偏心工件零件工藝規(guī)程設(shè)計及車削夾具設(shè)計

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摘 要 機械傳動中 由回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橥鶑?fù)運動 往往是由偏心軸和曲軸來完成的 機械 的開會和縮緊也往由偏心零件來完成的 可見偏心零件在機械制造中運用的非常廣泛 本課題來源于生產(chǎn)實踐 充分利用所學(xué)的機械制圖 機械設(shè)計及機械制造等課程 了解針對偏心工件的特點 通過 CAD 軟件 利用該軟件制圖功能 完成偏心工件類零 件偏心外圓車組合夾具的設(shè)計 通過分析偏心工件類零件傳統(tǒng)加工手段和三爪微調(diào)車 削法 得出了加工困難 效率低 互換性差及精度不易保證的結(jié)論 針對其缺陷提出 了高效加工高精度偏心工件類零件的工藝方案 組合夾具車削法 加工精度要求比 較高或批量較大的偏心工件類零件的車削加工 均適合采用專用夾具車削法 在課題的研究設(shè)計階段 首先從眾多的零件中選擇一個作為設(shè)計夾具的零件 針 對該零件的結(jié)構(gòu)特點 制定該零件的加工工藝 其次要了解夾具的相關(guān)知識 結(jié)合零 件的結(jié)構(gòu)特點選擇需要的夾具元件 設(shè)計出夾具的大體結(jié)構(gòu) 機床夾具作為一種重要 的工藝裝備在機械制造工藝過程中起著十分重要的作用 它的設(shè)計不但要保證工件的 加工質(zhì)量 提高加工效率 降低成本 在操作維護中安全方便還要注意到夾具結(jié)構(gòu)的 標(biāo)準(zhǔn)化 夾具制造的精密化 為了保證夾具組裝精度 需要學(xué)習(xí)了解工件定位原理 根據(jù)這些原理結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)特點確定零件在夾具中以軸外圓作為定位 計算夾具的 定位精度與夾緊力保證零件在夾具上的加工精度 然后使用 CAD 繪圖軟件參考 夾具 設(shè)計手冊 繪制夾具元件的機械圖 完成夾具的設(shè)計 關(guān)鍵詞 偏心 偏心距 圓度誤差 加工工藝 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 錄 前 言 1 第一章 偏心工件的車削加工的簡介 2 1 1 偏心工件的車削加工方法 2 1 2 傳統(tǒng)加工手段分析 2 1 3 專用夾具車削法 3 第二章 偏心工件零件的機械加工工藝規(guī)程 6 2 1 偏心工件零件的工藝分析 6 2 2 偏心工件零件的機械加工工藝規(guī)程 7 2 2 1 工藝規(guī)程的作用 7 2 2 2 生產(chǎn)類型的確定 7 2 2 3 材料及毛坯的選擇 7 2 3 偏心工件零件加工工藝過程的設(shè)計 9 2 3 1 定位基準(zhǔn)的選擇 9 2 3 2 加工方法的選擇 10 2 3 3 加工順序的安排 10 2 3 4 偏心工件零件零件加工工藝過程的確定 11 2 4 工序設(shè)計 12 2 4 1 工時定額的計算 12 2 4 2 機床的選擇 12 2 4 3 工藝裝備的選擇 12 2 4 4 加工余量及工序尺寸的確定 12 2 4 5 具體的工序計算過程 13 第三章 專用夾具設(shè)計 16 3 1 夾具的設(shè)計要求 16 3 2 偏心工件偏心外圓專用夾具 16 結(jié) 論 19 謝 辭 20 參考文獻 21 1 前 言 本課題來源于偏心工件零件的生產(chǎn)制造 本課題要求對偏心工件零件進行合理的 工藝規(guī)程設(shè)計 包括零件每一道工序的選用設(shè)備 切削刀具 切削用量 定位方式等 并要求對加工偏心工件上 210mm 偏心外圓進行夾具設(shè)計 其目的是把所學(xué)的機械制 造工藝 金屬切削原理及工藝裝備設(shè)計基礎(chǔ)知識與計算機輔助設(shè)計方法結(jié)合起來 加 強理論知識并鍛煉實踐和動手的能力 在設(shè)計加工傳動機構(gòu)中偏心工件時 首先要清楚偏心工件在傳動機構(gòu)中所起到的 作用 偏心工件是傳動機構(gòu)完成往復(fù)運動相互轉(zhuǎn)換的功能 它根據(jù)機械傳動的要求 按往復(fù)線程的長短 偏心工件能夠很好的完成功能轉(zhuǎn)換 它對機器的工作性能 可靠 性和耐久性有很大的影響 因此在生產(chǎn)時可靠的生產(chǎn)加工工藝和組裝工藝是非常重要 的 在本設(shè)計的前半部分花了比較長的篇幅講了有關(guān)偏心工件方面的加工工藝 為本 次設(shè)計作一個詳盡的前期準(zhǔn)備工作 夾具設(shè)計必須滿足工藝要求 結(jié)構(gòu)性能可靠 使 用安全 操作方便 有利于實現(xiàn)優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn) 低耗 改善勞動條件 提高標(biāo)準(zhǔn)化 通 用化 系列化水平 在設(shè)計時還應(yīng)盡量采用有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 這些都是一個好的夾具產(chǎn)生之前必不可少的條件 此次設(shè)計 在老師的指導(dǎo)下 將所學(xué)的理論知識與實際問題相結(jié)合 達到了鞏固 擴大 深化知識的目的 提高了分析問題解決問題的能力 進一步鍛煉了有關(guān)設(shè)計 