偏心工件零件工艺规程设计及车削夹具设计

摘 要 机械传动中 由回转运动变为往复运动 往往是由偏心轴和曲轴来完成的 机械 的开会和缩紧也往由偏心零件来完成的 可见偏心零件在机械制造中运用的非常广泛 本课题来源于生产实践 充分利用所学的机械制图 机械设计及机械制造等课程 了解针对偏心工件的特点 通过 CAD 软件 利用该软件制图功能 完成偏心工件类零 件偏心外圆车组合夹具的设计 通过分析偏心工件类零件传统加工手段和三爪微调车 削法 得出了加工困难 效率低 互换性差及精度不易保证的结论 针对其缺陷提出 了高效加工高精度偏心工件类零件的工艺方案 组合夹具车削法 加工精度要求比 较高或批量较大的偏心工件类零件的车削加工 均适合采用专用夹具车削法 在课题的研究设计阶段 首先从众多的零件中选择一个作为设计夹具的零件 针 对该零件的结构特点 制定该零件的加工工艺 其次要了解夹具的相关知识 结合零 件的结构特点选择需要的夹具元件 设计出夹具的大体结构 机床夹具作为一种重要 的工艺装备在机械制造工艺过程中起着十分重要的作用 它的设计不但要保证工件的 加工质量 提高加工效率 降低成本 在操作维护中安全方便还要注意到夹具结构的 标准化 夹具制造的精密化 为了保证夹具组装精度 需要学习了解工件定位原理 根据这些原理结合零件的结构特点确定零件在夹具中以轴外圆作为定位 计算夹具的 定位精度与夹紧力保证零件在夹具上的加工精度 然后使用 CAD 绘图软件参考 夹具 设计手册 绘制夹具元件的机械图 完成夹具的设计 关键词 偏心 偏心距 圆度误差 加工工艺 工件定位 Abstract This topic comes from production practice make full use of what have learned mechanical drawing mechanical design and mechanical manufacturing and other programs to understand the characteristics for the eccentric shaft through the CAD software the use of the software mapping function complete with eccentric shaft parts special combination jig turning design In this paper the traditional process methods and the three jaw fine tuning turning method were analyzed afterthat a conclusion that the process on eccentric shaft parts are difficulties low efficiency poor interchang eability and difficult toguarantee the accuracy can be drawn Finally according to the shortcomings of the original process methods a technology program for process high precision eccentric shaft parts special combination jig turning method is put forward In the research projects in the design phase first select from a number of parts as the design of a fixture parts For that part of the structural characteristics of the development of the parts processing technology Second we must understand the fixture knowledge combined with the structural features of components select the required fixture components the general structure of fixture design As an important fixture of the technology and equipment in the mechanical manufacturing process plays an important role it is designed not only to ensure that the workpiece processing quality improve processing efficiency reduce costs in the operation and maintenance