车床尾座套筒加工工艺设计规程及夹具设计说明书

...wd......wd......wd...摘要本次毕业设计针对车床尾座套筒工艺规程进展设计，涉及套筒的选材、确定毛坯和机械加工余量及工序尺寸与公差、拟定工艺路线、选择工艺设备；并进展切削用量和时间定额的计算，填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡片。为了保证加工质量，提高生产效率，对关键工序进展夹具设计。本文对夹具的工作原理、作用、分类和组成做了简单概述；着重分析了工序特点和要求，根据结果确定定位方案，设计定位元件、夹紧机构、对刀元件和夹具体。因此，保证了加工精度和设计质量。关键词：车床尾座套筒；工艺规程设计；夹具设计；生产规划AbstractThispapercarriesonthedesigninviewofthetailstocksleevetechnologicalprocess,involvestheselectionofthesleeve,thedeterminationofsemi-finishedmaterials,themachiningallowance,theworkingproceduresizeandthecommondifference.Idrawupthesleeveroute,andchoosetheprocessunit.AndthenIcarryonthecomputationofthecuttingspecificationsandthetimenorm,nextIfillabove-mentionedresultsinmachine-finishingtechnologicalprocesscardandthemachine-finishingworkingprocedurecard.Inordertoguaranteetheprocessingqualityandenhancetheproductionefficiency,Icarryoutthejigdesigntotheessentialworkingprocedure.InthispaperIhavemadethesimpleoutlinetotheoperatingprinciple,thefunction,theclassificationandthecompositionofthejig.Ihavealsoemphaticallyanalyzedthecharacteristicandtherequestoftheworkingprocedure,determinedthelocalizationplanaccordingtotheresult,anddesignedthelocalizationpart,theclamporganization,theguidingcomponentandthejigbody.Therefore,theprocessingprecisionandthedesignqualityhavebeenguaranteed.Keywords:tailstocksleeve；Technologicalprocessdesign；Jigdesign；Productionplan目 录第1章绪论11.1车床尾座套筒加工技术现状及开展方向11.2本课题研究的目的、意义21.3课题的主要内容3第2章车床尾座套筒的机械加工工艺规程设计52.1车床尾座套筒的工艺分析及生产类型确实定52.1.1车床尾座套筒概述52.1.2车床尾座套筒零件的技术要求52.1.3确定车床尾座套筒的生产类型和工艺特征分析62.2车床尾座套筒的材料和毛坯确定72.2.1车床尾座套筒毛坯材料、加工方法及技术要求72.2.2车床尾座套筒毛坯的尺寸公差和机械加工余量82.2.3绘制车床尾座套筒毛坯简图92.3拟定车床尾座套筒工艺路线92.3.1定位基准的选择92.3.2外表加工方法确实定92.3.3加工阶段的划分102.3.4加工工艺路线方案确定102.4机床设备及工艺装备的选用112.4.1机床设备的选用112.4.2工艺装备的选用122.5加工余量、工序尺寸及其公差确实定132.6确定切削用量及时间定额142.6.1切削用量的计算142.6.2时间定额确实定162.7填写工艺文件172.8工艺分析19第3章机床夹具设计213.1机床夹具设计概述213.1.1夹具的主要工作原理213.1.2夹具的作用213.1.3机床夹具的分类213.1.4专用机床夹具的组成223.2车床夹具设计223.2.1问题的提出223.2.2定位方案及定位元件选择和设计223.2.3确定夹紧方式、设计夹紧机构243.2.4设计对刀元件、连接元件及夹具体243.2.5绘制夹具总图及零件图253.2.6夹具的使用说明及注意点253.2.7夹具的其他设计方案253.3磨床夹具设计263.3.1问题的提出263.3.2定位方案及定位元件选择和设计263.3.3连接元件及夹具体273.3.4绘制夹具总图及零件图283.3.5夹具的使用说明及注意点283.4快速可调铣床夹具设计293.4.1问题的提出293.4.2定位方案及定位元件选择和设计293.4.3确定夹紧方式、设计夹紧机构303.4.4设计对刀元件、连接元件及夹具体303.4.5绘制夹具总图及零件图313.4.6夹具的使用说明及注意点31第4章结论32致谢33参考文献34第1章绪论1.1车床尾座套筒加工技术现状及开展方向国内研究现状车床尾座套筒现在已经有很多可以供参考的工艺规程，但大多工艺规程过于笼统，要找到较为详细的加工工艺规程和加工过程中所用的夹具很困难。很多厂家在新编写加工工艺规程的过程中，虽然他们有大量的可以提供的参考加工工艺规程，但还是要由技术人员添加很多详细的加工过程、进展大量的计算和分析、新设计加工过程中所用的的夹具。同时由于我国的制造业落后，尤其在CAD/CAM方面落后与兴旺国家好几十年，所以以上过程大多是技术人员手工完成的。这样不仅浪费了大量的人力和物力，而且生产效率低下，生产成本高，使的技术人员的大量时间和精力都用在了重复繁重的体力劳动上，从而限制了他们创造思维的开展。国内有很多大的老牌机床厂虽然他们有比较成熟的加工工艺规程，而且生产效率相对其它小的厂家较高。根据我的总结这些大型国企还是有缺陷：一、为了减少竞争压力，他们的工艺规程大多是保密的不外泻的。这样虽然在一段时间内可以暂时保住他们的龙头地位，但从长远看它却是阻碍我国制造也开展的，尤其在这个各种先进制造系统正在不断孕育而生的时代。二、他们现在所用的工艺规程和夹具大多数是十几年前甚至几十年前的老工艺。这样就使得新进的技术人员得不到锻炼的时机，新进的设备得不到最好的使用，造成了人力物力的大量浪费。同时竞争力逐渐衰退，经不起外界竞争的冲击。车床尾座套筒作为辅助支撑工件之用，存在着生产效率低、生产劳动强度大的缺陷，尤其是大批量生产，此问题更为突出。国内车床现在大多采用顶尖式心轴夹紧如图1。所以在制定车床尾座加工工艺过程中可以在夹具上有所创新，实现更高的定心精度。