畢業(yè)論文蝸桿零件的加工工藝綜合及專業(yè)夾具設(shè)計(jì)

1、目目 錄錄摘要摘要.1 1A Abstractbstract.2 20 0 文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述.3 30.1 蝸桿傳動(dòng)簡(jiǎn)介 .30.2 蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn) .30.3 蝸桿傳動(dòng)類型 .31 1 引言引言.3 31.1 蝸桿軸類零件的功用與結(jié)構(gòu) .42 2 蝸桿軸類零件的技術(shù)要求蝸桿軸類零件的技術(shù)要求.4 42.1 加工精度 .42.2 表面粗糙度 .53 3 蝸桿軸類零件的材料和毛坯蝸桿軸類零件的材料和毛坯.5 53.1 蝸桿軸類零件的材料 .53.2 蝸桿軸類零件的毛坯 .53.2.1 蝸桿軸加工的工藝分析 .64 4 蝸桿軸加工的工藝路線蝸桿軸加工的工藝路線.7 74.1 基本加工路線 .74.2

2、 典型加工工藝路線 .74.3 蝸桿軸的加工工藝過程 .84.3.1 外圓表面的加工方法和加工精度 .84.3.2 外圓表面的車削加工 .94.3.3 外圓表面的磨削加工 .104.3.4 外圓表面的光整加工 .124.3.5 蝸桿軸的加工工總結(jié) .165 5 專用夾具的基本要求和設(shè)計(jì)步驟專用夾具的基本要求和設(shè)計(jì)步驟.17175.1 對(duì)專用夾具的基本要求 .175.2 專用夾具設(shè)計(jì)步驟 .185.3 夾具體的設(shè)計(jì) .195.3.1 對(duì)夾具體的要求 .195.3.2 夾具體毛坯的類型 .205.3.3 專用夾具設(shè)計(jì)示例 .205.4 夾具總圖上尺寸、公差和技術(shù)要求的標(biāo)注 .225.4.1 夾具總

3、圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差 .225.4.2 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求 .235.4.3 夾具總圖上公差值的確定 .235.5 工件在夾具上加工廠的精度分析 .245.5.1 影響加工精度的因素 .245.5.2 保證加工精度的條件 .265.5.3 在鋼套上鉆 5mm 孔的加工精度計(jì)算 .275.6 夾具的經(jīng)濟(jì)分析 .275.6.1 經(jīng)濟(jì)分析的原始數(shù)據(jù) .275.6.2 經(jīng)濟(jì)分析的計(jì)算步驟 .285.6.3 經(jīng)濟(jì)分析舉例 .286 6 結(jié)論結(jié)論.3131參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).3232附錄附錄.3333致致 謝謝.3838 蝸桿零件工藝綜合及專用夾具設(shè)計(jì)蝸桿零件工藝綜合及專用夾具設(shè)計(jì)蘇信高西南大學(xué)工

4、程技術(shù)學(xué)院，重慶 400716摘要摘要：本論文主要闡述蝸桿零件工藝的指設(shè)計(jì)方法和專用夾具的設(shè)計(jì)，蝸桿是只具有一個(gè)或幾個(gè)螺旋齒，并且與蝸輪嚙合而組成交錯(cuò)軸齒輪副的齒輪。其分度曲面可以是圓柱面，圓錐面或圓環(huán)面。在論文中首先簡(jiǎn)單簡(jiǎn)述了蝸桿的設(shè)計(jì)，再以 KCSJ-12 為例詳細(xì)講述就設(shè)計(jì)蝸桿的步驟、要求、及注意事項(xiàng)。最后以銑槽為設(shè)計(jì)了夾具。目前在蝸桿零件的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大的差距。國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)制造蝸桿零件過程中存在著很大程度上的缺點(diǎn)，正如論文中揭示的那樣，重要的問題如：齒輪的根切、蝸桿毛坯的正確設(shè)計(jì)、蝸輪蝸桿的校核，專一的夾具設(shè)計(jì)等。有待于更好的探討與發(fā)展。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵

5、詞：蝸桿零件；圓錐面或圓環(huán)面；毛坯；校核。Worm parts and special fixture design integrated processSu Xin GaoCollege of Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing 400716, ChinaAbstract: this paper mainly expounds the process to worm parts design method and special fixture design, and the worm is with onl

6、y one or a few spiral, and with worm gear teeth mesh and composition of the gear axis gear pair interlaced. The dividing surface can be YuanZhuMian, cone surface or ring surface. In the thesis first described the design of simple worm, again with KCSJ-for example detailed design steps about the worm

7、, requirements, and the matters needing attention. The milling flutes for design the fixture.At present in the worm parts design, manufacturing and application, the domestic and foreign advanced level still has a big gap compared. In the design and manufacture of domestic worm parts process there ar

8、e a largely the shortcomings, as the paper reveals that the important issues such as:, the root of gear cutting, worm of blank design, correct worm checking fixture design, the specificity. To be a better approach and development. Keywords: worm parts; Taper surface or circle face; Blank; Checking.0

9、 0 文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述0.10.1 蝸蝸桿桿傳傳動(dòng)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動(dòng)件。蝸桿和螺紋一樣有右旋和左旋之分，分別稱為右旋蝸桿和左旋蝸桿。蝸桿上只有一條螺旋線的稱為單頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過一齒，若蝸桿上有兩條螺旋線，就稱為雙頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過兩個(gè)齒。0 0. .2 2 蝸蝸桿桿傳傳動(dòng)動(dòng)特特點(diǎn)點(diǎn)1.傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。蝸桿頭數(shù)用 Z1 表示（一般 Z1=14），蝸輪齒數(shù)用 Z2 表示。從傳動(dòng)比公式 I=Z2/Z1 可以看出，當(dāng) Z1=1，即蝸桿為單頭，蝸桿須轉(zhuǎn) Z2 轉(zhuǎn)蝸輪才轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，因而可得到很大傳動(dòng)比，一般在動(dòng)力傳動(dòng)中，取傳動(dòng)比 I=10-80；在

10、分度機(jī)構(gòu)中， I 可達(dá) 1000。這樣大的傳動(dòng)比如用 齒輪傳動(dòng)，則需要采取多級(jí)傳動(dòng)才行，所以蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕。2.傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪音。因?yàn)槲仐U齒是連續(xù)不間斷的螺旋齒，它與蝸輪齒嚙合時(shí)是連續(xù)不斷的，蝸桿齒沒有進(jìn)入和退出嚙合的過程，因此工作平穩(wěn)，沖擊、震動(dòng)、噪音小。3.具有自鎖性。蝸桿的螺旋升角很小時(shí)，蝸桿只能帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng)，而蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)。4.蝸桿傳動(dòng)效率低，一般認(rèn)為蝸桿傳動(dòng)效率比齒輪傳動(dòng)低。尤其是具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)，其效率在 0.5 以下，一般效率只有 0.70.9。5.發(fā)熱量大，齒面容易磨損，成本高。0 0. .3 3 蝸蝸桿桿傳傳動(dòng)動(dòng)類類型型按蝸桿形狀的不同可分： 1

