3856 直齒羅拉滾齒形加工工藝及工裝設計

3856 直齒羅拉滾齒形加工工藝及工裝設計,羅拉,齒形,加工,工藝,工裝,設計 需要加工的零件是輔助支撐的底座。零件的毛坯是 240*240*20 的鑄鐵塊。首先，要先把毛坯放到鉆床上，在零件的中心鉆出直徑是 40 的孔，然后通過擴孔刀擴出直徑是 70 的臺階孔，最后在上數(shù)控機床加工它的外圓弧面。圖中的兩條綠色直線為坐標軸，數(shù)控加工程序如下：N01 G92 X20 Y0 Z50N02 G00 Z-22 S800 M03N03 G91 G01 G41 D01 X92 Y57 F100 M08N04 Y16N05 G03 X0 Y28 I0 J14N06 G01 X-16N07 Y7N08 X48.18 Y30N09 G02 X63.22 Y0 I31.61 J50.88N10 G01 X48.18 Y-30N11 Y-7N12 X-16N13 G03 X0 Y-28 I0 J-14N14 G01 X16N15 Y-7N16 X-48.18 Y-30N17 G02 X-63.22 Y0 I-31.61 J50.88N18 G01 X-48.18 Y30N19 X-10N20 Z50 M09N21 M02數(shù)控加工程序完成。中 原 工 學 院畢業(yè)設計（論文）任務書姓 名 王秉文 機電 學院 機自 專業(yè) 071 班題 目 直齒羅拉輥齒形加工工藝及工裝設計設計任務1.對紡織機械產(chǎn)品中羅拉輥類零件的結構特點進行分析;2.調研，了解實際生產(chǎn)中羅拉輥類零件的齒形加工要求及加工特點;3.典型羅拉輥類零件的工藝方案及加工工藝設計;4.典型羅拉輥齒形加工裝置的結構方案設計;5.結構參數(shù)選擇、計算及結構方案確定;6.典型羅拉輥齒形加工裝置設計，完成一個主要件的數(shù)控加工（編程、夾具設計） 。7.編寫設計說明書;8.外文資料翻譯；時間進度2.21--3.6 調研與實習，英文文獻翻譯及編寫實習報告。3.7—3.13 羅拉輥類零件的齒形加工工藝方案及裝置總體方案設計。寫出方案論證報告。3.14—4.10 典型羅拉輥類零件的加工工藝設計，齒形加工裝置草圖。4.11—5.1 典型羅拉輥齒形加工裝置詳細設計，繪制全套工程圖，完成一個主要件的數(shù)控加工（編程、夾具設計） ，整理設計說明書。5.2—5.8 定稿5.9—5.15 評審5.16--5.20 畢業(yè)答辯5.23—5.29 修改畢業(yè)設計原 要始 參資 考料 文和 獻主[1] 華茂發(fā). 數(shù)控機床加工工藝. 北京：機械工業(yè)出版社，2003[2] 朱曉春. 數(shù)控技術. 北京：機械工業(yè)出版社，2002[3] 宋衛(wèi)科. CAXA 制造工程師 XP--數(shù)控加工編程標準教程. 北京：北京航空航天大學出版社，2003[4] 機械加工工藝人員手冊。北京：機械工業(yè)出版社，1998[5] 夾具－非標準夾具手冊。北京：機械工業(yè)出版社，2002[6] 機械零件設計手冊。北京：冶金工業(yè)出版社，2000注：羅拉輥年產(chǎn)量 5000 件/年 中原工學院畢 業(yè) 論 文 (設 計 )開 題 報 告課題名稱： 直齒羅拉滾齒形加工工藝及工裝設計畢業(yè)設計起止時間：20 年月 5日 ～ 6 月 日(共 17周)學生姓名：王秉文 學號：200700314106專 業(yè)： 機自 班級：071 班指導教師：肖慶和報告日期：20/ / 1．本課題所涉及的內(nèi)容國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述盡管有各種不同的羅拉輥類零件，但是他們的加工工藝及其工裝設計是有共同點的，他們都屬于軸類零件的加工。從加工工藝上分析，軸加工精度的保證主要是靠技術員的工藝制定，機床的自身精度，以及各種加工刀具的精度等。傳統(tǒng)的車床車削是依靠人工進行的，不僅費時費力，效率低下，而且要求操作人員有教高的技能，操作人員稍有失誤，就會對刀具及其零件造成破壞。多數(shù)情況下依靠手工車床車出來的羅拉精度并不能得到保證。目前，國內(nèi)各種機械產(chǎn)品展覽會上已經(jīng)展出了各種型號的羅拉產(chǎn)品。在畢業(yè)實習以及多次工廠的參觀過程中，我發(fā)現(xiàn)在鄭紡機中都是中有和我課題一樣的羅拉加工車床。雖然是人工造作而不是數(shù)控車床。在加工精度比較高的地方，需要操作工人有較高的技術及其經(jīng)驗，這樣就對操作工人有較高的技術要求。目前國內(nèi)對羅拉的需求還是非常大的，競爭也非常激烈。企業(yè)如何在激烈的競爭中生存，很大程度取決于企業(yè)的產(chǎn)品質量。從羅拉加工過程來看，加工工藝及其工裝設計的好壞起著決定性的作用。因此我們一定要在羅拉的加工工藝及其工裝設計上進行深入的研究。2．本課題有待解決的主要關鍵問題經(jīng)過三個星期的畢業(yè)實習和查閱資料，我本課題的設計意圖有了一個大概的了解?？偟膩碚f，我認為最需要解決的問題有：羅拉輥類零件齒形加工工藝中各種工藝過程的確定及其順序，還有就是在工裝設計中羅拉夾具的設計以及夾具的動力源。羅拉加工在之前的實習中還沒有接觸過，僅僅是聽說過這種零件，對它的了解也比較少，但是通過去鄭紡機的實習以及老師的現(xiàn)場講解還有就是經(jīng)過這三個星期自己對各種資料的查詢，對羅拉已經(jīng)有了進一步的了解，對自己的課題也有了更進一步的認識。3．對課題要求及預期目標的可行性分析 (包括解決關鍵問題技術和所需條件兩方面)上述已經(jīng)闡述了需要解決的加工工藝和工裝設計上的問題。要解決這些問題，首先需要理論上的知識，理論問題必須要借助于相關的理論書籍， 如機械設計手冊等。當然通過網(wǎng)絡和實習我對羅拉輥類零件的加工工藝和工裝設計也有一個大概的了解。目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家不少，生產(chǎn)技術也相對來說比較成熟，但由于網(wǎng)絡查詢和實習的時間有限，得到的資料并不是那么完善，一些設計中的問題還要多請教導師，或者向有經(jīng)驗的人學習。羅拉輥類零件的加工是有共性的，都是通過一系列的機床加工來完成零件。而之前的課程設計以及生產(chǎn)實習，金工實習也為自己打下了一定的基礎。如車床的操作，機械制造技術這門課程的學習，在這次的畢業(yè)設計中都有用到上面的知識。羅拉輥類零件零件的加工工藝是多種多樣的，可以說根據(jù)不同的加工工藝做出的零件的質量和精度也是有所不同的，所以要想得到高精度高質量的零件，就要確定比較合理的加工工藝。而羅拉輥類零件的工裝設計對于零件的生產(chǎn)效率的影響也是比較大的。零件夾具的簡潔性和方便程度是設計時主要考慮的方面?？傊瓿蛇@個設計需要投入大量的時間，查閱大量資料，加上自己的充分思考。目前這種技術還是很成熟，技術上還有很多可以改進，創(chuàng)新的地方很多。我相信通過自己的努力，一定會有不錯的設計。4．完成本課題的工作計劃及進度安排3.5 -3.17 調研與實習，英文文獻翻譯及編寫實習報告。3.18 -4.15 羅拉輥類零件的齒形加工工藝分析，拋光裝置總體方案設計。寫出方案論證報告。4.16-4.30 典型零件加工工藝草案，羅拉輥齒形拋光裝置方案確定及繪制裝置草圖。5.1-5.30 羅拉輥類齒形拋光裝置詳細設計，整理任務設計書。6.1-6.3 定稿。6.4-6.9 評審。6.27-6.30 畢業(yè)答辯。6.15–6.16 修改畢業(yè)設計。5．指導教師審閱意見 指導教師(簽字)：　　　　　　 年 月 日6．指導小組意見指導小組組長(簽字)： 　　 　　　年 月 日說明：1. 本報告前 4 項內(nèi)容由承擔畢業(yè)論文(設計) 課題任務的學生獨立撰寫；2. 本報告必須在第八學期開學兩周內(nèi)交指導教師審閱并提出修改意見；3. 學生須在小組內(nèi)進行報告，并進行討論；4. 