毕业设计----铣床传动后箱体铣削孔平面夹具及加工工艺设计

1、铳床传动后箱体铳削孔平面夹具及加工工艺设计摘要本设计是铣床传动后箱体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具 设计。铣床传动后箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保 证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面 后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证 孔系加工精度。基准的选择分为粗基准和精基准，粗基准选择首先保证工件某重要表 面的余量均匀，表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，而且只能用一次， 以免产生较大的的位置误差。应选择该表面作粗基准。精基准的选择应尽 可能使各个工序的定位都采用同一基准，当精加工或光整加工工序要求余 量小而无效均匀时，应

2、选择加工表面本身作为精基准。机械夹具在我国的发展前景是十分广泛，有着很大的发展空间。机械 夹具的要求结构简单，使用方便，制造精度高。就本次设计而言，整个加 工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧， 夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水 线上加工。能够满足设计要求。关键词 工艺路线；卡具设计；工序After Milling Machine Drive Box-plane KajuMilli ng and Process ing Tech no logy Desig nAbstractThe design is about the After m

3、illing machine transmission box of the mach ining tech no logy process and some work ing procedures of the car gearbox parts. The main mach ining surface of the car gearbox parts is the pla ne and a series of hole. Gen erally speak ing, to guara ntee the work ing accuracy of the plane is easier than

4、 to guarantee the hole' s. So the design follows the princi|of pla ne first and hole sec on d. A nd in order to guara ntee the worki ng accuracy of the series of hole, the machi ning of the hole and the pla ne is clearly divided into rough machining stage and finish machining stage. The supporti

5、ng hole of the in put beari ng and output beari ng is as the rough datum. And the top area and two tech no logical holes are as the fin ish datum.Ben chmark rude into the choice of ben chmarks and fine ben chmark crude ben chmark choose first guara ntee an importa nt part of a uniform surface of the

6、 cushi on, the surface should be formed, no gate or fly-defects, and can only be used once, so as to avoid the larger Location error. The surface should be selected for the benchmark crude. The benchmark should be fine choices as possible so that all processes are targeting the same benchmark, when

7、finishing or finishing processes require uniform cushi on small and in effective, should choose the surface itself as a fine process ing base.Mecha ni cal fixture in Chin a's developme nt prospects are very wide, has a lot of room for developme nt. The requireme nts of mecha ni cal fixture struc

8、ture is simple, easy to use, manufacture of high precision. On this design,specialpurpose clamping apparatus are used in the whole machining process. The clamping way is to clamp by pneumatic and is very helpful. The instruction does not have to lock by itself. So the product efficiency is high. It

9、is applicable for-ii -mass working and machining in assembly line. It can meet the design requireme nts.Keywords Process route ； Fixture designing ； Operation-ill -目录摘要IAbstractII第1章绪论1.1.1夹具设计中的特点1.1.2夹具分类1.1.3机床发展趋势2.1.4本章小结3.第2章零件的设计4.2.1零件的作用4.2.2零件的工艺分析4.平面加工4.孔加工4.2.3本章小结6.第3章工艺规程的设计7.3.1确定毛坯制

10、造形式 7.零件材料的选择7.确定生产类型的依据73.2基面的选择7.粗基准选择原则 7.精基准的选择原则8零件各加工表顺序安排8机械加工工序安排的原则8工艺路线的拟定.9.3.3 本章小结 1.0第4章确定加工余量、工序及毛坯尺寸 1 14.1毛坯余量和工序余量的确定 11平面加工1.1孔加工124.2切削用量的选择14粗加工切削用量的选择原则 1 4精加工时切削用量的选择原则 1 4工时定额的确定（单件时间定额）14确定切削用量及基本工时 154.3 本章小结 1.6第5章夹具设计175.1设计方法和步骤 175.2方案设计 1.75.3定位机构的设计及误差分析1.7确定定位元件，计算定位

