倒档齿轮机械加工工艺规程及滚齿夹具设计

倒档齿轮机械加工工艺规程及滚齿夹具设计,齿轮,机械,加工,工艺,规程,夹具,设计 设 计 说 明 书 设计题目：倒档齿轮的加工工艺及夹具设计 院，部 学生姓名 指导教师 专业 班级 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 倒挡齿轮加工工艺规程及钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目 录 序 言 1 一 零件的分析 3 1.1零件的作用 3 1.2零件的工艺分析： 3 二 工艺规程设计 3 2.1确定毛坯的制造形式 3 2.2基面的选择 3 2.3制定工艺路线 4 2.4机械加工量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 三 机床夹具的定位及夹紧 14 3.1 概述 14 3.1.1 机床夹具的概念 14 3.1.2 机床夹具的组成 14 3.1.3 机床夹具的分类 15 3.1.4 机床夹具在机械加工中的作用 16 2.2工件的装夹方式 17 2.3 基准及其分类 18 四 夹具设计 19 4.1 问题的提出 19 4.2 定位基准的选择 19 4.3 切削力及夹紧力计算 20 4.4 定位误差分析 22 4.5 夹具设计及操作简要说明 23 总 结 23 致 谢 24 参 考 文 献 25 序 言 机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。 机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。 机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。 夹具设计中的特点： 1． 夹具的设计周期较短，一般不用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。 因此，夹具设计要保证以下几个条件： 1． 夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。 2． 保证工件的精度。 3． 保证使用方便与安全。 4． 正确处理作用力的平衡问题。 5． 注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。 6．在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具计过程中有朝着下列方向发展的趋势： （1） 发展通用夹具的新品种 A．由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。 B．广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。 （2） 发展调整式夹具 （3） 推广和发展组合夹具及拼拆夹具。 （4） 加强专用夹具的标准化和规范化。 （5） 大力推广和使用机械化及自动化夹具。 （6） 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。 本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。 由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。 一 零件的分析 1.1零件的作用 题目所给的零件是倒档齿轮。它位于车床变速机构中，主要起传递动力和扭矩的作用，工作时有一定的冲击载荷。 1.2零件的工艺分析： 倒档齿轮共有四处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1. 以为中心的加工表面 这一组加工表面包括：直径为20的孔。 2 以直径为中心加工的外圆和端面 二 工艺规程设计 2.1确定毛坯的制造形式 零件的材料为45棒料，考虑到零件的几何形状比较简单。所以锻造的方法获得毛坯。 2.2基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取直径为φ109的外圆表面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧外圆， 精基准的选择应满足以下原则： （1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。 （3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。 精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问。因为工件的端面和外圆都与内孔的中心线，有严格的技术要求，因此因此要以内院为精基准，来加工外圆和端面， 2.3制定工艺路线 方案一： 下料，棒料 工序2： 锻造毛坯尺寸Φ109x105mm 工序3： 热处理 工序4：夹一端直径为109的外圆圆，找正工件，照顾各部加工量，车另一端端面和外圆，钻孔 . 工序5： 倒头，夹外圆，按内孔表面找正，车另一端面保证总长100mm车内孔尺寸Φ20mm。倒角 工序6： 以Φ20mm内孔及一端面定位装夹工件，车外形各部尺寸，倒角。 工序7： ：插键槽 工序8： 以内圆和端面定位滚齿轮mm 方案二： 下料，棒料 工序2： 锻造毛坯尺寸Φ109XΦ105mm 工序3： 热处理 工序4：夹直径109的一端外圆，照顾各部分加工余量，粗车直径为80的端面和外圆。车 直径为40的外圆 工序5： 倒头，夹直径为80的外圆和端面，倒角，钻孔，绞孔。 工序6： 拉键槽 工序7： 以内孔和端面定位滚齿 工序8： 去毛刺 工序9： 质检入库 工艺路线方案的比较 工艺方案二与方案一的不同在于方案一，车外圆后以内孔找正，保证了精度，而方案一的方法过于虽然简单，但不易保证精度，因为工件精度要得到保证， 因此选择方案二 具体的工艺路线如下 工序2： 锻造毛坯尺寸Φ109XΦ105mm 工序3： 热处理 工序4：夹直径109的一端外圆，照顾各部分加工余量，粗车直径为80的端面和外圆。车 直径为40的外圆 工序5： 倒头，夹直径为80的外圆和端面，倒角，钻孔，绞孔。 工序6： 拉键槽 工序7： 以内孔和端面定位滚齿 工序8： 去毛刺 工序9： 质检入库 2.4机械加工量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定如下： 工序 1 粗车Φ80端面及外圆柱面， 工件材料：45 δb=220MPa 锻造 加工要求：车削Φ80mm端面及外圆柱面， 刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸16x25mm,=90,=15, =12,=0.5mm 2．计算切削用量 (1) 粗车Φ80mm端面和外圆车直径为40的外圆 1) 已知毛坯长度方向的加工余量为5+0..8 -0。7mm,考虑的模铸拔模斜度，=4mm 2) 进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25 mm >3~5mm,以及工件直径为120时，f =0.7~1.0mm/r 按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r 3) 计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)确定机的主轴转速 ns== 504r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。 所以实际切削速度v=110r/min/。 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 　　　　　　　　　L==40mm , =2mm, =0, =0 tm===0.098(mi 1） 加工工时 其中 由表22 所以 扩孔： 21.7 按机床取 所以实际切削速度 工时： 切入 所以 粗车Φ109mm端面和外圆 1) 已知毛坯长度方向的加工余量为5+0..8 -0。7mm,考虑的模铸拔模斜度，=4mm 2) 进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25 mm >3~5mm,以及工件直径为109时，f =0.7~1.0mm/r 按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r 3) 计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)确定机的主轴转速 ns== 504r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。 所以实际切削速度v=110r/min/。 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 　　　　　　　　　L==40mm , =2mm, =0, =0 tm===0.098(mi 2） 加工工时 其中 由表22 所以 扩孔： 21.7 按机床取 所以实际切削速度 工时： 切入 所以 3、工序3钻，扩直径为18的孔 (1) 钻φ18孔 a/加工条件：机床：车床CA6140床.. 刀具：麻花钻 其中d=18 .b/计算切削用量：=20mm 由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知： .f=0.36mm/r v=0.35m/s . 