铣床传动后箱体铣削孔平面夹具及加工工艺设计.doc

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1、铣床传动后箱体铣削孔平面夹具及加工工艺设计毕业设计摘 要本设计是铣床传动后箱体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。铣床传动后箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。基准的选择分为粗基准和精基准，粗基准选择首先保证工件某重要表面的余量均匀，表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，而且只能用一次，以免产生较大的的位置误差。应选择该表面作粗基准。精基准的选择应尽可能使各个工序的定位都采用同一基准，当精加工或光整加工工序要求余量小而无效均匀时，应选择加

2、工表面本身作为精基准。机械夹具在我国的发展前景是十分广泛，有着很大的发展空间。机械夹具的要求结构简单，使用方便，制造精度高。就本次设计而言，整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。目录摘要 1AbstractII第1章绪论 11.1 夹具设计中的特点 11.2 夹具分类 11.3 机床发展趋势 21.4 本章小结 3第2章零件的设计 42.1 零件的作用 42.2 零件的工艺分析 42.2.1 平面加工 42.2.2 孔加工 42.3 本章小结 6第3章工艺规程的设计 73

3、.1 确定毛坯制造形式 73.1.1 零件材料的选择 73.1.2 确定生产类型的依据 73.2 基面的选择 73.2.1 粗基准选择原则 73.2.2 精基准的选择原则 83.2.3 零件各加工表顺序安排 83.2.4 机械加工工序安排的原则 83.2.5 工艺路线的拟定 93.3 本章小结 10第4章确定加工余量、工序及毛坯尺寸 114.1 毛坯余量和工序余量的确定 114.1.1 平面加工 114.1.2 孔加工 124.2 切削用量的选择 144.2.1 粗加工切削用量的选择原则 144.2.2 精加工时切削用量的选择原则 144.2.3 工时定额的确定（单件时间定额） 144.2.4

4、 确定切削用量及基本工时 154.3 本章小结 16第5章夹具设计 175.1 设计方法和步骤 175.2 方案设计 175.3 定位机构的设计及误差分析 175.3.1 确定定位元件，计算定位误差 185.3.2 定位销的选择 205.3.3 定位误差的分析与计算 205.4 夹紧机构的设计及夹紧力的计算 215.5 加紧元件的强度校核 235.6 夹具设计技术的发展 245.6.1 柔性夹具的研究和发展 245.6.2 计算机辅助夹具设计(CAFD)245.6.3 自动化夹具（AFD） 255.7 本章小结 25结论 26致谢 27参考文献 28附录 29第1章 绪论随着科技不断的发展，使

5、机械工业得到了很大的提高，特别是近年来机械工业领域正向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展。随着机械工业的发展，其他各工业部门都想着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。机械工业是国民经济的支柱产业，现代机械制造技术是机械工业赖以生存和发展的重要保证。机械制造工艺是制造机械产品的技巧、方法和程序。机械制造中，需要的加工顺序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具，可以提劳动效率，提高加工精度，减少废品，可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造的一项重要工艺装备。夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程中的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。

6、在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着工件的加 工精度劳动生产率和产品的制造成本等。1.1 夹具设计中的特点1 夹具的设计周期较短，一般不进行强度和刚度的计算。2 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3确保产品加工质量，提高劳动生产率是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。4 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。1.2 夹具分类1 通用夹具通用夹具是指结构、尺寸已规格化,而且具有一定通用性的夹具,如三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎

7、钳、万能分度头、顶尖、中心架和电子吸盘等。这类夹具适应性强,可用来装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已商品化,且成为机床附件。其缺点是夹具的加工精度不高,生产率也较低,且较难装夹形状复杂的工件,一般适用于单件小批量生产中。2 专用夹具这类夹具是专为零件的某一道工序的加工而设计和制造的。在产品相对稳定、批量较大的生产中,常用各种专用夹具,可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计周期较长、投资较大。3 可调夹具可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件,只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又可分为通用可调夹具和成

