高級技師專業(yè)論文

1、高級技師專業(yè)論文工種：銑工題目：銑削類夾具設(shè)計(jì)制造淺談姓 名：王益銘身份證號 級：高級技師準(zhǔn)考證號：培訓(xùn)單位：第74職業(yè)技能鑒定所所（十四冶技工學(xué)校）鑒定單位： 日 期：2008年1月18日銑削類夾具設(shè)計(jì)制造淺談時 間：年月8日工作單位：昆明云內(nèi)動力股份有限公司摘要：針對通用夾具加工某種批量零件時存在的不足，根據(jù)自己多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對工件的加工特性，使用要求，進(jìn)行了綜合分析，自己動手設(shè)計(jì)制造了一套“多件銑夾具”，充分發(fā)揮原有設(shè)備的能力。通過實(shí)際使用，達(dá)到了預(yù)期的目的。關(guān)鍵詞； 多件銑夾具，設(shè)計(jì)制造，夾具定位。論文主體：在機(jī)械制造中，為完成需要的加工工

2、序，裝配工序及檢驗(yàn)工序等，使用著大量的夾具。利用夾具，可以提高勞動生產(chǎn)率，提高加工精度，減少廢品，擴(kuò)大機(jī)床的工作范圍，改善操作者的勞動條件。因此，夾具是機(jī)械制造中一項(xiàng)重要的工藝裝備。所有的機(jī)床夾具可以分成兩大類：第一類機(jī)床夾具是由機(jī)床附件廠或?qū)ｉT的工具制造廠制造的，它們只要稍加調(diào)整或更換零件就可以應(yīng)用于加工不同零件。如三爪卡盤，銑切用虎鉗，分度頭等。因?yàn)樗鼈兙哂型ㄓ眯?，所以稱之為通用夾具。第二類機(jī)床夾具是專為某個零件的某工序而設(shè)計(jì)，制造的夾具。因?yàn)樗鼈兙哂袑Ｓ眯?，所以稱之為專用夾具。在小批生產(chǎn)或試制時用的組合夾具，也是專用夾具的一種。為了適應(yīng)不同零件的需要，通用夾具的結(jié)構(gòu)是要復(fù)雜些。專用夾具是

3、為特殊目的設(shè)計(jì)制造的，在成批或大量流水線生產(chǎn)中，大部分的機(jī)床夾具都是專用夾具，特別是鉆床，銑床，專用機(jī)床，生產(chǎn)流水線和自動線上用的更是如此。因此，專用夾具的設(shè)計(jì)制造，應(yīng)用在機(jī)械加工中，確實(shí)發(fā)揮了很大的作用。 一、專用夾具的設(shè)計(jì)：專用夾具制造批量極少，一般不經(jīng)過試制階段，它的設(shè)計(jì)全過程，分為兩個階段：第一階段是從調(diào)查研究到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的階段，第二階段是經(jīng)過制造，調(diào)整到修改完善原設(shè)計(jì)圖紙的階段。設(shè)計(jì)的第一階段是夾具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵階段，這個階段的工作的好壞，決定著夾具的制造質(zhì)量和使用質(zhì)量。設(shè)計(jì)的第二階段也是非常重要的，只有通過這個階段才能考查原來的設(shè)計(jì)是否符合預(yù)期的要求。夾具設(shè)計(jì)需要調(diào)查以下幾個方面：.熟悉

4、零件圖紙，了解其形狀，尺寸，精度，技術(shù)要求；.熟悉工藝，了解各工序之間的相互關(guān)系，本工序前有關(guān)表面粗糙度及位置尺寸，本工序的工藝要求；.了解所用設(shè)備的特性，精度，有關(guān)尺寸及其與夾具連接處的形式；.了解所用刀具的有關(guān)尺寸及其與夾具配合的要求；.了解加工特性。二、夾具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論與制定夾具設(shè)計(jì)方案的關(guān)系.為了滿足零件的質(zhì)量要求，制定出正確的設(shè)計(jì)方案：.如何限制好零件的自由度；.如何選擇合理的定位基準(zhǔn)；.如何正確地使用定位元件；.如何正確地分析加工允差和制定技術(shù)條件；.如何正確選擇夾緊力的作用點(diǎn)，方向，大小和支承形式。夾具設(shè)計(jì)方案的選擇正確與否，將直接影響零件的質(zhì)量。.夾具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)

