机械毕业设计（论文）-液压自定心自动夹紧夹具设计【全套图纸】

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： 液压自定心自动夹紧夹具设计液压自定心自动夹紧夹具设计 信机 系系 机械工程及其自动化 专专业业 学 号： 0923090 学生姓名： 指导教师： （职称：教 授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 江南大学太湖学院本科毕业设计（论文）江南大学太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 液压自定心自动夹 紧夹具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，除 了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用、表示致谢的内容外，本毕 业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 92 学 号： 0923090 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及其其自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 、题目 液压自定心自动夹紧夹具设计 、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 本课题来源于一家致力于航空零件和汽车零件精密铸造和精密加工的 企业。其加工的零件都是一些精度要求高、工艺复杂的零件。零件座体（材料 为铝合金）就是典型的壳体零件。此零件批量大已成为公司的一个新的经济增 长点。此前的工艺装备为普通三爪卡盘对 A 的同轴度 0.1，基本上不能保证， 检测结果在 0.15 左右，这样后道工序定位时，会影响其它孔的加工位置，造成 零件废品率较高，必须改进。又由于该零件批量大，原有三爪定位时车加工转 速只有 500r/min，按照公司精益生产的要求，也需要改进来提高生产效率。故 提出此课题！ 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 实现： I 1.装夹过程 首先零件装夹在涨紧套外，机床油缸向后运动时带动拉杆和锥套， 由于锥度定心，向后运动后，锥套与涨紧套的作用直径慢慢变大，涨 紧套开始与零件接触定位，实现自定心加紧。 2.卸料过程 加工完成后，机床油缸向前运动，推动拉杆并带动锥套，涨紧套向 内收缩，夹紧力慢慢松开后，取下零件，工序加工完成。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 92 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2013 年年 5 月月 25 日日 III 摘摘 要要 随着不规则形状零件在现代制造业中的广泛应用，如何保证这类零件的加工精度就 显得尤为重要。本文通过分析机械零件的结构特点和加工要求，制定了一套较合理的夹 具设计，从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的工艺装备，具有一定的实 用价值。对于夹具设计来说，最重要的就是定位、夹紧方案的确定。针对机械这个零件 加工要求的特点，确定了只能用定位、夹紧的办法来加工该零件。通过对各种定位夹紧 装置的分析比较，选择并组合了一套既能够满足加工要求的，又比较简洁的装置。同时， 通过对一系列定位误差和夹紧力的计算，验证了该零件的加工是可以保证其要求的精度 的，它的加工误差在规定的范围内。通过夹紧力的计算，也验证了零件在被夹紧的前提 下，它受到的夹紧力也并不大，满足夹具设计所要求的既要保证一定的夹紧力不使工件 在加工过程中发生位移，但同时又不能过大致使工件发生变形。 关键词：关键词：工艺装备夹具设计；定位；夹紧 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 V 目目 录录 摘 要.III ABSTRACTIV 目 录 V 1 绪论.1 1.1 本课题的来源及目的意义1 1.2 精度设计技术分析1 2 零件的.2 2.1 零件的作用2 2.2 零件的工艺分析.2 3 工艺规程的分析.4 3.1 生产纲领和生产类型的确定4 3.2 确定毛坯制造形式.5 3.2.1 名词、名称.5 3.2.2 毛坯的结构确定.5 3.3 基准面的选择.6 3.3.1 粗基准的选择.6 3.3.2 精基准选择的原则7 3.4 确定各表面加工方案7 3.5 加工方案设计要点8 3.5.1 粗、精加工的划分8 3.5.2 次要小表面及孔的加工8 3.5.3 热处理的安排.8 3.5.4 辅助工序的安排.8 3.6 工序的合理组合.8 3.6.1 工序的合理组合.8 3.6.2 工序的集中与分散.9 3.6.3 加工阶段的划分.9 3.7 工艺过程设计中应考虑的主要问题.10 3.7.1 加工方法选择的原则.10 3.7.2 加工阶段的划分.10 3.7.3 工序的合理组合.11 3.7.4 加工顺序的安排.11 3.8 工序方案的制定.12 3.9 切削用量的选择13 4 夹具设计.19 4.1 概论.19 VI 4.1.1 夹具概念19 4.1.2 机床夹具的分类19 4.1.3 夹具设计中的特点20 4.1.4 夹具分类20 4.1.5 夹具的作用21 4.2 车床夹具设计21 4.2.1 问题的提出21 4.2.2 定位方案与定位元件的设计22 4.2.3 夹紧方案22 4.2.4 切削力和夹紧力计算25 4.2.5 定位误差分析计算26 结论语.28 致 谢.29 参考文献.30 液压自定心自动夹紧夹具设计 1 1 1 绪论绪论 机械制造的工艺学设计一般是在我们学完了大学基础课、技术基础课以及专业课之 后进行的.