图1顶尖式心轴1—心轴2—固定顶尖套3—工件4—活动顶尖套5—快换垫圈6—螺母国外研究状况兴旺国家制造业比我国先进，CAD/CAM技术开展相对较成熟。而且车床尾座套筒属于典型零件的范畴，他们现在做机床尾座套筒加工工艺规程主要用CAPP,、CAFD完成，然后用人工做一些简单的修改就可以完成了。现在常用的变异型CAPP系统主要是基于成组技术〔GT〕的。所谓成组技术〔GT〕是一门生产技术科学，即利用事物相似性，把相似问题归类成组，寻求解决这一类问题相对统一的最优方案，从而节约时间和精力以取得所期望的经济效益。成组技术的核心问题是充分利用零件上的几何形状及加工工艺相似性组织生产，以获得最大的经济效益。利用这样的技术大大提高了生产效率，降低了产品的生产成本和缩短了产品研发周期，也可以把技术人员从繁琐重复的劳动中解放出来，能够充分发挥他们的创造性。但这门技术也有缺点：对一些非典型零件无法完成工艺规程设计；数据库容量过大；计算机所生成的加工工艺规程和夹具并不一定是最优的方案。同时，国外在创成试CAPP系统方面也有一定开展，这种系统可以定义为一个能综合加工信息，自动为新的零件制定出工艺规程的系统，即根据零件信息，系统能够自动提取制造知识，产生零件所需要的各个工序和工步的加工内容；自动完成机床、工具的选择和加工过程的最优化；通过应用决策逻辑，可以模拟工艺设计人员的决策过程。由于一个真正的创成型CAPP系统是要求很高的，现在的技术很难到达完全创成，尤其对于一些较为复杂的零件，所以完全创成的CAPP系统应用范围很小，只适用一些简单的零件。现在应用比较广泛的是半创成型CAPP系统，是将以上两种CAPP系统相结合，即采用变异型CAPP系统与自动决策相结合的方式。CA6140尾座箱的组成图如图2。〔3〕开展方向在新世纪里，随着电子信息等高科技技术的开展以及市场需求的个性话与多样化，先进制造技术正在向精细化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化方向开展。车床尾座套筒的生产效率也会随着CAD/CAM技术和机床技术的开展不断得到提高，随着计算机集成制造系统〔CIMS〕和并行工程〔CE〕的迅速崛起，它的生产成本也会不断降低。1.2本课题研究的目的、意义车床尾座套筒加工工艺规程设计属于一种典型零件的加工工艺规程设计，在编写它的加工工艺规程的过程中涉及到热处理、各类机床的选用、夹具设计等很多方面的知识，它综合了?机械制造技术根基?、?材料成型?、?工程材料?、?夹具设计?、?机床概论?等多门机械制造专业的主干专业课，因此在这个过程中不但可以使我加深以前所学的专业课的理解，也可以让我把以前所学的一些专业课程融会贯穿，起到温故而知新的作用，为以后的继续学习和深造打下坚实的根基。车床尾座套筒属于一类典型的零件，掌握了它的加工工艺规程就等于掌握了这一类零件的加工工艺规程。研究车床尾座套筒加工工艺规程就等于在研究一类零件的加工工艺规程，因此制定出一套经济的加工工艺规程意义深远。这不紧影响到这一类零件的加工成本，还可以为将来CAPP系统的开展准备出一套最优的检索资料。车床尾座套筒同时又属于一种精度要求比较高的难加工零件，它包括高精度外圆外表加工、内圆外表加工、内锥面加工、键槽加工等，加工方法包括车削、钻削、铣削、磨削等几种应用最广泛的加工方法，所以研究它的工艺规程有利于我们对几种常用的加工方法有一个更深层次的了解。基于以上的加工原因，本课题研究的目的在于设计比较经济的工艺规程和设计一套专用的夹具，使得作为车床重要附件的尾座套筒能够更好的便于机械加工为将来实现集成化生产创造条件。1.3课题的主要内容分析比照综合现有车床尾座套筒加工工艺的根基上，设计出高效的加工工艺规程和夹具设计方案，到达降低成本，提高生产效率的目的。车床尾座套筒需求量大，所编写的工艺规程主要适用于大量生产的情况使用。在加工过程中主要有一下问题：(1)车床尾座套筒属于回转件在以内圆为基准加工半精加工和精加工外圆面时装夹固定必须使用夹具实现定心，因此在进展半精加工和精加工前必须分别设计一套夹具；(2)由于套筒是回转件，在铣床上铣键槽时没有夹具无法实现定心和夹紧，所以在铣键槽前也要设计一套夹具；〔3〕国内车床尾座套筒生产工艺基本成型，要在前人根基上提出一套更加优化的方案也是一个很大的挑战。如图3所示是车床尾座套筒零件图设计的主要内容：车床尾座套筒零件图和各局部所起的作用进展分析；各类机床加工工艺研究；重点对车床加工工艺进展研究；车床尾座套筒加工工艺规程设计；车床尾座套筒半精加工、精加工、铣键槽过程中所用到的定心夹具的设计；加工完毕后检验过程的设计；编写加工工艺规程卡片、夹具总图设计、论文撰写。图3车床尾座套筒第2章车床尾座套筒的机械加工工艺规程设计2.1车床尾座套筒的工艺分析及生产类型确实定2.1.1车床尾座套筒概述车床尾座套筒是车床尾座箱的重要零件。它的作用是:一、用来安装尾座套筒顶尖，利用尾座套筒顶尖来顶紧工件，并和主轴卡盘一起起支撑作用，做为工件车削时的定位基准；二、莫氏四号锥孔可以安装钻头、铰刀、镗刀，用来在工件上加工孔。车床尾座套筒在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，而且它的精度直接影响工件的定位精度，因此要求车床尾座套筒具有强度高、刚度大、耐磨性好，莫氏四号锥孔外表加工尺寸准确，并且润滑可靠。2.1.2车床尾座套筒零件的技术要求图2.1是车床尾座套筒的简图，图2.2是它的三维图样。它是常用的一种车床尾座套筒类型，有一个莫氏四号锥面，锥面可以用来插入后顶尖和其他加工刀具；平键槽是用来安装平键的，起导向作用，所以尾座套筒只能轴向移动，不能够转动；的小孔是排气孔，主要用来排气的；与平键相对的半圆键主要也是用来导向的。车床尾座套筒的构造简单，加工尺寸准确、形位精度和外表质量要求较高；刚性差，定位和夹紧都比较困难，属易变形的套筒类零件。车床尾座套筒的主要加工外表有：莫氏四号锥面、外圆外表、内圆外表和键槽面等。其机械加工的主要技术要求已标注在零件图上，但还应满足以下加工要求：1)mm外圆的圆柱度公差为0.005mm；2)莫氏4号锥孔轴心线与mm外圆轴心线的同轴度公差为0.01mm；3)莫氏4号锥孔轴心线对mm外圆轴心线的径向跳动公差为0.01mm；4)键槽mm对mm外圆轴心的平行度公差为0.025mm，对称度公差为0.1mm；5)锥孔涂色检查其接触面积应大于75％；6)调质处理28～32HRC；7)局部外圆及锥孔淬火45～50HRC。图2.1车床尾座套筒零件简图图2.2 车床尾座套筒三维图样2.1.3确定车床尾座套筒的生产类型和工艺特征分析零件的生产类型对工艺规程的制订，具有决定性的影响。生产类型就是对企业〔或车间、工段、班组、工作地〕生产专业化程度的分类，一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种生产类型。不同的生产类型有着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的生产纲领来确定的。生产纲领是指企业在方案期内应当生产的产品产量和进度方案[3]。