of safe and convenient but also noted that Fixture structure of standardization the precision of fixture manufacturing In order to ensure the fixture assembly of precision need to learn to understand principles of positioning the workpiece Combination of components based on these principles to determine the structural characteristics of components in the fixture to cylindrical shaft as the positioning of the positioning accuracy of calculation of fixture clamping force to ensure the parts with the fixture on the machining accuracy And then use the CAD drawing software reference Fixture Design Handbook a mechanical fixture elements drawn map complete fixture design Key words CAD processing technology positioning 目 录 前 言 1 第一章 偏心工件的车削加工的简介 2 1 1 偏心工件的车削加工方法 2 1 2 传统加工手段分析 2 1 3 专用夹具车削法 3 第二章 偏心工件零件的机械加工工艺规程 6 2 1 偏心工件零件的工艺分析 6 2 2 偏心工件零件的机械加工工艺规程 7 2 2 1 工艺规程的作用 7 2 2 2 生产类型的确定 7 2 2 3 材料及毛坯的选择 7 2 3 偏心工件零件加工工艺过程的设计 9 2 3 1 定位基准的选择 9 2 3 2 加工方法的选择 10 2 3 3 加工顺序的安排 10 2 3 4 偏心工件零件零件加工工艺过程的确定 11 2 4 工序设计 12 2 4 1 工时定额的计算 12 2 4 2 机床的选择 12 2 4 3 工艺装备的选择 12 2 4 4 加工余量及工序尺寸的确定 12 2 4 5 具体的工序计算过程 13 第三章 专用夹具设计 16 3 1 夹具的设计要求 16 3 2 偏心工件偏心外圆专用夹具 16 结 论 19 谢 辞 20 参考文献 21 1 前 言 本课题来源于偏心工件零件的生产制造 本课题要求对偏心工件零件进行合理的 工艺规程设计 包括零件每一道工序的选用设备 切削刀具 切削用量 定位方式等 并要求对加工偏心工件上 210mm 偏心外圆进行夹具设计 其目的是把所学的机械制 造工艺 金属切削原理及工艺装备设计基础知识与计算机辅助设计方法结合起来 加 强理论知识并锻炼实践和动手的能力 在设计加工传动机构中偏心工件时 首先要清楚偏心工件在传动机构中所起到的 作用 偏心工件是传动机构完成往复运动相互转换的功能 它根据机械传动的要求 按往复线程的长短 偏心工件能够很好的完成功能转换 它对机器的工作性能 可靠 性和耐久性有很大的影响 因此在生产时可靠的生产加工工艺和组装工艺是非常重要 的 在本设计的前半部分花了比较长的篇幅讲了有关偏心工件方面的加工工艺 为本 次设计作一个详尽的前期准备工作 夹具设计必须满足工艺要求 结构性能可靠 使 用安全 操作方便 有利于实现优质 高产 低耗 改善劳动条件 提高标准化 通 用化 系列化水平 在设计时还应尽量采用有关的国家标准 行业标准 企业标准 这些都是一个好的夹具产生之前必不可少的条件 此次设计 在老师的指导下 将所学的理论知识与实际问题相结合 达到了巩固 扩大 深化知识的目的 提高了分析问题解决问题的能力 进一步锻炼了有关设计 计算 绘图等方面的实际动手能力 为今后更好的走向工作岗位打下了坚实的基础 2 第一章 偏心工件的车削加工的简介 1 1 偏心工件的车削加工方法 在传动机构中 一般常用偏心工件或曲轴等偏心件来完成回转运动与往复运动相互 转换的功能 因此偏心件在机械传动中应用的十分广泛 偏心件加工工艺水平的高低 特别是大型偏心工件 可以反映出一个企业的机械加工工艺能力 偏心类工件是轴线与轴线平行但不重合的工件 其中外圆与外圆偏心的工件称为偏 心工件 内孔与外圆偏心的工件称为偏心套 轴线之间的距离称为偏心距 车削加工偏心 类工件的方法很多 如三爪自定心卡盘车削法 四爪单动卡盘车削法 双重卡盘车削 法 花盘车削法 偏心卡盘车削法 两顶尖车削法和专用夹具车削法 偏心工件工 件在机械加工中比较常见 属于轴类零件中比较难加工的 常见的车削加工方法有三爪车 削法 四爪车削法 花盘车削法 三爪微调车削法和专用夹具车削法 1 2 传统加工手段分析 传统加工手段车削加工偏心工件类工件 