A2JPK721立式單面銑削面組合機床夾具設計

1、專 科 畢 業(yè) 論 文 A2J-PK721立式單面銑削面組合機床夾具設計A2J-PK721 Fixture Design of Vertical Single-sided Milling Modular Machine Tool 學院名稱： 專業(yè)班級： 學生姓名： 學生學號： 指導教師姓名： 指導教師職稱： 2015年 5 月目錄摘要IAbstractII引言1第1章 組合機床夾具設計的介紹21.1 組合機床夾具的概述21.2 夾具的組成21.3 組合機床夾具設計的要求21.4 機床夾具的分類31.5 組合機床夾具的設計特點3第2章 零件的分析52.1 零件的作用52.2 零件的工藝分析62.

2、3 零件的技術要求7第3章 定位方案的確定83.1 定位設計的基本原則83.2 定位元件的基本要求83.3 定位方式的選擇83.4 工件的定位原理分析93.5 定位基準的選擇要求9第4章 工藝方案的確定114.1 平面的加工路線114.2 工藝順序的安排原則114.3 熱處理工序及表面處理工序的安排124.4 加工階段的劃分124.5 影響制定工藝方案的主要因素124.5.1 被加工零件的加工精度和加工工序124.5.2 被加工零件的生產批量134.6 工藝方法的確定134.6.1 常用工藝方法的加工精度134.6.2 影響工藝方法的因素144.7 被加工零件工序圖的制定144.7.1 被加工

3、零件工序圖的作用和要求144.7.2 繪制工序圖時應注意的事項14第5章 組合夾具的設計165.1 機床夾具的主要功能165.2 刀具的選擇165.2.1 刀具的選擇原則165.2.2 刀具的磨損原因165.2.3 刀具的磨鈍標準175.3 切削用量的選擇以及計算175.4 加工示意圖的作用和內容18第6章 夾緊方案的確定216.1 夾緊部位的選擇216.2 定位裝置的設計226.3 夾緊裝置和夾緊力的計算226.3.1 夾緊裝置的基本要求：226.3.2 夾緊力大小的確定226.4 夾緊方案的制定24第7章 夾具體的設計257.1 夾具體設計的基本要求257.2 夾具體設計25第8章 現代機

4、床夾具的發(fā)展方向27結論28致謝29參考文獻30A2J-PK721立式單面銑削面組合機床夾具設計摘要:組合機床夾具是一種標準化、系列化、通用化程度很高的工藝設備，目前已形成了一套完整的組合夾具體系，它對保證產品質量，提高勞動生產率，降低成本，縮短生產周期等都起著重要的作用。由于汽車前橋結構復雜，而且主鏜孔既有壁厚要求又有精度要求，為保證以上精度，于是做出了這套夾具。本設計為A2J-PK721立式單面銑削面組合機床夾具設計，它主要闡述了定位方案、工藝方案、組合機床夾具，加緊方案、夾具體等的設計過程以及未來機床夾具的發(fā)展方向。在本次設計中遇到的主要難題是夾緊力的計算和定位誤差的分析，尤其是定位誤差

5、的分析，只有分析好定位誤差才能保證夾具的精度，才能做出合格的零件。 關鍵詞:組合夾具；夾具設計；加工精度；定位基準A2J-PK721 Vertical Single-sided Milling Surface Combination Machine Tool Fixture DesignAbstract:Modular machine tool fixture is a kind of high degree of standardization, seriation, generalization process equipment, which has formed a comp

6、lete set of a modular fixture system now, modular machine tool fixture plays an important role on ensuring product quality、improving labor productivity、reducing cost and shortening the production cycle。Due to the complexity of automobile front axle structure, and the main boring there are both wall

7、thickness requirement and accuracy requirement, and above in order to ensure the accuracy, then made the fixture.This design is A2J-PK721 fixture design of vertical single-sided milling modular machine tools, it mainly expounds the positioning scheme, process scheme,a modular machine tool fixture, i

8、ntensify scheme, design of concrete, such as process and the future development direction of machine tool fixture. The main problem in the design is the clamping force calculation and analysis of fixing error, especially the analysis of the positioning error, only good positioning error analysis can

9、 ensure the precision of the fixtures, to make qualified parts.Key words: built-up jig;jig design;working accuracy;localization datumII引 言 機械制造類專業(yè)，主要面向的是機械制造企業(yè)的零件加工、零件制造工藝和工藝裝備設計、產品裝配與調試等崗位，培養(yǎng)高素質高技能的技術應用型人才。 在現代生產制造中，機床夾具是機械制造業(yè)中不可或缺的重要工藝裝備，可以保證機械加工質量、提高生產效率、降低生產成本、減輕勞動強度、實現生產過程自動化，使用專用夾具還可以改變原機床的用途和

