偏心套的加工夾具設(shè)計

1、本科畢業(yè)設(shè)計課程設(shè)計說明書題目：“偏心套”的加工工藝及60+00.043工裝夾具設(shè)計班 級： 姓 名： 指導(dǎo)老師：完成日期：序言機(jī)械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對于我們國家來說，他關(guān)系到國計民生的方方面面。近年來機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度，高質(zhì)量，高效率，低成本方發(fā)展，數(shù)字換，自動化水平日益提高，同時由于機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進(jìn)，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。 機(jī)械制造過程及檢測，檢驗(yàn)中，都要用到大量的夾具。為了到到提高勞動效率，提高加工精度，減少廢品，擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動條件，如何設(shè)計好夾具成了機(jī)械制造的一項(xiàng)重要任務(wù)。 機(jī)床夾具是夾具中的一種，將其固定到機(jī)床上，可以可以

2、使被加工工件對刀具與機(jī)床保持正確的相對位置，并克服切削力的影響，使加工順利進(jìn)行，機(jī)床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。 夾具設(shè)計中的特點(diǎn)1. 夾具的設(shè)計周期較短，一般不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計算。2. 專用夾具的設(shè)計對產(chǎn)品零件有很強(qiáng)的針對性。3. “確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。4. 加緊裝置的設(shè)計對整個夾具的結(jié)構(gòu)據(jù)有一定的影響，設(shè)計一個好德夾具可以減少廢品率。因此，夾具設(shè)計要求保證以下幾個條件：1. 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。2. 保證工件的精度。3. 保證使用方便和安全。4. 真確處理作用

3、力的平衡問題。5. 注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修，注意夾具與機(jī)床，輔助工具，刀具和量具之間的聯(lián)系。在機(jī)械制造中，為了適應(yīng)新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求，因此，夾具設(shè)計過程中有朝著以下方向發(fā)展的趨勢：（1） 發(fā)展通用夾具的新品種A 由于機(jī)械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。B 廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時間，提高生產(chǎn)效率。（2） 發(fā)展可調(diào)式夾具（3） 推廣和發(fā)展組合家具及拼拆夾具。（4） 加強(qiáng)專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。（5） 大力推廣和使用機(jī)械化及自動化夾具。（6） 采用新結(jié)構(gòu)，新工藝，新材料夾具設(shè)計和制造夾具 本設(shè)計是屬于工藝夾具設(shè)計范圍，機(jī)械加工工藝設(shè)計在零件的加工制造過

4、程中有著重要的作用。工藝性德好壞，之間影響著零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成本，在設(shè)計中為了適應(yīng)大批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設(shè)計中所采用的零件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，可以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費(fèi)用。 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們在大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，這次設(shè)計使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，獨(dú)立地分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件（偏心套）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，

5、也是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實(shí)踐機(jī)會。 因此，它在我們大學(xué)生活中占有重要地位。就我個人而言，我也希望通過這次設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性心理，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，對未來的工作發(fā)展打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。一、 零件的分析（一） 零件的作用（二） 零件的工藝分析偏心套是一偏心回轉(zhuǎn)體零件,有兩組組加工表面,這兩組分別是120外圓 ,，包括:兩個mm外圓及端面, 100的外圓面，尺寸為mm的內(nèi)圓柱面。 這兩組加工表面是位置度和自身的平面度和圓柱度都有很高的精度要求 ,可以先加工

6、它的一端外圓,再借助專用夾具以這個外圓為定位基準(zhǔn)加工另一端面,然后再加工其它加工表面. 零件的工藝分析1.1零件的功用結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 該零件以其內(nèi)孔和軸配合，并通過鍵進(jìn)行連接。偏心套主要其支撐和導(dǎo)向的作用，在工作中承受一定的載荷，因此要求其有一定的強(qiáng)度和耐磨性。 該零件硬度較高，采用GCr15軸承剛材料，在進(jìn)行熱處理時，在淬火和回火之間，增加一冰冷處理，這樣可以更好地保證工件尺寸的穩(wěn)定性，減小變形。 為了保證工件偏心的精度，可以采用以下加工方法： 當(dāng)加工精度高，加工數(shù)量大時一般采用專用工裝夾具裝夾工件進(jìn)行加工。因該工件的兩處偏心完全一樣，因此，在加工時可以用同一種方法，分別兩次裝夾即可。 在加工偏

