花鍵軸的機械加工工藝規(guī)程及工藝夾具設計（含全套CAD圖紙）

花鍵軸的機械加工工藝規(guī)程及工藝夾具設計（含全套CAD圖紙）,花鍵軸,機械,加工,工藝,規(guī)程,夾具,設計,全套,cad,圖紙 課程設計(論文) 題　目: 花鍵軸的機械加工工藝規(guī)程及工藝夾具設計 目錄 1. 引言 1 2工藝規(guī)程設計 2 2.1 零件的分析 2 2.1.1 零件的作用 2 2.1.2 零件的工藝分析 3 2.2 工藝規(guī)程設計 4 2.2.1 確定毛坯的制造形式 4 2.2.2零件生產(chǎn)類型的選擇 4 2.3 繪制毛坯-零件合圖 7 2.2.2 基面的選擇 7 2.2.3 制定工藝路線 8 2.2.4 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 12 2.2.5 確定切削用量 12 3 夾具設計 18 3.1 工序尺寸精度分析 18 3.2 定位方案確定 18 3.3 定位元件確定 18 3.4 定位誤差分析計算 19 3.5夾緊方案及元件確定 20 3.6 夾具總裝草圖 21 結 論 23 參考文獻 24 致 謝 26 1 引言 機械制造技術基礎課程設計是在學完了機械制造技術基礎后的教學環(huán)節(jié)，它一方面 要求學生通過設計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝及結構設計的基本能力，另外，也為以后做好畢業(yè)設計進行一次綜合訓練和準備。學生應當通過機械制造技術基礎課程設計在下述各方面得到鍛煉： 1.能熟練運用機械制造技術基礎課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確的解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。 2.提高結構設計能力。學生通過設計夾具的訓練，應當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、既經(jīng)濟合理又能保證加工質量的夾具的能力。 3.學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱出處、能夠做到熟練運用。[3] 2 工藝規(guī)程設計 本零件，假設年產(chǎn)量為5000件，每臺機器需要該零件1個，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為1班。 該零件材料為45，考慮到零件在工作時有很多的要求，所以選擇鑄造。依據(jù)設計要求Q=5000件/年，n=1件/臺；結合生產(chǎn)實際，備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領 N=Qn(1+α)（1+β)=7437.5件/年 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目說給定的零件是花鍵軸，位于傳動系統(tǒng)中，一般與配合使用。主要作用是用于空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的傳動機構。零件上有兩個的軸段，用于與軸承內(nèi)圈相配合，其支承作用。零件上有帶鍵槽的的軸頭用于與聯(lián)軸器相連接傳遞運動和動力。 2.1.2 零件的工藝分析 花鍵軸軸這個零件從零件圖上可以看出，它一共有四組加工表面，而這四組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這三組加工表面分述如下： 1.以兩端中心孔為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：兩端中心孔以及端面和倒角的加工。其中主要加工表面為兩端中心孔，這要是因為中心孔的軸線要用作后面加工的定位和工序基準。 2.以左端外圓面為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：軸段外圓面、一個的鍵槽、軸段外圓面。其中主要加工表面為軸段外圓面、一個的鍵槽，這是用來連接聯(lián)軸器的。 3.以右端外圓面為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：兩個軸段的外圓面及左邊倒角、右邊定位軸肩。其主要加工表面為兩個軸段的外圓面，這是用來與軸承內(nèi)圈配合用于支承的。 4.以花鍵為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：分度圓直徑為花鍵軸、軸段外圓面及兩側的退刀槽。主這是用來配合用于傳遞運動和動力的。 這四組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： 軸頭外圓面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面把兩端中心孔軸線作為公共基準，有圓跳動要求。 鍵槽兩側面相對于有對稱度要求。 由以上分析可知，對于這四組加工表面而言，我們可以先加工兩端中心孔這一組加工表面，然后以其軸線為基準，借助夾具進行其他三組表面的加工，并且保證它們之間的形狀精度要求。 2.2 工藝規(guī)程設計 2.2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為45鋼，考慮到花鍵軸在傳動過程中收到的振動，載荷，受力等方面的影響，因此應該選用鍛件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠，由于零件產(chǎn)量為中大批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，可以采用模鍛成型，這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應該的。 