变速箱箱底加工工艺和夹具设计【含6张图纸及及档全套】

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A good foundation on the bottom surface of the process. The main process is supported in the positioning hole process first, and then the processing hole plane and the hole positioning technology support. In a subsequent step, in addition to processing technology are positioned in the plane and the other hole hole and separate process. The whole process is a combination of the selection tool. Special fixture fixture selection, a self-locking mechanism, therefore, for large quantities, higher productivity, meet the design requirements. Keywords: box type parts; technology; fixture; III 目 录 摘 要 II ABSTRACT I 第1章　绪 论 4 1.1定位装置 4 1.2夹紧装置 4 1.3对刀－引导装置 4 1.4其他元件及装置 4 1.5夹具体 4 第2章 加工工艺规程设计 6 2.1 零件的分析 6 2.1.1 零件的作用 6 2.1.2 零件的工艺分析 6 2.2 变速箱箱底加工措施 7 2.2.1 孔和平面的加工顺序 7 2.2.2 孔系加工方案选择 7 2.3 变速箱箱底加工定位基准的选择 8 2.3.1 粗基准的选择 8 2.3.2 精基准的选择 8 2.4 变速箱箱底加工主要工序安排 9 2.5 机械加工余量、工序及毛坯的确定 11 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 12 2.7 时间定额计算及生产安排 21 第3章 铣左右侧面夹具设计 26 3.1 机床夹具的作用及其分类 26 3.2 机床夹具的组成 28 3.3 机床夹具的多工位加工 28 3.4 定位基准的选择 29 3.5 切削力及夹紧力的计算 29 3.6 定位误差的分析 33 3.7 确定夹具体结构和总体结构 34 3.8 夹具设计及操作的简要说明 35 总结 37 参考文献 38 致谢 40 40 第1章　绪 论 机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工位置，提高加工效率，以减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性性。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。而专用夹具是指专为某一工件的某一道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。 专用夹具由定位装置、夹紧装置、对刀－引导装置、其他元件及装置、夹具体。 1.1定位装置 这种装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置，如支承钉、支承板、V形块、定位销等。 1.2夹紧装置 它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减小振动。它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板等），增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔，凸轮等）以及动力装置（如气缸、油缸）等。 1.3对刀－引导装置 它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、镗套等。 1.4其他元件及装置 如定位件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。 1.5夹具体 用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机床有关 部位连接，以确定夹具相对于机床的装置。 就我而言，我希望能通过这次做毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 第2章 加工工艺规程设计 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 题目给出的零件是变速箱箱底,变速箱箱底零件的加工质量，变速箱箱底零件的加工质量，并确保组件正确安装。 图1 变速箱箱底工件图 2.1.2 零件的工艺分析 变速箱箱底类零件图。