偏擺撥盤工藝分析及銑床夾具設計說明書

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目錄 1緒論 1 1.1歷史發(fā)展階段 1 1.2　設計面臨的問題 2 2 偏擺撥桿加工工藝規(guī)程設計 3 2.1零件的分析 3 2.1.1零件的作用 3 2.1.2零件的工藝分析 4 2.2偏擺撥桿加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 4 2.2.1確定毛坯的制造形式 4 2.2.2基面的選擇 4 2.2.3確定工藝路線 5 第3章 專用夾具設計 7 3.1機床夾具設計的基本要求和一般步驟 9 3.2銑16mm兩側(cè)平面夾具設計 9 3.2.1定位基準的選擇 9 3.2.2定位元件的設計 10 3.2.3定位誤差分析 10 3.2.4銑削力與夾緊力計算 11 3.2.5夾具設計及操作簡要說明 12 3.3小結(jié) 12 4 總結(jié) 14 參考文獻 15 1緒論 機械加工過程當中的機械加工的工藝編制以及專用夾具的設計是在學完了大學期間的所有的課程以后，而進行的一次理論和實際相聯(lián)系在一起的設計；綜合的運用所學知識，提高了我們對所學的機械類專業(yè)的知識以及技能，也為以后自己從事的這類技術的工作打下比較強的基礎。產(chǎn)品的加工工藝設計是體現(xiàn)產(chǎn)品的設計，以及確保證產(chǎn)品的質(zhì)量和能源的節(jié)約與減少生產(chǎn)成本比較重要的方法，是企業(yè)單位進行產(chǎn)品生產(chǎn)的準備，計劃的調(diào)度、加工的操作、生產(chǎn)的安全以及技術的檢測與健全的勞動組織的比較重要的根據(jù)，也是生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)新品種、提高質(zhì)量、提高生產(chǎn)水平，對零件的新老更換與調(diào)高經(jīng)濟效益的技術都有了保障。專用夾具也是加工系統(tǒng)中非常主要的構(gòu)成部分，不管是傳統(tǒng)還是現(xiàn)代的制造系統(tǒng)的加工，專用工裝都是非常主要的。所以，比較好的專用工裝可以提高工人加工的產(chǎn)量的校率，對提高工件加工的精度降低，工件加工的成本等都有了保障，也可以擴大機床的使用范圍，就能讓零件在滿足加工精度的條件下，提高效率以及降低生產(chǎn)的成本?，F(xiàn)在的社會市場的競爭非常的激烈以及企業(yè)信息化的要求,廠家對專用工裝的設計與加工要求都比較的高。 1.1歷史發(fā)展階段 夾具的使用從出現(xiàn)到至今，大概能夠分成幾個階段：首先主要體現(xiàn)在夾具和人的相結(jié)合上面，這時段的夾具主要作為人的輔助的工具來使用，是機械加工過程加速的完善；其次，夾具成為了人以及加工機床之間的橋梁，夾具的機能所發(fā)生的變化，其主要用來加工工件的定位以及夾緊。人們越來越能夠體會到，夾具和操作人員的改進工作以及及加工機床的性能的增高都有著比較密切的關系，因此對專用夾具引起了足夠的重視；現(xiàn)階段夾具表現(xiàn)在夾具以及機床相結(jié)合，夾具當作加工機床的一個部分，成為了機械加工當中不能夠減少的工藝的裝備。 1.2　設計面臨的問題 在本次給定的偏擺撥桿，零件的設計過程當中，就要求對偏擺撥桿工件的機械加工工藝過程和專用銑床夾具進行了設計，在考慮工件的加工工藝路線時，有可能也會編制工藝方案不是比較的合適，而且有時也出現(xiàn)了不能確保加工零件當中所能達到要求的精度。在編制專用夾具設計時，也可能因為定位的基準不太合理的選取，導致過定位或者欠定位所造成待加工的工件的精度不能達到要求。在確定夾緊零件時因為選用的零件的大或者小及尺寸等的不太合適，而不能達到夾緊的需要，或許也能因為夾緊力的作用點或者作用的面的位置不夠合適而使要加工的零件發(fā)生翻轉(zhuǎn)。因此在設計的過程當中應該編制好幾套設計的方法，相比較以后選擇最合理的方案，而且也要多多求教指導的老師以及校友們，并且多多的研究和設計有關的文獻資料來盡自己最大的可能完成這次的設計。 2 偏擺撥桿加工工藝規(guī)程設計 2.1零件的分析 2.1.1零件的作用 老師所規(guī)定的我的課題是，偏擺撥桿零件的銑面工序的專用夾具的設計，偏擺撥桿是機器比較主要的的步件，偏擺撥桿的主要起到防止偏擺，保持對稱度，偏擺撥桿承受著容易變動的沖擊的載荷，故偏擺撥桿的強度就要求非常的高；因此在平常的生活工作當中，使用得比較廣泛，也因此起到了比較重要的作用。 2.1.2零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。偏擺撥桿需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下： （1）主要加工面： 1）銑φ32孔兩端平面 2）鉆鉸φ32孔 3）銑16mm兩側(cè)面 4）銑Ｒ6mm兩槽面. 5）鉆鉸φ21孔 （2）主要基準面： 以φ21外圓面為基準的加工表面 這一組加工表面包括：偏擺撥桿銑φ32孔兩端平面、偏擺撥桿銑16mm兩側(cè)面 2.2偏擺撥桿加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 2.2.1確定毛坯的制造形式 零件的材料HT200。中批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不小，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合中批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。 2.2.2基面的選擇 （1）粗基準的選擇 對于本零件而言，按照互為基準的選擇原則，選擇本零件的21端表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用端面定位塊支承和底面作為主要定位基準，以限制z、z、y、y、五個自由度。再以一面定位消除x、向自由度，達到定位,目的。 （2）精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結(jié)束的φ21孔及端平面作為精基準。 2.2.3確定工藝路線 工藝路線方案一 工 號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 1 鑄造 鑄造成型 2 時效 人工時效消除內(nèi)應力，使鑄件內(nèi)部組織均勻 3 鉆 鉆鉸φ32孔 4 鉆 鉆鉸φ21孔 5 銑 銑18mm槽 6 銑 銑φ32孔兩端平面 7 銑 銑φ21孔兩端平面 9 銑 銑Ｒ6mm兩槽面 9 銑 銑16兩側(cè)面 10 鉗工 去除交口銳邊毛剌 11 終檢 油封入庫 工藝路線方案二 工 號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 1 鑄造 鑄造成型 2 時效 人工時效消除內(nèi)應力，使鑄件內(nèi)部組織均勻 3 銑 銑φ32孔兩端平面 4 銑 銑φ21孔兩端平面 5 銑 銑18mm槽 6 鉆 鉆鉸φ32孔 7 鉆 鉆鉸φ21孔 9 銑 銑Ｒ6mm兩槽面 9 銑 銑16兩側(cè)面 10 鉗工 去除交口銳邊毛剌 11 終檢 油封入庫 工藝路線的比較與分析： 第二條工藝路線不同于第一條是將銑平面工序放到前面。加工完兩端平面后以平面這基準加工其它各孔,其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動提高了生產(chǎn)效率。而且對于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助。 采用互為基準的原則，先加工兩端平面，然后以兩端平面為精基準再加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，兩端平面的平行度要求同時為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線， 加工時不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個問題。所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并不可行。如果選取第二條工藝方案，先平面后加工孔，然后以這些已加工的孔為精基準，加工其它各孔便能保證φ22的形位公差要求 從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)第二個方案比較合理。所以我決定以第二個方案進行生產(chǎn)。 第3章 專用夾具設計 3.1機床夾具設計的基本要求和一般步驟 3.1.1對專用夾具的基本要求 1.保證工件的加工精度 專用夾具應有合理的定位方案，標注合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 2.提高生產(chǎn)效率 應根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設計不同復雜程度的高效夾具，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 3.工藝性好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修。 專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應設置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設置適當?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。 4.使用性好 專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑結(jié)構(gòu)。 5.經(jīng)濟性好 除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標準化程度高、成本低廉外。還應根據(jù)生產(chǎn)綱領對夾具方案進行必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。 3.1.2、專用夾具設計步驟 1.明確設計任務與收集設計資料 夾具設計的第一步是在已知生產(chǎn)綱領的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設計任務書，對工件進行工藝分析。其內(nèi)容主要是了解工件的結(jié)構(gòu)特點、材料；確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準和夾緊表面及所用的機床、刀具、量具等。 其次是根據(jù)設計任務收集有關資料，如機床的技術參數(shù)，夾具零部件的國家標準、部頒標準和廠訂標準，各類夾具圖冊、夾具設計手冊等，還可收集一些同類夾具的設計圖樣，并了解該廠的工裝制造水平，以供參考。 2.擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖 1） 確定工件的定位方案，設計定位裝置。 2） 確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置。 3） 確定對刀或?qū)蚍桨?，設計對刀或?qū)蜓b置。 4） 確定夾具與機床的連接方式，設計連接元件及安裝基面。 5） 確定和設計其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式。如分度裝置、預定位裝置　　 及吊裝元件等。 6） 確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機床上的安裝方式。 7） 繪制夾具草圖，并標注尺寸、公差及技術要求。 4進行必要的分析計算 工件的加工精度較高時，應進行工件加工精度分析。有動力裝置的夾具，需計算夾緊力。當有幾種夾具方案時，可進行經(jīng)濟分析，選用經(jīng)濟效益較高的方案。 5.