10、擴大機床的使用范圍，實現一機多能，所以，夾具在機械加工中發(fā)揮著重要的作用，大量專用機床夾具的采用為大批量生產提供了必要的條件。 各種金屬切削機床上用于裝夾工件的工藝裝備，稱機床夾具，如車床上使用的三爪自定心卡盤、銑床上使用的平口虎鉗等。在現代生產中，機床夾具是一種不可或缺的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產率和產品的制造成本等，故機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產準備中占有極其重要的地位。 作為即將畢業(yè)的大學生，畢業(yè)設計是完成工程師基本訓練的重要環(huán)節(jié)，亦是工科類大學生在校學習的最后一個重要的環(huán)節(jié)，其目的在于檢驗學生在這四年中所學知識和培養(yǎng)學生綜合運用所學的專業(yè)知識和理論知識的能

11、力，摒棄現在大學生一貫眼高手低的不良習慣。讓學生獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力，樹立良好的設計思想和工作作風。 本設計為A2J-PK721立式單面銑削面組合機床夾具設計，主要闡述了機床夾具設計的基本理論和知識，包括：零件定位原理與定位元件的選用、定位方案的確定、定位誤差分析、夾緊機構的設計、夾緊力的計算、各類機床夾具結構特點與設計和組合機床夾具的發(fā)展方向等幾個方面的內容。本設計涉及機械設計基礎、機械制圖、零件幾何量檢測、金屬切削原理與刀具等知識，因此要求我們掌握機械制圖、機械零件設計、公差與配合、機械制造技術基礎、機床設備、液壓與氣壓傳動基礎等相關知識，并且要求我們靈活運用這些知識。因所

12、學知識的有限性和局限性，我們還需要查閱大量的相關資料和相關文獻，但是僅靠一些參考資料是遠遠不夠的，這樣設計出來的組合機床只是結構完美，外形美觀，但實用性差，因此，這次畢業(yè)設計的順利完成離不開李老師的幫助。 限于本人知識水平有限，又沒有工作的實踐經驗，本設計中定存在不到之處，敬請老師同學批評指正，提出寶貴意見，以便及時糾正。第1章 組合機床夾具設計的介紹1.1 組合機床夾具的概述 機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受制作或檢測的裝置，統(tǒng)稱為夾具。夾具是機械制造廠里使用的一種工藝裝備，分為機械加工中用的機床夾具，焊接過程中用于拼接的焊接夾具，裝配過程中用的裝配夾具以及檢驗過

13、程中的用的檢驗夾具等。 各種金屬切削機床上用于裝夾工件的工藝裝備，稱為機床夾具。1.2 夾具的組成 機床夾具的種類和組成雖然繁多，但它們的組成均可概括為下面幾個部分。 1.定位裝置 定位裝置的作用是使工件在夾具中占據正確的位置。 2.夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊壓牢，保證工件在加工過程中受到外力（切削力等）作用時不離開已經占據的正確位置。 3.對刀或導向裝置 對刀或導向裝置用于確定刀具相對定位元件的正確位置。 4.連接元件 連接元件是確定夾具在機床上正確位置的元件。 5.夾具體 夾具體是機床夾具的基礎體，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。1.3 組合機床夾具設計的要求 1.保證加工

14、精度，穩(wěn)定加工質量。用夾具裝夾工件時，工件相對刀具及機床的安裝位置均已確定，因而工件在加工過程中的位置精度不會受到各種主觀因素以及操作者技術水平的影響，因使一批工件的加工精度趨于一致，加工質量穩(wěn)定。 2.縮短輔助時間，提高勞動生產率。 使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具。在現代機床夾具中，廣泛采用氣動、液動等機動夾緊裝置，可使輔助時間進一步減少。 3.擴大機床工藝范圍。 在機床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴大機床的工藝范圍。例如，在車床或鉆床上使用鏜模，可以代替鏜床鏜孔。又如，使用靠模夾具，可在車床或銑床上進行仿形加工。

15、4.減輕工人勞動強度，保證安全生產。1.4 機床夾具的分類 機床夾具的種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。常用的分類方法有以下幾種。 1.按夾具的使用特點分類 （1）通用夾具 已經標準化的，可加工一定范圍內不同工件的夾具，稱威通用夾具，如三爪自定心卡盤、機床用平口虎鉗、萬能分散頭、磁力工作臺等。這些夾具已作為機床附件由專門工廠制造供應，只需選購即可。 （2）專用夾具 專為某一工件的某道工序設計制造的夾具，稱為專用夾具。專用夾具一般在批量生產中使用。 （3）可調夾具 夾具的某些元件可調或課更換，以適應多種工件加工的夾具，稱為可調夾具。它還分為通用可調夾具和成組夾具兩類。 （4）組合夾具

16、 采用標準的組合夾具元件、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱為組合夾具。 （5）拼裝夾具 用專門的標準化、系統(tǒng)化的拼裝夾具零部件拼裝而成的夾具，稱為拼裝夾具。他具有組合夾具的優(yōu)點，但比組合夾具精度高、效能高、結構緊湊。它的基礎板和夾緊部件中常有小型液壓缸。此類夾具更適合在數控機床上使用。 2.按使用機床分類 夾具按使用機床可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機床夾具、數控機床夾具、自動機床夾具、自行線隨行夾具以及其他機床夾具等。 3.按夾緊的動力源分類 夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。1.5 組合機床夾具的設計特

