零件工藝生產(chǎn)與夾具設(shè)計

一零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定（一）零件的作用三維網(wǎng)技術(shù)論壇& P( U2 9 C f$ t J0 w5 k 題目所給定的零件為CA6140車床輸出軸，其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使車床主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動力；二是工作過程中經(jīng)常承受載荷；三是支撐傳動零部件。3) K1 c! V2 H7 s. % k, E（二）零件的材料及其力學(xué)性能三維網(wǎng)技術(shù)論壇% p/ Fs, D: 0 n$ K4 y零件的材料為45鋼，是最常用中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，淬透性低，水淬時易生裂紋。小型件宜采用調(diào)質(zhì)處理，大型件宜采用正火處理。其價格較便宜，經(jīng)過調(diào)質(zhì)或正火后可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，局部淬火后再回火，表面硬度可達52HRC-45HRC.1零件的工藝分析結(jié)構(gòu)比較簡單，其主要加工的面有55、60、65、75、176的外圓柱面，50、80、104的內(nèi)圓柱表面，10個20的通孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級；粗糙度方面表現(xiàn)在鍵槽兩側(cè)面、80內(nèi)圓柱表面為Ra3.2um,大端端面為Ra3.2um,其余為Ra12.5um，要求不高；位置要求較嚴格表現(xiàn)在55的左端面、80內(nèi)孔圓柱面對75、60外圓軸線的跳動量為0.04mm, 20孔的軸線對80內(nèi)孔軸線的位置度為0.05mm,鍵槽對55外圓軸線的對稱度為.0.08mm；熱處理方面需要調(diào)質(zhì)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。2軸類零件的裝夾 軸類零件的加工通常采用三爪卡盤，三爪卡盤能自動定心，裝卸工件快。但是由于夾具的制造和裝夾誤差，其定心精度約為0.050.10mm左右。由于零件較長，常采用一夾一頂?shù)难b夾法，即工件定的一端用車床主軸上的卡盤夾緊，另一端用尾座頂尖支撐，這樣就克服了剛性差不能承受重切削的缺點，為進一步提高加工精度，可采用中心架作中間輔助支撐，適用于半精加工和精加工。二、夾具設(shè)計2.3 鉆底孔夾具設(shè)計2.3.1 研究原始質(zhì)料加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足孔的位置公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。二、 工裝夾具設(shè)計方案的確定1、基準面的選擇（夾具體方式的確定）夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機構(gòu)、裝置連接成一個整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等。在設(shè)計夾具體時應(yīng)滿足以下基本要求。、具有足夠的強度和剛度。、結(jié)構(gòu)簡單、輕便，在保證強度和剛度前提下結(jié)構(gòu)盡可能簡單緊湊，體積小、質(zhì)量輕和便于工件裝卸。 、安裝穩(wěn)定牢靠。 、結(jié)構(gòu)的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗 、尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度。 、清理方便。夾具體毛坯制造方法的選擇綜合考慮結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟型、標準化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體； 夾具體的外形尺寸在繪制夾具總圖時，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機構(gòu)在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進行造型設(shè)計，再根據(jù)強度和剛度要求選擇斷面的結(jié)構(gòu)形狀和壁厚尺寸。夾具體的壁厚30mm，長度161mm，寬度320mm；根據(jù)設(shè)計要求，夾具體上設(shè)計有螺孔、銷孔，并且要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作。2、定位方式及元器件選擇定位器的作用是要使工件在夾具中具有準確和確定不便的位置，在保證加工要求的情況下，限制足夠的自由度。工件的定位原理 ： 自由物體在空間直角坐標系中有六個自由度，即沿OX,OY,OZ三個軸向的平動自由度和三個繞軸的轉(zhuǎn)動自由度。要使工件在夾具體中具有準確和確定不變的位置，則必須限制六個自由度。