变速箱箱底是一个壳体零件，别安装在五个平面的外表面加工的需要。支持前和后孔。此外，表面还需加工一系列孔。可分三组加工表面。分析如下： （1）以宽度为1236.5mm的结合面加工面。这一组加工表面包括：结合面铣削加工；20-Φ13孔，锪孔20-Φ30，钻4-Φ10销孔。 （2）以Φ150孔、Φ152孔、Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔的支承孔为加工面。这一组包括：Φ150孔、Φ152孔、Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔。 （3）以左侧面、右侧面。这一组加工表面包括：左侧面、右侧面铣削加工；螺纹孔 主要加工表面有以下5个主要加工表面; 1.端面 通过粗铣精铣达到3.2精度要求 2.内圆 粗镗、半粗镗、精镗达到1.6的精度要求 3.内表面 先粗铣后精铣的3.2的精度要求 4.底面 通过粗铣直接使底面精度达到12.5 2.2 变速箱箱底加工措施 由以上分析可知。变速箱箱底零件加工表面是平面和孔系。平面加工要比保证孔精度比较容易一些。因此，在这个过程中的主要问题是确保和孔的位置精度，应对孔与平面间的关系。由于是大生产量生产。要考虑因素如何满足提高加工过程中的效率问题。 2.2.1 孔和平面的加工顺序 变速箱箱底类加工按照先面后孔，按照粗、精加工互相原则。处理应遵循先加工面后来加工孔，第一个基准，定位基准的表面处理。然后，整个系统的过程。地基处理的管道应遵循这一原则。平平面定位可保证定位牢固可靠，保证各个孔的加工粗糙度和精度。其次，首先先加工面可以去除铸件不均匀表面，进而孔加工提供前提，也有利于保护刀具。 2.2.2 孔系加工方案选择 通过变速箱箱底的加工方案，应选择符合加工方法，加工精度和加工设备。主要考虑加工精度和效率，此外还有考虑经济因素。了满足精度和生产率的要求，应选择在的最终价格。 根据基变速箱箱底部要求显示和生产力的要求，目前应用在镗床夹具镗床组合适于。 （1） 镗套加工 （2） 在大批量生产中，加工底座通孔通常是在组合镗床的镗模。加工孔镗夹具在设计和制造要求。当镗杆的镗套引导镗，镗模的精度直接保证孔的精度。 镗模提高系统抗振动、刚度。同时加工几个工件的过程。生产效率很高。结构复杂，成本高制造困难，镗模制造和装配在夹具误差镗杆镗衬套磨损等原因。加工精度可通过钻孔获得也受到一定的限制。 （2）用坐标镗方法 在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且可以实现大的品种和数量，和产品的升级换代，所需时间短。普通的镗模加工，生产成本高，周期长，难满足要求，和坐标镗可以满足这一要求。镗加工模板还需要利用坐标镗床。 随着坐标镗削的方法，需要变速箱箱底孔的和在直角坐标转换成的和公差的公差，然后用在笛卡尔坐标系统的运动精度镗。 2.3 变速箱箱底加工定位基准的选择 2.3.1 粗基准的选择 基准的选择应满足下列要求： （1）保证每个重要支持均匀的加工余量； （2）保证零件和管壁有一定的差距。 了满足要求，主要支持应作主要参考孔。作粗基准输入轴和输出轴。因此，主轴承孔的精定位，孔的加工余量必须统一。因与孔的位置，墙是相同的核心的位置。 2.3.2 精基准的选择 从孔与孔的位置，孔与平面，平面与平面的位置。精基准的选择应能确保在整个过程的统一的管道基本上可以使用参考位置。从管底座零件图的分析，支撑孔平行并覆盖大面积的平面与主轴，适合用作精基准。但与平面定位只能三自由度的限制，如果使用一二孔定位方法对典型的全过程，基本能够满足定位要求的参考。最后，虽然是装配基准，但因它是对垂直主轴承孔的基础。 2.4 变速箱箱底加工主要工序安排 用于零件的批量生产，总是首先产生均匀的基准。基管的处理的第一步是处理一个统一的基础。具体安排第一孔定位粗后，加工顶平面。第二步是定位两个工艺孔。由于顶面处理后到管道基础处理已经完成，除了个人的过程，作定位基准。因此，孔底面也应在两个工艺孔加工工艺处理。 工序安排应该是尽可能地先加工表面然后再加工孔。首先粗加工面，然后粗加工孔。螺纹孔铣床的钻头，切削力大，也应在粗加工阶段完成。对于工件，需要精加工是支持前孔与平面结束后。根据以上原则应该先完成加工平面加工孔，但在本装置实际生产不易保证孔和端面互相垂直的。因此，工艺方案实际上是用于精加工轴承孔，从而支持扩孔芯棒定位端处理，所以容易保证的端部的图纸上的全跳动公差。螺纹孔攻丝时，切削力小，可以分散在后期阶段。 加工完成后，还要检验入库等操作，卫生打扫干净。 