中介轴承衬套机械加工工艺及夹具设计【5张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】
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目录
一 计算生产纲领，确定生产类型1
二 审查零件图样的工艺性1
三 选择毛坯制作方式2
四 工艺过程设计2
4.1定位基准的选择2
4.2零件表面加工方法的选择3
4.3制定工艺路线4
五 确定机械加工余量和毛坯尺寸5
5.1确定机械加工余量5
六 工序设计5
6.1选择加工设备和工艺装备5
6.2确定工序尺寸7
七 确定切削用量及基本时间9
7.1工序1的切削用量和基本时间的确定9
八 工装夹具设计11
8.1设计夹具的目的11
8.2夹具的分类12
8.3专用夹具的组成13
8.4典型的定位元件14
8.5夹具中的夹紧机构16
8.6夹具的发展趋势17
8.7设计说明19
致谢20
参考文献21
- 内容简介：
-
1 机械加工工序卡片 工序名称 粗车外圆 工序号 1 105.581.56 . 399.68 9 . 52 46 .36.3零件名称 衬套 图号 零件重量 0 89 材料 毛坯 牌号 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 无缝管 2 69 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 三爪自定心卡盘 卧式车床 C620-1 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走 刀 长度 切削 深度 进给量 主轴 转速 切削速度 走刀次数 基本工时 2 2 内孔 U 定位， 1 粗车外圆 105、 2 粗车外圆 99.2 车其端面 YG5 外 径百分尺 90 24 0.5 0.5 nts 2 机械加工工序卡片 工序名称 车内孔 工序号 1 106.581.56 . 3零件名称 衬套 图号 零件重量 0 89 材料 毛坯 牌号 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 无缝管 2 69 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 三爪自定心卡盘 卧式车床 C620-1 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀 长度 切削 深度 进给量 主轴 转速 切削速度 走刀次数 基本工时 1 1 1 车内孔 80 到尺寸 81.5 YG5 内径百分尺 90 0.5 0.5 nts 3 机械加工工序卡片 工序名称 粗车外圆 工序号 1 2 46.36.36 10- 0 . 24 . 69592.80-0.466 . 3 6 . 36 . 36.3零件名称 衬套 图号 零件重量 0 89 材料 毛坯 牌号 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 无缝管 2 69 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 三爪自定心卡盘 卧式车床 C620-1 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀 长度 切削 深度 进给量 主轴 转速 切削速度 走刀次数 基本工时 3 3 内孔 U 定位， 1 粗车外圆 95、 2 粗车外圆 92.8 车其端面 YG5 外径百分尺 61 0.5 0.5 460 nts 4 机械加工工序卡片 工序名称 半精车外圆 工序号 1 105h11(0-0.22)99.2(0-0.07)1 5 98R0.52 13 . 23 . 23.26.3零件名称 衬套 图号 零件重量 0 89 材料 毛坯 牌号 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 无缝管 2 69 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 三爪自定心卡盘 卧式车床 C620-1 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀 长度 切削 深度 进给量 主轴 转速 切削速度 走刀次数 基本工时 4 4 内孔 U 定位， 1 半精车外圆 105、 2 半精车 外圆 95 车其端面 YG5 外径百分尺 12 0.4 0.2 460 nts 5 机械加工工序卡片 工序名称 半精车外圆 工序号 1 M951.592.83 . 23 . 26 10- 0 . 23.2R 11 595零件名称 衬套 图号 零件重量 0 89 材料 毛坯 牌号 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 无缝管 2 69 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 三爪自定心卡盘 卧式车床 C620-1 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀 长度 切削 深度 进给量 主轴 转速 切削速度 走刀次数 基本工时 nts 6 5 5 内孔 U 定位， 1 半精车外圆 95、 2 半精车 M95 1.5 3 半精 车 92.8 其端面 YG5 外径百分尺 61 0.4 0.2 460 机 械加工工序卡片 工序名称 半精镗孔 工序号 1 2 (+ 0 . 