11、误差 1 8定位销的选择20定位误差的分析与计算 205.4夹紧机构的设计及夹紧力的计算215.5加紧元件的强度校核235.6夹具设计技术的发展24柔性夹具的研究和发展 24计算机辅助夹具设计（CAFD）24自动化夹具（AFD）255.7本章小结25结论26致谢27参考文献28附录.错误！未定义书签。第1章绪论随着科技不断的发展，使机械工业得到了很大的提高，特别是近年来 机械工业领域正向着咼精度、咼质量、咼效率、低成本方向发展。随着机 械工业的发展，其他各工业部门都想着高深度迈进，机械工业的发展日趋 重要。机械工业是国民经济的支柱产业，现代机械制造技术是机械工业赖以 生存和发展的重要保证。机械

12、制造工艺是制造机械产品的技巧、方法和程 序。机械制造中，需要的加工顺序、装配工序及检验工序等，使用着大量 的夹具，可以提劳动效率，提高加工精度，减少废品，可以扩大机床的工 艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造的一项重要工艺装 备。夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程中的切 削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使 用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，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。1.1夹具设计中的特点1夹具的设计周期较短，一般不进行强度和刚度的计算。2专用夹具的设计对产品零件

13、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。1.2夹具分类1通用夹具通用夹具是指结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性的夹具，如三 爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和 电子吸盘等。这类夹具适应性强，可用来装夹一定形状和尺寸范围内的各种 工件。这类夹具已商品化，且成为机床附件。其缺点是夹具的加工精度不高 生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，一般适用于单件小批量生产 中。2专用夹具这

14、类夹具是专为零件的某一道工序的加工而设计和制造的。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加 工精度。专用夹具的设计周期较长、投资较大。3可调夹具可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹 具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件 和夹紧元件便可使用。它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。前 者的通用范围比通用夹具更广；后者则是一种专用可调夹具，它按成组原理 设计并能加工一族相似的工件，故在多品种，中、小批量生产中使用有较好 的经济效果。4组合夹具组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨 性，可

15、组装成各种夹具。夹具用毕可拆卸，清洗后留待组装新夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有减少专用夹 具数量等优点，因此组合夹具在单件、中、小批量多品种生产和数控加工中 是一种较经济的夹具。组合夹具也已经商品化。5自动线夹具自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一 种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个 工位移至下一个工位进行加工。按使用机床可将夹具分为车床夹具、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、自动线随行以及其他机床夹具等。这是专用夹具设计所用的分类方 法。设计专用夹具时，

16、机床的组别、型别和主要参数均已确定。它们的不同 点是机床的切削成形运动不同，故夹具与机床的连接方式不同。它们的加工 精度要求也各不相同。按夹紧的动力源分类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、真空夹具、离心夹具等。1.3机床发展趋势1高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹 具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达土5m夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm,平行度高达 0.01mm/500m m。德国demmeler （戴美乐）公司制造的 4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平 台，其等高误差为±）.

17、03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在 5ym以内； 夹具重复安装的定位精度高达 土5m瑞士 EROWA柔性夹具的重复定位 精度高达25ym。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制 造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济 性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。-2 -2咼效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越 多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹 紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。 新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多

18、件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与 调整夹具的时间，瑞典 3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的 安装与校正。采用美国Jerge ns （杰金斯）公司的球锁装夹系统，1分钟内 就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上 更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。3模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标 准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省 工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设 计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使

19、用档案库，进行夹具优化设计，为用户 三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合 理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改 进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹 具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共 平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务 化。4通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一 次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能 强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经 济性好。德国demmeler

20、 （戴美乐）公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品 种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能 强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推 广应用的价值。1.4本章小结本章主要介绍了机械加工工艺和机床夹具在机械制造过程中所占的重 要地位，夹具设计中的特点以及分类和其发展趋势。第2章零件的设计2.1零件的作用给定的题目铣床传动后箱体铣削孔平面夹具及加工工艺设计，其主要 作用是在箱体的顶面铣宽 20mm深7mm的凹槽，设计一专用卡具以便能 够更好的使其达到加工精度，较好的在箱体中的齿轮配合变速，使汽车获 得前进后退的各级速度。2.2零件的工艺分析由零件图可知，

