工艺夹具毕业设计15典型零件的模具的工工艺及其工装设计

典型零件的模具的工工艺及其工装设计报告 The typical model spare parts processes the craft and its work to equip to account a report 摘 要： 本毕业设计主要围绕典型零件的加工工步 ,工序 ,工艺 ,效率 ,怎样得到高质量的典型零件的加工产品所分析的加工工艺设计 ,以及为之所必须的工艺装备和为企业生产做准备的工装设计 ,从为教学生产所服务。 关键词： 典型零件 加工工艺 工装设计 典型零件 轴类零件 一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求 轴类零件是机械中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。其结构特点 :有光轴 ,空心轴 ,半轴 ,阶梯轴 ,花键轴 ,十字轴 ,偏心轴 ,曲轴及凸轮轴等 .轴的长径比小于 5的称为短轴，大于 20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。 轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和 表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项： (一 )尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（ IT5IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（ IT6 IT9）。 (二 )几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。 (三 )相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的 。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为 0.01 0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为 0.001 0.005mm。 (四 )表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为 Ra2.5 0.63m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.63 0.16m。 二、轴类零件的毛坯和材料 (一 )轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外 圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 (二 )轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和 韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达 45 52HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢 GCr15和弹簧钢 65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达 50 58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用 38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变 形很小，硬度更高的特性。 三、轴类零件典型工艺路线 对于 7级精度、表面粗糙度 Ra0.8 0.4m的一般传动轴，其典型工艺路线是：正火车端面钻中心孔粗车各表面精车各表面铣花键、键槽热处理修研中心孔粗磨外圆精磨外圆检验。 轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。 中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在 车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。 对于空心轴（如机床主轴），为了能使用顶尖孔定位，一般均采用带顶尖孔的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，则在重装锥堵或心轴时，必须按外圆找正或重新修磨中心孔。 轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。 在轴类零件的加工过程中，应当安 排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。 