計算 繪圖等方面的實際動手能力 為今后更好的走向工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ) 2 第一章 偏心工件的車削加工的簡介 1 1 偏心工件的車削加工方法 在傳動機構(gòu)中 一般常用偏心工件或曲軸等偏心件來完成回轉(zhuǎn)運動與往復(fù)運動相互 轉(zhuǎn)換的功能 因此偏心件在機械傳動中應(yīng)用的十分廣泛 偏心件加工工藝水平的高低 特別是大型偏心工件 可以反映出一個企業(yè)的機械加工工藝能力 偏心類工件是軸線與軸線平行但不重合的工件 其中外圓與外圓偏心的工件稱為偏 心工件 內(nèi)孔與外圓偏心的工件稱為偏心套 軸線之間的距離稱為偏心距 車削加工偏心 類工件的方法很多 如三爪自定心卡盤車削法 四爪單動卡盤車削法 雙重卡盤車削 法 花盤車削法 偏心卡盤車削法 兩頂尖車削法和專用夾具車削法 偏心工件工 件在機械加工中比較常見 屬于軸類零件中比較難加工的 常見的車削加工方法有三爪車 削法 四爪車削法 花盤車削法 三爪微調(diào)車削法和專用夾具車削法 1 2 傳統(tǒng)加工手段分析 傳統(tǒng)加工手段車削加工偏心工件類工件 工件裝夾有一定的難度 要求具有較強的操作 技能 在單件或小批量加工偏心工件類零件時 傳統(tǒng)的加工手段一般有三爪車削法 四爪車削法和花盤車削法等方法 1 三爪車削法 圖 1 1 三爪車削法示意圖 三爪車削法車削加工偏心工件類工件 適用車削加工單件小批量 小偏心距 精 度要求不高的工件 這種加工方法需要數(shù)學(xué)計算 要求操作者有較高的專業(yè)理論知識 3 三爪車削法車削加工偏心工件類工件 在三爪卡盤的其中 1 個卡爪上墊 1 個墊塊 見 圖 1 1 墊塊厚度 X 的計算方法如下 X 1 5e k 式中 X 為墊塊厚度 e 為工件偏 心距 k 為工件偏心距修正值 其正負按實測結(jié)果確定 k 1 5 e 式中 e 為試切后 的偏心距實測誤差 e e e 測 式中 e 測 為試切后實測偏心距 這樣墊塊的厚度尺寸雖確定了 但值得注意的是墊塊軸向長度尺寸 其大小直接影 響偏心工件軸線的平行度 實踐證明 墊塊軸向尺寸小于 15mm 時 不能保證偏心工 件軸線的平行度 當(dāng)其大于 30mm 時 容易保證偏心工件的平行度 有利于保證偏心工 件加工精度 三爪車削法加工偏心工件類工件 從理論上講非常正確 但在實際應(yīng)用中可操作性太 差 具有以下缺陷 1 雖明確了墊塊的厚度尺寸和軸向長度尺寸 但其材質(zhì) 加工要求不同也嚴(yán)重影 響工件的加工精度 多數(shù)滿足不了偏心工件的加工要求 2 找正偏心工件類工件軸線平行度時 必須找正最高側(cè)面母線或最低側(cè)母線與主 軸軸線平行 費時費工又不一定取得很好的效果 3 實測偏心距 百分表最高側(cè)母線與最低側(cè)母線之間的讀數(shù)差的一半即是偏心距 也就是說百分表觸及最高側(cè)母線和最低側(cè)母線的位置誤差直接影響偏心距的測量精度 從而直接影響工件的加工精度 4 卸下工件再次安裝時卡盤精度和人為安裝因素也直接影響工件的加工精度 很 難保證工件精度和互換性 2 四爪車削法和花盤車削法 四爪車削法和花盤車削法加工偏心工件類工件 適用于車削加工單件 偏心距較 大 精度要求不高的工件 這種加工方法雖然不需要數(shù)學(xué)計算和專業(yè)理論知識 但要求 操作者具有較強的操作技能 裝夾工件有一定的難度 也能充分體現(xiàn)操作者的綜合能力 四爪單動卡盤車削法和花盤車削法加工偏心工件類工件 從理論上講可行 但實際操作性 很差 對操作者操作技能的依賴性很強 也同三爪車削法一樣具有以下缺陷 1 找正偏心工件類工件軸線平行度時 必須找正最高側(cè)面母線或最低側(cè)母線與主軸 軸線平行 費時費工又不一定取得好效果 2 實測偏心距 百分表最高側(cè)母線與最低側(cè)母線之間的讀數(shù)差的一半即是偏心距 也就是說百分表觸及最高側(cè)母線和最低側(cè)母線的位置誤差直接影響偏心距的測量精度 人為因素直接影響工件的加工精度 3 工件的找正 測量偏心距比三爪車削法還麻煩 費時 4 卸下工件再次安裝時需重新找正 重新測量偏心距 根本沒有互換性可言 1 3 專用夾具車削法 偏心工件類零件傳統(tǒng)加工手段和改進三爪車削法雖能完成偏心工件類零件加工的 4 任務(wù) 但其加工困難 效率低 互換性和精度難保證的缺陷是現(xiàn)代高效高精加工理念所 不容的 為了降低工人勞動強度 提高偏心零件加工精度和互換性 提高生產(chǎn)效率 經(jīng) 多次與有經(jīng)驗的老師傅探討 針對批量生產(chǎn)提出了高效加工高精度偏心工件類零件的方 案 專用夾具車削法 為此 我們以簡單的偏心套和帶鋼球回轉(zhuǎn)頂尖結(jié)合的專用夾具結(jié)構(gòu)作簡單分析 如 圖 1 2 所示 此專用夾具設(shè)計時主要考慮如下內(nèi)容 圖 1 2 偏心套和帶鋼球回轉(zhuǎn)頂尖結(jié)合的專用夾具車削法示意圖 1 偏心套偏心距的確定 偏心套偏心距的基本值與所加工工件的偏心距一致 偏心 套偏心距的公差值為所加工工件偏心距公差值的 1 3 2 偏心套與所加工工件的安裝配合以 H6 h6 為宜 3 偏心套的加工主要考慮其公差值的不同而異 但偏心套與所加工工件的配合孔 表面光潔度必須達到 Ra0 8 以上 4 工件頂緊頂尖必須是帶鋼球回轉(zhuǎn)頂尖 5 工件加工時將偏心套 所加工工件按圖 2 所示安裝到車床卡盤上 卡緊適當(dāng) 