21、此铣床传动后箱体的加工可以分为两部分：平面加工其中包括余箱体的顶面、底面，和顶、底面上安装操纵杆的190>'90、'85、80的孔的平面，以及锁定箱盖的加工表面。还有箱体的左右外侧面、上下外侧面，以及以及锁定箱盖的加工表面，总的来说，零件 所需加工的平面并不多，位置精度要求不太高，用半精加工就可以实现其 设计要求。孔加工该零件的孔加工较多，而且要求较高，对于大于50的孔只需铸出，比如"90、90>80系列孔铸出后再对其进行一次半精加工就可以。对于其他小于 50的孔其中大部分是以顶、底面为基础，采用一面两孔定位 方式，这些孔包括垂直于箱体表面的四个阶梯孔，以

22、及其他定位孔，剩余 的螺纹孔按同样的加工方法加工。由以上分析可知，对这两部分的加工而言，我们可以先进行平面加 工，然后进行孔的加工，加工孔时使用一面两孔的定位方式，采用专用夹 具，并且保证他们的尺寸精度要求。零件如图2-1 （零件主视图）图2-2（零件俯视图）图2-3（零件斜二侧视 图）所示：nn图2-1零件主视图图2-2零件俯视图图2-3零件斜二侧视图2.3本章小结本章主要介绍了零件的作用，并对其进行工艺分析，最后确定了“先 面后孔”的加工方法，提出采用“一面两销”的定位原则。第3章工艺规程的设计3.1确定毛坯制造形式零件材料的选择考虑到变速箱盖在工作过程中并不承受夹大的交变及冲击性载荷，选

23、 用灰口铸铁铸造毛坯件。确定生产类型的依据(3-1)生产纲领公式查看公式（3-1）Np = N n （12% b%）其中：Np零件的生产纲领（件/年）产品的年生产量（台/年）A%备用品率B%n 一废品率.每台机械生产中该零件的数量所以 Np =2000 1 (1 4% 1%)2010 (件/年)由于零件结构不是很复杂，毛坯质量小于100公斤，年产量在500到5000件内，零件属于轻型，中批量生产，考虑到现有条件和技术水平，采 用砂型铸造是较合适的。3.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要的工作之一，基面选择的正确与 合理，可以使加工量得到保证，生产率得以提高，否则，不但使加工工艺 过程

24、中问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常运行。粗基准选择原则1如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求，则应 以不加工表面作为粗基准，如在工件上有很多不加工表面。则应有与其中 的加工表面的位置精度要求较高的表面作粗基准。2如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗 基准。3选作粗基准的表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，以便定位可4粗基准只能用一次，以免产生较大的的位置误差。 根据以上原则，本零件选取高为12毫米的台作为粗基准精基准的选择原则1用公用基准作为精基准，以消除不重合误差，即“基准重合”原则。2尽可能使各个工序的定位都采用同一基准，即“基准统一”

25、。3当精加工或光整加工工序要求余量小而无效均匀时，应选择加工表 面本身作为精基准，即“自为基准”原则。4为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，遵循“互为基准”原 则。5精基准的选择，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以 保证定为基准可靠。同时还应使夹紧机构简单，操作方便。即“便于装 夹”原则。零件各加工表顺序安排制定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，再生产纲领已确定为称其生产的条件 下，可以采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率， 出此外还应当考虑经济效果，以便使生产成本下降。机械加工工序安排的原则主要表面与次要表

26、面的加工顺序安排原则：1基准工序安排：(1) 基准先行。主要表面的粗精加工要分开，以消除切削力带来的变形。(3)次要表面的加工，经可能在同一次装夹中加工，以减少装夹次 数，节省辅助时间，提高个表面的相对位置精度。2热处理工序的安排：退火安排在机械加工之前。3辅助工序的安排：(1) 划线工序安排在机械加工之前；(2) 清洗工序紧接在光整加工之后；(3) 油漆工序安排在机械加工之前，热处理之后。4检验工序的安排：(1) 粗加工全部结束后，精加工之前；(2) 零件从一车间到另一个车之前；(3) 重要工序之前后；(4) 零件全部加工结束之后3工艺路线的拟定此零件为成批生产，可采用专用夹具使工序集中，以