工艺路线一： 10 铸造 铸造，清理 20 划线 对零件的轴线及基准参考线划线，了解各道工序加工要求及加工余量 30 粗铣 粗铣结合面 40 精铣 精铣结合面，保证尺寸及粗糙度要求 50 粗铣 铣削G向平面，保证尺寸及粗糙度要求 60 钻孔 钻20-Φ13孔，并锪孔20-Φ30，钻4-Φ10销孔 70 粗、精铣 以底平面和2-Φ10孔为定位基准，粗铣左侧面、右侧面 80 粗镗 以底平面和2-Φ10孔为基准，粗镗左端面Φ150孔、Φ152孔 90 粗镗 以底平面和2-Φ10孔为基准，粗镗右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 100 精铣 精铣左端面Φ150孔、Φ152孔 110 精镗 精镗右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 120 装配 上下箱体装配 130 钻铰孔 钻铰孔Φ40H8孔 140 钻 以底平面和2-Φ10孔为基准，钻、攻右端面各孔，保证尺寸公差要求 150 钻、攻M8 以底平面和2-Φ10孔为基准，钻、攻前端面各孔，保证尺寸公差要求 160 钻、攻M10 以底平面和2-Φ10孔为基准，钻、攻上平面2-M10孔，保证尺寸公差要求 170 去毛刺 去毛刺 180 清洗 清洗 190 检验 检验 工艺路线二： 10 铸造 铸造，清理 20 划线 对零件的轴线及基准参考线划线，了解各道工序加工要求及加工余量 30 粗铣 粗铣结合面 40 精铣 精铣结合面，保证尺寸及粗糙度要求 50 粗铣 铣削G向平面，保证尺寸及粗糙度要求 60 钻孔 钻20-Φ13孔，并锪孔20-Φ30，钻4-Φ10销孔 70 粗、精铣 以底平面和2-Φ10孔为定位基准，粗铣左侧面、右侧面 80 粗镗 以底平面和2-Φ10孔为基准，粗镗左端面Φ150孔、Φ152孔 90 粗镗 以底平面和2-Φ10孔为基准，粗镗右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 100 装配 上下箱体装配 110 精铣 精铣左端面Φ150孔、Φ152孔 120 精镗 精镗右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 130 钻铰孔 钻铰孔Φ40H8孔 140 钻 以底平面和2-Φ10孔为基准，钻、攻右端面各孔，保证尺寸公差要求 150 钻、攻M8 以底平面和2-Φ10孔为基准，钻、攻前端面各孔，保证尺寸公差要求 160 钻、攻M10 以底平面和2-Φ10孔为基准，钻、攻上平面2-M10孔，保证尺寸公差要求 170 去毛刺 去毛刺 180 清洗 清洗 190 检验 检验 方案分析与比较： 方案一先加工面后进行钻孔，其中底面孔是先钻，是为了后续工序作为定位使用， 方案二各小孔先钻，后加工面，工序比较分散，效率低，而且孔与面的垂直度无法保证，违背了“先面后孔”的原则 根据加工要求和提高效率时间等因素综合选择方案一： 10 铸造 铸造，清理 20 划线 对零件的轴线及基准参考线划线，了解各道工序加工要求及加工余量 30 粗铣 粗铣结合面 40 精铣 精铣结合面，保证尺寸及粗糙度要求 50 粗铣 铣削G向平面，保证尺寸及粗糙度要求 60 钻孔 钻20-Φ13孔，并锪孔20-Φ30，钻4-Φ10销孔 70 粗、精铣 以底平面和2-Φ10孔为定位基准，粗铣左侧面、右侧面 80 粗镗 以底平面和2-Φ10孔为基准，粗镗左端面Φ150孔、Φ152孔 90 粗镗 以底平面和2-Φ10孔为基准，粗镗右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 100 装配 上下箱体装配 110 精铣 精铣左端面Φ150孔、Φ152孔 120 精镗 精镗右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 130 钻铰孔 钻铰孔Φ40H8孔 140 钻 以底平面和2-Φ10孔为基准，钻、攻右端面各孔，保证尺寸公差要求 150 钻、攻M8 以底平面和2-Φ10孔为基准，钻、攻前端面各孔，保证尺寸公差要求 160 钻、攻M10 以底平面和2-Φ10孔为基准，钻、攻上平面2-M10孔，保证尺寸公差要求 170 去毛刺 去毛刺 180 清洗 清洗 190 检验 检验 2.5 机械加工余量、工序及毛坯的确定 “变速箱箱底”零件材料采用灰铸铁制造。材料为HT200材料采用HT200制造。材料是HT200，硬度HB170到240，大批量生产，铸造毛坯。 （1）底面的加工余量。 根据要求，面加工分粗、精铣加工余量如下： 粗铣：参照《工艺手册第1卷》。其余量值规定，现取。 精铣：参照《手册》，余量值。 （2）螺孔毛坯实心，不冲孔 （3）端面加工余量。 端面分粗铣、精铣加工。各余量如下： 粗铣：参照《工艺手册》，其余量规定，取。 （4）螺孔加工余量 毛坯实心，不冲孔。 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序30：粗铣结合面 机床：铣床X52K 刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。 单边余量：Z=2.2mm 所以铣削深度： 每齿进给量：取：取铣削速度 每齿进给量：取取铣削速度 机床主轴转速： 按照文献，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：,取 切削工时 被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次数为1 机动时间： 机动时间： 所以该工序总机动时间 工序40：精铣结合面，保证尺寸及粗糙度要求 机床：铣床X52K 刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。 