零件在方案期为一年的生产纲领N可按下式计算：〔件/年〕(2.1)式中，Q——产品的年产量〔台/年〕；n——每台产品中该零件的数量〔件/台〕；a%——备品的百分率，取2%～4%；b%——废品的百分率，取0.3%～0.7%。本次设计的CA6140车床上的尾座套筒，产品类型轻型机械，年产量为5000台/年，根据实际生产情况分两批投产，备品率取3%，而废品率取0.5%。依设计课题知：Q=5000，n=1，a%=3%，b%=0.5%；代入式(2.1)有：==5175.75(件/年)根据计算结果，查?机械制造技术根基?第292页，表7-3[3]可确定该套筒零件属于轻型零件，其生产类型为大批量生产。由于零件机械加工工艺过程与其所采用的生产组织类型密切相关，所以在制定零件机械加工工艺规程时，应首先确定零件机械加工的生产组织类型。而生产组织类型又主要是与零件的年生产纲领有关。现在所制定的车床尾座套筒生产类型主要针对大批量生产的情况下制定的。因此车床尾座套筒的生产纲领及工艺特征如表2-1。表2-1车床尾座套筒生产纲领及工艺特征生产类型大量生产工艺特征毛坯特点广泛采用模锻，机械造型等高效方法，毛坯精度高、余量小机床设备及组织形式广泛采用自动机床、专用机床，采用自动线或专用机床流水线排列夹具及尺寸保证高效专用夹具，采用定程及在线自动测量来控制尺寸刀具、量具专用刀具、量具，自动测量仪零件的互换性全部互换，高精度偶件采用分组装配、配磨工艺文件的要求编制详细的工艺规程、工序卡片、检验卡片和调整卡片生产率高成本低开展趋势用计算机控制的自动化制造系统、车间或无人工厂，实现自适应控制2.2车床尾座套筒的材料和毛坯确定2.2.1车床尾座套筒毛坯材料、加工方法及技术要求选择毛坯应综合考虑一下几方面的因素：零件材料及对零件力学性能的要求。图纸上明确要求零件材料是45号钢料，且零件力学性能要求较高，所以不管形状简单与复杂，套筒毛坯都应该选择锻件。如果零件材料是铸铁或青铜，毛坯就只能够采用铸造，而不是锻造。零件构造形状与外形尺寸。套筒外圆外表直径均匀，所以可以选择棒料。属于小型零件，可以选用模锻。生产类型。车床尾座套筒生产属于大批量生产，应选毛坯精度和生产率都较高的先进毛坯制造方法，使毛坯的形状、尺寸精良接近零件的形状、尺寸，以节约材料减少机械加工工作量，因此所节约的费用远远超出毛坯制造所增加的费用，获得好的经济效益。生产条件。选择套筒毛坯时应尽可能考虑现有的生产条件，如现有的毛坯制造水平和设备情况、外协的可能性等。充分考虑利用新工艺、新技术和新材料。本次设计套筒采用的是45号钢。由于该套筒在工作过程中要承受冲击载荷和摩擦，为增强套筒的耐摩强度和抗冲击韧度，获得更好的纤维组织，毛坯选用锻件。又因为该套筒属于轻型零件，且生产类型属大批生产，为提高生产效率和锻件精度，现采用模锻[5]方法制造毛坯。其锻造工艺过程为：将棒料㎜×165㎜坯料加热至1180～1240℃，经模锻尺寸为㎜×165㎜；在压床上切边；再在模锻锤上进展热校正；最后经热处理消除内应力，调整其硬度值到28～32HRC。套筒毛坯主要技术要求有：1)热处理：正火28～32HRC。正火：指将钢材或钢件加热到或〔钢的上临界点温度〕以上，30～50℃保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高材料2)棒料端面对主轴中心线的垂直度不大于1mm；3)棒料弯曲不大于1mm。2.2.2车床尾座套筒毛坯的尺寸公差和机械加工余量1.公差等级由套筒零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2.用锻造的毛坯尺寸确定锻造后的毛坯尺寸应该为Ф60×285mm，选择标准热轧圆钢(GB/T702-1986)，d=80mm，根据体积相等的原那么，所选坯料尺寸为Ф80×165mm,那么满足1.25D≤H≤2.5D要求。3.锻件形状复杂系数对套筒零件图进展分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度，按照圆形锻件进展处理；锻件形状复杂系数是锻件重量与相应的锻件外廓包容体重量之比，即：(2.2)那么此套筒零件的根据S值的大小，锻件形状复杂系数分为4级：S1级(简单)：0.63<S≤1；S2级(一般)：0.32<S≤0.63；S3级(较复杂)：0.16<S≤0.32；S4级(复杂)：0<S≤0.16；故该套筒的形状复杂系数属于级，简单。4.锻件材质系数M由于该套筒选用的材料为45钢，其中碳的质量分数[4]小于0.65%，故该锻件的材质系数属M1级。5.零件外表粗糙度由零件图可知，该套筒待加工外表中，粗糙度值既有大于等于1.6μm的，也有小于1.6μm的。根据上述因素，查?金属切削手册?[6]表1-8有该锻件的错差公差为1.8mm,残留飞边公差为2.0mm,最大尺寸方向上的公差值为8.0mm。其机械加工余量为主轴颈和连杆轴颈的余量取7mm，法兰盘外圆余量取6mm,内孔直径的加工余量取2.0mm，水平方向单面余量为3.0～4.5mm,径向余量为3.0～4.0mm。2.2.3绘制车床尾座套筒毛坯简图结合加工的实际情况，综合上面的数据，绘制毛坯简图如图2.3所示。图2.3 套筒毛坯简图2.3拟定车床尾座套筒工艺路线2.3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后确定粗基准[7]。1)精基准的选择选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑，如何保证工件尺寸精度和位置精度，并使工件装夹方便可靠，夹具构造简单。选择精基准应该遵循以下原那么：〔1〕“基准重合〞原那么；〔2〕“基准统一〞原那么；〔3〕“互为基准〞原那么；〔4〕“自为基准〞原那么。加工外圆外表时候应该遵循“基准统一〞原那么，采用内孔作统一基准加工各外圆外表，这样可以保证个外圆外表之间较高的同轴度要求，并简化夹具的设计和制造工作。2)粗基准的选择选择粗基准时，应从零件加工的全过程来考虑。一是要考虑如何合理分配各加工外表的余量，二是要考虑怎样保证不加工外表与加工外表间的尺寸及相互位置关系。夹一端粗车外圆至尺寸Ф58mm，长200mm，车端面、钻孔、扩孔。倒头，夹Ф52.3.2外表加工方法确实定套筒的主要加工外表有：外圆外表、内圆外表及键槽[8]等。根据曲轴零件图上各加工外表的尺寸精度、形位公差和外表粗糙度，选定加工件各外表的加工方法如表2.1所示。表2.1 曲轴零件主要外表加工方案加工外表经济精度外表粗糙度Ra/μm加工方案套筒外圆面IT60.4粗车→粗磨→精磨→抛光莫氏4号锥面IT60.4粗车→粗磨→精磨→抛光套筒内孔右外表IT71.6钻→扩→粗铰→精铰套筒内孔中外表IT1212.5钻→扩平键槽IT70.8粗铣→半精铣→精铣半圆键槽IT83.2粗铣→半精铣→精铣2.3.3加工阶段的划分在选定了车床尾座套筒主要外表的加工方法以后，还需要进一步确定这些加工方法在工艺路线中的安排顺序，这就涉及到加工阶段的划分。