【正文】 課 題 軸類(lèi)零件的加工及夾具設(shè)計(jì) 姓 名 廖繼建 指導(dǎo)教師 劉小倩 2021 年 3 月 10 日 三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 摘 要 軸類(lèi)零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。 根據(jù) 零件的結(jié)構(gòu)及其功能，運(yùn)用定位夾緊的知識(shí)完成了夾具設(shè)計(jì)。 2. 幾何形狀精度 ： 軸類(lèi)零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應(yīng)將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。普通精度的軸，其配合軸段對(duì)支承軸頸的徑向跳動(dòng)一般為 ～ ，高精度軸（如主軸）通常為 ～ 。 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。 40Cr 等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類(lèi)零件，這類(lèi)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機(jī)械性能。與滲碳 淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。一零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理，在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程中，須注意以下幾點(diǎn)： （ 1）零件圖工藝分 析中，需理解零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度、材質(zhì)、熱處理等技術(shù)要求，且要研究產(chǎn)品裝配圖，部件裝配圖及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)，同時(shí)，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。盡可能使定位基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)重合。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 （ 2）調(diào)質(zhì)一般安排在粗車(chē)之后、半精車(chē)之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。按軸類(lèi)零件結(jié)構(gòu)形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類(lèi)；或分為實(shí)心軸、空心軸等。在單件小批生產(chǎn)中鉆中心孔工序常在普通車(chē)床上進(jìn)行。修研中心孔一般在車(chē)床上用金剛石或硬質(zhì)合金頂尖加壓進(jìn)行。因?yàn)槿绻诰?chē)之前就銑出鍵槽，在精車(chē)時(shí)由于斷續(xù)切削而易產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具，也難以控制鍵槽的尺寸。淬火工序則安排在磨削工序之前。它屬于臺(tái)階軸類(lèi)零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。因此，該傳動(dòng)軸的關(guān)鍵工序是軸頸 M、 N 和外圓 P、 Q 的加工。由于該傳動(dòng)軸的主要表面 M、 N、 P、 Q 的公差等級(jí) (IT6)較高，表面粗糙度Ra 值 (Ra= um)較小，故車(chē)削后還需磨削。 （ 2） 粗基準(zhǔn)采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。 劃分階段 對(duì)精度要求較高的零件，其粗、精加工應(yīng)分開(kāi)， 以保證零件的質(zhì)量。對(duì)于傳動(dòng)軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。加工尺寸可由此而定，見(jiàn)該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。擬定傳動(dòng)軸的工藝過(guò)程時(shí)，在考慮主要表面加工的同時(shí)，還要考慮次要表面的加工。 第五章 細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝 特點(diǎn) 改進(jìn)工件的裝夾方法 粗加工時(shí)，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡頂法，尾座頂尖采用彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長(zhǎng)。 三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 14 精車(chē)時(shí)，采用雙頂尖法（此時(shí)尾座應(yīng)采用彈性頂尖）有利于提高精度，其關(guān)鍵是提高中心孔精度。 采用車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的車(chē)刀 車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的車(chē)刀一般前角和主偏角較大，以使切削輕快，減小徑向振動(dòng)和彎曲變形。根據(jù)工藝規(guī)程，在銑槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽寬 14H11mm，槽深 7mm，槽的中心平面與Ф 26H7 孔軸線的垂直度公差為 ，槽側(cè)面與 E 面的距離 12 177。由理論力學(xué)可知，在空間處于自由狀態(tài)的鋼體，具有六個(gè)自由度，即沿著 X、 Y、 Z 三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)和繞著這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示。在夾具中，用分別適當(dāng)?shù)呐c工件接觸的六個(gè)支撐點(diǎn)，來(lái)限制工件六個(gè)自由度的原理，稱為六點(diǎn)定位原理。 在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡(jiǎn)化定位裝置，在生產(chǎn)中應(yīng)用很多。 通常，過(guò)定位的結(jié)果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件（或定位件）產(chǎn)生變形，所以在一般情況下，過(guò)定位是應(yīng)該避免的。大家都熟知車(chē)削長(zhǎng)軸時(shí)的安裝情況，長(zhǎng)軸工件的一端裝入三爪卡盤(pán)中，另一端用尾架尖支撐。 （ 3） 、確定要限制的自由度 按照加工要求，銑通槽時(shí)應(yīng)限制五個(gè)自由度，即沿 x 軸移動(dòng)的自由度不需要限制，但若在此方向設(shè)置一止推支撐，則可起到承受部分銑削力的作用，故可采用完全定位。