薄壁类零件夹具设计.doc

x x学院毕业设计说明书课 题： 薄壁类零件夹具 子课题: 同课题学生姓名: 专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 完成日期 目 录摘要-3一、机床夹具概述-4二、审查零件图样的工艺性-5三、毛坯的选择-5四、工艺过程设计-6五、确定机械加工余量及毛坯设计毛图-8六、工序设计-10七、夹具的设计-13八、毕业设计小结 -24 致谢-25参考文献-26摘要 薄壁衬套是某型发动机火焰筒上的一个零件，加工难度较高。材料为gh135，铁-镍基高温合金，此种合金具有良好的抗氧化性，有高的塑性和韧性，足够的热强性和良好的热疲劳性，是一种难加工材料。并且是薄壁零件，当完成两外圆和内部形状加工之后，零件的壁较薄，受力差，因此要考虑其如何夹紧的问题。为了加工出符合图样要求的零件，必须编制合理的工艺路线，并要求设计专用的夹具。关键词：薄壁衬套、专用磨床夹具、专用钻模、铣槽夹具、铣弧形面夹具一 机床夹具概述 在机械制造中，用来固定加工对象，使这占有正确位置，以接受加工或检测的装置，统称为夹具。它广泛地应用于机械制造过程中，如焊接过程中用于拼焊的焊接夹具；零件检验过程中用的检验夹具；装配过程中用的装配夹具，机械加工过程中用的机床夹具等，都属于这一范畴。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中。机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着零件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。本章所讲述的仅限于机床夹具，以后简称为夹具。 薄璧零件的特点 金属薄壁件具有重量轻，节约材料，结构紧凑，占空间位置少等优点，因此在很多机械产品中经常遇到这种零件。在制造这类零件时采用了不同的加工方法，如用板料进行冲压，滚压焊接和爆炸成型等等。但对于一些截面比较复杂而尺寸精度和表面光洁度要求比较高的薄壁零件经常采用车削加工的方法来达到他的技术要求。所以在车床上车削薄壁零件，是加工薄壁零件一种很普片重要的加工工艺。 薄壁零件也叫薄壳零件。这类零件的壁厚和他的径向或轴向尺寸比较相差悬殊，一般为几十倍或上百倍，因此工件的刚度较弱，给车削带来一定的困难。 如果在车床上车一个孔径40毫米，壁厚3毫米，长50毫米，尺寸公差是二级精度的套，是比较容易做到的。如果要车一个孔径300毫米，壁厚和其他要求和以上要求完全一样的薄壁套，那就困难多了。因为随着孔径的加大工件刚度变弱。这就为工件的装夹和加工带来一定的困难。 薄壁零件的种类很多，在车削加工中经常碰到的有以下几种类型：套类薄壁件，环类薄壁件，盘类薄壁件，板类薄壁件，特种型类薄壁件等。（1） 套类薄壁件 它的特点是内外圆的直径差很小，轴向尺寸大于径向尺寸，这类零件一般对孔的圆度 柱度各圆度表面的同轴度，空轴线的直度等都有严格的要求 满足这些要求也的比较困难的。（2） 环类薄壁件 它的特点是内外圆直径差很小，径向尺寸远远大于轴向尺寸，端面面积小这类零件的要求一般于套类零件的要求基本相同，有时他的一个或二个端面对空轴型线的垂直线还有严格的要求。（3） 盘类薄壁件 它大多成薄壳形状内 外 圆直径相差很小，轴向尺寸差也很小，径向尺寸比轴向尺寸大，一般都有较大的端面面积，这类薄壁件除了对圆柱面的圆度和同轴度有要求外，一般对端面的平面度和端面对空轴线的垂直度有严格要求（4） 板类薄壁件 这类零件的特点是，他的轮廓尺寸远远大于他的厚度他有很大的端面面积，这类零件一般对于平面度，平行度和壁厚差有严格的要求。薄壁衬套是某型发动机火焰筒上的一个零件。该产品年产量为3000台，设其备品率为10，机械加工废品率为1现制定该零件的机械加工工艺规程。 nqn(1+)3000(1+10+1)3330件/年 薄壁衬套的年产量为3330件，现已知该产品属于轻型机械，根据机械制造工艺设计简明手册（李益民）表1.1-2生产类型与生产纲领的关系。可确定其生产类型为中批量生产。二、审查零件图样的工艺性薄壁衬套图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。但由于衬套的材料是铁-镍基高温合金，此种合金具有良好的抗氧化性，有高的塑性和韧性，足够的热疲劳性，是一种难加工材料。由零件图可知，当完成两外圆和内部形状加工后，衬套的壁较薄，受力差，内部空间位置也较小。要加工出2-4mm孔，两外宽10.2mm的槽和两外内弧形面，并保证对称，比较困难。如直接夹持衬套加工，不仅容易变形，而且不好直接加工。