17、點 （1）組合機床上的通用部件和標準件約占全機的7080%，因而設計和制造的周期短、投資少、經濟效果好。 （2）組合機床采用多刀加工并且自動化程度高，不僅生產效率高，而且勞動強度低。 （3）組合機床的通用部件都是經過長期的生產實踐考驗的，因而不但結構穩(wěn)定，工作可靠，而且使用和維修方便。 （4）在組合機床上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導向裝置，因而加工質量穩(wěn)定，對操作工人的技術要求不高。 （5）組合機床便于產品更新，當改過加工對象時，起通用部件和標準件可以重復使用，而不必另行設計和制造。 （6）用組合機床易于聯動組合機床自動線，以適應大規(guī)模生產需要。 組合機床是以通用部件為基礎，配以按工

18、件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動的或自動專用機床。 組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍，由于通用部件已經標準化和系列化，可根據需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率煩人優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。 組合機床一般用于加工箱體類或特殊類形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具做進給運動，也

19、可實現某些回轉體零件（如飛輪、汽車前后橋半軸等）的外圓和端面加工。       第2章 零件的分析2.1 零件的作用 由零件工序圖知被加工件為汽車前軸，車橋通過懸架與車架連接，支承著汽車大部分重量，并將車輪的牽引力或制動力，以及側向力經懸架傳給車架。汽車前軸屬長軸類鍛件，其幾何形狀復雜，又是汽車上承受載荷較大的重要部件之一，要求具有較高的強度和疲勞壽命。 汽車前軸的功用是傳遞扭矩和承受載荷以及保證裝在軸上的工件（刀具）具有一定的回轉精度：汽車前軸也稱非驅動橋，又稱從動車軸。它通過懸架與車架（或承載式車身）相聯，兩端安裝從動車輪，用以承

20、受和傳遞車輪與車架之間的力（垂直力、縱向力、橫向力）和力矩。并保證轉向輪作正確的轉向運動。 汽車前軸在軸類零件的分類中屬于異性軸，是汽車底盤上的一個重要零件。它主要是解決現有前橋的主銷因擺動使主銷與轉向節(jié)套的裝配間隙、轉向節(jié)主銷孔端面與前軸上下端面的裝配間隙增大，致使轉向節(jié)平面止推軸承各部位受力不均而早期損壞、方向不穩(wěn)定等技術問題。本次設計給出的零件是陜西某車橋有限公司生產的前軸零件，如圖2.1，圖2.2所示：·圖2.1 主視圖 圖2.2 俯視圖 2.2 零件的工藝分析 國內生產的汽車前軸材料多采用42CrMo。42CrMo這種鋼材含碳038045，制造過多種工件，截面尺寸

21、大小都有，含碳高低都有。生產中發(fā)現，淬火硬度受截面尺寸及化學成分影響，截面尺寸小的工件油淬能淬硬，含碳高的能淬硬。汽車前軸截面尺寸較大，是淬不硬的根本原因，所以汽車前軸不適合油淬火。亞溫淬火是在略低于Ae3的溫度奧氏體化后淬火，這樣可提高韌性，降低脆性轉折溫度，并可消除回火脆性。然而回火后，金相組織為回火索氏體+棒狀鐵索體，金相組織不符合標準?；鼗鸾M織中有鐵索體原因是因為亞溫淬火溫度低于常規(guī)淬火溫度，奧氏體化時，部分鐵索體沒有完全轉變?yōu)閵W氏體，所以淬火時，除得到淬火雙氏體外還有鐵索體存在，為此回火后組織中有鐵素體出現。 由于42GrMo屬于合金機構鋼中的調質鋼，中淬透性，具有良好的綜合力學性能

22、。材料分析：1. 其主加合金為Cr，主要作用是提高鋼的淬透性，并能強化鐵元素，提高回火穩(wěn)定性。2. 輔加元素為Mo,其主要作用是用來防止可逆回火脆性（高溫回火脆性）。2.3 零件的技術要求 根據汽車前軸拳頭面的特點及加工方式，可得出本工序的加工位置的精度要求： 1. 下線的零件100%達到工藝卡的要求。 2. 加工部位的落差及角度公差達到工序圖的要求，粗糙度達到工序圖要求Ra12.5。 3. 其它要求：圖紙和技術要求未說明的在設備要求中說明。 4. 被加工工件的尺寸范圍： （1） 落差最小80mm；最大200mm（加工時板簧面至主銷孔中心線與拳頭下端面交點距離）； （2）拳頭厚度：最小65mm

23、；最大尺寸110mm； （3）拳頭直徑：最小75mm最大90mm，角度：6，6.5，7，7.5，8。 5.板簧面加工到尺寸。 6.板簧面上的定位孔加工到尺寸，其中心距公差為±0.3毫米。（最小中心距800mm；最大中心距1200mm）。 第3章 定位方案的確定 銑削時一般切削用量和切削較大，又是多刃斷續(xù)切削，因此銑削時極易產生振動。設計定位裝置時，應特別注意工件定位的穩(wěn)定性及定位裝置的剛性。如盡量增大主要支承的面積，導向支承的兩個支承點要盡量相距遠些，止推支承應布置在工件剛性較好的部件并要有利于減小夾緊力。還可以通過增大定位元件和夾具體厚度尺寸，增大元件之間的連接剛性，必要時可采用輔

