CA6140車床手柄軸的車外圓夾具設計及加工工藝裝備含非標5張CAD圖,ca6140,車床,手柄,車外圓,夾具,設計,加工,工藝,裝備,設備,非標,cad 目 錄 一、零件的分析 1 1.1.零件的作用 1 1.2.零件的工藝分析 1 1.3、確定毛坯的制造形式 2 二、確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 2 2.1.確定機械加工余量,毛坯尺寸和公差 2 2.2.確定機械加工余量 3 2.3.確定毛坯尺寸 3 2.4.確定毛坯尺寸公差 3 2.5.設計毛坯圖 4 三、基準的選擇 4 3.1.選擇基準 4 3.2.制定工藝路線，選擇加工方法 5 五、確定切削用量及基本時間 10 六 車外圓夾具設計 19 6.1 車床夾具設計要求說明 19 6.2車床夾具的設計要點 19 6.3 定位機構 21 6.4夾緊機構 21 6.5零件的車床夾具的加工誤差分析 22 5.6定位銷選用 23 6.7 確定夾具體結構尺寸和總體結構 23 6.8 零件的車床專用夾具簡單使用說明 24 結論 26 致謝 27 參考文獻 28 一、零件的分析 1.1.零件的作用 題目所既定的零件為手柄軸，其主要作用，一是傳遞轉矩，使主軸獲得旋轉的動力；二是工作過程中經常承受載荷；三是支撐傳動零部件。 1.2.零件的工藝分析 從零件圖上看，該零件是典型的零件，結構比較簡單，其主要加工的面有φ16、φ20的外圓柱面，一個錐面凸臺,一個M10的螺紋孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級；粗糙度方面表現在鍵槽兩側面、φ20圓柱表面為Ra1.6, φ16外圓柱面為Ra1.6,錐面凸臺及端面為Ra0.8, φ15.7鍵槽為Ra3.2，其余為Ra6.3。要求不高，位置要求較嚴格，表現在φ40的右端面、φ20圓柱面。熱處理方面需要調質處理，到200HBS，保持均勻。 通過分析該零件，其布局合理，方便加工，我們通過徑向夾緊可保證其加工要求，整個圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達物體的形狀和大小，符合要求。 1.3、確定毛坯的制造形式 毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個比較重要的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對機械加工的難易，工序數量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產占相當重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。 毛坯種類的選擇決定與零件的實際作用，材料、形狀、生產性質以及在生產中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據零件的材料為45號鋼，推薦用型材或鍛件，但從經濟方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機床，刀具及能源等消耗，而鍛件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件，所以使用鍛件。 3.2零件的生產類型 由設計題目知：中批量生產 二、確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 2.1.確定機械加工余量,毛坯尺寸和公差 鋼質模鍛件的公差及機械加工余量按GB/T 12362-2003確定。要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下各項因素： （1）鍛件公差等級 由該零件的功用和技術要求，確定其鍛件公差等級為普通等級。 （2）鍛件質量 通過計算可知零件成品質量為0.36kg，估算為=0.478kg （3）鍛件形狀復雜系數S S=/=0.85/1.203=0.397 該零件為圓形，假設其最大直徑為φ44mm，長126mm，則由公式（5-4）、公式（5-5）得 =/4×4×4×12.2×7.85×=1.203kg 由于0.5655介于0.32與0.63之間，故零件形狀復雜系數S屬等級 （4）鍛件材質系數為 （5）零件表面粗糙度 由零件圖知除錐面及右端面=0.8以外其余各加工表面為1.6.。 2.2.確定機械加工余量 根據鍛件質量、零件表面粗糙度、形狀復雜系數查表5-9，由此差得單邊余量在厚度方向加工余量為1.5～2.0mm， 水平方向亦為1.5～2.0mm，即鍛件各外徑的單面余量為1.5～2.0mm，各軸向的單面余量亦為1.5～2.0mm。 2.3.確定毛坯尺寸 上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度1.6的表面，余量要適當增大。 分析本零件，除錐面和右端面為0.8以外，其余各加工表面為1.6，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量值即可（當表面只粗加工時，可取所查數據中較小的值。