20 )3 02 03 . 5294903 . 23 . 23.23.23.2R10 . 5 4 5 0 . 5 4 5 823 . 2零件名称 衬套 图号 零件重量 0 89 材料 毛坯 牌号 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 无缝管 2 69 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 三爪自定心卡盘 卧式车床 C620-1 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀 长度 切削 深度 进给量 主轴 转速 切削速度 走刀次数 基本工时 nts 7 6 6 内孔 95 和 105 台阶面 定位， 1 半精 镗内孔 90、 2 半精 镗 98 3 半精 镗 82 YG15 内 径百分尺 22 3 5 30 0.4 0.2 460 机械加工工序卡片 工序名称 车 环槽 工序号 1 1 1442 H 1 0 (+ 0 . 0 40)1 . 61.61.693.696.41 . 6零件名称 衬套 图号 零件重量 0 89 材料 毛坯 牌号 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 无缝管 2 69 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 三爪自定心卡盘 卧式车床 C620-1 安装 工步 安装及工步 说明 刀具 量具 走刀 长度 切削 深度 进给量 主轴 转速 切削速度 走刀次数 基本工时 nts 8 7 7 内孔 82 和 105 台阶面定位， 车环槽 YG8环槽割刀 内径百分尺 0.4 0.2 460 机械加工工序卡片 工序名称 铣槽 工序号 1 36.31 6 槽 均 布零件名称 衬套 图号 零件重量 0 89 材料 毛坯 牌号 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 无缝管 2 69 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 专 用夹具 铣床 X62 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀 长度 切削 深度 进给量 主轴 转速 切削速度 走刀次数 基本工时 nts 9 8 8 外圆 95 和 105 台阶面定位， 铣 98 端的 16 槽 D=3直柄立铣刀 内径百分尺 3 1 460 3 机械加工工序卡片 工序名称 铣槽 工序号 1 392.81.6零件名称 衬套 图号 零件重量 0 89 材料 毛坯 牌号 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 无缝管 2 69 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 专用夹具 铣床 X62 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀 长度 切削 深度 进给量 主轴 转速 切削速度 走刀次数 基本工时 nts 10 9 9 外圆 95 和 105 台阶面定位， 铣 92.8 端的 16 槽 D=3直柄立铣刀 内径百分尺 3 1 460 3 机械加工工序卡片 工序名称 铣槽 工序号 1 88892 1 1 2 . 51 5 3 . 23 . 23.23.2零件名称 衬套 图号 零件重量 0 89 材料 毛 坯 牌号 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 无缝管 2 69 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 通 用夹具 铣床 X62 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀 长度 切削 深度 进给量 主轴 转速 切削速度 走刀次数 基本工时 nts 11 10 10 外圆 99.2和 105 台阶面定位， 半精镗 88、 89 YT15 内径百分尺 3 1 460 3 机械加工工序卡片 工序名称 铣槽 工序号 1 6 - 6 (+ 0 . 0 1 30 )6 . 31 8 ( 0 . 1 )零件名称 衬套 图号 零件重量 0 89 材料 毛坯 牌号 硬度 形式 重量 38GrMoAlA 207-241HBS 无缝管 2 69 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 专用夹具 钻 床 Z518 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀 长度 切削 深度 进给量 主轴 转速 切削速度 走刀次数 基本工时 nts 12 10 10 外圆 99.2和 105 台阶面定位， 半精镗 88、 89 YT15 内径百分尺 3 1 460 3 nts I 目录 一 计算生产纲领，确定生产类型 . 1 二 审查零件图样的工艺性 . 1 三 选择毛坯制作方式 . 2 四 工艺过程设计 . 2 4.1 定位基准的选择 . 2 4.2 零件表面加工方法的选择 . 3 4.3 制定工艺路线 . 4 五 确定机械加工余量和毛坯尺寸 . 