同时这也是我们对所学各课程的又一次深入且综合性的总复习,也是一次理论与 实际相联系的训练,因此,这在我们几年的大学生活中占有重要的地位。机械零件工艺设计 以及其夹具设计是在学完了机械制造工艺学，进行设计之后的下一个教学环节。它一方 面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本 能力。另一方面能让我们能够熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实 习中学到的实践知识，要求能够正确地解决一个零件在加工过程中的定位，夹紧以，工 艺路线安排，工艺尺寸确定问题，最终保证零件的加工质量。 1.1 本课题的来源及目的意义本课题的来源及目的意义 本课题来源于一家致力于航空零件和汽车零件精密铸造和精密加工的企业。其加工 的零件都是一些精度要求高、工艺复杂的零件。零件座体（材料为铝合金）就是典型的 壳体零件。此零件批量大已成为公司的一个新的经济增长点。此前的工艺装备为普通三 爪卡盘对 A 的同轴度 0.1，基本上不能保证，检测结果在 0.15 左右，这样后道工序定位 时，会影响其它孔的加工位置，造成零件废品率较高，必须改进。又由于该零件批量大， 原有三爪定位时车加工转速只有 500r/min，按照公司精益生产的要求，也需要改进来提 高生产效率。故提出此课题！ 1.2 精度设计技术分析精度设计技术分析 通常情况下，夹具精度应该比工件要求的精度要高，这样方能加工出要求的合格的 工件。精度相对高出的部分称作为夹具精度储备或夹具精度裕度。精度裕度是用来补偿 加工中各项误差及定位、导向元件磨损用的。精度裕度越大，说明加工工件的质量越可 靠，夹具的易损件的使用寿命也就会越长。但是从另一方面看，如果精度裕度越大，就 要求夹具的制造精度要更高，这样会急剧增加夹具制造的成本，同时工件的加工成本也 随之增加；相反，夹具制造的精度会更小，会使夹具在夹具中易损件主要是定位、导 向元件频繁地更换，频繁维修，就增加了维修费用，这样也就等于增加了工件加工成 本。综上，夹具的精度设计准则：必须让夹具设计精度与工件的加工精度要求相适应， 不能随意提高夹具精度要求。 无锡太湖学院学士学位论文 2 2 零件的分析零件的分析 2.1 零件的作用零件的作用 题目给出的 T 型轴盘零件(如图 2-1)是来自某机器里的零部件。该机械零件的主要作 用通常是支撑和连接，使某零部件能得到延伸，伸展，能有正常的缓冲作用。所以此工 件的加工质量肯定会影响到机械的工作精度、使用性能和寿命。该机械零件的主要功能 是支撑和连接,装配等。 图 2-1 零件工件 2.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 机械的加工工艺是我们能够进行产品设计，产品质量保证，能源节约，消耗降低的 重要方式，是企业准备生产，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组 织的重要依据，也是我们企业上品种，上质量，上水平，加快产品升级更新，增加经济 效益的技术保证与支持。 我们在实际生产中，因为零件生产的类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求都 不一样，而且对于某一个零件，往往不是独自在一种机床上进行的，不是用某一种加工 方法就能完成的，需要经过一定的工艺过程才能完成加工。因此，不仅要根据零件的相 关要求，结合现场的具体情况，对零件的各组成表面拿出合适的加工方法，同时还要拿 出合理的加工顺序，一步步把零件加工出来。 对于某些具体的零件，还可采用多种不同的工艺方案进行加工。即使这些方案都可 以加工出合格的零件，但从生产效率和经济效益方面来看，可能其中有种方案比较合理 并且可行。所以一定要根据零件的具体要求及可能的加工条件等，拟订相对合理的工艺 液压自定心自动夹紧夹具设计 3 过程。 从整体的形状看，按要求主要是加工孔和平面。具体特点及技术要求如下： 加工孔要求达到的精度等级为。粗糙度为，且以平面为基87ITITumRa2.3 准，要求平行度公差为，主要满足加工孔的位置精度。07 . 0 其他各个孔和面的加工均以平面为定位基准。因此，平面的形位公差必须达到设 计的要求。 粗糙度为为孔，且粗糙度为。 50RzumRa6 . 1 无锡太湖学院学士学位论文 4 3 工艺规程的分析工艺规程的分析 3.1生产纲领和生产类型的确定生产纲领和生产类型的确定 生产纲领大小对生产的组织和零件加工工艺过程有重要作用，它限制了各个工序需 要的专业化和自动化程度，和所选用工艺方法及工艺装备。 零件生产纲领可按下式计算。 N=Qn（1+a%） （1+b%）4 N零件的年产量 Q产品年产量 n每台产品中该零件的件数 备品百分率 废品百分率 根据教材中生产纲领，生产类型，产品大小和复杂程度等的关系，确定它的生产类 型。 图 3-1，是某产品上的一个零件。该产品年产量为 12000 台。假设其备品率为 25%， 机械加工废品率为 0.2%，每台产品中该零件的数量为 1 件，现制定该零件的机械加工工 艺规程。 图 3-1 零件工件 N=Qn（1+a%） （1+b%） =12000 x1x（1+25%） （1+0.2%） =15300 件/年 液压自定心自动夹紧夹具设计 5 此零件的年产量为 15300 件，已经知道该产品是属于轻型机械，可根据生产类型与 生产纲领的关系查阅参考文献 ，最终确定该零件的生产类型为大量生产。 3.2确定毛坯制造形式确定毛坯制造形式 3.2.1 毛坯材料及热处理毛坯材料及热处理 毛坯材料 由资料机械加工工艺手册 ，可得力学性能： 表 3-1 性能参数 牌号铸件壁厚最小抗拉强度硬度铸件硬度范围金相组织 灰铸体2.5-10 10-20 20-30 30-50 175 145 130 120 H175150-200铁素体 +珠光体 灰铸体一般的工作条件： 承受中等载荷的零件。 磨檫面间的单位面积压力不大于 490KPa。 毛坯的热处理 灰铸体中的碳全部或大部分是以片状石墨方式存在于铸铁中的，因为片状石墨对基 体的割裂作用会大，引起应力集中也会大；所以，细化石墨片，并改变其分布，能提高 铸铁的性能。