薄壁類零件夾具設計

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1、 X X學院 畢業(yè)設計說明書 課 題： 薄壁類零件夾具 子課題: 同課題學生姓名: 專 業(yè) 學生姓名 班 級 學 號 指導教師 完成日

2、期 目 錄 摘要-------------------------------------------------3 一、機床夾具概述----------------------------------------4 二、審查零件圖樣的工藝性--------------------------------5 三、毛坯的選擇------------------------------------------5 四、工藝過程設計----------------------------------------6

3、 五、確定機械加工余量及毛坯設計毛圖----------------------8 六、工序設計-------------------------------------------10 七、夾具的設計-----------------------------------------13 八、畢業(yè)設計小結 --------------------------------------24 致謝---------------------------------------------------25 參考文獻---------------------------------------

4、--------26 摘要 薄壁襯套是某型發(fā)動機火焰筒上的一個零件，加工難度較高。材料為GH135，鐵-鎳基高溫合金，此種合金具有良好的抗氧化性，有高的塑性和韌性，足夠的熱強性和良好的熱疲勞性，是一種難加工材料。并且是薄壁零件，當完成兩外圓和內(nèi)部形狀加工之后，零件的壁較薄，受力差，因此要考慮其如何夾緊的問題。為了加工出符合圖樣要求的零件，必須編制合理的工藝路線，并要求設計專用的夾具。 關鍵詞：薄壁襯套、專用磨床夾具、專用鉆模、銑槽夾具、銑弧形面夾具

5、 一 機床夾具概述 在機械制造中，用來固定加工對象，使這占有正確位置，以接受加工或檢測的裝置，統(tǒng)稱為夾具。它廣泛地應用于機械制造過程中，如焊接過程中用于拼焊的焊接夾具；零件檢驗過程中用的檢驗夾具；裝配過程中用的裝配夾具，機械加工過程中用的機床夾具等，都屬于這一范疇。在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中。機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著零件加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。本章所講述的僅限于機床夾具，以后簡稱為夾具。 薄璧零件的特點 金屬薄壁件具有重量輕，節(jié)約材料，結構緊湊

6、，占空間位置少等優(yōu)點，因此在很多機械產(chǎn)品中經(jīng)常遇到這種零件。在制造這類零件時采用了不同的加工方法，如用板料進行沖壓，滾壓焊接和爆炸成型等等。但對于一些截面比較復雜而尺寸精度和表面光潔度要求比較高的薄壁零件經(jīng)常采用車削加工的方法來達到他的技術要求。所以在車床上車削薄壁零件，是加工薄壁零件一種很普片重要的加工工藝。 薄壁零件也叫薄殼零件。這類零件的壁厚和他的徑向或軸向尺寸比較相差懸殊，一般為幾十倍或上百倍，因此工件的剛度較弱，給車削帶來一定的困難。 如果在車床上車一個孔徑40毫米，壁厚3毫米，長50毫米，尺寸公差是二級精度的套，是比較容易做到的。如果要車一個孔徑300毫米，壁厚

7、和其他要求和以上要求完全一樣的薄壁套，那就困難多了。因為隨著孔徑的加大工件剛度變?nèi)?。這就為工件的裝夾和加工帶來一定的困難。 薄壁零件的種類很多，在車削加工中經(jīng)常碰到的有以下幾種類型：套類薄壁件，環(huán)類薄壁件，盤類薄壁件，板類薄壁件，特種型類薄壁件等。 （1） 套類薄壁件 它的特點是內(nèi)外圓的直徑差很小，軸向尺寸大于徑向尺寸，這類零件一般對孔的圓度 柱度各圓度表面的同軸度，空軸線的直度等都有嚴格的要求 滿足這些要求也的比較困難的。 （2） 環(huán)類薄壁件 它的特點是內(nèi)外圓直徑差很小，徑向尺寸遠遠大于軸向尺寸，端面面積小這類零件的要求一般于套類零件的要求基本相同，有時

8、他的一個或二個端面對空軸型線的垂直線還有嚴格的要求。 （3） 盤類薄壁件 它大多成薄殼形狀內(nèi) 外 圓直徑相差很小，軸向尺寸差也很小，徑向尺寸比軸向尺寸大，一般都有較大的端面面積，這類薄壁件除了對圓柱面的圓度和同軸度有要求外，一般對端面的平面度和端面對空軸線的垂直度有嚴格要求 （4） 板類薄壁件 這類零件的特點是，他的輪廓尺寸遠遠大于他的厚度他有很大的端面面積，這類零件一般對于平面度，平行度和壁厚差有嚴格的要求。 薄壁襯套是某型發(fā)動機火焰筒上的一個零件。該產(chǎn)品年產(chǎn)量為3000臺，設其備品率為10％，機械加工廢品率為1％現(xiàn)制定該零件的機械加工工

9、藝規(guī)程。 N＝Qn(1+α+β) ＝3000(1+10％+1％) ＝3330件/年 薄壁襯套的年產(chǎn)量為3330件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于輕型機械，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》（李益民）表1.1-2生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領的關系。可確定其生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。 二、審查零件圖樣的工藝性 薄壁襯套圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全。但由于襯套的材料是鐵-鎳基高溫合金，此種合金具

