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1、任務(wù)3.1 項(xiàng)目要求與分析 1）箱體類零件的功用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 箱體是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個(gè)整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能和壽命。 常見(jiàn)的箱體類零件有機(jī)床主軸箱、機(jī)床進(jìn)給箱、變速箱體、減速箱體、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體及機(jī)座等。根據(jù)箱體零件的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式箱體（見(jiàn)圖3.2（a）、（b）、（d）)和分離式箱體(見(jiàn)圖3.2（c）)兩大類。前者是整體鑄造、整體加工，加工較困難，但裝配精度高；后者可分別制造，便于加工和裝配，但增加了裝配工作量。 圖3.2 由圖
2、3.2可知，盡管各種箱體零件形狀各異、尺寸不一，但其結(jié)構(gòu)均有以下的主要特點(diǎn)： 形狀復(fù)雜。箱體通常作為裝配的基礎(chǔ)件，在它上面安裝的零件或部件越多，箱體的形狀越復(fù)雜。 體積較大。箱體內(nèi)要安裝和容納有關(guān)的零部件，因此，必然要求箱體有足夠大的體積。例如，大型減速器箱體長(zhǎng)達(dá)46 m，寬為34 m。 壁薄容易變形。箱體體積大，形狀復(fù)雜，又要求減少質(zhì)量，所以大都設(shè)計(jì)成腔形薄壁結(jié)構(gòu)。但是在鑄造、焊接和切削加工過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，引起箱體變形。即使在搬運(yùn)過(guò)程中，由于方法不當(dāng)也容易引起箱體變形。 有精度要求較高的孔和平面。這些孔大都是軸承的支承孔，平面大都是裝配的基準(zhǔn)面，它們?cè)诔叽缇取⒈砻娲植诙?、形?/p>
3、和位置精度等方面都有較高要求。其加工精度將直接影響箱體的裝配精度及使用性能。 因此，一般來(lái)說(shuō)，箱體不僅需要加工部位較多，而且加工難度也較大。據(jù) 砂輪架箱體屬于箱體類零件，它是磨床的基礎(chǔ)件之一。在磨床砂輪架中，由它將一些軸、套、輪、軸承等零件組裝在一起，使其保持正確的相互位置關(guān)系，并且能按照一定的傳動(dòng)要求傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成磨床的一個(gè)重要部件。 各種砂輪架箱體的尺寸和結(jié)構(gòu)形式雖有所不同，但其使用性能卻基本一致，即保證砂輪主軸的高運(yùn)動(dòng)精度與位置精度，并能保持精度的高度穩(wěn)定，抗振、吸振，高剛性、足夠的強(qiáng)度，箱體受力、受熱變形小，有足夠的耐磨性，熱處理變形小，機(jī)械加工性好等。因此,應(yīng)在滿足裝配空間及操
4、作空間要求的前提下，要求其結(jié)構(gòu)尺寸小而緊湊、結(jié)構(gòu)剛性高，主軸支承孔精度高并應(yīng)嚴(yán)格同軸，中心孔軸線與定位端面應(yīng)保持嚴(yán)格垂直，箱體的壁厚要足夠且變化較小，材料的熱處理性能應(yīng)穩(wěn)定等。 砂輪架箱體的結(jié)構(gòu)分析。從圖3.1中可知，該磨床砂輪架箱體結(jié)構(gòu)具有以下6個(gè)特點(diǎn)： a.箱體的裝配基準(zhǔn)選擇平導(dǎo)軌與V形導(dǎo)軌的組合方式，其定位準(zhǔn)確，承載能力強(qiáng)，與磨床砂輪架的使用性能相適應(yīng)。 b.箱體尺寸在滿足裝配關(guān)系與操作空間的要求下，盡量選取小值，因此整個(gè)箱體結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小。 c.箱體采用上開(kāi)口封閉狀結(jié)構(gòu)形式，在壁厚較小的情況下，零件結(jié)構(gòu)剛度較高。 d.箱體導(dǎo)軌長(zhǎng)度有所加長(zhǎng)，以利于箱體導(dǎo)向精度與承載強(qiáng)度。 e.箱體壁
5、厚比較均勻，有利于消除或減少零件的內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工精度的影響。 f.砂輪架箱體上的主軸支承孔、箱體的裝配基準(zhǔn)平導(dǎo)軌與V形導(dǎo)軌面、軸向推力軸承的定位端面為箱體的重要表面；比較重要的表面有其他組件與部件的安裝基準(zhǔn)面。 砂輪架箱體的技術(shù)要求及其分析。通過(guò)對(duì)砂輪架箱體的機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真分析可知，要使砂輪架箱體滿足使用要求，其技術(shù)要求必須滿足以下4點(diǎn)： a.砂輪主軸支承孔尺寸精度為IT7，屬于一般精度等級(jí)；兩主軸孔的同軸度要求為0.03 mm，為較高精度等級(jí)；主軸孔的形狀精度包括在尺寸精度中，沒(méi)有單獨(dú)提出要求。 b.箱體主軸軸向定位端面對(duì)靠近砂輪端軸孔中心的跳動(dòng)為0.015 mm，而對(duì)遠(yuǎn)離砂輪端（即皮帶輪端）軸
