零件加工工藝裝備設(shè)計和加工工藝編制

1、零件加工工藝裝備設(shè)計和加工工零件加工工藝裝備設(shè)計和加工工藝編制藝編制一、夾具的基本概念：夾具是零件在加工時用來裝夾工件的裝置，是機械制造中的重要工藝裝備。1.工件的裝夾-工件在進行機械加工時，要使工件符合圖紙上規(guī)定的形狀公差和位置公差以及精度的要求，必須先將工件裝夾在機床的一定位置上。如在車床上用四爪卡盤夾緊C616車床的方刀架（見圖1-1）上的孔。要求孔的位置在刀架的中心上，為了在車床上正確地對準這個位置，可用搞針按方刀架的四個側(cè)面找正或先進行劃線，再在車床上按劃線找正。這個找正的過程就是工這個找正的過程就是工件的定位件的定位。找正后再將四爪夾緊，然后進行鉆孔、鏜孔。這個找正和夾緊的過程就是

2、工件在車床上的裝夾。這個找正和夾緊的過程就是工件在車床上的裝夾。定位和夾緊的作用是不同的。定位和夾緊的作用是不同的。 定位定位-是將工件裝在機床的一定位置上，是將工件裝在機床的一定位置上，使工件、機床、刀具有正確的相互位置。使工件、機床、刀具有正確的相互位置。 夾緊夾緊-是把工件夾牢固，保證工件在加工是把工件夾牢固，保證工件在加工時的定位，不因切削時受力而而移動。時的定位，不因切削時受力而而移動。 定位和夾緊不能混為一談。如前面的例子，定位和夾緊不能混為一談。如前面的例子，如果不進行找正，用四爪卡盤夾緊后就加工，如果不進行找正，用四爪卡盤夾緊后就加工，則加工的孔不一定通過刀架的中心，這就沒有則

3、加工的孔不一定通過刀架的中心，這就沒有達到刀架的技術(shù)要求，必然會影響整臺機器的達到刀架的技術(shù)要求，必然會影響整臺機器的裝配性能。裝配性能。 工件在機床上裝夾的正確與否，決定著工件與機床、刀具間的相互工件在機床上裝夾的正確與否，決定著工件與機床、刀具間的相互位置，從而決定著工件被加工面的形狀以及加工表面與其他表面間相位置，從而決定著工件被加工面的形狀以及加工表面與其他表面間相互位置精度。工件裝夾的快慢，操作是否方便、安全、省力，必然影互位置精度。工件裝夾的快慢，操作是否方便、安全、省力，必然影響輔助時間的長短，從而影響工序時間的長短，即生產(chǎn)率的高低。響輔助時間的長短，從而影響工序時間的長短，即生

4、產(chǎn)率的高低。 2.什么叫夾具-根據(jù)機械加工工藝要求，為完成工件的某一道工序用來裝夾工件的裝置叫夾具。 3.夾具在機械制造中的作用- 由機械加工的生產(chǎn)實踐知道，任何機械加工都不能離開夾具，不論是通用夾具（如車床上的卡盤、頂針，銑床上的臺鉗等），還是專用夾具，總是需要先把工件夾住才能進行加工，否則，就不可能進行加工。所以，夾具是機械加工中不可缺少的組成部分。采取合適夾具的工序，即能保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率，又能使工人操作方便、快速準確、安全生產(chǎn)。 具體講夾具的作用有以下幾點： .提高生產(chǎn)效率，降低加工成本-采用夾具后，一般不需要劃線找正，簡少了工件裝夾的輔助時間，這對于那些加工時間短、而輔助時間

5、長的中小件來說，具有重大意義；夾具使工件夾得牢固可靠，可以加大切削用量，減少機動時間。 .保證加工精度-采用夾具后，工件各表面的形狀公差和位置公差能得到保證。如果把機床和刀具都調(diào)整好，就可使工件的加工精度穩(wěn)定，保證零件的互換性。 .擴大機床的工藝范圍-采用夾具后，就可以做到“一機多用”。如在車床上采用鏜模，就可以代替鏜床進行鏜孔。這樣，可以解決工廠各類機床的生產(chǎn)能力和負荷不平衡的問題，解決缺乏某種設(shè)備的困惑。 . 減輕工人的勞動強度，保證安全生產(chǎn)-在夾具中采用氣動、液壓或其他機械動力裝置，可以大大減輕工人的勞動強度。 夾具在生產(chǎn)中的作用很大，但是，并非所有的場合都合適，設(shè)計夾具必須適應(yīng)現(xiàn)場的生