11、圓柱蝸桿傳動(dòng) 2環(huán)面蝸桿傳動(dòng) 3錐蝸桿傳動(dòng)1 1 引言引言1.11.1 蝸桿軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)蝸桿軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)蝸桿軸是組成機(jī)械的重要零件，也是機(jī)械加工中常見的典型零件之一。它支撐著其它轉(zhuǎn)動(dòng)件回轉(zhuǎn)并傳遞扭矩，同時(shí)又通過軸承與機(jī)器的機(jī)架連接。蝸桿軸類零件是旋轉(zhuǎn)零件，其長(zhǎng)度大于直徑，由外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔、螺紋及相應(yīng)端面所組成。加工表面通常除了內(nèi)外圓表面、圓錐面、螺紋、端面外，還有花鍵、鍵槽、橫向孔、溝槽等。根據(jù)功用和結(jié)構(gòu)形狀，蝸桿軸類有多種形式，如光軸、空心軸、半軸、階梯軸、花鍵軸、偏心軸、曲軸、凸輪軸等。如圖 1-1圖 1-1 蝸桿軸2 2 蝸桿軸類零件的技術(shù)要求蝸桿軸類零件的技術(shù)要

12、求2.12.1 加工精度加工精度 1)尺寸精度：蝸桿軸類零件的尺寸精度主要指軸的直徑尺寸精度和軸長(zhǎng)尺寸精度。按使用要求，主要軸頸直徑尺寸精度通常為 IT6-IT9 級(jí)，精密的軸頸也可達(dá) IT5 級(jí)。軸長(zhǎng)尺寸通常規(guī)定為公稱尺寸，對(duì)于階梯軸的各臺(tái)階長(zhǎng)度按使用要求可相應(yīng)給定公差。 2)幾何精度：蝸桿軸類零件一般是用兩個(gè)軸頸支撐在軸承上，這兩個(gè)軸頸稱為支撐軸頸，也是軸的裝配基準(zhǔn)。除了尺寸精度外，一般還對(duì)支撐軸頸的幾何精度（圓度、圓柱度）提出要求。對(duì)于一般精度的軸頸，幾何形狀誤差應(yīng)限制在直徑公差范圍內(nèi)，要求高時(shí)，應(yīng)在零件圖樣上另行規(guī)定其允許的公差值。 3)相互位置精度 蝸桿軸類零件中的配合軸頸（裝配傳動(dòng)

13、件的軸頸）相對(duì)于支撐軸頸間的同軸度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的軸，配合精度對(duì)支撐軸頸的徑向圓跳動(dòng)一般為 0.01-0.03mm，高精度軸為 0.001-0.005mm。此外，相互位置精度還有內(nèi)外圓柱面的同軸度，軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。 2.22.2 表面粗糙度表面粗糙度 根據(jù)機(jī)械的精密程度，運(yùn)轉(zhuǎn)速度的高低，軸類零件表面粗糙度要求也不相同。一般情況下，支撐軸頸的表面粗糙度 Ra 值為 0.63-0.16 m ；配合軸頸的表面粗糙度 Ra 值為 2.5-0.63m3 3 蝸桿軸類零件的材料和毛坯蝸桿軸類零件的材料和毛坯3.13.1 蝸桿軸類零件的材料蝸桿軸類零件的材料 蝸

14、桿軸類零件材料的選取，主要根據(jù)軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性以及制造工藝性而決定，力求經(jīng)濟(jì)合理。常用的蝸桿軸類零件材料有 35、45、50 優(yōu)質(zhì)碳素鋼，以 45 鋼應(yīng)用最為廣泛。對(duì)于受載荷較小或不太重要的軸也可用 Q235、Q255 等普通碳素鋼。對(duì)于受力較大，軸向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金鋼。如 40Cr 合金鋼可用于中等精度，轉(zhuǎn)速較高的工作場(chǎng)合，該材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較好的綜合力學(xué)性能；選用 Cr15、65Mn 等合金鋼可用于精度較高，工作條件較差的情況，這些材料經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火后其耐磨性、耐疲勞強(qiáng)度性能都較好；若是在高速、重載條件下工作的蝸桿軸類零件，選用20Cr、20CrM

15、nTi、20Mn2B 等低碳鋼或 38CrMoA1A 滲碳鋼，這些港經(jīng)滲碳淬火或滲氮處理后，不僅有很高的表面硬度，而且其心部強(qiáng)度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗沖擊韌性和耐疲勞強(qiáng)度的性能。 球墨鑄鐵、高強(qiáng)度鑄鐵由于鑄造性能好，且具有減振性能，常在制造外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸中采用。特別是我國(guó)研制的稀土鎂球墨鑄鐵，抗沖擊韌性好，同時(shí)還具有減摩、吸振，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小等優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床上的重要軸類零件。3.23.2 蝸桿軸類零件的毛坯蝸桿軸類零件的毛坯 蝸桿軸類零件的毛坯常見的有型材（圓棒料）和鍛件。大型的，外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸也可采用鑄件。內(nèi)燃機(jī)中的曲軸一般均采用鑄件毛坯。 型材

16、毛坯分熱軋或冷拉棒料，均適合于光滑軸或直徑相差不大的階梯軸。鍛件毛坯經(jīng)加熱鍛打后，金屬內(nèi)部纖維組織沿表面分布，因而有較高的抗拉、抗彎及抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，一般用于重要的軸。3.2.13.2.1 蝸桿軸加工的工藝分析蝸桿軸加工的工藝分析 實(shí)例，圖 1-2 所示為一蝸桿軸，材料選用 40Cr 鋼。產(chǎn)品屬于小批量生產(chǎn)。圖 1-2 KCSJ-12 蝸桿 該蝸桿軸 由 A，B， B4/12.5 兩外圓表面為支撐軸頸；錐體部分是裝配離合器的表面；30 處裝配圓螺母來固定軸承的軸向位置。根據(jù)外形結(jié)構(gòu)其毛坯選用 70mm 的圓鋼（棒料） ，在鋸床上按 292mm 長(zhǎng)度下料。圖 1-3 為毛坯圖圖 1-3 毛坯圖4 4

17、 蝸桿軸加工的工藝路線蝸桿軸加工的工藝路線 4.14.1 基本加工路線基本加工路線 外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。 粗車半精車精車：對(duì)于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。例如：圖 2 中 KCSJ-12 蝸桿的、面。 粗車半精車粗磨精磨：對(duì)于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時(shí)，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。例如：圖 2 中 KCSJ-12 蝸桿的面 粗車半精車銑車：對(duì)于有凹槽的零件，用車刀加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因?yàn)橛杏邪疾鄄蝗菀走M(jìn)刀，容易在退刀時(shí)，損壞刀具或零件的效果。例如：圖 2 中 KCSJ-12 蝸桿的