10、有良好的抗氧化性，有高的塑性和韌性，足夠的熱疲勞性，是一種難加工材料。由零件圖可知，當完成兩外圓和內(nèi)部形狀加工后，襯套的壁較薄，受力差，內(nèi)部空間位置也較小。要加工出2-Φ4mm孔，兩外寬10.2mm的槽和兩外內(nèi)弧形面，并保證對稱，比較困難。如直接夾持襯套加工，不僅容易變形，而且不好直接加工。因此必須設計專用夾具，才能加工出合格的襯套零件。 三、 毛坯的選擇 零件材料為GH135,屬鐵-鎳基高溫合金，此種合金具有良好的抗氧化性，有高的塑性和韌性，能接受鍛造等壓力加工成型，零件尺寸不大，形狀亦不復雜，又屬成批量生產(chǎn)，故毛坯可采用模鍛成型。 零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可

11、以與零件形狀盡量接近。即外形做成臺階行，內(nèi)部孔鍛出。 毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。 四、工藝過程設計 ⒈ 定位基準的選擇 本零件是帶孔的盤狀襯套，孔是其設計基準（亦是裝配基準和測量基準）。為避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差。應以孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。具體而言，即選孔及上端面為精基準。 由于本襯套全部表面都需要進行加工，而孔作為精基準應先進行加工。因此應選外圓及一端面為粗基準，故選Φ34mm外圓為粗基準。 ⒉零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、端面、內(nèi)孔、圓弧、槽及小孔等，材料為GH135.參考有關加工工藝設計相關手冊及資料

12、，其加工方法選擇如下： （1）、Φ41mm的外圓面：公差尺寸為Ф41mm，公差等級為IT8,表面粗糙度為Ra3.2μm,需進行粗車及半精車。 （2）、Φ34mm的外圓面：公差尺寸為Ф34mm，公差等級為IT5,表面粗糙度為Ra0.8μm，需進行粗車及半精車，粗磨和精磨。 （3）、臺階面：表面粗糙度為Ra3.2μm,需進行粗車及半精車。 （4）、Φ31mm的內(nèi)孔：公差尺寸為Ф31mm，公差等級為IT5,表面粗糙度為Ra1.6μm，需進行粗鏜、半精鏜及精鏜。 （5）、Φ34.5mm的內(nèi)孔：公差尺寸為Ф 34.5mm，公差等級為IT9,表面粗糙度為Ra3.2μm。需

13、進行粗鏜和半精鏜。 （6）、Φ38mm的內(nèi)槽：公差尺寸為Ф38mm，公差等級為IT6,表面粗糙度為Ra1.6μm，需進行粗鏜、半精鏜及精鏜。 （7）、成60度的錐面：未注公差尺寸，表面粗糙度為Ra3.2μm，需進行粗鏜和半精鏜。 （8）、弧型面：公差尺寸為220.4mm，公差等級為IT10，需進行粗鏜即可。 （9）、寬10.2mm的對稱兩槽：寬度公差為10.2mm，公差等級為IT10,表面粗糙度為Ra3.2μm，需進行粗銑即可。 （10）、端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度為Ra3.2μm，需進行粗車和半精車即可。 （11）、Φ4m

14、m的小孔：公差尺寸為Ф4mm，公差等級為IT8, 需進行鉆孔和絞孔即可。 ⒊制定工藝路線 工序I：以Φ34.5mm 的內(nèi)孔及端面定位，粗車另一端面，粗車外圓Φ34mm及臺階面。 工序II: 以Φ41mm 的外圓面及端面定位，粗鏜Φ31mm的內(nèi)孔。 工序III：以Φ31mm 的內(nèi)孔及端面定位，粗車另一端面，粗車外圓Φ41mm。 工序IV：以Φ41mm 的外圓面及臺階面定位，粗鏜Φ34.5mm的內(nèi)孔。 工序V：以粗加工后的Φ34.5mm 的內(nèi)孔及端面定位，半精車另一端面，半精車外圓Φ34mm及臺階面，倒R=0.5mm的圓角。 工序VI：以粗加工后的Φ41mm 的外圓面及端面定位，

15、半精鏜Φ31mm的內(nèi)孔。 工序VII：以半精鏜后的Φ31mm 的內(nèi)孔及端面定位，半精車另一端面，半精車外圓Φ41mm，倒R0.5圓角。 工序VIII：以半精車后的Φ41mm 的外圓面及臺階面定位，半精鏜Φ34.5mm的內(nèi)孔，倒R=1mm的圓角。 工序IX：以半精鏜后的Φ41mm 的外圓面及端面定位，精鏜Φ31mm的內(nèi)孔，倒R=0.5mm的圓角。 工序X：以半精鏜后的Φ41mm 的外圓面及臺階面定位，粗鏜Φ38mm的內(nèi)孔。 工序Ⅺ：以半精鏜后的Φ41mm 的外圓面及臺階面定位，半精鏜Φ38mm的內(nèi)孔。 工序XII：以半精鏜后的Φ41mm 的外圓面及臺階面定位，精鏜Φ38mm的內(nèi)孔。

