【正文】 ................................................... 53 往復(fù)杠桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑槽夾具設(shè)計(jì) I 往復(fù)杠桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑槽夾具設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是 往復(fù)杠桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程和銑槽專用夾具設(shè)計(jì)。 由設(shè)計(jì)任務(wù)可知 ， 往復(fù)杠桿 零件為模鍛件， 零件 的外形輪廓尺寸 不是很大， 重量輕 ， 加工精度不是太 高 ， 生產(chǎn)批量 較大。關(guān)于 銑槽專用夾具的設(shè)計(jì)，文中介紹了工件在夾具中定位方式、定位元件及夾緊機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)。這些方式有夾緊傳動(dòng)快、夾緊力穩(wěn)定、可減輕工人強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。此外，文中還對(duì)夾具進(jìn)行了簡(jiǎn)單的精度分析與計(jì)算?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。 選題意義 對(duì)夾具創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究，對(duì)國(guó)內(nèi)機(jī)械制造有著重要意義： （ 1） 保證加工精度 [3] 采用夾具安裝，可以準(zhǔn)確地確定工件與機(jī)床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。另外，采用夾具后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下降，可以安排技術(shù)等級(jí)較低的工人，明顯地降低了生產(chǎn)成本。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對(duì)箱體孔系進(jìn)行鏜削加工；通過(guò)專用夾 具還可將車床改為拉床使用，以充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用 [9]。 發(fā)展動(dòng)態(tài) 近些年來(lái)，隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代化加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)的機(jī)械加工的制造方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經(jīng)往復(fù)杠桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑槽夾具設(shè)計(jì) 2 從過(guò)去的裝夾、定位、引導(dǎo)刀具 ,轉(zhuǎn)變?yōu)檠b夾、定位 [15]。夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī) 床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展 [13]。在機(jī)械加工工件時(shí)，為了保證加工效率，必需正確安裝工件，使其相對(duì)機(jī)床切削形成運(yùn)動(dòng)和刀具具有正確的位置，這一過(guò)程稱為“定位” [2]。定位和夾緊的全過(guò)程稱為“安裝” [4]。 機(jī)床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，其規(guī)格及尺寸大多已標(biāo)準(zhǔn)化，并且有專門的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。因此，專用夾具的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，每一個(gè)從事加工工藝的工裝設(shè)計(jì)人員，都應(yīng)該掌握有關(guān)夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度 [9]。除大批大量生產(chǎn)之外，中小批量生產(chǎn)中也需要采用一些專用夾具。 銑床夾具主要用于加工零件上的平面、凹槽、鍵槽、花鍵、缺口及各種成形面。由于銑削加工切削用量及切削力較大，又是多刃斷續(xù)切削，加工時(shí)易產(chǎn)生 振動(dòng) ， 因此設(shè)計(jì)銑床夾具時(shí)應(yīng)注意 ： 夾緊力要足夠且反行程自鎖 ； 夾具的安裝要準(zhǔn)確可靠，即安裝及加工時(shí)要正確使用定向鍵、對(duì)刀裝置 ； 夾具體要有足夠的剛度和穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)要合理 [16]。對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來(lái)確定夾具和刀具的相對(duì)位置 [17]。 本設(shè)計(jì)的內(nèi) 容可分為機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和銑槽專用夾具設(shè)計(jì)兩大部分。運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)及相關(guān)課程的一些知識(shí)，解決往復(fù)杠桿零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線的安排等方面的相關(guān)問(wèn)題，確定相關(guān)的工藝尺寸及選擇合適的機(jī)床和刀具，保證零件的加工質(zhì)量。