变速箱体数控加工工艺规划与仿真研究(毕业论文)

1、中国科技大学本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 专 业 变速箱体数控加工工艺规划与仿真研究 学生姓名 班级学号 指导教师 二零一一年六江苏科技大学本科毕业论文变速箱体数控加工工艺规划与仿真江苏科技大学毕业设计（论文）任务书学院名称：机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 毕业设计（论文）题目： 变速箱体数控加工工艺规划与仿真 设计内容与要求:(1) 搜集资料，学习加工中心专用夹具设计的基本理论知识，了解数控编程流程和数控夹具的设计和应用。(2) 根据加工图纸设计夹具。（3）设计夹具主要加工工艺。二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）（

2、1）夹具安装使用说明书一份。（2） 毕业设计1份。三、完成日期及进度四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1. 王启平。机床夹具设计。哈尔滨；哈尔滨工业大学出版社，19882. 刘守勇。机械制造工艺与机床夹具。北京；机械工业出版社，1994.73. 张龙勋。机械制造工艺学课程设计指导书。北京；机械工业出版社 19934. 林文焕，陈本通。机床夹具设计。北京；国防工业出版社，19875. 王昆等。机械设计课程设计。武汉；高等教育出版社，19956. 徐发仁。机床夹具设计。重庆；重庆大学出版社，1996.77. 柯明阳。机械制造工艺学，北京；北京航天航空大学出版社，19958. 邱宣怀。机

3、械设计。第四版。北京；高等教育出版社，19979. 机械制造技术基础课程设计指南。北京，化学工业出版社，200610. 中文AutoCAD2006机械设计。北京；机械工业出版社，200511. P.L.Jacobs.Stereolithograghy and Other RP&M Techologies.ASME Press,199612. KALPAKJAN.Manufacturing Engineering and Technology.AddisoWesley Publish Company,199513. P.L.Jacobs.stereolithograghy and Oth

4、er RP&M Techologies.ASME Press,199614. G.Zong,et al.Direct Selective Laser Sintering of High Temperature Materials,Processing of the Solid Freefrom Fabriacation Symposition. University of Texas,1992 系(教研室)主任： （签章） 年 月 日 学院主管领导： （签章） 年 月 日摘 要犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件。旋耕机通过该零件的安装平面与手扶拖拉机变速箱的后部相连，用两圆柱销定位

5、，四个螺栓固定，实现旋耕机的正确联接。犁刀变速齿轮箱体的质量直接影响到机器的性能。本次设计先进行了犁刀变速齿轮箱体的零件分析，通过对参考文献进行的分析与研究，阐述了工艺规程和制造技术等相关内容；在技术路线中，论述箱体的加工工艺，机械加工余量，加工顺序的安排和基本工时计算。关键词 犁刀变速箱 定位基准 加工余量AbstractThe coulter gear of changing speed is a major element of the machine of rotary tillage.The machine of rotary tillage is linked through th

6、e rear of the gearbox of walking tractor and the installation plane of this element,using two cylinders to sell location and 4bolrs to fix in order to realize the correct coupling of the machine of rotary tillage. The quality of the coulter gear casing of changing speed put a direct influence on the

7、 performance of machine.This design goes on the element analysis of the coulter gear casing of changing speed first,through the research and analysis of the bibliographical reference,then it have elaborated procedur and made the related contents such as technology;In technical route,it discussed mac

8、hining surplus and the processing technology of casing ,the process of the sequential arrangement and the calculation of the basic man-hour Keywords; the coulter gear casing of changing speed; location standard; mental allowance目 录目录 摘要 Abstract 目录 第一章 绪论 11 箱体零件的主要技术要求 12箱体类零件的加工工艺分析 第二章 零件的功用与结构分析

9、 2.1 零件的功用 2.2 零件的工艺分析 221零件主要加工表面尺寸 第三章 工艺规程设计，确定切削用量及工序设计 3.1铸件尺寸公差 3.2铸件机械加工余量3.3 确定切削用量及工序计算 第四章 夹具设计 4.1夹具的组成 4.2夹具的分类4.3夹具的作用4.4定位误差及其分析与计算 结束语 参考资料 致谢第一章 绪论箱体零件是机器或部件的基础零件，轴、轴承、齿轮等有关零件按规定的技术要求装配到箱体上，连接成部件或机器，使其按规定的要求工作，因此箱体零件的加工质量不仅影响机器的装配精度和运动精度，而且影响机器的工作精度、使用性能和寿命。11 箱体零件的主要技术要求箱体类零件中以机床主轴箱

10、的精度要求最高。 21.主要平面的形状精度和表面粗糙度 箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的表面粗糙度值，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。 一般箱体主要平面的平面度在0.10.03mm，表面粗糙度Ra2.50.63m，各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300。2.孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度 3箱体上的轴承支承孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度都要求较高，否则，将影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降，也易使传动件（如齿轮）产生振动和噪声。一般机床主轴箱的主轴支承孔的尺寸