再用帶鋼球回轉(zhuǎn)頂尖將所加工工件適當(dāng)緊頂 以防工件竄動而影響其加工精度 6 工件加工完工后 只要將頂尖移開 可取下完工工件 安裝未加工工件 重復(fù)簡單 的車工工序即可加工高精度偏心工件工件 專用夾具車削法具有以下優(yōu)點 1 操作性強 2 對操作者操作技能的依賴性很低 3 按要求安裝即可進行加工 不需找正偏心 工件軸線平行 極大降低了工人勞動 強度 4 零件加工精度不受人為因素的影響 5 零件加工精度互換性很好 5 6 極大提高了生產(chǎn)效率 7 專用夾具成本不高 經(jīng)濟性良好 加工精度要求不高 小偏心距 單件或小批量偏心工件類零件的車削加工 適合 采用三爪車削法 加工精度要求不高 偏心距較大 單件偏心工件類零件的車削加工 適合采用四爪車削法和花盤車削法 加工精度要求比較高 小偏心距 單件偏心工件 類零件的車削加工 適合采用三爪微調(diào)車削法 加工精度要求比較高 或批量較大的偏 心工件類零件的車削加工 適合采用專用夾具車削法 6 第二章 偏心工件零件的機械加工工藝規(guī)程 2 1 偏心工件零件的工藝分析 在傳動機構(gòu)中 一般常用偏心工件或曲軸等偏心件來完成回轉(zhuǎn)運動與往復(fù)運動相互 轉(zhuǎn)換的功能 因此偏心件在機械傳動中應(yīng)用的十分廣泛 本次設(shè)計是加工兩心偏心工件 兩心偏心工件的結(jié)構(gòu)相對簡單 加工定位的難點在加 工偏心外圓上 由于此偏心工件的偏心輪比較大 在加工軸大端小端的時候需要用心軸 作為輔助支承 取來毛壞后 檢查是否存在缺陷 銑端面加工中心孔 因為中心孔作為后續(xù)加工 的輔助支承 所以加工時要務(wù)求精準(zhǔn) 選用高精度鏜床 加工大端外圓 應(yīng)注重偏心外圓垂直度誤差 在加工時要留有加工余量 以確保 下一步的精加工 加工小端外圓 同樣也應(yīng)注意偏心外圓垂直誤差 加工時應(yīng)使直徑大的余量大些 以方便在加工出現(xiàn)誤差過大時作適度調(diào)整 加工偏心外圓要用到設(shè)計的專用夾具 粗加工偏心外圓表面 調(diào)整偏心工件線和 主軸線間距離為 mm 平行度公差 0 03mm 03 75 在偏心工件進行粗加工后 要對零件進行熱處理 使零件達到一定的要求 精修中心孔 精加工大端面 先加工偏心外圓的側(cè)面 使偏心面的寬度達到 加工側(cè)面到軸2 054 端面的距離在 127mm 加工軸表面精度達到 60h6 55h6 精加工小端面 先加工偏心外圓的側(cè)面 使偏心面的寬度達到 使側(cè)面到軸端1 0 面為 277mm 加工精度要求要達到 60h6 50h6 加工偏心外圓要用到設(shè)計的專用夾具 精加工偏心外圓表面 保證偏心工件線和 主軸線間距離為 mm 平行度公差 0 03mm 偏心圓的直徑為 03 75 07 21 最后進行全面的檢驗產(chǎn)品 有要求的軸表面加工粗糙度為 Ra3 2 m 偏心輪表面粗糙度要達到 Ra1 6 m 其余 的加工表面要求一般精度即可 綜上分析可得 偏心工件的加工主要以軸加工表面為基準(zhǔn) 中心孔為輔助基準(zhǔn) 故先加工中心孔 然后以中心軸線和軸表面為定位基準(zhǔn)加工其他的表面 來保證加工 基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)的統(tǒng)一 從而達到要求的位置精度 7 2 2 偏心工件零件的機械加工工藝規(guī)程 2 2 1 工藝規(guī)程的作用 工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件 工藝規(guī)程 的作用 1 工藝規(guī)程指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件 2 工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理工作的依據(jù) 3 工藝規(guī)程是新建 擴建或改建機械制造廠的主要技術(shù)資料 因此 零件的機械加工工藝規(guī)程是每個機械制造廠或加工車間必不可少的技術(shù)文件 生產(chǎn)前用它做生產(chǎn)的準(zhǔn)備 生產(chǎn)中用它做生產(chǎn)的指揮 生產(chǎn)后用它做生產(chǎn)的檢驗 工 廠或車間的每個工人 技術(shù)人員和干部都必須按照工藝規(guī)程進行生產(chǎn) 以確保產(chǎn)品質(zhì) 量 提高生產(chǎn)率 降低成本和安全生產(chǎn) 零件的機械加工工藝規(guī)程作用重大 必須認(rèn) 真做好 2 2 2 生產(chǎn)類型的確定 根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)來確定生產(chǎn)類型 生產(chǎn)類型將直接影響工藝規(guī)程的內(nèi)容和生 產(chǎn)的組織形式 偏心工件零件的生產(chǎn)屬于中批生產(chǎn) 因此 工件的互換性好 毛坯多 用型材 精度中等 加工余量中等 多采用專用機床 專用夾具 加工精度基本由其 保證 等 并且工藝規(guī)程要詳細 規(guī)范 2 2 3 材料及毛坯的選擇 一 該偏心工件材料為 34CrNiMo 屬高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼 其綜合機械性能良好 主要適用于承載大 沖擊載荷高的零件 其化學(xué)成份如下表 表 2 1 