24、助支承等措施來提高工件安裝剛性。3.1 定位設計的基本原則  為滿足夾具設計的要求，定位設計時應遵循以下三項原則：  1.遵循基準重合原則。使定位基準與工序基準重合，在多工序加工時還應遵循基準統(tǒng)一原則。  2.合理選擇主要定位基準。主要定位基準應有較大的支撐面，較高的精度。  3.便于工件的裝夾和加工，并使夾具的結構簡單3.2 定位元件的基本要求 工件在夾具中定位時，一般不允許將工件直接放在夾具體上，而應放在定位元件上，因此對定位元件提出下列要求: 1.高的精度。 定位元件的精度直接影響工件定位誤差的大小。一般來說，定位元件的制造公差應比工件上相應尺寸的

25、工差小，否則會降低定位精度，但也要注意不能定的太嚴格，否則會給加工帶來困難。 2.高的耐磨行。 工件的裝卸會磨損定位元件表面，導致定位精度下降。為了延長定位元件的更換周期，提高家具的使用壽命，定位元件應有高的耐磨性。 3.足夠的剛性和強度。 定位元件不僅限制工件的自由度，還要支撐工件、承受夾緊力和切削力，因此，定位元件應有足夠的強度和剛度，以免使用中變形或損壞。 4.良好的工藝性。 定位元件的結構應力求簡單，便于加工、裝配和更換。定位元件在夾具元件中的布置要合理、適當，以保證工件的定位可靠、穩(wěn)定。 3.3 定位方式的選擇  在組合機床上加工的箱體類零件，大多數采用一面兩銷定

26、位方式，即利用零件上的一個平面和該平面上的兩個孔作定位基準，一孔插圓柱銷，一孔插菱形銷。這種定位方法保證了理論上六點定位原則，但在實踐中，在大多數情況下，工件的一個平面，在夾具中不是支撐在三個點上，而是支撐在四個或者更多些的支撐點上，有時放在兩條長的支撐板上，這樣就可以提高“機床夾具刀具工件”系統(tǒng)的剛性，避免夾緊力和切削力超出支撐點，引起工件的彈性變形，這種變形不僅影響加工精度，還會引起振動和切削力超出支撐點，嚴重時造成刀具的折斷。然而，由于工件基準面的加工誤差（一般在0.050.08mm）和支撐板的平面誤差（一般在0.010.02mm）,工件在夾緊時仍然會產生變形，這種少量的變形在半精加工和

27、精加工時，在加工精度公差范圍內是允許的。 3.4 工件的定位原理分析 一個物體在空間可以有6個獨立的運動，它在直角坐標系中可以有3個方向的直線運動和繞3個方向的轉動。通常把上述6個獨立運動稱為六個自由度。欲使工件在空間取得唯一位置，則必須限制六個自由度。這就是六點定位原理。本設計為汽車前軸的夾具設計，定位利用工件上的一個已加工側面為定位基面，限制三個自由度。由于板簧面下底面未加工，故兩頭采用浮動支撐，限制兩個自由度，另外防止前軸縱向的竄動，由汽缸推動推桿將其一頭頂死，三面定位是組合機床加工是常用的典型定位方法。 考慮到汽車前軸的跨度，會降低工件的剛性。為了提高工件在加工時的剛性，需要

28、在工件的中間加彈簧輔助托件和加工工件時的一端加輔助支承件，減少零件在加工過程中的變形。而在前面加的擋鐵螺釘是為了保證鏜孔壁厚的厚度均勻，在夾具實際定位中不起作用。在夾具體上布置的三個液壓缸的功能也不相同，在一側的兩個液壓缸起夾緊的作用，另外一個液壓缸是為了方便工件的頂出，降低工人的勞動強度。3.5 定位基準的選擇要求 在加工時用于工件定位的基準，稱為定位基準。定位基準是獲得零件尺寸、形狀和位置的直接基準，占有很重要的位置。在選擇定位基準時，一般應遵循下列原則： 1.盡量使工件的定位基準與工序基準重合，以免產生基準不符誤差，但當兩基準重合后，會使夾具結構復雜或工件定位不穩(wěn)時，則應另選定位基準。

29、2.計量用精基準作為定位基準，以保證足夠的定位精度。 3.應使工件安裝穩(wěn)定，使在加工過程中因切削力或夾緊力而引起的變形最小。 4.遵守基準統(tǒng)一原則，以減少設計制造夾具的時間和費用。 5.應使工件定位方便，夾緊可靠，便于操作。 6.當工件以回轉面(內、外圓柱面、圓錐面、球面等)作為定位基面時，其軸線為定位基準。當工件以平面與定位元件接觸，此平面就是定位基面，它的理想狀態(tài)即平面度誤差為零的時候是定位基準。但對于已經加工過的平面，通常忽略其平面度誤差，所以認為，定位基面就是定位基準，二者重合。 7.當定位元件以回轉面作為限位基面時，其軸線作為限位基準。 “三面定位”的定位方法便于消除工件的6個自由度