工件的六個自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六個，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生產(chǎn)中，為了調(diào)整和控制不可避免產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和變形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在焊接夾具設(shè)計中，按加工要求應(yīng)限制的自由度而沒有被限制的欠定位是不允許的；而選用兩個或更多的支撐點限制一個自由度的方法稱為過定位，過定位容易位置變動，夾緊時造成工件或定位元件的變形，影響工件的定位精度，過定位也屬于不合理設(shè)計 、以工件的平面為基準進行定位時，常采用擋鐵、支撐釘進行定位。以工件的已加工的面為定位基準，限定了繞X、Y軸的轉(zhuǎn)動兩個自由度。 工件以圓柱外表面為基準進行定位時常采用V形鐵定位器。以兩端的小圓柱外表面，用V型鐵進行定位，以限定繞Z軸的轉(zhuǎn)動及X、Y軸的移動三個自由度。3、夾緊方式及元器件選擇夾緊機構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點的確定、夾緊力大小的確定。 對夾緊機構(gòu)的基本要求如下： 、夾緊作用準確，處于夾緊狀態(tài)時應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。 、夾緊動作迅速，操作方便省力，夾緊時不應(yīng)損害零件表面質(zhì)量、夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強度，夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。、結(jié)構(gòu)力求簡單，便于制造和維修。夾緊序1 用螺桿調(diào)動夾緊件夾緊序2 工件兩端用V型鐵夾緊兩端夾緊序3 通過螺栓調(diào)節(jié)滑塊上的快上的螺桿達到對中的目的4、定位夾緊方案的確定：選擇對10孔的加工來設(shè)計專用夾具專用夾具定位元件為一個固定V形塊和一個支撐板，共限制了5個自由度，定位面為75軸頸外圓和小頭端面，定位基準即為軸心線；夾緊元件為一個活動V形塊，采用螺柱螺母來提供夾緊力。5、夾具總裝結(jié)構(gòu)專用夾具是在夾具體上安裝滑塊、滑塊上有定位基準面、V型鐵夾緊裝置；夾緊或拆卸工件是通過螺桿進行操作，通過對中塊兩邊的螺栓對中塊對中以保證加工精度；底端有擋板拖著對中塊，通過螺釘緊固，從而構(gòu)成整個夾具。整體夾具見夾具裝配圖。四、夾具精度校核定位誤差分析：確定設(shè)計基準與定位基準 工件以外圓的圓柱面為定位面，在V形塊上定位此時定位基準是外圓軸線。由零件圖可知孔的設(shè)計基準亦為外圓軸線。確定定位誤差 ，由于定位基準與設(shè)計基準重合，故，根據(jù)書目6表3-1，基準位移誤差為 ，式中 一次同時加工5個孔，與5個孔相對應(yīng)的角分別為 ，其定位誤差分別為 切削力和夾緊力的計算：由機械加工工藝手冊鉆削、擴削、鉸削加工表3.4-10，鉆孔時，軸向力：；轉(zhuǎn)矩：由機械加工工藝手冊鉆削、擴削、鉸削加工表3.4-10：；由機械加工工藝手冊鉆削、擴削、鉸削加工表3.4-11：所以 = =查金屬切削機床夾具設(shè)計手冊表3-21：為防止工件在切削扭矩的作用 下大打滑而轉(zhuǎn)動所需的夾緊力 ，為防止工件在軸向力作用下打滑而軸向移動所需的夾緊力對：查金屬切削機床夾具設(shè)計手冊表3-19：取工件與V形塊在圓周方向的摩擦系數(shù)：； 故 安全系數(shù) K=,因一次同時加工2個孔，故所需 總夾緊力為，故單個螺母需要提供的夾緊力為單個螺栓所受拉力為： 查金屬切削機床夾具設(shè)計手冊表3-25，選擇六角螺母，其尺寸規(guī)格為：GB/T 897-1988 M24，提供的夾緊力為，滿足要求。查機械制圖表，選取配套雙頭螺栓的代號為：GB/T 897-1988 M24X110.對于夾具軸向受力，由于工件底下有墊塊支承，故V形塊沿軸向方向受力（即）可忽略不計。校驗螺栓許用夾緊力及夾緊扭矩：根據(jù)金屬切削機床夾具設(shè)計手冊表3-26，故符合要求校核螺釘強度：查機械設(shè)計表5-8：所以，。擠壓強度條件為，故單個螺釘所受載荷為，由剪切條件，故選取螺釘為內(nèi)六角螺釘，其尺寸規(guī)格為：GB/T 70.1-2000 M24X100.1.工序尺寸精度分析此零件要求設(shè)計2-8斜孔夾具，由于尺寸要求并未標注，因此零件尺寸精度要求并不高。2.定位方案確定在定位方面考慮，因設(shè)計成一套塊（一面，一銷）限制X移動， Y移動，Y轉(zhuǎn)動，Z移動，Z轉(zhuǎn)動，一菱形銷限制X轉(zhuǎn)動。因此，本工序加工所需限制的自由度有X移動，X轉(zhuǎn)動，Y移動，Y轉(zhuǎn)動，Z移動，Z轉(zhuǎn)動六個自由度。3.定位元件確定采用一套塊和一菱形銷（一面兩銷）定位。用套塊限制五個自由度，菱形銷限制一個自由度。4.定位誤差分析計算工序位置尺寸公差T=0.2定位基準75+0.023 +0.003軸中心線。工序基準為該段軸下母線和小端面中心線。一. 