汽車發(fā)動機凸輪軸加工工藝與夾具設(shè)計說明書

1、摘 要我的畢業(yè)設(shè)計課題是凸輪軸的工藝工裝，凸輪軸對其工作要求、部分精度較高，如軸上的油孔的加工、法蘭盤孔的加工等。凸輪軸的工藝過程，我們盡量做到清晰明了，在保證表達清楚的基礎(chǔ)上，盡量做到簡練。在此設(shè)計中，鞏固了機械制造專業(yè)的專業(yè)知識，學(xué)習(xí)機械加工工藝、夾具設(shè)計、金屬切削原理與刀具及金屬切削機床。在此，我們設(shè)計了兩套鉆床夾具，并進行了一些機構(gòu)的設(shè)計，如分度機構(gòu)、頂尖機構(gòu)、液壓傳動機構(gòu)等，還借用了機床尾座、手輪等大量通用件，既有利于加工，又節(jié)省不少力氣。其中，夾具設(shè)計需要保證被加工面的位置精度；減少輔助時間，提高勞動生產(chǎn)慮；擴大機床的使用范圍；實現(xiàn)工件的裝夾加工并減輕勞動強度，改善工作條件，保證了

2、生產(chǎn)安全。此次設(shè)計，由于我的水平有限，難免會出現(xiàn)錯誤，望讀者進行批評指正。關(guān)鍵詞：凸輪軸；鉆床夾具；分度機構(gòu)；液壓傳動機構(gòu)AbstractMy graduation project subject is a craft frock of the camshaft, the camshaft is by their job requirements. To the precision being relatively high, for instance, oil processing of hole of axle. Processing of the hole of the ring fla

3、nge, etc., the course of the camshaft, we try our best to accomplish clearly, on the ground of guaranteeing to express clearly. Try ones best to accomplish as perfect as crystal. In the course of design, consolidate our knowledge about mechanism manufacturing, and I have grasped mechanic craft, tong

4、s design, the principle of metal cutting tools and the metals cutting the machine tools. In this design, we have designed two sets of drilling machines digs. In the design, I have designed some sets of mechanisms. Such as, graduation organization, top structure, hydraulic transmission mechanism and

5、so on. I take advantage of lathe tail flat also, as large amount of common parts, such as handwheel favorable to process and so on. Save much strength. Among them, the tongs design demand guarantee which is processed the position accuracy; Reduce to lend support the time and increasements labor prod

6、uce, extend the usage scope of the machine tools. Realize the work piece pack to clip to process to combine alleviative labor strength, improve the work term and guarantee the production safety. This design, because we have limited level. Unavoidable to appear some mistakes, so I hope that readers c

7、an make some re-comments.Keyword: camshaft; drilling machines digs; graduation organization; hydraulic transmission mechanism目 錄1 零件的功用與結(jié)構(gòu)分析11.1 零件的功用11.2 凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求11.2.1 各種凸輪軸的技術(shù)要求11.2.2 以發(fā)動機該凸輪軸為例具體說明12 生產(chǎn)類型的確定33 確定毛坯的種類44 機械加工工藝路線的擬定54.1 加工工藝路線的分析54.1.1 凸輪加工工藝分析64.1.2 加工階段的劃分與工序順序的安排64.1.3 加工

8、工藝路線的擬定64.2 工藝方案比較與分析85 確定機械加工余量 工序尺寸及公差96 確定切削用量 工件定額切削力及功率106.1 鉆孔106.2 擴孔107 夾具的設(shè)計127.1 法蘭盤孔的夾具設(shè)計127.1.1 工件的加工工藝性分析121、工件屬于軸類零件，結(jié)構(gòu)形式簡單122、確定定位方案，設(shè)計定位元件133、確定設(shè)計導(dǎo)向元件134、確定夾緊方式和設(shè)計夾緊機構(gòu)145、確定夾具體157.1.2 夾具體部件設(shè)計分析151、頂尖部分設(shè)計152、齒條傳動部分設(shè)計153、液壓缸設(shè)計157.2 繪制夾具裝配圖161、確定并標(biāo)注有關(guān)尺寸162、與安裝有關(guān)的技術(shù)要求163、零件圖的技術(shù)要求的定制167.3

9、 夾具體的設(shè)計步驟171、研究原始資料，明確設(shè)計任務(wù)172、對工件加工工藝的分析173、夾具設(shè)計方案的設(shè)計184、加工精度的分析188 量規(guī)的設(shè)計209 刀具的設(shè)計219.1 鉸刀的直徑D及直徑公差219.2 鉸刀的齒數(shù)及槽數(shù)219.3 鉸刀的幾何角度219.4 工作部分的尺寸229.5 鉸刀非加工部分的結(jié)構(gòu)尺寸2210 CAD繪圖簡單說明23結(jié)論24致謝25參考文獻26附錄A Metal-Cutting Process and Machining27附錄B 金屬切削加工和機械加工32引言畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)生在校期間的最后的關(guān)鍵所在，它既是對所學(xué)知識的一次全面性考查，也是我們真正動手、模擬真實環(huán)境