8、组夹具两种。前者的通用范围比通用夹具更广;后者则是一种专用可调夹具,它按成组原理设计并能加工一族相似的工件,故在多品种,中、小批量生产中使用有较好的经济效果。4 组合夹具组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性,可组装成各种夹具。夹具用毕可拆卸,清洗后留待组装新夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期,元件能重复多次使用,并具有减少专用夹具数量等优点,因此组合夹具在单件、中、小批量多品种生产和数控加工中,是一种较经济的夹具。组合夹具也已经商品化。5 自动线夹具自动线夹具一般分为两种:一种为固定式夹具,它与专用夹具相似;另一种为随行夹具,使用中夹具随着工件一起运动,并将工件

9、沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。按使用机床可将夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行以及其他机床夹具等。这是专用夹具设计所用的分类方法。设计专用夹具时,机床的组别、型别和主要参数均已确定。它们的不同点是机床的切削成形运动不同,故夹具与机床的连接方式不同。它们的加工精度要求也各不相同。按夹紧的动力源分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具、真空夹具、离心夹具等2。1.3 机床发展趋势1 高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的

10、定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler（戴美乐）公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。2 高效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹

11、紧、精密|平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens（杰金斯）公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。3 模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工

12、、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。4 通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大

13、，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler（戴美乐）公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。1.4 本章小结本章主要介绍了机械加工工艺和机床夹具在机械制造过程中所占的重要地位，夹具设计中的特点以及分类和其发展趋势。第2章 零件的设计2.1 零件的作用给定的题目铣床传动后箱体铣削孔平面夹具及加工工艺设计，其主要作用是在箱体的顶面铣宽20mm深7mm的凹槽，设计一专用卡

14、具以便能够更好的使其达到加工精度，较好的在箱体中的齿轮配合变速，使汽车获得前进后退的各级速度。2.2 零件的工艺分析由零件图可知，此铣床传动后箱体的加工可以分为两部分：2.2.1 平面加工其中包括余箱体的顶面、底面，和顶、底面上安装操纵杆的190、90、85、80的孔的平面，以及锁定箱盖的加工表面。还有箱体的左右外侧面、上下外侧面，以及以及锁定箱盖的加工表面，总的来说，零件所需加工的平面并不多，位置精度要求不太高，用半精加工就可以实现其设计要求。2.2.2 孔加工该零件的孔加工较多，而且要求较高，对于大于50的孔只需铸出，比如190、90、80系列孔铸出后再对其进行一次半精加工就可以。对于其他

15、小于50的孔其中大部分是以顶、底面为基础，采用一面两孔定位方式，这些孔包括垂直于箱体表面的四个阶梯孔，以及其他定位孔，剩余的螺纹孔按同样的加工方法加工。由以上分析可知，对这两部分的加工而言，我们可以先进行平面加工，然后进行孔的加工，加工孔时使用一面两孔的定位方式，采用专用夹具，并且保证他们的尺寸精度要求。零件如图2-1（零件主视图）图2-2(零件俯视图)图2-3(零件斜二侧视图)所示：图2-1 零件主视图图2-2 零件俯视图图2-3 零件斜二侧视图2.3 本章小结本章主要介绍了零件的作用，并对其进行工艺分析，最后确定了“先面后孔”的加工方法，提出采用“一面两销”的定位原则。第3章 工艺规程的设

16、计3.1 确定毛坯制造形式3.1.1 零件材料的选择考虑到变速箱盖在工作过程中并不承受夹大的交变及冲击性载荷，选用灰口铸铁铸造毛坯件。3.1.2 确定生产类型的依据生产纲领公式查看公式（3-1） （3-1）其中：零件的生产纲领（件/年）产品的年生产量（台/年）备用品率废品率每台机械生产中该零件的数量所以（件/年）由于零件结构不是很复杂，毛坯质量小于100公斤，年产量在500到5000件内，零件属于轻型，中批量生产，考虑到现有条件和技术水平，采用砂型铸造是较合适的。3.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要的工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工量得到保证，生产率得以提高，否则，不但