16、 工序XIII：以精鏜后的Φ31mm 的內(nèi)孔及端面定位，粗磨Φ34mm外圓面。 工序XIV：以精鏜后的Φ31mm 的內(nèi)孔及端面定位， 精磨Φ34mm外圓面。 工序XV：以半精車后的Φ41mm 的外圓面及臺階面定位，鉆Φ4mm的孔，調(diào)整后鉆另一Φ4mm的孔；并精絞這兩個孔。倒0.5ⅹ45的角。 工序XVI：以臺階面及Φ31mm內(nèi)孔定位，粗銑寬10.2mm的對稱兩槽。 工序XVII：以Φ41mm 的外圓面及Φ4mm的孔實現(xiàn)定位，粗銑兩個不同工位弧形面，倒R=1.5mm的圓角。 工序XVIII：拋光。 工序XIX：鉗工去毛刺。 工序XX：終檢。 在完成兩外圓和內(nèi)部形狀加工后，

17、2-Ф4mm孔，兩處寬10.2mm的槽和兩處弧形面，各道工序的安排順序，決定著襯套的工藝性和經(jīng)濟性。如把加工寬10.2mm槽或加工弧形面安排在前，則在加工 2-Φ4mm孔時，無準確的定位基準，就不能保證2-Φ4mm孔與兩槽、兩弧形面要求的位置。加工槽和加工弧形面這兩個工序，無論哪個工序安排在前，后一個工序都無準確的定位基準。因此，最好是把加工2-Φ4mm孔安排在前，其次是加工寬10.2mm的對稱兩槽，最后加工弧形面。因槽加工后，加工弧形面的深度就到槽為止，容易控制。在完成2-Φ4mm孔、槽、弧形面的加工后，在襯套內(nèi)面產(chǎn)生了毛刺，需要安排內(nèi)、外面去毛刺工序。 五、確定機械加工余量及毛坯

18、設計毛圖 ⒈ 確定機械加工余量 鋼質(zhì)?；⌒蚊娴臋C械加工余量按JB3835-85確定。確定時，根據(jù)估算鍛件重量，加工精度及鍛件形狀復雜系數(shù)；由表3.1-56可查得除孔以外各內(nèi)外表面的加工余量。孔的加工余量由表3.1-57查得。 表中余為量值單面余量。（參考《機械加工工藝手冊》） ⑴鍛件重量 根據(jù)零件成品重量估算為小于0.4kg. ⑵加工精度 零件的各表面為精度F2 磨削加工。 ⑶鍛件形狀復雜系數(shù)S. 因為鍛件為薄形圓盤，其厚度與直徑之比≦0.2，所以鍛件形狀復

19、雜系數(shù)為復雜級S4.. ⑷機械加工余量 根據(jù)鍛件重量、F2、S4查表3.1-56。由于表中形狀復雜系數(shù)只列S1和S3，則S2參考S1,S4參考S3定。由此查得直徑方向為1.5～2.0mm，水平方向為1.5～2.0mm.即鍛件各外徑的單面余量為1.5～2.5mm。各軸向尺寸的單面余量為1.5～2.0mm，鍛件中心兩孔的單面余量按表3.1-57查得為2.0mm. ⒉確定毛坯尺寸 上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度Ra≥1.6.Ra<1.6的表面，余量要適量增大。 分析本零件，除Φ34mm的外圓面為Ra0.8以外，其余各表面皆Ra≥1.6,因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸

20、加上所得的余量值即可（由于有的表面只需粗加工，這時可取所查得值中的小值。當表面需經(jīng)粗加工和半精加工時，可取較大值）。Φ34mm的外圓面采用粗磨和精磨，故需增加這些加工工序的加工余量。參考外圓柱表面加工余量（表3.2-3）確定粗磨單面余量為0.2mm。精磨余量0.05mm.Φ38mm的內(nèi)槽采用精鏜，故需增加這個加工工序的加工余量。參考內(nèi)孔加工余量確定精鏜的加工余量為0.3mm。則毛坯尺寸如下表所示。 零件毛坯（鍛件）尺寸（mm） 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 Φ41 2 Φ45 Φ34 2.25 Φ38.5 Φ34.5 2 Φ30.5 Φ38 2.3 Φ3

21、3.4 Φ31 2 Φ27 13 2及1.5 16.5 5 2及1.5 5 ⒊設計毛坯圖 ⑴確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件重量，形狀復雜系數(shù)，分模線形狀種類及鍛件精度等級從有關的表中查得。 本零件鍛件重量小于0.4KG, 形狀復雜系數(shù)為S4，零件的材料為鐵-鎳基合金其合金元素最高含量大于3%，因此鍛件材質(zhì)系數(shù)為M2,采取平直分模線，鍛件為普通精度等級，則毛坯公差可由表3.1-42，表3.1-44查得。 本零件毛坯尺寸允許偏差如表下表所列。 毛坯（鍛件）尺寸允許公差偏差 鍛件尺寸 偏差 根據(jù) Φ45 表3.1-

22、42 Φ38.5 表3.1-42 Φ30.5 表3.1-42 Φ33.4 表3.1-42 27 表3.1-42 5 表3.1-42 16.5 表3.1-44 ⑵確定圓角半徑 鍛件的圓角半徑按表3.1-49確定（參考《機械加工工藝手冊》）。本鍛件各部分的H/B皆小于2，故可用下式計算： 外圓角半徑 r＝0.05H+0.5 內(nèi)圓角半徑 R＝2.5r+0.5 為簡化起見，本鍛件的內(nèi)外圓角半徑分別取相同數(shù)值。以最大的H進行計算。 r＝(0.058+0.5)mm