10、下的設(shè)計過程，這就使我們對本專業(yè)的設(shè)計工作有一次更深刻的認(rèn)識，從而，為今后的工作奠定了扎實的基礎(chǔ)。為了切實地做好畢業(yè)設(shè)計，我們結(jié)合了以往的生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況，并通過查找大量的資料和教科書等工具書，編寫了這套夾具設(shè)計說明書。它通過工藝規(guī)程的設(shè)計，進一步的明確了機車配氣導(dǎo)塊的加工程序。通過編寫夾具、量具、刀具設(shè)計說明書，進一步闡明了設(shè)計思路，鞏固了所學(xué)的多種知識。本次設(shè)計編制了一套中批生產(chǎn)的工藝規(guī)程。簡單實用的夾具設(shè)計更體現(xiàn)了經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)在設(shè)計中的重要地位。設(shè)計工作是一項細(xì)致、艱苦、復(fù)雜、涉及面十分廣泛的工作，它不僅鞏固了所學(xué)的知識，更提高和鍛煉了我們的計算能力、繪圖能力等綜合能力。但是由于我學(xué)時

11、和水平有限，設(shè)計中難免存在一些缺點和錯誤，在此，懇請各位老師批評指正設(shè)計者：畢波2006.061 零件的功用與結(jié)構(gòu)分析1.1 零件的功用凸輪軸是機車發(fā)動機上的一個重要零件，它對各氣缸的進、排氣門的開啟和關(guān)閉起控制作用，同時，還用來驅(qū)動分電器，汽油泵等輔助裝置。1.2 凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求各種發(fā)動機凸輪軸的結(jié)構(gòu)基本差不多，主要差別是凸輪軸的數(shù)量、形狀和位置不同，其中以四缸、六缸、八缸發(fā)動機的凸輪軸用的最多。就凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點而言，其形狀復(fù)雜，長徑比大，工件剛性較差。1.2.1 各種凸輪軸的技術(shù)要求1）支承軸頸的尺寸精度及各支承軸頸間的同軸度。2）止推面對于支承軸線的垂直度。3）凸輪軸基面的

12、尺寸精度和相對于支承軸頸的軸線的同軸度。4）凸輪的位置精度。5）凸輪的形狀精度。1.2.2 以發(fā)動機該凸輪軸為例具體說明1）支承軸頸 兩個支承軸頸的外圓尺寸82 mm表面粗糙度Ra0.4 m.。2）凸輪 1，2，4，5位的凸輪基圓尺寸R500.2，3，6位的凸輪基圓尺寸R450.02，表面粗糙度Ra0.8 m。3）法蘭盤孔左右法蘭盤孔尺寸為mm。4）軸上油壁孔軸上油壁孔尺寸為8 mm。2 生產(chǎn)類型的確定根據(jù)設(shè)計認(rèn)為書所給定的原始資料來確定生產(chǎn)類型。設(shè)計任務(wù)書給出的資料顯示并按車間的工作情況及工件的重量可知，按產(chǎn)量可分單位生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)、中批量生產(chǎn)及大批量生產(chǎn)。由金屬機械加工工藝人員手冊表15

13、-5查 零件重48KG100KG，且年產(chǎn)量為3000件，屬于中批量生產(chǎn)。根據(jù)該生產(chǎn)特性可以初步確定零件的機械加工工藝過程，由于中批量生產(chǎn)，一般采用高效機床和專用機床；對刀具一般采用通用刀具，也可以根據(jù)工廠實際情況采用專用刀具；量具采用專用量具；夾具使用專用夾具及輔助夾具來提高生產(chǎn)率，同時節(jié)省了人力、物力，達到經(jīng)濟可行的目的。3 確定毛坯的種類在制定工藝規(guī)程時，正確的選擇毛坯具有重要意義。它不僅影響毛坯的制造工藝設(shè)備及制造費用，還影響零件的機加工工藝，設(shè)備和刀具的消耗及工時訂額。正確的選用毛坯需要毛坯制造和機加工工藝人員緊密配合，兼顧冷熱加工兩個方面的要求。由于發(fā)動機工作時，凸輪軸承受氣門開啟的