本報告作為指導教師、畢業(yè)論文(設計) 指導小組審查學生能否承擔該畢業(yè)設計 (論文)課題和是否按時完成進度的檢查依據(jù)，并接受學校的抽查20.7 刀具耐用度：刀具的磨損和故障前面的部分中表明刀具受到(a)高的局部應力(b)高溫、(c)滑動的碎屑順著前面,(d)滑動的工具沿著新的切面(請參見章 32)的影響，刀具的磨損導致了這些條件,這些條件又反過來影響刀具加工表面質量和尺寸精度的結果和切削操作。刀具磨損通常是一個循序漸進的過程,就像普通的鉛筆前端的磨損一樣。刀具的磨損率取決于工具和工件材料，工具形狀、切削液、工藝參數(shù)(如切削速度、吃刀量、和切削深度),和機床刀具的特征。在切削工具上還有兩種基本的磨削區(qū)域對應在刀具的兩區(qū)域,側面磨損和月牙洼磨損。20.7.1 側面磨損側面磨損出現(xiàn)在刀具的輪廓面(圖.20.15a 和 e,又見圖.20.3 和后角輪廓面在圖20.10a)通常是因為（a ）摩擦的工具沿著加工表面,造成膠粘和/ 或磨蝕(章節(jié) 32.6),(b)高的溫度, 影響工具材料的性質從而影響工件的表面質量。F.W.taylor、發(fā)表在 1907 年,一個經(jīng)典的關于對加工鋼近似的關系的研究圖 20.15(a)側面和月牙洼處刀具的磨損。刀具移動到左邊。(b)觀察車刀的傾斜面，顯示球頭半徑 R 和工具的月牙洼前面的磨損的花紋。(c)看車刀的側面,顯示平均的磨損程度達到 VB 和切削深度線(穿槽 )。 又見圖 20.18。(d) 月牙洼與(e)硬質合金刀具的側面磨損。資料來源:制造技術實驗室,理海大學,由 J.C.Keefe.Was 建立，V 是切削速度，T是切削時間(在幾分鐘的時間),就是切削一個月牙洼和側面磨損所用的時間(VB在圖.20.15c)、N 是一個指數(shù)依賴于工具和工件材料和切削條件,C 是恒定的注意:C 是切削速度在 T = 1 的時候,因此,每一種組合與刀具材料工件,每個切削條件都有它自己的 N 值和 C 值,這兩種試驗所決定的 ,N 所觀察到的范圍值實際是改善所給的表。最重要的切削速度的過程變量的模具耐用度,雖然切削深度和進給速率也很重要,但是，Ep。(20.20) 可以被替換的在轉彎處 D 是切削深度和 f 進刀量是(在毫米/啟或歸/ 啟)。x 軸和 y 軸所必須確定每個切削條件試驗.當 n = 0.15,x = 0.15,和 y = 0.6 在實踐中作為典型值遇到,可以看出,切削速度、進給速率和切削深度減小的重要性。方程(20.21)可以被改寫或者以下一些方面談些看法可以由式。(20.23)看出的刀具的工作壽命:如果進刀量或切削深度增加時,切削速度要降低,反之亦然圖 20.16 顯微組織、硬度的影響刀具工件生命球墨鑄鐵在拐彎處的迅速減少.注解的模具耐用度為切削速度增加.刀具材料已經(jīng)被發(fā)展成為抗高溫、如硬質合金、陶瓷、及立方氮化硼,就像第 21 章所描述的。2。根據(jù)指數(shù),降低速度會導致材料變形的增加,因為增加了進給速率和/或切削深度。工具耐用度曲線。工具生命曲線是獲取實驗數(shù)據(jù)的平面圖,進行切削試驗在各種材料在不同條件下,用不同的工藝參數(shù)(切削速度、進刀量、切削深度、工具材料和切削角度、切削液.注解在圖.20.16，例如,（a）切削速度遞增的話刀具的壽命會迅速減少,(b)不同的工件材料對刀具的使用壽命也有較強的影響。注意刀具壽命大的差異,是不同的工件微結構。熱處理工件在很大程度上是為了增加重要工件的硬度,比如鐵素體有硬度大約 100 HB、珠光體 200 HB、馬氏體 300-500HB(見第 4 章)。雜質和硬的材料或者在工件里面或者在工件表面,如生銹、腐蝕礦渣等。也都是極其重要的,因為他們的磨蝕作用將減少刀具的壽命。刀具壽命曲線,可以確定的指數(shù)(圖,.20.17),一般都是在標準圖上的對數(shù)數(shù)據(jù)。這些曲線線性通常是在有限范圍內(nèi)通用的,但少數(shù)是超過這個范圍的,而且當切削熟讀較低時，指數(shù) n 可以是負值,所以工作曲線可圖.20.17 刀具生命曲線進行各種刀具材料,消極的逆的是這些曲線邊坡指數(shù) n 在泰勒的刀具生命曲線方程和 C 是在 T = 1分鐘的切削速度。 表格 20.4 在不同的刀具情況下的允許磨損區(qū)域的平均值(VB)能實際上達到了最大值,然后曲線向下彎曲。因此當切削范圍之外,進行高速切削時，使用刀具壽命方程要謹慎。因為溫度影響材料的物理力學性能,我們可以認為它對磨損也有很打的影響.調查已經(jīng)證實,當溫度的升高,側面磨損迅速增大。允許磨損的地方。正如我們決定磨削一把刀或一把剪刀時他們的質量開始惡化，切削力等要求增加太多,同樣我們想重磨一把刀具或更換刀具的時候（a）加工工件表面光潔度開始惡化,(b) 切削力等顯著增加,(c)溫度顯著提高土地(VB,在圖.20.15c)給出了各類加工條件下表 20.4。為了提高尺寸精度和表面處理,允許磨損的地方可能會很小就像表中所給的那樣。推薦的切削速度、高速鋼工具是讓刀具壽命 60 到 120 分鐘(硬質合金刀具,30 至 60 分鐘)選擇?？墒?切削速度差別很大通過這些值,根據(jù)特定的工件的操作,和高生產(chǎn)率的考慮因此使用現(xiàn)代電腦控制機床。最佳切削速度。我們已經(jīng)看過了,因為切削速度增加,刀具壽命正在迅速減少,另一方面,如果切削速度低、工具壽命長但材料的速率拆卸工作也是相當?shù)?有一種最優(yōu)切削部分闡述了快的速度,像第 24.5 章所描述的。例證:切削速度的影響材料去除我們可以看到切削速度的影響切除的金屬量之間的余量，通過分析工具,圖20.16.假定正在加工" a "條件 ,那是鑄鐵的硬度 265HB。如果切削速度是 60 米/分鐘,刀具耐用度是 40 分鐘 ,那么,工具所達到的距離是 40 分鐘×60 米/分鐘,是 2400m。如果切削速度增加到 102 米/分鐘,刀具壽命大約 5 分鐘,因此,工具 5min×102 米/分鐘=600 米。由于材料的變形和刀具的移動距離有直接的關系,它可以清楚地降低切削速度,我們可以清除更多的物質在工具變更.然而,切削速度越低越久,到機器所需要的時間就越久,這些部分有著重要的影響,并將進一步探討在第 24.5 章。例如:增加刀具壽命降低切削速度利用泰勒的公式(20.20)來算刀具壽命讓 n= 0.5 和 C = 400,計算刀具壽命增加的百分比降低 50%。解決方案:既然 n = 0.5,我們能夠改寫泰勒方程作為 VT = 400 .讓 V1 是開始的速度和 V2 是減少的速度,我們注意到這個問題 V2 = 0.5 V1,因為 C 是一個常數(shù),我們有關系0.5 V1 T2 = V1 T1。簡化這個公式,我們發(fā)現(xiàn) T2 T1 = 1/0.25 =4. 0這表明刀具壽命改變(T2-T1)/T1 =(T2 / T1) - 1 =4-1 = 3,或它提高 300%.the 降低切削速度主要導致刀具壽命的延長.注意這些，在這個問題中,C 的大小是沒有規(guī)定的。20.7.2 月牙洼磨損月牙洼磨損發(fā)生在刀具的側面(圖.20.15a、b、d、和圖 .20.18),并改變與工具接觸面的刀具的角度,甚至影響的切削加工。影響月牙洼磨損的重要因素是（a）工具破圖 20.18 (a)原理插圖的磨損排版上觀察到的各種類型的刀具。 (b)原理的插圖。災難性的工具的研究失敗的的類型和機制刀具的磨損,失敗的發(fā)展是非常重要的.來源:V.C.Venkatesh 。圖 20.19 月牙洼磨損率和平均的工具碎屑界面溫度之間的關系:（a）高速鋼材;(b)C-1 碳化物;( 三)C-5 碳化物.注意速度有多快月牙洼磨損溫度升高.來源:B.T.Chao 和 K.J.Trigger。圖 20.20 刀具(右)和碎屑(左)接口鋼,切削工具顯示的色差的存在.比較這個數(shù)字和高溫圖.20.12.來源:P.K.Wright。損接觸面的溫度(b)工具和工件之間的化學關系。此外，對側面磨損有所影響的因素同樣影響月牙洼。月牙洼磨損描述了擴散機制的條件,原子在工具磨損界面處運動。因為擴散速度隨著溫度的上升、月牙洼磨損隨溫度的升高而升高.注意圖.20.19。月牙洼的環(huán)境在較窄的溫度范圍會急劇的改變。當我們比較圖 20.12 和圖 20.15a。我們看到最高深的月牙洼磨損的位置(KT)工具磨損界面溫度的最大值的位置是一致的.