插入耳環(huán)工藝夾具設計(含)

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1、第一節(jié) 零件分析 本次課程設計我們小組的任務是針對生產(chǎn)實際中的一個零件———插入耳環(huán)。其用于晾衣架的上端固定，當然插入耳環(huán)并不僅僅用于此，還有很多功能。從零件圖上可以看出，標有表面粗糙度符號的表面有平面、退刀槽、內(nèi)孔、鍵槽等。其中，表面粗糙度要求最低的是表面 D、E，粗糙度為 Ra50，粗糙度要求最高的是外圓Φ35，表面粗糙度為 Ra1.6。該外圓也是插入耳環(huán)的主要設計基準。從工藝上看，鍵槽對Φ35 軸線的對稱度公差為 0.1，孔 Φ32 軸線對Φ35 軸線的垂直度公差為 0.5/50，可以通過使用專用機床夾具來保證。Φ35 的公差等級為IT7 級，表面粗糙度為 Ra1.6，可以通過精車來保證

2、。表面 D、E 精度要去不高可以通過粗銑來完成，Φ32 孔的內(nèi)孔粗糙度為 Ra6.5 可以通過鉆床，鉆后再擴鉆就可以達到精度。C 面通過粗銑就可以達到要求。A 面因為在零件工作過程中不起作用所以也通過粗銑。 對插入耳環(huán)零件圖進行工藝審核后，可知該零件圖視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全，加工要求合理，零件的結(jié)構(gòu)工藝性較好。 第二節(jié) 機械加工工藝規(guī)程制訂 一、確定生產(chǎn)類型 按設計任務書，插入耳環(huán)年產(chǎn)量為 4000 件；每日 3 班，若插入耳環(huán)備品率為 8 ， 機 械 加 工 廢 品 率 為 1 ， 則 該 零 件 的 年 生 產(chǎn) 綱 領 為NQn1αβ40001（181）件4360 件/年

3、可見，插入耳環(huán)的年生產(chǎn)量為 4360 件。插入耳環(huán)可看成獨立的一部分，屬輕型機械?Ｒ虼?，根?A 表5-8，由生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型的關系可確定該零件的生產(chǎn)為中批生產(chǎn)，其毛坯制造、加工設備及工藝裝備的選擇應呈現(xiàn)中批生產(chǎn)的工藝特點，如多采用通用設備配以專用的工藝裝備等，其工藝特點見 A 表 5-9.。二、確定毛坯制造形成 由該零件的功用及其的工作狀況知。 因此，原設計單位選用了既能滿足要求，價格又相對低廉的 45 鋼，因此可以確定毛坯形式為鍛造。由 B 表 4-3 中常用毛坯的制造方法與工藝特點選擇模鍛。該零件的形狀不是十分復雜， 因此毛坯的形狀與零件的形狀應盡量接近。所以用1507744 的毛坯。

4、確定加工余量及毛坯尺寸 該零件材料為 45 鋼，屈服強度為 600MPA，Φ35 軸用單邊余量 2.5mm，兩邊余量 5.0mm，所以毛坯尺寸Φ40，在軸向方向 3mm，所以毛坯軸向長度為 150mm選擇加工設備三、選擇定位基準 定位基準的選擇是工藝規(guī)程制訂中的重要工作，它是工藝路線是否正確合理的前提。正確與合理地選擇定位基準，可以確保加工質(zhì)量、縮短工藝過程、簡化工藝裝備結(jié)構(gòu)與種類、提高生產(chǎn)率。 所以在做此零件時，我們選擇Φ35 軸線為基準，并且此基準為設計基準，即遵循“基準重合”的原則。該基準還可作為大部分工序的定位基準，加工其他的次要表面，體現(xiàn)了“基準統(tǒng)一”的選擇原則。四、選擇加工方法1.

