第四组课程设计

1、专科毕业设计论文论文题目： 数控车工薄壁零件的夹具设计及工艺安排数控车工薄壁零件的夹具设计及工艺安排作者姓名作者姓名 姜昊姜昊 指导教师指导教师 姜永胜姜永胜 所在院系所在院系 成教学院成教学院专业班级专业班级 数控技术数控技术提交日期提交日期 2011.06.282011.06.28 薄壁零件的夹具设计及工艺安排薄壁零件的夹具设计及工艺安排摘要摘要薄壁零件已日益广泛地应用与各大工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑，损耗时利于更换等特点。但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中形位误差比较难保证，从而使尺寸公差也较难的保证，影响零件的加工质量。因

2、此，在此次毕业设计主要是为了研究薄壁零件的加工工艺、所采用的夹具以及加工方法，以便能更好的解决生产薄壁零件中遇到的一些主要问题。关键词：夹具，加工方法，加工工艺目 录摘要摘要.I第第 1 章章绪论绪论.1第第 2 2 章章 薄壁零件专用夹具设计方法薄壁零件专用夹具设计方法.22.1 一次装夹加工方法.22.2 心轴加工方法.22.3 花盘加工方法.32.4 在专用夹具上车削薄壁工件.4第第 3 3 章章 轴套专用夹具设计轴套专用夹具设计.53.1 夹具设计图.53.2 工装设计原则及要求.73.3 夹具的作用.8第第 5 5 章车薄壁时加工要素的选择章车薄壁时加工要素的选择.105.1 切削三

3、要素.105.2 刀具选择.105.3 切削液对薄壁的影响.11 5.4如何提高加工精度及防止变形方法参考文献参考文献.13附录附录.14第第 1 章章 绪论绪论随着经济社会不断，我国经济总量迅速壮大，适合社会需求产品快速扩张。出口贸易迅速呈现良好势头。作为每种产品主要部件之一、薄壁零件需求量逐年增长，有效提高产品产量和质量成为企业日常工作重中之重。但是薄壁零件，一般需要耐磨的特点，所以材料一般都选择使用铸铁。但薄壁在加紧力和切屑力的作用力容易产生变形震动影响工件车削精度，而且产生热变形，工件尺寸不容易掌握，因此加工过程中必须采用专用工装装夹方能保证其形位公差和尺寸要求。薄壁零件已日益广泛地应

4、用与各大工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑，损耗时利于更换等特点。但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中形位误差比较难保证，从而使尺寸公差也较难的保证，影响零件的加工质量。对于批量大的生产，我们可利用数控车床加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的形位变形，保证了加工精度,为今后更好的加工薄壁零件提供了更好的借鉴。 车薄壁工件时，由于工件的刚度低，在车削过程中，可能产生以下现象：因工件薄壁，在夹紧力的作用下容易产生变形，从

5、而影响工件的尺寸精度和形状精度。因工件壁较薄，切削车削过程产生的热量不易散发会引起工件热变形，使工件尺寸难以控制。在切削力尤其是背向力的作用下容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、表面粗糙度、形状精度和位置精度。针对以上车薄壁工件时可能产生的问题，下面几章介绍如何解决薄壁工件加工中的困难。第第 2 2 章章 薄壁零件专用夹具设计方法薄壁零件专用夹具设计方法2.1 一次装夹加工方法一次装夹加工方法用一次装夹车薄壁工件，适用短小薄壁工件为了保证内外圆轴线同轴度可用一次装夹车削，工件分粗车精车。粗车时更紧些，需一定的加工精度，精车时夹送些，车好内孔后往孔内塞纸头。再进行外圆精加工，这样可减小发振发

6、叫现象，并且加注切削液冷却工件，以减少变形。2.2 心轴加工方法心轴加工方法用心轴装夹车削薄壁工件，粗车内外圆台余量为 1-1.5mm 将工件装入扇形软卡爪中。其中软爪内孔的尺寸与需加工零件外圆一致，直接能精车内孔及端面同样要求如图 2-1 所示。图 2-1 心轴卡盘装夹再以内孔和大端面为将轴上，即可精车外圆如图 2-2 所示。图 2-2 工件装夹示意2.3 花盘加工方法花盘加工方法在花盘上车削薄壁工件。直径大，尺寸精度和形位精度要求较高的圆盘薄壁工件，可夹在花盘上车削。车削时先将工件装夹在三爪自定心卡盘上粗车内孔及外圆，各留 1-1.5mm 精车余量，并精磨两端面至长度尺寸，然后将工件装夹在

7、花盘上将车内孔及内端面。先在花盘上车出一凹台，凹台直径与工作内径之间留 0.5mm1mm 的间隙，用螺栓压板压紧工作的端面，压紧力要均匀，找正后即可车削内孔及端面如图 2-3 所示。图 2-3 精车外同时装夹方法将三点接触式压板通过螺栓适当压紧，即可车削外圆，以上两夹紧方法，由于作用力均匀轴向，工作不易变形。2.4 在专用夹具上车削薄壁工件在专用夹具上车削薄壁工件在专用夹具上车削薄壁工件如图 2-4 所示。 图 2-4 在专用夹具上车削为车削薄壁盘形工件作用的夹具，工件装上夹具后，当拧紧圈便沿着斜面将工件夹紧，即可车削工件的内孔，外圆及端面。第第 3 3 章章 轴套专用夹具设计轴套专用夹具设计

