典型零件的模具的工工藝及其工裝設計報告 The typical model spare parts processes the craft and its work to equip to account a report 摘 要： 本畢業(yè)設計主要圍繞典型零件的加工工步 ,工序 ,工藝 ,效率 ,怎樣得到高質量的典型零件的加工產品所分析的加工工藝設計 ,以及為之所必須的工藝裝備和為企業(yè)生產做準備的工裝設計 ,從為教學生產所服務。 關鍵詞： 典型零件 加工工藝 工裝設計 典型零件 軸類零件 一、軸類零件的功用、結構特點及技術要求 軸類零件是機械中經常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內孔和螺紋及相應的端面所組成。其結構特點 :有光軸 ,空心軸 ,半軸 ,階梯軸 ,花鍵軸 ,十字軸 ,偏心軸 ,曲軸及凸輪軸等 .軸的長徑比小于 5的稱為短軸，大于 20的稱為細長軸，大多數軸介于兩者之間。 軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準，它們的精度和 表面質量一般要求較高，其技術要求一般根據軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項： (一 )尺寸精度 起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對其尺寸精度要求較高（ IT5IT7）。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低（ IT6 IT9）。 (二 )幾何形狀精度 軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應將其公差限制在尺寸公差范圍內。對精度要求較高的內外圓表面，應在圖紙上標注其允許偏差。 (三 )相互位置精度 軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機械中的位置和功用決定的 。通常應保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件（齒輪等）的傳動精度，并產生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為 0.01 0.03mm，高精度軸（如主軸）通常為 0.001 0.005mm。 (四 )表面粗糙度 一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為 Ra2.5 0.63m，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為 Ra0.63 0.16m。 二、軸類零件的毛坯和材料 (一 )軸類零件的毛坯 軸類零件可根據使用要求、生產類型、設備條件及結構，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外 圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。 根據生產規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產多采用自由鍛，大批大量生產時采用模鍛。 (二 )軸類零件的材料 軸類零件應根據不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調質、正火、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。 45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經過調質（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和 韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達 45 52HRC。 40Cr等合金結構鋼適用于中等精度而轉速較高的軸類零件，這類鋼經調質和淬火后，具有較好的綜合機械性能。 軸承鋼 GCr15和彈簧鋼 65Mn，經調質和表面高頻淬火后，表面硬度可達 50 58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。 精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸）可選用 38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經調質和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變 形很小，硬度更高的特性。 三、軸類零件典型工藝路線 對于 7級精度、表面粗糙度 Ra0.8 0.4m的一般傳動軸，其典型工藝路線是：正火車端面鉆中心孔粗車各表面精車各表面銑花鍵、鍵槽熱處理修研中心孔粗磨外圓精磨外圓檢驗。 軸類零件一般采用中心孔作為定位基準，以實現基準統一的方案。在單件小批生產中鉆中心孔工序常在普通車床上進行。