偏心工件加工及夾具設(shè)計.doc

摘 要軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、凸輪以及連桿等傳動件，按照結(jié)構(gòu)類型不同，軸可以分為很多種如：階梯軸、錐度心軸、空心軸、凸輪軸等，軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間，軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)類型、及其功能，運用定位夾緊的知識從而完成了夾具設(shè)計。關(guān)鍵詞：軸類零件、軸頸、夾具、工藝分析The shaft parts are one of the typical parts of the machine. It in the machinery is mainly used to support gear, cam and connecting rods and other transmission parts, according to the different structure types of axis can be divided into many types such as stepped shaft, taper mandrel, a hollow shaft, camshaft, long shaft diameter ratio is less than 5 for short axis, more than 20 are referred as the slender shaft, most of the shaft in between, shaft bearing, and bearing with the shaft segment known as the axle journal. The axis of the journal is the axis of the assembly reference, and their accuracy and surface quality are generally higher. According to the structure type and function of parts, the fixture design is accomplished by using the knowledge of positioning and clamping.1目錄 目 錄1 偏心工件的加工 一.問題的引出. 2 二、墊片厚度與墊片形狀的選擇 .3 三、偏心工件的車削. 4 四、加工偏心工件時容易產(chǎn)生的問題及應(yīng)注意的事項. 5.6 五、結(jié)語. . 6 偏心工件夾具設(shè)計一.偏心夾具的設(shè)計思路.7二.偏心夾具結(jié)構(gòu)分析 .8三.線切割找正和加工 .9.10.11四.鎖緊裝置結(jié)構(gòu)特點 .12五.夾具的應(yīng)用 .13 結(jié)束語 .14致謝詞 .15偏心工件的加工及夾具設(shè)計對偏心工件車削加工的研究一、 問題的引出人們通常把圓柱面軸線平行且不相重合的零件稱為偏心工件，平行軸線之間的距離叫偏心距。在機(jī)械傳動中，回轉(zhuǎn)運動與往復(fù)直線運動之間的相互轉(zhuǎn)換，一般都是利用偏心零件來實現(xiàn)的。如偏心軸帶動的油泵，內(nèi)燃機(jī)中的曲軸等。在實際生產(chǎn)中對于加工精度要求不高且偏心距在10mm以下的偏心工件，都是通過用在三爪卡盤的一卡爪墊上墊墊片的方法來加工偏心工件的，本文僅分析如何選擇合適墊片，怎樣在三爪卡盤上墊墊片加工，才能滿足偏心工件的加工要求。 二、墊片厚度與墊片形狀的選擇 對偏心工件的車削通常是根據(jù)偏心工件偏心距的大小在三爪卡盤的一卡爪上墊一墊片的方法來加工的，通過墊墊片使工件不同部分的軸線產(chǎn)生一定距離來滿足偏心距要求，下面分兩種情況加以討論。