機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)-套筒機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑U型槽夾具設(shè)計(jì)

第3章銑夾具設(shè)計(jì)3.1工序內(nèi)容及加工要求夾具一般由夾具體、定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蜓b置、連接元件等組成。夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)；定位元件確保工件能夠在定位元件上固定相對(duì)精確基準(zhǔn)的位置；夾緊裝置的作用是將被切削工件能夠夾緊，其夾緊力的大小要大于切削力及其他的力的作用；工件的引導(dǎo)元件主要用于切削刀具的精確位置；連接元件是確定夾具在機(jī)床上正確位置的元件。套筒零件的材料使用的45鋼，大批量生產(chǎn)該零件。加工工序粗銑、半精銑45x8直槽口。該夾具一次裝夾1件工件。選擇定位基準(zhǔn)面時(shí)應(yīng)該遵循以下原則：選擇大而平整的平面或內(nèi)圓外圓進(jìn)行定位、選擇定位面后要方便后續(xù)的裝夾、定位面所對(duì)應(yīng)的裝夾位置應(yīng)該結(jié)構(gòu)牢固，在裝夾時(shí)保證不得有變形現(xiàn)象。通過對(duì)套筒零件分析本次夾具設(shè)計(jì)采用零件的φ48右端面和φ41內(nèi)孔及花鍵槽端面作為定位基準(zhǔn)，采用面和孔組合的定位方式定位，左端φ48平面進(jìn)行夾緊。工序圖如下圖所示：圖3.1工序簡圖3.2定位方案及定位誤差計(jì)算3.2.1定位方案在空間直角坐標(biāo)系中，一個(gè)自由剛體共有六個(gè)自由度，即沿x軸、y軸、z軸的移動(dòng)和繞x軸、y軸、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過布置定位元件從而限制工件的六個(gè)自由度，從而確定工件的唯一位置，這稱為六點(diǎn)定位規(guī)則。根據(jù)夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知機(jī)床的定位元件有很多種，如定位板、定位銷、支承釘、定位軸、V型塊、支承板等。本次銑45x8直槽口的專用夾具設(shè)計(jì)采用零件的φ48右端面和φ41內(nèi)孔及花鍵槽端面作為定位基準(zhǔn)。因此設(shè)計(jì)芯軸和圓柱銷作為定位元件。銑45x8直槽口的定位自由度如下：1）芯軸能夠制約被加工工件內(nèi)孔φ41一共2個(gè)自由度，xy的移動(dòng)。2）芯軸大端面能夠制約被加工工件φ48右端面一共3個(gè)自由度，xy的轉(zhuǎn)動(dòng)和z的移動(dòng)。3）圓柱銷能夠制約工件花鍵槽端面一共1個(gè)自由度，z的轉(zhuǎn)動(dòng)。綜上共6個(gè)自由度，達(dá)到完全定位的作用。3.2.2定位誤差計(jì)算芯軸是定心芯軸定位，由于內(nèi)孔定位存在軸向轉(zhuǎn)動(dòng)間隙，因此必將引起軸向基準(zhǔn)位移誤差。在重力作用下定位內(nèi)孔只存在單邊間隙，即工件始終以孔的軸線與芯軸的母線重合。 式——工件內(nèi)孔直徑公差（mm）存在誤差。經(jīng)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)書查定位誤差小于加工要求的公差1/5~1/3為合格。所以定位能滿足加工精度要求3.3夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作流程3.3.1夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.夾緊方案設(shè)計(jì)從上述定位元件的分布安裝位置可知此零件除了在芯軸相對(duì)應(yīng)的夾緊裝置，也可選擇在與支承點(diǎn)相對(duì)的面上設(shè)計(jì)夾緊元件。因此可保證工件在切削的過程中不移動(dòng)。因此設(shè)計(jì)多組方案設(shè)計(jì)。（1）是以移動(dòng)壓板-A型零件為主的螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。原理是通過杠桿的原理，分力合理。其中組成零件調(diào)節(jié)支承、壓縮彈簧、六角螺母以及雙頭螺桿等組成。夾緊合理，其壓板的勾頭定位在與支承面相對(duì)的端面上。此類的夾緊元件搭配螺栓、圓柱壓縮彈簧、調(diào)節(jié)支承和螺母等零件。其中圓柱壓縮彈簧可快速的裝夾移動(dòng)壓板。（2）是以快換墊圈-A型零件為主的單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。原理是快速安裝，結(jié)構(gòu)簡潔。其中組成是在芯軸的定位銷上端面設(shè)計(jì)單螺柱，便于連接墊圈和六角螺母-C型。綜合選擇快換墊圈-A型為主的單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)比較合理。原因：移動(dòng)壓板接觸面較大，一般是兩組出現(xiàn)夾緊面并對(duì)立，因此導(dǎo)致前述定位芯軸的面積再次擴(kuò)大。其次，快換墊圈的接觸面積大，且與壓緊力比較集中。