在大批量生產中常在銑端面鉆中心孔專用機床上進行。 中心孔是軸類零件加工全過程中使用的定位基準，其質量對加工精度有著重大影響。所以必須安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在 車床上用金剛石或硬質合金頂尖加壓進行。 對于空心軸（如機床主軸），為了能使用頂尖孔定位，一般均采用帶頂尖孔的錐套心軸或錐堵。若外圓和錐孔需反復多次、互為基準進行加工，則在重裝錐堵或心軸時，必須按外圓找正或重新修磨中心孔。 軸上的花鍵、鍵槽等次要表面的加工，一般安排在外圓精車之后，磨削之前進行。因為如果在精車之前就銑出鍵槽，在精車時由于斷續(xù)切削而易產生振動，影響加工質量，又容易損壞刀具，也難以控制鍵槽的尺寸。但也不應安排在外圓精磨之后進行，以免破壞外圓表面的加工精度和表面質量。 在軸類零件的加工過程中，應當安 排必要的熱處理工序，以保證其機械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯鍛造后安排正火工序，而調質則安排在粗加工后進行，以便消除粗加工后產生的應力及獲得良好的綜合機械性能。淬火工序則安排在磨削工序之前。 四、細長軸加工工藝特點 由于細長軸剛性很差，在加工中極易變形，對加工精度和加工質量影響很大。為此，生產中常采用下列措施予以解決。 (一 ) 改進工件的裝夾方法 粗加工時，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡頂法，尾座頂尖采用彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長。但是，由于頂尖彈性的限制，軸向 伸長量也受到限制，因而頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時，有使工件脫離頂尖的危險。采用卡拉法可避免這種現象的產生。 精車時，采用雙頂尖法（此時尾座應采用彈性頂尖）有利于提高精度，其關鍵是提高中心孔精度。 (二 )采用跟刀架 跟刀架是車削細長軸極其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工時徑向切削分力的影響，從而減少切削振動和工件變形，但必須注意仔細調整，使跟刀架的中心與機床頂尖中心保持一致。 (三 )采用反向進給 車削細長軸時，常使車刀向尾座方向作進給運動（此時應安裝卡拉工具），這樣刀具施加于工件上的進給力方向朝向 尾座，因而有使工件產生軸向伸長的趨勢，而卡拉工具大大減少了由于工件伸長造成的彎曲變形。 (四 )采用車削細長軸的車刀 車削細長軸的車刀一般前角和主偏角較大，以使切削輕快，減小徑向振動和彎曲變形。粗加工用車刀在前刀面上開有斷屑槽，使斷屑容易。精車用刀常有一定的負刃傾角，使切屑流向待加工面。 典型零件加工工藝分析 工藝規(guī)程的編制是工藝準備中一項非常重要和復雜的工作。工藝設計應盡量做到：先應用成組技術，把各種具有相似或相同特征的零件分類編碼，采用統一的解決方案，并利用技術專家、老技術人員的技術和經驗，對工藝進行優(yōu)化 設計，實現工藝標準化、規(guī)范化，再利用計算機進行數據處理，儲入計算機中，為以后工藝設計提供樣板模式。 減速器低速軸機械加工工藝設計 圖 1-01 減速器低速軸圖 如上圖所示減速器低速軸圖。軸頸 A、 B安裝滾動軸承； E部位安裝齒輪； D部位上裝有用于齒輪軸向固定的軸套； G部位安裝傳動輸出的皮帶輪。零件承受中等載荷，受沖擊力很小，軸頸部位磨損不嚴重。主要技術要求如下： （ 1） D、 E、 B、 G各外圓表面的圓度誤差不大于其尺寸公差值的一半； （ 2） 軸頸 A、 B對軸心線 A B的徑向圓跳動誤差不大于 0.02； E、 G對軸心線 A B的徑向圓跳動誤差不大于 0.025； （ 3）端面 C、 F對軸心線 A B的端面圓跳動誤差不大于 0.025； （ 4）鍵槽對軸心線 A B的對稱度誤差不大于 0.03。 生產類型為：中批量生產。試選擇零件的材料，并制定零件的機械加工工藝規(guī)程和加工兩個槽時的工裝設計。 1選擇零件的材料 從減速器傳動軸的受力分析可知，它受扭轉一彎曲復合作用力，由于其承受中等載荷，工作又較平穩(wěn)，沖擊力很小，所以可采用優(yōu)質碳素結構鋼的 45#鋼，坯料用熱軋圓鋼。為了改善 組織、提高力學性能，坯料要經過正火熱處理。 2選擇定位基準 加工實心軸類零件的定位精基準，最常用的是兩端中心孔。在單件小批生產情況下，坯料直徑、長度又不很大時，可以在普通車床上加工出所需的中心孔；如果坯料直徑較大，長度較長，特別是當坯料為較大的模鍛件時，則可以在立式鉆床上用專用夾具定位夾緊坯料鉆出中心孔；在生產批量較大時，可以在專用的雙面銑床上銑端面和鉆中心孔。此減速器低速軸坯料直徑較大，所以在立式鉆床上鉆出 A型中心孔。 為保證中心孔定位準確，在粗車后精車前，一端要重新加工出帶 120保護錐的 B型中心孔，另一端按要求加工出 C型 M16中心孔，但螺紋不攻。在磨削軸頸 A、 B之前，兩端中心孔還必須經過修研。 3選擇加工方法 軸頸 A、 B的尺寸精度和表面粗糙度都要求較高（公差等級為 IT6，表面粗糙度值 Ra為 1.6）。必須經過粗車半精車磨削。因為磨削可以精確的達到 IT6 IT7級公差和 Ra1.6 0.8表面粗糙度。