2.2.2零件生產(chǎn)類型的選擇 由以上分析可知。該軸零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于軸來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。 零件毛坯的生產(chǎn)加工主要有三種方式：鑄造、鍛壓、焊接。 一 常見零件毛坯類型 機械零件的常用毛坯包括鑄件、鍛件、軋制型材、擠壓件、沖壓件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件。 1．鑄件是形狀較復雜的零件毛坯，宜采用鑄造方法制造。目前生產(chǎn)中的鑄件大多數(shù)是砂型鑄造，少數(shù)尺寸較小的優(yōu)質鑄件可采用特種鑄造，如金屬性鑄造、熔模鑄造和壓力鑄造等。 2．鍛件適用于強度要求較高，形狀比較簡單的零件毛坯，鍛造方法有自由鍛和模鍛。自由鍛的加工余量大，鍛件精度低，生產(chǎn)率不高，適用于單件小批量生產(chǎn)以及大型零件毛坯制造。模鍛加工余量小，鍛件精度高，生產(chǎn)率高，適用于中小型零件毛坯的大批量生產(chǎn)。 3．型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋型材的精度較低，適用于一般零件的毛坯。冷拉型材的精度較高，適用于對毛坯精度要求較高的中小型零件的毛坯制造，可用于自動機床加工。 4．焊接件是根據(jù)需要用焊接的方法將同類材料或不同的材料焊接在一起而成的毛坯件。焊接件制造簡單，生產(chǎn)周期短，但變形較大，需經(jīng)時效處理后才能進行機械加工。焊接方法適用于大型毛坯、結構復雜的毛坯制造。 5．冷沖壓件適用于形狀復雜的板料零件。 二 毛坯選擇的原則 選擇毛坯的基本任務是選定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝和費用，而且對零件的加工質量、加工方法、生產(chǎn)率及生產(chǎn)成本都有很大的影響。因此，選擇毛坯要從毛坯的制造和機械加工兩方面綜合考慮，以求得最佳的技術經(jīng)濟效果。 在選擇毛坯時應考慮下列因素： 1．零件材料及力學性能要求 例如材料為鑄鐵的零件，應選擇鑄造毛坯。對于重要的鋼制零件，為獲得良好的力學性能，應選用鍛件毛坯；形狀較簡單及力學性能不太高時，可用型材毛坯；有色金屬零件常用型材或鑄造毛坯。 2．零件的結構形狀與大小 軸類零件毛坯，如直徑和臺階相差不大，可用棒料；如各臺階尺寸相差較大，則宜選用鍛件。 大型零件毛坯多用砂型鑄造或自由鍛；中小型零件可用模鍛件或特種鑄造件。 3．生產(chǎn)類型 大批大量生產(chǎn)時，應選用毛坯精度和生產(chǎn)率均較高的毛坯制造方法，和精密如模鍛、金屬型機器造型鑄造和精密鑄造。 單件小批生產(chǎn)時，可采用木模手工造型鑄造或自由鍛造。 4．現(xiàn)有生產(chǎn)條件 選擇毛坯時，必須考慮現(xiàn)有生產(chǎn)條件，如現(xiàn)有毛坯制造的水平和設備情況，外協(xié)的可能性及經(jīng)濟性等。 5．充分利用新工藝、新材料 為節(jié)約材料和能源，提高機械加工生產(chǎn)率，應充分考慮應用新工藝、新技術和新材料。如精鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓和粉末冶金等在機械中的應用日益廣泛，這些方法可以大大減少機械加工量，節(jié)約材料，大大提高了經(jīng)濟效益。 三 典型零件毛坯的選擇 根據(jù)毛坯的選擇原則，下面分別介紹軸桿類、盤套類和機架箱體類等典型零件的毛坯的選擇方法。 1．軸桿類零件的毛坯選擇 作用：軸桿類零件指各種傳動軸、機床主軸、絲杠、光杠、曲軸、偏心軸、凸輪軸、齒輪軸、連桿、搖臂、螺栓、銷子等。這類零件一般軸向（縱向）尺寸遠大于徑向(橫向)尺寸，是機械產(chǎn)品中支撐傳動件、承受載荷、傳遞扭矩和動力的常見典型零件。 毛坯選擇：軸類零件最常用毛坯是型材和鍛件。 ① 對于光滑的或有階梯但直徑相差不大的一般軸，常用型材（即熱軋或冷拉圓鋼）作為毛坯。 ② 對于直徑相差較大的階梯軸或要承受沖擊載荷和腳邊應力的重要軸，均采用鍛件作為毛坯。 生產(chǎn)批量較小時，采用自由鍛件。 生產(chǎn)批量較大時，采用模鍛件。 ③ 對于結構形狀復雜的大型軸類零件，其毛坯采用砂型鑄造件、焊接結構件或鑄-焊結構毛坯。 根據(jù)圖紙參數(shù)要求，選擇生產(chǎn)批量較大的軸，采用模鍛成型。 2.3 繪制毛坯-零件合圖 毛坯圖如圖2-1 2.2.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。[3] （1）粗基準的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對于本零件來說，所有表面都需要加工，按照有關粗基準的選擇原則，選取最大外圓面作為粗基準。 （2）精基準的選擇 主要應該考慮基準重合的問題。設計基準，工序基準，定位基準相重合，可以減少定位誤差和基準不重合引起的誤差，因此選擇兩中心孔的公共中心線作為精基準。 2.2.3 制定工藝路線 制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1.工藝路線方案一 工藝一：鍛造 工藝二：去飛邊 工藝三：銑端面，打中心孔 工藝四：粗車外圓，以中心軸線為精基準。 工藝五：半精車外圓，倒角，車退刀槽 工藝六：銑鍵槽 工藝七：車螺紋 工藝八：粗磨外圓 工藝九：精磨軸頸及軸頭，螺紋面 工藝十：研磨螺紋面 工藝十一：去毛刺 工藝十二：檢驗入庫 2.工藝路線方案二 工藝一：鍛造 工藝二：去飛邊 工藝三：銑端面，打中心孔 工藝四：粗車外圓，倒角，車退刀槽 工藝五：半精車外圓面 工藝六：銑鍵槽 工藝七：粗磨無粗糙度要求外圓面 工藝八：粗磨，精磨軸頸，軸頭 工藝九：車螺紋 工藝十：粗磨，精磨螺紋面 工藝十一：研磨螺紋面 工藝十二：去毛刺 工藝十三：檢驗入庫 3.