8、3.1 夹具设计图夹具设计图（1）夹具的主干材料 45#调质 HB 280320，在车床上加工如图 3-1 所示。图 3-1 夹具主干2) 弹簧夹头材料弹簧钢 T10，在车床上和钻床上加工如图 3-2 所示。图 3-2 弹簧夹头(3) 顶套材料 45#在车床上加工如图 3-3 所示。图 3-3 顶套（4）薄壁零件材料为球墨铸铁在车床上加工如图 3-4 所示。图 3-4 薄壁零件（5） 垫片材料 45在车床上加工如图 3-5 所示。 图 3-5 垫片（6）材料 45钢如图 3-6 所示。图 3-6 螺帽(7)总装图如图 3-7 所示。图 3-7 总装图3.2 工装设计原则工装设计原则及要求及要求

9、设计原则（1）工装设计形位公差要求，图纸形位公差取值（1/21/5）范围，因此在工装设计时取 1/3 值。（2）要求工装回转轴写线与主轴轴线尽可能高的同轴度。（3）要求有较强的夹紧力且定位夹紧装量要求牢靠。保证车削夹具旋转时离心力不会使夹具原件松动。（4）保证工件车削精度。（5）夹具应有平衡块，保证粗车精车在旋转时保持平衡。设计要求（1）所设计的专用夹具，应当既能保证工序的加工精度又能保证工序的生产节拍。（2）能保证夹具一定的使用寿命和较低的制造成本。（3）要适当提高夹具元件的通用化和标准化。3.3 夹具的作用夹具的作用(1)保证加工精度采用夹具后，工件上各个有关表面的相互位置精度就由夹具来保

10、证，这比划线找正所达到的精度高，能较容易地达到图样所要求的精度。（2）提高劳动生产率采用夹具后，可省去划线工序，减少找正时间，因而提高劳动生产率。同时由于工件装夹稳固，可加大切削用量，减少切削时间。有的夹具可同时装夹几个工件，劳动生产率显著提高。若在采用气动或液动传动来驱动夹紧装置，则效果更为明显，同时可以减轻工人的劳动强度。（3）解决车床加工装夹中的特殊困难如果不采用夹具进行加工，则很难达到图样要求。有些工件，不论数量多少，不用夹具甚至不能加工。（4）扩大车床的加工范围在单件、小批量生产时，工件的种类很多，工艺过程复杂，当机床的种类不齐全时，可对某种机床进行适当的改造，并采用适当的夹具，使车

11、床“一机多用” 。如在车床的中滑板上装上膛模，就可实现“以车代膛” 。第第 5 5 章车薄壁时加工要素的选择章车薄壁时加工要素的选择5.1 切削三要素切削三要素 薄壁零件车削时变形是多方面的。装夹工件时的夹紧力，切削工件时的切削力，工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形，使切削区温度升高而产生热变形。 切削力的大小与切削用量密切相关。从金属切削原理中可以知道:背吃刀量 ap，进给量 f，切削速度 V 是切削用量的三个要素。在试验中发现：1) 背吃刀量和进给量同时增大，切削力也增大，变形也大，对车削薄壁零件极为不利。2) 减少背吃刀量，增大进给量，切削力虽然有所下降，但工件表面残余面积增大，

12、表面粗糙度值大，使强度不好的薄壁零件的内应力增加，同样也会导致零件的变形。 所以，粗加工时，背吃刀量和进给量可以取大些;精加工时，背吃刀从而减少变形易变形特点具体数据可参附表 5-1 所示。表 51 车削薄壁工件时的切削用量加工性质切削速度 vc/m.min进给量 f/mm.r背吃刀量 ap/mm粗车70800.60.81精车1001200.150.250.30.55.2 合理选择刀具几何合理选择刀具几何角度角度在薄壁零件的车削中，合理的刀具几何角度对车削时切削力的大小，车削中产生的热变形、工件表面的微观质量都是至关重要的。刀具前角大小，决定着切削变形与刀具前角的锋利程度。前角大，切削变形和摩

13、擦力减小，切削力减小，但前角太大，会使刀具的楔角减小，刀具强度减弱，刀具散热情况差，磨损加快。所以，一般车削钢件材料的薄壁零件时，用高速钢刀具，前角取 6-30,用硬质合金刀具，前角取 5-20。 刀具的后角大，摩擦力小，切削力也相应减小，但后角过大也会使刀具强度减弱。在车削薄壁零件时，用高速钢车刀，刀具后角取 6-12,用硬质合金刀具，后角取 4-12，精车时取较大的后角，粗车时取较小的后角。 主偏角在 30-90范围内、车薄壁零件的内外圆时，取大的主偏角。 副偏角取 8-15，精车时取较大的副偏角，粗车时取较小的副偏角。5.3 切削液对薄壁的影响切削液对薄壁的影响用高速钢刀具粗加工时，以水

14、溶液冷却，主要降低切削温度；精加工时，中、低速精加工时，选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液，主要改善已加工表面的质量和提高刀具使用寿命硬质合金刀具，粗加工时，可以不用切削液，必要时也可以采用低浓度的乳化液或水溶液，用高速钢刀具粗加工时，以水溶液冷却，主要降低切削温度；精加工时，中、低速精加工时，选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液，主要改善已加工表面的质量和提高刀具使用寿命硬质合金刀具，粗加工时，可以不用切削液，必要时也可以采用低浓度的乳化液或水溶液，但必须连续地、充分地浇注；精加工时采用的切削液与粗加工时基本相同，但应适当提高其润滑性能在车削过程中充分使用切削液不仅减小了切削力，刀具的耐用度得到提高，工件表面粗糙度值也降低了。同时工件不受切削热的影响而使它的加工尺寸和几何精度发生变化，保证了零件的加工质量。5.4 如何提高加工精度及防止变形方法如何提高加工精度及防止变形方法因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门。但薄壁零件的加工是比较棘手的，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量。如何提高薄壁零件的加工精度将是业界越来越关心的话题。 薄壁零件的加工问题，一直是较难解决的。薄壁件目前一般采用数控车削的方式进行加工，为此要对