30、，使工件獲得穩(wěn)定的固定位置，可以作為粗加工到精加工的全部工序的基準。使整個工藝過程實現基準統(tǒng)一，可以簡化夾緊機構，提高工件定位夾壓的可靠性以及減少工件的變形等。 為了防止定位銷過快地磨損和較大的變形，基準孔的直徑和工件重量之間應有如下的關系：表3.2 基準孔的直徑和工件重量之間的關系工件重量（kg） 2020-5050-100100基準孔直徑（mm）12162025 該機床加工零件的基準孔為20，基準孔的精度等級為IT7（H7），兩孔中心距（L）遠一些較好，其公差一般為±0.03-±0.06mm。基準平面盡可能大一些，使切削力能落在基準平面內。基準面的粗糙度為Ra1.6-3

31、.2m,平面度為0.05-0.08mm。第4章 工藝方案的確定4.1 平面的加工路線 1.粗銑-半精銑-精銑-高速銑 在平面加工中，銑削加工用得最多。這主要是因為銑削生產率高。近代發(fā)展起來的高速銑，其加工精度比較高（IT67），表面粗糙度也比較小（Ra0.161.25m）。在這條加工路線中，視被加工面的精度和表面粗糙度的技術要求，可以只安排粗銑，或安排粗、半精銑；粗、半精、精銑以及粗、半精、精、高速銑。 2.粗刨-半精刨-精刨-寬刀精刨、研磨 刨削適用于單件小批量生產，特別適用于窄長平平面的加工。 3.粗銑（刨）-半精銑（刨）-粗磨-精磨-研磨、精密磨或拋光 如果被加工平面有淬火要求，則可在半

32、精銑（刨）后安排淬火。淬火后需要安排磨削工序，視平面精度和表面粗糙度要求，可以只安排粗磨，亦可只安排粗磨-精磨，還可以在精磨后安排研磨或精密磨。 4.粗拉-精拉 這條加工路線，生產率高，適用于有溝槽或有臺階面的零件，由于拉刀和拉削設備昂貴，因此這條加工路線只適用于在大批大量生產中采用。 5.粗車-半精車-精車-金剛石車 這條加工路線主要用于有色金屬零件的平面加工，這些平面有時就是外圓或孔的端面，如果被加工零件時黑色金屬，則精車后可安排精密磨、研磨和拋光等。4.2 工藝順序的安排原則 1.先加工基準面，再加工其他表面 這條原則有兩個含義:工藝路線開始安排的加工面應該是選作定位基準的精基準面，然后

33、再以精基準定位，加工其他表面。為保證一定的定位精度，當加工面的精度要求很高時，精加工前一般應先精修一下精基準。 2.一般情況下，先加工平面，后加工孔。 這條原則的含義是：當零件上有較大的平面可作為定位基準時，可先加工出來作定位面，以面定位，加工孔。這樣可以保證定位穩(wěn)定、準確，裝夾工件往往也比較方便。在毛坯面上鉆孔，容易使鉆頭引偏，若該平面需要加工，則應在鉆孔之前先加工平面。 3.先加工主要平面，后加工次要平面 這里所說的主要平面系指：設計基準面，主要工作面。而次要表面系指鍵槽、螺孔等其他表面。次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，因此，一般要在主要表面達到一定精度之后，在以主要表面定位加工

34、次要表面。 4.先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 對于精度和表面質量要求較高的零件，粗精加工應該分開。4.3 熱處理工序及表面處理工序的安排 為了改善切削性能而進行的熱處理工序（如退火、正火、調質等），應安排在切削加工之前 為了消除內應力而進行的熱處理工序（如人工時效、退火、正火等），最好安排在粗加工之后。有時為減少運輸工作量，對精度要求不太高的零件，把去除內應力的人工時效或退火安排切削加工之前進行。 為了改善材料的力學物理性能，半精加工之后，精加工之前常安排淬火，淬火-回火，滲碳淬火等熱處理工序。對于整體淬火的零件，淬火前應將所有切削加工的表面加工完。 為了提高零件表面耐磨性或耐腐蝕性而

35、安排的熱處理工序以及以裝飾為目的而安排的熱處理工序和表面處理工序（如陽極氧化、鍍鋅、發(fā)藍處理等）一般都放在工藝過程的最后。4.4 加工階段的劃分 當零件的精度要求比較高時，若將加工面從毛坯面開始到最終的精加工或精密加工都集中在一個工序中連續(xù)完成，則難以保證零件的精度要求，或浪費人力。物力資源。這是因為： 1.粗加工時，切削層厚，切削熱量大，無法消除因熱變形帶來的加工誤差，也無法消除因粗加工留在工件表層的殘余應力產生的加工誤差。 2.后續(xù)加工容易把已加工好的加工面劃傷。 3.不利于及時發(fā)現毛坯的缺陷，若在加工最后一個表面時發(fā)現毛坯有缺陷，則前面的加工就白白浪費了。 4.不利于合理地使用設備。把精

