某十字軸零件機(jī)械加工工藝及其夾具設(shè)計-銑?26軸端面、鉆?14孔夾具

某十字軸零件機(jī)械加工工藝及其夾具設(shè)計-銑?26軸端面、鉆?14孔夾具,十字,零件,機(jī)械,加工,工藝,及其,夾具,設(shè)計,26,端面,14 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：某十字軸零件機(jī)械加工工藝 及其夾具設(shè)計  某十字軸零件機(jī)械加工工藝及其夾具設(shè)計 摘 要 本文完成了十字軸零件的工藝規(guī)程及設(shè)計了銑26端面以及鉆14孔的兩套夾具。從零件的結(jié)構(gòu)外形分析，它的外型復(fù)雜，且不易加工，因此該零件選用是鍛件。它的主要加工面是孔、端面，在本設(shè)計中，先以一個面加工出一個基準(zhǔn)面，然后，再以該基準(zhǔn)面加工相應(yīng)的孔。在整個加工過程中，分別采用了銑床、鉆床。并設(shè)計了銑端面、鉆孔的專用夾具，并對它們的定位分別采用了兩個V型塊定位，一擋銷來輔助定位，銑床夾具用了三個V型塊定位。由于該零件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。因此，夾緊方式都采用手動夾緊，它的夾緊簡單，機(jī)構(gòu)的設(shè)計更為方便，滿足夾緊要求。 關(guān)鍵詞：十字軸零件；加工工藝；專用夾具； 0 Design Of Shaft Parts Machining Process And Fixture Of A Cross Abstract This paper completed cross shaft parts written and 26 face milling and drilling 14 holes of the two sets of fixture design. From the analysis of structure and shape of parts, its shape is complex, and not easy to processing, so the selection of parts is forging. Its main processing is the hole surface, face, in the design, first to a surface processing of a reference plane, and then, and then in the base-level processing corresponding holes. In the whole process of the milling machine, drilling machine, respectively. And the design of special fixture for milling, drilling, and their location using the four V type block position, a stop pin to the auxiliary positioning. Due to the small size of components, the clamping force is needed. Therefore, the clamping means are manually clamping, clamping it simple, more convenient for the design of institutions, to meet the requirements of clamping. Key Words：Intermed shaft supporting bracket；Processing；Special fixture； 0 目 錄 1 緒論 0 1.1綜述 0 1.2機(jī)床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 0 1.2.1國內(nèi)外機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 0 1.2.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 0 1.3課題背景 0 1.4本文主要研究工作 4 2 零件的分析 0 2.1 零件作用 0 2.2 零件的工藝分析 0 3 工藝規(guī)程設(shè)計 0 3.1 確定毛坯的制造形式 0 3.2基面的選擇 0 3.3制定工藝路線 0 3.4機(jī)械加工余量，工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 0 3.5確定切削用量及基本工時 0 3.6小結(jié) 0 4 鉆床夾具設(shè)計 0 4.1機(jī)床夾具組成 0 4.2機(jī)床夾具作用 0 4.3 機(jī)床夾具分類 0 4.4夾具設(shè)計步驟 0 4.5 鉆床夾具設(shè)計過程 0 4.5.1定位基準(zhǔn)的選擇 0 4.5.2夾具設(shè)計 0 5 銑床夾具設(shè)計 0 5.1 銑床夾具的設(shè)計特點 0 5.2夾具裝夾工件的特點 0 5.3銑床夾具的安裝 0 5.4銑床夾具的對刀位置 0 5.5銑刀分類 0 4 5.6定位方案 0 5.6.1定位誤差計算 0 5.6.2夾緊方案 0 6.設(shè)計總結(jié) 錯誤!未定義書簽。 參考文獻(xiàn) 0 致謝 0 4 1 緒論 1.1概述 夾具是指夾住、壓縮試驗片的、安裝在試驗機(jī)上的、用于強(qiáng)度試驗的零部件。 根據(jù)要測試的試驗片的不同種類（塑料、金屬等）、試驗方式的不同種類（拉伸、壓縮）需要更換治具進(jìn)行試驗。機(jī)械制造過程中用來固定加工對象，使加工對象（待加工零件）占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置為夾具，夾具又稱為卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。夾具種類按使用特點可分為：萬能通用夾具、專用性夾具、可調(diào)夾具、組合夾具等。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。其中機(jī)床夾具最為常見，常簡稱為夾具 。 夾具是由定位元件、加緊裝置、對刀元件、連接元件、夾具體、其他元件及裝置組成的。在機(jī)床上加工工件時，為使工件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求 ，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置 、對刀引導(dǎo)元件(確定刀具與工件的相對位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成[1]。 夾具主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動強(qiáng)度、輔助產(chǎn)品檢測、展示、運輸?shù)?。加工零件時使用合適正確的夾具能夠穩(wěn)定地保證工件的加工精度，減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率，能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實現(xiàn)一機(jī)多能。 工件的工藝分析及夾具設(shè)計是工藝工程師必備的專業(yè)素質(zhì)。在機(jī)械加工領(lǐng)域中，機(jī)械加工工藝的合理性和創(chuàng)新性顯得尤為重要?？