5、平面的加工 平面的加工方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。對于本零件由于表面 D、E粗糙度為 Ra50，通過粗銑就可以達到。而對于 C 面粗糙度為 Ra6.3 通過粗銑也可以達到。而表面 A 的粗糙度要求為 Ra12.5 根據(jù) GB/T 1804-2000 規(guī)定，選用中等級，相當于 IT13 級，故可考慮粗車或粗端銑。2 外圓與退刀槽、攻螺紋 外圓Φ35 的加工在本零件中很重要。本次選用 CA6140 車床，由于表面粗糙度 Ra1.6，所以采用粗車-半精車-精車。而對于外圓Φ27，表面要進行攻螺紋，所以進行粗車就可以了。在粗車過后再用螺紋車刀進行攻螺紋。3 孔加工 Φ32 孔內(nèi)壁粗糙度為 Ra6

6、.3 所以就用鉆-擴，鉆孔后擴孔就可以達到這個精度要求，滿足安裝配合 E9，并且用 YT 錐柄麻花鉆。Φ5 的銷孔，直接用槍孔鉆就可以加工出來。4 槽加工 對槽的加工，槽的要求為 Ra3.2 所以用 X6132 萬能銑床，進過粗銑-精銑就可以達到。五、制定工藝路線 根據(jù)零件本身要求及先粗后精的加工原則，插入耳環(huán)的加工工藝路線如下： 工序 05：模鍛毛坯 工序 10：45 鋼正火，為機加工作準備 工序 15：粗銑二邊表面 由于表面粗糙度要求很低所以以任意端面為粗定位， 用專用夾具夾緊，銑表面到尺寸。 工序 20：粗銑 C 面 由于 C 面有粗糙度要求所以用專用夾具夾緊，銑表面到尺寸。 工序 25

7、：粗車Φ35 外圓 粗車毛坯Φ40 到Φ36 外圓，用專用夾具夾緊，粗車到規(guī)定尺寸 工序 30：粗車Φ27，倒角 C1 在已經(jīng)被粗車到Φ36 的外圓上，用專用夾具夾緊，繼續(xù)粗車相應的尺寸到Φ27，并且倒倒角 C1 工序 35：車退刀槽Φ24 在相應尺寸用切槽刀加工退刀槽Φ24，用專用夾具夾緊。 工序 40：進行熱處理調(diào)質(zhì) 工序 45：半精車 Φ35 在粗加工過后進行半精加工，由Φ36 的外圓車到 Φ35.2 工序 50：精車 Φ35 在半精加工后進行精加工，由 Φ35.2 的外圓到 Φ35 工序 55：車錐面，倒角 C2 進行車錐面，并且倒倒角 C2 工序 60：攻螺紋 M271.5-6h 用

8、螺紋車刀在Φ27 外圓上進行攻螺紋。 工序 65：鉆 Φ32 的孔 用專業(yè)的鉆床夾具，進行鉆孔 工序 70：擴 Φ32 的孔 為達到內(nèi)壁粗糙度進行擴孔，滿足精度要求。 工序 75：鉆 Φ5 的銷孔 在螺紋規(guī)定尺寸處進行銷孔的加工。 工序 80：粗銑鍵槽 用銑床專用夾具，進行鍵的加工。 工序 85：精銑鍵槽 用銑床專用夾具，進行鍵的加工 工序 90：銑 A 面 按照零件圖規(guī)定銑 A 面 確定加工余量 由《機械制造工藝學》第 30 至 31 頁的表 1—10，表 1——11，表 1——12 確定其加工的的經(jīng)濟精度和經(jīng)濟粗糙度。 （1）Φ35 的外圓表面：工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙

