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編 號 無錫太湖學院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題目： 液壓自定心自動夾緊夾具設計 信 機 系 機 械 工 程 及 其 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 0923090 學生姓名： 楊建華 指導教師： 陳偉明 （職稱：教 授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 江南大學太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 《液壓自定心自動夾 緊夾具設計》 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，除 了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用、表示致謝的內(nèi)容外，本畢 業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 92 學 號： 0923090 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 機 械 工 程 及 其 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： １、題目 液壓自定心自動夾緊夾具設計 ２、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 本課題來源于一家致力于航空零件和汽車零件精密鑄造和精密加工的 企業(yè)。其加工的零件都是一些精度要求高、工藝復雜的零件。零件座體（材 料為鋁合金）就是典型的殼體零件。此零件批量大已成為公司的一個新的經(jīng) 濟增長點。此前的工藝裝備為普通三爪卡盤對 A 的同軸度 0.1，基本上不能 保證，檢測結(jié)果在 0.15 左右，這樣后道工序定位時，會影響其它孔的加工位 置，造成零件廢品率較高，必須改進。又由于該零件批量大，原有三爪定位 時車加工轉(zhuǎn)速只有 500r/min，按照公司精益生產(chǎn)的要求，也需要改進來提高 生產(chǎn)效率。故提出此課題！ 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 實現(xiàn)： 1.裝夾過程 首先零件裝夾在漲緊套外，機床油缸向后運動時帶動拉桿和錐套， 由于錐度定心，向后運動后，錐套與漲緊套的作用直徑慢慢變大， 漲緊套開始與零件接觸定位，實現(xiàn)自定心加緊。 2.卸料過程 加工完成后，機床油缸向前運動，推動拉桿并帶動錐套，漲緊套 向內(nèi)收縮，夾緊力慢慢松開后，取下零件，工序加工完成。 四、接受任務學生： 機械 92 班 姓名 楊建華 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學科組組長研究所 所長〕 簽名 系主任 簽名 2013 年 5 月 25 日 摘 要 隨著不規(guī)則形狀零件在現(xiàn)代制造業(yè)中的廣泛應用，如何保證這類零件的加工精度就 顯得尤為重要。本文通過分析機械零件的結(jié)構(gòu)特點和加工要求，制定了一套較合理的夾 具設計，從而為保證該零件的加工精度將提供一種經(jīng)濟實用的工藝裝備，具有一定的實 用價值。對于夾具設計來說，最重要的就是定位、夾緊方案的確定。針對機械這個零件 加工要求的特點，確定了只能用定位、夾緊的辦法來加工該零件。通過對各種定位夾緊 裝置的分析比較，選擇并組合了一套既能夠滿足加工要求的，又比較簡潔的裝置。同時， 通過對一系列定位誤差和夾緊力的計算，驗證了該零件的加工是可以保證其要求的精度 的，它的加工誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)。通過夾緊力的計算，也驗證了零件在被夾緊的前提 下，它受到的夾緊力也并不大，滿足夾具設計所要求的既要保證一定的夾緊力不使工件 在加工過程中發(fā)生位移，但同時又不能過大致使工件發(fā)生變形。 關(guān)鍵詞：工藝裝備夾具設計；定位；夾緊 IV Abstract With the wide application of the irregular form part in the modern manufacturing industry, how to guarantee the machining accuracy of this kind of part seems particularly important. Through analysing the top cover part of hay mover and processing demanding of the top cover part of hay mover of the gearbox,a jig which has reasonable characteristic has been designed.It can not only guarantee the machining accuracy of this part for a kind of economical and practical craft equip and it also has certain practical value. To design of the jig , the most important thing is to make a scheme of reservation and clamp.As for the process demand of this part of top cover of the hay mover gearbox, through comparing of various kinds of reservations and clamps,a not only can satisfy with the demand of manufacturing and also very compactible device had been designed. Keywords: process equipment；fixture design；deposition ；clamping II 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 目 