當表面需經粗加工和半精加工時，可取其較大值）。 綜上所述，確定毛坯尺寸見表1 表1手柄軸毛坯（鍛件）尺寸 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 Φ 2 24 φ40 2 44 122 2 126 102 2 104 2.4.確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根據鍛件質量、材質系數、形狀復雜系數從表5-6、表5-7中查得。本零件毛坯尺寸允許偏差件表2 表2手柄軸毛坯（鍛件）尺寸允許公差 鍛件尺寸 偏差 根據 φ24 表5-7 φ44 106 表5-6 126 2.5.設計毛坯圖 確定圓角半徑 鍛件的外圓半徑按表5-12確定。 H=20 t=20 t/H=1 R=5 三、基準的選擇 3.1.選擇基準 工件在加工第一道或最初幾道工序時，一般選毛坯上未加工的表面作為定位基準，這個是粗基準，該零件選用φ40外圓柱面作為粗基準來加工φ16、φ20外圓柱面和左端面。以上選擇符合粗基準的選擇原則中的余量最小原則、便于裝夾原則，在以后的工序中，則使用經過加工的表面作為定位基準，φ20的外圓柱面和左端面作為定位基準，這個基準就是精基準。在選精基準時采用有基準重合，基準統(tǒng)一。這樣定位比較簡單可靠，為以后加工重要表面做好準備。 3.2.制定工藝路線，選擇加工方法 3.2.1零件表面加工方法的選擇: 市場經濟的前提下，一切都是為能創(chuàng)造出更多的財富和提高勞動率為目的，同樣的加工方法的選擇一般考慮的是在保證工件加工要求的前提下，譯稿工件的加工效率和經濟性，而在具體的選擇上，一般根據機械加工資料和工人的經驗來確定。由于方法的多種多樣，工人在選擇時一般結合具體的工件和現場的加工條件來確定最佳的加工方案。同樣在該零件的加工方法的選擇中，我們考慮了工件的具體情況，一般我們按加工順序來闡述加工方案：查表（5-14） 表3 加工方法 加工表面 表面粗糙度 公差/精度等級 加工方法 Φ20圓柱表面 Ra1.6 IT6 粗車-半精車-精車 Φ16外圓柱面 Ra1.6 IT6 粗車-半精車-精車 Φ15.2槽 Ra6.3 IT11 粗車 Φ15.7槽 Ra3.2 IT8 粗車-半精車 左端 Ra6.3 粗車 右端錐面 Ra0.8 IT6 粗車-半精車-磨削-拋光鍍鉻 右端面 Ra0.8 IT6 粗車-半精車-磨削-拋光鍍鉻 Φ14孔 Ra3.2 自由公差 鉆孔-絲錐攻螺紋 鍵槽 Ra3.2 IT9 粗銑-精銑 倒角 Ra6.3 3.2.2加工順序的安排 (1) 工序的安排 1、加工階段的劃分 當零件的加工質量要求較高時,往往不可能用一道工序來滿足要求,而要用幾道工序逐步達到所要求的加工質量和合理地使用設備、人力,零件的加工過程通常按工序性質不同,可以分為粗加工,半精加工,精加工三個階段。 ①粗加工階段：其任務是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，因此，主要目標是提高生產率，去除內孔，端面以及外圓表面的大部分余量，并為后續(xù)工序提供精基準，如加工φ20、φ16圓柱表面及錐面。 ②半精加工階段：其任務是使主要表面達到一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準備，如φ20、φ16外圓柱面。 ③精加工階段：其任務就是保證各主要表面達到規(guī)定的尺寸精度，留一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準備，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目標是全面保證加工質量。 3、基面先行原則 該零件進行加工時，要將左端面先加工，再以左端面、外圓柱面為基準來加工，因為左端面和φ20外圓柱面為后續(xù)精基準表面加工而設定的，才能使定位基準更準確，從而保證各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出來。 4、先粗后精 即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗車將在較短時間內將工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金屬切削效率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求，若粗車后留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精車，以此為精車做準備。 5、先面后孔 對該零件應該先加工平面，后加工孔，這樣安排加工順序，一方面是利用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠，另一方面是在加工過的平面上加工孔，比較容易，并能提高孔的加工精度，所以對于CA6140車床手柄軸來講先加工φ20、φ16外圓柱面，做為定位基準再來加工其余面。 （1）工序劃分的確定 工序集中與工序分散：工序集中是指將工件的加工集中在少數幾道工序內完成每道工序加工內容較多，工序集中使總工序數減少，這樣就減少了安裝次數，可以使裝夾時間減少，減少夾具數目，并且利用采用高生產率的機床。