5 5.1 确定机械加工余量 . 5 六 工序设计 . 5 6.1 选择加工设备和工艺装备 . 5 6.2 确定工序尺寸 . 7 七 确定切削用量及基本时间 . 9 7.1 工序 1 的切削用量和基本时间的确定 . 9 八 工装夹具设计 . 11 8.1 设计夹具的目的 . 11 8.2 夹具的分类 . 12 8.3 专用夹具的组成 . 13 8.4 典型的定位元件 . 14 8.5 夹具中的夹紧机构 . 16 8.6 夹具的发展趋势 . 17 8.7 设计说明 . 19 致谢 . 20 参考文献 . 21 nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 1 中 介 轴 承 衬 套 机 械 加 工 工 艺 规 程 制 订 一、 计算生产纲领，确定生产类型 ： 如下图（一）中所示的零件是中介轴承的衬套，该产品的年产量为 5000 件， 现在已知该零件为轻型机械，根据生产类型和生产纲领的关系，可以确定其 属 大批 生产 。 9 2 . 80- 0 .4 6BM 9 5 1 . 5 - L 8 8+ 0. 1 4+ 0. 0 5 8 9+ 0. 4 60( Z T ) 9 5 0 . 0 1 1210.5450.545300-0.33.53(0.2)150.5452(+0.20)22(+0.20) U 9 0 H 7 (+ 0 . 0 3 50) 9 8 (0- 0. 2 5) 1 0 5 h 1 1 (0- 0 . 2 2 )18(0.1)6-6(+0.0130)CE3.23.21。61。60。83。23。23。23 。 23 。 2R13 。 20.004A61(0-0.2)0.015AGPLT10.020.020.02G0.015AQQ表面T也用0.05AQ表面BPQ也用H0.545215454.6+0.203.2BN88h11(0-0.22)1、表面BDF渗氮处理，渗透深度0.2-0.5，2、渗氮硬度HRC70-88，3、非渗氮表面硬度d=3.3-5，4、端面T着色处理到87.6重合度不小于70%,5、磁力探伤检查。6、形状和位置公差的检验标准按GB1182-868、一般公差检验按HB5800-82.技术要求7H12(+0.150)H向BB3.216槽均布1R0.5R0.53+0 . 50B-B12.52H10(+0.040)11442 9 80- 0 . 4 6 9 3 . 60- 0. 0 1 43.5 9 0+ 0 . 4 60 9 4+ 0 . 4 60 9 9 . 20- 0 . 0 71 . 61.61 . 61 . 61 . 61 . 61 . 61.63.23.23.2CR10.545E3.23 . 2组别号U82-0.003-0.00482-0.004-0.01182-0.011-0.01982-0.019-0.0257H12(+0.150)16槽均布13.2DN向R0.5R0.53+ 0. 50B-B12.5D其余6.3图 一 二、审查零件图样的工艺性 ： 衬套零件图样视图对应正确，完整、尺寸、公差及技术要求齐全。由于轴承属于精密零件，故其各个面的尺寸精度和形位公差和表面的nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 2 光洁度等要求很高，给加工带来了一定的难度，但是零件的结构还是属于比较简单的，加工也不是很复杂。 三、选择毛 坯 制作方式： 轴承是常用标准件之一， 他要求高的机械强度，耐磨性以及高精度。该零件的材料是 38GrMoAlA，外形轮廓的尺寸不大，形状也不太复杂，又 本零件属于大批大量的生产 ，故考虑 采用热轧的无缝管 。 毛坯尺寸通过确定加工余量最后决定。 四： 工艺过程设计 套筒零件的主要表面是孔和外圆，其主要的技术要求如下： 1、空的技术要求 孔是套筒类零件起支撑和导向作用的最主要的面。孔的直径尺寸精度一般为 IT7,精密轴套取 IT6； 孔的形状精度公差控制在孔径公差以内，一些 精密套筒控制在孔径公差的 1/2 或者 1/3。对于长的套筒，除了圆度要求以外，还应有圆柱度的要求。为了保证零件的提高耐磨性，孔的表面粗糙度 Ra 的值为 2.5-0.16 m，要求高的表面粗糙度 Ra 的值可达 0.04 m； 2、外圆表面的技术要求 外圆是套筒的支撑面，常常采用故应配合或者过渡配合与箱体或者机架上的孔相连。外径尺寸精度通常取 IT6-IT7 形状精度控制在外径公差以内，表面粗糙度的值常取 5-0. 63； 3、孔与外圆轴线的同轴度的要求 当孔的最终加工方法是通过将套筒装入机座后合件进行加工的，其套筒内外圆间的 同轴度要求 可以低些；若最终的加工在装入机座前完成，则同轴度要求较高，一般为 0.01-0.05 m. 4、孔轴线与端面的同轴度的要求： 套筒的端面若在工作中承受轴向载荷，或者虽然不承受但在装配时，端面与孔轴线的垂直度要求较高，一般为0.01-0.05 m 4 1 定位基准的选择 本零件属于套筒 类零件 ，其主要加工表面为内孔和外圆 ，因此孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为了避免基准不重合产生的误差，应选择孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言就是选择 U 的孔以及一端面为精基准。 nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 3 由于本衬套全部 表面都要加工，而孔作为精基准应该首先进行加工，因此选择外圆和一端面为粗基准。 