17、使加工工艺过程中问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常运行。3.2.1 粗基准选择原则1 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准，如在工件上有很多不加工表面。则应有与其中的加工表面的位置精度要求较高的表面作粗基准。2如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。3选作粗基准的表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，以便定位可靠。4 粗基准只能用一次，以免产生较大的的位置误差。根据以上原则，本零件选取高为12毫米的台作为粗基准。3.2.2 精基准的选择原则1用公用基准作为精基准，以消除不重合误差，即“基准重合”原则。2 尽可能使各

18、个工序的定位都采用同一基准，即“基准统一”。3 当精加工或光整加工工序要求余量小而无效均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即“自为基准”原则。4为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，遵循“互为基准”原则。5精基准的选择，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以保证定为基准可靠。同时还应使夹紧机构简单，操作方便。即“便于装夹”原则。3.2.3 零件各加工表顺序安排制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，再生产纲领已确定为称其生产的条件下，可以采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，出此外还应当考虑经济效果，以便使生产成本下

19、降。3.2.4 机械加工工序安排的原则主要表面与次要表面的加工顺序安排原则：1 基准工序安排：(1) 基准先行。(2) 主要表面的粗精加工要分开，以消除切削力带来的变形。(3) 次要表面的加工，经可能在同一次装夹中加工，以减少装夹次数，节省辅助时间，提高个表面的相对位置精度。2 热处理工序的安排：退火安排在机械加工之前。3 辅助工序的安排：(1) 划线工序安排在机械加工之前；(2) 清洗工序紧接在光整加工之后；(3) 油漆工序安排在机械加工之前，热处理之后。4 检验工序的安排：(1) 粗加工全部结束后，精加工之前；(2) 零件从一车间到另一个车之前；(3) 重要工序之前后；(4) 零件全部加工

20、结束之后3。3.2.5 工艺路线的拟定此零件为成批生产，可采用专用夹具使工序集中，以提高生产效率，由于变速该需要加工的平面较少，且要求不高，而孔的加工比较复杂，所以在制定工艺路线是，先考虑加工平面，然后再采用专用夹具进行孔加工。工艺方案：1 毛坯铸造2 时效处理3 粗铣顶面4 粗铣底面5 粗铣左外侧面6 粗铣右外侧面7 半精铣底面8 粗铣凹槽9 半精铣凹槽10 半精铣左右侧面11 半精铣顶面12 粗镗顶面孔190，孔90，孔85，孔8013 半精镗顶面孔190，孔90，孔85，孔8014 钻、扩、绞30和孔2115 镗内孔3516 在箱体顶面钻、攻16-M18，钻深8攻深15的螺纹孔17 在两

21、18孔表平面各钻、攻3-M8，钻深19攻深14，均布螺纹孔18 在孔80平面各钻、攻2-M16，钻深17攻深13，均布螺纹孔19 在孔190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18，均布螺纹孔20 粗镗底面孔190，孔90，孔85，孔8021 半精镗底面孔190，孔90，孔85，孔8022 钻、扩、绞30和孔2123 镗内孔3524 在箱体底面钻、攻4-M16，钻深33攻深25的螺纹孔25 钻、攻8-M8，钻深18攻深15螺纹孔26 在孔190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18，均布螺纹孔27 在箱体左侧面钻、攻12-M8，钻深17攻深15的螺纹孔28 钻、攻2-M161.5螺纹孔29 在箱

22、体上侧面钻、攻2-M16，钻深45攻深37的螺纹孔30 清洗、去毛刺、倒角31 检验32 涂耐油防锈漆3.3 本章小结本章主要是工艺规程的设计，考虑到工作中所受的夹紧力和载荷，决定选用灰口铸铁铸造毛坯件。然后选择加工的粗基准和精基准。根据机械加工工序安排的原则拟定工艺路线。第4章 确定加工余量、工序及毛坯尺寸4.1 毛坯余量和工序余量的确定方法： 1 经验估计法2 查表法3 分析计算法这里采用查表法，为了防止余量不够而产生废品，在查表所得的数量上稍大一些。此零件材料为灰铸铁,硬度为HB210,生产类型为成批生产，采用砂型铸造，2级精度。根据以上原始材料及加工工艺要求，分别确定各加工表面的机械加