因此必须设计专用夹具，才能加工出合格的衬套零件。三、 毛坯的选择 零件材料为gh135,属铁-镍基高温合金，此种合金具有良好的抗氧化性，有高的塑性和韧性，能接受锻造等压力加工成型，零件尺寸不大，形状亦不复杂，又属成批量生产，故毛坯可采用模锻成型。 零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件形状尽量接近。即外形做成台阶行，内部孔锻出。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。四、工艺过程设计 定位基准的选择本零件是带孔的盘状衬套，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准）。为避免由于基准不重合而产生的误差。应以孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选孔及上端面为精基准。由于本衬套全部表面都需要进行加工，而孔作为精基准应先进行加工。因此应选外圆及一端面为粗基准，故选34mm外圆为粗基准。零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有外圆、端面、内孔、圆弧、槽及小孔等，材料为gh135.参考有关加工工艺设计相关手册及资料，其加工方法选择如下： （1）、41mm的外圆面：公差尺寸为41mm，公差等级为it8,表面粗糙度为ra3.2m,需进行粗车及半精车。（2）、34mm的外圆面：公差尺寸为34mm，公差等级为it5,表面粗糙度为ra0.8m，需进行粗车及半精车，粗磨和精磨。 （3）、台阶面：表面粗糙度为ra3.2m,需进行粗车及半精车。 （4）、31mm的内孔：公差尺寸为31mm，公差等级为it5,表面粗糙度为ra1.6m，需进行粗镗、半精镗及精镗。（5）、34.5mm的内孔：公差尺寸为34.5mm，公差等级为it9,表面粗糙度为ra3.2m。需进行粗镗和半精镗。 （6）、38mm的内槽：公差尺寸为38mm，公差等级为it6,表面粗糙度为ra1.6m，需进行粗镗、半精镗及精镗。 （7）、成60度的锥面：未注公差尺寸，表面粗糙度为ra3.2m，需进行粗镗和半精镗。 （8）、弧型面：公差尺寸为220.4mm，公差等级为it10，需进行粗镗即可。 （9）、宽10.2mm的对称两槽：宽度公差为10.2mm，公差等级为it10,表面粗糙度为ra3.2m，需进行粗铣即可。（10）、端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度为ra3.2m，需进行粗车和半精车即可。（11）、4mm的小孔：公差尺寸为4mm，公差等级为it8, 需进行钻孔和绞孔即可。制定工艺路线工序i：以34.5mm 的内孔及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆34mm及台阶面。 工序ii: 以41mm 的外圆面及端面定位，粗镗31mm的内孔。工序iii：以31mm 的内孔及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆41mm。 工序iv：以41mm 的外圆面及台阶面定位，粗镗34.5mm的内孔。工序v：以粗加工后的34.5mm 的内孔及端面定位，半精车另一端面，半精车外圆34mm及台阶面，倒r=0.5mm的圆角。工序vi：以粗加工后的41mm 的外圆面及端面定位，半精镗31mm的内孔。工序vii：以半精镗后的31mm 的内孔及端面定位，半精车另一端面，半精车外圆41mm，倒r0.5圆角。 工序viii：以半精车后的41mm 的外圆面及台阶面定位，半精镗34.5mm的内孔，倒r=1mm的圆角。工序ix：以半精镗后的41mm 的外圆面及端面定位，精镗31mm的内孔，倒r=0.5mm的圆角。工序x：以半精镗后的41mm 的外圆面及台阶面定位，粗镗38mm的内孔。工序：以半精镗后的41mm 的外圆面及台阶面定位，半精镗38mm的内孔。工序xii：以半精镗后的41mm 的外圆面及台阶面定位，精镗38mm的内孔。工序xiii：以精镗后的31mm 的内孔及端面定位，粗磨34mm外圆面。工序xiv：以精镗后的31mm 的内孔及端面定位，精磨34mm外圆面。工序xv：以半精车后的41mm 的外圆面及台阶面定位，钻4mm的孔，调整后钻另一4mm的孔；并精绞这两个孔。倒0.545的角。工序xvi：以台阶面及31mm内孔定位，粗铣宽10.2mm的对称两槽。工序xvii：以41mm 的外圆面及4mm的孔实现定位，粗铣两个不同工位弧形面，倒r=1.5mm的圆角。工序xviii：抛光。