梢詫C(jī)械加工工藝，理解為一個將原材料利用機(jī)械加工的方法使其成為合格零件的全過程。因此，機(jī)械加工工藝貫穿著整個加工過程，對整個加工過程都有明確規(guī)定。合理的加工工藝就是要保證產(chǎn)品的質(zhì)量、降低加工成本、提高加工效率、保證生產(chǎn)的安全等。機(jī)械加工工藝包含著加工流程、主要設(shè)備和技術(shù)力量等。機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工過程和操作方法等的重要文件，是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)加工。機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體加工內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。在現(xiàn)行的工藝流程中，由于某些條件的改變，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都會改變現(xiàn)有的機(jī)械加工工藝。因此，要求及時對工藝流程進(jìn)行修訂和完善，調(diào)整已經(jīng)確定的加工順序和加工內(nèi)容，以提高加工效率，保證工藝流程的合理性和高效性。 1.2機(jī)床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。當(dāng)代機(jī)械制造工業(yè)以迅猛的步伐向前發(fā)展，加工方法和制造工藝進(jìn)步完善與開拓，在傳統(tǒng)的切削、磨削技術(shù)不斷發(fā)展，上升到新的高度的同時，各種特種加工方法也在不斷出現(xiàn)，并拓展出新的工藝可能性，達(dá)到新的技術(shù)水平，并在生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。 1.2.1國內(nèi)外機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機(jī)加工各種各樣的零部件，導(dǎo)致改型和生產(chǎn)個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種零件的需求與日俱增，加工設(shè)備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對設(shè)備快速性和適應(yīng)性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產(chǎn)量之間的最佳組合。機(jī)床夾具現(xiàn)狀國際研究協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,在生產(chǎn)中、小批量生產(chǎn)現(xiàn)狀,對工件各種工件的物種多樣性已全部85%?，F(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品的需求,為了適應(yīng)市場需求和競爭經(jīng)常更新。然而,一般企業(yè)仍使用傳統(tǒng)的專用夾具,一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10～20％左右。特別是近些年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新型加工技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)床夾具的使用提出了新的要求：1)可以快速方便設(shè)備生產(chǎn)的新產(chǎn)品,以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備階段、降低生產(chǎn)成本；2)能裝夾一組具有相似性特征的工件；3)能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；4)適用于各種現(xiàn)代制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；5)采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步降低了工人的勞動強(qiáng)度,提高勞動生產(chǎn)率,6)改善標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床夾具?，F(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要是向著為了標(biāo)準(zhǔn)化、精度和效率和靈活性等4個方面而發(fā)展。 1.2.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、精密化。 a) 標(biāo)準(zhǔn)化、系列化：是把夾具的零件、部件和組件制訂成部標(biāo)和國標(biāo)，由專業(yè)化制造廠生產(chǎn)供應(yīng)。這些零件、部件或組件可以作為一個獨立單元安裝在夾具上，稱為夾具的一部分，這就簡化了夾具的設(shè)計、制造和裝配。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本，提高勞動生產(chǎn)效率等。 b) 通用化：通用化是指擴(kuò)大夾具的通用化程度,它是適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的多品種小批量生產(chǎn)特點的有效措施之一。 c) 精密化：進(jìn)行大批量的零件加工時,機(jī)械零件的加工精度是由夾具保證的,夾具精度的高低直接影響到零件的制造精度。隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm[4]。 1.3課題背景 工藝是制造技術(shù)的靈魂，也是核心力量現(xiàn)代制造工藝可以說是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，也是其最有活力的部分一件產(chǎn)品從設(shè)計變?yōu)楝F(xiàn)實必須通過生產(chǎn)加工才能完成，故而工藝是設(shè)計制造的橋梁，設(shè)計的可行性一般會受到工藝水平的制約，由此工藝也就很容易成為設(shè)計的瓶頸，所以，不是所有被設(shè)計師設(shè)計出來的產(chǎn)品都能被加工出來，也不是所有設(shè)計出來的產(chǎn)品都能通過加工達(dá)到預(yù)定的技術(shù)要求 設(shè)計和工藝非常重要，缺一不可很多人把二者割裂或?qū)α⑵饋恚@顯然不正確，應(yīng)用廣義的制造概念把它們統(tǒng)一起來現(xiàn)在，人們常會較為看重設(shè)計師在產(chǎn)品創(chuàng)意上的作用，卻未能正確評價工藝制造師的作用 事實上，很多例子都能生動說明制造技術(shù)的成功離不開較高的工藝水平機(jī)械制造是一門歷史悠久的學(xué)科，在人類文明的發(fā)展進(jìn)程中占據(jù)了重要地位 而機(jī)械制造工藝是專門研究產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)加工制造銷售使用維修服務(wù)乃至回收再生的整個過程的工程學(xué)科 隨著社會的發(fā)展，人類在進(jìn)入21世紀(jì)后對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了極大的變化，品種多樣更新快捷使用方便物美價廉成為產(chǎn)品必須具備的品質(zhì)，如果產(chǎn)品還包含自動化程序，則進(jìn)一步要求售后服務(wù)必須到位 綜上所述，為適應(yīng)時代要求，必須采用現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)。 