審查方案與改進設計 夾具草圖畫出后，應征求有關人員的意見，并送有關部門審查，然后根據(jù)根據(jù)他們的意見對夾具方案作進一步修改。 6.繪制夾具裝配總圖 夾具的總裝配圖應按國家制圖標準繪制。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。總圖應把夾具的工作原理、個種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關系表達清楚。夾具總圖繪制次序如下： 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，不遮擋后面夾具上的線條。 2） 依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對刀或?qū)蜓b置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。 3） 標注必要的尺寸、公差和技術要求。 4） 編制夾具明細表及標題欄。 完整的夾具裝配總圖的參閱“夾具圖冊”中的圖。 7繪制夾具零件圖 夾具中的非標準零件均要畫零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術要求。 3.2銑16mm兩側(cè)平面夾具設計 本夾具主要用來銑拔桿16mm兩側(cè)面專用夾具。由加工本道工序的工序簡圖可知。銑拔桿16mm兩側(cè)面專用夾具時，已是對兩孔側(cè)平面及兩孔進行了加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。 3.2.1定位基準的選擇 根據(jù)拔桿能夠知道：加工16mm兩側(cè)端面時，32孔與21孔及其端面都有加工，因此，定位、夾緊方案有： 思路Ⅰ：選擇側(cè)面平面來定位，就是一面以及V型塊來定位，夾緊的方式可以設計在大頭圓周邊來進行夾緊。 思路Ⅱ：應該使用直徑32孔的端面，一銷就是定位在大孔的外端的擋銷來定位，夾緊的方式選擇螺母在心軸上面夾緊。 思路Ⅲ：選擇銑16mm平面定位的方式，兩個定位軸，夾緊的方式使用操作比較的簡單，通用性也比較強的開口的壓板來對拔桿進行夾緊。 研究分析前面幾種的方案思路：思路Ⅰ中的V型塊來定位就造成了過定位，而且夾緊的方式也加大了設計的量，裝和拿零件也不太容易。方案Ⅱ中的定位的面夾緊的話。定位是不合理的，而且定位和夾緊應該分開，因為夾緊可能破壞了定位。 經(jīng)過研究比較只有方案Ⅲ能達到要求，加工16mm的兩側(cè)平面以及加工φ21的端面具有尺寸的公差，取φ21孔平面與孔軸線來為定位的基準，來設計加工16mm兩側(cè)面的夾具，就能達到工序尺寸公差的要求。 根據(jù)拔桿可以知道： 原理圖 因為別的面都有加工，加工以后的定位的基準都要以它為作為加工的參考面?，F(xiàn)在根據(jù)圖中所表示的位置，為加工的基準面。 3.2.2定位元件的設計 本工序選用的定位基準為側(cè)面與側(cè)面兩個孔定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷定位。因此進行定位元件的設計主要是對夾具體與定位銷進行設計。 3.2.3定位誤差分析 本夾具選用的定位元件為平面定位。其定位誤差主要為： （1）移動時基準位移誤差 = = (2)轉(zhuǎn)角誤差 其中： 3.2.4銑削力與夾緊力計算 根據(jù)《機械加工工藝手冊》可查得： 銑削力計算公式為 圓周分力 查表可得： 代入得 = 查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為： 當用銑刀加工時銑削水平分力 銑削加工產(chǎn)生的水平分力應由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。 即： （） 計算出的理論夾緊力F再乘以安全系數(shù)k既為實際所需夾緊力 即： 取k=2 所以是可行的 3.2.5夾具設計及操作簡要說明 本夾具用于零件銑加工。夾具的定位采用底平面定位，定位可靠，定位誤差較小。其夾緊采用的是手動夾緊方式，夾緊簡單、快速、可靠。有利于提高生產(chǎn)率。工件用在夾具體上安裝好后，向下移動壓板夾緊工件。當工件加工完成后，即可取下工件。 3.3小結(jié) 對專用夾具的設計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的性能。本夾具設計可以反應夾具設計時應注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。 4 總結(jié) 經(jīng)過接近兩周的設計，使我自己比較充分的了解了正常的設計的方法以及步驟，不僅僅是對所學過的專業(yè)知識的一個復習，也從設計當中得到了新的啟發(fā)以及感受，而且也增強了自己使用理論的知識，解決實際問題的能力也有所提高，并且比較全面的了解了，零件機械加工工藝以及夾具設計的整個的過程。 在整個的工藝與夾具的設計的過程當中，我本著腳踏實地理念，抱著科學與嚴謹?shù)膶W習的態(tài)度，主要就是根據(jù)教科書上的步驟，到圖書館查看相關的資料，也在網(wǎng)上查找一些與本課題有關的資料。在設計當中不時的需要計算與比較，然后修改，再來比較然后再來修改，我自己也付出了比較多的心血與汗水，在設計當中也遇到了很多的困難以及挫折，幸虧有了xxx老師的指導以及幫助，我才能夠在這次的設計當中少走了許多的彎路，還算順利的完成了 偏擺撥桿零件的設計。 本次的設計研究的過程當中依然存在很多不合理的地方，比如： （1）缺少實際工廠加工的經(jīng)驗，對于一些參數(shù)以及元件的選取大概不是比較的合理，具有浪費可能。 （2）和專用夾具有關的刀具以及量具的分析還不是太明確。 （3）系統(tǒng)化的設計還不是比較的完善，在和計算機的配合，所進行的比較精確的數(shù)據(jù)的選取，以及控制上面還有不足之處。 （4）有的地方不能使用：人工的操作比較多，零部件的磨損度在實際當中還不是太明確。 參考文獻 [1] 劉德榮，組合夾具結(jié)構(gòu)簡圖的初步探討，組合夾具，1982. 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