36、密機床用于粗加工，使精密機床會過早地喪失精度。 5.不利于合理地使用技術工人。讓高技術工人完成粗加工任務是人力資源的一種浪費。4.5 影響制定工藝方案的主要因素4.5.1 被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度，是制定機床方案的主要依據。例如為了加工精度為H6、表面粗糙度R0.4m的孔，除采取提高機床原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等一般措施外，機床須采取主軸高速、低進給量的加工方法，以使切削力盡量小，還須盡量消除主軸振動的影響，并確保穩(wěn)定的小進給量（一般f0.01mm/r）。為此，機床通常采用皮帶傳動的精鏜頭，主軸設卸載裝置，進給

37、采用液壓增穩(wěn)系統(tǒng)。又如加工精度為H6-H7、直徑為80-150mm的氣缸孔，機床一般采用立式剛性主軸結構，而不采用浮動主軸帶導向加工。因為采用前、后導向加工，不僅機床結構復雜、龐大，還常因氣缸孔間距較小而不便安置導向套，同時立式加工時，切屑也易落入下導向，造成導向精度早期走失，不利于保證加工精度。采用剛性主軸結構方案時，必須根據被加工零件的材料、加工部位特點及加工精度要求來選擇主軸結構型式及具體參數，以使主軸有足夠的剛性及抗振性。還必須合理布置刀具位置，力求減少切削徑向力在加工過程中產生的振動。4.5.2 被加工零件的生產批量 零件的生產批量是決定采用單工位、多工位或自動線，還是按中小批生產特

38、點設計組合機床的重要因素。有時從工件外形及輪廓尺寸看，本來可以采取單工位固定式夾具的機床配置形式，但由于生產批量較大，就不得不采取多工位的機床方案以使裝卸工件時間與機動時間重合。 被加工零件的生產批量越大，工序安排一般趨于分散。而且，其粗、半精、精加工慶分別在不同機床上完成。對于中小批量生產情況,則要力求減少機床臺數，此時應將工序盡量集中在一臺（多工位）或多數幾臺機床上加工，以提高機床利用率。4.6 工藝方法的確定4.6.1 常用工藝方法的加工精度制定工藝方案時,首先根據工件的技術要求,考慮組合機床各種工藝方法的加工精度和表面粗糙度.選擇合理的工藝方法,表4.1為組合機床常用工藝方法的加工精度

39、和表面粗糙度表:表4.1 組合機床常用工藝方法的加工精度和表面粗糙度加工工序尺寸精度位置精度:mm粗糙度單工位機床多共位機床鉆孔IT11±0.20，采取某些措施±0.15±0.20-±0.25R50擴孔IT10±0.10±0.10-±0.15Ra6.3鉸孔IT7-IT8±0.03-±0.05同一工位上同時加工±+0.05Ra3.2-Ra1.6鏜孔IT6-IT7±0.025=±0.05從兩面加工同軸度為±0.03-0.05從一面加工同軸度為0.015-0.02不同工位

40、上分別加工±0.10Ra1.6-Ra0.8 銑、車、刮平面一次加工R50-Ra6.3二次加工Ra3.2-Ra1.6 由上表看出，組合機床各種工藝方法的加工精度和表面粗糙度，不僅與工藝方法有關，而且與組合機床的布局形式有關。4.6.2 影響工藝方法的因素工件加工表面形狀不同，所采用的工藝方法也不同，就是同一種表面，由于技術要求和尺寸不同，也有許多不同的工藝方法，對于孔加工是采用鉆、擴，還是鉸、鏜，一般與其要求的精度和表面粗糙度有關，同一精度要求的孔，是采用鉸還是鏜則又與加工孔的直徑大小有關，通常對于一些大臺階端面和鏜孔時能用同時加工端面，常采用車削的方法。工件的要求不同，所需要的工步數

41、也不同，一般加工精度要求和表面粗糙度要求極細時，所需要的工步數就多一些，反之就少一些。在加工平面時，當表面粗糙度要求較粗時，一般采用一個工步，表面粗糙度要求較細時，則要分為粗、精兩個工步。同一要求的工件，材料不同，所需工步數也不同，一般加工鋼件要比加工鑄鐵多12個工步。工件加工部位的特點不同，對工藝方法的確定也有一定的影響。綜上所述，影響工藝方法的因素較多，必須進行全面細致的考慮，才能擬定出合理的工藝方法。4.7 被加工零件工序圖的制定 4.7.1被加工零件工序圖的作用和要求 被加工零件工序圖是傳統(tǒng)機械加工必要的手段，它是工序設計員將原設計圖依照實際制造過程制作的簡圖，首先這張圖有與設計零件一