眾所周知，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)突出表現(xiàn)為現(xiàn)代技術(shù)和工業(yè)創(chuàng)新的集成，它不僅是國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，也是衡量國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志，是國際間科技競爭的重點 我們要抓住機(jī)遇，了解機(jī)械制造技術(shù)工藝的發(fā)展特點，把握現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，緊跟發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的世界潮流，將發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械制造工藝放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位。隨著我們對制造技術(shù)研究的繼續(xù)深化，不久的將來，它會有更廣闊的發(fā)展空間。 本課題的目的是通過完成畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生掌握機(jī)械加工的流程，對培養(yǎng)學(xué)生盡早成為合格工藝工程師具有重要的實踐意義。通過工藝編制及其所用機(jī)床夾具設(shè)計的鍛煉，可使學(xué)生對企業(yè)工藝室工作有一個清楚地認(rèn)識，為日成為工藝工程師打下良好基礎(chǔ)。能夠培養(yǎng)學(xué)生運用機(jī)械制造工藝學(xué)及有關(guān)課程的知識，結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，能鞏固、加深有關(guān)機(jī)械加工工藝與夾具方面的知識，為以后的實際工作奠定堅實的基礎(chǔ)[6]。 當(dāng)代機(jī)械制造工業(yè)正以迅猛的步伐邁向21世紀(jì)，加工方法和制造工藝進(jìn)一步完善與開拓，在傳統(tǒng)的切削、磨削技術(shù)不斷發(fā)展，上升到新的高度的同時，各種特種方法也在不斷出現(xiàn)，開拓出新的工藝可能性，達(dá)到新的技術(shù)水平，并在生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用；加工技術(shù)向高精度發(fā)展，出現(xiàn)了所謂的“精密工程”、“納米技術(shù)” 。制造技術(shù)向自動化方向發(fā)展，正沿著數(shù)控技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)及計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的臺階向上攀登。 1.4本文主要研究工作 某十字軸零件機(jī)械加工工藝及其夾具設(shè)計是本課題的研究內(nèi)容，對此研究查閱的大量的資料，首先明白機(jī)械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機(jī)械性質(zhì)成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。 為了能具體確切的說明過程，使工件能按照零件圖的技術(shù)要求加工出來，就得制定復(fù)雜的機(jī)械加工工藝規(guī)程來作為生產(chǎn)的指導(dǎo)性技術(shù)文件，學(xué)習(xí)研究制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的意義與作用就是本課題研究目的。 在整個設(shè)計過程中,我們將學(xué)習(xí)到更多的知識。我們必須仔細(xì)了解零件結(jié)構(gòu)，認(rèn)真分析零件圖,培養(yǎng)我們獨立識圖能力,增強(qiáng)我們對零件圖的認(rèn)識和了解,通過對零件圖的繪制,不僅能增強(qiáng)我們的繪圖能力和運用AutoCAD軟件的能力，而且能加深我們對所學(xué)知識的理解。 機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工過程和操作方法等的重要文件，是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)加工。機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體加工內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。機(jī)械加工工藝流程是為了保證生產(chǎn)高效率、低消耗，也是為了保證生產(chǎn)安全和質(zhì)量合格所制定的。機(jī)械加工工藝就是以工藝流程作為依據(jù)，所以需要操作者對加工流程熟記于心，并嚴(yán)格執(zhí)行，在每個環(huán)節(jié)，都要按照工藝要求對零件進(jìn)行加工并嚴(yán)格把關(guān)。這樣才能保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高工作效率。在現(xiàn)行的工藝流程中，由于某些條件的改變，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都會改變現(xiàn)有的機(jī)械加工工藝。因此，要求及時對工藝流程進(jìn)行修訂和完善，調(diào)整已經(jīng)確定的加工順序和加工內(nèi)容，以提高加工效率，保證工藝流程的合理性和高效性。同一零件，在不同企業(yè)加工，工藝流程各不相同。因此，機(jī)械加工工藝流程是企業(yè)結(jié)合自己實際生產(chǎn)情況的產(chǎn)物，是根據(jù)現(xiàn)有的條件（如廠內(nèi)機(jī)械設(shè)備，技術(shù)手段，人才素質(zhì)等）合理計劃制定的。 機(jī)床夾具作為機(jī)械制造業(yè)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，對整個機(jī)械制造業(yè)的水平提升有著極其重要的影響，甚至有些時候是關(guān)鍵性的影響。如果要實現(xiàn)機(jī)械制造的現(xiàn)代化，必須首先提高機(jī)床夾具的現(xiàn)代化水平，提高機(jī)床夾具的制造效率，實現(xiàn)機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化。然而，傳統(tǒng)的機(jī)床夾具還占據(jù)著機(jī)械制造業(yè)的絕對主導(dǎo)地位，這成為了機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程的障礙因素。機(jī)床夾具的設(shè)計要照顧到夾具加工的具體特點，充分發(fā)展機(jī)床夾具設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化和信息化，不斷提高機(jī)床夾具的效率，沖破這個制約機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)快速發(fā)展的瓶頸。