工序xix：钳工去毛刺。工序xx：终检。在完成两外圆和内部形状加工后，2-4mm孔，两处宽10.2mm的槽和两处弧形面，各道工序的安排顺序，决定着衬套的工艺性和经济性。如把加工宽10.2mm槽或加工弧形面安排在前，则在加工 2-4mm孔时，无准确的定位基准，就不能保证2-4mm孔与两槽、两弧形面要求的位置。加工槽和加工弧形面这两个工序，无论哪个工序安排在前，后一个工序都无准确的定位基准。因此，最好是把加工2-4mm孔安排在前，其次是加工宽10.2mm的对称两槽，最后加工弧形面。因槽加工后，加工弧形面的深度就到槽为止，容易控制。在完成2-4mm孔、槽、弧形面的加工后，在衬套内面产生了毛刺，需要安排内、外面去毛刺工序。五、确定机械加工余量及毛坯设计毛图 确定机械加工余量 钢质模弧形面的机械加工余量按jb3835-85确定。确定时，根据估算锻件重量，加工精度及锻件形状复杂系数；由表3.1-56可查得除孔以外各内外表面的加工余量。孔的加工余量由表3.1-57查得。表中余为量值单面余量。（参考机械加工工艺手册） 锻件重量 根据零件成品重量估算为小于0.4kg.加工精度 零件的各表面为精度f2 磨削加工。锻件形状复杂系数s.因为锻件为薄形圆盘，其厚度与直径之比0.2，所以锻件形状复杂系数为复杂级s4.机械加工余量 根据锻件重量、f2、s4查表3.1-56。由于表中形状复杂系数只列s1和s3，则s2参考s1,s4参考s3定。由此查得直径方向为1.52.0mm，水平方向为1.52.0mm.即锻件各外径的单面余量为1.52.5mm。各轴向尺寸的单面余量为1.52.0mm，锻件中心两孔的单面余量按表3.1-57查得为2.0mm.确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度ra1.6.ra1.6的表面，余量要适量增大。分析本零件，除34mm的外圆面为ra0.8以外，其余各表面皆ra1.6,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所得的余量值即可（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查得值中的小值。当表面需经粗加工和半精加工时，可取较大值）。34mm的外圆面采用粗磨和精磨，故需增加这些加工工序的加工余量。参考外圆柱表面加工余量（表3.2-3）确定粗磨单面余量为0.2mm。精磨余量0.05mm.38mm的内槽采用精镗，故需增加这个加工工序的加工余量。参考内孔加工余量确定精镗的加工余量为0.3mm。则毛坯尺寸如下表所示。 零件毛坯（锻件）尺寸（mm）零件尺寸单面加工余量锻件尺寸41245342.2538.534.5230.5382.333.431227132及1.516.552及1.55设计毛坯图确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件重量，形状复杂系数，分模线形状种类及锻件精度等级从有关的表中查得。 本零件锻件重量小于0.4kg, 形状复杂系数为s4，零件的材料为铁-镍基合金其合金元素最高含量大于3%，因此锻件材质系数为m2,采取平直分模线，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可由表3.1-42，表3.1-44查得。本零件毛坯尺寸允许偏差如表下表所列。 毛坯（锻件）尺寸允许公差偏差锻件尺寸偏差根据45表3.1-4238.5表3.1-4230.5表3.1-4233.4表3.1-4227表3.1-425表3.1-4216.5表3.1-44确定圆角半径 锻件的圆角半径按表3.1-49确定（参考机械加工工艺手册）。本锻件各部分的h/b皆小于2，故可用下式计算：外圆角半径 r0.05h+0.5内圆角半径 r2.5r+0.5为简化起见，本锻件的内外圆角半径分别取相同数值。以最大的h进行计算。r(0.058+0.5)mm0.9mm r圆整为1mmr(2.51+0.5)mm3mm以上所取的圆角半径数值能保证各表面的加工余量。确定拔模角本锻件由于上、下模膛深度相等，起模角以模31mm的一侧计算。l/b34/341 , h/b6.5/340.191按表3.1-51（机械加工工艺手册），外起模角5，内起模角7。确定分模位置 由于毛坯是hd的圆盘类锻件，应采用轴向分模，这样可冲内孔，使材料利用率得到提高。为了便于起模及便于发现上，下模锻造过程中错移，分模线位置选在最大外径的中部，分模线为直线。确定毛坯的热处理铁-镍基高温合金薄壁衬套毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化而均匀的组织，从而改善了加工性。 