工藝路線方案的比較與分析 上述兩個工藝路線方案的特點在于：方案一對于整個花鍵軸軸一起加工，減少裝夾次數(shù)，同時在加工過程中有效防止了加工產(chǎn)生的應力對后加工工序的影響；方案二對不同部位進行粗、半精、精加工，不能對一臺機床進行連續(xù)運用。綜合比較選擇工藝路線方案一。 10 鍛 造 20 去飛邊 30 粗車花鍵軸左端面，打中心孔，及左邊Φ110mm、Φ125mm、Φ140mm、Φ150mm 定位軸肩以中心孔軸線為精基準。 40 粗車花鍵軸右端面，打中心孔，及右邊、Φ120mm 、Φ140mm 定位軸肩，以及Φ150mm 軸段退刀槽的外圓面，以中心孔軸線為精基準。 50 調質處理 60 半精車左端各外圓面，左邊Φ110mm、Φ125mm、Φ140mm、Φ150mm 控制軸線方向的各個軸段的長度。 70 半精車右端各外圓面，邊、Φ120mm 、Φ140mm 定位軸肩，以及Φ150mm 軸段,倒角。 80 車退刀槽5X3,車退刀槽6X4。 90 車螺紋M140X2，選擇兩個Φ150mm 外圓面作為基準。 100 銑鍵槽，選擇兩個Φ150mm 外圓面作為基準。 110 銑花鍵 120 淬火 130 粗、精磨左端面及Φ150mm 軸頭外圓面，Φ150mm 軸段外圓面，以及磨制過渡圓角。 140 去毛刺 150 檢驗 160 入庫 考慮到本零件在結構上的特點，顯然上述方案還有一些欠考慮之處。例如加工與軸承配合軸段的定位軸肩時，定位軸肩在模鍛上不易直接加工出來，采用車床加工更合適，因此，這應該列為單獨的一道工序。綜合考慮，工藝路線方案為： 10 鍛 造 20 去飛邊 30 粗車花鍵軸左端面，打中心孔，及左邊Φ110mm、Φ125mm、Φ140mm、Φ150mm 定位軸肩以中心孔軸線為精基準。 40 粗車花鍵軸右端面，打中心孔，及右邊、Φ120mm 、Φ140mm 定位軸肩，以及Φ150mm 軸段退刀槽的外圓面，以中心孔軸線為精基準。 50 調質處理 60 半精車左端各外圓面，左邊Φ110mm、Φ125mm、Φ140mm、Φ150mm 控制軸線方向的各個軸段的長度。 70 半精車右端各外圓面，邊、Φ120mm 、Φ140mm 定位軸肩，以及Φ150mm 軸段,倒角。 80 車退刀槽5X3,車退刀槽6X4。 90 車螺紋M140X2，選擇兩個Φ150mm 外圓面作為基準。 100 銑鍵槽，選擇兩個Φ150mm 外圓面作為基準。 110 銑花鍵 120 淬火 130 粗、精磨左端面及Φ150mm 軸頭外圓面，Φ150mm 軸段外圓面，以及磨制過渡圓角。 140 去毛刺 150 檢驗 160 入庫 2.2.4 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 花鍵軸零件材料為45鋼，硬度為217~255HBS，生產(chǎn)類型為中、大批生產(chǎn)，采用普通模鍛，精度IT13。 根據(jù)原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.軸段外圓面 這段軸表面粗糙度為1.6,需要粗車，半精車，粗磨，半精磨加工。直徑加工余量為2Z=7mm。 2.2.5 確定切削用量 4） 工藝三：以作外圓面為粗基準車端面，打中心孔 本工序采用計算方法 1.加工條件 工件材料：45鋼正火，，模鍛 加工要求：車端面，打中心孔 機床：普通車床C620-1 刀具：刀具材料 YT15，刀桿尺寸16×25mm2 中心鉆：帶護錐的中心孔刀具，基本尺寸為d=4mm 2.計算切削用量 1）粗車右端面 (1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.4mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.4mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100043=740.6r/min 從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉速為680r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)為1，故主切削力 =2305N 切削功率=2124.3/60000KW=3.25KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=3.25kW/0.8=4.06KW所以機床效率夠用。 2）粗車左端面 (1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.3mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.3mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100027=1179.5r/min 從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉速為1000r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)為1，故主切削力 =2305N 切削功率=1659.6/60000KW=2.35KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=2.35kW/0.8=2.93KW所以機床效率夠用 3）粗車的外圓面 (1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，肩軸采用一次切削，另兩個外圓面采用二次切削，取=2mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.4mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.4mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100043=740.6r/min 從機床主軸箱標 牌上查得，實際主軸轉速為680r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)為1，故主切削力 =2305N 切削功率=2124.3/60000KW=3.25KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=3.25kW/0.8=4.06KW所以機床效率夠用。 