錄 ............................................................................................................................................V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 本課題的來源及目的意義 ....................................................................................................1 1.2 精度設計技術(shù)分析 ................................................................................................................1 2 零件的 .........................................................................................................................................2 2.1 零件的作用 ............................................................................................................................2 2.2 零件的工藝分析 ...................................................................................................................2 3 工藝規(guī)程的分析 .........................................................................................................................4 3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的確定................................................................................................4 3.2 確定毛坯制造形式 ...............................................................................................................5 3.2.1 名詞、名稱 .....................................................................................................................5 3.2.2 毛坯的結(jié)構(gòu)確定 .............................................................................................................5 3.3 基準面的選擇 .......................................................................................................................6 3.3.1 粗基準的選擇 .................................................................................................................6 3.3.2 精基準選擇的原則 ........................................................................................................7 3.4 確定各表面加工方案 ..........................................................................................................7 3.5 加工方案設計要點 ..............................................................................................................8 3.5.1 粗、精加工的劃分 ........................................................................................................8 3.5.2 次要小表面及孔的加工 ................................................................................................8 3.5.3 熱處理的安排 .................................................................................................................8 3.5.4 輔助工序的安排 .............................................................................................................8 3.6 工序的合理組合 ...................................................................................................................8 3.6.1 工序的合理組合 .............................................................................................................8 