只有通過不斷提高機(jī)床夾具設(shè)計的科學(xué)性、合理性，才能不斷推進(jìn)機(jī)床夾具設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，滿足機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)代化對機(jī)床夾具設(shè)計的要求。 25 2 零件的分析 2.1零件作用 十字軸是萬向節(jié)典型結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵零件，主要用于各種機(jī)械的多向傳動連接，常與聯(lián)軸器配套使用，起傳遞動力的作用，承受較大載荷，故毛坯采用強(qiáng)度和韌性都較好的20GrMnTi。 2.2零件的工藝分析 零件的三維圖如圖2.1所示： 圖2.1 十字軸三維零件圖 以四個軸頸為基準(zhǔn)的加工軸向中心孔和銑軸端面的安排，這是因為四個軸頸是重要加工表面，這樣做可保證它們的加工余量均勻，并防止加工余量不夠而導(dǎo)致廢品產(chǎn)生，同時這也符合便于裝卡的原則。 為了避免多次裝卡，引起誤差以及造成工時的損耗，故采用一次裝卡同時加工14和10，為了減小鉆孔走刀長度，先加工14的孔，鉆中心孔時注意盡量保證處于同一軸線的中心孔有較好的同軸度，這樣便于四軸頸加工，而且夾緊力不宜過大，防止產(chǎn)生變形。 以軸向中心孔為精基準(zhǔn)的加工表面： 這一組加工表面包括：軸頸，徑向中心孔（鉆孔，攻絲）。 軸頸是最重要的加工表面，由于十字軸的剛性較差，毛坯的圓柱度誤差很容易反映到工件上來，造成工件的圓柱度誤差，四軸的圓柱度誤差允許值0.007，要求較高，故軸頸安排了粗車、半精車、磨削，這樣毛坯誤差復(fù)映到工件的誤差就明顯減小，從而保證了零件的加工精度。 此外，為了減小磨削力引起的變形，選用切削性能較好的白剛玉粒度號為46的較軟砂輪。 以軸頸為精加工基準(zhǔn)的加工表面。 磨四周端面，四個軸端面的對稱度要求比較高,故最終安排一道軸頸為精基準(zhǔn)的磨削加工。 3 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1確定毛坯的制造形式 零件材料為20GrMnTi，考慮到零件在工作過程中承受經(jīng)常性的交變載荷，因此選用鍛件，從而使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件可靠工作。此外考慮到生產(chǎn)性質(zhì)為大批大量，所以采用效率和精度等級都比較高的模鍛成型加工工藝，毛坯圖如圖3.1所示： 圖3.1十字軸毛坯圖 3.2基面的選擇 基面選擇在工藝規(guī)程設(shè)計中占有很重要的位置，關(guān)系到能否保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率?；孢x擇合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高; 否則，最直接的后果是無法保證加工質(zhì)量，造成零件大批報廢，浪費原材料和勞動力以及能源，降低生產(chǎn)效率。 第一：粗基準(zhǔn)的選擇 考慮到端面對兩對軸線的位置度要求，而且四個軸頸外圓是重要加工表面，這樣做可保證重要加工表面的加工余量均勻，并防止加工余量不夠而導(dǎo)致廢品產(chǎn)生，同時選擇外圓面作為粗基準(zhǔn)定位比較穩(wěn)定，符合便于裝卡的原則，所以選擇毛坯外圓為粗基準(zhǔn)銑軸端面比較合理。 第二：精基準(zhǔn)的選擇 以中心孔作為加工外圓的精基準(zhǔn)，以四軸頸為加工四軸端面的精基準(zhǔn)。 3.3制定工藝路線 工藝路線用來表示企業(yè)產(chǎn)品的在企業(yè)的一個加工路線（加工順序）和在各個工序中的標(biāo)準(zhǔn)工時定額情況。是一種計劃管理文件不是企業(yè)的工藝文件，不能單純的使用工藝部門的工藝卡來代替。工藝卡主要是用來指定工人在加工過程中的各種操作要求和工藝要求，而工藝路線則強(qiáng)調(diào)加工的順序和工時定額情況，主要用來進(jìn)行工序排產(chǎn)和車間成本統(tǒng)計。 表3.1 工序路線方案一 工序 方案一 1 粗車四軸端面 2 半精車四軸端面 3 鉆四軸徑向中心孔，攻螺紋，锪錐面 4 鉆端面中心孔，锪錐面 5 粗車四軸外圓 6 半精車四軸外圓 7 精車四軸外圓 8 滲碳淬火處理 9 磨四軸外圓 10 最終檢查 方案一車削兩次浪費工時，增加了工人的勞動量，不利于提高效率，縮減成本；此外端面的中心孔以及螺紋孔為非工作表面，因此安排在粗加工之后，熱處理之前加工進(jìn)行，這樣可以提高重要加工表面的加工精度，減小不重要表面對它們的影響；方案一還有一個不足就是，四軸外圓也屬于重要加工表面，熱處理以后，它的尺寸和形狀都要發(fā)生改變從而影響精度，方案二中去掉了方案一中的精加工四軸外圓，而是在熱處理之后加了一道磨削外圓的工序，這樣就可以很好地保證四軸外圓的加工精度，減小廢品率，提高生產(chǎn)效率，根據(jù)上述原因，選擇方案二作為最終十字軸加工工藝路線。方案二通過對外圓以四軸中心孔為基準(zhǔn)的粗車和半精車[9]。 表3.2 工序路線方案二 工序 方案二 1 鍛造毛坯 2 粗銑四軸頸端面并打中心孔 3 粗車四軸頸并倒角 4 半精車四軸頸并倒角 5 精銑端面 6 鉆 孔、鉆 通孔、及锪90o孔 7 鉆側(cè)面M8—7H底孔并攻M8—7H螺紋 8 熱處理—滲碳、淬火、回火 9 以雙向90°為基準(zhǔn)磨削Φ26×50長至尺寸要求，保證四軸頸圓柱度要求 10 按零件圖樣要求全面檢查 3.4機(jī)械加工余量，工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 第一：四軸外圓加工余量 直徑考慮其加工長度為50mm，零件直徑為26mm，與其聯(lián)系的非加工表面的尺寸為28mm，由于是大批生產(chǎn)并且采用模鍛件作為毛坯，為了降低毛坯加工難度，簡化工藝路線，現(xiàn)直接取外圓的毛皮尺寸為28mm，外圓的表面粗糙度及圓柱度要求很高，2 Z=2mm的加工余量可以滿足要求，但為了增加零件加工的可靠性，現(xiàn)取模鍛件四軸外圓部分為精密級，鍛件質(zhì)量約為1.5KG。復(fù)雜系數(shù)s=Mf/Mn=0.57,屬于S2級，一般復(fù)雜等級，材質(zhì)系數(shù)為M1[5]，尺寸公差 和偏差為1+0.7 -0.3mm，因此毛坯的尺寸為28+0.7 -0.3mm，實際加工余量為2Z=2+0.7 -0.3。 第二：四軸端面 四周端面的相對面間的零件尺寸為152-0.020 -0.074mm，粗糙度為1.25，相對于中心軸的對稱度為0.05，因此選加工余量Z=3mm可以滿足加工要求,零件復(fù)雜度為S2，材質(zhì)系數(shù)為M1，因此毛坯尺寸的公差和上下偏差為2+1.4 -0.6mm，因此加工余量為3+1.4 -0.6mm，毛坯尺寸為158+1.4 -0.6mm。 第三：兩側(cè)面 加工余量為0mm，毛坯尺寸為。 鉆孔余量、攻螺紋余量、锪錐面余量、四軸中心孔、非重要表面，既無尺寸偏差，又無位置度要求，14mm孔加工余量為4 mm, 10mm孔加工余量為3mm。 3.5確定切削用量及基本工時 3.5.1銑四軸端面 工件材料:20CrMnTi，σ=1018Mpa，模鍛。 加工要求：銑四軸端面兩向?qū)γ娉叽缬?58+1.4 -0.6mm,至兩端面尺寸為[10]（公差平均分配(2+0.054)/2x2=1.027/2)152-0.020 -0.074,各端面距中心平面距離為按入體原則標(biāo)注。 機(jī)床：臥式銑床X5020AS。 