车床尾架套筒的工艺规程设计和夹具设计

摘摘 要要 本次设计的主要内容是C620车床尾架套筒零件加工工艺规程和铣8mm键槽夹具 设计 套筒零件是和尾架部分配合使用的 其主要加工面是外圆表面及莫氏四号孔 由加工工艺原则可知 保证外圆面的加工精度要比保证孔的加工精度容易 所以本 设计遵循先面后孔的原则 并将孔与外圆面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段 以保证加工精度 整个加工过程选用通用机床 其中莫氏四号内孔及外面表面粗糙 度要求较高 经过磨削后能达到粗糙度要求 铣削8mm键槽时 主要是以外圆面和 套筒孔中心线做定位基准 采用V型块作为定位夹具 分析定位夹具的误差来源 对掌握保证和提高加工精度的方法非常重要 本文的研究重点在于通过对机床尾架 套筒的工艺性和力学性能进行分析 对加工工艺进行合理安排 结合实践 最终完 成C620机床尾架套筒的设计要求 关键词关键词 套筒 加工工艺 铣槽 定位 夹具套筒 加工工艺 铣槽 定位 夹具 目目 录录 引 言 4 1套筒加工工艺规程设计 5 1 1生产纲领及生产类型的确定 6 1 2 零件的分析 6 1 3 选择毛坯 6 1 4 工艺规程计 6 1 4 1定位基准的选择 6 1 4 2零件表面加工工方法的选择 6 1 4 3制定工艺路线 7 1 4 4确定机械加工余量及毛坯尺寸 设计毛坯 零件综合图 8 1 4 5工序设计 9 1 4 6 确定切削用量及基本时间 机动时间 13 2夹具设计 21 2 1夹具的结构方案 21 2 1 1确定夹具的类型 21 2 1 2确定套筒的定位方案 22 2 1 3确定套筒的夹紧形式 22 2 1 4确定刀具的导向方式或对刀装置 22 2 1 5确定其它机械 如分度 装卸用的辅助装置等 23 2 1 6夹具体的结构类型的设计 23 2 1 7夹具总图设计 23 2 2夹具精度的校核 23 2 2 1绘制夹具零件图样 25 总 结 26 参考文献 26 附 录 27 1 1 引引 言言 制造业是向国民经济各部门提供装备的部门 是现代经济的支柱产业 装备制 造业的发达程度 是衡量一个国家工业化阶段的重要标准 而机床行业又是装备制 造业的基础行业 是向传统机械工业 国防工业 汽车工业 航空航天工业 电子 信息技术工业以及其他加工工业提供加工装备的部门 是 支柱的支柱 振兴装 备制造业 必须首先发展机床制造业 车床是应用最为广泛机床之一 车床是主 要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床 车床除了用于车外圆外还能用于镗孔 车端面 钻孔和铰孔 车床的多功能性可以使工件在一次定位安装中完成多种加工 提高了生产效率 是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床 车床适用于车削内外圆柱面 圆锥面及其它旋转面 车削各种公制 英制 模 数和径节螺纹 并能进行钻孔 铰孔和拉油槽等工作 是现代制造业必不可少的设 备 对车床加工生产而言 特别是在对超长的工件进行加工时 尾座可以起到支撑 作用 防止工件在刀具的作用下偏离中心线过远而不能加工或不能保证加工精度 亦能安装各种钻具 对车件进行钻孔或者打中心孔之类的工作 保证了加工中产品 质量 提高了生产效率 本次设计的主要任务是C620机床尾架套筒的设计 是普通车床组成之一 C620 机床尾架套筒具有制造容易 价格低廉 坚实耐用 便于维修保养等特点 本设计 中主要是对普通机床的尾架套筒设计 机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后 进行的一次理论 联系实际的综合运用 培养学生综合运用所学基础理论 专业知识与技能 独立分 析和解决问题的能力 有助于学生对专业知识 技能的进一步提高 为以后从事专 业技术的工作打下基础 专用夹具的设计对加工精度 提高加工效率 减轻劳动强 度 充分发挥和扩大机床的性能有着重要的影响 本课题讨论的目的是通过分析 