23、工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：4.1.1 平面加工1 顶面：最大加工尺寸：195mm半精加工余量：Z2=1.5mm粗加工余量：Z1=2.5mm毛坯余量：Z=1.5+2.5=4.0mm粗铣后尺寸：H1=195+1.5=196.5mm毛坯尺寸：H2=195+4.0=199.0mm2 底面：最大加工尺寸195mm半精加工余量：Z2=1.5mm粗加工余量：Z1=2.5mm毛坯余量：Z=1.5+2.5=4.0mm粗铣后尺寸：H1=195+1.5=196.5mm毛坯尺寸：H2=195+4.0=199.0mm3 左外侧面：最大尺寸：410mm半精加工余量：Z2=1mm粗加工余量：Z1=2mm毛坯余量：Z=

24、1+2=3m粗铣后尺寸：H1=195+1=196mm毛坯尺寸：H2=195+3=198mm半精铣加工尺寸：H=65+0.7=65.7mm粗铣加工余量：H=65+2.2=67.2mm4 右外侧面：最大尺寸：410mm半精加工余量：Z2=1mm粗加工余量：Z1=2mm毛坯余量：Z=1+2=3m粗铣后尺寸：H1=195+1=196mm毛坯尺寸：H2=195+3=198mm半精铣加工尺寸：H=65+0.7=65.7mm粗铣加工余量：H=65+2.2=67.2mm4.1.2 孔加工本零件上的孔直径均小于50，求成批生产，所以零件的孔不预先铸出。1粗镗、半精镗顶面孔190，孔90，孔85，孔80粗镗至18

25、7半精镗至190粗镗至83半精镗至85粗镗至88半精镗至90粗镗至78半精镗至802 钻、铰孔30和孔21，镗内孔35先钻孔至18铰孔至21先钻孔至28，深度5mm铰孔至21,深度5mm镗内孔至33，深度6mm镗内孔至35，深度6mm3 在箱体顶面钻、攻16-M18，钻深18攻深15的螺纹孔钻孔至17，深度18mm，对孔进行攻螺纹至181.5，深度15mm4 在两18孔表平面各钻、攻3-M8，钻深19攻深14，均布螺纹孔钻孔至7，深度18mm，对孔进行攻螺纹至81，深度15mm5 在孔80平面各钻、攻2-M6，钻深17攻深13，均布螺纹孔钻孔至5.2，深度17mm，对孔进行攻螺纹至61，深度1

26、3mm6 在孔190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18，均布螺纹孔钻孔至7，深度22mm，对孔进行攻螺纹至81，深度18mm7 粗镗、半精镗顶面孔190，孔90，孔85，孔80粗镗至187半精镗至190粗镗至83半精镗至85粗镗至88半精镗至90粗镗至78半精镗至808 钻、铰孔30和孔21，镗内孔35先钻孔至18铰孔至21先钻孔至28，深度5mm铰孔至21,深度5mm镗内孔至33，深度6mm镗内孔至35，深度6mm9 在箱体底面钻、攻4-M16，钻深33攻深25的螺纹孔钻孔至14.5，深度33mm，对孔进行攻螺| | 纹至161.5，深度25mm10 钻、攻8-M8，钻深18攻深15螺纹