42、樣的外形，但與設計圖不同的是這張圖上要將定位、夾緊的位置，加工的部位以及需要達到的尺寸及公差，以及測量的基準位置等加以反應，工序圖上無法表達的內容，如加工機床、量測手段、熱處理的方法等等，就是要用文字加以表達，所有的這些，形成的是制造工藝卡，這張卡中，工序圖是最直觀、最形象表達工序的內容。 4.7.2繪制工序圖時應注意的事項 1.按大概的比例縮小（或放大），應保證圖形在圖框內，且各視圖應采用相同的比例。盡可能用較少視圖繪出，視圖中與本工序無關的次要結構和線條可略去不畫。 2.主視圖方向盡量與工件在機床上的裝夾方向一致。（如：臥式車床加工時加工面軸線水平，且加工面在右方；在立鉆或搖臂鉆上加工時孔

43、軸線應垂直放置。）即工人站在工作臺前平視方向為主視圖方向。 3.本工序加工表面用粗實線表示，其它表面用細實線表示。 4.圖中應標注本工序加工后應達到的尺寸（即工序尺寸）及其上下偏差、加工表面粗糙度、形狀和位置公差等，必要時可用括號注出工件外形尺寸作為參考用。 5.工件的結構、尺寸要與本工序加工后的情況相符，不要將后面工序中才能形成的結構形狀在本工序的工序簡圖中反映出來。 6.圖中應用符號表示出工件的定位及夾緊情況。其中定位符號附近用阿拉伯數字表示出該處表面定位所能限制的自由度數。圖4.1 工序圖圖4.2 工序圖第5章 組合夾具的設計5.1 機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝夾工件，使工

44、件在夾具中定位和夾緊。 1.定位 確定工件在夾具中占有正確的位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件的定位面接觸或配合實現的。正確的定位可以保證工件加工面的尺寸和位置精度要求。 2.夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠地加工條件。5.2 刀具的選擇5.2.1 刀具的選擇原則  （1）盡可能選擇大的刀桿橫截面尺寸，較短的長度尺寸進步刀具的強度和剛度，減小刀具振動；  （2）選擇較大主偏角（大于75°，接近90°）；

45、粗加工時選用負刃傾角刀具，精加工時選用正刃傾角刀具；  （3）精加工時選用無涂層刀片及小的刀尖圓弧半徑；  （4）盡可能選擇標準化、系統(tǒng)化刀具；  （5）選擇正確的、快速裝夾的刀桿刀柄。5.2.2 刀具的磨損原因 由于工件材料、刀具材料和切削條件的變化很大，刀具的磨損形態(tài)各不相同，磨損的原因也復雜地很，既有機械磨損，又有對切削溫度有較強依賴性的熱磨損、化學磨損。 （1）硬質點磨損 硬質點磨損，是由于工件材料中含有的硬質點（如碳化物、氮化物和氧化物）以及積削瘤的碎片等在刀具表面上劃出溝紋而造成的磨損。 （2）粘結磨損 粘結是指刀具與工件材料在足夠大壓力和高溫作用下，

46、接觸到原子間距離時所產生的“冷焊”現象，是摩擦面的塑性變形形成的新鮮表面原子間吸附的結果。兩摩擦表面的粘結點因相對運動將被撕裂而被對方帶走，若粘結點的破裂發(fā)生在刀具一方，則造成了刀具的磨損。粘結磨損的程度主要取決于刀具材料與工件材料間的親和力、二者硬度比、切削溫度、刀具表面形狀與金相組織等。刀具與材料間的親和力越大、硬度比越小、粘結磨損越嚴重。 （3）擴散磨損 由于切削時處于高溫，刀具表面始終與被切出的新鮮工件表面相接觸，使其具有很大的化學活性。當兩摩擦表面化學元素的濃度相差較大時，它們就可能在固態(tài)下互相擴散到對方去，改變了刀具材料和工件材料的化學成分，使刀具材料變得脆弱而造成刀具磨損，這種磨

47、損稱為擴散磨損。 （4）化學磨損 在一定的切削溫度下，刀具材料與周圍介質的某些成分（如空氣中的氧、切削液中的極壓添加劑硫、氯等）會起化學作用，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物被切屑帶走，加速了刀具的磨損，這種磨損稱為化學磨損。 綜上所述，對于不同的刀具材料、工件材料和在不同的切削溫度是起主導作用的，因為除硬質點磨損外，其余三種磨損原因均與切削溫度密切有關。5.2.3 刀具的磨鈍標準 刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，否則將降低工件的尺寸精度和表面質量，增加刀具材料的消耗及加工成本。刀具的這個磨損限度稱為刀具的磨鈍標準。刀具切削刃在切削過程中通常都按刀具磨損曲線圖所示逐漸磨損的。在正常磨損結束

48、前（即所謂最佳磨損點），更換刀具是最理想的。到加速磨損階段，刀具就會急劇磨損，以致喪失切削力。 在生產實踐中，經常中斷切削過程測量刀具的磨損值會影響生產的正常進行，只能根據切削中發(fā)生的一些現象來判斷刀具是否已經磨鈍。例如，粗加工時，加工表面出現亮帶，切屑顏色和形狀發(fā)生變化，還會出現振動及不正常的聲音等；精加工時，加工表面粗糙度值增大，工件尺寸精度和形狀精度降低。這些現象的產生均說明刀具已經磨損，應及時換刀。綜上所述，考慮刀具磨損，選擇較好質量的刀具是縮短輔助時間的一個方法，因此選擇在當前世界上較大的專業(yè)刀具廠家的刀具是優(yōu)先考慮的。另外，根據技術協(xié)議的要求，結合前面零件分析，查閱山特維克可樂滿公

