第一章緒論1.1研究背景及意義我國制造業(yè)的發(fā)展迅速，加工精度以及生產(chǎn)效率的要求越來越高，尤其是大批量或中批量生產(chǎn)的質(zhì)量與效率問題更是提升我國制造業(yè)的重要問題，如何利用高效、精準(zhǔn)的工裝夾具實現(xiàn)關(guān)鍵零件穩(wěn)定加工是提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的主要方式。錫林右軸承結(jié)合件是A186D型梳棉機的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量直接影響整機的運行穩(wěn)定性和使用壽命。在其加工過程中需要高精度的孔位對稱度及尺寸精度，比如兩個13mm的通孔孔心距160±0.04mm、距中心軸線80±0.04mm、距端面E46±0.025mm等，若采用劃線定位加工方式很難達(dá)到±0.025mm的精度要求，且加工效率低，不能滿足中批量加工生產(chǎn)的需要。所以特制工裝夾具可以保證加工質(zhì)量的同時提高加工效率，減輕工人勞動強度，有較好的實用價值，還可以促進(jìn)機械制造自動化、標(biāo)準(zhǔn)化水平的發(fā)展。本課題研究以錫林軸承結(jié)合件孔加工為研究對象，以專用夾具的設(shè)計優(yōu)化為切入點，實現(xiàn)錫林軸承結(jié)合件孔加工的高精度、高效率加工。由于紡織業(yè)對高效生產(chǎn)、高質(zhì)量產(chǎn)品的要求不斷提高，高產(chǎn)梳棉機經(jīng)過不斷的技術(shù)革新，由原來的普通梳棉機演變?yōu)楝F(xiàn)在的高效率、智能化的現(xiàn)代化加工設(shè)備，其革新除包括機架結(jié)構(gòu)與動力系統(tǒng)外，還應(yīng)用到了電子技術(shù)、自動化控制技術(shù)和環(huán)保技術(shù)等，極大地提高了梳棉機的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品品質(zhì)和能源利用效率。從機械結(jié)構(gòu)上來看，高產(chǎn)梳棉機采用了優(yōu)化后的梳理系統(tǒng)，依據(jù)齒條設(shè)計，結(jié)合梳理裝置的改進(jìn)，可有效地將棉纖維中的雜物分揀出來，使得梳理更為干凈、精準(zhǔn)，提高了梳理的質(zhì)量；同時，梳棉機的傳動系統(tǒng)經(jīng)過改良后，使用穩(wěn)定的電機驅(qū)動及變頻技術(shù)，使機器運轉(zhuǎn)更為平穩(wěn)，并且節(jié)能降耗、省電耐用。高產(chǎn)梳棉機自動化水平高，采用先進(jìn)的傳感器和智能控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)整個梳棉機的全自動生產(chǎn)，只需少量的操作人員監(jiān)控和調(diào)節(jié)機器，便可保證按照不同的生產(chǎn)需求、棉花種類，自動調(diào)整機器，減少了人工干預(yù)，提高生產(chǎn)效率及操作精度；同時，梳棉機的故障檢測預(yù)警系統(tǒng)也得到了較大的改進(jìn)，在工作中，通過監(jiān)測機器的各種運行參數(shù)來判斷是否有故障發(fā)生，一旦發(fā)生故障，會自行停機或者報警，以減少因設(shè)備故障而影響生產(chǎn)的現(xiàn)象發(fā)生，確保生產(chǎn)線能夠穩(wěn)定地工作。引入環(huán)保技術(shù)是新世紀(jì)以來高產(chǎn)梳棉機發(fā)展的突出表現(xiàn)。隨著世界各國對環(huán)保要求提高，除塵技術(shù)、噪聲控制技術(shù)和廢氣排放控制技術(shù)都得到了很大的發(fā)展，新世紀(jì)的高產(chǎn)梳棉機已經(jīng)全部使用了高效的除塵裝置，有效的降低了工作環(huán)境中的棉塵含量，保護(hù)了工人的身體健康；另外還采用了噪聲控制技術(shù)，降低設(shè)備工作時的噪聲污染；同時排放系統(tǒng)的完善也減少了有害氣體的排放，滿足了世界各國日漸嚴(yán)格的環(huán)保要求。信息化、智能化是世紀(jì)高產(chǎn)梳棉機今后發(fā)展的方向。隨著工業(yè)4.0的到來，世紀(jì)高產(chǎn)梳棉機正在朝著全自動化和智能化的方向發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備可與云平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時交互，并利用大數(shù)據(jù)分析、人工智能算法對生產(chǎn)過程加以優(yōu)化調(diào)整，通過將機器學(xué)習(xí)算法應(yīng)用到梳棉機中，能夠使設(shè)備根據(jù)原料的變化趨勢對生產(chǎn)工藝做出相應(yīng)的調(diào)整，從而進(jìn)一步提高了生產(chǎn)率以及產(chǎn)品的合格率。未來，將把更多的精力投放在將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)更好的融入到世紀(jì)高產(chǎn)梳棉機之中，使其更加的智能化、精準(zhǔn)化。總而言之，新世紀(jì)以來高產(chǎn)梳棉機的發(fā)展代表了紡織機械制造領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，其機械性能不斷提高，自動化水平日益先進(jìn)，環(huán)保技術(shù)和信息化技術(shù)也逐漸得到應(yīng)用，新世紀(jì)以來的高產(chǎn)梳棉機更是將為紡織企業(yè)的生產(chǎn)帶來更高的效率、更低的成本和更少的污染，促使紡織行業(yè)向智能制造、綠色生產(chǎn)的方向發(fā)展。1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀在國內(nèi)，近幾年對機械軸承及附件零部件的研究有較大突破，在軸承性能優(yōu)化、故障診斷、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面都作出了大量的努力，張圓辰[1]通過實驗分析了不同穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下儀表軸承間隙的振動情況，揭示了儀表軸承間隙振動的特性規(guī)律。這一研究為軸承振動診斷和運行穩(wěn)定性分析提供了理論依據(jù)，有助于提高軸承的故障預(yù)測能力和運行可靠性。其研究工作有利于指導(dǎo)儀表軸承性能監(jiān)控與優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)一步提高設(shè)備穩(wěn)定性和延長使用壽命。王珂[2]對基于人工智能的機械電子產(chǎn)品質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行了研究，分析了人工智能質(zhì)量控制中存在問題及解決方法，提出了智能化技術(shù)改進(jìn)制造軸承過程質(zhì)量的方法，將人工智能融入到傳統(tǒng)質(zhì)量控制中，不僅可以提高檢測精度，而且可以實現(xiàn)產(chǎn)品從原料到報廢的全生命周期質(zhì)量控制，有助于實現(xiàn)軸承制造過程的精準(zhǔn)控制。林琬淳等[3]針對增材制造與輕量化設(shè)計進(jìn)行了研究，提出了一種面向增材制造的汽車軸承支座輕量化設(shè)計方法。