确定主轴转速： n==.334r/min . 按机床选取： 实际机床选取： v= 切入 切出 l=80mm 切削工时： . （2）扩φ20 a/加工条件：机床：CA6140车床.. 刀具：扩孔钻 其中d=20mm .b/计算切削用量：=2mm 由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知： .f=0..81mm/r v=0.14m/s 确定主轴转速： n==.121.5r/min . 按机床选取： 实际机床选取： v= 切削工时： . 机床　L2110A拉床 1)选择拉刀。见《机械加工工艺手册》第三章中拉床 　　选用键槽拉刀　 2)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有 工件速度　　　　＝18m/min 纵向进给量 ＝0.5B＝20mm(双行程) 切削深度　　　　　＝0.0157mm/st 　 3)切削工时　　 　式中　D---被加工直径　 b----加工宽度 　　　　Z--单边加工余量 　　　　K---系数 　　　　V---工作台移动速度 　　　　--工作台往返一次砂轮轴向进给量 　　　　--工作台往返一次砂轮径向进给量　 　　　　＝0.55(min) 以内孔和端面定位精车外圆各个部分至图样尺寸 精车各个部分外圆 1) 已知毛坯长度方向的加工余量为2+0..8 -0。7mm,，=2mm 2) 进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25 mm >3~5mm,以及工件直径为109时，f =0.7~1.0mm/r 按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r 3) 计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)确定机的主轴转速 ns== 504r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。 所以实际切削速度v=110r/min/。 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 　　　　　　　　　L==40mm , =2mm, =0, =0 tm===0.098(mi 3） 加工工时 其中 由表22 所以 1)滚齿 1) 滚齿用M=4，z=17的滚刀 2) 进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25 mm >3~5mm,以及工件直径为76时，f =0.7~1.0mm/r 按滚齿机说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r 3) 计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)确定机的主轴转速 ns== 504r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。 所以实际切削速度v=110r/min/。 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 　　　　　　　　　L==40mm , =2mm, =0, =0 tm===0.098(min) 工序 4：1)滚齿M=5，z=19的齿轮，用M=5，z=19的滚齿 1) 用m=5,z=19的滚齿 2) 进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25 mm >3~5mm,以及工件直径为39时，f =0.7~1.0mm/r 按滚齿机说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r 3) 计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)确定机的主轴转速 ns== 504r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。 所以实际切削速度v=110r/min/。 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 　　　　　　　　　L==40mm , =2mm, =0, =0 tm===0.098(min) 三 机床夹具的定位及夹紧 3.1 概述 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。 3.1.1 机床夹具的概念 在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。 3.1.2 机床夹具的组成 1. 机床夹具的基本组成部分 （1）定位装置 该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。 （2）夹具装置 该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程中正确位置不变。 （3）夹具体 夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。 2. 机床夹具的其他特殊元件或装置 （1）连接元件 根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。 （2）对刀元件 常用在普通铣床夹具中，用对刀快调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不与对刀快直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀快工作表面。 （3）导向元件 常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。 （4）其他元件或装置 根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等。这些元件或装置需要专门设计。 3.1.3 机床夹具的分类 根据机床夹具的通用化程度，可将夹具氛围以下几种： 1. 通用夹具 可加工一定范围内不同工价的夹具为通用夹具，如车床上的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘；铣床上的平口虎钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已标准化，由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。 由于使用通用夹具夹紧工件比较费时，操作复杂，生产效率低，且较难装夹形状复杂的工件，故通用夹具主要用于单件小批生产，在产品固定的大批量生产中很少使用通用夹具，而使用效率较高的专用夹具。 2. 专用夹具 专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所以结构紧凑，操作迅速方便。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造。 专用夹具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸稳定，互换性高，并且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需要而专门设计的，所以它的适用范围较窄。此外、专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时，往往因无法再使用而报废，因此，专用夹具主要适用于产品品种相对稳定的大批大量生产。 3. 成组夹具 根据成组技术原来技术的用于成组加工的夹具。这种夹具的特点是，在通用的夹具体上，只需对夹具的部分元件稍加调整或更换，即可用于组内的不同工件的加工。 4. 组合夹具 组合夹具是由可循环使用的标准夹具零件部件组装成易于联结和拆卸的夹具。它在使用上具有专用夹具的优点，而当产品更换时，不存在夹具“报废”问题。因为它可以拆开，其元件可清洗入库，留待组装新的夹具。因此，组合夹具很适合于新产品试制和单件小批生产使用。由于组合夹具还具有缩短生产准备周期，减少专用夹具种类、数量和存放面积等优点，特别适用于新产品的试制和多品种小批量生产。 5. 随行夹具 随行夹具为自动线上使用的一种夹具。自动线夹具基本上分为两类：一类为固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类为随行夹具，她除了具有一般夹具所担负的装夹任务外，还担负自动线输送工件的任务。所以，它是跟随被加工工件沿着自动线从一个工位移到下一个工位的，故称为随行夹具。 除了上述分类外，夹具还可以按照动力来源不同分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及自夹紧夹具等，按工种还可以分为车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、钻床夹具等。 3.1.4 机床夹具在机械加工中的作用 夹具是机械加工中的一种工艺装备，它在生产中起的作用很大，所以在机械加工中的应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用： 1. 