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南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 學院(系)： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械工程及自動化 學 生 姓 名： 學 號： 設(shè)計(論文)題目： 170左曲軸箱加工工藝編制 及夾具設(shè)計 起 迄 日 期: 2013年02月24日 ~ 05月25日 設(shè)計(論文)地點: 南京理工大學泰州科技學院 指 導(dǎo) 教 師: 楊正文 專業(yè)負責人: 龔光容 日期: 2013年 月 日 摘 要 本文是對170左曲軸箱零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，選擇正確的加工方法，設(shè)計合理的加工工藝過程。主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。此外還對162左曲軸箱零件的工序的加工設(shè)計了專用夾具。 本文主要對170左曲軸箱零件一個側(cè)面上的孔盡可能多地一次加工到位，設(shè)計了鉆底孔專用夾具設(shè)計。采用一面二銷定位，手工螺旋夾緊方式，經(jīng)過驗證，穩(wěn)定可靠，可以應(yīng)用實踐當中。 關(guān)鍵詞：加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具 5 Abstract This article is about the Pump body parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the stuffing box cover part two process designing special fixture. This paper mainly on one side and 170 holes on the left crankcase parts as much as possible a process in place, design the special fixture design of drill hole. The two side pin positioning, manual screw clamping way, after verification, stable and reliable, and can be applied in practice. Key words: processing technology, processing method, process documentation, fixture 目 錄 摘 要 3 Abstract 4 目 錄 5 第1章 緒論 1 1.1 機械加工工藝概述 1 1.2機械加工工藝流程 1 1.3夾具概述 2 1.4機床夾具的功能 2 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 3 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 3 1.5.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 3 第2章 零件的分析 5 2.1 零件的作用 5 2.2 零件的工藝分析 5 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 6 3.1 毛坯的制造形式 6 3.2 基準面的選擇 6 3.2.1粗基準的選擇 6 3.2.2 精基準的選擇 6 3.3 制訂工藝路線 6 3.3.1 工藝線路方案一 7 3.3.2工藝路線方案二 7 3.3.3 工藝方案的比較與分析 7 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8 3.5 確定切削用量及基本工時 9 3.5.1 工序Ⅰ：銑削底面 9 3.5.3 工序ⅠⅠ：銑頂面 10 3.5.5 工序Ⅴ：精銑E、F端面 10 3.5.7工序Ⅵ：精、粗鏜φ62、φ46、φ51.8、φ45mm孔 11 3.5.6 工序Ⅳ 鉆E、 F面孔 12 第6章 鉆孔夾具設(shè)計 15 4.1 問題的指出 18 4.2 夾具設(shè)計 19 4.2.1 定位基準的選擇 19 4.2.2 切削力及夾緊力的計算 19 4.3 定位誤差的分析 23 4.4 定位元件設(shè)計 23 4.5 定位誤差分析 24 4.6 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計 24 4.7 夾具精度分析 26 4.8 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 28 總 結(jié) 29 參 考 文 獻 30 致 謝 31 第1章 緒論 1.1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。 一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。 比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。機械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明。 總的來說，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)工藝流程是綱領(lǐng)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。 1.2機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。 2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進行工藝分析。 3) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 4) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 5) 填寫工藝文件。 6) 選擇毛坯。 7) 擬訂工藝路線。 8) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進行調(diào)整，以提高經(jīng)濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進，新材料、先進設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。 1.3夾具概述 現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準備中占有極其重要的地位。 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)稱為機床夾具。在機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。 1.4機床夾具的功能 在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。 1．