柴油机165F工艺流程及粗铣196平面夹具设计大学本科 毕业设计学位论文范文模板参考资料

1、摘 要 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段， 是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重 要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。 夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十 分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低 生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、 降低成本。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 本设计是柴油机 165F 工艺流程及粗铣 196 平面夹具设计，

2、通过对柴油机 165F 工艺 的正确分析，详细地叙述了柴油机 165F 加工工艺过程、定位方案的选择、夹紧方案的确 定，对重要工艺参数进行了计算，设计了粗铣 196 平面的夹具。 关键词关键词：机械；工艺；粗铣；夹具设计 Abstract The machining process is to realize the product design-， assure product quality-， energy saving-， reduce cost is the important means of enterprise production preparation-， plan sch

3、eduling-， processing operations-， production safety-， technical inspection and improve labor organization-， also be the important basis on the variety-， quality of enterprise-， on level-， accelerate update products-， improving economic efficiency technology guarantee. Fixture is an important part of

4、 manufacturing systems-， whether traditional manufacturing-， or modern manufacturing systems-， fixture is very important. Therefore-， the good fixture design can improve product labor productivity-， ensure and improve the machining precision-， lower production cost-， etc.-， can also expand the scope

5、 of application of machine-， thus we make our products in the premise of accuracy is guaranteed to improve efficiency-， reduce cost. So for mechanical processing technology and fixture design has the extremely vital significance. This design is diesel engine 165F processes and rough milling 196 plan

6、e fixture design-， through the correct analysis of the technology of 165F diesel engine is described in detail-， 165F processing process-， diesel engine positioning scheme selection-， clamping schemes to determine the important technical parameters-， calculated rough milling-， design of fixture 196

7、plane. Key words: Machinery; Craft; Rough milling; Fixture design 目 录 摘摘 要要.1 ABSTRACT .2 目目 录录.3 前前 言言.4 1 机床夹具机床夹具.5 1.1 机床夹具的组成.5 1.2 机床夹具的分类.5 1.3 工件的装夹方法.6 1.4 铣床夹具的结构特点.6 2 工件的夹紧工件的夹紧.8 2.1 夹紧装置的组成及其设计原则.8 2.2 确定夹紧力的基本原则.9 2.3 夹紧机构的设计要求.12 3 零件的加工路线零件的加工路线.13 3.1 零件的工艺分析.13 3.2 零件的加工路线.15 3.3

8、零件定位原理.16 3.4 应用定位原理几种情况.16 3.5 确定要限制的自由度.17 3.6 定位方案选择.17 3.7 时间定额计算及生产安排.18 4 零件的夹具设计零件的夹具设计.19 4.1 零件的切削力.19 4.2 误差分析与计算.20 4.3 夹具设计及操作的简要说明.21 总总 结结.22 参考文献参考文献.23 后后 记记.25 前 言 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术的不断涌现，机械制造工艺正 向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械 能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特 殊要求的

9、零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和复杂的零件加工的生 产率及加工精度。特别是计算机技术的迅速发展，极大的推动了机械加工工艺的进步使 工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末以来，现代制造技术与机械制造工艺自动 化得到了很好的发展。但工具（含刀具、夹具、量具与辅具等）在不断的革新中，起功 能仍然十分显著。机床夹具是装夹工件的工艺设备，它广泛地应用于机械制造过程的切 削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在各种金属切削机床上用来装夹工 件的工艺设备称为机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、四爪卡盘，铣床上使用 的平口虎钳等。现代生产

10、中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件 的加工精度、劳动生产率和产品的制造成本等。因此，无论是在传统制造还是现代制造 工艺系统中，夹具都是重要的工艺装备。 通过本次毕业设计，可对以前学过的课程进行一次综合的深入的总复习，把学习到 的理论知识和实际结合起来，从而提高自己分析问题，解决实际问题的能力。 1 机床夹具 在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有 正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加 工前，先要将工件装夹好。 1.1 机床夹具的组成机床夹具的组成 1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。

11、2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削 力等）作用时不离开已经占据的正确位置。 3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。 4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。 5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整 体。 6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需 要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置； 对于大型夹具，常设置吊装元件等。 以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。 1.2 机床夹具的分类机床夹具的分