可以采用石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口 组织（有大量的渗碳体出现） ，便于切削加工。 3.2.2 毛坯的结构确定毛坯的结构确定 毛坯结构工艺要求 此零件为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： 铸件的材料选择应合理，要有比较好的可铸性。 铸造圆角要合适，不能有尖角。 铸件的结构需要尽量简化，并要求有合理的起模斜度，来减少分型面、芯子、并 便于起模。 加强肋的厚度及分布应该合理，避免冷却时铸件变形或产生裂纹。 毛坯形状、尺寸确定的要求 设计毛坯形状、尺寸还需要考虑到： 每个加工面的几何形状要尽量简单。 工艺基准要和设计基准相一致。 需便于装夹、加工及检查。 结构要素要统一，尽可能使用普通设备和标准刀具进行加工。 在确定毛坯时，要考虑到经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件相接近，可减少加工 余量，提高材料利用率，降低了加工成本，可是这样会导致毛坯制造困难，需要采用昂 无锡太湖学院学士学位论文 6 贵的毛坯制造设备，会增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一方 面一定要考虑到零件成本的问题，另一方面也要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形 状及尺寸确定的情况下，需要时可根据这个绘出毛坯图。 3.3 基准面的选择基准面的选择 3.3.1 粗基准的选择粗基准的选择 在选择粗基准的时候，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工 表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求5。 粗基准选择应当满足以下要求： 1粗基准的选择应该以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面之间 的相互位置关系精度。若工件上表面上有好几个不需加工的表面，那就应选择其中与加 工表面的相互位置精度要求较高的表面作粗基准。来保证壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 2选择加工余量要求均匀的重要表面来作为粗基准。比如：机床的床身导轨面是其 余量要求均匀的重要表面。因此在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，然 后再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留 细致的组织，来增加耐磨性。 3粗基准要选择加工余量最小的表面。才能够保证这个面有充足的加工余量。 4粗基准尽量选择光洁、平整、面积足够大的表面，来保证定位准确以及夹紧可靠。 不宜选有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面作粗基准，有必要的时候要经过初加工。 5尽量不要重复使用粗基准，由于粗基准的表面大多数粗糙并且是不规则。多次使 用是很难保证表面间的位置精度的。 3.3.2 精基准选择的原则精基准选择的原则 1.基准重合的原则。就是尽可能地让设计基准成为定位基准。这样能够防止定位基准 和设计基准两者的不重合而产生的基准不重合误差。 2.基准统一的原则。要尽量选择统一的定位基准。基准的统一有助于确保各表面之间 的位置精度，防止基准转换是所带来的误差，而且各工序所用的夹具比较统一，因此可 降低夹具设计以及制造工作。比如：轴类零件一般用顶针孔为定位基准。车削、磨削一 般都是用顶针孔来定位，这样不仅能在一次装夹中加工大多数的表面，并且能够使得圆 表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度得到保障。 3.互为基准的原则。选择精基准的时候，有时被加工的两个面，能够相互作为基准来 多次加工。比如：对于淬火之后的齿轮磨齿，一般用齿面作为基准来磨内孔的，再以孔 为基准磨齿面，才能保证齿面余量的均匀。 4.自为基准原则。有的精加工或者是光整加工工序需要余量小且均匀，就能够选择加 工表面本身作为基准。比如：在磨削机床导轨面的时候，找正定位是用导轨面来找的。 还有，拉孔在无心磨床上磨外圆等，均是用的自为基准。 另外，应该选择工件上精度相对高且尺寸较大的表面作为精基准，来保证定位的稳 液压自定心自动夹紧夹具设计 7 固可靠。并且考虑到工件装夹、夹具设计的简单以及加工方便等。 要能够使得孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置能保证次机械零件在整个加 工过程中用的基准定位基本上都是统一的。通过机械零件图的分析我们知道，它的面以 及占有的面积相对要较大，适合于作精基准来使用。 我们在选择精基准时的原则：考虑的重点是要有助于保持工件加工精度而且装夹准。 