18、面。 粗車半精粗磨精磨光整加工：對(duì)于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。圖 1-4 為粗加工圖 1-4 KCSJ-12 蝸桿粗加工圖4.24.2 典型加工工藝路線典型加工工藝路線 蝸桿軸的主要加工表面是外圓表面，也還有常見的特特形表面，因此針對(duì)各種精度等級(jí)和表面粗糙度要求，按經(jīng)濟(jì)精度選擇加工方法。對(duì)普通精度的蝸桿軸加工，其典型的工藝路線如下： 毛坯及其熱處理預(yù)加工車削外圓銑鍵槽（花鍵槽、溝槽）熱處理磨削終檢。 1）蝸桿軸的預(yù)加工：軸類零件的預(yù)加工是指加工的準(zhǔn)備工序，即車削外圓之前的工藝。 校直毛坯在制造、運(yùn)輸和保管過程中，常會(huì)發(fā)生彎曲變形，為保證加工余量均

19、勻及裝夾可靠，一般冷態(tài)下在各種壓力機(jī)或校值機(jī)上進(jìn)行校直。2）蝸桿軸加工的定位基準(zhǔn)和裝夾 以工件的中心孔定位 在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、螺紋表面的同軸度，端面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目，這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準(zhǔn)重合的原則。中心孔不僅是車削時(shí)的定為基準(zhǔn)，也是其它加工工序的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。當(dāng)采用兩中心孔定位時(shí)，還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個(gè)外圓和端面。 以外圓和中心孔作為定位基準(zhǔn)（夾一頂） 用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重的工件時(shí)不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。粗加工時(shí)，為了提高零

20、件的剛度，可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準(zhǔn)來加工。這種定位方法能承受較大的切削力矩，是軸類零件最常見的一種定位方法。 以兩外圓表面作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的內(nèi)孔時(shí)， （例如：機(jī)床上莫氏錐度的內(nèi)孔加工） ，不能采用中心孔作為定位基準(zhǔn)，可用軸的兩外圓表面作為定位基準(zhǔn)。當(dāng)工件是機(jī)床主軸時(shí)，常以兩支撐軸頸（裝配基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)，可保證錐孔相對(duì)支撐軸頸的同軸度要求，消除基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。 以帶有中心孔的錐堵作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的外圓表面時(shí)，往往還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準(zhǔn)。4.34.3 蝸桿軸的加工工藝過程蝸桿軸的加工工藝過程4.3.14.3.1 外圓表面的加工方法和

21、加工精度外圓表面的加工方法和加工精度軸類、套類和盤類零件是具有外圓表面的典型零件。外圓表面常用的機(jī)械加工方法有車削、磨削和各種光整加工方法。車削加工是外圓表面最經(jīng)濟(jì)有效的加工方法，但就其經(jīng)濟(jì)精度來說，一般適于作為外圓表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圓表面主要精加工方法，特別適用于各種高硬度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后進(jìn)行的超精密加工方法（如滾壓、拋光、研磨等） ，適用于某些精度和表面質(zhì)量要求很高的零件。 由于各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度、表面粗糙度、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本各不相同，因此必須根據(jù)具體情況，選用合理的加工方法，從而加工出滿足零件圖紙上要求的合格零件。 4.3.24

22、.3.2 外圓表面的車削加工外圓表面的車削加工 (1)外圓車削的形式 軸類零件外圓表面的主要加工方法是車削加工。主要的加工形式有如下表。表 1 為外圓表面各種加工方案和經(jīng)濟(jì)加工精度序號(hào) 加工方法經(jīng)濟(jì)精度（公差等級(jí)）經(jīng)濟(jì)粗糙度 Ra 值/ m適用范圍1粗車IT13-IT1150-12.5適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車 -半精車IT10-IT86.3-3.23粗車 -半精車-精車IT8-IT71.6-0.84粗車 -半精車-精車-滾壓IT8-IT70.2-0.0255粗車 -半精車-磨削IT8-IT70.8-0.4主要用于淬火鋼，也可用于未淬火鋼 6粗車 -半精車-粗磨-精磨IT7-IT60.4

23、-0.17粗車 -半精車-粗磨-精磨-超精加工（或輪式超精磨）IT50.1-0.0128粗車 -半精車-精車-精細(xì)車（金剛車）IT7-IT60.4-0.025主要用于要求較高的有色金屬9粗車 -半精車-粗磨-精磨-超精磨（或鏡面磨）IT5 以上0.025-0.006極高精度的外圓加工10粗車 -半精車-粗磨-精磨-研磨IT5 以上Rz0.1 1）荒車 自由鍛件和大型鑄件的毛坯，加工余量很大，為了減少毛坯外圓形狀誤差和位置偏差，使后續(xù)工序加工余量均勻，以去除外表面的氧化皮為主的外圓加工，一般切除余量為單面 1-3mm。2）粗車 中小型鍛、鑄件毛坯一般直接進(jìn)行粗車。粗車主要切去毛坯大部分余量（一般

24、車出階梯輪廓） ，在工藝系統(tǒng)剛度容許的情況下，應(yīng)選用較大的切削用量以提高生產(chǎn)效。3）半精車 一般作為中等精度表面的最終加工工序，也可作為磨削和其它加工工序的預(yù)加工。對(duì)于精度較高的毛坯，可不經(jīng)粗車，直接半精車。4）精車 外圓表面加工的最終加工工序和光整加工前的預(yù)加工。 5）精細(xì)車 高精度、細(xì)粗糙度表面的最終加工工序。適用于有色金屬零件的外圓表面加工，但由于有色金屬不宜磨削，所以可采用精細(xì)車代替磨削加工。 但是，精細(xì)車要求機(jī)床精度高，剛性好，傳動(dòng)平穩(wěn)，能微量進(jìn)給，無爬行現(xiàn)象。車削中采用金剛石或硬質(zhì)合金刀具，刀具主偏角選大些（ 450 -900 ）,刀具的刀尖圓弧半徑小于 0.1-1.0mm，以減少

25、工藝系統(tǒng)中彈性變形及振動(dòng)。 (2)車削方法的應(yīng)用 1）普通車削 適用于各種批量的軸類零件外圓加工，應(yīng)用十分廣泛。單件小批量常采用臥室車床完成車削加工；中批、大批生產(chǎn)則采用自動(dòng)、半自動(dòng)車床和專用車床完成車削加工。 2)數(shù)控車削 適用于單件小批和中批生產(chǎn)。近年來應(yīng)用愈來愈普遍，其主要優(yōu)點(diǎn)為柔性好，更換加工零件時(shí)設(shè)備調(diào)整和準(zhǔn)備時(shí)間短；加工時(shí)輔助時(shí)間少，可通過優(yōu)化切削參數(shù)和適應(yīng)控制等提高效率；加工質(zhì)量好，專用工夾具少，相應(yīng)生產(chǎn)準(zhǔn)備成本低；機(jī)床操作技術(shù)要求低，不受操作工人的技能、視覺、精神、體力等因素的影響。對(duì)于軸類零件，具有以下特征適宜選用數(shù)控車削。結(jié)構(gòu)或形狀復(fù)雜，普通加工操作難度大，工時(shí)長(zhǎng)，加工效率