12、类 机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。 按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具， 1、拼装夹具。 2、按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具， 数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。 按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹 具以及真空夹具等。 1.3 工件的装夹方法工件的装夹方法 工件装夹的方法有两种： 1、将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上 2、将工件装夹在家具上 采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出 加工表面的尺寸和位置，

13、装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批 生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。 采用夹具装夹工件有如下优点： a、保证加工精度，稳定加工质量 b、缩短辅助时间，提高劳动生产率 c、扩大机床的使用范围，实现“一机多能” d、改善工人的劳动条件，降低生产成本 1.4 铣床夹具的结构特点铣床夹具的结构特点 铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及各种成型面。铣削加工的切削 用量和切削力一般较大，切削力的大小和方向也是变化的，而且又是断续切削，因而， 加工时的冲击和振动也较严重。所以设计这类夹具时，要特别注意工件定位稳定性和夹 紧可靠性；夹紧装置要能产生足够的夹紧力，手动夹紧时要

14、有良好的自锁性能，夹具上 个组成元件的强度和刚度要高。为此，要求铣床夹具得结构比较粗壮低矮，以降低夹具 重心，增加刚度、强度，铣削得切屑较多，夹具上应有足够得排屑空间，以尽量避免切 屑堆积在定位支承面上。因此，定位支承面应高出周围的平面，而且在夹具体内尽可能 做出便于清除切屑和排出冷却液的出口。 粗铣时振动较大，不宜采用偏心夹紧，因为振动时偏心夹紧容易松开。 在侧面夹紧工作（如加工薄而大的平面）时，压板的着力点应低于工件侧面的定位支承 点，并使夹紧力有一垂直分力，将工件压向主要定位支承面，以避免工件向上抬起；对 于毛坯件，压板与工件接触处应开有尖齿纹，以增大摩擦系数。 1.4.1 铣床夹具的分

15、类铣床夹具的分类 铣床夹具按使用范围，可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣夹具三类。按工件 在铣床上加工的运动特点，可分为直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具（如 仿形装置）三类。还可按自动化程度和夹紧动力源的不同（如气动、电动、液压）以及 装夹工件数量的多少（如单件、双件、多件）等进行分类。其中，最常用的分类方法是 按通用、专用和组合进行分类。 1.4.2 铣床常用通用夹具的结构铣床常用通用夹具的结构 铣床常用的通用夹具主要有平口虎钳，它主要用于装夹长方形工件，也可用于装夹 圆柱形工件。 机用平口虎钳是通过虎钳体固定在机床上。固定钳口和钳口铁起垂直定位作用，虎钳体 上的导轨平面起水平定

16、位作用。活动座、螺母、丝杆（及方头的）和紧固螺钉可作为夹 紧元件。回转底座和定位键分别起角度分度和夹具定位作用。 1.4.3 铣床夹具的设计特点铣床夹具的设计特点 铣床夹具与其它机床夹具的不同之处在于：它是通过定位键在机床上定位，用对刀 装置决定铣刀相对于夹具的位置。 1.床夹具的安装 铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置 精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位 键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的 T 形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台 T 形槽的配合为 H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。 作为

17、定位键的安装是夹具通过两个定位键嵌入到铣床工作台的同一条 T 形槽中，再用 T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿 T 形 螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和铣床工 作台两个 T 形槽间的距离一致。 2.铣床夹具的对刀装置 铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的 相对位置，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对位置能迅速而正 确地对准，在夹具上可以采用对刀装置。对刀装置是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺 寸已标准化。各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。 由于铣削时切削力较大，振

18、动也大，夹具体应有足够的强度和刚度，还应尽可能降 低夹具的重心，工件待加工表面应尽可能靠近工作台，以提高夹具的稳定性，通常夹具 体的高宽比 H/B11.25 为宜。 2 工件的夹紧 在机械加工过程中，工件会受到切削力、离心力、惯性力等的作用。为了保证在这 些外力作用下，工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振 动和位移，在夹具结构中必须设置一定的夹紧装置将工件可靠地夹牢。 2.1 夹紧装置的组成及其设计原则夹紧装置的组成及其设计原则 工件定位后将工件固定并使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装 置。 2.1.1 夹紧装置的组成夹紧装置的组成 夹紧装置的组成由以

