機床夾具及加工工藝設(shè)計

1、銑床傳動后箱體銑削孔平面 夾具及加工工藝設(shè)計摘要本設(shè)計是銑床傳動后箱體零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計。銑床傳動后箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度?；鶞?zhǔn)的選擇分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，粗基準(zhǔn)選擇首先保證工件某重要表面的余量均勻，表面應(yīng)平整，沒有澆口或飛邊等缺陷，而且只能用一次，以免產(chǎn)生較大的的位置誤差。應(yīng)選擇該表面作粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)盡可能使各個工序的定位都采用同一基準(zhǔn)，當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小而無效均勻時，應(yīng)選擇加工表面本

2、身作為精基準(zhǔn)。機械夾具在我國的發(fā)展前景是十分廣泛，有著很大的發(fā)展空間。機械夾具的要求結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，制造精度高。就本次設(shè)計而言，整個加工過程均選用組合機床。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用氣動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。因此生產(chǎn)效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞 工藝路線；卡具設(shè)計；工序After Milling Machine Drive Box-plane Kaju Milling and Processing Technology DesignAbstractThe design is about the After milling machine

3、transmission box of the machining technology process and some working procedures of the car gearbox parts. The main machining surface of the car gearbox parts is the plane and a series of hole. Generally speaking, to guarantee the working accuracy of the plane is easier than to guarantee the holes.

4、So the design follows the principle of plane first and hole second. And in order to guarantee the working accuracy of the series of hole, the machining of the hole and the plane is clearly divided into rough machining stage and finish machining stage. The supporting hole of the input bearing and out

5、put bearing is as the rough datum. And the top area and two technological holes are as the finish datum. Benchmark rude into the choice of benchmarks and fine benchmark crude benchmark choose first guarantee an important part of a uniform surface of the cushion, the surface should be formed, no gate

6、 or fly-defects, and can only be used once, so as to avoid the larger Location error. The surface should be selected for the benchmark crude. The benchmark should be fine choices as possible so that all processes are targeting the same benchmark, when finishing or finishing processes require uniform

7、 cushion small and ineffective, should choose the surface itself as a fine processing base.Mechanical fixture in China's development prospects are very wide, has a lot of room for development. The requirements of mechanical fixture structure is simple, easy to use, manufacture of high precision.

8、 On this design,special-purpose clamping apparatus are used in the whole machining process. The clamping way is to clamp by pneumatic and is very helpful. The instruction does not have to lock by itself. So the product efficiency is high. It is applicable for mass working and machining in assembly l

9、ine. It can meet the design requirements.KeywordsProcess route；Fixture designing；Operation - II -目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 夾具設(shè)計中的特點11.2 夾具分類11.3 機床發(fā)展趨勢21.4 本章小結(jié)3第2章 零件的設(shè)計42.1 零件的作用42.2 零件的工藝分析42.2.1 平面加工42.2.2 孔加工42.3 本章小結(jié)6第3章 工藝規(guī)程的設(shè)計73.1 確定毛坯制造形式73.1.1 零件材料的選擇73.1.2 確定生產(chǎn)類型的依據(jù)73.2 基面的選擇73.2.1 粗基準(zhǔn)選擇原

10、則73.2.2 精基準(zhǔn)的選擇原則83.2.3 零件各加工表順序安排83.2.4 機械加工工序安排的原則83.2.5 工藝路線的擬定93.3 本章小結(jié)10第4章 確定加工余量、工序及毛坯尺寸114.1 毛坯余量和工序余量的確定114.1.1 平面加工114.1.2 孔加工124.2 切削用量的選擇144.2.1 粗加工切削用量的選擇原則144.2.2 精加工時切削用量的選擇原則144.2.3 工時定額的確定（單件時間定額）144.2.4 確定切削用量及基本工時154.3 本章小結(jié)16第5章 夾具設(shè)計175.1 設(shè)計方法和步驟175.2 方案設(shè)計175.3 定位機構(gòu)的設(shè)計及誤差分析175.3.1

11、確定定位元件，計算定位誤差185.3.2 定位銷的選擇205.3.3 定位誤差的分析與計算205.4 夾緊機構(gòu)的設(shè)計及夾緊力的計算215.5 加緊元件的強度校核235.6 夾具設(shè)計技術(shù)的發(fā)展245.6.1 柔性夾具的研究和發(fā)展245.6.2 計算機輔助夾具設(shè)計(CAFD)245.6.3 自動化夾具（AFD）255.7 本章小結(jié)25結(jié)論26致謝27參考文獻28附 錄29千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行- IV -第1章 緒論隨著科技不斷的發(fā)展，使機械工業(yè)得到了很大的提高，特別是近年

