罗拉辊齿形加工工艺及工装设计

1、罗拉辊齿形加工工艺及工装设计 摘 要 为满足零件加工工艺要求,解决零件上尺寸精度、圆弧形状精度、相互位置精度。根据零件的用途、作用及外形、工艺要求,对该零件的加工工艺进行了详细的分析。机械加工工艺规程一般包括以下内容:工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。 对罗拉齿形的加工,可以采用铣加工和刨加工,分析两种加工方式,选择了更加合适的刨加工,在加工时由于罗拉零件的特殊性,需要设计出一种专用于罗拉齿形加工的夹具体。在设计夹具时,要注意到工装夹具应具备足够的强度和刚度,夹具的可靠性和灵活性以及良好的工艺性。关键词:罗拉 加工工艺

2、工艺分析工装设计abstract to meet the technological requirements of machining parts, solve the dimension precision, arc shape accuracy, mutual position precision. according to parts of the applications, function and appearance, technical requirements, the machining process of the part to carry on the detaile

3、d 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-ty

4、pe 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

5、notice the fixture should have enough strength and rigidity, fixture reliability and flexibility and good workmanship.keywords: laura processing technology process analysis tooling design 前 言 本次我的毕业设计的题目是直尺罗拉辊形加工工艺及工装设计,从题目中就可以看出,本次的毕业设计包括两个方面,加工工艺以及工装设计。 机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全

6、过程,加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤,采用机械加工的方法,直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等,使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装,就是个加工的笼统的流程。机械加工工艺就是在流程的基础上,改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品或半成品,是每个步骤,每个流程的详细说明,比如,上面说的,粗加工可能包括毛坯制造,打磨等等,精加工可能分为车,钳工,铣床,等等,每个步骤就要有详细的数据了,比如粗糙度要达到多少,公差要达到多少。技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情

7、况,确定采用的工艺过程,并将有关内容写成工艺文件,这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样,因为实际情况都不一样。总的来说,工艺流程是纲领,加工工艺是每个步骤的详细参数,工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。 工装设计,工艺装备通常是指机械制造中所用到的刀具,夹具,量具,模具,辅具等的总称(简称为工装)。机械制造本身离不开工艺装备的应用。在很大程度上工艺设备决定了机械制造工业的发展。工艺装备的水平是衡量一个工厂技术能力的重要技术指标。因此,工装在机械加工中起到了很重要的作用。工装设计的内容应该包括刀具,夹具,模具及量具设计等。 目 录1.罗拉的零件外形,结构

8、特点,及加工工艺12.罗拉零件的加工工艺32.1下面对轴头进行加工过程的工艺分析:42.1.1轴类零件的毛坯42.1.2确定主要表面的加工方法42.1.3确定定位基准52.1.4热处理工序安排52.1.5下面是对罗拉齿形加工的工艺分析112.2夹具的设计132.2.1夹具主支撑的设计过程152.2.2辅助支撑的设计192.2.3分度装置的设计212.2.4压紧装置的设计233.数控加工程序264.夹具的经济性分析275.总结286.参考文献291.罗拉的零件外形,结构特点,及加工工艺 罗拉是纺织机械中起喂给、牵伸、输出等作用的圆柱形回转零件,是英语词“roller”的音译,有辊和轴的含义。广泛

9、用于牵伸、梳理、输送等机构。按所起的作用分为牵伸罗拉、喂给罗拉、紧压罗拉、工作罗拉等。牵伸罗拉是纺纱机牵伸机构的主要零件,由上罗拉和下罗拉成对组成罗拉?口,握持纱条进行牵伸。罗拉的质量影响输出纱条的均匀度。在不加说明时,通常提到的罗拉即指牵伸下罗拉,它是外圆有沟槽、滚花、或光滑表面的钢制细长轴,常沿纺纱机的全长将若干根单节联接成整列,由传动机构积极传动。 它的主要技术特征是:直径应与所纺纤维的长度、上罗拉加压、罗拉的轴承距相适应,有足够的抗弯和抗扭刚度。具有正确的沟槽齿形和符合规定的表面光洁度,能有效握持纤维又不致损伤或钩住纤维。具有较高的制造精度,有互换性,以保证纺纱质量,减少因罗拉偏心,弯