23、＝0.9mm r圓整為1mm R＝(2.51+0.5)mm＝3mm 以上所取的圓角半徑數(shù)值能保證各表面的加工余量。 ⑶確定拔模角 本鍛件由于上、下模膛深度相等，起模角以模Φ31mm的一側(cè)計算。 L/B＝34/34＝1 , H/B＝6.5/34＝0.191 按表3.1-51（《機械加工工藝手冊》），外起模角α＝5，內(nèi)起模角β＝7。 ⑷確定分模位置 由于毛坯是H

24、壁襯套毛坯經(jīng)鍛造后應安 排正火，以消除殘余的鍛造應力，并使不均勻的金相組織通過重新結晶而得到細化而均勻的組織，從而改善了加工性。 下面是毛坯圖 六、工序設計 ⒈選擇加工設備與工藝設備 ⑴選擇機床 ①工序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，Ⅶ、Ⅷ、Ⅹ、Ⅺ是粗車，半精車。各工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求高，選用最常用的C620-1型臥式車床即可。（參考《機械加工工藝手冊》表8.1-1） ②工序Ⅸ為精鏜孔，由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高，表面粗糙度較

25、低，必須選用較精密的機床才能滿足要求。選用C616A型 。（參考《機械加工工藝手冊》表8.1-1） ③工序XIII、XIV為粗磨和精磨，粗磨和精磨可選用M120W萬能外圓磨床。（參考《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2-11） ④工序XV鉆Φ4mm的小孔，可采用專用夾 具在立式鉆床上加工，可選Z518型立式鉆床。（參考《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2-14） ⑤工序XVI銑寬10.2mm的對稱兩槽。選用X62臥式升降臺銑床。 ⑥工序XVII銑圓弧面，由于所加工的表面是弧形面，所以必須選用雙立軸圓工作臺銑床才能完成加工。因此選用X7010型雙立軸

26、圓工作臺銑床。 ⑦工序XVIII拋光。 ⑵選擇夾具 本零件磨削、鉆孔、銑對稱槽及加工弧形面等工序需要設計專用的夾具，車削可采用可漲心軸進行夾緊。鏜削可采用塑料夾具進行夾緊外圓表面。 ⑶選擇刀具 ①在車床上加工的工序，一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工鐵-鎳基高溫合金GH135材料零件采用鎢鈷類硬質(zhì)合金，粗加工用YA6，半精加工采用YG8,精加工采用YG6X。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，可選用可轉(zhuǎn)位車刀（GB5343.1-85）或(GB5343.2-85)。 ②磨削高溫合金比較困難，主要是砂輪易粘附堵塞，磨削力大，磨削溫度高，工件表面易燒傷，表面質(zhì)量和磨削精度不易保證。所在外

27、圓磨時，應選用白剛玉WA(GB)砂輪為粗磨。精磨時宜采用單晶剛玉WA(GB)砂輪。因為磨削薄壁工件時應選用硬度低的磨具，所以選用中軟級K(ZR)組織疏松的砂輪。粒度為46#-60#，結合劑多用陶瓷V(A)。 ③槽銑刀按表9.2-7（參考《機械加工工藝手冊》）選中齒鋸片銑刀（GB6120-85)。銑刀的直徑為40mm，寬為1mm，齒數(shù)z=32,材料為W2Mo9Cr4VCo8。 ④弧形面銑刀按表9.2-2（參考《機械加工工藝手冊》）選用直柄立銑刀(GB1110-85)。銑刀的直徑為11mm，?？蛇x用中齒，材料為W2Mo9Cr4VCo8。 ⑤鉆Φ4mm小孔按表8-1

28、8（參考《機械加工工藝人員手冊》）選用硬質(zhì)合金鉆頭。鉆頭的直徑為4mm的整體硬質(zhì)合金麻花鉆。絞刀按表7-44（參考《金屬切削手冊》）選用直柄機用絞刀。絞刀直徑為4mm。材料為YG8的硬質(zhì)合金刀。 ⑷選擇量具 本零件屬于成批生產(chǎn)一般均采用通用量具。選擇量具有兩種方法：一、是按計量器具有的不確定度選擇；二、是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。選擇時，采用其中的一種方法即可。 ①選擇各外圓加工表面的量具。工序XIV中精磨外圓Φ34mm達到圖紙要求，現(xiàn)按計量器具的不確定度選擇該表面的加工時所用量具；該尺寸公差T＝0.1mm。按表5.1-2（參考《機械制造工藝設計簡明手冊》），計量

29、器具有的不確定度允許值u1＝0.0054mm.根據(jù)表5.1-2（參考《機械制造工藝設計簡明手冊》），分度值0.01外徑百分尺，其不確定度數(shù)值在尺寸范圍0～50mm時為u＝0.004mm，u≤u1,故可滿足要求。 按照上述方法選擇Φ41mm的外圓加工面的量具。該尺寸公差T=0.34mm。按表可查出u1＝0.029mm。根據(jù)表5.1-2（參考《機械制造工藝設計簡明手冊》），分度值0.02mm的游標卡尺，其不確定度數(shù)值u＝0.002mm,u≤u1。故可選測量范圍0～50mm,分度值為0.02mm的游標卡尺即可。 ②選擇加工孔用量具。Φ31mm的內(nèi)孔經(jīng)粗鏜，半精鏜和精鏜三次加工。按

