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1、1.罗拉的零件外形，结构特点，及加工工艺 罗拉是纺织机械中起喂给、牵伸、输出等作用的圆柱形回转零件，是英语词 “roller”的音译，有辊和轴的含义。广泛用于牵伸、梳理、输送等机构。按所 起的作用分为牵伸罗拉、喂给罗拉、紧压罗拉、工作罗拉等。牵伸罗拉是纺纱机 牵伸机构的主要零件，由上罗拉和下罗拉成对组成罗拉拑口，握持纱条进行牵伸。 罗拉的质量影响输出纱条的均匀度。在不加说明时，通常提到的罗拉即指牵伸下 罗拉，它是外圆有沟槽、滚花、或光滑表面的钢制细长轴,常沿纺纱机的全长将 若干根单节联接成整列，由传动机构积极传动。 它的主要技术特征是：①直径应与所纺纤维的长度、上罗
2、拉加压、罗拉的轴 承距相适应，有足够的抗弯和抗扭刚度。②具有正确的沟槽齿形和符合规定的表 面光洁度，能有效握持纤维又不致损伤或钩住纤维。③具有较高的制造精度，有 互换性，以保证纺纱质量，减少因罗拉偏心，弯曲等机械因素造成纱条不匀。④ 表面耐磨而中心坚韧，常用 20 号钢渗碳淬硬或 45 号钢淬硬，也有用铬钼钢制造 的，有时还要进行耐腐蚀、防锈等表面处理。 沟槽罗拉的断面规定为具有梯形沟槽的齿轮形状。断面参数包括沟槽角 α、 沟槽深 h、节距 t、齿顶宽 b 以及罗拉外径和齿数。齿顶宽是与上罗拉接触的部 位，齿顶太窄容易损伤上罗拉和纤维，齿顶太宽则握持力降低。滚花罗拉又称皮
3、 圈罗拉，断面是等分的夹角齿轮形状，圆柱表面是均匀分布的菱形凸块，要求能 避免皮圈打滑，但又不损伤皮圈。 按装配机台沟槽罗拉又分并条、粗纱、细纱 三大类。并条罗拉的齿顶宽、沟槽底宽、节距、沟槽角均比粗纱、细纱罗拉为大， 细纱罗拉的齿形相对较细较密。沟槽罗拉轴向的齿形方向有直齿、斜齿、人字齿 三种。斜齿罗拉和上罗拉的接触点分布均匀，使上罗拉回转平稳。人字齿罗拉相 邻沟槽的齿形方向相反、角度相等，有利于上下罗拉的平行。 除并条罗拉以外，粗纱和细纱罗拉都是以 4 锭、6 锭、或 8 锭为一节,再逐 节联接。罗拉接头方式有螺纹联接、双头螺栓联接、多槽键联接以及早期的方榫 联接等
4、螺纹旋向有左旋和右旋。联接方式的选择应考虑罗拉正常旋转时螺旋愈 旋愈紧的原则。 罗拉轴承可以分滑动轴承和滚动轴承两类。滑动轴承又分可脱卸的轴瓦式和 固定镶嵌的轴衬式。材料有铸青铜、铁基或铜基含油衬、尼龙或酚醛层压板等。 纺纱机械上所用的上罗拉，大多是表面包覆弹性物的，俗称皮辊。也有表面 光滑的，称铁辊或轻质辊，个别机器也采用沟槽罗拉。皮辊的表面包覆丁腈橡胶 的称为丁腈皮辊。上罗拉通常都由下罗拉摩擦传动，少数也有用齿轮传动的。喂 入牵伸机构的纱条具有一定的厚度，为了能均匀地握持纤维，又不损伤纤维，上 罗拉需包覆富有弹性的材料。这种弹性包覆物统称为皮壳（或胶管）。皮壳
5、在压 力的作用下产生压缩性变形，使皮辊与罗拉的实际握持拑口不是一条线,而是一 个面,形成控制纤维运动的摩擦力场。 皮辊由皮辊芯、皮辊铁（钢）壳，轴承和皮壳组成。棉纺并条机等设备上用 的皮辊,用胶管套在皮辊芯上,也有的将丁腈橡胶直接浇注在皮辊芯上，支承在两 端轴承处。棉、毛等纺纱机上用的皮辊每两锭成一套，皮壳套在两边的皮辊铁壳 上，支承在皮辊芯的中间。为增强铁壳与皮壳之间的结合力，铁壳表面有沟槽。 皮辊用的轴承有滑动轴承和滚动轴承两种。皮辊的规格、种类很多，直径精度和 表面光洁度要求较高，表面须经磨削加工。丁腈皮壳具有硬度和厚度均匀、无接 头、富有弹性、在重加压下不易产生永
6、久压缩变形、耐磨、价格便宜以及可以用 不同的配方获得不同的性能，来适应各种工艺需要等优点，20 世纪 50 年代以来 已代替了用天然皮革和软木等做的皮壳。胶管用套或胶粘的办法装配在铁壳上。 用机械或气压使胶壳内径胀大后套在铁壳上的，称为套皮辊。用胶粘剂把胶管和 铁壳胶牢，可以避免在重加压下运转时胶管从铁壳上滑脱下来。也可以把丁腈橡 胶直接梳化在薄壁合金管上，再压配在铁壳上做成丁腈皮辊，装配方便，能承受 重加压，使用寿命较长。 皮辊的表面处理很重要，目的在于获得需要的摩擦系数值。摩擦系统太小， 握持力不足，牵伸过程不能正常进行；摩擦系数太大，纤维或整根须条容易绕到 皮辊上，造成