14、周期性沖擊載荷。所以，要求凸輪軸和支承軸頸表面應(yīng)耐磨，凸輪軸本身應(yīng)具有足夠的韌性和剛性。為此，凸輪軸的主要工作表面需經(jīng)熱處理。對于凸輪軸材料目前國內(nèi)外主要選用鑄鐵（冷硬鑄鐵，可淬硬鑄鐵，球墨鑄鐵）和鋼（中碳鋼，滲碳鋼）。在國外，冷硬鑄鐵凸輪軸多用于凸輪承受隨動件高負(fù)荷的場合，這在英國較為普遍，可淬硬的低合金鑄鐵凸輪軸多用于凸輪承受隨動件低負(fù)荷的場合，這在美國較為普遍，高合金鑄鐵和特殊合金鑄鐵凸輪軸則多用于高速發(fā)動機。對于鋼凸輪軸，一般是選用中碳鋼和滲碳鋼經(jīng)熱模鍛制坯。就毛坯精度來說，鑄件的精度明顯的高于鍛件。目前，國內(nèi)外普遍趨向于精鑄和精鍛。鑒于此，該凸輪軸選用50Mn材料毛坯由精鍛而成。4

15、機械加工工藝路線的擬定機械加工工藝規(guī)程的制定，可分為兩大步驟1）擬定零件的加工工藝路線；2）確定每道工序的工序尺寸、所用設(shè)備和工藝裝備及切削用量和工時定額。4.1 加工工藝路線的分析在凸輪軸的加工過程中的加工精度，其中受兩個主要因素的影響：1）變形從細(xì)長角度來說，突出的問題就是工件本身的剛度低。切削加工時產(chǎn)生較大的受力變形，其表面余應(yīng)力也會影響其變形，尤其在加工凸輪時，這種變形更為顯著。另一方面，采用材料為鋼的凸輪軸在主要工作表面精加工產(chǎn)生變形。凸輪軸在加工過程中的變形，不僅影響到后工序加工的余量分配是否均勻，而且變形過大會導(dǎo)致后續(xù)加工無法進行，甚至造成中途報廢。凸輪軸加工后的變形，將直接影響

16、到裝配后凸輪軸的使用性能。因此，在安排其工藝過程時，必須針對工件變形這一特點采取必要的措施，不僅要把各主要表面的精度加工工序分開，以使粗加工事故時產(chǎn)生的變形在半精加工中得修正，半精加工的變形在精加工中也得以修正。2）加工難度大從形狀復(fù)雜角度來講，突出的問題就是凸輪的表面的加工。對于這些表面，不僅有尺寸精度要求，還有形狀位置要求。如采用普通的加工設(shè)備和一般表面常規(guī)的加工方法，顯然是無法保證其加工質(zhì)量和精度。例如對凸輪的加工，從滿足使用要求的角度來講，既要求其相位角準(zhǔn)確又要求凸輪曲線的行程滿足氣門開啟和關(guān)閉時升降過程的運動為規(guī)律，但要注意到凸輪曲線上的各點相對其轉(zhuǎn)的中心是變化的。當(dāng)試用一般的靠模機

17、加工時，由于加工半徑的變化，勢必引起切削速度與切削力的變化，這樣將會使加工后的凸輪曲線產(chǎn)生形狀誤差，從而影響凸輪的使用性能。4.1.1 凸輪加工工藝分析定位基準(zhǔn)的選擇一般常規(guī)的方法是采用兩頂尖作為軸類零件的定位基準(zhǔn)。這樣避免了工件在多次裝夾具中固定基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換而引起的誤差，也可以作為后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)，即符合“基準(zhǔn)同意”的原則。1）粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇是否合理，不僅關(guān)系到工件的裝夾是否方便、可靠，也關(guān)系到精加工中能否保證加工精度。該凸輪軸加工中粗基準(zhǔn)是銑兩端面并打中心孔時定位基準(zhǔn)的選擇，其目的是加工出后續(xù)工序的精基準(zhǔn)。為保證后續(xù)工序余量均勻，選用支承軸頸的毛坯外圓柱面及一個側(cè)面作為定位基準(zhǔn)。

18、2）精基準(zhǔn)的選擇在凸輪軸的加工過程中，精基準(zhǔn)選擇有下面兩種情況：對于各支承軸頸、外圓表面的粗加工、半精加工、精加工均以兩頂尖孔作為精基準(zhǔn)進行定位的；鉆孔時以兩支承軸頸作為基準(zhǔn)進行定位。4.1.2 加工階段的劃分與工序順序的安排1）加工階段的劃分由于凸輪軸的加工精度較高，整個加工不可能在一個工序內(nèi)全部完成。為了利于逐步達到加工要求，必須把整個工藝過程分幾個階段。該凸輪軸加工分為以下三個階段：粗加工階段包括車各支承軸頸、車凸輪鉆通孔、鉆法蘭盤孔；半精加工階段包括凸輪軸外形的初磨；精加工階段包括凸輪外形、支承軸頸的二次磨削。2）工序順序的安排對于凸輪、支承軸頸，是按車初磨精磨的順序加工的。各表面加工