3.4 确定各表面加工方案确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求6，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有 加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和 工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计机械零件的加工工艺来说，应选择 能够满足加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外， 也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加 工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生 产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机此零件小头孔的加工，在小批量生 产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属 由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备， 推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形 状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前 面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为 IT6，表面粗糙度为 Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度。 3.5 加工方案设计要点加工方案设计要点 对零件的加工，由于工件容易变形，且面与孔之间、孔与孔之间、面与面之间经常 有尺寸关联要求，所以如何选择定位基准，如何安排工艺顺序就非常关键，所以加工中 通常应注意以下几个问题: 3.5.1 粗、精加工的划分粗、精加工的划分 由于工件在粗加工后会引起显著变形时，所以常将平面和孔的加工交替进行，在这 些表面都粗加工以后，再精加工基准面及其它表面及面上各孔。 (1)粗加工阶段 通常先用与离合器结合面定位，粗铣与结合面，然后再以粗铣后的与结合面为基准， 粗铣离合器结合面及其他表面，去除毛坯余量。 （2）半精加工阶段 无锡太湖学院学士学位论文 8 通常安排一些半加工工序，将精度和光洁度要求中等的一些表面加工完成，而对于 要求高的表面进行半精加工，为以后的精加工做好准备。 (3)精加工阶段 通常首先完成定位基准面(结合面)的精铣及面上两销孔的精加工，并以此为精基准完 成对精度和光洁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次要小表面及孔的加工 如螺纹孔，可以在精加工主要表面后进行，一方面加工时对工件变形影响不大，同 时废品率也降低。另一方面如果主要表面出废品后，这些小表面就不必再加工了，从而 也不会浪费工时。但是，如果小表面的加工很容易碰伤主要表面时，就应该把小表面的 加工放在主要表面的精加工之前8。 3.5.3 热处理的安排热处理的安排 有些机械零件有热处理的要求。为了消除内应力，需要进行人工时效，所以通常将 热处理放在粗加工之后，半精加工之前。又如为了提高工件的表面硬度，需进行淬火， 就要安排在半精加工之后，精加工之前。 3.5.4 辅助工序的安排辅助工序的安排 如检验，在零件全部加工完毕后、各加工阶段结束时、关键工序前后，都要适当安 排。其他辅助工序还有清洗、去飞刺、表面处理、气密试验、包装等，也应按其要求排 入工艺过程。 3.6 工序的合理组合工序的合理组合 零件的大批量生产，一般统一的基准要先加工出来。加工统一的基准就是加些零件 加工的第一个工序。实际中的安排先以孔定位来粗、精加工顶平面。 下面工序的安排要求粗加工和精加工分开，而且要先加工面，然后加工孔。 3.6.13.6.1 工序的合理组合工序的合理组合 加工的方法定下来以后，我们就按生产的类型、零件结构上的特点、技术要求和机 床设备等具体生产条件给出工艺过程工序数。工序数确定要满足要求： 关于工序的分散 工序的内容要简单，必须有助选出最合理的切削用量。通用设备要方便采用。生产 的准备阶段，不能工作量大，产品的更换不能复杂。不能对工人技术要求高。同时采用 设备及工人数量多，相关生产面积大，工艺路线长，生产管理不简单。 关于工序的集中 工序的数目不多，装夹工件次数不多，工艺路线变短，相应地减少生产的面积以及 操作工人的数量，同时也能简单生产过程中的相关管理，在一次装夹过程中同时加工多 个表面便于保证表面之间相互位置的精度。使用的设备减少，高效率专用机床可在大量 生产中采用来提高生产的效率。不过如果采用了复杂专用设备及工艺装备，同时增高了 成本，维修以及调整费事，生产准备的工作量变大。 通常，在小批单件生产过程中，为了减少生产的管理，一般都是将工序稍微集中。 可是因为不采用专用的设备，限制了工序集中程序。那些简单结构的专用机床及工夹具 液压自定心自动夹紧夹具设计 9 组织流水线生产。 完成加工工序以后，工件要洗干净了。洗的时候在的含 0.4%1.1%苏打及 c9080 0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中。清洗之后吹干净用压缩空气。使得该零件内部杂质、 mg200 毛刺、砂粒、铁屑的残余小于。 3.6.23.6.2 工序的集中与分散工序的集中与分散 在制订工艺加工路线的时候，要知道工序的数目，采用工序分散或者工序集中是工 序不相同的两个原则。我们所说的工序集中，其实就是用比较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几道少数工序中来完成，每道工序的加工 内容比较多，并且它的工艺路线不会很长。它的主要特点是： 使用高效机床及工艺装备，提高生产效率； 减少相关设备的数量以及操作工人的人数和占地面积，减少了人力物力； 降低了工件安装的次数，使得表面间位置精度得到保证； 使用的工装设备的结构不是很简单，维修调整起来不会简单，生产前准备工作量 大。 (2) 工序分散：就是把零件的加工分散到很多道工序内来完成，每道工序加工 的内容不多，且工艺路线不短。它的主要特点： 工艺装备和设备不是很复杂，有利于调整，更好地适应变换产品； 对工人技术要求不高； 能采用最合理的切削用量，降低机动时间； 所要加工设备以及工艺装备数量相对较多，操作工比较多，占地面积较大。 拟定工艺加工路线的时候，工序集中亦或分散的程度，大部分是看生产的规模、 零件的结构特点以及技术要求，但有时候，也必须想到各工序生产节拍的相一致。