機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 （1） 定位 定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。 （2）夾緊 由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2．機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導(dǎo)向。 （1）對刀 如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。 （2）導(dǎo)向 導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置 并引導(dǎo)其進行鉆削。。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術(shù)的巨大進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈的競爭。特別是近年來，，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具。 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 3）提高機床夾具的標準化程度。 4）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本。 5）適用于精密加工的高精度機床夾具。 6）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產(chǎn)率。 1.5.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化、柔性化四個方面。 標準化 機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。 夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。 通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。 精密化 精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力。 具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。 29 第2章 零件的分析 2.1 零件的作用 題目所給定的零件是162左曲軸箱（附圖1），其主要作用是保證對曲軸起固定作用，保持曲軸的正常運行。 2.2 零件的工藝分析 162左曲軸箱的零件圖中規(guī)定了一系列技術(shù)要求：（查表1.4-28《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》） 1、底面 2、頂面 3、左端面 4、右端面 5、上下凸臺面 6、各面孔系 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 毛坯的制造形式 零件材料為硼鑄鐵，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。零件輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。 3.2 基準面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工 藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 3.2.1粗基準的選擇 對于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。按照有關(guān)的粗基準選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時，選該表面為粗基準。若工件每個表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選擇加工余量最小的表面為粗基準。） 3.2.2 精基準的選擇 按照有關(guān)的精基準選擇原則（基準重合原則；基準統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對于本零件，有中心孔，可以以中心孔作為統(tǒng)一的基準，但是隨便著孔的加工，大端的中心孔消失，必須重新建立外圓的加工基面，一般有如下三種方法： 當中心孔直徑較小時，可以直接在孔口倒出寬度不大于2MM的錐面來代替中心孔。若孔徑較大，就用小端孔口和大端外圓作為定位基面，來保證定位精度。 3.3 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機床以及部分高效專用機床，配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.3.1 工藝線路方案一 一用銑床等機床逐步加工 工序Ⅰ 以1號和2號兩個定位銷孔為基準粗銑底面。 以1號和2號兩個定位銷孔為基準精銑底面 工序Ⅱ 粗銑頂面 工序Ⅲ 精銑頂面. 工序Ⅳ 鏜孔加工側(cè)面的孔，這一組有如下的孔要加工：φ62、φ46、φ51.8、φ45、鏜孔加工側(cè)面的孔第2組孔φ48、φ47、φ40、φ33、φ40、φ35粗、精鏜ф62、ф48H8（等為中心的孔系。 工序Ⅴ 鉆底各面孔加工此面(F面）的13,14,15號孔（號碼從cad零件圖上找得到） 工序Ⅶ 去毛刺，終檢。 3.3.2工藝路線方案二 一，用加工中心加工，方便快捷省事， 第一，以1號和2號兩個定位銷孔為基準，粗銑精銑加工如上的面底面、頂面。 第二，先鉆加工此面的3到12號孔，后攻絲。 第三，加工此面（E面）直徑64的軸承孔 第四，加工圖上標示為01-12的孔 加工此面(F面）的13,14,15號孔（號碼從cad零件圖上找得到） 第五，鏜孔加工側(cè)面的孔，這一組有如下的孔要加工：φ62、φ46、φ51.8、φ45、鏜孔加工側(cè)面的孔第2組孔φ48、φ47、φ40、φ33、φ40、φ35 第六 去毛刺，終檢。 3.3.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一是采用銑削方式加工端面，且是先加工孔后精加工外圓面和ф62H8（孔。；方案二是使用加工中心加工，方便快捷，減少裝夾時間。兩相比較起來可以看出，綜合考慮，我們選擇工藝路線二。 這樣由于鉆孔屬于粗加工，其精度要求不高，且切削力較大，可能會引起已加工表面變形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工藝路線確定如下： 一，用加工中心加工，方便快捷省事， 第一，以1號和2號兩個定位銷孔為基準，粗銑精銑加工如上的面底面。 第二，先鉆加工此面的3到12號孔，后攻絲。 第三，加工此面（E面）直徑64的軸承孔 第四，加工圖上標示為01-12的孔 加工此面(F面）的13,14,15號孔（號碼從cad零件圖上找得到） 第五，鏜孔加工側(cè)面的孔，這一組有如下的孔要加工：φ62、φ46、φ51.8、φ45、鏜孔加工側(cè)面的孔第2組孔φ48、φ47、φ40、φ33、φ40、φ35 第六，去毛刺，終檢。 