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中原工學院2011屆畢業(yè)生（論文）說明書 畢業(yè)設計說明書 題目名稱： 羅拉輥齒形加工工藝及工裝設計 院系名稱： 機 電 學 院 班 級： 機 自 071 學 號： 200700314106 學生姓名： 王 秉 文 指導教師： 肖 慶 和 2011年 05月 摘要 為滿足零件加工工藝要求，解決零件上尺寸精度、圓弧形狀精度、相互位置精度。根據(jù)零件的用途、作用及外形、工藝要求，對該零件的加工工藝進行了詳細的分析。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。 對羅拉齒形的加工，可以采用銑加工和刨加工，分析兩種加工方式，選擇了更加合適的刨加工，在加工時由于羅拉零件的特殊性，需要設計出一種專用于羅拉齒形加工的夾具體。在設計夾具時，要注意到工裝夾具應具備足夠的強度和剛度，夾具的可靠性和靈活性以及良好的工藝性。 關(guān)鍵詞 羅拉 加工工藝 工藝分析 工裝設計 Abstract To meet the technological requirements of machining parts, solve the dimension precision, arc shape accuracy, mutual position precision. According to parts of the applications, function and appearance, technical requirements, the machining process of the part to carry on the detailed analysis. The machining process procedures generally includes the following content: workpiece machining processing route, the process of concrete content and used equipment and process equipment, workpiece inspection items and inspection method, cutting dosages, time quota etc. For Laura tooth-type processing, can use milling and planing processing, analysis of two processing methods, chose a more suitable shaver processing, in processing the particularity of because Laura parts need to design a kind of dedicated to Laura tooth-type processing the clip concrete. In design fixtures, want to notice the fixture should have enough strength and rigidity, fixture reliability and flexibility and good workmanship. keywords Laura processing technology process analysis tooling design 前言 本次我的畢業(yè)設計的題目是直尺羅拉輥形加工工藝及工裝設計，從題目中就可以看出，本次的畢業(yè)設計包括兩個方面，加工工藝以及工裝設計。 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。機械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣?？偟膩碚f，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。 工裝設計，工藝裝備通常是指機械制造中所用到的刀具，夾具，量具，模具，輔具等的總稱（簡稱為工裝）。機械制造本身離不開工藝裝備的應用。在很大程度上工藝設備決定了機械制造工業(yè)的發(fā)展。工藝裝備的水平是衡量一個工廠技術(shù)能力的重要技術(shù)指標。因此，工裝在機械加工中起到了很重要的作用。工裝設計的內(nèi)容應該包括刀具，夾具，模具及量具設計等。 目錄 1.羅拉的零件外形，結(jié)構(gòu)特點，及加工工藝 1 2.羅拉零件的加工工藝 3 2.1下面對軸頭進行加工過程的工藝分析： 4 2.1.1軸類零件的毛坯 4 2.1.2確定主要表面的加工方法 4 2.1.3確定定位基準 5 2.1.4熱處理工序安排 5 2.1.5下面是對羅拉齒形加工的工藝分析 11 2.2夾具的設計 13 2.2.1夾具主支撐的設計過程 15 2.2.2輔助支撐的設計 19 2.2.3分度裝置的設計 21 2.2.4壓緊裝置的設計 23 3.