C620机床尾架套筒的特点 论述了设计时应注意的问题及其应用范围 2 C6202 C620车床尾架套筒零件工艺过程分析车床尾架套筒零件工艺过程分析 2 12 1计算生产纲领 确定生产类型计算生产纲领 确定生产类型 图示1为C620车床尾架零件 该产品年产量为1000台 设其备用率为8 机械 加工废品率为1 现制定该套筒零件的机械加工工艺规程 图1 N Qn l a b 1000 1 l 8 l 1090 件 年 套筒零件的年产量为1090件 现已知该产品属于轻型机械 根据教材中生产类 型与生产纲领的关系 确定其生产类型为中批生产 2 22 2零件的分析零件的分析 套筒零件的图样视图正确 完整 尺寸 公差及技术要求齐全 本零件外圆表 面 55及锥孔 31 269 0 02精度要求较高 圆柱度要求0 005 要求精车 镗 后作 热处理以提高零件刚性及耐磨性等 孔 28为放置丝杆用 表面粗糙度一般要求 螺母孔 34要求Ra0 8 30要求Ra1 0有些偏高 一般要求Ral 6即可 键槽8mm以 孔中心线定位与车床尾架配合要求保证位置精度 R2为油槽深度为2mm 关于 6mm的小孔 其位置是在外圆柱面上 孔中心线距右侧面距离为2 5mm 分析该 小孔是做油孔之用 位置精度不需要太高 只要钻到沟槽之内 即能使油路畅通 因此孔加工亦不成问题 2 3选择毛坯 套筒零件是常用的传动件 要求具有一定的强度 该零件的材料为45钢 轮廓 尺寸不大 形状亦不复杂 又属成批生产 做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的形状尽量接近 即圆柱形 因 内孔尺寸较小不宜锻出故采用实心件 毛坯尺寸通过确定加工余量后决定 2 42 4工艺规程设计工艺规程设计 2 4 12 4 1定位基准的选择定位基准的选择 本零件是圆柱形实心件 全部表面都需加工 表面精度要求较高 因此应选外 圆及一端面为粗基准 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 应选孔为定位基准 即遵循 基准重合 的原则 孔作为 精基准应先进行加工 外圆 55选为粗基准 2 4 22 4 2零件加工方法的选择零件加工方法的选择 本零件的加工面有外圆 内孔 端面 槽及小孔等 材料为45 钢 参考教材 中有关资料 其加工方法选择如下 55mm外圆面 公差等级IT6级 表面粗糙度为Ra0 4 m 精度要求较高需进 行粗车 半精车 精车及磨削 28 内孔 公差为一般要求 表面粗糙度为Ra3 2 m 毛坯为实心件 为未 淬火钢 因零件孔为通孔加工方法可采取 25钻对钻成通孔或粗镗 钻 半精镗 等 都能满足加工要求 30mm内孔 表面粗糙度为Ra1 6 m 粗 精镗至尺寸 34 mm内孔 表面粗糙度为Ra1 6 m 粗 精镗至尺寸 倒角 31 239mm内孔 莫氏4 公差等级按IT7 表面粗糙度为Ra0 4 m 孔已钻 出 加工方法粗镗 半精镗 精镗及磨削 倒角 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 2 m 要求Ra3 2 m的端面经粗车和半精车 槽 槽宽和槽深的公差等级分别为IT7和IT6 表面粗糙度为Ra0 8 m需采用盘 形铣刀精铣和磨削 油槽 槽宽和槽深分别为2mm 表面粗糙度Ra3 2 m 粗铣 6mm小孔 采用钻削加工出 精度要求不高 2 4 32 4 3制定工艺路线制定工艺路线 套筒的加工工艺路线一般是先进行内孔的加工 再进行圆柱表面及端面的加工 按照先加工基准面及先粗后精的原则 套筒的加工可按下述工艺路线进行 需加 加工余量 工序10 以外圆 55mm及端面定位 粗车另一端面 粗车外圆 55mm 钻孔 26 5mm 半精镗孔 28 30 34孔 工序20 以粗车后的外圆 55mm及端面定位 粗车另一端面 粗车外圆 55mm 钻孔 26 5mm 钻通孔 半精镗 莫氏4 工序30 以粗车后的外圆 55mm及端面定位 半精车另一端面 半精车外圆 精 镗孔 30 34 倒角 工序40 以外圆 