7、断头或纱疵。须条绕在皮辊上的现象称为绕皮辊。皮辊的表面处理 方法有酸处理和涂料两类。使用渗透性的合成涂料，既能充分发挥橡胶弹性，又 能防止绕皮辊，耐久性也好。皮辊与纤维摩擦产生静电，也是绕皮辊的原因。在 胶管配方中加入高分子电解质或抗静电剂和使用合适的表面涂料可防止静电的 积聚。皮辊使用日久后，产生中凹、偏心、大小头、同一套上两只皮辊直径不一 致、表面微细龟裂、表面处理层剥落或失效等，都需要进行回磨，经表面重新处 理后方可再用。 尽管有各种不同的罗拉辊类零件，但是他们的加工工艺及其工装设计是有共 同点的，他们都属于轴类零件的加工。从加工工艺上分析，轴加工精度的保证主 要是靠技
8、术员的工艺制定，机床的自身精度，以及各种加工刀具的精度等。传统 的车床车削是依靠人工进行的，不仅费时费力，效率低下，而且要求操作人员有 教高的技能，操作人员稍有失误，就会对刀具及其零件造成破坏。多数情况下依 靠手工车床车出来的罗拉精度并不能得到保证。 目前，国内各种机械产品展览会上已经展出了各种型号的罗拉产品。在毕业 实习以及多次工厂的参观过程中，我发现在郑纺机中都是中有和我课题一样的罗 拉加工车床。虽然是人工造作而不是数控车床。在加工精度比较高的地方，需要 操作工人有较高的技术及其经验，这样就对操作工人有较高的技术要求。目前国 内对罗拉的需求还是非常大的，竞争也非常激烈。企业
9、如何在激烈的竞争中生存， 很大程度取决于企业的产品质量。从罗拉加工过程来看，加工工艺及其工装设计 的好坏起着决定性的作用。因此我们一定要在罗拉的加工工艺及其工装设计上进 行深入的研究。 下图就是罗拉的零件图： 2.罗拉零件的加工工艺 由以上分析可知，罗拉这种零件并不是一种单纯的轴类零件，它需要经过轴 类零件的加工过程后，继续对轴进行包覆，焊接等等的加工过程，最后才能成为 罗拉零件。 因此，必须要先对轴类零件进行机械加工工艺分析： 机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件 之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定
10、的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以 下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工 件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 2) 选择毛坯。 3) 拟订工艺路线。 4) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 5) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 6) 确定切削用量及工时定额。 7) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 8) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提
11、 高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件 的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工 艺规程进行修订和完善。 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部 件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同 心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不 同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。它们在机器中用来支承齿 轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。 罗拉零件就可以定位为轴类零件中的阶梯轴，它是由阶梯轴头和钢管以及包 复扳三部分零件组装