精铣面余量：Z=1.0mm 铣削深度： 每齿进给量：取：取铣削速度 每齿进给量：取，取铣削速度 机床主轴转速： 按照文献，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：取 切削工时 被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次数为1 机动时间： 机动时间： 所以该工序总机动时间 工序50：铣削G向平面，保证尺寸及粗糙度要求 机床：铣床X52K 刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。 单边余量：Z=2.2mm 所以铣削深度： 每齿进给量：取：取铣削速度 每齿进给量：取取铣削速度 机床主轴转速： 按照文献，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：,取 切削工时 被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次数为1 机动时间： 机动时间： 所以该工序总机动时间 工序60：钻20-Φ13孔，并锪孔20-Φ30，钻4-Φ10销孔 机床：铣床X52K 刀具：根据参照文献选高速钢锥柄麻花钻头。 切削深度： 进给量：取。 切削速度：取。 机床主轴转速： ， 按照文献[3]表3.1～31，取 所以实际切削速度： 切削工时 被切削层： 刀具切入： 刀具切出： 取 走刀次数为1 机动时间： 锪底部沉头面 机床：铣床X52K 刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。 单边余量：Z=2.2mm 所以铣削深度： 精铣面余量：Z=1.0mm 铣削深度： 每齿进给量：取：取铣削速度 每齿进给量：取取铣削速度 机床主轴转速： 按照参考取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据文献取 切削工时 被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次数为1 机动时间： 机动时间： 所以该工序总机动时间 工序70：以底平面和2-Φ10孔为定位基准，粗铣左侧面、右侧面 机床：铣床X52K 刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。 单边余量：Z=2.2mm 所以铣削深度： 每齿进给量：取：取铣削速度 每齿进给量：取取铣削速度 机床主轴转速： 按照，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：取 切削工时 被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次数为1 机动时间： 机动时间： 所以该工序总机动时间 工序80、90、以底平面和2-Φ10孔为基准，粗镗左端面Φ150孔、Φ152孔粗镗右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 机床：铣床X52K 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： ⑴ 粗镗进给量：刀杆伸出取，切削深度为。因此确定进给量。 切削速度：取。 机床主轴转速： ， 按照文献[3]表3.1～41，取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 被切削层： 刀具切入： 刀具切出： 取 行程次数： 机动时间： 精镗孔 进给量：确定进给量 切削速度：取 机床主轴转速： ， 按照文献[3]表3.14—41，取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 被切削层： 刀具切入： 刀具切出： 取 行程次数： 机动时间： 所以该工序总机动工时 工序140：底平面和2-Φ10孔为基准，钻、攻右端面各孔，保证尺寸公差要求 机床：摇臂钻床Z525 刀具：根据选高速钢锥柄麻花钻头。 切削深度： 进给量：取。 切削速度取。 机床主轴转速： ， 按照文献，取 所以实际切削速度： 切削工时 被切削层： 刀具切入： 刀具切出： 取 走刀次数为1 机动时间： 刀具：选择扩孔钻头（硬质合金锥柄麻花材料）。 片型号：E403 切削深度： 进给量：取。 切削速度：取。 机床主轴转速： 按照文献取 所以实际切削速度： 切削工时 被切削层： 刀具切入有： 刀具切出： ，取 走刀次数为1 机动时间： 工序160、以底平面和2-Φ10孔为基准，钻、攻上平面2-M10孔，保证尺寸公差要求 机床：Z525 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1）钻2-M10螺纹孔 切削深度： 进给量：根据《工艺手册》取 切削速度：参照《工艺手册》取 机床主轴转速：，取 实际切削速度： 被切削层： 刀具切入： 刀具切出： 走刀次数为1 机动时间： 进给量：由于其螺距,因此进给量 切削速度：参照《工艺手册》取 机床主轴转速：，取 丝锥回转转速：取 实际切削速度： 被切削层： 刀具切入： 刀具切出： （盲孔） 机动时间： 2.7 时间定额计算及生产安排 设年产量是10万件。