當鋼鐵以高速切削時橫斷面的接口的實際情況如圖 20.20 所示。注意月牙洼的磨損情況的位置和工具經(jīng)過高溫后的變色圖案。20.7.3 碎屑碎屑是一項用來描述從工具脫離的小碎塊的術語,這一現(xiàn)象就像是打破了一支削尖的鉛筆尖,碎裂的碎片從刀具掉落可能非常小,或者他們可能比較大(建筑切削或破裂). 并不像是磨損,這是一個循序漸進的過程、切削導致突然失去的刀具材料與相應的改變形狀,并對工件表面有一個主要的負面影響,表面完整性和尺寸精準的工件。有兩個主要原因可以解釋碎屑是機械振動產(chǎn)生的(由于間斷性切割,就像在銑削或車花鍵軸), 通常是熱裂紋的垂直于最前沿的工具(圖.20.18a).主要的工件材料組成或其結構還會帶來碎屑. 目前碎屑可能發(fā)生的地區(qū)在工具在小裂縫或缺損已經(jīng)存在的地方。因為刀具前端小的坡口角度使得高的正傾角更有助也碎屑的產(chǎn)生(如圖.20.3所示) ，這就弱化了刀具的前端以及造成了切屑。切屑或斷裂可以由選擇刀具材料與高沖擊和熱阻力有所減少,就如 21 章所描述的那樣。20.7.4 概述刀具磨損因為參與人數(shù)眾多的因素,包括機床工具的特點和由特別的供應商所制造的工具質量,生產(chǎn)各種刀具的磨損的顯著不同。除了磨損過程之前描述其他現(xiàn)象也有助于刀具的磨損模式(圖 20.18)。例如,由于屈服強度降低，高溫所產(chǎn)生的過程中產(chǎn)生切割，工具可能軟化并接受塑性變形。這種類型的變形通常發(fā)生在加工高強度金屬和合金。因此,工具必須能夠維持他們的強度和硬度中遇到在更高的溫度下切割。槽或切口的磨損切削工具(圖 20.18)是歸因于事實,這是該地區(qū)的碎屑邊界不再接觸的工具。這個邊界,也被稱為深度切削線（DOC）,振蕩時因為固有的變化,并促進了切割操作磨損過程。此外,這一區(qū)域是在加工表面。由于加工表面可能會顯露出一種薄層,這種硬化加工可能有助于磨損的形成。因為他們是硬的及粗糙的，在工件表面的氧化皮和氧化層的磨損度增加。在那種情況下,切削深度應大于氧化膜的厚度或硬化加工層。因此,在圖 20.2 中的切削深度應該大于工件上氧化皮的厚度。換句話說,淺切削不應該發(fā)生在生銹的工件表面處。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書畢業(yè)設計說明書題目名稱： 羅拉輥齒形加工工藝及工裝設計 院系名稱： 機 電 學 院 班 級： 機 自 071 學 號： 200700314106 學生姓名： 王 秉 文 指導教師： 肖 慶 和 2011 年 05 月摘要中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書為滿足零件加工工藝要求，解決零件上尺寸精度、圓弧形狀精度、相互位置精度。根據(jù)零件的用途、作用及外形、工藝要求，對該零件的加工工藝進行了詳細的分析。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。對羅拉齒形的加工，可以采用銑加工和刨加工，分析兩種加工方式，選擇了更加合適的刨加工，在加工時由于羅拉零件的特殊性，需要設計出一種專用于羅拉齒形加工的夾具體。在設計夾具時，要注意到工裝夾具應具備足夠的強度和剛度，夾具的可靠性和靈活性以及良好的工藝性。關鍵詞羅拉 加工工藝 工藝分析 工裝設計AbstractTo meet the technological requirements of machining parts, solve the dimension precision, arc shape accuracy, mutual position precision. According to parts of the 中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書applications, function and appearance, technical requirements, the machining process of the part to carry on the detailed analysis. The machining process procedures generally includes the following content: workpiece machining processing route, the process of concrete content and used equipment and process equipment, workpiece inspection items and inspection method, cutting dosages, time quota etc.For Laura tooth-type processing, can use milling and planing processing, analysis of two processing methods, chose a more suitable shaver processing, in processing the particularity of because Laura parts need to design a kind of dedicated to Laura tooth-type processing the clip concrete. In design fixtures, want to notice the fixture should have enough strength and rigidity, fixture reliability and flexibility and good workmanship.keywordsLaura processing technology process analysis tooling design前言本次我的畢業(yè)設計的題目是直尺羅拉輥形加工工藝及工裝設計，從題目中就可以看出，本次的畢業(yè)設計包括兩個方面，加工工藝以及工裝設計。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。技術人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣?？偟膩碚f，工藝流程是綱領，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。工裝設計，工藝裝備通常是指機械制造中所用到的刀具，夾具，量具，模具，輔具等的總稱（簡稱為工裝）。機械制造本身離不開工藝裝備的應用。在很大程度上工藝設備決定了機械制造工業(yè)的發(fā)展。工藝裝備的水平是衡量一個工廠技術能力的重要技術指標。因此，工裝在機械加工中起到了很重要的作用。工裝設計的內(nèi)容應該包括刀具，夾具，模具及量具設計等。目錄1.羅拉的零件外形，結構特點，及加工工藝 .............................................................12.