4）粗車的外圓面 (1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，單邊余量Z=2.3mm，所以取=2.3mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.5mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2.3mm，f=0.5mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100070=454.96r/min 從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉速為500r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)為1，故主切削力 =2305N 切削功率=2958.23/60000KW=5.419KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=5.419kW/0.8=6.77KW所以機床效率夠用。 5）粗車花鍵軸左端面，打中心孔，及左邊Φ110mm、Φ125mm、Φ140mm、Φ150mm 定位軸肩以中心孔軸線為精基準。 (1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.3mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.3mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100032=995r/min 從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉速為1000r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)為1，故主切削力 =2305N 切削功率=1659.6/60000KW=2.77KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=2.77kW/0.8=3.46KW所以機床效率夠用 2）粗車花鍵軸右端面，打中心孔，及右邊、Φ120mm 、Φ140mm 定位軸肩，以及Φ150mm 軸段退刀槽的外圓面，以中心孔軸線為精基準。 (1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.3mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.3mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100027=1179.5r/min 從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉速為1000r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)為1，故主切削力 =2305N 切削功率=1659.6/60000KW=2.35KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=2.35kW/0.8=2.93KW所以機床效率夠用 2) 銑鍵槽 銑刀：直柄鍵槽銑刀 （根據(jù)GB/T1112.1-1997）d=6mm，l=10mm，L=45mm 采用一次行程銑鍵槽，=3.5mm，垂直切入時 =14mm/min，縱向切入時=47mm/min。 3） 花鍵軸螺紋 刀具：選螺紋刀，材料硬質合金 取f=5mm/r,兩次粗加工的加工余量=4mm，半精加工的加工余量= 1.6mm ，粗磨加工余量=0.25mm，精磨加工余量=0.15mm。 3 夾具設計 3.1 工序尺寸精度分析 本工序加工鍵槽，保證軸肩與鍵槽右端的長度為15，和外圓到鍵槽底部的距離101及鍵寬32該工序在X52K機床上加工，零件屬于中批量生產(chǎn)。 3.2 定位方案確定 根據(jù)工件的加工要求，該工件必須限制工件的六個自由度，現(xiàn)根據(jù)加工要求來分析其必須限制的自由度數(shù)目及基準選擇的合理性。 （1） 為了保證101必須限制Z向的移動及X向的轉動。 （2） 為了保證32和槽面的對稱度必須保證Z向的轉動，X向的移動，Y向的轉動。 （3） 為了保證軸肩與鍵槽右端的長度為15，必須限制Y向的移動。 3.3 定位元件確定 綜上分析：為了限制六個自由度，其中的Z移動Z轉動X移動X轉動用兩個V型塊限制，Y移動由右端V型塊上帶有一擋塊擋在的右端面限制，Y的轉動由的外圓柱面上的夾緊力限制。 3.4 定位誤差分析計算 注：V型塊夾角α=90°。 基準位移誤差： 工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對一批工件來說，當直徑由最小D－δD變大到D時，工件中心（即定位基準）將在V型塊的對稱中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關系退出： ΔY== 基準不重合誤差： 從圖（b）中設計基準與定位基準不重合，假設定位基準不動，當工件直徑由最小D－δD變到最大D時，設計基準的變化量為，即基準不重合誤差ΔB=。 從圖(c)中可知，設計基準為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差. ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207 ΔD=0.00207＜T 即滿足要求 3.5夾緊方案及元件確定 工件在定位時為了保證定位的精度需要在外圓面上加個壓板。 3.6 夾具總裝草圖 見CAD圖紙 23 結 論 通過近一個月的課程設計，使我們充分的掌握了一般的設計方法和步驟，不僅是對所學知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運用理論知識解決實際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設計的整個過程。 在整個設計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學、嚴謹?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關的資料和相關產(chǎn)品信息。這一次設計是大學四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設計，也是最難的一次。在設計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導和幫助，才能夠在設計中少走了一些彎路，順利的完成了設計。 本設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下： （1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。 （2）與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。 （3）系統(tǒng)的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。 （4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。 參考文獻 [1] 劉德榮，組合夾具結構簡圖的初步探討，組合夾具，1982. 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[21] Sors l.fatigue design of machine components.oxford:pergramon press.1971 43 致 謝 在本文完成之際，首先向我最尊敬的導師老師致以最誠摯的敬意和最衷心的感謝。幾個月以來，他不遺余力地對我的設計進行了指導。在我課程設計這段時間，無論在學習還是在生活上，恩師都給予了我無微不至的關懷。他以其淵博的知識，寬厚的胸懷、無私的敬業(yè)精神以及嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和開拓進取的精神激勵著我，并言傳身教，身體力行地不斷培養(yǎng)我獨立思考，深入探索，解決實際問題的能力，使我受益匪淺。老師給與了該設計關鍵性的技術指導，并指明了研究的方向，雖然平日里工作繁多，但在我做課程設計的過程中，特別在說明書的撰寫和修改上給予了我悉心的指導，特此向老師表示衷心的感謝和敬意! 課程設計雖已完成了，但由于知識水平的局限，實際經(jīng)驗缺乏，設計還存在許多不足，有很多地方需要改進。對于這些不足，我將在以后的工作中利用盡自已所能的去補充和完善，讓自己成為對社會作更多的貢獻，成為有用之才。 此外還要感謝那些給予過我關心、幫助的老師和同學，正是有了大家的關懷、鼓力和我自己的努力，此設計才得以順利完成。 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 花鍵軸 零件名稱 花鍵軸 共8頁 第 1 頁 車間 工段 工序號 材料牌號 機加工 二 80 45 毛坯種類 毛坯外形 每毛坯制件 每臺件數(shù) 鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備牌號 同時加工件 普通車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉速/ r/min 切削速度/ m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數(shù) 公步工時 機動 輔助 1 車退刀槽5X3,車退刀槽6X4。 車刀、專用夾具 500 2.67 0.2 3 1 0.11 2 3 機械加工工藝過程卡片 零件圖號 共　2 頁 零件名稱 花鍵軸 第　　頁 材料牌號 45鋼 毛坯種類 鍛件 毛坯外形尺寸 每件毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 工序號 工序內(nèi)容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 準終 單件 10 鍛 造 鍛工 自由鍛 鍛床 游標卡尺 20 去飛邊 金工 磨工 磨床 砂輪、游標卡尺 30 粗車花鍵軸左端面，打中心孔，及左邊Φ110mm、Φ125mm、Φ140mm、Φ150mm 定位軸肩以中心孔軸線為精基準。 金工 車、鉗工 普通車床 車刀、麻花鉆、三爪卡盤 40 粗車花鍵軸右端面，打中心孔，及右邊、Φ120mm 、Φ140mm 定位軸肩，以及Φ150mm 軸段退刀槽的外圓面，以中心孔軸線為精基準。 金工 車 、鉗工 普通車床 車刀、麻花鉆、三爪卡盤 50 調質處理 熱加工 熱處理 淬火機 淬火機 60 半精車左端各外圓面，左邊Φ110mm、Φ125mm、Φ140mm、Φ150mm 控制軸線方向的各個軸段的長度。 金工 車工 普通車床 車刀、三爪卡盤 70 半精車右端各外圓面，邊、Φ120mm 、Φ140mm 定位軸肩，以及Φ150mm 軸段,倒角。 金工 車工 普通車床 車刀、三爪卡盤 80 車退刀槽5X3,車退刀槽6X4。 金工 車工 普通車床 車刀、專用夾具 90 車螺紋M140X2，選擇兩個Φ150mm 外圓面作為基準。 