9、度精車 0.2 Φ35 IT7 Ra1.6半精車 0.8 Φ35.2 IT9 Ra6.3粗車 4 Φ36 IT11 Ra12.5毛坯 Φ40 （2）加工 M27x1.5-6h 的螺紋：工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度攻螺紋 M27x1.5-6h粗車 9 Φ27 IT11 Ra12.5 （3） Φ32E9 的孔：工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度擴 1 32 IT10 R6.3鉆 31 31 IT11 R12.5 （4）銑鍵槽工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度精銑 0.5 7.5 IT8 Ra6.3半精銑 2 7 IT11 Ra12.5粗銑 5 5 （5）軸

10、向長度 84 尺寸：工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度車錐面 1 84 IT8 Ra6.3粗車 Φ27 端面 1 85 IT11 Ra12.5粗車 Φ35 端面 1 86 IT11 Ra12.5毛坯 87 選擇加工設備即選擇機床類型。由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點，。選擇加工方法，因此機?駁睦嘈鴕菜嬤范?。至诱燏瘩g男禿牛饕【鲇諳殖〉納璞蓋榭?。妊U慵庸び嗔勘冉洗?，加工材料蛹埾硬，有必要校验机囱aβ省?在本設計中，我們小組最終選擇的機床，其經(jīng)濟精度和零件表面的設計要求相適應，初步選定各工序機床如下： （1）工序 15：X62W 臥式銑床。 （2）工序 20、75、80、85：

11、X6132 萬能銑床。 （3）工序 25、30、35、45、50、55、60：選擇 CA6140 車床 （4）工序 65、70：選用 Z3025 鉆床。選擇夾具 對于成批生產(chǎn)的零件，大多采用專用機床夾具。在保證加工質(zhì)量、操作方便、滿足高校的前提下， 亦可部分采用通用夾具。本機械加工工藝規(guī)程中所有工序采用了專用機床夾具，需專門設計，制造。確定切削用量及基本時間 切削用量包括切削速度、進給量和背吃刀量，確定方法是先確定背吃刀量，再進給量，最后確定切削速度。不同的加工性質(zhì)，對切削加工的要求不一樣。粗加工時，應盡量保證較高的金屬切削率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選擇盡可能大的背吃刀量，其次選擇較大的

12、進給量，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定適合的切削速度。精加工時，首先應保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要去，故一般選用較小的背吃刀量和進給量，而盡可能選用較高的切削速度。（一）工序 15 本道工序是粗銑端面， 已知加工材料為 45 鋼，機床選用 XA5032 立式銑床，選用刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其參數(shù)：直徑 d-125mm孔徑 D40mm，寬L40mm，齒數(shù) z14.根據(jù)【8】表 5-26 確定銑刀角度，選擇前角Υ200，后角α 012 ， 主偏角 k600，螺旋角β100，已知銑削寬度為 57mm， 銑削背吃刀量為 ap4mm 1.確定每齒進給量 根據(jù) 表 【8】 5-13 知 XA5032

13、 型立式銑床的主電動機功率為 7.5KW， 查表 5-27知當工藝系統(tǒng)剛性中等、鐮齒端銑刀加工鋼料時，其每齒進 ap0.08-0.15mm/z。由于本工序背吃刀量和銑削寬度較大，選擇最小的每齒進給量 af0.08mm/z。根2. 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度 據(jù)【8】表 5-28，用高速鋼鐮齒端銑刀粗加工鋼料時，選擇銑刀后刀面磨損極限為 1.8mm，查表【8】5-29 知銑刀直徑 d125mm 時，經(jīng)插值得端銑刀的合理耐用度 T150min。銑削速度可以通過計算得出，但是其計算公式比較復雜，實際生產(chǎn)中使用并不多，這里通過查表確定。 3.確定切削速度 V 和工作臺每分鐘進給量 vf 查表【8】5-3