化學(xué)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 機械性能如下表 表 2 2 機械性能 6 0 2 34GN iMo mm 2 mm 2 cm 2 成 份牌 號 指 標(biāo)鋼 號 8 780 930 590 45 由上表格可知 該零件材料具有較好的切削加工性和鍛造性能 綜合機械性能良 好 是制作偏心工件的理想材料 1 熱處理 該偏心工件采用調(diào)質(zhì)處理 調(diào)質(zhì)處理即淬火加高溫回火的熱處理方式 淬火是為回 火時調(diào)整和改善鋼的性能做好組織準(zhǔn)備 而回火則決定了工件的最終機械性能 經(jīng)過 調(diào)質(zhì)處理可獲得強度 塑性 韌性都較好的綜合機械性能 2 其它技術(shù)要求 機械性能試驗 1 由于該偏心工件在機械性能上有要求 故需要在調(diào)質(zhì)處理后 在冒口端套取縱向試 棒 a 套取縱向試棒位置如圖二所示 b 試棒規(guī)格為 1205 共套取兩根 每根試棒可作一個拉伸和二個沖擊試驗 探傷要求 2 根據(jù)第二重型機器廠工廠標(biāo)準(zhǔn) EZB N37 90 規(guī)定 偏心工件在調(diào)質(zhì)前后各進行一次 超聲波探傷 最終精加工完成后還需對所有加工表面進行磁粉探傷 圖 2 1 套取縱向試棒示意圖 a 探傷對工件的要求 探傷表面必須除去鐵屑 污垢 油脂 銹蝕 氧化皮以及其它附著物 探傷表面粗糙 度應(yīng)達 3 2 1 6 9 b 探傷面必須在兩個相互垂直的方向上的表面對所測表面進行檢查 二 生產(chǎn)特性分析 生產(chǎn)特性分析主要是分析產(chǎn)品和零件的產(chǎn)量 以確定生產(chǎn)類型 以便合理選擇毛坯 以及制造方法及工藝裝備 該零件由于只生產(chǎn)一件 屬于單件小批量生產(chǎn) 因此應(yīng)按單件小批量生產(chǎn)類型組織 毛坯生產(chǎn)和制造 1 毛坯的確定 在制定工藝規(guī)程時 正確選擇毛坯類型的種類具有重要意義 它不僅影響到毛坯 的制造工藝 設(shè)備 費用 而且對零件的加工工藝 設(shè)備 消耗也有較大影響 1 鑄件 通常分為砂型鑄造和特種鑄造 其特點是精度不高 加工余量較大 冒口也較大 鑄造缺陷也較多 主要用于形狀復(fù)雜 承受重載的大 中型零件 如軋 機機架 減速器箱體等 2 鍛件 包括模鍛件和自由鍛件 重型機械廠一般多采用自由鍛件 這類毛坯精 度低 余量大 主要用于受力較大且要求性能較嚴(yán)的大中型重要零件 如軋輥 偏心 工件等 3 其它類型毛坯 型材 多用于毛坯精度要求較高的中小型零件 焊接件 多用于 大型架體 組合毛坯 與焊接件用途接近也多用于架體等零件 2 毛坯選擇及具體應(yīng)用 毛坯選擇原則 1 零件材料的工藝性及零件對材料組織和性能要求 2 零件結(jié)構(gòu)及形狀 3 生產(chǎn)批量大小 4 現(xiàn)場生產(chǎn)條件 根據(jù)以上選擇原則 并結(jié)合實際 該偏心工件材料為 34CrNiMo 要求有良好的 綜合機械性能 外形較簡單 又屬單件小批量生產(chǎn) 因此選取易于操作 又能保證毛 坯性能的自由鍛件毛坯 零件的材料是 34CrNiMo 由于考慮到偏心工件在傳動件中工作時要不停的往復(fù)運 動 而主要運動導(dǎo)向又要求很高的精度 因此選擇鍛件 根據(jù) 機械制造工藝設(shè)計手 冊 表 1 2 選取模鍛生產(chǎn) 以使金屬纖維盡量不被切斷 保證零件的工作可靠性 由 于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn) 零件的輪廓尺寸不大 采用模鍛對提高生產(chǎn)率 保證加工質(zhì) 量也是有利的 10 2 3 偏心工件零件加工工藝過程的設(shè)計 2 3 1 定位基準(zhǔn)的選擇 正確選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計工藝過程的一項重要內(nèi)容 在最初的工序中只能選擇未 加工過的毛坯面為定位基準(zhǔn) 稱為粗基準(zhǔn) 用加工過的表面作定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn) 在加工過程中 必須相應(yīng)的以一個或幾個面為依據(jù)來加工其他表面 以達到零件圖上 的要求 所以在機械加工中要確定正確的定位基準(zhǔn) 偏心工件粗基準(zhǔn)的選擇主要遵循粗基準(zhǔn)選擇的一般原則 粗基準(zhǔn)的選擇將會影響 各加工面的余量分配和位置精度 在選擇偏心工件的粗基準(zhǔn)時 應(yīng)該考慮以毛坯件自 身作為粗基準(zhǔn) 工件外表面不用加工 仍然保持為毛坯面 對于本工件來說 先加工中心孔 然后將毛壞外圓作為粗基準(zhǔn)來加工 這樣加工 使制造基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)保持一致 中心孔的精度要求較高 位子精度要求也較高 一 次加工可能難以保證其精度 而對加工余量不均與引起的誤差 采用多走一刀來修正 粗基準(zhǔn)最好只使用一次 不要重復(fù)使用 以免產(chǎn)生較大的位置誤差 2 3 2 加工方法的選擇 零件的加工方法的選擇主要取決于加工表面的技術(shù)要求 如粗糙度 尺寸精度 公差等級等 再有 就是和被加工材料 生產(chǎn)類型 技術(shù)條件等也有關(guān)系 當(dāng)明確了 上述因素后 就可以根據(jù)此來選擇加工方法 