數(shù)控加工程序 26 4.夾具的經(jīng)濟性分析 27 5.總結(jié) 28 6.參考文獻 29 1.羅拉的零件外形，結(jié)構(gòu)特點，及加工工藝 羅拉是紡織機械中起喂給、牽伸、輸出等作用的圓柱形回轉(zhuǎn)零件，是英語詞“roller”的音譯，有輥和軸的含義。廣泛用于牽伸、梳理、輸送等機構(gòu)。按所起的作用分為牽伸羅拉、喂給羅拉、緊壓羅拉、工作羅拉等。牽伸羅拉是紡紗機牽伸機構(gòu)的主要零件，由上羅拉和下羅拉成對組成羅拉拑口，握持紗條進行牽伸。羅拉的質(zhì)量影響輸出紗條的均勻度。在不加說明時，通常提到的羅拉即指牽伸下羅拉，它是外圓有溝槽、滾花、或光滑表面的鋼制細長軸,常沿紡紗機的全長將若干根單節(jié)聯(lián)接成整列，由傳動機構(gòu)積極傳動。 它的主要技術(shù)特征是：①直徑應與所紡纖維的長度、上羅拉加壓、羅拉的軸承距相適應，有足夠的抗彎和抗扭剛度。②具有正確的溝槽齒形和符合規(guī)定的表面光潔度，能有效握持纖維又不致?lián)p傷或鉤住纖維。③具有較高的制造精度，有互換性，以保證紡紗質(zhì)量，減少因羅拉偏心，彎曲等機械因素造成紗條不勻。④表面耐磨而中心堅韌，常用20號鋼滲碳淬硬或45號鋼淬硬，也有用鉻鉬鋼制造的，有時還要進行耐腐蝕、防銹等表面處理。 溝槽羅拉的斷面規(guī)定為具有梯形溝槽的齒輪形狀。斷面參數(shù)包括溝槽角α、溝槽深h、節(jié)距t、齒頂寬b以及羅拉外徑和齒數(shù)。齒頂寬是與上羅拉接觸的部位，齒頂太窄容易損傷上羅拉和纖維，齒頂太寬則握持力降低。滾花羅拉又稱皮圈羅拉，斷面是等分的夾角齒輪形狀，圓柱表面是均勻分布的菱形凸塊，要求能避免皮圈打滑，但又不損傷皮圈。 按裝配機臺溝槽羅拉又分并條、粗紗、細紗三大類。并條羅拉的齒頂寬、溝槽底寬、節(jié)距、溝槽角均比粗紗、細紗羅拉為大，細紗羅拉的齒形相對較細較密。溝槽羅拉軸向的齒形方向有直齒、斜齒、人字齒三種。斜齒羅拉和上羅拉的接觸點分布均勻，使上羅拉回轉(zhuǎn)平穩(wěn)。人字齒羅拉相鄰溝槽的齒形方向相反、角度相等，有利于上下羅拉的平行。 除并條羅拉以外，粗紗和細紗羅拉都是以4錠、6錠、或8錠為一節(jié),再逐節(jié)聯(lián)接。羅拉接頭方式有螺紋聯(lián)接、雙頭螺栓聯(lián)接、多槽鍵聯(lián)接以及早期的方榫聯(lián)接等。螺紋旋向有左旋和右旋。聯(lián)接方式的選擇應考慮羅拉正常旋轉(zhuǎn)時螺旋愈旋愈緊的原則。 羅拉軸承可以分滑動軸承和滾動軸承兩類。滑動軸承又分可脫卸的軸瓦式和固定鑲嵌的軸襯式。材料有鑄青銅、鐵基或銅基含油襯、尼龍或酚醛層壓板等。 紡紗機械上所用的上羅拉，大多是表面包覆彈性物的，俗稱皮輥。也有表面光滑的，稱鐵輥或輕質(zhì)輥，個別機器也采用溝槽羅拉。皮輥的表面包覆丁腈橡膠的稱為丁腈皮輥。上羅拉通常都由下羅拉摩擦傳動，少數(shù)也有用齒輪傳動的。喂入牽伸機構(gòu)的紗條具有一定的厚度，為了能均勻地握持纖維，又不損傷纖維，上羅拉需包覆富有彈性的材料。這種彈性包覆物統(tǒng)稱為皮殼（或膠管）。皮殼在壓力的作用下產(chǎn)生壓縮性變形，使皮輥與羅拉的實際握持拑口不是一條線,而是一個面,形成控制纖維運動的摩擦力場。 皮輥由皮輥芯、皮輥鐵（鋼）殼，軸承和皮殼組成。棉紡并條機等設備上用的皮輥,用膠管套在皮輥芯上,也有的將丁腈橡膠直接澆注在皮輥芯上，支承在兩端軸承處。棉、毛等紡紗機上用的皮輥每兩錠成一套，皮殼套在兩邊的皮輥鐵殼上，支承在皮輥芯的中間。為增強鐵殼與皮殼之間的結(jié)合力，鐵殼表面有溝槽。皮輥用的軸承有滑動軸承和滾動軸承兩種。皮輥的規(guī)格、種類很多，直徑精度和表面光潔度要求較高，表面須經(jīng)磨削加工。丁腈皮殼具有硬度和厚度均勻、無接頭、富有彈性、在重加壓下不易產(chǎn)生永久壓縮變形、耐磨、價格便宜以及可以用不同的配方獲得不同的性能，來適應各種工藝需要等優(yōu)點，20世紀50年代以來已代替了用天然皮革和軟木等做的皮殼。膠管用套或膠粘的辦法裝配在鐵殼上。用機械或氣壓使膠殼內(nèi)徑脹大后套在鐵殼上的，稱為套皮輥。用膠粘劑把膠管和鐵殼膠牢，可以避免在重加壓下運轉(zhuǎn)時膠管從鐵殼上滑脫下來。也可以把丁腈橡膠直接梳化在薄壁合金管上，再壓配在鐵殼上做成丁腈皮輥，裝配方便，能承受重加壓，使用壽命較長。 皮輥的表面處理很重要，目的在于獲得需要的摩擦系數(shù)值。摩擦系統(tǒng)太小，握持力不足，牽伸過程不能正常進行；摩擦系數(shù)太大，纖維或整根須條容易繞到皮輥上，造成斷頭或紗疵。須條繞在皮輥上的現(xiàn)象稱為繞皮輥。皮輥的表面處理方法有酸處理和涂料兩類。使用滲透性的合成涂料，既能充分發(fā)揮橡膠彈性，又能防止繞皮輥，耐久性也好。皮輥與纖維摩擦產(chǎn)生靜電，也是繞皮輥的原因。在膠管配方中加入高分子電解質(zhì)或抗靜電劑和使用合適的表面涂料可防止靜電的積聚。