四、细长轴加工工艺特点 由于细长轴刚性很差，在加工中极易变形，对加工精度和加工质量影响很大。为此，生产中常采用下列措施予以解决。 (一 ) 改进工件的装夹方法 粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向 伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。 精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。 (二 )采用跟刀架 跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。 (三 )采用反向进给 车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具），这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向 尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。 (四 )采用车削细长轴的车刀 车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向振动和弯曲变形。粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑容易。精车用刀常有一定的负刃倾角，使切屑流向待加工面。 典型零件加工工艺分析 工艺规程的编制是工艺准备中一项非常重要和复杂的工作。工艺设计应尽量做到：先应用成组技术，把各种具有相似或相同特征的零件分类编码，采用统一的解决方案，并利用技术专家、老技术人员的技术和经验，对工艺进行优化 设计，实现工艺标准化、规范化，再利用计算机进行数据处理，储入计算机中，为以后工艺设计提供样板模式。 减速器低速轴机械加工工艺设计 图 1-01 减速器低速轴图 如上图所示减速器低速轴图。轴颈 A、 B安装滚动轴承； E部位安装齿轮； D部位上装有用于齿轮轴向固定的轴套； G部位安装传动输出的皮带轮。零件承受中等载荷，受冲击力很小，轴颈部位磨损不严重。主要技术要求如下： （ 1） D、 E、 B、 G各外圆表面的圆度误差不大于其尺寸公差值的一半； （ 2） 轴颈 A、 B对轴心线 A B的径向圆跳动误差不大于 0.02； E、 G对轴心线 A B的径向圆跳动误差不大于 0.025； （ 3）端面 C、 F对轴心线 A B的端面圆跳动误差不大于 0.025； （ 4）键槽对轴心线 A B的对称度误差不大于 0.03。 生产类型为：中批量生产。试选择零件的材料，并制定零件的机械加工工艺规程和加工两个槽时的工装设计。 1选择零件的材料 从减速器传动轴的受力分析可知，它受扭转一弯曲复合作用力，由于其承受中等载荷，工作又较平稳，冲击力很小，所以可采用优质碳素结构钢的 45#钢，坯料用热轧圆钢。为了改善 组织、提高力学性能，坯料要经过正火热处理。 2选择定位基准 加工实心轴类零件的定位精基准，最常用的是两端中心孔。在单件小批生产情况下，坯料直径、长度又不很大时，可以在普通车床上加工出所需的中心孔；如果坯料直径较大，长度较长，特别是当坯料为较大的模锻件时，则可以在立式钻床上用专用夹具定位夹紧坯料钻出中心孔；在生产批量较大时，可以在专用的双面铣床上铣端面和钻中心孔。此减速器低速轴坯料直径较大，所以在立式钻床上钻出 A型中心孔。 为保证中心孔定位准确，在粗车后精车前，一端要重新加工出带 120保护锥的 B型中心孔，另一端按要求加工出 C型 M16中心孔，但螺纹不攻。在磨削轴颈 A、 B之前，两端中心孔还必须经过修研。 3选择加工方法 轴颈 A、 B的尺寸精度和表面粗糙度都要求较高（公差等级为 IT6，表面粗糙度值 Ra为 1.6）。必须经过粗车半精车磨削。因为磨削可以精确的达到 IT6 IT7级公差和 Ra1.6 0.8表面粗糙度。其它外圆表面，通过车削便可以达到所需的尺寸精度、表面粗糙度等技术要求，不必进行磨削。 E、 G部位的键槽可以在立式铣床上用立铣刀铣削的方法获得。 I端面上的 6孔可以在立式钻床上钻出， M16螺纹则是用 丝锥手工或钻床上攻出。 4安排加工顺序 两端 A型中心孔是以后加工各外圆面的精基准，所以应安排先加工。 车削外圆面时，粗、精加工分阶段进行。粗车与精车之间安排正火热处理，以消除粗车时产生的内应力。 铣键槽安排在精车后、磨削前进行，钻 6孔和攻 M 16螺纹则放在最后。 机械加工完毕，最终要进行检验。 5确定各工序的加工余量，工序尺寸和公差 从零件图可知，最大直径为 90，这一尺寸未标公差，但并非随意的尺寸，一般是按公差等级 IT13来取其公差。由于坯料是热轧圆钢，其直径便不能随意定一个尺寸，必须根据型材规格表 选取合适的直径（见表 1-1）。为此选用坯料直径 95，总的加工余量为 95 90 5。 