下面是毛坯图六、工序设计选择加工设备与工艺设备选择机床 工序、，、是粗车，半精车。各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求高，选用最常用的c620-1型卧式车床即可。（参考机械加工工艺手册表8.1-1） 工序为精镗孔，由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度较低，必须选用较精密的机床才能满足要求。选用c616a型 。（参考机械加工工艺手册表8.1-1） 工序xiii、xiv为粗磨和精磨，粗磨和精磨可选用m120w万能外圆磨床。（参考机械制造工艺设计简明手册表4.2-11） 工序xv钻4mm的小孔，可采用专用夹具在立式钻床上加工，可选z518型立式钻床。（参考机械制造工艺设计简明手册表4.2-14） 工序xvi铣宽10.2mm的对称两槽。选用x62卧式升降台铣床。工序xvii铣圆弧面，由于所加工的表面是弧形面，所以必须选用双立轴圆工作台铣床才能完成加工。因此选用x7010型双立轴圆工作台铣床。工序xviii抛光。选择夹具 本零件磨削、钻孔、铣对称槽及加工弧形面等工序需要设计专用的夹具，车削可采用可涨心轴进行夹紧。镗削可采用塑料夹具进行夹紧外圆表面。选择刀具 在车床上加工的工序，一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工铁-镍基高温合金gh135材料零件采用钨钴类硬质合金，粗加工用ya6，半精加工采用yg8,精加工采用yg6x。为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀（gb5343.1-85）或(gb5343.2-85)。磨削高温合金比较困难，主要是砂轮易粘附堵塞，磨削力大，磨削温度高，工件表面易烧伤，表面质量和磨削精度不易保证。所在外圆磨时，应选用白刚玉wa(gb)砂轮为粗磨。精磨时宜采用单晶刚玉wa(gb)砂轮。因为磨削薄壁工件时应选用硬度低的磨具，所以选用中软级k(zr)组织疏松的砂轮。粒度为46#-60#，结合剂多用陶瓷v(a)。 槽铣刀按表9.2-7（参考机械加工工艺手册）选中齿锯片铣刀（gb6120-85)。铣刀的直径为40mm，宽为1mm，齿数z=32,材料为w2mo9cr4vco8。 弧形面铣刀按表9.2-2（参考机械加工工艺手册）选用直柄立铣刀(gb1110-85)。铣刀的直径为11mm，。可选用中齿，材料为w2mo9cr4vco8。 钻4mm小孔按表8-18（参考机械加工工艺人员手册）选用硬质合金钻头。钻头的直径为4mm的整体硬质合金麻花钻。绞刀按表7-44（参考金属切削手册）选用直柄机用绞刀。绞刀直径为4mm。材料为yg8的硬质合金刀。选择量具 本零件属于成批生产一般均采用通用量具。选择量具有两种方法：一、是按计量器具有的不确定度选择；二、是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择时，采用其中的一种方法即可。 选择各外圆加工表面的量具。工序xiv中精磨外圆34mm达到图纸要求，现按计量器具的不确定度选择该表面的加工时所用量具；该尺寸公差t0.1mm。按表5.1-2（参考机械制造工艺设计简明手册），计量器具有的不确定度允许值u10.0054mm.根据表5.1-2（参考机械制造工艺设计简明手册），分度值0.01外径百分尺，其不确定度数值在尺寸范围050mm时为u0.004mm，uu1,故可满足要求。 按照上述方法选择41mm的外圆加工面的量具。该尺寸公差t=0.34mm。按表可查出u10.029mm。根据表5.1-2（参考机械制造工艺设计简明手册），分度值0.02mm的游标卡尺，其不确定度数值u0.002mm,uu1。故可选测量范围050mm,分度值为0.02mm的游标卡尺即可。 选择加工孔用量具。31mm的内孔经粗镗，半精镗和精镗三次加工。按照计量器具的不确定度选择。该尺寸公差t0.1mm。按表可查出u10.054,根据表5.1-4（参考机械制造工艺设计简明手册）查出分度值0.01mm的内径百分表即可。测量范围3550mm。选择加工轴向尺寸所用量具。工序i iii v vii可选用分度值为0.02测量范围为0150的游标卡尺 选择加工槽所用量具。槽的尺寸公差t0.17mm，u10.009mm。可选用分度值为0.01mm内径百分尺，其不确定度数值为u0.08mmu1,故能满足要求。所以选用050mm分度值为0.01mm的内径百分尺。选择冷却液除了精磨用防锈冷却液以外，都可选用乳化液进行切削冷却。