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序中進行，每道工序的內容很少，最少時每道工序只包括一簡單工步，工序分散可使每個工序使用的設備，刀具等比較簡單，機床調整工作簡化，對操作工人的技術水平也要求低些。 綜上所述：考慮到工件是大批量生產的情況，采用工序集中 輔助工序的安排：輔助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除銹，退磁，檢驗等。 （2）、熱處理工序的安排 熱處理的目的是提高材料力學性能，消除殘余應力和改善金屬的加工性能，熱處理主要分預備熱處理，最終熱處理和內應力處理等，本零件CA6140車床手柄軸材料為45鋼，在加工過程中預備熱是消除零件的內應力，在毛坯鍛造之后。最終熱處理在半精車之后精車之前，按規(guī)范在840℃溫度中保持30分鐘釋放應力。 （3）、擬定加工工藝路線 根據以上各個零部件的分析以及加工工藝確定的基本原則，可以確定加工工藝路線，具體方案如下： 方案一 1 備料 鍛造毛坯 2 熱處理 退火（消除內應力） 3 普車 粗、精車左端面，鉆中心孔 4 普車 粗車個圓柱面留半精車、精車余量 5 普車 粗車φ15.2、φ15.7槽 6 熱處理 調質 7 數控車 半精車φ15.7槽，倒角 8 數控車 粗、精車右端面及圓錐凸臺 9 數控車 倒角 10 磨 磨削右端面及圓錐凸臺 、面 11 拋 拋光右端面及錐面 12 鉆床 鉆孔φ8 13 絞 絲錐攻螺紋M10 14 鏜 鏜孔φ14 15 銑 銑鍵槽 16 去毛刺 17檢驗 方案二 1 粗車 粗車左端面和鉆中心孔，凸臺面及， 的圓柱， 2 粗車 切四個槽 3 粗車 粗車圓柱及右端面 4 半精車精車 半精車，精車左邊各圓柱面，倒角 5 半精車 半精車右端面及圓錐面，倒圓角 6 磨削 磨削右端面及圓錐面 7 銑鍵槽 銑兩鍵槽514 8 鉆孔 鉆，的兩盲孔 9攻螺紋 用絲錐攻M10的內螺紋 10 熱處理 調質 11拋光鍍鉻 拋光鍍鉻右端面及圓錐面 12去毛刺 去除毛刺 13終檢 按零件圖樣要求全面檢查 從零件本身來考慮，由于軸類零件在切削加工時易產生彎曲變形，如采用工序分散，在加工時零件的位置精度無法保證，為了同時保證零件圖示的圓跳動要求，所以采用工序集中。 四、工序設定（選方案二） 確定刀具走刀路線主要是提高生產效率，正確的加工工藝程序，在確定走刀路線時主要考慮以下幾個方面： 1、應能保證零件的加工精度和表面粗糙度 2、應使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率 3、應使數值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作量 具體加工路線見走到路線圖。 機床的選擇 1、工序1、2、3是粗車，各工序的工步數不多，零件的外廓尺寸不大，精度要求不高，采用CA6140普通臥式車床即可 [表5-55] 。 2、工序4精車 精度要求比較高，表面粗糙度小，需選用較精密的車床，因此用C616A臥式車床 [表5-55]。 3、工序5加工的是圓錐面，加工難度較大，所以用數控車床CK6108A臥式。 4、工序6磨削圓錐面及右端面，加工精度比較高，所以選擇磨床MQ1350。 5、工序7銑鍵槽，加工精度比較低，選用X62臥式銑床。 6、工序8、9鉆孔和攻螺紋選用Z3025搖臂鉆床。 刀具的選擇 由于刀具材料的切削性能直接影響著生產率，工件的加工精度，已加工表面質量，刀具的磨損和加工成本，所以正確的選擇刀具材料是數控加工工藝的一個重要部分，刀具應具有高剛度，足夠的強度和韌度，高耐磨性，良好的導熱性，良好的工藝性和經濟性，抗粘接性，化學穩(wěn)定性。由于零件CA6140車床手柄軸材料為45鋼，推薦用硬質合金中的YT15類刀具，因為加工該類零件時摩擦嚴重,切削溫度高,而YT類硬質合金具有較高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐熱性,在高速切削鋼料時刀具磨損小壽命長,所以加工45鋼這種材料時采用硬質合金的刀具。 1粗車外圓用YT5，精車,精車選用YT15。為提高生產率和經濟性可選用可轉位車刀。切槽刀可選用高速鋼[GB5343.1-1995]。 2銑刀選用直柄立銑刀[GB/T6117.1-1996]。 3攻螺紋選擇直徑為10mm的絲錐[GB3464-83]。 4鉆頭直柄麻花鉆[GB1436-85]。 5砂輪選擇PSA400A80M5B35[表3.2-6]。 量具的選擇 根據本零件的尺寸和公差外圓加工面所選用的量具為游標卡尺和千分尺。內圓和孔測量也用千分尺。 