羅拉零件的加工工藝 .................................................................................................32.1 下面對軸頭進行加工過程的工藝分析： ..........................................................................4中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書2.1.1 軸類零件的毛坯 .......................................................................................................42.1.2 確定主要表面的加工方法 .......................................................................................42.1.3 確定定位基準 ...........................................................................................................52.1.4 熱處理工序安排 .......................................................................................................52.1.5 下面是對羅拉齒形加工的工藝分析 .....................................................................112.2 夾具的設計 ........................................................................................................................132.2.1 夾具主支撐的設計過程 .........................................................................................152.2.2 輔助支撐的設計 .....................................................................................................192.2.3 分度裝置的設計 .....................................................................................................212.2.4 壓緊裝置的設計 .....................................................................................................233.數(shù)控加工程序 ...........................................................................................................264.夾具的經(jīng)濟性分析 ...................................................................................................275.總結 ...........................................................................................................................286.參考文獻 ...................................................................................................................291.羅拉的零件外形，結構特點，及加工工藝羅拉是紡織機械中起喂給、牽伸、輸出等作用的圓柱形回轉零件，是英語詞“roller”的音譯，有輥和軸的含義。廣泛用于牽伸、梳理、輸送等機構。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書1按所起的作用分為牽伸羅拉、喂給羅拉、緊壓羅拉、工作羅拉等。牽伸羅拉是紡紗機牽伸機構的主要零件，由上羅拉和下羅拉成對組成羅拉拑口，握持紗條進行牽伸。羅拉的質量影響輸出紗條的均勻度。在不加說明時，通常提到的羅拉即指牽伸下羅拉，它是外圓有溝槽、滾花、或光滑表面的鋼制細長軸,常沿紡紗機的全長將若干根單節(jié)聯(lián)接成整列，由傳動機構積極傳動。它的主要技術特征是：①直徑應與所紡纖維的長度、上羅拉加壓、羅拉的軸承距相適應，有足夠的抗彎和抗扭剛度。②具有正確的溝槽齒形和符合規(guī)定的表面光潔度，能有效握持纖維又不致?lián)p傷或鉤住纖維。③具有較高的制造精度，有互換性，以保證紡紗質量，減少因羅拉偏心，彎曲等機械因素造成紗條不勻。④表面耐磨而中心堅韌，常用 20 號鋼滲碳淬硬或 45 號鋼淬硬，也有用鉻鉬鋼制造的，有時還要進行耐腐蝕、防銹等表面處理。 溝槽羅拉的斷面規(guī)定為具有梯形溝槽的齒輪形狀。斷面參數(shù)包括溝槽角α、溝槽深 h、節(jié)距 t、齒頂寬 b 以及羅拉外徑和齒數(shù)。齒頂寬是與上羅拉接觸的部位，齒頂太窄容易損傷上羅拉和纖維，齒頂太寬則握持力降低。滾花羅拉又稱皮圈羅拉，斷面是等分的夾角齒輪形狀，圓柱表面是均勻分布的菱形凸塊，要求能避免皮圈打滑，但又不損傷皮圈。 按裝配機臺溝槽羅拉又分并條、粗紗、細紗三大類。并條羅拉的齒頂寬、溝槽底寬、節(jié)距、溝槽角均比粗紗、細紗羅拉為大，細紗羅拉的齒形相對較細較密。溝槽羅拉軸向的齒形方向有直齒、斜齒、人字齒三種。斜齒羅拉和上羅拉的接觸點分布均勻，使上羅拉回轉平穩(wěn)。人字齒羅拉相鄰溝槽的齒形方向相反、角度相等，有利于上下羅拉的平行。 除并條羅拉以外，粗紗和細紗羅拉都是以 4 錠、6 錠、或 8 錠為一節(jié),再逐節(jié)聯(lián)接。羅拉接頭方式有螺紋聯(lián)接、雙頭螺栓聯(lián)接、多槽鍵聯(lián)接以及早期的方榫聯(lián)接等。螺紋旋向有左旋和右旋。聯(lián)接方式的選擇應考慮羅拉正常旋轉時螺旋愈旋愈緊的原則。 羅拉軸承可以分滑動軸承和滾動軸承兩類。滑動軸承又分可脫卸的軸瓦式和固定鑲嵌的軸襯式。材料有鑄青銅、鐵基或銅基含油襯、尼龍或酚醛層壓板等。 紡紗機械上所用的上羅拉，大多是表面包覆彈性物的，俗稱皮輥。也有表面光滑的，稱鐵輥或輕質輥，個別機器也采用溝槽羅拉。皮輥的表面包覆丁腈橡膠的稱為丁腈皮輥。上羅拉通常都由下羅拉摩擦傳動，少數(shù)也有用齒輪傳動的。喂入牽伸機構的紗條具有一定的厚度，為了能均勻地握持纖維，又不損傷纖維，上羅拉需包覆富有彈性的材料。這種彈性包覆物統(tǒng)稱為皮殼（或膠管）。皮殼在壓力的作用下產(chǎn)生壓縮性變形，使皮輥與羅拉的實際握持拑口不是一條線,而是一個面,形成控制纖維運動的摩擦力場。 皮輥由皮輥芯、皮輥鐵（鋼）殼，軸承和皮殼組成。棉紡并條機等設備上用的皮輥,用膠管套在皮輥芯上,也有的將丁腈橡膠直接澆注在皮輥芯上，支承在兩端軸承處。棉、毛等紡紗機上用的皮輥每兩錠成一套，皮殼套在兩邊的皮輥鐵殼上，支承在皮輥芯的中間。為增強鐵殼與皮殼之間的結合力，鐵殼表面有溝槽。皮輥用的軸承有滑動軸承和滾動軸承兩種。皮輥的規(guī)格、種類很多，直徑精度和表面光潔度要求較高，表面須經(jīng)磨削加工。丁腈皮殼具有硬度和厚度均勻、無接頭、富有彈性、在重加壓下不易產(chǎn)生永久壓縮變形、耐磨、價格中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書2便宜以及可以用不同的配方獲得不同的性能，來適應各種工藝需要等優(yōu)點，20世紀 50 年代以來已代替了用天然皮革和軟木等做的皮殼。膠管用套或膠粘的辦法裝配在鐵殼上。用機械或氣壓使膠殼內(nèi)徑脹大后套在鐵殼上的，稱為套皮輥。用膠粘劑把膠管和鐵殼膠牢，可以避免在重加壓下運轉時膠管從鐵殼上滑脫下來。也可以把丁腈橡膠直接梳化在薄壁合金管上，再壓配在鐵殼上做成丁腈皮輥，裝配方便，能承受重加壓，使用壽命較長。 皮輥的表面處理很重要，目的在于獲得需要的摩擦系數(shù)值。摩擦系統(tǒng)太小，握持力不足，牽伸過程不能正常進行；摩擦系數(shù)太大，纖維或整根須條容易繞到皮輥上，造成斷頭或紗疵。須條繞在皮輥上的現(xiàn)象稱為繞皮輥。皮輥的表面處理方法有酸處理和涂料兩類。使用滲透性的合成涂料，既能充分發(fā)揮橡膠彈性，又能防止繞皮輥，耐久性也好。皮輥與纖維摩擦產(chǎn)生靜電，也是繞皮輥的原因。