对于精度要求较高的外表，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一外表的加工。考虑到车床尾座套筒零件的技术要求，可以将加工阶段划分成粗加工、半精加工、精加工和光整加工几个阶段[9]。分析车床尾座套筒零件，其工艺工程大致包括以下几个阶段：定位基准的加工；粗车外圆外表、端面和钻孔；调质28～32HRC；扩孔、半精车外圆和倒角；精车孔、槽和莫氏4号锥孔；划线；铣平键和半圆键；钻孔；修毛刺；左端莫氏4号锥孔及160mm长的外圆局部，高频感应加热淬火45～50HRC；研磨两端60°内锥面；粗磨、精磨外圆和莫氏4号锥面。2.3.4加工工艺路线方案确定工艺路线方案工序1棒料Ф80mm×165mm工序2锻造尺寸Ф600mm×285mm工序3正火工序4夹一端粗车外圆尺寸Ф58mm，长200mm，车端面见平即可。钻孔Ф20mm，深188mm，扩孔Ф26mm深188mm工序5倒头，夹Ф58mm外圆并找正，车另外一端面外圆至Ф58mm，与上工序光滑接刀，车端面保证总长280mm。钻孔Ф23.5mm钻通工序6调质28～32HRC工序7夹左端外圆，中心架托右端外圆，车右端面保证总长278mm，扩Ф26mm孔至Ф28mm，深186mm，车右端头Ф32mm×60°内锥面工序8采用两顶尖装夹工件，上卡箍，车外圆至±0.05mm倒头，车另外一端外圆，光滑接刀。右端倒角2×45°，左端R3圆角，保持总长276mm工序9夹左端外圆，中心架托右端外圆，找正外圆，车mm孔至mm，深44.5mm，车Ф34mm×1.7mm槽，保证3.5mm和1.7mm工序10 倒头，夹右端外圆中心架左端外圆，找正外圆，车莫氏4号内锥孔，至大端尺寸为mm，车左端头Ф36mm×60°工序11划R2×160mm槽线，mm×200mm键槽线，Ф6mm孔线工序12以±0.05mm外圆定位装夹铣键槽mm×200mm，并保证mm〔注意外圆加工余量〕保证键槽与Фmm外圆轴心线的平行度和对称度工序13以±0.05mm外圆定位装夹铣R2深2mm，长160mm圆弧槽工序14钻Ф6mm孔，其中心距右端面为25mm工序15修毛刺工序16左端莫氏4号锥孔及160mm长的外圆局部，高频感应加热淬火45～50HRC工序17研磨60°内锥面工序18夹右端外圆，中心架左托外圆，找正外圆，粗磨莫氏4号锥孔，留磨余量0.2mm工序19采用两顶尖定位装夹工件，粗磨Фmm外圆，留磨余量0.2mm工序20夹右端外圆，中心架托左端外圆，找正外圆，精磨莫氏4号锥孔图样尺寸，大端为Ф±0.05mm，涂色检查，接触面积应大于75%。修研60°锥面工序21夹左端外圆，中心架托右端外圆，找正外圆，精车内孔Фmm至图样尺寸，深45±0.05mm，修研60°锥面工序22采用两顶尖定位装夹工件，精磨外圆至尺寸Фmm工序23按照图样检查各局部尺寸精度工序24涂油入库2.4机床设备及工艺装备的选用工艺装备包括加工过程中所需要的夹具、量具、检具、量仪、刀具、工具及辅助等，选择机床及工艺装备是制订工艺规程的一个重要环节。机床和工艺装备都是零件加工质量和生产率的重要保证条件。同时，机床及工艺装备的选择，对零件加工的经济性也有较大的影响。为了合理地选择机床及工艺装备，必须对各种机床、工艺装备的规格、性能等有较详细的了解。2.4.1机床设备的选用选择机床等加工设备时，应做到以下四个适应：1〕所选机床的尺寸规格应与被加工零件的尺寸相适应。2〕所选择机床的精度应该与被加工零件的工序加工要求相适应。3〕所选择机床的电动机功率应与工序加工所需切削功率相适应。4〕所选机床的自动化程度和生产率应与被加工零件的生产类型相适应。2.4.2工艺装备的选用工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡中应简要写出它们的名称。本次设计车床尾座套筒的生产类型为大批量生产，所选用的夹具多为专用夹具。1〕机床夹具的选择主要考虑生产类型。单件小批量生产应尽量选用通用夹具和机床自带的卡盘和钳台、转台等；大批大量生产时，应采用高生产效率的专用机床夹具，如气、液传动的专用夹具。在推行计算机辅助制造、成组技术等新工艺或为提高生产效率时，应采用成组夹具、组合夹具。夹具的制造精度应该与零件的制造精度相适应。2〕金属切削刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工外表的尺寸大小、工件材料、要求的加工精度、外表粗糙度、生产率和经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具。在组合机床上加工时，由于机床按照工序集中原那么组织生产，考虑到加工质量和生产率的要求，可采用专用复合刀具，如复合扩孔钻等，这不仅可以提高加工精度和生产率，其经济效果也十清楚显。自动线和数控机床所使用的刀具应着重考虑其寿命期内的可靠性，加工中心机床所使用的刀具还要注意选择与其相适应的刀夹、刀套构造。3〕量具、检具和量仪的选择主要根据生产类型和要求的检验精度进展。对于尺寸误差在单件小批量生产中，广泛采用通用量具〔游表卡尺、千分尺等〕；成批生产多采用极限量规，大量生产多采用自动化程度高的量仪，如电动或气动量仪等，对于形位误差，在单件小批量生产中，一般采用通用量具〔百分表，千分表等〕，也有采用三坐标测量机的；在成批大量生产中多采用专用检具。根据一般工厂的现有生产条件，为了满足生产的需要，同时保证被加工零件符合要求，现选用各工序所采用的设备如表2.2所示。表2.2 机床设备及工艺装备工序号工序名加工设备刀具量辅具1下料锯床锯条游标卡尺2锻造液压机游标卡尺3热处理特种淬火机4粗车CA6140组刀游标卡尺5粗车CA6140组刀游标卡尺6热处理特种淬火机7车CA6140、中心架游标卡尺8半精车CA6140立铣刀游标卡尺9精车CA6140、专用夹具组刀游标卡尺10精车CA6140、专用夹具组刀游标卡尺11划线游标卡尺12铣X62W、组合夹具专用铣刀游标卡尺13铣X62W、组合夹具、专用检具专用铣刀千分尺14钻气孔Z512组合夹具深孔钻枪游标卡尺15钳工人工序号工序名加工设备刀具量辅具16热处理特种淬火机17研磨研磨机60°砂轮塞规18粗磨M2110A中心架莫氏四号砂轮游标卡尺、塞规19粗磨M1432磨床、专用夹具外圆砂轮千分尺20精磨M2110A莫氏四号锥度塞规莫氏四号砂轮塞规21精车CA6140中心夹高速钢车刀游标卡尺、塞规22精磨M1432外圆砂轮千分尺23检验千分尺、塞规24入库涂油2.5加工余量、工序尺寸及其公差确实定1.尾座套筒车内孔〔工序4、9和21〕的加工余量、工序尺寸及其公差确实定按照钻→扩→半精车→精车加工方案，查阅?加工余量手册?，有精车余量Zjc=0.5mm；半精车余量Zbjc=3.5mm；扩孔余量Zk=6mm；钻孔余量Zz=20mm。查?机械制造技术根基课程设计指导教程?表1-20确定各工序尺寸的加工精度等级为，精车：IT8；半精车：IT10；扩孔：IT12；钻孔：IT13。根据上诉结果，再查标准公差数值表可确定各公步的公差值分别为，精车：0.025mm；半精车：0.05mm；扩孔：0.18mm；钻孔：0.27mm。