车削工艺的夹具毕业设计论文

1 毕毕 业业 设设 计计 基于基于 UGUG平台的偏心轴的加工分析及车削工艺平台的偏心轴的加工分析及车削工艺 的夹具设计的夹具设计 姓姓 名名 班班 级级 专专 业业 时时 间间 指导老师指导老师 2 目目 录录 摘摘 要要 3 AbstractAbstract 4 一一 绪论绪论 6 1 11 1 偏心轴车削加工的简介偏心轴车削加工的简介 6 1 21 2 UGUG 简介简介 7 1 31 3 论文的主要工作论文的主要工作 7 二二 偏心轴的机械加工工艺规程偏心轴的机械加工工艺规程 7 2 12 1 零件工艺分析零件工艺分析 7 2 22 2 毛坯设计毛坯设计 8 2 32 3 加工方法的选择加工方法的选择 9 2 42 4 定位基准的选择定位基准的选择 9 2 52 5 划分阶段划分阶段 10 2 62 6 热处理工序安排热处理工序安排 10 2 72 7 加工尺寸和切削用量加工尺寸和切削用量 10 2 82 8 拟定工艺过程拟定工艺过程 11 三三 确定夹具零件图及部分零件设计确定夹具零件图及部分零件设计 14 3 13 1 设计卡盘零件设计卡盘零件 14 3 23 2 设计卡盘中卡罐的零件图设计卡盘中卡罐的零件图 15 3 33 3 确定零件工艺整个工装确定零件工艺整个工装 16 四四 结语结语 17 致致 谢谢 18 参考文献参考文献 19 3 摘摘 要要 机械传动中 由回转运动变为往复运动 往往是由偏心轴和曲轴来完 成的 机械的开会和缩紧也往由偏心零件来完成的 可见偏心零件在机械 制造中运用的非常广泛 本课题来源于生产实践 充分利用所学的机械制图 机械设计及机械 制造等课程 了解针对偏心工件的特点 通过 UG 软件 利用该软件制图 功能 完成偏心工件类零件偏心外圆车组合夹具的设计 通过分析偏心工 件类零件传统加工手段和三爪微调车削法 得出了加工困难 效率低 互换性差及精度不易保证的结论 针对其缺陷提出了高效加工高精度偏心 工件类零件的工艺方案 组合夹具车削法 加工精度要求比较高或批量 较大的偏心工件类零件的车削加工 均适合采用专用夹具车削法 在课题的研究设计阶段 首先从众多的零件中选择一个作为设计夹具 的零件 针对该零件的结构特点 制定该零件的加工工艺 其次要了解夹 具的相关知识 结合零件的结构特点选择需要的夹具元件 设计出夹具的 大体结构 机床夹具作为一种重要的工艺装备在机械制造工艺过程中起着 十分重要的作用 它的设计不但要保证工件的加工质量 提高加工效率 降低成本 在操作维护中安全方便还要注意到夹具结构的标准化 夹具制 造的精密化 为了保证夹具组装精度 需要学习了解工件定位原理 根据 这些原理结合零件的结构特点确定零件在夹具中以轴外圆作为定位 计算 夹具的定位精度与夹紧力保证零件在夹具上的加工精度 然后使用 UG 绘 图软件参考 夹具设计手册 绘制夹具元件的机械图 完成夹具的设计 关键词关键词 偏心轴 车削 夹具 4 AbstractAbstract This topic comes from production practice make full use of what have learned mechanical drawing mechanical design and mechanical manufacturing and other programs to understand the characteristics for the eccentric shaft through the UG software the use of the software mapping function complete with eccentric shaft parts special combination jig turning design In this paper the traditional process methods and the three jaw fine tuning turning method were analyzed after that a conclusion that the process on eccentric shaft parts are difficulties low efficiency poor interchange ability and difficult to guarantee the accuracy can be drawn Finally according to the shortcomings of the original process methods a technology program for process