2022年车床夹具设计说明书 .pdf
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1、成都电子机械高等专科学校第 3 页 共 22 页3 引言十年磨一剑,一朝试锋芒。如今,毕业的钟声即将敲向,我们即将迈入社会工作的浪花中。因此,我们应该对自己大学三年来所学的知识进行汇总和提炼。而毕业设计则为我们提供了一个锻炼的舞台,在这灿烂的舞台上,我们都是主角,因为我们要运用自己所学的知识来自主设计,自主创新。为此,我还怀这饱满的热情和精力积极投入毕业设计的浪潮中。通过上个月的课程专周设计和工厂实习,我发现在机械制造业中, 机床就象人的头脑一样引领着该行业飞速地发展,而夹具则象人的四肢一样推动着该行业日新月异地革新。因此, 我结合了时代的发展和社会的需要,选择了机床夹具设计。此外,我还认真学
2、习了机械教研室公布的毕业设计(论文)概念,认真分析了此次毕业设计的目的、方向、重点和意义; 并结合自身专业知识的掌握程度及运用能力,选择了中等复杂零件C620 拔杆来进行工艺规程拟订和第20 道工序的车夹设计。我由于是在工厂自己完成的,没有老师的指导,做起来十分吃力,而且也没有足够的时间,可能设计有些粗糙,也存在很多问题,但我是真的尽力了!这次毕业设计, 让我明白了毕业设计的伟大意义。更进一步掌握了车夹的步骤和方法, 锻炼了发现问题解决问题的能力和观察力。并对大学三年来所学的知识进行了一次彻底地“扫描” ,充分认识到自身存在的不足,不但巩固了旧知识,还学到了许多新知识。 进一步锻炼了自己的学习
3、能力、 自主设计、自主创新能力。第一章工艺设计工艺设计这一章是本次毕业设计的首要任务,对后面的夹具设计起着引领作用,是打开整个毕业设计的“窗户” ,起着至关重要的作用。它主要包括零件工艺分析、机械加工工艺设计、 机械加工工序设计等几个方面。现从各个方面具体进行。第一节零件的工艺分析由 C620轴零件图可知, 其材料为 HT200。该材料具有较高的强度、 耐磨性、耐热性、减振性以及铸造性,使用于承受较大应力、要求耐磨的零件。能够达到使用要求。该零件上的主要加工面为B 面、C 面、G 面、F 面,主要加工孔有 ?420+0.027和 2- ?160+0.019和 M10 螺纹孔,此外,还需加工通槽
4、24 5 和 4 处油沟宽 5 深 2。现结合图纸(图11)要求具体分析。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 22 页 - - - - - - - - - 成都电子机械高等专科学校第 4 页 共 22 页4 图 11 C620 零件图由零件图可知, B、C 两平面与 ?42 孔中心线的不垂直度公差0.05/100。为了保证精度要求, 它们最好一次装夹后加工完成,这样便能更好地保证垂直度要求,从零件的结构特性来看, B 面和 ?42 孔易于实现一次装夹便完成加工
5、,但 C面由于零件右端限制, 不易和它们实现一次装夹便完成加工。即便能够达到一次装夹便完成加工的要求,也不够经济。此外,还考虑到精基准选择的因素,由于B 面较大,而且是端面, ?420+0.027孔较大,易于定位,因此将B 面和 ?420+0.027孔作为精基准。从这方面考虑, 它们应该一次加工完成, 这样才能减小工件的定位误差。当 B 面和 ?42 孔一次性加工完成后, C 面以此定位来加工,便能很好地保证不垂直度误差了。对于 G 面和 F 面,虽不是重要配合面,但它的表面质量直接关系到2-?160+0.019两孔的位置度及同轴度, 因此这两面最好也一次性加工完成,这样便能很好地保证平行度,
6、 从而间接地减小了后续两孔的加工误差。结合本期专业实习的实践知识, 初步确定该两面可采用卧式铣床X62W,用两把铣刀一次性加工完成。至于 2- ?16 两孔,首先,其尺寸精度较高,被约束的因素也较多,主要有名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 22 页 - - - - - - - - - 成都电子机械高等专科学校第 5 页 共 22 页5 ?420+0.027与 ?160+0.019两中心线位置度公差0.1,?160+0.019两孔同轴度公差 0.05,?420