12、在一起的，其中的轴头就是典型的阶梯轴。 2.1 下面对轴头进行加工过程的工艺分析 2.1.1 轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等 毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差 大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量， 还可改善机械性能。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多 采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 该罗拉零件的材料为 45 钢，故选 45 钢就可满足其要求。根据其尺寸，可选 择毛坯为 Ø120×150 的 45 号圆钢。 2
13、1.2 确定主要表面的加工方法 罗拉零件的轴头大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成型。由于该零 件的轴头公差等级与表面粗糙度由车削就可以达到精度要求，因此用车削就能够 完成加工过程。外圆表面加工方案为：粗车——半精车——精车。 2.1.3 确定定位基准 合理的选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。 对于罗拉轴头的加工应选择两端的中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证 零件的技术要求。 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧 圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆夹两次 钻两端中心孔，而应该以
14、毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出 一段外圆，然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹，车另一端面， 钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。 2.1.4 热处理工序安排 轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于罗拉零件的轴头，要求是调 质处理，并安排在粗车个外圆以后，半精车各外圆之前。 总上所述，罗拉轴头工艺路线如下： 下料——车两端面，钻中心孔——粗车各外圆——调质——半精车各外圆， 倒角——钻孔——铣键槽——精车——去毛刺——校验入库。 通过上面的工艺路线的确定，确定出了如下的轴头一的加工工艺过程： 机械加工工艺 过程卡片 材料
15、 牌 号 工 序 号 工 名 序 称 毛坯 种类 CA6140 零件 型号 图号车床 产品 名称 零件 名称 Ø120×150 工 每毛坯件 数 艺 装 产品 轴头 1 共 页第 1 页 1 备 每台 件 数 工 45 钢 工 歩 名 称 内 圆钢 毛坯外 形尺寸 1 时 工 容 序 设 备 夹具 刀具 量具 准终 单件 1 下料 2 车削 1 Ø120mm×150mm 三爪自定心卡盘夹持工件 车床 三爪 毛坯外圆一端卡盘 车端面见平 CA61
16、 40 YT5 90° 偏刀 2 3 钻中心孔 粗 车 外 圆 保 证 尺 寸 Ø115mm 三爪自定心卡盘夹持工件 毛坯外圆另一端 车 端 面 见 平 保 证 总 长 145mm 钻中心孔 粗 车 外 圆 保 证 尺 寸 Ø113mm 三爪自定心卡盘夹持工件 毛坯外圆另一端 用尾座顶尖顶住中心孔 粗车台阶面外圆保证尺寸 Ø46mm，长 74mm 粗车台阶面外圆保证尺寸 Ø36mm，长 23mm 调质处理 220~240HBS 三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 Ø46mm 一端 用尾座顶尖