3.6.2 工序的集中與分散 .........................................................................................................9 3.6.3 加工階段的劃分 .............................................................................................................9 3.7 工藝過程設計中應考慮的主要問題 .................................................................................10 3.7.1 加工方法選擇的原則 ...................................................................................................10 3.7.2 加工階段的劃分 ...........................................................................................................10 3.7.3 工序的合理組合 ...........................................................................................................11 3.7.4 加工順序的安排 ...........................................................................................................11 3.8 工序方案的制定 .................................................................................................................12 3.9 切削用量的選擇 ................................................................................................................13 4 夾具設計 ...................................................................................................................................19 4.1 概論 .....................................................................................................................................19 4.1.1 夾具概念 ..................................................................................................................19 4.1.2 機床夾具的分類 ......................................................................................................19 4.1.3 夾具設計中的特點 ..................................................................................................20 4.1.4 夾具分類 ....................................................................................................................20 4.1.5 夾具的作用 ................................................................................................................21 4.2 車床夾具設計 ..................................................................................................................21 4.2.1 問題的提出 ................................................................................................................21 4.2.2 定位方案與定位元件的設計 ....................................................................................22 4.2.3 夾緊方案 ....................................................................................................................22 4.2.4 切削力和夾緊力計算 ................................................................................................25 4.2.5 定位誤差分析計算 ....................................................................................................26 結(jié)論語 ...........................................................................................................................................28 致 謝 ...........................................................................................................................................29 參考文獻 .......................................................................................................................................30 無錫太湖學院學士學位論文 0 1 緒論 機械制造的工藝學設計一般是在我們學完了大學基礎課、技術(shù)基礎課以及專業(yè)課之 后進行的.