中介軸承襯套機械加工工藝及夾具設(shè)計【含CAD圖紙、文檔全套】【GJ系列】

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機械加工工序卡片 工序名稱 粗車外圓 工序號 1 零件名稱 襯套 圖號 零件重量 0．89 材料 毛坯 牌號 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 無縫管 2．69 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 三爪自定心卡盤 臥式車床 C620-1 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀 長度 切削 深度 進給量 主軸 轉(zhuǎn)速 切削速度 走刀次數(shù) 基本工時 2 2 內(nèi)孔∮U定位， 1粗車外圓∮105、 2粗車外圓∮99.2車其端面 YG5 外徑百分尺 90 24 0.5 0.5 機械加工工序卡片 工序名稱 車內(nèi)孔 工序號 1 零件名稱 襯套 圖號 零件重量 0．89 材料 毛坯 牌號 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 無縫管 2．69 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 三爪自定心卡盤 臥式車床 C620-1 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀 長度 切削 深度 進給量 主軸 轉(zhuǎn)速 切削速度 走刀次數(shù) 基本工時 1 1 1 車內(nèi)孔∮80到尺寸∮81.5 YG5 內(nèi)徑百分尺 90 0.5 0.5 機械加工工序卡片 工序名稱 粗車外圓 工序號 1 零件名稱 襯套 圖號 零件重量 0．89 材料 毛坯 牌號 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 無縫管 2．69 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 三爪自定心卡盤 臥式車床 C620-1 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀 長度 切削 深度 進給量 主軸 轉(zhuǎn)速 切削速度 走刀次數(shù) 基本工時 3 3 內(nèi)孔∮U定位， 1粗車外圓∮95、 2粗車外圓∮92.8車其端面 YG5 外徑百分尺 61 0.5 0.5 460 機械加工工序卡片 工序名稱 半精車外圓 工序號 1 零件名稱 襯套 圖號 零件重量 0．89 材料 毛坯 牌號 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 無縫管 2．69 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 三爪自定心卡盤 臥式車床 C620-1 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀 長度 切削 深度 進給量 主軸 轉(zhuǎn)速 切削速度 走刀次數(shù) 基本工時 4 4 內(nèi)孔∮U定位， 1半精車外圓∮105、 2半精車外圓∮95車其端面 YG5 外徑百分尺 12 0.4 0.2 460 機械加工工序卡片 工序名稱 半精車外圓 工序號 1 零件名稱 襯套 圖號 零件重量 0．89 材料 毛坯 牌號 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 無縫管 2．69 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 三爪自定心卡盤 臥式車床 C620-1 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀 長度 切削 深度 進給量 主軸 轉(zhuǎn)速 切削速度 走刀次數(shù) 基本工時 5 5 內(nèi)孔∮U定位， 1半精車外圓∮95、 2半精車M95×1.5 3半精車∮92.8其端面 YG5 外徑百分尺 61 0.4 0.2 460 機械加工工序卡片 工序名稱 半精鏜孔 工序號 1 零件名稱 襯套 圖號 零件重量 0．89 材料 毛坯 牌號 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 無縫管 2．69 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 三爪自定心卡盤 臥式車床 C620-1 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀 長度 切削 深度 進給量 主軸 轉(zhuǎn)速 切削速度 走刀次數(shù) 基本工時 6 6 內(nèi)孔∮95和∮105臺階面定位， 1半精鏜內(nèi)孔∮90、 2半精鏜98 3半精鏜∮82 YG15 內(nèi)徑百分尺 22 3．5 30 0.4 0.2 460 機械加工工序卡片 工序名稱 車環(huán)槽 工序號 1 零件名稱 襯套 圖號 零件重量 0．89 材料 毛坯 牌號 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 無縫管 2．