12、來機械工業(yè)領(lǐng)域正向著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展。隨著機械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門都想著高深度邁進，機械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。機械工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代機械制造技術(shù)是機械工業(yè)賴以生存和發(fā)展的重要保證。機械制造工藝是制造機械產(chǎn)品的技巧、方法和程序。機械制造中，需要的加工順序、裝配工序及檢驗工序等，使用著大量的夾具，可以提勞動效率，提高加工精度，減少廢品，可以擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞動條件。因此，夾具是機械制造的一項重要工藝裝備。夾具是一種裝夾工件的工藝裝備,它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程中的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床

13、夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中,機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備,它直接影響著工件的加工精度勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等1。1.1 夾具設(shè)計中的特點1 夾具的設(shè)計周期較短，一般不進行強度和剛度的計算。2 專用夾具的設(shè)計對產(chǎn)品零件有很強的針對性。3確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率是夾具設(shè)計工作的主要任 務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。4 夾緊裝置的設(shè)計對整個夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計一個好的夾具可以減少廢品率。1.2 夾具分類1 通用夾具通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化,而且具有一定通用性的夾具,如三爪自動定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架和電子

14、吸盤等。這類夾具適應(yīng)性強,可用來裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。這類夾具已商品化,且成為機床附件。其缺點是夾具的加工精度不高,生產(chǎn)率也較低,且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件,一般適用于單件小批量生產(chǎn)中。2 專用夾具這類夾具是專為零件的某一道工序的加工而設(shè)計和制造的。在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中,常用各種專用夾具,可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具的設(shè)計周期較長、投資較大。3 可調(diào)夾具可調(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件,只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又可分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾

15、具更廣;后者則是一種專用可調(diào)夾具,它按成組原理設(shè)計并能加工一族相似的工件,故在多品種,中、小批量生產(chǎn)中使用有較好的經(jīng)濟效果。4 組合夾具組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高精度和耐磨性,可組裝成各種夾具。夾具用畢可拆卸,清洗后留待組裝新夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,元件能重復(fù)多次使用,并具有減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點,因此組合夾具在單件、中、小批量多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中,是一種較經(jīng)濟的夾具。組合夾具也已經(jīng)商品化。5 自動線夾具自動線夾具一般分為兩種:一種為固定式夾具,它與專用夾具相似;另一種為隨行夾具,使用中夾具隨著工件一起運動,并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位

16、進行加工。按使用機床可將夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機床夾具、數(shù)控機床夾具、自動機床夾具、自動線隨行以及其他機床夾具等。這是專用夾具設(shè)計所用的分類方法。設(shè)計專用夾具時,機床的組別、型別和主要參數(shù)均已確定。它們的不同點是機床的切削成形運動不同,故夾具與機床的連接方式不同。它們的加工精度要求也各不相同。按夾緊的動力源分類夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具、真空夾具、離心夾具等2。1.3 機床發(fā)展趨勢1 高精隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)±5m，

17、夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國demmeler（戴美樂）公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5m以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5m；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá)25m。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。2 高效 為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定

18、心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用12秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens（杰金斯）公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。3 模塊、組合     夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件

19、，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設(shè)計與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。4 通用、經(jīng)濟  

20、;   夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性功能強，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國demmeler（戴美樂）公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應(yīng)用的價值。1.4 本章小結(jié) 本章主要介紹了機械加工工藝和機床夾具在機械制造過程中所占的重要地位，夾具設(shè)計中的特點以及分類和其發(fā)展趨勢。第2章 零件的設(shè)計2.1 零件的作用給定的題目銑床

21、傳動后箱體銑削孔平面夾具及加工工藝設(shè)計，其主要作用是在箱體的頂面銑寬20mm深7mm的凹槽，設(shè)計一專用卡具以便能夠更好的使其達(dá)到加工精度，較好的在箱體中的齒輪配合變速，使汽車獲得前進后退的各級速度。2.2 零件的工藝分析由零件圖可知，此銑床傳動后箱體的加工可以分為兩部分：2.2.1 平面加工其中包括余箱體的頂面、底面，和頂、底面上安裝操縱桿的190、90、85、80的孔的平面，以及鎖定箱蓋的加工表面。還有箱體的左右外側(cè)面、上下外側(cè)面，以及以及鎖定箱蓋的加工表面，總的來說，零件所需加工的平面并不多，位置精度要求不太高，用半精加工就可以實現(xiàn)其設(shè)計要求。2.2.2 孔加工該零件的孔加工較多，而且要求

22、較高，對于大于50的孔只需鑄出，比如190、90、80系列孔鑄出后再對其進行一次半精加工就可以。對于其他小于50的孔其中大部分是以頂、底面為基礎(chǔ)，采用一面兩孔定位方式，這些孔包括垂直于箱體表面的四個階梯孔，以及其他定位孔，剩余的螺紋孔按同樣的加工方法加工。由以上分析可知，對這兩部分的加工而言，我們可以先進行平面加工，然后進行孔的加工，加工孔時使用一面兩孔的定位方式，采用專用夾具，并且保證他們的尺寸精度要求。零件如圖2-1（零件主視圖）圖2-2(零件俯視圖)圖2-3(零件斜二側(cè)視圖)所示：圖2-1 零件主視圖圖2-2 零件俯視圖圖2-3 零件斜二側(cè)視圖2.3 本章小結(jié) 本章主要介紹了零件的作用，