同時這也是我們對所學各課程的又一次深入且綜合性的總復習,也是一次理論與 實際相聯(lián)系的訓練,因此,這在我們幾年的大學生活中占有重要的地位。機械零件工藝設計 以及其夾具設計是在學完了機械制造工藝學，進行設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。它一方 面要求學生通過設計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝及結(jié)構(gòu)設計的基本 能力。另一方面能讓我們能夠熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實 習中學到的實踐知識，要求能夠正確地解決一個零件在加工過程中的定位，夾緊以，工 藝路線安排，工藝尺寸確定問題，最終保證零件的加工質(zhì)量。 1.1 本課題的來源及目的意義 本課題來源于一家致力于航空零件和汽車零件精密鑄造和精密加工的企業(yè)。其加工 的零件都是一些精度要求高、工藝復雜的零件。零件座體（材料為鋁合金）就是典型的 殼體零件。此零件批量大已成為公司的一個新的經(jīng)濟增長點。此前的工藝裝備為普通三 爪卡盤對 A 的同軸度 0.1，基本上不能保證，檢測結(jié)果在 0.15 左右，這樣后道工序定位 時，會影響其它孔的加工位置，造成零件廢品率較高，必須改進。又由于該零件批量大， 原有三爪定位時車加工轉(zhuǎn)速只有 500r/min，按照公司精益生產(chǎn)的要求，也需要改進來提 高生產(chǎn)效率。故提出此課題！ 1.2 精度設計技術(shù)分析 通常情況下，夾具精度應該比工件要求的精度要高，這樣方能加工出要求的合格的 工件。精度相對高出的部分稱作為夾具精度儲備或夾具精度裕度。精度裕度是用來補償 加工中各項誤差及定位、導向元件磨損用的。精度裕度越大，說明加工工件的質(zhì)量越可 靠，夾具的易損件的使用壽命也就會越長。但是從另一方面看，如果精度裕度越大，就 要求夾具的制造精度要更高，這樣會急劇增加夾具制造的成本，同時工件的加工成本也 隨之增加；相反，夾具制造的精度會更小，會使夾具在夾具中易損件〔主要是定位、導 向元件〕頻繁地更換，頻繁維修，就增加了維修費用，這樣也就等于增加了工件加工成 本。綜上，夾具的精度設計準則：必須讓夾具設計精度與工件的加工精度要求相適應， 不能隨意提高夾具精度要求。 液壓自定心自動夾緊夾具設計 1 2 零件的分析 2.1 零件的作用 題目給出的 T 型軸盤零件(如圖 2-1)是來自某機器里的零部件。該機械零件的主要作 用通常是支撐和連接，使某零部件能得到延伸，伸展，能有正常的緩沖作用。所以此工 件的加工質(zhì)量肯定會影響到機械的工作精度、使用性能和壽命。該機械零件的主要功能 是支撐和連接,裝配等。 圖 2-1 零件工件 2.2 零件的工藝分析 機械的加工工藝是我們能夠進行產(chǎn)品設計，產(chǎn)品質(zhì)量保證，能源節(jié)約，消耗降低的 重要方式，是企業(yè)準備生產(chǎn)，計劃調(diào)度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術(shù)檢測和健全勞動組 織的重要依據(jù)，也是我們企業(yè)上品種，上質(zhì)量，上水平，加快產(chǎn)品升級更新，增加經(jīng)濟 效益的技術(shù)保證與支持。 我們在實際生產(chǎn)中，因為零件生產(chǎn)的類型、材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和技術(shù)要求都 不一樣，而且對于某一個零件，往往不是獨自在一種機床上進行的，不是用某一種加工 方法就能完成的，需要經(jīng)過一定的工藝過程才能完成加工。因此，不僅要根據(jù)零件的相 關(guān)要求，結(jié)合現(xiàn)場的具體情況，對零件的各組成表面拿出合適的加工方法，同時還要拿 出合理的加工順序，一步步把零件加工出來。 對于某些具體的零件，還可采用多種不同的工藝方案進行加工。即使這些方案都可 以加工出合格的零件，但從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益方面來看，可能其中有種方案比較合理 并且可行。所以一定要根據(jù)零件的具體要求及可能的加工條件等，擬訂相對合理的工藝 過程。 無錫太湖學院學士學位論文 2 從整體的形狀看，按要求主要是加工孔和平面。具體特點及技術(shù)要求如下： ①加工孔要求達到的精度等級為 。粗糙度為 ，且以平面為基8~7ITumRa2.3? 準，要求平行度公差為 ，主要滿足加工孔的位置精度。07. ②其他各個孔和面的加工均以平面為定位基準。因此，平面的形位公差必須達到設 計的要求。 ③粗糙度為 為孔，且粗糙度為 。5?Rz uRa6.1? 無錫太湖學院學士學位論文 0 3 工藝規(guī)程的分析 3.1生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的確定 生產(chǎn)綱領(lǐng)大小對生產(chǎn)的組織和零件加工工藝過程有重要作用，它限制了各個工序需 要的專業(yè)化和自動化程度，和所選用工藝方法及工藝裝備。 零件生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計算。 N=Qn（1+a%） （1+b%） [4] N——零件的年產(chǎn)量 Q——產(chǎn)品年產(chǎn)量 n——每臺產(chǎn)品中該零件的件數(shù) ——備品百分率? ——廢品百分率? 根據(jù)教材中生產(chǎn)綱領(lǐng)，生產(chǎn)類型，產(chǎn)品大小和復雜程度等的關(guān)系，確定它的生產(chǎn)類 型。 圖 3-1，是某產(chǎn)品上的一個零件。