七、夹具的设计由于衬套的材料是铁-镍基高温合金，有高的塑性和韧性，衬套的壁较薄，受力差，内部空间位置也较小，如直接夹持衬套加工不仅容易变形，而且不好直接加工。因此必须设计专用夹具，才能加工出合格的衬套零件。专用磨床夹具的设计由工序可知31mm的内孔和端面为已加工面，所以以孔和端面为定位基准实现定位。为了能够加工合格的的零件，专门设计了弹性夹头心轴用于磨削外圆面。为了使弹性夹头涨紧均匀、减少工件夹紧变形，可采用小锥度的单槽弹性夹头。即选用10的锥角。夹紧力的计算刀具为外径为100mm，宽度为10mm的平形砂轮。砂轮电动机功率phkwpgz/1000m 0.193kw磨削功率pmphm0.135kw切向磨削力ft1000pm/vsn(10000.135)/25n5.4n法向磨削力fn4ftn21.6n最大切削合力为fft+fn27n 夹紧机构中产生的实际夹紧力应满足：pkf1.51.21.211.21.527n70n弹性夹头的夹紧力为qp/tg(+1)224/tg(15+0)836kgf此夹紧力远远大于p，因此工作是可靠的。专用钻模的设计衬套以41mm外圆和台阶环面定位。以台阶环面定位，保证2-4mm孔中心与台阶环行面距离尺寸3.80.2 mm。使用时用虎钳钳口夹住钻模端面和衬套大端面。钻模上34mm孔是为了衬套在钻孔后可能有毛刺不好取时，可从孔的左端往右端推出。在钻模上钻出第一个孔后，松开钳口，将衬套转80，再插入定位销，夹紧后钻第二个孔，从而保证了两孔 心线之间夹角80。计算夹紧力刀具为4mm整体yg6x硬质合金麻花钻。轴向力 fcfd0zffyfkf 120041.00.120.71.18n 1284n虎钳的夹紧力远远大于1284n，所以此夹具可以用于工件的正常加工。铣槽夹具加工宽10.2mm的对称两槽。加工时衬套仍以其台阶面和内孔31mm 定位，而沿其41mm 圆周方向上则以 孔定位。调整垫的厚度可根据尺寸3.80.20mm 在公差内分组，每隔0.10mm一件，共做4件，供钻孔时衬套分组调节尺寸用。夹具体31mm的两个4mm 定位销孔，是为了提高夹具工作效率，这样在第一件衬套铣完第二个槽时，夹具体无需再旋转180。将此夹具夹紧在分度头上即可铣槽。计算夹紧力 刀具直径为40mm的锯片铣刀，材料w2mo9cr4vco8，齿数z32。fxkfxcfapxfafyfawufz/d0qfnwf(0.66127451.00.0630.72200.8632)/(400.8637.50)n1012n螺母的夹紧力由金属切削机床夹具设计手册中可查得，q224kgf此夹紧力远远大于fx，因此可以夹工件进行正常的工作。铣弧形面夹具 在夹具上衬套的定位方式完全同铣槽夹具，导向压紧盖由衬套上41mm外圆和4mm孔实现定位。加工衬套时，立铣刀只要沿导向压紧盖上的弧线切削即可。此夹具在圆工作台上，用立铣刀即可加工弧形面。计算夹紧力 刀具为铣刀，直径为11mm、齿数z4、材料w2mo9cr4vco8。fxkfxcfapxfafyfawufz/d0qfnwf(0.6612742.21.00.0670.72220.864)/(110.861500)n1918n薄壁零件加工定位基准的选择 确定毛坯的制造形式零件材料为q235。由于生量已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这对提高生产效率，保证加工质量也是有利的。粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1） 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。为了满足上述要求，基准选择以薄壁零件大外圆端面作为粗基准，先以薄壁零件大外圆端面互为基准加工出端面，再以端面定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算。粗铣薄壁零件内侧端面夹具设计本夹具主要用来粗铣薄壁零件内侧端面。由加工本道工序的工序简图可知。粗铣薄壁零件内侧端面时，均有表面粗糙度要求。本道工序仅是对内侧端面进行粗加工。工件以孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支承半板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面，再用dqg型汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。在本道工序加工时，还应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。