27、提高生产效率， 由于变速该需要加工的平面较少，且要求不高，而孔的加工比较复杂，所 以在制定工艺路线是，先考虑加工平面，然后再采用专用夹具进行孔加 工。工艺方案：1毛坯铸造2时效处理3粗铣顶面4粗铣底面5粗铣左外侧面6粗铣右外侧面7半精铣底面8粗铣凹槽9半精铣凹槽10半精铣左右侧面11半精铣顶面12粗镗顶面孔 190，孔孔 90, 孔孔 85,孔 8013半精镗顶面孔 190,孔90,孔85, 孔 ' 8014钻、扩、绞 30和孔2115镗内孔 3516在箱体顶面钻、攻16-M18，钻深18攻深15的螺纹孔17在两18孔表平面各钻、攻3-M8，钻深19攻深14,均布螺纹孔18在孔80平面

28、各钻、攻2-M16，钻深17攻深13,均布螺纹孔19在孔.190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18,均布螺纹孔20粗镗底面孔 190, 孔孔 90, 孔孔 85,孔 8021半精镗底面孔 190,孔90, 孔 ' 85, 孔 ' 8022钻、扩、绞 30和孔2123镗内孔3524在箱体底面钻、攻4-M16，钻深33攻深25的螺纹孔25钻、攻8-M8，钻深18攻深15螺纹孔26在孔.190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18,均布螺纹孔27在箱体左侧面钻、攻12-M8，钻深17攻深15的螺纹孔28钻、攻2-M16 X 1.5螺纹孔29在箱体上侧面钻、攻2-M16，钻深45攻

29、深37的螺纹孔 30清洗、去毛刺、倒角31检验32涂耐油防锈漆3.3本章小结本章主要是工艺规程的设计，考虑到工作中所受的夹紧力和载荷，决 定选用灰口铸铁铸造毛坯件。然后选择加工的粗基准和精基准。根据机械 加工工序安排的原则拟定工艺路线。第4章确定加工余量、工序及毛坯尺寸4.1毛坯余量和工序余量的确定方法：1经验估计法2查表法3分析计算法这里采用查表法，为了防止余量不够而产生废品，在查表所得的数量 上稍大一些。此零件材料为灰铸铁，硬度为HB210,生产类型为成批生产，采用砂型 铸造，2级精度。根据以上原始材料及加工工艺要求，分别确定各加工表面的机械加工 余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：平面加工1顶

30、面：最大加工尺寸：195mm半精加工余量：Z2=1.5mm粗加工余量：Zi=2.5mm毛坯余量：Z=1.5+2.5=4.0mm粗铣后尺寸：Hi=195+1.5=196.5mm 毛坯尺寸：H2=195+4.0=199.0mm2底面：最大加工尺寸195mm半精加工余量：Z2=1.5mm粗加工余量：Z1=2.5mm毛坯余量：Z=1.5+2.5=4.0mm粗铣后尺寸：H1=195+1.5=196.5mm 毛坯尺寸：H2=195+4.0=199.0mm3左外侧面：最大尺寸：410mm半精加工余量：Z2=1mm粗加工余量：乙=2mm毛坯余量：Z=1+2=3m粗铣后尺寸：H1=195+1=196mm毛坯尺寸

31、：H2=195+3=198mm半精铣加工尺寸：H=65+0.7=65.7mm粗铣加工余量：H=65+2.2=67.2mm4右外侧面：最大尺寸：410mm半精加工余量：Z2=1mm粗加工余量：乙=2mm毛坯余量：Z=1+2=3m粗铣后尺寸：Hi=195+1=196mm毛坯尺寸：H2=195+3=198mm半精铣加工尺寸：H=65+0.7=65.7mm粗铣加工余量：H=65+2.2=67.2mm孔加工本零件上的孔直径均小于50，求成批生产，所以零件的孔不预先铸出。1粗镗、半精镗顶面孔 190, 孔孔 90, 孔孔 85，孔80粗镗至 187半精镗至 190粗镗至 83半精镗至 85粗镗至 88半精

32、镗至 90粗镗至 78半精镗至© 802钻、铰孔30和孔'2,镗内孔35先钻孔至18铰孔至21先钻孔至 28，深度5mm铰孔至21，深度5mm镗内孔至 33，深度6mm镗内孔至 35，深度6mm3在箱体顶面钻、攻16-M18，钻深18攻深15的螺纹孔钻孔至17,深度18mm，对孔进行攻螺纹至18X 1.5,深度15mm4在两18孔表平面各钻、攻3-M8，钻深19攻深14,均布螺纹孔 钻孔至 7,深度18mm,对孔进行攻螺纹至8X 1，深度15mm5在孔80平面各钻、攻2-M6，钻深17攻深13,均布螺纹孔钻孔至 5.2，深度17mm,对孔进行攻螺纹至 6X 1，深度13mm6