6、孔中心的跳動(dòng)沒(méi)有提出要求。該項(xiàng)要求主要考慮跳動(dòng)對(duì)主軸軸向竄動(dòng)的影響程度來(lái)確定。 c.砂輪架箱體的裝配基準(zhǔn) 導(dǎo)軌面相對(duì)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的位置精度、它們之間的相互位置精度以及各自的形狀精度都有較高的要求，其誤差值為0.010.04 mm，以滿足砂輪架在磨床上的位置精度和運(yùn)動(dòng)精度要求。 d.其他組件、部件的裝配基準(zhǔn)面，其尺寸精度、位置精度和形狀精度也有一定的要求。 砂輪架箱體零件的材料、毛坯及熱處理 箱體零件有復(fù)雜的內(nèi)腔，應(yīng)選用易于成型的材料和制造方法。鑄鐵容易成形、切削性能好、價(jià)格低廉，并且具有良好的耐磨性和減振性。因此，箱體零件的材料大都選用HT200 HT400的各種牌號(hào)的灰鑄鐵。最常用的材料是HT2
7、00，而對(duì)于較精密的箱體零件（如坐標(biāo)鏜床主軸箱），則選用耐磨鑄鐵。 熱處理是箱體零件加工過(guò)程中的一個(gè)十分重要的工序，需要合理安排。由于箱體零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚也不均勻，因此，在鑄造時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。為了消除殘余應(yīng)力，減少加工后的變形和保證精度的穩(wěn)定，故在鑄造之后必須安排人工時(shí)效處理。人工時(shí)效的工藝規(guī)范為：加熱到500550 ，保溫46 h，冷卻速度小于或等于30 /h，出爐溫度小于或等于200 。 4）砂輪架箱體類零件加工工藝過(guò)程 根據(jù)零件的生產(chǎn)類型，零件的工藝過(guò)程按照集中原則進(jìn)行安排，在同一工序中能完成的內(nèi)容盡量同時(shí)完成。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)條件和設(shè)備情況，零件平面加工采用銑或刨的方法進(jìn)行。對(duì)
8、于比較窄長(zhǎng)而小的平面采用刨削，同時(shí)又能于一次裝夾中盡量多的加工平行表面，而對(duì)于尺寸較大或較均勻的表面則采用銑削的方法進(jìn)行加工，以提高效率。這種集中屬于技術(shù)集中而非設(shè)備集中。生產(chǎn)中均采用通用設(shè)備，加工中比較多地對(duì)零件進(jìn)行了找正、校正、校對(duì)等技術(shù)手段來(lái)保證零件的加工精度，因此，本例更適合于掌握技術(shù)的訓(xùn)練。從零件表面的加工順序上分析，首先對(duì)定位表面以及工藝表面進(jìn)行加工，以利零件的準(zhǔn)確定位。例如，頂面的刨削、工藝凸臺(tái)的加工、導(dǎo)軌背面的加工先于其后重要表面的加工，為重要表面的加工準(zhǔn)備了較好的定位基準(zhǔn)面。其工藝過(guò)程詳見(jiàn)表3.1。 箱體加工采取先加工平面，后加工軸孔的順序。加工順序通常是先加工精基準(zhǔn)平面，然
9、后加工孔。在同一加工階段中，應(yīng)先加工平面后加工平面上的孔。 工序3是零件機(jī)械加工的第一道工序。按照工序排列的基本原則，該工序應(yīng)首先加工定位基準(zhǔn)面。零件按照劃線找正進(jìn)行安裝A后，第一個(gè)工步對(duì)頂面進(jìn)行刨削加工，同時(shí)對(duì)與其平行的尺寸58 mm上平面和水平方向的31 mm退刀槽也進(jìn)行了加工，最大限度地保證了在同一安裝中盡量多的加工表面，相對(duì)提高了加工效率。在安裝B中，對(duì)已加工頂面進(jìn)行校正，然后按線加工，保證了以下工步所加工表面與安裝A中加工表面垂直。安裝B中的加工內(nèi)容都是為后續(xù)主要表面 V形表面的加工進(jìn)行準(zhǔn)備。有了B安裝中的表面加工，就可較好地進(jìn)行安裝C中的表面加工。 有了工序3的準(zhǔn)備工作，零件的加工
10、就能較好的定位并保持較高的加工效率，故工序4采用銑削的方法對(duì)左右兩端面以及工藝凸臺(tái)進(jìn)行較快的加工。此工序定位較快、穩(wěn)定、容易，其校正面也比較精確。 工序5是對(duì)零件的裝配基準(zhǔn)面進(jìn)行加工，因此保證導(dǎo)軌面的尺寸精度、位置精度是本工序的主要任務(wù)。在進(jìn)行了上述準(zhǔn)備以后，零件的外形尺寸都比較規(guī)矩、精確，為保證導(dǎo)軌面的加工精度提供了很好的加工基礎(chǔ)與條件；由于平導(dǎo)軌面與V形導(dǎo)軌面在零件裝配中聯(lián)合起定位導(dǎo)向作用，它們之間是相互配合和相互依賴的關(guān)系，相互間有較高的位置精度要求，因此，兩導(dǎo)軌面的加工安排在一起進(jìn)行加工，能更好地保證這些位置要求，如兩導(dǎo)軌面的平行度0.02 mm的要求等。 工序6是對(duì)導(dǎo)軌面的精加工，其