1、工件的偏心距較小時，即e在（5mm6mm）時,采用在三爪卡盤的一個卡爪墊上墊墊片的方法使工件產(chǎn)生偏心，如圖1，墊片的厚度x與偏心距e間的關(guān)系可用公式(1)表示 (1)e偏心工件的偏心距,mm;D夾持部位的工件直徑,mm 。當(dāng)D相對于e 較大時上式可簡化為x1.5ekk1.5e k偏心距修正值，正負(fù)按實測結(jié)果確定，mm;e試切后實測偏心距誤差，mm;2、工件的偏心距較大時使用扇形墊片，扇形墊片厚度x與偏心距e的關(guān)系可用公式（2）表示，切削偏心距較大時, 墊片使用扇形墊片,如圖2，扇形墊片厚度的x與偏心距e的計算公式為x=1.5e() (2)在車削偏心精度要求較高的工件時，先按以上公式計算出墊片厚度，試車削后，實測偏心距誤差，再對厚度進(jìn)行修正,修正公式為x=x1.5e 三、偏心工件的車削 偏心工件的車削方法一般分如下幾步：1、先把偏心工件中不是偏心的部分外圓車好。2、根據(jù)外圓D和偏心距計算預(yù)墊片厚度。3、將試車后的工件，緩慢轉(zhuǎn)動、用百分表在工件上測量其徑向跳動量，跳動量的一半就是偏心距，也可試車偏心，注意在試車偏心時，只要車削到能在工件上測出偏心距誤差即可。4、修正墊片厚度，直至合格。 四、加工偏心工件時容易產(chǎn)生的問題及應(yīng)注意的事項1、開始裝夾或修正X后重新裝夾時，均應(yīng)用百分表校正工件外圓，使外圓側(cè)母線與車床主軸線平行，保證偏心軸兩軸線的平行度。2、 片的材料應(yīng)有一定的硬度，以防裝夾時發(fā)生變形。墊片與圓弧接觸的一面應(yīng)做成圓弧形，其圓弧的大小應(yīng)等于或小于卡爪的圓弧。3、當(dāng)外圓精度要求較高時，為防止壓壞外圓，其它兩卡爪也應(yīng)墊一薄墊片，但應(yīng)考慮對偏心距e的影響，如果使用軟卡爪，則不應(yīng)考慮對偏心距e的影響.4、由于工件偏心，開車前車刀不能靠近工件，以防工件碰壞車刀，切削速度也不宜高。5、為防止硬質(zhì)合金刀頭破裂，車刀要有一定的刃傾角，切深量大時進(jìn)給量要小。6、由于車削偏心工件可能一開始為斷續(xù)切削，故采用高速鋼車刀較好。但要注意飛濺碎片傷人。7、測量后如果不能滿足工件質(zhì)量要求，需修正墊片厚度后重新加工，重新安裝工件時，應(yīng)注意其它墊片的夾持位置。 五、結(jié)語由上可知偏心的加工是一個測量、加工不斷交替的過程。本文僅分析了如何在三爪卡盤上加工偏心工件，對于用三爪卡盤無法滿足加工要求的偏心工件，可利用四爪卡盤或利用兩頂尖來加工或別的方法加工。偏心工件夾具設(shè)計偏心工件一般分為偏心軸類、偏心盤類、偏心孔類等，通常情況在車床上進(jìn)行工。普遍采用的方法是在四爪單動卡盤上，或者利用彎板、花盤等簡單的工裝夾具，通過較為復(fù)雜的調(diào)整偏心距、定位基準(zhǔn)等工序進(jìn)行加工。這些辦法操作過程復(fù)雜，工件定位安裝調(diào)整困難，對操作者技術(shù)水平要求較高，一般進(jìn)行單件零件的試制加工，不能適應(yīng)大批零件的生產(chǎn)，難以保證產(chǎn)品零件的質(zhì)量，且生產(chǎn)效率較低。因此在加工偏心零件時經(jīng)常使用各種專用夾具來進(jìn)行裝夾加工。1.偏心夾具的設(shè)計思路在夾具設(shè)計時，必須使工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、勞動條件和經(jīng)濟(jì)性等四方面達(dá)到辯證的統(tǒng)一，其中能穩(wěn)定地保證工件加工質(zhì)量是最基本的要求。為了提高生產(chǎn)率，夾具采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動裝置以及快速高效的夾緊裝置，以縮短輔助時間。