毕业设计（论文）汽车变速箱上盖工艺工装设计（全套图纸）.doc

摘 要汽车变速箱上盖是汽车变速箱的重要组成部分。它与变速箱箱体装配，为变速箱内部的齿轮、轴等工作元件提供一个稳定安全的工作环境，防止内部零件在暴露环境下工作。上盖上还设计了检查窗，是为了便于观查内部元件的工作情况。本设计说明书是在毕业设计过程中撰写完成的，是对变速箱上盖加工工艺、工装设计的说明、分析和论证。主要内容有：上盖的工艺规程制定、典型加工工序分析、专用夹具设计、专用刀具设计、专用量具设计。通过这些我对变速箱上盖零件制造活动有一个总体的，全貌的了解与把握，能够掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床，刀具，夹具及加工参数，具备制定工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量的基础，初步具备分析解决现场工艺问题的能力。关键词：工艺；工装；夹具；刀具全套CAD图纸，过程卡，工艺卡，翻译等全套设计，联系153893706ABSTRACTMotor vehicle gearbox shelters is an important component of the gearbox. Box it and gearbox assembly, the internal gear for the transmission, axle components, and other work.It provide a stable and secure working environment to prevent exposure of internal components in the working environment. Also stamped on the design of the inspection windows, in order to facilitate the investigation of the internal components of the work. The design specification is in the process of writing graduate design completed, the gearbox cover processing technology, tooling design of the note, analysis and feasibility studies. Elements include: the superstructure of developing a point of order, the typical processing of special fixture design, special-purpose tool designed for measuring tool design. I passed these on the gearbox cover parts manufacturing activities have an overall, the understanding and grasp the full picture, metal-cutting process to be able to master the basic law, grasp the basic knowledge of mechanical processing, and processing methods can choose machine tools, cutting tools, fixtures and processing Parameters, with the development of protocols and the