一年有250个工作日。一个日产量420。一天工作时间的计算8个小时，每部分的生产时间不应超过1.14min。机械加工单（在上述生产类型）时间定额：大规模生产） 大规模生产： 参照《工艺手册》（生产类型：中批以上）时间计算公式： （大量生产时） 因此大批量单件时间计算： 其中： —单件时间定额 —基本时间（机动时间） —辅助时间。 —布置场所地、休息时间占操作时间的百分比值 工序：粗、精铣底面 机动时间： 辅助时间：参照《工艺手册》，取工步辅助时间。在加工过程中装卸短暂，所以取装时间。则 ：根据《工艺手册》， 单间时间定额： 工序：钻底面孔 机动时间： 辅助时间：参照《工艺手册》，取工步辅助时间。装卸短暂所以取装时间。则 ：根据《工艺手册》单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序：粗铣凸台 机动时间： 辅助时间：参照《工艺手册》，取工步辅助时间。加工过程中装卸短暂，所以取装时间。则 ：根据《工艺手册》， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序：钻侧面孔 机动时间： 辅助时间：参照《工艺手册》，取工步辅助时间。由于生产线上装时间很短，所以取装时间。则 ：根据《工艺手册》， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序：粗铣端面 机动时间： 辅助时间：参照《工艺手册》，取工步辅助时间。则 ：根据《工艺手册》， 单间时间定额： 一台机床即能满足生产要求。 工序：铣端面 机动时间： 辅助时间：参照《工艺手册》，取工步辅助时间。所以取装时间。则 ：根据《工艺手册》， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序：粗镗孔 机动时间： 辅助时间：参照《工艺手册》取工步辅助时间。所以取装时间。则 ：根据《工艺手册》， 单间时间定额： 即能满足生产要求 工序：精镗孔 机动时间： 辅助时间：参照《工艺手册》取工步辅助时间。装卸短所以取装时间。则 ：根据《工艺手册》， 单间时间定额： 即能满足生产要求 工序：端面螺纹孔攻丝 机动时间： 辅助时间：参照钻孔时间，取装卸时间，工步时间。则 ：参照钻孔值，取 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序：精铣端面 机动时间： 辅助时间：参照《工艺手册》，取工步辅助时间。 取装卸时间。则 ：根据《工艺手册》， 单间时间定额： 即能满足生产要求 工序：精铣侧面 机动时间： 辅助时间：参照《工艺手册》，取工步辅助时间。所以取装时间。则 ：根据《工艺手册》， 单间时间定额： 即能满足生产要求 工序：顶面螺纹孔攻丝 机动时间： 辅助时间：取装卸辅助时间，工步辅助时间。则 ：参照钻孔值，取 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 第3章 铣左右侧面夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具. 经过与指导老师的协商,决定设计工序铣左右侧面夹具.可以选用机床铣床X52K 3.1 机床夹具的作用及其分类 1． 机床夹具的作用 夹具是机械加工中的一种工艺设备，它在机械加工中起着十分重要的作用，主要有以下的几个方面。 1）便于工件的正确定位，以保证加工精度 工件装夹在夹具上后，工件上各有关的几何元素（点、线、面）之间的相互位置精度在一定程度上就由夹具保证。当夹具在机床上正确定位及固定以后，工件在夹具中又得到正确定位并被夹紧，这样就保证了再加工过程中“同批”工件对刀具和机床保持确定的相对位置，使加工得以顺利进行。 2）提高劳动生产效率和降低加工成本 采用夹具以后，可以省去即十分费时又不很紧缺的划线、找正工序，减少了辅助时间。若采用联动夹具装置、快速夹紧装置，既能降低劳动强度，又能提高生产效率。例如采用气压、液压等传动装置，只需要几秒钟旧可以完成夹紧动作。 3）改善工人的劳动条件 采用夹具后，工件的装卸比不用夹具要方便、省力、安全。如果生产规模较大，还可以采用机械化传动装置和自动装卸工件的自动化夹具，以实现生产过程中的自动化，进一步提高劳动生产效率和改善工人的劳动条件。 4）扩大机床工艺范围 在单件小批量生产的条件下，工件的种类、规格多，而机床的数量、品种却有限。为了解决这种矛盾，可以设计制造专用的夹具，使机床“一机多用”。例如，可以采用专用的夹具，在车床上实现拉削。 夹具在机械加工中的作用是重要的，但是在不同的生产规模和不同的生产条件下，夹具的功用也有所侧重，其结构的复杂程度也有很大的不同。例如，在单件小批生产条件下，宜于使用通用的可调夹具，若采用专用的夹具，其结构也应求简单。在大批量生产的条件下，夹具的作用则主要是在保证加工精度的前提下提高生产效率，因此夹具的结构更完善些是必要的。虽然此时夹具的制造费用大一些，但由于生产效率的提高，产品质量的稳定，技术经济效果还是好的。 2. 