7、心工件時，由于旋轉(zhuǎn)離心作用，會影響零件的圓度，圓柱度等公差，會造成零件壁厚不均勻等，因此，在加工時，除注意保證夾具體平衡外，還應(yīng)注意合理選擇切削用量及有效的冷卻潤滑。 當(dāng)零件上鍵槽精度要求不高或零星加工時，可以采用插削方法加工鍵槽。若鍵槽精度要求較高，零件數(shù)量又多時，應(yīng)采用拉削的方法加工鍵槽。 偏心距誤差的檢查方法。首先將偏心套裝在1:3000小錐度心軸上。心軸兩端備有高精度的中心孔，將心軸裝夾在偏擺儀兩頂尖之間，將百分表觸頭頂在120外圓上，轉(zhuǎn)動心軸，百分表最大與最小讀數(shù)之差，即為偏心距。 120偏心圓中心線對中心孔的軸線平行度誤差檢查法。同樣將偏心套裝在1:3000小錐度心軸上，然后將小錐

8、度心軸放在標(biāo)準(zhǔn)V型塊上，先用百分表找出偏心套外圓最高點(diǎn)，然后在相距30mm處，測出兩最高點(diǎn)值，其兩點(diǎn)誤差為兩軸線平行度值。 圓柱度的檢測方法。將偏心套裝在1:3000的小錐度心軸上，再將心軸裝夾在偏擺儀兩頂尖之間，將百分表觸頭頂在120mm外圓上，轉(zhuǎn)動心軸，測三個橫截面，其百分表最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差，即為圓柱度誤差。1.2主要加工表面及其要求 內(nèi)孔孔徑為60的孔是軸的安裝孔，表面粗糙度為Ra=0.8um。倒角為C1，公差等級為IT78，孔中心線與兩外圓的偏心距均為80.05mm。圓柱度要求為0.01mm。 外圓表面尺寸為120mm，公差等級為IT78,外圓表面素線以孔為基準(zhǔn)，平行度要求為0.

9、01mm，外圓表面圓柱度要求為0.01mm，粗糙度為Ra=0.8um，個外圓表面長度為40mm。 端面偏心套端面長度為90mm，中間側(cè)壁到端面距離為40mm，外端面粗糙度Ra=6.3um，中間側(cè)壁粗糙度Ra=1.6um。 磨削槽槽寬由圖中給定的尺寸求得為10mm，深為2mm倒圓角R3，由圓中的尺寸要求和其功用可知其不是重要的配合面. 鍵槽鍵槽深度由圖中尺寸可得為4.5mm。為保證整體零件的耐磨性和熱處理的硬度達(dá)到5864HRC。要求淬火后回火，未注粗糙度為Ra=6.3um。1.3生產(chǎn)類型由題目知產(chǎn)量五千件以上，計算其年生產(chǎn)綱領(lǐng)：N零件年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件|年）Q產(chǎn)品年產(chǎn)量（臺，輛|年）m每臺（輛）產(chǎn)

10、品中零件的數(shù)量（件|臺，輛）a%備品率b%廢品率 Q=5000臺|年， m=1件|臺a取3%，b取0.5%計算得 N=5175.7該偏心套的生產(chǎn)類型屬于成批生產(chǎn)。 毛坯的選擇2.1 確定毛坯的類型，制造方法和尺寸度及其公差 該零件的材料為 GCr15，設(shè)計要求生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，形狀簡單，該零件因其一般只用于輕載，沖擊小或無沖擊的場合。為提高生產(chǎn)效率，選用金屬模 砂型機(jī)器鑄造。 選擇零件的一端面作為分型面鑄造出帶孔的圓棒料。 由零件圖技術(shù)要求知該零件精度要求較高，毛坯為精密的鑄件，鑄件尺寸公差 為 CT9 加工余量等級按 CT9-MA-H/G 級。各表面單邊余量 3.0mm。 2.2 確定毛坯

11、技術(shù)要求 鑄件不應(yīng)有裂紋、砂眼、和局部縮松、氣孔及夾渣等缺陷，鑄件表面應(yīng)清除毛 刺同、結(jié)瘤和粘砂等。 球化退火處理硬度為 207229HBW，以降低硬度，改善切削加工性，并為淬火作 好組織上的準(zhǔn)備，材料為 GCr15。未注倒角 0.5 45 ，其余粗糙度 Ra=6.3um。 外表面斜度為 30,內(nèi)表面起模斜度為 1 2.2 確定毛坯簡圖。確定毛坯尺寸公差與機(jī)械加工余量下料 棒料120mm165mm鍛造 鍛造尺寸155mm45mm104mm 基準(zhǔn)的選擇由零件圖中的技術(shù)要求可知該零件的尺寸較多是以內(nèi)孔中心線為設(shè)計基準(zhǔn),且圖中外圓表面尺寸精度要求較內(nèi)孔高,外圓表面素線平行度以內(nèi)孔軸線為基準(zhǔn),根據(jù)粗精