4 2 零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有外圆、内孔、端面、槽及小孔。参考手册和相关资料，其加工方法选择如下： 1） 105h11 外圆面 公差为（ -0.220） 表面光洁度为 3.2需粗车和半精车。 2） 99.2 外圆面 公差为（ -0.070） 表面光洁度为 3.2需粗车和半精车。 3） 98 外圆面 公差为（ -0.250） 表面光洁度为 3.2需粗车和半精车。 4） 95 外圆面 公差为（ -0.011+0.011） 表面光洁度为 3.2 需粗车和半精车。 5） M95 1.5 螺纹 公差为（ -0.250） 表面光洁度为 3.2需粗车和车螺纹。 6） 92.8 外圆面 公差为（ -0.460） 表面光洁度为 3.2需粗车和半精车。 7） 90 内孔 公差为（ +0.0350） 表面光洁度为 1.6需粗车和半精 镗 。 8） 98 内孔 公差为（ -0.250） 表面光洁度为 1.6需粗车和半精镗。 9） U 内孔 公差为（ -0.03-0.25） 表面光洁度为0.8 需粗车 和半精镗 和精镗 。 10） 89 内孔 公差为（ +0.460） 表面光洁度为 1.6需粗车和半精镗。 11） 90 内孔 公差为（ +0.14+0.05） 表面光洁度为1.6 需粗车和半精镗。 12） 两端面的 16-7H12 的槽 公差为（ +0.150） 表面光洁度为 3.2 需粗铣和半精铣。 nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 4 13） 3-2H10 槽 公差为（ +0.040） 表面光洁度为 1.6需粗车和精 车 。 14） 6- 6 均布的孔 公差为（ +0.0130） 表面光洁度为 6.3 需钻和扩。 4 3 制定工艺路线 按照先加工基准面和先粗后精的原则，该零件可按下述工艺路线进行加工： 工序 1 以 外圆 105 定位，粗车 内孔 U 工序 2 以内孔 U 定位，粗车外圆 105、 99.2 车其端面 工序 3 以内孔 U 定位 ，粗车外圆 95 到外圆 105 处的台阶面长 61 、 车 92.8 端面 、 车 92.8 工序 4 掉头 以内孔 U 定位 ， 半 精 车外圆 105、 99.2，粗车 105 的外圆 99.2， 和倒角 15 度 ，车其端面 工序 5 掉头 以内孔 U 定位 ，半精车外圆 95、 车 92.8； 螺纹 M95 1.5, 工序 6 以 外圆 95 和 105 处的台阶面 定位， 半精镗 内孔 90、 98、 U 工序 7 以内孔 U 和 105 处的台阶面定位，粗车和半精车环槽2H10， 工序 8 以外圆 95 和 105 处的台阶面定位，粗铣和半精铣98 的 16 槽 工序 9 以外圆 99.2 和端面定位，粗铣和半精铣 92.8 处的16 槽 工序 10 以外圆 99.2 和端面定位，半精镗 88、 89 工序 11 以外圆 99.2 和端面定位，钻并扩 6- 6 的孔 工序 12 渗氮处理。 工序 13 以外圆 95 和 105 处的台阶面定位，精镗内孔 U 工序 14 磁力探伤。 nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 5 5 确定机械加工余量和毛坯尺寸 5.1 确定机械加工余量 随着冶金工业的成熟，轴承钢的轧制工艺也在不断的进步，现在的钢管精度也很高了。零件的成品的重量为 0.89Kg 其内外圆的表面都是双面的加工余量，因为毛坯的精度现在已经很高，故直径方向上， 精加工的余量留 0.05，双边即是 0.1， 半精加工的余量我们 留 0.2，双边即是 0.4， 粗加工的余量留 0.5 双边即是 1，则可计算的出 最大的外径为 (105+1+0.4)约为 106.4，内径最小值（ 82-0.1-0.4-1）约为 80.5， 长度方向上， (88+0.5+0.5)为 89； 这里我们将坯料无缝管的外径 订为 106.5,内径 80.5， 长 90， 即可的零件的毛坯图 9 0106.580.512.51 2 . 51 2 . 512.56 工序设计 6.1 选择加工设备和工艺装备 6.1.1 选择机床 本零件的主要加工方式为车、镗和铣、钻； 其中粗车和半精车中的工序和工步较多，但是比较集中，考虑成批的加工过程中不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足 要求。因为本零件的外形尺寸不大，精度要求亦非特高，选用常用的 C620-1 型卧式车床即可。 nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 6 工序中的镗孔。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。由于要求的精度高，表面的光洁度的值较小需要选用较精密的车床才能满足要求。选 C616A型。 工序中的槽的加工。 环槽的加工在车床上车出即可，选择 C720多刀半自动车床和环槽刀夹具一次加工即可 工序中的端面槽的铣削，选择 卧式 铣床，考虑本零件成批生产 ，选择机床的使用范围较广为宜，故选择常用的 X62型就能满足加工要求。 工序中的钻孔。可以采用专用的分度夹具在立式钻床上加工。可选择Z518型立式钻床。 6.1.2 选择夹具 本零件 加工过程中，加工外圆面时使用心轴、自定心三爪卡盘等通用夹具，在铣端面槽和打孔时需要专用的分度夹具。 6.1.3 选择刀具 1） 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。 