工件装夹有一定的难度 要求具有较强的操作 技能 在单件或小批量加工偏心工件类零件时 传统的加工手段一般有三爪车削法 四爪车削法和花盘车削法等方法 1 三爪车削法 图 1 1 三爪车削法示意图 三爪车削法车削加工偏心工件类工件 适用车削加工单件小批量 小偏心距 精 度要求不高的工件 这种加工方法需要数学计算 要求操作者有较高的专业理论知识 3 三爪车削法车削加工偏心工件类工件 在三爪卡盘的其中 1 个卡爪上垫 1 个垫块 见 图 1 1 垫块厚度 X 的计算方法如下 X 1 5e k 式中 X 为垫块厚度 e 为工件偏 心距 k 为工件偏心距修正值 其正负按实测结果确定 k 1 5 e 式中 e 为试切后 的偏心距实测误差 e e e 测 式中 e 测 为试切后实测偏心距 这样垫块的厚度尺寸虽确定了 但值得注意的是垫块轴向长度尺寸 其大小直接影 响偏心工件轴线的平行度 实践证明 垫块轴向尺寸小于 15mm 时 不能保证偏心工 件轴线的平行度 当其大于 30mm 时 容易保证偏心工件的平行度 有利于保证偏心工 件加工精度 三爪车削法加工偏心工件类工件 从理论上讲非常正确 但在实际应用中可操作性太 差 具有以下缺陷 1 虽明确了垫块的厚度尺寸和轴向长度尺寸 但其材质 加工要求不同也严重影 响工件的加工精度 多数满足不了偏心工件的加工要求 2 找正偏心工件类工件轴线平行度时 必须找正最高侧面母线或最低侧母线与主 轴轴线平行 费时费工又不一定取得很好的效果 3 实测偏心距 百分表最高侧母线与最低侧母线之间的读数差的一半即是偏心距 也就是说百分表触及最高侧母线和最低侧母线的位置误差直接影响偏心距的测量精度 从而直接影响工件的加工精度 4 卸下工件再次安装时卡盘精度和人为安装因素也直接影响工件的加工精度 很 难保证工件精度和互换性 2 四爪车削法和花盘车削法 四爪车削法和花盘车削法加工偏心工件类工件 适用于车削加工单件 偏心距较 大 精度要求不高的工件 这种加工方法虽然不需要数学计算和专业理论知识 但要求 操作者具有较强的操作技能 装夹工件有一定的难度 也能充分体现操作者的综合能力 四爪单动卡盘车削法和花盘车削法加工偏心工件类工件 从理论上讲可行 但实际操作性 很差 对操作者操作技能的依赖性很强 也同三爪车削法一样具有以下缺陷 1 找正偏心工件类工件轴线平行度时 必须找正最高侧面母线或最低侧母线与主轴 轴线平行 费时费工又不一定取得好效果 2 实测偏心距 百分表最高侧母线与最低侧母线之间的读数差的一半即是偏心距 也就是说百分表触及最高侧母线和最低侧母线的位置误差直接影响偏心距的测量精度 人为因素直接影响工件的加工精度 3 工件的找正 测量偏心距比三爪车削法还麻烦 费时 4 卸下工件再次安装时需重新找正 重新测量偏心距 根本没有互换性可言 1 3 专用夹具车削法 偏心工件类零件传统加工手段和改进三爪车削法虽能完成偏心工件类零件加工的 4 任务 但其加工困难 效率低 互换性和精度难保证的缺陷是现代高效高精加工理念所 不容的 为了降低工人劳动强度 提高偏心零件加工精度和互换性 提高生产效率 经 多次与有经验的老师傅探讨 针对批量生产提出了高效加工高精度偏心工件类零件的方 案 专用夹具车削法 为此 我们以简单的偏心套和带钢球回转顶尖结合的专用夹具结构作简单分析 如 图 1 2 所示 此专用夹具设计时主要考虑如下内容 图 1 2 偏心套和带钢球回转顶尖结合的专用夹具车削法示意图 1 偏心套偏心距的确定 偏心套偏心距的基本值与所加工工件的偏心距一致 偏心 套偏心距的公差值为所加工工件偏心距公差值的 1 3 2 偏心套与所加工工件的安装配合以 H6 h6 为宜 3 偏心套的加工主要考虑其公差值的不同而异 但偏心套与所加工工件的配合孔 表面光洁度必须达到 Ra0 8 以上 4 工件顶紧顶尖必须是带钢球回转顶尖 5 工件加工时将偏心套 所加工工件按图 2 所示安装到车床卡盘上 卡紧适当 再用带钢球回转顶尖将所加工工件适当紧顶 以防工件窜动而影响其加工精度 6 工件加工完工后 只要将顶尖移开 可取下完工工件 安装未加工工件 重复简单 的车工工序即可加工高精度偏心工件工件 专用夹具车削法具有以下优点 1 操作性强 2 对操作者操作技能的依赖性很低 3 按要求安装即可进行加工 不需找正偏心 工件轴线平行 极大降低了工人劳动 强度 4 零件加工精度不受人为因素的影响 5 零件加工精度互换性很好 5 6 极大提高了生产效率 7 专用夹具成本不高 经济性良好 加工精度要求不高 小偏心距 单件或小批量偏心工件类零件的车削加工 适合 采用三爪车削法 加工精度要求不高 偏心距较大 单件偏心工件类零件的车削加工 适合采用四爪车削法和花盘车削法 加工精度要求比较高 小偏心距 单件偏心工件 类零件的车削加工 适合采用三爪微调车削法 加工精度要求比较高 或批量较大的偏 心工件类零件的车削加工 适合采用专用夹具车削法 6 第二章 偏心工件零件的机械加工工艺规程 2 1 偏心工件零件的工艺分析 在传动机构中 一般常用偏心工件或曲轴等偏心件来完成回转运动与往复运动相互 转换的功能 因此偏心件在机械传动中应用的十分广泛 