12、基準(zhǔn)選擇原則和基準(zhǔn)重合統(tǒng)一原則,確定各表面的基準(zhǔn)如下表所示:序號 加工部位 基準(zhǔn)選擇1孔及其端面偏心套外圓輪廓及端面(粗基準(zhǔn))2外圓輪廓內(nèi)孔中心線3磨削槽和倒角內(nèi)孔中心線4鍵糟內(nèi)孔中心線 擬定機(jī)械加工路線確定各表面的加工方法 根據(jù)各加工表面的加工精度和表面粗糙度要求，選定如下加工方法：孔的端面加工為車削； 孔的加工為車削磨削； 外圓加工為車削磨削；磨削槽的加工為車削。側(cè)壁加工為車削；鍵槽加工為拉削。 具體加工方法如下： 偏心套端面：未標(biāo)注公差要求，表面粗糙度為Ra=6.3um，查表知需進(jìn)行粗車精車。 側(cè)壁未標(biāo)準(zhǔn)公差要求，表面粗糙度為Ra=1.6um，查表知需進(jìn)行粗車半精車精車。 孔：表面表面粗

13、糙度Ra=0.8um；查表得公差等級為IT78，查表知需進(jìn)行粗車半精車精車。外圓表面公差等級為IT78，粗糙度Ra=0.8um，查表知需進(jìn)行粗車半精車精車。 磨削槽列尺寸要求和公差要求，不是重要表面，只需粗車即可。 鍵槽寬度要求為20。擬定加工路線 加工方案如下：工序號內(nèi)容設(shè)備 10粗車端面、外圓臥式車床20粗車內(nèi)孔臥式車床30淬火、回火40半精車端面、精車側(cè)壁臥式車床50車磨削槽臥式車床60磨內(nèi)孔外圓磨床70磨外圓80內(nèi)孔倒角內(nèi)孔磨床90插削鍵槽拉床90清洗，去毛刺100檢驗(yàn) 工藝分析此工藝按工藝集中原則組織工序，許多工序可在同一機(jī)床上完成，減少了工件的裝夾次數(shù)，易于保證加工面的質(zhì)量，需要的

14、車床少，減少了工件在工序間的運(yùn)輸，減少輔助時間和準(zhǔn)備時間。 確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差加工余量可采用查表修正確定。確定工序尺寸一般方法是：由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注，當(dāng)無其它基準(zhǔn)交換時，同一基準(zhǔn)面多次加工的工序尺寸只與工序（工步）的加工余量有關(guān)，當(dāng)基準(zhǔn)不重合時工序尺寸用工藝尺寸鏈計算，中間工序尺寸按“向、入體“原則標(biāo)注，但毛坯和孔心距尺寸公差帶一般取雙向?qū)ΨQ布置、中間工序尺寸的公差可從相應(yīng)的加工經(jīng)濟(jì)精度表中查得。偏心套零件第一道工序各工步開基準(zhǔn)交換，其余挌表面均基準(zhǔn)重合、統(tǒng)一原則，故只需查得各加工余量，便可確定工序尺寸。根據(jù)上述資料和加工工藝，查

15、各種表面加工余量表分別確定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下表：工序號工序內(nèi)容單邊余量工序尺寸Ra10 粗車端面2.012.5 粗車內(nèi)孔2.512.520粗車外圓2.112.540 精車端面0.5906.3 精車側(cè)壁0.5401.650車磨削槽260內(nèi)內(nèi)孔0.50.870磨外圓0.50.880內(nèi)孔倒角1C190插削鍵槽4.5 機(jī)床的選擇及工藝裝備 機(jī)床的選擇工序10、20、40、50、80由于有些工序包括多個工步，該零件形狀較規(guī)則，為減少裝卸刀具次數(shù)和時間，保證工件質(zhì)量，選用CA6140型臥式車床比較合適。工序60、70磨內(nèi)孔和外圓：根據(jù)工件的尺寸選用M2110內(nèi)圓磨床和M1432外圓磨