加工钢质零件采用类硬质合金，粗加工用 YT5，半精加工用 YT15,精加工用YT30,环槽加工选择 YG8割刀。 2） 铣刀可选择直柄立铣刀。 3） 钻孔可选择硬质合金锥柄麻花钻。 6.1.4 选择量具 本零件属于成批生产。一般采用专用的量具 。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法的极限误差选择。选择时，采用其中的一种方法既可。 6.1.4.1 选择各外圆面的量具 工序中半精车 105h11 达到图纸要求，现在按计量器具的不确定度选择该表面加工是所用量具，该尺寸公差T=0.22mm。按表查得，计量器具的不确定度允许值 U1=0.016mm.查表知分度值 0.02mm 的游标卡尺，其不确定度数值 U=0.02mm, U U1,不能 选用 。 必 须 U U1，故 应 选 择 分度 值 为 0.01mm 的 外 径 百分 尺（ U=0.006mm）选择测量范围为 80-110mm，分度值为 0.01mm 的 方可nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 7 满足要求。 按照上述的方法选择本零件的各外圆加工面的量具。 6.1.4.2 选择孔用量具 82 孔经过粗车、半精镗、精镗三次加工 。粗车选择 50-125mm 的内径百分尺（ GB8177-87） ，半精镗选择 50-125mm,测孔深度为型的一级内经百分表（ JB1081-75） ,精镗选用三牙缩紧式圆柱赛规（ GB6322-86） 。 6.1.4.3 选择加工轴向尺寸所用量具 选择如下 工序 尺寸公差 量具 610-0.2 分度值为 0.01mm ，测量范围为 40-80 mm 的深度百分尺 分度值为 0.01mm ，测量范围为 0-50 mm 的深度百分尺 3.5 11 4 3 6.1.4.4选择加工端面槽的尺寸所用量具 选择如下 分度值为 0.01mm ，测量范围为 0-50 mm 的游标卡尺 6 2 确定工序尺寸 内外圆柱面加工余量、工序尺寸和光洁度 nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 8 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面光洁度 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 105h11 外圆 1 0.4 105.5-0。 20 105-0。 220 Ra6.3 m Ra3.2 m _ 94 外圆 1 0.4 94.4-0。 30 94-0。 460 Ra6.3 m Ra3.2 m _ 95 外圆 1 0.4 95.4-0。 20 95-0。 220 Ra6.3 m Ra3.2 m _ 82 内孔 1 0.4 0.1 81.5003.0025.0 81.903.005.0 82 003.0025.0 Ra3.2 m Ra1.6 m Ra0.8 m 90 内孔 1 0.4 89.6 035.00 90035.00 Ra6.3 m Ra3.2 m _ 89 内孔 1 0.4 88.6035.00 8946.00 Ra6.3 m Ra3.2 m _ 88 内孔 1 0.4 87.6 35.00 8814.005.0 Ra6.3 m Ra3.2 m _ nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 9 7、确定切削用量及基本 时间（机动时间） 切削用量一般包括 切削深度、进给量、切削速度三项。确定方法是先确定切削深度，进给量再确定切削速度。现在根据 （第三版，艾兴， 肖诗纲编， 1993 年机械工业出版社出版）确定本零件的各工序的切削工时。 7 1 工序 1 的切削用量和基本时间的确定 7.1.1 切削用量 本工序为粗车，已知材料为 38GrMoAlA， b 为 700MPa ,热轧无缝钢管， 即床位 C620-1 型卧式车床 ，工件装在三爪自定心卡盘中。 7.1.1.1 确定车内孔 82 的切削用量，所选择的刀具为 YT5 硬质合金可转为车刀。根据切削用量简明手册 第一部分 ，由于 C620-1机床的中心高为 200mm，故选择刀杆尺寸 B H=16mm 25mm 前角 0=12 后角 0=6主偏角 r=90 ，副偏角 /r=10 ， 刃倾角 r =0， （ 1）、确定切削深度 p 由于单边余量为 0.5mm，可在一次走刀内切完，故 mmap 5.02 8081 ， （ 2）、确定进给量 f,根据相关的资料查得：本件加工情况下f=0.6-1.2mm/r,按 C620-1 机床的进给量选择 f=0.65mm/r (3)、确定切削速度 V 切削速度 查表知：当 硬质合金车 刀加工 600-700MPa 的 钢 料 时 ， P 3mm,f 0.75mm/r, 切 削 速 度V=109m/min, 切削速度的修正系数为 ksv=0.8, ktv=0.65, kKsv=0.81, kTv=1.15, kMv= kKv=1,故可以计算得出 V=52.8m/min, 5.4281 0 00 d Vn 按 C620-1 的机床的转速表选择 n=460r/min,则可以计算实际的切 削 速 度 V= 116.9m/min, 最 后 确 定 切 削 用 量 ， p=0.5mm,f=0.65mm/r,n=460r/min 切削速度 V= 116.9m/min 7.1.1.2 确定粗车外圆 105、 99.2 端面及台阶面的切削用量 采用车内孔的刀具加工这些表面 。