7、+0.027与 ?160+0.019中心线垂直度公差0.05/100。从零件精度和加工工艺性考虑,这两孔最好在车床上一次性加工完成。对于通槽 24 5, 由于没有很高的配合要求, 只是影响后续螺纹孔M10 加工,因此在铣床上粗铣后再精铣即可。对于螺纹孔M16,它起着连接的作用,因此应先钻出预孔,然后攻螺纹即可,具体数据参阅工艺卡片。对于 4 处宽 5 深 2 油槽,可在插床上加工,精度方面易于保证,只是加工方法有点复杂。特别是?420+0.027孔里面的两油槽,须采用活动销定位,待定位夹紧后再取出活动销进行加工。由参考文献 1 机械加工工艺设计手册中有关面和孔的经济精度及机床能达到的位置精度可
8、知, 上述技术要求是能够保证的, 零件的结构工艺性也是可行的。第二节确定毛坯毛坯类型主要有铸件、 锻件、型材等。 毛坯的选择主要从以下四个方面来考虑:1)零件的结构特性、形状和尺寸;2)零件材料3)零件产量4)工厂设备条件由于该零件的材料是HT200, 其形状较复杂,属于中等复杂程度的异性零件,因此采用铸件较为合理。 在选择铸造方法的时候应主要考虑该零件材料的铸造性能以及其生产批量以及工厂设备条件这三大因素。对于不同生产批量的零件其铸造方法也有很大区别。 对于小批量生产的零件宜采用成本较低的木模铸造或;对于成批生产的零件则宜采用效率较高的砂型铸造,而在大批大量生产中, 则采用高效率的砂型机械铸
9、造。此外, 对于一些精度要求较高的, 并且结构较复杂的异性零件,当普通的方法不能完成铸造要求时,则需采用特种铸造。对于本零件, 通过上述分析,确定采用砂型铸造的方法获得毛坯,由于铸造后有残余应力,因此在铸造后进行清砂和热处理。对毛坯进行热处理安排时,主要从以下从以下三个方面来考虑:1)毛坯类型(通常,铸件采用退火处理;锻件采用正火处理)2)工时安排(若工时充裕,如两班制,则采用人工时效即可;若工时紧张,如三班制,则采用回火处理)3)工厂设备条件通过上述分析, 假设在工时充裕,两班制的情况下,则才用退火后进行人工时效处理。待毛坯类型确定后,边可确定毛坯基本尺寸。通过参阅参考文献1 机械加工工艺设
10、计手册表2.3-6,该种毛坯的尺寸公差等级CT 为 810级,加工余量登记 MA 为 G 级。故取 CT 为 9 级,MA 为 G 级。参阅文献 1 机械加工工艺设计手册表2.3-5,用查表法确定各表面的总余量如表 1-1 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 22 页 - - - - - - - - - 成都电子机械高等专科学校第 6 页 共 22 页6 表 1-1 各加工表面总余量加工表面基本尺寸(mm)加工余量等级加工余量数值(mm) 说明B、C面5
11、4 H 2 单侧加工G、F面54 H 2 双侧加工?420+0.027孔42 H3 单侧加工第三节工艺规程设计工艺规程设计主要包括以下四个方面,即定位基准的选择,制订工艺路线,选择加工设备及刀、夹、量具,加工工序设计。现对这四个方面逐步详解。一、定位基准的选择精基准的选择: C620轴拔杆的 B 面和 ?420+0.027孔既是设计基准, 有是装配基准,用她们作精基准, 既能使加工遵循 “基准重合” 的原则,又能实现“销孔”的典型定位方式;其余各孔和面的加工也能用它定位,这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外, B 面的面积较大,定位比较稳定,加紧方案即可采用一长销或短销,然后在C 面加
12、开口垫圈压紧。因此夹紧方案也比较简单、可靠,操作方便。另一方面,从图纸上的技术要求?420+0.027与 ?160+0.019两中心线位置度公差0.01 和 ?420+0.027与 ?160+0.019中心线垂直度公差0.05/100也可得知,?420+0.027孔是后续工序的基准,只有把它作为精基准,才能很好地保证与?160+0.019孔的位置度和垂直度。再则, G、F 两对称面到中心线的距离为340-0.25,为了更好地保证该尺寸,也应该选它作为精基准。 通过以上两方面的分析, 确定 B 面和 ?420+0.027精基准。粗基准的选择:粗基准选择的一般原则有以下四点:1)为了保证加工面与非