机床夹具的分类 夹具的分类方法比较多，一般可分为通用夹具和专用夹具。近年来为适应现代机械制造业的发展，还发展了通用可调夹具、成组夹具和组合夹具等类型。 1） 通用夹具 通用夹具是指已经标准化的、在一定范围内可以用于加工不同工件的夹具。如三爪或四爪卡盘、机器虎钳、回转工作台、磁力工作台等。这些夹具已经作为机床的附件，由专门的工厂制造供应。 2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而设计制造夹具。 3）通用可调夹具和成组夹具 着两种夹具的结构很相似，它们的共同点是：在加工完多种工件。但通用可调夹具的加工对象并不是很明确，其通用范围较大，如滑柱钻模、带各种钳口的机器虎钳等即是这类夹具。而成组夹具则是专门为成组加工工艺中某一组零件而设计的，针对性强，加工对象和适用范围明确，结构更为紧凑。 4）组合夹具 组合夹具是指按照某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先准备好的通用的标准元件和部件组合而成的夹具。这种夹具用完之后可以拆卸存放，或重新组装成新的夹具。由于组合夹具是由各种标准元件、部件组装而成，故具有组装迅速、周期短、能反复使用等特点，所以在多品种、小批量生产或新产品试制中尤为适用。 若按夹具所适用的机床来分类，可分为车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具和其他机床夹具等类型。 若按驱动夹具工作的力源来分类，还可以分为手动夹具，气动夹具，液压夹具，电磁和电动夹具等等。不顾一般多按夹具的使用特点和使用机床进行分类。 3.2 机床夹具的组成 夹具的种类虽然很多，但是他们的工作原理基本上相同，一般有如下几个组成部分。 （1） 定位元件 是用来确定工件再夹具中的位置的元件，它包括元件或元件的组合。 （2） 夹紧装置 这种装置包括夹紧元件或其组合及动力源。其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因外力而破坏。 （3） 确定夹具对机床相互位置的元件 此类的元件是为了用来确定夹具对机床工作台、导轨或主轴的相互位置。 （4） 对刀—导引元件 这类元件的共同作用是保证工件和刀具之间的正确加工位置。 （5） 其他装置或元件 这类装置或元件主要有：为使工件在依次装夹中多次转位而加工不同位置上的表面所设置的分度装置，为了便于卸下工件而设置的顶出器；以及标准话了的连件元件等。 （6）夹具体 夹具体是夹具的基座和骨架。其他装置都安在夹具体上使之成为一个夹具的整体。 当然上述的各组成部分，不是每个夹具都必须完全具备的。但一般来说，定位元件、夹紧装置、夹具体则是夹具的基本组成部分。 3.3 机床夹具的多工位加工 对于一般的机床而言，一个夹具只能夹持一个工件加工一道工序，然而对与本设计而言，一个夹具在夹持了一个工件之后被安装在数控加工中心上，数控加工中心帮助完成了多个工位的零件加工，那么对于设计出的夹具而言，使得夹具能夹持零件并能保证该零件的加工精度就显的尤为重要，本次的毕业设计中，由于齿轮箱零件的外形比较的不规则，不同面上要加工的孔系又比较的多，那么设计出来的夹具的关键就在于能否集中能加工的表面于一个夹具上的问题，使得数控加工中心在一次加工中能获得最多的工位的加工次数。因此多工位的保证也来源于夹具的设计。 在本设本设计中，除了对工件的定位和夹紧外，还有一些问题需要解决，如专用夹具的设计步骤、夹具体的设计、夹具总图上尺寸公差及技术要求的标注、工件在夹具中加工的精度分析、夹具的经济分析及机床夹具的计算机辅助设计等。这些问题将在下面做论述。 本夹具将用于X52K铣床。 3.4 定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用液压自动夹紧。 由于底面已经加工过了，所以可以以底面为加工基准，一面2销定位 3.5 切削力及夹紧力的计算 刀具：铣刀（硬质合金）刀具为硬质合金镶齿三面刃铣刀，直径选用d=80mm。 刀具有关几何参数： 由参考文献[5]5表1～2～9 可得铣削切削力的计算公式： 有： 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献[5]1～2～1可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。 1．液动夹紧装置 液动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。常用的气缸结构有活塞式和薄膜式两种。 活塞式气缸按照气缸装夹方式分类有固定式、摆动式和回转式三种，按工作方式分类有单向作用和双向作用两种，应用最广泛的是双作用固定式气缸。 2．液压夹紧装置 液压夹紧装置的结构和工作原理基本与液动夹紧装置相同，所不同的是它所用的工作介质是压力油。与气压夹紧装置相比，液压夹紧具有以下优点：①传动力大，夹具结构相对比较小；②油液不可压缩，夹紧可靠，工作平稳Z③噪声小。它的不足之处是须设置专门的液压系统，应用范围受限制。 根据切削力，夹紧力的影响因素，在夹紧不利状态过程，该夹紧力的计算应该根据机械平衡原理来设计。最后，为了确保可靠夹紧，数值乘以安全系数实际所需夹紧力。 