保證500 -0.2的基準不重合誤差 Jb=1/2（+0.023+0.003）=0.013基準位移誤差 該工序用套塊定位，所以： Db=Td/2sin(a/2)=0.026/1.414=0.018 因工件的工序基準與工件和定位元件的定位接觸點位于工件定位基準的同側(cè)，所以： dw=db-jb=0.018-0.013=0.005小于1/3*T二.保證尺寸10的定位誤差分析A=179.23+0.0155 -0.035，不能符合要求，所以應(yīng)提高尺寸197的加工精度為：IT8時，又基準不重合誤差db=0。所以定位誤差dw小于1/3*T，才能符合要求。 5.夾具方案確定 由于此零件要求設(shè)計2-8斜孔夾具，并且30度斜面跟孔又不垂直，圖紙要求中批量生產(chǎn)也不能設(shè)計成鉆套底面做斜，只能考慮在已加工大端孔中打入，而且圖紙要求設(shè)計2-8斜孔夾具，所以在做完一個斜孔后不應(yīng)拆卸后再做第二個斜孔，所以應(yīng)做一個分度盤，在套塊上做個一分度盤，分度盤連接此工件，分度盤帶動零件一起旋轉(zhuǎn)?？紤]分度盤設(shè)計成下圖：6.夾緊方案及元件確定在分度盤上采用對稱壓板方式壓緊工件，帶動工件旋轉(zhuǎn)。7：公差選擇：襯套與夾具體模板的配合為H7/r6鉆套，擴孔套和鉸套與襯套的配合為H7/g6鉆，擴孔時刀具與導(dǎo)套內(nèi)孔的配合F8/h6這道工序所加工的兩個孔為斜孔與水平面夾角為30度兩孔對稱分布故在加工是應(yīng)使此兩孔的中心線與水平面垂直工件與夾具體底座成30度。工件底部是臺階孔故第一個104的孔與夾具體上的一高為10mm，直徑約為104mm的圓柱凸臺配合。圓柱凸臺應(yīng)小于孔直徑104mm因為這樣便于配合。這樣工件夾緊就好設(shè)計了。2.3.4 誤差分析與計算該夾具以底面、側(cè)面和頂面為定位基準，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差。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)定的工序公差。由資料10機床夾具設(shè)計手冊可得： 定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即：故 夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即： 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應(yīng)尺寸公差的五分之一取。即誤差總和：從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。2.3.5 夾具設(shè)計及操作的簡要說明本夾具用于在搖臂鉆床上加工后托架的底孔、錐孔。工件以底平面、側(cè)面和頂端為定位基準，在支承釘和支承板上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機構(gòu)夾緊工件。該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。本夾具是工序5在立式鉆床上加工10個20通孔，所設(shè)計的夾具裝配圖及工序簡圖如圖所示，夾具體零件圖如圖所示有關(guān)說明如下：（1）定位方案 工件以一個夾緊裝置可以限制工件的4個自由度，夾緊裝置上表面與零件臺階面限制一個自由度，共限制五個自由度。（2）夾緊機構(gòu) 夾緊機構(gòu)如圖采用定位套。左端夾緊裝置作定位，右端半圓用于壓緊。手動調(diào)節(jié)螺母可實現(xiàn)工件的夾緊與松動。當(dāng)更換零件時，可將螺母擰出螺栓，螺栓左端由于由一個銷釘控制，可繞銷釘轉(zhuǎn)動，從而可實現(xiàn)零件的更換與裝夾。（3）分度機構(gòu) 選擇帶有分度 的分度盤來進行分度，每次加工兩個孔之后，松開夾緊機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)工件180之后在夾緊工件，在加工工件，直到10個孔全部加工。三、參考文獻2、機械制造工藝 徐宏海主編 化學(xué)工業(yè)出版社3、數(shù)控加工工藝與編程 周虹編主編 人民郵電出版社4、機械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計弈繼昌主編 中國人民出版社5、機械加工工藝設(shè)計手冊 張耀宸主編 航空工業(yè)出版社 6、金屬切削速查速算手冊 陳宏鈞主編 機械工業(yè)出版社 7、機械工人切削手冊 機械工業(yè)出版社8、機械工程師簡明手冊 河南科學(xué)技術(shù)出版社9、機械制造基礎(chǔ) 劉建亭主編 機械工業(yè)出版社10、數(shù)控機床加工工藝 華茂發(fā)主編 機械工業(yè)出版社11、機床夾具設(shè)計 肖繼德、陳寧平主編 機械工業(yè)出版社12、數(shù)控原理與編程實訓(xùn) 周虹主編 人民郵電出版社13、金屬機械加工工藝人員手冊 上海科學(xué)出版社“增訂組編”14、簡明加工工藝手冊 上海科技出版社15、王啟平.機床夾具設(shè)計（第二版）.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000.516、秦國華、張衛(wèi)紅.機床夾具