的兩端面，采用雙端銑床 x2532-，工件以一個底面限制三個自由度， 另外采用支撐釘限制工件的一個側(cè)面，限制工件二個自由度，而在 x 軸方向的前后移動 可以不加以限制。 3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排時間定額計算及生產(chǎn)安排 參考文獻機械加工工藝手冊表 2.5-2，機械加工單件（生產(chǎn)類型：中小批）時間 定額的計算公式為： （大量生產(chǎn)時）ntkttt zzfjd /%)1)(0/ntzz 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為： %)1)(kttt fjd 其中： 單件時間定額 d t 基本時間（機動時間） j t 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 f t 的時間，包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間 布置工作地、休息和生理k 需要時間占操作時間的百分比值 17 4 零件的夾具設(shè)計 4.1 零件的切削力零件的切削力 刀具的材料：硬質(zhì)合金端銑刀 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 00 0 1510 00 0 128 00 85 n 00 2515 mmd638zzmmaf/25 . 0 mmap0 . 2 參考機床夾具設(shè)計手冊表 1-2-9 可得銑削切削力的計算公式： pzppc zkbdfacf 9 . 01 . 172 . 0 1 . 1 參考機床夾具設(shè)計手冊表得：，對于灰鑄鐵： 1021294 p c 55 . 0 ) 190 ( hb kp 取 ， 即175hb96 . 0 p k 所以 )(69.64096 . 0 8606325 . 0 0 . 2294 9 . 01 . 172 . 0 1 . 1 nfc 參考金屬切削刀具表 1-2 可得： 垂直切削力 ：（對稱銑削） )(62.5769 . 0nff ccn 背向力：)(38.35255 . 0 nff cp 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間 狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為 實際所需夾緊力的數(shù)值。即： fkwk 安全系數(shù) k 可按下式計算： 6543210 kkkkkkkk 式中：為各種因素的安全系數(shù)，由機床夾具設(shè)計手冊表可得： 60 kk121 25 . 2 0 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1k 所以 )(55.144125 . 2 69.640nfkw ck 18 )(62.129725 . 2 72.576nfkw cnk )(86.79225 . 2 38.352nfkw pk 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選 用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算： )( 21 0 tgtg ql w z 參考機床夾具設(shè)計手冊可查得： 0912 059 2 其中： )(60 mml )(25 nq 螺旋夾緊力：)(08.1923 0 nw 易得： k ww 0 經(jīng)過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。 并且采用四組螺旋夾緊機構(gòu)。 4.2 誤差分析與計算誤差分析與計算 該夾具以平面定位，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。 gwj 與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： j jw zd ad wj jj m 參考機床夾具設(shè)計手冊可得： （1）平面定位 v 形塊定心的定位誤差 ：0 wd （2）夾緊誤差 ： cos)( minmax yy jj 其中接觸變形位移值： mm l n c hb k rk nzhb azrazy 004 . 0 ) 62.19 )( 1 mm yjj 0036 . 0 cos （3）磨損造成的加工誤差：通常不超過 mj mm005 . 0 19 （4）夾具相對刀具位置誤差：取 ad mm01 . 0 誤差總和：mmmm wj 07. 00522. 0 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.3 夾具設(shè)計及操作的簡要說明夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松 開工件時比較費時費力。由于該工件材料易切削，切削力不大等特點。經(jīng)過方案的認真 分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)） 。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、 通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)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(xiàn)象，支承釘和 v 形塊采用可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時根據(jù)情況進行 調(diào)整。 圖 4-3 夾具裝配圖 如上所示，本套夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元 件或機構(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。 螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理 與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過 轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點： （1）結(jié)構(gòu)簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； 20 （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動 裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心 作用。 工件通過定位銷的定位限制了繞 z 軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。 并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位， 實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動， 以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位 置上。 21 總 結(jié) 在次畢業(yè)設(shè)計中工件的加工工藝路線正確合理，夾具的定位夾緊機構(gòu)也能達到定位 夾緊的目的，能保證加工工件的精度。在設(shè)計中需要考慮到很多問題，如工藝路線的選 擇，必須保證加工所要求達到的精度。在進行夾具設(shè)計時，要合理選擇定位基準選擇， 同時考慮定位以及由定位造成對加工的零件的精度的影響。在選擇夾緊機構(gòu)時由于機構(gòu) 的大小，尺寸等不合理，而達不到夾緊的目的，也可能因夾緊力作用點或作用面的位置 不合理而使工件產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)。在這個過程中，對機械加工工藝和夾具設(shè)計有關(guān)的知識有了 更深的理解，增強了對本專業(yè)綜合知識運用的能力，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步 的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。 22 參考文獻 1 顧偉邦金屬切削機床概論北京：機械工業(yè)出版社，1991 2 吳國華金屬切削機床北京：機械工業(yè)出版社，2000 3 哈爾濱工業(yè)大學，機床夾具設(shè)計上海：上?？茖W技術(shù)出版社，1985 4 黃未來車工工藝學北京：中國勞動出版社，1994 5 李華機械制造技術(shù)北京：機械工業(yè)出版社，1996 6 劉文劍主編夾具工程師手冊哈爾濱：黑龍江出版社，2000 7 王季琨，劉錫珍機械制造工藝學天津：天津大學出版社，1998 8 劉守勇機械制造工藝與機床夾具北京：機械工業(yè)出版社，2003 23 ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspzuhrjq3cmzu98euouijdlszqpmvrw9zkupxf8wfug9l2g9277g2rtipa1ypczeuqxpkbhtvdcooqozxuz3vjrzmocijym62zchmeootyes8ebmm932tbz2yo09rtszeys8zrd2yktj8l