ability to master precision machining and surface quality of the foundation, a preliminary analysis of the scene to solve problems.Key words: Technology; Tooling; Fixture; Tool目 录绪 论11 机械加工工艺规程的制定21.1 零件的工艺性分析21.1.1 零件的功用21.1.2 零件的结构特点与工艺性21.1.3 主要加工表面及其技术要求21.2 确定生产类型21.3 零件毛坯选择41.3.1 零件毛坯材料选择41.3.2 变速箱上盖的毛坯41.3.3 毛坯的制造方式41.4 零件加工工艺规程的制定51.4.1 选择加工方法和加工方案51.4.2 定位基准的选择51.4.3 热处理及检验的选择与安排61.4.4 拟定工艺路线61.4.5 选择各工序加工机床设备及工艺装备81.4.6 确定各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法101.4.7 确定典型工序的切削用量及工序基本工时定额111.4.8 工艺过程的技术经济性分析152 夹具设计162.1 铣床夹具的设计162.1.1 夹具功能简图和工作原理162.1.2 铣床夹具的定位方案设计172.1.3 铣床夹具的定位误差分析182.1.4 切削力与夹紧力的计算182.1.5 铣床夹具的夹紧装置与机构设计212.1.6 铣床夹具的动力装置设计232.2 钻床夹具的设计242.2.1 钻床夹具的定位方案设计242.2.2 钻床夹具的定位误差分析252.2.3 钻削力与夹紧力的计算262.2.4 夹具的夹紧装置与机构设计302.2.5 钻床夹具的动力装置设计323 专用刀、量具设计333.1 专用刀具设计.333.1.1 钻铰复合刀具设计应考虑的问题333.1.2 钻铰复合刀具设计步骤及方法343.1.3 钻铰复合刀具结构尺寸图363.2 专用量具设计373.2.1 量规工作尺寸的确定373.2.2 量规的技术要求393.2.3 量规的结构尺寸39结 论41致 谢42参考文献43附录 A 英文文献.44附录 B 中文翻译.52绪 论制造业是国家发展与社会进步的基础，而汽车制造将是未来面对普通消费者的主要的机械制造产品，而随着国家的发展人民生活水平的提高，人们对汽车的需求和要求必定变的更多，所以我们有必要对汽车及汽车零件的设计与加工投入更多的精力。而我将在毕业后前往一家以机械生产为主的企业工作，所以了解机械中零件的加工工艺特点及工艺工装设计是非常必要的。通过对汽车变速箱上盖工艺工装设计可以对大学四年里所学习的机械制造工艺学，机床夹具设计，金属切削原理与刀具，互换性与技术测量等许多课程进行复习与提高，并掌握综合应用专业知识的能力。在此设计中，我将绘制一张变速箱上盖零件图；编写上盖加工的工艺规程；设计两套专用夹具；设计专用刀、量具各一套。通过这些对汽车变速器制造活动有一个总体的，全貌的了解与把握，能够掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床，刀具，夹具及加工参数，具备制定工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量的基础，初步具备分析解决现场工艺问题的能力，了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展状况。并为将来毕业后的工作打下良好的基础。为了更好的进行此次毕业设计我在校图书馆与辽宁省图书馆借阅了许多资料，其中对设计帮助比较大的有侯家驹编的汽车制造工艺学，张耀宸编的机械加工工艺设计实用手册，杨黎明主编的机床夹具设计手册，现代机械制造工艺装备标准应用手册编委会编的现代机械制造工艺装备标准应用手册等许多图书。