55mm及端面定位 半精车另一端面 半精车外圆 精镗锥孔 31 269 莫氏4 留磨削余量 倒角 工序50 以孔轴心线定位 双面顶 精车外圆 留磨削余量 工序60 以孔轴心线定位 磨削外圆 工序70 以外圆和孔轴心线定位 磨削锥孔 槽与小孔的加工安排在最后 考虑定位方便 应先铣槽后钻孔 工序80 以孔 28及端面定位 粗铣2个槽 工序90 以孔 28 端面及粗铣后的一个槽定位 铣8mm槽 留磨削余量 工序100 以孔 28 端面及粗铣后的一个槽定位 磨削8mm槽 工序110 以孔 28 端面及外圆定位 钻油孔 6 工序120 钳工去毛刺 工序130 终检 2 4 42 4 4确定机械加工余量及毛坯尺寸 设计毛坯确定机械加工余量及毛坯尺寸 设计毛坯 零件综合图零件综合图 1 确定机械加工余量 钢质模锻件的机械加工余量按有关标准确定 确定时 根据估算的锻件质量 加工精度及锻件形状复杂系数 由附表1可查得除孔以外各 内 外表面的加工余量 孔的加工余量由表查得 锻件质量 根据零件成品质量1 95kg 估算毛坯质量为5 77kg 加工精度 零件孔以及外圆各表面加工精度较高 锻件形状复杂系数S 为 假设最大直径为 59mm 长为280mm 则 外轮廓包容体 锻件 m m s 3 14 2 95 28 7 85 外轮廓包容体 m 密度 ldR 2 2 6 006 m 5 77 锻件 S 04 1 77 5 006 6 故按表1查得锻件复杂系数为S 级别简单 1 表1 锻件开关复杂系数S 机械加工余量 根据锻件质量 F2 S1确定直径方向为2 0 2 5mm 即锻件外径 的单边余量为2 0 2 5mm 轴向尺寸的单边余量为2 0 2 5mm 2 确定毛坯尺寸 上表查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 Ra 1 6 m Ra 1 6 m的表面 余量应适当增大 因属成批生产故选单边余量为 2 0mm 3 设计毛坯 零件综合图 本零件锻件质量为5 77Kg 形状复杂系数为S1 45钢含碳量为0 42 0 50 最高为0 50 按表2查得锻件材质系数为M1 热处理为粗车后调质 表2 锻件材质系数 1 4 51 4 5工序设计工序设计 1 选择加工设备与工艺装备 选择机床 a 工序10 20 30 40是粗车 半精车和钻 半精镗孔 本零件外廓尺寸不大 选用最常用的CA6140型卧式车床即可 b 工序50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 选CA6140型 c 工序60是精车外圆 采用CA6140型卧式车床 精度较高 中心孔定位用双面 顶尖加工 d 工序70磨外圆 采用M1420型磨床 e 工序80为磨内孔 莫氏4号 工件放在V形块上 工件中心与磨头中心必须等 高 磨床同上 f 工序90为铣键槽 采用X6132铣床 g 工序100为磨键槽 使用M1420磨床 h 工序110钻小孔 6mm 可采用V型块定位在立式钻床上加工 可选Z516 A 式钻床 选择夹具 除磨外圆和内孔及铣槽使用专用夹具外 其余各工序全部使用通用夹具即可 前几道车床工序用三爪自定心卡盘 顶尖等 选择刀具 a 在车床上加工 一般都选用硬质合金车刀和镗刀 加工钢质零件采用YT 类 硬质合金 粗加工用YTS 半精加工用YT 精加工用YT30 为提高生产率及经 济性 可选用可转位车刀 镗孔前先钻孔 采用 26锥钻 b 在磨床上加工 一般使用砂轮 c 铣刀选盘形铣刀 零件要求铣切深度为4 5mm 宽8mm 留有余量磨削 因此所选铣刀为 盘铣8 27 50 铣R2油槽选用盘铣刀为 27 5 30 R5 d 钻小孔 6mm 用 6直柄麻花钻 带900倒角的锪钻 选择量具 本零件属成批生产 一般均采用通用量具 选择量具的方法有两种 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极限误差选择 a 选择各外圆加工面的量具 现按计量器具的测量方法极限误差选择该表面加 工时所用量具 该尺寸公差T 0 