high precision eccentric shaft parts special combination jig turning method is put forward In the research projects in the design phase first select from a number of parts as the design of a fixture parts For that part of the structural characteristics of the development of the parts processing technology Second we must understand the fixture knowledge combined with the structural features of components select the required fixture components the general structure of fixture design As an important fixture of the 5 technology and equipment in the mechanical manufacturing process plays an important role it is designed not only to ensure that the work piece processing quality improve processing efficiency reduce costs in the operation and maintenance of safe and convenient but also noted that Fixture structure of standardization the precision of fixture manufacturing In order to ensure the fixture assembly of precision need to learn to understand principles of positioning the work piece Combination of components based on these principles to determine the structural characteristics of components in the fixture to cylindrical shaft as the positioning of the positioning accuracy of calculation of fixture clamping force to ensure the parts with the fixture on the machining accuracy And then use the UG drawing software reference Fixture Design Handbook a mechanical fixture elements drawn map complete fixture design Keyword Keyword The eccentric shaft turning jig 6 一一 绪论绪论 1 11 1 偏心轴车削加工的简介偏心轴车削加工的简介 在传动机构中 一般常用偏心工件或曲轴等偏心件来完成回转运动与 往复运动相互转换的功能 因此偏心件在机械传动中应用的十分广泛 偏 心件加工工艺水平的高低 特别是大型偏心工件 可以反映出一个企业的 机械加工工艺能力 偏心类工件是轴线与轴线平行但不重合的工件 其中外圆与外圆偏心 的工件称为偏心工件 内孔与外圆偏心的工件称为偏心套 轴线之间的距离 称为偏心距 车削加工偏心类工件的方法很多 如三爪自定心卡盘车削法 四爪单动卡盘车削法 双重卡盘车削法 花盘车削法 偏心卡盘车削 法 两顶尖车削法和专用夹具车削法 偏心工件工件在机械加工中比较 常见 属于轴类零件中比较难加工的 常见的车削加工方法有三爪车削法 四爪车削法 花盘车削法 三爪微调车削法和专用夹具车削法 1 21 2 UGUG 简介简介 UG 是 Unigraphics 的缩写 这是一个交互式 CAD CAM 计算机辅助设 计与计算机辅助制造 系统 它功能强大 可以轻松实现各种复杂实体及 造型的建构 它在诞生之初主要基于工作站 但随着 PC 硬件的发展和个 人用户的迅速增长 在 PC 上的应用取得了迅猛的增长 目前已经成为模 具行业三维设计的一个主流应用 