19、順序從粗到精，且主要表面與次要表面加工工序相互交叉進行，而從整體上說又符合“先粗后精”的原則。4.1.3 加工工藝路線的擬定綜上所述擬工藝路線如下：工藝路線方案一：工序號工序名稱1備料2鍛模3熱處理4探傷5銑端面、鉆中心孔6精車兩端面凸輪外圓面7調(diào)質(zhì)8精車外圓面、左端面及凸輪圓9鉆深孔10兩端面頂尖孔倒角11加工法蘭孔12锪倒角13仿形銑凸輪14精磨凸輪15鉆銑軸壁孔16中頻淬火熱處理17法蘭盤倒角18凸輪倒角19熱處理20精磨凸輪21精磨軸22清洗、去孔內(nèi)毛刺23最終檢查工藝路線方案二：工序號工序名稱1模鍛2熱處理3銑端面、鉆中心孔4粗車凸輪軸各外圓面5調(diào)質(zhì)處理6精車兩端面凸輪外圓面7銑凸輪

20、8鉆通孔389加工通孔兩端10加工法蘭盤孔11鉆、锪軸壁油孔12粗磨凸輪13加工法蘭盤倒角14加工凸輪倒角15精磨凸輪16精磨軸17終檢4.2 工藝方案比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一將整個過程的粗精加工分開加工，符合先粗后精的原則，且定位基準(zhǔn)以孔（兩頂尖孔）為基準(zhǔn)進行加工，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。而方案二雖然也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，但先粗后精基準(zhǔn)分開的不是太好。孔加工由于切削力較大使工件變形也較大，即使在以后的半精、精加工中也很難糾正，而凸輪作為主要加工表面是不允許的。因此，方案一較方案二好。5 確定機械加工余量 工序尺寸及公差根據(jù)機體最大外形尺寸為810mm，毛坯采用精磨鍛，選其加工精度

21、等級為二級。則由金屬機械加工工藝人員手冊表45-38確定毛坯的加工余量。1）大端法蘭面表5.1 工序的尺寸及加工余量工序名稱工序基本余量工序精度工序尺寸尺寸及Ra精銑1.5IT10 Ra=6.3粗銑1075IT10毛坯3.252）支承軸頸的加工表5.2 工序的尺寸及加工余量工序名稱工序基本余量工序精度工序尺寸尺寸及Ra磨軸0.4IT5810Ra=0.4精車軸1.1IT782.482.4粗車軸2.5IT983.583.5 Ra=6.3毛坯4.086.086.03）鉆法蘭盤孔mm4）锪法蘭盤孔18 mm5）鉆軸壁油孔8 mm6 確定切削用量 工件定額切削力及功率6.1 鉆孔1）確定切削速度V由金屬

22、機械加工工藝人員手冊 表10-67知S=0.10 mm/r。2）計算軸向力P扭矩M的值根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊 表10-64知 P=61.2 DS0.7（公斤力） (6-1) M=31 D2S0.8（公斤力毫米） (6-2)則 P=61.21.480.10.7=180.7（公斤力） M=3114.820.10.8=107.6（公斤力毫米）3）計算機動時間T根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊 P987知 T= (6-3) n= (6-4)由公式(6-4)得n =967 mm/r=0.35D=0.3514.8=5.2 mm由公式(6-3)得T=0.18 min6.2 鉸孔1）確定切削速度V根據(jù)金屬機

23、械加工工藝人員手冊表10-63 (6-5)式中 T刀具的耐用度 S進給量 D孔的直徑切削深度根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊表10-83的T=30 min表10-81的s=0.6 mm/r t=0.2 mm D=15 mm則=11 m/min2）計算機動時間TT= (6-6)由公式(6-4)得n=233.2 mm/r=12 mm由公式(6-3)得T=0.24 min3) 工時定額計算 查表可知：a裝卸工件時間： k1=0.22minb鉆換時間： k2=0.10minc擴換時間： k3=0.10mind排屑時間： k4=0.06mine電動起動時間： k5=0.02minf 快進、快退時間： k6=

24、0.05ming工作臺移動： k7=0.10minh液壓缸夾緊時間： k8=0.05mini 快速工作其他時間：k9=0.13min 總的輔助時間為T=6(k2+k3+k4)+ k1+k5+k6+k7+k8+k9=2.13min加工此工序需要的總時間：T總=0.18+0.24+2.13=2.55min7 夾具的設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)給出的要求，我們需設(shè)計兩套夾具，且兩套夾具均為鉆床夾具。不同的是一套夾具用于加工法蘭盤孔，而另一套用于加工軸壁上的油孔。在專用夾具設(shè)計之前，首先應(yīng)該弄清楚夾具設(shè)計的基本要求，其基本要求可概括為以下四點：1）穩(wěn)定保證工件的加工技術(shù)要求。夾具設(shè)計首先應(yīng)保證工件的位置要求，其次