通過采用先進(jìn)的增材制造技術(shù)，優(yōu)化了軸承支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其質(zhì)量減小的同時強度和剛度得到提高，這對于改善汽車軸承支座的設(shè)計和制造過程具有重要的意義，能夠促進(jìn)軸承設(shè)計的發(fā)展創(chuàng)新，尤其是結(jié)構(gòu)效率的提高和材料的節(jié)省。齊曉慧[4]等人對某V型發(fā)動機主軸承座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并提出優(yōu)化設(shè)計方案，通過對軸承座進(jìn)行靜力學(xué)、動力學(xué)分析后對軸承座結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提高了軸承座的承載能力及穩(wěn)定性，其研究工作對機械設(shè)備中類似的軸承支座的設(shè)計有較大的參考價值，對提高結(jié)構(gòu)的安全性、延長設(shè)備使用壽命有著重要的現(xiàn)實意義。李佩繁[5]在其碩士論文中提出了一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機主軸承優(yōu)化設(shè)計方法。通過應(yīng)用多目標(biāo)優(yōu)化算法，對風(fēng)力發(fā)電機主軸承進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化，從而有效提升了軸承的承載能力，增強了風(fēng)力發(fā)電機的運行穩(wěn)定性和可靠性、工作效用，降低了發(fā)生故障的概率，對于風(fēng)電行業(yè)中的軸承設(shè)計和維護(hù)有著重要的參考價值。王永森[6]基于多體動力學(xué)仿真分析了齒輪箱軸承故障原因和診斷方法，為齒輪箱中軸承故障檢測和早期預(yù)警提供了數(shù)據(jù)支撐，提高齒輪箱的可靠性和工作效率。呂廣雪[7]基于針對電齒輪箱行星輪滑動軸承進(jìn)行了設(shè)計與試驗研究。通過對軸承進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提升了其性能，并通過試驗，得出優(yōu)化后的軸承應(yīng)用到風(fēng)電系統(tǒng)中，能明顯提高風(fēng)電系統(tǒng)的運行效率和可靠性。對機械設(shè)備中的軸承座改進(jìn)，李鯤鵬等[8]針對ZJ17卷煙機通風(fēng)機的軸承座結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了新的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，經(jīng)試用證明，改進(jìn)后的軸承座具有優(yōu)良的使用性能、較高的穩(wěn)定性，是一款性價比高、便于推廣應(yīng)用的產(chǎn)品。1.3國外研究現(xiàn)狀國外對軸承及其支座組件的研究同樣取得了許多進(jìn)步，涉及到了結(jié)構(gòu)設(shè)計、故障診斷等方面，YetiCycling[9]提出了一種自行車和摩托車用外軸承結(jié)構(gòu)，并申請了專利，其設(shè)計主要是針對軸承的安裝與維護(hù)方式進(jìn)行了改進(jìn)，使軸承的使用年限和性能得到了提高，適合于高強度、高頻率的使用場景，在自行車和摩托車中應(yīng)用廣泛，能夠進(jìn)一步促進(jìn)軸承設(shè)計的發(fā)展。(DavoodJ,AliMR)根據(jù)赫茲接觸理論,利用有限元模型和現(xiàn)場數(shù)據(jù),針對鐵路車輛軸箱滾動軸承開展了壽命與故障研究,建立了鐵路車輛軸箱滾動軸承接觸行為模型,分析了滾動軸承在正常使用條件下的疲勞磨損規(guī)律,找出了影響軸承壽命和可靠性的主要因素,從而發(fā)現(xiàn)了了提高軸承壽命和可靠性的方法。該文可為鐵路車輛中軸承的維修更換提供指導(dǎo)性意見,同時亦可為軌道交通中滾動軸承的設(shè)計和故障診斷提供理論參考。綜上所述，國外研究較多的是關(guān)于軸承的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、材料的選擇、故障分析及壽命預(yù)測等。國外在軸承的設(shè)計理論上以及應(yīng)用方面不斷有新的進(jìn)步和創(chuàng)新，這些均有利于提高各行業(yè)中采用軸承系統(tǒng)的可靠性和性能。1.4本文研究內(nèi)容本文著重圍繞錫林右軸承支座組件加工工藝以及夾具設(shè)計進(jìn)行研討，分析了錫林右軸承支座組件工作狀態(tài)及結(jié)構(gòu)特點，弄明白它在實際應(yīng)用里的性能需求以及技術(shù)要點，之后對零部件實際使用的情況以及材料性能要求予以詳細(xì)說明，本文對零件的功能以及工作條件做了深入剖析，清楚闡述了該零件在機械設(shè)備中的關(guān)鍵意義，然后就零件表面的加工要求予以說明，以支持后續(xù)工藝設(shè)計工作的開展。文中呈現(xiàn)出軸承支座組件的加工工藝次序，重點分析了毛坯的選取，要先依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特性確定恰當(dāng)?shù)亩ㄎ换鶞?zhǔn)，還選擇恰當(dāng)?shù)募庸な侄危ㄟ^審視零件的功能要求與加工的難度系數(shù)，確定了優(yōu)化的加工順序及相應(yīng)工序，對重點工序的工藝參數(shù)展開分析，研討通過優(yōu)化工藝流程增強加工精度和效率的手段。文中也對加工余量、切削用量等關(guān)鍵之處做了詳細(xì)的說明，以達(dá)成在加工時既保證零件質(zhì)量又控制成本的目標(biāo)，設(shè)計夾具時把夾具的成本考慮進(jìn)去，開展了針對夾具的經(jīng)濟性分析，同時對夾具制造過程中可能冒出的問題進(jìn)行說明，文中做出了較為齊全的鉆孔安裝使用說明書，可作為以后生產(chǎn)及實際操作的借鑒依據(jù)，按照前面的分析，基于前面的分析，本文提出對錫林右軸承支座組件進(jìn)行加工工藝和合適夾具的設(shè)計，以達(dá)到提高生產(chǎn)率與加工質(zhì)量的目的，實現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的改進(jìn)發(fā)展。

第二章錫林右軸承座組件工藝2.1零件（即錫林結(jié)合體）分析2.1.1功用及工作狀態(tài)錫林右軸承支座乃機械設(shè)備中的一種重要支撐部件，用以支撐軸承，讓設(shè)備穩(wěn)定地正常工作，錫林右軸承支座執(zhí)行傳遞載荷、維持軸承軸向位置、吸收震動及減少磨損等職能，錫林右軸承支座組件能在各類機械中得以運用，普遍用于紡織機械、自動化生產(chǎn)線、重型機械等高速重載的設(shè)備里面，工作期間保證此部分支座在受載情形下，可精確讓軸承在軸向和徑向處于穩(wěn)定狀況，防止軸承出現(xiàn)位移，降低摩擦與磨損(WORK_PRINCIPLE_FUNCTION)支撐軸承，確保其穩(wěn)定運行；承受軸承在工作過程中產(chǎn)生的軸向和徑向負(fù)荷，避免外部干擾影響軸承的正常工作狀態(tài)；吸收振動、隔振減噪，保持設(shè)備運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。該部件所需材料需要具有良好的承載能力以及耐久度，例如在一些高強度的機械中，錫林右軸承支座的工作載荷可以達(dá)到幾噸，甚至更多，比如某型號機械設(shè)備的軸承支座，在滿載情況下最大可以承受2500N的載荷，保障軸承在高轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定工作，同時該支座需要具有良好的耐溫性能，可以適應(yīng)溫度的變化，在此期間可以實現(xiàn)-20℃～120℃的工作溫度范圍。