11、主要目的是提高導(dǎo)軌面的接觸精度，加強(qiáng)導(dǎo)軌副的接觸強(qiáng)度。工序7是對(duì)導(dǎo)軌背面進(jìn)行精加工，因?yàn)閷?dǎo)軌裝配及其使用時(shí)，其背面利用壓板、螺釘對(duì)導(dǎo)軌與磨床立柱導(dǎo)軌進(jìn)行聯(lián)接形成導(dǎo)軌副，并保持在受力以及使用中有正確的運(yùn)動(dòng)精度和導(dǎo)向精度，配合間隙較小，因此，砂輪架的導(dǎo)軌面與其背面必須平行。同樣，工序8中的加工表面也與主要表面有較高位置要求，如頂面對(duì)基準(zhǔn)C的垂直度要求0.04 mm，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行精加工。 工序9對(duì)砂輪架最重要的面 軸承孔進(jìn)行加工。由于零件為小批量生產(chǎn)，零件組織生產(chǎn)以集中原則進(jìn)行，因此主軸孔的加工必須要有精確的定位基準(zhǔn)和較高的加工條件。 工序10，11，12均屬于次要表面的加工。這些表面的加工更集中。它
12、們的尺寸精度要求相對(duì)較低，但它們與主要表面間有相互位置要求，若工序安排過(guò)前，這些位置精度就會(huì)得不到保證。 箱體毛坯及加工中安排合適的熱處理。箱體毛坯比較復(fù)雜，壁厚不均，鑄造應(yīng)力較大。為了消除內(nèi)應(yīng)力，減少變形，保證箱體的尺寸穩(wěn)定性，對(duì)于普通精度的箱體，毛坯鑄造完后要安排一次人工時(shí)效。對(duì)于高精度的箱體或形狀特別復(fù)雜的箱體，在粗加工后再安排一次人工時(shí)效處理，以消除粗加工中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。對(duì)于特別精密的箱體零件，在機(jī)械加工階段尚需安排較長(zhǎng)時(shí)間的自然時(shí)效處理。 對(duì)于大批量生產(chǎn)時(shí)，由于以高效率、較大的切削用量組織生產(chǎn)，產(chǎn)生了較大的內(nèi)應(yīng)力，粗加工之后需安排一次時(shí)間較長(zhǎng)的自然時(shí)效（這個(gè)自然時(shí)效由于是多件堆積，
13、按生產(chǎn)節(jié)拍順次進(jìn)行下道工序加工，故不會(huì)影響生產(chǎn)效率）。 關(guān)于輔助工序。主要是指檢驗(yàn)工序的安排。零件由于批量較小，沒(méi)有安排專門(mén)的檢驗(yàn)工序。與主軸加工時(shí)相同，零件的檢驗(yàn)安排在每個(gè)工序之后由操作人員進(jìn)行，這樣既省時(shí)省力又保證了工件加工精度，如果零件的批量較大如大批大量生產(chǎn)，這樣安排就不合理。 夾具、刀具、量具、工具的選擇直接影響工件的加工精度、生產(chǎn)率和制造成本，應(yīng)根據(jù)不同情況適當(dāng)選擇。通過(guò)工藝過(guò)程的分析，結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)條件和工序要求，砂輪架箱體加工常用的工藝裝備見(jiàn)表3.2。 夾具的選擇。在加工主軸孔、頂面及左端面孔加工時(shí)，均采用專用夾具。其中，加工主軸孔的夾具如圖3.3所示，其他采用組合夾具。 圖3.
14、3 圖3.4 銑床夾具是加工箱體零件上平面常用的工藝裝備，由于銑削時(shí)切削力較大，沖擊和振動(dòng)也較嚴(yán)重，因此要求銑床夾具的夾緊力較大，夾具組成部分的強(qiáng)度和剛度較高。銑削加工的切削時(shí)間較短，因而單件加工時(shí)的輔助時(shí)間相對(duì)地就顯得長(zhǎng)了。因此，降低輔助時(shí)間，是設(shè)計(jì)銑床夾具時(shí)要考慮的主要問(wèn)題之一。 在銑床上加工工件時(shí)，一般采用以下5種裝夾方法。 1)直接裝夾在銑床工作臺(tái)上 大型工件常直接裝夾在工作臺(tái)上，用螺柱、壓板壓緊，這種方法需用百分表、劃針等工具找正加工面和銑刀的相對(duì)位置，如圖3.5(a)所示。 2)用機(jī)床用平口虎鉗裝夾工件 對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的中、小型工件，一般可裝夾在機(jī)床用平口虎鉗中，如圖3.5(b)所示
15、。使用時(shí)，需保證虎鉗在機(jī)床中的正確位置。 3)用分度頭裝夾工件 如圖3.5(c)所示，對(duì)于需要分度的工件，一般可直接裝夾在分度頭上。另外，不需分度的工件用分度頭裝夾加工也很方便。 4)用V形架裝夾工件 這種方法一般適用于軸類零件，除了具有較好的對(duì)中性以外，還可承受較大的切削力，如圖3.5(d)所示。 5)用專用夾具裝夾工件 專用夾具定位準(zhǔn)確、夾緊方便，效率高，一般適用于成批、大量生產(chǎn)。 圖3.5 圖3.6 圖3.7 圖3.8 靠模銑床夾具也稱仿形銑床夾具，是一種安裝在普通銑床上用以加工各種成形表面的夾具。它不僅擴(kuò)大了普通銑床的工藝范圍，還解決了缺少專用仿形銑床而無(wú)法解決的問(wèn)題，尤其適合于模具生
16、產(chǎn)。 如圖3.9所示為靠模銑床夾具的結(jié)構(gòu)原理圖 圖3.9 圖3.10對(duì)刀塊1對(duì)刀塊;2塞尺 圖3.11定位鍵 在機(jī)械加工中，許多產(chǎn)品的關(guān)鍵零件 機(jī)座、箱體等，往往需要進(jìn)行精密孔系的加工。這些孔系不但要求孔的尺寸和形狀精度高，而且各孔間及孔與其他基準(zhǔn)面之間的相互位置精度也較高，用一般的辦法加工很難保證。為此，工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)了各種專用鏜孔夾具(鏜模)，從而解決了孔系的加工問(wèn)題。采用鏜模后，鏜孔精度基本上可不受機(jī)床精度的影響，對(duì)于缺乏高精度鏜孔機(jī)床的中、小工廠，就可以用普通機(jī)床、動(dòng)力頭以至其他經(jīng)改裝的舊機(jī)床來(lái)批量加工精密孔系。在大批量生產(chǎn)中，還可采用多軸聯(lián)動(dòng)鏜床同時(shí)鏜孔，大大提高了生產(chǎn)效率。 圖3