在膠管配方中加入高分子電解質或抗靜電劑和使用合適的表面涂料可防止靜電的積聚。皮輥使用日久后，產(chǎn)生中凹、偏心、大小頭、同一套上兩只皮輥直徑不一致、表面微細龜裂、表面處理層剝落或失效等，都需要進行回磨，經(jīng)表面重新處理后方可再用。盡管有各種不同的羅拉輥類零件，但是他們的加工工藝及其工裝設計是有共同點的，他們都屬于軸類零件的加工。從加工工藝上分析，軸加工精度的保證主要是靠技術員的工藝制定，機床的自身精度，以及各種加工刀具的精度等。傳統(tǒng)的車床車削是依靠人工進行的，不僅費時費力，效率低下，而且要求操作人員有教高的技能，操作人員稍有失誤，就會對刀具及其零件造成破壞。多數(shù)情況下依靠手工車床車出來的羅拉精度并不能得到保證。目前，國內(nèi)各種機械產(chǎn)品展覽會上已經(jīng)展出了各種型號的羅拉產(chǎn)品。在畢業(yè)實習以及多次工廠的參觀過程中，我發(fā)現(xiàn)在鄭紡機中都是中有和我課題一樣的羅拉加工車床。雖然是人工造作而不是數(shù)控車床。在加工精度比較高的地方，需要操作工人有較高的技術及其經(jīng)驗，這樣就對操作工人有較高的技術要求。目前國內(nèi)對羅拉的需求還是非常大的，競爭也非常激烈。企業(yè)如何在激烈的競爭中生存，很大程度取決于企業(yè)的產(chǎn)品質量。從羅拉加工過程來看，加工工藝及其工裝設計的好壞起著決定性的作用。因此我們一定要在羅拉的加工工藝及其工裝設計上進行深入的研究。下圖就是羅拉的零件圖：中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書32.羅拉零件的加工工藝由以上分析可知，羅拉這種零件并不是一種單純的軸類零件，它需要經(jīng)過軸類零件的加工過程后，繼續(xù)對軸進行包覆，焊接等等的加工過程，最后才能成為羅拉零件。因此，必須要先對軸類零件進行機械加工工藝分析：機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導生產(chǎn)。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進行工藝分析。 2) 選擇毛坯。 3) 擬訂工藝路線。 4) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 5) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 6) 確定切削用量及工時定額。 7) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。 8) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進行調整，以提高經(jīng)濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應的端面所組成。根據(jù)結構形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉矩或運動。羅拉零件就可以定位為軸類零件中的階梯軸，它是由階梯軸頭和鋼管以及包復扳三部分零件組裝在一起的，其中的軸頭就是典型的階梯軸。2.1 下面對軸頭進行加工過程的工藝分析2.1.1 軸類零件的毛坯軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設備條件及結構，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書4相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。該羅拉零件的材料為 45 鋼，故選 45 鋼就可滿足其要求。根據(jù)其尺寸，可選擇毛坯為 ?120×150 的 45 號圓鋼。2.1.2 確定主要表面的加工方法羅拉零件的軸頭大都是回轉表面，主要采用車削與外圓磨削成型。由于該零件的軸頭公差等級與表面粗糙度由車削就可以達到精度要求，因此用車削就能夠完成加工過程。外圓表面加工方案為：粗車——半精車 ——精車。 2.1.3 確定定位基準合理的選擇定位基準，對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。對于羅拉軸頭的加工應選擇兩端的中心孔為基準，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術要求。粗基準采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓夾兩次鉆兩端中心孔，而應該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鉆中心孔，車出一段外圓，然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。2.1.4 熱處理工序安排軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對于羅拉零件的軸頭，要求是調質處理，并安排在粗車個外圓以后，半精車各外圓之前?？偵纤?，羅拉軸頭工藝路線如下：下料——車兩端面，鉆中心孔——粗車各外圓——調質——半精車各外圓，倒角——鉆孔——銑鍵槽——精車——去毛刺——校驗入庫。通過上面的工藝路線的確定，確定出了如下的軸頭一的加工工藝過程：中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書5產(chǎn)品型號CA6140車床零件圖號機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸頭 1 共 頁 第 1 頁材 料 牌 號 45 鋼毛 坯 種 類 圓鋼毛坯外形尺寸 ?120×150每毛坯件數(shù) 1每 臺 件 數(shù) 1工 藝 裝 備 工 時 工序號工 名序 稱工 歩名 稱工 序 內(nèi) 容設 備 夾具 刀具 量具 準終 單件1 下料 ?120mm×150mm2 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓一端 車床 三爪卡盤2 車端面見平 CA6140YT5 90° 偏刀3 鉆中心孔 中心鉆?2mm4 粗車外圓保證尺寸?115mmYT5 45° 外圓車刀游標卡尺中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書63 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端2 車端面見平保證總長145mmYT5 90° 偏刀3 鉆中心孔 中心鉆?2mm4 粗車外圓保證尺寸?113mmYT5 45° 外圓車刀4 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 粗車臺階面外圓保證尺寸?46mm，長 74mmYT5 45° 外圓車刀4 粗車臺階面外圓保證尺寸?36mm，長 23mm5熱處理調質處理 220~240HBS6 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?46mm 一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車 ?113mm 外圓至?112.5mm 4 倒外角 1×45° 倒角刀7 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112.5mm 一端YT5 45°外圓車刀2 用尾座頂尖頂住中心孔3 半精車 ?46mm 臺階面至?45.5mm4 半精車 ?36mm 臺階面至?35.5mm5 倒外角 1.5×45° 倒角刀6 車 ?33mm 長為 1.7mm 的環(huán)槽，距軸端 3.3mm 切槽刀中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書78 