刀具：YT15圓柱銑刀，齒數(shù)Z=6，依據(jù)手冊，由切削深度，以及加工類型（不經(jīng)粗銑的半精銑），選用粗齒[11]。 計算切削用量： 根據(jù)刀具材料以及加工類型[7]，=0.12mm，。 采用硬質(zhì)合金圓柱銑刀，=50mm，Z=6，則 ， 由機(jī)床說明書取，于是。 刀具每分鐘進(jìn)給量為=662.4mm/min。 計算基本時間：本工序為相同的四個工步, 。 3.5.2鉆四軸軸向中心孔，锪錐面 為了盡量保證10mm和14mm同軸，采用一次裝卡，連續(xù)加工的方法，這也有利于節(jié)約工時，提高生產(chǎn)效率，減小工人勞動強(qiáng)度。先加工14mm的孔，后加工10mm的孔，這樣可以減小加工10mm孔的走刀距離和加工時受的阻力，從而減小加工誤差。由于這些孔的加工精度較低，因此只進(jìn)行粗加工就可以滿足要求，以下就對切削用量作具體的闡述： 加工條件及加工要求： 工件材料:20CrMnTi，σ=1018Mpa，模鍛。 加工要求： 機(jī)床：臥式鉆床 刀具：中心鉆14mm, ；10mm，。 計算切削用量： 根據(jù)刀具材料以及加工類型的依據(jù)[8]。 σ=1018Mpa<0.748Gpa, ，由參考文獻(xiàn)[4]查表得加工14mm孔的進(jìn)給量以及切削速度分別為，，計算得，查表得機(jī)床有此轉(zhuǎn)速。加工10mm孔的進(jìn)給量以及切削速度分別為，轉(zhuǎn)速計算結(jié)果與14mm為了簡化加工過程采用與加工14mm孔一樣的轉(zhuǎn)速。 計算基本時間： 加工各軸兩孔的走刀長度、進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速分別為： 3.5.3粗車四軸外圓 加工條件及加工要求[12]： 加工要求：粗車四軸外圓由毛坯尺寸公差及上下偏差為公差平均分配 。 機(jī)床：臥式車床C6201-1。 刀具：YT5外圓車刀，由于σ=1018Mpa，加工材料為結(jié)構(gòu)鋼，選用前角25°，系統(tǒng)剛性足夠，切削深度不大應(yīng)選用較小主偏角，依據(jù)手冊主偏角范圍10°～15°，由于取較小主偏角可以提高刀具壽命，因此選擇10°，根據(jù)前角大小，以及加工類型（粗車），查的相應(yīng)的α=8°，刀桿尺寸為。 計算切削用量： 根據(jù)加工尺寸確定背吃刀量為 工件直徑靠近20mm，刀具材料為硬質(zhì)合金，背吃刀量0.6mm，有工藝手冊查表得。 通過查表法確定切削速速，根據(jù)縱車外圓的切削速度表，并根據(jù)以上得出的切削標(biāo)準(zhǔn)，選出對應(yīng)的切削速度為， ， (3.1) 由機(jī)床說明書取轉(zhuǎn)速為 相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為 (3.2) 計算基本時間：本工序為四個相同工步 (3.3) 3.5.4.精車四軸外圓 加工條件及加工要求[13]： 加工要求：粗車四軸外圓由至兩端面尺寸公差及上下偏差為公差平均分配(1+0.02)/3=0.34）. 機(jī)床：臥式車床C6201-1 刀具：YT15外圓車刀，由于σ=1018Mpa，加工材料為結(jié)構(gòu)鋼，查表得前角范圍12°～15°，由于工件硬度低，前角需大一點，因此選用前角=15°，，，刀桿尺寸為，刀尖半徑取。 計算切削用量： 根據(jù)切削尺寸及加工要求。 按表面粗糙度選取切削用量：根據(jù)刀具的相關(guān)參數(shù)，并選擇有利于下步磨削最終達(dá)到最終的加工要求的表面粗糙度，查的進(jìn)給量為。 用查表法確定切削速度[10]，硬質(zhì)合金外圓縱車削的切削速度）。 ，根據(jù)機(jī)床說明書，取，計算切削速度： 計算基本時間：本工序為四個相同工步 3.5.5鉆孔，攻螺紋，锪錐面 加工條件及加工要求[14]： 加工要求：鉆7mm 的孔，深度為15mm；攻螺紋M8-7H；锪錐面深度4mm，小端直徑23mm，角度為60°。 機(jī)床：立式鉆床Z518 刀具：6mm中心鉆；M8絲錐；60°锪鉆。 確定切削用量 鉆孔： 由材料σ=1018Mpa<0.748Gpa，查表取。 依據(jù)鉆直徑以及進(jìn)給量確定， 計算轉(zhuǎn)速，車床為無極轉(zhuǎn)速因此轉(zhuǎn)速不需修正。 攻螺紋： 查表取， 切削速度計算公式： (3.4) 查表確定各系數(shù)：， 計算基本時間：加工各步的走刀長度、進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速分別為： 3.5.6滲碳淬火 滲碳深度嚴(yán)格控制為1.7～2.2，淬火硬度為HRC58～60[8]。 工序7精磨四軸外圓 加工條件及加工要求： 加工要求：磨削外圓由至。 機(jī)床：外圓磨床。 磨輪：（磨輪的選擇）[9]確定砂輪材料為白剛玉，粒度為46，粘結(jié)劑為陶瓷的平型砂輪，砂輪直徑d=250mm,厚度h=6mm。 確定切削用量： 由加工要求。 由于加工類型是直接精磨，且粗糙度為。 3.6小結(jié) 機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設(shè)計，可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)。 最終確定本套工藝文件如下： 工序1：鍛造毛坯； 工序2：粗銑26四軸頸端面并打中心孔； 工序3：粗車四軸頸并倒角； 工序4：精車四軸頸并倒角； 工序5：精銑端面； 工序6：鉆 孔、鉆 通孔、及倒角90o孔； 工序7：鉆側(cè)面M8—7H底孔并攻M8—7H螺紋； 工序8：熱處理—滲碳、淬火、回火 ； 工序9：以雙向90°為基準(zhǔn)磨削Φ26×50長至尺寸要求，保證四軸頸圓柱度要 求； 工序10：按零件圖樣要求全面檢查。 4 鉆床夾具設(shè)計 4.1機(jī)床夾具組成 (1) 定位元件 　　它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時工件相對于刀具和機(jī)床加工運動間的相對正確位置。 (2)夾緊裝置 　　用于夾緊工件，在切削時使工件在夾具中保持既定位置。 (3)對刀、引導(dǎo)元件或裝置 　　這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對刀元件，如對刀塊。用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件，稱為導(dǎo)引元件。 (4)連接元件 　　使夾具與機(jī)床相連接的元件，保證機(jī)床與夾具之間的相互位置關(guān)系。 (5)夾具體 　　用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對定，使夾具相對機(jī)床具有確定的位置。 (6)其它元件及裝置 　　有些夾具根據(jù)工件的加工要求，要有分度機(jī)構(gòu)，銑床夾具還要有定位鍵等。 　　以上這些組成部分，并不是對每種機(jī)床夾具都是缺一不可的，但是任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關(guān)鍵，目的是使工件定準(zhǔn)、夾牢。 4.2機(jī)床夾具作用 對工件進(jìn)行機(jī)械加工時,為了保證加工要求,首先要使工件相對于刀具及機(jī)床有正確的位置,并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此,在進(jìn)行機(jī)械加工前,先要將工件裝夾好。工件的裝夾方法有兩種:一種是工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺或卡盤上;另一種是工件裝夾在夾具上。