通常 情况下，在单件小批量生产的时候，只可以工序集中，能一台普通机床加工尽可能多的 表面；大批大量生产时，既可以采用多轴等高效、多刀、自动机床，将工序集中，而且 能将工序分散后组织流水线生产。在批量生产中应尽量采用高效率的半自动机床，让工 序适当地集中些，对提高生产率有帮助。 那些重型的零件，要减少工件装卸以及运输的劳动量，适当地集中工序；对那 些刚性不好而且精度要求高的精密工件，工序要适当分散一些。 3.6.33.6.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： 粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段 光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很 少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 IT5IT6,表面粗糙度为 无锡太湖学院学士学位论文 10 Ra1.250.32m。 划分加工阶段的原因： (1) 保证加工质量 粗加工时，由于加工余量大，所受的切削力、夹紧力也大，将引 起较大的变形，如果不划分阶段连续进行粗精加工，上述变形来不及恢复，将影响加工 精度。所以，需要划分加工阶段，使粗加工产生的误差和变形，通过半精加工和精加工 予以纠正，并逐步提高零件的精度和表面质量。 (2) 合理使用设备 粗加工要求采用刚性好、效率高而精度较低的机床，精加工则要 求机床精度高。划分加工阶段后，可避免以精干粗，可以充分发挥机床的性能，延长使 用寿命。 (3) 便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合的更好 粗加工后，一般要安排去应 力的时效处理，以消除内应力。精加工前要安排淬火等最终热处理，其变形可以通过精 加工予以消除。 (4)有利于及早发现毛坯的缺陷(如铸件的砂眼气孔等) 粗加工时去除了加工表面 的大部分余量，若发现了毛坯缺陷，及时予以报废，以免继续加工造成工时的浪费。 3.7 工艺过程设计中应考虑的主要问题工艺过程设计中应考虑的主要问题 3.7.1 加工方法选择的原则加工方法选择的原则 所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。 所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。 所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 加工方法要与生产类型相适应。 所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应。 3.7.2 加工阶段的划分加工阶段的划分 按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段： 粗加工的阶段8 粗加工的是为了去掉大部分多余的无用金属，为下面的精加工给出更好的条件，而 且替半精加工及精加工给出定位的基准，粗加工时能很快找出毛坯不完美的地方，对它 进行报废或者修补，防止浪费了工时。但是呢，粗加工能够采用功率较大，刚性较好， 精度较低的机床，采用更大的切前用量，来使生产率得到提高。在粗加工时，切削力很 大，切削热量更多，所需夹紧力更大，工件产生的内应力及变形大，因此加工精度要低， 粗糙度值要大。通常粗加工时的公差等级为，粗糙度。1211ITITumRa10080 半精加工的阶段 该阶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准备工作，确保正确 的加工余量。半精加工时的公差等级为。表面粗糙度为。109ITITumRa25 . 1 10 精加工的阶段 精加工阶段需要切除剩余少量加工余量,这样做的主要原因是确保零件的形状位置和 精度,尺寸精度，还有表面粗糙度,使得各个主要表面能够达到图纸的要求.此外精加工工序 液压自定心自动夹紧夹具设计 11 在最后,能够防止以及减少工件精加工表面的伤害。 精加工要用高精度的机床小的切前用量，工序变形要小，有助于加工精度的提 高精加工时的加工精度通常为，表面粗糙度。76ITITumRa25.110 光整加工的阶段 这对有的要求很高的要用光整加工，主要是为了改善表面的质量，但对尺度精度改 善很少。通常不能纠正各个表面的相互位置误差，精度等级通常为,表面粗糙度65ITIT 为。umRa32 . 0 25. 1 另外，在加工阶段被划分之后，能够便于合理的安排热处理工序。因为热处理性质 有差异，有些要安排于粗加工之前，有些要插入粗、精加工之间。 3.7.3 工序的合理组合工序的合理组合 在加工方法确定了之后，就可以根据零件的生产类型、零件的结构特点、技术要求 以及机床设备等的具体生产条件得出工艺过程的工序数。得到工序数基本原则9： 工序分散 工序的内容不复杂，在选择最合理的切削用量时会很有利。方便采用通用设备。简 单的机床工艺装备。生产准备阶段的工作很少，产品方便更换。对工人的技术水平要求 也不高。可是要求的设备以及工人数量增多，生产面积相比更大，工艺路线变得更长， 生产管理变复杂。 工序集中 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，也就降低了操作工的数量以及 生产面积，同时也能使得生产管理简便，在一次装夹的过程中同时加工多个表面更容易 提高这些表面之间的相互位置精度。如果用的设备数量较少，大量生产就能采用效率较 高的专用机床，生产率能得到提高。可是同时，用复杂的专用设备以及工艺装备，会让 成本变高，维修调整起来会不方便，生产前的准备工作比较多。 通常情况下，单件而小批的生产过程中，为了化简生产管理，经常会将工序适当地 集中。不过由于不采用专用的设备，工序集中程序就受到了限制。 