19、下三部分组成。 （1）动力源装置 它是产生夹紧作用力的装置。分为手动夹紧和机动夹紧两种。手 动夹紧的力源来自人力，用时比较费时费力。为了改善劳动条件和提高生产率，目前在 大批量生产中均采用机动夹紧。机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真 空等动力夹紧装置。 （2）传力机构 它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。传力机构的作用 是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以便在夹紧力一旦 消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这一点在手动夹紧时尤为重。 （3）夹紧元件 它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。 2.1.2 夹紧装置的设计原则夹紧装置

20、的设计原则 在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以 及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则： （1）工件不移动原则 夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。 （2）工件不变形原则 夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹 紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。 （3）工件不振动原则 对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸 直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以 避免工件和夹紧系统的振动。 （4）安全可靠原则 夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能， 以保证夹紧可靠

21、。 （5）经济实用原则 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生 产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力， 使用性能好。 2.2 确定夹紧力的基本原则确定夹紧力的基本原则 2.2.1 夹紧力三要素夹紧力三要素 设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。 1.夹紧力的方向 夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。 选择时必须遵守以下准则： （1）夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。 （2）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度。 （3）夹紧

22、力的方向应是工件刚性较好的方向。由于工件在不同方向上刚度是不等的。 不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异。尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使 夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向。 2.夹紧力的作用点 夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的一小块面积。选择作用点的问题是指在夹紧 方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。夹紧力作用点的选择是达到最佳夹 紧状态的首要因素。合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则： （1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对 应，使夹紧力作用在支承上。如夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动， 夹紧时将破坏工件的定位。 （2）

23、夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。这对刚度较差的工件尤其重要， 如将作用点由中间的单点改成两旁的两点夹紧，可使变形大为减小，并且夹紧更加可靠。 （3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位 的稳定性和可靠性。 3.夹紧力的大小 夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着 密切的关系。夹紧力的大小要适当。夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能 发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。 夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。 理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力（力矩）相平衡

24、；而实际上，夹 紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的。 因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。 当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。 根据工件所受切削力、夹紧力（大型工件应考虑重力、惯性力等）的作用情况，找出加 工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系 数作为实际所需夹紧力，即 ww F kkF 式中：实际所需夹紧力，单位为 N； w F k 在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，单位为 N； w F 安全系数，粗略计算时，粗加工取 K2.53，精加工

25、取 K1.52。k 夹紧力三要素的确定，实际是一个综合性问题。必须全面考虑工件结构特点、工艺方法、 定位元件的结构和布置等多种因素，才能最后确定并具体设计出较为理想的夹紧装置。 图 2-2-1 夹紧机构简图 2.2.2 减小夹紧变形的措施减小夹紧变形的措施 有时一个工件很难找出合适的夹紧点。如较长的套筒在车床上镗内孔和高支座在镗 床上镗孔，以及一些薄壁零件的夹持等，均不易找到合适的夹紧点。这时可以采取以下 措施减少夹紧变形。 1.增加辅助支承和辅助夹紧点 若高支座可采用增加一个辅助支承点及辅助夹紧力， 就可以使工件获得满意的夹紧状态。 2.分散着力点 用一块活动压板将夹紧力的着力点分散成两个或

26、四个，从而改变着力 点的位置，减少着力点的压力，获得减少夹紧变形的效果。 3.增加压紧件接触面积 在压板下增加垫环，使夹紧力通过刚性好的垫环均匀地作用 在薄壁工件上，避免工件局部压陷。 4.利用对称变形 加工薄壁套筒时，采用加宽卡爪，如果夹紧力较大，仍有可能发生 较大的变形。因此，在精加工时，除减小夹紧力外，夹具的夹紧设计，应保证工件能产 生均匀的对称变形，以便获得变形量的统计平均值，通过调整刀具适当消除部分变形量， 也可以达到所要求的加工精度。 5.其它措施 对于一些极薄的特形工件，靠精密冲压加工仍达不到所要求的精度而需 要进行机械加工时，上述各种措施通常难以满足需要，可以采用一种冻结式夹具