由于本人水平有限，经验不足，设计中必定有许多错误的地方，还请各位老师批评，指正。1 机械加工工艺规程的制定1.1 零件的工艺性分析1.1.1 零件的功用此次设计的课题是关于汽车变速箱上盖的工艺工装设计。变速箱的上盖是汽车变速箱的重要组成部分。汽车变速箱内有很多的精密的齿轮，轴等零件，结构体系也较为复杂。为了保证内部的全部零件不再暴露的环境下工作，防止灰尘油污以及其他一些物质进入到箱体内部腐蚀零件，为箱体做一个上盖是很必需的。1.1.2 零件的结构特点与工艺性变速箱上盖是典型的铸造箱盖类零件。结构上的特点就是扁平，长度宽度尺寸大，高度方向尺寸不大。考虑到上盖零件的毛坯选择铸造加工而成，在构型方面基本符合毛坯铸造方法的要求。非加工的成形面都采用了利于脱模的倒圆角设计。为了能在不拆卸上盖全体的条件下观察与检修内部元件的运作和故障情况，在零件设计时考虑到了在上盖的顶部设计一个检查口，为一凸台结构。与箱体装配的接合面尺寸很大，当用螺栓和定位销将其与变速箱主体结合的时候，大的接合面能保证接合的密封性。但是考虑到加工的质量和经济性，零件设计中简化了加工平面。在能保证接合的要求的前提下，加工表面的粗糙度等精度要求尽量降低。并且还在接合面上设计了装配定位孔和工艺定位孔，保证了装配的精度。1.1.3 主要加工表面及其技术要求变速箱上盖的加工内容主要是关于平面和孔的加工。平面的加工主要包括：1、 底部大接合面的加工，技术要求：表面粗糙度Ra6.3m。2、 凸台小平面的加工，技术要求：表面粗糙度Ra6.3m，至大接合面距离要求90mm3、 上盖内侧两端面的加工,技术要求：表面粗糙度Ra12.5m，两端面之间距离要求90mm。孔的加工包括：1、 大接合面上14个直径11mm的通孔加工，没有特别的技术要求。2、 2个直径13mm的装配定位孔的加工，技术要求：表面粗糙度Ra1.6m，直径精度要求13mm3、 2个直径11mm的工艺定位孔的加工，技术要求：表面粗糙度Ra1.6m，直径精度要求11mm4、 内壁顶部的4个9.6mm的深孔加工，技术要求：表面粗糙度Ra6.3m，相对D基准位置度要求0.2mm，孔最深处至大接合面距离要求78m5、 顶平面的4个M10螺纹孔的加工，技术要求：相对于D基准位置度要求0.4mm，深18mm。6、 凸台上M16螺纹孔的加工，技术要求：表面粗糙度Ra6.3m，相对于D基准位置度要求0.4mm，通孔。7、 上盖上M14螺纹斜孔的加工，技术要求：孔中心轴线与Z轴角度45度，高度方向尺寸要求55mm,深度尺寸要求26mm。8、 上盖两端4个直径16mm的深孔钻扩加工，技术要求：表面粗糙度Ra6.3m，钻孔16mm,外扩孔要求20mm,孔中心线间距30.1mm，高度方向距大接合面距离37mm.其中一端两个深孔的加工提出更高的形位要求：直线度0.03mm,相对D基准位置度0.2mm，相对E基准位置度0.3mm。（参见变速箱上盖零件图）。9、 上盖内壁阶梯孔的加工， 技术要求：孔直径为8.5mm, 9mm,12mm，深139mm,形位要求有2个，相对C基准的位置度要求0.3mm,相对F基准的垂直度要求0.06mm.1.2 确定生产类型因变速箱上盖的生产产量很大，采用专用设备和专用工艺装备，广泛采用高效的专用机床等，且大多数设备经常重复进行某个工序的加工。根据变速箱上盖的这些生产特点，确定生产类型为大量生产。1.3 零件毛坯选择1.3.1 零件毛坯材料选择考虑到变速箱上盖的生产类型是大批量生产，结构形状较为复杂，制造精度不高，几何尺寸也比较大，以及考虑到生产经济性。所以其毛坯的材料选用容易成型，吸震性好，加工工艺性好和成本低的灰口铸铁，HT20-40. 其性能HB170-241 3。1.3.2 变速箱上盖的毛坯毛坯图是毛坯制造和编制零件加工工艺的重要零件。