既要滿足產(chǎn)品零件大批量生產(chǎn)需要，又要滿足工件加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、勞動條件和經(jīng)濟(jì)性的要求，因此需根據(jù)工件的類型、技術(shù)要求等特點設(shè)計制造一些專用工裝夾具來實現(xiàn)。在實際工作中遇到如圖1 所示的工件，此工件要求車削加工端面上的兩個偏心孔及其內(nèi)螺紋。 圖1 工件示意圖采用常規(guī)夾具滿足不了大批生產(chǎn)的需要且操作復(fù)雜，調(diào)整困難，工件裝夾時間長。如果到專門的工裝模具加工企業(yè)外協(xié)加工該專用夾具，其設(shè)計、制造成本費用較高而且往往達(dá)不到最佳使用效果。筆者根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計制造一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉、具有自動定心功能且重復(fù)定位準(zhǔn)確、無須調(diào)整找正、操作方便快捷的專用偏心夾具，特別適應(yīng)于大批產(chǎn)品零件的生產(chǎn)。2.偏心夾具結(jié)構(gòu)分析夾具結(jié)構(gòu)! 該夾具整體結(jié)構(gòu)如圖2所示，由工件定位、鎖緊裝置和夾具裝夾定位三大部分組成。 圖2 偏心夾具示意圖 1.彎板 2.定位錐孔 3. 螺栓 4.固緊螺母 5.圓盤 6.定位軸夾具裝夾定位部分上的定位軸6用45鋼加工制成。定位軸6 的后端加工成與車床主軸錐孔相配合的錐面，此錐體面是整個夾具的定位基準(zhǔn)。工件定位主體上的彎板1為鋼板焊接制成后與圓盤5焊接在一起。螺栓3 焊接固定在圓盤5上，其軸心與定位軸6偏心，和安裝后的工件軸心重合。螺栓3為較大螺距的正旋螺紋，有利于工件的快速緊固與松開，根據(jù)實際應(yīng)用中的效果來看，加工成4mm螺距的單線梯形螺紋效果最佳，具有旋進(jìn)速度快捷、鎖緊力大、持久耐用性高等特點。固緊螺母4 前端有較大面積的圓平面與螺栓3 配合在一起，形成對工件的鎖緊裝置。定位軸6 與圓盤5焊接成一體，且具有較高的同軸度、垂直度要求。以定位軸6的錐面組裝在車床錐孔內(nèi)定心后車削加工圓盤5的外圓至圓整，以便每次安裝夾具時調(diào)整檢驗夾具的精度。在彎板1 上加工兩個定位錐孔，錐孔2 和圓盤5 的外圓必須以定位軸6 的錐面與車床主軸錐面定位后一次裝夾加工而成，目的是保證夾具整體和車床主軸具有較高同軸度。兩定位錐孔2 的偏心距和工件1 的兩個錐圓偏心距完全相同，錐度尺寸與工件的兩錐度圓錐度配合加工而成。三.線切割找正和加工凸凹模模坯排樣圖如圖3所示圖3 凸凹模模坯排樣圖1.鉬絲位1 2.鉬絲位2 3. 鉬絲位34.鉬絲位4 5.鉬絲位5（1）以C面作為底面定位基準(zhǔn)面，水平放置在線切割工作臺面上，在鉬絲位1 找正B 側(cè)面與機(jī)床Y軸平行。（2）鉬絲在B側(cè)面“碰火花”，用工作臺手輪將工作臺Y 軸移動至鉬絲位2，再用手輪將工作臺X軸移動距離（m+鉬絲半徑/2+ 放電間隙0.01mm） 至鉬絲位3，使鉬絲位3、鉬絲預(yù)備孔中心的連線與Y軸平行。（3）用鉬絲在A 面鉬絲位4“ 碰火花”，用手輪將工作臺Y軸移動（n +鉬絲半徑/2+ 放電間隙0.01mm）；使鉬絲中心與鉬絲預(yù)備孔中心重合。（4）穿鉬絲入鉬絲預(yù)備孔，開始加工刃口內(nèi)孔。（5）加工第二支凸凹模時，x軸移動k 距離至鉬絲位5，穿絲切割。以此類推，一次裝夾找正后，割完整塊工件上的凸凹模。 結(jié)語通過改進(jìn)中小規(guī)格鏈板凸凹模制造工藝，按照“基準(zhǔn)統(tǒng)一原則”，鉗工鉆孔和線切割加工統(tǒng)一定位基準(zhǔn)面，消除了定位誤差；用鉆模代替劃線鉆孔提高了工效和凸凹模同軸度；線切割時以“碰火花”方法找正穿絲，取代憑眼睛觀察鉬絲是否在預(yù)備孔中心的傳統(tǒng)方法。