机械制造技术课程设计-机油泵体加工工艺钻4-M6夹具设计方案2【全套图纸】 .pdf

设计说明书设计说明书 题目：机油泵体零件的工艺规程及钻 4-m6 孔夹具设计 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。 机油泵体加工工艺规程及其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。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 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 目目 录录 序言序言1 一一. 零件分析零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 二二. 工艺规程设计工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式 4 2.2 基面的选择 5 2.3 制定工艺路线 5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.5 确定切削用量及基本工时8 三三 机床夹具介绍机床夹具介绍 14 3.1 夹具的现状及生产对其提出新的要求14 3.2 现代夹具的发展方向17 3.3 工件的定位19 3.4 工件的夹紧21 四四 夹具设计夹具设计 23 4.1 问题的提出23 4.2 定位基准的选择24 4.3 切削力和夹紧力的计算26 4.4 定位误差分析27 4.5 夹具设计及简要操作说明29 总 结30 致 谢31 参考文献参考文献 32 第 1 页 共 36 页 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接 供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各 种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业， 因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低 是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 机油泵体的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制 图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设 计之后的下一个教学环节。 正确地解决一个零件在加工中的定位， 夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹 具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新 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 设计中既要注意基本概念、 基本理论， 又要注意生产实践的需要， 只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评 指正。 第 2 页 共 36 页 一、一、 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 机油泵体的作用，待查 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 机油泵体有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1： 以下端面为基准的加工面， 这组加工面主要是台阶面和底座上 的 2- 17 孔。 2：以17 孔为基准的加工面，这组加工面主要是各个孔端面及 其孔 第 3 页 共 36 页 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht200，考虑到运行时经常需要挂倒档以倒行或 辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这 种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮 廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上 考虑也是应该的。 2.2 基面的选择基面的选择 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 第 4 页 共 36 页 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。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。先选取下端面作为定位基准， 。 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。 以已经加工好的17 孔和一端面为定位精基准， 加工其它表 面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基 准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专 门的计算，在此不再重复. 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定 为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具， 第 5 页 共 36 页 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案： 方案一 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面及其距离下端面为 5mm 端面 4 铣 铣距离地面 25mm 的台阶面 5 钻 钻 2-17 孔 6 车 车67 的端面及其内圆 7 车 车22 的内圆及其端面 8 压入衬套 9 车 校正内孔 10 钻 钻 4-m6 孔 11 钻 钻 2-4 孔 12 入库 入库 方案二 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面及其距离下端面为 5mm 端面 4 车 车67 的端面及其内圆钻 5 车 车22 的内圆及其端面 6 铣 铣距离地面 25mm 的台阶面 第 6 页 共 36 页 7 钻 钻 2-17 孔 8 压入衬套 9 车 校正内孔 10 钻 钻 4-m6 孔 11 钻 钻 2-4 孔 12 入库 入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一先加工底面，台阶面 和底座上的孔，再以底座上的孔和底面作为定位基准加工其他工 序，这样有效提供了定位基准，提高加工精度。而方案二先加工 67 和22 再加工底座上的孔，这样不利用车67 和22 孔时 的定位基准选择，不能很好的保证加工精度，综合考虑我们选择 方案一。 具体的加工路线如下 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面及其距离下端面为 5mm 端面 4 铣 铣距离地面 25mm 的台阶面 5 钻 钻 2-17 孔 6 车 车67 的端面及其内圆 7 车 车22 的内圆及其端面 8 压入衬套 9 车 校正内孔 10 钻 钻 4-m6 孔 11 钻 钻 2-4 孔 12 入库 入库 第 7 页 共 36 页 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 机油泵体零件材料为 ht200 重量为 1 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直 接获得。 2、机油泵体的下端面 由于机油泵体下端面要与其他接触面接触， 同时又是22 和67 孔的中心线的基准。粗糙度要求为 3.2 和 12.5，查相关资料知余 量留 2mm 比较合适。 