5、系： 夾具設(shè)計(jì)方案確定之后，要對夾具結(jié)構(gòu)提出具體要求。每項(xiàng)具體要求都是通過夾具結(jié)構(gòu)中一定的元件（如定位元件）和機(jī)構(gòu)（如夾緊機(jī)構(gòu)）的協(xié)調(diào)動作來實(shí)現(xiàn)的。夾具結(jié)構(gòu)還要滿足生產(chǎn)率要求，減少操作時間。 綜上所述，掌握好夾具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論和夾具機(jī)構(gòu)分析方面的知識，對合理制定夾具設(shè)計(jì)方案和正確設(shè)計(jì)夾具結(jié)構(gòu)，起著巨大的作用。.定位基本原理在夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用： 當(dāng)零件未和任何表面靠住時，它是一個自由的物體，可以自由地活動，占有任意位置。一個自由的物體，它對三個互相垂直的坐標(biāo)面來說，有六種活動的可能性。其中三種是移動，三種是轉(zhuǎn)動。自由物體在空間的不同位置，就是這六種活動的綜合結(jié)果，習(xí)慣上把這種活動的可能性稱為自由度

6、。一個空間的自由物體共有六個自由度，沿x,y,z軸移動的三個自由度，繞x,y,z軸轉(zhuǎn)動的三個自由度。要使物體在某方向有確定的位置，必須限制該方向的自由度。當(dāng)物體的六個自由度被完全限制之后，該物體在空間的位置也就完全確定了，所以定位就是限制自由度。要使一個物體完全定位，必須限制六個自由度。但在特殊的條件下，可不完全定位或過定位。.怎樣限制好零件的自由度：零件相對于夾具的自由度分為兩種：.影響加工面位置尺寸或位置精度的自由度，稱第一種自由度；.不影響加工面位置尺寸及位置精度的自由度，稱為第二種自由度。當(dāng)考慮零件在夾具中的定位問題時，首先找出第一種自由度，它們必須要被限制。然后，再從承受切削力，夾緊

7、力等需要方面考慮，對某些第二種自由度加以限制。限制第一種自由度時要考慮定位準(zhǔn)確度。為獲得合格零件，首先要使零件相對于機(jī)床和刀具處于正確的位置，也就是說，零件在該位置進(jìn)行加工時，加工出來的位置尺寸偏差（加工偏差）小于加工允許偏差（加工允差），稱為正確定位。 正確定位主要包括三個內(nèi)容：.使零件的定位基準(zhǔn)在夾具中保持正確位置；.使夾具定位件與機(jī)床保持正確位置；.使夾具定位件與刀具保持正確位置。、怎樣選擇合適的定位基準(zhǔn)：選擇定位基準(zhǔn)的原則：.使本工序的加工允差大；.定位誤差小；.對以后工序的加工余量有適當(dāng)照顧；.受外力后定位穩(wěn)定可靠；.有利于夾具結(jié)構(gòu)的簡化。三、多件銑夾具的制造與實(shí)際應(yīng)用（實(shí)例）1、V

8、型槽裝夾的“多件銑夾具”： 在生產(chǎn)實(shí)踐中，靈活應(yīng)用夾具的定位原理和夾緊原理解決生產(chǎn)中的難題，使加工的零件完全達(dá)到工藝要求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，且大大提高了工作效率，減少了輔助時間。 名稱：輪軸材料：45# 件數(shù)：40000件技術(shù)要求1. 兩端扁方面相互偏轉(zhuǎn)小于30分；2. 銳邊到鈍；3. 調(diào)質(zhì)硬度HRC2832；4. 發(fā)藍(lán)。 2003年，我們接到一批零件，需要在有限的時間里趕制一批小零件“輪軸”（圖1所示）。按過去的加工方式，我們采用了分度頭裝夾，加工好第一端扁方后需要劃線，再調(diào)頭進(jìn)行二次裝夾校正劃線加工第二端面扁方。這樣做操作者十分勞神，效率極低。經(jīng)檢測，加工誤差太大，無法滿足工藝規(guī)定的要求。于

9、是我便認(rèn)真地研究了“輪軸”的有關(guān)形位公差及精度要求的特點(diǎn)，認(rèn)為加工的難點(diǎn)是“兩端扁方面相互偏轉(zhuǎn)不得大于30。能否只裝夾一次就能把零件兩端扁方都加工好呢？于是我便構(gòu)思設(shè)計(jì)制作了這套用V型槽定位，壓板夾緊的“多件銑夾具”（如圖2）?？蓾M足零件定位，夾緊的要求。這套輪軸銑夾具設(shè)計(jì)成每次可同時裝夾24件工件，在X52機(jī)床上使用，既要充分利用機(jī)床的縱向有效行程，又要考慮夾具制作的工藝手段要簡單，周期要短，成本要低。之所以將夾具長度定為480mm ，是因?yàn)閯偤糜幸粔K閑置著的45#鋼調(diào)過質(zhì)的余料，便利用上了。2，多件銑夾具結(jié)構(gòu)組成：多件銑夾具由多件銑夾具體圖；壓緊工件用的壓板圖；壓緊工件用的螺栓圖；連接夾具