69 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 三爪自定心卡盤 臥式車床 C620-1 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀 長度 切削 深度 進給量 主軸 轉(zhuǎn)速 切削速度 走刀次數(shù) 基本工時 7 7 內(nèi)孔∮82和∮105臺階面定位， 車環(huán)槽 YG8環(huán)槽割刀 內(nèi)徑百分尺 0.4 0.2 460 機械加工工序卡片 工序名稱 銑槽 工序號 1 零件名稱 襯套 圖號 零件重量 0．89 材料 毛坯 牌號 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 無縫管 2．69 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 專用夾具 銑床 X62 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀 長度 切削 深度 進給量 主軸 轉(zhuǎn)速 切削速度 走刀次數(shù) 基本工時 8 8 外圓∮95和∮105臺階面定位， 銑∮98端的16槽 D=3直柄立銑刀 內(nèi)徑百分尺 3 1 460 3 機械加工工序卡片 工序名稱 銑槽 工序號 1 零件名稱 襯套 圖號 零件重量 0．89 材料 毛坯 牌號 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 無縫管 2．69 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 專用夾具 銑床 X62 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀 長度 切削 深度 進給量 主軸 轉(zhuǎn)速 切削速度 走刀次數(shù) 基本工時 9 9 外圓∮95和∮105臺階面定位， 銑∮92.8端的16槽 D=3直柄立銑刀 內(nèi)徑百分尺 3 1 460 3 機械加工工序卡片 工序名稱 銑槽 工序號 1 零件名稱 襯套 圖號 零件重量 0．89 材料 毛坯 牌號 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 無縫管 2．69 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 通用夾具 銑床 X62 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀 長度 切削 深度 進給量 主軸 轉(zhuǎn)速 切削速度 走刀次數(shù) 基本工時 10 10 外圓∮99.2和∮105臺階面定位， 半精鏜∮88、∮89 YT15 內(nèi)徑百分尺 3 1 460 3 機械加工工序卡片 工序名稱 銑槽 工序號 1 零件名稱 襯套 圖號 零件重量 0．89 材料 毛坯 牌號 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 無縫管 2．69 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 專用夾具 鉆床 Z518 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀 長度 切削 深度 進給量 主軸 轉(zhuǎn)速 切削速度 走刀次數(shù) 基本工時 10 10 外圓∮99.2和∮105臺階面定位， 半精鏜∮88、∮89 YT15 內(nèi)徑百分尺 3 1 460 3 12 目錄 一 計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 1 二 審查零件圖樣的工藝性 1 三 選擇毛坯制作方式 2 四 工藝過程設(shè)計 2 4.1定位基準(zhǔn)的選擇 2 4.2零件表面加工方法的選擇 3 4.3制定工藝路線 4 五 確定機械加工余量和毛坯尺寸 5 5.1確定機械加工余量 5 六 工序設(shè)計 5 6.1選擇加工設(shè)備和工藝裝備 5 6.2確定工序尺寸 7 七 確定切削用量及基本時間 9 7.1工序1的切削用量和基本時間的確定 9 八 工裝夾具設(shè)計 11 8.1設(shè)計夾具的目的 11 8.2夾具的分類 12 8.3專用夾具的組成 13 8.4典型的定位元件 14 8.5夾具中的夾緊機構(gòu) 16 8.6夾具的發(fā)展趨勢 17 8.7設(shè)計說明 19 致謝 20 參考文獻 21 I 襯 套 工 藝 工 裝 設(shè) 計 中 介 軸 承 襯 套 機 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 制 訂 一、計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型： 如下圖（一）中所示的零件是中介軸承的襯套，該產(chǎn)品的年產(chǎn)量為5000件，現(xiàn)在已知該零件為輕型機械，根據(jù)生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可以確定其屬大批生產(chǎn)。 圖　一 二、審查零件圖樣的工藝性： 襯套零件圖樣視圖對應(yīng)正確，完整、尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。由于軸承屬于精密零件，故其各個面的尺寸精度和形位公差和表面的光潔度等要求很高，給加工帶來了一定的難度，但是零件的結(jié)構(gòu)還是屬于比較簡單的，加工也不是很復(fù)雜。 