皮輥使用日久后，產(chǎn)生中凹、偏心、大小頭、同一套上兩只皮輥直徑不一致、表面微細龜裂、表面處理層剝落或失效等，都需要進行回磨，經(jīng)表面重新處理后方可再用。 盡管有各種不同的羅拉輥類零件，但是他們的加工工藝及其工裝設計是有共同點的，他們都屬于軸類零件的加工。從加工工藝上分析，軸加工精度的保證主要是靠技術(shù)員的工藝制定，機床的自身精度，以及各種加工刀具的精度等。傳統(tǒng)的車床車削是依靠人工進行的，不僅費時費力，效率低下，而且要求操作人員有教高的技能，操作人員稍有失誤，就會對刀具及其零件造成破壞。多數(shù)情況下依靠手工車床車出來的羅拉精度并不能得到保證。 目前，國內(nèi)各種機械產(chǎn)品展覽會上已經(jīng)展出了各種型號的羅拉產(chǎn)品。在畢業(yè)實習以及多次工廠的參觀過程中，我發(fā)現(xiàn)在鄭紡機中都是中有和我課題一樣的羅拉加工車床。雖然是人工造作而不是數(shù)控車床。在加工精度比較高的地方，需要操作工人有較高的技術(shù)及其經(jīng)驗，這樣就對操作工人有較高的技術(shù)要求。目前國內(nèi)對羅拉的需求還是非常大的，競爭也非常激烈。企業(yè)如何在激烈的競爭中生存，很大程度取決于企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。從羅拉加工過程來看，加工工藝及其工裝設計的好壞起著決定性的作用。因此我們一定要在羅拉的加工工藝及其工裝設計上進行深入的研究。 下圖就是羅拉的零件圖： 2.羅拉零件的加工工藝 由以上分析可知，羅拉這種零件并不是一種單純的軸類零件，它需要經(jīng)過軸類零件的加工過程后，繼續(xù)對軸進行包覆，焊接等等的加工過程，最后才能成為羅拉零件。 因此，必須要先對軸類零件進行機械加工工藝分析： 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導生產(chǎn)。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。 　　制訂工藝規(guī)程的步驟 　 1) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進行工藝分析。 　　2) 選擇毛坯。 　　3) 擬訂工藝路線。 　　4) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 　　5) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 　　6) 確定切削用量及工時定額。 　　7) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法。 　　8) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進行調(diào)整，以提高經(jīng)濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。 　　軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運動。 羅拉零件就可以定位為軸類零件中的階梯軸，它是由階梯軸頭和鋼管以及包復扳三部分零件組裝在一起的，其中的軸頭就是典型的階梯軸。 2.1下面對軸頭進行加工過程的工藝分析 2.1.1軸類零件的毛坯 軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。 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。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。 該羅拉零件的材料為45鋼，故選45鋼就可滿足其要求。根據(jù)其尺寸，可選擇毛坯為?120×150的45號圓鋼。 2.1.2確定主要表面的加工方法 羅拉零件的軸頭大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成型。由于該零件的軸頭公差等級與表面粗糙度由車削就可以達到精度要求，因此用車削就能夠完成加工過程。外圓表面加工方案為：粗車——半精車——精車。 2.1.3確定定位基準 合理的選擇定位基準，對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。對于羅拉軸頭的加工應選擇兩端的中心孔為基準，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。 粗基準采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓夾兩次鉆兩端中心孔，而應該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鉆中心孔，車出一段外圓，然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。 