3.7.4 加工顺序的安排加工顺序的安排 零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安排加工 顺序时常遵循以下原则：见下表 表 3-2 加工工序安排原则 工序类别工序安排原则 机械加工对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，先安排划线工序， 为精基准加工提供找正基准 按“先基准后其他”的顺序，首先加工精基准面 无锡太湖学院学士学位论文 12 在重要表面加工前应对精基准进行修正 按“先主后次，先粗后精”的顺序 对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排 在主要表面加工之后加工 退火与正火毛坯预备性热处理，应安排在机械加工之前进行 时效为除去残余的应力，对于尺寸大结构复杂的铸件， 需粗加工前后各自安排时效处理；对于一般铸件在铸造 之后或者粗加工之后安排时效处理；对精度较高的铸件， 在半精加工前后各安排时效处理一次 淬火淬火之后工件的硬度得到提高，最好是安排在精加 工阶段的磨削加工之前就开始 渗碳渗碳会容易产生形变，所以要在精加工之前安排 热处理 渗氮一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之 前 中间检验一般安排在粗加工全部结束之后，精加工之前；花 费工时较多和重要工序的前后 特种检验荧光检验、磁力探伤主要用于表面质量的检验，通 常安排在精加工阶段。荧光如用于检验毛坯的裂纹，则 安排在加工前 辅助工序 表面处理电镀、涂层、发蓝等表面处理工序一般安排在工序 的最后进行 3.8 工艺方案的制定工艺方案的制定 表 3-3 加工工艺方案 产品型号 零件图 号 无锡太湖学院无锡太湖学院机械加工工艺方案机械加工工艺方案 产品名称T 型轴盘 零件名 称 T 盘共 1 页第1 页 材 料 牌 号 HT200 毛 坯 种 类 铸造 毛坯外形尺 寸 315x1 60 每毛坯 件数 1 每 台 件 数 1 备 注 工时 /min 工 序 号 工序 名称 工 序 内 容 车 间 工段设 备工 艺 装 备 准 终 单 件 1铸铸造出毛坯 315x160 液压自定心自动夹紧夹具设计 13 2 热处 理 毛坯退火处理 3车粗车外圆轮廓 金 工 CA6140 外圆车刀，游 标卡尺 4车粗,精车内孔,加工精基准 金 工 CA6140 内孔车刀，游 标卡尺 5车精车外圆轮廓 金 工 CA6140 外圆车刀，游 标卡尺 6钻钻，扩，铰 3-55 孔 金 工 Z525 麻花钻，扩孔 刀，铰刀，游 标卡尺 7钻钻，扩，铰 3-24 孔 金 工 Z525 麻花钻，扩孔 刀，铰刀，游 标卡尺 8钻钻，扩，铰 3-58 孔 金 工 Z525 麻花钻，扩孔 刀，铰刀，游 标卡尺 9钻钻 M8 螺纹孔 金 工 Z525 麻花钻，游标 卡尺 10钳攻丝,去毛刺 金 工 钳工台 丝锥,锉刀，游 标卡尺 11 终检入库 设 计 （日 期） 校 对 （日期） 审 核 （日期） 标准化 （日期） 会签 （日期） 标 记 处 数 更改 文件 号 签 字 日 期 标 记 处 数 更改 文件 号 签 字 日 期 3.9 切削用量的选择切削用量的选择 1. 加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=200241。 加工要求：铸造 工序二热处理。 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=200241。 无锡太湖学院学士学位论文 14 加工要求：正火处理（释放应力，增加材料延展性和韧性） 。 工序三 粗车外圆轮廓。 1. 加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=200241。 加工要求：粗车外圆轮廓 机床：CA6140。 刀具：外圆车刀 2. 切削用量 工步 1 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.8mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf80m/min(，n=240r/min 工步 2 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.8mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf80m/min(，n=240r/min 工序四 粗,精车内孔,加工精基准。 1. 加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=200241。 加工要求：粗,精车内孔,加工精基准 机床：CA6140。 刀具：内孔车刀 2. 切削用量 工步 1 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1mm，一次走刀即可完成所需长度。 液压自定心自动夹紧夹具设计 15 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.8mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf80m/min(，n=240r/min 工步 2 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.3mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf150m/min(，n=520r/min 工序五 精车外圆轮廓。 1. 加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=200241。 加工要求：精车外圆轮廓 机床：CA6140。 刀具：外圆车刀 2. 