10、曲等机械因素造成纱条不匀。表面耐磨而中心坚韧,常用20号钢渗碳淬硬或45号钢淬硬,也有用铬钼钢制造的,有时还要进行耐腐蚀、防锈等表面处理。 沟槽罗拉的断面规定为具有梯形沟槽的齿轮形状。断面参数包括沟槽角、沟槽深h、节距t、齿顶宽b以及罗拉外径和齿数。齿顶宽是与上罗拉接触的部位,齿顶太窄容易损伤上罗拉和纤维,齿顶太宽则握持力降低。滚花罗拉又称皮圈罗拉,断面是等分的夹角齿轮形状,圆柱表面是均匀分布的菱形凸块,要求能避免皮圈打滑,但又不损伤皮圈。 按装配机台沟槽罗拉又分并条、粗纱、细纱三大类。并条罗拉的齿顶宽、沟槽底宽、节距、沟槽角均比粗纱、细纱罗拉为大,细纱罗拉的齿形相对较细较密。沟槽罗拉轴向的齿

11、形方向有直齿、斜齿、人字齿三种。斜齿罗拉和上罗拉的接触点分布均匀,使上罗拉回转平稳。人字齿罗拉相邻沟槽的齿形方向相反、角度相等,有利于上下罗拉的平行。 除并条罗拉以外,粗纱和细纱罗拉都是以4锭、6锭、或8锭为一节,再逐节联接。罗拉接头方式有螺纹联接、双头螺栓联接、多槽键联接以及早期的方榫联接等。螺纹旋向有左旋和右旋。联接方式的选择应考虑罗拉正常旋转时螺旋愈旋愈紧的原则。 罗拉轴承可以分滑动轴承和滚动轴承两类。滑动轴承又分可脱卸的轴瓦式和固定镶嵌的轴衬式。材料有铸青铜、铁基或铜基含油衬、尼龙或酚醛层压板等。 纺纱机械上所用的上罗拉,大多是表面包覆弹性物的,俗称皮辊。也有表面光滑的,称铁辊或轻质辊

12、,个别机器也采用沟槽罗拉。皮辊的表面包覆丁腈橡胶的称为丁腈皮辊。上罗拉通常都由下罗拉摩擦传动,少数也有用齿轮传动的。喂入牵伸机构的纱条具有一定的厚度,为了能均匀地握持纤维,又不损伤纤维,上罗拉需包覆富有弹性的材料。这种弹性包覆物统称为皮壳(或胶管)。皮壳在压力的作用下产生压缩性变形,使皮辊与罗拉的实际握持?口不是一条线,而是一个面,形成控制纤维运动的摩擦力场。 皮辊由皮辊芯、皮辊铁(钢)壳,轴承和皮壳组成。棉纺并条机等设备上用的皮辊,用胶管套在皮辊芯上,也有的将丁腈橡胶直接浇注在皮辊芯上,支承在两端轴承处。棉、毛等纺纱机上用的皮辊每两锭成一套,皮壳套在两边的皮辊铁壳上,支承在皮辊芯的中间。为增

13、强铁壳与皮壳之间的结合力,铁壳表面有沟槽。皮辊用的轴承有滑动轴承和滚动轴承两种。皮辊的规格、种类很多,直径精度和表面光洁度要求较高,表面须经磨削加工。丁腈皮壳具有硬度和厚度均匀、无接头、富有弹性、在重加压下不易产生永久压缩变形、耐磨、价格便宜以及可以用不同的配方获得不同的性能,来适应各种工艺需要等优点,20世纪50年代以来已代替了用天然皮革和软木等做的皮壳。胶管用套或胶粘的办法装配在铁壳上。用机械或气压使胶壳内径胀大后套在铁壳上的,称为套皮辊。用胶粘剂把胶管和铁壳胶牢,可以避免在重加压下运转时胶管从铁壳上滑脱下来。也可以把丁腈橡胶直接梳化在薄壁合金管上,再压配在铁壳上做成丁腈皮辊,装配方便,能