采用第一種方法裝夾工件時,一般要先按圖樣要求在工件表面劃線,劃出加工表面的尺寸和位置,裝夾時用劃針或百分表找正后再夾緊。這種方法無需專用裝備,但效率低,一般用于單件和小批量生產(chǎn)。批量較大時,大都用夾具裝夾工件。用夾具裝夾工件的 優(yōu)點如下: （1）穩(wěn)定地保證工件的加工精度。用夾具裝夾工件時,工件相對于刀具及機(jī)床的位置精度由夾具保證,不受工人技術(shù)水平的影響,使一批工件的加工精度趨于一致。 （2）提高勞動生產(chǎn)率。使用夾具裝夾工件方便、快速,工件不需要劃線找正,可顯著地減少輔助工時,提高勞動生產(chǎn)率;工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性,因此可加大切削用量,提高勞動生產(chǎn)率;可使用多件、多工位裝夾工件的夾具,并可采用高效夾緊機(jī)構(gòu),進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。 （3）擴(kuò)大機(jī)床的使用范 圍。在通用機(jī)床上采用專用夾具可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍,充分發(fā)揮機(jī)床的潛力,達(dá)到一機(jī)多用的目的。例如,使用專用夾具可以在普通車床上很方便地加工小型箱體類工件。甚至在車床上拉出油槽,減少了昂貴的專用機(jī)床,降低了成本,這對中小型工廠尤其重要。 （4）改善操作者的勞動條件。由于氣動、液壓、電磁等動力源在夾具中的應(yīng)用,一方面減輕了工人的勞動強(qiáng)度;另一方面也保證了夾緊工 件的可靠性,并能實現(xiàn)機(jī)床的互鎖,避免事故,保證了操作者和機(jī)床設(shè)備的安全。 （5） 降低成本。在批量生產(chǎn)使用夾具后,由干勞動生產(chǎn)率的提高,使用技術(shù)等級 較低的工人以及廢品率下降等原因,明顯地降低了生產(chǎn)成本。夾具制造成本分?jǐn)傇谝慌ぜ?每個工件增加的成本是極少的,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由于提高勞動生產(chǎn)率而降低的成本。工件批量愈大,使用夾具所取得的經(jīng)濟(jì)效益就愈顯著。 4.3機(jī)床夾具分類 1.按夾具的通用特性分類 按夾具的通用特性分類根 據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性,機(jī) 床夾具 可分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動線夾具等: ( 1 ) 通用夾具。通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化,而且具有一定通用性的夾具。這類夾具適應(yīng)性強(qiáng),可用來裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。 ( 2 )專用夾具。這類夾具是專為零件的某一道工序的加工而設(shè)計和制造的。在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中,常用各種專用夾具,可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。 ( 3 )可調(diào)夾具?？烧{(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件,只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。 ( 4 )組合夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元 件具有較高精度和耐磨性,可組裝成各種夾具。夾具用畢可拆卸,清洗后留待組 裝新夾具。 ( 5 )自動線夾具。自動線夾具一般分為兩種:一種為固定式夾具,它與專用夾具相似;另一種為隨行夾具,使用中夾具隨著4工件一起運動,并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進(jìn)行加工。 2. 按使用機(jī)床分類 可將夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏗床夾具、齒輪機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動機(jī)床夾具、自動線隨行以及其他機(jī)床夾具等。這是專用夾具設(shè)計所用的分類方法。設(shè)計專用夾具時,機(jī)床的組別、型別和主要參數(shù)均已確定。它們的不同點是機(jī)床的切削成形運動不同,故夾具與機(jī)床的連接方式不同。它們 的加工精度要求也各不相同。 3. 按夾緊的動力源分類 夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具、真空夾具、離心力夾具等。 4.4夾具設(shè)計步驟 按照傳統(tǒng)，可把整個設(shè)計工件分成四個具體步驟。 4.4.1明確設(shè)計任務(wù)，收集原始資料 夾具設(shè)計的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計任務(wù)書，對工件進(jìn)行工藝分析。了解工件的結(jié)構(gòu)特點、材料；本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)及所使用的設(shè)備。其次是根據(jù)設(shè)計任務(wù)收集有關(guān)資料，如機(jī)床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)和廠訂標(biāo)準(zhǔn)，各類夾具圖冊、夾具設(shè)計手冊等，還可收集一些同類夾具的設(shè)計圖紙，并了解該廠的工裝制造水平，以供參考。了解夾具制造車間的生產(chǎn)技術(shù)條件。收集有關(guān)設(shè)計資料，其中包括夾具有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計參數(shù)和相關(guān)設(shè)計手冊[11]。 4.4.2設(shè)計夾具總體方案 （1）確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置。 （2）確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置。 （3）確定其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式，如對刀、導(dǎo)向裝置，分度裝置等。 （4）確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機(jī)床上的安裝方式，對夾具的總體結(jié)構(gòu)最好擬訂出幾個不同的方案，經(jīng)過分析比較，選擇最佳方案。 （5）繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求。 4.4.3進(jìn)行必要的計算，審查方案、改進(jìn)設(shè)計 在確定夾具結(jié)構(gòu)方案的過程中，工件定位、夾緊、對刀和夾具在機(jī)床上定位等各部分結(jié)構(gòu)以及總體布局會有幾種不同的方案可供選擇，因而都應(yīng)畫出草圖，進(jìn)行必要的計算。