49、司出版的山特維克可樂滿-刀具樣本一書，該設計中選用端銑刀來加工本工序加工面。5.3 切削用量的選擇以及計算 組合機床的加工精度，生產率和刀具的壽命與切削用量的有很大關系。在刀具選擇中已做了對刀具的壽命影響的分析。由于該組合機床屬于對生產率要求較高的機床，也只應提高那些對生產率有影響的刀具切削用量，即提高所謂限制性刀具的切削用量，按照小直徑刀具選擇進給量，大直徑刀具選擇切削速度，并且均選擇允許值的上限；選擇切削用量時除應保證刀具的壽命不低于一個工作班或最少不低于四小時外，應考慮通用部件的性能。為保證機床不經常停車換刀，其切削量一般比通用機床低30%左右，其切削用量在組合機床設計參考圖冊中表內可查

50、得。a.確定背吃刀量，由零件圖得ae=18mm,ap=4mm.b.確定每齒進給量 每齒進給量為fz=0.0090.18mm, 取fz=0.04 c.選擇銑刀磨鈍標準以及耐用度銑刀刀齒后面最大磨損量為1.2 mm，耐用度T=150mm。d.確定切削速度和工作臺每分鐘進給量， 則：Cv=600，qv=0.21 ，xv=0，yv=0.21，uv=0.4，pv=0，m=3.5，kv=1.1 因此與63r/min相近的主軸轉速為60r/min。取n=60r/min。實際切削速度為vc=62.31mm/min。工件每分鐘進給量為fmz=fz×60×22=0.04×22

51、5;60=52.8mm/min.所以X62w銑床與52.8mm/min相近的工作臺進給量為50mm/min和60mm/min。選擇50mm/min 。則實際每齒進給量為5.4 加工示意圖的作用和內容加工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一，在設計中占據重要地位，它是刀具，輔具，夾具，主軸箱，液壓電氣裝置設計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調整機床，刀具及試車的依據。加工示意圖要反映機床的加工過程和加工方法，并決定浮動夾頭或接桿的尺寸，主軸，刀具，導向與工件的聯系尺寸等，根據機床要求的生產率及刀具特點，合理的選擇切削用量，決定動力頭的工作循環(huán)。加工示意圖

52、還要繪制出工件加工部位的圖形。在軸數多時，必須在孔旁邊標上號碼，以便與設計和調整機床。加工示意圖還要考慮一些特殊要求，決定動力頭的工作循環(huán)及行程。最后，選擇切削用量及附加必要說明。加工示意圖包括以下內容: 1. 反映機床的加工方法，加工條件及加工過程。 2. 根據加工部位特點及加工要求，決定刀具類型，數量，結構，尺寸（直徑和長度），包括銑削加工時決定銑刀的各個參數等。3. 決定主軸的結構類型，規(guī)格尺寸及外伸長度。4. 選擇標準或設計專用的接桿，浮動卡頭，導向裝置，并決定它們結構，參數及尺寸。5. 標準主軸及接桿，夾具與工件之間的聯系尺寸，配合及精度。6. 根據機床要求的生產率及刀具，材料特點等

53、，合理確定并標注各主軸的切削用量。7. 決定機床動力部件的工作行程及工作循環(huán)。 綜上所述，繪制加工示意圖附圖。 圖5.1加工示意圖 圖5.2加工示意圖第6章 夾緊方案的確定6.1 夾緊部位的選擇 夾緊部位選擇板簧加工面的已加工側面：1. 板簧面的側面部位 在該部位由液壓油缸夾緊，油缸推桿對該面施加壓力，使基準面與工作臺的擋塊抵住，固定了零件的橫向的運動。2. 板簧面的下沿部位 由于下沿為未加工面，為保證下沿的厚度，在該部位采用鉸鏈浮動支撐，從而讓零件上下面穩(wěn)定，加工精度得到保證。3. 前軸的拳頭部位 為了保證工件不縱向竄動，在其一頭由液壓油缸推動推桿頂到一圓銷固定。圖6.1工序圖圖6.2 工序圖6.2 定位裝置的設計由于定位為三面定位，選擇平面定位。選擇汽車前軸板簧面的已加工側面為定位基準，另一側由液壓油缸夾緊；由于銑削加工為不連續(xù)加工，工件承受的切削力很大，為減小振動和工件的移動，故加工部位兩側沿采用了輔助抱緊機構。如圖6.3所示： 圖6.3 輔助抱緊機構 6.3 夾緊裝置和夾緊力的計算6.3.1 夾緊裝置的基本要求： （1）在夾緊過程中，工件應能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應離開定位支承。 （2）夾緊力的大小要適當、可靠。既要使工件在加工過程中不產生移動和振動，又不使工件產生移動和振動，又不使工件產生不允許的變形和損傷。 （3）夾緊裝置應操作安全