其它外圓表面，通過車削便可以達到所需的尺寸精度、表面粗糙度等技術要求，不必進行磨削。 E、 G部位的鍵槽可以在立式銑床上用立銑刀銑削的方法獲得。 I端面上的 6孔可以在立式鉆床上鉆出， M16螺紋則是用 絲錐手工或鉆床上攻出。 4安排加工順序 兩端 A型中心孔是以后加工各外圓面的精基準，所以應安排先加工。 車削外圓面時，粗、精加工分階段進行。粗車與精車之間安排正火熱處理，以消除粗車時產生的內應力。 銑鍵槽安排在精車后、磨削前進行，鉆 6孔和攻 M 16螺紋則放在最后。 機械加工完畢，最終要進行檢驗。 5確定各工序的加工余量，工序尺寸和公差 從零件圖可知，最大直徑為 90，這一尺寸未標公差，但并非隨意的尺寸，一般是按公差等級 IT13來取其公差。由于坯料是熱軋圓鋼，其直徑便不能隨意定一個尺寸，必須根據型材規(guī)格表 選取合適的直徑（見表 1-1）。為此選用坯料直徑 95，總的加工余量為 95 90 5。 表 1-1常用型材（圓鋼）規(guī)格表 直 徑 5 5 5 6 6 5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 38 40 42 45 48 50 52 55 56 58 60 63 65 68 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 240 250 長度 優(yōu)質鋼 2m6m，普通鋼當直徑小于 25時為 4m10m，小于 10時常卷成盤狀。 考慮到粗、精加工分階段進行，在粗車時應切去大部分余量，故取粗車的加工余量為 3.5，那么精車的加工余量為總的加工余量減去粗車的加工余量，即 5 3.5 l.5。 70部位的尺寸亦屬未標公差的尺寸，其公差等級同理可取 IT13，精車加工余量亦可以取1.5，那么粗車的加工余量 =90 70 1.5=18.5。 各外圓 表面的工序間余量，工序尺寸及公差如表 1 2所示。 表 1-2 減速器低速軸的加工尺寸 （單位 /mm） 加工表面 工序 名稱 工序間余量 工序能達到的公差等 級及其標準公差值 最大極 限尺寸 工序尺寸及公差 軸頸 、 磨削 0.16 IT6（ 0.019） 60.03 6003.0011.0（ m6） 半精車 0.61 IT8（ 0.046） 60.19 60.190 046.0粗車 34.2 IT10(0.12) 60.8 60.80 012.0外圓 精車 0.63 IT9（ 0.074） 69.97 70 03104.0（ f9) 粗車 24.4 IT10（ 0.12） 70.6 70.60 12.0外圓 精車 0.638 IT7（ 0.03） 80.062 8006.032.0（ p7 ） 粗車 14.3 IT10（ 0.12） 80.7 80.70 12.0外圓 精車 0.568 IT7（ 0.03） 55.032 50002.0（ k7） 粗車 39.4 IT 10（ 0.12） 55.6 55.60 12.0外圓 精車 1.5 IT13（ 0.46） 70 700 46.0粗車 23.5 IT 14（ 0.74） 71.5 71.50 74.0外圓 精車 1.5 IT13（ 0.54） 90 900 54.0粗車 3.5 IT14（ 0.87） 91.5 91.50 87.06估算時間定額 表 1 3列出了此減速器低速軸零件分別用技術測定法和經驗估工法估算得出的時間定額。其中技術測定法所列數據普遍偏緊，適用于生產穩(wěn)定，工具設備齊全，生產管理較完善，勞動效率較高的情況。經驗估工法中，由操作工估計的數據普遍偏松，這是由于他們較多地從單件生產的角度考慮，過于穩(wěn)妥。由生產計劃部門的估工人員估算的數據常在上述兩者之間，因各廠的具體情況不同而異。因此，如何制訂出真正合理的，能夠調動各方面的積極性和確保生產發(fā)展的時 間定額，決不是一個容易的問題，應充分考慮各種有關因素，認真分析后才作決定。 表 1-3 減速器低速軸的工時定額 工序號 工序內容 工 時 定 額 （ 分 鐘 ） 技術測定估算值 某廠操作工估計值 某廠定額員估計值 1 圓鋼下料 22 30 30 2 打中心孔 3.5 3 粗車外圓 35 4 正 火 按零件重量計價，一般不估算單件工時 5 精車外圓 15 60 60 6 銑鍵槽 30 90 40 7 磨外圓 20 60 30 8 鉆孔和攻絲 18 20 15 共 計 143.5 320 205 7編制機械加工工藝規(guī)程 由于此減速器低速軸 生產類型為中批量生產，但在生產管理較完善的工廠一般可編制如 1-4表的比較詳細的機械加工過程工藝卡片。 表 1-4減速器低速軸機械加工工藝過程 工序號 工序內容 工 序 簡 圖 設備 1 圓鋼下料 95380 鋸床 2 兩端鉆 A型 5中心孔 立鉆 第一次安裝： 1粗車 91.5外圓、長156； 2粗車 80.7外圓、長136； 3粗車 70.6外圓，保證 80.7、長 78； 4粗車 60.8外圓，保證 70.6， 長 21。 車床 第二次安裝：調頭 1粗車 71.5外圓，保證 91.5，長 14； 2粗車 60.8外圓，保證 91.5左端至71.5右端長 88； 3粗車 55.6外圓，保證 60.8外圓長 72。 