2.1.4熱處理工序安排 軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對于羅拉零件的軸頭，要求是調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車個外圓以后，半精車各外圓之前。 總上所述，羅拉軸頭工藝路線如下： 下料——車兩端面，鉆中心孔——粗車各外圓——調(diào)質(zhì)——半精車各外圓，倒角——鉆孔——銑鍵槽——精車——去毛刺——校驗入庫。 通過上面的工藝路線的確定，確定出了如下的軸頭一的加工工藝過程： 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 CA6140車床 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸頭1 共 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45鋼 毛 坯 種 類 圓鋼 毛坯外形尺寸 ?120×150 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 工 序 號 工 名 序 稱 工 歩 名 稱 工 序 內(nèi) 容 設 備 工 藝 裝 備 工 時 夾具 刀具 量具 準終 單件 1 下料 ?120mm×150mm 2 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓一端 車床 三爪卡盤 2 車端面見平 CA6140 YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?115mm YT5 45° 外圓車刀 游標卡尺 3 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端 2 車端面見平保證總長145mm YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?113mm YT5 45° 外圓車刀 4 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 粗車臺階面外圓保證尺寸?46mm，長74mm YT5 45° 外圓車刀 4 粗車臺階面外圓保證尺寸?36mm，長23mm 5 熱處理 調(diào)質(zhì)處理220~240HBS 6 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?46mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?113mm外圓至?112.5mm 4 倒外角1×45° 倒角刀 7 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112.5mm一端 YT5 45°外圓車刀 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?46mm臺階面至?45.5mm 4 半精車?36mm臺階面至?35.5mm 5 倒外角1.5×45° 倒角刀 6 車?33mm長為1.7mm的環(huán)槽，距軸端3.3mm 切槽刀 8 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?45.5mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?112.5mm至?112mm YT5 45°外圓車刀 9 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?45.5mm臺階面至?45mm YT5 45°外圓車刀 4 精車?35.5mm臺階面至?35mm 10 去毛刺 11 檢驗入庫 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 軸頭二的加工工藝卡如下： 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 CA6140車床 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸頭2 共 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45鋼 毛 坯 種 類 圓鋼 毛坯外形尺寸 ?120×280 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 工 序 號 工 名 序 稱 工 歩 名 稱 工 序 內(nèi) 容 設 備 工 藝 裝 備 工 時 夾具 刀具 量具 準終 單件 1 下料 ?120mm×290mm 2 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓一端 