14、承受重加压,使用寿命较长。 皮辊的表面处理很重要,目的在于获得需要的摩擦系数值。摩擦系统太小,握持力不足,牵伸过程不能正常进行;摩擦系数太大,纤维或整根须条容易绕到皮辊上,造成断头或纱疵。须条绕在皮辊上的现象称为绕皮辊。皮辊的表面处理方法有酸处理和涂料两类。使用渗透性的合成涂料,既能充分发挥橡胶弹性,又能防止绕皮辊,耐久性也好。皮辊与纤维摩擦产生静电,也是绕皮辊的原因。在胶管配方中加入高分子电解质或抗静电剂和使用合适的表面涂料可防止静电的积聚。皮辊使用日久后,产生中凹、偏心、大小头、同一套上两只皮辊直径不一致、表面微细龟裂、表面处理层剥落或失效等,都需要进行回磨,经表面重新处理后方可再用。 尽

15、管有各种不同的罗拉辊类零件,但是他们的加工工艺及其工装设计是有共同点的,他们都属于轴类零件的加工。从加工工艺上分析,轴加工精度的保证主要是靠技术员的工艺制定,机床的自身精度,以及各种加工刀具的精度等。传统的车床车削是依靠人工进行的,不仅费时费力,效率低下,而且要求操作人员有教高的技能,操作人员稍有失误,就会对刀具及其零件造成破坏。多数情况下依靠手工车床车出来的罗拉精度并不能得到保证。 目前,国内各种机械产品展览会上已经展出了各种型号的罗拉产品。在毕业实习以及多次工厂的参观过程中,我发现在郑纺机中都是中有和我课题一样的罗拉加工车床。虽然是人工造作而不是数控车床。在加工精度比较高的地方,需要操作工

16、人有较高的技术及其经验,这样就对操作工人有较高的技术要求。目前国内对罗拉的需求还是非常大的,竞争也非常激烈。企业如何在激烈的竞争中生存,很大程度取决于企业的产品质量。从罗拉加工过程来看,加工工艺及其工装设计的好坏起着决定性的作用。因此我们一定要在罗拉的加工工艺及其工装设计上进行深入的研究。 下图就是罗拉的零件图:2.罗拉零件的加工工艺 由以上分析可知,罗拉这种零件并不是一种单纯的轴类零件,它需要经过轴类零件的加工过程后,继续对轴进行包覆,焊接等等的加工过程,最后才能成为罗拉零件。 因此,必须要先对轴类零件进行机械加工工艺分析: 机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之

17、一,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写成工艺文件,经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容:工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1 分析零件图及产品装配图,对零件进行工艺分析。 2 选择毛坯。 3 拟订工艺路线。 4 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。 5 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 6 确定切削用量及工时定额。 7 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 8 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中,往往要对前面已初步

18、确定的内容进行调整,以提高经济效益。在执行工艺规程过程中,可能会出现前所未料的情况,如生产条件的变化,新技术、新工艺的引进,新材料、先进设备的应用等,都要求及时对工艺规程进行修订和完善。 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件,以传递转矩或运动。 罗拉零件就可以定位为轴类零件中的阶梯轴,它是由阶梯轴头和钢管以及包复扳三部分零件组装在一起的,其中的

19、轴头就是典型的阶梯轴。2.1下面对轴头进行加工过程的工艺分析2.1.1轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构,选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴,一般以棒料为主;而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴,常选用锻件,这样既节约材料又减少机械加工的工作量,还可改善机械性能。 根据生产规模的不同,毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻,大批大量生产时采用模锻。 该罗拉零件的材料为45钢,故选45钢就可满足其要求。根据其尺寸,可选择毛坯为?120150的45号圆钢。2.1.2确定主要表面的加工方法 罗拉零件的轴头大都是回转表面,主要采用车削与