4 正 火 將鋼件加熱到 Ac3（或 Acm）以上 30 50，保溫適當的時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝。 第一次安裝： 1車端面，保證長 134； 2鉆 B型 5中心孔。 車床 第二次安裝：調頭 1車端面，控制全長376； 2鉆 C型 M16中心孔，尺寸如零件圖所示，螺紋不攻。 第三次安裝：調頭 1精車 90外圓； 2.精車 80062.0032.0外圓及軸肩端面； 3.精車 70 03.0104.0外圓軸肩端面； 4.半精車 60.190 046.0外圓； 5切槽（按圖紙要求）； 6倒角（按圖紙要求）。 第四次安裝：調頭 1精車 70保證長度尺寸 10； 2半精車 60.190 046.0保證長度 840 23.04精車 55032.0002.0（按圖紙尺寸） 5倒角（按圖紙尺寸。） 6 1銑寬 24 055.0 鍵槽 2銑寬 18 . 鍵槽 用 V型塊做定位元件 ,具體見工裝設計部分 立 式 數顯銑床 第一次安裝： 磨 6003.0011.0外圓 外 圓 磨床 第二次安裝：掉頭磨6003.0011.0 外圓 8 1鉆孔 6深 10； 2攻 M16螺紋 9 按圖紙要求檢驗 典型零件的工藝裝備設計 工藝裝備通常是指機械制造中所用到的刀具、工卡具、量具、模具、輻具的總稱（簡稱工裝）。機械制造本身離不開工藝裝備的應用，在很大程度上決定了機械制造工業(yè)的發(fā)展。工藝裝備的水平是衡量一個工廠技術能力的重要指標。因此，工裝在機械加工中起到了很重要的作用 ,工藝裝備是保證貫徹執(zhí)行工藝規(guī)程，提高和保證產品加工質量的重要手段。工裝設計是工藝管理工作的重要組成部分，是生產技術準備中工作量最大，周期最長的階段。工裝設計應在較短時間 內設計出質量穩(wěn)定、設計出系列化、標準化程度比較高、質量穩(wěn)定的工藝裝備。 夾具是機械制造中使用的一種工藝裝備，可分為：機床夾具，裝配夾具，檢驗夾具等，而最廣泛的就是機床夾具。 機床夾具是（以下簡稱夾具）是根據工藝規(guī)定的要求，在機床上用來固定（定位）和夾持（夾緊）工件和刀具以利于并加快加工過程的附屬裝置。而按使用機床類型可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具鏜床夾具，而專用夾具是指專為某一工件的某一工序設計制造的夾具，一般在批量生產中使用。 一 .夾具設計 1.專用夾具設計時，通常要滿足以下要求： （ 1）能保 證工件的加工精度 夾具要有合理的定位方案，合適的尺寸，公差和技術要求，并進行必要的精度分析 （ 2）能提高加工效率 所設計的夾具結構在與工件生產綱領相適應的條件下，應盡量采用夾緊可靠，快速高效的夾緊機構與傳動方式。以縮短輔助時間。 （ 3）工藝性好 專用夾具的結構簡單，合理，便于加工，裝配，檢修。 專用夾具的制造屬單件生產。最終精度常由調整或修配保證，夾具上應設置調整或修配結構（如調整間隙、可修磨的墊片等） （ 4） 使用性好 夾具應操作簡單省力，安全可靠，排屑，潤滑 方式及維護方便。 （ 5）經 濟性好 除考慮夾具本身結構簡單，標準化程度高，成本低廉外，還應根據生產綱領對夾具方案進行必要的經濟分析，以跳高其在生產中的經濟效益。 2.擬訂夾具的結構方案 （ ）明確設計要求和生產條件 首先要明確設計任務書（從編制的零件的工藝規(guī)程后提出）的要求，然后分析研究并收集設計資料，內容如下： （ 1）了解零件工作圖，毛坯圖和裝配圖，分析零件的作用、結構特點，材料及毛坯制造精度及零件的技術要求 （ 2）深入分析設計任務書或工序簡圖上所提出的加工要求和設計要求，該工序在整個工序過程中與前后工序的關系、所采用的 切削用量，分析所規(guī)定要求的合理性，以便發(fā)現問題及時與工藝人員進行磋商 . （ 3）了解所使用機床的規(guī)格、性能以及與夾具聯接處的結構和有關系尺寸。 (4) 了解所使用的刀具、量具結構、規(guī)格以及測量和對刀調整方法。 （ 5）了解零件的確生產綱領、投產批量和生產組織以及本廠氣液方面動力設施條件等有關問題 （ 6）收集國內外同類夾具有關資料及設計中需要參考的各種設計標準、典型結構等資料手冊 （二） .擬定夾具結構方案，繪制夾具草圖 在充分的做好準備工作的基礎上，擬訂夾具結構的初步方案，繪制夾具草圖，其內容如下： (1） .確定 工件的定位方案 選擇定位方法和定位元件 (2) .確定工件的夾緊方案，選擇加緊方法和夾緊裝置。 （ 3） .確定其他裝置及元件的結構形式 如對刀、導向裝置等。 （ 4） .確定夾具在機床上的安裝方式。 （ 5） .確定家具的結構形式 （ 6） .繪制夾具的結構形式 3.設計 如圖： （ 1） .設計準備 收集原始資料包括被加工零件的設計和工藝工序以及有關夾具設計資料等。在此基礎上，對零件加工工藝進行分析 （ 2） .繪制夾具草圖 設計步驟參閱設計步驟表 3 （ 3） .對結構方案進行精度分析和估算 工件的加工精度較高時應進 行工件的加工精度分析。工件的加工精度不高時，按經驗作一般估算。有動力裝置的夾具，需計算加緊力。當有幾種結構方案時，可進行經濟分析，選用經濟效益較高的方案。 （ 4） .審查方案與改進設計 夾具草圖劃出后，應征求有關人員的意見，并送有關部門審查，然后根據他們的意見對夾具方案進一步修改。 二 .夾具總圖設計 夾具總圖的設計，是在夾具結構方案經過討論審定后進行的。