2.4加工余量，工序尺寸，及其公差的確定 根據各資料及制定的零件加工工藝路線，采用計算與查表相結合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經濟精度選定，上下偏差按入體原則標注，確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：（查136） 表5 加工余量、工序尺寸、表面粗糙度 加工表面 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 Φ20js6外圓 2.2 1.0 0.8 Ra6.3 Ra3.2 Ra1.6 Φ20g6外圓 2.2 1.0 0.8 Ra6.3 Ra3.2 Ra1.6 Φ16js6外圓 6.2 1.0 0.8 Ra6.3 Ra3.2 Ra1.6 五、確定切削用量及基本時間 切削用量包括被吃刀量a、進給量f、切削速度v，確定順序事先確定a f再確定v 1、工序1切削用量及基本時間的確定 1）切削用量 本工序為粗車[車端面及外圓]，已知加工材料為45號鋼=670MPa,鍛件，有外皮機床為CA6140型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤中 確定粗車外圓的切削用量。所選刀具為YT5硬質合金可轉位車刀，根據表5-112，由于CA6140的中心高為200mm，故選刀杠尺寸=16mm25mm，刀片厚度為4.5mm。根據表5-113，選擇車刀幾何形狀，卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角，主偏角，副偏角，刃傾角刀尖圓弧半徑 確定背吃刀量a 粗車雙邊余量2.2顯然a為單邊余量a=2.2/2=1.1mm. 確定進給量f 根據表5-114，在粗車鋼料、刀杠尺寸=16mm25mm，a工件直徑為20到40時，f=0.3-0.5mm/r，按CA6140車床的進給量 【表5-57】，選擇f=0.5mm/r。 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗 根據表5-55，CA6140進給機構允許的進給力. 根據表5-123,當鋼料=57070MPa，a，f,,v=65mm/min,進給力=760N. 的修正系數為，， 設計心得故實際進給量為=7601.17=889.2N <,所選的進給量f=0.5mm/r可用。 2） 選擇車刀模鍛標準及耐用度，根據表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為1mm,可轉位車刀耐用度T=60min. 3）確定切削速度v 根據表5-120，當用YT5硬質合金車刀=600鋼料、a，f=0.54mm/r，切削速度123m/min。 切削速度的修正系數為，，， 故v-1090.80.650.811.15=52.8m/min n= 按CA6140車床的轉速（表5-56），選擇，則實際切削速度。 4）校驗機床功率 由表5-125，當=570。HBS=.時，（表2-9），故實際切削的功率 根據表5-59，當n=120r/mm，機床主軸允許功率.,故所選切削用量可在CA6140車床上進行。 最后確定切削用量為 確定粗車外圓端面及臺階面，的切削用量。采用車外圓的刀具加工這些表面。加工余量皆可一次走刀切除，車外圓端面及臺階面的，，主軸轉速與車外圓的相同。 基本時間 1）確定粗車外圓的基本時間，根據表2-21，車外圓基本時間為 式中l(wèi)=102mm. ,,1 2 )確定粗車外圓的基本時間： 式中，l=20mm. 3 )確定粗車端面1基本時間： ，L= 式中，，， ，，，，1. 則 4)定粗車端面1基本時間： ，L= 式中，，，，，，，，1. 則 5)工序基本時間的確定： 2、工序2切削用量及時間的確定 本工序為粗車槽和倒角，已知條件與工序1相同，可采用工序1相同的可轉位車刀。 工步 粗車槽1 2 0.08 0.27 3.3 1.5 粗車槽2 2 0.08 0.27 3.3 1.875 粗車槽3 2 0.08 0.27 3.3 1.875 粗車槽4 2 0.08 0.27 3.3 8.06 3、工序3切削用量及時間的確定 1）切削用量 本工序為粗車（端面及外圓）已知條件與工序1相同，車端面及外圓可采用工序1相同的可轉位車刀。 2)基本時間 (1）確定粗車外圓的基本時間，根據表2-21，車外圓基本時間為 式中l(wèi)=22mm, ,,1 (2)確定粗車端面2基本時間的確定 ，L= 式中，，， ，，，，1. 則 3)確定工序的基本時間： 4、工序4切削用量及基本時間的確定 1）切削用量 本工序為半精車，精車加工（左邊外圓、倒角）。已知條件與粗加工工序相同。 ① 確定半精車外圓的切削用量。所選刀具為YT15硬質合金可轉位刀。車刀形狀，刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。根據表5-113，車刀幾何形狀為，，，，。 ⅰ確定背吃刀量 。 ⅱ確定進給量f 2 根據表5-116及CA6140車床的進給量（表5-57），選擇f=0.3mm/r.由于是半精加工，切削力較小，故不需校核機床進給機構強度。 ⅲ 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為0.4mm,耐用度T= 30min. ⅳ 確定切削速度v 根據表5-120，用YT15硬質合金刀加工鋼料、、時，切削速度。 切削速度的修正系數為，，其余的修正系數均為1（表2-9），故 v= n= 按CA6140車床的轉速，【表5-56】，選擇n= 400r/min,則實際切削速度= 27.4m/min. 