表 1-1常用型材（圆钢）规格表 直 径 5 5 5 6 6 5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 38 40 42 45 48 50 52 55 56 58 60 63 65 68 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 240 250 长度 优质钢 2m6m，普通钢当直径小于 25时为 4m10m，小于 10时常卷成盘状。 考虑到粗、精加工分阶段进行，在粗车时应切去大部分余量，故取粗车的加工余量为 3.5，那么精车的加工余量为总的加工余量减去粗车的加工余量，即 5 3.5 l.5。 70部位的尺寸亦属未标公差的尺寸，其公差等级同理可取 IT13，精车加工余量亦可以取1.5，那么粗车的加工余量 =90 70 1.5=18.5。 各外圆 表面的工序间余量，工序尺寸及公差如表 1 2所示。 表 1-2 减速器低速轴的加工尺寸 （单位 /mm） 加工表面 工序 名称 工序间余量 工序能达到的公差等 级及其标准公差值 最大极 限尺寸 工序尺寸及公差 轴颈 、 磨削 0.16 IT6（ 0.019） 60.03 6003.0011.0（ m6） 半精车 0.61 IT8（ 0.046） 60.19 60.190 046.0粗车 34.2 IT10(0.12) 60.8 60.80 012.0外圆 精车 0.63 IT9（ 0.074） 69.97 70 03104.0（ f9) 粗车 24.4 IT10（ 0.12） 70.6 70.60 12.0外圆 精车 0.638 IT7（ 0.03） 80.062 8006.032.0（ p7 ） 粗车 14.3 IT10（ 0.12） 80.7 80.70 12.0外圆 精车 0.568 IT7（ 0.03） 55.032 50002.0（ k7） 粗车 39.4 IT 10（ 0.12） 55.6 55.60 12.0外圆 精车 1.5 IT13（ 0.46） 70 700 46.0粗车 23.5 IT 14（ 0.74） 71.5 71.50 74.0外圆 精车 1.5 IT13（ 0.54） 90 900 54.0粗车 3.5 IT14（ 0.87） 91.5 91.50 87.06估算时间定额 表 1 3列出了此减速器低速轴零件分别用技术测定法和经验估工法估算得出的时间定额。其中技术测定法所列数据普遍偏紧，适用于生产稳定，工具设备齐全，生产管理较完善，劳动效率较高的情况。经验估工法中，由操作工估计的数据普遍偏松，这是由于他们较多地从单件生产的角度考虑，过于稳妥。由生产计划部门的估工人员估算的数据常在上述两者之间，因各厂的具体情况不同而异。因此，如何制订出真正合理的，能够调动各方面的积极性和确保生产发展的时 间定额，决不是一个容易的问题，应充分考虑各种有关因素，认真分析后才作决定。 表 1-3 减速器低速轴的工时定额 工序号 工序内容 工 时 定 额 （ 分 钟 ） 技术测定估算值 某厂操作工估计值 某厂定额员估计值 1 圆钢下料 22 30 30 2 打中心孔 3.5 3 粗车外圆 35 4 正 火 按零件重量计价，一般不估算单件工时 5 精车外圆 15 60 60 6 铣键槽 30 90 40 7 磨外圆 20 60 30 8 钻孔和攻丝 18 20 15 共 计 143.5 320 205 7编制机械加工工艺规程 由于此减速器低速轴 生产类型为中批量生产，但在生产管理较完善的工厂一般可编制如 1-4表的比较详细的机械加工过程工艺卡片。 表 1-4减速器低速轴机械加工工艺过程 工序号 工序内容 工 序 简 图 设备 1 圆钢下料 95380 锯床 2 两端钻 A型 5中心孔 立钻 第一次安装： 1粗车 91.5外圆、长156； 2粗车 80.7外圆、长136； 3粗车 70.6外圆，保证 80.7、长 78； 4粗车 60.8外圆，保证 70.6， 长 21。 车床 第二次安装：调头 1粗车 71.5外圆，保证 91.5，长 14； 2粗车 60.8外圆，保证 91.5左端至71.5右端长 88； 3粗车 55.6外圆，保证 60.8外圆长 72。 4 正 火 将钢件加热到 Ac3（或 Acm）以上 30 50，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。 第一次安装： 1车端面，保证长 134； 2钻 B型 5中心孔。 车床 第二次安装：调头 1车端面，控制全长376； 2钻 C型 M16中心孔，尺寸如零件图所示，螺纹不攻。 第三次安装：调头 1精车 90外圆； 2.精车 80062.0032.0外圆及轴肩端面； 3.精车 70 03.0104.0外圆轴肩端面； 4.半精车 60.190 046.0外圆； 5切槽（按图纸要求）； 6倒角（按图纸要求）。 第四次安装：调头 1精车 70保证长度尺寸 10； 2半精车 60.190 046.0保证长度 840 23.04精车 55032.0002.0（按图纸尺寸） 5倒角（按图纸尺寸。） 6 1铣宽 24 055.0 键槽 2铣宽 18 . 