30、照計量器具的不確定度選擇。該尺寸公差T＝0.1mm。按表可查出u1＝0.054,根據(jù)表5.1-4（參考《機械制造工藝設計簡明手冊》）查出分度值0.01mm的內(nèi)徑百分表即可。測量范圍35～50mm。 ③選擇加工軸向尺寸所用量具。工序I III V VII可選用分度值為0.02測量范圍為0～150的游標卡尺 ④選擇加工槽所用量具。槽的尺寸公差T＝0.17mm，u1＝0.009mm?？蛇x用分度值為0.01mm內(nèi)徑百分尺，其不確定度數(shù)值為u＝0.08mm≤u1,故能滿足要求。所以選用0～50mm分度值為0.01mm的內(nèi)徑百分尺。 ⑸選擇冷卻液 除了精磨用防銹冷卻液以外，都可選用乳化液進

31、行切削冷卻。 七、夾具的設計 由于襯套的材料是鐵-鎳基高溫合金，有高的塑性和韌性，襯套的壁較薄，受力差，內(nèi)部空間位置也較小，如直接夾持襯套加工不僅容易變形，而且不好直接加工。因此必須設計專用夾具，才能加工出合格的襯套零件。 ⑴專用磨床夾具的設計 由工序可知Ф31mm的內(nèi)孔和端面為已加工面，所以以孔和端面為定位基準實現(xiàn)定位。 為了能夠加工合格的的零件，專門設計了彈性夾頭心軸用于磨削外圓面。為了使彈性夾頭漲緊均勻、減少工件夾緊變形，可采用小錐度的單槽彈性夾頭。 即選用10的錐角。 夾緊力的計算 刀具為外徑為100mm，寬度為10mm的平形砂輪。 砂輪電動機

32、功率Ph＝KwPgZ/1000ηm ＝0.193Kw 磨削功率Pm＝Phηm＝0.135Kw 切向磨削力Ft＝1000Pm/vsN＝(10000.135)/25N＝5.4N 法向磨削力Fn＝4FtN＝21.6N 最大切削合力為F＝Ft+Fn＝27N 夾緊機構中產(chǎn)生的實際夾緊力應滿足： P＝KF＝1.51.21.211.21.527N＝70N 彈性夾頭的夾緊力為 Q＝P/tg(α+1)＝224/tg(15+0)＝836kgf 此夾緊力遠遠大于P，因此工作是可靠的。 ⑵專用鉆模的設計 襯套以Φ41mm外圓和臺階環(huán)面定位。以臺階環(huán)面定位，保證2-Ф4

33、mm孔中心與臺階環(huán)行面 距離尺寸3.80.2 mm。使用時用虎鉗鉗口夾住鉆模端面和襯套大端面。鉆模上Ф34mm孔是為了襯套在鉆孔后可能有毛刺不好取時，可從孔的左端往右端推出。在鉆模上鉆出第一個孔后，松開鉗口，將襯套轉(zhuǎn)80，再插入定位銷，夾緊后鉆第二個孔，從而保證了兩孔 心線之間夾角80。 計算夾緊力 刀具為Ф4mm整體YG6X硬質(zhì)合金麻花鉆。 軸向力 F＝CFd0ZFfyFkF ＝120041.00.120.71.18N ＝1284N 虎鉗的夾緊力遠遠大于1284N，所以此夾具可以用于工件的正常加工。

34、 ⑶銑槽夾具 加工寬10.2mm的對稱兩槽。加工時襯套仍以其臺階面和內(nèi)孔Ф31mm 定位，而沿其Ф41mm 圓周方向上則以 孔定位。調(diào)整墊的厚度可根據(jù)尺寸3.80.20mm 在公差內(nèi)分組，每隔0.10mm一件，共做4件，供鉆孔時襯套分組調(diào)節(jié)尺寸用。夾具體Ф31mm的兩個Ф4mm 定位銷孔，是為了提高夾具工作效率，這樣在第一件襯套銑完第二個槽時，夾具體無需再旋轉(zhuǎn)180。將此夾具夾緊在分度頭上即可銑槽。 計算夾緊力 刀具直徑為Ф40mm的鋸片銑刀，材料W2Mo9Cr4VCo8，齒數(shù)z＝32。 Fx＝kFxCFapxFafyFawuFz/d0qFnwF ＝(0.66127451.0

35、0.0630.72200.8632)/(400.8637.50)N ＝1012N 螺母的夾緊力由《金屬切削機床夾具設計手冊》中可查得， Q＝224kgf 此夾緊力遠遠大于Fx，因此可以夾工件進行正常的工作。 ⑷銑弧形面夾具 在夾具上襯套的定位方式完全同銑槽夾具，導向壓緊蓋由襯套上Ф41mm外圓和Ф4mm孔實現(xiàn)定位。加工襯套時，立銑刀只要沿導向壓緊蓋上的弧線切削即可。此夾具在圓工作臺上，用立銑刀即可加工弧形面。 計算夾緊力 刀具為銑刀，直徑為11mm、齒數(shù)z＝4、材料W2Mo9Cr4VCo8。 Fx＝kFxCFapxFafyFawuFz/d0qFnwF ＝(0.