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?45.5mm 一端2 用尾座頂尖頂住中心孔3 精車 ?112.5mm 至?112mmYT5 45°外圓車刀9 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112mm 一端2 用尾座頂尖頂住中心孔3 精車 ?45.5mm 臺階面至?45mmYT5 45°外圓車刀4 精車 ?35.5mm 臺階面至?35mm10去毛刺11檢驗入庫設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期）標記處數(shù)更改文件號簽 字日 期標記處數(shù)更改文件號簽 字日 期軸頭二的加工工藝卡如下：中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書8產(chǎn)品型號CA6140車床零件圖號機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸頭 2 共 頁 第 1 頁材 料 牌 號 45 鋼毛 坯 種 類 圓鋼毛坯外形尺寸 ?120×280每毛坯件數(shù) 1每 臺 件 數(shù) 1工 藝 裝 備 工 時 工序號工 名序 稱工 歩名 稱工 序 內(nèi) 容設 備 夾具 刀具 量具 準終 單件1 下料 ?120mm×290mm2 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓一端 車床 三爪卡盤2 車端面見平 CA6140YT5 90° 偏刀3 鉆中心孔 中心鉆?2mm4 粗車外圓保證尺寸?115mmYT5 45° 外圓車刀游標卡尺3 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端2 車端面見平保證總長270mmYT5 90° 偏刀3 鉆中心孔 中心鉆?2mm4 粗車外圓保證尺寸?113mmYT5 45° 外圓車刀4 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端2 用尾座頂尖頂住中心孔 中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書93 粗車臺階面外圓保證尺寸?46mm，長 190mmYT5 45° 外圓車刀4 粗車臺階面外圓保證尺寸?36mm，長 139mm5 粗車臺階面外圓保證尺寸?31mm，長 98mm5熱處理調質處理 220~240HBS 6 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?46mm 一端2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車 ?113mm 外圓至?112.5mm 4 倒外角 1×45° 倒角刀7 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112.5mm 一端YT5 45°外圓車刀2 用尾座頂尖頂住中心孔3 半精車 ?46mm 臺階面至?45.5mm4 半精車 ?36mm 臺階面至?35.5mm5 半精車 ?31mm 臺階面至?30.5mm6 用 ?6mm 鉆頭在 ?30.5mm臺階面鉆 135 深的孔 ?6mm鉆頭7用 ?10mm 鉆頭在?30.5mm 臺階面鉆 14 深的孔?10mm 鉆頭8 用絲錐在 ?10mm 的孔中攻絲?10mm 絲錐9 在 ?30.5mm 的臺階面倒外角 1×45° 倒角刀10 在 ?35.5mm 的臺階面倒外角 1.5×45°11 車 ?28mm 長為 1.3mm 的環(huán)槽，距軸端 2.7mm 切槽刀中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書108 鉆孔 1 用虎鉗夾住 ?35.5mm 臺階面 鉆床 虎鉗2用 ?6mm 的鉆頭鉆17.5mm 深的孔，距軸頭端面為 118mm?6mm鉆頭9銑鍵槽1 用 V 形虎鉗裝夾 ?30.5mm臺階面 立式銑床 V 形虎鉗 銑刀2 銑鍵槽 10mm×90mm，鍵槽一端距軸頭 5mm8 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?45.5mm 一端2 用尾座頂尖頂住中心孔3 精車 ?112.5mm 至?112mmYT5 45°外圓車刀9 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112mm 一端2 用尾座頂尖頂住中心孔3 精車 ?45.5mm 臺階面至?45mmYT5 45°外圓車刀4 精車 ?35.5mm 臺階面至?35mm5 精車 ?30.5mm 臺階面至?30mm10去毛刺11檢驗入庫設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期）標記處數(shù)更改文件號簽 字日 期標記處數(shù)更改文件號簽 字日 期中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書11羅拉零件中的兩個軸頭已經(jīng)加工完成了，下面就是將軸頭、無縫鋼管和包覆鋼管三者通過紅套的方法結合到一起，所謂紅套，就是將套筒加熱，然后再將需要裝入的零件裝入套筒中，冷卻后套筒就會收縮與軸頭緊固。要將軸頭，無縫鋼管和包覆鋼管三者相結合，有兩種方案，方案一，就是先將軸頭與無縫鋼管通過紅套的方法相結合，然后再將這兩者的結合體通過紅套的方法與包覆鋼管再結合。而方法二就是先將無縫鋼管和包覆鋼管通過紅套的方法想結合，然后再將軸頭通過紅套的方法與他們相結合。方案二中的第二個過程比較困難，要加熱的零件比較厚，溫度要求也比較難以把握，相比之下，還是第一種方案比較合理，所以決定采用方案一。通過方案一在保證尺寸要求的情況下，再用焊接的方法將三者焊接到一起，這樣才可以保證整個零件的整體性。而這個零件也是羅拉齒形加工的毛坯零件。下一步還要對其進行齒形加工。2.1.5 下面是對羅拉齒形加工的工藝分析要加工羅拉的槽，可以有滾齒、插齒、磨齒、剃齒和刨齒多中加工方案。在眾多的加工方案中，分別對銑加工和刨加工進行工藝試驗。從理論上來說，銑加工刀具剛性好，加工質量比較穩(wěn)定，粗糙度低，不易形成毛刺，但加工效率低，刨加工加工效率高，刀具剛性差，進刀量不穩(wěn)定容易扎刀、毛刺。但通過多次的工藝試驗，比較兩種加工方法的加工參數(shù)及加工后的表面質量，表明對此種零件，銑加工不但加工效率低，而且容易在齒頂形成積屑瘤。影響加工質量。而刨加工加工質量反而比銑加工的好，加工面幾乎沒有毛刺，加工效率也比銑槽高。通過以上的分析，羅拉的齒形加工就選用刨加工。選定了刨加工，接下來就要選擇加工的刀具?？紤]到羅拉齒形的分布較密，齒形槽較薄，齒形強度比較的差，而且還容易變形，我們可以使用組合刀具對其進行刨槽加工，盡可能的減少工件發(fā)熱，提高加工效率。其組合刀具結構如下圖所示：中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書12直槽刨刀結構，它能有效的減小成形刨刀的加工量，最大限度的減小熱量的產(chǎn)生。下圖所示的就是直槽刨刀：成形刨刀結構，經(jīng)過前面刨直槽刀的加工，成形刨刀的加工余量已經(jīng)很小，它主要是切削斜面部分是槽成形，直接影響著槽的成形尺寸及表面質量。下圖是成形刨刀的結構：中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書13刀具也定了下來，接下來就是在刨床上的夾具的設計了。2.2 夾具的設計本次的畢業(yè)設計主要的任務之一就是羅拉齒形加工的夾具的設計，而要設計工裝夾具，就要知道夾具設計的基本要求：1.工裝夾具應具備足夠的強度和剛度 2.夾緊的可靠性 3.焊接操作的靈活性 4.便于焊件的裝卸 5.良好的工藝性工裝夾具設計的基本方法與步驟：設計前的準備夾具設計的原始資料包括以下內(nèi)容：夾具設計任務單工件圖樣及技術條件工件的裝配工藝規(guī)程夾具設計的技術條件夾具的標準化和規(guī)格的標準化資料，包括國家標準，工廠標準和規(guī)格化結構圖冊等。