三、選擇毛坯制作方式： 軸承是常用標(biāo)準(zhǔn)件之一，他要求高的機械強度，耐磨性以及高精度。該零件的材料是38GrMoAlA，外形輪廓的尺寸不大，形狀也不太復(fù)雜，又本零件屬于大批大量的生產(chǎn)，故考慮采用熱軋的無縫管。 毛坯尺寸通過確定加工余量最后決定。 四： 工藝過程設(shè)計 套筒零件的主要表面是孔和外圓，其主要的技術(shù)要求如下：1、空的技術(shù)要求 孔是套筒類零件起支撐和導(dǎo)向作用的最主要的面?？椎闹睆匠叽缇纫话銥镮T7,精密軸套取IT6；孔的形狀精度公差控制在孔徑公差以內(nèi)，一些精密套筒控制在孔徑公差的1/2或者1/3。對于長的套筒，除了圓度要求以外，還應(yīng)有圓柱度的要求。為了保證零件的提高耐磨性，孔的表面粗糙度Ra的值為2.5-0.16μm，要求高的表面粗糙度Ra的值可達0.04μm；2、外圓表面的技術(shù)要求 外圓是套筒的支撐面，常常采用故應(yīng)配合或者過渡配合與箱體或者機架上的孔相連。外徑尺寸精度通常取IT6-IT7形狀精度控制在外徑公差以內(nèi)，表面粗糙度的值常取5-0. 63μ；3、孔與外圓軸線的同軸度的要求 當(dāng)孔的最終加工方法是通過將套筒裝入機座后合件進行加工的，其套筒內(nèi)外圓間的同軸度要求可以低些；若最終的加工在裝入機座前完成，則同軸度要求較高，一般為0.01-0.05μm. 4、孔軸線與端面的同軸度的要求： 套筒的端面若在工作中承受軸向載荷，或者雖然不承受但在裝配時，端面與孔軸線的垂直度要求較高，一般為0.01-0.05μm 4．1 定位基準(zhǔn)的選擇 本零件屬于套筒類零件，其主要加工表面為內(nèi)孔和外圓，因此孔是其設(shè)計基準(zhǔn)（亦是裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)），為了避免基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選擇孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言就是選擇∮U的孔以及一端面為精基準(zhǔn)。 由于本襯套全部表面都要加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)該首先進行加工，因此選擇外圓和一端面為粗基準(zhǔn)。 4．2 零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、槽及小孔。參考手冊和相關(guān)資料，其加工方法選擇如下： 1） ∮105h11外圓面 公差為（-0.22~0）表面光潔度為3.2需粗車和半精車。 2） ∮99.2外圓面 公差為（-0.07~0）表面光潔度為3.2需粗車和半精車。 3） ∮98外圓面 公差為（-0.25~0）表面光潔度為3.2需粗車和半精車。 4） ∮95外圓面 公差為（-0.011~+0.011）表面光潔度為3.2需粗車和半精車。 5） M95×1.5螺紋 公差為（-0.25~0）表面光潔度為3.2需粗車和車螺紋。 6） ∮92.8外圓面 公差為（-0.46~0）表面光潔度為3.2需粗車和半精車。 7） ∮90內(nèi)孔 公差為（+0.035~0）表面光潔度為1.6需粗車和半精鏜。 8） ∮98內(nèi)孔 公差為（-0.25~0）表面光潔度為1.6需粗車和半精鏜。 9） ∮U內(nèi)孔 公差為（-0.03~-0.25）表面光潔度為0.8需粗車和半精鏜和精鏜。 10） ∮89內(nèi)孔 公差為（+0.46~0）表面光潔度為1.6需粗車和半精鏜。 11） ∮90內(nèi)孔 公差為（+0.14~+0.05）表面光潔度為1.6需粗車和半精鏜。 12） 兩端面的16-7H12 的槽 公差為（+0.15~0）表面光潔度為3.2需粗銑和半精銑。 13） 3-2H10槽 公差為（+0.04~0）表面光潔度為1.6需粗車和精車。 14） 6-∮6均布的孔 公差為（+0.013~0）表面光潔度為6.3需鉆和擴。 4．3 制定工藝路線 按照先加工基準(zhǔn)面和先粗后精的原則，該零件可按下述工藝路線進行加工： 工序 1 以外圓∮105定位，粗車內(nèi)孔∮U 工序 2 以內(nèi)孔∮U定位，粗車外圓∮105、∮99.2車其端面 工序 3 以內(nèi)孔∮U定位，粗車外圓∮95到外圓∮105處的臺階面長61 、車∮92.8端面、車∮92.8 工序 4 掉頭以內(nèi)孔∮U定位，半精車外圓∮105、∮99.2，粗車∮105的外圓∮99.2，和倒角15度，車其端面 工序 5 掉頭以內(nèi)孔∮U定位，半精車外圓∮95、∮車92.8；螺紋M95×1.5, 工序 6 以外圓∮95和∮105處的臺階面定位，半精鏜內(nèi)孔∮90、∮98、∮U 工序 7 以內(nèi)孔∮U和∮105處的臺階面定位，粗車和半精車環(huán)槽2H10， 工序 8 以外圓∮95和∮105處的臺階面定位，粗銑和半精銑∮98的16槽 工序 9 以外圓∮99.2和端面定位，粗銑和半精銑∮92.8處的16槽 工序 10 以外圓∮99.2和端面定位，半精鏜∮88、∮89 工序 11 以外圓∮99.2和端面定位，鉆并擴6-∮6 的孔 工序 12 滲氮處理。 工序 13 以外圓∮95和∮105處的臺階面定位，精鏜內(nèi)孔∮U 工序 14 磁力探傷。 5 確定機械加工余量和毛坯尺寸 5.1 確定機械加工余量 隨著冶金工業(yè)的成熟，軸承鋼的軋制工藝也在不斷的進步，現(xiàn)在的鋼管精度也很高了。