36、6612742.21.00.0670.72220.864)/(110.861500)N ＝1918N 薄壁零件加工定位基準的選擇 確定毛坯的制造形式 零件材料為Q235。由于生量已達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這對提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量也是有利的。粗基準的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1） 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求

37、均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 為了滿足上述要求，基準選擇以薄

38、壁零件大外圓端面作為粗基準，先以薄壁零件大外圓端面互為基準加工出端面，再以端面定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用端面和工藝孔定位加工其他孔與平面。 精基準的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應當進行尺寸換算。 粗銑薄壁零件內(nèi)側(cè)端面夾具設計 本夾具主要用來粗銑薄壁零件內(nèi)側(cè)端面。由加工本道工序的工序簡圖可知。粗銑薄壁零件內(nèi)側(cè)端面時，均有表面粗糙度要求。本道工序僅是對內(nèi)側(cè)端面進行粗加工。工件以孔及端面和叉桿面為定位基準，在帶臺肩長銷和浮動支承半板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊孔兩端面，再用DQG型汽缸通過鉸鏈杠桿機構

39、帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。在本道工序加工時，還應考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。 定位方案的分析和定位基準的選擇 在進行薄壁零件內(nèi)側(cè)端面粗銑加工工序時，外圓端面已經(jīng)精銑，工藝孔已經(jīng)加工出。很容易想到一面一孔組合基準定位，以在帶臺肩長銷為第一定位基準限制工件的四個自由度，端面應一點接觸，限制一個自由度，工件以孔及端面和叉桿面為定位基準，在帶臺肩長銷和浮動支撐板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊孔兩端面，再用汽缸通過鉸鏈杠桿機構帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。 圖3.1 定位機構圖 定位誤差分析 本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定

40、位，定位銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——定位銷外圓直徑公差（mm）。 圖3.2 定位銷水平放置時定位分析圖 銑削力與夾緊力計算 根據(jù)《機械加工工藝手冊》可查得： 銑削力計算公式為 圓周分力 式（3-1） 查表可得： 代入公式（3-1）

41、得 = 查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為： 銑削加工產(chǎn)生的水平分力應由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。 即： （） 計算出的理論夾緊力F再乘以安全系數(shù)k既為實際所需夾緊力 即： 取k=2 定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的

42、工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖 根據(jù)T形槽的寬度 a=25mm 定向鍵的結構尺寸如下： 表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)表 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 25 -0.014 -0.045 40 14 6 15 6 24 +0.023 7 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成薄壁零件內(nèi)側(cè)端面的粗銑加工，所以選用直角對刀塊。直角對刀塊的結構和尺寸如

43、圖所示： 圖 3.4 對刀塊圖 塞尺選用平塞尺，其結構如下圖所示： 圖 3.5 平塞尺圖 塞尺尺寸為： 表 3.2 平塞尺尺寸表 公稱尺寸H 允差d C 3 -0.006 0.25 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，鉆套孔徑為。再用標準擴孔鉆擴孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定擴孔鉆的尺寸為，鉆套尺寸為。最后用的標準鉸刀鉸孔，根據(jù)G

44、B1141—84的規(guī)定標準鉸刀尺寸為故鉆套孔徑尺寸為。 圖 4.3 快換鉆套圖 鉸工藝孔鉆套結構參數(shù)如下表： 表 4.1 鉸工藝孔鉆套數(shù)據(jù)表 d H D 公稱尺寸 允差 30 30 40 -0.010 -0.027 59 46 16 5.5 27 28 36 襯套選用固定襯套其結構如圖所示： 圖 4.4 固定襯套圖 其結構參數(shù)如下表： 表 4.2 固定襯套數(shù)據(jù)表 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 40 +0.023 0 42 46

45、 +0.035 +0.018 3 2 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖2所示。 薄壁零件已日益廣泛地應用在各工業(yè)部門， 因為它具有重量輕，節(jié)約材料，結構緊湊等特點。 但薄壁零件的加工是車削中比較棘手的間題， 原因是薄壁零件剛性差，強度弱， 在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大， 不易保證零件的加工質(zhì)量。 為此對薄壁零件的裝夾， 刀具的合理選用，切削用量的選擇，進行了大量的試驗，為今后更好地加工薄壁零件，保證質(zhì)量，提供了理論依據(jù)。 套類薄壁零件，它的內(nèi)外圓直徑差很小，

46、強度當然就弱，如果在卡盤上夾緊時用力過大， 就會使薄壁零件產(chǎn)生變形， 造成零件的圓度誤差。 如果在卡盤上夾得不緊， 在車削時有可能使零件松動而報廢。 夾緊力的大小， 我們采取粗車時夾緊些， 精車時夾松些來控制零件的變形。 套類薄壁零件是在三爪自定心卡盤上裝夾， 零件只受到三個爪的夾緊力， 夾緊力不均衡，從而使零件變形。如果將零件上的每一點的夾緊力都保持均衡， 換句話說， 就是增大零件的裝夾接觸面，而減少每一點的夾緊力。 采用開縫套筒或扇形軟卡爪， 通過試驗證明：后一種方法夾緊， 零件的變形小， 方法可行。如果我們轉(zhuǎn)移夾緊力的作用點， 由徑向夾緊改為軸向夾緊，通過試驗分析： 軸向夾緊力的正應