综上所述，该工序加工该定位孔各工步的工序尺寸及公差分别为，精车：mm；半精车：mm；扩孔：；钻孔：mm；它们的相互关系如表2.3所示。为验证确定的尺寸及公差是否合理，进展精加工余量校核：Zmax=30+0.025-29.5=0.525mm；Zmin=29.5+0.05-30=-0.45mm；余量校核的结果说明，所确定的工序尺寸公差是合理的。表2.3 工序尺寸及公差计算〔单位：mm〕工序名称工序基本余量工序精度IT标冷公差值T工序基本尺寸工序尺寸及偏差精车0.5IT8Tjc=0.02530.00Ф30.0+0.0250半精车3.5IT10Tbjc=0.05030-0.5=29.5Ф29.5+0.0500扩孔6IT12Tk=0.18029.5-3.5=26Ф26.0+0.1800钻孔20IT13Tz=0.27026-6=20Ф20.0+0.2700毛坯3020-20=02.套筒外圆外表〔工序4、5、8、19和22〕的加工余量、工序尺寸及公差确实定按照粗车→半精车→粗磨→精磨的加工方案，查阅?机械加工余量手册?，有工序间的余量：精磨余量Zj=0.2mm；粗磨余量Zcm=0.5mm；半精车余量Zbjc=2.5mm；粗车余量Zcc=2mm。查表选定各工序尺寸的加工精度等级为，精磨：IT6；粗磨：IT8；半精车：IT9；粗车：IT12。根据上述查询到的结果，再查对标准公差数值表可以确定各工步的公差值分别为，精磨：0.013mm；粗磨：0.05mm；半精车：0.1mm；粗车：0.28mm。综上所述，各工序的工序尺寸及公差分别为，精磨：mm；粗磨：mm；半精车：mm；粗车：mm。它们的相互关系如表2.4所示。为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，现对加工余量进展校核。Z4max=55.2－55＋0.013=0.213mm； Z4min=55.2－0.05－55=Z3max=55.5－55.2＋0.05=0.4mm；Z3min=55.5－0.10－55.2=Z2max=58－55.5＋0.10=2.4mm； Z2min=58－0.28－55.5=2.22余量校核的结果说明，所确定的工序尺寸及公差是合理的。表2.4 工序尺寸及公差计算〔单位：mm〕工序名称工序基本余量工序精度IT标冷公差值T工序基本尺寸工序尺寸及偏差精车0.2IT6Tjc=0.01355.00Ф30.00-0.013半精车0.3IT8Tbjc=0.05055+0.20=55.20Ф29.50-0.050扩孔2.5IT9Tk=0.10055.20+0.3=55.50Ф26.0+0.050-0.050钻孔2IT12Tz=0.28055.50+2.5=58.00Ф20.00-0.280毛坯5IT14Tmp=0.58058+2=60.0060±0.2903.莫氏四号锥孔〔工序5、10、16、18和20〕的加工余量、工序尺寸及公差按照钻孔→精车→热处理→粗磨→精磨的加工方案，查阅?机械加工余量手册?，有工序间的余量：精磨余量Zj=0.2mm；粗磨余量Zcm=0.5mm；精车余量Zbjc=7mm；钻孔余量Zcc=23.5mm。查表选定各工序尺寸的加工精度等级为，精磨：IT7；粗磨：IT8；精车：IT9；钻孔：IT11。根据上述查询到的结果，再查对标准公差数值表可以确定各工步的公差值分别为，精磨：0.020mm；粗磨：0.05mm；精车：0.1mm；钻孔：0.20mm。热处理用高频感应淬火，淬火方法是将工件加热到临界温度Ac3〔亚共析钢〕或Ac1〔过共析钢〕以上某一温度，保温一段时间，使之全部或局部奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下〔或Ms附近等温〕进展马氏体〔或贝氏体〕转变的热处理工艺。淬火的目的是使过冷奥氏体进展马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高莫氏四号锥面的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种套筒的使用要求。对其他工序尺寸进展类似的计算，对于加工要求较高的工序尺寸及公差进展校核，所得结果参见北华大学毕业设计工艺卡片上的工序图。2.6确定切削用量及时间定额2.6.1切削用量的计算1.工序4和5——粗车外圆(1)工步1——粗车外圆1)背吃刀量确实定取套筒外圆面的ap1=2mm2)进给量确实定参照?切削加工简明实用手册?[10]的表8-50，刀具材料为硬质合金YT5，车刀刀杆尺寸B×H取25×25mm的，工件直径按照60mm,参照?机械制造技术根基课程设计?表5-57选取每转进给量为f=0.3)切削速度的计算根据表5-60选取切削速度v=18m/min(2.3)根据公式(2.3)可求主轴转速为，参照?实用机械制造工艺设计手册?表10-7所列CA6140车床的主轴转速，取转速。那么可求得该工步的实际切削速度(2)工步2——钻孔和扩孔1〕钻孔参照?机械制造技术根基课程设计?表5-21选取Ф20的锥柄麻花钻；进给量参照?机械制造技术根基课程设计?表5-64选取每转进给量f=0.4mm/r；参照?机械制造技术根基课程设计?表5-66切削速度v=182)切削速度的计算根据公式(2.3)得参照?实用机械制造工艺设计手册?表10-7所列CA6140车床的主轴转速，取转速。那么可求得该工步的实际切削速度2.工序7——车套筒右端面，扩孔，车右端60°内锥面(1)工步1——车套筒右端面1)背吃刀量确实定背吃刀量直接取为加工余量，故有背吃刀量ap1=3mm；2)进给量确实定参照?机械制造技术根基课程设计?表5-32，按被加工端面直径为60mm的条件选取，工步1的每转进给量f取为0.10mm/r；3)切削速度的计算参照该书表5-32，切削速度v可取为10m/min。切削速度(2.3)可求主轴转速为，参照?实用机械制造工艺设计手册?表10-7所列CA6140车床的主轴转速，取转速。那么可求得该工步的实际切削速度。(2)工步2——扩孔1)背吃刀量确实定而工步2按照表5—21选择Ф28锥柄麻花钻确定，取背吃刀量ap2=d2-d1/2=28-26/2=1mm2)进给量确实定由该书表5-22，可选取工步2的每转进给量f=0.25mm/r。3)切削速度的计算由表5-22，根据工件材料为45钢的条件选取，切削速度v可取为22m/min。由式(2.3)可求得该工步钻头转速n=330.32r/min，参照表4-9所列CA6140车床的主轴转速，取转速n=320r/min。那么可求得该工步的实际钻削速度3.工序19——粗磨外圆(1)背吃刀量确实定依据工序尺寸及工序余量，取轴径方向ap1=0.3mm；纵向的背吃刀量ap2=(2)进给量确实定参照?使用机械制造工艺设计手册?表5-58，工件磨削外表直径按55mm选取，工件回转的圆周速度取为18m(3)磨削速度的计算参照?金属机械加工工艺人员手册?[13]的表10-213，取切削速度v为25m/min。由式(2.3)可以求得转速为，查找?