17、.12鏜車(chē)床尾架孔鏜模1支架;2鏜套;3,4定位板;5,8壓板;6夾緊螺釘;7可調(diào)支承釘;9鏜刀桿10浮動(dòng)接頭 圖3.13固定鏜套 圖3.14回轉(zhuǎn)式鏜套1軸承套;2,6鏜套;3支架;4軸承端蓋;5滾動(dòng)軸承 標(biāo)準(zhǔn)鏜套的材料與主要技術(shù)條件可參閱有關(guān)設(shè)計(jì)資料。若需要設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)固定式鏜套時(shí)，可參考下列內(nèi)容： 鏜套的材料。鏜套的材料用滲碳鋼（20鋼、20Cr鋼），滲碳深度0.81.2 mm，淬火硬度HRC5560。一般情況下，鏜套的硬度應(yīng)比鏜桿低。用磷青銅做固定式鏜套，因?yàn)闇p摩性好不易與鏜桿咬住，可用于高速鏜孔，但成本較高；對(duì)大直徑鏜套，或單件小批生產(chǎn)時(shí)用的鏜套，也可采用鑄鐵鏜套，目前也有用粉末冶金制造
18、的耐磨鏜套。鏜套的襯套也用20鋼做成。滲碳深度0.81.2 mm，淬火硬度HRC5864。 鏜套的主要技術(shù)條件。鏜套內(nèi)徑的公差帶為H6或H7；鏜套外徑的公差帶：對(duì)粗鏜用g6；對(duì)精鏜用g5；鏜套內(nèi)孔與外圓的同軸度：當(dāng)內(nèi)徑公差帶為H7時(shí)，為0.01 mm；當(dāng)內(nèi)徑公差帶為H6時(shí)，為0.005 mm（外徑小于 85 mm時(shí)）或0.01 mm（外徑大于或等于85 mm時(shí)）。鏜套內(nèi)孔表面的粗糙度為Ra0.2 m（內(nèi)孔公差帶為H6時(shí)）或Ra0.4 m（內(nèi)孔公差帶為H7時(shí)），外圓表面粗糙度Ra0.4 m；鏜套用襯套的內(nèi)徑公差帶為：粗鏜選用H7，精鏜選用H6；襯套的外徑公差帶為n6；襯套的內(nèi)孔與外圓的同軸度：當(dāng)
19、內(nèi)徑公差帶為H7時(shí)，為0.01 mm；當(dāng)內(nèi)徑公差帶為H6時(shí)，為0.005 mm（外徑小于52 mm時(shí)）或0.01 mm（外徑大于或等 于52 mm時(shí)）。 鏜套的布置形式主要根據(jù)被加工孔的直徑D以及孔長(zhǎng)與孔徑的比值L/D和精度要求而定。一般有以下4種形式： 單支承后引導(dǎo)。當(dāng)D小于60 mm時(shí)，常將鏜套布置在刀具加工部位的后方(即機(jī)床主軸和工件之間)。如圖3.15(b)當(dāng)加工L(11.25)D的通孔和盲孔時(shí)，應(yīng)采用如圖3.15(c)所示的布置方式(dD) 單支承前引導(dǎo)當(dāng)鏜削直徑D60 mm，且L/D1的通孔或小型箱體上單向排列的同軸線通孔時(shí)，常將鏜套(及其支架)布置在刀具加工部位的前方，如圖3.1
20、5(a)所示。 圖3.15單支承引導(dǎo)1鏜桿;2鏜套;3工件 圖3.16雙支承引導(dǎo) 圖3.17鏜桿浮動(dòng)聯(lián)接 圖3.18鏜桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu) 圖3.19鏜桿引進(jìn)結(jié)構(gòu) 確定鏜桿直徑時(shí),應(yīng)考慮鏜桿的剛度和鏜孔時(shí)應(yīng)有的容屑空間。一般可取式中d 鏜桿直徑,mm; D 被鏜孔直徑,mm。 設(shè)計(jì)鏜桿時(shí),鏜孔直徑D、鏜桿直徑d、鏜刀截面B B之間的關(guān)系一般為 或參照表3.3選取。 鏜桿的軸向尺寸，應(yīng)按鏜孔系統(tǒng)圖上的有關(guān)尺寸確定。 鏜桿要求表面硬度高而心部有較好的韌性，因此，材料采用20鋼、20Cr鋼，滲碳淬火硬度為HRC6163；也可用氮化鋼38CrMoAlA；大直徑的鏜桿，還可采用45鋼、40Cr鋼或65Mn鋼。
21、 鏜桿的主要技術(shù)條件一般規(guī)定如下： 鏜桿導(dǎo)向部分的圓度與錐度允差控制在直徑公差的1/2以內(nèi)。 鏜桿導(dǎo)向部分公差帶粗鏜為g6，精鏜為g5。表面粗糙度Ra值0.80.4 m。 鏜桿在500 mm長(zhǎng)度內(nèi)的直線度允差為0.010.1 mm。刀孔表面粗糙度Ra值一般為1.6 m，裝刀孔不淬火。 鏜模支架是組成鏜模的重要零件，它的作用是安裝鏜套并承受切削力，因此,它必須有足夠的剛度和穩(wěn)定性，有較大的安裝基面和必要的加強(qiáng)筋，以防止加工中受力時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和變形。為了保持支架上鏜套的位置精度，設(shè)計(jì)中不允許在支架上設(shè)置夾緊機(jī)構(gòu)或承受夾緊反力。 鏜模支架與底座的聯(lián)接，一般采用螺釘緊固的結(jié)構(gòu)。在鏜模裝配中，調(diào)整好支架正