本次设计是加工两心偏心工件 两心偏心工件的结构相对简单 加工定位的难点在加 工偏心外圆上 由于此偏心工件的偏心轮比较大 在加工轴大端小端的时候需要用心轴 作为辅助支承 取来毛坏后 检查是否存在缺陷 铣端面加工中心孔 因为中心孔作为后续加工 的辅助支承 所以加工时要务求精准 选用高精度镗床 加工大端外圆 应注重偏心外圆垂直度误差 在加工时要留有加工余量 以确保 下一步的精加工 加工小端外圆 同样也应注意偏心外圆垂直误差 加工时应使直径大的余量大些 以方便在加工出现误差过大时作适度调整 加工偏心外圆要用到设计的专用夹具 粗加工偏心外圆表面 调整偏心工件线和 主轴线间距离为 mm 平行度公差 0 03mm 03 75 在偏心工件进行粗加工后 要对零件进行热处理 使零件达到一定的要求 精修中心孔 精加工大端面 先加工偏心外圆的侧面 使偏心面的宽度达到 加工侧面到轴2 054 端面的距离在 127mm 加工轴表面精度达到 60h6 55h6 精加工小端面 先加工偏心外圆的侧面 使偏心面的宽度达到 使侧面到轴端1 0 面为 277mm 加工精度要求要达到 60h6 50h6 加工偏心外圆要用到设计的专用夹具 精加工偏心外圆表面 保证偏心工件线和 主轴线间距离为 mm 平行度公差 0 03mm 偏心圆的直径为 03 75 07 21 最后进行全面的检验产品 有要求的轴表面加工粗糙度为 Ra3 2 m 偏心轮表面粗糙度要达到 Ra1 6 m 其余 的加工表面要求一般精度即可 综上分析可得 偏心工件的加工主要以轴加工表面为基准 中心孔为辅助基准 故先加工中心孔 然后以中心轴线和轴表面为定位基准加工其他的表面 来保证加工 基准和设计基准的统一 从而达到要求的位置精度 7 2 2 偏心工件零件的机械加工工艺规程 2 2 1 工艺规程的作用 工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件 工艺规程 的作用 1 工艺规程指导生产的主要技术文件 2 工艺规程是生产组织和生产管理工作的依据 3 工艺规程是新建 扩建或改建机械制造厂的主要技术资料 因此 零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必不可少的技术文件 生产前用它做生产的准备 生产中用它做生产的指挥 生产后用它做生产的检验 工 厂或车间的每个工人 技术人员和干部都必须按照工艺规程进行生产 以确保产品质 量 提高生产率 降低成本和安全生产 零件的机械加工工艺规程作用重大 必须认 真做好 2 2 2 生产类型的确定 根据零件的生产纲领来确定生产类型 生产类型将直接影响工艺规程的内容和生 产的组织形式 偏心工件零件的生产属于中批生产 因此 工件的互换性好 毛坯多 用型材 精度中等 加工余量中等 多采用专用机床 专用夹具 加工精度基本由其 保证 等 并且工艺规程要详细 规范 2 2 3 材料及毛坯的选择 一 该偏心工件材料为 34CrNiMo 属高淬透性合金调质钢 其综合机械性能良好 主要适用于承载大 冲击载荷高的零件 其化学成份如下表 表 2 1 化学成份 C Mn Si P S Cr Ni Mo Cu 34GN iMo 0 3 0 4 0 5 0 8 0 17 0 3 7 0 03 0 035 1 3 1 7 1 3 1 7 0 2 0 3 0 2 机械性能如下表 表 2 2 机械性能 6 0 2 34GN iMo mm 2 mm 2 cm 2 成 份牌 号 指 标钢 号 8 780 930 590 45 由上表格可知 该零件材料具有较好的切削加工性和锻造性能 综合机械性能良 好 是制作偏心工件的理想材料 1 热处理 该偏心工件采用调质处理 调质处理即淬火加高温回火的热处理方式 淬火是为回 火时调整和改善钢的性能做好组织准备 而回火则决定了工件的最终机械性能 经过 调质处理可获得强度 塑性 韧性都较好的综合机械性能 2 其它技术要求 机械性能试验 1 由于该偏心工件在机械性能上有要求 故需要在调质处理后 在冒口端套取纵向试 棒 a 套取纵向试棒位置如图二所示 b 试棒规格为 1205 共套取两根 每根试棒可作一个拉伸和二个冲击试验 探伤要求 2 根据第二重型机器厂工厂标准 EZB N37 90 规定 偏心工件在调质前后各进行一次 超声波探伤 最终精加工完成后还需对所有加工表面进行磁粉探伤 图 2 1 套取纵向试棒示意图 a 探伤对工件的要求 探伤表面必须除去铁屑 污垢 油脂 锈蚀 氧化皮以及其它附着物 探伤表面粗糙 度应达 3 2 1 6 9 b 探伤面必须在两个相互垂直的方向上的表面对所测表面进行检查 二 生产特性分析 生产特性分析主要是分析产品和零件的产量 以确定生产类型 以便合理选择毛坯 以及制造方法及工艺装备 该零件由于只生产一件 属于单件小批量生产 因此应按单件小批量生产类型组织 毛坯生产和制造 1 毛坯的确定 在制定工艺规程时 正确选择毛坯类型的种类具有重要意义 它不仅影响到毛坯 的制造工艺 设备 费用 而且对零件的加工工艺 设备 消耗也有较大影响 1 铸件 通常分为砂型铸造和特种铸造 其特点是精度不高 加工余量较大 