1 31 3 论文的主要工作论文的主要工作 本课题要求对偏心轴进行合理的工艺规程设计 包括零件每一道工序 7 的选用设备 切削刀具 切削用量 定位方式等 充分利用所学的机械制 图 机械设计及机械制造等课程 了解针对偏心工件的特点 通过 UG 软 件 利用该软件制图功能 完成偏心工件类零件偏心外圆车组合夹具的设 计 二二 偏心轴的机械加工工艺规程偏心轴的机械加工工艺规程 2 12 1 零件工艺分析零件工艺分析 图图 1 1 零件图零件图 图 1 所示是常见的偏心轴零件 它属于台阶轴类偏心轴 由圆柱面 轴肩 退刀 槽 键槽等组成 轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置 各环槽的作用是使 用零件装配里有一个正确的位置 并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便 键槽用 于安 装键 以传递转矩 根据工作性能与条件 该传动轴图样 图 1 规定了主要轴颈 M N 外圆 P Q 以及轴肩 H I 有较高的尺寸 位置精度和较小的表面粗糙度值 并有热处理要求 这 些要求必须在加工中给予保证 2 22 2 毛坯设计毛坯设计 在制定工艺规程时 正确选择毛坯类型的种类具有重要意义 它不仅 8 影响到毛坯的制造工艺 设备 费用 而且对零件的加工工艺 设备 消 耗也有较大影响 毛坯分为 铸件 锻件和其它类型毛坯 毛坯的选择原 则 1 零件材料的工艺性及零件对材料组织和性能要求 2 零件结 构及形状 3 生产批量大小 4 现场生产条件 根据以上选择原则 该传动轴材料为 45 钢 因其属于一般传动轴 故选 45 钢可满足其要求 本例传动轴属于中 小传动轴 并且各外圆直 径尺寸相差不大 故选择 30mm 的热轧圆钢作毛坯 毛坯的零件图如图 2 所示 图图 2 2 毛坯图毛坯图 2 32 3 加工方法的选择加工方法的选择 传动轴大都是回转表面 主要采用车削与外圆磨削成形 由于该传动 轴的主要表面 M N P Q 的公著等级 IT6 较高 表面粗糙度 Ra 值 Ra 1 6 um 较小 故车削后还需磨削外圆 表面的加工方案 参考表 A 3 可 为 粗车 精车 磨削 2 42 4 定位基准的选择定位基准的选择 9 合理地选择定位基准 对于保证零件的尺寸和位置度有着定性的作用 出于该传动轴的几个主要配合表面 Q P N M 及轴肩面 H G 对基准轴 线 A B 均有径向圆跳动和端碰圆跳动的要求 它又魁实心轴 并且还有特 殊的偏心的要求 所以应选择两端中心孔为基准采用顶尖装加上特制的卡 罐的装夹法 以保证零件的技术要求 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆 中心孔加工采用在车床上用双顶尖 装夹 三爪夹紧卡罐旋转 卡罐夹住热轧圆钢的毛坯外圆 车端面 钻中 心孔 但必须注意 一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔 而应该 以毛坯外圆作粗基准 先加工一个端面 钻中心孔 车出一端外圆 然后 以已车过的外圆作基准 用三爪自定心卡盘装夹 车另一端面 钻中心孔 如此加工中心孔 才能保证两中心孔同轴 由于偏心 这里需加上一个特 殊的装置 卡罐 将卡罐装在轴的两端 卡罐偏心方向应一致 通过卡罐 的槽与轴的扁 10H7 h6 的配合 控制了偏心的方向 通过调节卡罐上的压 紧螺钉可调节偏心量 使卡罐的端面与轴的台阶面压紧 保证轴的中心与 卡罐中心平行 2 52 5 划分阶段划分阶段 对精度要求较高的零件 其粗 精加工应分开 以保证零件的质量 该偏心轴加工和普通传动轴加工一样划分为三个阶段 粗车 粗车外圆 钻中心孔等 半精车 半精车各处外圆 台阶和修研中心孔及次要表面 等 粗 精磨 粗 精磨各处外圆 不一样的是加工偏心部分时候需以 A 基准 两端外圆用表测量 调整卡罐上的螺钉 调整至不同的偏心量 车削各偏 10 心外圆至尺寸各阶段划分大致以热处理为界 2 62 6 热处理工序安排热处理工序安排 轴的热处理要根据其材料和使用要求确定 对于传动轴 正火 调质 和表面淬火用得较多 该轴要求调质处理 并安排粗车各外圆之后 半精 车各外圆之前 综合上述分析 传动轴的工艺路线如下 下料 粗车端面和外圆 在轴的两端均留工艺夹头 粗车精车工艺夹 头 钻中空心 调整卡罐上螺钉 粗车各外圆 调质 修研中心空 半精 车各外圆 车槽 倒角 划键槽加工线 铣键槽 修研中心空 磨削 检 验 2 72 7 加工尺寸和切削用量加工尺寸和切削用量 磨削余量可取 0 5mm 半精车余量可选用 1 5mm 加工尺寸可由此而 定 见该轴加工工艺的工序内容 车削用量的选择 单件 