17、顶住中心孔 半 精 车 Ø113mm 外 圆 至 Ø112.5mm 倒外角 1×45° 三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 Ø112.5mm 一端 用尾座顶尖顶住中心孔 半精车 Ø46mm 台阶面至 Ø45.5mm 半精车 Ø36mm 台阶面至 Ø35.5mm 倒外角 1.5×45° 4 车 1 削 2 3 中心钻 Ø2mm YT5 45° 游标卡 外圆车 尺 刀 3 4 车 1 削 2 3 YT5 90° 偏刀 中心钻 Ø2m
18、m YT5 45° 外圆车 刀 4 YT5 45° 外圆车 刀 4 热 5 处 理 车 6 1 削 2 3 4 7 车 1 削 2 3 4 5 倒角刀 YT5 45°外 圆车刀 倒角刀 6 8 车 1 削 2 3 9 车 1 削 2 3 4 去 1 毛 0 刺 检 1 验 1 入 库 车 Ø33mm
19、长为 1.7mm 的环 槽，距轴端 3.3mm 三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 Ø45.5mm 一端 用尾座顶尖顶住中心孔 精车 Ø112.5mm 至 Ø112mm 三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 Ø112mm 一端 用尾座顶尖顶住中心孔 精 车 Ø45.5mm 台 阶 面 至 Ø45mm 精 车 Ø35.5mm 台 阶 面 至 Ø35mm 切槽刀 YT5 45°外 圆车刀 YT5 45°外 圆车刀 设 计 校 对 审 核 标准化 会 签 （日 期）（日期） （日期） （日期） （
20、日期） 更改 文件 号 更改 文件 号 标处 记数 签 日 标处 记数 签 日 字期 字期 轴头二的加工工艺卡如下： 机械加工工艺 CA6140 零件 型号 图号车床 产品 过程卡片 材料 牌 号 工 序 号 工 名 序 称 产品 名称 毛坯外 形尺寸 Ø120×280 工 零件 名称 每毛坯件 数 艺 装 轴头 2 共 页第 1 页 1 备 每台 件 数 工 45 钢 工 歩 名 称 内 毛坯 种类 圆钢 1 时 工 容 序 设 备 夹
21、具 刀具 量具 准终 单件 1 下料 2 车削 1 Ø120mm×290mm 三爪自定心卡盘夹持工件 车床 三爪 毛坯外圆一端卡盘 车端面见平 钻中心孔 粗 车 外 圆 保 证 尺 寸 Ø115mm 三爪自定心卡盘夹持工件 毛坯外圆另一端 车 端 面 见 平 保 证 总 长 270mm 钻中心孔 粗 车 外 圆 保 证 尺 寸 Ø113mm 三爪自定心卡盘夹持工件 毛坯外圆另一端 用尾座顶尖顶住中心孔 粗车台阶面外圆保证尺寸 Ø46mm，长 190mm 粗车台阶面外圆保证尺寸 Ø36mm，长 139m
22、m 粗车台阶面外圆保证尺寸 Ø31mm，长 98mm YT5 45° 外圆车 刀 YT5 90° 偏刀 中心钻 Ø2mm YT5 45° 外圆车 刀 CA61 40 YT5 90° 偏刀 中心钻 Ø2mm YT5 45° 游标卡 外圆车 尺 刀 2 3 4 车 1 削 2 3 3 4 车 1 削 2 3 4 4 5 热 5 处 理 车 6 1
23、削 2 3 4 7 车 1 削 2 调质处理 220~240HBS 三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 Ø46mm 一端 用尾座顶尖顶住中心孔 半 精 车 Ø113mm 外 圆 至 Ø112.5mm 倒外角 1×45° 三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 Ø112.5mm 一端 倒角刀 YT5 45°外 圆车刀 用尾座顶尖顶住中心孔 半精车 Ø46mm 台阶面至 3 Ø45.5mm 半精车
24、 Ø36mm 台阶面至 4 Ø35.5mm 半精车 Ø31mm 台阶面至 5 Ø30.5mm 用 Ø6mm 钻头在 Ø30.5mm Ø6mm 6 台阶面钻 135 深的孔 钻头 用 Ø10mm 钻头在 Ø30.5mm Ø10m 7 台阶面钻 14 深的孔 m 钻头 用丝锥在 Ø10mm 的孔中攻Ø10m 8 丝 m 丝锥