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “170左曲軸箱”零件材料為硼鑄鐵，硬度為HBS190~241，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用機器造型鑄造毛坯。 根據(jù)上述材料及加工工藝，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： （1） 表面考慮到尺寸較多且相差不大，為簡化鑄造毛坯的外形， （2） 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差。查《機械制造工藝設(shè)計簡明 手冊》（以下簡稱〈〈工藝手冊〉〉表2.2-1,鑄件輪廓尺寸(長度方向>100~160mm,故長度方向偏差為 mm.長度方向的余量查表2.2-4,其余量值規(guī)定為3.0~3.5 mm.現(xiàn)取3.0 mm。 (5) ф62H8()孔底面加工. 按照<<工藝手冊>>表2.3-21及2.3-23 1. 研磨余量 Z=0.010~0.014 取Z=0.010 2. 磨削余量 Z=0.2~0.3 取Z=0.3 3. 銑削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69 (6)底面溝槽.采用鏜削,經(jīng)過底面研磨后鏜可保證其精度. Z=0.5 (7) 6—孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均為自由尺寸精度要求。 1．6—孔可一次性直接鉆出。 2．查〈〈工藝手冊〉〉表2.3—20得攻螺紋前用麻花鉆直徑為ф8.5的孔。 鉆孔 ф8.5 攻螺紋 M10 3.5 確定切削用量及基本工時 3.5.1 工序Ⅰ：銑削底面 本工序采用計算法確定切削用量 加工條件 工件材料：硼鑄鐵，鑄造。 加工要求：銑底面 表面粗糙度值R 為4.3。 機床：加工中心 刀具：刀片材料為YG6， 計算切削用量 確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為3mm，則毛坯長度方向的最大加工余量為4.25mm,分兩次加工,a=2mm計。長度加工方向取IT12級，取mm。確定進給量f:根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版）（以下簡稱《切削手冊》表1.4,當?shù)稐U16mmX25mm, a<=2mm時,以及工件直徑為ф160時。 f=0.5~0.7mm/r （見《切削手冊》表1.30）取f=0.5 mm/r計算切削速度: 按《切削手冊》表1.27,切削速度的 計算公式為 V=(m/min)…………………………2.1 式中, =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系數(shù)k見《切削手冊》表1.28,即 k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97 所以 V= =64.7(m/min) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 n===253(r/min) 按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2—8）與253r/min相近的機床 轉(zhuǎn)速有230r/min及305r/min?，F(xiàn)選取305r/min。如果選230m/min， 則速度損失較大。所以實際切削速度 V=80m/min 計算切削工時，按《工藝手冊》表4.2-1,取 L==42mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t==0.59(min) 3.5.3 工序ⅠⅠ：銑頂面 機床：加工中心 銑刀：選用立銑刀 d=10mm L=115mm 齒數(shù)Z=4 切削速度：參照有關(guān)手冊，確定v=15m/min =477.7r/min 采用X63臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書（見《工藝手冊》表4.2-39） 取 =475r/min 故實際切削速度為： 當時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為 查機床說明書，剛好有故直接選用該值。 計算切削工時 L=（60mm-30mm）=30mm 倒角1x45°采用90°锪鉆 3.5.5 工序Ⅴ：精銑E、F端面 機床：加工中心 （1） 精銑端面 Z=0.4mm 計算切削速度：按《切削手冊》表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=90min） 式中， ， 修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28 所以 按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8）與1023r/min。如果選995r/min，則速度損失較大。 所以實際切削速度 計算切削工時 按《工藝手冊》表4.2-1取 ， ， ， 則： = 3.5.7工序Ⅵ：精、粗鏜φ62、φ46、φ51.8、φ45mm孔 第2組孔φ48、φ47、φ40、φ33、φ40、φ35 機床：加工中心 粗鏜孔至Φ60mm 2Z=4.5mm則 Z=2.25mm 查有關(guān)資料，確定金剛鏜床的切削速度為v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金剛鏜主軸轉(zhuǎn)數(shù)為無級調(diào)數(shù)，故以上轉(zhuǎn)數(shù)可以作為加工時使用的轉(zhuǎn)數(shù)。 ， ， 則： = （1） 精鏜孔至Φ61.9mm 2Z=0.4mm， Z=0.2mm f=0.1mm/r v=80m/min 計算切削工時 ， ， 則： = （2） 鏜孔至mm 由于細鏜與精鏜孔時共用一個鏜桿，利用金剛鏜床同時對工件精、細鏜孔，故切削用量及工時均與精樘相同。 f=0.1mm/r =425r/min V=80m/min 3.5.6 工序Ⅳ 鉆E、 F面孔 （1） 鉆M6 f=0.35mm/r V=17mm/min 所以 n==401(r/min) 按機床選?。? 所以實際切削速度為： 切削工時 ， ， 則： = t=6t=60.157=0.942min （2） 鉆底孔Φ5 f=0.35mm/r v=13m/min 所以n==487r/min 按機床選取 實際切削速度 切削工時 ， ， 則： = （3） 攻螺紋M6 r=0.2m/s=12m/min 所以 按機床選取 則 實際切削速度 計算工時 ， ， 則： = x 第6章 鉆孔夾具設(shè)計 夾具的分類 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，電磁夾具以及真空夾具等。 按使用機床可分為：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，自動線隨行夾具以及其他機床夾具。 工件的裝夾方法 采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，批量較大時，都采用夾具裝夾工件。裝夾時，一般用于單件和小批生產(chǎn)，用劃針或面分表找正后再夾緊。 