14、0 知，高速鋼銑刀銑削速度為 15-25m/min，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是 1000 v n 38.2--63.7r/m d 3.14 根據(jù) XA5032 機床的標準主軸轉(zhuǎn)速，由表 5-13 選取 n60r/min，則實際銑削速度為 3.14 dnV 23.55m/min 1000工作臺每分鐘進給量為 vffnafzn0.08x14x60mm/min67.2mm/min根據(jù)表 5-13 中工作臺標準縱向進給量，選取 vf60mm/min則實際的每齒進給量為 afvf/zn0.071mm/z； 4.校驗機床功率 由表【8】5-31 和 5-32 知，銑削力 FZ 和銑削功率 P 計算如下：

15、 F336.15N P1.31KW 最后所確定的切削用量為 ap4mm af0.071mm/z vf60mm/min v0.39mm/s 5 基本時間 Tl/fn0.94min 2t1.84min 二粗車Φ35 外圓 本道工序是粗車 Φ35 外圓，已知加工材料為 45 鋼機床為 CA6140 臥式 車床，專用夾具，所選刀具為 YT15 硬質(zhì)合金車刀 。 1.確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為 2.0mm，即背吃刀量 a p 2.0mm 2.確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 95 頁表 4-53 可知，當加工 45 鋼時，車刀刀桿尺寸 BH 為 2030，背吃刀量 a p

16、 2.0mm，則進給量 f0.40.5mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 91 頁表 4-43 進給量值可知，取橫向f0.4mm/r。 3.確定切削速度 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 98 頁表 4-58 外圓切削速度參考值可知，V c 1.51.83m/s， 1000v 則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍 n 709874.2r/min 3.14 d 根據(jù) 第 《金屬加工工藝及工裝設計》 91 頁表 4-43 可知，n710r/min， 3.14nd Vc 89.17m/min 1000 Tl/fn0.306min（三）粗車Φ27 外圓。 本道工序是粗車 Φ27 外圓，已知加工材料為 45

17、 鋼機床為 CA6140 臥式車床，專用夾具，所選刀具為 YT15 硬質(zhì)合金車刀 1.確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為 4.5mm，即背吃刀量 a p 4.5mm 2.確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 95 頁表 4-53 可知，當加工 45 鋼時，車刀刀桿尺寸 BH 為 2030，背吃刀量 a p 4.5mm，則進給量 f0.30.4mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 91 頁表 4-43 進給量值可知，取橫向f0.3mm/r。3.確定切削速度 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 98 頁表 4-58 外圓切削速度參考值可知V c 1.51.83m/s， 10

18、00v 則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍 n 709874.2r/min 3.14 d 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計?返?91 頁表 4-43 可知，n710r/min， 3.14ndVc 89.17m/min 1000Tl/fn0.15min四半精車Φ35 外圓 本道工序是半精車 Φ35 外圓，由粗車到Φ36 后在進行半精車到Φ35.2. 已知加工材料為 45 鋼機床為 CA6140 臥式車床，專用夾具，所選刀 具為 YT15 硬質(zhì)合金車刀 1.確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為 0.4mm，即背吃刀量 a p 0.4mm 2.確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 96 頁表 4

19、-54 可知，當加工 45 鋼時，背吃刀量 a p 0.4mm，則進給量 f0.450.8mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 91 頁表 4-43 進給量值可知，取 f 橫向0.5mm/r。 3.確定切削速度 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 98 頁表 4-58 切削速度參考值可知， V c 1.52.0m/s， 1000v 則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍 n 511682r/min 3.14 d 根據(jù) 第 《金屬加工工藝及工裝設計》 91 頁表 4-43 可知，n560r/min， V c 3 .14 nd 98.4m/min 1000 Tl/fn0.189min（五）精車Φ35 外圓

20、 本道工序是精車 Φ35 外圓，由半精車到Φ35.2 后在進行半精車到Φ35 已知加工材料為 45 鋼機床為 CA6140 臥式車床，專用夾具，所選刀具為 YT15硬質(zhì)合金車刀 1.確定背吃刀量由前述可知，切削單邊加工余量為 0.1mm，即背吃刀量 a p 0.1mm 2.確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 96 頁表 4-54 可知，當加工 45 鋼時， 背吃刀量 a p 0.1mm，則進給量 f0.110.15mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及 工裝設計》第 91 頁表 4-43 進給量值可知，取 f 橫向0.11mm/r。3.確定切削速度：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 98