11、精度为IT6，圆度、圆柱度公差不超过孔径公差的一半，表面粗糙度值为Ra0.630.32m。其余支承孔尺寸精度为IT7IT6，表面粗糙度值为Ra2.50.63m。 43.主要孔和平面相互位置精度 5同一轴线的孔应有一定的同轴度要求，各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否则，不仅装配有困难，而且使轴的运转情况恶化，温度升高，轴承磨损加剧，齿轮啮合精度下降，引起振动和噪声，影响齿轮寿命。支承孔之间的孔距公差为 0.120.05mm，平行度公差应小于孔距公差，一般在全长取0.10.04mm。同一轴线上孔的同轴度公差一般为0.040.01mm。支承孔与主要平面的平行度公差为0.10.05m

12、m。主要平面间及主要平面对支承孔之间垂直度公差为0.10.04mm。12箱体类零件的加工工艺分析1.21 箱体类零件的结构特点和技术要求分析一般来说，箱体零件的结构较复杂，内部呈腔形，其加工表面主要是平面和孔。对箱体类零件的技术要求分析，应针对平面和孔的技术要求进行分析。1平面的精度要求  箱体零件的设计基准一般为平面，本箱体各孔系和平面的设计基准为G面、H面和P面，其中G面和H面还是箱体的装配基准，因此它有较高的平面度和较小表面粗糙度要求。2孔系的技术要求箱体上有孔间距和同轴度要求的一系列孔，称为孔系。为保证箱体孔与轴承外圈配合及轴的回转精度，孔的尺寸精度为IT7，孔的几何形状误差

13、控制在尺寸公差范围之内。为保证齿轮啮合精度，孔轴线间的尺寸精度、孔轴线间的平行度、同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，均应有较高的要求。3孔与平面间的位置精度  箱体上主要孔与箱体安装基面之间应规定平行度要求。本箱体零件主轴孔中心线对装配基面（G、H面）的平行度误差为0.04mm。4表面粗糙度  重要孔和主要表面的粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度，本箱体零件主要孔表面粗糙度为0.8m，装配基面表面粗糙度为1.6m。1.22  箱体类零件的材料及毛坯箱体零件的材料常用铸铁，这是因为铸铁容易成形，切削性能好，价格低，且吸振性和耐磨性较好。根据需

14、要可选用HT150350，常用HT200。在单件小批量生产情况下，为缩短生产周期，可采用钢板焊接结构。某些大负荷的箱体有时采用铸钢件。在特定条件下，可采用铝镁合金或其它铝合金材料。铸铁毛坯在单件小批生产时，一般采用木模手工造型，毛坯精度较低，余量大；在大批量生产时，通常采用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。单件小批生产直径大于50mm的孔，成批生产大于30mm的孔，一般都铸出预孔，以减少加工余量。铝合金箱体常用压铸制造，毛坯精度很高，余量很小，一些表面不必经切削加即可使用。3  箱体类零件的加工工艺过程箱体零件的主要加工表面是孔系和装配基准面。如何保证这些表面的加工精

15、度和表面粗糙度，孔系之间及孔与装配基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度，是箱体零件加工的主要工艺问题。箱体零件的典型加工路线为：平面加工孔系加工次要面（紧固孔等）加工。1.23  箱体类零件的加工工艺过程分析    一、主要表面的加工方法选择    箱体的主要加工表面有平面和轴承支承孔。    箱体平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和铣削，也可采用车削。当生产批量较大时，可采用各种组合铣床对箱体各平面进行多刀、多面同时铣削；尺寸较大的箱体，也可在多轴龙门铣床上进行组合铣削，可有效提高箱体平面加

16、工的生产率。箱体平面的精加工，单件小批量生产时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般多用精刨代替传统的手工刮研；当生产批量大而精度又较高时，多采用磨削。为提高生产效率和平面间的位置精度，可采用专用磨床进行组合磨削等。   箱体上公差等级为IT 7级精度的轴承支承孔，一般需要经过34次加工。可采用扩一粗铰一精铰，或采用粗镗半精镗一精镗的工艺方案进行加工(若未铸出预孔应先钻孔）。以上两种工艺方案，表面粗糙度值可达Ra0. 81. 6m。铰的方案用于加工直径较小的孔，镗的方案用于加工直径较大的孔。当孔的加工精度超过IT 6级，表面粗糙度值Ra小于0. 4m时，还应增加一道精密加