20、外圆磨削成型。由于该零件的轴头公差等级与表面粗糙度由车削就可以达到精度要求,因此用车削就能够完成加工过程。外圆表面加工方案为:粗车?半精车?精车。2.1.3确定定位基准 合理的选择定位基准,对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。对于罗拉轴头的加工应选择两端的中心孔为基准,采用双顶尖装夹方法,以保证零件的技术要求。 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆,车端面、钻中心孔。但必须注意,一般不能用毛坯外圆夹两次钻两端中心孔,而应该以毛坯外圆作粗基准,先加工一个端面,钻中心孔,车出一段外圆,然后以已车过的外圆作基准,用三爪自定心卡盘装夹,车另一端面,

21、钻中心孔。如此加工中心孔,才能保证两中心孔同轴。2.1.4热处理工序安排 轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于罗拉零件的轴头,要求是调质处理,并安排在粗车个外圆以后,半精车各外圆之前。 总上所述,罗拉轴头工艺路线如下: 下料?车两端面,钻中心孔?粗车各外圆?调质?半精车各外圆,倒角?钻孔?铣键槽?精车?去毛刺?校验入库。 通过上面的工艺路线的确定,确定出了如下的轴头一的加工工艺过程:机械加工工艺过程卡片产品型号ca6140车床零件图号产品名称零件名称轴头1共页第1页材 料 牌 号45钢毛 坯 种 类圆钢毛坯外形尺寸?120150每毛坯件数1每 台 件 数1工序号 工 名序 称 工 ?名

22、称 工 序内 容设 备工艺装备 工 时夹具刀具量具 准终单件1下料?120mm150mm2车削1三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆一端车床三爪卡盘2车端面见平ca6140 yt5 90偏刀3钻中心孔中心钻?2mm4粗车外圆保证尺寸?115mmyt5 45 外圆车刀游标卡尺3车削1三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆另一端2车端面见平保证总长145mmyt5 90偏刀3钻中心孔中心钻?2mm4粗车外圆保证尺寸?113mmyt5 45 外圆车刀4车削1三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆另一端2用尾座顶尖顶住中心孔3粗车台阶面外圆保证尺寸?46mm,长74mmyt5 45 外圆车刀4粗车台阶面外圆保证尺寸?36m

23、m,长23mm5热处理调质处理220240hbs6车削1三爪自定心卡盘夹持?46mm一端2用尾座顶尖顶住中心孔3半精车?113mm外圆至?112.5mm4倒外角145倒角刀7车削1三爪自定心卡盘夹持?112.5mm一端yt5 45外圆车刀2用尾座顶尖顶住中心孔3半精车?46mm台阶面至?45.5mm4半精车?36mm台阶面至?35.5mm5倒外角1.545倒角刀6车?33mm长为1.7mm的环槽,距轴端3.3mm切槽刀8车削1三爪自定心卡盘夹持?45.5mm一端2用尾座顶尖顶住中心孔3精车?112.5mm至?112mmyt5 45外圆车刀9车削1三爪自定心卡盘夹持?112mm一端2用尾座顶尖顶

24、住中心孔3精车?45.5mm台阶面至?45mmyt5 45外圆车刀4精车?35.5mm台阶面至?35mm10去毛刺11 检验入库设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期) 标准化(日期)会 签(日期)标记处数更改文件号签字 日 期标记处数更改文件号签字 日期 轴头二的加工工艺卡如下:机械加工工艺过程卡片产品型号ca6140车床零件图号产品名称零件名称轴头2共页第1页材 料 牌 号45钢毛 坯 种 类圆钢毛坯外形尺寸?120280每毛坯件数1每 台 件 数1工序号 工 名序 称 工 ?名 称 工 序内 容设 备工艺装备 工 时夹具刀具量具 准终单件1下料?120mm290mm2车削1三爪自定心

25、卡盘夹持工件毛坯外圆一端车床三爪卡盘2车端面见平ca6140 yt5 90偏刀3钻中心孔中心钻?2mm4粗车外圆保证尺寸?115mmyt5 45 外圆车刀游标卡尺3车削1三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆另一端2车端面见平保证总长270mmyt5 90偏刀3钻中心孔中心钻?2mm4粗车外圆保证尺寸?113mmyt5 45 外圆车刀4车削1三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆另一端2用尾座顶尖顶住中心孔3粗车台阶面外圆保证尺寸?46mm,长190mmyt5 45 外圆车刀4粗车台阶面外圆保证尺寸?36mm,长139mm5粗车台阶面外圆保证尺寸?31mm,长98mm5热处理调质处理220240hbs6车削1