25、應(yīng)保證工件的尺寸要求精度、粗糙度及其他技術(shù)指標(biāo)的要求。2）提高機械加工的勞動生產(chǎn)率，降低工件的成本。專用夾具設(shè)計時，既要提高勞動的生產(chǎn)率，又要降低成本。夾具的復(fù)雜程度和工件的經(jīng)濟效益必須與生產(chǎn)規(guī)模相適宜，才能獲得良好的經(jīng)濟效益。因此，應(yīng)根據(jù)工件的生產(chǎn)批量的大小，選擇夾具的結(jié)構(gòu)，防止盲目的采用高效率先進的結(jié)構(gòu)和傳動裝置，造成夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而加大制造成本。同時，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)零部件，以降低夾具制造成本。盡可能采用多件加工或機動時間與輔助時間重合的結(jié)構(gòu)，以減少單件加工的時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低工件的成本。3）專用夾具應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便零件的制造和夾具的裝配，結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)便于易損零件的更換和

26、維修。4）操作安全、方便。夾具設(shè)計應(yīng)使工人操作時方便、省力，便于裝卸工件及清理切削，創(chuàng)造文明的生產(chǎn)環(huán)境，夾具在機床是裝卸應(yīng)迅速、方便、安全。特別注意夾具在裝卸工件中的安全，為此夾具上不得有影響操作者安全的突出部分，保證工人的人身安全。7.1 法蘭盤孔的夾具設(shè)計一套凸輪軸零件，工件材料50Mn，年產(chǎn)30004000件大批生產(chǎn)，需設(shè)計用鉆法蘭孔的專用夾具，加工直徑為15 mm的孔。7.1.1 工件的加工工藝性分析1、工件屬于軸類零件，結(jié)構(gòu)形式簡單端面已加工，其它與法蘭端面孔無關(guān)，本工序所要鉆直徑為14.8 mm的孔，再鉸直徑為15 mm的孔，Ra1.6,精度等級7級較高，應(yīng)依靠鉆模來保證加工表面的

27、下列要求： 1）鉆直徑為14.8 mm的孔2）鉸直徑為15mm的孔中心軸線與凸輪軸線的平行度為0.03以內(nèi)，因為以后要以其中一個孔為定位基準(zhǔn)，使整體性好，即保證同軸度。端面已加工和法蘭盤孔加工精度尤為重要，由于其精度要求高，故夾具設(shè)計難度高。2、確定定位方案，設(shè)計定位元件零件15mm孔是通孔，沿軸線方向的位移自由度不予限制。由于均布6-15mm的孔，故不許其能繞凸輪軸線旋轉(zhuǎn)，即在法蘭端面加上一個外力使軸不能旋轉(zhuǎn)。同樣，由于凸輪軸并不能單獨運用，所以不許其上下竄動，左右擺動，即除沿其軸向方向以外其余方向的自由度必須限制，又因為位置加工精度高，故在之前不采用預(yù)定位板。擬用兩頂尖將其定位，保證其端面

28、，并防止軸的轉(zhuǎn)動。同時，設(shè)計與138 mm配合使用的孔，使其嵌入其中，防止其上下、左右竄動，由于工件較重，故必須保證頂尖的強度、剛度。以下確定一種定位方案：1) 兩同軸受活動頂尖兩個自由度的限制，即使不能上下、左右竄動。2) 端面嵌入后限制兩個自由度，防止其轉(zhuǎn)動。這要求夾爪有一定壓力，使摩擦力足夠大，其動力可由液壓傳動來實現(xiàn)。整個夾具體可采用鑄造，并用螺栓把合在導(dǎo)軌上。兩頂尖的同軸度可由修磨導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)來找正。夾具體放在導(dǎo)軌上時，先鉆兩個定位銷孔，用其定位后，鉆螺栓孔，以保證其精度和位置要求。在夾具體上配合活塞、活塞桿、齒輪等在導(dǎo)軌上，依靠兩個定位銷孔找正位置，達到使用要求。3、確定設(shè)計導(dǎo)向元件為

29、了迅速準(zhǔn)確地確定刀具與夾具的相互位置，在夾具體上鉆兩個定位銷孔，同時放兩個鉆套。當(dāng)?shù)毒哌M給時由這兩個銷孔來找正位置。同時法蘭導(dǎo)套上鉆出相應(yīng)孔來起導(dǎo)向作用。刀具由加長的鉆頭和鉸刀，必須有兩個大支承件軸，故在夾具體上鉆出足夠大的孔，使其能貼在夾具體上，并且平穩(wěn)。4、確定夾緊方式和設(shè)計夾緊機構(gòu)因為工件屬于大批量生產(chǎn)，宜采用專用夾緊裝置，用兩夾緊爪防止其轉(zhuǎn)動，各夾法蘭一側(cè)，為達到力的大小的要求，采用液壓傳動，考慮由活塞桿上加工出齒條，依靠液壓使活塞作往復(fù)運動。與齒條嚙合的是一個齒輪，通過傳動軸上的鍵來實現(xiàn)力的傳遞。軸為豎直放置，為使之平穩(wěn)，上下各放一個軸承，同時采用專用結(jié)構(gòu)使之不能上下竄動，底蓋的加工