6、產(chǎn)規(guī)模。大量生產(chǎn)用的夾具結(jié)構(gòu)比較完善、復(fù)雜，對批量生產(chǎn)就不太適應(yīng)；單件生產(chǎn)一般不使用專用夾具，因設(shè)計、制造都需要費用。所以生產(chǎn)中使用夾具應(yīng)根據(jù)情況具體分析，即有簡單的，也有復(fù)雜的，即有專用的，又有通用的。 4.夾具的種類和應(yīng)用范圍- 按夾具的使用范圍，一般可分為專用夾具、通用夾具和可調(diào)整夾具。 . 專用夾具-為某一種工件的某一道工序的加工要求所設(shè)計使用的夾具叫專用夾具。專用夾具只能適應(yīng)這一種工件的某一種工序的需要。 優(yōu)點：A.可以按照工件的加工要求，設(shè)計制造出結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸最小，使用維護方便，并符合加工要求的各種夾具； B.可以結(jié)合本廠的設(shè)備、能源情況，設(shè)計符合實際需要的夾具。 缺點：A.

7、當生產(chǎn)對象變換時，原有的專用夾具都無法重新使用； B.設(shè)計制造周期長； C.隨著產(chǎn)品的增多，專用夾具的數(shù)量越來越多，管理也復(fù)雜。 .通用夾具-車床上使用的三爪卡盤、四爪卡盤、頂針，銑床上使用的回轉(zhuǎn)工作臺、臺鉗、分度頭等都是通用夾具。 通用夾具適用于不同工件的裝夾，特別是在裝夾形狀相同、而尺寸不同的工件時不需要特殊調(diào)整。不論是大量生產(chǎn)、批量生產(chǎn)、還是單件小批生產(chǎn)的機械工廠，都廣泛地采用各種不同性能和結(jié)構(gòu)的通用夾具，可以用來代替某些專用夾具。通用夾具的主要用途，是作為附件與機床配套，以保證機床的基本性能，并擴大其使用范圍。 .可調(diào)整夾具-經(jīng)過部分元件的更換或拆裝組合就可以適應(yīng)于不同工件的加工。介于

8、專用夾具和通用夾具之間。 類型：A.通用調(diào)整夾具-如在臺鉗上裝上專用V形鉗口用來裝夾圓柱形工件；在卡盤上換上專用成型卡爪裝夾相應(yīng)的工件等，就是通用調(diào)整夾具。這類夾具由通用部分和可調(diào)整部分組成，可調(diào)整部分是專用件，它根據(jù)工件定位基準的形狀和尺寸來設(shè)計裝配。 B.組合夾具-是由一套預(yù)先制好的各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸、具有互換性和耐磨性的標準元件和部件組成。 以上兩種夾具都已經(jīng)標準化、系列化，有專門工廠生產(chǎn)。按使用夾具的工種，可分為車床夾具、銑床夾具、刨床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具等。 5.夾具的組成- .定位元件-它是規(guī)定工件在夾具中位置的元件。是夾具上與工件定位基準接觸，并起著支承工件

9、的作用，所以，一般叫支承。 .夾緊裝置-在加工過程中保證工件定位的位置不變的夾緊工件的裝置。 . 夾具體-把組成夾具的元件和裝置聯(lián)成一個完整夾具的元件。 . 其他特殊用途的元件-如車削螺紋的對刀塊，工件分度的分度裝置等。 二.工件的定位和定位元件： 工件的定位就是要限制它在某些方向的移動和轉(zhuǎn)動，也就是要限制它的自由度。這些自由度分別由夾具中相應(yīng)的定位元件來限制。 工件的六點定位規(guī)律工件的六點定位規(guī)律- 任何工件在空間對于三個互相垂直的座標軸（X、Y、Z）來說，都有六個可能的運動情況（自由度），即： 沿X、Y、Z三個方向的移動，用X移、Y移、Z移來表示； 沿X、Y、Z三個方向的轉(zhuǎn)動，用X轉(zhuǎn)、Y轉(zhuǎn)

10、、Z轉(zhuǎn)來表示。 工件的六個自由度是由夾具中相當于六個支承點的定位元件和工件的定位基準相接觸來限制的，因而使工件得到了正確的位置；這就叫做工件的六點定位規(guī)律。也就是說，根據(jù)工件加工精度的要求，用各種定位元件來限制影響加工精度的自由度，是設(shè)計定位裝置的時必須首先考慮的原則。 對于一個具體的工件，需要限制它哪幾個自由度，應(yīng)根據(jù)工件的具體要求，做具體分析。在實際生產(chǎn)中，工件在夾具中定位，常有以下幾種情況： .六點定位-如圖2-3，加工連桿的大頭孔。平面定位元件1相當于三點支承（三點決定一個平面），限制了Z移、X轉(zhuǎn)、Y轉(zhuǎn)三個自由度；短銷2相當于二點支承，限制了X移、Y移二個自由度； 圓柱銷3相當于一點支