21、頁表 4-58 切削速度參考值可知，V c 0.50.833m/s， 1000v n 271.42452.19 3.14 d 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 91 頁表 4-43 可知 n320 Vc 3 .14 nd 35.36m/min 1000 Tl/fn1.5min 六鉆Φ32 孔 本道工序是鉆Φ32 的孔。 YT 由鉆Φ31 的刀具： 錐柄麻花鉆用鉆床專用夾在鉆 床上進行加工。已知加工材料為 45 鋼機床為 z3025 1.確定背吃刀量由前述可知，切削加工余量為 36mm，即背吃刀量 a p 36mm 2.確定進給量：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 101 頁表 4-64 查得

22、f0.450.55mm/r 根據(jù)【8】表 5-51 查得 f0.553.確定切削速度：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 102 頁表 4-66 查得vc11.531m/min 1000vN 122.4r/min 3.14 d根據(jù)【8】表 5-54 可以查出 n80Tl/fn0.85 第三節(jié) 專用機床夾具設計 本次專用機床夾具設計任務是設計用于插入耳環(huán)的 Φ32 孔。即專用的鉆床夾具。由零件圖樣和課程設計任務書中能得到本工序加工要求如下： 0.112（1）1 個Φ32 0.005 孔表面粗糙度要求 Ra6.3。 0.112（2）1 個Φ32 0.005 孔軸向長度為 36 1.50 mm。

23、 1 0.112 3 1 個Φ32 0.005 孔的配合為 E9 0.112 4Φ32 0.005 孔軸線對Φ35 軸線的垂直度公差為 0.5/50（5）零件毛坯材料為 45 鋼（6）產(chǎn)品生產(chǎn)綱領：4360 件/年 0.112 鉆Φ32 0.005 孔在整個機加工工藝規(guī)程中為工序 65，加工之前Φ35 外圓已經(jīng)進行精加工，其尺寸為Φ35 0..015 mm表面粗糙度為 Ra1.6，其加工表面經(jīng)過模鍛后 0 010粗加工已經(jīng)達到 Ra50，零件外部未加工表面基本平整光滑。 由零件圖樣和該零件的機械加工工藝規(guī)程可知，Φ35外圓已經(jīng)精加工完成，表面粗糙度 Ra1.6，Φ32孔的中心距離為25，

24、距離表面C之間的距離為380.34，所以應以Φ35外圓的軸線為工序基準， 在定位基準面以及定位方案選擇上要盡可能以Φ35外圓的軸線為定位基準，以避免由于基準不重合帶來的加工誤差。 由零件的加工要求可知， 工件定位是需要限制六個自由度，以Φ35外圓的軸線為定位基準，所以用一個通孔套塊來限制零件在軸向和徑向移動和二個旋轉(zhuǎn)，同時通過一個壓塊來限制一個旋轉(zhuǎn)，保證其能限制它的六個自由度。 在零件下部用一個螺栓來進行調(diào)整， 以防止因為兩邊面不平而產(chǎn)生中心線傾斜，其目的為了更好的保證零件加工精度要求，夾緊力是用壓塊和螺栓產(chǎn)生的，夾具原理圖如下 圖3 鉆床夾具 夾具底座通過T型槽與工作臺相連。 當工件的定位方