键槽 用 V型块做定位元件 ,具体见工装设计部分 立 式 数显铣床 第一次安装： 磨 6003.0011.0外圆 外 圆 磨床 第二次安装：掉头磨6003.0011.0 外圆 8 1钻孔 6深 10； 2攻 M16螺纹 9 按图纸要求检验 典型零件的工艺装备设计 工艺装备通常是指机械制造中所用到的刀具、工卡具、量具、模具、辐具的总称（简称工装）。机械制造本身离不开工艺装备的应用，在很大程度上决定了机械制造工业的发展。工艺装备的水平是衡量一个工厂技术能力的重要指标。因此，工装在机械加工中起到了很重要的作用 ,工艺装备是保证贯彻执行工艺规程，提高和保证产品加工质量的重要手段。工装设计是工艺管理工作的重要组成部分，是生产技术准备中工作量最大，周期最长的阶段。工装设计应在较短时间 内设计出质量稳定、设计出系列化、标准化程度比较高、质量稳定的工艺装备。 夹具是机械制造中使用的一种工艺装备，可分为：机床夹具，装配夹具，检验夹具等，而最广泛的就是机床夹具。 机床夹具是（以下简称夹具）是根据工艺规定的要求，在机床上用来固定（定位）和夹持（夹紧）工件和刀具以利于并加快加工过程的附属装置。而按使用机床类型可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具镗床夹具，而专用夹具是指专为某一工件的某一工序设计制造的夹具，一般在批量生产中使用。 一 .夹具设计 1.专用夹具设计时，通常要满足以下要求： （ 1）能保 证工件的加工精度 夹具要有合理的定位方案，合适的尺寸，公差和技术要求，并进行必要的精度分析 （ 2）能提高加工效率 所设计的夹具结构在与工件生产纲领相适应的条件下，应尽量采用夹紧可靠，快速高效的夹紧机构与传动方式。以缩短辅助时间。 （ 3）工艺性好 专用夹具的结构简单，合理，便于加工，装配，检修。 专用夹具的制造属单件生产。最终精度常由调整或修配保证，夹具上应设置调整或修配结构（如调整间隙、可修磨的垫片等） （ 4） 使用性好 夹具应操作简单省力，安全可靠，排屑，润滑 方式及维护方便。 （ 5）经 济性好 除考虑夹具本身结构简单，标准化程度高，成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以跳高其在生产中的经济效益。 2.拟订夹具的结构方案 （ ）明确设计要求和生产条件 首先要明确设计任务书（从编制的零件的工艺规程后提出）的要求，然后分析研究并收集设计资料，内容如下： （ 1）了解零件工作图，毛坯图和装配图，分析零件的作用、结构特点，材料及毛坯制造精度及零件的技术要求 （ 2）深入分析设计任务书或工序简图上所提出的加工要求和设计要求，该工序在整个工序过程中与前后工序的关系、所采用的 切削用量，分析所规定要求的合理性，以便发现问题及时与工艺人员进行磋商 . （ 3）了解所使用机床的规格、性能以及与夹具联接处的结构和有关系尺寸。 (4) 了解所使用的刀具、量具结构、规格以及测量和对刀调整方法。 （ 5）了解零件的确生产纲领、投产批量和生产组织以及本厂气液方面动力设施条件等有关问题 （ 6）收集国内外同类夹具有关资料及设计中需要参考的各种设计标准、典型结构等资料手册 （二） .拟定夹具结构方案，绘制夹具草图 在充分的做好准备工作的基础上，拟订夹具结构的初步方案，绘制夹具草图，其内容如下： (1） .确定 工件的定位方案 选择定位方法和定位元件 (2) .确定工件的夹紧方案，选择加紧方法和夹紧装置。 （ 3） .确定其他装置及元件的结构形式 如对刀、导向装置等。 （ 4） .确定夹具在机床上的安装方式。 （ 5） .确定家具的结构形式 （ 6） .绘制夹具的结构形式 3.设计 如图： （ 1） .设计准备 收集原始资料包括被加工零件的设计和工艺工序以及有关夹具设计资料等。在此基础上，对零件加工工艺进行分析 （ 2） .绘制夹具草图 设计步骤参阅设计步骤表 3 （ 3） .对结构方案进行精度分析和估算 工件的加工精度较高时应进 行工件的加工精度分析。工件的加工精度不高时，按经验作一般估算。有动力装置的夹具，需计算加紧力。当有几种结构方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案。 （ 4） .审查方案与改进设计 夹具草图划出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据他们的意见对夹具方案进一步修改。 二 .夹具总图设计 夹具总图的设计，是在夹具结构方案经过讨论审定后进行的。夹具的总装配图应按国家标准绘制绘制比例应采取 1 : 1。主视图应按操纵者的视线方向绘制，总图应把夹具的工作工作原理、各种装置的结构及其相互关系表示清楚。在完 整地表达出夹具工作原理和构造的基础上，总图上的视图数量应尽量减少。 1. 草图设计步骤： （ 1） .布置图画 选择适合的比例，在图纸上用双点划线绘制被加工工件三个方向视图的轮廓线。各个视图之间要留有足够的空间，以便在下一步时绘制夹具元件。 （ 2） . 设计定位元件 根据选好的第一、第二、第三定位基准确定出定位元件的类型、尺寸、空间位置及其详细结构。并将其绘制在相应的视图上。