013mm 按工艺人员手册 选择测量范围50 75mm 分度值为0 01mm 外径千分尺 按照上述方法选择本零件各外圆加工面的量具见表3 表表3 外圆加工面所用量具外圆加工面所用量具 工序加工面尺寸尺寸公差量具 10 20 57 0 3 30 40 56 0 19 分度值 测量范围 游标卡尺 60 55 4 0 4 70 550 013 分度值 测量范围 外径千分尺 b 选择加工孔用量具 孔 28 34公差为一般要求 选用分度值0 02 测量范 围0 150mm 游标卡尺或内卡 孔公差等级约为IT7级 半精加工选用内径 025 0 0 30 百分表 精加工选用极限量规 孔 31 269为莫氏4号轴 锥度1 19 254 小滑板 转动角度 车刀必须对准工件中心 以防母线不直 粗车时 进刀不宜过 51921 深 应先找正锥度 精加工锥面时 都不能太大 否则影响锥面加工质量 和fap 最后一刀的切削深度一般取0 1 0 2mm为宜 可加润滑液 以减小表面粗糙度 检 查锥度方法 用锥度界限塞规涂色检查锥度 c 加工轴向所用量具 未注公差按IT12 表4 轴向加工所用量具 工序加工面尺寸尺寸公差量具 10276 0 97分度值0 02 测量范围0 300mm 游标卡尺 20 3 5 25 45 3090 分度值 测量范围 深度游标卡尺 90 160 200 分度值0 02 测量范围0 300mm 游标卡尺 d 加工键槽所用量具 槽经半精铣后槽宽为公差IT11级 槽深公差为IT12级 均选用分度值0 02mm 测量范围0 150mm的游标卡尺进行测量 2 确定工序尺寸的一般办法 是由加工表面的最后工序往前推算 最后工序的 工序尺寸按零件图样的要求标注 当无基准转换时 同一表面多次加工的工序尺寸 只与工序 或工步 的加工余量有关 当有基准转换时 工序尺寸应用工艺尺寸链 解算 a 确定圆柱面的工序尺寸 前面根据有关资料已查出 本零件各圆柱面的总 加工余量 毛坯余量 然后查出各工序加工余量 粗加工除外 总加工余量减 去各工序加工余量之和由为粗加工余量 中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精 度确定 本零件各圆柱表面 孔及槽的加工余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度等见 表5 余量较大为加工总余量 公差为经济公差 表5各圆柱表面 孔加工余量 工序双边余量 mm工序尺寸及公差 mm表面粗糙度 m 加工内容 粗半精精磨粗半精精磨粗半精精磨 外圆 0 013 0 55 2 01 20 50 3 0 30 130 021 0 013 3 21 60 80 4 28内孔 1 5 0 52 0 19 3 2 02 0 269 31 内孔莫氏4号 3 51 00 3 0 47 0 120 0402 0 3 21 60 80 4 34内孔52 5 0 4 0 20 3 2 内孔 025 0 0 30 21 5 0 4 0 20 3 21 0 6油孔 0 22 3 2 键槽 045 0 035 0 8 1 3 0 3 045 0 035 0 3 21 6 0 4 R2油槽 0 1 3 21 6 确定轴向尺寸 本零件各工序的轴向尺寸如图2所示 工序2 工序1 工序3 图2 表6 各端面工序加工余量 工序加工表面总加工余量工序加工余量 1 2 3 4 2 5 7 5 3 5 1 5 Z1 1 5 Z2 7 5 Z3 3 5 Z4 1 5 51 5Z5 1 5 60 09Z6 0 09 12 5Z13 1 0 a 确定工序尺寸 11 L 这些尺寸只与加工余量有关 则 22 L 33 L 11 L 277 1 5 mm 278 5mm 22 L 1 Z 276 1 0 277mm 22 L 1333 ZL 277 1 0 276mm 33 L 22 L 13 Z b 确定工序尺寸 该尺寸应达到零件图样的要求 mm 4321 LLLL 45L2 3 5mm 90mm 3 L 4 L c 确定工序尺寸及 尺寸 