【正文】 平 面 圖 紙 及 設(shè) 計 過 程 圖 21 所示為一開合螺母車削工序圖，工件的燕尾面和兩個φ 120+ 孔已經(jīng)加工，兩孔距離為 38177。 ，φ 400+ 孔經(jīng)過粗加工。本道工序為精鏜φ400+ 孔及車端面。加工要求是： （ 1） φ 400+ C的距離為 45177。 mm； （ 2） φ 400+ C 面的平行度為 mm； （ 3） 加工孔軸線與φ 120+ 8177。 mm。 （ 4） φ 400+ B 面的對稱面的垂直度為 試設(shè)計本道工序所用的專用夾具。 圖 21 開合螺母車削工序圖 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 2． 1 明確設(shè)計任務(wù)與收集設(shè)計資料 1) 工件的結(jié)構(gòu)特點及材料 開合螺母由上下兩個半螺母組成，裝在溜板箱體后壁的燕尾形導(dǎo)軌中，可上下移動。上下半螺母的背面各裝有一個圓銷，其伸出端分別嵌在槽盤的兩條曲線槽中。扳動手柄，經(jīng)軸使槽盤逆時針轉(zhuǎn)動時，曲線槽迫使兩圓銷互相靠近，帶動上下半螺母合攏，與絲杠嚙合，刀架便由絲杠螺母經(jīng)溜板箱傳動進(jìn)給。槽盤順時針轉(zhuǎn)動時，曲線槽通過迫使圓銷使兩半螺母相互 分離，與絲杠脫開嚙合，刀架便停止進(jìn)給。開合螺母的材料為 45 鋼 2) 確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、刀具、量具等 表 21:加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及機(jī)床 （ 1）加工表面： φ 400+ 孔和兩個端面 （ 2）加工要求： 400+ C的距離為 45177。 mm； 400+ C 面的平行度為 mm； 120+ 8177。 mm （ 3）加工余量： 精鏜φ 400+ 孔的工序余量為 ； 車端面的工序余量為 1 mm。 （ 4）定位基準(zhǔn)： 主要加工表面φ 400+ 孔的定位基準(zhǔn)為燕尾底面 C 和 φ 120+ 孔軸心線 （ 5）夾緊表面： 燕尾面 B和 C （ 6）所需機(jī)床： C620 車床 2． 2 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖 2． 2． 1 確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置。 定位就是使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置。它的基本任務(wù)有以下三項： （ 1）從理論上講就是如何使同一批工件在夾具中占據(jù)正確 的位置。 （ 2）選擇或設(shè)計合理的定位方案及定位裝置。 （ 3）保證有足夠的定位精度。即工件在夾具中雖有一定的誤差，但仍能保證工件 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 的加工誤差。 它的基本原理是六點定位規(guī)則，即用合理分布的六個支承點限制工件六個自由度的規(guī)則。但實際中還存在著過定位和欠定位。其中欠定位保證不了加工精度，所以是絕不允許發(fā)生的，而過定位由于夾具上的定位元件同時重復(fù)限制了工件的一個或幾個自由度，將造成工件定位不穩(wěn)定，降低了加工精度；使工件或定位元件產(chǎn)生變形，甚至無法安裝和加工，故應(yīng)盡量避免采用。 根據(jù)本工序的加工要求，不僅要鏜孔，還要加 工兩個平面，因此工件必須完全定位，即六點定位原則。按照加工要求，工件的定位方案分析如下： （ 1）φ 400+ 孔軸線至燕尾面 C 的距離為 45177。 mm； 400+ 孔軸線與 C面的平行度為 mm。 加工φ 400+ 孔的工序基準(zhǔn)為燕尾底面 C，根據(jù)基準(zhǔn)重合原理，應(yīng)以燕尾底面 C 為定位基準(zhǔn)，則限位基準(zhǔn)為固定支承板 8和活動支承板 10上與燕尾底面 C 接觸的平面。燕尾底面 C限制 Z轉(zhuǎn)動、 Y 移動、 X 移動三個自由度；燕尾面 B 限制 Z轉(zhuǎn)動、 X 移動二個自由度。即工件用燕尾面 B 和 C 在固定支承板 8 和活動支承板10上定位（兩板高度相等），限制了 Z 轉(zhuǎn)動、 Z 移動、 Y轉(zhuǎn)動、 X轉(zhuǎn)動、 X移動五個自由度。 （ 2）加工孔軸線與φ 120+ 8177。 mm。 φ 400+ 孔軸心線的另一定位元件是活動菱形銷 9，根據(jù)基準(zhǔn)重合原理，應(yīng)以φ 120+ 孔軸心線為定位基準(zhǔn)，則限位基準(zhǔn)為φ 120+ 孔軸心線，即φ120+ 孔與活動菱形銷 9配合，限制 Y向轉(zhuǎn)動自由度。 