夾具的總裝配圖應按國家標準繪制繪制比例應采取 1 : 1。主視圖應按操縱者的視線方向繪制，總圖應把夾具的工作工作原理、各種裝置的結構及其相互關系表示清楚。在完 整地表達出夾具工作原理和構造的基礎上，總圖上的視圖數量應盡量減少。 1. 草圖設計步驟： （ 1） .布置圖畫 選擇適合的比例，在圖紙上用雙點劃線繪制被加工工件三個方向視圖的輪廓線。各個視圖之間要留有足夠的空間，以便在下一步時繪制夾具元件。 （ 2） . 設計定位元件 根據選好的第一、第二、第三定位基準確定出定位元件的類型、尺寸、空間位置及其詳細結構。并將其繪制在相應的視圖上。定位元件的結構與定位基準的形狀、尺寸、配置及其精度密切相關 (3) 設計對刀元件 在分析加工方法及工件被加工表面的基礎上，確定出用于保證刀 具和夾具相對位置的對刀元件類型（對于鉆床夾具有導套，銑床夾具用對刀快）、結構、空間、位置，并將其繪制在視圖的相應的位置上。 (4).設計夾緊裝置 夾緊裝置的結構與空間位置的選擇取決于工件形狀、工件在加工中受到力的情況，以及對夾具的生產率和經濟性方面要求。其復雜程度應與生產類型相適應要全面考慮各個因素產生的影響和安全生產問題 (5) 設計夾具體 通過夾具體將定位元件、對刀元件及夾緊裝置聯系成一個整體。夾具體還用于保證夾具相對于機床的正確位置。夾具體應滿足足夠的強度、剛度、任性以及制造精度 (6)標注尺 寸、技術條件及編制零件明細表 1. 總圖設計的步驟和要求 （ 1） .用雙點劃線將工件的外輪廓、定位基面 、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖的合適位置上。在總圖上工件可以看到透明體，不遮擋后面的線條。 （ 2）依次劃出定位裝置、夾緊裝置、其他裝置及夾具體。 （ 3） .表出必要的尺寸、公差和技術要求。 （ 4） .編制夾具明細表及標題欄。 2.夾具總圖上尺寸和公差的標注 （ 1） .加劇總圖上應標注的尺寸和公差配合 最大輪廓尺寸 一般情況下，應注出夾具的最大輪廓尺寸，若夾具上有活動部分，則應用雙點劃線劃出最大活動范 圍，標出活動部分的尺寸范圍。 影響定位精度的尺寸和公差 他們主要指工件與定位元件及及定位元件之間的的尺寸、公差。 影響對刀精度的尺寸和公差 它們主要是指刀具與對刀或導向元件之間的尺寸、公差。 影響夾具在機床上的安裝精度的尺寸和公差它們主要指夾具安裝基準面與機床相對應配合表面之間的尺寸、公差但鉆床的安裝基準面是平面不要標注。、 影響夾具精度的尺寸和公差 主要指定位元件對刀元件、安裝基準面三者之間的位置尺寸和公差 7 其他重要尺寸和公差 它們?yōu)橐话銠C械設計中應標的尺寸、公差。 夾具總 圖上公差值的確定 夾具總圖上標注公差值的原則是：在滿足工件加工要求的前提下，應盡量降低夾具的制造精度。 2 直接影響工件加工精度的夾具公差 J 夾具總圖上標注的類尺寸公差均直接影響工件的加工精度。取 J (1/2 1/5) 式中 J-夾具總圖上的尺寸公差或位置公差。 -與 J 相應的工件尺寸公差。 當工件產量大、加工精度低時， J取小值，因這樣可延長夾具使用壽命，又不增加夾具制造困難，反之取大值。 標注尺寸中的尺寸公差、位置公差 均取相應工件公差的 1/3左右。 對于直接影響工件加工精度的配合尺寸，在確定了配合性質后，應盡量選用優(yōu)先配合， 工件的加工尺寸未標注公差時，工件公差 視為 IT12 IT14, 夾具上的相應尺寸公差按 IT9 IT11標注；工件的位置要求未標公差時，工件位置公差 視為 9 11級，夾具上相應位置公差按 7 9級標注；工件上加工角度未標注公差時，工件公差 視為 30 10，夾具上相應角度公差標注為 10 3 (相應邊長為 10mm 400mm,邊廠短時取大值 )。 3.夾具總圖上應標注的行位公差和 技術要求 2 應標注的行位公差 對于車床夾具： 定位表面相對于夾具軸線（或找正基面）的跳動。 定位表面相對于頂尖孔或錐炳軸線的跳動。 定位表面相對于安裝基面的平行度、垂直度。 定位表面之間的垂直度、平行度。 定位表面的軸線相對于夾具軸線的對稱度。 對于鉆床夾具： 1 鉆套軸線相對于定位表面 (或軸線 )的平行度、垂直度、對稱度。 2 鉆套軸線相對于底座底平面的垂直度。 3 同軸的雙層鉆套的同軸度。處于同一圓周位置的鉆套所在圓的圓心相對于定位中新的同軸度。 4 活動定位件（如活動 V型塊）的中線對定位 件、鉆套、夾具軸線的對稱度。 對于銑床夾具： 1 定位表面（或軸線）對夾具底面的平行度、垂直度。 2 定位表面（或軸線）對定位鍵側面的平行度、垂直度。 3 對刀面對定位表面的垂直度、平行度。 下面是各類機床夾具形位公差的數值： 表 1-5 夾具位置尺寸的公差 夾具類型 工件位置尺寸的公差 0.03 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.5 自由尺寸 夾具相應尺寸公差占工件公差的 車床夾具 鉆床夾具 銑床夾具 1/4 1/3 1/2 1/4 1/3 1/2 1/5 1/4 1/3 1/5 1/4 1/3 1/5 1/5 1/5 表 1-6 車床夾具定位元件軸線對夾具軸線的同軸度公差 工件的同軸度公差 定位元件軸線對夾具軸線的同軸度公差 有頂尖孔的夾具 一般車床夾具 0.05 0.1 0.1 0.2 0.2以上 0.005 0.01 0.01 0.2 0.1 0.2 0.01 0.02 0.02 0.02 0.04 0.06 表 1-7 銑床夾具對刀面、定向鍵側面對定位表面位置關系的允差 工件加工表面對定位基準的位置關系的公差 (mm/100mm) 對刀面、定 向鍵對定位表面的平行度、垂直度 （ mm/100mm） 0.05 0.1 0.1 0.2 0.25以上 0.01 0.02 0.02 0.05 0.05 0.1 （ 2）技術要求的標注 夾具總圖上無法用符號標注而又必須說明的問題，可作為技術要求用文字寫在總圖的右下角。