工件裝夾的方法有兩種： 1、 將工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上 2、 將工件裝夾在夾具上 采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點： a 、縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率 b、擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)“一機多能” c、改善工人的勞動條件，降低生產(chǎn)成本 d、保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量 工件在夾具中的定位 （1）工件的定位的基本原理 l 六點定則 用于實際生產(chǎn)時，起支承點作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。六點定則是工件定位的基本法則。 l 限制工件自由度與加工要求的關(guān)系 習慣上，工件的六個自由度都限制了的定位稱為完全定位，工件限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。 工件定位時，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時要限制，有時可不限制，視具體情況而定 在工件定位時，以下情況允許不完全定位： a． 加工通孔或通槽時，沿貫通軸的位置自由度可不限制。 b． 毛坯（本工序加工前）是軸對稱時，繞對稱軸的角度自由度可不限制。 c． 加工貫通的平面時，除可不限制沿兩個貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。 它將造成工件定位不穩(wěn)定，降低加工精度，使工件或定位元件產(chǎn)生變形，甚至無法安裝和加工。當工件的一個或幾個自由度被重復(fù)限制，但仍能滿足加工要求，即不但不產(chǎn)生有害影響，反而可增強工件裝夾剛度的定位，稱為可用重復(fù)定位。因此，不可用重復(fù)定位是不允許的。夾具上的定位元件重復(fù)限制工件的同一個或幾個自由度的定位稱為重復(fù)定位。重復(fù)定位分兩種情況：當工件的一個或幾個自由度被重復(fù)限制，并對加工產(chǎn)生有害影響的重復(fù)定位，稱為不可用重復(fù)定位。在生產(chǎn)實際中，可用重復(fù)定位被大量采用 l 基準、對定位元件的基本要求 a. 定位基準的選擇 定位基準的選擇，應(yīng)盡量使工件的定位基準與工序基準相重合；盡量用精基準作為定位基準；遵守基準統(tǒng)一原則；應(yīng)使工件安裝穩(wěn)定，加工中所引起的變形最??；應(yīng)使工件定位方便，夾緊可靠。 b. 對定位元件的基本要求 足夠的精度、足夠的強度和剛度、耐磨性好、工藝性好、便于清理切削。 （2）工件定位方式及其定位元件 b.工件以圓柱孔定位。如套類、齒輪、撥叉等。此種定位方式所用的定位元件有圓柱定位銷、定位心軸和圓錐定位銷等。工件以圓柱孔為定位基準， c.工件以外圓柱面定位。常用的定位元件有：V形塊、定位套和半圓套。工件以外圓柱面定位時， a.工件以平面定位。主要支承用來限制工件的自由度，具有獨立定位的作用。工件以平面作為定位基準時，輔助支承用來加強工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。所用定位元件一般可分為主要支承和輔助支承。 定位誤差的分析 造成定位誤差的原因有兩個：一是定位基準與限制位基準不重合，由此產(chǎn)生基準位移誤差△y 。二是定位基準與工序基準不重合，由此產(chǎn)生 基準不重合誤差△b； 基準不重合誤差△b是定位基準與工序基準不重合而造成的加工誤差，其大小為定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。一批工件逐個在夾具上定位時，基準位移誤差△y是一批工件逐個在夾具上定位時，定位基準相對于限位基準的最大變化范圍在加工尺寸方向上的投影 夾緊裝置的組成 (1)夾緊裝置的種類繁多，綜合起來其結(jié)構(gòu)均由兩部分組成。 a. 動力裝置 夾緊分手動夾緊和機動夾緊。動力裝置是產(chǎn)生原始作用力的裝置。常用的動力裝置有液壓裝置、氣動裝置、電磁裝置、電動裝置、氣-液聯(lián)動裝置和真空裝置等。按夾緊力的來源，手動夾緊是靠人力；機動夾緊是采用動力裝置。 b. 夾緊裝置 傳遞夾緊力。傳遞機構(gòu)是把原動力傳遞給夾緊裝置。動力裝置所產(chǎn)生的力或人力要正確地作用到工件上，需有適當?shù)膫鲃訖C構(gòu)。它由兩種構(gòu)件組成，一是接受原始作用力的構(gòu)件，二是中間傳力機構(gòu)。 (2)、夾緊裝置的設(shè)計要求 夾緊裝置的設(shè)計和選用是否正確，都保證工件的精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動強度有很大的影響。因此，夾緊裝置應(yīng)滿足以下要求： a. 夾緊過程中，不能破壞工件在定位時所處的正確位置。 b.夾緊力的大小適當。保證工件在整個加工過程中的位置穩(wěn)定不變，夾緊可靠牢固，振動小，又不超出允許的變形。 c.夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。工件生產(chǎn)批量越大，越應(yīng)設(shè)計較復(fù)雜、效率較高的夾緊裝置。 d.具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。力求簡單，便于制造維修，操作安全方便，并且省力。 4.1 問題的指出 機床夾具概述 在對工件進行機械加工時，為了保證加工的要求，首先要使工件相對道具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。因此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。 機床夾具的組成 1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。 2、夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力（切削力等）作用時不離開已經(jīng)占據(jù)的正確的正確位置。 3、對刀或?qū)蜓b置 其作用是確定刀具相對定位元件的正確位置。 4、連接原件 其作用是確定夾具在機床上的正確位置。 5、夾具體 夾具體是機床夾具的基礎(chǔ)件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。 6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設(shè)置的元件或裝置。根據(jù)加工需要，有些夾具上設(shè)置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準確定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對于大型夾具，常設(shè)置吊裝元件等。 以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機床夾具的基礎(chǔ)組成部分。 