需解工艺尺寸链才能确定 工艺尺寸链如 1 L 5 L 1 L 5 L 图3所示 图中为未注公差尺寸 其共差等级按IT12 查公差表得公差值为 1 L 0 21mm 则 图3 根据尺寸链计算公式有 L1 276 90 186mm 4L33L T 0 21 d 确定铣槽的工序尺寸 半精铣工序达零件图样的要求 该工序尺寸 槽宽为 槽深为4 5mm 045 0 035 0 8 粗铣时 为半精铣留有加工余量 槽宽双边余量为1 4mm 槽深余量为1 2mm 由 粗铣的工序尺寸 槽宽为6 6mm 槽深为3 3mm 1 4 6 1 4 6 确定切削用量及基本时间 机动时间 确定切削用量及基本时间 机动时间 工序 车削端面 外圆 钻 镗孔 本工序采用查表法确定切削用量 1 车端面 保持尺寸278 5mm 3 背吃刀量 p a 根据加工余量 1 5mm 可以一次性切除 8 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为16mm 25mm p a 3mm 以及 工件直径取60mm时 f 0 5 0 7mm r 可选f 0 5mm r 11 切削速度 cv 按 切削手册 公式得 粗车时 取 cv 1 3m s 4 确定工时 取 500r min n l 1 5mm 1l 2mm 2l 3mm m t 12 1993 0 635 1950 25 w lll nf N 1 56 min 2 车外圆 57 1 背吃刀量 p a 根据加工余量 2 可以一次性切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为16mmx25mm p a 3mm 以及工件 直径取60mm时 f 0 5 0 7mm r 可选f 0 6mm r 3 切4 削速度 cv 按 切5 削手册 公式得 粗车时 取 cv 1 3m s 4 确定工时 L 2mm 计算得 m t 1 4 min 3 钻内孔 选取直径为 26 5锥钻 1 背吃刀量 p a 一次性钻出 2 确定工时 计算得 m t 3 2 min 4 镗孔 28 1 背吃刀量 p a 根据加工余量 1 5 可以一次性切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为10mm 10mm 300mm p a 3mm 以及镗刀或镗杆伸出长度150mm时 f 0 4 0 7mm r 选取f 0 5mm r 3 切削速度 cv 按 切削手册 得 取 cv 0 42mm s 4 确定工时 L 1 5mm 计算得 m t 7 8 min 5 镗孔 34 1 背吃刀量 p a 根据加工余量2 5 粗镗2次切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为10mm 10mm 300mm p a 3mm 以及镗刀或镗杆伸出长度50mm时 f 0 08mm r 按CA6140机床说明书选f 0 08mm r 3 切削速度 cv 按 切削手册 得 取 cv 0 5mm s 4 确定工时 L 2 5mm 计算得 m t 1 9 min 6 镗孔 30 025 0 0 1 背吃刀量 p a 根据加工余量 2 可以1次切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为10mm 10mm 300mm p a 3mm 以及镗刀或镗杆伸出长度50mm时 f 0 08mm r 按CA6140机床说明书可选f 0 08mm r 3 切削速度 cv 按 切削手册 得 取 cv 0 5mm s 4 确定工时 L 1 7mm 计算得 m t 2 2 min 工序 车端面 车外圆 镗孔 7 车端面 保持尺寸277 1 背吃刀量 p a 根据加工余量 1 5mm 可以一次性切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为16mm 25mm p a 3mm 以及 工件直径取60mm时 f 0 5 0 7mm r 