保证工件的加工精度 由于采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，所以在机械加工中，可以保证工件各个表面的相互位置精度，使其不受或不受各种主观因素的影响，容易获得较高的加工精度，并使一批工件的精度稳定。 2. 提高劳动生产率和降低加工成本 采用夹具使工件装夹方便，免去工件逐个找正对刀所花费的时间，因此可以缩短辅助时间。另外，采用夹具装夹或，产品质量稳定，对操作工人的技术水平的要求可以降低，有利于提高生产率和降低成本。 3. 扩大机床工艺范围和改变机床用途 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。这是在生产条件有限的也器中常用的一种技术改造措施。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗摸夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工，一充分发挥通用机床的作用。 4. 改善劳动条件和保证生产安全 使用专用机床夹具可减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，保证安全生产。 2.2工件的装夹方式 工件在机床上的装夹方式有以下三种方法： 1. 直接找正法 在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加工的正确位置的方法。 直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技术水平。此法一般多用于单件小批生产和精度要求特别高的场合。 2. 划线找正法 在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确位置的方法。 此法由于受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单件小批量生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。 3. 用夹具装夹 即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方法。 此法使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和大量生产。 上述用装夹工件的方法有以下几个特点： 工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与夹具上的定位元件相接触而实现的。 由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确的位置。 通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。 2.3 基准及其分类 机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求：表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就不无法确定表面的位置。 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。 1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。 2. 工艺基准 零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。 （1）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。 （2）测量基准 测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。 （3）工序基准 在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。 （4）定位基准 工件定位时所采用的基准，称为定位基准。 需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。 四 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。 由指导老师的分配，决定设计第4道工序铣端面的铣床夹具。 4.1 问题的提出 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。 在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。 本夹具主要用于铣端面，本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。 4.2 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用外圆和底面为定位基准，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。 4.3 切削力及夹紧力计算 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。 1. 夹紧力方向的确定 （1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面 （2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致 2. 夹紧力作用点的选择 （1）应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。 （2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形 （3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位 3. 夹紧力大小的估算 （1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。 （2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算。 （3）对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合，必须计入惯性力。 （4）分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力 （5）将计算夹紧力再乘以K，即得实际夹紧力。K为总安全系数，K=K0K1K2K3 各种因素的安全系数可查表2-3，一般K=1.5~2.5；当夹紧力与切削力相反时，K=2.5~3 。 （1）刀具： 采用端铣刀 φ31mm z=24,用1把圆柱铣 机床： x51立式铣床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K= 其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅： 许用应力幅： 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力 4.4 定位误差分析 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin=0.053-0.024=0.029 本工序采用一活动V型块，一挡块定位，工件始终靠近挡块的一面。但是，由于此道工序加工的是面，因此本道工序要求不高，故应当能满足定位要求。 4.5 夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了手柄夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。 夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 总 结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。 回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。 这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！ 致 谢 这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。 这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献 1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年 2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年 3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年 4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年 5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月 6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年