22、確位置后，用兩個(gè)對(duì)定銷(xiāo)對(duì)定。支架一般用HT200灰鑄鐵鑄造，鑄造和粗加工后，須經(jīng)退火和時(shí)效處理。 鏜模支架的典型結(jié)構(gòu)和尺寸見(jiàn)表3.4。鏜模底座是安裝鏜模其他所有零件的基礎(chǔ)件，并承受加工中的切削力和夾緊的反作用力，因此，底座要有足夠的強(qiáng)度和剛度。底座一般用HT200灰鑄鐵鑄造，鑄造和粗加工后須經(jīng)退火和時(shí)效處理。表3.5是鏜模底座的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)表。 （1）可調(diào)夾具 可調(diào)夾具包括通用可調(diào)夾具和成組夾具。采用這類夾具可大大減少夾具數(shù)量，節(jié)省設(shè)計(jì)與制造夾具的費(fèi)用，減少金屬消耗，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，是實(shí)現(xiàn)機(jī)床夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的有效途徑。如圖3.20所示為鉆軸類零件徑向孔的通用可調(diào)鉆床夾具
23、。 圖3.20鉆軸類零件徑向孔的通用可調(diào)夾具1移動(dòng)鉆模板;2夾緊手柄;3杠桿壓板;4壓板支座;5;軸向擋板;6 V形塊;7附加移動(dòng)鉆模板;8軸向定程螺釘 成組夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和用途與萬(wàn)能可調(diào)夾具相類似，都可用作零件的成組加工。所不同的是，成組夾具的設(shè)計(jì)有一定的針對(duì)性，它是為加工某一組幾何形狀、工藝過(guò)程、定位及夾緊相似的零件而設(shè)計(jì)的，因此與專用夾具很接近。例如，如圖3.21所示為4種柄形零件的鉆孔加工，考慮其形狀與工藝基本相似，所選定的基準(zhǔn)也相同，就歸為同一組。 圖3.21按零件相似性分組 數(shù)控機(jī)床夾具因此得到了發(fā)展。數(shù)控機(jī)床按編制的程序完成工件的加工。加工中，機(jī)床、刀具、夾具和工件之間應(yīng)有嚴(yán)格的
24、相對(duì)坐標(biāo)位置。因此，數(shù)控機(jī)床夾具在機(jī)床上應(yīng)相對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)原點(diǎn)具有嚴(yán)格的坐標(biāo)位置，以保證所裝夾的工件處于所規(guī)定的坐標(biāo)位置上。為此，數(shù)控機(jī)床夾具常采用網(wǎng)格狀的固定基礎(chǔ)板，如圖3.22所示。圖3.22數(shù)控機(jī)床夾具構(gòu)成簡(jiǎn)圖 圖3.23數(shù)控機(jī)床夾具1,2坐標(biāo)原點(diǎn);3定位支承釘;4數(shù)控機(jī)床工作臺(tái);5夾具體;6工件;7通油孔;8液壓缸;9活塞;10拉桿;11壓板 （1）銑刀的種類 銑刀的種類很多，分類方法也較多。 1）按銑刀切削部分的材料分類 高速鋼銑刀。這類銑刀是目前廣泛應(yīng)用的銑刀，尤其是形狀比較復(fù)雜的銑刀，大都用高速鋼制造。高速鋼銑刀大都做成整體的，直徑較大而不太薄的銑刀，則大都做成鑲齒的。 硬質(zhì)合
25、金銑刀 2）按銑刀的用途分類 加工平面用的銑刀。加工平面用的銑刀主要有面銑刀和圓柱銑刀，如圖3.24所示。加工較小的平面，也可用立銑刀和三面刃銑刀。 圖3.24加工平面用銑刀1不重磨可轉(zhuǎn)位夾具;2定位座;3定位座夾具;4刀片夾具 圖3.25加工溝槽用銑刀 圖3.26加工特形面銑刀 為了便于辨別銑刀的規(guī)格、材料和制造單位等，在銑刀上都刻有標(biāo)記。銑刀標(biāo)記的內(nèi)容主要包括下列3個(gè)方面： 1）制造廠的商標(biāo) 我國(guó)制造銑刀的工具廠很多，主要有上海工具廠、哈爾濱量具刃具廠、成都量具刃具廠等，各廠都有自己的標(biāo)記。 2）制造銑刀的材料 一般均用材料的牌號(hào)表示，如W18Cr4V。 3）銑刀尺寸規(guī)格的標(biāo)記 銑刀尺寸規(guī)
26、格的標(biāo)注方法，隨銑刀的形狀不同而略有區(qū)別。 圓柱銑刀、三面刃銑刀和鋸片銑刀等均以外圓直徑寬度內(nèi)孔直徑來(lái)表示。例如，在圓柱銑刀上標(biāo)有8010032，則表示此銑刀的外圓直徑為80 mm，寬度為100 mm，內(nèi)孔直徑為32 mm。 立銑刀和鍵槽銑刀等一般只標(biāo)注外圓直徑。 角度銑刀和半圓銑刀等，一般以外圓直徑寬度內(nèi)孔直徑角度（或圓弧半徑）表示。如在角度銑刀上標(biāo)有75202760，則表示外徑為75 mm、寬度（或稱厚度）為20 mm、孔徑為27 mm的60角度銑刀。同樣，在半圓銑刀的標(biāo)記末尾有8R等，則表示圓弧半徑為8 mm。銑刀上所標(biāo)的尺寸，均為基本尺寸，在使用和刃磨后，往往會(huì)產(chǎn)生變化，使用時(shí)應(yīng)加以注
27、意。其他各種銑刀的尺寸規(guī)格標(biāo)記方法大致相同，都以表示出銑刀的主要規(guī)格為目的。 1）帶孔圓柱形銑刀和圓盤(pán)形銑刀的安裝 這類銑刀一般利用刀桿將銑刀安裝到銑床主軸上，如圖3.27所示。常用的刀桿直徑有22，27，32和40 mm 4種，用得較少的還有16和50 mm兩種。 圖3.27帶孔圓柱銑刀和圓盤(pán)形銑刀的安裝1拉桿;2主軸;3端面鍵;4套筒;5銑刀;6刀桿;7螺母;8刀桿支承 刀桿和銑刀的安裝步驟如下： 安裝刀桿。用干凈棉紗擦拭干凈刀桿的錐柄和銑床主軸的錐孔，把刀桿的錐柄插入主軸錐孔中，使刀桿凸緣盤(pán)上的槽和主軸前端的傳動(dòng)塊（或稱鍵）配合，并用拉緊螺桿把刀軸拉緊和緊固在銑床主軸上。拉緊螺桿旋入刀桿