小批量生产时 可根据加工情况由工人确定 一般可由 机械加工工艺手册 或 切削用量手册 中选取 2 82 8 拟定工艺过程拟定工艺过程 定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工 在调质后和磨削之前各需 安排一次研修中心孔的工序 调质之后研修中心空为消除中心孔的热处理 变形和氧化皮 磨削之前研修中心孔为提高定位精基准面的精度和减小锥 面的表面粗糙度值 拟定传动轴的工艺过程时 在考虑主要表面加工的同 时 还要考虑次要表面的加工 在半精加工 20mm 16mm 14mm 及 12mm 外圆时 应车到图样规定的尺寸 同时加工出各退刀槽 倒角 11 键槽应在半精车以后以及磨削之前铣削加工出来 这样可保证铣健槽时有 较精确的定位基准 又可避免在精磨后铣键槽时破环已精加工的外圆表面 在拟定工艺过程时 应考虑检验工序的安排 检查项目及检验方法的 确定 综上所述 所确定的该传动轴加工工艺过程见表 1 偏心轴机械加工工 艺卡 产品 名称 图号A1 镇江高等职 业技术学校 机械加工工艺卡 零件 名称 偏心 轴 共一页第一页 毛坯种类圆钢材料牌号45 钢 毛坯尺 寸 30mmX160 mm 工具序 号 工 种 工 步 工序内容设备 夹具刀具量具 1 下 料 30mmX160mm 2车 三爪自定心卡盘夹持毛坯外 圆 C6140 1车端面见平 粗车外圆C6140 三爪 卡盘 粗车刀 2 钻中心孔 用尾座顶尖顶住 中心孔 三爪 卡盘 中心钻 2mm 3 粗车外圆 车工艺夹头 在 轴的两端均留 12mm 长 20mm 的工艺夹头 C6140 三爪 卡盘 90 度外 圆车刀 游标卡尺 4粗车 20mm 外圆至 22mm C6140三爪90 度外游标卡尺 12 长 120mmm卡盘圆车刀 5 装夹卡罐 调整螺丝至合适 的偏心量 粗车偏心 16mm 外圆至 18mm 长 42mm C6140 特制 卡罐 90 度外 圆车刀 游标卡尺 卸下卡罐 三爪装夹 三爪 卡盘 6 粗车 12mm 外圆至 14mm 长 14mm C6140 三爪 卡盘 90 度外 圆车刀 游标卡尺 调头 三爪自定心卡盘夹特 另一端工艺夹头 C6140 三爪 卡盘 90 度外 圆车刀 游标卡尺 7 车另一端面 保证加上工艺 夹头后总长 160mm 长度卡尺 8 钻中心孔 用尾座顶尖顶住 中心孔 三爪 卡盘 9 粗车 16mm 外圆至 18mm 长 23mm C6140 三爪 卡盘 90 度外 圆车刀 游标卡尺 10检验 3热调质处理 234 237HBS 4钳修研两端中心孔C6140 5车双顶尖加上卡罐装夹好零件C6140 1 调整卡罐螺丝至合适偏心量 半精车偏心 16mm 外圆 16 5mm 长 28mm C6140 特制 卡罐 精车刀百分表 卸下卡罐 三爪装夹 2 半精车 12mm 外圆至 12 5mm 长 14mm C6140 三爪 卡盘 精车刀百分表 3 半精车 20mm 外圆至 20 5mm 长 53mm C6140 三爪 卡盘 精车刀百分表 调头 三爪自定心卡盘夹特 另一端工艺夹头 C6140 三爪 卡盘 精车刀百分表 4半精车 16mm 外圆至C6140三爪精车刀百分表 13 16 5mm 长 23mm卡盘 5半精车 2mmX0 5mm 退刀槽C6140 三爪 卡盘 精车刀 6 半精车 14mm 外圆至 14 5 长 4 5mm C6140 三爪 卡盘 精车刀百分表 7倒外角 1mmX45 度 共 3 处C6140 三爪 卡盘 精车刀百分表 8检验 6铣用 V 形虎钳装夹 按线找正 1铣键槽 5X16mm立铣 V 形 虎钳 2检验 9钳修研两端中心孔车床 10磨1磨外圆 N 至尺寸砂轮千分表 2磨轴肩面 H 外圆 磨床砂轮千分表 3磨外圆 Q 至尺寸磨床砂轮千分表 4磨轴肩面 I磨床砂轮千分表 5磨外圆 P 至尺寸磨床砂轮千分表 6磨外圆 M 至尺寸磨床砂轮千分表 7磨外圆 14mm 至尺寸磨床砂轮千分表 8检验 表表 1 1 三三 确定夹具零件图及部分零件设计确定夹具零件图及部分零件设计 3 13 1 设计卡盘零件设计卡盘零件 机床夹具是机械制造中一项重要的工艺装备 工件在机床上加工时 为了保证加工精度和提高生产率 必须使工件在机床上相对刀具的切削或 成形运动处于准确的位置 当用夹具加工一批工件时 是通过夹具来实现 14 上述要求的 专用夹具是专门为工件的某道工序专门设计和制造的 由于 采用了专门的元件 可以方便 简单地操作 并且易于保证加工精度的稳 定 减轻了劳动强度 保证安全生产 本设计中夹具的设计任务是 偏心工件偏心外圆车组合夹具设计 在本设计中 车削偏心工件外圆表面选用的是 CA6140 机床 该机床 主要参数是 床身上最大回转直径 