本夾具主要用來鉆M6螺紋底孔5（位于端面凸臺），由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 4.2 夾具設(shè)計 4.2.1 定位基準的選擇 由零件圖可,尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設(shè)計基準為兩對稱孔中心距，由于難以使工藝基準與設(shè)計基準統(tǒng)一為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對孔進行加工。同時，為了縮短輔助時間，準備采用螺旋夾緊。 4.2.2 切削力及夾緊力的計算 夾緊力的確定 (1) 夾緊力方向的確定 夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。 a. 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 (2) 夾緊力作用點的選擇 a. 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 b. 夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。 c. 夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。 (3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上， 夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復(fù)雜的問題，只能進行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)， 估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。 c.校核夾緊機構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。 也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點： （1）結(jié)構(gòu)簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。 此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。 刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為5。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=420 轉(zhuǎn)矩 T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8 T=0.206 功率 P= 在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK 式中 K—基本安全系數(shù)，1.5; K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1; K—刀具鈍化系數(shù), 1.1; K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1 則 F=KF=1.5 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 安全系數(shù)K可按下式計算有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得： 所以有： 螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 圖4.1 移動壓板受力簡圖 由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 4.3 定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為止口，而該定位元件的尺寸公差為，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。 4.4 定位元件設(shè)計 本工序選用的是兩銷與一面，定位基準為一面兩孔，所對應(yīng)的定位元件是兩銷，一個為圓銷，另一個位菱形銷，因此主要設(shè)計為兩銷設(shè)計。 由夾具裝配圖中可得兩銷中心距325其尺寸公差取工件孔中心距公差 所以兩孔中心距為：325根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》削邊銷與圓柱銷的設(shè)計計算過程如下： （1）確定兩定位銷中心距尺寸及其偏 =325 （2）確定圓柱銷直徑及其公差： 32和48 （——基準孔最小直徑） 取 （3）削邊銷與基準孔的最小配合間隙 其中：—基準孔最小直徑 —圓柱銷與基準孔的配合間隙 （5）削邊銷直徑及其公差 按定位銷一般經(jīng)濟制造精度，其直徑公差帶為h6，根據(jù)《機械制圖》第六版附錄D表則菱形銷的定位圓柱部分定位直徑尺寸為 （6）補償值 4.5 定位誤差分析 本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為： （1）移動時基準位移誤差 （2）轉(zhuǎn)角誤差 其中： 4.6 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計 工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔分鉆工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為即。再用標準擴孔鉆擴孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定，故鉆套尺寸為即。最后用的標準鉸刀鉸孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定標準鉸刀尺寸為故鉆套孔徑尺寸為。 圖：快換鉆套 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： d H D 公稱尺寸 允差 5 12 12 +0.023 +0.012 30 28 12 7 10 11.5 20.5 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示： 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 5 +0.018 0 24 25 +0.039 +0.025 1 0.6 鉆模板選用懸掛式鉆模板，在本夾具中選用的是氣動滑柱式鉆模板。利用夾具體內(nèi)安裝氣缸，使滑柱帶動升降板上升或下降由于氣缸始終作用故不需要自鎖機構(gòu)。 夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖2所示。 4.7 夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計中，當結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計的夾具進行精度分析和誤差計算。 由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證兩工藝孔尺寸及位置度公差及表面粗糙度。