制定工艺过程时，需要分析毛坯图，主要是分析粗加工的定位基准，其次分析铸件毛坯的分型面，浇口，冒口的位置，拔模斜度，圆角半径的大小。铸件毛坯如图2.1所示： （a） (b) (c)图 1.11.3.3 毛坯的制造方式毛坯制造方法的选择时应考虑下列因素，生产类型；工件结构和尺寸；工件的机械加工性能要求；工件的工艺性能要求。分析此减速器箱体，毛坯采用砂型浇注成型，在砂型中保温20-30min，直到冷却消除铸件的应力，最终进行喷漆处理。分型面选用在轴承孔的轴向垂直面，取外面一侧为上盖，便于浇注，排气和出砂3。1.4 零件加工工艺规程的制定1.4.1 选择加工方法和加工方案上盖零件各个加工表面的加工方法和加工方案具体如下：1、 底部大接合面：粗铣精铣；2、 凸台小平面：粗铣精铣；3、 内侧两端面：粗铣半精铣；4、 大接合面上14个11mm的通孔：钻孔；5、 2个13mm的装配定位孔的：钻孔-铰孔；6、 2个11mm的工艺定位孔：钻孔-铰孔；7、 内壁顶部的4个9.6mm的深孔：钻孔粗铰；8、 顶平面的4个M10螺纹孔：钻螺纹预孔攻丝；9、 凸台上M16螺纹孔：钻螺纹预孔攻丝；10、 上盖上M14螺纹斜孔：钻螺纹预孔攻丝；11、 上盖两端4个16mm的深孔：钻孔扩孔；12、 上盖内壁阶梯孔：钻孔扩孔；1.4.2 定位基准的选择由于各加工阶段的加工性质不同，所以对定位基准的要求也有所不同。粗加工阶段的主要任务是切除大部分余量，切削力大，对定位基准的要求主要是稳定可靠。定位基准表面应该足够大，并便于施加较大的夹紧力而不致引起工件变形。精加工阶段的主要任务是保证精度问题。此时大部分余量都已经被切除，工件的刚度有所下降，而加工精度要求更高，因此要在选择定位基准是要保证因定位而引起的误差很小。由于工序性质不同，定位基准也不同。如在第一道工序中只能用毛坯表面来定位，这是粗基准。在以后各工序的加工中，可以采用已经切削加工的表面作为定位基准，这就是精基准。根据以上关于定位基准选择的概述，具体到变速箱上盖的工艺加工过程，定位基准的选择大致如下：开始，先是凸台小平面和上盖底部大接合面两个加工表面互为基准进行粗精铣加工。先是以大接合面为粗基准加工小平面，然后在以加工过的小平面为基准加工大接合面；在工序钻、扩、铰接合面上一系列孔以及螺纹预孔的工序当中，考虑到工件加紧的稳定可靠，以及考虑到与设计基准的重合，宜选择大接合面为精基准加工；在铣削内壁两端面的工序时，考虑铣削的力度加大，为保证加紧稳定可靠，依然宜选大接合面为精基准加工；在内壁顶部钻、铰4个9.6mm深孔工序中，考虑到保证工件在加工中不变形，宜选小平面为定位基准；在钻、扩内壁阶梯孔、两端16mm深孔，以及攻丝螺纹预孔的工序中，考虑到加工方便、加紧可靠、且与设计基准重合等因素，还是选择大接合面为定位基准。1.4.3 热处理及检验的选择与安排在本次设计中，因为设计相关的零件材料为铸件，在其装配工作时承受的作用力很小，且没有较高要求的接合或者配合工作面，所以不需要安排调质，正火、退火等等的热处理工序。但需要安排一个清理砂冒口，喷砂的工序。至于检验工序，考虑到零件本身的加工精度不是很高，且加工过程中变形破坏的可能性不大，所以不需要特别安排中间检验的工序。每道工序结束后，正常用游标卡尺、极限量规等检验。在最后的工序里，再按图样要求做全面检查即可。1.4.4 拟定工艺路线拟订工艺路线是制订工艺规程的关键。工艺路线不仅影响加工质量和效率，而且影响工人劳动强度，设备投资，车间面积，生产成本等，必须进行多种方案的分析比较。加工方法的选择首先要保证加工质量；其次还要考虑生产率和经济性。机加工工序安排应满足先基准后其他；先主后次，先粗后精，先面后孔等原则。1、工艺路线表表1.4.1的第一套工艺方案是根据机加工序安排的原则，参考类似零件的加工工艺编排的。表 1.1 第一套工艺路线方案(mm)工序号工序名称1铸造毛坯2清理烧冒口，喷砂3粗铣，半精铣上盖凸台小平面4粗铣，半精铣底部大接合面5钻、铰14个11孔6钻、铰2个13的装配定位孔。