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設計說明書 題目 輸入軸的加工工藝及銑鍵槽夾具設計 班　　級：　 姓　　名：　 指導教師：　 完成日期：　 摘 要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 輸入軸零件的工藝規(guī)程及銑鍵槽的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error. 目錄 ABSTRCT 3 1 .1夾具的現(xiàn)狀及生產(chǎn)對其提出新的要求 1 1.2 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向 1 2、零件的分析 3 2.1零件的作用 3 2.2零件的工藝分析 3 2.3 確定零件的生產(chǎn)類型 4 3、確定毛坯類型繪制毛坯簡圖 4 3.1 選擇毛坯 4 3.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 4 4、工藝規(guī)程設計 5 4.1 定位基準的選擇 5 4.2擬定工藝路線 5 4.3加工設備及工藝裝備的選用 7 4.4加工余量，工序尺寸及公差的確定 7 4.5切削用量的計算 8 4.6時間定額的計算 9 5、夾具設計 10 5.1夾具設計任務 10 5.2擬定夾具定位方案 10 5.3繪制夾具裝配圖 10 5.4夾具裝配圖上標注尺寸，配合尺寸及技術要求 11 5.5定位誤差分析 11 5.6切削力和夾緊力計算 12 5.7 夾具設計及操作的簡要說明 13 總 結 14 致 謝 15 參 考 文 獻 16 1、機床夾具介紹 夾具最早出現(xiàn)在1787年，至今經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結合。在工業(yè)發(fā)展初期。機械制造的精度較低，機械產(chǎn)品工件的制造質量主要依賴勞動者個人的經(jīng)驗和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機床、汽車、飛機等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、夾緊、導向（或對刀）元件的結構也日趨完善，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學技術的進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機床的緊密結合。 1 .1夾具的現(xiàn)狀及生產(chǎn)對其提出新的要求 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場激烈競爭，企業(yè)中多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習慣與采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個具有大批量生產(chǎn)的能力工廠中約擁有13000~15000套專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量只有15%左右，特別最近年來柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數(shù)控機床（NC），加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術被應用和推廣，使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。 綜上所述，現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求： 1. 能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準備周期 2. 能裝夾一組相似性特征的工件 3. 適用于精密加工的高精度的機床 4. 適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型技術 5. 采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進一步提高勞動生產(chǎn)率 1.2 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化等四個方面： 1. 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必也相應提高對其精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度可達正負0.1，用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5um，又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓讀可達0.2~0.5um。 2. 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的機動時的和輔助時的，以提高勞動生產(chǎn)率，減少工人勞動強度，常見的高效化夾具有：自動化夾具、告訴化夾具、具有夾緊動力模塊的夾具等。例如使用電動虎鉗裝夾工件，可使工件效率比普通虎鉗提高了5倍左右；而高速卡盤則可保證卡爪在轉速9000r/min的條件下能正常夾緊工件，使切削速度大幅度提高。 3. 柔性化 夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是通過調組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等，具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊夾具、數(shù)控夾具等，在較長時間內，夾具的柔性化趨向將是夾具發(fā)展的主要方向。 4. 