23、并對其進行工藝分析，最后確定了“先面后孔”的加工方法，提出采用“一面兩銷”的定位原則。第3章 工藝規(guī)程的設(shè)計3.1 確定毛坯制造形式3.1.1 零件材料的選擇考慮到變速箱蓋在工作過程中并不承受夾大的交變及沖擊性載荷，選用灰口鑄鐵鑄造毛坯件。3.1.2 確定生產(chǎn)類型的依據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)公式查看公式（3-1） （3-1）其中：零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）產(chǎn)品的年生產(chǎn)量（臺/年）備用品率廢品率每臺機械生產(chǎn)中該零件的數(shù)量所以（件/年）由于零件結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，毛坯質(zhì)量小于100公斤，年產(chǎn)量在500到5000件內(nèi)，零件屬于輕型，中批量生產(chǎn)，考慮到現(xiàn)有條件和技術(shù)水平，采用砂型鑄造是較合適的。3.2 基面的選擇基面的選

24、擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要的工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則，不但使加工工藝過程中問題百出，甚至還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常運行。3.2.1 粗基準(zhǔn)選擇原則1 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)，如在工件上有很多不加工表面。則應(yīng)有與其中的加工表面的位置精度要求較高的表面作粗基準(zhǔn)。2如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面作粗基準(zhǔn)。3選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有澆口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。4 粗基準(zhǔn)只能用一次，以免產(chǎn)生較大的的位置誤差。根據(jù)以上原則，本零件選取高為12毫米的臺作為粗基準(zhǔn)

25、。3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇原則1用公用基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，以消除不重合誤差，即“基準(zhǔn)重合”原則。2 盡可能使各個工序的定位都采用同一基準(zhǔn)，即“基準(zhǔn)統(tǒng)一”。3 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小而無效均勻時，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即“自為基準(zhǔn)”原則。4為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，遵循“互為基準(zhǔn)”原則。5精基準(zhǔn)的選擇，尤其是主要定位面，應(yīng)有足夠大的面積和精度，以保證定為基準(zhǔn)可靠。同時還應(yīng)使夾緊機構(gòu)簡單，操作方便。即“便于裝夾”原則。3.2.3 零件各加工表順序安排制定工藝路線的出發(fā)點應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，再生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為稱其生產(chǎn)的條件

26、下，可以采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，出此外還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本下降。3.2.4 機械加工工序安排的原則主要表面與次要表面的加工順序安排原則：1 基準(zhǔn)工序安排：(1) 基準(zhǔn)先行。(2) 主要表面的粗精加工要分開，以消除切削力帶來的變形。(3) 次要表面的加工，經(jīng)可能在同一次裝夾中加工，以減少裝夾次數(shù)，節(jié)省輔助時間，提高個表面的相對位置精度。2 熱處理工序的安排：退火安排在機械加工之前。3 輔助工序的安排：(1) 劃線工序安排在機械加工之前；(2) 清洗工序緊接在光整加工之后；(3) 油漆工序安排在機械加工之前，熱處理之后。4 檢驗工序的安排：(1) 粗加

27、工全部結(jié)束后，精加工之前；(2) 零件從一車間到另一個車之前；(3) 重要工序之前后；(4) 零件全部加工結(jié)束之后3。3.2.5 工藝路線的擬定此零件為成批生產(chǎn)，可采用專用夾具使工序集中，以提高生產(chǎn)效率，由于變速該需要加工的平面較少，且要求不高，而孔的加工比較復(fù)雜，所以在制定工藝路線是，先考慮加工平面，然后再采用專用夾具進行孔加工。工藝方案：1 毛坯鑄造2 時效處理3 粗銑頂面4 粗銑底面5 粗銑左外側(cè)面6 粗銑右外側(cè)面7 半精銑底面8 粗銑凹槽9 半精銑凹槽10 半精銑左右側(cè)面11 半精銑頂面12 粗鏜頂面孔190，孔90，孔85，孔8013 半精鏜頂面孔190，孔90，孔85，孔8014

28、鉆、擴、絞30和孔2115 鏜內(nèi)孔3516 在箱體頂面鉆、攻16-M18，鉆深18攻深15的螺紋孔17 在兩18孔表平面各鉆、攻3-M8，鉆深19攻深14，均布螺紋孔18 在孔80平面各鉆、攻2-M16，鉆深17攻深13，均布螺紋孔19 在孔190平面各鉆、攻6-M8，鉆深22攻深18，均布螺紋孔20 粗鏜底面孔190，孔90，孔85，孔8021 半精鏜底面孔190，孔90，孔85，孔8022 鉆、擴、絞30和孔2123 鏜內(nèi)孔3524 在箱體底面鉆、攻4-M16，鉆深33攻深25的螺紋孔25 鉆、攻8-M8，鉆深18攻深15螺紋孔26 在孔190平面各鉆、攻6-M8，鉆深22攻深18，均布螺