机械制造装备设计?书中图2-6〔机床主传动系统转速图〕，取转速n=150r/min。再将此转速代入上面的公式，可以反求得该工序的实际磨削速度为。对其他切削用量进展类似的计算，对于加工要求较高的工序尺寸及公差进展校核，所得结果参见北华大学毕业设计工艺卡片上的工序图。2.6.2时间定额确实定时间定额式在一定生产条件下规定完成一道工序所需要的时间消耗量。它是安排生产方案，计算零件成本和企业进展经济核算的重要依据之一。合理确定时间定额能促进工人生产技能的提高和推动生产开展，因此，确定时间定额药防止过紧和过松两种倾向，应该按平均先进水平来确定，并随着生产水平开展不断改善。1.时间定额的组成1〕基本时间直接改变生产对象的尺寸、形状、性能和相对位置关系所消耗的时间称为基本时间。对切削加工、磨削加工而言，基本时间就是去除加工余量所花费的时间，可按下式计算(2.4)求得。公式中，为螺纹有效长度；1=(1～3)P，2=(2～3)P，P为工件螺纹螺距；为工件或丝锥的每分钟转数；为使用丝锥的数量；0为丝锥或工件回程的每分钟转数。2.辅助时间tf的计算为实现基本工艺工作所作各种辅助动作所消耗的时间，称为辅助时间；例如，装卸工件、开停机床、改变切削用量、测量加工尺寸、引进或退回刀具等动作所花费的时间。确定辅助时间的方法与零件生产类型有关。在大批大量生产中，为使辅助时间规定得合理，须将辅助动作进展分解，然后通过实测或者查表求得各分解动作时间，再累计相加；在中小批生产中，一般用基本时间的百分比进展估算。基本时间和辅助时间的总和称为作业时间。3.其他时间的计算除了作业时间〔基本时间与辅助时间之和〕以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于本次设计为套筒的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间tb是作业时间的2%～7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%～4%，本设计均取为3%。4.单件时间的计算本工序的单件时间为上诉各项之和，Tdj=tj+tf+tb+tx2.7填写工艺文件将上述零件工艺规程设计的结果，填入北华大学毕业设计工艺卡片中，卡片分为机械加工工艺过程卡〔表2-5〕和机械加工工序卡〔见附件〕前后两局部。表2-5车床尾座套筒机械加工工艺过程卡片工序号工序名称工序内容工艺装备1下料棒料Ф80mm×165mm锯床2锻造锻造尺寸Ф600mm×285mm3热处理正火4粗车夹一端粗车外圆尺寸Ф58mm，长200mm，车端面见平即可。钻孔Ф20mm，深188mm，扩孔Ф26mm深188mmCA61405粗车倒头，夹Ф58mm外圆并找正，车另外一端面外圆至Ф58mm，与上工序光滑接刀，车端面保证总长280mm。钻孔Ф23.5mm钻通CA61406热处理调质28～32HRC7车夹左端外圆，中心架托右端外圆，车右端面保证总长278mm，扩Ф26mm孔至Ф28mm，深186mm，车右端头Ф32mm×60°内锥面CA6140、中心架工序号工序名称工序内容工艺装备8半精车采用两顶尖装夹工件，上卡箍，车外圆至±0.05mm。右端倒角2×45°，左端R3圆角，保持总长276mmCA6140、心轴〔a〕或者心轴〔b〕9精车夹左端外圆，中心架托右端外圆，找正外圆，车mm孔至mm，深44.5mm，车Ф34mm×1.7mm槽，保证3.5mm和1.7mmCA6140、中心架10精车倒头，夹右端外圆中心架左端外圆，找正外圆，车莫氏4号内锥孔，至大端尺寸为mm，车左端头Ф36mm×60°CA6140、中心架11划线划R2×160mm槽线，mm×200mm键槽线，Ф6mm孔线12铣以±0.05mm外圆定位装夹铣键槽mm×200mm，并保证mm〔注意外圆加工余量〕保证键槽与Фmm外圆轴心线的平行度和对称度X62W、专用铣床夹具(如图2.5)工序号工序名称工序内容工艺装备13铣以±0.05mm外圆和mm×200mm键槽定位装夹铣R2深2mm，长160mm圆弧槽X62W、专用铣床夹具〔如图2.5〕14钻钻Ф6mm孔，其中心距右端面为25mmZ512组合夹具15钳修毛刺16热处理左端莫氏4号锥孔及160mm长的外圆局部，高频感应加热淬火45～50HRC17研磨研磨60°内锥面18粗磨夹右端外圆，中心架左托外圆，找正外圆，粗磨莫氏4号锥孔，留磨余量0.2mmM2110A、中心架19粗磨采用两顶尖定位装夹工件，粗磨Фmm外圆，留磨余量0.2mmM1432A20精磨夹右端外圆，中心架托左端外圆，找正外圆，精磨莫氏4号锥孔图样尺寸，大端为Ф±0.05mm，涂色检查，接触面积应大于75%。修研60°锥面M2110A、莫氏4号锥度塞21精车夹左端外圆，中心架托右端外圆，找正外圆，精车内孔Фmm至图样尺寸，深45±0.05mm，修研60°锥面CA6140、中心架22精磨采用两顶尖和心轴C定位精磨外圆至尺寸ФmmM1432、心轴〔c〕23按照图样检查各局部尺寸精度24涂油入库1-工件；2-钢球；3-倾斜槽；4-顶尖；5-心轴；6-轴套；7-弹性支撑；8-垫圈；9-螺栓图〔a〕1-工件；2-定位套；4-心轴；6-垫圈；7-弹性支撑〔b〕1-拧紧螺母；2-30°锥块；3，6-平键；4，8-有缝夹筒；5-工件；7-弹簧；9-心轴〔c〕图2.4心轴2.8工艺分析1〕在安排加工工序时，应将粗，精加工分开，以减少切削应力对加工精度的影响。并在调质处理前进展粗加工，调质处理后进展半精加工和精加工。2〕车床尾座套筒左端莫氏4号锥孔与右端Ф28mm、Ф30mm孔，应在进展调质处理前钻通，这样有利于加热和内部组织的转变，使工件内孔得到较号的处理。3〕工序8粗车外圆时，可以采用专用心轴(a)或者(b)。如图2.4(a)，2.4(b)。4〕精磨Фmm外圆时，采用专用心轴(c)定位装夹工件。如图2.4(c)。5〕工序18以后，再采用中心架托夹工件外圆时，由于键槽mm的影响，这时应配做一套筒配合中心架的装夹，以保证工件旋转平稳，不发生震动。6〕Фmm外圆轴心线是工件的测量基准，所以磨削莫氏4号锥孔时，定位基准必须采用Фmm外圆。加工时还应找正其上母线与侧母线之后进展。7〕加工mm键槽时，应在夹具上设置对称度测量基准，在加工对刀时，可边对刀边测量，以保证键槽mm对Фmm外圆轴心线的对称度。8〕为了保证R2半圆槽和mm键槽的对称度。如图2.5，在夹具定位块4上开一个Ф8的孔，将工件1夹在V形块2内，在Ф8的孔中插入滑配销子5，将工件铣好的键槽mm卡在销子5上在夹紧，再铣R2半圆槽。图2.5铣键槽夹具9〕Фmm外圆的圆柱度检验，可将工件外圆放置在标准V形块上〔V形块放在标准平板上〕，用百分表测量出外圆点的圆柱度值，然后再算出圆柱度值〔图2.6〕。也可以采用偏摆仪方法，先测出工件的圆柱度值，然后计算出圆柱度值。图2.6在V形块上检测工件的圆度值10〕mm键槽对称度的检验，采用键槽对称度量规进展检查〔图2.7〕。a)b)图2.7键槽对称度量规a)内孔键槽量规b)外圆键槽量规11〕用标准莫氏4号锥塞规涂色检查工件的锥孔，其接触面积应大于75%。