最后，根據(jù)被加工零件的加工要求，參考機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)方面的書籍，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計(jì)的方案，設(shè)計(jì)出 高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理并且能保證加工質(zhì)量的夾具。通過(guò)往復(fù)杠桿上的裝配通連接在主動(dòng)零件上與從動(dòng)零件之間，將主動(dòng)零件的運(yùn)動(dòng)傳遞或轉(zhuǎn)換，通過(guò)從動(dòng)零件，將相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)或力傳遞到下一級(jí)運(yùn)動(dòng)部件。 零件的材料 往復(fù)杠桿零件的材料選 用 45 鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后有良好的綜合機(jī)械性能和加工工藝性能，零件材料的選擇主要是考慮到滿足使用要求，同時(shí)兼顧材料的工藝性和經(jīng)濟(jì)性， 45 鋼滿足以上要求，所以選用 45 鋼。這幾組加工表面主要有： 平面加工包括杠桿零件上、下平面、大端孔端；小端各孔內(nèi)外表面；孔系加工有不同尺寸的孔；小端的槽加工。 ③小端前端 mm18? 、 mm22? 兩孔上端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是?Ra ；后端尺寸為 120mm 的兩個(gè) mm18? 的上端面的粗銑加工，其粗糙度要求是.36?Ra 。 ⑶ 尺寸要求為 .1mm022? 槽寬的加工，該槽的表面粗糙度要求是兩槽邊?Ra ，而槽底的表面粗糙度要求是 ?Ra 。 以上加工表面之間有一定的位置精度要求， 其中垂直度為 100:，平行度為 ?？紤]到杠杠零件在運(yùn)行中要經(jīng)常往復(fù)運(yùn)動(dòng)，零件在工作過(guò)程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證孔 系的加工精度容易。由上面的一些技術(shù)條件分析得知：往復(fù)杠杠零件的尺寸精度、形狀精度以及位置關(guān)系精度要求都不是很高，因此對(duì)加工要求也就不是很高。設(shè)計(jì)和加工工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。 ⑵ 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇加工設(shè)備，在大、中批量生產(chǎn)中可采用專用的高效率的設(shè)備而在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。 ⑶ 要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工。 ⑷ 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求，工件往復(fù)杠桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑槽夾具設(shè)計(jì) 7 形狀和重量等。 基準(zhǔn)面的選擇 基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中十分重要的工作之一。相反，加工工藝過(guò)程中則會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成加工零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求 [4]： ①粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以不加工表面為粗基準(zhǔn)。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。 ③若需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應(yīng)選加工余量較小的表面做粗基準(zhǔn)。 ⑤粗基準(zhǔn)一般只使用一次，特別是主要定位基準(zhǔn)，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。從往復(fù)杠桿零件的零件圖分析可知該零件的加工表面比較多，粗基準(zhǔn)可選為兩個(gè)，這里選擇該零件的對(duì)稱的兩端面中的一個(gè)端面以及大端 mm35? 孔的外輪廓面作為粗基準(zhǔn)，分別以這兩表面為基準(zhǔn)對(duì)零件進(jìn)行裝夾定位及加工。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。 ②基準(zhǔn)統(tǒng)一原則?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn) ⑤此外，還應(yīng)選擇工件上精度高、尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠 。 往復(fù)杠桿零件精基準(zhǔn)選擇時(shí)考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)確。粗基準(zhǔn)的選擇，采用零件的上、下平面以及 mm35? 的外端面作為定位的粗基準(zhǔn)，使得零件達(dá)到完全定位。 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求 能得到合理的保證。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。確定工序數(shù)的基本原則： ①工序分散原則 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。 ②工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生往復(fù)杠桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑槽夾具設(shè)計(jì) 9 產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時(shí)，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。半精加工的公差等級(jí)為 IT9～ IT10。 ③精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量 ,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度 ,尺寸精度及表面粗糙度 ,使各主要表面達(dá)到圖紙要求。精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。但須指出加工階段的劃分并不是絕對(duì)的。必須明確劃分階段是指整個(gè)加工過(guò)程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。 工藝路線的比較及其確定 ①工藝路線方案一 工序Ⅰ 粗銑小端 mm22? 孔的外端面 工序Ⅱ 粗銑小端寬 22mm的槽寬 工序Ⅲ 粗銑 mm35? 孔的外端面 工序Ⅳ 粗銑 mm35? 孔的內(nèi)端面 工序Ⅴ 粗銑兩端半徑 mm25R 、 mm33R 的圓弧面 工序Ⅵ 精銑小端寬 22mm的槽寬并锪倒角 ??452 工序Ⅶ 精銑 mm35? 孔的外端面并锪倒角 ??452 工序Ⅷ 精銑 mm35? 孔的內(nèi)端面并锪倒角 ??452 工序Ⅸ 擴(kuò)、粗鉸、精鉸大端 mm35? 二孔并锪倒角 ??452 工序Ⅹ 鉆、粗鉸、精鉸小端 mm18? 孔并锪倒角 ??452 工序Ⅺ 鉆、粗鉸、精鉸小端 mm22? 孔并锪倒角 ??452 工序Ⅻ 鉆 M6mm螺紋孔 工序 XIII 攻螺紋 M6mm 工序 XIV 鉆柱銷孔 6? mm 工序 XV 鉗工，去毛刺 ②工藝路線方案二 工序Ⅰ 粗銑兩端半徑 mm25R 、 mm33R 的圓弧面 工序Ⅱ 粗銑 mm35? 孔的外端面 工序Ⅲ 粗銑 mm35? 孔的內(nèi)端面 工序Ⅳ 粗銑小端 mm22? 孔的外端面 工序Ⅴ 粗銑小端寬 22mm的槽寬 工序Ⅵ 精銑 mm35? 孔的外端面并锪倒角 ??452 往復(fù)杠桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑槽夾具設(shè)計(jì) 11 工序Ⅶ 精銑 mm35? 孔的內(nèi)端面并锪倒角 ??452 工序Ⅷ 精銑小端寬 22mm的槽寬并锪倒角 ??452 工序Ⅸ 鉆、粗鉸、精鉸小端 mm22? 孔并锪倒角 ??452 工序Ⅹ 鉆、粗鉸、精鉸小端 mm18? 孔并锪倒角 ??452 工序Ⅺ 擴(kuò)、粗鉸、精鉸大端 mm35? 二孔并锪倒角 ??452 工序Ⅻ 鉆 M6mm螺紋孔 工序 XIII 攻螺紋 M6mm 工序 XIV 鉆柱銷孔 R6mm 工序 XV 檢查 ③工藝方案的比較與分析 兩種方案都依照工序集中原則組織工序，優(yōu)點(diǎn)是工藝路線短，減少工件的裝夾次數(shù)，易于保證加工面相互位置精度，使需要的機(jī)床數(shù)量少，減少工件工序間的運(yùn)輸，減少輔助時(shí)間和準(zhǔn)備終結(jié)的時(shí)間，同時(shí)產(chǎn)量也較高。 方案一的特點(diǎn)是：銑平面先粗銑杠杠零件的小端槽的外端面，然后粗銑尺寸為22mm 的槽寬，再依次粗銑 mm35? 孔的外端面、內(nèi)端面，然后按照此順序精銑以上端面；孔的加工是按照 mm22mm18mm35 ??? 、 的順序。 方案二則不同：銑平面先粗銑 mm35? 孔的外端面、內(nèi)端面，然后粗銑杠杠零件的小端槽的外端面，然后粗銑尺寸為 22mm的 槽寬，然后按照此順序精銑以上端面；孔的加工是按照 mm35mm18mm22 ??? 、 的順序。 通過(guò)兩個(gè)工藝方案比較，容易看出方案一工序安排不合理，因?yàn)?mm35? 孔的內(nèi)、外端面的精度較高可以先加工。而方案二則彌補(bǔ)了方案一的不足。 工序Ⅱ 銑削槽的外端面，保保證尺寸 84mm 工序Ⅲ 粗銑 mmH735? 孔外端面 工序Ⅳ 粗銑 mmH735? 孔內(nèi)端面 工序Ⅴ 粗銑 22177。 ??452 工序Ⅷ 粗銑 mmH735? 孔內(nèi)端面，保證尺寸 52177。 ??452 工序Ⅹ 鉆、粗鉸、精鉸 mmH722? 孔至尺寸并锪倒角 ??452 工序Ⅺ 鉆、粗鉸、精鉸 mmH718? 孔至尺寸并锪倒角 ??452 工序Ⅻ 鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸 mmH735? 孔至尺寸并锪倒角 ??452 工序 XIII 鉆 HmmM 668 ?? 螺紋底孔 工序 XIV 攻螺紋 HmmM 668 ?? 工序 XV 鉆圓柱銷孔 mmH763 ?? 工序 XVI 鉗工，去毛刺 機(jī)械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 往復(fù) 杠桿零件材料為 45 鋼，硬度 207～ 241HBS，毛坯重量約為 12Kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。查 [8]表，鍛件的材質(zhì)是 45 鋼，由表知毛坯的材質(zhì)系數(shù)為 M1。 對(duì)往復(fù)杠桿零件圖進(jìn)行分析計(jì)算，可大 致確定鍛件外廓包容體的長(zhǎng)度、寬度、厚度，即 mm55hmm1 8 5bmm4 0 1 ??? ，l 。 查 [8]表 ，長(zhǎng)度 396mm 方向的余量值規(guī)定為 ～ ，現(xiàn)取 ；寬度 180mm 方向的余量值規(guī)定為 ～，現(xiàn)取 ；厚度 50mm 方向的余量值規(guī)定為 ～ ，現(xiàn)取 。 ⑵尺寸為 50mm的上、下端面加工