30、需要大些（比齒輪大），采用從下向上裝的方向，但由于活塞不能完全密封，為防止漏油，在底蓋上加O型密封圈，整體工藝性好，頂尖的夾緊力由手輪傳動，依靠齒的角度使之能自鎖夾緊。這樣由于液壓傳動平穩(wěn)，有利于加工，但頂尖的要求較高，強度應(yīng)足夠大。設(shè)計或選擇夾緊機構(gòu)、力源裝置前，必須確定所需夾緊力的大小。夾緊力過小，難以保證工件定位的穩(wěn)定性和加工質(zhì)量，還可能發(fā)生生產(chǎn)事故；夾緊力過大，將不必要地增大夾緊裝置等的規(guī)格、尺寸，還會使夾緊系統(tǒng)的變形增大，而影響加工質(zhì)量，故確定切合實際需要的夾緊力大小，是夾具設(shè)計合理而可靠的前提之一。用一般切削速度加工中，小型工件時，所需夾緊力主要取決于切削力的大小。由于切削過程不穩(wěn)

31、定，很難用公式確定切削力的大小，故設(shè)計時大多參照同類夾具的設(shè)計以及憑經(jīng)驗，用類比法確定所需夾緊力的大小。分析并弄清對夾緊最不利的加工瞬時位置和情況，將此時所需的夾緊力定為最大值；依據(jù)此時工件的受力情況，列出其靜力平衡力方程式，即可解算出計算夾緊力W，將W乘以安全系數(shù)K，得實際需要夾緊力： W=KWj (7-1)K=K0K1K2K3W實際夾緊力W計算夾緊力K安全系數(shù)K各種因素的安全系數(shù)由于夾緊機構(gòu)屬于液壓夾緊機構(gòu)，夾緊力與切削力指向方向相反，取K=2.5；P=180.7（公斤力） 由公式(7-1)得：W=KWj=KP=2.5180.7=451.75N5、確定夾具體將定位、導(dǎo)向、夾緊機構(gòu)連接在一體

32、，并能正確的安裝在機床上。由于液壓缸中活塞桿為動力件，通過齒輪傳動，適宜采用整體鑄造，而不用缸筒，再焊接在其它方向來放液壓缸。同時由于立板有一定高度，出于強度、剛度考慮，放置兩肋板。另外一側(cè)底面作為一體，用來盛放鐵屑盒。這樣不會因為空間較大、溝槽太深而造成收集鐵屑不容易，有鐵屑盒方便，省時省力。夾具體形狀較復(fù)雜，制造不容易，周期長，成本較高。但由于長期使用，方案綜合效益較好。7.1.2 夾具體部件設(shè)計分析1、頂尖部分設(shè)計由于頂尖所受強度較大，故頂尖頭應(yīng)淬火，而且整體強度要求高。采用彈簧裝置，使之有一定運動空間和預(yù)定夾緊力。同時，由于彈簧受力較大，故采用碟形彈簧。整體采用從后向前裝，為防止頂尖從

33、前面出去，采用在頂尖上開一個溝槽，用一個釘來限制其運動空間，為使彈簧不變形，采用心軸作為導(dǎo)向。頂尖放在法蘭套內(nèi)，有一定的剛度和強度，并淬火。2、齒條傳動部分設(shè)計齒輪放在軸上用鍵連接，在夾緊爪上用鍵來使它旋轉(zhuǎn)夾緊。為了傳動平穩(wěn)，選用軸承，為防止軸向竄動，在下面用螺母限制其上下竄動，上下螺母擰得不能太緊，預(yù)留一定空間，以便軸自由旋轉(zhuǎn)。3、液壓缸設(shè)計兩夾爪應(yīng)該同時動作，故進油口由一個液壓泵供壓力，右中間出油。因此缸內(nèi)應(yīng)分為三個部分。處于平穩(wěn)和防止漏油（中間缸壁已經(jīng)破開，放齒輪），采用雙活塞，使爪松開的力較小，故密封條件不是很難。同時在底蓋加密封圈。由于夾緊力大，活塞外側(cè)尺寸應(yīng)大些，中間應(yīng)小些。缸壁只