26、低的零件。加工精度一致性要求較高的零件。切削條件多變的零件，如零件由于形狀特點(diǎn)需要切槽，車孔，車螺紋等，加工中要多次改變切削用量。批量不大，但每批品種多變并有一定復(fù)雜程度的零件。對(duì)帶有鍵槽，徑向孔（含螺釘孔） 、端面有分布的孔（含螺釘孔）系的蝸桿軸類零件，如帶法蘭的軸，帶鍵槽或方頭的軸，還可以在車削加工中心上加工，除了能進(jìn)行普通數(shù)控車削外，零件上的各種槽、孔（含螺釘孔） 、面等加工表面也可一并能加工完畢。工序高度集中，其加工效率較普通數(shù)控車削更高，加工精度也更為穩(wěn)定可靠。4.3.34.3.3 外圓表面的磨削加工外圓表面的磨削加工 (1)外圓表面磨削的工藝范圍用磨具以較高的線速度對(duì)工件表面進(jìn)行加

27、工的方法稱為磨削。磨削加工是一種多刀多刃的高速切削方法，它使用于零件精加工和硬表面的加工。磨削的工藝范圍很廣，可以劃分為粗磨、精磨、細(xì)磨及鏡面磨。磨削加工采用的磨具（或磨料）具有顆粒小，硬度高，耐熱性好等特點(diǎn)，因此可以加工較硬的金屬材料和非金屬材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金道具、陶瓷等；加工過程中同時(shí)參與切削運(yùn)動(dòng)的顆粒多，能切除極薄極細(xì)的切屑，因而加工精度高，表面粗糙度值小。磨削加工作為一種精加工方法，在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。目前，由于強(qiáng)力磨削的發(fā)展，也可直接將毛坯磨削到所需要的尺寸和精度，從而獲得了較高的生產(chǎn)率。(2)外圓表面磨削的常用方法 1)縱磨法 砂輪高速旋轉(zhuǎn)起切削作用，工件旋轉(zhuǎn)作圓周進(jìn)給運(yùn)

28、動(dòng)，并和工作臺(tái)一起作縱向往復(fù)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)每往復(fù)一次，砂輪沿磨削深度方向完成一次橫向進(jìn)給，每次進(jìn)給（吃刀深度）都很小，全部磨削余量是在多次往復(fù)行程中完成的。當(dāng)工件磨削接近最終尺寸時(shí)（尚有余量 0.005-0.01mm） ，應(yīng)無橫向進(jìn)給光磨幾次，直到火花消失為止?？v磨法加工精度和表面質(zhì)量較高，適應(yīng)性強(qiáng)，用同一砂輪可磨削直徑和長(zhǎng)度不同的工件，但生產(chǎn)率低。在單件、小批量生產(chǎn)及精磨中應(yīng)用廣泛，特別適用于磨削細(xì)長(zhǎng)軸等剛性差的工件。2)橫磨法（切入法） 工件不作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，砂輪以緩慢的速度連續(xù)或間斷地向工件作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直到磨去全部余量。橫磨時(shí)，工件與砂輪的接觸面積大，磨削力大，發(fā)熱量大而集中，

29、所以易發(fā)生工件變形、燒刀和退火。橫磨法生產(chǎn)效率高，適用于成批或大量生產(chǎn)中，磨削長(zhǎng)度短、剛性好、精度低的外圓表面及兩側(cè)都有臺(tái)肩的軸徑。若將砂輪修整成型，也可直接磨削成型面。3)綜合磨法 先用橫磨法將工件分段進(jìn)行粗磨，相鄰之間有 5-15mm 搭接，每段上留有 0.01-0.03mm 的精磨余量，精磨時(shí)采用縱磨法。這種磨削方法綜合了縱磨和橫磨的優(yōu)點(diǎn)，適用于磨削余量較大（余量 0.7-0.6mm）的工件。4)深磨法 磨削時(shí)采用較小的縱向進(jìn)給量（ 1-2mm/r）和較大的吃刀深度（0.2-0.6mm）在一次走刀中磨去全部余量。為避免切削負(fù)荷集中和砂輪外圓棱角迅速磨鈍，應(yīng)將砂輪修整成錐形或臺(tái)階形，外徑小

30、的臺(tái)階起粗磨作用，可修粗些；外徑大的起精磨作用，修細(xì)些。深磨法可獲得較高的精度和生產(chǎn)率，表面粗糙度值較小，適用于大批量生產(chǎn)中，加工剛性好的短軸。(3)外圓表面的無心磨削 在無心磨床磨削工件外圓時(shí)，工件不用頂尖來定心和支撐，而是直接將工件放在砂輪和導(dǎo)輪（用橡膠結(jié)合劑作的粒度較粗的砂輪）之間，由托板支撐，工件被磨削的外圓面作定位面。無心外圓磨床有兩種磨削方式。1)貫穿磨削法（縱磨法） 磨削時(shí)將工件從機(jī)床前面放到托板上，推入磨削區(qū)，由于導(dǎo)輪軸線在垂直平面內(nèi)傾斜 角（=10 -60）,導(dǎo)輪與工件接觸處的線速度 v 導(dǎo) 可以分解成水平和垂直兩個(gè)方向得分速度 v 導(dǎo)水平 和 v 導(dǎo)垂直 ，v 導(dǎo)垂直 控制

31、工件的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，v 導(dǎo)水平 使工件作縱向進(jìn)給。所以工件進(jìn)入磨削區(qū)后，便既作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又作軸向移動(dòng)，穿過磨削區(qū)，工件就磨削完畢。 角增大，生產(chǎn)率高，但表面粗糙度隨之增大；反之，情況相反。為保證導(dǎo)輪與工件呈線接觸狀態(tài)，需將導(dǎo)論形狀修整成回轉(zhuǎn)雙面曲形。這種磨削方法不適用帶臺(tái)階的圓柱形工件。 2)切入磨削法（橫磨法）先將工件放在托板和導(dǎo)輪之間，然后由工件（連同導(dǎo)輪）或磨削砂輪橫向切入進(jìn)給，磨削工件表面。這時(shí)導(dǎo)輪的中心線僅傾斜很小角度（約 30）,以便對(duì)工件產(chǎn)生一微小的軸向推力，使它靠住擋板，得到可靠的軸向定位。切如磨法適用于磨削有階梯或成形回轉(zhuǎn)表面的工件，但磨削表面長(zhǎng)度不能大于磨削砂輪寬度。在磨床