進(jìn)行定位誤差計算以確定定位元件的結(jié)構(gòu)尺寸與精度；進(jìn)行夾緊力計算以確定夾緊裝置的尺寸及結(jié)構(gòu)形式，同時對夾緊機(jī)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)度校核以確定加緊元件的結(jié)構(gòu)尺寸。 4.4.4夾具總裝配圖的繪制 繪制夾具裝配總圖 夾具的總裝配圖應(yīng)按國家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。繪圖比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對操作者的方向繪制。總圖應(yīng)把夾具的工作原理、各類裝置的結(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，不遮擋后面的線條。 （2）依次繪出定位裝置、夾緊裝置、其它裝置及夾具體。 （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。 4.4.5夾具零件設(shè)計及零件圖繪制 完成總裝圖后，由裝配圖逐個拆繪各個非標(biāo)零件圖，確定零件的結(jié)構(gòu)、尺寸、技術(shù)要求，確定零件的材料牌號、熱處理和表面處理要求，注意各零件的形狀、大小，公差要相互協(xié)調(diào)。繪制夾具零件圖夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件均要畫零件圖，并按夾具總圖要求，確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。 確定夾具總體布局和夾具體的結(jié)構(gòu)形狀，及時根據(jù)具體要求考慮夾具的清屑、輸送、防護(hù)等問題。 4.5鉆床夾具設(shè)計過程 鉆床夾具主要是用來鉆四軸端的中心孔。 4.5.1定位基準(zhǔn)的選擇 工件以V型塊一，V型塊二定位，以四軸頸中心線為基準(zhǔn)，通過螺桿、擋銷、壓桿等加緊工件。本夾具采用兩個V型塊定位，限制了四個自由度，分別為X向移動、轉(zhuǎn)動，Z向移動、轉(zhuǎn)動。并且定位銷限制了一個自由度為Y方向的移動。因為工件體積小，重量不大且切削力不大，只要通過手動夾緊即可滿足夾緊力。 4.5.2夾具設(shè)計 在定位基準(zhǔn)的前提下，設(shè)計一套鉆床夾具，其目的是保證工件與機(jī)床和刀具在加工過程中保持相對位置不變。夾具中的零件有夾具體、螺桿、螺母、支承丁、壓桿、鉆套等。 螺桿的直徑16mm，V型塊一，V型塊二的作用是限制十字軸的4個自由度。 支承丁在夾具體上，用來限制十字軸的1個自由度。 工作原理是，加工前，將零件放在兩V型塊上，將螺桿插在16mm的孔內(nèi)，螺桿的一端用M25的螺母固定在夾具體上，另一端鉆有螺紋，輕輕轉(zhuǎn)動螺桿，螺桿和斜楔向右移動，滾子轉(zhuǎn)動使壓桿壓緊十字軸，兩個V形塊可以限制十字軸沿X軸方向的移動、繞X軸的轉(zhuǎn)動、沿Z軸方向的移動和繞Z軸的轉(zhuǎn)動，在夾具體上設(shè)置一支承丁，用來限制十字軸繞Y軸的轉(zhuǎn)動.即限定十字軸的五個自由度，保證加工過程中工件與機(jī)床和刀具的相對位置不變，夾具的設(shè)計目的得以實現(xiàn)。 （3）定位誤差分析 由于工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，故不存在定位誤差。 （4）鉆削力和與夾緊力的計算[17] 鉆削力 （5）夾緊力由于本夾具是雙邊夾緊，故取單邊夾緊力F1=Ff/2=157.1N 在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)k=k1k2k3k4其中：k1為基本安全系數(shù)1.5； k2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1； k4為刀具鈍化系數(shù)1.1； k4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1； 所以，單邊夾緊力 圖4.1鉆孔夾具裝置 5 銑床夾具設(shè)計 5.1銑床夾具的設(shè)計特點 在機(jī)械加工中，各類銑床應(yīng)用是比較廣泛的，所以設(shè)計銑床夾具的工作量也比較大。在設(shè)計銑床夾具時，應(yīng)充分注意銑削加工的特點：一般切削量比較大，多屬斷續(xù)切削，故切削力比較大容易產(chǎn)生振動。因此夾緊裝置要有足夠的夾緊力，夾具本身也應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。另外，由于銑削加工的萬能性，常遇到結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則的工件，因此還要盡量考慮采用快速安裝工件的裝置，以節(jié)省輔助時間。在結(jié)構(gòu)上，銑床夾具的重要特征是：采用定向鍵和對刀裝置來確定夾具和機(jī)床、刀具之間的相對位置關(guān)系。 5.2夾具裝夾工件的特點 夾具裝夾方法是靠夾具將工件定位、夾緊，以保證工件相對于刀具、機(jī)床的正確位置具有以下特點： 工件在夾具中的正確定位，是通過工件上的定位基準(zhǔn)面與夾具上的定位元件相接觸而實現(xiàn)的。因此，不再需要找正便可將工件夾緊；由于夾具預(yù)先在機(jī)床上已調(diào)整好位置（也有在加工過程中再進(jìn)行找正的），因此，工件通過夾具對于機(jī)床也就占有了正確的位置；通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置；裝夾基本上不受工人技術(shù)水平的影響，能比較容易和穩(wěn)定地保證加工精度；裝夾迅速、方便，能減輕勞動強(qiáng)度，顯著地減少輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率；能擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。如鏜削圖機(jī)體上的階梯孔，若沒有臥式鏜床和專用設(shè)備，可設(shè)計一夾具在車床上加工。銑床夾具的夾緊裝置，應(yīng)特別要求有較好的加緊剛度，夾緊力要足夠，力的作用點要盡量靠近加工表面和落在剛性較好的部位而且要有利于定位的穩(wěn)定性。必要時采用輔助加緊裝置。由于銑床夾具一般只作進(jìn)給運動，無需經(jīng)常搬動，所以夾緊裝置的各元件及有關(guān)的其他元件，可以做的粗壯些。此外，應(yīng)盡量采用快速的夾緊方法，如采用聯(lián)動夾緊等。但要注意解決結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)性之間的矛盾。 定向鍵與定位元件之間無尺寸聯(lián)系，但必須根據(jù)加工要求規(guī)定定位元件對定向鍵的位置精度要求。對刀裝置的位置則根據(jù)定位元件的工作表面來確定。故必須規(guī)定對刀裝置與定位元件的坐標(biāo)尺寸及其公差，并提出位置精度要求。 綜上所述：夾具安裝方法簡單，不受技術(shù)水平影響，易操作。 5.3銑床夾具的安裝 銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，因而在設(shè)計時必須考慮其安裝方法。銑床夾具一般通過夾具體的底平面安裝在銑床的工作臺上,然后T型槽螺釘或壓板將其壓緊夾牢在銑床的工作臺上。其安裝方法有兩種:（1）定位鍵安裝法。利用銑床夾具體底部的兩個定位鍵與銑床工 作臺上中間的T型槽相配合.其一般適用于加工精度低于IT7級的中、小型銑床夾具的安裝。(2)找正安裝法。利用銑床夾具側(cè)面加工出的一條窄而長的找正基準(zhǔn)面或標(biāo)準(zhǔn)的檢驗心軸的側(cè)母線,找正銑床夾具與銑床切削運動之間的正確位置關(guān)系。