28、后端的螺孔中時(shí)，最好旋入四圈以上，若太少，則會(huì)使螺紋損壞。 安裝銑刀。將銑刀、墊圈和刀軸全部擦拭干凈，套上幾個(gè)墊圈，使銑刀處在適當(dāng)位置，再裝上銑刀，并在銑刀與刀桿之間裝上鍵。再在銑刀外面套上適當(dāng)數(shù)量的墊圈和與掛架軸承相配的軸套。最后裝上掛架和旋緊螺母。 當(dāng)銑削用量不太大，受力較小時(shí)，可利用輕便刀桿來(lái)安裝銑刀。這種刀桿安裝時(shí)不需用橫梁和掛架來(lái)支承，所以在臥式和立式銑床均可使用。 圖3.28端銑刀的安裝及刀桿 圖3.29帶柄銑刀的安裝1螺母;2彈簧套;3夾頭體 4）錐柄銑刀的安裝 銑刀和鍵槽銑刀的柄部錐度，大部分是采用“莫氏”錐度的。目前也有一部分采用“公制”錐度。安裝方法根據(jù)機(jī)床主軸錐孔的錐度不
29、同可分以下兩種： 若銑床主軸錐孔的錐度與銑刀柄部的錐度相同，則可把銑刀直接安裝在銑床主軸孔，并用螺桿拉緊即可。在拆卸銑刀時(shí)，最好利用主軸尾部帶有臺(tái)階孔的螺母（在立銑上有），旋松拉緊螺桿，把銑刀推出卸下（見(jiàn)圖3.29（b）。 當(dāng)銑刀柄部的錐度與銑床主軸錐孔的錐度不相同時(shí)，則要利用中間套筒來(lái)進(jìn)行安裝。安裝時(shí)，先把銑刀放入套筒內(nèi)，再連同套筒一起安裝到銑床上。若中間套筒的內(nèi)孔錐度與立銑刀的錐柄錐度不同時(shí)，中間可再放一只小的中間套筒（圖3.29（c）。 (4)常用銑刀常用標(biāo)準(zhǔn)銑刀的類型及尺寸和模具銑刀的形式和尺寸參見(jiàn)機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)。 (5)型腔加工用立銑刀 由于塑壓模、注塑模、壓鑄模及鍛模等各
30、種模具中，相當(dāng)部分的模具型腔，可用立式銑床或萬(wàn)能工具銑床進(jìn)行立銑加工，從而得到精度較高和表面粗糙度較低的型腔，因此型腔加工用的立銑刀有較多的用途。在型腔的立銑加工中，由于型腔有各種各樣的特殊形狀和尺寸，因此，必須配備各種不同形狀和尺寸的立銑刀。而單刃立銑刀是制造最為方便的一種，可及時(shí)地配合加工中的需要。 雙刃立銑刀由于切削時(shí)受力平衡，因此能承受較大的切削量。刀刃的排屑槽比多刃立銑刀大，銑削的精度也較高，對(duì)銑削直線和凸凹型面較為適宜。 平底刃的雙刃立銑刀，適合于深切槽子，且銑削精度較高，但由于磨損激烈而設(shè)較小的45斜面或圓角。 (6)仿形銑刀 仿形銑刀的尺寸和形狀是根據(jù)型腔的形狀，尤其是型面圓角
31、半徑的大小而選用。粗仿形加工時(shí)，宜用剛度和直徑大的仿形銑刀。精仿形加工時(shí)，宜用切削刃圓角半徑小于工件內(nèi)凹圓角半徑的球頭銑刀或小型錐指銑刀。常見(jiàn)仿形銑刀的類型參見(jiàn)機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)。 刨削加工應(yīng)用于單件小批生產(chǎn)及修配工作中。其加工的經(jīng)濟(jì)精度為IT9 IT7,最高可達(dá)IT6，表面粗糙度植Ra一般為6.31.6 m，最低可達(dá)0.8 m。 (1)刨刀 刨刀是刨削加工所使用的工具。刨刀的種類很多，常用的有平面刨刀、偏刀、角度刀及成形刀等。刨刀的幾何參數(shù)與車(chē)刀很相似。但它切入工件時(shí)，沖擊很大，因此刨刀桿截面比車(chē)刀大。刨刀有直頭和彎頭兩種結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)刨削有硬皮的工件時(shí)，直頭刨刀容易發(fā)生“崩刀”或“扎刀
32、”（見(jiàn)圖3.30(b)），而彎頭刨刀工作時(shí)不易產(chǎn)生這類問(wèn)題。這是因?yàn)閺濐^刨刀刀刃碰到工件上的硬點(diǎn)時(shí)，比較容易彎曲，形成讓刀如圖3.30(a)）所示。 如圖3.31所示為一種寬刃精刨刀結(jié)構(gòu)。這種刨刀刃寬小于50 mm時(shí)，刀片材料采用硬質(zhì)合金（YG6,YG8）；刃寬大于50 mm時(shí)，采用高速鋼。刀片安裝的前角一般為-10-15，后角315。刨刀刃磨后要對(duì)前、后刀面進(jìn)行研磨，使其表面粗糙度值Ra小于0.1 m。 圖3.30刨刀彎曲狀況圖3.31寬刃精刨刀 圖3.32常用刨刀的結(jié)構(gòu)形式 圖3.33強(qiáng)力刨刀圖3.34夾固式強(qiáng)力刨刀 圖3.35仿形刨用刨刀 鏜刀是由鏜刀頭和鏜刀桿及相應(yīng)的夾緊裝置組成，鏜刀