切削用量 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.3mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf150m/min(，n=520r/min 工序六钻，扩，铰 3-55 孔。 1. 加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=200241。 加工要求：钻，扩，铰 3-55 孔 机床：Z525。 刀具：麻花钻，扩孔刀，铰刀 无锡太湖学院学士学位论文 16 2. 切削用量 工步 1 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.2mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.8mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf1.2m/min(，n=12r/min 工步 2 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=0.6mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.5mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf1.4m/min(，n=14r/min 工步 3 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.2mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf1.5m/min(，n=16r/min 工序七钻，扩，铰 3-24 孔。 1. 加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=200241。 加工要求：钻，扩，铰 3-24 孔 机床：Z525。 刀具：麻花钻，扩孔刀，铰刀 2. 切削用量 工步 1 1）切削深度 液压自定心自动夹紧夹具设计 17 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.2mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.8mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf1.2m/min(，n=12r/min 工步 2 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=0.6mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.5mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf1.4 m/min(，n=14r/min 工步 3 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.2mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf1.5m/min(，n=16r/min 工序八钻，扩，铰 3-58 孔。 1. 加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=200241。 加工要求：钻，扩，铰 3-58 孔 机床：Z525。 刀具：麻花钻，扩孔刀，铰刀 2. 切削用量 工步 1 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.2mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.8mm。 无锡太湖学院学士学位论文 18 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf1.2m/min(，n=12r/min 工步 2 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=0.6mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.5mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量手简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf1.4 m/min(，n=14r/min 工步 3 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.2mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf1.5m/min(，n=16r/min 工序九钻 M8 螺纹孔。 1. 加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=200241。 加工要求：钻 M8 螺纹孔 机床：Z525。 刀具：麻花钻，扩孔刀，铰刀 2. 切削用量 1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.2mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量 f=0.8mm。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削用量简明手册表 8，寿命 T=180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表 14，查得 Vf1.2m/min(，n=12r/min 液压自定心自动夹紧夹具设计 19 4 夹具设计夹具设计 4.1概论概论 4.1.1 夹具概念夹具概念 在机械制造工业中，为了达到保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产条件提 高劳动生产率及降低劳动成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外，还大量使用着 各种工艺装备。