33、在孔190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18,均布螺纹孔钻孔至 7,深度22mm,对孔进行攻螺纹至8X 1，深度18mm7粗镗、半精镗顶面孔 190,孔90,孔'85,孔80粗镗至 187半精镗至 190粗镗至 83半精镗至 85粗镗至 88半精镗至 90粗镗至 78半精镗至 808钻、铰孔30和孑L J1,镗内孔35先钻孔至18铰孔至21先钻孔至 28，深度5mm铰孔至21，深度5mm镗内孔至 33，深度6mm镗内孔至 35，深度6mm9在箱体底面钻、攻4-M16，钻深33攻深25的螺纹孔钻孔至14.5,深度33mm,对孔进行攻螺纹至16X 1.5,深度25mm10钻、攻8-M8

34、，钻深18攻深15螺纹孔钻孔至 7,深度18mm,对孔进行攻螺纹至8X 1，深度15mm11在孔190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18,均布螺纹孔钻孔至 7,深度22mm,对孔进行攻螺纹至8X 1，深度18mm10在箱体左侧面钻、攻12-M8，钻深17攻深15的螺纹孔 钻孔至 7,深度7mm,对孔进行攻螺纹至8X 1,深度15mm11钻沉孔 23mm,钻、攻2-M16 X 1.5螺纹孔钻孔至23,深度3mm钻孔至14.5,对孔进行攻螺纹至© 16X 1.512在箱体上侧面钻沉孔 22和37,钻、攻2-M16，钻深45攻深37 的螺纹孔钻孔至22,深度7mm钻孔至37,深度1mm

35、钻孔至 10.7,深度45mm,对孔进行攻螺纹至12 X 1.25，深度15mm4.2切削用量的选择正确的选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的工具耐用度和经 济性，保证加工质量，具有相当重要的作用。粗加工切削用量的选择原则粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大。因此， 选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切 除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度 V、进给量F和切削深度a p）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最 大的是切削速度，其次是进给量。切削深度影响最小。所以，粗加工切削 用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削

36、深度a p,其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度 V。精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。 因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前 提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度a p和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度 V，以保证加工质量和表面质量 。工时定额的确定（单件时间定额）Td+Tfw+Tx+Tf（4-1）其中：Td单件时间Tj基本时间Tf辅助时间Tfw1工作地点技术时间Tfw2工作地点组织时间Tx休息及身体需要时间基本时间与辅助时间之和称之为工序时

37、间，以Tg表示，即Tg=Ti+Tf工作地点技术要求服务时间和组织服务时间由时同成为工作地点服务 时间，以Tw表示。由于后桥箱是成批生产零件，须对整个零件的时间定额计入准备结束 时间Tz因此成批生产中加工一批零的总时间为：Tp =Td W+Tz（4-2）其中：Tp加工一批零件的时间定额p批中的零件数量Tz准备结束时间可查表得之(4-3)因而单间总时间定额0为：h =Tp/P 二Td +Tz/P424确定切削用量及基本工时粗铣凹槽加工条件：X53T立式铣床，立铣刀，YT15刀片。根据铣削宽度及深度，查表得：d° =70mm，齿数Z=16，专用卡具。1确定背吃刀量由毛坯图已知铣削宽度a 2

38、0mm，铣削深度ap =7mm。2确定每齿进给量 取fz二0.09 0.18mm/z3选择铣刀磨钝标准及耐用度根据切削手册表 3.7,铣刀刀齿后面最大磨损量为0.4mm；耐用度T=150min。4.确定切削速度和工作台每分钟进给量根据切削手册表3.27，ap 7mm, q 0.7, x 0.3, yv =0.2, Uv =0.5，Pv 二 0.3, m 0.25，k 1.1。VcCv d, kvTm曲卅曲J(4-4)40 700.7 1.11500.25 70.3 160.3 0.120.2 200.5=18.59(m/mi n)ns1000 vc : 701000 18.593.14 70二