定位方案的分析和定位基准的选择在进行薄壁零件内侧端面粗铣加工工序时，外圆端面已经精铣，工艺孔已经加工出。很容易想到一面一孔组合基准定位，以在带台肩长销为第一定位基准限制工件的四个自由度，端面应一点接触，限制一个自由度，工件以孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支撑板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面，再用汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。图3.1 定位机构图定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在z轴方向，且向下，见下图。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 定位销外圆直径公差（mm）。图3.2 定位销水平放置时定位分析图铣削力与夹紧力计算根据机械加工工艺手册可查得：铣削力计算公式为圆周分力 式（3-1）查表可得： 代入公式（3-1）得 =查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为： 铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡。 即： （） 计算出的理论夹紧力f再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力 即： 取k=2 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台t形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据gb220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据t形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 blhhd夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差d25-0.014-0.0454014615624+0.0237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成薄壁零件内侧端面的粗铣加工，所以选用直角对刀块。直角对刀块的结构和尺寸如图所示：图 3.4 对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸h允差dc3-0.0060.25钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔分钻、扩、铰三个工步完成加工。即先用的麻花钻钻孔，根据gb114184的规定钻头上偏差为零，钻套孔径为。再用标准扩孔钻扩孔，根据gb114184的规定扩孔钻的尺寸为，钻套尺寸为。最后用的标准铰刀铰孔，根据gb114184的规定标准铰刀尺寸为故钻套孔径尺寸为。图 4.3 快换钻套图铰工艺孔钻套结构参数如下表：表 4.1 铰工艺孔钻套数据表dhd公称尺寸允差303040-0.010-0.0275946165.5272836衬套选用固定衬套其结构如图所示：图 4.4 固定衬套图其结构参数如下表：表 4.2 固定衬套数据表dhdc 公称尺寸允差公称尺寸允差40+0.02304246+0.035+0.01832夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图2所示。薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门， 因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。 但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的间题， 原因是薄壁零件刚性差，强度弱， 在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大， 不易保证零件的加工质量。 为此对薄壁零件的装夹， 刀具的合理选用，切削用量的选择，进行了大量的试验，为今后更好地加工薄壁零件，保证质量，提供了理论依据。套类薄壁零件，它的内外圆直径差很小， 强度当然就弱，如果在卡盘上夹紧时用力过大， 就会使薄壁零件产生变形， 造成零件的圆度误差。 