來滿足零件質(zhì)量 較好的經(jīng)濟性和較高 的生產(chǎn)率的要求 參考 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 其加工方法選擇如下 1 檢查工件毛坯是否有影響質(zhì)量缺陷 夾緊后車兩端平頭 以各待加工面為基面 找 正后打中心孔 2 先加工大的偏心面 然后依次加工軸面 從粗到細加工 3 先加工大的偏心面 然后依次加工軸面 從粗到細加工 4 粗車偏心圓外圓 5 熱處理調(diào)質(zhì)達到技術(shù)要求 6 夾緊后車兩端平頭 以各待精加工面為基面 找正后打中心孔 7 先加工偏心圓側(cè)面 然后依次加工外圓面 從直徑大到小加工 精度達到圖上要 求 8 先加工偏心圓側(cè)面 然后依次加工外圓面 從直徑大到小加工 精度達到圖上要 求 9 加工偏心圓外圓 2 3 3 加工順序的安排 偏心工件零件的加工方法選擇完畢后 就要安排加工順序 一般來說 零件的加 11 工順序可劃分為粗加工階段 半精加工階段 精加工階段以及光整加工階段 并依次 進行 但由于本工件毛壞是采用精鍛 且工件的要求不是太高 所以本工件是采用粗 車 精加工就可以達到這些要求 為了達到這些要求 工件的各個加工面的加工順序 就不能隨意安排 必須遵照一定的原則 即 先粗后精 先主后次 先面后孔 先基準(zhǔn) 后其他 1 作為基準(zhǔn)的表面應(yīng)先加工 因為后續(xù)工序中要以它作為定位基準(zhǔn) 即 先基 準(zhǔn)后其他 本文的工藝過程中 中心孔作為基本的輔助定位基準(zhǔn) 故安排其先加工 以保證后續(xù)工序的加工精度 2 精基準(zhǔn)加工完畢后 應(yīng)對主要加工表面及關(guān)鍵孔進行粗加工 半精加工和精 加工 主要表面的精加工一般放在最后階段進行 以免受到其它的工序影響 即 先粗 后精 先主后次 2 3 4 偏心工件零件零件加工工藝過程的確定 綜合以上的分析 制訂以下工藝過程如下 工藝方案 工序 1 檢查毛壞 工序 2 銑端面打中心孔 工序 3 粗車大端外加圓 工序 4 粗車小端外圓 工序 5 粗車偏心圓外圓 工序 6 熱處理 工序 7 精銑端面打中心孔 工序 8 精車大端外圓 工序 9 精車小端外圓 工序 10 粗車偏心圓外圓 工序 11 去銳邊 毛刺 工序 12 終檢 工藝方案 工序 1 檢查毛壞 工序 2 粗車大端外加圓 工序 3 粗車小端外圓 工序 4 銑端面打中心孔 工序 5 粗車偏心圓外圓 工序 6 熱處理 工序 7 精銑端面打中心孔 12 工序 8 精車大端外圓 工序 9 精車小端外圓 工序 10 粗車偏心圓外圓 工序 11 去銳邊 毛刺 工序 12 終檢 方案 主要區(qū)別在于在先加工中心孔還是先加工外圓 看看以那個作為基準(zhǔn) 方案 選用中心孔為主要定位基準(zhǔn) 方案 選用軸外圓基準(zhǔn) 很顯然選用加工中心孔 基準(zhǔn)更符合設(shè)計要求 因為對偏心工件來說軸線中心距是相當(dāng)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 為合理 經(jīng)濟的加工工藝路線方案 2 4 工序設(shè)計 工序設(shè)計的內(nèi)容是為某一工序選擇機床和工裝設(shè)備 確定進給量 背吃刀量 切 削深度 和切削速度等切削用量 同時選擇刀具 量具等設(shè)備 以高效 高質(zhì)量的完 成本道工序 2 4 1 工時定額的計算 VLtm 2 4 2 機床的選擇 選擇機床要遵循一定的原則 機床的加工范圍應(yīng)與零件的外輪廓尺寸相適應(yīng) 機 床的精度應(yīng)與工序要求的精度相適應(yīng) 機床的生產(chǎn)率應(yīng)與零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng) 本 文中零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為 10000 件 年 屬于大批量生產(chǎn) 零件的加工精度比較高的工序一 般采用專用機床 大部分工序采用通用機床 2 4 3 工藝裝備的選擇 在單件小批量生產(chǎn)中 應(yīng)盡量采用通用夾具和組合夾具 而在大批量生產(chǎn)中則應(yīng) 根據(jù)工序的加工要求自行設(shè)計制造專用夾具 故本設(shè)計中幾乎全部采用專用夾具 量 具的選擇主要是根據(jù)生產(chǎn)類型和要求檢驗的精度來確定的 在本設(shè)計中 多采用游標(biāo) 卡尺進行檢測 如粗車 半精車 等工序就可以用游標(biāo)卡尺進行檢測 另有一些精度 要求較高的表面 則采用千分尺進行測量 刀具的選擇主要取決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 生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟 性等 2 4 4 加工余量及工序尺寸的確定 偏心工件零件材料是 34CrNiMo 材料的性能 b 0 686Gpa 生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn) 毛坯采用模鍛制造 13 粗銑兩端面 加工中心孔 保證總長度尺寸 482mm 并保證偏心圓側(cè)面到大端面 的尺寸 128mm 加工偏心圓側(cè)面及大端外圓 首先加工偏心圓側(cè)面在保證垂直度的情況下使 尺寸為 41 5 車削兩個階梯軸 大的車到 62 并使之長度為 