29、紋孔27 在箱體左側(cè)面鉆、攻12-M8，鉆深17攻深15的螺紋孔28 鉆、攻2-M16×1.5螺紋孔29 在箱體上側(cè)面鉆、攻2-M16，鉆深45攻深37的螺紋孔30 清洗、去毛刺、倒角31 檢驗32 涂耐油防銹漆3.3 本章小結(jié) 本章主要是工藝規(guī)程的設(shè)計，考慮到工作中所受的夾緊力和載荷，決定選用灰口鑄鐵鑄造毛坯件。然后選擇加工的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。根據(jù)機械加工工序安排的原則擬定工藝路線。第4章 確定加工余量、工序及毛坯尺寸4.1 毛坯余量和工序余量的確定方法： 1 經(jīng)驗估計法2 查表法3 分析計算法這里采用查表法，為了防止余量不夠而產(chǎn)生廢品，在查表所得的數(shù)量上稍大一些。此零件材料為灰鑄鐵

30、,硬度為HB210,生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用砂型鑄造，2級精度。根據(jù)以上原始材料及加工工藝要求，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：4.1.1 平面加工1 頂面：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粗銑后尺寸：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粗銑后尺寸：H1=195+1.5=196.5mm毛坯尺寸：H2=195

31、+4.0=199.0mm3 左外側(cè)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粗銑后尺寸：H1=195+1=196mm毛坯尺寸：H2=195+3=198mm半精銑加工尺寸：H=65+0.7=65.7mm粗銑加工余量：H=65+2.2=67.2mm4 右外側(cè)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粗銑后尺寸：H1=195+1=196mm毛坯尺寸：H2=195+3=198mm半精銑加工尺寸：H=65+0.7=65.7mm粗銑加工余量：H=65+2.2=67.2mm4.1.2 孔加工本

32、零件上的孔直徑均小于50，求成批生產(chǎn)，所以零件的孔不預(yù)先鑄出。1粗鏜、半精鏜頂面孔190，孔90，孔85，孔80粗鏜至187半精鏜至190粗鏜至83半精鏜至85粗鏜至88半精鏜至90粗鏜至78半精鏜至802 鉆、鉸孔30和孔21，鏜內(nèi)孔35先鉆孔至18鉸孔至21先鉆孔至28，深度5mm鉸孔至21,深度5mm鏜內(nèi)孔至33，深度6mm鏜內(nèi)孔至35，深度6mm3 在箱體頂面鉆、攻16-M18，鉆深18攻深15的螺紋孔 鉆孔至17，深度18mm，對孔進行攻螺紋至18×1.5，深度15mm4 在兩18孔表平面各鉆、攻3-M8，鉆深19攻深14，均布螺紋孔鉆孔至7，深度18mm，對孔進行攻螺紋至

33、8×1，深度15mm5 在孔80平面各鉆、攻2-M6，鉆深17攻深13，均布螺紋孔 鉆孔至5.2，深度17mm，對孔進行攻螺紋至6×1，深度13mm6 在孔190平面各鉆、攻6-M8，鉆深22攻深18，均布螺紋孔 鉆孔至7，深度22mm，對孔進行攻螺紋至8×1，深度18mm7 粗鏜、半精鏜頂面孔190，孔90，孔85，孔80粗鏜至187半精鏜至190粗鏜至83半精鏜至85粗鏜至88半精鏜至90粗鏜至78半精鏜至808 鉆、鉸孔30和孔21，鏜內(nèi)孔35先鉆孔至18鉸孔至21先鉆孔至28，深度5mm鉸孔至21,深度5mm鏜內(nèi)孔至33，深度6mm鏜內(nèi)孔至35，深度6mm

34、9 在箱體底面鉆、攻4-M16，鉆深33攻深25的螺紋孔 鉆孔至14.5，深度33mm，對孔進行攻螺紋至16×1.5，深度25mm10 鉆、攻8-M8，鉆深18攻深15螺紋孔 鉆孔至7，深度18mm，對孔進行攻螺紋至8×1，深度15mm11 在孔190平面各鉆、攻6-M8，鉆深22攻深18，均布螺紋孔 鉆孔至7，深度22mm，對孔進行攻螺紋至8×1，深度18mm10 在箱體左側(cè)面鉆、攻12-M8，鉆深17攻深15的螺紋孔 鉆孔至7，深度7mm，對孔進行攻螺紋至8×1，深度15mm11 鉆沉孔23mm，鉆、攻2-M16×1.5螺紋孔 鉆孔至23，