如果在卡盘上夹得不紧， 在车削时有可能使零件松动而报废。 夹紧力的大小， 我们采取粗车时夹紧些， 精车时夹松些来控制零件的变形。套类薄壁零件是在三爪自定心卡盘上装夹， 零件只受到三个爪的夹紧力， 夹紧力不均衡，从而使零件变形。如果将零件上的每一点的夹紧力都保持均衡， 换句话说， 就是增大零件的装夹接触面，而减少每一点的夹紧力。采用开缝套筒或扇形软卡爪， 通过试验证明：后一种方法夹紧， 零件的变形小， 方法可行。如果我们转移夹紧力的作用点， 由径向夹紧改为轴向夹紧，通过试验分析： 轴向夹紧力的正应力约为径向夹紧力的1/6,零件的变形很小， 也可以说明轴向压紧方法有利于承载夹紧力，而不致使零件变形。选用合理的切削用量薄壁零件车削时变形是多方面的。 装夹工件时的夹紧力， 切削工件时的切削力， 工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形， 使切削区温度升高而产生热变形。切削力的大小与切削用量密切相关。 从金属切削原理中可以知道:背吃刀量ap， 进给量f，切削速度v是切削用量的三个要素。在试验中发现:1) 背吃刀量和进给量同时增大， 切削力也增大，变形也大， 对车削薄壁零件极为不利。2) 减少背吃刀量，增大进给量， 切削力虽然有所下降， 但工件表面残余面积增大， 表面粗糙度值大，使强度不好的薄壁零件的内应力增加， 同样也会导致零件的变形。所以，粗加工时，背吃刀量和进给量可以取大些;精加工时， 背吃刀量一般在0.2-0.5 mm,进给量一般在0.1-0.2 mm/r,甚至更小， 切削速度6-120 m/min,精车时用尽量高的切削速度， 但不易过高。合理选用三要素就能减少切削力， 从而减少变形。合理选择刀具的几何角度在薄壁零件的车削中， 合理的刀具几何角度对车削时切削力的大小， 车削中产生的热变形 、工件表面的微观质量都是至关重要的。 刀具前角大小，决定着切削变形与刀具前角的锋利程度 。前角大， 切削变形和摩擦力减小，切削力减小，但前角太大，会使刀具的楔角减小，刀具强度减弱，刀具散热情况差，磨损加快。所以，一般车削钢件材料的薄壁零件时，用高速钢刀具，前角取6-30,用硬质合金刀具，前角取5-20。刀具的后角大，摩擦力小，切削力也相应减小，但后角过大也会使刀具强度减弱。在车削薄壁零件时，用高速钢车刀，刀具后角取6-12,用硬质合金刀具，后角取4-12，精车时取较大的后角，粗车时取较小的后角。主偏角在30-90范围内、车薄壁零件的内外圆时，取大的主偏角。副偏角取8-15，精车时取较大的副偏角，粗车时取较小的副偏角。切削液对薄壁零件的影响用高速钢刀具粗加工时， 以水溶液冷却， 主要降低切削温度；精加工时，中、低速精加工时， 选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液， 主要改善已加工表面的质量和提高刀具使用寿命硬质合金刀具， 粗加工时， 可以不用切削液，必要时也可以采用低浓度的乳化液或水溶液，但必须连续地、 充分地浇注；精加工时采用的切削液与粗加工时基本相同， 但应适当提高其润滑性能在车削过程中充分使用切削液不仅减小了切削力， 刀具的耐用度得到提高，工件表面粗糙度值也降低了。 同时工件不受切削热的影响而使它的加工尺寸和几何精度发生变化， 保证了零件的加工质量。夹具主要零件的结构特点夹具的设计关键是开弹性套、锥度定位套的结构设计。为确保弹性套能够富有弹性， 以利于收缩和松开，该弹性套上的开el设计成如图的 “错开式”结构，(对称各34条)开el弹性套和锥度定位套的配合采用1：72的锥度， 这既可以有效保证弹性套能迅速胀开和收缩，又能减小胀套过大变形给工件定位精度带来的不利影响， 并使胀套在撑开时与工件和心轴表面有良好的接触。 为提高弹性套的使用寿命， 弹性套采用65mn材料制造，经淬火处理后，硬度可达到5558hrc 然后与锥度定位套配磨。 装上工件的夹具总成， 采用双顶尖方式固定在机床上， 由于其重心在夹具的中间部位，在车削过程中主轴带动夹具和工件高速旋转就会产生一定的离心力， 会影响到工件的加工精度，该离心力的大小与由于高速旋转而产生的离心力， 就应尽量减轻夹具的重量， 特别是锥度定位套的重量， 具体方法是在保证锥度定位套刚度的前提下，将其中一些无用部位尽量挖空，以达到减重的目的。定位套材料选用45钢，调质处理。夹具设计时，应满足以下主要要求： （1）所设计的专用夹具，应当既能保证工序的加工精度又能保证工序的生产节拍。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。 （2）夹具的操作要方便、省力和安全。