34、計算強度即可，但由于是鑄造，考慮到鑄造方面的因素，取壁厚為20 mm，以保證其整體性能。此外，設(shè)計預(yù)定位裝置，平面開一個槽，放一個預(yù)定位板，用螺釘來緊固，材料選取一些不生銹的，如黃銅，既又防銹，又便于制造。頂尖夾緊可用手輪，實現(xiàn)同時動作，利用普通車床上開合螺母的結(jié)構(gòu)，通過蝸輪、蝸桿來實現(xiàn)。兩個夾具體共用一個絲杠，左邊螺紋右旋，右邊螺紋左旋，螺距摸數(shù)均相同。7.2 繪制夾具裝配圖裝配總圖上要把雙頂尖、夾緊爪機構(gòu)、液壓傳動機構(gòu)表達清楚。放頂尖的法蘭套采用冷裝，其配合為H7/s6，為保證兩頂尖的同軸度，采用修磨導(dǎo)軌側(cè)面的方法來找正；活塞與缸塞之間采用H7/s6配合；軸承與軸的配合采用H7；兩定位銷孔

35、的同軸度（兩個夾具體上）應(yīng)達到0.02mm，同一個夾具體上的平行度也應(yīng)達到0.03mm以上；由于底蓋密封，底面整個平面也應(yīng)加工，至少Ra6.3。1、確定并標(biāo)注有關(guān)尺寸夾具體外形尺寸（最大輪廓）584452420 mm2、與安裝有關(guān)的技術(shù)要求1）兩頂尖的同軸度0.010 mm2）頂尖的回轉(zhuǎn)軸線與導(dǎo)軌的平行度0.012 mm3）兩導(dǎo)軌側(cè)面的平行度0.004 mm4）兩定位銷孔的平行度誤差不許超過0.015 mm5）法蘭盤與夾具體的配合180 mm3、零件圖的技術(shù)要求的定制零件圖應(yīng)對零件的技術(shù)要求應(yīng)充分注意，以保證總裝配圖的要求。1）鑄造未注明圓角為R3 mm2）零件必須調(diào)質(zhì)處理，HBS260300

36、3）凸輪型面表面必須淬火，HRC5862，許有HRC52以上4）每個噴油泵凸輪的進、排氣處必須檢查硬度。5）P面和Q面的圓柱必須淬火，深度1.54mm，硬度HRC5562，許有HRC40的個別點。6）P面和Q面圓柱和圓度許差0.02mm7）Q面和R面對其軸線跳動公差0.02mm8）檢查凸輪外形和位置偏差9）凸輪軸在調(diào)質(zhì)后內(nèi)孔38 mm表面酸洗磷化處理10）所有的噴油泵和進、排氣凸輪的頂面對P面和Q面公共軸線的平行度在凸輪基圓表面處（噴油泵凸輪的R45mm圓柱表面，進、排氣凸輪的R50圓柱表面）全寬35mm上許差0.03mm，其余型面全寬35 mm以上許差0.02 mm.。11）用磁力探傷器檢查

37、軸頸和凸輪表面，不許有裂紋，探傷后去磁總之，設(shè)計夾具時必須兼顧質(zhì)量、生產(chǎn)率，勞動條件和經(jīng)濟性等諸方面要求，有所側(cè)重。如對位置精度要求很高的工件，夾具往往著眼于保證精度要求：對于位置精度要求不太高而加工批量的情況，提高生產(chǎn)率便成為主要矛盾，則著重考慮提高夾具的工作效率。7.3 夾具體的設(shè)計步驟根據(jù)以上要求具體設(shè)計步驟如下：1、研究原始資料，明確設(shè)計任務(wù)由工件產(chǎn)品圖可知，該工件為機車凸輪軸，通過對零件的零件圖的分析可知，該工件的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，而現(xiàn)在須加工的是法蘭盤孔和軸上油孔，為保證該工件工序的尺寸精度和位置精度，要求夾具有較高的精度，以便保證能在零件的加工過程中確保零件的尺寸、形狀和位置精度。2

38、、對工件加工工藝的分析該工件的該工序要求在直徑為115mm的圓上加工6個均布的直徑為15mm的圓，并且要求達到精度IT8，表面粗糙度值不超過2.5。其基準(zhǔn)為中線，因此在加工中最好采用軸的中心線作基準(zhǔn)進行加工。該工序在鉆完通孔之后，用軸線作為基準(zhǔn)可以實現(xiàn)。3、夾具設(shè)計方案的設(shè)計機床夾具的確定是一次十分重要的設(shè)計程序，方案的設(shè)計優(yōu)劣往往直接決定夾具設(shè)計的可行性。所以，方案的確定需經(jīng)充分的研究和討論來確定最佳方案。定位方式由兩端孔作為定位，既提軸線作定位，則定位元件采用錐銷卡緊，以保證工件的加工精度。4、加工精度的分析使用夾具夾工件進行機械加工時，在工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，一般分為兩類