標準化 夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面，在制造典型夾具，結構的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和不見的形成：舍棄一些功能低劣的結構，通用化方法包括：夾具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夾具的標準化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件。目前，我國已有夾具零件、部件的國家標準：GB2148~2249-80，GB2262~2269-80以及通用夾具標準，組合夾具標準等。夾具的標準化也是夾具柔性化高效化的基礎，作為發(fā)展趨勢，這類夾具的標準化，有利于夾具的專業(yè)化生產(chǎn)和有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 2、零件的分析 2.1零件的作用 下面所示為動力輸出裝置中的主要零件，零件的作用待查。零件圖附圖如下： 2.2零件的工藝分析 本設計的零件是輸入軸，選用45#鋼。45#鋼是優(yōu)質素結構鋼，屬于中碳鋼。其強度、硬度較高，而塑性、韌性略低。熱鍛、熱壓性能及被切削性能良好，冷加工變形能力及焊接性能中等。是機械行業(yè)最常用的鋼號之一，通常在調質或正火狀態(tài)下使用，還用于高頻或火焰表面淬火處理。其收縮率小。其密度基本和鐵的密度一樣與普通碳素鋼都差不多，和A3更是相近，是7.85g/cm*3。 輸入軸主要加工面是外圓面、及階梯端面，它們有一定的粗糙度要求?，F(xiàn)分述如下： 1.φ53φ40 Ф58外圓表面及端面，其中φ53φ40相對于基準A的同軸度為0.02mm所要保證相對于軸線的圓跳動為0.04mm，外圓表面的粗糙度為1.6μm，端面12.5μm和12.5μm。 2.φ54及φ64、φ80、φ60外圓表面、端面及兩平面，端面粗糙度為12.5m， 3. 鍵槽和其余各面粗糙度要求均為12.5 由上面的分析可知，對于圓跳動而言，可以先加外圓，然后以外圓定位，加工端面和孔，保證它們之間的位置精度。 2.3 確定零件的生產(chǎn)類型 屬于輕型零件，大批量生產(chǎn)。 3、確定毛坯類型繪制毛坯簡圖 3.1 選擇毛坯 毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。 零件材料為45。，選擇鍛件毛坯。由于零件年產(chǎn)量為4000件，已經(jīng)達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應該的。 3.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 由表2-10~表2-12可知，要確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量，應該先確定一下各個因素。 1.公差等級 由輸入軸的公用和技術要求，確定該零件的公差等級為普通級。 2.鍛件重量 計算后，輸入軸的重量約為0.23KG，初步估計機械加工前鍛件毛坯的重量為0.4KG. 3.鍛件形狀復雜系數(shù) 對零件圖金星分析計算，可大致確定鍛件外廓包容提的長度、寬度、高度。由公式（2-3）和（2-5）可計算出該鍛件的形狀復雜系數(shù)S=0.526。屬于S級。 4.鍛件材質系數(shù) 輸入軸的材料為45鋼，是碳的質量分數(shù)小于0.65%的碳素鋼。所以該鍛件的材質系數(shù)屬于M級。 5.鍛件分模線形狀 根據(jù)該零件的形位特點，選擇零件高度方向的對稱平面為分模面，屬于直分模線。 6.零件表面粗糙度 由零件圖可知，各個加工表面的粗糙度Ra大多數(shù)都大于等于3.2μm。 根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量 4、工藝規(guī)程設計 4.1 定位基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 （1）粗基準的選擇。按照有關粗基準的選擇原則，應盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取φ54外圓面和右端面為粗基準。利用夾具卡住φ54外圓面并靠住夾具端面，消除5個自由度，達到部分定位。這里不需要完全定位。 （2）精基準的選擇。主要原則有：①基準重合原則；②基準統(tǒng)一原則；③自為基準原則；④互為基準原則。 這里應該主要考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 4.2擬定工藝路線 制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1.工藝路線方案一 工序I 鍛造 工序II 正火處理 工序III 車端面，鉆中心孔 工序IV 粗車各外圓 工序V　調質處理 工序Ⅵ 半精車各外圓 工序Ⅶ 銑鍵槽 工序Ⅷ 精車各外圓 工序Ⅸ 加工退刀槽及倒角 工序X 質檢 工序XI 入庫 工序檢驗、入庫 2.工藝路線方案二 工序I 鍛造 工序II 車端面，鉆中心孔 工序III 粗車各外圓 工序IV　調質處理 工序V 半精車各外圓 工序VI 銑鍵槽 工序VII 精車各外圓 工序VIII 加工退刀槽及倒角 工序IX 質檢 工序X 入庫 由以上對比分析可知，我們選擇方案一比較好。 具體的加工路線如下 工序I 鍛造 工序II 正火處理 工序III 車端面，鉆中心孔 工序IV 粗車各外圓 工序V　調質處理 工序Ⅵ 半精車各外圓 工序Ⅶ 銑鍵槽 工序Ⅷ 精車各外圓 工序Ⅸ 加工退刀槽及倒角 工序X 質檢 工序XI 入庫 4.3加工設備及工藝裝備的選用 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 量具 1 車端面，鉆中心孔 CA6140 端車刀 游標卡尺 2 粗車各外圓 CA6140 外圓車刀, 游標卡尺 3 半精車各外圓 CA6140 外圓車刀 千分尺 4 銑鍵18槽 X51 銑刀 千分尺 5 精車各外圓 CA6140 外圓車刀 游標卡尺 6 加工退刀槽并倒角 CA6140 車刀 游標卡尺 4.4加工余量，工序尺寸及公差的確定 輸入軸零件材料為45 生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造毛坯。 