第3章机床夹具设计3.1机床夹具设计概述机械制造业中广泛采用能迅速把工件固定在准确位置或同时能确定加工工具位置的一种辅助装置，这种装置统称为夹具[14]。在金属切削机床上采用的夹具称为机床夹具。夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人劳动强度、生产率和生产成本。因此夹具设计是机械加工工艺准备和施工中的一项重要工作。3.1.1夹具的主要工作原理(1)使工件在夹具中占有准确的加工位置。这是通过工件各定位面与夹具的相应定位元件的定位工作面接触、配合或对准来实现的。(2)夹具对于机床应先保证有准确的相对位置，而夹具构造有保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的外表之间的相对准确位置，这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形成外表的准确几何位置，也就到达了工件加工面对定位基准的相互位置精度要求。(3)使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在工件上加工出的外表对工件定位基准的位置尺寸。3.1.2夹具的作用夹具是机械加工中不可缺少的一种工艺装备，它能起到以下作用：(1)保证稳定可靠地到达各项加工精度要求；(2)缩短加工工时，提高劳动生产率；(3)降低生产成本；(4)减轻工人劳动强度；(5)可由较低技术等级的工人进展加工；(6)能扩大机床工艺范围。3.1.3机床夹具的分类根据机床夹具的应用范围和特点，分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。(1)通用夹具该类夹具使用时无需调整或稍加调整，就可适应多种工件的装夹，因而被广泛用于单件小批生产之中。(2)专用夹具它是指专门为某一工件的某道工序而设计的，一般不能用于其他零件或同一零件的其他工序。专用夹具适用于定型产品的成批大量生产。(3)通用可调夹具和成组夹具它们的共同点是，在加工完一种工件后，只须对夹具进展适当调整或更换个别元件，即可用于加工形状、尺寸相近或加工工艺相似的多种工件。(4)组合夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先准备好的通用的标准元件和部件组合而成的夹具。它具有组装迅速、周期短、能反复使用的特点，所以在多品种、小批量生产或新产品试制中尤为适用。3.1.4专用机床夹具的组成机床夹具一般由以下几个局部组成：(1)定位元件用于确定工件在夹具中的位置。(2)夹紧装置用于工件定位后的夹紧。(3)对刀、导引元件或装置用于确定刀具相对于夹具定位元件的位置。(4)连接元件用于确定夹具本身在工作台或机床主轴上的位置。(5)夹具体 用于将夹具上的各种元件和装置连接成一个有机的整体。(6)其他装置或元件如用于分度的分度元件，用于上下料的上下料装置等。3.2车床夹具设计3.2.1问题的提出本次设计中，工序8中，采用两顶尖装夹工件，上卡箍，车外圆至±0.05mm倒头，车另外一端外圆，光滑接刀。右端倒角2×45°，左端R3圆角，保持总长276mm。在半精车±0.05mm外圆外表的时候，需要装夹两次，然后光滑接刀。这样不仅浪费时间，两次装夹过程中还会存在位置误差，严重降低了成产效率，因此这样的加工方式在大量生产过程中不可用。设计的任务是设计出保证该工序加工要求，满足加工精度的机床夹具，提高生产率和降低成本。该夹具应操作方便，工作安全可靠，减轻工人劳动强度，具有良好的构造工艺性。3.2.2定位方案及定位元件选择和设计1.定位方案的选择图3.2加工该定位面时需要限制其上的自由度。在两端孔上采用内圆外表定位方案，同时考虑到内圆外表未经过精加工，外表粗糙度达不到线面接触的定位要求，为了提高定位精度，可以采用点接触卡紧管件粗糙内壁的方法定位。夹具可以限制该套筒上的五个自由度〔2个转动和三个轴向移动运动副〕；并在靠近左端面处采用轴向支撑，主要有缓冲和轴向夹紧作用，最后再采用活动顶尖顶紧套筒右端。因此以该套筒内壁作为定位基面，以套筒轴心线作为定位基准。图3.2综上，总共限制了六个自由度，满足了机械加工定位夹紧的要求，同时没有过定位和欠定位现象出现，属于合理的定位方案，该方案可行。2.定位元件设计为了点接触卡紧管件粗糙内壁，可以用三个钢球接触实现三点自动定心夹紧，如图3.1是用钢珠卡紧管件粗糙内壁的方法，可以用其对内壁上下不平达2.5mm的工件车外圆。心轴5的外套6内有三个位于倾斜槽3内的钢珠2，操作时，用手反转套筒卡紧后，用尾座顶尖顶紧，既可以进展外圆车削，卡紧力随着车削力的增加而增加，故不会松动。当管料1有尾座顶尖4顶在支撑7上后，由于支撑7有弹性，工件在车削中发热不影响车削过程。23189465172318946517图3.13.定位误差分析计算心轴水平放置，如图3.2，，工件以Ф28mm圆孔在水平放置的心轴上定位，现要车削Ф58mm的外圆，要求保证外圆尺寸为Ф55.5±0.05mm。由于尺寸Ф55.5±0.05mm的工序基准与定位基准都是定位孔的轴线，基准式重合的，那么基准不重合误差。对于基准位移误差，由于工件定位孔和心轴式点接触不存在间隙，所以基准位移误差只受心轴制造误差的影响，使心轴的中心线与孔的中心线不重合，引起定位基准发生了偏移，取心轴和钢球定位的同轴度误差为Ф0.05mm，那么心轴的轴心线和孔的轴心偏移最大值为h=0.05mm。即工序尺寸Ф55.5±0.05mm的定位误差为在上面的式子中，，那么Ф55.5±0.05mm尺寸的定位误差为0.10mm，所以。因此，定位方案合理。图3.3图确定夹紧方式、设计夹紧机构如图3.1用钢珠卡紧管件粗糙内壁的方法，可以用其对内壁上下不平达2.5mm的管料车外圆。心轴5的外套6内有三个位于倾斜槽3内的钢珠2，当管料1有尾座顶尖4顶在支撑7上后，用手反转管料卡紧后，既可以进展外圆车削，卡紧力随着车削力的增加而增加，故不会松动。由于支撑7有弹性，管料在车削中发热不影响车削过程。如图3.3为加工时候车刀位置示意图。3.2.4设计对刀元件、连接元件及夹具体车床在车削外圆过程中对刀比较简单，因此不需要设计对刀元件。如图3.4，夹具体通过莫氏6号锥面和CA6140主轴孔相连接实现定位，通过锥体断面的螺纹孔固定夹紧在车床主轴上；心轴5和支撑7通过螺纹连接；心轴5和钢球通过倾斜槽连接和外套6防止钢球掉出，外套6通过螺栓固定。897651图3.4897651图绘制夹具总图及零件图夹具总图绘制步骤如下：(1)根据工件在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线；(2)安排定位元件；(3)布置夹紧装置；(4)布置对刀元件、连接元件、设计夹具体并完成夹具总图。在完成夹具总图的同时，对重要零部件绘制其图纸，以上图纸均应标注必要的尺寸、公差与配合，并注写技术条件等。具图样见附带的图纸。3.2.6夹具的使用说明及注意点此次设计的夹具具有自动定心和夹紧功能，这就意味着它还适用于其他规格的套筒车外圆外表的加工，当然本次设计的侧重点不在这方面。