25、案確定以后，還必須進行夾緊方案和夾緊機構(gòu)的設計，以保證在切削加工過程中工件的正確位置不在切削力、重力、慣性力等作用下發(fā)生變化。根據(jù)工件的形狀特點和定位方案，可以采用手動螺旋夾緊機構(gòu)。為了克服單螺旋夾緊機構(gòu)動作緩慢的缺點，此處采用開口墊圈。工人在操作時，不必將夾緊螺母全部擰下，只需擰松半扣后將開口墊圈徑向取出，然后把壓板向后推出，以實現(xiàn)快速裝卸工作。 工件在機床上加工，能否保證加工精度，主要取決于設備自身精度以及夾具與工藝和合理性，及刀具與工件間的相對位置。在裝配時采用樣件對刀法，由于零件只加工一個孔。不需要使用分度裝置，零件較小，采用固定式鉆模板加工孔時所獲得位置精度較高。 由于鑄造夾具體的工

26、藝性好，可以鑄造出各種形狀，具有較好的抗壓強度、剛度和抗震性，故選用鑄造夾具體，材料選用HT200，為了使夾具體穩(wěn)定，需要時效處理，以消除內(nèi)應力，為增強夾具體的強度、剛度、應增加夾具體的壁厚，設置加強筋。由加工誤差不等式知， 使用夾具加工工件時，加工誤差的來源有工件的安裝誤差、夾具的對定位誤差和在加工過程中的各種因素造成的誤差。為了達到加工要求，必須是三個誤差之和小于或等于工件的相應尺寸公差。在本夾具中，影響零件的誤差主要是通孔套塊軸線與鉆套軸心的距離， 通孔套塊軸線與鉆套軸心距離影響了孔的位置精度。但通過夾具體的制作可以吧其位置控制在尺寸內(nèi)。Φ32 對Φ35 軸線的垂直度公差為 0.5/50

27、。對刀鉆模套的配合為 H7/g6 鉆孔的加工精度為IT9 為，在技術條件保證工件相應的加工要求，其夾具上的數(shù)值應取零件的相應技術要去所規(guī)定的數(shù)值的 1/3 到 1/5，從結(jié)構(gòu)上看，若裝配后，通孔套塊軸線到鉆模套的中心線的距離小于或等于零件公差的 1/3 能滿足加工要求， 故夾具的定位尺寸 250.015mm。能滿足零件精度要去。 最終繪制的用于加工Φ32 孔的鉆模裝配圖，在該圖中應標有的相關尺寸： （1）夾具外形的最大輪廓尺寸：長：275mm 寬：189mm 高：214mm （2）鉆模板與鉆套的元件的聯(lián)系配合尺寸：Φ38H7/g6。 （3）鉆套中心線與通孔套塊軸線的距離為：250.015mm。

28、總結(jié) 本設計研究過程中仍然存在一些不足，有的問題還有待進一步深入，具體如下： 1）、系統(tǒng)的設計不太完善，還可結(jié)合計算機數(shù)據(jù)庫計算分析，整理出更加合理的設計方案； 、 2） 存在一定的浪費，夾具的易磨損件在設計中未明確磨損程度和使用極限。 、 3） 計算零件加工時間時考慮的是主要的工作時間，沒將操作者輔助時間加上去。5 參考文獻〔1〕王光斗，王春福.機床夾具設計手冊.第三版.上?？茖W技術出版社， 2002.〔2〕田玉順.機械加工技術手冊.北京出版社.1992.〔3〕北京第一通用機械廠.機械工人切削手冊（修訂第 2 版）.機械工業(yè)出版社.1993.〔4〕孟少農(nóng).機械加工工藝手冊（第 1、第 2、第 3 卷）.機械工業(yè)出版社.1996.〔5〕楊叔子.機械加工工藝師手冊.機械工業(yè)出版社.2004.〔6〕徐灝.機械設計手冊（第 1、第 2、第 3、第 4、第 5 卷）.機械工業(yè)出版社.1995.〔7〕金屬機械加工工藝人員手冊修訂組.金屬機械加工工藝人員手冊.上海科學技術出版社.1982.〔8〕王棟、李大磊 機械制造工藝學課程設計指導書.北京 .機械工業(yè)出版社.2010.9