該產(chǎn)品年產(chǎn)量為 12000 臺。假設其備品率為 25%， 機械加工廢品率為 0.2%，每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為 1 件，現(xiàn)制定該零件的機械加工工 藝規(guī)程。 圖 3-1 零件工件 N=Qn（1+a%） （1+b%） =12000 x1x（ 1+25%） （1+0.2% ） =15300 件/年 液壓自定心自動夾緊夾具設計 1 此零件的年產(chǎn)量為 15300 件，已經(jīng)知道該產(chǎn)品是屬于輕型機械，可根據(jù)生產(chǎn)類型與 生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系查閱參考文獻 ，最終確定該零件的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。 3.2確定毛坯制造形式 3.2.1 毛坯材料及熱處理 毛坯材料 由資料《機械加工工藝手冊》 ，可得力學性能： 表 3-1 性能參數(shù) 牌號 鑄件壁厚 最小抗拉強度 硬度 鑄件硬度范圍 金相組織 灰鑄體 2.5-10 10-20 20-30 30-50 175 145 130 120 H175 150-200 鐵素體 +珠光體 灰鑄體一般的工作條件： ① 承受中等載荷的零件。 ② 磨檫面間的單位面積壓力不大于 490KPa。 毛坯的熱處理 灰鑄體中的碳全部或大部分是以片狀石墨方式存在于鑄鐵中的，因為片狀石墨對基 體的割裂作用會大，引起應力集中也會大；所以，細化石墨片，并改變其分布，能提高 鑄鐵的性能?？梢圆捎檬嘶穑瑏硐T鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口 組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)） ，便于切削加工。 3.2.2 毛坯的結(jié)構(gòu)確定 毛坯結(jié)構(gòu)工藝要求 此零件為鑄造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定要求： ① 鑄件的材料選擇應合理，要有比較好的可鑄性。 ② 鑄造圓角要合適，不能有尖角。 ③ 鑄件的結(jié)構(gòu)需要盡量簡化，并要求有合理的起模斜度，來減少分型面、芯子、并 便于起模。 ④ 加強肋的厚度及分布應該合理，避免冷卻時鑄件變形或產(chǎn)生裂紋。 毛坯形狀、尺寸確定的要求 設計毛坯形狀、尺寸還需要考慮到： ① 每個加工面的幾何形狀要盡量簡單。 ② 工藝基準要和設計基準相一致。 ③ 需便于裝夾、加工及檢查。 ④ 結(jié)構(gòu)要素要統(tǒng)一，盡可能使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮到經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件相接近，可減少加工 余量，提高材料利用率，降低了加工成本，可是這樣會導致毛坯制造困難，需要采用昂 無錫太湖學院學士學位論文 2 貴的毛坯制造設備，會增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一方 面一定要考慮到零件成本的問題，另一方面也要保證零件的使用性能。在毛坯的種類形 狀及尺寸確定的情況下，需要時可根據(jù)這個繪出毛坯圖。 3.3 基準面的選擇 3.3.1 粗基準的選擇 在選擇粗基準的時候，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工 表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求 [5]。 粗基準選擇應當滿足以下要求： 1．粗基準的選擇應該以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面之間 的相互位置關(guān)系精度。若工件上表面上有好幾個不需加工的表面，那就應選擇其中與加 工表面的相互位置精度要求較高的表面作粗基準。來保證壁厚均勻、外形對稱、少裝夾 等。 2．選擇加工余量要求均勻的重要表面來作為粗基準。比如：機床的床身導軌面是其 余量要求均勻的重要表面。因此在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，然 后再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留 細致的組織，來增加耐磨性。 3．粗基準要選擇加工余量最小的表面。才能夠保證這個面有充足的加工余量。 4．粗基準盡量選擇光潔、平整、面積足夠大的表面，來保證定位準確以及夾緊可靠。 不宜選有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面作粗基準，有必要的時候要經(jīng)過初加工。 5．盡量不要重復使用粗基準，由于粗基準的表面大多數(shù)粗糙并且是不規(guī)則。多次使 用是很難保證表面間的位置精度的。 3.3.2 精基準選擇的原則 1.基準重合的原則。就是盡可能地讓設計基準成為定位基準。這樣能夠防止定位基準 和設計基準兩者的不重合而產(chǎn)生的基準不重合誤差。 2.基準統(tǒng)一的原則。要盡量選擇統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有助于確保各表面之間 的位置精度，防止基準轉(zhuǎn)換是所帶來的誤差，而且各工序所用的夾具比較統(tǒng)一，因此可 降低夾具設計以及制造工作。比如：軸類零件一般用頂針孔為定位基準。車削、磨削一 般都是用頂針孔來定位，這樣不僅能在一次裝夾中加工大多數(shù)的表面，并且能夠使得圓 表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度得到保障。 3.互為基準的原則。選擇精基準的時候，有時被加工的兩個面，能夠相互作為基準來 多次加工。比如：對于淬火之后的齒輪磨齒，一般用齒面作為基準來磨內(nèi)孔的，再以孔 為基準磨齒面，才能保證齒面余量的均勻。 4.自為基準原則。有的精加工或者是光整加工工序需要余量小且均勻，就能夠選擇加 工表面本身作為基準。比如：在磨削機床導軌面的時候，找正定位是用導軌面來找的。 還有，拉孔在無心磨床上磨外圓等，均是用的自為基準。 另外，應該選擇工件上精度相對高且尺寸較大的表面作為精基準，來保證定位的穩(wěn) 液壓自定心自動夾緊夾具設計 3 固可靠。