25、 在 Ø30.5mm 的台阶面倒外 9 倒角刀 角 1×45° 在 Ø35.5mm 的台阶面倒外 10 角 1.5×45° 车 Ø28mm 长为 1.3mm 的环 11 切槽刀 槽，距轴端 2.7mm 钻用虎钳夹住 Ø35.5mm 台阶 8 1 钻床 虎钳 孔 面 用 Ø6mm 的钻头钻 17.5mm Ø6mm
26、2 深 的 孔 ， 距 轴 头 端 面 为 钻头 118mm 铣 用 V 形虎钳装夹 Ø30.5mm 立式 V 形虎 9 键 1 铣刀 台阶面铣床 钳 槽 铣键槽 10mm×90mm，键 2 槽一端距轴头 5mm 车三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 8 1 削 Ø45.5mm 一端 2 用尾座顶尖顶住中心孔 3 9 车 1
27、 削 2 3 4 5 去 1 毛 0 刺 检 1 验 1 入 库 精车 Ø112.5mm 至 Ø112mm 三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 Ø112mm 一端 用尾座顶尖顶住中心孔 精 车 Ø45.5mm 台 阶 面 至 Ø45mm 精 车 Ø35.5mm 台 阶 面 至 Ø35mm 精 车 Ø30.5mm 台 阶 面 至 Ø30mm YT5 45°外 圆车刀 YT5 45°外 圆车刀 设 计 校 对 审 核 标准化
28、 会 签 （日 期）（日期） （日期） （日期） （日期） 更改 文件 号 更改 文件 号 标处 记数 签 日 标处 记数 签 日 字期 字期 罗拉零件中的两个轴头已经加工完成了，下面就是将轴头、无缝钢管和包覆 钢管三者通过红套的方法结合到一起，所谓红套，就是将套筒加热，然后再将需 要装入的零件装入套筒中，冷却后套筒就会收缩与轴头紧固。 要将轴头，无缝钢管和包覆钢管三者相结合，有两种方案，方案一，就是先 将轴头与无缝钢管通过红套的方法相结合，然后再将这两者的结合体通过红套的 方法与包覆钢管再结合。而方法二就是先将无缝钢管和包覆钢管通过红套的方法
29、 想结合，然后再将轴头通过红套的方法与他们相结合。方案二中的第二个过程比 较困难，要加热的零件比较厚，温度要求也比较难以把握，相比之下，还是第一 种方案比较合理，所以决定采用方案一。 通过方案一在保证尺寸要求的情况下，再用焊接的方法将三者焊接到一起， 这样才可以保证整个零件的整体性。而这个零件也是罗拉齿形加工的毛坯零件。 下一步还要对其进行齿形加工。 2.1.5 下面是对罗拉齿形加工的工艺分析 要加工罗拉的槽，可以有滚齿、插齿、磨齿、剃齿和刨齿多中加工方案。在 众多的加工方案中，分别对铣加工和刨加工进行工艺试验。从理论上来说，铣加 工刀具刚性好，加工质量比较稳定，粗糙度低
30、不易形成毛刺，但加工效率低， 刨加工加工效率高，刀具刚性差，进刀量不稳定容易扎刀、毛刺。但通过多次的 工艺试验，比较两种加工方法的加工参数及加工后的表面质量，表明对此种零件， 铣加工不但加工效率低，而且容易在齿顶形成积屑瘤。影响加工质量。而刨加工 加工质量反而比铣加工的好，加工面几乎没有毛刺，加工效率也比铣槽高。通过 以上的分析，罗拉的齿形加工就选用刨加工。 选定了刨加工，接下来就要选择加工的刀具。考虑到罗拉齿形的分布较密， 齿形槽较薄，齿形强度比较的差，而且还容易变形，我们可以使用组合刀具对其 进行刨槽加工，尽可能的减少工件发热，提高加工效率。其组合刀具结构如下图 所示：
31、 直槽刨刀结构，它能有效的减小成形刨刀的加工量，最大限度的减小热量的 产生。下图所示的就是直槽刨刀： 成形刨刀结构，经过前面刨直槽刀的加工，成形刨刀的加工余量已经很小， 它主要是切削斜面部分是槽成形，直接影响着槽的成形尺寸及表面质量。下图是 成形刨刀的结构： 刀具也定了下来，接下来就是在刨床上的夹具的设计了。 2.2 夹具的设计 本次的毕业设计主要的任务之一就是罗拉齿形加工的夹具的设计，而要设计 工装夹具，就要知道夹具设计的基本要求：1.工装夹具应具备足够的强度和刚度 2.夹紧的可靠性 3.焊接操作的灵活性 4.便于焊件的装卸 5.良好的工艺性 工装夹具设计的基本