快換墊圈的優(yōu)勢在于所需零件少，墊圈的優(yōu)勢在于力的分布均勻。綜合比較之下，快換墊圈-A型為單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)比較合理。2.切削力和夾緊力的計(jì)算（1）切削力計(jì)算：式中──切削力（N）；──工件或銑刀系數(shù)，取669；──切削深度（mm），取4；──切削每齒進(jìn)給量（mm），取0.25；──切削刀具直徑（mm），取8；──切削寬度（mm），取8；──切削刀具齒數(shù)，取1；──修正系數(shù)，由得。由以上切削參數(shù)計(jì)算代入切削力計(jì)算得：N（2）夾緊力的計(jì)算：由于切削力方向和夾緊力方向相垂直因此選擇進(jìn)行夾緊力計(jì)算：式中——切削力（N）——實(shí)際所需的夾緊力（N）——安全系數(shù)——夾緊元件與工件間的摩擦因數(shù)——工件與夾具支撐面間的摩擦因數(shù)安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，可得：若安全系數(shù)的計(jì)算結(jié)果小于2.5時(shí)，取所以。螺旋夾緊力的夾緊元件——六角螺母的直徑是M12，其中預(yù)緊力為5380N。W0>W因此夾緊方案設(shè)計(jì)合格。3.主要零部件的設(shè)計(jì)（1）夾具體設(shè)計(jì)夾具體一般是夾具上最大最復(fù)雜的基礎(chǔ)元件，在夾具體上，要安放組成該夾具所需要的各種元件，機(jī)構(gòu)，裝置，并且還要考錄便于裝卸工件及在機(jī)床上的固定。因此，夾具體的形狀和尺寸應(yīng)滿足一定的要求，它主要取決于工件的外廓尺寸和各類元件與裝置的布置情況以及加工性質(zhì)等，所以在夾具設(shè)計(jì)中，夾具體的形狀和尺寸很多是非標(biāo)準(zhǔn)的。但是夾具體最重要的作用是連接機(jī)床與工件的工件，是布置導(dǎo)向，定位等布局。經(jīng)綜合分析，此設(shè)計(jì)的夾具體的材質(zhì)為HT200，采用鑄造?；诣T鐵強(qiáng)度、塑性低，脆性大，消振性能好。（2）芯軸設(shè)計(jì)定位芯軸的形狀類似于A型可換式定位銷標(biāo)準(zhǔn)零件，芯軸的定位支承外圓直徑大于或等于支承面面積，芯軸的定位銷頭部定位工件的定位孔，其頂面設(shè)計(jì)螺桿零件，便于連接其他零件。下端設(shè)計(jì)螺桿在夾具體的底面連接螺母固定在夾具面上。零件的材料為45，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理能夠滿足零件的工作環(huán)境。4.確定夾具對(duì)刀導(dǎo)向方案在確保銑削過程中，需要定位元件起到定位基準(zhǔn)的作用。因此選擇直角對(duì)刀塊。這樣一來可以方便調(diào)整銑削用的刀具以及與專用夾具之間的相對(duì)位置。有利于減少定位基準(zhǔn)移動(dòng)（轉(zhuǎn)角）誤差。此零件的材料為20鋼，這樣其材質(zhì)的強(qiáng)度以及剛度的作用可以支撐刀具的定位基準(zhǔn)之用。3.3.2夾具工作流程該部分內(nèi)容處于對(duì)夾具的設(shè)計(jì)和分析階段。重點(diǎn)在于選擇定位元件將零件定位，然后，將零件夾緊在夾具體上，使零件在夾具體上完全定位。選用壓緊件時(shí)，使用了快換墊圈和六角螺母進(jìn)行夾緊。最后完成夾具體的設(shè)計(jì)。本銑槽專用夾具為了提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，考慮簡單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，采用快換墊圈和六角螺母進(jìn)行夾緊夾緊機(jī)構(gòu)，操作非常簡單。加工此工件前，先把夾具體找準(zhǔn)在銑床的位置并裝在銑床工作臺(tái)上，獲得正確的位置，緊接著安裝芯軸、圓柱銷等元件。安裝工件時(shí)，將螺母松開，將快換墊圈向外移出，將工件放在芯軸和圓柱銷上，然后將快換墊圈復(fù)位，并擰緊螺母，便可以將工件安裝完畢。最后調(diào)整機(jī)床和刀具即可切削加工。圖3.2夾具圖第4章經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析4.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析工裝是一種在機(jī)床生產(chǎn)過程中起到關(guān)鍵作用的輔件，它是保證機(jī)床高精密制造所必需的輔件。伴隨機(jī)床工業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)床工業(yè)已漸漸成為中國工業(yè)的重要基石，能為國家機(jī)械，汽車，家電，房地產(chǎn)等服務(wù)。而工裝又在機(jī)床制造中，處于一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，故而工裝的設(shè)計(jì)可以有效地加快工件的制造效率，對(duì)社會(huì)的迅速發(fā)展具有重大的影響。4.2機(jī)械制造對(duì)環(huán)境、安全分析機(jī)械產(chǎn)業(yè)作為我國的一項(xiàng)基本產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中起到了舉足輕重的地位。