可选f 0 5mm r 5切削速度 cv 按 切削手册 公式得 粗车时 取 cv 1 3m s 4 确定工时 取 500r min n l 1 5mm 1l 2mm 2l 3mm m t 12 1993 0 635 1950 25 w lll nf N 1 56 min 8 车外圆 57 调头车 工时同上 计算得 m t 1 4 min 9 钻内孔 选取直径为 26 5锥钻 因是通孔 加工同上 确定工时 m t 3 2 min 10 镗孔 莫氏4号 1 背吃刀量 p a 根据加工余量 3 5 可以2次切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为10mm 10mm 300mm p a 3mm 以及镗刀或镗杆伸出长度100mm时 f 0 15 0 3mm r 按CA6140机床说明书可选f 0 18mm r 3 切削速度 cv 按 切削手册 得 取 cv 0 41mm s 4 确定工时 L 1 7mm 计算得 m t 7 4 min 工序 车端面 车外圆 镗孔 倒角 1 车端面 保持尺寸276 1 背吃刀量 p a 根据加工余量 1 0 可以一次性切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为16mm 25mm p a 3mm 以及 工件直径取60mm时 f 0 3 0 4mm r 可选f 0 3mm r 5切削速度 cv 按 切削手册 公式得 半精车时 取 cv 1 66m s 4 确定工时 取 800r min n l 1 0mm 1l 2mm 2l 3mm m t 12 1993 0 635 1950 25 w lll nf N 56 s 2 车外圆 55 8 1 背吃刀量 p a 根据加工余量 1 2mm 可以一次性切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为16mm 25mm p a 3mm 以及工 件直径取60mm时 f 0 5 0 7mm r 可选f 0 6mm r 3 切削速度 cv 按 切削手册 公式得 半精车时 取 cv 1 66m s 4 确定工时 L 1 2mm 计算得 m t 1 32 min 3 精镗孔 34 1 背吃刀量 p a 根据加工余量1 镗1次切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为10mm 10mm 300mm p a 3mm 以及镗刀或镗杆伸出长度100mm时 f 0 15 0 30mm r 按CA6140机床说明书选f 0 15mm r 3 切削速度 cv 按 切削手册 得 取 cv 0 5mm s 4 确定工时 L 2 5mm 计算得 m t 0 94 min 4 半精镗孔 30 025 0 0 1 背吃刀量 p a 根据加工余量 1 5 可以1次切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为10mm 10mm 300mm p a 3mm 以及镗刀或镗杆伸出长度50mm时 f 0 08mm r 按CA6140机床说明书可选f 0 08mm r 3 切削速度 cv 按 切削手册 得 取 cv 0 5mm s 4 确定工时 L 1 7mm 计算得 m t 2 2 min 5 倒角 工序 车外圆 镗孔 倒角 1 车外圆 55 8 调头车 工时同上 计算得 m t 1 32 min 2 镗孔 莫氏4号 1 背吃刀量 p a 根据加工余量 1 0mm 可以一次切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为10mm 10mm 300mm p a 3mm 以及镗刀或镗杆伸出长度100mm时 f 0 15 0 3mm r 按CA6140机床说明书可选f 0 15mm r 3 切削速度 cv 按 切削手册 得 取 cv 0 5mm s 4 确定工时 L 1 0mm 计算得 m t 5 2 min 