35、深度3mm鉆孔至14.5，對孔進行攻螺紋至16×1.512 在箱體上側(cè)面鉆沉孔22和37，鉆、攻2-M16，鉆深45攻深37的螺紋孔 鉆孔至22，深度7mm鉆孔至37，深度1mm鉆孔至10.7，深度45mm，對孔進行攻螺紋至12×1.25，深度15mm4.2 切削用量的選擇正確的選擇切削用量，對提高切削效率，保證必要的工具耐用度和經(jīng)濟性，保證加工質(zhì)量，具有相當(dāng)重要的作用。4.2.1 粗加工切削用量的選擇原則粗加工時，加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大。因此，選擇粗加工切削用量時，要盡量保證較高的單位時間金屬切除量（金屬切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、進給

36、量F和切削深度p）中，提高任何一項，都能提高金屬切削率。但是對刀具耐用度影響最大的是切削速度，其次是進給量。切削深度影響最小。所以，粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個盡可能大的切削深度p，其次選擇一個較大的進給量F，最后確定一個合適的切削速度V。4.2.2 精加工時切削用量的選擇原則精加工時加工精度和表面質(zhì)量要求比較高，加工余量要求小而均勻。因此，選取精加工切削用量時應(yīng)著重考慮，如何保證加工質(zhì)量，并在此前提下盡量提高生產(chǎn)率。所以，在精加工時，應(yīng)選用較小的切削深度p和進給量F，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工質(zhì)量和表面質(zhì)量4。4.2.3 工時定額的確

37、定（單件時間定額） （4-1）其中： 單件時間基本時間輔助時間工作地點技術(shù)時間工作地點組織時間休息及身體需要時間基本時間與輔助時間之和稱之為工序時間，以Tg表示，即Tg=Ti+Tf工作地點技術(shù)要求服務(wù)時間和組織服務(wù)時間由時同成為工作地點服務(wù)時間，以Tw表示。由于后橋箱是成批生產(chǎn)零件，須對整個零件的時間定額計入準(zhǔn)備結(jié)束時間TZ因此成批生產(chǎn)中加工一批零的總時間為： （4-2）其中：加工一批零件的時間定額 批中的零件數(shù)量準(zhǔn)備結(jié)束時間可查表得之因而單間總時間定額Th為： （4-3）4.2.4 確定切削用量及基本工時4.2.4.1 粗銑凹槽 加工條件：X53T立式銑床，立銑刀，YT15刀片。根據(jù)銑削寬度

38、及深度，查表得：，齒數(shù)Z=16，專用卡具。 1.確定背吃刀量 由毛坯圖已知銑削寬度，銑削深度。 2.確定每齒進給量 取 3.選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削手冊表3.7，銑刀刀齒后面最大磨損量為0.4mm；耐用度T=150min。 4.確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 根據(jù)切削手冊表3.27，。 （4-4）根據(jù)工藝手冊表4.2-39。取與84.6m/min相近的主軸轉(zhuǎn)速。實際切削速度工作臺每分鐘進給量為，根據(jù)工藝手冊表4.2-40，取X53T銑床與115.2mm/min相近的進作臺進給量則實際的每齒進給量為5.計算基本時間4.2.4.2 半精銑凹槽 加工條件：X53T立式銑床，立銑刀，YT1

39、5刀片。根據(jù)銑削寬度及深度，查表得：，齒數(shù)Z=18，專用卡具。 1.確定背吃刀量 由毛坯圖已知銑削寬度，銑削深度。 2.確定每齒進給量 取 3.選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削手冊表3.7，銑刀刀齒后面最大磨損量為0.2mm；耐用度T=120min。 4.確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 根據(jù)切削手冊表3.27，。根據(jù)公式（4-4）得：根據(jù)工藝手冊表4.2-39。取與100.3r/min相近的主軸轉(zhuǎn)速。實際切削速度工作臺每分鐘進給量為，根據(jù)工藝手冊表4.2-40，取X53T銑床與129.6mm/min相近的進作臺進給量則實際的每齒進給量為5.計算基本時間4.3 本章小結(jié) 本章先查表確定毛坯的

40、加工余量和工序余量，具體分別計算了各平面和各孔的加工余量。接著說明了粗加工和精加工切削用量的選擇原則。最后進行一系列的計算確定切削用量和基本工時。第5章 夾具設(shè)計機床卡具是在切削加工中，用以準(zhǔn)確地定位工件位置，并將其牢固地夾緊的工藝裝備。它的主要作用是：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。因此，機床卡具在機械制造行業(yè)中占有十分重要的地位。5.1 設(shè)計方法和步驟1 深入生產(chǎn)實際調(diào)查研究在深入生產(chǎn)實際調(diào)查研究中，應(yīng)掌握下面一些資料:(1)工件圖紙(2)工藝文件(3)生產(chǎn)綱領(lǐng)(4)制造與使用卡具情況2 確定工件的定位方法和刀具的導(dǎo)向方式3 確定工件的卡