47、力約為徑向夾緊力的1/6,零件的變形很小， 也可以說明軸向壓緊方法有利于承載夾緊力，而不致使零件變形。 選用合理的切削用量 薄壁零件車削時變形是多方面的。 裝夾工件時的夾緊力， 切削工件時的切削力， 工件阻礙刀具切削時產(chǎn)生的彈性變形和塑性變形， 使切削區(qū)溫度升高而產(chǎn)生熱變形。 切削力的大小與切削用量密切相關。 從《金屬切削原理》中可以知道:背吃刀量ap， 進給量f，切削速度V是切削用量的三個要素。在試驗中發(fā)現(xiàn): 1) 背吃刀量和進給量同時增大， 切削力也增大，變形也大， 對車削薄壁零件極為不利。 2) 減少背吃刀量，增大進給量， 切削力雖然有所下降， 但工件表面殘余面積增大， 表面

48、粗糙度值大，使強度不好的薄壁零件的內(nèi)應力增加， 同樣也會導致零件的 變形。 所以，粗加工時，背吃刀量和進給量可以取大些;精加工時， 背吃刀量一般在0.2-0.5 mm,進給量一般在0.1-0.2 mm/r,甚至更小， 切削速度6-120 m/min,精車時用盡量高的切削速度， 但不易過高。合理選用三要素就能減少切削力， 從而減少變形。 合理選擇刀具的幾何角度 在薄壁零件的車削中， 合理的刀具幾何角度對車削時切削力的大小， 車削中產(chǎn)生的熱變形 、工件表面的微觀質(zhì)量都是至關重要的。 刀具前角大小，決定著切削變形與刀具前角的鋒利程度 。前角大， 切削變形和摩擦力減小，切削力減小，

49、但前角太大，會使刀具的楔角減小，刀具強度減弱，刀具散熱情況差，磨損加快。所以，一般車削鋼件材料的薄壁零件時，用高速鋼刀具，前角取6-30,用硬質(zhì)合金刀具，前角取5-20。 刀具的后角大，摩擦力小，切削力也相應減小，但后角過大也會使刀具強度減弱。在車削薄壁零件時，用高速鋼車刀，刀具后角取6-12,用硬質(zhì)合金刀具，后角取4-12，精車時取較大的后角，粗車時取較小的后角。 主偏角在30-90范圍內(nèi)、車薄壁零件的內(nèi)外圓時，取大的主偏角。 副偏角取8-15，精車時取較大的副偏角，粗車時取較小的副偏角。 切削液對薄壁零件的影響 用高速鋼刀具粗加工時， 以水溶液冷卻， 主要降低切削溫度；精加工時，

50、中、低速精加工時， 選用潤滑性能好的極壓切削油或高濃度的極壓乳化液， 主要改善已加工表面的質(zhì)量和提高刀具使用壽命硬質(zhì)合金刀具， 粗加工時， 可以不用切削液，必要時也可以采用低濃度的乳化液或水溶液，但必須連續(xù)地、 充分地澆注；精加工時采用的切削液與粗加工時基本相同， 但應適當提高其潤滑性能在車削過程中充分使用切削液不僅減小了切削力， 刀具的耐用度得到提高，工件表面粗糙度值也降低了。 同時工件不受切削熱的影響而使它的加工尺寸和幾何精度發(fā)生變化， 保證了零件的加工質(zhì)量。 夾具主要零件的結構特點 夾具的設計關鍵是開彈性套、錐度定位套的結構設計。為確保彈性套能夠富有彈性， 以利于收縮和松開

51、，該彈性套上的開El設計成如圖的 “錯開式”結構，(對稱各3～4條)開El彈性套和錐度定位套的配合采用1：72的錐度， 這既可以有效保證彈性套能迅速脹開和收縮，又能減小脹套過大變形給工件定位精度帶來的不利影響， 并使脹套在撐開時與工件和心軸表面有良好的接觸。 為提高彈性套的使用壽命， 彈性套采用65Mn材料制造，經(jīng)淬火處理后，硬度可達到55～58HRC 然后與錐度定位套配磨。 裝上工件的夾具總成， 采用雙頂尖方式固定在機床上， 由于其重心在夾具的中間部位，在車削過程中主軸帶動夾具和工件高速旋轉(zhuǎn)就會產(chǎn)生一定的離心力， 會影響到工件的加工精度，該離心力的大小與由于高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力， 就應盡量

52、減輕夾具的重量， 特別是錐度定位套的重量， 具體方法是在保證錐度定位套剛度的前提下，將其中一些無用部位盡量挖空， 以達到減重的目的。定位套材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 夾具設計時，應滿足以下主要要求： （1）所設計的專用夾具，應當既能保證工序的加工精度又能保證工序的生產(chǎn)節(jié)拍。特別對于大批量生產(chǎn)中使用的夾具，應設法縮短加工的基本時間和輔助時間。 （2）夾具的操作要方便、省力和安全。若有條件，盡可能采用氣動、液壓以及其它機械化自動化的夾緊機構，以減輕勞動強度。同時，為保證操作安全，必要時可設計和配備安全防護裝置。 （3）能保證夾具一定的使用壽命和較低的制造成本。夾具的復雜程度