其中，车 105 时可在一次走刀的情况下完成 ，而车 99.2 时，尺寸 (106.5-99.6=6.9)即粗车下该表nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 10 面的完成需要 7 次走刀方可完成。其切削用量等和加工内孔 82 时一样。即： p=0.5mm,f=0.65mm/r,n=460r/min 切 削 速 度 V= 116.9m/min 7.1.1.3 确定半精镗孔 82 的切削用量 所选择的刀具是 YT15 硬质合金直径为 20mm 的圆形 镗刀。 1）、确 定切削深度 P 2.02 5.819.81 P mm 2)、确定进给量 f 查表可知，当半精镗钢料，镗刀直径为 20mm， P 2mm，镗刀伸出长度为 100mm 时， f=0.15-0.3mm/r，按 C620-1机床的进给量，选择 f=0.20mm/r, 3)、确定切削速度 V 切削速度的计算公式确定 VyVPmV KfT CV 式子中vC=291， m=0.2、VX=0.15、VY=0.2、 T=60min, VK=0.9 0.8 0.65=0.468,则 VyVPmV KfT CV =78m/min, 1.30 310 00 d Vn r/min 按 C620-1 机床上的转速，选择 min/305 rn 7.1.2 基本时间的确定： 7.1.2.1 确定粗车内孔 82 的基本时间， T=nfllllifnL 321 nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 11 =7.765.0 00290 =18.4 7.1.2.2 确定粗车外圆 105 的基本时间： T=nfllllifnL 321 =7.765.0 00290 =18.4 7.1.2.3 确定粗车外圆 95 的时间： T=nfllllifnL 321 = 37.765.0 00227 =5.4 计算样例如上， 其他工序基本工时计算见工艺卡。 8 工 装 夹 具 设 计 8.1 设计夹具的目的 在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷、热工艺过程中，使用着大量的夹具。所谓夹具就是一切用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或者检测的装置。在机械制造中采用大量的夹具，机床夹具就是夹具中 的一种。它装在机床上，使工件相对刀具与机床保持正确的相对位置，并能承受切削力的作用。机床夹具的作用主要有以下几个方面：较容易、较稳定地保证加工精度，因为用夹具装夹工件时，工件相对机床（刀具）的位置由夹具来保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、较稳定地保证工件的加工精度；提高劳动生产率，因为采用夹具后，工件不需要划线找正，装夹也方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率；扩大机床的使用范围，因为使用专用夹具可以改变机床的用途、扩大机床的使用范 围，例如，在在车床或摇臂转床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；改善劳动条件、保证生产安全，因为使用nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 12 专用机床夹具可以减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，降低对工人操作技术水平的要求，保证安全。 8.2 夹具的分类 （ 1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如， 车床上的三爪卡盘和四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头；铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已经标准化。由专业工厂生产，作为机床附件 供应给用户。 （ 2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。 （ 3）组合夹具 组合夹具是在机床夹具零部件标准化的基础上，由一整套预先制造好的，具有各种不同形状、不同规格尺寸的标准元件和合件，按照组合化的原理，针对工件的加工要求组装成各种专用夹具。夹具使用完毕后，可以拆卸，留待组装新夹具时使用。 组合夹具的应用范围十分广泛。它最适合于品种多、产品变化快、新产品试制和单件 小批生产等场合，在批量生产中也可利用组合夹具代替临时短缺的专用夹具，以满足生产要求。用组合夹具元件可以组装成各类机床夹具。数控机床和柔性制造单元的出现，更加推动了组合夹具技术的进步，扩大了组合夹具的应用范围。 组合夹具具有以下特点：组合夹具元件可供多次使用，但其一旦组装成某个夹具后，该夹具结构仍属专用性，只能一次使用。当变换加工对象时，一般仍需全部拆开，重新组装成新夹具结构，以满足新工件的加工要求。和专用夹具不一样，组合夹具的最终精度，是靠各组成元件的精度，直接组合来保证的，不允许进行任何补充加工，否则无法 保证元件的互换性。由于组合夹具是由各标准元件组合起来nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 13 的，因此刚性较差，尤其是元件连接的结合面接触刚度，对加工精度影响较大。