定位元件的结构与定位基准的形状、尺寸、配置及其精度密切相关 (3) 设计对刀元件 在分析加工方法及工件被加工表面的基础上，确定出用于保证刀 具和夹具相对位置的对刀元件类型（对于钻床夹具有导套，铣床夹具用对刀快）、结构、空间、位置，并将其绘制在视图的相应的位置上。 (4).设计夹紧装置 夹紧装置的结构与空间位置的选择取决于工件形状、工件在加工中受到力的情况，以及对夹具的生产率和经济性方面要求。其复杂程度应与生产类型相适应要全面考虑各个因素产生的影响和安全生产问题 (5) 设计夹具体 通过夹具体将定位元件、对刀元件及夹紧装置联系成一个整体。夹具体还用于保证夹具相对于机床的正确位置。夹具体应满足足够的强度、刚度、任性以及制造精度 (6)标注尺 寸、技术条件及编制零件明细表 1. 总图设计的步骤和要求 （ 1） .用双点划线将工件的外轮廓、定位基面 、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。在总图上工件可以看到透明体，不遮挡后面的线条。 （ 2）依次划出定位装置、夹紧装置、其他装置及夹具体。 （ 3） .表出必要的尺寸、公差和技术要求。 （ 4） .编制夹具明细表及标题栏。 2.夹具总图上尺寸和公差的标注 （ 1） .加剧总图上应标注的尺寸和公差配合 最大轮廓尺寸 一般情况下，应注出夹具的最大轮廓尺寸，若夹具上有活动部分，则应用双点划线划出最大活动范 围，标出活动部分的尺寸范围。 影响定位精度的尺寸和公差 他们主要指工件与定位元件及及定位元件之间的的尺寸、公差。 影响对刀精度的尺寸和公差 它们主要是指刀具与对刀或导向元件之间的尺寸、公差。 影响夹具在机床上的安装精度的尺寸和公差它们主要指夹具安装基准面与机床相对应配合表面之间的尺寸、公差但钻床的安装基准面是平面不要标注。、 影响夹具精度的尺寸和公差 主要指定位元件对刀元件、安装基准面三者之间的位置尺寸和公差 7 其他重要尺寸和公差 它们为一般机械设计中应标的尺寸、公差。 夹具总 图上公差值的确定 夹具总图上标注公差值的原则是：在满足工件加工要求的前提下，应尽量降低夹具的制造精度。 2 直接影响工件加工精度的夹具公差 J 夹具总图上标注的类尺寸公差均直接影响工件的加工精度。取 J (1/2 1/5) 式中 J-夹具总图上的尺寸公差或位置公差。 -与 J 相应的工件尺寸公差。 当工件产量大、加工精度低时， J取小值，因这样可延长夹具使用寿命，又不增加夹具制造困难，反之取大值。 标注尺寸中的尺寸公差、位置公差 均取相应工件公差的 1/3左右。 对于直接影响工件加工精度的配合尺寸，在确定了配合性质后，应尽量选用优先配合， 工件的加工尺寸未标注公差时，工件公差 视为 IT12 IT14, 夹具上的相应尺寸公差按 IT9 IT11标注；工件的位置要求未标公差时，工件位置公差 视为 9 11级，夹具上相应位置公差按 7 9级标注；工件上加工角度未标注公差时，工件公差 视为 30 10，夹具上相应角度公差标注为 10 3 (相应边长为 10mm 400mm,边厂短时取大值 )。 3.夹具总图上应标注的行位公差和 技术要求 2 应标注的行位公差 对于车床夹具： 定位表面相对于夹具轴线（或找正基面）的跳动。 定位表面相对于顶尖孔或锥炳轴线的跳动。 定位表面相对于安装基面的平行度、垂直度。 定位表面之间的垂直度、平行度。 定位表面的轴线相对于夹具轴线的对称度。 对于钻床夹具： 1 钻套轴线相对于定位表面 (或轴线 )的平行度、垂直度、对称度。 2 钻套轴线相对于底座底平面的垂直度。 3 同轴的双层钻套的同轴度。处于同一圆周位置的钻套所在圆的圆心相对于定位中新的同轴度。 4 活动定位件（如活动 V型块）的中线对定位 件、钻套、夹具轴线的对称度。 对于铣床夹具： 1 定位表面（或轴线）对夹具底面的平行度、垂直度。 2 定位表面（或轴线）对定位键侧面的平行度、垂直度。 3 对刀面对定位表面的垂直度、平行度。 下面是各类机床夹具形位公差的数值： 表 1-5 夹具位置尺寸的公差 夹具类型 工件位置尺寸的公差 0.03 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.5 自由尺寸 夹具相应尺寸公差占工件公差的 车床夹具 钻床夹具 铣床夹具 1/4 1/3 1/2 1/4 1/3 1/2 1/5 1/4 1/3 1/5 1/4 1/3 1/5 1/5 1/5 表 1-6 车床夹具定位元件轴线对夹具轴线的同轴度公差 工件的同轴度公差 定位元件轴线对夹具轴线的同轴度公差 有顶尖孔的夹具 一般车床夹具 0.05 0.1 0.1 0.2 0.2以上 0.005 0.01 0.01 0.2 0.1 0.2 0.01 0.02 0.02 0.02 0.04 0.06 表 1-7 铣床夹具对刀面、定向键侧面对定位表面位置关系的允差 工件加工表面对定位基准的位置关系的公差 (mm/100mm) 对刀面、定 向键对定位表面的平行度、垂直度 （ mm/100mm） 0.05 0.1 0.1 0.2 0.25以上 0.01 0.02 0.02 0.05 0.05 0.1 （ 2）技术要求的标注 夹具总图上无法用符号标注而又必须说明的问题，可作为技术要求用文字写在总图的右下角。