表 22:工件的定位及應(yīng)限制的自由度： 定位元件 限位基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn) 限制 自由度 支承板 10 支承板 10 的平面 燕尾底面 C Z 轉(zhuǎn)動、 Y 移動、 X 轉(zhuǎn)動 燕尾面 B Y 轉(zhuǎn)動、 X 移動 活動菱形銷 9 活動菱形銷 9 的軸心線 φ 120+ 孔軸心線 Z 移動 工件裝卸時，可從上方推開活動支承板 10 將工件插入，靠彈簧力使工件靠緊固定河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 支承板 8，并略推移工件使活動菱形銷 9彈入定位孔φ 120+。 2． 2． 2 夾具類型的確定 由于開合螺母以燕尾面 C 為主要定位基準(zhǔn)，且在車床上加工，而工件的形狀與尺寸決定了它不適宜于采用心軸類、卡盤類或花盤類夾具，只能采用角鐵式車床加工。 夾 具體呈角鐵狀的車床夾具稱為 角鐵式車床夾具 ，其結(jié)構(gòu)不對稱，用于加工殼體、支承座、杠桿、接頭等零件上的回轉(zhuǎn)面和端面。具體適用于以下兩種情況： （ 1）工件的主要定位基準(zhǔn)是平面，要求被加工表面的軸線對定位基準(zhǔn)面保持一定的位置關(guān)系（平行或成一定角度）。這時夾具的平面定位元件必須相應(yīng)地設(shè)置在與車床主軸軸線相平行或成一定角度的位置上。 （ 2）工件定位基準(zhǔn)雖然不是與被加工表面的軸線平行或成一定角度的平面，但由于工件外形的限制，不適于采用卡盤式夾具，而必須采用半圓孔或 V 形塊定位件的情況。 考慮車床夾具的特點和工件的加工表面， 本工序應(yīng)有兩次安裝，當(dāng)孔和一個端面加工完畢后，應(yīng)松開壓板，將工件回轉(zhuǎn) 180 度，重新定位夾緊，再加工另一端面。 2． 2． 3 確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置。 （ 1）確定夾緊裝置 車床夾具的夾緊裝置必須安全可靠。夾緊力的方向和作用點應(yīng)按以下要求進(jìn)行選擇： ，作用點應(yīng)靠近支承面的幾何中心； ，盡量垂直于工件的主要定位基面，盡量和切削力、重力方向一致； ； 。 由于車削時工件和夾具一起隨主軸作旋轉(zhuǎn)運動，故在加工過程中，工件除受切削扭矩的作用外，整個夾具還受到離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，會降低夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力。此外，工件定位基準(zhǔn)的位置相對于切削力和重力的方河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 向來說是變化的。因此，夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠，自鎖性能要好，以防止工件在加工過程中脫離定位元件的工作表面。 對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。這里有兩種夾緊方案。 圖 a） 圖 b） 圖 22 夾緊方案的選擇 如果采用圖 a）所示的施力方式其夾緊裝置比較簡單，但可能會引起角鐵懸伸部分的變形和夾具體的彎曲變形，離心力、切削力也會助長這種變形。 如果改用圖 b）所示回轉(zhuǎn)式螺旋擺動壓板機(jī)構(gòu)顯然較好，因為角鐵剛性好，壓板的變形不影響加工精度。所以根據(jù)工件形狀特點，采用帶擺動 V 形塊 3 的 回轉(zhuǎn)式螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊 。 （ 2）夾緊力計算與分析 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中計算各種螺旋副所產(chǎn)生夾緊力大小的通用公式為： W0=QL/ r‘ tgψ 1+r2tg(a+ψ ‘ 2) N 式中： ψ ‘ 2—— 螺旋副的當(dāng)量摩擦角； ψ 1—— 螺桿端部與工件間的摩擦角； a—— 螺紋升角； r2—— 螺紋中徑的一半； r‘ —— 螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑； 查表得： 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 Q=35N L=140mm a =2。 30＇ ψ ‘ 2=6。 34＇ r2= f= tgψ 1= r‘ = （ D3D30） /3（ D2D20） = 代入上式求得： W0= 5800 N 螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)是利用杠桿原理來實現(xiàn)夾緊作用。其好處是： 增大 夾緊力，改變夾緊力作用方向，增大夾緊行程 。它可以繞水平軸翻轉(zhuǎn)，增力顯著，夾緊時既省力又迅速可靠。 夾緊受力分析如下： 圖 23 夾緊受力分析 由杠桿原理知： W a =W0 b 當(dāng) a=1/2b 時， W =2 W0=11600 N 由此可見，該夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力比作用力大一倍。 （ 3）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)各元件材料、熱處理要求和結(jié)構(gòu)尺寸確定。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)各元件均已標(biāo)準(zhǔn)化，可參閱《機(jī)械零件手冊》確定。 （ GB/T214891） 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 圖 24 帶肩六角螺紋 技術(shù)要求： 材料： 45 鋼； 熱處理： HRC3540； 細(xì)牙螺紋的支承面對螺紋軸線的垂直度按 GB118480《形狀和位置公差》規(guī)定的 9級公差。 （ GB/T218891） 圖 25 鉸鏈壓板 技術(shù)要求 ： 材料： 45 鋼 。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 熱處理：淬火、回火 HRC3540。 3．?dāng)[動 V 形塊（ GB220880） 圖 26 擺動 V 形塊 技術(shù)要求： 材料： 20 鋼 。 熱處理：淬火 HRC6064, 滲碳深 ~。 銳邊倒鈍。 4．活節(jié)螺栓（ GB/T79888） 圖 27 活節(jié)螺栓 技術(shù)要求： 材料：鋼 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 表面處理： ； ； 螺紋公差： 8g 2． 2． 4 夾具與機(jī)床的連接方式及安裝基面。 車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對夾具的回轉(zhuǎn)精度有 決定性的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線有盡可能高的同軸度。 對于徑向尺寸較大的夾具，一般通過過渡盤與車床主軸軸頸聯(lián)接。專用夾具以其定位止口按 H7/h6 或 H7/js6 裝配在過渡盤的凸緣上，然后用螺釘緊固。過渡盤與主軸配合的表面形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。 如圖 28所示的過渡盤，其上有一個定位圓孔按 H7/h6 或 H7/js6 和主軸的軸頸相配合，并有螺紋和主軸連接。為了安全起見，還可以用壓塊把過渡盤壓緊在主軸上，這樣可防止停車和倒車時，不致因慣性作用而可能松開。這種連接方式的安裝精度受到配合精度的限制 ，為了提高安裝精度，在車床上安裝夾具時，可按找正圓校正夾具與車床主軸的同軸度 主軸過度盤專用夾具壓快M圖 28 過 渡 盤 2． 2． 5 夾具的平衡 由于加工時夾具隨同主軸旋轉(zhuǎn)，如果夾具的重心不在主軸旋轉(zhuǎn)軸線上就會產(chǎn)生離心力，這樣不僅加劇機(jī)床主軸和軸承的磨損，而且會產(chǎn)生振動，影響加工質(zhì)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 量和刀具壽命且不安全。所以對于角鐵式夾具，要有平衡要求，平衡的方法是設(shè)置平衡塊。平衡塊重心的位置應(yīng)可以調(diào)節(jié)，可在平衡塊上（或夾具體上）開徑向槽或環(huán)形槽，以使夾具裝配時調(diào)整其位置。 圖 29 平 衡 塊 2． 2． 6 對夾具總體結(jié)構(gòu)的要求 ⑴結(jié)構(gòu)要緊湊，懸伸量要短，使重心盡可能靠近主軸。車床夾具的懸伸長度過大，會加劇主軸軸承的磨損，同時引起振動，影響加工質(zhì)量。因此，夾具的懸伸長度 L與輪廓直徑 D之比應(yīng)控制如下： a. 直徑小于 150mm 的夾具， L/D≤ ； b. 直徑在 150~300mm 之間的夾具， L/D≤ ； c. 直徑大于 300mm 的夾具， L/D≤ 。 ⑵車床夾具的夾具體應(yīng)制成圓形，夾具上（包括工件在內(nèi)）的各元件不應(yīng)伸出夾具體的輪廓之外，當(dāng)夾具上有不規(guī)則的突 出部分，或有切削液飛濺及切屑纏繞時，應(yīng)加設(shè)防護(hù)罩。 ⑶夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于工件在夾具上安裝和測量，切屑能順利排出或清理 。 2． 2． 7 繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求 。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 H7角鐵式車床夾具.11螺栓 2壓板 3擺動 V形快 4過度 盤 5夾 具體 6平衡 快 7蓋 板 8固 定支撐板 9活動 菱形銷 10活 動支撐板 圖 210 角鐵式車床夾具 圖 210 為加工圖 21 開合螺母φ 400+ 孔的專用夾具。由角鐵式的專用夾具和過渡盤兩部