冒口也较大 铸造缺陷也较多 主要用于形状复杂 承受重载的大 中型零件 如轧 机机架 减速器箱体等 2 锻件 包括模锻件和自由锻件 重型机械厂一般多采用自由锻件 这类毛坯精 度低 余量大 主要用于受力较大且要求性能较严的大中型重要零件 如轧辊 偏心 工件等 3 其它类型毛坯 型材 多用于毛坯精度要求较高的中小型零件 焊接件 多用于 大型架体 组合毛坯 与焊接件用途接近也多用于架体等零件 2 毛坯选择及具体应用 毛坯选择原则 1 零件材料的工艺性及零件对材料组织和性能要求 2 零件结构及形状 3 生产批量大小 4 现场生产条件 根据以上选择原则 并结合实际 该偏心工件材料为 34CrNiMo 要求有良好的 综合机械性能 外形较简单 又属单件小批量生产 因此选取易于操作 又能保证毛 坯性能的自由锻件毛坯 零件的材料是 34CrNiMo 由于考虑到偏心工件在传动件中工作时要不停的往复运 动 而主要运动导向又要求很高的精度 因此选择锻件 根据 机械制造工艺设计手 册 表 1 2 选取模锻生产 以使金属纤维尽量不被切断 保证零件的工作可靠性 由 于生产纲领为成批生产 零件的轮廓尺寸不大 采用模锻对提高生产率 保证加工质 量也是有利的 10 2 3 偏心工件零件加工工艺过程的设计 2 3 1 定位基准的选择 正确选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容 在最初的工序中只能选择未 加工过的毛坯面为定位基准 称为粗基准 用加工过的表面作定位基准称为精基准 在加工过程中 必须相应的以一个或几个面为依据来加工其他表面 以达到零件图上 的要求 所以在机械加工中要确定正确的定位基准 偏心工件粗基准的选择主要遵循粗基准选择的一般原则 粗基准的选择将会影响 各加工面的余量分配和位置精度 在选择偏心工件的粗基准时 应该考虑以毛坯件自 身作为粗基准 工件外表面不用加工 仍然保持为毛坯面 对于本工件来说 先加工中心孔 然后将毛坏外圆作为粗基准来加工 这样加工 使制造基准和设计基准保持一致 中心孔的精度要求较高 位子精度要求也较高 一 次加工可能难以保证其精度 而对加工余量不均与引起的误差 采用多走一刀来修正 粗基准最好只使用一次 不要重复使用 以免产生较大的位置误差 2 3 2 加工方法的选择 零件的加工方法的选择主要取决于加工表面的技术要求 如粗糙度 尺寸精度 公差等级等 再有 就是和被加工材料 生产类型 技术条件等也有关系 当明确了 上述因素后 就可以根据此来选择加工方法 来满足零件质量 较好的经济性和较高 的生产率的要求 参考 机械制造工艺设计简明手册 其加工方法选择如下 1 检查工件毛坯是否有影响质量缺陷 夹紧后车两端平头 以各待加工面为基面 找 正后打中心孔 2 先加工大的偏心面 然后依次加工轴面 从粗到细加工 3 先加工大的偏心面 然后依次加工轴面 从粗到细加工 4 粗车偏心圆外圆 5 热处理调质达到技术要求 6 夹紧后车两端平头 以各待精加工面为基面 找正后打中心孔 7 先加工偏心圆侧面 然后依次加工外圆面 从直径大到小加工 精度达到图上要 求 8 先加工偏心圆侧面 然后依次加工外圆面 从直径大到小加工 精度达到图上要 求 9 加工偏心圆外圆 2 3 3 加工顺序的安排 偏心工件零件的加工方法选择完毕后 就要安排加工顺序 一般来说 零件的加 11 工顺序可划分为粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段以及光整加工阶段 并依次 进行 但由于本工件毛坏是采用精锻 且工件的要求不是太高 所以本工件是采用粗 车 精加工就可以达到这些要求 为了达到这些要求 工件的各个加工面的加工顺序 就不能随意安排 必须遵照一定的原则 即 先粗后精 先主后次 先面后孔 先基准 后其他 1 作为基准的表面应先加工 因为后续工序中要以它作为定位基准 即 先基 准后其他 本文的工艺过程中 中心孔作为基本的辅助定位基准 故安排其先加工 以保证后续工序的加工精度 2 精基准加工完毕后 应对主要加工表面及关键孔进行粗加工 半精加工和精 加工 主要表面的精加工一般放在最后阶段进行 以免受到其它的工序影响 即 先粗 后精 先主后次 2 3 4 偏心工件零件零件加工工艺过程的确定 综合以上的分析 制订以下工艺过程如下 工艺方案 工序 1 检查毛坏 工序 2 铣端面打中心孔 工序 3 粗车大端外加圆 工序 4 粗车小端外圆 工序 5 粗车偏心圆外圆 工序 6 热处理 工序 7 精铣端面打中心孔 工序 8 精车大端外圆 工序 9 精车小端外圆 工序 10 粗车偏心圆外圆 工序 11 去锐边 毛刺 工序 12 终检 工艺方案 工序 1 检查毛坏 工序 2 粗车大端外加圆 工序 3 粗车小端外圆 工序 4 铣端面打中心孔 工序 5 粗车偏心圆外圆 工序 6 热处理 工序 7 精铣端面打中心孔 12 工序 8 精车大端外圆 工序 9 精车小端外圆 工序 10 粗车偏心圆外圆 工序 11 去锐边 毛刺 工序 12 终检 方案 主要区别在于在先加工中心孔还是先加工外圆 看看以那个作为基准 方案 选用中心孔为主要定位基准 