車床 三爪卡盤 2 車端面見平 CA6140 YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?115mm YT5 45° 外圓車刀 游標卡尺 3 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端 2 車端面見平保證總長270mm YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?113mm YT5 45° 外圓車刀 4 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 粗車臺階面外圓保證尺寸?46mm，長190mm YT5 45° 外圓車刀 4 粗車臺階面外圓保證尺寸?36mm，長139mm 5 粗車臺階面外圓保證尺寸?31mm，長98mm 5 熱處理 調(diào)質(zhì)處理220~240HBS 6 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?46mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?113mm外圓至?112.5mm 4 倒外角1×45° 倒角刀 7 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112.5mm一端 YT5 45°外圓車刀 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?46mm臺階面至?45.5mm 4 半精車?36mm臺階面至?35.5mm 5 半精車?31mm臺階面至?30.5mm 6 用?6mm鉆頭在?30.5mm臺階面鉆135深的孔 ?6mm鉆頭 7 用?10mm鉆頭在?30.5mm臺階面鉆14深的孔 ?10mm鉆頭 8 用絲錐在?10mm的孔中攻絲 ?10mm絲錐 9 在?30.5mm的臺階面倒外角1×45° 倒角刀 10 在?35.5mm的臺階面倒外角1.5×45° 11 車?28mm長為1.3mm的環(huán)槽，距軸端2.7mm 切槽刀 8 鉆孔 1 用虎鉗夾住?35.5mm臺階面 鉆床 虎鉗 2 用?6mm的鉆頭鉆17.5mm深的孔，距軸頭端面為118mm ?6mm鉆頭 9 銑鍵槽 1 用V形虎鉗裝夾?30.5mm臺階面 立式銑床 V形虎鉗 銑刀 2 銑鍵槽10mm×90mm，鍵槽一端距軸頭5mm 8 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?45.5mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?112.5mm至?112mm YT5 45°外圓車刀 9 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?45.5mm臺階面至?45mm YT5 45°外圓車刀 4 精車?35.5mm臺階面至?35mm 5 精車?30.5mm臺階面至?30mm 10 去毛刺 11 檢驗入庫 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 羅拉零件中的兩個軸頭已經(jīng)加工完成了，下面就是將軸頭、無縫鋼管和包覆鋼管三者通過紅套的方法結(jié)合到一起，所謂紅套，就是將套筒加熱，然后再將需要裝入的零件裝入套筒中，冷卻后套筒就會收縮與軸頭緊固。 要將軸頭，無縫鋼管和包覆鋼管三者相結(jié)合，有兩種方案，方案一，就是先將軸頭與無縫鋼管通過紅套的方法相結(jié)合，然后再將這兩者的結(jié)合體通過紅套的方法與包覆鋼管再結(jié)合。而方法二就是先將無縫鋼管和包覆鋼管通過紅套的方法想結(jié)合，然后再將軸頭通過紅套的方法與他們相結(jié)合。方案二中的第二個過程比較困難，要加熱的零件比較厚，溫度要求也比較難以把握，相比之下，還是第一種方案比較合理，所以決定采用方案一。 通過方案一在保證尺寸要求的情況下，再用焊接的方法將三者焊接到一起，這樣才可以保證整個零件的整體性。而這個零件也是羅拉齒形加工的毛坯零件。下一步還要對其進行齒形加工。 2.1.5下面是對羅拉齒形加工的工藝分析 要加工羅拉的槽，可以有滾齒、插齒、磨齒、剃齒和刨齒多中加工方案。在眾多的加工方案中，分別對銑加工和刨加工進行工藝試驗。從理論上來說，銑加工刀具剛性好，加工質(zhì)量比較穩(wěn)定，粗糙度低，不易形成毛刺，但加工效率低，刨加工加工效率高，刀具剛性差，進刀量不穩(wěn)定容易扎刀、毛刺。但通過多次的工藝試驗，比較兩種加工方法的加工參數(shù)及加工后的表面質(zhì)量，表明對此種零件，銑加工不但加工效率低，而且容易在齒頂形成積屑瘤。影響加工質(zhì)量。而刨加工加工質(zhì)量反而比銑加工的好，加工面幾乎沒有毛刺，加工效率也比銑槽高。通過以上的分析，羅拉的齒形加工就選用刨加工。 選定了刨加工，接下來就要選擇加工的刀具。