26、三爪自定心卡盘夹持?46mm一端2用尾座顶尖顶住中心孔3半精车?113mm外圆至?112.5mm4倒外角145倒角刀7车削1三爪自定心卡盘夹持?112.5mm一端yt5 45外圆车刀2用尾座顶尖顶住中心孔3半精车?46mm台阶面至?45.5mm4半精车?36mm台阶面至?35.5mm5半精车?31mm台阶面至?30.5mm6用?6mm钻头在?30.5mm台阶面钻135深的孔?6mm钻头7用?10mm钻头在?30.5mm台阶面钻14深的孔?10mm钻头8用丝锥在?10mm的孔中攻丝?10mm丝锥9在?30.5mm的台阶面倒外角145倒角刀10在?35.5mm的台阶面倒外角1.54511车?28m

27、m长为1.3mm的环槽,距轴端2.7mm切槽刀8钻孔1用虎钳夹住?35.5mm台阶面钻床虎钳2用?6mm的钻头钻17.5mm深的孔,距轴头端面为118mm?6mm钻头9铣键槽1用v形虎钳装夹?30.5mm台阶面立式铣床v形虎钳铣刀2铣键槽10mm90mm,键槽一端距轴头5mm8车削1三爪自定心卡盘夹持?45.5mm一端2用尾座顶尖顶住中心孔3精车?112.5mm至?112mmyt5 45外圆车刀9车削1三爪自定心卡盘夹持?112mm一端2用尾座顶尖顶住中心孔3精车?45.5mm台阶面至?45mmyt5 45外圆车刀4精车?35.5mm台阶面至?35mm5精车?30.5mm台阶面至?30mm10

28、去毛刺11 检验入库设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期) 标准化(日期)会 签(日期)标记处数更改文件号签字 日 期标记处数更改文件号签字 日期 罗拉零件中的两个轴头已经加工完成了,下面就是将轴头、无缝钢管和包覆钢管三者通过红套的方法结合到一起,所谓红套,就是将套筒加热,然后再将需要装入的零件装入套筒中,冷却后套筒就会收缩与轴头紧固。 要将轴头,无缝钢管和包覆钢管三者相结合,有两种方案,方案一,就是先将轴头与无缝钢管通过红套的方法相结合,然后再将这两者的结合体通过红套的方法与包覆钢管再结合。而方法二就是先将无缝钢管和包覆钢管通过红套的方法想结合,然后再将轴头通过红套的方法与他们相结合。

29、方案二中的第二个过程比较困难,要加热的零件比较厚,温度要求也比较难以把握,相比之下,还是第一种方案比较合理,所以决定采用方案一。 通过方案一在保证尺寸要求的情况下,再用焊接的方法将三者焊接到一起,这样才可以保证整个零件的整体性。而这个零件也是罗拉齿形加工的毛坯零件。下一步还要对其进行齿形加工。2.1.5下面是对罗拉齿形加工的工艺分析 要加工罗拉的槽,可以有滚齿、插齿、磨齿、剃齿和刨齿多中加工方案。在众多的加工方案中,分别对铣加工和刨加工进行工艺试验。从理论上来说,铣加工刀具刚性好,加工质量比较稳定,粗糙度低,不易形成毛刺,但加工效率低,刨加工加工效率高,刀具刚性差,进刀量不稳定容易扎刀、毛刺。

30、但通过多次的工艺试验,比较两种加工方法的加工参数及加工后的表面质量,表明对此种零件,铣加工不但加工效率低,而且容易在齿顶形成积屑瘤。影响加工质量。而刨加工加工质量反而比铣加工的好,加工面几乎没有毛刺,加工效率也比铣槽高。通过以上的分析,罗拉的齿形加工就选用刨加工。 选定了刨加工,接下来就要选择加工的刀具。考虑到罗拉齿形的分布较密,齿形槽较薄,齿形强度比较的差,而且还容易变形,我们可以使用组合刀具对其进行刨槽加工,尽可能的减少工件发热,提高加工效率。其组合刀具结构如下图所示: 直槽刨刀结构,它能有效的减小成形刨刀的加工量,最大限度的减小热量的产生。下图所示的就是直槽刨刀: 成形刨刀结构,经过前面