錫林右軸承支座組件的工作狀態(tài)受振動、溫度、負(fù)荷等多方面的影響，在實際運行中，該組件是在高頻振動條件下工作的，對支座材質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工精度均提出了較高要求，通過振動頻率的監(jiān)測和分析，可進(jìn)一步完善支座設(shè)計，降低機械疲勞，通常振動頻率范圍為50～200Hz，故在設(shè)計中應(yīng)考慮支座的振動隔離和吸振能力，避免支座產(chǎn)生過大振動。綜上所述，錫林右軸承支座作為承載軸承的重要部件，起到支承軸承的作用，同時也能增加機械設(shè)備的剛性以及延長機器設(shè)備的使用壽命。其在工作中要受到各種復(fù)雜的載荷、振動和溫度的影響，所以要求其具有高承載、高耐久、高精度的特點。圖2-1二維圖2.1.2零件結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)設(shè)計上，錫林右軸承支座組件為了滿足其承載及穩(wěn)定性要求，盡量提高其工作效率和延長使用壽命，主要由支座本體、軸承座、定位基座和固定螺栓等組成。支座本體為高強度鑄鐵或鋼材制成，有較好的抗壓強度和剛度；另外還可根據(jù)需要選擇材料，如選用強度較大的合金鋼或不銹鋼等，以便于應(yīng)用于高負(fù)荷、高腐蝕等惡劣環(huán)境之中。通常情況下，錫林右軸承支座的大小規(guī)格為500mm×400mm×200mm（長×寬×高），最大可承載質(zhì)量為2500N。軸承座部分設(shè)計成圓形或橢圓形結(jié)構(gòu)，利用內(nèi)外環(huán)配合來實現(xiàn)軸承的穩(wěn)定固定以及自由旋轉(zhuǎn)，軸承座外環(huán)精密加工，多采用多次車削、磨削的方法，加工精度達(dá)到0.02mm的公差范圍內(nèi)，滿足軸承座與相鄰部件配合面的裝配精度要求；軸承座內(nèi)孔是根據(jù)不同的軸承型號加工而成，其尺寸公差為±0.01mm，可保證軸承在運行時軸向和徑向的位置不變。定位基座是錫林右軸承支座的重要組成部分，在裝配過程中用于定位，保證支座裝配的正確性。定位基座形狀一般為槽形，利用與支座本體、軸承座的配合來固定定位基座，具有優(yōu)良的定位效果。定位基座的尺寸大小一般為200mm×150mm,定位基座的配合作用結(jié)構(gòu)公差控制在±0.05mm以內(nèi)。固定螺栓是將支座固定于設(shè)備機體上的一種緊固件，主要用料為高強度合金鋼，其抗拉強度達(dá)800MPa。由于支座處于高負(fù)載、高振動環(huán)境之中，因此對螺栓的要求除了滿足足夠的強度外，還要從應(yīng)力分布、抗疲勞等方面考慮螺栓的大小及其附件的配置，通常選用M16～M20的螺栓，并配合特殊鎖緊墊圈使用，有效地緊固支座，以防發(fā)生振動松動現(xiàn)象。表面處理是錫林右軸承支座結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個關(guān)鍵部分，為增加支座的耐磨性、抗腐蝕性，支座表面一般經(jīng)過熱處理、噴涂或者電鍍等表面處理，其中常用的表面處理技術(shù)有磷化、噴砂以及耐高溫涂層等，有效地延長了支座的使用年限，降低了由于磨損、腐蝕引起的故障發(fā)生。錫林右軸承支座組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計顧及了強度、穩(wěn)定性以及耐久度等多方面因素，經(jīng)過精密加工并采用高強度材料后，支座組件可在高負(fù)荷、惡劣的環(huán)境條件下實現(xiàn)長時間穩(wěn)定運行，讓機械設(shè)備維持正常的運轉(zhuǎn)。2.1.3零件材料的材料分析由于鑄鐵展現(xiàn)出良好的振動抑制、鑄造工藝兼容、切削適應(yīng)及基礎(chǔ)強度特征，成本較低且所需設(shè)備簡單，從而在機械構(gòu)件生產(chǎn)中用量可觀，常被選作機座、框架結(jié)構(gòu)、缸套及箱體等復(fù)雜形狀部件的制作材料，該合金顯示出優(yōu)異的耐磨持久性、鑄造可控性、振動抵抗性和切削可操作性，基于此選用灰鑄鐵材料見表2-1表2-1常見的灰鑄鐵的牌號、力學(xué)性能及應(yīng)用類別牌號鑄鐵壁厚/mm抗拉強度/mpa≥硬度/hbs用途舉例鐵素體灰鑄鐵HT1002.5～1010～2020～3030～501301009080110～16693～14087～13182～122低載荷和不重要的零件，手輪、支架、如蓋、外套、底板、手柄等鐵素體珠光體灰鑄鐵HT1502.5～1010～2020～3030～50175145130120137～205119～179110～166105～157承受中等應(yīng)力的鑄件包括刀架、床身、軸承座、工作臺、底座、齒輪箱、帶輪、法蘭、管路以及其他常規(guī)工作條件下的零件。珠光體灰鑄鐵HT2002.5～1010～2020～3030～50220195170160157～237148～222134～200129～192軸承較大應(yīng)力或需要一定氣密性和耐蝕性的關(guān)鍵零件，如汽缸、齒輪、氣缸體、機座、機床床身、立柱、氣缸蓋、活塞以及化工容器等珠光體灰鑄鐵HT2504.0～1010～2020～3030～50270240220200175～262164～247157～236150～225孕育鑄鐵HT30010～2020～3030～50209250230182～272168～251161～241承受高應(yīng)力、要求耐磨和高氣密性的關(guān)鍵鑄件，如剪床、壓力機、自動機床及重型機床的床身、床座、機架、齒輪、襯套、大型發(fā)動機曲軸、氣缸體等。孕育鑄鐵HT35010～2020～3030～50340290260199～298182～272171～257按照規(guī)定圖紙選取灰口鑄鐵HT150。該灰鑄鐵試樣的最小抗拉強度，硬度測試結(jié)果表明布氏硬度為119-179HBS，能實現(xiàn)高質(zhì)量的鑄件成型，工藝實施容易，能實現(xiàn)較高產(chǎn)量；切削形成易崩碎切屑，方便實施切削加工，可降低刀具磨損量，因此具備良好的切削加工特性，該合金在抵抗磨損和抑制振動方面優(yōu)勢顯著，再者灰口鑄鐵鑄造時，因碳以石墨相形式析出，石墨析出引發(fā)的膨脹抵償了收縮，收縮幅度明顯偏小，有利于鑄件尺寸的穩(wěn)定，發(fā)動機機體的典型應(yīng)用場景，機座等。2.1.4零件主要表面要求在錫林軸承結(jié)合件開展設(shè)計與加工的階段，零件主要表面的精度是保障其功能與使用性能的關(guān)鍵部分，基于零件的工作原理和設(shè)計的要求，零件的尺寸精度、形狀精度與位置精度以及表面粗糙度等都得達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，以保障其在實際應(yīng)用里的穩(wěn)定性和可靠性，才能讓該零件在實際使用的時候具有良好的裝配性、密封性以及長時段穩(wěn)定運行的效能。1.尺寸精度要求：零件的尺寸精準(zhǔn)度直接影響到它的適配性與裝配精度，依照設(shè)計需求，零件主要孔的精度呈現(xiàn)以下分布：Ф140孔采用IT6精度，IT10精度是Ф76孔的精度要求，Ф13這個孔精度為IT9等級，四個M10螺紋孔以及M12螺紋孔精度皆為IT8，這些精度要求達(dá)成了零件的高效裝配與良好配合性能，尺寸精度所達(dá)高度越高，零件組裝的誤差越小，能夠得到不錯的裝配質(zhì)量及使用精度，不會因配合間隙大小引起不良后果或者出現(xiàn)損壞。2.形狀及位置精度要求：零件的形狀和位置精度是影響裝配、配合精度以及使用性能的關(guān)鍵因素。