如幾個支承釘采用裝配后再修磨達到等高；活動 V型塊應能靈活移動；夾具裝飾漆顏色；夾具使用時的操作順序等 三 .工件在夾具上的精度效核 1.影響加工精度的因素 用夾具裝夾工件進行機械加工時 ,其工藝系統中影響工件工件加工精度的因素很多 .與夾具有關 的因素有定位誤差 D 對刀誤差 T夾具在機床上的安裝誤差 A和夾具誤差 Z.在機械加工工藝系統中，影響加工精度的其他因素綜合稱為加工方法誤差 G。上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確，而形成總的加工誤差 。 以上各誤差中，與夾具直接有關的誤差為 D T A Z四項。加工方法誤差 G具有很大的偶然性并很難精確計算。 （ 1）定位誤差 D 。 (2).對刀誤差 T因刀具相對 于對刀或導向元件的位置不精確而造成的加工誤差，稱為對刀誤差， 夾具的安裝誤差 A 因夾具在機床上的安裝不準確而造成的加工誤差， 應盡量使得 A =0. 夾具誤差 z 因夾具上定位元件、對刀或導向元件及安裝基面三者之間（包括導向元件與導向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差的大小取決于夾具零件的加工精度和夾具裝配時的調整與修配精度。 加工方向誤差 G 因機床精度、對刀精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統的餓受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差統為加工誤差普遍取： G /3 2.保證加工精度的條件和措施 保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時，總加工誤差 為上述個誤差之和。由于上述誤 差均為獨立隨機變量，應將各誤差用概率法疊加。因此保證加工精度的條件是： 22222 )()()()()( ZGATD + 即工件的總加工誤差 應不大于工件的加工尺寸公差 。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早的報廢，在分析計算加工精度時需要留出一定的精度儲備量 JC。 因此應將上式改寫為： -JC 或 JC - 0 當 JC 0時，夾具能滿足工件的加工要求，這是夾具設計必須要滿足的基本條件， JC值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和總圖上各 項公差值 J確定得是合理的。 .保證工件加工精度的工藝措施 雖然加工精度的誤差產生的原因很多，但還是可以利用以下幾種方法加以控制： 互換法：就是在保證工件裝配精度的前提下，通過嚴格的計算把夾具的裝配總誤差 f z分配到各夾具元件上，使夾具的元件按計算后的公差制造。 組合加工法 組合加工法是將兩個或多個元件合并在一起進行加工，將所得尺寸作為一個組成環(huán)，從而減少組成環(huán)環(huán)數，并減少加工勞動量的一種方法。 四 對夾具零件的其他要求： 1.熱處理要求：根據零件的材料、毛坯及使用要求，提出適合的熱處理要求 以改善加工性能、得到需要的機械性能或消除內應力，需滲碳，注出滲碳深度；對淬火提出了相應的硬度要求 2.對夾具零件的精度、表面粗糙度要求： 在確定夾具零件的精度、表面粗糙度要求時，可參考以下數據： （ 1）當工件上注有公差尺寸時夾具元件的尺寸公差，取工件相對公差的 1/2 1/5。 （ 2）當工件上未標注直線尺寸公差相對應的夾具元件的直線尺寸公差，取 0.1mm。 （ 3）當公件上未標角度公差時對應的夾具元件的餓角度公差可取 10度。 （ 4）安裝緊固件用的孔的中心距公差，當中心距小于 150mm 時，取 0.1mm，當 中心距大于150mm時，取 0.15mm 。 （ 5）夾具體的不加工表面和加工表面之間為避免干涉而應留有一定的間隙，間隙的大小可以按以下經驗數據選?。簥A具體是毛面，工件也是毛面時，取 8 mm 15mm；夾具體是毛面，工件是加工面時，取 4mm 10mm。 （ 6）夾具體上沒有找正基面的時，找正基面的直線度與平面度不大于 0.005mm，該基面與夾具體上安裝其他元件的平面的垂直度不大于 100 0.01。 （ 7）夾具體、模板、立柱、角鐵、定位心軸等零件的平面與平面之間、平面與孔之間、孔與孔之間的平行度、垂直度、同軸度等 ，可取工件相應公差的 1/2 1/3。 (8)夾具定位元件工作表面的表面粗糙度應比工件相應定位基面高 1 3級。 五 .繪制夾具零件圖 對于夾具上的零件 (非標準件 ),要分別繪制其工作圖 ,并規(guī)定相應的技術要求 . 