53、應與工件的生產(chǎn)批量相適應，在大批量生產(chǎn)中應采用氣動、液壓等高效夾緊機構；而小批量生產(chǎn)中，則宜采用較簡單的夾具結構。 （4）要適當提高夾具元件的通用化和標準化程度。選用標準化元件，特別應選用商品化的標準元件，以縮短夾具的制造周期，降低夾具成本。 （5）應具有良好的結構工藝性，以便于夾具的制造和維修。 以上要求有時是相互矛盾的，故應在全面考慮的基礎上，處理好主要矛盾，使之達到較好的效果。 使用夾具裝夾工件的優(yōu)點 （1）保證工件加工精度　　用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。 （2） 提高勞動生產(chǎn)

54、率　　使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構，進一步提高勞動生產(chǎn)率。 （3）擴大機床的使用范圍　　在通用機床上采用專用夾具可以擴大機床的工藝范圍，充分發(fā)揮機床的潛力，達到一機多用的目的。例如，使用專用夾具可以在普通車床上很方便地加工小型殼體類工件。甚至在車床上拉出油槽，減少了昂貴的專用機床，降低了成本。這對中小型工廠尤其重要。 （4） 改善了操作者的勞動條件　　由于氣動、液壓、電磁等動力源在夾具中的應用，一

55、方面減輕了工人的勞動強度；另一方面也保證了夾緊工件的可靠性，并能實現(xiàn)機床的互鎖，避免事故，保證了操作者和機床設備的安全。 （5） 降低了成本　　在批量生產(chǎn)中使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高、使用技術等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯地降低了生產(chǎn)成本。夾具制造成本分攤在一批工件上，每個工件增加的成本是極少的。工件批量愈大，使用夾具所取得的經(jīng)濟效益就愈顯著。 但專用夾具也有其弊端，如設計制造周期長；因工件直接裝在夾具體中，不需要找正工序，因此對毛坯質(zhì)量要求較高；所以專用夾具主要適用于生產(chǎn)批量較大，產(chǎn)品品種相對穩(wěn)定的場合。 八、畢業(yè)設計小結 通過兩個

56、多月自己的學習和工作中的實踐，以及指導老師的精心指導下，終于完成了對薄壁襯套加工工藝和夾具的設計。 加工工藝的好壞直接影響加工零件的質(zhì)量和加工的經(jīng)濟性等相關的問題，所以說加工工藝是機械制造中的重中之重。只要學好了如何去編制加工工藝，才能在以后的工作中得心應手。 在設計中我遇到了許多的難點如，如何去夾持薄壁襯套進行加工，如何去切削難加工金屬等一系列的問題，在翻閱有關的資料和老師的幫助下，基本上完成加工工藝的編制。 在完成電子檔案時，使我在運用CAD軟件制圖方面的水平有了好大的提高。鞏固了在學校時所學的內(nèi)容，同時軟件能夠自動生成二維平面圖，以及各種視圖。直接出圖尺寸準確、圖形清晰，還減少了大

57、量的工作量。為以后學習更多的軟件打下堅實的基礎。 通過這次畢業(yè)設計使我學到了不少知識。對我以后的工作將會有很大的幫助，將我在學校所學到的理論知識用到了實踐中來，對我三年所學的也是一個綜合考試。 致謝 尊敬的各位老師： 我非常感謝這大學三年來老師們對我的教育和培養(yǎng)。從各位老師身上我不僅學到了知識，更明白了很多做人的道理。尤其是在畢業(yè)前的論文設計中，我體會到了扎實的專業(yè)基礎是做好設計的前提，通過畢業(yè)前為期兩個月的畢業(yè)設計，我相信在今后的工作中無論遇到怎樣的困難和挫折，我都會一一克服。 在此感謝我的指導老師，在這次設計中給我的很大的幫助。最后衷心感謝院里各位老師在百忙中仍抽出

58、時間對我進行悉心指導，我會在以后的工作學習中更加努力，爭取做的更好。再次感謝我的指導老師，萬分感謝。 參考文獻 1、 周文玲主編 .互換性與測量技術.北京：機械工業(yè)出版社，2008 2、 黃鶴汀主編 機械制造技術 .北京：機械工業(yè)出版社，2004 3、 祁紅志主編 .機械制造基礎 .北京：電子工業(yè)出版社，2007 4、 顧淑群主編 .機械基礎 .北京：人民郵電出版社，2005 5、 張永茂主編等 .AutoCAD二維繪圖多媒體教程 .北京:航空工業(yè)出版社,2005

59、 6、 徐錦康主編 . 機械設計 .北京：高等教育出版社，2004. 7、 黃軍主編 . 薄壁類零件夾具設計 .北京：高等教育出版社，2006 ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzV

60、PSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZEuqxpKBhtVDCooQOzxUz3vJrZmOcijyM62zchmeooTYes8EBMm932tbz2Yo09RtsZEYS8Zrd2Yktj8l6jEAzVAjnfbtryLvsm6oFbfToXVRFFn7OwIYgJlamkUNXJYbz5Rrb7r4VsuR9zpfZFMfsjhcfCA37lNW2VVLRKN7R8psz1BN6oRic5hU5Z6HCxAYqyNPOG8duYbAwqS

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