在 C 處也加一支承。方案 II 中雖然定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，槽的中心平面與Ф 26H7 孔軸線的垂直度要求保證，但這種定位方式不利于工件的夾緊。綜上所述，方案 III 較好。而當(dāng)擋銷(xiāo)放在位置 3時(shí)，距Ф 26H7 孔軸線較遠(yuǎn)，工件定位面的精度較高（Ф 55H12），定位精度較高，且能承受切削力所引起的轉(zhuǎn)矩。有由于 E 面與長(zhǎng)條支承板始終 保持接觸，故基準(zhǔn)位移誤差為零。 基準(zhǔn)位移誤差 △ y=2*8tan△ a=2*8*=（ mm） 由于定位誤差△ D=△ y=?（ mm），故此定位方案可行。 為了使夾 具在機(jī)床工作臺(tái)的位置準(zhǔn)確及保證槽的中心平面與Ф26H7 孔軸線垂直度要求，夾具體底面應(yīng)設(shè)置定位鍵，定位鍵的側(cè)面應(yīng)與長(zhǎng)銷(xiāo)的軸心線垂直。 及 107177。 和 13177。 b=14177。 按夾具的誤差分析一章中的分析方法，下面對(duì)本例中的工序要求逐項(xiàng)分析； A、 槽寬尺寸 14H11mm；此項(xiàng)要求由刀具精度保證，與夾具精度無(wú)關(guān)； B、 槽側(cè)面到 E 面尺寸 12177。 能保證； 三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 15 C、 槽深 8mm：由于工件在 Z 方向的位置由定位銷(xiāo)確定，而該尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為 B 面。由于這些誤差不在同一方 向， 因 此 ， 槽 中心 平 面 最 大 位置 誤 差在 YOZ 面 之 上為++= ；在 YOX 平 面 上 為 ++=。按工件在銑床上加工的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，可分為直線進(jìn)給夾具、圓周進(jìn)給夾具、沿曲線進(jìn)給夾具（如仿形裝置）三類(lèi)。 機(jī)用平口虎鉗是通過(guò)虎鉗體固定在機(jī)床上。 ○ 3 銑床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)： 銑床夾具與其它機(jī)床夾具的不同之處在于：它是通過(guò)定位鍵在機(jī)床上定位，用對(duì)刀裝置決定銑刀相對(duì)于夾具的位置。 作為定位鍵的安裝是夾具通過(guò)兩個(gè)定位鍵嵌入到銑床工作臺(tái)的同一條 T 形槽中，再用 T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺(tái)上，所以在夾具體上還需要提供兩個(gè)穿 T 形螺栓的耳座。對(duì)刀裝置是由對(duì)刀塊和塞尺等組成，其結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。 所示為用于數(shù)控車(chē)床的液動(dòng)自定心三爪卡盤(pán)，在高速車(chē)削時(shí)平衡塊所產(chǎn)生的離心力經(jīng)杠桿給卡爪一個(gè)附加的力，以補(bǔ)償卡爪夾緊力的損失。設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床夾具時(shí)，應(yīng)按坐標(biāo)圖上規(guī)定的定位和夾緊表面以及機(jī)床坐標(biāo)的起始點(diǎn)，確定夾具坐標(biāo)原點(diǎn)的位置。 （ 4） 夾具的剛性與穩(wěn)定性要好。 （ 3）多工位夾具：可以同時(shí)裝夾多個(gè)工件，可減少換刀次數(shù)，三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 15 也便于一面加工，一面裝卸工件，有利于縮短準(zhǔn)備時(shí)間，提高生產(chǎn)率，較適宜于中批量生產(chǎn)。有的數(shù)控銑床（如壁板銑床）自身帶有通用真空夾具，工件利用定位銷(xiāo)定位，通過(guò)夾具體上的環(huán)形密封槽中的密封條與夾具密封。 三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 謝 詞 本論文設(shè)計(jì)在 劉小倩 老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇到具體的寫(xiě)作過(guò)程，論文初稿與定稿無(wú)不凝聚著 劉小倩 老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間， 劉小倩 老師為我提供了種種專(zhuān)業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議， 劉 老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動(dòng)，沒(méi)有 這樣的幫助 和關(guān)懷和熏陶，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 我還要感謝同組的各位同學(xué)以及我的各位室友，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間 里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見(jiàn)，對(duì)于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 參考文獻(xiàn) 1. 夏伯雄，數(shù)控技術(shù)，水利水電出版社， 2021 2. 朱明松，數(shù)控銑床編程與操作項(xiàng)目教程，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 3. 王大偉 .劉瑞素，數(shù)控系統(tǒng)，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 4. 柳河，數(shù)控編程，東北林業(yè)大學(xué)出版社， 2021 5. 李一民，數(shù)控機(jī)床，東南大學(xué)出版社， 2021 6. 朱明松，數(shù)控銑床編程與操作項(xiàng)目教程，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021。不積跬步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。 除上述幾種夾具外，數(shù)控銑削加工中也經(jīng)常采用機(jī)用平口虎鉗、分度頭和三爪自定心卡盤(pán)等通用夾具。這類(lèi)夾具能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)往往較高，而且制造周期長(zhǎng)。 數(shù)控銑削加工常用的夾具大致有下幾種 ： （ 1） 組合夾具：適用于小批量生產(chǎn)或研制時(shí)的 中、小型工件在數(shù)控銑床上進(jìn)行銑加工。其設(shè)計(jì)原理也和通用銑床夾具相同，結(jié)合數(shù)控銑削加工的特點(diǎn)，這里只提出幾點(diǎn)基本要求：