32、方法与步骤： 设计前的准备 夹具设计的原始资料包括以下内容： 夹具设计任务单 工件图样及技术条件 工件的装配工艺规程 夹具设计的技术条件 夹具的标准化和规格的标准化资料，包括国家标准，工厂标准和规格化结构 图册等。 设计的步骤： 确定夹具结构方案 绘制夹具工作总图 绘制装配焊接夹具零件图阶段 编写装配焊接夹具设计说明书 工装夹具制造的精度要求 第一类是直接与工件接触，并严格确定工件的位置和形状的，主要包括接头 的定位件，V 形块，定位销等定位元件。 第二类是各种导向件，此类元件虽不与定位工件直接接触，但它确定第一类 元件的位置。 第
33、三类属于夹具内部结构零件相互配合的夹具元件，如夹紧装置各组成零件 之间的配合尺寸公差。 第四类是不影响工件位置，也不与其他元件相配合，如夹具的主体骨架等。 夹具结构工艺性 整体夹具结构的组成，应尽量采用各种标准件和通用件，制造专用件的比例 应尽量减少，减少制造劳动量和降低费用。 各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量，装配和调试方便。 便于夹具的维护和修理。 装配基准应该是夹具上衣服独立的基准表面或线，其他元件的位置只对此表 面或线进行调整和修理。 转配基准一经加工完毕，其位置和尺寸就不应该再变动。因此那些在装配过 程中自身的位置和尺寸尚须调整或修配的表面或线不能作为
34、装配基准。 进行夹具设计时，应考虑到维修的方便的问题。 根据以上所规定的夹具设计的要求，再结合需要加工的罗拉齿形的零件的特 点，我设计了如下图的专用夹具： 这是主视图 这是左视图。 如图所示，此专用夹具包括夹具体主支撑的的设计，分度装置的设计，压紧 装置的设计以及辅助支撑的设计。 2.2.1 夹具主支撑的设计过程 首先分析夹具体主支撑的设计要点，主支撑如下图所示： 这是夹具主支撑的正视图。 这是俯视图。 这是左视图。 主支撑件的主要作用除了要支撑罗拉零件，还要将分将分度装置和压紧装置 装在上面，这样的话就要出来对罗拉零件进行装夹定位，还要对分度装置和压紧
35、装置进行定位，所以说主支撑件是夹具体的主要部分。 对罗拉零件的定位主要是依靠夹具上边的两个圆弧形定位座，将罗拉零件放在上 边，然后将零件上的台阶面对准圆弧形定位座的一边，这样的话就可以保证零件 的定位。 至于对分度装置的定位，就放在圆弧形定位座的下边，在每个圆弧形定位座的下 边都加工出来两个销孔和两个螺纹孔，然后用销钉和螺钉来定位和装夹销座，而 在销座的中间则加工有一个台阶孔，可以用来放弹簧和分度销，使其起到分度作 用，这些在下面的分度装置中还要详细的加以说明。 这就是销座。 对压紧装置的定位，就要靠在夹具体底板上加工的八个螺纹孔了，这八个螺 纹孔可以安装两个液压缸，而
36、液压缸通过铰链块和圆弧形压板相连接，通过圆弧 形压板在把罗拉零件压紧在夹具体上，这就涉及了夹具的压紧装置了，这部分的 设计过程将会在下边做出详细的说明。 还有就是夹具体本身的定位和夹紧装置了。由于夹具体对罗拉零件的支撑点 是零件两端的轴头部分，所以说需要两个主支撑件，而两个主支撑件如果彼此之 间没有任何联系，而是就这样放在机床上，那样的话就会显得整套夹具的整体性 和工艺性不够完善，为了克服这个缺点，我还为夹具体设计了一个底板，这样的 话就可以把主夹具体定位以及夹紧在夹具体底板上了。 这就是夹具体底板。 在底板上面加工的有螺孔，T 形槽和 U 形槽，分别可以用来固定液压缸，定
37、 位键，夹具体。而夹具体底板本身就可以通过 T 形槽螺栓的加紧作用和定位键的 定位作用安装在机床上面了。 这就是 T 形槽螺栓。 这就是定位键。 罗拉零件的主支撑夹具就得设计就到这里了。 2.2.2 辅助支撑的设计 由于罗拉零件的长度比较大，而且重量比较大，所以单靠两个主支撑件，不 足以对整个罗拉零件起到支撑的作用，所以我还设计了一个辅助支撑。这个辅助 支撑可以放在罗拉零件中部的下边，直接放在夹具底座上边，起到支撑作用。 这个就是辅助支撑。 这个支撑零件主要由手旋顶杆，螺套和底板三部分组成，螺套中间是一个台 阶孔，在台阶孔上边加工的有内螺纹，而在手旋顶杆上加工有外