39、 84.6(r/ mi n)根据工艺手册表4.2-39。取与84.6m/min相近的主轴转速nw 二 90r / min。实际切削速度v = 19.8m/ min工作台每分钟进给量为 fM -0.12 16 60= 115.2mm/min，根据工 艺手册表 4.2-40,取X53T铣床与115.2mm/min相近的进作台进给量 fMz =110mm/min则实际的每齿进给量为110fM =0.115mm/zz 16 605.计算基本时间1 = 70mm,ll35mm, fMz = 0.115mm/ min70+35tb0.91(mi n)115.2424.2半精铣凹槽加工条件：X53T立式铣床

40、，立铣刀，YT15刀片。根据铣削宽度及深度，查表得：d° =60mm，齿数Z=18，专用卡具。1确定背吃刀量由毛坯图已知铣削宽度ae=20mm，铣削深度ap =7mm。2确定每齿进给量取fz二0.09 0.18mm/z3选择铣刀磨钝标准及耐用度根据切削手册表 3.7,铣刀刀齿后面最大磨损量为0.2mm；耐用度T=120min。4确定切削速度和工作台每分钟进给量根据切削手册表3.27，ap = 7mm, qv = 0.7, xv = 0.3, yv = 0.2, uv = 0.5, pv = 0.3, m = 0.25, kv = 1.1。根据公式（4-4）得:=18.89(m/ mi

41、 n)40 700.7 1.1E2503030.20.51207180.1220ns1000 vc : 601000 18.893.14 60h00.3(r/mi n)根据工艺手册表4.2-39。取与100.3r/min相近的主轴转速nw 二 112r /min 。实际切削速度v=21.1m/min工作台每分钟进给量为 h =0.12 18 60 = 129.6mm/min，根据工 艺手册表4.2-40,取X53T铣床与129.6mm/min相近的进作台进给量f = 110mm/min则实际的每齿进给量为fM = 110=0.102mm/zz 18汉605.计算基本时间I = 70mm,h +

42、12 =35, fMz = 0.102mm/min70+35tb0.81(mi n)129.64.3本章小结本章先查表确定毛坯的加工余量和工序余量，具体分别计算了各平面 和各孔的加工余量。接着说明了粗加工和精加工切削用量的选择原则。最 后进行一系列的计算确定切削用量和基本工时。第5章夹具设计机床卡具是在切削加工中，用以准确地定位工件位置，并将其牢固地 夹紧的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工精度，提高加 工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床卡 具在机械制造行业中占有十分重要的地位。5.1设计方法和步骤1深入生产实际调查研究在深入生产实际调查研究中，应掌握下

43、面一些资料：(1)工件图纸(2)工艺文件(3)生产纲领(4)制造与使用卡具情况2确定工件的定位方法和刀具的导向方式3确定工件的卡紧方式和设计卡紧机构4确定卡具其他部分的结构形式5绘制卡具总装配图6标注各部分主要尺寸、公差配合和技术要去7标注零件编号及编制零件明细表8绘制卡具零件图由设计任务书可知，此零件属于成批生产。为提高劳动生产率，减 轻劳动强度，要求设计专用及具5。5.2方案设计设计方案的拟定必须遵循下列原则：1定位装置要确保工件定位准确可靠，符合六点定位原则。2定位精度能保证工件加工精度要求。3夹具结构尽量简单操纵力尽量小而可靠，力争造价低。本工序的特点：粗铣半精铣顶面宽20mm深7mm

44、的凹槽，保证其加工精度和位置精 度。上述特点在夹具设计中应给予足够的重视。夹具体设计的好坏关系到 加工精度、加工效率、加工成本及工人的劳动强度。5.3定位机构的设计及误差分析加工零件的位置精度取决于工件在机床或夹具中定位的准确性，所以 夹具定为基准的选择，既要保证本身的定位精度。又要保证被加工零件的各种精度要求。定位机构的设计是非常重要的确定定位元件，计算定位误差由于定位方案为一面两销定位，一两个圆柱销作为定位元件，则会产 生重复定位现象，即一销套上工件孔以后，另一个销很难同时套上。为了 避免这种定位干涉，补偿工件两定位孔直径和中心距误差及夹距两定位销 直径和中心距误差。夹具两定位销采用一圆柱