33、頭是鏜刀的切削部分其結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)與車(chē)刀相似。在鏜床上鏜孔時(shí)，工件固定在工作臺(tái)上作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，鏜刀夾固在鏜刀桿上與機(jī)床主軸起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在車(chē)床上鏜孔時(shí)，鏜刀固定在機(jī)床刀架上作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于鏜刀的尺寸以及鏜刀桿的粗細(xì)和長(zhǎng)短在很大程度上取決于被加工孔的直徑、深度和該孔所處的位置，因此不論鏜刀用于何種機(jī)床上，一般來(lái)說(shuō)，其剛度和工作條件都比外圓車(chē)刀差。 （1）鏜刀種類 鏜刀種類很多，一般可分為單刃鏜刀、雙刃鏜刀和鏜刀頭。 1)單刃鏜刀這種鏜刀只有一個(gè)切削刃，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，通用性好，一般都有調(diào)節(jié)裝置。如圖3.36所示為微調(diào)鏜刀的結(jié)構(gòu)。 圖3.36微調(diào)鏜刀1刀片;2鏜刀桿;3導(dǎo)向鍵;4
34、緊固螺釘;5精調(diào)螺釘;6刀塊 圖3.37機(jī)夾式單刃鏜刀 2)雙刃鏜刀 雙刃鏜刀常用的有固定式鏜刀和浮動(dòng)鏜刀。它的兩端具有對(duì)稱的切削刃，工作時(shí)可消除徑向力對(duì)鏜桿的影響，工件孔徑尺寸由鏜刀尺寸保證。浮動(dòng)鏜刀又可分為整體式、可調(diào)焊接式和可轉(zhuǎn)位式。 整體式。通常用高速鋼制作或在45鋼刀體上焊兩塊硬質(zhì)合金刀片。制造時(shí)直接磨到尺寸，不能調(diào)節(jié)，適用于零件品種規(guī)格多，批量小，生產(chǎn)周期短的加工。 圖3.38可調(diào)焊接式浮動(dòng)鏜刀1刀體;2緊固螺釘;3調(diào)節(jié)螺釘 可轉(zhuǎn)位式 如圖3.39所示為可轉(zhuǎn)位式浮動(dòng)鏜刀。它由刀體1、壓緊螺釘4、調(diào)節(jié)螺釘2、壓塊3、銷(xiāo)子5和刀片6等組成。將刀片6套在銷(xiāo)子5上，旋轉(zhuǎn)壓緊螺釘4，壓塊3向
35、下移動(dòng)，壓塊3的3斜面將刀片6楔緊在銷(xiāo)子5上。壓塊靠專用調(diào)節(jié)螺釘2頂緊定位，刀片承受切削力時(shí)不會(huì)松動(dòng)。硬質(zhì)合金刀片的切削刃磨損后，可轉(zhuǎn)位后繼續(xù)使用。當(dāng)?shù)镀系膬扇卸寄p后可進(jìn)行重磨。只需旋松螺釘2，4，便可方便地裝卸刀片、調(diào)節(jié)直徑尺寸，一般調(diào)節(jié)范圍為16 mm。 圖3.39可轉(zhuǎn)位式浮動(dòng)鏜刀1刀體;2調(diào)節(jié)螺釘;3壓塊; 4壓緊螺釘;5銷(xiāo)子;6刀片 圖3.40整體鏜刀 圖3.41鏜淬硬工件用鏜刀 由于坐標(biāo)鏜床是貴重的精密設(shè)備，因此只在必要時(shí)才利用坐標(biāo)鏜床鏜淬硬工件，為避免設(shè)備的損壞，在使用圖3.41所示的硬質(zhì)合金鏜刀鏜淬硬工件時(shí)，應(yīng)注意切削用量的選用： 加工余量按機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)中鏜淬硬工
36、件加工余量選用。 鏜孔時(shí)應(yīng)分4次走刀，每次的切削深度見(jiàn)機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)中每次切削深度的百分比（以整個(gè)余量的百分比計(jì)），最后一次切削深度實(shí)際上因前幾次鏜孔的讓刀而大于10%。 進(jìn)給量根據(jù)工件硬度按機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)鏜淬硬工件的進(jìn)給量選用。 采用上述進(jìn)給量時(shí)，主軸的轉(zhuǎn)速按機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)中鏜淬硬工件的主軸轉(zhuǎn)速選用。 手動(dòng)進(jìn)給靠模仿形銑削工具特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但加工精度較低。如圖3.42所示為按靠模手動(dòng)進(jìn)給銑削多圓弧聯(lián)接直線成形表面的工具。將靠模和工件疊合在一起，牢固裝夾在工作臺(tái)上，用手操縱工作臺(tái)的縱、橫向進(jìn)給，使立銑刀刀柄部外圓始終與靠模型面接觸，逐漸銑出成形表面。圖3.42靠
37、模手動(dòng)進(jìn)給仿形銑削1靠模;2工件 圖3.43仿形面靠模銑削夾具1銑刀;2襯套;3刀桿;4刀桿墊圈;5滾輪;6工件 圖3.44簡(jiǎn)單靠模裝置1樣板;2滾輪;3,5墊板;4凹模;6指狀銑刀 2）回轉(zhuǎn)銑削彎曲半圓孔靠模裝置 如圖3.45（b）所示為典型回轉(zhuǎn)銑削彎曲半圓孔靠模裝置。其工作原理是：將圖3.45（a）所示工件，以其半圓孔半徑R1的原點(diǎn)O調(diào)整到與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心相重合，采用如圖3.45（b）所示掛在銑床主軸上，并以主軸為傳動(dòng)軸，通過(guò)齒輪2，3，4帶動(dòng)銑鏜旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行回轉(zhuǎn)進(jìn)給加工。 圖3.45回轉(zhuǎn)銑削彎曲半圓孔靠模裝置1平板;2主動(dòng)齒輪;3中間齒輪;4從動(dòng)齒輪;5刀盤(pán);6鏜刀;7工件;8回轉(zhuǎn)工