半精加工機床功率也可不校驗。 最后確定的切削用量：， ② 確定半精車外圓，端面、臺階面的切削用量。用半精車采外圓YT15硬質合金車刀加工這些表面。切槽采用高速鋼成型切槽刀。 2) 基本時間 ①確定半精車外圓的的基本時間： ②確定半精車外圓的基本時間： ③確定精車20的基本時間 ④確定精車16的基本時間 ⑤ 確定工序的基本時間： 5、工序5切削用量及基本時間的確定 1） 切削用量 本工序為半精加工（右邊外圓及右端面）。采用數控車床CK6108A型車床工件裝卡在三爪自定心卡盤中。 ① 確定半精車外圓及右端面的切削用量。所選刀具為YT15硬質合金可轉位刀。車刀形狀，刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。根據表5-113，車刀幾何形狀為，，，，。 ⅰ確定背吃刀量 。 ⅱ確定進給量f 2mm/r根據表5-116及CA6140車床的進給量（表5-57），選擇f=0.3mm/r.由于是半精加工，切削力較小，故不需校核機床進給機構強度。 ⅲ 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為0.4mm,耐用度T= 30min. ⅳ 確定切削速度v 根據表5-120，用YT15硬質合金刀加工鋼料、、時，切削速度。 切削速度的修正系數為，，其余的修正系數均為1（表2-9），故 v= n= 按CK6108A車床的轉速，【表5-56】，選擇n= 400r/min,則實際切削速度= 27.4m/min. 半精加工機床功率也可不校驗。 最后確定的切削用量：， ② 確定半精車外圓，端面、臺階面的切削用量。用半精車采外圓YT15硬質合金車刀加工這些表面。切槽采用高速鋼成型切槽刀。 2）基本時間 ①確定半精車外圓的的基本時間： ②確定半精車右端面的基本時間： ③ 確定工序的基本時間： 6、工序6的切削用量及基本時間的確定 1）切削用量 本工序為磨削加工【磨右端面和圓錐面】MQ1350磨床，砂輪PSA400 100127A80M5B35[表3-26] 2）基本時間的確定 S 7、工序7鍵槽的切削用量及時間的確定 1）切削用量 本工序為半精銑槽，所選刀具為直柄立銑刀。，d=5mm，L=14mm 機床選用X62型臥式銑床。 ① 確定每齒進給量。本工序要求保證的表面粗糙度為μm(側槽面)，根據表5-144，每轉進給量，現取則 ② 選擇銑刀磨鈍標準及耐用度。根據表5-148，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.4mm; 耐用度 T= 60min(表5-149)。 ③ 確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 。按表2-17中公式計算，得 根據X62型臥式車床主軸轉速表（表5-57）選擇 ，實際切削速度 ,工作臺每分鐘進給量. 根據X62型臥式車床工作臺進給量表【表5-76】，選擇.則實際每齒進給量為=0.032 . 2）基本時間 8、工序 8切削用量及基本時間的確定 1） 切削用量 本工序為鉆孔，刀具選用直柄麻花鉆頭（GB/6135.3-1996），直徑 使用切削液。 ① 確定進給量f。由于孔徑和深度均很小，宜采用手動進給。 ② 選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度。根據表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為 0.8mm; 耐用度T=20min. ④ 確定切削速度，由表5-132， 的45鋼加工性屬5類。根據表5-127，暫定進給量 ，由表5-131可查 根據Z3025立式鉆床說明書選擇主軸實際鉆速。 2）基本時間 鉆盲孔基本時間需要15.6s. 9、工序 9切削用量及基本時間的確定 1）切削用量 本工序為攻螺紋，刀具選用絲錐（GB/3464-83）,mm,使用切削液。 ① 確定進給量f。采用機器加工。 ② 選擇絲錐磨鈍標準及耐用度。根據表5-130，絲錐后刀面最大磨損量為 0.8mm; 耐用度T=20min. ⑤ 確定切削速度，由表5-132， 的45鋼加工性屬5類。根據表5-127，暫定進給量 ，由表5-131可查 根據Z3025立式鉆床說明書選擇主軸實際鉆速。 2）基本時間 攻螺紋基本時間需要. =（ 六 車外圓夾具設計 6.1 車床夾具設計要求說明 利用本夾具主要用來加工車外圓，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 因而車床夾具的主要特點是工件加工表面的中心線與機床主軸的回轉軸線同軸。 （1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設計的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉，刀具做進給運動 定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機構。 