27、孔钻孔至7，深度18mm，对孔进行攻螺纹至81，深度15mm11 在孔190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18，均布螺纹孔钻孔至7，深度22mm，对孔进行攻螺纹至81，深度18mm10 在箱体左侧面钻、攻12-M8，钻深17攻深15的螺纹孔钻孔至7，深度7mm，对孔进行攻螺纹至81，深度15mm11 钻沉孔23mm，钻、攻2-M161.5螺纹孔钻孔至23，深度3mm钻孔至14.5，对孔进行攻螺纹至161.512 在箱体上侧面钻沉孔22和37，钻、攻2-M16，钻深45攻深37的螺纹孔钻孔至22，深度7mm钻孔至37，深度1mm钻孔至10.7，深度45mm，对孔进行攻螺纹至121.25，深度

28、15mm4.2 切削用量的选择正确的选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的工具耐用度和经济性，保证加工质量，具有相当重要的作用。4.2.1 粗加工切削用量的选择原则粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大。因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、进给量F和切削深度p）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量。切削深度影响最小。所以，粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度p，其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度V。4.2.

29、2 精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度p和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工质量和表面质量4。4.2.3 工时定额的确定（单件时间定额） （4-1）其中： 单件时间基本时间辅助时间工作地点技术时间工作地点组织时间休息及身体需要时间基本时间与辅助时间之和称之为工序时间，以Tg表示，即Tg=Ti+Tf工作地点技术要求服务时间和组织服务时间由时同成为工作地点服务时间，以Tw表示。由于后

30、桥箱是成批生产零件，须对整个零件的时间定额计入准备结束时间TZ因此成批生产中加工一批零的总时间为： （4-2）其中：加工一批零件的时间定额批中的零件数量准备结束时间可查表得之因而单间总时间定额Th为： （4-3）4.2.4 确定切削用量及基本工时4.2.4.1 粗铣凹槽加工条件：X53T立式铣床，立铣刀，YT15刀片。根据铣削宽度及深度，查表得：，齿数Z=16，专用卡具。1.确定背吃刀量由毛坯图已知铣削宽度，铣削深度。2.确定每齿进给量取3.选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为0.4mm；耐用度T=150min。4.确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据切削

31、手册表3.27，。 （4-4）根据工艺手册表4.2-39。取与84.6m/min相近的主轴转速。实际切削速度工作台每分钟进给量为，根据工艺手册表4.2-40，取X53T铣床与115.2mm/min相近| | 的进作台进给量则实际的每齿进给量为5.计算基本时间 4.2.4.2 半精铣凹槽加工条件：X53T立式铣床，立铣刀，YT15刀片。根据铣削宽度及深度，查表得：，齿数Z=18，专用卡具。1.确定背吃刀量由毛坯图已知铣削宽度，铣削深度。2.确定每齿进给量取3.选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为0.2mm；耐用度T=120min。4.确定切削速度和工作台每分钟

32、进给量 根据切削手册表3.27，。根据公式（4-4）得：根据工艺手册表4.2-39。取与100.3r/min相近的主轴转速。实际切削速度工作台每分钟进给量为，根据工艺手册表4.2-40，取X53T铣床与129.6mm/min相近的进作台进给量则实际的每齿进给量为5.计算基本时间 4.3 本章小结本章先查表确定毛坯的加工余量和工序余量，具体分别计算了各平面和各孔的加工余量。接着说明了粗加工和精加工切削用量的选择原则。最后进行一系列的计算确定切削用量和基本工时。第5章 夹具设计机床卡具是在切削加工中，用以准确地定位工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工精度，提高

33、加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床卡具在机械制造行业中占有十分重要的地位。5.1 设计方法和步骤1 深入生产实际调查研究在深入生产实际调查研究中，应掌握下面一些资料:(1)工件图纸(2)工艺文件(3)生产纲领(4)制造与使用卡具情况2 确定工件的定位方法和刀具的导向方式3 确定工件的卡紧方式和设计卡紧机构4 确定卡具其他部分的结构形式5 绘制卡具总装配图6 标注各部分主要尺寸、公差配合和技术要去7 标注零件编号及编制零件明细表8 绘制卡具零件图由设计任务书可知，此零件属于成批生产。为提高劳动生产率，减轻劳动强度，要求设计专用及具5。5.2 方案设计设计方案的拟定必