3、机油泵体的孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 it7it8 之间，参照 参数文献，确定工艺尺寸余量为 2mm 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序工序 1：铸造：铸造 工序工序 2：时效处理：时效处理 工序工序 3：铣下端面及其距离下端面为：铣下端面及其距离下端面为 5mm 端面端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=， 0 40dmm=，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 第 8 页 共 36 页 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 125 995 / min 40 s v nr d = 按机床标准选取 w n 1000min/r 40 1000 125.6/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 1000r/min 时 0.2 4 1000800/ mzw ff znmm r= = 按机床标准选取800/ m fmm r= 3）计算工时 切削工时：147lmm=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 14793 0.8min 1000 0.2 m w lll t n fx + = 工序工序 4：铣距离地面：铣距离地面 25mm 的台阶面的台阶面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd25 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 第 9 页 共 36 页 mmap5 . 1= 5）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/17.796 50 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r 50 750 117.15/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 6）计算工时 切削工时：mml15=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min18 . 0 2 . 0750 3915 21 = + = + = xfn lll t w m 工序工序 5：钻：钻 2-17 孔孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 17 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 第 10 页 共 36 页 ns= w d 1000 c v = 1000 30 17 562r/min 与 562r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 600r/min 。 现 选 取 w n =600r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 17 600 32/ min 1000 m = 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=20mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 2043 600 0.13 + =0.35min 工序工序 6：车：车67 的端面及其内圆的端面及其内圆 1) 切削深度 单边余量为 z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.5mm/r 3) 计算切削速度 v yx p m v c k fat c v vv = 其中： v c =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。修正系数 v k 见 切削手册表 1.28,即 mv k=1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k=0.81 , bv k=0.97。 所以 0.350.150.2 456 602.20.8 v c v = 1.440.81.040.810.97=125m/min 4) 确定机床主轴转速 第 11 页 共 36 页 ns= w d 1000 c v = 1000 125 x67 x 594r/min 与 594r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 600r/min 。 现 选 取 w n =600r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 67 600 126/ min 1000 x m = 5) 切削工时， tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=25mm; 1l=4mm; 2 l=0mm; tm= fn l w 21 ll + i= 25 600 0.5 =0.08(min) 工序工序 7：车：车22 的内圆及其端面的内圆及其端面 1) 切削深度 单边余量为 z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.35mm/r 3) 计算切削速度 v yx p m v c k fat c v vv = 其中： v c =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。修正系数 v k 见 切削手册表 1.28,即 mv k=1.44 , sv k=0.8 , kv k=1.04 , krv k=0.81 , bv k=0.97。 所以 第 12 页 共 36 页 v c v 35 . 0 15 . 0 2 . 0 8 . 02 . 260 342 =1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 89 x20 x 1417r/min 与 1417r/min 相近的机床转速为 1500r/min。现选取 w n =1500r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 20 1500 94.2/ min 1000 x m = 5) 切削工时， tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=16mm; 1l=4mm; 2 l=0mm; tm= fn l w 21 ll + i= 16 1500 0.35 =0.03(min) 工序工序 8：压入衬套：压入衬套 工序工序 9：校正内孔：校正内孔 工序工序 10：钻：钻 4-m6 孔孔 钻孔mm4： 选用mm4高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得mm/r28 . 0 f= 机 c v16m/ min=（ 切削表 2.15） min/ r636 4x 16x1000 d v1000 c = 机 机 n 第 13 页 共 36 页 按机床选取600 / minnr= 机 dn x4x600 7.5m/ min 10001000 c v= 机 机 基本工时： 12 2033 0.15 f600 0.28 lll t nx + + = 机 机 min 攻螺纹 m6mm： 选择 m6mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即1.25/fmm r= 7.5/min c vm= 机 10001000 7.5 398( / min) 6 c v nr d = 查 按机床选取400 / minnr= 机 7.8/ min c vm= 机 基本工时： 12 1033 0.032(min) 400 1.25 lll t n f + + = 机 工序工序 11：钻：钻 2-4 孔孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 4 1)进给量 取 f=0.25mm/r 2)切削速度 v=1424m/min. 取 v=15m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 15 4 1194r/min 第 14 页 共 36 页 与 1194r/min 相近的机床转速为 1200r/min。