夾具體一般都是非標準件 ,也是夾具上尺寸最大 ,結構最復雜和承受負荷也最大的元件 ,需自行設計和制造 ,設計時應考慮下列要求 : 夾具體應有足夠的強度和剛度 ,以防受力發(fā)生變形 .故夾具體需要有一定的壁厚 ,一般鑄造夾具體的壁厚為 12 13 mm,焊接夾具體的壁厚 8 12mm,加強筋的厚度取壁厚的 0.7-0.8倍 . .夾具體安裝需穩(wěn)定 ,故夾具體重心必須要低 ,其高度與寬度之比一般小于 1.25,且夾具底部中間需挖空 ,以保證夾具底部四周與機床工作臺接觸 ,使之安裝穩(wěn)定 ,并可減少加工面 . 夾具體藥品結構緊湊、形狀簡單、裝卸工件方便并盡可能使其重量減輕，大型夾具還要安裝吊環(huán)螺釘，以利搬運。 夾具體的設計制造要利于排屑。 夾具要有良好的結構工藝性，以便利于制造、裝配和使用。 夾具體制造方法的選擇要能保證加工精度，同時要考慮降低成本。 減速器低速軸對第六道工序的專用夾具設計 根據零件的加工工藝規(guī)程，除工件的兩端的外圓要精磨外 就是銑槽，也就是在銑槽前其他表面已基本加工，本工序加工要求如下： （ 1） .鍵槽對軸心線 A B的對稱度誤差不大于 0.03。 （ 2） .鍵槽 K-K寬 24 -0.55mm，槽深控制在 73 -0.20mm，長度控制在 70mm；鍵槽 H-H寬 18 -0.05mm，槽深控制在 49.5 -0.17mm,長度控制在 70mm。 （ 3） .兩鍵槽的中心線必須在一條母線上且槽與圓柱軸線平行并對稱。 圖 1-02 減速器低速軸圖 1.夾具的結構與技術分析 （ 1） .夾具定位基準的選擇 根據零件的結構與加工工藝 ,雙槽銑削為任意先銑一個槽再銑另一個槽 ,按加工的需要必須要限制五個自由度 ,因為工件是大批量生產可以用裝夾多工件的夾具體裝夾來提高加工效率 ,現決定用雙工件的裝夾來工作 ,這樣每次裝夾可以加工兩 個零件 .因此夾具分別采用 80062.0 032.0+55032.0 00.0+在 V行塊上定位端面兩頭加止推銷 . 根據 夾具設計手冊計算 V1.0(機械工業(yè)出版社 )和如圖 1-03所示 V型塊的尺寸 : 有以下公式可知 :T=H+1/2(D2sin-2tanN) N=2*tan2*(2sin2D-a) 當 =60度時 : T=H+D-0.866N 當 =90度時 : T=H+0.707D-0.5N 當 =120度時 :T=H+0.577D-0.289N 圖 1-03 V型塊計算尺寸 式中 D為被裝工件的直徑 ,H為 V型塊的高度 ,用于大徑定位時取 H 0.5D當用于小徑定位時取 H 0.2D,為 V型塊的工作角度 ,A=N為 V型塊的開口尺寸 ,a一般取 (0.14 0.16)D,所以可以計算出 : 當直徑為 80時 ,V型塊尺寸 :取 =90度 ;T=51.982,H=40,N=89.137,a=12. 當直徑為 55時 ,V型塊尺寸 : 取 =90度 ;T=35.75,H=27.5,N=61.281,a=8.25.但為了 T在同一 軸線上 ,直徑為 55時的 T要增加 51.982-35.75=16.232的高度。 根據如圖 1-04V型塊的關系顯示尺寸和查閱 夾具設計手冊計算 V1.0(機械工業(yè)出版社 )的 V型塊的規(guī)格下面取直徑分別為 80和 55的圓柱定位元件的規(guī)格為 : 圖 1-04 V型塊關系顯示尺寸 (1) N: 85 D: 80 100 B: 50 H: 50 值 b: 40 直徑 d|基本尺寸 : 10 直徑 d|極限偏差 H7: +0.0150 高 h1: 30 半徑 r: 3 (2) N: 55 D: 45 60 B: 40 H: 35 值 b: 20 直徑 d|基本尺寸 : 8 直徑 d|極限偏差 H7: +0.0150 高 h1: 22 半徑 r: (2).根據 夾具設計手冊計算 V1.0(機械工業(yè)出版社 )計算切削力和夾緊力 : （ 1）槽 K：公式 :F=118pa85. zBnDf z 18.073.075.0其中 F為銑削力 (N) , pa為切削深度 (mm), zf為每齒進給量 (mm), D為銑刀直徑 (mm), B為銑刀為銑削寬度 (mm), n為銑刀每分鐘轉速 , Z為銑刀齒數 , 工件材料：碳鋼 , 刀具材料：硬質合金 , 銑刀類型：立銑刀 , 參數 : ap = 2.5, 參數 :fz = 0.1, 參數 :D = 22, 參數 :B = 24, 參數 :n = 750, 參數 :z = 4, 計算結果 = 1513.368N. 而在計算切削力時要考慮安全系數： K=K1*K2*K3*K4 所以 K1 為基本安全系 =1.35，K2 為加工性能系數 =1.1， K3 為刀具鈍化系數 1.1， K4 為斷續(xù)切削系數 =1.1，因此： F =KH=1.35*1.1*1.1*1.1*1513.368=2718.63N （ 2） .槽 H：公式： F=118*(ap)(0.85)*(fz)(0.75)*D(-0.73)*B*n(0.18)*z 參數 :ap = 2 參數 :fz = 0.1 參數 :D = 16 參數 :B = 16 參數 :n = 750 參數 :z = 4 計算結果 = 1053.03 所以： F =KH=1.35*1.1*1.1*1.1*1053.03=1884.87 夾緊力的計算 ：為了防止工件在夾緊的時候轉動需要計算工件 V形塊定位壓板夾緊工件受切削扭矩及軸向力防止工件轉動或移動的夾緊力；故： RRKMW K21 2sin2sin+=其中 M為切削扭矩（ mm） ,K為安全系數，1為工件與壓板之間的圓周方向摩擦因數，2為工件與 V型塊間的圓周方向的摩擦因數， 為 V型塊的工作角度， R為被裝工件的半徑。 