34、须遵循下列原则：1 定位装置要确保工件定位准确可靠，符合六点定位原则。2 定位精度能保证工件加工精度要求。3 夹具结构尽量简单操纵力尽量小而可靠，力争造价低。本工序的特点：粗铣半精铣顶面宽20mm深7mm的凹槽，保证其加工精度和位置精度。上述特点在夹具设计中应给予足够的重视。夹具体设计的好坏关系到加工精度、加工效率、加工成本及工人的劳动强度。5.3 定位机构的设计及误差分析加工零件的位置精度取决于工件在机床或夹具中定位的准确性，所以夹具定为基准的选择，既要保证本身的定位精度。又要保证被加工零件的各种精度要求。定位机构的设计是非常重要的。5.3.1 确定定位元件，计算定位误差由于定位方案为一面两

35、销定位，一两个圆柱销作为定位元件，则会产生重复定位现象，即一销套上工件孔以后，另一个销很难同时套上。为了避免这种定位干涉，补偿工件两定位孔直径和中心距误差及夹距两定位销直径和中心距误差。夹具两定位销采用一圆柱销，另一销在连心线的垂直方向削去两边，即削边销。1 确定定位销中心距及尺寸公差销间距的基本尺寸和孔间距的基本尺寸相同，尺寸公差一般取为 （5-1）孔间距的计算：mm由于 取mm图5-1 定位元件距离2 确定圆柱销的基本尺寸是该孔的最小极限尺寸，其中=，为基准孔。最小直径公差取，配合取为由表中查的f的基本偏差为mm查表削边销宽度B和，3 确定补偿距离 (5-2)式中：为夹具圆柱销与其配合的|

36、 | 工件定位孔间的最小间隙。由于零件圆柱孔销的尺寸为4 确定削边销圆弧部分与其相配合得工件定位孔的最小间隙式中为与削边销相配合的工件定位孔的最小直径。5 销边销的最大直径公差配合取，其下偏差为ei=0.021mm (5-3)6 确定转角误差由于定位孔和定位销作上下销移接触，造成工件两定位孔连心线相对夹具上量定位销连心线发生偏移，产生最大转角误差，其式可按下面公式计算： (5-4)其中：为夹具圆柱销与其配合的工件定位孔间的最大间隙。为夹具体削边销与其配合的工件定位孔间的最大间隙。7 确定基准定位误差这一误差取决于定位孔和圆柱销之间的最大间隙，工件在平面内任何方向上的基准位移误差为： (5-5)

37、式中：为工件孔直径的公差为圆柱销直径的公差：为圆柱销与工件孔最小间隙其中: 5.3.2 定位销的选择由于零件为成批生产，为保证定位精度，所以需定期检查定位销的磨损情况，及时更换定位销，以利于准确定位，所以选择可换定位销和可换削边销。该销通过螺纹与其导向销相连，以便更换。5.3.3 定位误差的分析与计算图5-2 定位误差分析见图5-2 在使用夹具安装工件并按调整法加工一批工件时，由于工件在夹具中定位所产生的定位误差。必然要反映到工件的加工精度上，因此在设计夹具定位机构时，应对定位误差加以控制，使其不超过允许的范围，一般情况下，工件的定位误差与工件上相应公差的关系为： （5-6）产生定位误差的原因

38、有以下两个方面：一是定位基准与工序基准不重合，产生基准不重合误差，用符号表示;另一主要误差是由工件的定位基面与定位元件的工作表面的制造误差及配合的最小间隙的存在，引起定位基准产生位移，即基准位移误差，用符号来表示。对工序尺寸：33 （5-7）其中式中：工件孔直径的公差 圆柱销直径公差 圆柱销与工件孔最小间隙由以上计算可知： 根据图中计算可知：合格，所以对钻孔为制度误差要求，可根据定位误差小于其零件公差的而确定。5.4 夹紧机构的设计及夹紧力的计算零件加工过程中所受的夹紧力不大，并且根据零件的形状，在夹具中安装位置及保证加工的正常进行，可确定夹紧力的位置为了节约辅助时间，减轻工人的劳动强度，便于