設計的步驟：確定夾具結構方案繪制夾具工作總圖繪制裝配焊接夾具零件圖階段編寫裝配焊接夾具設計說明書工裝夾具制造的精度要求第一類是直接與工件接觸，并嚴格確定工件的位置和形狀的，主要包括接頭的定位件，V 形塊，定位銷等定位元件。第二類是各種導向件，此類元件雖不與定位工件直接接觸，但它確定第一類元件的位置。第三類屬于夾具內(nèi)部結構零件相互配合的夾具元件，如夾緊裝置各組成零件之間的配合尺寸公差。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書14第四類是不影響工件位置，也不與其他元件相配合，如夾具的主體骨架等。夾具結構工藝性整體夾具結構的組成，應盡量采用各種標準件和通用件，制造專用件的比例應盡量減少，減少制造勞動量和降低費用。各種專用零件和部件結構形狀應容易制造和測量，裝配和調試方便。便于夾具的維護和修理。裝配基準應該是夾具上衣服獨立的基準表面或線，其他元件的位置只對此表面或線進行調整和修理。轉配基準一經(jīng)加工完畢，其位置和尺寸就不應該再變動。因此那些在裝配過程中自身的位置和尺寸尚須調整或修配的表面或線不能作為裝配基準。進行夾具設計時，應考慮到維修的方便的問題。根據(jù)以上所規(guī)定的夾具設計的要求，再結合需要加工的羅拉齒形的零件的特點，我設計了如下圖的專用夾具：這是主視圖中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書15這是左視圖。如圖所示，此專用夾具包括夾具體主支撐的的設計，分度裝置的設計，壓緊裝置的設計以及輔助支撐的設計。2.2.1 夾具主支撐的設計過程首先分析夾具體主支撐的設計要點，主支撐如下圖所示：這是夾具主支撐的正視圖。這是俯視圖。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書16這是左視圖。主支撐件的主要作用除了要支撐羅拉零件，還要將分將分度裝置和壓緊裝置裝在上面，這樣的話就要出來對羅拉零件進行裝夾定位，還要對分度裝置和壓緊裝置進行定位，所以說主支撐件是夾具體的主要部分。對羅拉零件的定位主要是依靠夾具上邊的兩個圓弧形定位座，將羅拉零件放在上邊，然后將零件上的臺階面對準圓弧形定位座的一邊，這樣的話就可以保證零件的定位。至于對分度裝置的定位，就放在圓弧形定位座的下邊，在每個圓弧形定位座的下邊都加工出來兩個銷孔和兩個螺紋孔，然后用銷釘和螺釘來定位和裝夾銷座，而在銷座的中間則加工有一個臺階孔，可以用來放彈簧和分度銷，使其起到分度作用，這些在下面的分度裝置中還要詳細的加以說明。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書17這就是銷座。對壓緊裝置的定位，就要靠在夾具體底板上加工的八個螺紋孔了，這八個螺紋孔可以安裝兩個液壓缸，而液壓缸通過鉸鏈塊和圓弧形壓板相連接，通過圓弧形壓板在把羅拉零件壓緊在夾具體上，這就涉及了夾具的壓緊裝置了，這部分的設計過程將會在下邊做出詳細的說明。還有就是夾具體本身的定位和夾緊裝置了。由于夾具體對羅拉零件的支撐點是零件兩端的軸頭部分，所以說需要兩個主支撐件，而兩個主支撐件如果彼此之間沒有任何聯(lián)系，而是就這樣放在機床上，那樣的話就會顯得整套夾具的整體性和工藝性不夠完善，為了克服這個缺點，我還為夾具體設計了一個底板，這樣的話就可以把主夾具體定位以及夾緊在夾具體底板上了。這就是夾具體底板。在底板上面加工的有螺孔，T 形槽和 U 形槽，分別可以用來固定液壓缸，定位鍵，夾具體。而夾具體底板本身就可以通過 T 形槽螺栓的加緊作用和定位鍵的定位作用安裝在機床上面了。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書18這就是 T 形槽螺栓。這就是定位鍵。羅拉零件的主支撐夾具就得設計就到這里了。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書192.2.2 輔助支撐的設計由于羅拉零件的長度比較大，而且重量比較大，所以單靠兩個主支撐件，不足以對整個羅拉零件起到支撐的作用，所以我還設計了一個輔助支撐。這個輔助支撐可以放在羅拉零件中部的下邊，直接放在夾具底座上邊，起到支撐作用。這個就是輔助支撐。這個支撐零件主要由手旋頂桿，螺套和底板三部分組成，螺套中間是一個臺階孔，在臺階孔上邊加工的有內(nèi)螺紋，而在手旋頂桿上加工有外螺紋，它們通過螺紋連接在一起，而螺套和底板通過焊接結合在一起，支撐部分的高度則通過螺紋來調節(jié)，這樣就可以適應多種不同的羅拉零件。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書20這就是螺套。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書21這就是底板。這就是手旋頂桿。2.2.3 分度裝置的設計由于這是要用在羅拉零件的齒形加工機床上的，所以夾具的主要作用就是在加工齒形時對零件起到分度加工齒形的作用。為了達到這個目的，我通過到工廠的實習和自己查資料，設計出了如下的分度輪。分度輪上的齒數(shù)和羅拉零件上需要加工的齒數(shù)是相同的，這樣的話把羅拉零件和分度輪通過頂絲和開口套結合在一起，然后通過分度輪的轉動，就可以對羅拉零件進行分度。那當分度輪轉動時，如何對其進行定位呢？我又設計出了分度銷，對其進行分度的定位，加工完一個齒，就轉動一個齒位的分度，然后再通過分度銷對其進行定位，而分度銷的加緊和松開就要靠手柄的作用了，手柄和分度銷通過彈簧連接在一起，就可以起到對分度銷的加緊和松開作用了。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書22然后再通過頂絲將羅拉零件固定到分度輪上，這樣的話，就可以對羅拉零件進行下一個齒形的加工了。這就是羅拉零件的分度裝置的設計思路。這就是頂絲。這是開口套。這就是分度銷。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書23這是手柄。這是彈簧。2.2.4 壓緊裝置的設計對夾具來說，加緊裝置是最重要的部分了，而壓緊裝置，有兩個選擇，第一個是 V 形塊壓板，第二個是圓弧形壓板，我采用的是第二種選擇，原因有兩中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書24點，第一 V 形壓塊對羅拉這種軸類零件能夠進行很好的定位，但是作為一種壓緊裝置，是要對羅拉零件有壓力的，但是 V 形塊對軸類零件的接觸是線接觸，這樣的話等壓緊裝置加力，V 形塊就會對羅拉零件有壓力，而線接觸就會對零件表面的粗糙度有所破壞，反而達不到零件的粗糙度的要求。圓弧形壓板就不會有這種缺點，圓弧形壓板和羅拉零件是面接觸，在壓板和羅拉零件之間墊有一個銅瓦，銅瓦的作用就是保護羅拉零件的表面粗糙度，不至于讓圓弧形壓塊壓緊羅拉零件時對零件的表面粗糙度造成傷害。第二個原因就是 V 形塊的尺寸比較小，而我設計的夾具寬度比較寬，用 V 形塊的話，就不容易設置夾緊力的機構，而圓弧形壓板就不會又這個缺點，它的寬度可以比主夾具體的寬度還要寬，所以更容易在夾具體底板上設計夾緊機構，也就是液壓缸。將液壓缸通過螺釘固定在夾具體底板上，然后通過鉸鏈軸和鉸鏈軸塊把液壓缸和圓弧形壓板連接在一起。當液壓開關處于關閉的狀態(tài)時，液壓桿是伸出狀態(tài)，這時圓弧形壓板被頂開，這時就可以把羅拉零件放進主夾具體上，進行定位，然后打開液壓缸開關，液壓桿就會壓下來，通過圓弧形壓板壓緊羅拉零件。這就是壓緊裝置的主要原理了。而液壓缸的改如何選擇呢？首先要確定刨齒的切削力的大小，這是根據(jù)刨床的加工功率和需要加工的羅拉零件的材料來確定的，然后根據(jù)切削力的大小來確定夾具夾緊力的大小，最后在根據(jù)夾緊力的大小來選擇合適的液壓缸。具體的切削力計算公式如下; 9.8FZZZ ZXyzpnFFCafvK?公式中 30Z1.FXpa0.75Zyf?4nv1.ZFK最后算出切削力為 7200N。然后再估算出夾具夾緊力為 8000N. 查《機械設計手冊 液壓傳動》，選取液壓缸的型號為 WYX01 70L—礦物油 FZ40，拉力可達到 8.02KN。