它包括：夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此，广义的说， 夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具，其结构 形式、工作情况、设计原则都不同。但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以“机床 夹具”为首。所谓机床夹具，就是机床上所使用的一种辅助设备，用它来准确的确定工件 与刀具的准确位置，即将工件的定位及加紧，以完成加工所需的相对运动10。所以机床 夹具是用以使工件和夹紧的机床附加装置。 4.1.2 机床夹具的分类机床夹具的分类 夹具的形式很多，可以按照不同的特点进行分类，现主要按以下类型来进行分类： a.通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化,而且具有一定通用性的夹具，如自动定心卡盘、 四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和电子吸盘等。这类夹具适应性强， 可用来装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已商品化，且成为机床附件。 其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，一般适用 于单件小批量生产中。 b.专用夹具 这类夹具是专为零件的某一道工序的加工而设计和制造的。在产品相对稳定、批量 较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计 周期较长、投资较大。 c.可调夹具 该夹具一般是对于通用夹具以及专用夹具两者的缺陷发展来的一类新型夹具。对于 不同的类型以及尺寸的工件，仅要调节或者改变之前夹具上的有些定位元件以及夹紧元 件就可以用了。通常它又能够划分为通用可调夹具以及成组夹具这两种。成组夹具的通 用范围相比通用夹具更大；第二种是一种专用的可调夹具，这个是根据成组的原理来设 计而且可以加工一族差异小的工件，因此在多品种，中、小批量生产中如果使用能够获 得很好的经济效果。 d.组合夹具 该夹具是种被模块化了的夹具。标准的模块元件具有较高的精度以及耐磨性，能够 组装出多种夹具。用完的夹具能够拆卸,洗净了组装新夹具用。因为组合夹具能减少生产 准备的周期，元件可以多次循环使用,而且有可以减少专用夹具数量的优势，所以组合夹 具在中、小批量多品种、单件生产以及数控加工中，属于比较经济型的夹具。组合夹具 已被商品化。 e.自动线夹具 无锡太湖学院学士学位论文 20 该夹具通常可以划为两类:固定式夹具以及随行夹具, 液压自定心自动夹紧夹具设计 21 工作中夹具是伴随着和工件同时运动的,而且使得工件朝着自动线在一个工位运动到 下一个工位进行来加工。 夹具还能够根据使用机床能将其划分为铣床夹具、钻床夹具、车床夹具、镗床夹具、 齿轮机床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具、自动线随行和其他机床夹具等。专用夹 具的设计一般采用该分类方法。在专用夹具的设计中,机床的型别、组别以及主要参数都 已经确定。它们之间的区别就是机床切削成形运动的不同，所以机床和夹具连接的方法 不一样。它们对加工精度的要求也都不一样。根据夹紧的动力源分类，夹具根据夹紧的 动力源能够分为手动夹具、液压夹具、气液增力夹具、气动夹具、电磁夹具、真空夹具、 离心夹具等。 4.1.3 夹具设计中的特点夹具设计中的特点 1 夹具的设计周期较短1，一般不进行强度和刚度的计算。 2 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。 3 确保产品加工质量，提高劳动生产率是夹具设计工作的主要任 务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。 4 夹紧装置的设计对整个夹具的结局具有定性的影响。设计一个好的夹具可以减少 废品率。 4.1.4 夹具分类夹具分类 1 通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化,而且具有一定通用性的夹具,如自动定心卡盘、四 爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和电子吸盘等。这类夹具适应性强,可 用来装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已商品化,且成为机床附件。其缺 点是夹具的加工精度不高,生产率也较低,且较难装夹形状复杂的工件,一般适用于单件小批 量生产中。 2 专用夹具 这类夹具是特意为某一零件的其中一道工序的加工而专门设计及制造的。当产品生 产相对稳定、批量较大时,用各种专用夹具,就可获得较高的生产率和加工精度和生产率。 一般专用夹具的设计周期会更长、投资会相对更大。 3 可调夹具 可调夹具是在通用夹具以及专用夹具缺陷的基础上而发展起来的一类新型夹具。针 对不同类型及尺寸不同的工件,只要更换或调整原来夹具上的那些定位元件及夹紧元件就 能使用。通常情况下又分为成组夹具和通用夹具。成组夹具中的通用范围比通用夹具大; 后者就是一种可调专用夹具,它根据成组原理设计并能加工一族相类似的工件,所以这在多 品种,中、小批量生产中使用，经济效果会更好。 4 组合夹具 该夹具是一种被模块化了的夹具。标准模块元件有着较高的精度以及耐磨性,能够组 装成为各种夹具。夹具用好之后能