16、床。工序90插削鍵槽根據(jù)尺寸和技術(shù)要求選用L6100拉床。刀具選擇該零件特形表面，成批生產(chǎn)，一般采用通用或標(biāo)準(zhǔn)刀具，臥式車床上粗車端面用P10端面車刀，磨內(nèi)孔和外圓選用白剛玉平形砂輪。 選擇夾具該零件加工工序10采用三爪卡盤，其余工序需用專用偏心夾具。 量具的選擇該零件屬批量生產(chǎn)，一般采用通用量具。 外圓和內(nèi)孔加工量具外圓表面 公差值T=0.23mm，查表得計量器具不確定度允許值為 =.00018，查表得，所選用的計量器具達(dá)不到GB 31771997規(guī)定的 。則重新計算安全裕度A, A= =0.002由于偏心套最大實(shí)體尺寸：120.043mm 其最小實(shí)體尺寸：120.0250mm則基驗(yàn)收極限尺

17、寸： 由分析得應(yīng)選用150200mm外徑千分尺和150200mm內(nèi)徑千分尺較合理。 端面和鍵槽加工量具 選用0200mm/0.02mm游標(biāo)卡尺，由于大批量生產(chǎn)最后加工驗(yàn)收時為節(jié)約時間，提高效率應(yīng)選用極限量規(guī)，孔量規(guī)選用錐柄圓柱塞規(guī)。機(jī)床設(shè)備和工藝裝備選擇工序號工序內(nèi)容機(jī)床設(shè)備和工藝裝備10 粗車端面CA6140 臥式車床、p10 端面車刀、0 200mm/0.02mm 游標(biāo)卡尺 粗車內(nèi)孔標(biāo)準(zhǔn) p10 內(nèi)孔車刀、三爪卡盤、150 200mm 內(nèi)徑千分尺20粗車外圓CA6140 臥式車床、p10 端面車刀、150200mm 外徑千分尺、專用偏心夾具40半精車端面CA6140 臥式車床、p10 端面

18、車刀、0 200mm/0.02mm 游標(biāo)卡尺、專用偏心夾具精車側(cè)壁50磨削槽CA6140 臥式車床、p10 車槽車刀、游 標(biāo)卡尺、專用偏心夾具60磨內(nèi)孔M2120 內(nèi)孔磨床，白剛玉平形砂輪、 塞規(guī)，專用夾具70磨外圓M1331 外圓磨床，白剛玉平形砂輪， 150200mm 外徑千分尺、專用偏心夾具80內(nèi)孔倒角CA6140 臥式車床、p10 倒角車刀、 專用偏心夾具90拉削鍵槽L6110 拉床，標(biāo)準(zhǔn)鍵槽拉刀，專用偏心夾具，0200mm/0.02mm 游標(biāo)卡尺 偏心套機(jī)械加工工藝過程卡工序號工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備1下料棒料120mm165mm鋸床2鍛造鍛造尺寸155mm45mm104mm3熱處理

19、正火4粗車夾毛坯外圓，粗車內(nèi)孔至尺寸550.05mm，粗車端面，見平即可。車外圓至145mm，長45mm。CA61405粗車調(diào)頭裝夾，粗車外圓至145mm，與上工序接刀，車端面，保證總長度95mm。在距端面46mm外車100 0-0.05mm至102mm，槽寬6mm使槽靠外的端面距離外端面為43mmCA61406精車掉頭，三抓自定心卡盤夾工件外圓，找正，車內(nèi)孔至尺寸59 0-0.05mm，精車另一端面，保證總長92mm，并作標(biāo)記，精車100+0.50mm圓及兩內(nèi)側(cè)端面，使槽寬為8mm，保證槽靠外的端面距離外端面42mm。CA61407鉗劃鍵槽線8插以有標(biāo)記的端面及外圓定位，接線找正，插鍵槽，保

20、證尺寸200.02mm及64.5+0.250mm至尺寸64+0.150mmB50209鉗修銼鍵槽毛刺10精車以59 0-0.05mm內(nèi)孔及鍵槽定位，用專用偏心夾具裝夾工件，車偏心120+0.043+0.02mm至121.5mm長42mmCA6140專用工裝11精車以59 0-0.05mm內(nèi)孔及鍵槽定位，用專用偏心夾具裝夾工件，車另一端120+0.043+0.02mm至121.5mm長42-0.5-0.3mmCA6140專用工裝12熱處理淬火5864HRC13熱處理冰冷處理14熱處理回火15磨用專用偏心工裝裝夾工件121.5mm外圓處，按59 0-0.05mm內(nèi)孔找正，磨內(nèi)孔至圖樣尺寸60+00