按設(shè)計要求，端面T4對Ф140孔心的垂直度要小于等于0.05mm；底面T2對Ф140孔心的平行度要小于等于0.025mm；四個螺紋孔M10的位置要位于Ф0.05mm以內(nèi)。以上要求主要是保證零件正確的裝配與配合，可避免因形位公差不合格造成機械部件的錯位、松動或無法正常使用。3.表面粗糙度要求：表面粗糙度是影響零件接觸性能、摩擦力和耐磨性的重要因素之一。為使零件在工作中達(dá)到良好的使用性能，則要根據(jù)不同的表面粗糙度要求進(jìn)行加工，對于本裝配圖而言，其表面粗糙度的要求具體如下：Ф140孔的表面粗糙度為Ra1.6，Ф76孔的表面粗糙度為Ra6.3，M12螺紋孔的粗糙度為Ra3.2，四個M10螺紋孔的粗糙度為Ra3.2，平面A（作為配合面）的表面粗糙度為Ra1.6，底面T2和右端面T4的粗糙度均為Ra3.2，左端面T3的粗糙度為Ra6.3。從技術(shù)角度分析，表面粗糙度較低的孔和配合面，能減小摩擦、磨損，增加零件的耐腐蝕性和耐用度，在工況較為苛刻（如：載荷大、速度高）時，對保證其長期穩(wěn)定的工作性能有著十分重要的作用。4.表面質(zhì)量的影響：表面質(zhì)量對零件的裝配質(zhì)量、耐用度和安全性都有很大影響，只有良好的表面精度和粗糙度才能有效的降低摩擦力和磨損，避免由于不規(guī)則的表面產(chǎn)生的局部壓力集中，從而大大延長零件的使用壽命。在錫林軸承結(jié)合件的使用中，零件表面粗糙度和耐磨性的優(yōu)劣直接影響到機器運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和精度，所以，在使用中應(yīng)嚴(yán)格控制表面粗糙度和精度要求，以保證錫林軸承結(jié)合件的長期穩(wěn)定、安全地運行。通過上述的精加工和表面處理，使零件在實際工作中可以承受較大的載荷，并符合工況要求，在長期運行的過程中其磨損率低、使用壽命長，所以這些表面要求對于保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低故障率、增加設(shè)備運轉(zhuǎn)時間非常關(guān)鍵。2.1.5工藝分析在錫林軸承結(jié)合件生產(chǎn)作業(yè)里，恰當(dāng)?shù)墓に囋O(shè)計和工藝篩選是保證零件質(zhì)量及加工效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；鑄件的重要加工工序有熱處理工藝，因為鑄件在鑄造的進(jìn)程中或許會出現(xiàn)鑄造缺陷，所以得實施退火處理以消除內(nèi)應(yīng)力，并借助時效處理來改進(jìn)其力學(xué)性能，鑄件表層和薄壁這部分冷卻速度快，或許引發(fā)切削加工的麻煩，因此應(yīng)采取退火增強它的切削性，把加工難度降下去，以此保證零件的尺寸精度與表面質(zhì)量。為增強零件表面的抗腐蝕及耐磨特性，機加工結(jié)束以后，需對非加工表面進(jìn)行一次表面處理，常用處理方法里有涂漆這一種，這不但可增強零件的表面性能，還能讓其使用的時間變長，采用涂漆處理可使零件表面呈現(xiàn)良好的抗腐蝕特性，防止零件在使用時出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，由此有效提升零件的使用期限，同時也能起到使零件外觀獲得美化的作用。說到零件的檢驗工作，錫林軸承結(jié)合件作為梳棉機關(guān)鍵的零部件，鑄造毛坯時要開展缺陷檢驗，保證鑄件無裂紋、氣孔等一般性缺陷，應(yīng)當(dāng)抽樣檢查其物理性能與機械性能，以保證合乎設(shè)計需求，在開展零件加工期間，必須依據(jù)零件圖紙要求進(jìn)行中間及最終檢驗，查驗零件的尺寸、外觀、性能是否契合使用要求，為保證成品的質(zhì)量及可靠性。生產(chǎn)類型的選擇對工藝流程有著重要的影響，由于錫林軸承結(jié)合件是中批量生產(chǎn)，因此其工藝規(guī)程要按照批量生產(chǎn)的特性詳細(xì)安排，并且大量使用通用設(shè)備和專用夾具，保證生產(chǎn)的高效性和精度。2.2機械加工工藝路線的制定2.2.1毛坯種類的選擇錫林軸承結(jié)合件的形狀較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)不規(guī)則，批量中等，一般選用鑄件毛坯。鑄造工藝比較靈活，可鑄出一些外形復(fù)雜的零部件，節(jié)省材料，減少切削量。鑄造時分型面、澆鑄部位選得是否合理會直接影響到縮孔、氣孔等鑄造缺陷的發(fā)生，直接影響到零件質(zhì)量與生產(chǎn)效率。就鑄造而言，整體鑄造要優(yōu)于分開鑄造，可以減少鑄造工序，降低鑄件余量，提高成品率；將橫放鑄件豎起來澆鑄，同樣可獲得表面質(zhì)量好、對稱性好、排氣、排渣通暢的鑄件。分型面選擇鑄件最大處，以保證鑄件精度和對稱度；尺寸公差等級選擇CT9，機械加工余量選擇7級，可保證零件加工精度；通過合理的澆注方法可以獲得良好的金屬組織，保證鑄件的耐磨性及機械性能；鑄鐵件在鑄造過程中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，所以需要進(jìn)行時效處理，使其消除應(yīng)力，提高零件穩(wěn)定性及使用壽命；鑄造件的凝固順序按照“同時凝固原則”來確定，使得鑄件在凝固時沒有缺陷。表2-2鑄造件主要表面的機加工余量表面代號鑄件基本尺寸(mm)加工余量等級(mm)機械加工余量(mm)說明D17676.0孔雙側(cè)加工D213076.5孔雙側(cè)加工D314076.5孔雙側(cè)加工T134475.0底面，單側(cè)加工T230077.0頂面單側(cè)加工T312576.5側(cè)面，單側(cè)加工T417576.5側(cè)面，單側(cè)加工2.2.2定位基準(zhǔn)的選擇圖2-2錫林結(jié)合體對于錫林軸承結(jié)合件加工過程中選擇定位基準(zhǔn)來說，選擇合適的定位基準(zhǔn)對加工精度及工藝過程有著決定性的影響對于粗基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)該確保加工余量和定位精度。通常情況下，粗基準(zhǔn)選擇毛坯表面進(jìn)行定位，選取形狀簡單、面積大、加工量大的表面用作粗基準(zhǔn)，這樣可以有效的減小切削量以及保證加工余量，例如，錫林軸承結(jié)合件的端面T4可以作為粗基準(zhǔn)進(jìn)行定位，這樣可以確保各加工面上的余量均勻分布，方便后續(xù)加工中的精度校正。粗基準(zhǔn)通常在第一道工序中使用，并盡量避免重復(fù)使用，以提高加工效率。對于精基準(zhǔn)的選擇，主要考慮如何確保加工精度和表面的位置精度，應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合、統(tǒng)一基準(zhǔn)、互為基準(zhǔn)和自為基準(zhǔn)等規(guī)則，最終將精基準(zhǔn)設(shè)置為與設(shè)計基準(zhǔn)一致，保證高精度加工。例如：可將錫林軸承結(jié)合件的兩端面作為互為基準(zhǔn)進(jìn)行精加工，使加工表面的位置精度相同，減少所用的夾具數(shù)量和工件的裝夾次數(shù)；對于孔的精加工則采用自為基準(zhǔn)，即一面雙孔定位。選用正確的方法選擇粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)可有效提高工藝效率，保證加工精度，降低成本，保證錫林軸承結(jié)合件的加工質(zhì)量。