并且考慮到工件裝夾、夾具設計的簡單以及加工方便等。 要能夠使得孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置能保證次機械零件在整個加 工過程中用的基準定位基本上都是統(tǒng)一的。通過機械零件圖的分析我們知道，它的面以 及占有的面積相對要較大，適合于作精基準來使用。 我們在選擇精基準時的原則：考慮的重點是要有助于保持工件加工精度而且裝夾準。 3.4 確定各表面加工方案 一個好的結(jié)構(gòu)不但應該達到設計要求 [6]，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有 加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時是加工的勞動量最小。設計和 工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對于我們設計機械零件的加工工藝來說，應選擇 能夠滿足加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外， 也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應選擇價格較底的機床。 ⑴．要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加 工方法及分幾次加工。 ⑵．根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設備。在單件小批量生 產(chǎn)中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機此零件小頭孔的加工，在小批量生 產(chǎn)時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。 ⑶．要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如，淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬 由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 ⑷．要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設備， 推廣新技術(shù)，提高工藝水平。 ⑸．此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形 狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求選定最終加工方法。再選擇前 面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.63μm，并要求淬硬時，其最終工序選用精度。 3.5 加工方案設計要點 對零件的加工，由于工件容易變形，且面與孔之間、孔與孔之間、面與面之間經(jīng)常 有尺寸關(guān)聯(lián)要求，所以如何選擇定位基準，如何安排工藝順序就非常關(guān)鍵，所以加工中 通常應注意以下幾個問題: 3.5.1 粗、精加工的劃分 由于工件在粗加工后會引起顯著變形時，所以常將平面和孔的加工交替進行，在這 些表面都粗加工以后，再精加工基準面及其它表面及面上各孔。 (1)粗加工階段 通常先用與離合器結(jié)合面定位，粗銑與結(jié)合面，然后再以粗銑后的與結(jié)合面為基準， 粗銑離合器結(jié)合面及其他表面，去除毛坯余量。 （2）半精加工階段 無錫太湖學院學士學位論文 4 通常安排一些半加工工序，將精度和光潔度要求中等的一些表面加工完成，而對于 要求高的表面進行半精加工，為以后的精加工做好準備。 (3)精加工階段 通常首先完成定位基準面(結(jié)合面)的精銑及面上兩銷孔的精加工，并以此為精基準完 成對精度和光潔度要求高的表面及孔的加工。 3.5.2 次要小表面及孔的加工 如螺紋孔，可以在精加工主要表面后進行，一方面加工時對工件變形影響不大，同 時廢品率也降低。另一方面如果主要表面出廢品后，這些小表面就不必再加工了，從而 也不會浪費工時。但是，如果小表面的加工很容易碰傷主要表面時，就應該把小表面的 加工放在主要表面的精加工之前 [8]。 3.5.3 熱處理的安排 有些機械零件有熱處理的要求。為了消除內(nèi)應力，需要進行人工時效，所以通常將 熱處理放在粗加工之后，半精加工之前。又如為了提高工件的表面硬度，需進行淬火， 就要安排在半精加工之后，精加工之前。 3.5.4 輔助工序的安排 如檢驗，在零件全部加工完畢后、各加工階段結(jié)束時、關(guān)鍵工序前后，都要適當安 排。其他輔助工序還有清洗、去飛刺、表面處理、氣密試驗、包裝等，也應按其要求排 入工藝過程。 3.6 工序的合理組合 零件的大批量生產(chǎn)，一般統(tǒng)一的基準要先加工出來。加工統(tǒng)一的基準就是加些零件 加工的第一個工序。實際中的安排先以孔定位來粗、精加工頂平面。 下面工序的安排要求粗加工和精加工分開，而且要先加工面，然后加工孔。 3.6.1 工序的合理組合 加工的方法定下來以后，我們就按生產(chǎn)的類型、零件結(jié)構(gòu)上的特點、技術(shù)要求和機 床設備等具體生產(chǎn)條件給出工藝過程工序數(shù)。工序數(shù)確定要滿足要求： ⑴．關(guān)于工序的分散 工序的內(nèi)容要簡單，必須有助選出最合理的切削用量。通用設備要方便采用。生產(chǎn) 的準備階段，不能工作量大，產(chǎn)品的更換不能復雜。不能對工人技術(shù)要求高。同時采用 設備及工人數(shù)量多，相關(guān)生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理不簡單。 ⑵．關(guān)于工序的集中 工序的數(shù)目不多，裝夾工件次數(shù)不多，工藝路線變短，相應地減少生產(chǎn)的面積以及 操作工人的數(shù)量，同時也能簡單生產(chǎn)過程中的相關(guān)管理，在一次裝夾過程中同時加工多 個表面便于保證表面之間相互位置的精度。使用的設備減少，高效率專用機床可在大量 生產(chǎn)中采用來提高生產(chǎn)的效率。不過如果采用了復雜專用設備及工藝裝備，同時增高了 成本，維修以及調(diào)整費事，生產(chǎn)準備的工作量變大。 通常，在小批單件生產(chǎn)過程中，為了減少生產(chǎn)的管理，一般都是將工序稍微集中。 可是因為不采用專用的設備，限制了工序集中程序。