65mm 小的車到 57 留雙邊余量 1mm 加工偏心圓側(cè)面及小端外圓 先加工偏心外圓 使之尺寸在 41mm 粗車時 留加工余量 1mm 尺寸從大到小分別為 62 52 44 車削偏心外圓面 調(diào)整中心距為 75 0 3mm m 及外圓直徑為 212 5mm 精銑兩端面及精修中心孔 工序尺寸 280mm 保證大端到偏心圓側(cè)面為 127mm 精車大端面 保證偏心圓工序尺寸 mm 62h6 55h6 表面粗糙度為2 054 Ra3 2 m 精車小端面 保證偏心圓工序尺寸 mm 1 0 精加工偏心外圓表面 工序尺寸 7 2 2 4 5 具體的工序計算過程 1 型材棒料 2 確定切削用量及基本工時 本次設(shè)計所需數(shù)據(jù)和計算公式均從 機床夾具設(shè)計手冊 和 切削用量簡明 手冊 中查閱 工序一 銑端面 打中心孔 工序二 車削加工 一 粗車大端外圓 車床 選用 CA6140 型臥式車床 刀具 硬質(zhì)合金刀 量具 游標(biāo)卡尺 1 走刀次數(shù) map5 2 2 進給量 rf 4 0 3 車刀后刀面最大磨損限度取為 硬質(zhì)合金車刀壽命 m4 1min60 T 4 確定切削速度 in faTkCVvyxpmv 根據(jù)表 1 27 其中修正系數(shù) 18 vk24vC15 0 vx3 vy 所以 2 0 min 9 68 76 03 26 54 05 16835 C 確定主軸轉(zhuǎn)速 md7 14 min 68 219570 14 3 7510 rdvn 按照 C620 1 車床的轉(zhuǎn)速 選擇 min r 則實際切削速度 0dnV 二 粗車小端外圓 車床 選用 CA6140 型臥式車床 刀具 硬質(zhì)合金刀 量具 游標(biāo)卡尺 1 走刀次數(shù) map5 2 2 進給量 rf 4 0 3 車刀后刀面最大磨損限度取為 硬質(zhì)合金端車刀壽命m4 1 in60 T 4 確定切削速度 in faTkCVvyxpmv 根據(jù)表 1 27 其中修正系數(shù) 18 vk24vC15 0 vx3 vy 所以 2 0 min 9 68 76 03 26 54 05 16835 C 確定主軸轉(zhuǎn)速 md7 i 2195 1 0 rvn 按照 C620 1 車床的轉(zhuǎn)速 選擇 min 70r 則實際切削速度 nV 三 精車車大端外圓 車床 選用 CA6140 型臥式車床 刀具 硬質(zhì)合金車刀 量具 游標(biāo)卡尺 1 走刀次數(shù) map 3 2 進給量 rf 3 0 3 車刀后刀面最大磨損限度取為 硬質(zhì)合金車刀壽命 m0 1min60 T 4 確定切削速度 in mfaTkCVyxp 根據(jù)表 1 27 其中 18 v24vC15 0 vx3 vy2 0 m 所以 in 67 493 876 54 0162355 0VC 確定主軸轉(zhuǎn)速 md7 i 1 21490 69rvn 15 取標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 min 90r 則實際切削速度 in 156dV 四 精車車小端外圓 車床 選用 CA6140 型臥式車床 刀具 硬質(zhì)合車刀 量具 游標(biāo)卡尺 1 走刀次數(shù) ap 3 2 進給量 rmf 3 0 3 車刀后刀面最大磨損限度取為 硬質(zhì)合金端車刀壽命m0 1 min60 T 4 確定切削速度 in fakCVyxp 根據(jù)表 1 27 其中 18 v24vC15 0 vx3 vy2 0 m 所以 in 67 493 876 54 0162355 0VC 確定主軸轉(zhuǎn)速 md7 i 1 21490 69rvn 取標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 in r 則實際切削速度 in 510V 16 第三章 專用夾具設(shè)計 3 1 夾具的設(shè)計要求 機床夾具是機械制造中一項重要的工藝裝備 工件在機床上加工時 為了保證加 工精度和提高生產(chǎn)率 必須使工件在機床上相對刀具的切削或成形運動處于準(zhǔn)確的位 置 當(dāng)用夾具加工一批工件時 是通過夾具來實現(xiàn)上述要求的 專用夾具是專門為工 件的某道工序?qū)ｉT設(shè)計和制造的 由于采用了專門的元件 可以方便 簡單地操作 并且易于保證加工精度的穩(wěn)定 減輕了勞動強度 保證安全生產(chǎn) 本設(shè)計中夾具的設(shè)計任務(wù)是 偏心工件偏心外圓車組合夾具設(shè)計 3 2 偏心工件偏心外圓車組合專用夾具 一 在本設(shè)計中 車削偏心工件外圓表面選用的是 CA6140 機床 該機床主要參數(shù) 是 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 mm 400 最大工件長度 二頂尖間距離 mm 920 最大車削長度 最大加工長度 mm 920 最大車削直徑 mm 400 滑板上最大回轉(zhuǎn)直徑 mm 210 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 24 級 17 主軸轉(zhuǎn)速范圍 r min 11 1600 床尾套筒行程 mm 150 X 軸行程 mm 210 Z 軸行程 mm 920 X 軸快移速度 m min 4 Z 軸快移速度 m min 8 X Z 軸定位精度 mm 0 03 