零件的成品的重量為0.89Kg其內(nèi)外圓的表面都是雙面的加工余量，因為毛坯的精度現(xiàn)在已經(jīng)很高，故直徑方向上，精加工的余量留0.05，雙邊即是0.1，半精加工的余量我們留0.2，雙邊即是0.4，粗加工的余量留0.5雙邊即是1，則可計算的出最大的外徑為(105+1+0.4)約為106.4，內(nèi)徑最小值（82-0.1-0.4-1）約為80.5，長度方向上，(88+0.5+0.5)為89；這里我們將坯料無縫管的外徑訂為106.5,內(nèi)徑80.5，長90，即可的零件的毛坯圖 6 工序設(shè)計 6.1 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 6.1.1 選擇機床 本零件的主要加工方式為車、鏜和銑、鉆； 其中粗車和半精車中的工序和工步較多，但是比較集中，考慮成批的加工過程中不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式車床就能滿足要求。因為本零件的外形尺寸不大，精度要求亦非特高，選用常用的C620-1型臥式車床即可。 工序中的鏜孔。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故宜在車床上鏜孔。由于要求的精度高，表面的光潔度的值較小需要選用較精密的車床才能滿足要求。選C616A型。 工序中的槽的加工。 環(huán)槽的加工在車床上車出即可，選擇C720多刀半自動車床和環(huán)槽刀夾具一次加工即可 工序中的端面槽的銑削，選擇臥式銑床，考慮本零件成批生產(chǎn)，選擇機床的使用范圍較廣為宜，故選擇常用的X62型就能滿足加工要求。 工序中的鉆孔?？梢圆捎脤Ｓ玫姆侄葕A具在立式鉆床上加工?？蛇x擇Z518型立式鉆床。 6.1.2 選擇夾具 本零件加工過程中，加工外圓面時使用心軸、自定心三爪卡盤等通用夾具，在銑端面槽和打孔時需要專用的分度夾具。 6.1.3 選擇刀具 1） 在車床上加工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工鋼質(zhì)零件采用類硬質(zhì)合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15,精加工用YT30,環(huán)槽加工選擇YG8割刀。 2） 銑刀可選擇直柄立銑刀。 3） 鉆孔可選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆。 6.1.4 選擇量具 本零件屬于成批生產(chǎn)。一般采用專用的量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器具的測量方法的極限誤差選擇。選擇時，采用其中的一種方法既可。 6.1.4.1 選擇各外圓面的量具 工序中半精車∮105h11達到圖紙要求，現(xiàn)在按計量器具的不確定度選擇該表面加工是所用量具，該尺寸公差T=0.22mm。按表查得，計量器具的不確定度允許值U1=0.016mm.查表知分度值0.02mm的游標(biāo)卡尺，其不確定度數(shù)值U=0.02mm, U＞U1,不能選用。必須U＜U1，故應(yīng)選擇分度值為0.01mm的外徑百分尺（U=0.006mm）選擇測量范圍為80-110mm，分度值為0.01mm的方可滿足要求。 按照上述的方法選擇本零件的各外圓加工面的量具。 6.1.4.2 選擇孔用量具 ∮82孔經(jīng)過粗車、半精鏜、精鏜三次加工。粗車選擇50-125mm的內(nèi)徑百分尺（GB8177-87），半精鏜選擇50-125mm,測孔深度為Ⅰ型的一級內(nèi)經(jīng)百分表（JB1081-75）,精鏜選用三牙縮緊式圓柱賽規(guī)（GB6322-86）。 6.1.4.3 選擇加工軸向尺寸所用量具 選擇如下 工序 尺寸公差 量具 610-0.2 分度值為0.01mm ，測量范圍為40-80 mm的深度百分尺 分度值為0.01mm ，測量范圍為0-50 mm的深度百分尺 3.5 11 4 3 6.1.4.4選擇加工端面槽的尺寸所用量具 選擇如下 分度值為0.01mm ，測量范圍為0-50 mm的游標(biāo)卡尺 6．2 確定工序尺寸 內(nèi)外圓柱面加工余量、工序尺寸和光潔度 21 加工表面 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面光潔度 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 ∮105h11外圓 1 0.4 — ∮105.5-0。20 ∮105-0。220 —— Ra6.3μm Ra3.2μm __ ∮94外圓 1 0.4 — ∮94.4-0。30 ∮94-0。460 —— Ra6.3μm Ra3.2μm __ ∮95外圓 1 0.4 — ∮95.4-0。20 ∮95-0。220 —— Ra6.3μm Ra3.2μm __ ∮82內(nèi)孔 1 0.4 0.1 ∮81.5 ∮81.9 ∮82 Ra3.2μm Ra1.6μm Ra0.8μm ∮90內(nèi)孔 1 0.4 —— ∮89.6 ∮90 —— Ra6.3μm Ra3.2μm __ ∮89內(nèi)孔 1 0.4 — ∮88.6 ∮89 —— Ra6.3μm Ra3.2μm __ ∮88內(nèi)孔 1 0.4 —— ∮87.6 ∮88 —— Ra6.3μm Ra3.2μm __ 7、確定切削用量及基本時間（機動時間） 切削用量一般包括切削深度、進給量、切削速度三項。確定方法是先確定切削深度，進給量再確定切削速度。現(xiàn)在根據(jù)（第三版，艾興，肖詩綱編，1993年機械工業(yè)出版社出版）確定本零件的各工序的切削工時。 