13、加工面之间的位置要求,应选非加工面为粗基准;2)合理分配各加工面的余量;3)粗基准应避免重复使用,在同一尺寸方向上,通常只允许用一次;4)选作粗基准的表面应平整光洁,要避开锻造飞边和铸造冒口、分型面、毛刺等缺陷,以保证定位准确、夹紧可靠。以上面四点为基本出发点,结合该零件结构特性及铸造特性分析。A、E、D 面皆不是分型面,而且铸造后表面质量较好;而且面比较大,能够保证定位、夹紧可靠。此外,结合定位方法,可采用以A 面和 D 面定位, E 面压紧,或者采用 E 面和 D 面定位, A 面压紧。这两种方案大同小异。只是工件的摆放位置相反。但都能保证加工要求。从这方面来看,只要铸造表面的质量较好,这
14、两面不用加工便可进行定位压紧。 从而使得定位基面的加工余量最小。满足一般粗基准选择的原则。另一方面,从产品的经济性来考虑,A、E、D 三面皆相对较大,若铸造后都要加工方能到达定位精度要求,那必然带来成本增高的弊端, 即使方案能够实现,也不实用于现场指导生产。因此,在设计零件的时候,就应从零件的结构特性、机械加工规程、生产效益等主要因素来综合考虑。通过以上分析,结合加工过程来综合考虑。选择A、D 两面较 E、D 两面更名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 22 页
15、 - - - - - - - - - 成都电子机械高等专科学校第 7 页 共 22 页7 好,这是由于前者便于在定位压紧中对工件进行观察、调整、取放。综上所述,确定以 A、E 两面为粗基准。二、制订工艺路线(一)初步拟订工艺路线通过查阅参考文献 1 机械加工工艺设计手册第四章各种加工方法的经济精度和表面粗糙度,结合图纸(如第5 页图所示)分析各表面的加工要求,确定各表面的加工方法如下:B 面:粗车精车;?420+0.027孔:粗车精车;C 面:粗铣半精铣;G、F 两面:粗铣半精铣;?160+0.019两孔:钻铰;通槽 24 5:粗铣半精铣;M10 螺纹孔:钻攻螺纹;4 处油槽:插槽因 B 面和
16、 ?420+0.027孔中心线的垂直度要求较高,同时,它们是后续工序的精基准,因此这两个工序应采用工序集中的原则,即分边在一次装夹下将B 面和 ?420+0.027孔同时加工出来,以保证其位置精度。根据先面后孔、先主要面后次要面和先粗加工后精加工的原则,将G、F 两面放在前面, ?160+0.019两孔则放在其后面。次要表面如C 面,槽 24 5,4 处油槽则放在最后依次进行。在拟订加工工艺路线的时候, 除了考虑零件工艺性以及加工工艺的一些基本原则,还应考虑零件生产批量, 并结合现场车间的机床布局, 适当调整生产节拍,尽量减少装卸和运输等辅助工时,以边提高生产效率。如后面的M10 螺纹孔和油槽
17、的加工,这两工序之间没有直接的联系,先加工谁并无影响, 因此和根据车间现场机床布局形式来进行适当的调整。此外,在拟订工艺路线的时候还应注意一些辅助环节,如倒角,可穿插在各工序之间进行,以边减少工时,提高生产效率。除此之外,尽量使得机械设备和工作人员的合理搭配,如一些次要倒角,可安排在最后进行钳工处理。 这样,不仅达到了合理的生产节拍, 还充分利用物力、人力资源。 从而实现了较为经济合理的,能够指导现场生产的工艺路线。通过上述分析,初步拟订加工工艺路线如下:表 1-2 初步工艺路线工序号工序内容10 铸造清砂退火20 粗车精车B 面;粗车精车?420+0.027孔30 粗铣精铣C 面40 粗铣半
18、精铣G、F 两面50 钻铰?160+0.019两孔60 粗铣精铣通槽24 5 70 钻 M10 预孔攻M10 螺纹孔80 插 4 处宽 5 深 2 油槽名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 22 页 - - - - - - - - - 成都电子机械高等专科学校第 8 页 共 22 页8 (二)改进工艺路线上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则,但某些工序还需进一步改进。如工序 20的加工方法, 是对 B 面和 ?420+0.027孔分别进行粗、 精加工,虽然这样能
19、节省换刀等辅助工时,减小加工成本。但这两个面是整个工艺的精基准,并且它们之间有垂直度要求0.05/100,因此应将二者的粗、精加工集合在一起。即先粗车 B 面和 ?420+0.027孔,再精车B 面和 ?420+0.027孔。这样不仅便于在加工?420+0.027孔时可以通过精车孔来纠正垂直度误差,还提高了加工精度, 为后续工序提供了精度储备,同时, 还有利于降低后续工序相关夹具的设计难度。从这一点来看,我们在拟订工艺路线的时候,不能一味照搬书上的原则、定理。而应结合生产实际,针对零件的主要的相关精度要求以及零件的整个工艺路线来综合考虑工序的安排。此外, G、F 两面的平行度会直接影响?160