45、销，另一销在连心线的垂直 方向削去两边，即削边销。1确定定位销中心距及尺寸公差销间距的基本尺寸和孔间距的基本尺寸相同，肖二Ll尺寸公差一般取为L 销1L1155孔间距的计算：Li=Llx L： =639.14 mm（5-1）'丄1= ：L1xcos：- -L1y sin= 0.05601.53 216.03639.14=0.047 mm1111由于销=（ ）-L1 取1 销= 江1（0.047） =0.012mm3 544.L 销=L1L 销二 639.14 士 0.012mm：1 牛图5-1定位元件距离a = D1， D1 为2确定圆柱销的基本尺寸是该孔的最小极限尺寸，其中基准孔。D

46、1最小直径公差取f7，配合取为H8/f7由表中查的IT =25mf的基本偏差为es二-36ei =es-IT = -25-36 = -61-m_Q.025di =85q°6imm查表削边销宽度B和b1d = 8 , B = 85 5 = 803确定补偿距离；1(5-2)；='L销LI 一 Ximin2式中：Ximin为夹具圆柱销与其配合的工件定位孔间的最小间隙 由于零件圆柱孔销的尺寸为12H 8o0033X i min = 0 - (-0.025) = 0.025m m1；=0.036 0.047 0.025 =0.071mm24确定削边销圆弧部分与其相配合得工件定位孔的最小

47、间隙2min2 0.071 885二 0.013mm式中D2为与削边销相配合的工件定位孔的最小直径 5销边销的最大直径d2公差配合取h7，其下偏差为ei=0.021mmd2 = D2 - X 2min(5-3)d2 =21-0.0210.013_00.013-21-0.013-0.0346确定转角误差:-(5-4)由于定位孔和定位销作上下销移接触，造成工件两定位孔连心线相 对夹具上量定位销连心线发生偏移，产生最大转角误差，其式可按 下面公式计算：tgE ' = ( Ximax * X 2 max) / 2L其中：Ximax为夹具圆柱销与其配合的工件定位孔间的最大间隙 X2max为夹具体

48、削边销与其配合的工件定位孔间的最大间隙。X1max 二 0.054 0.036 二 0.090mmX 2max =0.033'0.034 = 0.067mmtga=0.°9+0.06% 冥 639./0.000123-0.007°7确定基准定位误差这一误差取决于定位孔和圆柱销之间的最大间隙，工件在平面内任何方向上的基准位移误差为：M = D1 TD1 Td1(5-5)式中：TDi为工件孔直径的公差Tdi为圆柱销直径的公差 i:为圆柱销与工件孔最小间隙其中：0.027mm TD 0.034mmTd 0.036mmv = 0.027 0.034 0.036 二 0.09

49、7mm532定位销的选择由于零件为成批生产，为保证定位精度，所以需定期检查定位销的磨 损情况，及时更换定位销，以利于准确定位，所以选择可换定位销和可换 削边销。该销通过螺纹与其导向销相连，以便更换。定位误差的分析与计算图5-2定位误差分析见图5-2在使用夹具安装工件并按调整法加工一批工件时，由于工件 在夹具中定位所产生的定位误差。必然要反映到工件的加工精度上，因此 在设计夹具定位机构时，应对定位误差加以控制，使其不超过允许的范 围，一般情况下，工件的定位误差；与工件上相应公差Tg的关系为：1 1；_（3 5）Tg（5-6）产生定位误差的原因有以下两个方面：一是定位基准与工序基准不重 合，产生基

50、准不重合误差，用符号 七表示；另一主要误差是由工件的定位 基面与定位元件的工作表面的制造误差及配合的最小间隙的存在，引起定 位基准产生位移，即基准位移误差，用符号；W来表示。对工序尺寸：33_0.2；w = 1 TD- Td1（ 5-7）其中式中：TDi工件孔直径的公差TDi = 0.034mmTd1圆柱销直径公差Td 0.036mm 1圆柱销与工件孔最小间隙由以上计算可知：产0.027mm；w = 0.027 0.016 0.018 二 0.097mm根据图中计算可知：cosa =601.58/639.14 =0.941sin： =216.03/639.14 =0.338；x = 0.097