3 倒角 工序 车外圆 用顶尖加工 1 背吃刀量 p a 根据加工余量 1 0mm 可以一次性切除 2 进给量f 根据 切削手册 当刀杆尺寸为16mm 25mm p a 3mm 以及 工件直径取60mm时 f 0 3 0 4mm r 可选f 0 3mm r 5切削速度 cv 按 切削手册 公式得 精车时 取 cv 1 7m s 4 确定工时 取 800r min n l 1 0mm 1l 2mm 2l 3mm m t 12 1993 0 635 1950 25 w lll nf N 12 8 min 工序 磨外圆 保证位置精度 工件的外圆在万能外圆磨床上磨削 外圆磨削一般有纵磨 横磨和深磨三种方 式 本零件选用深磨法 磨削余量一般为0 1 0 35mm 用这种方法可一次走刀将整个余量磨完 磨削 时 进给量较小 一般取纵进给量为0 2 0 4 mm r L 0 3mm 取fa 0 3mm r 工件转速 12m min 砂轮转速 20m s 确定工时 m t 22 工序 磨内孔 磨削内圆时 工件是以外圆和端面作为定位基准 装夹在卡盘上进行磨削 磨 内圆锥面时 只需将内圆磨具偏转一个圆周角即可 L 0 3mm 取fa 0 3mm r 工件转速 12m min 选取磨内孔砂轮直径 23 25mm 选取 25mm 砂轮速度 21m s 确定工时 m t 14 工序 铣槽 8mm R2mm 保证槽宽8mm 槽深4 5mm 每齿进给量 0 09 0 18mm z 取0 1mm z 进给量为0 4 0 6 mm r 取 0 4mm r 切削速度 参考有关手册 确定v 30m min L1 1 1 32 min 8mm m 1 m f ll t 0 47 min R2mm m 1 m f ll t 工序 磨槽 同外圆磨 确定工时 m t 6 最后 钻 6时孔 一次性钻出 确定进给量f 根据 切削手册 0 d 6mm时 f 0 14 0 18mm r 取进给量系 数0 16 确定工时 m t 22 s 钻完孔后清理毛刺 将上述各工序内容填入工序卡片就得到加工套筒的工序卡片 见附表2 3 3 机床夹具设计机床夹具设计 铣削套筒8mm键槽的夹具设计 键槽使用铣床加工 使用铣床专用夹具 其铣削8mm的键槽以V型块定位 辅 以压板螺钉夹紧 V型块是一种比较特殊的定位元件 它虽然是一个单独定位元件 但它的定位 基面的结构要素却不是单一的 有两个定位平面 从某种意义上来讲这种形式的定 位可看作是两个平面的组合定位 因此 它的定位基准的确定就不能象分析单一定 位基面那样简单 大多数定位元件的定位基准都是定位基面本身或者是由其形成 的点 面 线 如单一平面 球心 孔和轴的中心线等 根据这个道理 V型块的 定位基准应有两个 其一是两定位平面的交线 另一个是由两平面形成的对称中心 面 交线作为垂直方向的定位基准 对称中心面作为水平方向的定位基准 3 13 1拟定夹具的结构方案 3 1 13 1 1确定夹具的类型确定夹具的类型 本零件无需设计专用夹具 可采用通用和机床专用夹具 多采用外圆面定位 如车床使用三爪自定心卡盘 铣床使用用V型块等 3 1 23 1 2确定工件的定位方案确定工件的定位方案 图4 三爪卡盘定位 保持尺寸M 定位误差 2 D m 图5 V型块自定心定位 保持尺寸h 定位误差 2 a sin2 D h 图6 槽的中心线通过中心 保持尺寸m定位误差 2 D e 0m 3 1 33 1 3确定工件的夹紧形式确定工件的夹紧形式 对于轴类零件来说 夹紧方式一般采用外圆面夹紧 本零件对外圆面表面粗糙 度要求较高 且同轴度 平行度 圆度有要求 宜采用中心孔及外圆面夹紧形式 3 1 43 1 4确定刀具的导向方式或对刀装置确定刀具的导向方式或对刀装置 工件在机床上加工 能否保证加工精度 主要取决于刀具与工件间的相对位置 常用的对刀方法有三种 试切法对刀 样件法对刀和采用对刀或导向装置对刀 本 零件加工时刀具的导向方式或对刀装置如下 表7 对刀装置 机床刀具对刀装置 方法 车床外圆车刀 锥钻试切法对刀 铣床盘形铣刀试切法对刀 磨床砂轮夹具定位 