20、+0.019两孔的同轴度误差,因此,这两面应采用工序集中的原则,即一次装夹,对两个面同时进行加工,可才用卧式铣床 X62W,用两把铣刀一次性铣出两面。再者,?160+0.019两孔中心线与 ?420+0.027孔中心线的位置度要求为0.01,因此,不宜采用钻铰的工艺方法。虽然钻铰工序能保证零件精度要求,单工序工时较短,但是不便于在铰孔时纠正两孔同轴度误差以及两孔与?420+0.027孔中心线的位置度,因此, 应采用钻扩铰的工艺方法,一方面能够通过铰孔来纠正 ?160+0.019两孔中心线与 ?420+0.027孔中心线的位置误差以及两孔同轴度误差,还能调整合理的生产节拍,也有利于刀具等硬件资源
21、的合理分配。此外, M10 螺纹孔的加工安排则要注意零件生产批量的因素。这里是成批生产,其生产设备的搭配一般是大量通用机床。因此,这个M10 螺纹孔的加工应放在一个工序中进行, 这样便于机床的合理利用, 同时减少了工件的搬运工时。但若该零件是大批的量生产, 那么其生产设备则是以通用机床为主,辅以小量专用机床。而且生产线的安排利于随行夹具的通过。因此,宜采用工序分散的方式,以便提高生产效率。修改后的工艺路线如下:表 1-3 改进的工艺路线工序号工序内容简要说明10 铸造清砂退火消除内应力20 粗车 B 面和 ?420+0.027孔精车 B 面和 ?420+0.027孔基准先行30 粗铣精铣C 面
22、次要表面穿插其中40 粗铣半精铣G、F 两面先加工面、工序集中50 钻扩铰?160+0.019两孔后加工孔、工序分散60 粗铣精铣通槽24 5 先加工面70 钻 M10 预孔攻M10 螺纹孔后加工孔、工序分散80 插 4 处宽 5 深 2 油槽次要表面安排在后90 钳工100 检验110 入库名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 22 页 - - - - - - - - - 成都电子机械高等专科学校第 9 页 共 22 页9 90 钳工工序分散,平衡节拍100
23、检验110 入库三、选择加工设备及刀、夹、量具选择加工设备及刀、夹、量具时,主要从以下几个方面考虑:1)生产类型2)工件定位3)现场生产设备及其布置4)各个工序加工方法从上述四个基本点出发,结合零件工艺路线以及相关精度要求,现对各个工序逐次分析工序 20。考虑到定位的定位夹紧方案 (如图 12所示)及夹具结构设计等问题,采用卧式车床,通过查阅参考文献1机械加工工艺设计手册有关机床能达到的精度和相关刀、夹、量具的测量精度,结合本工序的精度要求,选择适当的设备, 尽量在保证加工要求的前提下选择相应的设备,切记不要一味地为了满足加工精度要求,而选择超出加工精度太多的机床或刀、夹、量具。通过分析比较,
24、本工序选择C620 卧式机床,选择端面车刀和内孔车刀。由于是成批生产,所以应该以通用夹具为辅,专用夹具为主。一方面成本不至于太高,另一方面以减少工件在装夹中的辅助工时,进而降低工件在加工过程中的辅助时间,提高生产效率,这里设计专门的车床夹具(编号:CJ 01) 。由于是成批生产,则选用一般的通用量具,而不采用高效的专用量具,这里选用通用量具游标卡尺100 0.05mm,并辅以专用量具孔用量规。工序 30。其考虑原则及大致方法与上述相似,这里便不再累述。该工序的定位夹紧方案如图13 所示。考虑到 C 面在加工过程中,由于其侧面有障碍,影响了工件的旋转,因此,不宜采用B 面加工的车端面的方法,而应
25、采用铣削的方法。在铣削方法中还要考虑立铣和卧铣。由于卧铣较为普遍, 但由于工件结构的限制,卧铣的加工方法显然难以达到加工要求,因此采用立铣。通过查阅文献1,选择立式铣床 X5020B。夹具也才用专门的铣床夹具(编号:XJ01) 。刀具则采用立铣刀,其尺寸应适中,若尺寸过大,虽然能提高切削效率,但会给机床增添动力负担;若尺寸过小,不仅费时,还没有合理利用机床资源。现综合名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 22 页 - - - - - - - - - 成都电子机械
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