41、緊方式和設(shè)計卡緊機構(gòu)4 確定卡具其他部分的結(jié)構(gòu)形式5 繪制卡具總裝配圖6 標(biāo)注各部分主要尺寸、公差配合和技術(shù)要去7 標(biāo)注零件編號及編制零件明細(xì)表8 繪制卡具零件圖由設(shè)計任務(wù)書可知，此零件屬于成批生產(chǎn)。為提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強度，要求設(shè)計專用及具5。5.2 方案設(shè)計設(shè)計方案的擬定必須遵循下列原則：1 定位裝置要確保工件定位準(zhǔn)確可靠，符合六點定位原則。2 定位精度能保證工件加工精度要求。3 夾具結(jié)構(gòu)盡量簡單操縱力盡量小而可靠，力爭造價低。本工序的特點：粗銑半精銑頂面寬20mm深7mm的凹槽，保證其加工精度和位置精度。上述特點在夾具設(shè)計中應(yīng)給予足夠的重視。夾具體設(shè)計的好壞關(guān)系到加工精度、加工效率

42、、加工成本及工人的勞動強度。5.3 定位機構(gòu)的設(shè)計及誤差分析加工零件的位置精度取決于工件在機床或夾具中定位的準(zhǔn)確性，所以夾具定為基準(zhǔn)的選擇，既要保證本身的定位精度。又要保證被加工零件的各種精度要求。定位機構(gòu)的設(shè)計是非常重要的。5.3.1 確定定位元件，計算定位誤差由于定位方案為一面兩銷定位，一兩個圓柱銷作為定位元件，則會產(chǎn)生重復(fù)定位現(xiàn)象，即一銷套上工件孔以后，另一個銷很難同時套上。為了避免這種定位干涉，補償工件兩定位孔直徑和中心距誤差及夾距兩定位銷直徑和中心距誤差。夾具兩定位銷采用一圓柱銷，另一銷在連心線的垂直方向削去兩邊，即削邊銷。1 確定定位銷中心距及尺寸公差銷間距的基本尺寸和孔間距的基本

43、尺寸相同，尺寸公差一般取為 （5-1）孔間距的計算：mm由于 取mm圖5-1 定位元件距離2 確定圓柱銷的基本尺寸是該孔的最小極限尺寸，其中=，為基準(zhǔn)孔。最小直徑公差取，配合取為由表中查的f的基本偏差為mm查表削邊銷寬度B和，3 確定補償距離 (5-2)式中：為夾具圓柱銷與其配合的工件定位孔間的最小間隙。由于零件圓柱孔銷的尺寸為4 確定削邊銷圓弧部分與其相配合得工件定位孔的最小間隙式中為與削邊銷相配合的工件定位孔的最小直徑。5 銷邊銷的最大直徑 公差配合取，其下偏差為ei=0.021mm (5-3)6 確定轉(zhuǎn)角誤差由于定位孔和定位銷作上下銷移接觸，造成工件兩定位孔連心線相對夾具上量定位銷連心線

44、發(fā)生偏移，產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)角誤差，其式可按下面公式計算： (5-4)其中：為夾具圓柱銷與其配合的工件定位孔間的最大間隙。為夾具體削邊銷與其配合的工件定位孔間的最大間隙。7 確定基準(zhǔn)定位誤差這一誤差取決于定位孔和圓柱銷之間的最大間隙，工件在平面內(nèi)任何方向上的基準(zhǔn)位移誤差為： (5-5)式中：為工件孔直徑的公差 為圓柱銷直徑的公差 ：為圓柱銷與工件孔最小間隙其中: 5.3.2 定位銷的選擇由于零件為成批生產(chǎn)，為保證定位精度，所以需定期檢查定位銷的磨損情況，及時更換定位銷，以利于準(zhǔn)確定位，所以選擇可換定位銷和可換削邊銷。該銷通過螺紋與其導(dǎo)向銷相連，以便更換。5.3.3 定位誤差的分析與計算圖5-2 定位誤

45、差分析見圖5-2 在使用夾具安裝工件并按調(diào)整法加工一批工件時，由于工件在夾具中定位所產(chǎn)生的定位誤差。必然要反映到工件的加工精度上，因此在設(shè)計夾具定位機構(gòu)時，應(yīng)對定位誤差加以控制，使其不超過允許的范圍，一般情況下，工件的定位誤差與工件上相應(yīng)公差的關(guān)系為： （5-6）產(chǎn)生定位誤差的原因有以下兩個方面：一是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差，用符號表示;另一主要誤差是由工件的定位基面與定位元件的工作表面的制造誤差及配合的最小間隙的存在，引起定位基準(zhǔn)產(chǎn)生位移，即基準(zhǔn)位移誤差，用符號來表示。對工序尺寸：33 （5-7）其中式中：工件孔直徑的公差 圓柱銷直徑公差 圓柱銷與工件孔最小間隙 由以上計