7．1 工序1的切削用量和基本時間的確定 7.1.1 切削用量 本工序為粗車，已知材料為38GrMoAlA，δb為700MPa ,熱軋無縫鋼管，即床位C620-1型臥式車床，工件裝在三爪自定心卡盤中。 7.1.1.1 確定車內(nèi)孔∮82的切削用量，所選擇的刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)為車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第一部分，由于C620-1機床的中心高為200mm，故選擇刀桿尺寸B×H=16mm×25mm前角γ0=12°后角α0=6°主偏角κr=90°，副偏角κ/r=10°，刃傾角rξ=0°， （1）、確定切削深度αp由于單邊余量為0.5mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故， （2）、確定進給量f,根據(jù)相關(guān)的資料查得：本件加工情況下f=0.6-1.2mm/r,按C620-1機床的進給量選擇f=0.65mm/r (3)、確定切削速度V 切削速度查表知：當(dāng) 硬質(zhì)合金車刀加工600-700MPa的鋼料時，αP≤3mm,f≤0.75mm/r,切削速度V=109m/min, 切削速度的修正系數(shù)為ksv=0.8, ktv=0.65, kKsv=0.81, kTv=1.15, kMv= kKv=1,故可以計算得出V=52.8m/min, 按C620-1的機床的轉(zhuǎn)速表選擇n=460r/min,則可以計算實際的切削速度V= 116.9m/min,最后確定切削用量，αp=0.5mm,f=0.65mm/r,n=460r/min切削速度V= 116.9m/min 7.1.1.2 確定粗車外圓∮105、∮99.2端面及臺階面的切削用量 采用車內(nèi)孔的刀具加工這些表面。其中，車∮105時可在一次走刀的情況下完成，而車∮99.2 時，尺寸(106.5-99.6=6.9)即粗車下該表面的完成需要7次走刀方可完成。其切削用量等和加工內(nèi)孔∮82時一樣。即： αp=0.5mm,f=0.65mm/r,n=460r/min切削速度V= 116.9m/min 7.1.1.3 確定半精鏜孔∮82的切削用量所選擇的刀具是YT15硬質(zhì)合金直徑為20mm的圓形鏜刀。 1）、確定切削深度 mm 2)、確定進給量f 查表可知，當(dāng)半精鏜鋼料，鏜刀直徑為20mm， ≤2mm，鏜刀伸出長度為100mm時，f=0.15-0.3mm/r，按C620-1機床的進給量，選擇f=0.20mm/r, 3)、確定切削速度V 切削速度的計算公式確定 式子中=291，m=0.2、=0.15、=0.2、T=60min, =0.9×0.8×0.65=0.468,則 =78m/min, r/min 按C620-1機床上的轉(zhuǎn)速，選擇 7.1.2 基本時間的確定： 7.1.2.1 確定粗車內(nèi)孔∮82的基本時間， T= = =18.4 7.1.2.2 確定粗車外圓∮105的基本時間： T= = =18.4 7.1.2.3 確定粗車外圓∮95的時間： T= = =5.4 計算樣例如上，其他工序基本工時計算見工藝卡。 8 工 裝 夾 具 設(shè) 計 8.1 設(shè)計夾具的目的 在機械制造的機械加工、檢驗、裝配、焊接和熱處理等冷、熱工藝過程中，使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或者檢測的裝置。在機械制造中采用大量的夾具，機床夾具就是夾具中的一種。它裝在機床上，使工件相對刀具與機床保持正確的相對位置，并能承受切削力的作用。機床夾具的作用主要有以下幾個方面：較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度，因為用夾具裝夾工件時，工件相對機床（刀具）的位置由夾具來保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度；提高勞動生產(chǎn)率，因為采用夾具后，工件不需要劃線找正，裝夾也方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產(chǎn)率；擴大機床的使用范圍，因為使用專用夾具可以改變機床的用途、擴大機床的使用范圍，例如，在在車床或搖臂轉(zhuǎn)床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工；改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全，因為使用專用機床夾具可以減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，降低對工人操作技術(shù)水平的要求，保證安全。 8.2 夾具的分類 （1）通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如， 車床上的三爪卡盤和四爪卡盤、頂尖和雞心夾頭；銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。它們有很大的通用性，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機床附件供應(yīng)給用戶。 （2）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設(shè)計的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。 （3）組合夾具 組合夾具是在機床夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，由一整套預(yù)先制造好的，具有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件，按照組合化的原理，針對工件的加工要求組裝成各種專用夾具。夾具使用完畢后，可以拆卸，留待組裝新夾具時使用。 組合夾具的應(yīng)用范圍十分廣泛。它最適合于品種多、產(chǎn)品變化快、新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)等場合，在批量生產(chǎn)中也可利用組合夾具代替臨時短缺的專用夾具，以滿足生產(chǎn)要求。用組合夾具元件可以組裝成各類機床夾具。數(shù)控機床和柔性制造單元的出現(xiàn)，更加推動了組合夾具技術(shù)的進步，擴大了組合夾具的應(yīng)用范圍。 組合夾具具有以下特點：組合夾具元件可供多次使用，但其一旦組裝成某個夾具后，該夾具結(jié)構(gòu)仍屬專用性，只能一次使用。當(dāng)變換加工對象時，一般仍需全部拆開，重新組裝成新夾具結(jié)構(gòu)，以滿足新工件的加工要求。和專用夾具不一樣，組合夾具的最終精度，是靠各組成元件的精度，直接組合來保證的，不允許進行任何補充加工，否則無法保證元件的互換性。由于組合夾具是由各標(biāo)準(zhǔn)元件組合起來的，因此剛性較差，尤其是元件連接的結(jié)合面接觸剛度，對加工精度影響較大。一般組合夾具的外形尺寸較大，不及專用夾具那樣緊湊。這種夾具不受生產(chǎn)類型的限制，可以隨時組裝，以應(yīng)生產(chǎn)之急。 （4）拼裝夾具 拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的夾具元件，直接按專用夾具的裝配方法（銷釘定位、螺栓緊固）裝配成的專用夾具。采用拼裝夾具大大縮短了專用夾具的設(shè)計與制造周期，而且當(dāng)產(chǎn)品改型時原來夾具的大部分元件仍可拆下重新使用，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。 （5）通用可調(diào)夾具 通用可調(diào)夾具是指根據(jù)不同尺寸或種類的工件，調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件而形成的專用夾具。加工對象不很確定，通用范圍較大，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。 （6）成組夾具 成組夾具是指專為加工成組工藝中某一組零件而設(shè)計的可調(diào)夾具。加工對象明確，只需調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件便可使用，調(diào)整范圍只限于本零件組被的工件，適用于成組加工。 通用可調(diào)夾具和成組夾具都是一種比較先進的、繼承性好的新型夾具。采用這兩種夾具可大大減少專用夾具數(shù)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，并可有效地促進并實現(xiàn)機床夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。 通用可調(diào)夾具與成組夾具的區(qū)別在于：前者的加工對象不很確定，其更換調(diào)整部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計，往往具有較大的適應(yīng)性，通用范圍大；而成組夾具則是為成組加工工藝中一組零件而專門設(shè)計的，加工對象十分明確，可調(diào)范圍也只限于本組內(nèi)的零件，因此后者亦稱為專用可調(diào)夾具。 8.3 專用夾具的組成 （1）定位裝置 這種裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置，即通過它使工件加工時相對于刀具及切削成形運動處于正確的位置，如支撐釘、支撐板、V形塊、定位銷等。 （2）夾緊裝置 它的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位移，同時防止或減小振動。它通常是一種機構(gòu)，包括夾緊元件（如夾爪、壓板等），增力及傳動裝置（如杠桿、螺紋傳動副、斜楔、凸輪等）以及動力裝置（如氣缸、油缸）等。 （3）對刀—引導(dǎo)裝置 它的作用是確定夾具相對于刀具的位置，或引導(dǎo)刀具進行加工，如對刀塊、鉆套、鏜套等。 （4）其他元件及裝置 如定向件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設(shè)置的一些裝置，如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。 （5）夾具體 用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件，并與機床有關(guān)部位連接，以確定夾具相對于機床的位置。 8.4 典型的定位元件 工件以平面定位：工件以平面作為定位基面，是最常見的定位方式之一。如箱體、床身、機座、支架等類零件的加工中，較多采用了平面定位。工件以平面定位時常用的定位元件如下所述。 A主要支承： 它主要用來限制工件的自由度，起定位作用。 1） 固定支承，有支承釘和支承板兩種形式，在使用過程中他們都是固定不動的。當(dāng)工件以粗糙不平的粗基準(zhǔn)定位時，采用球頭支承釘。