如几个支承钉采用装配后再修磨达到等高；活动 V型块应能灵活移动；夹具装饰漆颜色；夹具使用时的操作顺序等 三 .工件在夹具上的精度效核 1.影响加工精度的因素 用夹具装夹工件进行机械加工时 ,其工艺系统中影响工件工件加工精度的因素很多 .与夹具有关 的因素有定位误差 D 对刀误差 T夹具在机床上的安装误差 A和夹具误差 Z.在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其他因素综合称为加工方法误差 G。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，而形成总的加工误差 。 以上各误差中，与夹具直接有关的误差为 D T A Z四项。加工方法误差 G具有很大的偶然性并很难精确计算。 （ 1）定位误差 D 。 (2).对刀误差 T因刀具相对 于对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差， 夹具的安装误差 A 因夹具在机床上的安装不准确而造成的加工误差， 应尽量使得 A =0. 夹具误差 z 因夹具上定位元件、对刀或导向元件及安装基面三者之间（包括导向元件与导向元件之间）的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。夹具误差的大小取决于夹具零件的加工精度和夹具装配时的调整与修配精度。 加工方向误差 G 因机床精度、对刀精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的饿受力变形和受热变形等因素造成的加工误差统为加工误差普遍取： G /3 2.保证加工精度的条件和措施 保证加工精度的条件 工件在夹具中加工时，总加工误差 为上述个误差之和。由于上述误 差均为独立随机变量，应将各误差用概率法叠加。因此保证加工精度的条件是： 22222 )()()()()( ZGATD + 即工件的总加工误差 应不大于工件的加工尺寸公差 。 为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早的报废，在分析计算加工精度时需要留出一定的精度储备量 JC。 因此应将上式改写为： -JC 或 JC - 0 当 JC 0时，夹具能满足工件的加工要求，这是夹具设计必须要满足的基本条件， JC值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和总图上各 项公差值 J确定得是合理的。 .保证工件加工精度的工艺措施 虽然加工精度的误差产生的原因很多，但还是可以利用以下几种方法加以控制： 互换法：就是在保证工件装配精度的前提下，通过严格的计算把夹具的装配总误差 f z分配到各夹具元件上，使夹具的元件按计算后的公差制造。 组合加工法 组合加工法是将两个或多个元件合并在一起进行加工，将所得尺寸作为一个组成环，从而减少组成环环数，并减少加工劳动量的一种方法。 四 对夹具零件的其他要求： 1.热处理要求：根据零件的材料、毛坯及使用要求，提出适合的热处理要求 以改善加工性能、得到需要的机械性能或消除内应力，需渗碳，注出渗碳深度；对淬火提出了相应的硬度要求 2.对夹具零件的精度、表面粗糙度要求： 在确定夹具零件的精度、表面粗糙度要求时，可参考以下数据： （ 1）当工件上注有公差尺寸时夹具元件的尺寸公差，取工件相对公差的 1/2 1/5。 （ 2）当工件上未标注直线尺寸公差相对应的夹具元件的直线尺寸公差，取 0.1mm。 （ 3）当公件上未标角度公差时对应的夹具元件的饿角度公差可取 10度。 （ 4）安装紧固件用的孔的中心距公差，当中心距小于 150mm 时，取 0.1mm，当 中心距大于150mm时，取 0.15mm 。 （ 5）夹具体的不加工表面和加工表面之间为避免干涉而应留有一定的间隙，间隙的大小可以按以下经验数据选取：夹具体是毛面，工件也是毛面时，取 8 mm 15mm；夹具体是毛面，工件是加工面时，取 4mm 10mm。 （ 6）夹具体上没有找正基面的时，找正基面的直线度与平面度不大于 0.005mm，该基面与夹具体上安装其他元件的平面的垂直度不大于 100 0.01。 （ 7）夹具体、模板、立柱、角铁、定位心轴等零件的平面与平面之间、平面与孔之间、孔与孔之间的平行度、垂直度、同轴度等 ，可取工件相应公差的 1/2 1/3。 (8)夹具定位元件工作表面的表面粗糙度应比工件相应定位基面高 1 3级。 五 .绘制夹具零件图 对于夹具上的零件 (非标准件 ),要分别绘制其工作图 ,并规定相应的技术要求 . 夹具体一般都是非标准件 ,也是夹具上尺寸最大 ,结构最复杂和承受负荷也最大的元件 ,需自行设计和制造 ,设计时应考虑下列要求 : 夹具体应有足够的强度和刚度 ,以防受力发生变形 .故夹具体需要有一定的壁厚 ,一般铸造夹具体的壁厚为 12 13 mm,焊接夹具体的壁厚 8 12mm,加强筋的厚度取壁厚的 0.7-0.8倍 . .