现选取 w n =1200r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 4 1200 15/ min 1000 m = 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=10mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 1043 1200 0.25 + =0.056min 第 15 页 共 36 页 三三 机床夹具介绍机床夹具介绍 夹具最早出现在 1787 年， 至今经历了三个发展阶段。 第一阶段表 现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低， 机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而 夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着 机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。 夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐 渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世 界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据 相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密 结合。 3.1 夹具的现状及生产对其提出新的要求夹具的现状及生产对其提出新的要求 现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市 场激烈竞争，企业中多品种生产的工件已占工件种类数的 85%左 右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具 有大批量生产的能力工厂中约拥有 1300015000 套专用夹具。另 一方面，在多品种生产的企业中，约隔 4 年就要更新 80%左右的 专用夹具，而夹具的实际磨损量只有 15%左右，特别最近年来柔 性制造系统（fms）、数控机床（nc），加工中心（mc）和成组加 工（gt）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋 近于大批量生产的水平。 综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求： 1. 能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期 2. 能装夹一组相似性特征的工件 第 16 页 共 36 页 3. 适用于精密加工的高精度的机床 4. 适用于各种现代化制造技术的新型技术 5. 采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置， 进一步提高劳 动生产率 3.2 现代夹具的发展方向现代夹具的发展方向 现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准 化等四个方面： 1. 精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要 求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘， 其分度可达正负 0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心 精度为 5um，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆 读可达 0.20.5um。 2. 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的， 以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有： 自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使 用电动虎钳装夹工件， 可使工件效率比普通虎钳提高了 5 倍左右； 而高速卡盘则可保证卡爪在转速 9000r/min 的条件下能正常夹紧 工件，使切削速度大幅度提高。 3. 柔性化 夹具的柔性化与机床的柔性化相似， 它是通过调组合等方式， 以适应工艺可变因素的能力。 工艺的可变因素主要有： 工序特征、 生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种 第 17 页 共 36 页 类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数 控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主 要方向。 4. 标准化 夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型 夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立 典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和不见的 形成：舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、 元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并 为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、 部件的国家标准：gb21482249-80，gb22622269-80 以及通用夹 具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化 的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业 化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 3.3 工件的定位工件的定位 3.3.1 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的 加工位置，它包括工件在夹具的定位、夹具在机床上的安装以及 夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具 的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工 位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。 1. 六点定位原则 定位，就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一 第 18 页 共 36 页 个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度， 使工件在夹具中的位置完全确定，这就是工件定位的“六点定位 原则” 。 2. 工件定位中可能出现的集中情况 （1）完全定位 六个支承点限制了工件的全部自由度，称为完全定位。 （2）不完全定位 根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这 样的定位，称为不完全定位。 （3）欠定位 根据工件的加工要求， 应该限制的自由度没有被限制的定位， 称为欠定位。器定位无法保证加工要求，所以是决不允许的。 （4）过定位 夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一 个或几个自由度的现象，称为过定位。过定位中常会出现干涉现 象。 消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法：一种是 提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。一种 是改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不 起定位作用。 