32、上磨削外圓表面時(shí)，應(yīng)采用充足的切削液，一般磨鋼件多用蘇打水或乳化液；鋁件采用加少量礦物油的煤油；鑄鐵、青銅件一般不用切削液，而用吸塵器清除塵屑。4.3.44.3.4 外圓表面的光整加工外圓表面的光整加工對(duì)于超精密零件的加工表面往往需要采用特殊的加工方法，在特定的環(huán)境下加工才能達(dá)到要求，外圓表面的光整加工就是提高零件加工質(zhì)量的特殊加工方法。(1)研磨 研磨是一種古老、簡(jiǎn)便可靠的表面光整加工方法，屬自由磨粒加工。在加工過程中那些直接參與切除工件材料的磨粒不像砂輪、油石和沙帶、砂紙那樣總是固結(jié)或涂附在磨具上，而是處于自由游離狀態(tài)。經(jīng)研磨表面，尺寸和幾何形狀精度可達(dá) 1-3m ，表面粗糙度 Ra 值為

33、 0.16-0.01m。若研具精度足夠高，其尺寸和幾何形狀精度可達(dá) 0.3-0.1m，表面粗糙度值 Ra 值小于 0.04-0.01m。 1)研磨原理 研磨是通過研具在一定壓力下與加工面作復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而完成的。研具和工件之間的磨粒與研磨劑在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，分別起機(jī)械切削作用和物理、化學(xué)作用，使磨粒能從工件表面上切去極薄的一層材料，從而得到極高的尺寸精度和極細(xì)的表面粗糙度。研磨時(shí)，有大量磨粒在工件表面浮動(dòng)著，它們?cè)谝欢ǖ膲毫ο聺L動(dòng)、刮擦和擠壓，起著切除細(xì)微材料層的作用，磨粒在研磨塑性材料時(shí)，受到壓力的作用，首先使工件加工面產(chǎn)生裂紋，隨著磨粒的運(yùn)動(dòng)，裂紋的擴(kuò)大、交錯(cuò)，以致形成了碎片（即切削）最后脫離

34、工件。研具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，磨粒在工件表面上的運(yùn)動(dòng)不重復(fù)，可以除去“高點(diǎn)” 。這就是機(jī)械切削的作用。研磨時(shí)磨粒與工件接觸點(diǎn)局部壓力非常大，因而瞬時(shí)產(chǎn)生高溫，產(chǎn)生擠壓作用，以致使工件表面平滑，表面粗糙度 Ra 值下降，這是研磨時(shí)產(chǎn)生的物理作用。由于研磨時(shí)研磨液中加入硬脂酸或油酸，與覆蓋在工件表面的氧化物薄膜間還會(huì)產(chǎn)生化學(xué)作用，使被研表面軟化，加速研磨效果。 2) 研磨方法： 手工研磨 研磨外圓時(shí)，工件夾持在車窗卡盤上或用頂尖支撐，作低速回轉(zhuǎn)，研具套在工件上，在研具與工件之間加入研磨劑，然后用手推動(dòng)研具作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度常選用 20-70m/min 為宜； 機(jī)器研磨 機(jī)器研磨效率高，可以單

35、面研磨，也可以雙面研磨。此外，機(jī)器研磨不僅可以研磨外圓柱面、內(nèi)圓柱面，還適用于平面、球面、半球面的表面研磨； 嵌砂與無嵌砂研磨 根據(jù)磨料是否嵌入研具，研磨又可分為嵌砂和無嵌砂兩種：A. 嵌砂研磨 研具材料比工件軟，組織均勻，具有一定彈性，變形小，表面無斑點(diǎn)等特點(diǎn)。常用材料委會(huì)朱鐵、銅、鉛、軟鋼等。在加工中，磨料直接加入工作區(qū)域內(nèi)，磨粒受擠壓而自動(dòng)嵌入研具稱自由嵌砂法。若是在加工前，事先將磨料直接擠壓到研具表面中去的則稱強(qiáng)迫嵌砂。此方法主要用于精密量具的研磨；B. 無嵌砂的研磨 研具材料較硬，而磨料較軟（如氧化鉻等） 。在研磨過程中，磨粒處于自由狀態(tài)，不嵌入研具表面。研具材料常選用淬硬過的鋼、鏡

36、面玻璃等。3) 研磨具和研劑： 研磨劑 研磨劑包含磨料、研磨液和輔助材料。磨料 應(yīng)具有高硬度，高耐磨性；磨粒要有適當(dāng)?shù)匿J利性，在加工中破碎后仍能保持一定的鋒刃；磨粒的尺寸要大致相近，使加工中盡可能有均一的工作磨粒。常見的研磨磨料見表 2 所示。表 2 研磨常用磨料種類主要成分顯微硬度 /HV適用材料剛玉AL 2 O 32000-2300各種碳鋼、合金鋼、不銹鋼碳化硅SiC2800-3400鑄鐵、其他非鐵金屬及其合金（青銅、鋁合金） 、玻璃陶瓷、石材碳化硼 B 4 C4400-5400高硬鋼、鍍鉻表面、硬質(zhì)合金碳硅硼SiC5700-6200 硬質(zhì)合金、半導(dǎo)體材料、寶石、陶瓷金剛石C10000硬質(zhì)

37、合金、陶瓷、玻璃、水晶、半導(dǎo)體材料、寶石氧化鉻Cr 2 O 3淬硬鋼及一般金屬的精細(xì)研磨和拋光研磨液 研磨液使磨粒在研具表面上均勻散布，承受一部分研磨壓力，以減少磨粒破碎，并兼有冷卻、潤(rùn)滑作用。常用的研磨液是煤油、汽油、機(jī)油、動(dòng)物油脂等。輔助材料 輔助材料能使工件表面氧化物薄膜破壞，增加研磨效率。 研具 研磨工具簡(jiǎn)稱研具，其作用是使研磨劑賴以暫時(shí)固著或獲得一定的研磨運(yùn)動(dòng)，并將自身的幾何形狀按一定的方式傳遞到工件上。因此，制造研具的材料對(duì)磨料要有適當(dāng)?shù)那度胄?，研具自身幾何形狀?yīng)有長(zhǎng)久的保持性。 4) 研磨特點(diǎn) 研磨能獲得其他機(jī)械加工較難達(dá)到的穩(wěn)定的高精度表面，研磨過的表面其表面粗糙度細(xì)；耐磨性、