齒紋頭支承釘用在工件的側(cè)面，它能增大摩擦因數(shù)，防止工件滑動。當(dāng)工件以加工過的平面定位時，可采用平頭支承釘或支承板。 為保證各固定支承的定位表面嚴(yán)格共面，裝配后，需將其工作表面一次磨平。支承釘與夾具體孔的配合采用H7/ r6或H7/n6,當(dāng)支承需要經(jīng)常更換時，應(yīng)加襯套。襯套外徑與夾具體孔的配合一般采用H7/n6或者H7/r6，襯套內(nèi)徑與支承釘?shù)呐浜线x用H7/s6。 可調(diào)支承，是指支承釘?shù)母叨瓤梢哉{(diào)節(jié)。調(diào)整時要先松后調(diào)，調(diào)好后用防松螺母鎖緊。 可調(diào)支承主要用于工件以粗基準(zhǔn)面定位、或者定位基面的形狀復(fù)雜（如成型面、臺階面等），以及各批毛坯的尺寸、形狀變化較大時的情況?？烧{(diào)支承在一批工件加工前調(diào)整一次。在同一批工件加工中，它的作用同固定支承相同。 自位支承（浮動支承） 在工件定位過程中，它能自動地調(diào)整位置，其特點是：支承點的位置能隨著工件定位基面的不同而自動調(diào)節(jié)，定位基面壓下其中一點，其余點便上升，甚至各點都與工件接觸。接觸點數(shù)的增加，提高了工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，但其作用仍相當(dāng)于一個固定支承，只限制工件一個自由度。 B 輔助支承 輔助支承用來提高工件的剛度和穩(wěn)定性，不起定位作用。輔助支承的工作特點是：待工件定位夾緊后，再調(diào)整支承釘?shù)母叨?，使其與工件的有關(guān)表面接觸并鎖緊。每安裝一個工件就調(diào)整一次輔助支承。另外，輔助支承還可以起預(yù)定位的作用。常見的輔助支承有：螺旋式輔助支承、自位式輔助支承和推引式輔助支承。 工件以圓孔定位：工件以圓孔表面作為定位基面時，常用以下定位元件： 圓柱銷（定位銷）當(dāng)工件孔徑較小時（D=3-10mm），為增加定位銷剛度，避免銷子因受撞擊而折斷，或熱處理時淬裂，通常把根部倒成圓角。這時夾具體上應(yīng)有沉孔，使定位銷的圓角部分沉入孔內(nèi)而不會妨礙定位。大批大量生產(chǎn)時，可以采用帶襯套的結(jié)構(gòu)形式。為了便于工件裝入，定位銷的頭部應(yīng)有15度的倒角。 定位銷的工作部分直徑可按g5、g6、f6、f7制造，定位銷和夾具體的配合可用H7/r6、H7/n6，襯套與夾具體選用過渡配合H7/n6，其內(nèi)徑和定位銷為間隙配合H7/h6、H7/h5。 2） 圓柱心軸 其定位部分直徑按h6、g6或f6制造，裝卸工件方便，但定心精度不高。為了減少因配合間隙而造成的工件的傾斜，工件常以孔和端面聯(lián)合定位，因而要求工件定位孔和端面有較高的垂直度，最好能在一次裝夾中加工出來。 使用開口墊圈可實現(xiàn)快速裝卸工件，開口墊圈的兩端面應(yīng)互相平行。當(dāng)工件內(nèi)孔和端面垂直度誤差很大時，因采用球面墊圈。 3） 圓錐銷 限制了X、Y、Z三個自由度。 4） 圓錐心軸（小錐度心軸）這種定位方式的定心精度較高，不用另設(shè)夾緊裝置，但工件的軸向定位誤差較大，傳遞的扭矩較小，適用于工件定位孔不低于IT7的精車和磨削加工，不能加工端面。 工件以外圓柱面定位：工件以外圓柱面定位時，常用以下元件： V形塊 它有固定式和活動式兩種。固定式V形塊在夾具體上的裝配，一般用兩個定位銷和2-4個螺釘連接，活動式V形塊除限制工件一個移動自由度外，還兼有夾緊作用。它定位最大的優(yōu)點就是對中性好，它可使一批工件的定位基準(zhǔn)軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響。V形塊定位的另一個特點是無論定位基準(zhǔn)是否經(jīng)過加工，是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。因此，V形塊是用得最多的定位元件。 定位套 它用來限制沿軸向的自由度，常與端面聯(lián)合定位。用端面作為主要定位面時，應(yīng)控制套的長度，以免夾緊時工件產(chǎn)生不允許的變形。它結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，但定心精度不高，一般適用于精基準(zhǔn)定位。 半圓套 這種定位方式主要用于大型軸類零件及不便于軸向裝夾的零件。定位基面的精度不低于IT8-IT9，半圓的最小內(nèi)徑取工件定位基面的最大直徑。 8.5 夾具中的夾緊機構(gòu) 夾具中的夾緊裝置一般由動力源和夾緊機構(gòu)兩個部分組成。動力源是產(chǎn)生原始作用力的部分，如用人的體力對工件進行夾緊，稱為手動夾緊；若采用氣動，液動，電動以及機床的運動等動力裝置來代替人力進行夾緊，則稱為機動夾緊。夾緊機構(gòu)是接受和傳遞原始作用力，使其變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分，包括中間傳遞力機構(gòu)和夾緊元件。中間傳遞力機構(gòu)把來自人力或者動力裝置的力傳給夾緊元件，再由夾緊元件直接與工件受壓面接觸，最終完成夾緊任務(wù)。 在夾緊的組成中可以看出，不論采用任何動力源（手動或者機動），外加的原始作用力要轉(zhuǎn)化為夾緊力，都必須通過夾緊機構(gòu)。夾具中常用的夾緊機構(gòu)有斜碶夾緊機構(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)、圓偏心夾緊機構(gòu)、鉸鏈夾緊機構(gòu)、定心對中夾緊機構(gòu)以及聯(lián)動夾緊機構(gòu)等。 （1）斜碶夾緊機構(gòu)：斜碶夾緊機構(gòu)是夾緊機構(gòu)中最基本的形式之一，螺旋夾緊機構(gòu)，圓偏心夾緊機構(gòu)，定心對中夾緊機構(gòu)等均是斜碶夾緊機構(gòu)的變形，由于手動的斜碶夾緊機構(gòu)在夾緊工件時既費時又費力，效率很低，故實際上多在機動夾緊裝置中采用。 （2）螺旋夾緊機構(gòu)：利用螺桿直接夾緊工件，或者與其他元件組成復(fù)合夾緊機構(gòu)夾緊工件，是應(yīng)用較廣泛的一種夾緊機構(gòu)，由于螺旋夾緊機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，夾緊可靠，擴力比較大和夾緊行程不受限制等特點，所以在手動夾緊裝置中被廣泛使用，在夾具中除采用螺桿直接夾緊工件外，經(jīng)常采用螺旋壓板夾緊機構(gòu)。 （3）圓偏心夾緊機構(gòu)：由于偏心圓的夾緊力小，自鎖性能又不是很好，故只使用于切削負(fù)荷不大而且無很大震動的場合，為滿足自鎖條件，其夾緊行程也相應(yīng)受到限制，用與夾緊行程較小的場合。 （4）鉸鏈夾緊機構(gòu)：因鉸鏈夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，擴力比較大，適用于多點或多件夾緊，在氣動或者液動夾具中廣泛應(yīng)用。 （5）定心、對中夾緊機構(gòu)：定心，對中夾緊機構(gòu)是一種特殊的夾緊機構(gòu)，工件在其上同時實現(xiàn)定位和夾緊。 （6）聯(lián)動夾緊機構(gòu)：工件裝夾所使用的夾具，有的需要同時有幾個點對工作的工件進行夾緊，而有的則需要同時夾緊幾個工件，為了提高效率，減少裝夾時間，可采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)。 8.6 夾具的發(fā)展趨勢 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。 ?1） 高精度 隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達2~5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。 2） 高效 為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。 3） 模塊、組合 夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設(shè)計與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。 4） 通用、經(jīng)濟 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性功能強，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應(yīng)用的價值。 專家們建議組合夾具行業(yè)加強產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。 8.7設(shè)計說明 本次的夾具設(shè)計，基于以上原理，選擇并作了鉆6-∮6孔的鉆床夾具。它通過心軸定位，在鉆套的導(dǎo)引下完成鉆孔，通過分度的裝置，保證6孔的均布從而保證本工序的完成。結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。因為零件的質(zhì)量較小，根據(jù)課本規(guī)格，可做成浮動式的。 致 謝 大學(xué)的學(xué)習(xí)生涯，將隨著畢業(yè)論文的結(jié)束畫上圓滿的句號，在這四年里，在所有老師的細(xì)心教育和自己的刻苦努力下，我學(xué)到了很多很實用的知識，更重要的是，我學(xué)到不僅僅是書本上的知識，更是一種學(xué)習(xí)的能力，相信這一定可以幫助自己在今后的工作中起到積極的作用。 在這次畢業(yè)論文中，給予我?guī)椭畲鬅o疑就是我的指導(dǎo)老師。雖然老師工作繁忙，但卻對我的悉心指導(dǎo)卻絲毫沒有怠懈，電話交流非常頻繁，并利用因特網(wǎng)及時進行護動交流，給予我很大的發(fā)展空間，不斷拓展自己的思維，培養(yǎng)了我獨立思考、處理問題的能力。在這次論文中，真的感覺學(xué)到了很多很多知識，在此表示我衷心的感謝。 最后，再次感謝所有在這次論文中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)。也再次致敬，向這片熟悉——即將離去的校園。 參考文獻 [1] 王啟平等.機械制造工藝學(xué)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2002. [2] 張福潤等.機械制造基礎(chǔ)[M]. 武漢:華中科技大學(xué)出版社,2000. [3] 劉慧芬等.機床與夾具[M].北京: 清華大學(xué)出版社,2005. [4] 朱正心等.機械制造技術(shù)[M].北京: 機械工業(yè)出版社,1999. [5] John Wilson.AutoCAD2000:3D modeling :a visual approach.[M] Autodesk Press, 2000. [6] 王啟平等.機械制造工藝學(xué)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2002.