21、.043mmM2110A專用工裝16鉗修銼鍵槽中氧化皮17磨以60+00.043mm內(nèi)孔、鍵槽及另一定位裝夾工件。磨120+0.043+0.02mm至圖樣尺寸，并靠磨此端外端面，保證偏心盤的厚度40mm為41mm，并保證總長度91mmM1432A專用工裝18磨掉頭，以60+00.043mm內(nèi)孔、鍵槽及另一定位裝夾工件。磨另一端120+0.043+0.02mm至圖樣尺寸，并靠磨右端面，保證總長90mmM1432A專用工裝19磨以60+00.043mm內(nèi)孔、鍵槽及另一端面定位裝夾工件?？磕?00 0-0.05mm至圖樣尺寸，并靠磨兩側(cè)面保證尺寸40mmM1432A專用工裝20檢驗(yàn)按圖樣要求檢查各尺

22、寸和精度21入庫入庫確定切削用量及基本工時粗車端面和內(nèi)孔 粗車偏心套端面步驟如下是：確定背吃刀量 ：端面單邊總余量3mm，一次走刀加工 ap=2.0mm。確定進(jìn)給量f：根據(jù)表查得f=0.60.9mm/r；根據(jù)機(jī)床的橫向進(jìn)給量，取f=0.8mm/r。確定切削速度：V（1-mTmapxvfyv）KvKvKMv KtvKkrvKsvKTvKKv其中Ktv1.0（表21-6），Kkrv0.81（表21-7），KSV0.8（表21-5），KTv1.0（表11），KKv1.24（表21-9），KMv0.637/b0.637/0.7350.87（表21-1）根據(jù) 表查得 Cv=235，xv0.15，yv0.

23、35，m=0.20，刀具壽命選T=60min，故 v=72.2m/min確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：ns1000v/dw100072.2/(3.1445)5.38r/s（323r/min）根據(jù)表查得相近較小的機(jī)床轉(zhuǎn)速為n=160r/min，所以實(shí)際切削速度VnWdw/1000 370963.14/1000111.53r/min（1.86r/s）輔助時間 ：查表得，裝夾工件時間為0.8min，啟動機(jī)床為0.02min計算基本時間 ：端面車刀選用主偏角 背吃刀量 查表得 取 批量生產(chǎn)，啟動切削液的時間為0.05min，共計T =1.37min。粗車 內(nèi)孔確定背吃到量 ：總加工余量為3.0mm，一次走刀加工

24、，ap =2.5mm。確定進(jìn)給量f：根據(jù)表5-102查得f=0.60.9mm/r；根據(jù)機(jī)床的縱向進(jìn)給量，取f=0.81mm/r。確定切削速度 ：V（1-mTmapxvfyv）KvKvKMv KtvKkrvKsvKTvKKv其中Ktv1.0（表21-6），Kkrv0.81（表21-7），KSV0.8（表21-5），KTv1.0（表11），KKv1.24（表21-9），KMv0.637/b0.637/0.7350.87（表21-1）根據(jù)表查得Cv =235，m=0.20， xv0.15，yv0.45，刀具壽命T=60min，故v =55.98m/min確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：ns1000v/dw 10

25、001.623/(3.1445)5.38r/s（323r/min）根據(jù)表查得相近較小的機(jī)床轉(zhuǎn)速為n=320r/min，所以實(shí)際切削速度 VnWdw/1000 370963.14/1000111.53r/min=54.26m/min計算基本時間 ：切削加工長度L=91mm，內(nèi)孔車刀選用主偏角Kr =75 ，背吃刀量 ap =2.5mm，查表得 ，取 =3mm， =（35）mm， =（35）mm=0.39min輔助時間 ：查表得，換刀時間為0.5min，切削液的開啟時間為0.05min，測量尺寸時間為0.5min，共計 =1.05min。 精車端面確定背吃刀量 ，端面單邊剩余余量為1mm，二次走刀

26、加工， ap =1.0mm。確定進(jìn)給量f：根據(jù)表查得f=0.60.9mm，查表5-5得f=0.61mm/r。確定切削速度 ：V（1-mTmapxvfyv）Kv式中Cv=242，xv0.15，yv0.35，m0.20KvKMv KtvKkrvKsvKTvKKv其中Ktv1.0（表21-6），Kkrv0.81（表21-7），KSV0.8（表21-5），KTv1.0（表11），KKv1.24（表21-9），KMv0.637/b0.637/0.7350.87（表21-1）所以v =77.47m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:ns1000v/dw 10001.623/(3.1445)5.38r/s（323r/min）根