31、刨直槽刀的加工,成形刨刀的加工余量已经很小,它主要是切削斜面部分是槽成形,直接影响着槽的成形尺寸及表面质量。下图是成形刨刀的结构: 刀具也定了下来,接下来就是在刨床上的夹具的设计了。2.2夹具的设计 本次的毕业设计主要的任务之一就是罗拉齿形加工的夹具的设计,而要设计工装夹具,就要知道夹具设计的基本要求:1.工装夹具应具备足够的强度和刚度2.夹紧的可靠性3.焊接操作的灵活性4.便于焊件的装卸5.良好的工艺性 工装夹具设计的基本方法与步骤: 设计前的准备 夹具设计的原始资料包括以下内容: 夹具设计任务单 工件图样及技术条件 工件的装配工艺规程 夹具设计的技术条件 夹具的标准化和规格的标准化资料,包

32、括国家标准,工厂标准和规格化结构图册等。设计的步骤: 确定夹具结构方案 绘制夹具工作总图 绘制装配焊接夹具零件图阶段 编写装配焊接夹具设计说明书工装夹具制造的精度要求 第一类是直接与工件接触,并严格确定工件的位置和形状的,主要包括接头的定位件,v形块,定位销等定位元件。 第二类是各种导向件,此类元件虽不与定位工件直接接触,但它确定第一类元件的位置。 第三类属于夹具内部结构零件相互配合的夹具元件,如夹紧装置各组成零件之间的配合尺寸公差。 第四类是不影响工件位置,也不与其他元件相配合,如夹具的主体骨架等。夹具结构工艺性 整体夹具结构的组成,应尽量采用各种标准件和通用件,制造专用件的比例应尽量减少,

33、减少制造劳动量和降低费用。 各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量,装配和调试方便。 便于夹具的维护和修理。 装配基准应该是夹具上衣服独立的基准表面或线,其他元件的位置只对此表面或线进行调整和修理。 转配基准一经加工完毕,其位置和尺寸就不应该再变动。因此那些在装配过程中自身的位置和尺寸尚须调整或修配的表面或线不能作为装配基准。 进行夹具设计时,应考虑到维修的方便的问题。 根据以上所规定的夹具设计的要求,再结合需要加工的罗拉齿形的零件的特点,我设计了如下图的专用夹具: 这是主视图 这是左视图。 如图所示,此专用夹具包括夹具体主支撑的的设计,分度装置的设计,压紧装置的设计以及辅助支撑的设计。2

34、.2.1夹具主支撑的设计过程 首先分析夹具体主支撑的设计要点,主支撑如下图所示:这是夹具主支撑的正视图。 这是俯视图。 这是左视图。 主支撑件的主要作用除了要支撑罗拉零件,还要将分将分度装置和压紧装置装在上面,这样的话就要出来对罗拉零件进行装夹定位,还要对分度装置和压紧装置进行定位,所以说主支撑件是夹具体的主要部分。对罗拉零件的定位主要是依靠夹具上边的两个圆弧形定位座,将罗拉零件放在上边,然后将零件上的台阶面对准圆弧形定位座的一边,这样的话就可以保证零件的定位。至于对分度装置的定位,就放在圆弧形定位座的下边,在每个圆弧形定位座的下边都加工出来两个销孔和两个螺纹孔,然后用销钉和螺钉来定位和装夹销