初步确定液压缸参数 表5-1 按负载选择工作压力[1] 负载/ KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作压力/MPa < 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 表5-2 各种机械常用的系统工作压力[1] 机械类型 机 床 农业机械 小型工程机械 建筑机械 液压凿岩机 液压机大中型挖掘机 重型机械 起重运输机械 磨床 组合 机床 龙门 刨床 拉床 工作压力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 由于钻削力为4239N，往往要取大一些，在这取负载约为10000N，初选液压缸的设计压力P1=3MPa，为了满足工作这里的液压缸课选用单杆式的，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2（即液压缸内径D和活塞杆直径d应满足：d=0.707D。为防止切削后工件突然前冲，液压缸需保持一定的背压，暂取背压为0.5MPa，并取液压缸机械效率。则液压缸上的平衡方程 故液压缸无杆腔的有效面积： 液压缸直径 液压缸内径： 按GB/T2348-1980，取标准值D=80mm；因A1=2A，故活塞杆直径d=0.707D=56mm（标准直径） 则液压缸有效面积为： 2.缸体壁厚的校核 查机械设计手册，取壁厚为10mm。则 根据时； （4-2） 可算出缸体壁厚为： <10mm 则液压缸的外径 式中 ————许用应力；（Q235钢的抗拉强度为375-500MPa，取400MPa，为位安全系数取5，即缸体的强度适中），P-缸筒试验压力。 3.缸筒结构设计 缸筒两端分别与缸盖和缸底链接，构成密封的压力腔，因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关[6]。因此，在设计缸筒结构时，应根据实际情况，选用结构便于装配、拆卸和维修的链接形式，缸筒内外径应根据标准进行圆整。 活塞杆是液压缸传递力的主要零件，它主要承受拉力、压力、弯曲力及振动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。其材料取Q235钢。 1.活塞杆直径的计算[1] 由=2 可知活塞杆直径： 按GB/T2348—1993将所计算的d值圆整到标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得： d=56mm 按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量，因工进速度v=0.4m/min为最小速度，则由式 （4-3） 本例=78.5>1.25，满足最低速度的要求。 2.活塞杆强度计算： <56mm （4-4） 式中 ————许用应力；（Q235钢的抗拉强度为375-500MPa，取400MPa，为位安全系数取5，即活塞杆的强度适中） 3．活塞杆的结构设计 活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接，为了避免活塞杆在工作生产中偏心负载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，应根据负载的具体情况，选择适当的活塞杆端部结构。 4.活塞杆的密封与防尘 活塞杆的密封形式有Y形密封圈、U形夹织物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄钢片组合防尘圈时，防尘圈与活塞杆的配合可按H9/f9选取。薄钢片厚度为0.5mm。为方便设计和维护，本方案选择O型密封圈。 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用液压缸夹紧机构。 夹具在装夹时，由在定位时造成圆周上存在定位误差；夹具体在零件的内孔端面上定位时，也存在定位误差，从而会造成由原来的面接触变成点接触，从而使零件在定位时发生。 3.6 定位误差的分析 该夹具以一个平面和二个定位销定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 由[5]和[6]可得： 1 定位误差： 当以任意边接触时 通过分析可得： 因此：当以任意边接触时 2 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： ⑶ 磨损造成的加工误差：通常不超过 ⑷ 夹具相对刀具位置误差：取 误差总和： 3.7 确定夹具体结构和总体结构 对夹具体的设计的基本要求 （1）应该保持精度和稳定性 在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。 （2）应具有足够的强度和刚度 保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。 （3）结构的方法和使用应该不错 夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。 （4）应便于铁屑去除 在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。 （5）安装应牢固、可靠 夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。 加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。 3.8 夹具设计及操作的简要说明 在夹紧机构设计中，常常遇到工件需要多点同时夹紧，或多个工件同时夹紧，有时需要使工件先可靠定位再夹紧，或者先锁定辅助支承再夹紧等等，这是为了操作方便、迅速、提高生产率，减轻劳动强度，就需要采用联动夹紧机构。如图4所示。 联动夹紧有夹紧和松开两种状态，由电磁铁控制油缸来实现。 铰链夹紧机构是一种增力机构，增力倍数较大，应用广泛。铰链夹紧机构的特点是动作迅速，增力比大，易于改变力的作用方向。缺点是自锁性能差。如图5所示。 铰链夹紧有夹紧和松开两种状态，由电磁铁控制油缸来实现。 如前所述，该工件为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了液动夹紧方式。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。 此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。 该夹具方案符合生产要求，效率高，做了可活动销，满足保持正确的加工位置 总结 加工工艺规程设计通过这次毕业设计，使我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计都有了更进一步的认识，也加深了对大学四年中所学基础知识的学习和理解。毕业设计是理论联系实际的最有效方法。在具体设计过程中，必须考虑到方方面面的问题，在理论上正确无误的设计，在实际中往往存在各种问题。这样，在设计时就必须考虑所设计的机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，而不仅仅考虑理论上的可行性，毕业设计使我学会了从实际出发加工零件和设计夹具。 在本次设计中，考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题，所选用的零、部件都是操作简单，通用性较强的标准件，从现时以最低的成本实现最先进的加工。本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、钻等工序。在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面两销定位，将工件固定夹紧在夹具上。在设计过程中计算了刀具的切削力、夹具的夹紧力等，最后再通过autoCAD进行零件图和装配图的绘制。整个设计过程将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，巩固了所学知识，提高了我的学习能力。在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。但是也有存在一些不足之处： （1）对工艺规程相关知识了解欠缺，许多知识学习不到位； （2）在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，有所不足。 参考文献 [1]吴宗泽主编.机械设计课程设计手册［M］.第二版.北京.高等教育出版社.1999.6 [2]李先民主编.机械工程材料［M］.重庆大学出版社.1997.12 [3]东北重型机械学院编.机床夹具设计手册［M］.上海科学技术出版社.1988.4 [4] 艾兴主编.切削用量简明手册［M］.第三版. 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[30] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973. 致谢 过了许久，终于比较成功地完成了设计任务。回顾日日夜夜，我脾气后得感觉，通过方法得书籍，网络，教师，学生和其他可用，巩固了自己得专业知识。理解和运用所学知识有更深刻得认识。 在这一刻，我要感谢我得导师得精心指导下，不仅指导咱解决得关键技术问题，更重要得是为咱引导设计思路，并解释咱在实际得工程设计经验应用于设计因此，不仅如此，教师得敬业精神深深地感染了我，我爱和未来奉献骨刺得工作，导师是真得做得传道，授业，解惑。 精心准备得长途跋涉大学几个月了，终于到了时间得论文计划期间，像往常一样，救援得心脏，但写作过程中得感觉经常出现无力折腾和徘徊。先花那么多时间和这么多精力去完成得论文具有一定得学术价值，这是很难说得艰辛和困难，但曲终要离开得味道幕后，这是值得我一生留连忘返。 敲完最后任何一台字符，再次从仔细阅读文本已经并不陌生，我感觉好多。虽然不是特别值得一提得成就来炫耀，但对我来说，是宝贵得。这是无数得教诲，关心他人，乐于助人得结果。 我要感谢我得导师XX老师。虽然教师负责教学，科研任务，还需要一段时间，不时有门，叫我劝功课，从第一稿到最终版本，耐心，再审，大章偏颇布局，小一审缺陷