考慮到羅拉齒形的分布較密，齒形槽較薄，齒形強度比較的差，而且還容易變形，我們可以使用組合刀具對其進行刨槽加工，盡可能的減少工件發(fā)熱，提高加工效率。其組合刀具結(jié)構(gòu)如下圖所示： 直槽刨刀結(jié)構(gòu)，它能有效的減小成形刨刀的加工量，最大限度的減小熱量的產(chǎn)生。下圖所示的就是直槽刨刀： 成形刨刀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過前面刨直槽刀的加工，成形刨刀的加工余量已經(jīng)很小，它主要是切削斜面部分是槽成形，直接影響著槽的成形尺寸及表面質(zhì)量。下圖是成形刨刀的結(jié)構(gòu)： 刀具也定了下來，接下來就是在刨床上的夾具的設計了。 2.2夾具的設計 本次的畢業(yè)設計主要的任務之一就是羅拉齒形加工的夾具的設計，而要設計工裝夾具，就要知道夾具設計的基本要求：1.工裝夾具應具備足夠的強度和剛度2.夾緊的可靠性3.焊接操作的靈活性4.便于焊件的裝卸5.良好的工藝性 工裝夾具設計的基本方法與步驟： 設計前的準備 夾具設計的原始資料包括以下內(nèi)容： 夾具設計任務單 工件圖樣及技術(shù)條件 工件的裝配工藝規(guī)程 夾具設計的技術(shù)條件 夾具的標準化和規(guī)格的標準化資料，包括國家標準，工廠標準和規(guī)格化結(jié)構(gòu)圖冊等。 設計的步驟： 確定夾具結(jié)構(gòu)方案 繪制夾具工作總圖 繪制裝配焊接夾具零件圖階段 編寫裝配焊接夾具設計說明書 工裝夾具制造的精度要求 第一類是直接與工件接觸，并嚴格確定工件的位置和形狀的，主要包括接頭的定位件，V形塊，定位銷等定位元件。 第二類是各種導向件，此類元件雖不與定位工件直接接觸，但它確定第一類元件的位置。 第三類屬于夾具內(nèi)部結(jié)構(gòu)零件相互配合的夾具元件，如夾緊裝置各組成零件之間的配合尺寸公差。 第四類是不影響工件位置，也不與其他元件相配合，如夾具的主體骨架等。 夾具結(jié)構(gòu)工藝性 整體夾具結(jié)構(gòu)的組成，應盡量采用各種標準件和通用件，制造專用件的比例應盡量減少，減少制造勞動量和降低費用。 各種專用零件和部件結(jié)構(gòu)形狀應容易制造和測量，裝配和調(diào)試方便。 便于夾具的維護和修理。 裝配基準應該是夾具上衣服獨立的基準表面或線，其他元件的位置只對此表面或線進行調(diào)整和修理。 轉(zhuǎn)配基準一經(jīng)加工完畢，其位置和尺寸就不應該再變動。因此那些在裝配過程中自身的位置和尺寸尚須調(diào)整或修配的表面或線不能作為裝配基準。 進行夾具設計時，應考慮到維修的方便的問題。 根據(jù)以上所規(guī)定的夾具設計的要求，再結(jié)合需要加工的羅拉齒形的零件的特點，我設計了如下圖的專用夾具： 這是主視圖 這是左視圖。 如圖所示，此專用夾具包括夾具體主支撐的的設計，分度裝置的設計，壓緊裝置的設計以及輔助支撐的設計。 2.2.1夾具主支撐的設計過程 首先分析夾具體主支撐的設計要點，主支撐如下圖所示： 這是夾具主支撐的正視圖。 這是俯視圖。 這是左視圖。 主支撐件的主要作用除了要支撐羅拉零件，還要將分將分度裝置和壓緊裝置裝在上面，這樣的話就要出來對羅拉零件進行裝夾定位，還要對分度裝置和壓緊裝置進行定位，所以說主支撐件是夾具體的主要部分。 對羅拉零件的定位主要是依靠夾具上邊的兩個圓弧形定位座，將羅拉零件放在上邊，然后將零件上的臺階面對準圓弧形定位座的一邊，這樣的話就可以保證零件的定位。 至于對分度裝置的定位，就放在圓弧形定位座的下邊，在每個圓弧形定位座的下邊都加工出來兩個銷孔和兩個螺紋孔，然后用銷釘和螺釘來定位和裝夾銷座，而在銷座的中間則加工有一個臺階孔，可以用來放彈簧和分度銷，使其起到分度作用，這些在下面的分度裝置中還要詳細的加以說明。 這就是銷座。 對壓緊裝置的定位，就要靠在夾具體底板上加工的八個螺紋孔了，這八個螺紋孔可以安裝兩個液壓缸，而液壓缸通過鉸鏈塊和圓弧形壓板相連接，通過圓弧形壓板在把羅拉零件壓緊在夾具體上，這就涉及了夾具的壓緊裝置了，這部分的設計過程將會在下邊做出詳細的說明。 還有就是夾具體本身的定位和夾緊裝置了。由于夾具體對羅拉零件的支撐點是零件兩端的軸頭部分，所以說需要兩個主支撐件，而兩個主支撐件如果彼此之間沒有任何聯(lián)系，而是就這樣放在機床上，那樣的話就會顯得整套夾具的整體性和工藝性不夠完善，為了克服這個缺點，我還為夾具體設計了一個底板，這樣的話就可以把主夾具體定位以及夾緊在夾具體底板上了。 這就是夾具體底板。 在底板上面加工的有螺孔，T形槽和U形槽，分別可以用來固定液壓缸，定位鍵，夾具體。而夾具體底板本身就可以通過T形槽螺栓的加緊作用和定位鍵的定位作用安裝在機床上面了。 這就是T形槽螺栓。 這就是定位鍵。 羅拉零件的主支撐夾具就得設計就到這里了。 2.2.2輔助支撐的設計 由于羅拉零件的長度比較大，而且重量比較大，所以單靠兩個主支撐件，不足以對整個羅拉零件起到支撐的作用，所以我還設計了一個輔助支撐。