38、作臺(tái) 圖3.46簡(jiǎn)單靠模裝置 圖3.47帶縱鍵端銑刀刀桿 圖3.48帶端鍵銑刀刀桿 圖3.497 24圓錐銑刀刀桿圖3.50莫氏錐柄銑刀刀桿 圖3.51錐柄彈性銑刀夾頭圖3.52短錐柄立銑刀夾頭 2）回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 如圖3.53所示，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)除了能帶動(dòng)安裝在它上面的工件旋轉(zhuǎn)外，還可完成分度工作。用它可加工工件上的圓弧形周邊，圓弧形槽，多邊形工件，以及加工有分度要求的槽或孔等。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)按其外圓直徑的大小區(qū)分，有200，320，400和500 mm等幾種規(guī)格。圖3.53回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1底座;2轉(zhuǎn)臺(tái);3蝸桿軸;4手輪;5固定螺釘 圖3.54立銑頭 4）萬(wàn)能分度頭 如圖3.55所示的FW125型萬(wàn)能分度頭
39、可對(duì)工件進(jìn)行任意圓周等分或不等分分度或直線移距分度；能將工件相對(duì)銑床工作臺(tái)臺(tái)面扳成所需要的角度；能配合工作臺(tái)的移動(dòng)使工件作連續(xù)旋轉(zhuǎn)，以銑削螺旋面等復(fù)雜曲面。例如，銑削內(nèi)外球面時(shí)，銑刀盤(pán)軸線通過(guò)球心，刀尖的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與球面的某一截面圓重合，用分度頭帶動(dòng)工件繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，即可銑出球面。 如圖3.55（a）所示，萬(wàn)能分度頭主要由分度頭基座11、回轉(zhuǎn)體5、主軸2、刻度盤(pán)3、分度盤(pán)9、分度盤(pán)手柄7和分度叉8及附件等組成。主軸為空心，兩端均為錐孔。前端錐孔及端面可用于安裝頂尖1或工件心軸、三爪自定心卡盤(pán)。主軸可隨回轉(zhuǎn)體5在基座內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)成水平或傾斜位置。用萬(wàn)能分度頭進(jìn)行分度，一般可用直接分度法和簡(jiǎn)單分度法
40、。主軸2前端的刻度盤(pán)3可隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，用于直接分度的原理如圖3.55（b）所示。 圖3.55萬(wàn)能分度頭1頂尖;2主軸;3刻度盤(pán);4游標(biāo);5回轉(zhuǎn)體;6插銷(xiāo);7手柄;8分度叉;9分度盤(pán);10鎖緊螺釘;11基座 (1)專用夾具的設(shè)計(jì)方法和步驟 1）夾具的生產(chǎn)過(guò)程和基本要求 一般夾具的生產(chǎn)過(guò)程如圖3.56所示。夾具設(shè)計(jì)任務(wù)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用、制造部門(mén)會(huì)簽夾具制造夾具驗(yàn)證使用生產(chǎn)圖3.56夾具的生產(chǎn)過(guò)程 2）夾具設(shè)計(jì)的步驟 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集、研究設(shè)計(jì)的原始資料 確定夾具結(jié)構(gòu)方案、繪制結(jié)構(gòu)草圖 繪制夾具總圖 標(biāo)注總圖上的尺寸、公差與配合和技術(shù)條件。夾具總圖的結(jié)構(gòu)繪制完成后，需在圖上標(biāo)注5類尺寸和4類技術(shù)
41、條件，標(biāo)注內(nèi)容和標(biāo)注方法后面將專門(mén)闡述。 編寫(xiě)零件明細(xì)表?？倛D上的明細(xì)表應(yīng)具有以下內(nèi)容：序號(hào)、名稱、代號(hào)(指標(biāo)準(zhǔn)件號(hào)或通用件號(hào))、數(shù)量、材料、熱處理、質(zhì)量。 繪制零件圖 圖3.57鉆軸套工件6H9孔夾具1鉆套;2襯套;3鉆模板;4開(kāi)口墊圈;5螺母;6定位心軸;7底座 工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸，圖3.57中的尺寸B屬此類尺寸。 夾具與刀具的聯(lián)系尺寸，圖3.57中的尺寸C屬此類尺寸。 夾具與機(jī)床聯(lián)接部分的聯(lián)系尺寸 夾具內(nèi)部的配合尺寸，圖3.57中的尺寸E均屬此類尺寸。 定位元件之間的相互位置要求定位元件與聯(lián)接元件和(或)夾具體底面的相互位置要求引導(dǎo)元件與聯(lián)接元件和(或)夾具體底面的相互位置要求引導(dǎo)元件與定位元件間的相互位置要求 圖3.584類技術(shù)條件的相互位置關(guān)系 如圖3.59所示為連桿的鉆孔工序圖。本工序?yàn)樵赯5125立式鉆床上鉆7孔和螺紋M6的底孔5。本工序使用鉆模進(jìn)行加工 圖3.59加工連桿螺釘孔的工序簡(jiǎn)圖
機(jī)械制造工藝裝備項(xiàng)目3砂輪架箱體加工工藝裝備