角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉端面時，由于零件形狀較復雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設計專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。 花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復雜工件的外圓和內孔。這類夾具不對稱，要注意平衡。 （2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉運動，夾具做進給運動。 由于后一類夾具應用很少，屬于機床改裝范疇。而生產中需自行設計的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。 6.2車床夾具的設計要點 （1）定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求 當加工回轉表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結構和布置必須保證這一點。 當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯系或相互位置精度要求時，則應以夾具的回轉軸線為基準來確定定位元件的位置。 工件的夾緊應可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。 （2）夾具與機床主軸的連接 車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉軸線與臥式車床主軸軸線應具有盡可能小的同軸度誤差。 心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。 根據徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式： 1)對于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。 2)對于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結構。 圖1-b所示的過渡盤，其上有一個定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機床主軸的同軸度。 對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結構，如圖1-c所示，過渡盤在其長錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。 圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準確、剛度好。 圖1 車床夾具與機床主軸的連接 過渡盤常作為車床附件備用，設計夾具時應按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結構尺寸，可查閱有關手冊 6.3 定位機構 由零件圖可知：在對車左端面車外圓行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，底面孔進行了鉆、擴加工。因此，定位、夾緊方案有： 選一面兩V型塊定位方式，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。 6.4夾緊機構 選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機構時，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點。夾緊裝置的基本要求如下： (2) 夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置； (3) 夾緊力要適當，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉動、不震動，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。 (4) 夾緊機構的操作應安全、方便、迅速、省力。 (5) 機構應盡量簡單，制造、維修要方便。 分析零件加工要素的性質，確定夾緊動力源類型為手動夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結構與參數見夾具裝配圖和零件圖。 