38、耐蝕性能良好；操作技術(shù)、使用設(shè)備、工具簡(jiǎn)單；被加工材料適應(yīng)范圍廣，無論鋼、鑄鐵、還是有色金屬均可用研磨方法精加工，尤其對(duì)脆性材料更顯特色。適用于多品種小批量的產(chǎn)品零件加工，因?yàn)橹灰淖冄芯咝螤罹湍芊奖愕丶庸こ龈鞣N形狀的表面。但必須注意的事，研磨質(zhì)量很大程度取決于前道工序的加工質(zhì)量。 (2) 超精加工 超精加工實(shí)際上是摩擦拋光過程，是降低表面粗糙度的一種有效的光整加工方法。它具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、效果顯著、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。 1) 超精加工的工作原理超精加工使用細(xì)粒度磨條（油石）以較低的壓力和切削速度對(duì)工件表面進(jìn)精密加工的方法。加工中有三種運(yùn)動(dòng)，即工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 1；磨頭軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)2；磨條高速

39、往復(fù)振動(dòng) 3。這三種運(yùn)動(dòng)使磨粒在工件表面形成的軌跡是正弦曲線。超精加工的切削過程與磨削、研磨不同，只能切去工件表面的凸峰，當(dāng)工件表面磨平后，切削作用能自動(dòng)停止。超精加工大致可分為四個(gè)階段： A 強(qiáng)力切削階段 油石磨粒細(xì)，壓力小，工件與磨條之間的油膜易形成，單位面積上的壓力大，故切削作用強(qiáng)烈；B 正常切削階段 當(dāng)少數(shù)凸峰磨平后，接觸面積上的壓力降低，切削磨條自銳性作用減弱，進(jìn)入正常切削階段；C 微弱切削階段 隨著切削面積的增大，單位面積上的壓力更低，切削作用微弱，且細(xì)小的切屑形成氧化物而嵌入油石空隙中，使油石產(chǎn)生光滑表面，具有摩擦拋光作用而降低工件表面的粗糙度；D 自動(dòng)停止階段 工件磨平，單位面

40、積上壓力極低，工件與磨條之間又形成了油膜，不再竊笑，切削作用自動(dòng)停止。2) 超精加工的特點(diǎn)： 超精加工磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)雜，能由切削過程過渡到拋光過程，表面粗糙度 Ra 值達(dá) 0.01-0.04 m； 超精加工磨條的粒度極細(xì)，只能切削工件凸峰，所以加工余量很小，一般為 0.005-0.00025mm； 磨條高速往復(fù)振動(dòng)，磨條的微刃兩面切削，磨屑易于清楚。不會(huì)在工件表面形成劃痕； 切削速度低，磨條壓力小，工件表面不易發(fā)熱，不會(huì)燒傷表面，也不易使工件表面變形； 超精加工的表面耐磨性好。(3) 雙輪珩磨雙輪珩磨也是一種高效的光整加工方法。珩磨時(shí)工件在兩頂尖上以轉(zhuǎn)速 n 旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)修整成雙曲線的磨輪軸線反

41、向傾斜，與工件軸線成 角，安裝在工件兩邊，用彈簧 3 壓向工件。工件靠摩擦力帶動(dòng)珩輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿工件軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。磨輪和工件的相對(duì)滑動(dòng)速度 v 使其產(chǎn)生切削力。雙輪珩磨出來的工件表面呈黑色鏡面，其表面粗糙度 Ra 值達(dá) 0.012-0.025 m。此外，由于磨輪本身回轉(zhuǎn)，磨損均勻，因此耐用度較高。采用這種加工方法的最大特點(diǎn)是對(duì)前道工序的表面粗糙度要求不高，即使是車削表面，也可直接進(jìn)行珩磨。但采用這種方法，不能糾正前道工序的圓度誤差。(4) 滾壓 滾壓是冷壓加工方法之一，屬無屑加工。滾壓加工是利用金屬產(chǎn)生塑性變形從而達(dá)到改變工件的表面性能、獲得工件尺寸形狀的目的。 外圓表面的滾壓加工一般可用各

42、種相應(yīng)的滾壓工具，在普通臥室車床上對(duì)加工表面在常溫下進(jìn)行強(qiáng)行滾壓，使工件金屬表面產(chǎn)生塑性變形，修正金屬表面的微觀幾何形狀，減小加工表面粗糙度值，提高工件的耐磨性、耐蝕性和疲勞強(qiáng)度。例如經(jīng)滾壓后的外圓表面粗糙度可達(dá) Ra0.4-0.25m，硬化層深度0.2-0.05 m，硬度提高 5%-20%。 滾壓加工特點(diǎn)如下：1）前道工序的表面粗糙度 Ra 不大于 5m，壓前表面要潔凈，直徑方向的余量為 0.02-0.03mm。 2）滾壓后工件的形狀精度及相互位置精度主要取決于前道工序的形狀位置精度。前工序表面圓柱度、圓度較差則還會(huì)出現(xiàn)表面粗糙度不均勻的現(xiàn)象。 3）滾壓的對(duì)象一般只適宜塑性材料，并要求材料組

43、織均勻。經(jīng)滾壓后的工件表面耐磨性、耐蝕性提高明顯。 4）滾壓加工生產(chǎn)率高，工藝范圍廣，不僅可以用來加工外圓表面，對(duì)于內(nèi)孔、端面的加工均可采用。4.3.54.3.5 蝸桿軸的加工工總結(jié)蝸桿軸的加工工總結(jié)該蝸桿軸先以外圓作為粗基準(zhǔn)，車端面和鉆中心孔，再以二中心孔為定位基準(zhǔn)粗車外圓，又以粗車外圓為定位基準(zhǔn)加工錐孔，此即為互為基準(zhǔn)原則，使加工有一次比一次精度更高的定位基準(zhǔn)面。螺紋因淬火后，在車床上無法加工，如先車好螺紋后再淬火，會(huì)使螺紋產(chǎn)生變形。因此，螺紋一般不允許淬硬，所以在工件中的螺紋部分的直徑和長(zhǎng)度上必需留去碳層。為保證工件外圓的磨削精度，熱處理后須安排研磨中心孔的工序，并要求達(dá)到較細(xì)的表面粗糙

44、度。外圓磨削時(shí)，影響工件的圓度主要是由于二頂尖孔的同軸度，及頂尖孔的圓度誤差。要獲高精度外圓，磨削時(shí)應(yīng)分粗磨、半精磨、精磨工序。精磨安排在高精度磨床上加工。綜合起來，該蝸桿軸的加工應(yīng)按照下面的表進(jìn)行：表 3 加工順序序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)車端面 鉆中心孔 三爪卡盤夾一端粗車左邊各外圓，留余量 2-3mm ，長(zhǎng)度上留余量 1mm 掉頭車右端面到 290mm ，鉆中心孔粗車右邊各外圓，留余量 2-3mm 1車削粗車蝸桿螺旋部分，留余量外圓及中心孔2熱處理 調(diào)質(zhì)處理 修研中心孔精車 30mm 到尺寸，留余量 0.2mm 車退刀槽及卡圈槽，倒角 兩中心孔掉頭精車左側(cè)各外圓到 36mm、30mm、