夹具体安装需稳定 ,故夹具体重心必须要低 ,其高度与宽度之比一般小于 1.25,且夹具底部中间需挖空 ,以保证夹具底部四周与机床工作台接触 ,使之安装稳定 ,并可减少加工面 . 夹具体药品结构紧凑、形状简单、装卸工件方便并尽可能使其重量减轻，大型夹具还要安装吊环螺钉，以利搬运。 夹具体的设计制造要利于排屑。 夹具要有良好的结构工艺性，以便利于制造、装配和使用。 夹具体制造方法的选择要能保证加工精度，同时要考虑降低成本。 减速器低速轴对第六道工序的专用夹具设计 根据零件的加工工艺规程，除工件的两端的外圆要精磨外 就是铣槽，也就是在铣槽前其他表面已基本加工，本工序加工要求如下： （ 1） .键槽对轴心线 A B的对称度误差不大于 0.03。 （ 2） .键槽 K-K宽 24 -0.55mm，槽深控制在 73 -0.20mm，长度控制在 70mm；键槽 H-H宽 18 -0.05mm，槽深控制在 49.5 -0.17mm,长度控制在 70mm。 （ 3） .两键槽的中心线必须在一条母线上且槽与圆柱轴线平行并对称。 图 1-02 减速器低速轴图 1.夹具的结构与技术分析 （ 1） .夹具定位基准的选择 根据零件的结构与加工工艺 ,双槽铣削为任意先铣一个槽再铣另一个槽 ,按加工的需要必须要限制五个自由度 ,因为工件是大批量生产可以用装夹多工件的夹具体装夹来提高加工效率 ,现决定用双工件的装夹来工作 ,这样每次装夹可以加工两 个零件 .因此夹具分别采用 80062.0 032.0+55032.0 00.0+在 V行块上定位端面两头加止推销 . 根据 夹具设计手册计算 V1.0(机械工业出版社 )和如图 1-03所示 V型块的尺寸 : 有以下公式可知 :T=H+1/2(D2sin-2tanN) N=2*tan2*(2sin2D-a) 当 =60度时 : T=H+D-0.866N 当 =90度时 : T=H+0.707D-0.5N 当 =120度时 :T=H+0.577D-0.289N 图 1-03 V型块计算尺寸 式中 D为被装工件的直径 ,H为 V型块的高度 ,用于大径定位时取 H 0.5D当用于小径定位时取 H 0.2D,为 V型块的工作角度 ,A=N为 V型块的开口尺寸 ,a一般取 (0.14 0.16)D,所以可以计算出 : 当直径为 80时 ,V型块尺寸 :取 =90度 ;T=51.982,H=40,N=89.137,a=12. 当直径为 55时 ,V型块尺寸 : 取 =90度 ;T=35.75,H=27.5,N=61.281,a=8.25.但为了 T在同一 轴线上 ,直径为 55时的 T要增加 51.982-35.75=16.232的高度。 根据如图 1-04V型块的关系显示尺寸和查阅 夹具设计手册计算 V1.0(机械工业出版社 )的 V型块的规格下面取直径分别为 80和 55的圆柱定位元件的规格为 : 图 1-04 V型块关系显示尺寸 (1) N: 85 D: 80 100 B: 50 H: 50 值 b: 40 直径 d|基本尺寸 : 10 直径 d|极限偏差 H7: +0.0150 高 h1: 30 半径 r: 3 (2) N: 55 D: 45 60 B: 40 H: 35 值 b: 20 直径 d|基本尺寸 : 8 直径 d|极限偏差 H7: +0.0150 高 h1: 22 半径 r: (2).根据 夹具设计手册计算 V1.0(机械工业出版社 )计算切削力和夹紧力 : （ 1）槽 K：公式 :F=118pa85. zBnDf z 18.073.075.0其中 F为铣削力 (N) , pa为切削深度 (mm), zf为每齿进给量 (mm), D为铣刀直径 (mm), B为铣刀为铣削宽度 (mm), n为铣刀每分钟转速 , Z为铣刀齿数 , 工件材料：碳钢 , 刀具材料：硬质合金 , 铣刀类型：立铣刀 , 参数 : ap = 2.5, 参数 :fz = 0.1, 参数 :D = 22, 参数 :B = 24, 参数 :n = 750, 参数 :z = 4, 计算结果 = 1513.368N. 而在计算切削力时要考虑安全系数： K=K1*K2*K3*K4 所以 K1 为基本安全系 =1.35，K2 为加工性能系数 =1.1， K3 为刀具钝化系数 1.1， K4 为断续切削系数 =1.1，因此： F =KH=1.35*1.1*1.1*1.1*1513.368=2718.63N （ 2） .槽 H：公式： F=118*(ap)(0.85)*(fz)(0.75)*D(-0.73)*B*n(0.18)*z 参数 :ap = 2 参数 :fz = 0.1 参数 :D = 16 参数 :B = 16 参数 :n = 750 参数 :z = 4 计算结果 = 1053.03 所以： F =KH=1.35*1.1*1.1*1.1*1053.03=1884.87 夹紧力的计算 ：为了防止工件在夹紧的时候转动需要计算工件 V形块定位压板夹紧工件受切削扭矩及轴向力防止工件转动或移动的夹紧力；故： RRKMW K21 2sin2sin+=其中 M为切削扭矩（ mm） ,K为安全系数，1为工件与压板之间的圆周方向摩擦因数，2为工件与 V型块间的圆周方向的摩擦因数， 为 V型块的工作角度， R为被装工件的半径。 