然而，在過去，它屬于傳統(tǒng)的重工業(yè)，容易對(duì)環(huán)境造成某種程度的污染與破壞，伴隨著新時(shí)期構(gòu)建的和諧社會(huì)的到來，對(duì)于機(jī)械工業(yè)的需求和要求越來越高，必須對(duì)各類零部件利用科學(xué)和綠色的制造技術(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，同時(shí)，還要提高其廢棄物處理效率，減少對(duì)環(huán)境的污染。為應(yīng)對(duì)加工精度不高，工作效率低，設(shè)備報(bào)廢率高等難題，設(shè)計(jì)了特殊的工裝夾具：將原來的手工裝夾改為利用油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方法自動(dòng)夾緊，可以減輕操作人員的工作壓力。通過在夾具體上對(duì)稱設(shè)計(jì)兩組芯軸，讓夾具能一步裝夾兩個(gè)工件，從而大大的提高工作效率。此外，在機(jī)械行業(yè)的某些設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)對(duì)處于加工階段的套筒進(jìn)行砂型澆鑄，如此的加工過程容易對(duì)人體造成危害比如化學(xué)氣體污染，因此，本文選用了機(jī)械加工過程中鍛造的毛坯加工方式，既可以有效的保障人員安全，也可以大大的減少廢氣、廢水的排放，從而減少對(duì)環(huán)境的污染。第5章結(jié)論本次課程論文是對(duì)套筒零件的銑槽進(jìn)行專用夾具敘述。在選擇文獻(xiàn)的過程中，此設(shè)計(jì)在眾多文獻(xiàn)中選擇合適的參數(shù)去設(shè)計(jì)。有計(jì)劃地、認(rèn)真的完成課題任務(wù)。設(shè)計(jì)有所缺陷，了解的知識(shí)不夠多。但是在成本上、經(jīng)濟(jì)上比較合理。客觀上能夠?qū)崿F(xiàn)的。此次設(shè)計(jì)從著手了解套筒夾具設(shè)計(jì)的選題開始，涉及知識(shí)面廣，工作調(diào)度能力要求較高，參考了在校所用教材資料及有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，基本上依靠在校所學(xué)課本可以完成大部分設(shè)計(jì)內(nèi)容查找；對(duì)套筒零件在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)時(shí)，選擇芯軸等進(jìn)行定位，確保定位的準(zhǔn)確性的前提下，簡單方便，為后續(xù)切削力夾緊力的計(jì)算提供了方便。同時(shí)還聯(lián)系到了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的一些經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用知識(shí)廣泛，考驗(yàn)了設(shè)計(jì)能力和運(yùn)用知識(shí)到實(shí)際生產(chǎn)的能力。通過二維繪圖軟件繪制零件圖與夾具裝配圖。通過本次設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使我對(duì)零件的機(jī)加工有了更多的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解有了更進(jìn)一步的提升。課程設(shè)計(jì)是檢驗(yàn)自己學(xué)識(shí)的最佳工具。當(dāng)然，理論比不上實(shí)際，實(shí)際上要考慮到很多問題，使方方面面都面俱到是一個(gè)難題。實(shí)際上不一定存在永遠(yuǎn)正確無誤的設(shè)計(jì)，有的只是符合當(dāng)前最優(yōu)的方法。因此在設(shè)計(jì)當(dāng)中需要考慮到是否具有理論上的可行性，因此通過設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)了從實(shí)際出發(fā)加工零件和設(shè)計(jì)夾具。

參考文獻(xiàn)[1]李洪．機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]．北京出版社，2021.3[2]陳宏鈞．實(shí)用金屬切削手冊(cè)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2022.1[3]上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)．金屬切削手冊(cè)[M]．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2020[4]楊叔子．機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2020[5]徐鴻本．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2019.10[6]都克勤．機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)[M]．貴州人民出版社，2021.4[7]胡建新．機(jī)床夾具[M]．