45、25mm、20mm 。車退刀槽，倒角 兩中心孔3車削精車蝸桿螺紋，留磨削余量 0.1mm 。精車錐面，留余量 0.2mm 。車螺紋 兩中心孔 4熱處理淬火5磨削修研中心孔，磨 17k5 、 20j6 外圓及錐面到尺寸，磨蝸桿螺紋到尺寸兩中心孔5 5 專用夾具的基本要求和設(shè)計(jì)步驟專用夾具的基本要求和設(shè)計(jì)步驟5.15.1 對(duì)專用夾具的基本要求對(duì)專用夾具的基本要求 1、保證工件的加工精度 專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 2提高生產(chǎn)效率 應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計(jì)不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率

46、。3、工藝性好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。4、使用性好 專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。5、經(jīng)濟(jì)性好 除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。5.25.2 專用夾具設(shè)計(jì)步驟專用夾具設(shè)計(jì)步驟1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料；2擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖：1) 確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置；2) 確定工件的

47、夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置；3) 確定對(duì)刀或?qū)蚍桨?，設(shè)計(jì)對(duì)刀或?qū)蜓b置；4) 確定夾具與機(jī)床的連接方式，設(shè)計(jì)連接元件及安裝基面；5) 確定和設(shè)計(jì)其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)型式，如分度裝置、預(yù)定位裝置及吊裝元件等；6)確定夾具體的結(jié)構(gòu)型式及夾具在機(jī)床上的安裝方式；7) 繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求。 3進(jìn)行必要的分析計(jì)算 工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。有動(dòng)力裝置的夾具，需計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，選用經(jīng)濟(jì)效益較高的方案。4審查方案與改進(jìn)設(shè)計(jì) 夾具草圖畫出后，應(yīng)征求有關(guān)人員的意見，并送有關(guān)部門審查，然后根據(jù)他們的意見對(duì)夾具方案作進(jìn)一步修改。5繪制夾具裝配總

48、圖 夾具的總裝配圖應(yīng)按國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。繪圖比例盡量采用 1：1。主視圖按夾具面對(duì)操作者的方向繪制。總圖應(yīng)把夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達(dá)清楚。夾具總圖的繪制次序如下：1)用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)視圖的合適位置上。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具上的線條。 2)依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蜓b置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。3)標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。4)編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。6.繪制夾具零件圖 夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件均要畫零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。5.35.3 夾具體

49、的設(shè)計(jì)夾具體的設(shè)計(jì)5.3.15.3.1 對(duì)夾具體的要求對(duì)夾具體的要求1、有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面(與機(jī)床相連接的表面)等，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽绾托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取樵黾訆A具體尺寸穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。2、有足夠的強(qiáng)度和剛度 加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。夾具體需有一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體常設(shè)置加強(qiáng)肋，或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體(如圖 2-1c 所示)。3、結(jié)構(gòu)工藝性好 夾具體應(yīng)便于制造、裝配和檢驗(yàn)。鑄造夾具體上安裝各

50、種元件的表面應(yīng)鑄出凸臺(tái)，以減少加工面積。夾具體毛面與工件之間應(yīng)留有足夠的間隙，一般為 415mm。夾具體結(jié)構(gòu)型式應(yīng)便于工件的裝卸，如圖21 所示。分為開式結(jié)構(gòu)(圖 2 一 la)；半開式結(jié)構(gòu)(圖 2 一 lb)；框架式結(jié)構(gòu)(圖 2 一 lc)等。 圖 2- 14、排屑方便 切屑多時(shí)，夾具體上應(yīng)考慮排屑結(jié)構(gòu)。如圖 22 所示，在夾具體上開排屑槽及夾具體下部設(shè)置排屑斜面，斜角可取 30一 50。 5、在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠： 夾具在機(jī)床工作臺(tái)上 圖 2-2 夾具體上設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)安裝，夾具的重心應(yīng)盡量低，重心越高則支承面應(yīng)越大； 夾具底面四邊應(yīng)凸出，使夾具體的安裝基面與機(jī)床的工作臺(tái)面接觸良好，如圖 2

51、3 所示，接觸邊或支腳的寬度應(yīng)大于機(jī)床工作臺(tái)梯形槽的寬度，應(yīng)一次加工出來，并保證一定的平面精度； 夾具在機(jī)床主軸上安裝，夾具安裝基面與主軸相應(yīng)表面應(yīng)有較高的配合精度，并保證夾具體安裝穩(wěn)定可靠。圖 2-3 夾具體安裝基畫的形式 a)周邊接觸 b)兩端接觸 c)四腳接觸 5.3.25.3.2 夾具體毛坯的類型夾具體毛坯的類型1鑄造夾具體 夾具體材料一般是鑄造，其特點(diǎn)是工藝性好，可鑄出各種復(fù)雜形狀，具有較好的抗壓強(qiáng)度、剛度和抗振性，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，需進(jìn)行時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。常用材料為灰鑄鐵。2焊接夾具體 它由鋼板、型材焊接而成，這種夾具體制造方便、生產(chǎn)周期短、成本低、重量輕(壁厚比鑄造夾具體薄)。

52、但焊接夾具體的熱應(yīng)力較大，易變形，需經(jīng)退火處理，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)定性。3鍛造夾具體 它適用于形狀簡(jiǎn)單、尺寸不大、要求強(qiáng)度和剛度大的場(chǎng)合。鍛造后也需經(jīng)退火處理，此類夾具體應(yīng)用較少。4型材夾具體 小型夾具體可以直接用板料、棒料、管料等型材加工裝配而成，這類夾具體取材方便、生產(chǎn)周期短、成奉低、重量輕。5裝配夾具體 它由標(biāo)準(zhǔn)的毛坯件、零件及個(gè)別非標(biāo)準(zhǔn)件通過螺釘、銷釘連接，組裝而成。此類夾具體具有制造成本低、周期短、精度穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，有利于夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，也便于夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。5.3.35.3.3 專用夾具設(shè)計(jì)示例專用夾具設(shè)計(jì)示例圖 24如圖 24 所示，本工序需在鋼套上鉆 5mm 孔，應(yīng)滿

53、足如下加工要求：1、5mm 孔軸線到端面 B 的距離 20 士 0.1mm；2、5mm 孔對(duì) 20H7 孔的對(duì)稱度為 0.1mm。3、已知 工件材料為 Q235A 鋼，批量 N=500 件。試設(shè)計(jì)鉆 5mm 孔的鉆床夾具。一、定位方案按基準(zhǔn)重合原則定位基準(zhǔn)確定為：B 面及 20H7 孔軸線。采用一凸面和一心軸組合定位。二、導(dǎo)向方案為能迅速、準(zhǔn)確地確定刀具與夾具的相對(duì)位置，鉆夾具上都應(yīng)設(shè)置引導(dǎo)刀具的元件鉆套。鉆套一般安裝在鉆模板上，鉆模板與夾具體連接，鉆套與工件之間留有排屑空間，如圖 25 所示。三、夾緊方案由于工件批量小，宜用簡(jiǎn)單的手動(dòng)夾緊裝置。鋼套的軸向剛度比徑向剛度好，因此夾緊力 圖 25