35、座,而在销座的中间则加工有一个台阶孔,可以用来放弹簧和分度销,使其起到分度作用,这些在下面的分度装置中还要详细的加以说明。 这就是销座。 对压紧装置的定位,就要靠在夹具体底板上加工的八个螺纹孔了,这八个螺纹孔可以安装两个液压缸,而液压缸通过铰链块和圆弧形压板相连接,通过圆弧形压板在把罗拉零件压紧在夹具体上,这就涉及了夹具的压紧装置了,这部分的设计过程将会在下边做出详细的说明。 还有就是夹具体本身的定位和夹紧装置了。由于夹具体对罗拉零件的支撑点是零件两端的轴头部分,所以说需要两个主支撑件,而两个主支撑件如果彼此之间没有任何联系,而是就这样放在机床上,那样的话就会显得整套夹具的整体性和工艺性不够完

36、善,为了克服这个缺点,我还为夹具体设计了一个底板,这样的话就可以把主夹具体定位以及夹紧在夹具体底板上了。 这就是夹具体底板。 在底板上面加工的有螺孔,t形槽和u形槽,分别可以用来固定液压缸,定位键,夹具体。而夹具体底板本身就可以通过t形槽螺栓的加紧作用和定位键的定位作用安装在机床上面了。 这就是t形槽螺栓。 这就是定位键。 罗拉零件的主支撑夹具就得设计就到这里了。2.2.2辅助支撑的设计 由于罗拉零件的长度比较大,而且重量比较大,所以单靠两个主支撑件,不足以对整个罗拉零件起到支撑的作用,所以我还设计了一个辅助支撑。这个辅助支撑可以放在罗拉零件中部的下边,直接放在夹具底座上边,起到支撑作用。 这

37、个就是辅助支撑。 这个支撑零件主要由手旋顶杆,螺套和底板三部分组成,螺套中间是一个台阶孔,在台阶孔上边加工的有内螺纹,而在手旋顶杆上加工有外螺纹,它们通过螺纹连接在一起,而螺套和底板通过焊接结合在一起,支撑部分的高度则通过螺纹来调节,这样就可以适应多种不同的罗拉零件。 这就是螺套。 这就是底板。 这就是手旋顶杆。2.2.3分度装置的设计 由于这是要用在罗拉零件的齿形加工机床上的,所以夹具的主要作用就是在加工齿形时对零件起到分度加工齿形的作用。为了达到这个目的,我通过到工厂的实习和自己查资料,设计出了如下的分度轮。 分度轮上的齿数和罗拉零件上需要加工的齿数是相同的,这样的话把罗拉零件和分度轮通过

38、顶丝和开口套结合在一起,然后通过分度轮的转动,就可以对罗拉零件进行分度。那当分度轮转动时,如何对其进行定位呢?我又设计出了分度销,对其进行分度的定位,加工完一个齿,就转动一个齿位的分度,然后再通过分度销对其进行定位,而分度销的加紧和松开就要靠手柄的作用了,手柄和分度销通过弹簧连接在一起,就可以起到对分度销的加紧和松开作用了。然后再通过顶丝将罗拉零件固定到分度轮上,这样的话,就可以对罗拉零件进行下一个齿形的加工了。这就是罗拉零件的分度装置的设计思路。 这就是顶丝。 这是开口套。 这就是分度销。 这是手柄。 这是弹簧。2.2.4压紧装置的设计 对夹具来说,加紧装置是最重要的部分了,而压紧装置,有两

39、个选择,第一个是v形块压板,第二个是圆弧形压板,我采用的是第二种选择,原因有两点,第一v形压块对罗拉这种轴类零件能够进行很好的定位,但是作为一种压紧装置,是要对罗拉零件有压力的,但是v形块对轴类零件的接触是线接触,这样的话等压紧装置加力,v形块就会对罗拉零件有压力,而线接触就会对零件表面的粗糙度有所破坏,反而达不到零件的粗糙度的要求。圆弧形压板就不会有这种缺点,圆弧形压板和罗拉零件是面接触,在压板和罗拉零件之间垫有一个铜瓦,铜瓦的作用就是保护罗拉零件的表面粗糙度,不至于让圆弧形压块压紧罗拉零件时对零件的表面粗糙度造成伤害。第二个原因就是v形块的尺寸比较小,而我设计的夹具宽度比较宽,用v形块的话