這個輔助支撐可以放在羅拉零件中部的下邊，直接放在夾具底座上邊，起到支撐作用。 這個就是輔助支撐。 這個支撐零件主要由手旋頂桿，螺套和底板三部分組成，螺套中間是一個臺階孔，在臺階孔上邊加工的有內(nèi)螺紋，而在手旋頂桿上加工有外螺紋，它們通過螺紋連接在一起，而螺套和底板通過焊接結(jié)合在一起，支撐部分的高度則通過螺紋來調(diào)節(jié)，這樣就可以適應多種不同的羅拉零件。 這就是螺套。 這就是底板。 這就是手旋頂桿。 2.2.3分度裝置的設計 由于這是要用在羅拉零件的齒形加工機床上的，所以夾具的主要作用就是在加工齒形時對零件起到分度加工齒形的作用。為了達到這個目的，我通過到工廠的實習和自己查資料，設計出了如下的分度輪。 分度輪上的齒數(shù)和羅拉零件上需要加工的齒數(shù)是相同的，這樣的話把羅拉零件和分度輪通過頂絲和開口套結(jié)合在一起，然后通過分度輪的轉(zhuǎn)動，就可以對羅拉零件進行分度。那當分度輪轉(zhuǎn)動時，如何對其進行定位呢？我又設計出了分度銷，對其進行分度的定位，加工完一個齒，就轉(zhuǎn)動一個齒位的分度，然后再通過分度銷對其進行定位，而分度銷的加緊和松開就要靠手柄的作用了，手柄和分度銷通過彈簧連接在一起，就可以起到對分度銷的加緊和松開作用了。然后再通過頂絲將羅拉零件固定到分度輪上，這樣的話，就可以對羅拉零件進行下一個齒形的加工了。這就是羅拉零件的分度裝置的設計思路。 這就是頂絲。 這是開口套。 這就是分度銷。 這是手柄。 這是彈簧。 2.2.4壓緊裝置的設計 對夾具來說，加緊裝置是最重要的部分了，而壓緊裝置，有兩個選擇，第一個是V形塊壓板，第二個是圓弧形壓板，我采用的是第二種選擇，原因有兩點，第一V形壓塊對羅拉這種軸類零件能夠進行很好的定位，但是作為一種壓緊裝置，是要對羅拉零件有壓力的，但是V形塊對軸類零件的接觸是線接觸，這樣的話等壓緊裝置加力，V形塊就會對羅拉零件有壓力，而線接觸就會對零件表面的粗糙度有所破壞，反而達不到零件的粗糙度的要求。圓弧形壓板就不會有這種缺點，圓弧形壓板和羅拉零件是面接觸，在壓板和羅拉零件之間墊有一個銅瓦，銅瓦的作用就是保護羅拉零件的表面粗糙度，不至于讓圓弧形壓塊壓緊羅拉零件時對零件的表面粗糙度造成傷害。第二個原因就是V形塊的尺寸比較小，而我設計的夾具寬度比較寬，用V形塊的話，就不容易設置夾緊力的機構(gòu)，而圓弧形壓板就不會又這個缺點，它的寬度可以比主夾具體的寬度還要寬，所以更容易在夾具體底板上設計夾緊機構(gòu)，也就是液壓缸。 將液壓缸通過螺釘固定在夾具體底板上，然后通過鉸鏈軸和鉸鏈軸塊把液壓缸和圓弧形壓板連接在一起。當液壓開關(guān)處于關(guān)閉的狀態(tài)時，液壓桿是伸出狀態(tài)，這時圓弧形壓板被頂開，這時就可以把羅拉零件放進主夾具體上，進行定位，然后打開液壓缸開關(guān)，液壓桿就會壓下來，通過圓弧形壓板壓緊羅拉零件。這就是壓緊裝置的主要原理了。 而液壓缸的改如何選擇呢？首先要確定刨齒的切削力的大小，這是根據(jù)刨床的加工功率和需要加工的羅拉零件的材料來確定的，然后根據(jù)切削力的大小來確定夾具夾緊力的大小，最后在根據(jù)夾緊力的大小來選擇合適的液壓缸。 具體的切削力計算公式如下; 公式中 最后算出切削力為7200N。然后再估算出夾具夾緊力為8000N. 查《機械設計手冊 液壓傳動》，選取液壓缸的型號為WYX01 70L—礦物油FZ40，拉力可達到8.02KN。 這就是鉸鏈軸。 這是鉸鏈軸塊。 這是壓板。 這是液壓缸體。 至此，加緊裝置的設計過程就算是結(jié)束了。 3.數(shù)控加工程序 需要加工的零件是輔助支撐的底座。 零件的毛坯是240*240*20的鑄鐵塊。 首先，要先把毛坯放到鉆床上，在零件的中心鉆出直徑是40的孔，然后通過擴孔刀擴出直徑是70的臺階孔，最后在上數(shù)控機床加工它的外圓弧面。 圖中的兩條綠色直線為坐標軸，數(shù)控加工程序如下： N01 G92 X20 Y0 Z50 N02 G00 Z-22 S800 M03 N03 G91 G01 G41 D01 X92 Y57 F100 M08 N04 Y16 N05 G03 X0 Y28 I0 J14 N06 G01 X-16 N07 Y7 N08 X48.18 Y30 N09 G02 X63.22 Y0 I31.61 J50.88 N10 G01 X48.18 Y-30 N11 Y-7 N12 X-16 N13 G03 X0 Y-28 I0 J-14 N14 G01 X16 N15 Y-7 N16 X-48.18 Y-30 N17 G02 X-63.22 Y0 I-31.61 J50.88 N18 G01 X-48.18 Y30 N19 X-10 N20 Z50 M09 N21 M02 數(shù)控加工程序完成。 4.夾具的經(jīng)濟性分析 一切生產(chǎn)工作都要考慮經(jīng)濟效益，機械加工也不例外，各種加工方法能達到的精度是不相同的。即使是同一種方法加工，隨著加工條件的改變，能達到的精度也不一致。在選擇加工方法時，應針對零件的要求和加工條件等特點分析。