39、：一類是夾具有關(guān)的影響因素即定位誤差，對刀誤差。夾具在機床上的裝配誤差和夾具的制造誤差。另一類還有工藝系統(tǒng)中其他影響加工精度的因素，稱為加工方法誤差。1）定位誤差由于一批工件逐個的在夾具體上定位時，各個工件所占的位置不完全一致，形成誤差，這稱為定位誤差。由于加工中基準(zhǔn)重合，而基準(zhǔn)不重合誤差不重要，重要在圓跳動0.015mm，則定位誤差為0.015mm。2）對刀誤差采用鉆模進行鉆孔加工時，由于鉆套內(nèi)孔徑誤差，使刀具軸線偏離規(guī)定的位置，其對加工尺寸影響為X3= （7-1）X3刀具在鉆套中傾斜引起的軸線偏移量X2鉆套的最大配合間隙H鉆套的中高度S排屑的空間B被加工的孔深度由公式(7-1)得X3=0.

40、02 mm3）加工方法的誤差由于機床精度，刀具的精度，刀具與機床的位置精度，工藝系統(tǒng)的受力變形和熱變形等因素造成的加工誤差統(tǒng)稱為加工方法誤差，取 G=0.009=0.0260.027故該夾具加工方法可取。8 量規(guī)的設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，我們在設(shè)計夾具之后，還需設(shè)計一套量具，根據(jù)要求設(shè)計一套測量支承軸頸的合格與否。光滑極限量規(guī)（簡稱量規(guī)）是一種沒有測量刻度定值的測量工具。用它檢驗工件時，只能確定工件的尺寸是否在極限尺寸的范圍內(nèi)，不能測出其具體的尺寸。由于光滑極限量規(guī)的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用方便又能保證加工的要求，所以我們設(shè)計一套工作量規(guī)。因為我們用于測量軸，故相應(yīng)的設(shè)計一套卡規(guī)。1）量規(guī)形

41、式的選擇其被測量面是軸形狀相對應(yīng)的完整表面，且長度等于配合長度的全行量規(guī)不適合用于測量軸，只能用控制工件局部尺寸的止規(guī)，這用卡規(guī)進行檢驗。但是注意的是，必須在測量時工件的兩個正截面的相互垂直的兩方向進行檢驗，只有均能通過工件時才算合格。2）量規(guī)的材料用碳素工具鋼3）量規(guī)測量面的尺寸及粗糙度見量規(guī)圖9 刀具的設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，我們需要設(shè)計一把用于加工法蘭盤上15mm的孔鉸刀。鉸刀種類很多，根據(jù)被加工的材料選用硬質(zhì)合金鉸刀，又因為加工孔直徑為15mm且用于成批生產(chǎn)，故將鉸刀制成硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀。9.1 鉸刀的直徑D及直徑公差鉸刀的公稱直徑D等于被加工孔的直徑d，即D=15mm。鉸刀的直徑公差

42、對鉸刀精度，鉸刀的制造成本和鉸刀的壽命有直接的影響，由孔的加工精度取鉸刀的精度等級為IT7。由金屬切削刀具設(shè)計指導(dǎo)資料表3-2查的鉸刀直徑公差為15mm。9.2 鉸刀的齒數(shù)及槽數(shù)增多鉸刀齒數(shù)，使切削厚度越薄，鉸刀導(dǎo)向性提高，提高孔的加工質(zhì)量。但齒容屑空間減小。為便于測量鉸刀的直徑，齒數(shù)取偶數(shù)。根據(jù)金屬切削原理與刀具表8-1取Z=4。鉸刀刀齒在圓周上可以采用等齒距和不等齒距兩種分布，為了制造容易，本鉸刀采用等齒距分布。鉸刀齒槽形狀采用通用的，制造簡單的直線背形狀。鉸刀的齒槽可制成直槽或螺旋槽，由于加工的孔不深，為制造簡單，刃磨和檢驗方便，該鉸刀采用直槽形狀。9.3 鉸刀的幾何角度本鉸刀用于加工鋼

43、，取Kr=15。鉸削時切削較薄，切屑與刃口附近接觸，前角的大小對切削變形的影響并不顯著故RP取0。鉸削時切削厚度較小，鉸刀后角磨損較為顯著，故選用較大的后角。為使鉸刀使用是徑向尺寸變化緩慢，通常取10。切削部分切削刃應(yīng)鋒利不留刃帶。鉸刀標(biāo)準(zhǔn)部分均留有刃帶，起擠壓、導(dǎo)向的作用；同時也便于制造鉸刀和檢驗。在此，鉸刀的刃帶取0.3mm.。刃傾角取18。9.4 工作部分的尺寸前倒錐L3，在切削部分前端做出（1-2）mm45的前倒錐，再次取245的前倒錐，便于鉸刀引入工件，并對切削刃起保護的作用。切削部分的長度L1=（1.3-1.4）COTKR=（1.3-1.4）COT15=5 mm校準(zhǔn)部分取機用鉸刀工作部分長度L=（0.8-3）15=20 mm圓柱部分長度L2