11、承，限制了Z轉(zhuǎn)一個自由度。 這樣定位把工件的六個自由度，用相當于六個支承點的元件，都完全限制了，這就是完全定位了，稱為六點定位。 在實際生產(chǎn)中，不一定都要限制六個自由度，要根據(jù)工件的精度要求來限制那些與加工精度有關(guān)的自由度。.不完全定位-如圖2-4，加工平板工件，把工件裝在電磁工作臺上限制了工件的Z移、X轉(zhuǎn)、Y轉(zhuǎn)三個自由度（定位），工件被吸緊后，就保證了工件定位基準與定位元件的接觸，保持定位的正確位置（夾緊）。其他方向的移動或轉(zhuǎn)動，對加工結(jié)果沒有影響，所以不必限制。注意區(qū)分“定位”和“夾緊”是兩個不同的概念。不能認為夾緊后，工件就不能動了，就是工件的自由度被限制了，而把“夾緊”看作是“定位”。

12、.過定位-如圖2-6，當三爪卡盤夾住工件很短的一段時，只能限制工件的 Y移、Z移的兩個自由度，再把尾架頂針頂?shù)焦ぜ闹行目字?，又限制了Y轉(zhuǎn)、Z轉(zhuǎn)的自由度，共限制了工件的四個自由度。這就能滿足了加工光軸的需要，其他兩個自由度（X移和X轉(zhuǎn)），不限制對加工光軸也無影響。 相反，當三爪卡盤夾住工件較長一段時，則限制了工件的Y移、Z移、Y轉(zhuǎn)、Z轉(zhuǎn)四個自由度，頂針又限制了工件的Y轉(zhuǎn)、Z轉(zhuǎn)兩個自由度。這時工件的Y轉(zhuǎn)、Z轉(zhuǎn)兩個自由度，卡盤和頂針都要限制。因此，產(chǎn)生矛盾，再加上工件的外圓和中心孔不可能準確同軸，所以，當卡盤夾住工件長時，頂針頂不到中心孔中。如果勉強使頂針頂?shù)街行目字?，工件就要變形?這就是工件的

13、某一個自由度同時被夾具上的定位元件（卡盤和頂針）同時限制的緣故，這種現(xiàn)象就是過定位。 常用的定位元件有：平面定位和圓柱面定位。三.各類機床夾具設(shè)計特點： 1.車床、磨床夾具-. 車床、磨床夾具的結(jié)構(gòu)-在車床上和內(nèi)圓、外圓磨床上，常使用心軸或?qū)Ｓ脢A具裝夾工件進行加工，這些夾具都要根據(jù)工件的要求自行設(shè)計。.心軸-在車床上常用圓柱形心軸加工以內(nèi)孔為定位基準的回轉(zhuǎn)體工件。如圖4-1所示的車齒輪塊外圓時，工件以內(nèi)孔及端面為定位基準裝在心軸上，用螺母通過墊圈壓緊工件。由于該心軸的懸臂長度較短，可采用莫氏5號錐柄與車床主軸錐孔連接，錐柄用拉桿從車床主軸后面拉緊。 設(shè)計圓柱形心軸應(yīng)正確選擇工件內(nèi)孔與心軸的配合

14、?？着c心軸的配合間隙影響心軸的定位精度和裝夾工件的快慢。一般情況，心軸精度采用h7或h6，可保證加工后的外圓面跳動在0.03mm以內(nèi)。當孔與心軸的配合間隙小時，心軸的定位精度高，但裝夾工件費時。 另外，壓緊墊圈的兩個端面的平行度必須有不平行度要求，心軸在磨削前要經(jīng)過熱處理以提高其耐磨性。 .車、磨專用夾具-如圖4-3所示，為在車床上加工輸油泵體（如圖4-4）兩孔（40.4+0.027）的專用夾具，加工時工件以端面B和兩個銷孔（12+0.019）為基準定位，在夾具上以件1的端面和兩個定位銷定位，采用結(jié)構(gòu)緊湊的鉤形壓板夾緊。為保證工件兩孔的中心距，件1和夾具體2有17.050.005的偏心距。當加