2.2.3加工方法的選擇當(dāng)抉擇錫林軸承座及其結(jié)合件的加工方式時，應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品工藝標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)特性、年生產(chǎn)數(shù)量、機床技術(shù)參數(shù)和工廠實操情況選取加工手段，達(dá)成加工手段與需求標(biāo)準(zhǔn)的契合；工藝方法的選擇要契合精度公差與表面紋理要求，平面結(jié)構(gòu)一般比較適合采用銑鏜結(jié)合的加工模式，以此提升加工的精度與效率。結(jié)合件的兩個端面可利用鏜削工藝進(jìn)行加工，以實現(xiàn)平面度和尺寸的精準(zhǔn)把控，就軸承蓋和軸承座的兩端面加工事宜而言，可分別采用臥銑、立銑這兩種方式，如此可以有效處理不同方向的加工要求，要是孔徑的大小不超過26mm，可利用鉆床實施加工工藝，若加工較大孔徑，應(yīng)當(dāng)采用鏜削技術(shù)，對螺紋采用絲錐攻絲的方式，篩選加工方法需綜合顧及材料適用范疇、加工便捷程度、零件形狀尺寸與現(xiàn)場生產(chǎn)能力，應(yīng)首先規(guī)劃主表面的加工工序，而后安排次要表面的加工次序，借此保證工藝質(zhì)量穩(wěn)定可靠，減少體力付出。2.2.4加工工序的確定方案在對錫林軸承蓋、軸承座及結(jié)合件進(jìn)行加工時，按照零件的結(jié)構(gòu)特色和加工要求，整個加工流程可劃分為粗加工、半精加工和精加工三個階段，粗加工階段的關(guān)鍵任務(wù)是用大進(jìn)給量快速削減毛坯余量，使零件靠近設(shè)計的形狀及尺寸，此階段加工出的表面粗糙度較大，精度較低。半精加工階段借助加工孔（如鏜孔）和環(huán)形槽等達(dá)成加工，使精度符合圖紙?zhí)岢龅囊?，為精加工階段構(gòu)建基礎(chǔ)前提，精加工階段的加工余量不大，對精度以及表面粗糙度的要求頗高，精度能達(dá)到IT7級別，其表面粗糙度為Ra1.6，主要是完成各主要表面的最后加工，保障零件達(dá)成最終的技術(shù)要求。工序的集中與分散是根據(jù)生產(chǎn)類型和設(shè)備自動化程度來決定的。在中批量生產(chǎn)中，合理的工序集中與分散可有效地提高生產(chǎn)率，減少輔助時間。工序集中，用較少的機床設(shè)備，把幾個工序集中在一道上完成，可保證精度、提高生產(chǎn)率。如軸承蓋、軸承座的孔槽加工，可采用集中工序的辦法完成幾項加工工作，減少一次裝夾次數(shù)，縮短生產(chǎn)周期。而當(dāng)工序分散時，工序數(shù)增多，每一個工序所包含的內(nèi)容較少，適合于產(chǎn)品變換，但是需要更多的機床設(shè)備和操作工人，生產(chǎn)周期變長。工序順序通常按“先粗后精”的原則安排，從粗加工到精加工逐漸提高加工精度和表面質(zhì)量。具體安排為：首先加工零件的主要表面，再加工次要表面；先加工基準(zhǔn)面，然后再加工其他表面。熱處理工序一般放在機械加工之前進(jìn)行，以消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定零件的形狀和尺寸；而表面處理則通常放在最后進(jìn)行，提高零件的耐腐蝕性及外觀質(zhì)量。在該加工方案中，粗加工的進(jìn)給量設(shè)定為0.2mm/r,半精加工階段的精度要求達(dá)到0.02mm,精加工階段的精度要求達(dá)到IT7，表面粗糙度為Ra1.6。所有小于等于Φ26的孔都用鉆床加工，大于Φ26的孔用鏜孔加工。每道工序后的檢驗工序（如尺寸檢驗、表面粗糙度檢驗等）及輔助工序（如去毛刺、清洗、涂漆等）均安排在該工序加工后進(jìn)行，以保證產(chǎn)品質(zhì)量和精度。工藝路線方案一：加工結(jié)合件的各端面，主要目的是為后續(xù)工序做好基準(zhǔn)選擇。工序號工序內(nèi)容工藝裝備0鑄造毛坯1粗銑結(jié)合件端面①X521＇粗銑結(jié)合件端面②X52W2粗銑結(jié)合件上下底面X62W3銑斷X62W加工錫林軸承蓋的工藝路線方案。工序號工序內(nèi)容工藝裝備4粗銑軸承蓋下底面和止口面X62W5粗鏜軸承蓋孔T686鉆孔、擴孔、锪孔Z30257鉆孔、攻絲Z30258精銑軸承蓋頂面X529精銑底面X5210研磨11去毛刺12檢驗加工錫林軸承座的工藝路線方案。工序號工序內(nèi)容工藝裝備13粗銑軸承座頂面及對口面X5214粗鏜軸承座孔及內(nèi)端面T6815鉆孔及攻絲Z302516精銑底面X5217加工工藝孔Z302518精銑軸承座對口面及頂面X5219研磨20去毛刺21檢驗加工錫林軸承結(jié)合件的工藝方案。工序號工序內(nèi)容工藝裝備22裝配23鏜孔和內(nèi)環(huán)槽T6824精鏜內(nèi)孔及端面T6825鉆孔及攻絲Z304026銑座上二孔X5227去毛刺28終檢29涂漆方案二：工序號工序內(nèi)容工藝裝備0鑄造毛坯1銑斷X62W加工錫林軸承蓋的工藝路線方案。工序號工序內(nèi)容工藝裝備2粗銑軸承蓋下底面和止口面X62W3粗鏜軸承蓋孔T684鉆孔、擴孔、锪孔攻絲Z30255精銑軸承蓋頂面X526精銑底面X527研磨8去毛刺9檢驗加工錫林軸承座的工藝路線方案。工序號工序內(nèi)容工藝裝備10粗銑軸承座頂面及對口面X5211粗鏜軸承座孔及內(nèi)端面T6812鉆孔及攻絲Z302513加工工藝孔Z302514精銑底面X5215精銑軸承座對口面及頂面X5216研磨17去毛刺18檢驗加工錫林軸承結(jié)合件的工藝方案。工序號工序內(nèi)容工藝裝備19裝配20鏜孔和內(nèi)環(huán)槽T6821精鏜內(nèi)孔及端面T6822銑座上二孔X5223去毛刺24終檢25涂漆方案比較：若刪除工序1、1'與2，該做法與整體鑄造毛坯的工藝目標(biāo)相矛盾確?；鶞?zhǔn)面的準(zhǔn)確性和后續(xù)工序的順利進(jìn)行。通過合理增加毛坯余量。當(dāng)工序16（底面精銑）和工序17（工藝孔加工）的順序被反轉(zhuǎn)時，會導(dǎo)致孔軸線與底面之間的垂直配合難以達(dá)到理想狀態(tài)。這樣一來，精加工時孔28的定位基準(zhǔn)（一面兩孔）穩(wěn)定性會受到影響，從而使工件的底面與孔140之間的平行度出現(xiàn)偏差。這種誤差會影響后續(xù)工序的加工精度，最終可能導(dǎo)致零件的功能不符合設(shè)計要求。因此，正確的工序順序至關(guān)重要，必須保證底面加工和孔加工按照合理的順序進(jìn)行，以確保零件的整體精度和裝配質(zhì)量。若使工序6與工序7實現(xiàn)合并加工，實施后會加大工藝成本負(fù)擔(dān)，歸因于工序6對，兩孔13的孔距要求1600.04，必須采用夾具控制，工序7中三個螺紋孔的中心距公差帶較寬，從圖紙技術(shù)參數(shù)看，執(zhí)行非精密級公差，故而實施工序6與7的合并加工，將提升夾具的造價和技術(shù)門檻，從投入產(chǎn)出比看欠佳。若將工序25的鉆孔攻絲步驟前置到工序22前，難以維持螺紋孔與基準(zhǔn)孔軸線的位置公差，即使最終達(dá)標(biāo)，進(jìn)而造成制造成本增加。2.2.5工藝路線方案比較對比兩種工藝路線方案后發(fā)現(xiàn)，方案一相比方案二更具有合理性和可操作性，按方案一的工藝路線從毛坯到最終涂漆工序都做到了各加工工序的精準(zhǔn)連接，可有效地避免由于基準(zhǔn)誤差產(chǎn)生的累積誤差。具體到方案一中錫林軸承蓋、軸承座的加工上就是包塊[].面與止口面(X62W)，工序6的鉆孔、擴孔、锪孔(Z3025)，以及后續(xù)的精銑(X52)等一系列精細(xì)加工；通過工序13粗銑軸承座頂面及對口面(X52)，去除多余的毛坯余量；接著，工序14粗鏜軸承座孔及內(nèi)端面(T68)，確?？缀蛢?nèi)端面的初步形狀和尺寸。最后，通過精銑工序?qū)S承座的對口面及頂面(X52)進(jìn)行精加工，以此來保證各個面的高精度配合。