46、算可知： 根據(jù)圖中計算可知：合格，所以對鉆孔為制度誤差要求，可根據(jù)定位誤差小于其零件公差的而確定。5.4 夾緊機構(gòu)的設(shè)計及夾緊力的計算零件加工過程中所受的夾緊力不大，并且根據(jù)零件的形狀，在夾具中安裝位置及保證加工的正常進行，可確定夾緊力的位置為了節(jié)約輔助時間，減輕工人的勞動強度，便于制造和安裝，本夾具體采用固定支板，用螺母、螺桿、彈簧和氣動夾緊機構(gòu)相互配合夾緊零件?？紤]到夾緊可靠應(yīng)選擇合適的加緊部位。從零件圖上可以看出，在零件的上個邊緣表面上夾緊比較合適。由于計算切削力的主要目的是確定夾緊力，確定夾緊方式及夾緊機構(gòu)。由于加工孔時，切削力的大小主要取決于孔的直徑，所以計算夾緊力主要一部分是切削力

47、。精銑削槽時力比較大。所以夾緊力只需以精銑時的卡緊力而定。夾緊力的計算:本夾具采用的是鉤型壓板，可以在水平方向上回轉(zhuǎn)，以便于零件的裝夾。首先計算銑床銑削的切削力： （5-8）其中：銑削力； 在用高速銑鋼（W18Cr4V）銑刀銑削時。考慮工件材料及銑刀類型的系數(shù)，其數(shù)值按金屬切削機床卡具設(shè)計手冊表3-57選取。查表得：； 每齒進給量； 銑刀直徑； 銑削寬度； 銑刀每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)； 銑刀的齒數(shù)； 用高速鋼（W18Cr4V）銑刀銑削時，考慮工件材料機械性能不同的修正系數(shù)。對于灰鑄鐵：； 工件材料的抗拉強度。 為使加工能夠穩(wěn)定的進行，則 （5-9）其中：卡緊力； 切削力； 摩擦系數(shù)。取。則：雙頭螺柱所需拉

48、力為： （5-10）其中：勾形壓板點到軸心的距離； 勾形壓板的導(dǎo)向長度； 摩擦系數(shù)； 彈簧的作用力。實際預(yù)緊力： (5-11)其中：為安全系數(shù)一般安全系數(shù)，考慮到增加夾緊的可靠性和因工件材料性質(zhì)及余量不均勻等引起的切削力的變化。一般取 加工性質(zhì)系數(shù)，粗加工取。精加工取 刀具鈍化系數(shù)，考慮刀具磨損鈍化后，切削力增加。一般取 取 斷續(xù)切削系數(shù)，斷續(xù)切削時取。連續(xù)切削時，取由此氣缸的作用力查表得：可選最佳氣缸為：D=250,S=40,L=166,標(biāo)準(zhǔn)活塞桿推力為2000Kgf的法蘭式氣缸。5.5 加緊元件的強度校核分析夾具體中各零件的受力情況，可知連接上下壓板的螺栓畏罪薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)壓緊工件時，受力分

49、析可知：螺栓只受夾緊力Q作用產(chǎn)生預(yù)緊力作用。緊聯(lián)螺栓的許用拉應(yīng)力 （5-12）查機械設(shè)計表6.3，得其中：又強度滿足要求。5.6 夾具設(shè)計技術(shù)的發(fā)展無論是在傳統(tǒng)制造業(yè)還是現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)中， 由于大量的加工操作需要裝夾，夾具設(shè)計在制造系統(tǒng)中就顯得非常重要，它直接影響加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率和制造成本在一個柔性制造系統(tǒng)中，夾具設(shè)計制造的費用占到整個系統(tǒng)費用的一 , 夾具在單件、成批、大量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用, 它是在制造加工過程中根據(jù)設(shè)計說明書, 在合理的位置定位和牢固裝夾工件, 從而完成所要求的加工過程的一種裝置柔性夾具是隨柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)的發(fā)展而應(yīng)運而生的沒有柔性夾具, 就不可能

50、實現(xiàn)真正意義上的柔性, 而隨著的提出, 多品種中小批生產(chǎn)日益受到重視。適應(yīng)于這種產(chǎn)品和生產(chǎn)變化需要的柔性夾具更是必不可少的年代中期開始, 從計算機輔助夾具設(shè)計到自動夾具設(shè)計, 在國際上普遍受到重視,同時正在發(fā)展成為一個獨立的制造軟件系統(tǒng)。5.6.1 柔性夾具的研究和發(fā)展制造過程的工藝設(shè)備包括刀具、夾具、檢測設(shè)備及模具的選擇和設(shè)計為了降低裝夾費用和生產(chǎn)準(zhǔn)備時間, 柔性裝夾是必不可少的一般說來, 柔性夾具是指工件的形狀和尺寸有一定變化后, 夾具還能適應(yīng)這種變化并繼續(xù)使用的應(yīng)變能力但是工件變化可以在小范圍, 即在相似的形狀和尺寸變動不大的范圍, 也可在大范圍, 即零件形狀完全不同, 尺寸變化也很大所