键槽 K：设计任务名称：典型夹紧力计算 定位形式：工件以外圆定位 夹紧形式： V形块定位压板夹紧工件受切削扭矩及轴向力防止工件转动 公式： Wk=K*M*sin(/2)/(1)*R*sin(/2)+(2)*R) 参数 :K = 1.5 参数 :M = 2718.63 参数 : = 90 参数 :1 = 0.15 参数 :R = 40 参数 :2 = 0.15 计算结果 = 281.523 键槽 H：设计任务名称：典型夹紧力计算 定位形式：工件以外圆定位 夹紧形式： V形块定位压板夹紧工件受切削扭矩及轴向力防止工件转动 公式： Wk=K*M*sin(/2)/(1)*R*sin(/2)+(2)*R) 参数 :K = 1.5 参数 :M = 1884.87 参数 : = 90 参数 :1 = 0.15 参数 :R = 27.5 参数 :2 = 0.15 计算结果 = 283.904 工件在 V形块上定位的接触变形位移值的计算 : 有夹具设计手册可知公式 : yj= （zRKHBK aZRHB a +） +1c （lNZ 62.19）nyj-为接触变形位移值 (M); ZN-作用在支承元件上的法向力 (N); zRa-工件定位基准面的粗糙度 (M); HB工件材料硬度 ; l-接触长度 (cm); Dg 工件定位直径 ;(mm). 当 V型块夹角为 90度时 :kRaz=0.005; kHB=15; 系数 cl =0.086+8.4/Dg; 系数 n=0.7. 公式： yj=(kRaz)*(Raz)+(kHB)/(HB)+(c1)*(Nz)/(19.62*l)(n) (1). 直径 80: cl =0.086+8.4/Dg=0.191,选 GB/T1031-1995 取 Ra=3.2,为 6精度 , 参数 :kRaz = 0.005 参数 :Raz = 3.2 参数 :kHB = 15 参数 :HB = 190 参数 :c1 = 0.191 参数 :Nz = 1056 参数 :l = 5 参数 :n = 0.7 计算结果 = 1.508 (2):直径为 55: cl =0.086+8.4/Dg=0.2387, 选 GB/T1031-1995 取 Ra=3.2,为 6精度 参数 :kRaz = 0.005 参数 :Raz = 3.2 参数 :kHB = 15 参数 :HB = 190 参数 :c1 = 0.2387272 参数 :Nz = 744.5 参数 :l = 4 参数 :n = 0.7 计算结果 = 1.569 有计算可知位移变型很小 ,因此切削力和夹紧力符合 ,所以 V型块计算尺寸正确 . （ 2）夹具的夹紧装置：如图 1-05 圆柱装夹关系图 ,有前一部分可知，工件的夹紧力要指向 V型块内部，也就是在 V型块的支撑范围 内，要使工件安装的稳定可靠就得满足值越小，所以压板与工件的接触点和工件 中心线的距离应尽量接近工件加工槽的半径还不能影响加工的运行。 图 1-05 圆柱装夹关系图 有以上装置可知工件的夹紧应用 直压板和鞍型压板的组合而成的直鞍型压板螺旋手动夹紧机构。 （ 3） .夹具对刀块的确定：直角对刀块和侧装对刀块主要供盘状铣刀及立铣刀铣槽时对刀用。此工件的对刀块只能确定 XY上的对刀， Z轴高度有机床尺寸确定，因此可选用直角对刀块 (JB/T 8031.3-1999)或侧装对刀块 (JB/T 8031.4-1999)。 （ 4） .确定夹具在机床的定位方法： 此种夹具安装方法采取夹具安装在机床 的工作台上就是夹具体的底座定位，为包证该面与工作台表面有良好的接触，一般采用周边接触法，但必须指出的是夹具定位面应该一次磨出或刮研出！而且耳孔方向（即机床工作台 T形槽方向）应与机床夹具在机床上安放及刀具（机床主轴）之间协调一致。如 1-06底座安装示意图： 1-06底座安装示意图 (5).夹具总图上的尺寸为长 512mm,宽 267mm,高 221mm。 （ 6）用 CAD绘制本夹具的有关视图 四 . 结 语 本毕业设计 是理论和实践很强的课题，我在工 作中很注意理论联系实际，更重要的是综合运用了以前在大学三年中学习到的有关专业基础知识，在工作与实践的同时还广泛的查阅了有关资料，熟悉了有关手册，逐步提高了和解决了实际问题的工作能力，通过本次设计，学会了许多的电脑科技知识，在毕业设计的同时自己需要的资料是不全，这就需要自己去动手，比如要用到的 CAD2006，夹具设计手册软件版 V1.0的采集和安装都是需要一定的自学能力的，而恰恰我做到了这一点，特别是 今年 PT公司刚上市 Pro/ENGINEER wildfire 3.0的运用更难上加难，但我通过网络自己花了近 两天才安装完毕，那时的心情就象自己完成毕业设计后的心情无比的兴奋，在设计过程中我更进一步运用了这些软件，使我的专业制图，分析数据能力有了更高层次的突破！ 这次毕业设计最大之处就是通过采购自己所需要的书籍，利用各种数据，方式可以获得自己想要