39、制造和安装，本夹具体采用固定支板，用螺母、螺杆、弹簧和气动夹紧机构相互配合夹紧零件。考虑到夹紧可靠应选择合适的加紧部位。从零件图上可以看出，在零件的上个边缘表面上夹紧比较合适。由于计算切削力的主要目的是确定夹紧力，确定夹紧方式及夹紧机构。由于加工孔时，切削力的大小主要取决于孔的直径，所以计算夹紧力主要一部分是切削力。精铣削槽时力比较大。所以夹紧力只需以精铣时的卡紧力而定。夹紧力的计算:本夹具采用的是钩型压板，可以在水平方向上回转，以便于零件的装夹。首先计算铣床铣削的切削力| | ： （5-8）其中：铣削力；在用高速铣钢（W18Cr4V）铣刀铣削时。考虑工件材料及铣刀类型的系数，其数值按金属切削

40、机床卡具设计手册表3-57选取。查表得：；每齿进给量；铣刀直径；铣削宽度；铣刀每分钟转数；铣刀的齿数；用高速钢（W18Cr4V）铣刀铣削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数。对于灰铸铁：；工件材料的抗拉强度。为使加工能够稳定的进行，则 （5-9）其中：卡紧力；切削力；摩擦系数。取。则：双头螺柱所需拉力为： （5-10）其中：勾形压板点到轴心的距离；勾形压板的导向长度；摩擦系数；弹簧的作用力。实际预紧力： (5-11)其中：为安全系数一般安全系数，考虑到增加夹紧的可靠性和因工件材料性质及余量不均匀等引起的切削力的变化。一般取加工性质系数，粗加工取。精加工取刀具钝化系数，考虑刀具磨损钝化后，切削

41、力增加。一般取 取断续切削系数，断续切削时取。连续切削时，取由此气缸的作用力查表得：可选最佳气缸为：D=250,S=40,L=166,标准活塞杆推力为2000Kgf的法兰式气缸。5.5 加紧元件的强度校核分析夹具体中各零件的受力情况，可知连接上下压板的螺栓畏罪薄弱环节。当压紧工件时，受力分析可知：螺栓只受夹紧力Q作用产生预紧力作用。紧联螺栓的许用拉应力 （5-12）查机械设计表6.3，得其中： 又强度满足要求。5.6 夹具设计技术的发展无论是在传统制造业还是现代柔性制造系统中， 由于大量的加工操作需要装夹，夹具设计在制造系统中就显得非常重要，它直接影响加工质量，生产效率和制造成本在一个柔性制造

42、系统中，夹具设计制造的费用占到整个系统费用的一 , 夹具在单件、成批、大量生产中得到了广泛的应用, 它是在制造加工过程中根据设计说明书, 在合理的位置定位和牢固装夹工件, 从而完成所要求的加工过程的一种装置柔性夹具是随柔性制造系统和计算机集成制造系统的发展而应运而生的没有柔性夹具, 就不可能实现真正意义上的柔性, 而随着的提出, 多品种中小批生产日益受到重视。适应于这种产品和生产变化需要的柔性夹具更是必不可少的年代中期开始, 从计算机辅助夹具设计到自动夹具设计, 在国际上普遍受到重视,同时正在发展成为一个独立的制造软件系统。5.6.1 柔性夹具的研究和发展制造过程的工艺设备包括刀具、夹具、检测设备及模具的选择和设计为了降低装夹费用和生产准备时间, 柔性装夹是必不可少的一般说来, 柔性夹具是指工件的形状和尺寸有一定变化后, 夹具还能适应这种变化并继续使用的应变能力但是工件变化可以在小范围, 即在相似的形状和尺寸变动不大的范围, 也可在大范围, 即零件形状完全不