27、。这类 夹具是将极薄的特形工件定位于一个随行的型腔里，然后浇灌低熔点金属，待其固结后 一起加工，加工完成后，再加热熔解取出工件。低熔点金属的浇灌及熔解分离，都是在 生产线上进行的。 2.3 夹紧机构的设计要求夹紧机构的设计要求 夹紧机构是指能实现以一定的夹紧力夹紧工件选定夹紧点的功能的完整结构。它主 要包括与工件接触的压板、支承件和施力机构。对夹紧机构通常有如下要求。 1.可浮动 由于工件上各夹紧点之间总是存在位置误差，为了使压板可靠地夹紧工件 或使用一块压板实现多点夹紧，一般要求夹紧机构和支承件等要有浮动自位的功能。要 使压板及支承件等产生浮动，可用球面垫圈、球面支承及间隙联接销不实现。 2

28、.可联动 为了实现几个方向的夹紧力同时作用或顺序作用，并使操作简便，设计中 广泛采用各种联动机构。 3.可增力 为了减小动力源的作用力，在夹紧机构中常采用增力机构。最常用的增力 机构有：螺旋、杠杆、斜面、铰链及其组合。 铰链增力机构常和杠杆机构组合使用，称为铰链杠杆机构。它是气动夹具中常用的一种 增力机构。其优点是增力比较大，而摩擦损失较小。 4.可自锁 当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧状态，称为夹紧机构 的自锁。自锁是夹紧机构的一种十分重要并且十分必要的特性。常用的自锁机构有螺旋、 斜面及偏心机构。 3 零件的加工路线 3.1 零件的工艺分析零件的工艺分析 3.1.1 工序的合

29、理组合工序的合理组合 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体 生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： （1）工序分散原则 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺 装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和 工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 （2）工序集中原则 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产 面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互 位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，

30、以提高生产率。但采用复 杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采 用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 的含 0.4%1.1%苏打及 0.25%0.5%亚 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂 粒等的残留量不大于 。 3.1.2 工序的集中与分散工序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原 则。所谓工序集中，就是以较少的工序完

31、成零件的加工，反之为工序分散。 （1）工序集中的特点 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产 面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互 位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复 杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 （2）工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装 备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工 人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中与工序分散各

32、有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综 合分析决定采用那一种原则。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采 用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单 件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经 济效果。 3.1.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： （1）粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为 半

33、精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补， 以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、 粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大， 所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11IT12。粗糙度为 Ra80100m。 （2）半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适 的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为 Ra101.25m。 （3）精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量-，主要目的是保证零件的

34、形状位置几精度-， 尺寸精度及表面粗糙度-，使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后-，可 防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工 的加工精度一般为 IT6IT7，表面粗糙度为 Ra101.25m。 （4）光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很 少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 IT5IT6-，表面粗糙度为 Ra1.250.32m。 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同， 有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之

35、间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不 高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质 量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确 划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例 如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻 小空之类的粗加工。 3.2 零件的加工路线零件的加工路线 （1）以 165F 柴油机曲轴箱底面为主要加工表面。这一组加工表面包括：对 165F 柴 油机底面进行刨底脚加工。表面粗糙度要求达到 Ra6.3mm。

36、 （2）以 165F 柴油机曲轴箱 182 平面为主要加工平面。这一组加工表面包括：对 165F 柴油机曲轴箱 182 平面进行双端铣加工。表面粗糙度要求达到 Ra6.3mm。 （3）以 165F 柴油机曲轴箱 196 平面为主要加工平面。这一组加工表面包括：对 165F 柴油机曲轴箱 196 平面进行双端铣加工。表面粗糙度要求达到 Ra6.3mm。 图 3-1 零件简图 3.3 零件定位原理零件定位原理 当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体， 并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知，在空间处于 自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿

37、着 X、Y、Z 三个坐标轴的移动和绕着这三个坐 标轴的转动，如图所示。用 X、Y、Z 和 X、Y、Z 分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着 这三个坐标轴转动的自由度。 六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的 自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的 原理，称为六点定位原理。 3.4 应用定位原理几种情况应用定位原理几种情况 （1）完全定位 工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。 （2）部分定位 工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下， 少于六个支撑点的定位称为部分定位