所選方法能達到的加工精度如高于零件的要求太多，雖然質(zhì)量上得到可靠保證，但生產(chǎn)率降低，成本增加，經(jīng)濟性方面不合理，這種加工方案也不宜采用。這里所指的成本是工藝成本，工藝成本是生產(chǎn)成本與工藝過程有關(guān)的那一部分，即包括材料或毛坯、機床設備折舊、刀具、夾具、動力、維修等費用及機床操作工人工資。 按照統(tǒng)計，各種加工方法的加工誤差或精度和成本之間呈負指數(shù)函數(shù)關(guān)系。以上所分析的加工精度是對某一種加工方案而言，為達到某加工表面的精度要求，往往有幾種方案可供選擇，應選擇其中最經(jīng)濟的一種。同時對于一種加工方法能夠達到的精度而言，只有一定范圍內(nèi)的精度才是經(jīng)濟的。在此課題的設計中，選擇對應的加工精度，做到滿足實際需要的要求。 夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確加工位置的工藝裝備。夾具的設計包括定位和夾緊兩大部分，對于定位方案的設計，我充分考慮了定位基準選擇的原則，并采用是標準件的定位元件，個別夾具的零件的材料選擇為45鋼，并力爭易于制造，本設計中，以設計基準為定位基準，減少了定位誤差，保證工件的加工質(zhì)量，降低廢品率，以此減少了企業(yè)生產(chǎn)的成本。對于夾緊方案的設計，考慮夾緊力方向和作用點的選取原則，做到合理有效，使夾具的結(jié)構(gòu)不至于太復雜，具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修，減低企業(yè)為夾具投入的成本。另外，夾緊力源為液壓力，可以實現(xiàn)自動化控制。 在零件的復雜外輪廓和孔的加工中，我采用了數(shù)控加工的方式，很好地利用了數(shù)控機床的加工質(zhì)量穩(wěn)定、加工精度高、生產(chǎn)效率高、工序集中等特點，可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量的合格，降低廢品率，有利于減少企業(yè)的損失。 5.總結(jié) 大學四年里，對于專業(yè)的學習，回想起來，也就是在畢業(yè)設計時把四年學過的知識溫習一遍，利用所學的知識和對本專業(yè)的了解，去分析解決畢業(yè)設計中的每個問題。這次畢業(yè)設計也是我們機械專業(yè)的學生進入工作崗位前的一次實戰(zhàn)，不僅僅是學校給我們的最后一次“作業(yè)”。 大四上學期，我們學習了機械加工工藝，但是沒有很深入的學習，只是了解一些關(guān)于工藝的知識，了解到了工藝的重要性，沒有更深層次的學習。通過這次的畢業(yè)設計，讓我對機械加工工藝特別是對軸類的加工工藝有了更深刻的認識。對與工藝規(guī)程制定的內(nèi)容有了較為明確的認識，工藝規(guī)程是組織生產(chǎn)的主要技術(shù)文件和依據(jù)，對于生產(chǎn)合格的零件提供了技術(shù)依據(jù)。我們在實習過程中，可以看到工廠里都有工藝文件，包括工藝路線卡片，工藝卡片，工序卡片。本次課題涉及工藝的設計，讓我感受了一種在實際工作崗位作為工藝員所做的工作。在工藝的設計中，第一步是依據(jù)圖樣分析零件，有哪些加工的部分，粗糙度分布范圍，選擇什么加工方法。進而擬定機械加工工藝路線，包括選擇好定位基準、確定加工方法、安排加工順序等。其次是選擇工藝設備，計算切削用量，最后編寫工藝文件。刺輥座零件加工的工序是比較多的，所以也要考慮各方面的原則，包括工序的集中等，這些知識都會有所涉及。 畢業(yè)設計作為教學的最后一個環(huán)節(jié)，讓我有了一次獨立承擔實際任務的全面訓練，通過獨立完成此次畢業(yè)設計任務的全過程，培養(yǎng)了我的實踐工作能力，感受到了走上工作崗位后，自身應該具備的基本能力。畢業(yè)設計給我深刻的感受：畢業(yè)設計剛開始的時候，感覺無法開展工作，但是只要認真去做，而不是總是迷惑，不是光想不做，哪怕是可能會是錯誤的也做下去，總有茅塞頓開的時候，慢慢設計上的很多問題都很明了，否則設計工作是無法開展下去的?；蛟S這是以后工作應該具備的精神意識。 通過這次的畢業(yè)設計，我要特別的感謝我的指導教師肖老師，在我一籌莫展不知該從哪里開始我的設計工作時，肖老師的指導給予了我很大的幫助。對于一個問題，肖老師會回答的很仔細詳細，把他自己所知道的知識都告訴我們，諄諄教導，誨人不倦。同時也要感謝我的同學們給予我的幫助，并肩作戰(zhàn)，很有意義，衷心的感謝你們！ 6.參考文獻 [1] 牛永生，吳隆，李力，姜春英主編.機械制造技術(shù).西安：陜西科技出版社，2002 [2] 趙則祥主編. 公差配合與質(zhì)量控制. 河南大學出版社，1999 [3] 大連理工大學工程畫教研室編. 機械制圖. 高等教育出版社，1974 [4] 黃大宇，梅瑛主編. 機械設計課程設計. 機械制圖. 高等教育出版社，1974. 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