方案 选用轴外圆基准 很显然选用加工中心孔 基准更符合设计要求 因为对偏心工件来说轴线中心距是相当重要的 且和某些需加 工面有位置精度要求 由以上分析 方案 为合理 经济的加工工艺路线方案 2 4 工序设计 工序设计的内容是为某一工序选择机床和工装设备 确定进给量 背吃刀量 切 削深度 和切削速度等切削用量 同时选择刀具 量具等设备 以高效 高质量的完 成本道工序 2 4 1 工时定额的计算 VLtm 2 4 2 机床的选择 选择机床要遵循一定的原则 机床的加工范围应与零件的外轮廓尺寸相适应 机 床的精度应与工序要求的精度相适应 机床的生产率应与零件的生产类型相适应 本 文中零件生产纲领为 10000 件 年 属于大批量生产 零件的加工精度比较高的工序一 般采用专用机床 大部分工序采用通用机床 2 4 3 工艺装备的选择 在单件小批量生产中 应尽量采用通用夹具和组合夹具 而在大批量生产中则应 根据工序的加工要求自行设计制造专用夹具 故本设计中几乎全部采用专用夹具 量 具的选择主要是根据生产类型和要求检验的精度来确定的 在本设计中 多采用游标 卡尺进行检测 如粗车 半精车 等工序就可以用游标卡尺进行检测 另有一些精度 要求较高的表面 则采用千分尺进行测量 刀具的选择主要取决于所采用的加工方法 加工表面的尺寸 工件的材料 所要求的加工精度和表面粗糙度 生产效率以及经济 性等 2 4 4 加工余量及工序尺寸的确定 偏心工件零件材料是 34CrNiMo 材料的性能 b 0 686Gpa 生产纲领为成批生产 毛坯采用模锻制造 13 粗铣两端面 加工中心孔 保证总长度尺寸 482mm 并保证偏心圆侧面到大端面 的尺寸 128mm 加工偏心圆侧面及大端外圆 首先加工偏心圆侧面在保证垂直度的情况下使 尺寸为 41 5 车削两个阶梯轴 大的车到 62 并使之长度为 65mm 小的车到 57 留双边余量 1mm 加工偏心圆侧面及小端外圆 先加工偏心外圆 使之尺寸在 41mm 粗车时 留加工余量 1mm 尺寸从大到小分别为 62 52 44 车削偏心外圆面 调整中心距为 75 0 3mm m 及外圆直径为 212 5mm 精铣两端面及精修中心孔 工序尺寸 280mm 保证大端到偏心圆侧面为 127mm 精车大端面 保证偏心圆工序尺寸 mm 62h6 55h6 表面粗糙度为2 054 Ra3 2 m 精车小端面 保证偏心圆工序尺寸 mm 1 0 精加工偏心外圆表面 工序尺寸 7 2 2 4 5 具体的工序计算过程 1 型材棒料 2 确定切削用量及基本工时 本次设计所需数据和计算公式均从 机床夹具设计手册 和 切削用量简明 手册 中查阅 工序一 铣端面 打中心孔 工序二 车削加工 一 粗车大端外圆 车床 选用 CA6140 型卧式车床 刀具 硬质合金刀 量具 游标卡尺 1 走刀次数 map5 2 2 进给量 rf 4 0 3 车刀后刀面最大磨损限度取为 硬质合金车刀寿命 m4 1min60 T 4 确定切削速度 in faTkCVvyxpmv 根据表 1 27 其中修正系数 18 vk24vC15 0 vx3 vy 所以 2 0 min 9 68 76 03 26 54 05 16835 C 确定主轴转速 md7 14 min 68 219570 14 3 7510 rdvn 按照 C620 1 车床的转速 选择 min r 则实际切削速度 0dnV 二 粗车小端外圆 车床 选用 CA6140 型卧式车床 刀具 硬质合金刀 量具 游标卡尺 1 走刀次数 map5 2 2 进给量 rf 4 0 3 车刀后刀面最大磨损限度取为 硬质合金端车刀寿命m4 1 in60 T 4 确定切削速度 in faTkCVvyxpmv 根据表 1 27 其中修正系数 18 vk24vC15 0 vx3 vy 所以 2 0 min 9 68 76 03 26 54 05 16835 C 确定主轴转速 md7 i 2195 1 0 rvn 按照 C620 1 车床的转速 选择 min 70r 则实际切削速度 nV 三 精车车大端外圆 车床 选用 CA6140 型卧式车床 刀具 硬质合金车刀 量具 游标卡尺 1 走刀次数 map 3 2 进给量 rf 3 0 3 车刀后刀面最大磨损限度取为 硬质合金车刀寿命 m0 1min60 T 4 确定切削速度 in mfaTkCVyxp 根据表 1 27 其中 18 v24vC15 0 vx3 vy2 0 m 所以 in 67 493 876 54 0162355 0VC 确定主轴转速 md7 i 1 21490 69rvn 15 取标准转速 min 90r 则实际切削速度 in 156dV 四 精车车小端外圆 车床 选用 CA6140 型卧式车床 刀具 硬质合车刀 量具 游标卡尺 1 走刀次数 ap 3 2 进给量 rmf 3 0 3 车刀后刀面最大磨损限度取为 硬质合金端车刀寿命m0 1 min60 T 4 确定切削速度 in fakCVyxp 根据表 1 27 其中 18 v24vC15 0 vx3 vy2 0 m 所以 in 67 493 876 54 0162355 