鍵槽 K：設計任務名稱：典型夾緊力計算 定位形式：工件以外圓定位 夾緊形式： V形塊定位壓板夾緊工件受切削扭矩及軸向力防止工件轉動 公式： Wk=K*M*sin(/2)/(1)*R*sin(/2)+(2)*R) 參數 :K = 1.5 參數 :M = 2718.63 參數 : = 90 參數 :1 = 0.15 參數 :R = 40 參數 :2 = 0.15 計算結果 = 281.523 鍵槽 H：設計任務名稱：典型夾緊力計算 定位形式：工件以外圓定位 夾緊形式： V形塊定位壓板夾緊工件受切削扭矩及軸向力防止工件轉動 公式： Wk=K*M*sin(/2)/(1)*R*sin(/2)+(2)*R) 參數 :K = 1.5 參數 :M = 1884.87 參數 : = 90 參數 :1 = 0.15 參數 :R = 27.5 參數 :2 = 0.15 計算結果 = 283.904 工件在 V形塊上定位的接觸變形位移值的計算 : 有夾具設計手冊可知公式 : yj= （zRKHBK aZRHB a +） +1c （lNZ 62.19）nyj-為接觸變形位移值 (M); ZN-作用在支承元件上的法向力 (N); zRa-工件定位基準面的粗糙度 (M); HB工件材料硬度 ; l-接觸長度 (cm); Dg 工件定位直徑 ;(mm). 當 V型塊夾角為 90度時 :kRaz=0.005; kHB=15; 系數 cl =0.086+8.4/Dg; 系數 n=0.7. 公式： yj=(kRaz)*(Raz)+(kHB)/(HB)+(c1)*(Nz)/(19.62*l)(n) (1). 直徑 80: cl =0.086+8.4/Dg=0.191,選 GB/T1031-1995 取 Ra=3.2,為 6精度 , 參數 :kRaz = 0.005 參數 :Raz = 3.2 參數 :kHB = 15 參數 :HB = 190 參數 :c1 = 0.191 參數 :Nz = 1056 參數 :l = 5 參數 :n = 0.7 計算結果 = 1.508 (2):直徑為 55: cl =0.086+8.4/Dg=0.2387, 選 GB/T1031-1995 取 Ra=3.2,為 6精度 參數 :kRaz = 0.005 參數 :Raz = 3.2 參數 :kHB = 15 參數 :HB = 190 參數 :c1 = 0.2387272 參數 :Nz = 744.5 參數 :l = 4 參數 :n = 0.7 計算結果 = 1.569 有計算可知位移變型很小 ,因此切削力和夾緊力符合 ,所以 V型塊計算尺寸正確 . （ 2）夾具的夾緊裝置：如圖 1-05 圓柱裝夾關系圖 ,有前一部分可知，工件的夾緊力要指向 V型塊內部，也就是在 V型塊的支撐范圍 內，要使工件安裝的穩(wěn)定可靠就得滿足值越小，所以壓板與工件的接觸點和工件 中心線的距離應盡量接近工件加工槽的半徑還不能影響加工的運行。 圖 1-05 圓柱裝夾關系圖 有以上裝置可知工件的夾緊應用 直壓板和鞍型壓板的組合而成的直鞍型壓板螺旋手動夾緊機構。 （ 3） .夾具對刀塊的確定：直角對刀塊和側裝對刀塊主要供盤狀銑刀及立銑刀銑槽時對刀用。此工件的對刀塊只能確定 XY上的對刀， Z軸高度有機床尺寸確定，因此可選用直角對刀塊 (JB/T 8031.3-1999)或側裝對刀塊 (JB/T 8031.4-1999)。 （ 4） .確定夾具在機床的定位方法： 此種夾具安裝方法采取夾具安裝在機床 的工作臺上就是夾具體的底座定位，為包證該面與工作臺表面有良好的接觸，一般采用周邊接觸法，但必須指出的是夾具定位面應該一次磨出或刮研出！而且耳孔方向（即機床工作臺 T形槽方向）應與機床夾具在機床上安放及刀具（機床主軸）之間協調一致。如 1-06底座安裝示意圖： 1-06底座安裝示意圖 (5).夾具總圖上的尺寸為長 512mm,寬 267mm,高 221mm。 （ 6）用 CAD繪制本夾具的有關視圖 四 . 結 語 本畢業(yè)設計 是理論和實踐很強的課題，我在工 作中很注意理論聯系實際，更重要的是綜合運用了以前在大學三年中學習到的有關專業(yè)基礎知識，在工作與實踐的同時還廣泛的查閱了有關資料，熟悉了有關手冊，逐步提高了和解決了實際問題的工作能力，通過本次設計，學會了許多的電腦科技知識，在畢業(yè)設計的同時自己需要的資料是不全，這就需要自己去動手，比如要用到的 CAD2006，夾具設計手冊軟件版 V1.0的采集和安裝都是需要一定的自學能力的，而恰恰我做到了這一點，特別是 今年 PT公司剛上市 Pro/ENGINEER wildfire 3.0的運用更難上加難，但我通過網絡自己花了近 兩天才安裝完畢，那時的心情就象自己完成畢業(yè)設計后的心情無比的興奮，在設計過程中我更進一步運用了這些軟件，使我的專業(yè)制圖，分析數據能力有了更高層次的突破！ 這次畢業(yè)設計最大之處就是通過采購自己所需要的書籍，利用各種數據，方式可以獲得自己想要