金工 車工 普通車床 車刀、專用夾具 100 銑鍵槽，選擇兩個Φ150mm 外圓面作為基準。 金工 鉗工 普通立式銑床 銑刀、專用夾具 110 銑花鍵 金工 鉗工 普通立式銑床 銑刀、專用夾具 120 淬火 熱加工 熱處理 淬火機 淬火機 130 粗、精磨左端面及Φ150mm 軸頭外圓面，Φ150mm 軸段外圓面，以及磨制過渡圓角。 金工 磨工 普通磨床 砂輪、游標卡尺 140 去毛刺 金工 鉗工 鉗工臺 深度游標卡尺 150 檢驗 檢驗 160 入庫 倉庫 外文翻譯 譯文題目 一種自動化夾具設計方法 原稿題目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design 原稿出處 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784–789 一種自動化夾具設計方法 塞西爾 美國，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學，，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實驗室（VEEL） 在這片論文里，描述了一種新的計算機輔助夾具設計方法。對于一個給定的工件，這種夾具設計方法包含了識別加緊表面和夾緊位置點。通過使用一種定位設計方法去夾緊和支撐工件，并且當機器正在運行的時候，可以根據(jù)刀具來正確定位工件。該論文還給出了自動化夾具設計的詳細步驟。幾何推理技術被用來確定可行的夾緊面和位置。要識別所完成工件和定位點就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術要求、特征。 關鍵詞：夾緊；夾具設計 1. 動機和目標 夾具設計是連接設計與制造間的一項重要任務。自動化夾具設計和計算機輔助夾具設計開發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實現(xiàn)目標的關鍵。在這片論文里，討論了一種夾具設計的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設計的自動化。 夾具設計方法的研究已成為國內(nèi)多家科研工作的重點。作者：周在[1]中對工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標準，突出重點的工作。在夾具設計中廣泛的運用了人工智能（AI）以及專家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設計。Bidanda [4]描述了一個基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，以確定回轉體零件的定位和夾緊。夾緊機制同時用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，[5,6]）分析了切削力鉆井機械和建筑模型及其他金屬切削加工?？涤袨榈仍赱2]中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關系。一些研究人員采用模塊化夾具設計原則，用以生成[2,7-11]，另一些夾具設計工作者已經(jīng)報告了[1,3,9,12-23]?？梢栽赱21,24]中找到夾具設計相關的大量的審查工作。 在第二節(jié)中，對夾具設計任務中各種步驟進行了概述。在第3節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動測定。第5節(jié)討論了對工件的夾緊點的測定。 2. 夾具設計的整體方法 在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設計方法。通常對較理想的位置的那一部分進行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設計中定位的位置是高度相關的。通常，夾緊和定位可以通過同樣的方法來完成。但是，不明白這兩個是夾具設計中不同的方面，可能導致夾具設計的失敗。多數(shù)人的在規(guī)劃過程中首先解決定位問題，這樣可以使開發(fā)的定位與設計的定位相契合。不過，整體定位及設計方法不在本文討論范文內(nèi)。 除了零件的設計（為此夾具設計有待開發(fā)），公差規(guī)格，過程序列，定位點和設計等因素外，還應投入CAD模型到夾具設計方法中。這樣的夾具可以夾緊并支撐定位器。指導使用的主要內(nèi)容應盡量不抵制切割或加工過程和中所涉及的操作。相反，應定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個特定的部分加工操作安全。通過引導對定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點，因此不能移動的定位器。 在這里討論的夾具的設計方法必須在整體夾具設計方法的范圍內(nèi)。在此之前進行定位器/支撐和夾具設計的初步階段，涉及到的分析和識別的功能、相關的公差和其他規(guī)范是必要的。根據(jù)初步的評估和測定，定位/支撐設計與夾具設計結果的在此基礎上可以同時進行。本文對所描述夾具設計的方法討論基于定位器/支撐設計與先前已經(jīng)確定的假設（包括適當?shù)亩ㄎ缓椭С譁y定一個工件的定位，以及識別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎板，定位銷等）。 （1） 夾具設計的輸入 輸入包括對特定產(chǎn)品的設計翼邊模型，公差信息，提取的特征，過程順序和部分在給定的每一個設計的相關特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過程中的各種工序，須出示每個相應的功能。 （2）夾具設計的方法 圖一是自動化夾具設計主要步驟總結圖。對這些步驟概述如下： 第1步：設置配置清單以及相關的[進程_功能]條目。 