400 mm 最大工件长度 二顶尖间距离 920mm 最大车削长度 最大加工长度 920 mm 最大车削直径 400 mm 滑板上最大回转直径 210 mm 主轴转速级数 24 级 主轴转速范围 11 1600 r min 床尾套筒行程 150mm X 轴行程 210 mm Z 轴行程 920 mm X 轴快移速度 4 m min Z 轴快移速度 8 m min X Z 轴定位精度 0 03 0 04 mm X Z 轴重复定位精度 0 012 0 016 mm X 轴最小设定单位 0 001 mm Z 轴最小设定单位 0 001 mm 15 机床轮廓尺寸 长 宽 高 2640 1714 1630 mm 利用均布在卡盘体上的活动卡爪和卡罐 把工件夹紧在机床上 卡盘 一般由卡盘体 活动卡爪和卡爪驱动机构 3 部分组成 卡盘体直径最小为 65 毫米 最大可达 1500 毫米 中央通孔 以便通过工件或棒料 背部有 圆柱形或短锥形结构 直接或通过法兰盘与机床主轴端部相联接 通过特 制的卡罐在卡爪上组装成特制的夹具总图 用来加工一定范围内偏心轴 卡罐的偏心和轴的偏心方向相反 用来抵消偏心量 图图 3 3 基于基于 UGUG 的车偏心轴的车偏心轴 P NP N 两旋转面的夹具总图两旋转面的夹具总图 3 23 2 设计卡盘中卡罐的零件图设计卡盘中卡罐的零件图 16 图图 4 4 基于基于 UGUG 的卡罐模型的卡罐模型 3 33 3 确定零件工艺整个工装确定零件工艺整个工装 1 首先将 A 基准的所有外圆加工好 在轴的两端均留 200mm 长 25mm 的工艺夹头 要求夹头与 A 基准同轴且台阶面与 A 基准垂直 2 将轴的两端夹头铣成 10h6 要求扁与 A 基准中心对称且两端平行 3 工装制作 卡罐两件 如图 4 所示 要求槽 10H7 与中心孔 B5 对称 槽的端面与中心孔垂直 4 将卡罐装在轴的两端 卡罐偏心方向应一致 通过卡罐的槽与轴的 扁 10H7 h6 的配合 控制了偏心的方向 通过调节卡罐上的压紧螺钉可调 节偏心量 使卡罐的端面与轴的台阶面压紧 保证轴的中心与卡罐中心平 行 5 在车床上用双顶尖装夹 三爪夹紧卡罐旋转 以 基准两端外圆用 表测量 调整卡罐上的螺钉 调整至不同的偏心量 车削各偏心外圆至尺 寸 当偏心轴加工完后切去两端工艺夹头 此种加工方法简便 可靠 避免了原有加工方法的繁琐 镗床打中心 孔 可应用于要求方向一致的多个偏心的偏心加工 17 四四 结语结语 该文设计了一个偏心轴车削专用夹具 使用起来非常方便 只需一边 夹在机床三角或四角卡盘上 另一端用顶针顶住即可 通过调节螺钉就可 以加工出不同偏心量的轴段 本夹具结构简便 结实耐用 合适大批量的 偏心轴生产 本课题为偏心工件零件工艺规程设计及车削夹具设计 通过对偏心工 件零件的工艺分析 结合有关的资料手册 我基本完成了零件的工艺规程 编制和专用夹具的设计 并进行了有关的评估 所做的设计能够满足零件 的加工要求 通过毕业设计 我将几年来所学到得知识整体的运用在设计上 不管 是整体的设计理念 还是局部的工艺过程 都是经过多次思考 反复琢磨 最后才决定下来的 即便如此 毕竟是第一做这么复杂和较正规的设计 而且本人知识水平有限 所做出来的设计难免会有不足之处 毕业论文是 对设计的说明书 这次撰写翻阅很多资料 咨询老师 同学而后完成这篇 论文 通过毕业论文的写作 不仅强化了我的学习素质 研究素质和创业 素质 而且培养了我的创新意识 激发了我探求新知的欲望 在毕业设计 中 我的专业技能得到了锻炼 提高了设计和计算机绘图的能力 初步掌 握了解决本专业工程技术问题的手段和方法 为以后走向工作岗位打下了 坚实的基础 在这次毕业设计当中 我领会到了一种系统的设计思想 就是首先对 零件进行工艺分析 确定生产类型 然后选择合理的加工和工装设备 按 18 一定的原则安排加工顺序 并尽可能设计多种方案 进行比较 选出最好 的 最后确定切削用量 机床转速等具体参量 完成工艺规程的设计 毕 业设计是对大学生知识水平的一次很好的检验 让我更深刻的明白学以至 用的道理 致致 谢谢 军训的情景还历历在目 大学生活已近尾声 五年来的努力与付出 随着本次论文的完成 大学学习也快要结束 但这里的一切会伴随一生 本论文设计在 XXX 老师的悉心指导和严格要求下完成 从课题选择到 具体的写作过程 论文初稿与定稿无不凝聚着 XXX 老师的心血和汗水 在 我的毕业设计期间 XXX 老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富 于创造性的建议 她的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启 迪 她的渊博的专业知识 精益求精的工