解決了凸凹模刃口和沉孔加工不同軸而報廢的問題，同時極大提高了生產(chǎn)效率。 四. 鎖緊裝置結(jié)構(gòu)特點 常規(guī)的鎖緊裝置一般是利用壓板和螺栓對工件緊固的形式，操作時要交替旋動，至少兩個螺母使工件夾緊，實際應(yīng)用中常有對工件的夾持力不均勻及夾傷、夾壞工件的現(xiàn)象，而且調(diào)整、緊固時間長不利于生產(chǎn)效率的提高。 本文中所述夾具的鎖緊裝置只采用一組螺紋機(jī)構(gòu)，并具有以下特點：1.螺栓及固緊螺母均采用正旋梯形螺紋，其螺旋方向與車床主軸正轉(zhuǎn)方向一致，加工過程中由于慣性力的作用使工件越轉(zhuǎn)越緊。2.工件與兩個定位錐度孔為插入式錐面結(jié)合結(jié)構(gòu)，工件越向前移動配合會越緊，這種結(jié)構(gòu)有效避免防止了加工過程中工件容易松動和工件飛出的不安全因素。3.固緊螺母前端具有較大的圓平面和工件端面形成面接觸，保證了壓緊力的均勻，有效地保護(hù)了工件。4. 圖1所示工件為鋁合金鑄件，具有加工時所需切削力較小的特點，因此加工時工件無須很大的鎖緊力。經(jīng)實踐應(yīng)用證明在操作加工過程中，操作者徒手稍用力鎖緊即可滿足切削加工的要求。 五. 夾具的應(yīng)用夾具定位軸6的后錐面準(zhǔn)確裝配于車床主軸錐度孔內(nèi)，三爪自定心卡盤的三個卡爪夾持定位軸前端外圓，根據(jù)夾具的圓盤5 檢查整體夾具的各定位精度。把圖1 所示工件的兩個錐度外圓同時插進(jìn)夾具的兩個定位錐度孔內(nèi)，旋動固緊螺母4 前移使其端面與工件端面接觸并鎖緊，對工件的其中一個內(nèi)孔和螺紋進(jìn)行加工。加工完畢松開并旋動緊固螺母4 后移，工件脫離夾具錐孔后旋轉(zhuǎn)180，把另一個未加工的工件錐圓插進(jìn)定位錐孔2 內(nèi)鎖緊后繼續(xù)加工。如此反復(fù)操作完成整個工件偏心工序的加工。該偏心專用夾具的使用有效地提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，特別適宜大批產(chǎn)品零件的生產(chǎn)。經(jīng)過生產(chǎn)實踐證明：該夾具的投入使用與常規(guī)裝卡方法相比其生產(chǎn)效率大幅度的提高了3 - 5 倍。有效的保證了產(chǎn)品質(zhì)量和較大的企業(yè)效益 結(jié)束語通過做畢業(yè)設(shè)計，使我對書本的知識有了更深一步的認(rèn)識和理解，知道了理論聯(lián)系實際的重要性；另外，對如何查閱資料與合理利用有了更深入的了解；本次畢業(yè)設(shè)計過程中進(jìn)行了工件的工藝路線分析、工藝過程的分析、軸類零件與夾具的設(shè)計與分析，是對我在大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識的一個檢驗，也是對所學(xué)知識的運用和綜合；通過做畢業(yè)設(shè)計的這個過程，對我以后參加實際工作一定有很好的鍛煉意義和指導(dǎo)作用。 致謝辭本設(shè)計的完成是在我們李秀珍指導(dǎo)老師的細(xì)心的指導(dǎo)下進(jìn)行的，在設(shè)計中每次遇到困難，我們的老師都非常耐心的給我們講解，正是因為有了她這樣不辭辛苦的講解，才使我們的畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行的這么順利。在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會向在這三年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