并且方案一規(guī)定了檢驗(工序12、21、28)、去毛刺(工序11、20、27)等工序，以保證加工精度和零件質(zhì)量。方案二在省略工序1、1'和2（即粗銑結(jié)合面端面與上下底面）的情況下，或?qū)⑾魅跽w鑄造毛坯的工藝優(yōu)勢，同時增加了后續(xù)基準(zhǔn)面的加工誤差，提高了材料去除需求，方案二采取倒序方式執(zhí)行工序16，造成孔中心線對底面的垂直度下降，進(jìn)而降低精加工階段的裝配精度。而將工序6和工序7合并，也增加了夾具制造的難度與費用，不具備經(jīng)濟性。因此，方案一的工藝路線在確保加工精度與生產(chǎn)效率方面更加合理，最終被選為最佳方案進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計。2.2.6工序的安排及作用該工藝路線從毛坯開始，通過砂型鑄造獲得初步形狀，鑄造圓角為R1，拔模斜度為1度，鑄造完成后需進(jìn)行清砂和去毛刺處理，再進(jìn)行時效處理，方可進(jìn)入機械加工階段。粗加工階段，工序1、1’、2、3主要是不斷地交換加工端面來保證加工表面的位置正確，以便下一步工序加工的時候能夠均勻地分配加工余量；工序1和工序2的主要任務(wù)是為后續(xù)工序提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)，并去除結(jié)合件的大部分余量。在加工程序中，精加工階段包括工序18和工序19的頂面及對口面的精銑和上頂面研磨，確保頂面與軸承蓋配合良好，達(dá)到設(shè)計精度要求。隨后，工序20和工序21用于去毛刺和檢驗，確保表面光潔、尺寸合格，保證加工后的零件符合裝配和使用要求。最后，在裝配階段，通過使用M12螺栓、螺母及墊圈將軸承蓋與軸承座連接起來，完成整個零件的組裝。工序23～工序29進(jìn)行同軸孔鏜孔、精鏜、鉆孔、銑孔，保證孔的位置度及同軸度，后進(jìn)行毛刺去除、終檢、涂漆，完畢上述工序。2.2.7重點工序分析圖2-2軸承蓋的工序6工序6涉及鉆孔和擴孔加工，主要是加工與軸承座螺紋孔配合的兩個通孔13。雖然這兩個通孔的精度要求相對較低，但它們的位置精度至關(guān)重要，尤其是孔心與140孔中心的對準(zhǔn)。13孔與對稱中心線的距離為800.04毫米，這一尺寸對錫林與道夫之間的配合影響重大。任何位置偏差都可能導(dǎo)致裝配問題，影響零件的功能和穩(wěn)定性，因此在加工過程中必須嚴(yán)格控制孔的位置精度，確保與其他零件的正確配合，如果此尺寸不符，將影響梳棉機的正常運轉(zhuǎn)。由于加工過程中孔徑可能存在偏差，因此采用專用夾具以確?？讖郊拔恢玫木?，具體夾具設(shè)計詳見“夾具設(shè)計”部分。本階段加工任務(wù)由Z3025搖臂鉆床具體執(zhí)行，能實現(xiàn)直徑不超過25mm的鉆孔，其工作臂展極限距離設(shè)定為525毫米，可完成整周回轉(zhuǎn)，主軸底部到基座的最小間隔為250mm，最大可調(diào)高度1000毫米，橫向最大調(diào)節(jié)距離630mm。由于車床在此類孔加工中的裝夾不便且進(jìn)給運動因此不適合采用批量生產(chǎn)方式。為確保加工的精度和穩(wěn)定性，選擇了鉆床進(jìn)行加工。在加工過程中，鉆頭選用了12.7毫米錐柄麻花鉆，長度為182毫米，工作部分長度為101毫米。這種麻花鉆能夠提供較高的定位精度，并確保孔徑的均勻性。擴孔鉆則選用了D13錐柄擴孔鉆，長度為150毫米，工作長度為68毫米，這種擴孔鉆有助于進(jìn)一步保證孔徑的精度，而孔的位置尺寸（1600.04毫米，800.04毫米，460.025毫米）則由專用夾具來保證。2.2.8加工余量的確定在零件加工階段，加工余量定義為金屬表面被切削掉的材料層厚度，加工過程中某道工序所去除的材料厚度即為其工序余量，工序留量需計入前道加工的表面粗糙度、加工缺陷層深度、空間偏移量以及夾具安裝偏差都是影響加工質(zhì)量和零件精度的重要因素?；谠摌?gòu)件的結(jié)構(gòu)特性及工藝要求，結(jié)合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)最終敲定。有關(guān)工序的工序余量如下：圖2-3軸承蓋圖2-4軸承座圖2-5錫林軸承結(jié)合件表2-1軸承蓋加工階段的加工余量ABCEFGIHM8Ф13Ф26粗加工5.55.5254.0一次性鉆攻鉆孔Ф12.76.5锪孔半精加工在結(jié)合體中繼續(xù)加工擴孔Ф13精加工表2.2軸承座加工階段的加工余量ABCEFGIHM12粗加工4.26.06.05.04.0鉆孔Ф10.2半精加工在結(jié)合體中繼續(xù)加工攻絲到M12精加工表2.3錫林軸承結(jié)合件加工階段的加工余量EFJKGMNLHM10粗加工4.04.06.0鉆孔8.5半精加工1.0攻絲到M10精加工確定切削用量刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料：YG6齒數(shù)(1)粗銑端面（工序2）銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)表2.4-73，取銑削速度：參照表2.4-81，取機床主軸轉(zhuǎn)速：實際銑削速度：進(jìn)給量：工作臺每分進(jìn)給量：：根據(jù)表2.4-81,被切削層長度：由毛坯尺寸可知刀具切入長度：取刀具切出長度：取走刀次數(shù)為4(2)精銑端面（工序2）：銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]中表2.4-73，取銑削速度：參照表2.4-81，取機床主軸轉(zhuǎn)速實際銑削速度： 進(jìn)給量工作臺每分進(jìn)給量：被切削層長度：由毛坯尺寸可知刀具切入長度：精銑時刀具切出長度：取走刀次數(shù)為4（2）粗鉆φ12.7孔切削深度：，毛坯孔徑進(jìn)給量：根據(jù)表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量。切削速度：參照表2.4-66，取機床主軸轉(zhuǎn)速：取實際切削速度，由式有：工作臺每分鐘進(jìn)給量：被切削層長度：刀具切入長度，由式有：刀具切出長度：取行程次數(shù)：（3）粗鏜孔切削深度：，毛坯孔徑。進(jìn)給量：根據(jù)表2.4-64，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量切削速度：參照表2.4-64，取機床主軸轉(zhuǎn)速：取實際切削速度：工作臺每分鐘進(jìn)給量，由式有：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：取行程次數(shù)：（4）半精鏜孔切削深度：，粗鏜后孔徑進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]中表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量切削速度：參照表2.4-64，?。簷C床主軸轉(zhuǎn)速有取實際切削速度，有：工作臺每分鐘進(jìn)給量，由式有：被切削層長度：刀具切入長度，有：刀具切出長度：取行程次數(shù)：上述內(nèi)容涉及部分工序的切削用量計算過程，所有計算結(jié)果已記錄在工藝卡片上，并匯總在工藝過程綜合卡片中。