10、體與銑床工作臺用梯形槽螺栓圖 連接夾具體與銑床工作臺用螺母圖；將夾具體定位于銑床工作臺上用的定位鍵圖等所示的零件組成。 名稱：多件銑夾具體材料：45鋼 件數(shù)：件（ 見附頁圖2A ）技術(shù)要求1.24個V型槽中心應(yīng)與夾具體底部兩個定位槽中心連線垂直；2.銳邊到鈍；3.調(diào)質(zhì)硬度HRC3032；4.發(fā)藍(lán)。 圖2 名稱：壓板材料：45鋼， 件數(shù)：件 技術(shù)要求1.銳邊到鈍；2.調(diào)質(zhì)硬度HRC2832；3.發(fā)藍(lán)。名稱：壓緊螺栓材料：45鋼 件數(shù)：件技術(shù)要求1.銳邊到鈍；2.調(diào)質(zhì)硬度HRC2832；3.發(fā)藍(lán)。名稱：梯形螺栓材料：45鋼 件數(shù)：件技術(shù)要求1.銳邊到鈍；2.調(diào)質(zhì)硬度HRC2832；3.發(fā)藍(lán)。名稱：

11、螺母材料：45鋼 件數(shù)：件 技術(shù)要求1.銳邊到鈍；2.調(diào)質(zhì)硬度HRC2832；3.發(fā)藍(lán)。名稱：定位鍵材料：45鋼 件數(shù)：件技術(shù)要求1.銳邊到鈍；2.調(diào)質(zhì)硬度HRC2832； （見附頁圖2F）3.發(fā)藍(lán)。3、多件銑夾具的定位原理：V型面加一端面止點(diǎn)（B）見圖1“輪軸”，當(dāng)輪軸兩端10圓柱面落V型槽中，輪軸被長V型定位限制了四個自由度，再將輪軸15的端面（B）緊靠在夾具體圖2A中410的槽側(cè)（A），這樣輪軸長度方向自由度被限制了（這樣總共限制了5個自由度）。剩下繞“輪軸”軸芯旋轉(zhuǎn)的自由度，可通過螺栓壓緊壓板，使輪軸10圓柱面與V型槽定位面的摩擦力增大，從而制約了輪軸繞軸芯旋轉(zhuǎn)的自由度。此時輪軸需加工

12、扁方的兩頭均處于可供銑削的良好狀態(tài)。即在同一次裝夾下可依次將兩端扁方銑出，有效的避免了二次裝夾基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的定位誤差。4、定位誤差的計(jì)算和多件加工精度的保障條件：從輪軸圖1我們知道用于定位面的10圓柱面，在銑工序時實(shí)為10.35mm-10.4mm的工藝（放磨量）尺寸，其公差為0.05mm，多件銑夾具采用的是90V型槽作為定位元件，根據(jù)V型定位誤差有關(guān)知識，輪軸扁方尺寸是以軸心為基準(zhǔn)，在水平方向定位誤差為零，而在垂直方向其定位誤差為：定位誤差=工件外圓公差2sin/2 （為所選V型角度）代工件外圓誤差入式=0.05mm2sin90/2 =0.05mm1.41 0.035mm結(jié)論是輪軸100-0

13、.03外圓工藝尺寸公差0.05mm對90V型定位方法造成的定位誤差為0.035mm，能滿足輪軸對稱度0.1的設(shè)計(jì)要求。 從輪軸（圖1）中可以看出，要保證輪軸扁方7尺寸和對稱度0.1，只要通過調(diào)整刀具（圖4）與輪軸相對位置就可解決。但多件銑夾具的多個零件，用什么方法來保證呢？那就是要讓24個V型槽的檢測中心等高（即圖中尺寸82.5mm）。這是對夾具體制作的主要精度要求。為了確保這一要求，我采用了最終完工時精銑90V型面的方法。即加工夾具體時，將24個V型面留有0.3-0.4mm的余量。當(dāng)所有尺寸，形狀都加工好后，將定位鍵安裝于底面（N）的槽中，模擬使用狀態(tài)，將夾具體緊固在X52K機(jī)床臺面上，將主