15、工完一個孔后，松開壓緊螺栓3、拔出定位銷4，將件1繞心軸5轉(zhuǎn)180度，定位銷4彈入夾具體2的另一個定位孔內(nèi)，鎖緊螺栓3，將件1緊固在夾具體2上，再加工另一個孔。 夾具體2以端面、止口定位，用4個螺栓9 固定在車頭盤8上，車頭盤8旋緊在車床主軸上。 葉輪的車床夾具就用心軸和車頭盤聯(lián)合使用， 加工葉輪的進水端各部尺寸。 . 設(shè)計車床、磨床夾具應(yīng)注意的問題- 夾具與機床主軸連接在一起，在加工過程中帶動 工件旋轉(zhuǎn)。因為夾具工作時要轉(zhuǎn)動，所以，夾具 的鎖緊、平衡、安全等問題，就顯得非常重要， 故設(shè)計時應(yīng)注意以下問題。 .結(jié)構(gòu)力求緊湊，輪廓尺寸要小，重量要輕。 車床夾具輪廓尺寸可參考以下數(shù)據(jù)（圖4-5）。

16、 當D300mm時，B/D應(yīng)0.6； 當D150mm時，B/D應(yīng)1.2； 采用莫氏5號錐柄與車床主軸錐孔連接時， 一般D140mm，或D（23）d. 單支承的心軸懸伸長度不應(yīng)大于直徑的5倍，前后兩頂針支承的心軸長度不應(yīng)大于直徑的12倍。夾具的軸向尺寸過大，影響夾具的剛性。一般被加工件距主軸前端以6070mm為宜。 .夾緊裝置應(yīng)使夾緊迅速、可靠，不使工件或夾具變形，還應(yīng)注意夾具轉(zhuǎn)動的慣性力，不應(yīng)使夾緊力有減小的趨勢。.夾具應(yīng)平衡，以免產(chǎn)生振動。.夾具上的元件及其他裝置，不應(yīng)大于夾具體的直徑，以免轉(zhuǎn)動產(chǎn)生事故。.夾具與機床連接的方式，決定于機床主軸前端的結(jié)構(gòu)形式，圖4-6為一般常見的幾種方式。 .

17、在加工過程中，工件在夾具上應(yīng)能測 量尺寸，切屑能順利排出和清理。 2.鉆床夾具-鉆模- .鉆床夾具的結(jié)構(gòu)-鉆床夾具一般稱為鉆模， 在機械加工中，鉆模較其他專用夾具使用更為 廣泛，其結(jié)構(gòu)形式也很多。 .蓋板式鉆模-用工件上已經(jīng)加工的平面、 止口及不加工的外形為定位基準，進行鉆孔的夾 具。蓋板式鉆模就是一塊鉆模板，上面裝有定位 元件、夾緊元件及導(dǎo)向鉆套。 一般小的蓋板式鉆模，可以直接用鋼板制作， 較大的可以鋼管或角鋼焊成，以減輕模板重量。 。 設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)時，應(yīng)注意本身的剛度，焊接后的消除應(yīng)力處理。在模板上布置夾緊元件時，應(yīng)注意夾緊后，模板不能變形。 蓋板式鉆模具有結(jié)構(gòu)簡單、輕便、消除切屑方便，一

18、般使用于批量生產(chǎn).固定式鉆模-其特點是：加工時鉆模固定在機床工作臺上，夾具體上有夾緊的部位。這類鉆模一般適用于立式鉆床上鉆單孔，或在搖臂鉆床上加工同一方向的孔系。 .翻轉(zhuǎn)式鉆模-在加工過程中，需用手翻轉(zhuǎn)，因此，只有當工件較小時才宜采用。用來加工分布在工件上的幾個面上的孔。其結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強，在成批生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。.回轉(zhuǎn)鉆模-回轉(zhuǎn)鉆模要安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上使用，可做360度回轉(zhuǎn)，分別加工不同方位的孔?；剞D(zhuǎn)工作臺裝在鉆床底座上。.設(shè)計鉆床夾具應(yīng)注意的問題-.力求結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用方便。.夾緊裝置應(yīng)使夾緊迅速、可靠，不使工件或夾具變形。.導(dǎo)向鉆套是引導(dǎo)刀具的元件，刀具在鉆套中快速旋轉(zhuǎn)，摩擦很厲害，所以，設(shè)計時應(yīng)注意：。A.導(dǎo)向鉆套的材質(zhì)應(yīng)采用高碳鋼T8或T10來制造，熱處理硬度HRc64左右，以免磨損太快；B. 鉆孔用導(dǎo)向鉆套內(nèi)徑的公差取F8，外徑的公差取n6；C. 鉆孔用導(dǎo)向鉆套與刀具的配合長度一般取1.52d；D.導(dǎo)向鉆套內(nèi)徑對外徑的跳動公差0.05mm。 . 鉆孔用導(dǎo)向鉆套與工件間留有間隙h。如果間隙太小，排屑困難，會影響鉆孔，且易咬死鉆頭甚至折斷；但間隙過大，則影響孔的位置度。間隙h值可參照下式確定：加