51、以, 柔性夾具還是模糊的, 沒有明確的定義和界限籠統(tǒng)地說, 就是指與機床、加工中心配合使用的、具有夾持多種不同工件能力的夾具。 柔性夾具包括組合夾具、可編程夾具、通用柔性夾具、相變材料柔性夾具及其它夾具, 使用不同的相變材料可得到多種類型的夾具, 相變材料柔性夾具, 而相變材料柔性夾具適合于裝夾具有復(fù)雜曲面和剛度較弱容易變形的工件朱耀祥和融易鳴中將年代后期柔性夾具的研究開發(fā)分為兩大方向。5.6.2 計算機輔助夾具設(shè)計(CAFD)在過去的十幾年中, 制造研究團體將研究的重點放在了發(fā)展和改善諸如計算機輔助設(shè)計計算機輔助制造（CAD/CAM）和計算機輔助工藝規(guī)劃(CAPP)等方面只是在最近20年來,

52、CAFD才發(fā)展成為(CAD/CAM)集成技術(shù)的一個重要組成部分 , 并且成為CAPP的一個重要方面。它是CIMS環(huán)境下設(shè)計和制造之間的連接紐帶.隨著CAD/CAM系統(tǒng)在工業(yè)中的建立, CAFD很自然地應(yīng)用到了夾具設(shè)計當(dāng)中。CAFD領(lǐng)域的主要研究方面有：(1)夾具設(shè)計時基于成組技術(shù)的分類方法及基于案例的推理；(2)通過運動學(xué)分析確定定位點和夾緊點；(3)利用基于知識的專家系統(tǒng)選擇定位面和夾緊面；(4)基于幾何分析的夾具規(guī)劃；（5）用于定位基準(zhǔn)選擇的精度關(guān)系分析；（6）組合夾具的構(gòu)形設(shè)計。5.6.3 自動化夾具（AFD）近年來組合夾具系統(tǒng)的設(shè)計受到了夾具行業(yè)的普遍關(guān)注, 并且在一些文獻中對該領(lǐng)域的

53、最新發(fā)展成果進行了回顧，通過幾何計算的方法驗證了夾具構(gòu)形中力的鎖合問題, 在確定優(yōu)化的夾緊點和夾緊順序中提出了幾何推理的方法, 這種方法在考慮到力的鎖合后, 從候選的夾緊點布局中確定最優(yōu)化的夾緊點, 是非常簡單并行之有效的。通過變形一種是由于裝夾所產(chǎn)生的接觸變形, 另一種是由于切割力所引起的工件的彎曲變形分析, 對支撐和夾緊位置進行所需的重新布置, 以在給定的工件上設(shè)計出最好的支撐、定位和夾緊位置, 完成加工過程中牢固精確地夾緊工件的功能，并在自動夾具設(shè)計原型系統(tǒng)中貫徹了這樣的推理機制該系統(tǒng)提供了一種智能化的自動夾具設(shè)計環(huán)境系統(tǒng)由個主要模塊構(gòu)成完全信息化的產(chǎn)品模型知識庫推理機制最終的夾具構(gòu)型。

54、按照自動化程度區(qū)分, 夾具設(shè)計系統(tǒng)分為交互式, 半自動化式和自動化式交互式的夾具。設(shè)計系統(tǒng)是計算機為使用者提供一種信息化的用戶界面, 基于設(shè)計者的知識, 輔助用戶選擇合適夾具元件的一種系統(tǒng)系統(tǒng)由于要由用戶根據(jù)工件的幾何形狀及加工要求來選擇裝夾表面、裝夾點及夾具元件, 所以是非常耗時的, 而且并未完全開發(fā)出計算機的功能半自動化式的夾具設(shè)計系統(tǒng)是在交互式的基礎(chǔ)上加以改進而來的, 它降低了對設(shè)計者專業(yè)知識的要求而自動化式的夾具設(shè)計系統(tǒng)用以進一步提高夾具設(shè)計過程的效率和質(zhì)量, 可以自動確定夾緊點, 自動從一系列候選點列表中選擇精確的夾緊點, 等基于先進的及技術(shù)在組合夾具上的應(yīng)用, 使用方法和一軟件技術(shù), 開發(fā)了一種自動組合夾具設(shè)計系統(tǒng)該系統(tǒng)與交互式和半自動化式的夾具設(shè)計系統(tǒng)相集成, 除了能夠自動確定夾緊點外, 還可以使用加工干涉檢測子模塊來防止加工過程中切割工具和夾具之間的干涉和則提出了一種快速干涉檢測算法, 該方法將夾具部件模型簡化成具有高度信息的二維