其適用于加工精度高于IT7級或大、重型夾具不便于設(shè)置定向鍵時的銑床夾具的安裝。 5.4銑床夾具的對刀位置 夾具在機(jī)床上安裝完畢，在進(jìn)行加工之前，尚需進(jìn)行夾具的對刀，使刀具相對夾具定位元件處于正確位置。對刀的方法通常有三種：試切法對刀，調(diào)整法對刀，用樣件或?qū)Φ堆b置對刀。不管采用哪種對刀方法，都涉及到對刀基準(zhǔn)和對刀尺寸。通常是以與工年定位基準(zhǔn)重合的定位元件上的定位面作為對刀基準(zhǔn)，以減少基準(zhǔn)變換帶來的誤差。銑床夾具的對刀尺寸是從對刀基準(zhǔn)到刀具切削表面之間的位置尺寸，和對刀塊位置尺寸差一個塞尺厚度。影響對刀塊位置尺寸的因素主要有對刀需要保證的工件上的加工尺寸、定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向的最小位移量Imin及塞尺的厚度S。 5.5銑刀分類 銑刀形狀有很多種，普通銑床和數(shù)控銑床加工槽與直線輪廓、銑鏜加工中心上加工型腔、型芯、曲面外形/輪廓用。 大體上分為： 1. 平頭銑刀，進(jìn)行粗銑，去除大量毛坯，小面積水平平面或者輪廓精銑； 2. 球頭銑刀，進(jìn)行曲面半精銑和精銑；小刀可以精銑陡峭面/直壁的小倒角； 3. 平頭銑刀帶倒角，可做粗銑去除大量毛坯，還可精銑細(xì)平整面(相對于陡峭面)小倒角； 4. 成型銑刀，包括倒角刀，T形銑刀或叫鼓型刀，齒型刀,內(nèi)R刀； 5. 倒角刀，倒角刀外形與倒角形狀相同，分為銑圓倒角和斜倒角的銑刀； 6. T型刀，可銑T型槽； 7. 齒型刀，銑出各種齒型，比如齒輪。 按銑刀結(jié)構(gòu)和安裝方法可分為帶柄銑刀和帶孔銑刀。 （1） 帶柄銑刀 帶柄銑刀有直柄和錐柄之分。一般直徑小于20mm的較小銑刀做成直柄。直徑較大的銑刀多做成錐柄。 1）端銑刀 由于其刀齒分布在銑刀的端面和圓柱面上，固多用于立式升降臺銑床上加工平面，也可用于臥式升降臺銑床上加工平面。 2）立銑刀 它是一種帶柄銑刀，有直柄和錐柄兩種，適于銑削端面、斜面、溝槽和臺階面等。 3）鍵槽銑刀和T 形槽銑刀 它們是專門加工鍵槽和T 形槽的。 4）燕尾槽銑刀 專門用于銑燕尾槽。 （2） 帶孔銑刀 帶孔銑刀適用于臥式銑床加工，能加工各種表面，應(yīng)用范圍較廣。 5.6定位方案 定位方案的選擇根據(jù)加工要求，工件在夾具中的定位以3個28軸頸為主要定位基準(zhǔn)，工件以V型塊一，V型塊二，V型塊三，以四軸頸中心線為基準(zhǔn)，通過螺母、旋轉(zhuǎn)鉸鏈支座、壓桿等加緊工件夾緊。本夾具采用三個個V型塊定位，限制了六個個自由度，分別為X向移動、轉(zhuǎn)動，Y向移動、轉(zhuǎn)動，Z向移動、轉(zhuǎn)動。因為工件體積小，重量不大且切削力不大，只要通過手動夾緊即可滿足夾緊力。 5.6.1定位誤差計算 V形塊與軸頸配合，軸心的位置度誤差為ΔD=O1O2＝0.014mm ，此件小于工件相應(yīng)位置公差的三分之一，即 ，所以定位方案能夠滿足加工要求[18]。 5.6.2夾緊方案 壓桿能保證軸頸與V形塊接觸良好，定位誤差小，而且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。本夾具采用三個V型塊定位，限制了六個自由度，分別為X向移動、轉(zhuǎn)動，Y向移動、轉(zhuǎn)動，Z向移動、轉(zhuǎn)動。 1. 工作原理是，加工前，將零件放在三個V型塊上，翻起鉸鏈支座與壓桿固定，輕輕轉(zhuǎn)動螺母使壓桿壓緊十字軸零件。三個V形塊可以限制十字軸分別為X向移動、轉(zhuǎn)動，Y向移動、轉(zhuǎn)動，Z向移動、轉(zhuǎn)動，保證加工過程中工件與機(jī)床和刀具的相對位置不變，夾具的設(shè)計目的得以實現(xiàn)，加工完零件后，輕輕旋轉(zhuǎn)螺母，放下鉸鏈支座螺桿，抬起壓桿，取出零件即可，加緊裝置如圖5.1所示： 圖5.1銑四軸端面夾具裝置 6 結(jié)論 任何設(shè)計過程中零件的工藝分析是必不可少的，所以首先要對十字軸進(jìn)行簡單的工藝分析，然后對毛胚的材料進(jìn)行了選擇，并確了加工的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)以及加工用量和切削余量。 首先是工藝裝備的設(shè)計過程，選擇機(jī)床、刀具、量具，然后重點介紹夾具的設(shè)計過程，選擇定為基準(zhǔn)并計算鉆削力和壓緊力最后完成零件草圖。 在整個設(shè)計過程中,必須仔細(xì)了解零件結(jié)構(gòu)，認(rèn)真分析零件圖,培養(yǎng)我們獨立識圖能力,增強(qiáng)對零件圖的認(rèn)識和了解,通過對零件圖的繪制,增強(qiáng)繪圖能力和運用autoCAD軟件的能力。 其次，制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、工藝尺寸計算、工時定額計算、定位誤差分析等。在整個設(shè)計中也是非常重要的,通過這些設(shè)計,全面地了解零件的加工過程、加工尺寸的確定,知道工藝路線和加工余量的確定,必須與工廠實際的機(jī)床相適應(yīng)。 最后，在這個設(shè)計過程中,必須考慮工件的安裝和夾緊.安裝的正確與否直接影響工件加工精度,安裝是否方便和迅速,又會影響輔助時間的長短,從而影響生產(chǎn)率,夾具是加工工件時,為完成某道工序,用來正確迅速安裝工件的裝置.它對保證加工精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動量有很大作用。這是整個設(shè)計的重點,也是一個難點。 本次畢業(yè)設(shè)計主要經(jīng)歷了三個階段：第一階段是零件分析，第二階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計，第三階段是工裝的設(shè)計。第一階段運用幾何尺寸，公差配合等知識；第二階段運用基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計算、機(jī)床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設(shè)計的階段運用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的知識。 此次設(shè)計，要分析零件的加工過程、編制工藝文件、專用夾具設(shè)計的方法和步驟，查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備。 本設(shè)計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進(jìn)一步深入，具體如下： （1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。 （2）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。 （3）系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，在與計算機(jī)配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。 （4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。 參考文獻(xiàn) [1] 張樹森.機(jī)械制造工程學(xué)[M].沈陽:東北大學(xué)出版社,2006. 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