本道工序最后采用精鉸加工，選用GB1141—84鉸刀，直徑為，并采用鉆套，鉸刀導(dǎo)套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。 該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實體要求。即要求：（1）、各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）、各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3）、當各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4）、如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。即孔的位置度公差最小值為。 工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。 工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿足。 影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）： （1）、鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差： （2）、兩襯套的同軸度公差： （3）、襯套與鉆套配合的最大間隙： （4）、鉆套的同軸度公差： （5）、鉆套與鉸刀配合的最大間隙： 所以能滿足加工要求。 4.8 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，為提高勞動生產(chǎn)率，應(yīng)首先著眼于機動夾具，本道工序的鉆床夾具選用夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大而這將使整個夾具過于龐大。因此，應(yīng)設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有兩個：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；以增加氣缸推力。結(jié)果，本夾具結(jié)構(gòu)比較緊湊。 總 結(jié) 通過畢業(yè)設(shè)計，我對課本理論知識有了更深刻了理解，同時，繪圖能力也有了較大的提高。這對我以后的工作打下了良好的基礎(chǔ) 本文是加工工藝和夾具設(shè)計，并對工藝方案進行比較選擇合理的工藝路線，然后計算分析尺寸，并制定出工藝卡片。最后是夾具的設(shè)計。 設(shè)計的總體過程可以概括為，首先對零件的結(jié)構(gòu)、形狀及材料作整體分析，然后初選加工工藝方案。 本次畢業(yè)設(shè)計綜合了大學里所學的知識，是理論與實際相結(jié)合的一個成果。由于專業(yè)知識有限，在設(shè)計過程中遇到的問題主要通過老師的講解，同學們的討論以及查閱資料來解決。 填料箱蓋零工藝規(guī)程氣動夾具設(shè)計畢業(yè)論文 參 考 文 獻 [1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1． [2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上海科學技術(shù)出版社，2002． [4] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [5] 徐鴻本．機床夾具設(shè)計手冊[M] ．遼寧科學技術(shù)出版社，2003．10． [6] 都克勤．機床夾具結(jié)構(gòu)圖冊[M] ．貴州人民出版社，2003．4 [7] 胡建新．機床夾具[M] ．中國勞動社會保障出版社，2001．5． [8] 馮 道．機械零件切削加工工藝與技術(shù)標準實用手冊[M] ．安徽文化音像出版社，2003． [9] 王先逵．機械制造工藝學[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [10] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊[M]．中國標準出版社，1994．12． [11] 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．黑龍江科學技術(shù)出版社，2007 [12] 王光斗．機床夾具設(shè)計手冊[M]．上?？茖W技術(shù)出版社，2002．8． 致 謝 畢業(yè)設(shè)計是將大學所學的知識融合在一起，綜合運用所有的相關(guān)專業(yè)知識，是課本知識在實際中的應(yīng)用。 在設(shè)計分析中引導(dǎo)我去思考了更多的設(shè)計思路，增強了我的學習能力，與我們一起討論問題，使我對分析有了更清晰明確的認識，使我受益非淺。 畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)知識綜合應(yīng)用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程。一著手清理自己的設(shè)計結(jié)果，仔細回味畢業(yè)設(shè)計的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消。但一想起老師平時多耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當承擔的社會責任，想到世界上因為某些細小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責、一絲不茍的良好習慣。 我深深體會到這句千古言的真正含義。雖然這是我剛學會走完的第一部，是我人生中的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟了許多，使我我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正的貧乏，自己綜合運用所學專業(yè)知識的能力是如此的不足，幾年來學習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的有點心急了。 學會腳踏實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。 說實話，畢業(yè)設(shè)計真是有點累。通過畢業(yè)設(shè)計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心、細致。經(jīng)歷了畢業(yè)設(shè)計 許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂；有時應(yīng)為不小心計算出錯，只能毫不留情地重做。 由于畢業(yè)時間的倉促，很多本來應(yīng)該弄懂弄透的地方都沒有時間去細細追究來源，但我相信方向才是最重要的，因為方向確定了，就會用最少的精力做好事情，這對于我以后的工作至關(guān)重要。因為在實際生產(chǎn)生活中，要從事的工種是千差萬別的，只有從中找到自己最拿手，最有發(fā)展前途的崗位，個人才有更多的熱情，也最可能在自己的崗位做出一些貢獻。