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書25這就是鉸鏈軸。這是鉸鏈軸塊。這是壓板。中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書26這是液壓缸體。至此，加緊裝置的設計過程就算是結束了。3.數(shù)控加工程序需要加工的零件是輔助支撐的底座。零件的毛坯是 240*240*20 的鑄鐵塊。首先，要先把毛坯放到鉆床上，在零件的中心鉆出直徑是 40 的孔，然后通過擴孔刀擴出直徑是 70 的臺階孔，最后在上數(shù)控機床加工它的外圓弧面。圖中的兩條綠色直線為坐標軸，數(shù)控加工程序如下：N01 G92 X20 Y0 Z50N02 G00 Z-22 S800 M03N03 G91 G01 G41 D01 X92 Y57 F100 M08N04 Y16N05 G03 X0 Y28 I0 J14N06 G01 X-16中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書27N07 Y7N08 X48.18 Y30N09 G02 X63.22 Y0 I31.61 J50.88N10 G01 X48.18 Y-30N11 Y-7N12 X-16N13 G03 X0 Y-28 I0 J-14N14 G01 X16N15 Y-7N16 X-48.18 Y-30N17 G02 X-63.22 Y0 I-31.61 J50.88N18 G01 X-48.18 Y30N19 X-10N20 Z50 M09N21 M02數(shù)控加工程序完成。4.夾具的經(jīng)濟性分析一切生產(chǎn)工作都要考慮經(jīng)濟效益，機械加工也不例外，各種加工方法能達到的精度是不相同的。即使是同一種方法加工，隨著加工條件的改變，能達到的精度也不一致。在選擇加工方法時，應針對零件的要求和加工條件等特點分析。所選方法能達到的加工精度如高于零件的要求太多，雖然質量上得到可靠保證，但生產(chǎn)率降低，成本增加，經(jīng)濟性方面不合理，這種加工方案也不宜采用。這里所指的成本是工藝成本，工藝成本是生產(chǎn)成本與工藝過程有關的那一部分，即包括材料或毛坯、機床設備折舊、刀具、夾具、動力、維修等費用及機床操作工人工資。按照統(tǒng)計，各種加工方法的加工誤差或精度和成本之間呈負指數(shù)函數(shù)關系。以上所分析的加工精度是對某一種加工方案而言，為達到某加工表面的精度要求，往往有幾種方案可供選擇，應選擇其中最經(jīng)濟的一種。同時對于一種加工方法能夠達到的精度而言，只有一定范圍內(nèi)的精度才是經(jīng)濟的。在此課題的設計中，選擇對應的加工精度，做到滿足實際需要的要求。夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確加工位置的工藝裝備。夾具的設計包括定位和夾緊兩大部分，對于定位方案的設計，我充分考慮了定位基準選擇的原則，并采用是標準件的定位元件，個別夾具的零件的材料選擇為 45 鋼，并力爭易于制造，本設計中，以設計基準為定位基準，減少了定位誤差，保證工件的加工質量，降低廢品率，以此減少了企業(yè)生產(chǎn)的成本。對于夾緊方案的設計，考慮夾緊力方向和作用點的選取原則，做到合理有中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書28效，使夾具的結構不至于太復雜，具有良好的結構工藝性，便于制造、檢驗、裝配、調整、維修，減低企業(yè)為夾具投入的成本。另外，夾緊力源為液壓力，可以實現(xiàn)自動化控制。在零件的復雜外輪廓和孔的加工中，我采用了數(shù)控加工的方式，很好地利用了數(shù)控機床的加工質量穩(wěn)定、加工精度高、生產(chǎn)效率高、工序集中等特點，可以保證產(chǎn)品的質量的合格，降低廢品率，有利于減少企業(yè)的損失。5.總結大學四年里，對于專業(yè)的學習，回想起來，也就是在畢業(yè)設計時把四年學過的知識溫習一遍，利用所學的知識和對本專業(yè)的了解，去分析解決畢業(yè)設計中的每個問題。這次畢業(yè)設計也是我們機械專業(yè)的學生進入工作崗位前的一次實戰(zhàn)，不僅僅是學校給我們的最后一次“作業(yè)”。大四上學期，我們學習了機械加工工藝，但是沒有很深入的學習，只是了解一些關于工藝的知識，了解到了工藝的重要性，沒有更深層次的學習。通過這次的畢業(yè)設計，讓我對機械加工工藝特別是對軸類的加工工藝有了更深刻的認識。對與工藝規(guī)程制定的內(nèi)容有了較為明確的認識，工藝規(guī)程是組織生產(chǎn)的主要技術文件和依據(jù)，對于生產(chǎn)合格的零件提供了技術依據(jù)。我們在實習過程中，可以看到工廠里都有工藝文件，包括工藝路線卡片，工藝卡片，工序卡片。本次課題涉及工藝的設計，讓我感受了一種在實際工作崗位作為工藝員所做的工作。在工藝的設計中，第一步是依據(jù)圖樣分析零件，有哪些加工的部分，粗糙度分布范圍，選擇什么加工方法。進而擬定機械加工工藝路線，包括選擇好定位基準、確定加工方法、安排加工順序等。其次是選擇工藝設備，計算切削用量，最后編寫工藝文件。刺輥座零件加工的工序是比較多的，所以也要考慮各方面的原則，包括工序的集中等，這些知識都會有所涉及。畢業(yè)設計作為教學的最后一個環(huán)節(jié)，讓我有了一次獨立承擔實際任務的全面訓練，通過獨立完成此次畢業(yè)設計任務的全過程，培養(yǎng)了我的實踐工作能力，感受到了走上工作崗位后，自身應該具備的基本能力。畢業(yè)設計給我深刻的感受：畢業(yè)設計剛開始的時候，感覺無法開展工作，但是只要認真去做，而不是總是迷惑，不是光想不做，哪怕是可能會是錯誤的也做下去，總有茅塞頓開的時候，慢慢設計上的很多問題都很明了，否則設計工作是無法開展下去的。或許這是以后工作應該具備的精神意識。通過這次的畢業(yè)設計，我要特別的感謝我的指導教師肖老師，在我一籌莫展不知該從哪里開始我的設計工作時，肖老師的指導給予了我很大的幫助。對于一個問題，肖老師會回答的很仔細詳細，把他自己所知道的知識都告訴我們，諄諄教導，誨人不倦。同時也要感謝我的同學們給予我的幫助，并肩作戰(zhàn)，很有意義，衷心的感謝你們！中原工學院 2011 屆畢業(yè)生（論文）說明書296.參考文獻[1] 牛永生，吳隆，李力，姜春英主編.機械制造技術.西安：陜西科技出版社，2002[2] 趙則祥主編. 公差配合與質量控制. 河南大學出版社，1999[3] 大連理工大學工程畫教研室編. 機械制圖. 高等教育出版社，1974[4] 黃大宇，梅瑛主編. 機械設計課程設計. 機械制圖. 高等教育出版社，1974.[5] 彭林中 張宏主編. 機械切削工藝參數(shù)速查手冊. 北京：化學工業(yè)出版社，2009[6] 艾興，肖詩剛主編. 切削用量簡明手冊. 機械工業(yè)出版社，1994.[7] 上海柴油機廠工藝設備研究所編. 金屬切削機床夾具設計手冊. 機械工業(yè)出版社，1984.[8] 徐鴻本主編. 機床夾具設計手冊. 沈陽：遼寧科學技術出版社，2004[9] 吳拓主編. 現(xiàn)代機床夾具設計. 北京：北京化學工業(yè)出版社，2009[10] 陳宏鈞主編. 機械加工工藝設計員手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2009[11] 徐嘉元主編. 機械加工工藝基礎. 北京：機械工業(yè)出版社，1990[12] 華茂發(fā)主編. 數(shù)控機床加工工藝. 北京：機械工業(yè)出版社，2003[13] 朱曉春主編. 數(shù)控技術. 北京：機械工業(yè)出版社，2003[14] 成大仙主編. 機械設計手冊：單行本.聯(lián)接與緊固. 北京：化學工業(yè)出版社，2003[15] 成大仙主編. 機械設計手冊：單行本.液壓傳動. 北京：化學工業(yè)出版社，2003[16] 周樹銀主編. 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