第2步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2……mdvn，面對nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對應的方向向量[0，0，-1]），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向[0，0，-1]。如果必需要側面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個夾具夾緊下調，然后邊鉗方向計算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級定位孔。然后，使用夾緊機構夾緊一個方向，例如，av應平行于這兩個法向量，即，正常向量應分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側面夾緊面應該是一對分別平行于面sv和tv的平面孔。 第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。 第四步：利用計算出的最高有效加工力，才能確定用來支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個帶夾子可以作為一個夾緊機構使用）。 第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第4步中所述過。 第六步：該夾具的夾緊面的實際位置自動在第5節(jié)中確定?？紤]接下來的步驟并返回第一步。 3. 判斷夾具尺寸 在這項工作中所用到的夾具都來自一個系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個自動化夾具。鎖模力所需的有關螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當?shù)奈恢谩Ｗ屾i模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強度（抗拉強度）和該夾具的材料（供應情況而定）可以從數(shù)據(jù)檢索庫檢索。各種材料有不同的拉伸強度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機器鋼。為了確定設計應力，抗拉強度值應除以安全系數(shù)（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個螺絲鉗）可以被確定：[鎖模力/設計應力]。隨后，螺栓截面全面積可以計算為等于{格A1 /（65％），}（因為螺絲的地方可能會發(fā)生根切面積約為65％螺栓的總面積） 。螺釘?shù)闹睆紻可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項涉及可用于方程有關的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計算D）：d2 =4/3 BH2/L. 4. 判斷夾緊表面 確定夾具經(jīng)常出現(xiàn)的相關參數(shù)包括了產(chǎn)品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇?？紤]所有潛在的加緊面，如圖3。最關鍵的是夾緊表面不應重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個二維輪廓線段組成的（見圖6）。利用線段相交測試，可以測定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內(nèi)是否可能有接觸面夾緊面重疊。 夾緊面的確定可以如下所示： 第1步：鑒別平行于二級和三級定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對tci的面。（三）通過檢查所有TCF中面對tci的面，確定的面對tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠的面，并舍棄所有其他TCF中的面。 第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示： (a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個fci面。 (b) 檢查每個FCI面，并執(zhí)行以下測試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。 第3步:確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面： 例1:如果沒有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現(xiàn)，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。 例2：如果列表中NTCF條目數(shù)為1時，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應軸是夾緊軸。 例3：如果在列表NTCF項數(shù)大于1，確定最大的TCI加緊面再進行步驟4。 例4：:夾緊力的方向可以是[1，0，0]或[0，1，0]，可以夾緊TCI面的中心位置。 在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓撲信息，這在下一節(jié)中描述。 5. 判斷夾緊表面上的夾緊點 確定夾緊面后，必須確定實際夾緊位置。輸入夾具側面積，沿著[x，Y，Z]和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側面積： 第一步是確定一個箱體的大小，這是用來測試它是否包含在它里面的任何部分。