1、 不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鍛造可直接獲得。 2、 輸入軸的端面 由于輸入軸端面要與其他接觸面接觸，查相關資料知余量留2mm比較合適。 4.5切削用量的計算 銑鍵槽 確定切削深度 確定切削寬度： 由于加工余量不大，所以可一次走刀完成 確定每齒進給量 根據(jù)x52k銑床說明書，其功率為7kw,中等系統(tǒng)剛度 根據(jù)表3 現(xiàn)取 選擇銑刀磨鈍標準及耐磨度 根據(jù)表7 銑刀刀齒后刀面最大磨損為 ，鑲齒銑刀（）耐用度 確定切削速度和每秒進給量 切削深度可根據(jù)表21中公式計算 也可查表 根據(jù)表9 當 時， 各修正系數(shù)為： 故 根據(jù)機床說明書選擇 實際切削速度和每齒進給量為： 根據(jù)表5 當 時， 切削功率的修正系數(shù) 所以實際切削功率為 根據(jù)機床說明書，機床主軸允許的功率為 因為，所以此切削用量可以采用。 即 4.6時間定額的計算 計算工時 式中 根據(jù)表19 入切削量及超切削量 則 故 5、夾具設計 　　為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計銑鍵槽的夾具設計。銑鍵槽一般都是用V型塊定位，我們選擇用v型塊定位，這樣夾緊可靠快速， 5.1夾具設計任務 本夾具主要用于銑鍵槽因此鍵槽的中心線一定要找正，劃線時一定要準確，以保零件的位置精度，另外因為是V型塊夾緊，因此夾緊對中不是問題，主要考慮提高勞動效率。 5.2擬定夾具定位方案 出于定位簡單和快速的考慮，由零件圖可知，以φ53外圓為定位基準，采用2個V型塊定位，同時采用鉸鏈壓板壓緊。為了提高加工效率，采用鉸鏈壓板快速夾緊裝置夾緊。 5.3繪制夾具裝配圖 （1）選擇操作者工作時正對的位置為主視圖 （2）用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面以及加工表面畫在各視圖相應的位置上，待加工面上的加工余量可用網(wǎng)紋線表示。在夾具總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面的線條 （3）依次畫出定位、夾緊、導向元件或裝置的具體結構，再畫出夾具體，將各元件或裝置連成一個整體 （4）在總圖上標注尺寸（包括輪廓尺寸、聯(lián)系尺寸、重要的配合尺寸等）、公差和技術要求 （5）繪制夾具零件圖。在夾具中的非標準零件都要繪制零件圖，并按總圖要求確定零件的尺寸、公差及技術條件 5.4夾具裝配圖上標注尺寸，配合尺寸及技術要求 1. 夾具總圖上應標注的尺寸和公差 （1）夾具外形的最大輪廓尺寸 （2）影響定位精度的尺寸 （3）影響對刀精度的尺寸和公差 （4）影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差 （5）影響夾具精度的尺寸和公差 （6）其他裝配尺寸及公差 2. 夾具總圖上公差值的確定 （1）與加工尺寸有直接對應關系的夾具公差δJ （2）其他裝配尺寸的配合性質及公差等級 3. 夾具總圖上應標注的技術要求 5.5定位誤差分析 一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。 形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。 根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。 已知孔的形狀公差為0.28，根據(jù)經(jīng)驗公式，易知此結果符合。 5.6切削力和夾緊力計算 由于主切削力起著幫助夾緊工件的作用，所以當其他切削分力均較小時，通常可不必計算。僅需較小的夾緊力來防止工件在加工過程中產(chǎn)生的振動和轉動。由于所選擇的是螺母夾緊，所以所需的夾緊力是轉矩。 查得所需夾緊轉矩的計算公式為 　　　　　　　T＝Q[r t g（ψ+φ）+ζf1]（N·M） 式中：T——應加在螺旋夾緊機構上的夾緊轉矩（N·M） Q——夾緊力（N） r——螺紋的平均半徑（M） ψ——螺紋升角，tgψ=； n——螺紋線數(shù)； Ｐ——螺紋螺距； Φ——螺紋摩擦角，tgΦ=f，一般f=0.178,則Φ=10°； f1——支撐表面摩擦系數(shù)，一般取f1=0.15～0.3； ζ——支撐表面摩擦力矩的計算力臂（M），隨支撐表面的形式而改變，其值在本式中； 為計算方便，令k＝r t g（ψ+φ）+ζf1，則 　　　　　　　　　　T＝kQ 當采用公制螺紋的螺旋夾緊機構時，各種不同夾緊情況的k值見表3－23。 　　Φ=10°，　f1=0.2,　 ° 　　d=12 mm，?。?1.75 mm，　r=5.43 mm 　　ψ=2°56′，　k=1.247 螺釘、螺母的夾緊力： 　　Φ=10°，　f=0.178,　 f1=0.2，　° 　　d=12 mm，板手長度Ｌ?=140 mm，加在板手上的力Ｐ1=45Ｎ， 夾緊力Ｑ=5050Ｎ　 螺母的夾緊力： 　?。?12 mm，板手長度80 mm，夾緊力Ｑ=2280Ｎ。 用板手：Ｌ=140 mm，Ｐ1=70Ｎ，Ｑ=3480Ｎ。 許用夾緊力：d=12 mm，Ｑ許=5790Ｎ。 5.7 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，本道工序就選擇了快速夾緊裝卸夾具。為了防止我們取出工件的時間，工件和上V型塊間摩擦，我們采用2個彈簧，這樣我們松開螺母的時間通過彈簧力把上V型塊頂開，使之脫離工件，這樣我們便可以方便的裝卸工件，提高生產(chǎn)效率。 總 結 設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設計打下了好的基礎。 這次設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們的設計完成的更出色的關鍵一步。 致 謝 這次畢業(yè)設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上海科學技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上海科學技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 16