14、軸偏轉(zhuǎn)45，依次逐個地精銑90V型面。檢測結(jié)果24個V型面中心誤差小于0.02mm；以下條件已滿足夾具對輪軸相關(guān)精度的要求：a.24個V型槽測量中心等高；b.V型槽定位面與底面（N）平行 ；c.410mm槽側(cè)（A）與底面（N）定位槽中心（K）平行。5、多件銑夾具的夾緊方式：（圖3） 利用小壓板（3）、壓緊螺栓（4）、將輪軸每兩件一對壓入相鄰的兩V型槽內(nèi)，此時的每個輪軸既是被壓緊的工件，又是相鄰工件被壓緊的支撐點(diǎn)。壓板上開有4 5mm的槽，用于讓開輪軸上15圓柱面，使壓板的著力點(diǎn)在輪軸兩端10圓柱面的上側(cè)與下邊V型槽面支點(diǎn)相對應(yīng)。壓板中點(diǎn)6.5螺栓過孔，制約壓板相對于螺栓孔水平面內(nèi)移動小于0.5

15、mm的距離，壓緊工件時不必刻意地放正壓板，使裝夾方便快捷。這種裝夾方式使夾緊著力點(diǎn)靠近銑削力點(diǎn)，增加工件的剛性，有效地減少了工件在加工過程中受銑削力影響而產(chǎn)生變形。由于輪軸扁方單邊銑削加工余量只在1.7mm左右，上述所具備的壓緊元件和定位方式，足以使裝夾工作變得很輕松，可靠。輪軸夾緊定位原理示意圖6、多件銑夾具的使用（安裝）： 利用安裝在夾具體底面（N）上的定位鍵（2），嵌入銑床（立式銑床）工作臺面T型槽內(nèi)，使夾具定位件與機(jī)床保持正確的位置，緊固梯形螺栓座（5）即可完成夾具的安裝。7、運(yùn)用多件“輪軸”銑夾具時刀具的選擇：（圖4）銑刀因其形狀、材質(zhì)、加工特性的不同而五花八門。特別是改革開放以來，

16、我國刀具產(chǎn)品已達(dá)到了國際水平。顯然先進(jìn)刀具價格昂貴。我所在單位是一個老企業(yè)，過去留下一些舊刀具，我在其中選擇了兩把636相同外徑的三面刃銑刀，組裝在22的短刀桿上，采用錯齒安裝兩把等徑的三面刃銑刀，可同時各自銑削輪軸扁方的上下兩面。如（圖4）所示。 隔圈（3）是用來控制扁方尺寸70-0.1，它的厚度經(jīng)過試銑調(diào)整后確認(rèn)。因輪軸扁方單邊余量只在1.7mm左右，銑削阻力小。切削速度可選擇在23-30米/分，刀具轉(zhuǎn)速為118-150轉(zhuǎn)/分，每齒進(jìn)給量0.10-0.15mm/齒，走刀量150-190mm/分。8.銑削過程： 銑刀繞夾具行程一周后，完成24件輪軸兩端扁方的加工。 步驟為：首先調(diào)整好工作臺高

17、度以保證扁方對軸心的對稱度要求，然后確定刀具相對于工作臺在水平面上的運(yùn)動軌跡（如圖5A所示）其中零件尺寸33，通過L可以計(jì)算得出： L=輪軸長度-2（扁方長度）+2R （R為刀具半徑）L=48-15+63 (L為銑刀中心L=96mm如（圖5A）所示，刀具從起點(diǎn)O開始，向左運(yùn)行到達(dá)O1點(diǎn)時，完成了輪軸一端扁方的加工。由O1點(diǎn)向外快速運(yùn)行至O2點(diǎn)，移動L距離，轉(zhuǎn)向右運(yùn)行到達(dá)O3點(diǎn)時，便完成了該24件輪軸的銑削。 由于采用了“多件銑夾具”加工“輪軸”，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度。投資少，見效快，為工廠創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益（見下圖表）：“通用夾具”與“多件銑夾具”所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益比較表名稱工時（分）/單件價格件/每班效率效益（年）通用夾具51.00元96（件）124096元多件銑夾具8240.33330.066元1440（件）15361440元說明：表中“每班”指8小時工作制； “價格”是按當(dāng)時普通銑床加工費(fèi)用為12元/時計(jì)算； “8（分）”指每銑削1次（24件）的時間。 由此可得出：采用多件銑夾具銑削輪軸比使用通用夾具效率將提高15倍，每年可為企業(yè)創(chuàng)造約32萬元的效益。9設(shè)想： 如果條件允許，采用硬質(zhì)合金鑲