54、應(yīng)指向限位臺(tái)階面。四、夾具體的設(shè)計(jì) 如圖 26 所示采用鑄造夾具體的鋼套鉆孔鉆模。圖 26 鑄造夾具體鉆模1鑄造夾具體 2定位心軸 3鉆模板 4固定鉆套5開口墊圈 6具緊螺母 7防轉(zhuǎn)銷釘 8鎖緊螺母五、繪制夾具裝配總圖 如圖 27 所示圖 2-7 為采用型材夾具體的鉆模。夾具體由盤 l 及套 2 組成，定位心軸 3安裝在盤 l 上，套 2 下部為安裝基面 8，上部兼作鉆模板。此方案的夾具體為框架式結(jié)構(gòu)。采用此方案的鉆模剛度好、重量輕、取材容易、制造方便、制造周期短、成本較低。 1 2 3圖 2-7 型材夾具體鉆模1 一盤 2 一套 3 一定位心軸 4 一開口墊圈 5 一夾緊螺母 6 一固定鉆套

55、7 一螺釘 8 一墊圈 9 一鎖緊螺母 10 一防轉(zhuǎn)銷釘 11 一調(diào)整墊圈5.45.4 夾具總圖上尺寸、公差和技術(shù)要求的標(biāo)注夾具總圖上尺寸、公差和技術(shù)要求的標(biāo)注5.4.15.4.1 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差?yuàn)A具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差 1最大輪廓尺寸 若夾具上有活動(dòng)部分，則應(yīng)用雙點(diǎn)劃線畫出最大活動(dòng)范圍，或標(biāo)出活動(dòng)部分的尺寸范圍。如圖 29 中最大輪廓尺寸為：84mm、70mm 和 60mm。2影響定位精度的尺寸和公差 主要指工件與定位元件及定位元件之間的尺寸、公差。如圖 圖 28 車床夾具尺寸標(biāo)注示意2-7 中標(biāo)注的定位基面與限位基面的配合尺寸 20；圖 28 中標(biāo)注為圓柱銷及菱形銷的尺寸

56、 、及銷67fH1d2d間距 L。L3影響對(duì)刀精度的尺寸和公差 主要指刀具與對(duì)刀或?qū)蛟g的尺寸、公差，如圖 2-7 中標(biāo)注的鉆套導(dǎo)向孔的尺寸 5F7。4影響夾具在機(jī)床上安裝精度的尺寸和公差 主要指夾具安裝基面與機(jī)床相應(yīng)配合表面之間的尺寸、公差，如圖 28 中的尺寸 D1H7 。5影響夾具精度的尺寸和公差 主要指定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基面相互之間的尺寸、公差和位置公差。如圖 2-7 中尺寸：20 土 003mm、對(duì)稱度 003mm、垂直度 60：003、平行度 005mm。6其它重要尺寸和公差 一般是機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)標(biāo)注的尺寸、公差，如圖27 中標(biāo)注的配合尺寸 14、40 、

57、10。67nH67nH67nH5.4.25.4.2 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求1、夾具的裝配、調(diào)整方法，如幾個(gè)支承釘應(yīng)裝配后修磨達(dá)到等高、裝配時(shí)調(diào)整某元件或臨床修磨某元件的定位表面等，以保證夾具精度；2、某些零件的重要表面應(yīng)一起加工，如一起鏜孔、一起磨削等；3、工藝孔的設(shè)置和檢測(cè)；4、夾具使用時(shí)的操作順序；5、夾具表面的裝飾要求等。5.4.35.4.3 夾具總圖上公差值的確定夾具總圖上公差值的確定夾具總圖上標(biāo)注公差值的原則是：在滿足工件加工要求的前提下，盡量降低夾具的制造精度。1直接影響工件加工精度的夾具公差 夾具總圖上的尺寸公差或位置公差為： =(1215) (21

58、)jk式中與相應(yīng)的工件尺寸公差或位置公差。當(dāng)工件批量大、加工精度低時(shí)，kj取小值，反之取大值。j 工件的加工尺寸未注公差時(shí)，工件公差娃視為 ITl2ITl4，夾具上相應(yīng)的尺寸公差按 IT9ITll 標(biāo)注； 工件上的位置要求未注公差時(shí)，工件位置公差文視為 911 級(jí)，夾具上相應(yīng)的位置公差按 79 級(jí)標(biāo)注； 工件上加工角度未注公差時(shí)，工件公差視為士 307士 l07，夾具上相應(yīng)的角度公差標(biāo)為1037(相應(yīng)邊長(zhǎng)為 10400mm，邊長(zhǎng)短時(shí)取大值)。2夾具上其它重要尺寸的公差與配合 這類尺寸的公差與配合的標(biāo)注對(duì)工件的加工精度有間接影響。在確定配合性質(zhì)時(shí)，應(yīng)考慮減小其影響，其公差等級(jí)可參照“夾具手冊(cè)”或

59、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)標(biāo)注。5.55.5 工件在夾具上加工廠的精度分析工件在夾具上加工廠的精度分析5.5.15.5.1 影響加工精度的因素影響加工精度的因素用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí),其工藝系統(tǒng)中用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多。與夾具有關(guān)的因素如圖211 所示，有定位誤差D 對(duì)刀誤T、夾具在機(jī)床上的安裝誤差A(yù) 和夾具誤差DJ。在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差G。上述各項(xiàng)誤差均導(dǎo)致刀具相對(duì)工件的位置不精確，從而形成總的加工誤差。以圖 2-7 鋼套鉆 5mm 孔的鉆模為例計(jì)算。1、定位誤差D 加工尺寸 200.1mm 的定位誤差，D=0

60、。對(duì)稱度 0.1mm誤差為工件定位孔與定位心軸配合的最大間隙。工件定位孔的尺寸為 20H7(mm)，定位心軸的尺寸 20f6(mm)021. 0020020. 0033. 020 mm=0.54mm )033. 0021. 0(maxXD2、對(duì)刀誤差盤 因刀具相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的T加工誤差，稱為對(duì)刀誤差。如圖 2-7 中鉆頭與鉆套間的間隙，會(huì)引起鉆頭的位移或傾斜，造成加工誤差。由于鋼套壁厚較薄，可只計(jì)算鉆頭位移引起的誤差。鉆套導(dǎo)向孔尺寸為聲 5F7(mm)，鉆頭尺寸為聲 5h9(mm)。尺寸 20022. 0010. 05003. 05mm 及對(duì)稱度 0.1mm 的對(duì)刀誤差