38、螺纹，它们通过 螺纹连接在一起，而螺套和底板通过焊接结合在一起，支撑部分的高度则通过螺 纹来调节，这样就可以适应多种不同的罗拉零件。 这就是螺套。 这就是底板。 这就是手旋顶杆。 2.2.3 分度装置的设计 由于这是要用在罗拉零件的齿形加工机床上的，所以夹具的主要作用就是在 加工齿形时对零件起到分度加工齿形的作用。为了达到这个目的，我通过到工厂 的实习和自己查资料，设计出了如下的分度轮。 分度轮上的齿数和罗拉零件上需要加工的齿数是相同的，这样的话把罗拉零 件和分度轮通过顶丝和开口套结合在一起，然后通过分度轮的转动，就可以对罗 拉零件进行分度。那当分度轮转动时，如
39、何对其进行定位呢？我又设计出了分度 销，对其进行分度的定位，加工完一个齿，就转动一个齿位的分度，然后再通过 分度销对其进行定位，而分度销的加紧和松开就要靠手柄的作用了，手柄和分度 销通过弹簧连接在一起，就可以起到对分度销的加紧和松开作用了。然后再通过 顶丝将罗拉零件固定到分度轮上，这样的话，就可以对罗拉零件进行下一个齿形 的加工了。这就是罗拉零件的分度装置的设计思路。 这就是顶丝。 这是开口套。 这就是分度销。 这是手柄。 这是弹簧。 2.2.4 压紧装置的设计 对夹具来说，加紧装置是最重要的部分了，而压紧装置，有两个选择，第一 个是 V 形块压板，第二个是圆
40、弧形压板，我采用的是第二种选择，原因有两点， 第一 V 形压块对罗拉这种轴类零件能够进行很好的定位，但是作为一种压紧装 置，是要对罗拉零件有压力的，但是 V 形块对轴类零件的接触是线接触，这样的 话等压紧装置加力，V 形块就会对罗拉零件有压力，而线接触就会对零件表面的 粗糙度有所破坏，反而达不到零件的粗糙度的要求。圆弧形压板就不会有这种缺 点，圆弧形压板和罗拉零件是面接触，在压板和罗拉零件之间垫有一个铜瓦，铜 瓦的作用就是保护罗拉零件的表面粗糙度，不至于让圆弧形压块压紧罗拉零件时 对零件的表面粗糙度造成伤害。第二个原因就是 V 形块的尺寸比较小，而我设计 的夹具宽度比较宽，
41、用 V 形块的话，就不容易设置夹紧力的机构，而圆弧形压板 就不会又这个缺点，它的宽度可以比主夹具体的宽度还要宽，所以更容易在夹具 体底板上设计夹紧机构，也就是液压缸。 将液压缸通过螺钉固定在夹具体底板上，然后通过铰链轴和铰链轴块把液压 缸和圆弧形压板连接在一起。当液压开关处于关闭的状态时，液压杆是伸出状态， 这时圆弧形压板被顶开，这时就可以把罗拉零件放进主夹具体上，进行定位，然 后打开液压缸开关，液压杆就会压下来，通过圆弧形压板压紧罗拉零件。这就是 压紧装置的主要原理了。 而液压缸的改如何选择呢？首先要确定刨齿的切削力的大小，这是根据刨床 的加工功率和需要加工的罗拉零件的材料
42、来确定的，然后根据切削力的大小来确 定夹具夹紧力的大小，最后在根据夹紧力的大小来选择合适的液压缸。 具体的切削力计算公式如下; Fz = 9.8 FZ a pC 公式中 X FZ f y Z F vn K F Z CF Z = 300 a p X F Z = 1.0 f y F Z = 0.75 vn = 40 K F Z = 1.01 最后算出切削力为 7200N。然后再估算出夹具夹紧力为 8000N. 查《机械设 计手册 液压传动》，选取液压缸的型号为 WYX01 70L—矿物油 FZ40，拉力可达 到 8.0
43、2KN。 这就是铰链轴。 这是铰链轴块。 这是压板。 这是液压缸体。 至此，加紧装置的设计过程就算是结束了。 3.数控加工程序 需要加工的零件是辅助支撑的底座。 零件的毛坯是 240*240*20 的铸铁块。 首先，要先把毛坯放到钻床上，在零件的中心钻出直径是 40 的孔，然后通过扩 孔刀扩出直径是 70 的台阶孔，最后在上数控机床加工它的外圆弧面。 图中的两条绿色直线为坐标轴，数控加工程序如下： N01 G92 X20 Y0 Z50 N02 G00 Z-22 S800 M03 N03 G91 G01 G41 D01 X92 Y57 F100 M08 N0
44、4 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 数控加工