有兴趣的人员可以进展这个方向的探索。该内壁定位车削外圆夹具在车削力的作用下实现自动定心，自动定心夹紧机构共3局部组成，他们各自都用莫氏锥孔与机床连接，各部件间用螺纹连接，三个钢球可以在斜槽内移动，以适应加工不同规格套筒外圆外表的需要。如图3.1本次设计加工外圆面时是通过夹紧粗糙内壁的夹紧机构，因此定心机构选择钢球的点接触比较号，这样可以减小内壁粗糙度对定位精度的影响。操作时，用手反转套筒卡紧后，用尾座顶尖顶紧，既可以进展外圆车削，卡紧力随着车削力的增加而增加，故不会松动。夹具设计的注意点：1.自动定心机构主要由倾斜槽、心轴、钢球及螺杆等局部组成。钢球起到既定位有夹紧的双重作用，其直径方向的尺寸，应根据套筒内孔的直径的最大值与最小值来确定，以保证适应加工多种规格的套筒外圆外表。2.定心机构的莫氏六号锥面，它直接与主轴莫氏六号锥孔配合，尾部用一带螺纹的拉杆通过螺纹孔拉紧固定，以保证夹具在工作时，不会松动。莫氏六号锥面能够到达自动定心的要求。3.夹具的断面夹紧机构，选择尾座顶尖锥度时，要根据套筒与顶尖的配合面的锥度来选择，套筒另外一断面用弹性支撑7来定位和卡紧，选择弹性支撑有缓冲切削力和保护工件的作用。3.2.7夹具的其他设计方案以上夹具使用方便，能够大大提高零件的生产效率，但心轴和倾斜槽形状太复杂，制造太困难，而且夹具生产成本太高。基于以上原因，为了减少夹具的制造成本，又设计了另外一套方案。如图3.5也是用钢珠卡紧管件粗糙内壁的方法，可以用其对内壁上下不平达2.5mm的管料车外圆。心轴4的外套2内有三个位于圆柱孔内的钢珠3，操作时，用转动活动锥块5卡紧工件后，用尾座顶尖顶紧心轴右端，既可以进展外圆车削。当工件1有活动锥块顶在支撑7上后，由于支撑7有弹性，工件在车削中发热不影响车削过程。11-工件；2-外套；3-钢球；4-心轴；5-活动锥；6-垫圈；7-弹性支撑图3.53.3磨床夹具设计3.3.1问题的提出图3.6本次设计，工序22采用两顶尖定位装夹工件，精磨外圆至尺寸Фmm图3.6如图3.6磨外圆面的相关加工要求为：保证外圆尺寸Фmm，粗糙度要求0.4μm。工件材料为45钢，毛坯为锻件，选用机床为M1432磨床。设计的任务是设计出保证该工序加工要求，满足加工精度的机床夹具，提高生产率和降低成本。该夹具应操作方便，工作安全可靠，减轻工人劳动强度，具有良好的构造工艺性。3.3.2定位方案及定位元件选择和设计1.定位方案的选择加工该定位面时需要限制其上的自由度。在套筒内孔采用心轴面接触定位，那么可以限制该曲轴上的的四个自由度〔两个转动和两个轴向移动运动副〕；并在靠近断面处采用轴向定位块，限制其中的一个移动副，最后再采用自动定心夹紧机构在套筒内壁处，配合左右两端的夹具部件，限制另外一个转动副。因此以该套内壁作为定位基面，以套筒轴心线作为定位基准。综上，总共限制了六个自由度，满足了机械加工定位夹紧的要求，同时没有过定位和欠定位现象出现，属于合理的定位方案，该方案可行。2.定位元件设计为了限制该零件上的四个自由度，同时要满足定位精度可靠，在结合套筒内圆局部构造可以用两个有缝夹筒〔如图3.7〕组合装置在两端内孔配合进展限制，限制沿Y、Z方向的移动副和绕Y、Z方向的转动副；为了限制沿轴向的一个移动副，可以用一个轴向定位块来限制；为了限制绕X方向的转动副，采用有缝夹筒自动定心夹紧机构，利用两个有缝夹筒起到既定位又夹紧的作用，加以限制。(a)(a)(b)图3.7有缝夹筒3.定位精度分析由工序图可知，由于工序基准和定位基准重合，那么基准不重合误差。套筒外圆外表精度和位置精度都要求很高，而且套筒内壁已经完成精加工，所以可以作为精加工的定位面，有缝夹筒与工件间通过线接触实现定位，定位精度高，可以通过这样定位加工出来的零件可以满足工序精度要求。因此，定位方案合理。3.3.3图3.8夹具心轴根据有缝夹筒内外表形状，心轴形状如图3.8。心轴材料选择Q235。心轴左端螺纹用来安装调节螺母〔如图3.9〕，通过旋动调节螺母可以控制夹紧力；小轴径上的键槽用来安装活动锥块〔如图3.10〕，对锥块其导向作用；大轴径上的键槽用来安装有缝夹筒，防止有缝夹筒转动。图3.8夹具心轴图3.9调节螺母图3.10活动锥块3.3.4夹具总图绘制步骤如下：(1)根据工件在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线；(2)安排定位元件；(3)布置夹紧装置；(4)布置对刀元件、连接元件、设计夹具体并完成夹具总图。在完成夹具总图的同时，对重要零部件绘制其图纸，以上图纸均应标注必要的尺寸、公差与配合，并注写技术条件等。3.3.5此次设计的夹具是专用夹具，只适合尾座套筒精磨外圆外表使用。夹具定位精度和高，完全可以图纸尺寸精度和形状精度要求。该磨床夹具由两个有缝夹筒定心和一个螺纹夹紧机构共3局部组成，他们通过心轴两端的锥孔和外圆磨床的顶尖与机床连接。操作时，先把心轴放入套筒中心孔里。然后转动调整螺母，从而带动活动锥块移动，使有缝夹筒膨胀,完成自动夹紧定心。同时固定夹具使夹具不绕主轴转动，便可以磨削外圆面了。夹具设计的注意点：1.自动定心机构主要由心轴、有缝夹筒、活动锥块及调节螺母等局部组成。心轴上的活动锥块和有缝夹筒起到既定位有夹紧的双重作用，有缝夹筒的外圆的尺寸，应根据套筒的内孔形状和尺寸来确定，以保证定位精度的可靠。2.定心机构的键槽，一个用来对活动锥块起导向作用，另一个用来对量个有缝夹筒起导向作用，键槽和键均为标准件。1-拧紧螺母；2-30°锥块；3，6-平键；4，8-有缝夹筒；5-工件；7-弹簧；9-心轴图3.11 夹具使用说明图3.4快速可调铣床夹具设计3.4.1问题的提出本次设计，工序12和工序13铣两个堆成的键槽相关加工要求为：以±0.05mm外圆定位装夹铣键槽mm×200mm，并保证mm〔注意外圆加工余量〕保证键槽与Фmm外圆轴心线的平行度和对称度;以±0.05mm外圆定位装夹铣R2深2mm，长160mm圆弧槽。工件材料为45钢，毛坯为锻件，选用机床为X62W卧式万能铣床。设计的任务是设计出保证该工序加工要求，满足加工精度的机床夹具，提高生产率和降低成本。该夹具应操作方便，工作安全可靠，减轻工人劳动强度，具有良好的构造工艺性。3.4.2定位方案及定位元件选择和设计1.定位方案的选择加工该定位面时需要限制其上的自由度。采用外圆外表定位方案，那么可以限制该套筒上的的四个自由度〔两个转动和两个轴向移动运动副〕；并在一端处采用轴向定位块，限制其中的一个移动副，最后再采用自动定心机构，配合左右两端的夹具部件，限制另外一个转动副。因此以该套筒的外圆外外表作为定位基面，以套筒的轴心线作为定位基准。综上，总共限制了六个自由度，满足了机械加工定位夹紧的要求，同时没有过定位和欠定位现象出现，属于合理的定位方案，该方案可行。2.定位元件设计图3.12 加工工序简图为了限制该零件上的四个自由度，可以用两个长V形块组合装置〔其底座用铸铁制造，V型块[15]的两个斜面采用淬硬钢镶块〕在两端配合进展限制，限制沿Y、Z方向的移动副和绕Y、Z方