第三章對應(yīng)的夾具設(shè)計3.1夾具的選用3.1.1鉆床夾具的主要類型鉆夾具（又稱鉆模）是鉆床使用的夾具，用來安裝鉆頭，保證正確地對準(zhǔn)工件，并引導(dǎo)刀具按所需的加工孔的精度和分布情況進(jìn)行加工，常見的結(jié)構(gòu)形式有以下幾種：固定式鉆模對于加工單孔或平行孔系的工藝，精度要求較高，通常使用立式鉆床進(jìn)行加工。回轉(zhuǎn)式鉆模配備分度裝置，適合加工多個沿軸線分布的孔。翻轉(zhuǎn)式鉆模主要用于小型工件的不同表面孔加工，適合孔徑一般為f8～f10mm的工件，結(jié)構(gòu)簡單，手工翻轉(zhuǎn)，適用于重量小于10kg的工件。蓋板式鉆模則不需要夾具，定位和夾緊裝置直接安裝于鉆模板上，適合較大、較重工件上的小孔加工，但因要經(jīng)常裝卸夾具，故勞動強度大、效率低，不宜過重；滑柱式鉆模配有升降鉆模板，適用于通用加工。其結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷，制作周期短，非常適合在生產(chǎn)過程中使用。針對不同工件選擇不同的鉆夾具，保證工件的加工精度與效率。圖3.1鉆夾具3.1.2鉆模鉆模主要由鉆套和鉆模板兩部分組成。鉆套用于確定工件上被加工孔的位置，并引導(dǎo)刀具，確保加工精度和剛性。根據(jù)鉆套的功能不同，鉆套可分為固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套及特殊鉆套等，其中固定鉆套適用于長期使用；可換鉆套和快換鉆套便于更換；特殊鉆套則用于特殊加工要求。鉆模板用于安裝鉆套，保持其在鉆模中的正確位置。常見的鉆模板類型包括固定式鉆模板、鉸鏈?zhǔn)姐@模板、可卸式鉆模板和懸掛式鉆模板等。鉆模板通常安裝在夾具體或支架上，以確保鉆套穩(wěn)定，從而提高加工質(zhì)量和效率。3.1.3鏜夾具鏜床夾具（鏜模）主要用于加工箱體或支座類零件上的精密孔和孔系，由鏜模底座、支架、鏜套、鏜桿以及必需的定位、夾緊裝置組成。按導(dǎo)向支架布置形式分為雙支承鏜模、單支承鏜模和無支承鏜模；按鏜桿引導(dǎo)方式分有單支承和雙支承，當(dāng)采用雙支承時，鏜桿與機床主軸為浮動聯(lián)接，因此鏜孔精度與機床主軸精度無關(guān)。鏜套是決定孔精度的關(guān)鍵，常用的有固定式鏜套和回轉(zhuǎn)式鏜套，回轉(zhuǎn)式鏜套用于高速鏜孔。鏜桿直徑和長度要根據(jù)加工孔徑和刀具大小確定。在這個工序中，加工的兩個孔是用來與軸承座的螺紋孔相配合，用螺栓把軸承蓋和軸承座連接在一起，所以這兩個通孔13的精度要求不是很高，但是要保證它們之間的中心距以及相對于140孔心的位置度。具體來說，13孔心到對稱中心線的距離要求為800.04mm，若尺寸不達(dá)標(biāo)，將直接影響錫林與道夫的配合，從而影響梳棉機的正常工作。因此，在加工時采用鉆夾具來保證精度和定位。3.2夾具設(shè)計要求圖3.2軸承蓋工序6在工序6“鉆孔及擴孔”中，13孔的加工對軸承蓋與軸承座的精確配合至關(guān)重要，直接影響梳棉機的正常運行。傳統(tǒng)的劃線加工方法精度較低，通常只能達(dá)到0.25mm，這會影響配合精度。為提高精度，使用專用夾具可以確?？椎奈恢酶訙?zhǔn)確，從而優(yōu)化軸承蓋與軸承座的配合，保證設(shè)備的穩(wěn)定運行，無法滿足工藝規(guī)程中對尺寸精度的要求，特別是1600.04mm、800.04mm和460.025mm這幾個關(guān)鍵尺寸，且不適應(yīng)中批量生產(chǎn)的需要。如果使用組合夾具，則每批都需重新設(shè)計和組合，這在加工過程中無法保證尺寸的穩(wěn)定性，并增加了工人的勞動強度。為此,這種夾具不僅能夠確保加工精度，還能提升生產(chǎn)效率，減輕勞動強度。在本工序中，加工的兩個13mm孔精度等級為IT9，表面粗糙度為Ra3.2。兩個孔的心距為1600.04mm，其中13孔到中心軸線的距離為800.04mm，孔到端面E的距離為460.025mm。通過專用夾具的設(shè)計，可以確保這些精度要求的穩(wěn)定性和重復(fù)性。3.3確定方案3.3.1定位方案的確定在設(shè)計該夾具時，確定夾具方案的基本原則是確保加工質(zhì)量、結(jié)構(gòu)簡潔合理、操作方便高效，同時還需控制制造成本。針對工序6“鉆孔及擴孔”中的13孔加工，設(shè)計時采用完全定位方案，以確保加工精度。工序基準(zhǔn)面選定為A面和800.04mm，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，將A面和800.04mm作為定位基準(zhǔn)。在X、Y方向上，通過定位支承元件限制工件自由度，從而確保位置精度。由于工件的兩個加工孔為通孔，Z方向的位移自由度可以不加限制，只有X和Y方向的自由度受到限制。定位支承系統(tǒng)包括定位支承、輔助支承和限位元件，其中定位支承元件直接與工件接觸，決定了加工精度。為了減少定位誤差，支承元件應(yīng)合理布置，確保支承面較大，并確保與夾緊力的作用線對準(zhǔn)。支承元件應(yīng)具有足夠的剛性，以避免變形并減少定位誤差。對于工件左端面，可采用4個支承釘來提升定位系統(tǒng)的剛度，防止切削力和夾緊力造成工件變形。為了確保工件精確定位，可以使用“一面兩銷”的定位方式，這樣可以去除工件的六個自由度。在簡化夾具結(jié)構(gòu)的同時，選用固定式定位銷是一個合適的選擇；當(dāng)有較高位置精度要求時，定位銷與安裝孔之間應(yīng)該有±0.05mm的配合公差。同時為了防止切屑進(jìn)入定位銷與安裝孔之間影響定位精度，在設(shè)計時應(yīng)該將支承板設(shè)置在切屑不易落下的位置上，以保證夾具穩(wěn)定性。整個設(shè)計方案既可以保證尺寸精度，又可以提高效率及生產(chǎn)的穩(wěn)定性。圖3.3總裝圖1-螺釘2-圓柱銷3-螺釘4-菱形銷5-螺釘6-圓柱銷7-鉆模板8-鉆套用襯套9--圓柱銷10-浮動壓塊11-浮動壓塊12-快換鉆套13-鉆套螺釘14-圓柱銷15-定位銷16-夾具體3.3.2夾緊方案的確定夾緊力的施加方向需針對主定位基準(zhǔn)，貼近切削區(qū)域，基于Z向、Y向定位板及支承釘?shù)牟贾茫蕛H需沿Z軸方向施加夾緊力并配合指向支承釘?shù)乃綂A緊力可以確保工件的穩(wěn)定裝夾。為了提高操作的便利性和夾緊機構(gòu)的效率，設(shè)計上優(yōu)化了夾緊力的分布和夾具的操作方式，從而提升了整體裝夾效果和操作便捷性，采用一體化聯(lián)動夾緊方案，單個螺母的擰緊動作，可同步完成工件多角度的均勻夾緊，實現(xiàn)夾緊的零件為：采用鉸鏈壓板、三組動壓塊與活節(jié)螺栓焊接壓板等元件，夾具總圖完整呈現(xiàn)了該夾緊機構(gòu)及其構(gòu)件的空間排布。在進(jìn)行夾緊力建模時，考慮到切削加工階段工件承受的多重載荷，包括切削力、離心力、慣性力和重力等，夾緊力的大小必須足以抵消這些外力的綜合作用，工藝系統(tǒng)剛性條件以及夾緊機構(gòu)傳遞效能均會調(diào)節(jié)夾緊力的大小，實際加工中切削力不斷變化，計算夾緊力存在顯著復(fù)雜性，只能開展近似的量化分析：由表可得：圓周切削分力公式：式中查表得：取查表可得參數(shù)：即：同理：徑向切削分力公式：式中參數(shù)：即：軸向切削分力公式：式中參數(shù)：即：結(jié)合工件所受切削力與夾緊力的分布特征，鎖定工序流程里夾具可靠性面臨最大挑戰(zhàn)的時段，運用靜力學(xué)平衡方程推導(dǎo)理論夾緊力，為保障夾緊效果可靠，經(jīng)安全系數(shù)折算獲得實際夾緊力數(shù)據(jù)，即：安全系數(shù)K可按下式計算有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，通常情況下，取K=1.5～2.5。當(dāng)夾緊力與切削力方向相反時，取K=2.5～3。可得:所以，有：有：有：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[10]中可查得：其中：螺旋夾緊力：由表得：原動力計算公式即：由上述計算易得：經(jīng)過計算，所需的夾緊力較小。為了兼顧夾具的簡潔性和操作效率，最終選擇了手動螺旋夾緊裝置。綜合考慮結(jié)構(gòu)布局、鉆套系統(tǒng)和鉆模板模塊，設(shè)計用于執(zhí)行鉆孔和孔擴大作業(yè)的快換鉆套。鉆套與鉆模板的配合部位加入襯套，以確保精度和穩(wěn)定性。鉆套選用36mm高度規(guī)格，并且與工件之間預(yù)留了排屑空間。此結(jié)構(gòu)中，鉆套的h值為8mm，采用間隙配合方案，鉆套內(nèi)孔與刀具間隙匹配。快換鉆套選用12.7F8型，鉸套組件則選用13G7公差帶，而鉆模襯套的配合尺寸為22H7/g6規(guī)格，襯套與鉆模板裝配采用34H7/g6公差帶。