相交測試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測試返回一個負的結果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測試返回一個正的結果，可以執(zhí)行下列步驟： 1． 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。 2． 執(zhí)行指定與功能配置文件出現(xiàn)在CF面的零件設計的相交測試。 3． 沒有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個以上的長方形候選 面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點的是夾緊配置文件（夾點）。 如果沒有發(fā)現(xiàn)配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數(shù)可以增加兩個。使用這些修改過的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測試。如果此測試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復進行PCF和功能相交測試。 : 5.1試驗曲線的交點 輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動確定該配置文件的交集。每一個輸入的資料組成一個封閉環(huán)。此配置文件測試的步驟如下： (T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。 (T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測試返回一個正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個負值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。 （T3）重復與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 [(L2, j+1) till j =n–1]段。 (T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復（T1）和（T2）步驟。 如果特征面與夾緊面重復，線相交測試將決定該事件。相交的邊可以進行自動檢測兩個面是否相互交叉。輸入所需的邊L12{連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)}和L34{連接 (x3, y3) 和(x4, y4)}。 L12型方程的可表示為： F(x,y) =0 (1) L34型方程的可表示為： H(x,y) =0 (2) . 第一步：使用等式（1）計算R3 =F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3;計算R4 =F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。 第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進行第三步。 第三步：使用等式（2）計算R1 =H(x1, y1)。接著，計算R2 =G(x2, y2)再進行第四步。 第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個也不滿足條件，那么進行第五步。 第五步：給定相交線段。這樣就完成了測試?？紤]如圖7所示的一部分樣品。將要生產(chǎn)一個盲孔。起初，完成定位設計。定位器的（或主要定位器）是一個基盤（放在F4面）和二級和三級定位器面臨F6和F5（對應到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個輔助定位器也被使用，這是一個V型塊（對F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設計方法中所述的步驟的基礎上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠的距離）是面對F3和F5面。沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對工件夾緊底面提供所需位置。 根據(jù)第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒有必要進行相交測試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應遠離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設計如圖8所示。 本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設計文獻中討論的方法。本文所討論的方法的獨特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓撲和功能發(fā)生了被加工為基礎的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對持有一級，二級和三級定位器加工的工件。這種方法的另一個好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點測試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過程中可能出現(xiàn)問題，夾緊和加工的功能檢測。 6. 總結 在這篇論文中，對在一個夾具設計方法的總體框架內(nèi)進行了夾具設計方面的討論。 設計定位器，規(guī)范零件設計，和其他相關被用來確定夾緊面和夾緊方向。并討論了各種自動化步驟。