7钻、铰2个11工艺定位孔8中间检查9粗铣、半精铣内侧两端面10在内壁顶部钻铰4个9.6的深孔11在凸台上钻M10，M16的螺纹孔预孔12钻M14的螺纹斜孔的预孔13对M10,M16螺纹预孔攻丝14对M14螺纹预孔攻丝15钻、扩上盖内壁8.5、9、12的阶梯深孔16在上盖一端钻、扩16深孔17在上盖另一端钻、扩16深孔18钳，去毛刺，清洗上油19按图样要求检查入库表1.4.2第二套工艺方案是参考长春一汽变速箱加工的现场工艺编排的。表1.2 第二套工艺路线方案(mm)工序号工序名称1铸造毛坯2清理烧冒口，喷砂3粗铣，半精铣上盖凸台小平面4粗铣，半精铣底部大接合面5钻、铰2-11工艺定位孔；钻、铰2-13的装配定位孔；钻、铰14-11孔6粗铣、半精铣内侧两端面7在内壁顶部钻铰4个9.6的深孔8在上盖一端钻、扩、铰16通孔9在上盖另一端钻、扩、铰16通孔10钻、铰、扩上盖内壁8.5、9、12的阶梯深孔11在凸台上钻M10，M16的螺纹孔预孔并攻螺纹12钻M14的螺纹斜孔的预孔并攻螺纹13钳，去毛刺，清洗上油14按图样要求检查入库2、两套工艺路线方案比较第一套方案，虽然也能达到加工要求，但是工序明显不如第二套工序集中。钻铰上盖表面的一系列孔可以集中到一个工序中完成，减少装夹的次数，提高效率。钻螺纹预孔完全可以像第二套方案中集中到一个工序中完成。在第八个工序中，方案一安排了一次中间检查，其实也是没有必要的。因为总体上前面这些加工工序精度要求都不是很高的，而且每道工序完成后都有专用的量具检验。增加一道工序不妥。还有就是第二套方案中将钻扩阶梯孔的工序安排在钻扩两端16mm深孔之后，因为阶梯孔很深，且与16mm的深孔相贯穿，当加工完16mm孔时，在阶梯孔钻铰的时候自然就没有那么多的钻铰深度了，难度降低，更易保证精度。第二套方案联结紧凑，适当选用一些专用工装、设备，效率和加工精度都更加有保障。对于大批量生产是比较合理的方安，加工中辅助时间少，可以高质、高效达到各工序所需达到的要求。所以选用第二套工艺方案。1.4.5 选择各工序加工机床设备及工艺装备各个工序加工机床设备及工艺装备的选用情况具体如下：1、 粗精铣凸台小平面：立式铣床X53,专用夹具，立铣刀，游标卡尺。2、 粗精铣上盖底部大接合面：卧式（万能）铣床X62W,专用夹具，端铣刀，游标卡尺。3、 钻铰14个11mm孔：立式钻床Z550,专用夹具，专用复合钻铰刀具，游标卡尺。4、 钻、铰装配定位孔2-13：立式钻床Z550，专用夹具，专用钻铰复合刀具，专用塞规。5、 钻、铰工艺定位孔2-11：立式钻床Z550，专用夹具，专用钻铰复合刀具，专用塞规。6、 铣内侧两端面：卧式（万能）铣床X62W，专用夹具，端铣刀，游标卡尺。7、 在内壁顶部钻、铰4个9.6mm的深孔：立式钻床Z550，专用夹具，直径9.4mm的直柄麻花钻，直径9.6mm锥柄长刃机用铰刀，专用塞规，深度卡尺，孔距量规。8、 在凸台上钻M10、M16螺纹孔的螺纹预孔：立式钻床Z550，专用夹具，直径分别为14.5mm和8.5mm的短麻花钻，游标卡尺。9、 钻M14螺纹斜孔的预孔：立式钻床Z550，专用夹具，短麻花钻，游标卡尺。10、 钻、扩上盖内壁阶梯孔：立式钻床Z550，专用夹具，直径8.2mm的锥柄加长麻花钻，直径分别为9mm和12mm的标准扩孔钻，直径8.5mm专用加长铰刀,专用塞规，深度卡尺。11、 对M10、M16螺纹预孔攻丝：立式钻床Z550，专用夹具，直径分别10.0mm和14.00mm的细柄机用丝锥，游标卡尺。12、 对M14螺纹斜孔预孔攻丝：立式钻床Z550，专用夹具，直径14.00mm的细柄机用丝锥，游标卡尺。13、 在上盖一端钻、扩16mm深孔：立式钻床，专用夹具，直径15.7的锥柄加长麻花钻，直径20mm的标准扩孔钻，直径16mm的专用铰刀，专用塞规，孔距量规，深度卡尺。