38、。 在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如 工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 （3）过定位（重复定位） 几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。 1）一般情况下，应该避免使用过定位。 通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位 件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。 2）过定位亦可合理应用 虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位” ，但是在某些条件下，合理地采 用“过定位” ，反而可以获得良好的效果。 工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常 有应用。大家都

39、熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端 用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机 床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性 得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和 效率也大为提高。 3.5 确定要限制的自由度确定要限制的自由度 按照加工要求，铣通槽时应限制五个自由度，即沿 x 轴移动的自由度不需要限制， 但若在此方向设置，则可起到承受部分铣削力的作用，故可采用不完全定位。 3.6 定位方案选择定位方案选择 由于加工工件的两端面，采用双端铣床 X2532-，工件以

40、一个底面限制三个自由度， 另外采用支撑钉限制工件的一个侧面，限制工件二个自由度，而在 X 轴方向的前后移动 可以不加以限制。 3.7 时间定额计算及生产安排时间定额计算及生产安排 参考文献机械加工工艺手册表 2.5-2，机械加工单件（生产类型：中小批）时间 定额的计算公式为： （大量生产时）Ntkttt zzfjd /%)1)(0/Ntzz 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： %)1)(kttt fjd 其中： 单件时间定额 d t 基本时间（机动时间） j t 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗 f t 的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作

41、地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值k 4 零件的夹具设计 4.1 零件的切削力零件的切削力 刀具的材料：硬质合金端铣刀 刀具有关几何参数： 00 0 1510 00 0 128 00 85 n 00 2515 mmD638Zzmmaf/25 . 0 mmap0 . 2 参考机床夹具设计手册表 1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： PzppC zKBDfaCF 9 . 01 . 172 . 0 1 . 1 参考机床夹具设计手册表得：，对于灰铸铁： 1021294 p C 55 . 0 ) 190 ( HB Kp 取 ， 即175HB96 . 0 p K 所以 )(69.64096 .

42、0 8606325 . 0 0 . 2294 9 . 01 . 172 . 0 1 . 1 NFC 参考金属切削刀具表 1-2 可得： 垂直切削力 ：（对称铣削） )(62.5769 . 0NFF CCN 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 安全系数 K 可按下式计算： 6543210 KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，由机床夹具设计手册表可得： 60 KK121 25 . 2

43、0 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1K 所以 )(55.144125. 269.640NFKW CK )(62.129725 . 2 72.576NFKW CNK )(86.79225 . 2 38.352NFKW PK 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 参考机床夹具设计手册可查得： 0912 059 2 其中： )(60 mmL )(25 NQ 螺旋夹紧力：)(08.1923 0 NW 易得： K WW 0 经过比

44、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。 并且采用四组螺旋夹紧机构。 4.2 误差分析与计算误差分析与计算 该夹具以平面定位，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，一般可用下式表示： j jW ZD AD Wj jj M 参考机床夹具设计手册可得： （1）平面定位 V 形块定心的定位误差 ：0 WD （2）夹紧误差 ： cos)( minmax yy jj 其中接触变形位移值： mm l N c HB k Rk nZHB aZRaZy 004 . 0 ) 62.19 )( 1 mm yjj 0036 . 0 cos

45、（3）磨损造成的加工误差：通常不超过 Mj mm005 . 0 （4）夹具相对刀具位置误差：取 AD 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。 4.3 夹具设计及操作的简要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。由于该工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真 分析和比较，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

46、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，支承钉和 V 形块采用可调节环节。以便随时根据情况进行 调整。 图 4-3 夹具装配图 如上所示，本套夹具采用螺旋夹紧机构，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元 件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理 与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过 转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构的特点： （1）结构简单； （2）扩力比大； （3）自琐性能好； （4）行程不受限制； （5）夹紧动作慢。 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。 工件通过定位销的定位限制了绕 Z 轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。 并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位， 实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动， 以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位 置上。 总 结 在次毕业设计中工件的加工工艺路线正确合理