若有条件，尽可能采用气动、液压以及其它机械化自动化的夹紧机构，以减轻劳动强度。同时，为保证操作安全，必要时可设计和配备安全防护装置。 （3）能保证夹具一定的使用寿命和较低的制造成本。夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应，在大批量生产中应采用气动、液压等高效夹紧机构；而小批量生产中，则宜采用较简单的夹具结构。 （4）要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具的制造周期，降低夹具成本。 （5）应具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。 以上要求有时是相互矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之达到较好的效果。使用夹具装夹工件的优点 （1）保证工件加工精度用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 （2） 提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 （3）扩大机床的使用范围在通用机床上采用专用夹具可以扩大机床的工艺范围，充分发挥机床的潜力，达到一机多用的目的。例如，使用专用夹具可以在普通车床上很方便地加工小型壳体类工件。甚至在车床上拉出油槽，减少了昂贵的专用机床，降低了成本。这对中小型工厂尤其重要。 （4） 改善了操作者的劳动条件由于气动、液压、电磁等动力源在夹具中的应用，一方面减轻了工人的劳动强度；另一方面也保证了夹紧工件的可靠性，并能实现机床的互锁，避免事故，保证了操作者和机床设备的安全。 （5） 降低了成本在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。 但专用夹具也有其弊端，如设计制造周期长；因工件直接装在夹具体中，不需要找正工序，因此对毛坯质量要求较高；所以专用夹具主要适用于生产批量较大，产品品种相对稳定的场合。八、毕业设计小结 通过两个多月自己的学习和工作中的实践，以及指导老师的精心指导下，终于完成了对薄壁衬套加工工艺和夹具的设计。加工工艺的好坏直接影响加工零件的质量和加工的经济性等相关的问题，所以说加工工艺是机械制造中的重中之重。只要学好了如何去编制加工工艺，才能在以后的工作中得心应手。在设计中我遇到了许多的难点如，如何去夹持薄壁衬套进行加工，如何去切削难加工金属等一系列的问题，在翻阅有关的资料和老师的帮助下，基本上完成加工工艺的编制。在完成电子档案时，使我在运用cad软件制图方面的水平有了好大的提高。巩固了在学校时所学的内容，同时软件能够自动生成二维平面图，以及各种视图。直接出图尺寸准确、图形清晰，还减少了大量的工作量。为以后学习更多的软件打下坚实的基础。通过这次毕业设计使我学到了不少知识。对我以后的工作将会有很大的帮助，将我在学校所学到的理论知识用到了实践中来，对我三年所学的也是一个综合考试。 致谢尊敬的各位老师：我非常感谢这大学三年来老师们对我的教育和培养。从各位老师身上我不仅学到了知识，更明白了很多做人的道理。尤其是在毕业前的论文设计中，我体会到了扎实的专业基础是做好设计的前提，通过毕业前为期两个月的毕业设计，我相信在今后的工作中无论遇到怎样的困难和挫折，我都会一一克服。在此感谢我的指导老师，在这次设计中给我的很大的帮助。最后衷心感谢院里各位老师在百忙中仍抽出时间对我进行悉心指导，我会在以后的工作学习中更加努力，争取做的更好。再次感谢我的指导老师，万分感谢。 参考文献1、 周文玲主编 .互换性与测量技术.北京：机械工业出版社，20082、 黄鹤汀主编 机械制造技术 .北京：机械工业出版社，20043、 祁红志主编 .机械制造基础 .北京：电子工业出版社，20074、 顾淑群主编 .机械基础 .北京：人民邮电出版社，20055、 张永茂主编等 .autocad二维绘图多媒体教程 .北京:航空工业出版社,20056、 徐锦康主编 . 机械设计 .北京：高等教育出版社，2004.7、 黄军主编 . 薄壁类零件夹具设计 .北京：高等教育出版社，2006ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspzuhrjq3cmzu98euouijdlszqpmvrw9zkupxf8wfug9l2g9277g2rtipa1ypczeuqxpkbhtvdcooqozxuz3vjrzmocijym62zchmeootyes8ebmm932tbz2yo09rtszeys