0VC 确定主轴转速 md7 i 1 21490 69rvn 取标准转速 in r 则实际切削速度 in 510V 16 第三章 专用夹具设计 3 1 夹具的设计要求 机床夹具是机械制造中一项重要的工艺装备 工件在机床上加工时 为了保证加 工精度和提高生产率 必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的位 置 当用夹具加工一批工件时 是通过夹具来实现上述要求的 专用夹具是专门为工 件的某道工序专门设计和制造的 由于采用了专门的元件 可以方便 简单地操作 并且易于保证加工精度的稳定 减轻了劳动强度 保证安全生产 本设计中夹具的设计任务是 偏心工件偏心外圆车组合夹具设计 3 2 偏心工件偏心外圆车组合专用夹具 一 在本设计中 车削偏心工件外圆表面选用的是 CA6140 机床 该机床主要参数 是 床身上最大回转直径 mm 400 最大工件长度 二顶尖间距离 mm 920 最大车削长度 最大加工长度 mm 920 最大车削直径 mm 400 滑板上最大回转直径 mm 210 主轴转速级数 24 级 17 主轴转速范围 r min 11 1600 床尾套筒行程 mm 150 X 轴行程 mm 210 Z 轴行程 mm 920 X 轴快移速度 m min 4 Z 轴快移速度 m min 8 X Z 轴定位精度 mm 0 03 0 04 X Z 轴重复定位精度 mm 0 012 0 016 X 轴最小设定单位 mm 0 001 Z 轴最小设定单位 mm 0 001 机床轮廓尺寸 长 宽 高 mm 2640 1714 1630 二 下面详见设计的内容 定位基准的选择 由零件图和工序图可知 要保证工序尺寸 依基准统一07 21 的原则 以 50h6 和 60h6 表面为基准以心轴为辅助基准 所以可以作为精基准来使 用 切削力及夹紧力的计算 以下用到的公式均从 机床夹具设计手册 中查得 切削力计算公式 cFncycxpkvfFac 式中 2795 1 0 0 75 0 15cFcxcycn 89 0kr 所以 N 8609 50125279F 7c 计算夹紧力时要考虑安全系数 4321K 1 5 是基本安全系数 1 1 是加工性质系数2K 1 1 是刀具钝化系数 1 1 是断续切削系数3 4 式中 W 所需夹紧力 6375 0Mp Fnb 2sin1M2afD 18 M 切削扭矩 D 工件直径 f 摩擦系数 W 3560 为了克服水平夹紧力 实际夹紧力 为 夹F夹FfN 21夹 其中 是夹具定位面和夹紧面之间的摩擦系数21f 25 01 f70 计算螺母的夹紧力 通过查 机床夹紧设计手册 得 M19 的螺母产生的夹紧力为 8870N 所需的夹紧 力 7120N 因此本夹具可以安全的工作 定位误差分析 主轴各外圆面的定位误差 工序基准为各端外圆面 定位基准也是各端外圆面 两个基准重合 所以由基准 不重合引起的误差为 0 又因为是平面定位 所以由于基准位移引起的误差为 0 所以定位误差为 0 尺寸 mm 的定位误差7 21 工作轴线与弯板工件面 A 的平行度公差 0 02mm 安装后的轴线与机床主轴间平行 度公差 0 03mm 而两偏心工件线间的公差为 0 2mm DW BC JW JW 0 707TD 所以定位误差是 0 25 三 夹具操作的说明 本设计夹具用于车削偏心工件上 210mm 偏心外圆表面 工件以已加工好的 50h6 与 60h6 外圆定位 在圆形基础板 6 上 利用三个大长方支承 1 和基础角铁 10 组装成一个 弯板 在弯板上面安 V 形支承 4 和 12 用以对工件上的 50h6 和 60h6 外圆定位 为使工件 中心线与弯板工作面平行 在 V 形支承 4 下面要加垫总高度为 7 07mm 的小长方支承 21 和 22 件 21 的高度为 5mm 件 22 的高度为 2 05mm 元件经挑选使总高度为 7 07mm 必要时可加纸垫 基础角铁 10 右侧装有六角螺母 18 用于对工件轴向定位 工件的周向定位是依其 本身重量自行找正的 安装时 先将弯板工件面找水平 然后将工件放在 V 形支承 4 和 12 上 并使偏心部分左端面靠紧螺母 18 工件的偏心部分自然下垂 再用两压板 9 19 和 11 将工件压紧在 V 形支承上 为了提高切削时的工艺系统刚度 用方形支承 16 V 形支承 20 钻模板 15 和带 中心孔的心轴 14 等元件构成一中心孔装置 用压板 13 将中心孔装置安装在工件的右 端 55h6 外圆柱面上 同时使件 16 上的槽用螺钉 17 顶在工件偏心部分右端面上 夹 紧前中心孔装置自己下垂 为了改善大长方支承 1 的 T 形槽的受力状况 在大长方支承 1 上增加坚固支承 2 使夹紧工件的反作用力分散作用在四个槽用螺栓上 结 论 本课题为偏心工件零件工艺规程设计及车削夹具设计 通过对偏心工件零件的工 艺分析 结合有关的资料手册 我基本完成了零件的工艺规程编制和专用夹具的设计 并进行了有关的评估 所做的设计能够满足零件的加工要求 通过毕业设计 我将几年来所学到得知识整体的运用在设计上 不管是整体的设 计理念 