因兩孔加工中心距超過1600.04，且受結(jié)構(gòu)制約，故采取雙模板鉆孔方案，當(dāng)擴孔工序完成后，26孔的锪孔加工也需同步實施，該孔加工可不借助鉆模板，為此采用可拆卸鉆模板配置，鉆模板呈現(xiàn)懸吊狀態(tài)，基于夾具體剛性提升需求，采用加強筋提升夾具體強度。為實現(xiàn)1600.04mm的兩孔中心距精度,夾具方案設(shè)計階段，控制兩鉆套的中心距離為，對稱中心至鉆套中心的距離參數(shù)采用800.04，鉆套中心距離支承釘定位面460.025，即可實現(xiàn)加工中心的尺寸控制，在夾具的工程設(shè)計及裝配階段，這應(yīng)注意：定位板平面須與夾具體底面平行對齊，鉆套中心應(yīng)當(dāng)與夾具底平面垂直。因生產(chǎn)量級屬于中批，宜采用輕量化手動夾持設(shè)備，選用帶開口墊圈的螺栓夾緊組件，便于工件的迅速裝拆。3.3.3夾具的裝配總圖總圖的設(shè)計：夾具總圖及其五類尺寸見工裝設(shè)計總圖。3.3.4夾具的驗證夾具設(shè)計采用了兩平面定位結(jié)構(gòu)，需確保孔軸線與左側(cè)面的位置公差，以及該軸線與基準(zhǔn)底面之間的平行度公差。為了保證工序加工的精度，必須確保在工序過程中各類誤差的疊加結(jié)果能夠滿足公差要求。工件精度分析：孔軸線到左側(cè)面的線性距離采用基礎(chǔ)公差等級，按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，文獻(xiàn)[5]表格內(nèi)容顯示：?。ㄖ械燃墸┘矗撼叽缙顬槎ㄎ徽`差（兩個垂直平面定位）：當(dāng)時；側(cè)面定位支承釘離底平面距為：離為，側(cè)面高度為；且滿足則：2）對刀誤差刀具相對于基準(zhǔn)元件的位置誤差所引起的加工缺陷，形成對刀誤差，鉆頭-鉆套間隙配合，易使鉆頭產(chǎn)生位移或角度偏差，引發(fā)加工精度下降，基于鋼套管的薄壁特性，僅需核算鉆頭位移引發(fā)的誤差：其中接觸變形位移值：3）夾具的安裝誤差：由于夾具安裝在機床上的位置不準(zhǔn)確所引起的加工誤差被稱為安裝誤差?？紤]到該夾具的安裝基面為平面，因此不存在安裝誤差，即=0。4）磨損造成的加工誤差，由于該誤差影響因素多，又不便于計算，所以常常根據(jù)經(jīng)驗通常不超過5）夾具誤差夾具中定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置與安裝基準(zhǔn)之間位置不準(zhǔn)確所導(dǎo)致的加工誤差，稱為夾具位誤差。夾具誤差主要包含定位元件相對于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差；導(dǎo)向元件相對于按扎基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差以上幾項共同組成夾具誤差取誤差總和：根據(jù)以上分析，所設(shè)計的夾具能夠滿足零件加工精度的需求。精度驗證：按七次均方根誤差公式來校核尺寸，其中。1）基準(zhǔn)不符誤差 由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，故=02）基準(zhǔn)位移誤差由定位元件菱形銷與定位基準(zhǔn)孔136mm間配合關(guān)系136H7/g6可知孔136H7（），軸136g6（），二者最大間隙，所以3）工件夾緊變形誤差一般地：故可取。4）夾具在機床上的安裝誤差一般地：故可取。5）加工方法誤差該工序鉆兩孔，兩孔的尺寸由鉆、擴套強制對刀保證，鉆套造成的誤差見下述。所以該工序取。6）分度誤差由于無分度要求，所以取。7）導(dǎo)向誤差根據(jù)公式其中：a.由于鉆模板中心孔距菱形銷中心線的尺寸為，所以。b.查得，快換鉆套內(nèi)外圓的同軸度為。c.查得，襯套內(nèi)外圓的同軸度為。d.快換鉆套和襯套的最大配合間隙由于二者的配合為孔軸，所以。e.刀具在鉆套中的偏斜，其中擴孔刀與鉆套的最大配合間隙，，所以。H：鉆模板深度，取H=36mm，B:加工孔的深度，為62.6mm，S:鉆模板與工作間隙8mm,所以，。所以，8）按七次均方根誤差公式，綜上所述，該夾具能保證工序尺寸，精度分配也合理。所以夾具設(shè)計合理。3.3.5夾具的制造的注意事項在夾具制造過程中,要充分注意工藝精度、材料選擇、加工工藝、裝配質(zhì)量等幾個方面的問題。夾具的定位基準(zhǔn)面是要達(dá)到高精度的,不然無法滿足加工零件的精度要求,所以其加工精度要嚴(yán)格把控;夾具的支承元件(支承釘、菱形銷等)要具有足夠強度和剛度,可承受加工時的夾緊力和切削力,但不可影響到定位精度。對于材料的選擇也十分關(guān)鍵,要選擇一些硬度高、耐磨性強、穩(wěn)定性好的材料來制作夾具,以便延長夾具的使用壽命。在加工時,工件與夾具的配合精度也要控制好,切不可因為裝配誤差而導(dǎo)致加工出現(xiàn)誤差。同時,夾具的表面應(yīng)該進(jìn)行防腐處理,提高其抗磨能力。在夾具的裝配過程中,應(yīng)該校核各個元件之間的配合情況以及各部分的安裝是否正確,切勿因為裝配錯誤導(dǎo)致夾具不能正常工作或達(dá)不到預(yù)期的精度。因此,在夾具制造過程中不僅需要高精度的加工設(shè)備,還需要精細(xì)的工藝控制才能保證每一個環(huán)節(jié)都是合格的。3.3.6夾具的經(jīng)濟分析此項分析著重探討夾具技術(shù)復(fù)雜度與零件加工經(jīng)濟性的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而篩選出經(jīng)濟效益較佳的夾具設(shè)計方案。采用500件作為錫林結(jié)合體生產(chǎn)批量，該鉆床的時均作業(yè)成本為20元，從經(jīng)濟角度評估三種加工方案。方案1.不用專用夾具，通過劃線找正鉆孔。夾具年成本=0，單件工時=0.4h。（1）生產(chǎn)效率η=1/=1/0.4=2.5件/h（2）家具年成本=0元（3）工序生產(chǎn)成本=Nf/η=500×0.4×20=4000元（4）單件工序生產(chǎn)成本=/N=4000/500=8元/件（5）工序總成本C=（+）=4000元（6）單件工序總成本=C/N=8元/件方案2.用簡單夾具，單件工時=0.15h，設(shè)夾具毛坯重量m=2kg，材料平均價格p=16元/kg，夾具制造工時t=4h，制造夾具每小時平均生產(chǎn)費=20元/h，可估計出專用夾具的制造價格為=pm+t=(16×2+4×20)元=112元計算夾具的成本。設(shè)=0.5，=0.2，T=1a，則=[（1+）/T+]×=190.4元則，（1）生產(chǎn)效率η=1/=1/0.15=6.7件/h（2）家具年成本=190.4元（3）工序生產(chǎn)成本=Nf/η=500×0.15×20=1500元（4）單件工序生產(chǎn)成本=/N=1500/500=3元/件（5）工序總成本C=（+）=1690.4元（6）單件工序總成本=C/N=3.3