那些簡單結(jié)構(gòu)的專用機床及工夾具 液壓自定心自動夾緊夾具設計 5 組織流水線生產(chǎn)。 完成加工工序以后，工件要洗干凈了。洗的時候在 的含 0.4%—1.1%蘇打及c??908 0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液 中。清洗之后吹干凈用壓縮空氣。使得該零件內(nèi)部雜質(zhì)、mg20 毛刺、砂粒、鐵屑的殘余小于。 3.6.2 工序的集中與分散 在制訂工藝加工路線的時候，要知道工序的數(shù)目，采用工序分散或者工序集中是工 序不相同的兩個原則。我們所說的工序集中，其實就是用比較少的工序完成零件加工， 相反是工序分散。 (1) 工序集中：是把零件加工集中在幾道少數(shù)工序中來完成，每道工序的加工 內(nèi)容比較多，并且它的工藝路線不會很長。它的主要特點是： ①使用高效機床及工藝裝備，提高生產(chǎn)效率； ②減少相關(guān)設備的數(shù)量以及操作工人的人數(shù)和占地面積，減少了人力物力； ③降低了工件安裝的次數(shù)，使得表面間位置精度得到保證； ④使用的工裝設備的結(jié)構(gòu)不是很簡單，維修調(diào)整起來不會簡單，生產(chǎn)前準備工作量 大。 (2) 工序分散：就是把零件的加工分散到很多道工序內(nèi)來完成，每道工序加工 的內(nèi)容不多，且工藝路線不短。它的主要特點： ①工藝裝備和設備不是很復雜，有利于調(diào)整，更好地適應變換產(chǎn)品； ②對工人技術(shù)要求不高； ③能采用最合理的切削用量，降低機動時間； ④所要加工設備以及工藝裝備數(shù)量相對較多，操作工比較多，占地面積較大。 擬定工藝加工路線的時候，工序集中亦或分散的程度，大部分是看生產(chǎn)的規(guī)模、 零件的結(jié)構(gòu)特點以及技術(shù)要求，但有時候，也必須想到各工序生產(chǎn)節(jié)拍的相一致。通常 情況下，在單件小批量生產(chǎn)的時候，只可以工序集中，能一臺普通機床加工盡可能多的 表面；大批大量生產(chǎn)時，既可以采用多軸等高效、多刀、自動機床，將工序集中，而且 能將工序分散后組織流水線生產(chǎn)。在批量生產(chǎn)中應盡量采用高效率的半自動機床，讓工 序適當?shù)丶行?，對提高生產(chǎn)率有幫助。 那些重型的零件，要減少工件裝卸以及運輸?shù)膭趧恿?，適當?shù)丶泄ば颍粚δ?些剛性不好而且精度要求高的精密工件，工序要適當分散一些。 3.6.3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： ⑴．粗加工階段 ⑵．半精加工階段 ⑶．精加工階段 ⑷．光整加工階段 對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對尺度精度改善很 少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為 IT5~IT6,表面粗糙度為 無錫太湖學院學士學位論文 6 Ra1.25~0.32μm。 劃分加工階段的原因： (1) 保證加工質(zhì)量 粗加工時，由于加工余量大，所受的切削力、夾緊力也大，將引 起較大的變形，如果不劃分階段連續(xù)進行粗精加工，上述變形來不及恢復，將影響加工 精度。所以，需要劃分加工階段，使粗加工產(chǎn)生的誤差和變形，通過半精加工和精加工 予以糾正，并逐步提高零件的精度和表面質(zhì)量。 (2) 合理使用設備 粗加工要求采用剛性好、效率高而精度較低的機床，精加工則要 求機床精度高。劃分加工階段后，可避免以精干粗，可以充分發(fā)揮機床的性能，延長使 用壽命。 (3) 便于安排熱處理工序，使冷熱加工工序配合的更好 粗加工后，一般要安排去應 力的時效處理，以消除內(nèi)應力。精加工前要安排淬火等最終熱處理，其變形可以通過精 加工予以消除。 (4)有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷(如鑄件的砂眼氣孔等) 粗加工時去除了加工表面 的大部分余量，若發(fā)現(xiàn)了毛坯缺陷，及時予以報廢，以免繼續(xù)加工造成工時的浪費。 3.7 工藝過程設計中應考慮的主要問題 3.7.1 加工方法選擇的原則 ①所選加工方法應考慮每種加工方法的經(jīng)濟、精度要求相適應。 ②所選加工方法能確保加工面的幾何形狀精度，表面相互位置精度要求。 ③所選加工方法要與零件材料的可加工性相適應。 ④加工方法要與生產(chǎn)類型相適應。 ⑤所選加工方法企業(yè)現(xiàn)有設備條件和工人技術(shù)水平相適應。 3.7.2 加工階段的劃分 按照加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程一般可劃分為三個加工階段： ①粗加工的階段 [8] 粗加工的是為了去掉大部分多余的無用金屬，為下面的精加工給出更好的條件，而 且替半精加工及精加工給出定位的基準，粗加工時能很快找出毛坯不完美的地方，對它 進行報廢或者修補，防止浪費了工時。但是呢，粗加工能夠采用功率較大，剛性較好， 精度較低的機床，采用更大的切前用量，來使生產(chǎn)率得到提高。在粗加工時，切削力很 大，切削熱量更多，所需夾緊力更大，工件產(chǎn)生的內(nèi)應力及變形大，因此加工精度要低， 粗糙度值要大。通常粗加工時的公差等級為 ，粗糙度 。12~ITumRa10~8 ②半精加工的階段 該階段是完成一些次要面的加工并且替主要表面的精加工做好準備工作，確保正確 的加工余量。半精加工時的公差等級為 。表面粗糙度為 。09I 25. ③精加工的階段 精加工階段需要切除剩余少量加工余量,這樣做的主要原因是確保零件的形狀位置和 精度,尺寸精度，還有表面粗糙度,使得各個主要表面能夠達到圖紙的要求.此外精加工工序 液壓自定心自動夾緊夾具設計 7 在最后,能夠防止以及減少工件精加工表面的傷害。 精加工要用高精度的機床小的切前用量，工序變形要小，有助于加工精度的提 高．精加工時的加工精度通常為 ，表面粗糙度 。7~6ITumRa25.1~0 ④光整加工的階段 這對有的要求很高的要用光整加工，主要是為了改善表面的質(zhì)量，但對尺度精度改 善很少。通常不能糾正各個表面的相互位置誤差，精度等級通常為 ,表面粗糙度6IT 為 。umRa32.0~5.1 另外，在加工階段被劃分之后，能夠便于合理的安排熱處理工序。因為熱處理性質(zhì) 有差異，有些要安排于粗加工之前，有些要插入粗、精加工之間。 