还是局部的工艺过程 都是经过多次思考 反复琢磨 最后才决定下来的 即便如此 毕竟是第一做这么复杂和较正规的设计 而且本人知识水平有限 所做出 来的设计难免会有不足之处 毕业论文是对设计的说明书 这次撰写翻阅很多资料 咨询老师 同学而后完成这篇论文 通过毕业论文的写作 不仅强化了我的学习素质 研究素质和创业素质 而且培养了我的创新意识 激发了我探求新知的欲望 在毕业 设计中 我的专业技能得到了锻炼 提高了设计和计算机绘图的能力 初步掌握了解 决本专业工程技术问题的手段和方法 为以后走向工作岗位打下了坚实的基础 在这次毕业设计当中 我领会到了一种系统的设计思想 就是首先对零件进行工 艺分析 确定生产类型 然后选择合理的加工和工装设备 按一定的原则安排加工顺 序 并尽可能设计多种方案 进行比较 选出最好的 最后确定切削用量 机床转速 等具体参量 完成工艺规程的设计 毕业设计是对大学生知识水平的一次很好的检验 20 让我更深刻的明白学以至用的道理 谢 辞 军训的情景还历历在目 大学生活已近尾声 五年来的努力与付出 随着本次论 文的完成 大学学习也快要结束 但这里的一切会伴随一生 本论文设计在宋雪萍老师的悉心指导和严格要求下完成 从课题选择到具体的写 作过程 论文初稿与定稿无不凝聚着宋雪萍老师的心血和汗水 在我的毕业设计期间 宋雪萍老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议 她的循循善 诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪 她的渊博的专业知识 精益求精的工 作作风 严以律己 宽以待人的崇高风范 将一直是我工作 学习中的榜样 宋老师 一丝不苟的作风 严谨求实的态度使我深受感动 没有这样的帮助和关怀和熏陶 我 不会这么顺利的完成毕业设计 在此向宋雪萍老师表示深深的感谢和崇高的敬意 在此还要感谢教研室其他老师们的帮助和支持 是他们指导我们完成毕业设计 是他们一直陪伴在我们身边 细心指导我们 他们是我毕业设计路上的导航灯 给了 我们很多帮助 在此向他们表示深深的谢意和崇高的敬意 我还要感谢同组的各位同学 在毕业设计的这段时间里 你们给了我很多的启发 提出了很多宝贵的意见 对于你们帮助和支持 在此我表示深深地感谢 在论文写作 过程中 我还参考了有关的书籍和论文 在这里一并向有关的作者表示谢意 毕业将至 我借此机会向在这五年中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的 谢意 感谢他们五年来的辛勤栽培 各位任课老师认真负责 在他们的悉心帮助和支 持下 我能够很好的掌握和运用专业知识 并在设计中得以体现 顺利完成毕业论文 21 在这次的毕业设计中 机械工程学院里也做了大量的工作 衷心感谢学院为我们 毕业设计提供了良好的工作设计环境 并对我们设计工作的指导和帮助 最后我还要感谢母校大连交通大学五年来对我的栽培 参考文献 1 赵永成 机械制造装备设计 北京 中国铁道出版社 2002 2 孙志礼 冷兴聚 魏延刚 曾海泉 机械设计 沈阳 东北大学出版社 2000 3 李柱 徐振高 蒋向前 互换性与测量技术 北京 高等教育出版社 2004 4 上海柴油机厂用以设备研究所 金属切削机床夹具设计手册 北京 机械工业出版社 1982 5 崔洪斌 王爱民 AutoCAD2007 中文版实用教程 北京 人民邮电出版社 2006 6 耿洪滨 吴宜勇 新编工程材料 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 2000 7 翟封祥 尹志华 材料成形工艺基础 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 2002 8 巩云鹏 田万禄 张祖立 黄秋波 机械设计课程设计 沈阳 东北大学出版社 2000 9 曾志新 吕明 机械制造技术基础 武汉 武汉理工大学出版社 2003 10 郭爱莲 新编机械工程技术手册 北京 经济日报出版社 1991 11 张耀寰 机械加工工艺设计实用手册 北京 航空工业出版社 1993 12 王小华 机床夹具图册 M 北京 机械工业出版社 1992 13 陈良玉 王玉良等 机械设计基础 M 辽宁 东北大学出版社 2000 14 喻子健 张磊等 机械设计习题与解题分析 M 辽宁 东北大学出版社 2001 15 东北重型机械学院等 机床夹具设计手册 上海 上海科学技术出版社 1990 16 张耀晨 机械加工工艺设计手册 北京 航空工业出版社 1987 17 T H C Childs etc Metal Machining London ARNOLD 2000 18 Harris C F Handbook of Noise Control New york McGRAW HILL Book Company 1979 19 Span Michael R Sr design of flexible Manufacturing System Computer in Industry 1993