根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即： 安全系數K可按下式計算有：： 式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]表可得： 所以有： 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 圖4.1 移動壓板受力簡圖 由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 6.5零件的車床夾具的加工誤差分析 該夾具以一面兩銷定位，為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻[5]可得： ⑴ 定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 5.6定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和棱形銷來定位，其參數如下表： d H D 公稱尺寸 允差 17 16 15 ～0.011 30 5 1 4 M12 4 表3.1 定位銷 6.7 確定夾具體結構尺寸和總體結構 夾具體設計的基本要求 （1）應有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面，應有適當的尺寸精度和形狀精度，它們之間應有適當的位置精度。 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （2）應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。 （3）應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應便于排除切屑 在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。 （5）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實現的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔。 確定夾具體的結構尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。 6.8 零件的車床專用夾具簡單使用說明 為提高生產率，經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進行調整換取。 （1）夾具的總體結構應力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。 （2）當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉軸線不平衡時，將產生較大的離心力和振動，影響工件的加工質量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產，特別是在轉速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。 （3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應該加防護罩。 結論 本設計中是對手柄軸加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決。 通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 致謝 本次設計綜合了大學里所學的專業(yè)知識，是理論與實際相結合的一次考驗。通過這次設計，我的綜合運用知識的能力有了很大的提高，尤其是看圖，繪圖，設計能力為我今后的工作打下了良好的基礎。在此過程中，我進一步加深了對課本知識的理解，進一步了解了零件的工藝以及夾具設計過程。收獲頗豐。 首先，我要感謝老師對設計的指導。本次設計是在老師的悉心指導和幫助下完成的，我的機械工藝知識有限，在設計中常常碰到問題，是老師不厭其煩的指導，不斷的點撥迷津，提供相關資料，才使設計順利完成。老師的耐心講解，使我如沐春風，不僅如此，老師嚴謹的治學態(tài)度和高尚的敬業(yè)情操深深打動了我，在此，我向老師表示最真誠的感謝。同時，感謝同班同學的支持和幫助，使我更好的完成了畢業(yè)設計。 我也非常感謝我的父母。在學習和生活上，他們一直都很支持我，使我能全身心地投入到學習中，在此，我想對我的父母說：你們辛苦了，我會盡最大的努力來讓你們過上最幸福的日子，請相信我。 最后，很感謝閱讀這篇設計的人們。感謝你們抽出寶貴的時間來閱讀這篇課程設計。 參考文獻 1、《機械加工工藝手冊》 李 洪主編 北京出版社 2、《機械制造工藝》 徐宏海主編 化學工業(yè)出版社 3、《機械加工工藝設計手冊》 張耀宸主編 航空工業(yè)出版社 4、《金屬切削速查速算手冊》 陳宏鈞主編 機械工業(yè)出版社 5、《機械工人切削手冊》 機械工業(yè)出版社 6、《機械工程師簡明手冊》 河南科學技術出版社 7、《機械制造基礎》 劉建亭主編 機械工業(yè)出版社 此外還有: [1]王紹俊.機械制造工藝設計手冊. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1981 [2]劉文劍 曹天河.夾具工程師手冊.哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987 [3]艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社，2004 29