0 04 X Z 軸重復(fù)定位精度 mm 0 012 0 016 X 軸最小設(shè)定單位 mm 0 001 Z 軸最小設(shè)定單位 mm 0 001 機床輪廓尺寸 長 寬 高 mm 2640 1714 1630 二 下面詳見設(shè)計的內(nèi)容 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖和工序圖可知 要保證工序尺寸 依基準(zhǔn)統(tǒng)一07 21 的原則 以 50h6 和 60h6 表面為基準(zhǔn)以心軸為輔助基準(zhǔn) 所以可以作為精基準(zhǔn)來使 用 切削力及夾緊力的計算 以下用到的公式均從 機床夾具設(shè)計手冊 中查得 切削力計算公式 cFncycxpkvfFac 式中 2795 1 0 0 75 0 15cFcxcycn 89 0kr 所以 N 8609 50125279F 7c 計算夾緊力時要考慮安全系數(shù) 4321K 1 5 是基本安全系數(shù) 1 1 是加工性質(zhì)系數(shù)2K 1 1 是刀具鈍化系數(shù) 1 1 是斷續(xù)切削系數(shù)3 4 式中 W 所需夾緊力 6375 0Mp Fnb 2sin1M2afD 18 M 切削扭矩 D 工件直徑 f 摩擦系數(shù) W 3560 為了克服水平夾緊力 實際夾緊力 為 夾F夾FfN 21夾 其中 是夾具定位面和夾緊面之間的摩擦系數(shù)21f 25 01 f70 計算螺母的夾緊力 通過查 機床夾緊設(shè)計手冊 得 M19 的螺母產(chǎn)生的夾緊力為 8870N 所需的夾緊 力 7120N 因此本夾具可以安全的工作 定位誤差分析 主軸各外圓面的定位誤差 工序基準(zhǔn)為各端外圓面 定位基準(zhǔn)也是各端外圓面 兩個基準(zhǔn)重合 所以由基準(zhǔn) 不重合引起的誤差為 0 又因為是平面定位 所以由于基準(zhǔn)位移引起的誤差為 0 所以定位誤差為 0 尺寸 mm 的定位誤差7 21 工作軸線與彎板工件面 A 的平行度公差 0 02mm 安裝后的軸線與機床主軸間平行 度公差 0 03mm 而兩偏心工件線間的公差為 0 2mm DW BC JW JW 0 707TD 所以定位誤差是 0 25 三 夾具操作的說明 本設(shè)計夾具用于車削偏心工件上 210mm 偏心外圓表面 工件以已加工好的 50h6 與 60h6 外圓定位 在圓形基礎(chǔ)板 6 上 利用三個大長方支承 1 和基礎(chǔ)角鐵 10 組裝成一個 彎板 在彎板上面安 V 形支承 4 和 12 用以對工件上的 50h6 和 60h6 外圓定位 為使工件 中心線與彎板工作面平行 在 V 形支承 4 下面要加墊總高度為 7 07mm 的小長方支承 21 和 22 件 21 的高度為 5mm 件 22 的高度為 2 05mm 元件經(jīng)挑選使總高度為 7 07mm 必要時可加紙墊 基礎(chǔ)角鐵 10 右側(cè)裝有六角螺母 18 用于對工件軸向定位 工件的周向定位是依其 本身重量自行找正的 安裝時 先將彎板工件面找水平 然后將工件放在 V 形支承 4 和 12 上 并使偏心部分左端面靠緊螺母 18 工件的偏心部分自然下垂 再用兩壓板 9 19 和 11 將工件壓緊在 V 形支承上 為了提高切削時的工藝系統(tǒng)剛度 用方形支承 16 V 形支承 20 鉆模板 15 和帶 中心孔的心軸 14 等元件構(gòu)成一中心孔裝置 用壓板 13 將中心孔裝置安裝在工件的右 端 55h6 外圓柱面上 同時使件 16 上的槽用螺釘 17 頂在工件偏心部分右端面上 夾 緊前中心孔裝置自己下垂 為了改善大長方支承 1 的 T 形槽的受力狀況 在大長方支承 1 上增加堅固支承 2 使夾緊工件的反作用力分散作用在四個槽用螺栓上 結(jié) 論 本課題為偏心工件零件工藝規(guī)程設(shè)計及車削夾具設(shè)計 通過對偏心工件零件的工 藝分析 結(jié)合有關(guān)的資料手冊 我基本完成了零件的工藝規(guī)程編制和專用夾具的設(shè)計 并進行了有關(guān)的評估 所做的設(shè)計能夠滿足零件的加工要求 通過畢業(yè)設(shè)計 我將幾年來所學(xué)到得知識整體的運用在設(shè)計上 不管是整體的設(shè) 計理念 還是局部的工藝過程 都是經(jīng)過多次思考 反復(fù)琢磨 最后才決定下來的 即便如此 畢竟是第一做這么復(fù)雜和較正規(guī)的設(shè)計 而且本人知識水平有限 所做出 來的設(shè)計難免會有不足之處 畢業(yè)論文是對設(shè)計的說明書 這次撰寫翻閱很多資料 咨詢老師 同學(xué)而后完成這篇論文 通過畢業(yè)論文的寫作 不僅強化了我的學(xué)習(xí)素質(zhì) 研究素質(zhì)和創(chuàng)業(yè)素質(zhì) 而且培養(yǎng)了我的創(chuàng)新意識 激發(fā)了我探求新知的欲望 在畢業(yè) 設(shè)計中 我的專業(yè)技能得到了鍛煉 提高了設(shè)計和計算機繪圖的能力 初步掌握了解 決本專業(yè)工程技術(shù)問題的手段和方法 為以后走向工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ) 在這次畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中 我領(lǐng)會到了一種系統(tǒng)的設(shè)計思想 就是首先對零件進行工 藝分析 確定生產(chǎn)類型 