14、 在上盖另一端钻、扩16mm深孔：立式钻床，专用夹具，直径15.7的锥柄加长麻花钻，直径20mm的标准扩孔钻，直径16mm的专用铰刀，专用塞规，孔距量规，深度卡尺。1.4.6 确定各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法各个工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法如表1.3所示3：表1.3 各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法(mm)工序号工序尺寸检验方法1铸造毛坯2清理3粗洗上盖凸台小平面到尺寸（件高）95.3-95半精铣小平面到尺寸（件高）94，保证图纸尺寸80,保证Ra为6.3游标卡尺0125；0.1粗糙度比较样块4粗铣上盖底部大接合面至尺寸（件高）91.3-91半精铣底部大接合面至尺寸90保证Ra为6.3游标卡尺0125；0.055钻两个工艺定位孔达到10.8-10.82铰孔至尺寸11，保证Ra为1.6钻两个装配定位孔至尺寸12.7-12.8铰孔至尺寸13，保证Ra为1.6钻14个11的通孔至尺寸10.5-10.6粗铰孔至尺寸11专用量规粗糙度比较样块孔距量规6粗铣内壁一端面至尺寸（两端面间距）92半精铣内壁一端面至尺寸（两端面间距）91.5，距定位孔尺寸保证147粗铣内壁另一端面至尺寸（两端面间距）90.5半精铣此端面至尺寸（两端面间距）90,保证表面粗糙度Ra12.5游标卡尺0150;0.05粗糙度比较样块7在内壁顶部钻4个深孔，直径至9.4-9.42，深度59精铰孔至图纸尺寸9.6，保证Ra6.3专用塞规孔距量规深度卡尺粗糙度比较样块8在上盖一端钻2个通孔至尺寸15.7-15.8扩两孔至20,深3，保证Ra为6.3铰两孔，至尺寸16，保证Ra为6.3专用塞规孔距量规深度卡尺粗糙度比较样块9在上盖另一端钻2个通孔至尺寸15.7-15.8扩两孔至20,深3，保证Ra为6.3铰两孔，至尺寸16，保证Ra为6.3专用塞规孔距量规深度卡尺粗糙度比较样块10在上盖内壁钻深孔至尺寸8.38.35,深151半精铰孔至尺寸8.5扩孔至尺寸9,扩孔深13扩孔至尺寸12,扩孔深3专用塞规深度卡尺11在凸台上钻M10螺纹预孔至尺寸8.5,深度20对M10螺纹预孔攻丝，有效螺纹长度18钻M16螺纹预孔至尺寸14.5，通孔对M16预孔攻丝，攻透，保证Ra达6.3专用塞规深度卡尺粗糙度比较样块12钻M14斜孔的预孔至尺寸12.5,通孔对预孔攻丝，攻透，保证Ra达6.3专用塞规角度仪器粗糙度比较样块13清洗14检查入库1.4.7 确定典型工序的切削用量及工序基本工时定额选择第7道工序，钻铰内壁顶部4-9.6mm的深孔。加工条件：立式钻床Z550，专用刀具，专用夹具。1、钻孔至9.4-9.42mm ，深59mm确定背吃刀量a=1/2*d=4.7mm ；钻头：9.4mm由于工件材料是HT20-40；HB>=170，查得：进给量f=0.22mm ， T=2100s=35min7,3；刀具材料选用高速钢，由资料查知：7；又查表得：；7；由于： （1.1）式中 钻削速度（m/s）； 钻削进给量（mm/r）； 背吃刀量（mm）； 耐用度（t）； 钻头直径(mm)； 系数,由被加工的材料性质和钻削条件决定；所以由以上数据可知道：；由于： （1.2）式中 钻头转速（r/min）；钻头切削速度（r/min）；钻头直径（mm）。所以：；查表取标准值500r/min由文献中知： （1.3）式中 为钻孔深度（mm）；分别为刀具切入、退出长度（mm）；钻头转速（r/min）；钻头纵向进给量(mm/r)。而所以：2、铰孔至9.6，达图纸要求铰刀选用直径9.6mm锥柄长刃机用铰刀，由于工件材料是HT20-80；HB>=170，所以查资料知：进给量f=1.3mm/r。