一般组合夹具的外形尺寸较大，不及专用夹具那样紧凑。这种夹具不受生产类型的限制，可以随时组装，以应生产之急。 （ 4）拼装夹具 拼装夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由标准化、系列化的夹具元件，直接按专用夹具的装配方法（销钉定位、螺栓紧固）装配成的专用夹具。采用拼装夹具大大缩短了专用夹具的设计与制造周期，而且当产品改型时原来夹具的大部分元件仍可拆下重新使用，适用于多品种、小批量生产中 。 （ 5）通用可调夹具 通用可调夹具是指根据不同尺寸或种类的工件，调整或更换个别定位元件或夹紧元件而形成的专用夹具。加工对象不很确定，通用范围较大，适用于多品种、小批量生产中。 （ 6）成组夹具 成组夹具是指专为加工成组工艺中某一组零件而设计的可调夹具。加工对象明确，只需调整或更换个别定位元件或夹紧元件便可使用，调整范围只限于本零件组被的工件，适用于成组加工。 通用可调夹具和成组夹具都是一种比较先进的、继承性好的新型夹具。采用这两种夹具可大大减少专用夹具数量，缩短生产准备周期，降低生产成本，加快产品的更新换 代，并可有效地促进并实现机床夹具标准化、系列化和通用化。 通用可调夹具与成组夹具的区别在于：前者的加工对象不很确定，其更换调整部分的结构设计，往往具有较大的适应性，通用范围大；而成组夹具则是为成组加工工艺中一组零件而专门设计的，加工对象十分明确，可调范围也只限于本组内的零件，因此后者亦称为专用可调夹具。 8.3 专用夹具的组成 （ 1）定位装置 这种装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 14 位置，即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置，如支撑钉、支撑板、 V 形块、定位销等。 （ 2）夹紧装置 它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减小振动。它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板等），增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等）以及动力装置（如气缸、油缸）等。 （ 3）对刀 引导装置 它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、镗套等。 （ 4）其他元件及装置 如定向件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。 （ 5） 夹具体 用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置。 8.4 典型的定位元件 工件以平面定位：工件以平面作为定位基面，是最常见的定位方式之一。如箱体、床身、机座、支架等类零件的加工中，较多采用了平面定位。工件以平面定位时常用的定位元件如下所述。 A 主要支承： 它主要用来限制工件的自由度，起定位作用。 1） 固定支承，有支承釘和支承板两种形式，在使用过程中他们都是固定不动的。当工件以粗糙不平的粗基准定位时，采用球头支承釘。齿纹头支承釘用在工件的侧面， 它能增大摩擦因数，防止工件滑动。当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承釘或支承板。 为保证各固定支承的定位表面严格共面，装配后，需将其工作表面一次磨平。支承钉与夹具体孔的配合采用 H7/ r6 或 H7/n6,当支承nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 15 需要经常更换时，应加衬套。衬套外径与夹具体孔的配合一般采用H7/n6 或者 H7/r6，衬套内径与支承钉的配合选用 H7/s6。 可调支承，是指支承钉的高度可以调节。调整时要先松后调，调好后用防松螺母锁紧。 可调支承主要用于工件以粗基准面定位、或者定位基面的形状复杂（如成型面、台阶面等），以及各批毛坯的 尺寸、形状变化较大时的情况。可调支承在一批工件加工前调整一次。在同一批工件加工中，它的作用同固定支承相同。 自位支承（浮动支承） 在工件定位过程中，它能自动地调整位置，其特点是：支承点的位置能随着工件定位基面的不同而自动调节，定位基面压下其中一点，其余点便上升，甚至各点都与工件接触。接触点数的增加，提高了工件的装夹刚度和稳定性，但其作用仍相当于一个固定支承，只限制工件一个自由度。 B 辅助支承 辅助支承用来提高工件的刚度和稳定性，不起定位作用。辅助支承的工作特点是：待工件定位夹紧后，再调整支承钉的高度，使其 与工件的有关表面接触并锁紧。每安装一个工件就调整一次辅助支承。另外，辅助支承还可以起预定位的作用。常见的辅助支承有：螺旋式辅助支承、自位式辅助支承和推引式辅助支承。 工件以圆孔定位：工件以圆孔表面作为定位基面时，常用以下定位元件： 圆柱销（定位销）当工件孔径较小时（ D=3-10mm） ，为增加定位销刚度，避免销子因受撞击而折断，或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角。这时夹具体上应有沉孔，使定位销的圆角部分沉入孔内而不会妨碍定位。大批大量生产时，可以采用带衬套的结构形式。为了便于工件装入，定位销的头部应有 15 度的 倒角。 定位销的工作部分直径可按 g5、 g6、 f6、 f7 制造，定位销和夹具体的配合可用 H7/r6、 H7/n6，衬套与夹具体选用过渡配合 H7/n6，其内径和定位销为间隙配合 H7/h6、 H7/h5。 nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 16 2） 圆柱心轴 其定位部分直径按 h6、 g6 或 f6 制造，装卸工件方便，但定心精度不高。为了减少因配合间隙而造成的工件的倾斜，工件常以孔和端面联合定位，因而要求工件定位孔和端面有较高的垂直度，最好能在一次装夹中加工出来。 使用开口垫圈可实现快速装卸工件，开口垫圈的两端面应互相平行。当工件内孔和端面垂直度误差很大时，因采 用球面垫圈。 3） 圆锥销 限制了 X、 Y、 Z 三个自由度。 4） 圆锥心轴（小锥度心轴）这种定位方式的定心精度较高，不用另设夹紧装置，但工件的轴向定位误差较大，传递的扭矩较小，适用于工件定位孔不低于 IT7 的精车和磨削加工，不能加工端面。 工件以外圆柱面定位：工件以外圆柱面定位时，常用以下元件： V 形块 它有固定式和活动式两种。固定式 V 形块在夹具体上的装配，一般用两个定位销和 2-4 个螺钉连接，活动式 V 形块除限制工件一个移动自由度外，还兼有夹紧作用。它定位最大的优点就是对中性好，它可使一批工件的定位基准轴线对中在 V 形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响。 V 形块定位的另一个特点是无论定位基准是否经过加工，是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用 V 形块定位。因此， V 形块是用得最多的定位元件。 定位套 它用来限制沿轴向的自由度，常与端面联合定位。用端面作为主要定位面时，应控制套的长度，以免夹紧时工件产生不允许的变形。它结构简单，容易制造，但定心精度不高，一般适用于精基准定位。 半圆套 这种定位方式主要用于大型轴类零件及不便于轴向装夹的零件。定位基面的精度不低于 IT8-IT9，半圆的最小内径取工件定位基面的最大 直径。 8.5 夹具中的夹紧机构 夹具中的夹紧装置一般由动力源和夹紧机构两个部分组成。动力源是产生原始作用力的部分，如用人的体力对工件进行夹紧，称为手nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 17 动夹紧；若采用气动，液动，电动以及机床的运动等动力装置来代替人力进行夹紧，则称为机动夹紧。夹紧机构是接受和传递原始作用力，使其变为夹紧力并执行夹紧任务的部分，包括中间传递力机构和夹紧元件。中间传递力机构把来自人力或者动力装置的力传给夹紧元件，再由夹紧元件直接与工件受压面接触，最终完成夹紧任务。 在夹紧的组成中可以看出，不论采用任何动力源（手动或者机动），外加 的原始作用力要转化为夹紧力，都必须通过夹紧机构。夹具中常用的夹紧机构有斜碶夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、铰链夹紧机构、定心对中夹紧机构以及联动夹紧机构等。 （ 1）斜碶夹紧机构：斜碶夹紧机构是夹紧机构中最基本的形式之一，螺旋夹紧机构，圆偏心夹紧机构，定心对中夹紧机构等均是斜碶夹紧机构的变形，由于手动的斜碶夹紧机构在夹紧工件时既费时又费力，效率很低，故实际上多在机动夹紧装置中采用。 （ 2）螺旋夹紧机构：利用螺杆直接夹紧工件，或者与其他元件组成复合夹紧机构夹紧工件，是应用较广泛的一种夹紧机构，由于螺旋夹 紧机构具有结构简单，容易制造，夹紧可靠，扩力比较大和夹紧行程不受限制等特点，所以在手动夹紧装置中被广泛使用，在夹具中除采用螺杆直接夹紧工件外，经常采用螺旋压板夹紧机构。 （ 3）圆偏心夹紧机构：由于偏心圆的夹紧力小，自锁性能又不是很好，故只使用于切削负荷不大而且无很大震动的场合，为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到限制，用与夹紧行程较小的场合。 （ 4）铰链夹紧机构：因铰链夹紧机构的结构简单，扩力比较大，适用于多点或多件夹紧，在气动或者液动夹具中广泛应用。 （ 5）定心、对中夹紧机构：定心，对中夹紧机构是一种特殊 的夹紧机构，工件在其上同时实现定位和夹紧。 （ 6）联动夹紧机构：工件装夹所使用的夹具，有的需要同时有几个点对工作的工件进行夹紧，而有的则需要同时夹紧几个工件，为了提高效率，减少装夹时间，可采用联动夹紧机构。 8.6 夹具的发展趋势 nts衬 套 工 艺 工 装 设 计 18 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 1） 高精 度 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对 夹 具 的 制 造 精 度 要 求 更 高 。 高 精 度 夹 具 的 定 位 孔 距 精 度 高达5m ， 夹 具 支 承 面 的 垂 直 度 达 到 0.01mm/300mm， 平 行 度 高 达0.01mm/500mm。德国 demmeler(戴美乐 )公司制造的 4m 长、 2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为 0.03mm ；精密平口钳的平行度和垂直度在 5m 以内；夹具重复安装的定位精度高达 5m ；瑞士 EROWA 柔性夹具的重复定位精度高达 25m 。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，
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