3.7.3 工序的合理組合 在加工方法確定了之后，就可以根據(jù)零件的生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求 以及機床設備等的具體生產(chǎn)條件得出工藝過程的工序數(shù)。得到工序數(shù)基本原則 [9]： ①工序分散 工序的內(nèi)容不復雜，在選擇最合理的切削用量時會很有利。方便采用通用設備。簡 單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備階段的工作很少，產(chǎn)品方便更換。對工人的技術(shù)水平要求 也不高?？墒且蟮脑O備以及工人數(shù)量增多，生產(chǎn)面積相比更大，工藝路線變得更長， 生產(chǎn)管理變復雜。 ②工序集中 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，也就降低了操作工的數(shù)量以及 生產(chǎn)面積，同時也能使得生產(chǎn)管理簡便，在一次裝夾的過程中同時加工多個表面更容易 提高這些表面之間的相互位置精度。如果用的設備數(shù)量較少，大量生產(chǎn)就能采用效率較 高的專用機床，生產(chǎn)率能得到提高。可是同時，用復雜的專用設備以及工藝裝備，會讓 成本變高，維修調(diào)整起來會不方便，生產(chǎn)前的準備工作比較多。 通常情況下，單件而小批的生產(chǎn)過程中，為了化簡生產(chǎn)管理，經(jīng)常會將工序適當?shù)?集中。不過由于不采用專用的設備，工序集中程序就受到了限制。 3.7.4 加工順序的安排 零件的加工過程通常包括機械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序。在安排加工 順序時常遵循以下原則：見下表 表 3-2 加工工序安排原則 工序類別 工序 安排原則 機械加工 對于形狀復雜、尺寸較大的毛坯，先安排劃線工序， 為精基準加工提供找正基準 按“先基準后其他”的順序，首先加工精基準面 無錫太湖學院學士學位論文 8 在重要表面加工前應對精基準進行修正 按“先主后次，先粗后精”的順序 對于與主要表面有位置精度要求的次要表面應安排 在主要表面加工之后加工 退火與正火 毛坯預備性熱處理，應安排在機械加工之前進行 時效 為除去殘余的應力，對于尺寸大結(jié)構(gòu)復雜的鑄件， 需粗加工前后各自安排時效處理；對于一般鑄件在鑄造 之后或者粗加工之后安排時效處理；對精度較高的鑄件， 在半精加工前后各安排時效處理一次 淬火 淬火之后工件的硬度得到提高，最好是安排在精加 工階段的磨削加工之前就開始 滲碳 滲碳會容易產(chǎn)生形變，所以要在精加工之前安排 熱處理 滲氮 一般安排在工藝過程的后部、該表面的最終加工之 前 中間檢驗 一般安排在粗加工全部結(jié)束之后，精加工之前；花 費工時較多和重要工序的前后 特種檢驗 熒光檢驗、磁力探傷主要用于表面質(zhì)量的檢驗，通 常安排在精加工階段。熒光如用于檢驗毛坯的裂紋，則 安排在加工前 輔助工序 表面處理 電鍍、涂層、發(fā)藍等表面處理工序一般安排在工序 的最后進行 3.8 工藝方案的制定 表 3-3 加工工藝方案 產(chǎn)品型號 零件圖 號 無錫太湖學院 機械加工工藝方案 產(chǎn)品名稱 T 型軸盤 零件名 稱 T 盤 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 HT200 毛 坯 種 類 鑄造 毛坯外形尺 寸 Φ315x1 60 每毛坯 件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工時 /min 工 序 號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工段 設 備 工 藝 裝 備 準 終 單 件 1 鑄 鑄造出毛坯 Φ315x160 液壓自定心自動夾緊夾具設計 9 2 熱處 理 毛坯退火處理 3 車 粗車外圓輪廓 金工 CA6140 外圓車刀，游 標卡尺 4 車 粗,精車內(nèi)孔,加工精基準 金工 CA6140 內(nèi)孔車刀，游 標卡尺 5 車 精車外圓輪廓 金工 CA6140 外圓車刀，游 標卡尺 6 鉆 鉆，擴，鉸 3-Φ55 孔 金工 Z525 麻花鉆，擴孔 刀，鉸刀，游 標卡尺 7 鉆 鉆，擴，鉸 3-Φ24 孔 金工 Z525 麻花鉆，擴孔 刀，鉸刀，游 標卡尺 8 鉆 鉆，擴，鉸 3-Φ58 孔 金工 Z525 麻花鉆，擴孔 刀，鉸刀，游 標卡尺 9 鉆 鉆 M8 螺紋孔 金工 Z525 麻花鉆，游標 卡尺 10 鉗 攻絲,去毛刺 金工 鉗工臺 絲錐,銼刀，游 標卡尺 11 終檢 入庫 設 計 （日 期） 校 對（日期） 審 核 （日期） 標準化 （日期） 會簽 （日期） 標 記 處 數(shù) 更改 文件 號 簽 字 日 期 標 記 處 數(shù) 更改 文件 號 簽 字 日 期 3.9 切削用量的選擇 1. 加工條件 工件材料：HT200,σ b=0.16GPa HB=200~241。 加工要求：鑄造 工序二熱處理。 工件材料：HT200,σ b=0.16GPa HB=200~241。 無錫太湖學院學士學位論文 10 加工要求：正火處理（釋放應力，增加材料延展性和韌性） 。 工序三 粗車外圓輪廓。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σ b=0.16GPa HB=200~241。 加工要求：粗車外圓輪廓 機床：CA6140。 刀具：外圓車刀 2. 切削用量 工步 1 1）切削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）進給量 機床功率為 10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量 f=0.8mm。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《切削用量簡明手冊》表 8，壽命 T=180min 計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表 14，查得 Vf＝80m/min(，n=240r/min 工步 2 1）切削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）進給量 機床功率為 10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量 f=0.8mm。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《切削