40、,就不容易设置夹紧力的机构,而圆弧形压板就不会又这个缺点,它的宽度可以比主夹具体的宽度还要宽,所以更容易在夹具体底板上设计夹紧机构,也就是液压缸。 将液压缸通过螺钉固定在夹具体底板上,然后通过铰链轴和铰链轴块把液压缸和圆弧形压板连接在一起。当液压开关处于关闭的状态时,液压杆是伸出状态,这时圆弧形压板被顶开,这时就可以把罗拉零件放进主夹具体上,进行定位,然后打开液压缸开关,液压杆就会压下来,通过圆弧形压板压紧罗拉零件。这就是压紧装置的主要原理了。 而液压缸的改如何选择呢?首先要确定刨齿的切削力的大小,这是根据刨床的加工功率和需要加工的罗拉零件的材料来确定的,然后根据切削力的大小来确定夹具夹紧力的

41、大小,最后在根据夹紧力的大小来选择合适的液压缸。具体的切削力计算公式如下; 公式中 最后算出切削力为7200n。然后再估算出夹具夹紧力为8000n. 查机械设计手册 液压传动,选取液压缸的型号为wyx01 70l?矿物油fz40,拉力可达到8.02kn。 这就是铰链轴。 这是铰链轴块。 这是压板。 这是液压缸体。 至此,加紧装置的设计过程就算是结束了。3.数控加工程序需要加工的零件是辅助支撑的底座。零件的毛坯是240*240*20的铸铁块。首先,要先把毛坯放到钻床上,在零件的中心钻出直径是40的孔,然后通过扩孔刀扩出直径是70的台阶孔,最后在上数控机床加工它的外圆弧面。图中的两条绿色直线为坐标

42、轴,数控加工程序如下: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 j50.8

43、8n18 g01 x-48.18 y30n19 x-10n20 z50 m09n21 m02数控加工程序完成。4.夹具的经济性分析 一切生产工作都要考虑经济效益,机械加工也不例外,各种加工方法能达到的精度是不相同的。即使是同一种方法加工,随着加工条件的改变,能达到的精度也不一致。在选择加工方法时,应针对零件的要求和加工条件等特点分析。所选方法能达到的加工精度如高于零件的要求太多,虽然质量上得到可靠保证,但生产率降低,成本增加,经济性方面不合理,这种加工方案也不宜采用。这里所指的成本是工艺成本,工艺成本是生产成本与工艺过程有关的那一部分,即包括材料或毛坯、机床设备折旧、刀具、夹具、动力、维修等费

44、用及机床操作工人工资。 按照统计,各种加工方法的加工误差或精度和成本之间呈负指数函数关系。以上所分析的加工精度是对某一种加工方案而言,为达到某加工表面的精度要求,往往有几种方案可供选择,应选择其中最经济的一种。同时对于一种加工方法能够达到的精度而言,只有一定范围内的精度才是经济的。在此课题的设计中,选择对应的加工精度,做到满足实际需要的要求。 夹具是在机械制造过程中,用来固定加工对象,使之占有正确加工位置的工艺装备。夹具的设计包括定位和夹紧两大部分,对于定位方案的设计,我充分考虑了定位基准选择的原则,并采用是标准件的定位元件,个别夹具的零件的材料选择为45钢,并力争易于制造,本设计中,以设计基

45、准为定位基准,减少了定位误差,保证工件的加工质量,降低废品率,以此减少了企业生产的成本。对于夹紧方案的设计,考虑夹紧力方向和作用点的选取原则,做到合理有效,使夹具的结构不至于太复杂,具有良好的结构工艺性,便于制造、检验、装配、调整、维修,减低企业为夹具投入的成本。另外,夹紧力源为液压力,可以实现自动化控制。 在零件的复杂外轮廓和孔的加工中,我采用了数控加工的方式,很好地利用了数控机床的加工质量稳定、加工精度高、生产效率高、工序集中等特点,可以保证产品的质量的合格,降低废品率,有利于减少企业的损失。5.总结 大学四年里,对于专业的学习,回想起来,也就是在毕业设计时把四年学过的知识温习一遍,利用所学的知识和对本专业的了