刀具材料选用高速钢3,7。查知：；又查表得：；3,7，由于： m/s （1.4）式中 铰削速度（m/s）； 铰削进给量（mm/r）； 背吃刀量（mm）； 耐用度（t）； 铰刀直径(mm)；系数,由被加工的材料性质和铰削条件决定。所以由以上数据可知：由于： （1.5）式中 铰刀转速（r/min）；铰刀切削速度（r/min）；铰刀直径（mm）。所以：查表取标准值250r/min由文献中知： 而所以：3、辅助时间计算由文献查表得：a.装卸工件时间：工件重量为30-40kg之间，t1=0.1minb.钻换时间t2=0.10minc.铰换时间t3=0.10mind.排屑时间t4=0.06mine.电机起动t5=0.02minf.快进，快退t6=0.05ming.工作台移动t7=0.1minh.液压缸夹紧时间t8=0.05mini.快速工作其他时间：t9=0.13min1,3总的辅助时间为：4、加工此工序所需的总时间加工此工序所需的总时间T计算如下： 1.4.8 工艺过程的技术经济性分析制订工艺规程时，在保证质量的前提下，往往会出现几种不同的方案。其中有些方案生产率很高，但设备和工夹具的投资比较大；另一些方案可能投资比较省，但生产率较低。因此，不同的方案就有不同的经济效果。本设计的减速器壳体属于大量生产。其长年生产所以本设计中采用大投资建立生产线将有利于提高生产率。2 夹具设计广义上说，为使工艺过程的任何工序保证质量，提高生产效率，减轻工人劳动强度及工作安全等的一切附加装置称为夹具。机床夹具是将工件进行定位，夹紧，将刀具进行导向和对刀，以保证工件和刀具之间相对位置关系的附加装置，简称夹具。夹具主要起保证加工质量，提高劳动生产效率；降低生产成本；扩大机床的工艺范围；减轻劳动强度等功用。在本毕业设计中主要设计两道工序的专用夹具，一套为铣上盖凸台小平面的铣床夹具;一套为钻、扩上盖内壁阶梯孔的钻床夹具。2.1 铣床夹具的设计2.1.1 夹具功能简图和工作原理一般夹具由以下几个部分组成：1.定位元件2.夹紧装置3.夹具体4.连接元件5.对刀和导向装置6.其他元件与装置。举例用图2.1来说明夹具的功能及其工作原理。 图 2.1图中表示铣槽夹具安装在立式铣床工作台上的情况。工件的底面支撑在两个支承板上，侧面支承在两齿纹顶支承钉上，端面靠在一支承钉上，这样就确定了工件在夹具中的正确位置。然后旋紧螺母通过压板将工件夹紧，完成了工件的装夹过程。下一工件进行加工时，夹具在机床上的位置不动，只需松开螺母装卸工件即可。夹具上支承板2的支承工作面与夹具底板7的底面保持平行，当夹具安装在铣床工作台上后，就相应保证了支承板2的支承工作面与铣床工作台面的平行。夹具利用定位键与T型槽配合，保证了与铣床纵向进给方向平行。夹具上装有对刀块5，利用对刀塞尺塞入对刀块工作面与立铣刀切削刃之间来确定铣刀相对对刀块的正确位置。从以上实例中，可归纳出夹具的工作原理要点如下：1、 是工件在夹具中占有正确的加工位置。这是通过工件各定位面与夹具的对应定为元件的定位工作面接触、配合或对准来实现的。2、 夹具对于机床应先保证有准确的相对位置。而夹具结构又保证了定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置，这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置，也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精度要求。 3、使刀具相对有关的定位元件的定位工作面定位到准确位置，这就保证了刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸6,7。2.1.2 铣床夹具的定位方案设计1、定位方式的选择设计夹具是从减小加工误差考虑，应尽可能的选用工序基准为定位基准，即遵循所谓的基准重合原则。