然后選擇合理的加工和工裝設(shè)備 按一定的原則安排加工順 序 并盡可能設(shè)計多種方案 進行比較 選出最好的 最后確定切削用量 機床轉(zhuǎn)速 等具體參量 完成工藝規(guī)程的設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)生知識水平的一次很好的檢驗 20 讓我更深刻的明白學(xué)以至用的道理 謝 辭 軍訓(xùn)的情景還歷歷在目 大學(xué)生活已近尾聲 五年來的努力與付出 隨著本次論 文的完成 大學(xué)學(xué)習(xí)也快要結(jié)束 但這里的一切會伴隨一生 本論文設(shè)計在宋雪萍老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成 從課題選擇到具體的寫 作過程 論文初稿與定稿無不凝聚著宋雪萍老師的心血和汗水 在我的畢業(yè)設(shè)計期間 宋雪萍老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議 她的循循善 誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪 她的淵博的專業(yè)知識 精益求精的工 作作風(fēng) 嚴(yán)以律己 寬以待人的崇高風(fēng)范 將一直是我工作 學(xué)習(xí)中的榜樣 宋老師 一絲不茍的作風(fēng) 嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度使我深受感動 沒有這樣的幫助和關(guān)懷和熏陶 我 不會這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計 在此向宋雪萍老師表示深深的感謝和崇高的敬意 在此還要感謝教研室其他老師們的幫助和支持 是他們指導(dǎo)我們完成畢業(yè)設(shè)計 是他們一直陪伴在我們身邊 細心指導(dǎo)我們 他們是我畢業(yè)設(shè)計路上的導(dǎo)航燈 給了 我們很多幫助 在此向他們表示深深的謝意和崇高的敬意 我還要感謝同組的各位同學(xué) 在畢業(yè)設(shè)計的這段時間里 你們給了我很多的啟發(fā) 提出了很多寶貴的意見 對于你們幫助和支持 在此我表示深深地感謝 在論文寫作 過程中 我還參考了有關(guān)的書籍和論文 在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意 畢業(yè)將至 我借此機會向在這五年中給予了我?guī)椭椭笇?dǎo)的所有老師表示由衷的 謝意 感謝他們五年來的辛勤栽培 各位任課老師認(rèn)真負責(zé) 在他們的悉心幫助和支 持下 我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識 并在設(shè)計中得以體現(xiàn) 順利完成畢業(yè)論文 21 在這次的畢業(yè)設(shè)計中 機械工程學(xué)院里也做了大量的工作 衷心感謝學(xué)院為我們 畢業(yè)設(shè)計提供了良好的工作設(shè)計環(huán)境 并對我們設(shè)計工作的指導(dǎo)和幫助 最后我還要感謝母校大連交通大學(xué)五年來對我的栽培 參考文獻 1 趙永成 機械制造裝備設(shè)計 北京 中國鐵道出版社 2002 2 孫志禮 冷興聚 魏延剛 曾海泉 機械設(shè)計 沈陽 東北大學(xué)出版社 2000 3 李柱 徐振高 蔣向前 互換性與測量技術(shù) 北京 高等教育出版社 2004 4 上海柴油機廠用以設(shè)備研究所 金屬切削機床夾具設(shè)計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1982 5 崔洪斌 王愛民 AutoCAD2007 中文版實用教程 北京 人民郵電出版社 2006 6 耿洪濱 吳宜勇 新編工程材料 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2000 7 翟封祥 尹志華 材料成形工藝基礎(chǔ) 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2002 8 鞏云鵬 田萬祿 張祖立 黃秋波 機械設(shè)計課程設(shè)計 沈陽 東北大學(xué)出版社 2000 9 曾志新 呂明 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 武漢 武漢理工大學(xué)出版社 2003 10 郭愛蓮 新編機械工程技術(shù)手冊 北京 經(jīng)濟日報出版社 1991 11 張耀寰 機械加工工藝設(shè)計實用手冊 北京 航空工業(yè)出版社 1993 12 王小華 機床夾具圖冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1992 13 陳良玉 王玉良等 機械設(shè)計基礎(chǔ) M 遼寧 東北大學(xué)出版社 2000 14 喻子健 張磊等 機械設(shè)計習(xí)題與解題分析 M 遼寧 東北大學(xué)出版社 2001 15 東北重型機械學(xué)院等 機床夾具設(shè)計手冊 上海 上海科學(xué)技術(shù)出版社 1990 16 張耀晨 機械加工工藝設(shè)計手冊 北京 航空工業(yè)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