钻床夹具定位 3 1 53 1 5确定其它机械 如分度 装卸用的辅助装置等 确定其它机械 如分度 装卸用的辅助装置等 本零件在精加工外圆面时采用顶尖辅助加工 磨削时使用分度装置 为人工装 卸 3 1 63 1 6夹具体的结构类型的设计夹具体的结构类型的设计 本零件多采用专用和通用夹具 见 附表1 2 3 1 73 1 7夹具总图设计夹具总图设计 图7 V型块尺寸结构 3 23 2夹具精度的校核夹具精度的校核 定位误差的计算常用的有合成法和极限位置法两种方式 用函数法推导定位误 差公式 方法比较简便实用 极限位置法和函数法在计算组合定位误差时 有着明 显的优越性 图8 图8 图9为工件工序图 键槽深度尺寸可分别以B1 B2 B3三种方式标注 圆 柱体直径设为D 图7为工件在V型块上定位的情况 M为定位基准 o为圆柱体中心 其定位误差 B1 B2 B3计算如下 工件在型块上的定位工件工序图 图9 用极限位置法对B1尺寸而言 其工序基准为A 定位基准为M 因此 其误差即为 AM尺寸的变化量 而 AM OM OA d 2sin 2 d 2 所以 B1 d 2 1 sin 2 1 1 式中 为V型块角度 对B2尺寸的工序基准为o 定位基准为M 故 OM d 2sin 2 B2 d 2sin 2 2 B3尺寸的工序基准为C 定位基准为M 故 CM OM OC 2 1 sin 2 1 则 B3 2 1 sin 2 1 3 用函数法 这种方法就是先要建立要求保证尺寸的函数式 然后进行微分 算出加工误差 其中的一部分为定位误差 用此方法时先要确定对刀尺寸 传统中心论者以工件的定位基准至刀块对刀表 面的尺寸作为对刀尺寸 如前所述 这种方法由于中心线位置受检验心轴直径误差 的影响而不确定 使其失之精确 而两平面交线是唯一确定的 故以其对D块对刀 表面的尺寸对刀可免除检验心轴精度的影响 这样我们就可以建立B1 B2 B3的函 数式如下 B1 BM OM OA h d 2sin 2 d 2 B2 BM OM h d 2sin 2 B3 OM OC BM d 2sin 2 d 2 h 式中h为调整 对刀 尺寸 这些函数式说明在不考虑其他因素影响的条件下 深度尺寸是对刀尺寸 工作直径 V型块角度的函数 我们假定调整误差为0 V型块 角度绝对精度 那么键槽深度就只受工件直径大小的影响 微分后 即可方便地得 出 1 2 3 式 本设计采用的夹具的主要定位为外圆面和孔中心 jw基准位置误差 定位基准外圆面对工序尺寸没有影响 jb基准不重合误差 根据基准不重合误差的概念算得孔轴心线不重和误差 因此 定位 得 jb b jb Td 2 0 1 2 0 05mm 0 05mm 2 3 k 故能满足精度要求 4 4 总结总结 本设计研究过程中仍然存在不足之处 有的问题还待于进一步深入 具体如 下 1 缺乏实际工作经验 对一些参数和元件的选用可能不是非常合理 有一 定的浪费 2 对与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚 3 系统的设计不太完善 在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还 存在一些不足 4 使用有一定的局限 人工操作多 零部件磨损度在实际应用中尚不明确 参考文献参考文献 1 王先逵 机械制造工艺学 机械工业出版社 2007年 2 李新生 机械加工技术基础 机械工业出版社 2007年 3 机械设计手册编委会 机械设计手册 机械工业出版社 2004年 4 李华 机械制造技术 高等教育出版社 2000年 5 李济群 董志勇 AutoCAD机械制图基础教程 2006版 清华大学出版社 2006 年 6 赵长发 机械制造工艺学 哈尔滨工程大学出版社 1994年 7 倪森寿 机械制造工艺与装备课程设计指导书 1995年 8 朱辉 画法几何及工程制图 上海科学技术出版社 2004年 9 孟少家 机械加工工艺手册 机械工业出版社 1992年 10 王绍俊 机械制造工艺设计手册 机械工业出版社 1984年 11 张耀宸 机械