当用多个表面定位的时，应选择其中一个较大的表面为主要定位基准，有利于工件装夹的平稳，保证夹具能有效夹紧以及保证工件不至于变形等。所以在本次铣床夹具设计中，根据在制订工艺规程所选用的定位基准上盖底部大接合面，所以选择底部大接合面为定位基准。工件的定位基准一旦被确定则其定位方案基本上被确定。铣床夹具是为了加工上盖凸台小平面。在此工序之中，选用的机床是立式铣床X63W。所以上盖需要被限定的自由度主要就是，,但考虑到铣面时工件的的平稳以及装夹定位的方便，决定也将其他的两个自由度，加以限制。即采用不完全定位方式。2、定位元件的设计定位元件的设计包括定位元件的结构，形状，尺寸及布置方式等。工件的定位设计主要决定与工件的加工要求和工件定位基准的形状尺寸精度等因素，所以在设计时应分析定位基准的形态。在此铣床夹具的设计中，选的粗基准是底部大接合面。由于是粗基准，所以不宜选择支承板定位，而宜选择固定支承钉定位。在底面需要布置三后固定支承钉，但考虑到装夹时候工件受力的平衡，保证有效装夹和加工平稳，在底面另外布置了一个可调支承钉，起辅助支承的作用。增加刚性，但不限制自由度。夹具体的后面和右侧也分别布置一个支承钉。底面支承钉选择B型粗基准用支承钉，侧面则选用C型侧面定位用支承钉。各种支承钉如图2.2所示： (a) 可调支承钉 (b) B型固定支承钉 (c) C型固定支承钉图2.22.1.3 铣床夹具的定位误差分析一批工件的定位误差由基准位移误差和基准不重合误差组成。这种由于定位元件和工件的制造误差而引起的定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动范围就称为基准位移误差，用表示；因工序基准与定位基准不重合而引起的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动的范围，称为基准不重合误差，用表示。对于此次设计的铣床夹具，工件的设计基准为上盖底部大接合面，而工序基准也为地不大接合面，所以，基准不重合误差=0；由于此次用到的定位元件是固定球面支承钉，定为元件制造上的误差可以忽略，基准位移误差=0。2.1.4 切削力与夹紧力的计算1、切削力的计算在铣床夹具的设计中，需要铣削的平面是上盖凸台小平面，且选用的机床是立式铣床，所以选用莫氏锥柄立铣刀铣削小平面。联系到加工表面的尺寸，选择的立铣刀直径d=20mm,z=47，查的高速钢立铣刀的背吃刀量a=3mm,进给量a=0.08mm/z7，查得铣削力的计算公式为：（2.1）式中 圆周铣削力（N）； 铣削条件改变时铣削力修正系数； 立铣刀的直径（mm）； 背吃刀量（mm）； 进给量（mm/z）； 切削宽度（mm）； 铣刀齿数； 系数，由被加工的材料性质和铣削条件决定。查得：C=294,x=1.0,y=0.65,u=0.83,w=0,q=0.837将上述数据代入公式得： = 2612.15N2、 夹紧力的计算在计算夹紧力时，应先确定在加工过程中施与工件上夹紧力的作用点和方向，切削力的大小和作用在被加工零件上的力矩及其方向。为简化计算工作，通常将机床、辅具、夹具和刀具的工艺系统视为绝对刚体。并假定在切削过程中的经验和实验的公式进行计算，求得近似的切削力，然后根据工件所受的切削力、所需的夹紧力、重力和摩擦力所组成的力系均处于静平衡条件，计算出理论所需要的夹紧力；再根据具体条件和经验乘以加紧可靠性的安全系数。工件受力情况如图2.3所示：Y方向平衡：即： 图2.3X方向平衡：即：又相对与原点的转距和为0即：即：又由已知可知：=N又由相关资料查得工件表面在夹具支承元件和夹紧接触元件间的摩擦因数为：4由以上方程及相关数据，计算可得：W=1550 N查资料选定安全系数： （2.2）式中 考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数； 加工性质的系数； 刀具钝