51、 cos： = 0.097 0.99 = 0.097、=0.097 sin = 0.097 0.0001=0.000011 水平方向：；x =0.097Tg =0.133合格，所以对钻孔为制度误差要求，可根据定位误差小于其零件公差1的丄而确定。35.4夹紧机构的设计及夹紧力的计算零件加工过程中所受的夹紧力不大，并且根据零件的形状，在夹具中 安装位置及保证加工的正常进行，可确定夹紧力的位置为了节约辅助时间, 减轻工人的劳动强度，便于制造和安装，本夹具体采用固定支板，用螺母、 螺杆、弹簧和气动夹紧机构相互配合夹紧零件。考虑到夹紧可靠应选择合适的加紧部位。从零件图上可以看出，在零 件的上个边缘表面上

52、夹紧比较合适。由于计算切削力的主要目的是确定夹紧力，确定夹紧方式及夹紧机 构。由于加工孔时，切削力的大小主要取决于孔的直径，所以计算夹紧力 主要一部分是切削力。精铣削槽时力比较大。所以夹紧力只需以精铣时的 卡紧力而定。夹紧力的计算：本夹具采用的是钩型压板，可以在水平方向上回转，以便于零件的装夹。首先计算铣床铣削的切削力：0.83 0.650.83 kP=Cpt Sz DBzKp其中：P铣削力Kgf ；(5-8)Cp在用高速铣钢（W18Cr4V）铣刀铣削时。考虑工件材料及铣刀类型的系数，其数值按金属切削机床卡具设计手册表3-57选取。查表得：Cp =68.2 ；Sz每齿进给量（mm）；D铣刀直径

53、 （mm）；B铣削宽度（mm）；N铣刀每分钟转数；铣刀的齿数;Kp用高速钢（W18Cr4V）铣刀铣削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数。对于灰铸铁:Kp(HB )0.55(190)；-b工件材料的抗拉强度 (Kgf /mm2)。.P = 68.2 70.83 0.1150'65 70亠83 20 16 1 =7 7.9(Kgf)为使加工能够稳定的进行，则pQ匸f其中：Q卡紧力（Kgf ）；P切削力；f摩擦系数。取 f=0.16(5-9)p 779.92_20.16= 2437.3(Kgf)则：双头螺柱所需拉力为:其中：| -HfqP 二Q（1） q（Kgf）H勾形压板点到轴心的距离

54、（m m）；-勾形压板的导向长度（m m）； -摩擦系数；-弹簧的作用力（Kgf）。(5-10).p = 2437.3(1) 10.25 =3503.75(Kgf )实际预紧力：P实二P理KK = K,K2K3K4(5-11)其中：K为安全系数K1一般安全系数，考虑到增加夹紧的可靠性和因工件材料性质及余量不均匀等引起的切削力的变化。一般取K1 =1.52K2加工性质系数，粗加工取K1.2。精加工取K2 =1.5K3刀具钝化系数，考虑刀具磨损钝化后，切削力增加。一般取 K3 =11.3 取 K3 =1.2K4断续切削系数，断续切削时取K4=1.2。连续切削时，取K4 =1K =K1K2K3K4P

55、实二 K P =2.592 3503.75 = 9081.72(Kgf)由此气缸的作用力 P=2F实=2 9081.72 =18163.44(Kgf) 查表得：可选最佳气缸为：D=250,S=40丄=166,标准活塞杆推力为2000Kgf的法兰式气缸。5.5加紧元件的强度校核分析夹具体中各零件的受力情况，可知连接上下压板的螺栓畏罪薄弱 环节。当压紧工件时，受力分析可知：螺栓只受夹紧力Q作用产生预紧力作用。紧联螺栓的许用拉应力ss( 5-12)查机械设计表6.3,得其中：Ss =1.6-b =500MPa%6 =6 =300MPa10二工300 =187.5MPa1.6又 432P实=439°81.72 =37 U二 d3.14 20.强度满足要求。5.6夹具设计技术的发展无论是在传统制造业还是现代柔性制造系统中，由于大量的加工操作需要装夹，夹具设计在制造系统中就显得非常重要，它