45、程序完成。 4.夹具的经济性分析 一切生产工作都要考虑经济效益，机械加工也不例外，各种加工方法能达到 的精度是不相同的。即使是同一种方法加工，随着加工条件的改变，能达到的精 度也不一致。在选择加工方法时，应针对零件的要求和加工条件等特点分析。所 选方法能达到的加工精度如高于零件的要求太多，虽然质量上得到可靠保证，但 生产率降低，成本增加，经济性方面不合理，这种加工方案也不宜采用。这里所 指的成本是工艺成本，工艺成本是生产成本与工艺过程有关的那一部分，即包括 材料或毛坯、机床设备折旧、刀具、夹具、动力、维修等费用及机床操作工人工 资。 按照统计，各种加工方法的加工误差或精度和
46、成本之间呈负指数函数关系。 以上所分析的加工精度是对某一种加工方案而言，为达到某加工表面的精度要 求，往往有几种方案可供选择，应选择其中最经济的一种。同时对于一种加工方 法能够达到的精度而言，只有一定范围内的精度才是经济的。在此课题的设计中， 选择对应的加工精度，做到满足实际需要的要求。 夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确加工位置的工 艺装备。夹具的设计包括定位和夹紧两大部分，对于定位方案的设计，我充分考 虑了定位基准选择的原则，并采用是标准件的定位元件，个别夹具的零件的材料 选择为 45 钢，并力争易于制造，本设计中，以设计基准为定位基准，减少了定 位误
47、差，保证工件的加工质量，降低废品率，以此减少了企业生产的成本。对于 夹紧方案的设计，考虑夹紧力方向和作用点的选取原则，做到合理有效，使夹具 的结构不至于太复杂，具有良好的结构工艺性，便于制造、检验、装配、调整、 维修，减低企业为夹具投入的成本。另外，夹紧力源为液压力，可以实现自动化 控制。 在零件的复杂外轮廓和孔的加工中，我采用了数控加工的方式，很好地利用 了数控机床的加工质量稳定、加工精度高、生产效率高、工序集中等特点，可以 保证产品的质量的合格，降低废品率，有利于减少企业的损失。 5.总结 大学四年里，对于专业的学习，回想起来，也就是在毕业设计时把四年学过 的知识温
48、习一遍，利用所学的知识和对本专业的了解，去分析解决毕业设计中的 每个问题。这次毕业设计也是我们机械专业的学生进入工作岗位前的一次实战， 不仅仅是学校给我们的最后一次“作业”。 大四上学期，我们学习了机械加工工艺，但是没有很深入的学习，只是了解 一些关于工艺的知识，了解到了工艺的重要性，没有更深层次的学习。通过这次 的毕业设计，让我对机械加工工艺特别是对轴类的加工工艺有了更深刻的认识。 对与工艺规程制定的内容有了较为明确的认识，工艺规程是组织生产的主要技术 文件和依据，对于生产合格的零件提供了技术依据。我们在实习过程中，可以看 到工厂里都有工艺文件，包括工艺路线卡片，工艺卡片，工
49、序卡片。本次课题涉 及工艺的设计，让我感受了一种在实际工作岗位作为工艺员所做的工作。在工艺 的设计中，第一步是依据图样分析零件，有哪些加工的部分，粗糙度分布范围， 选择什么加工方法。进而拟定机械加工工艺路线，包括选择好定位基准、确定加 工方法、安排加工顺序等。其次是选择工艺设备，计算切削用量，最后编写工艺 文件。刺辊座零件加工的工序是比较多的，所以也要考虑各方面的原则，包括工 序的集中等，这些知识都会有所涉及。 毕业设计作为教学的最后一个环节，让我有了一次独立承担实际任务的全面 训练，通过独立完成此次毕业设计任务的全过程，培养了我的实践工作能力，感 受到了走上工作岗位后，自身
50、应该具备的基本能力。毕业设计给我深刻的感受： 毕业设计刚开始的时候，感觉无法开展工作，但是只要认真去做，而不是总是迷 惑，不是光想不做，哪怕是可能会是错误的也做下去，总有茅塞顿开的时候，慢 慢设计上的很多问题都很明了，否则设计工作是无法开展下去的。或许这是以后 工作应该具备的精神意识。 通过这次的毕业设计，我要特别的感谢我的指导教师肖老师，在我一筹莫展 不知该从哪里开始我的设计工作时，肖老师的指导给予了我很大的帮助。对于一 个问题，肖老师会回答的很仔细详细，把他自己所知道的知识都告诉我们，谆谆 教导，诲人不倦。同时也要感谢我的同学们给予我的帮助，并肩作战，很有意义， 衷心的感
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