3.3.2 常见定位方式及定位元件常见定位方式及定位元件 定位方式和定位元件的选择包括选择定位元件的结构、 形状、 尺寸及布置形式等，他们主要取决于工件的加工要求、工件定位 基准和外力的作用等因素。 1. 工件及平面定位 第 19 页 共 36 页 （1） 主要支承 主要支承用来限制工件的自由度， 起定位作 用 1）固定支承 2）可调支承 3）自位支承 （2）辅助支承 提高工件的安装刚性和稳定性 1）螺旋式辅助支承 2）自位式辅助支承 3）推引式辅助支承 4）液压锁紧的辅助支承 2. 工件以圆柱空定位 （1）圆柱销 （2）圆锥销 （3）圆柱心轴 3. 工件以外圆柱面定位 （1）在 v 形块中定位 （2）在圆孔中定位 （3）在半圆孔和圆锥孔中定位 3.4 工件的夹紧工件的夹紧 在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两 个工作过程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢 在定位元件上，使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重 力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保 第 20 页 共 36 页 证加工精度和安全生产。这样把工件压紧夹牢的装置，即称为夹 紧装置。 3.4.1 夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求 1. 夹紧装置的组成 （1）力源装置 （2）中间传动机构 作用如下： 1）改变夹紧作用力的方向 2）改变夹紧作用力的大小 3）具有一定的自锁性能 （3）夹紧元件 2. 对夹紧装置的基本要求 （1）夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置 （2）夹紧力的大小要适当 （3）夹紧装置要操作方便 （4）结构要进凑简单，有良好的结构工艺性，尽量使用标准 件 3.4.2 夹紧力的确定夹紧力的确定 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 第 21 页 共 36 页 （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=1.52.5；当夹紧力 与切削力相反时，k=2.53 。 3.4.3 典型夹紧结构典型夹紧结构 1. 斜楔夹紧结构 2. 螺旋夹紧结构 （1）单个螺旋夹紧结构 （2）螺旋压板夹紧结构 （3）偏心夹紧机构 第 22 页 共 36 页 3.4.4 定心夹紧机构定心夹紧机构 当加工尺寸的工序基准是中心要素（轴线、中心平面等）撕， 为使基准重合以减少定位误差，可以采用定位夹紧机构，所以， 定心夹紧机构主要用于要求准确定心或对中的场合。定心夹紧机 构可分为以下几种： （1）螺旋式定心夹紧机构 （2）杠杆式定心夹紧机构 （3）楔式定心夹紧机构 （4）弹簧筒夹式定心夹紧机构 （5）膜片卡盘定心夹紧机构 （6）波纹套定心夹紧机构 （7）液性塑料定心夹紧机构 第 23 页 共 36 页 四、四、 夹具设计夹具设计 4.1 问题问题的提出的提出 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加 工机油泵体零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计 内容，需要设计 4-m6 钻床夹具一套。 4.2 定位基定位基准准的选择的选择 由于该零件中心线要满足尺寸要求以及平行度要求。为了保 证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳 动生产率和降低劳动强度。由零件图可知：该零件的中心线和轴 线有尺寸要求及平行度要求，其设计基准为孔的中心线。为了使 定位误差达到要求的范围之内，在此选用一面两孔定位，这种定 位在结构上简单易操作。采用底平面与底平面两孔定位的方式， 保证平面加工的技术要求。同时，应加一侧面定位支承来提高强 度。 4.3 切削切削力和力和夹紧夹紧力力的计的计算算 本刀具材料：vcw r418 （高速钢端面铣刀） 刀 具 有 关 几 何 参 数 ： 00 0 1510= 00 0 128= 00 85= n 00 2515= mmd63= 8=z zmmaf/25. 0= mmap0 . 2= 由机床夹具设计手册表可得铣削切削力的计算公式： 第 24 页 共 36 页 pzppc zkbdfacf 9 . 01 . 172. 01 . 1 = 式（2.1） 查机床夹具设计手册表1021得：294= p c 对于灰铸 55 . 0 ) 190 ( hb k p = 式（2.2） 取175=hb ， 即96. 0= p k 所以 )(69.64096. 08606325. 00 . 2294 9 . 01 . 172. 01 . 1 nfc= 查表可得： 垂直切削力 ：)(62.5769 . 0nff ccn =（对称铣削） 式 （2.3） 背向力：)(38.35255 . 0 nff cp = 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：fkwk= 式（2.4） 安全系数 k 可按下式计算 6543210 kkkkkkkk = （2.5） 式中： 60 kk为各种因素的安全系数，机床夹具设计手册 可得： 25. 20 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1=k 所以 )(55.144125 . 2 69.640nfkw ck = 式（2.6） )(62.129725 . 2 72.576nfkw cnk = 式 （2.7） )(86.79225. 238.352nfkw pk = 式 （2.8） 第 25 页 共 36 页 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。 单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： )( 21 0 + = tgtg ql w z 式（2.9） 式中参数由参考文献16机床夹具设计手册可查得： 0= 912= o 059 2 = o 其 中 ：)(60 mml = )(25 nq = 螺旋夹紧力：)(08.1923 0 nw = 易得： k ww 0 经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹 紧机构工作是可靠的。 4.4 定位定位误差误差分析分析 该夹具以平面定位定心元件中心线与平面规定的尺寸公差。 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 工序所规定的工序公差。 gwj + 与机床夹具有关的加工误差 j ，一般可用下式表示： mjjjwdadzwj += 式 （2.10） 由机床夹具设计手册可得： 、平面定位定位误差 ：0= wd 、夹紧误差 ：cos)( minmax yy jj = 式（2.11） 第 26 页 共 36 页 其中接触变形位移值： mm l n c hb k rk nzhb azrazy 004. 0) 62.19 )( 1 =+= 式（2.12） mm yjj 0036. 0cos= 、磨损造成的加工误差： mj 通常不超过mm005. 0 、夹具相对刀具位置误差： ad 取mm01. 0 误差总和：mmmm wj 07. 00522. 0=+ 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要 求。 4.5 夹具的夹具的简简要要操操作说明作说明 夹具设计及操作的简要说明如前所述， 应该注意提高生产率， 但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费 时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特 点。经过分析，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构） 。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。以便随时根据情况进行调整。 装配装配图图附附图图如如下下 第 27 页 共 36 页 夹具体如下夹具体如下 第 28 页 共 36 页 总总 结结 毕业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