17、工工序，常用的方法有精细镗、滚压、珩磨、浮动镗等。二、箱体加工定位基准的选择1粗基准的选择  粗基准的选择对零件主要有两个方面影响，即影响零件上加工表面与不加工表面的位置和加工表面的余量分配。为了满足上述要求，一般宜选箱体的重要孔的毛坯孔作粗基准。本箱体零件就是宜主轴孔和距主轴孔较远的轴孔作为粗基准。本箱体不加工面中，内壁面与加工面（轴孔）间位置关系重要，因为箱体中的大齿轮与不加工内壁间隙很小，若是加工出的轴承孔与内壁有较大的位置误差，会使大齿轮与内壁相碰。从这一点出发，应选择内壁为粗基准，但是夹具的定位结构不易实现以内壁定位。由于铸造时内壁和轴孔是同一个型心浇铸的，以轴孔为粗基准可

18、同时满足上述两方的要求，因此实际生产中，一般以轴孔为粗基准。2精基准的选择  选择精基准主要是应能保证加工精度，所以一般优先考虑基准重合原则和基准同一原则，本零件的各孔系和平面的设计基准和装配基准为为G、H面和P盖，因此可采用G、H面和P三面作精基准定位。三、箱体加工顺序的安排箱体机械加工顺序的安排一般应遵循以下原则：1先面后孔的原则  箱体加工顺序的一般规律是先加工平面，后加工孔。先加工平面，可以为孔加工提供可靠的定位基准，再以平面为精基准定位加工孔。平面的面积大，以平面定位加工孔的夹具结构简单、可靠，反之则夹具结构复杂、定位也不可靠。由于箱体上的孔分布在平面上，先加工平

19、面可以去除铸件毛坯表面的凹凸不平、夹砂等缺陷，对孔加工有利，如可减小钻头的歪斜、防止刀具崩刃，同时对刀调整也方便。2先主后次的原则  箱体上用于紧固的螺孔、小孔等可视为次要表面，因为这些次要孔往往需要依据主要表面（轴孔）定位，所以这些螺孔的加工应在轴孔加工后进行。对于次要孔与主要孔相交的孔系，必须先完成主要孔的精加工，再加工次要孔，否则会使主要孔的精加工产生断续切削、振动，影响主要孔的加工质量。3孔系的数控加工由于箱体零件具有加工表面多，加工的孔系的精度高，加工量大的特点，生产中常使用高效自动化的加工方法。过去在大批、大量生产中，主要采用组合机床和加工自动线，现在数控加工技术，如加工

20、中心、柔性制造系统等已逐步应用于各种不同的批量的生产中。车床主轴箱体的孔系也可选择在卧式加工中心上加工，加工中心的自动换刀系统，使得一次装夹可完成钻、扩、铰、镗、铣、攻螺纹等加工，减少了装夹次数，实行工序集中的原则，提高了生产率。13 夹具的组成(1)定位元件：确定工件在夹具中位置的元件。 (2)导向元件：用以引导刀具或调整刀具相对于夹具位置的元件。 如：钻套、对刀块。(3)夹紧元件：使工件在加工过程中保持在夹具中既定位置的元件。(4)连接元件：用以确定夹具在机床上的位置并与机床相连接。(5)夹具件：基础件，用于安装其它元件，使其形成整体。(4)其它辅件：夹紧用的扳手，操作手柄，分度机构等。第

21、二章 零件的功用与结构分析2.1 零件的功用犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件。旋耕机通过该零件的安装平面（零件图上的N面与手扶拖拉机变速箱的后部相连，用两圆柱销定位，四个螺栓固定，实现旋耕机的正确联接N面上的4-13mm孔即为螺栓联接孔，2-10F9孔为定位销孔。 犁刀变速齿轮箱体2内有一个空套在犁刀传动轴上的犁刀传动齿轮5，它与变速箱的一倒档齿轮常啮合。犁刀传动轴8的左端花键上套有啮合套4，通过拨叉可以轴向移动。啮合套4和犁刀传动齿轮5相对的一面都有牙嵌，牙嵌结合时，动力传给犁刀传动轴8。其操作过程通过安装在S30H9孔中的操纵杆3操纵拨叉而得以实现 2.2 零件的工艺分析材料HT20

22、0，主要加工面有：N面、R面、Q面、2-80H7孔。 N面的平面度0.05mm。 2-80H7孔的尺寸精度、同轴度0.04mm，与N面的平行度0.07mm，与R及Q面的垂直度0.1mm，以及R相对Q面的平行度0.055mm。 2一10F9孔的尺寸精度、两孔距尺寸精度140±0.05mm以及140±0.05mm对R面的平行度0.06mm。 图2.1 传动示意图1一左臂壳体2一犁刀变速齿轮箱体3一操纵杆4一啮合套 5一犁刀传动齿轮 6一轴承7一右臂 壳体8一犁刀传动轴9一链轮221零件主要加工表面尺寸 1.主要孔： 2-Ø80H7 2-Ø10F9 8M12螺

23、纹底孔 4-Ø132.主要平面：N面 R面 Q面等3.其他加工部分 凸台等第三章 工艺规程设计，确定切削用量及工序设计根据零件材料 HT200确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为 6000件年，该零件质量约为 7Kg，可知，其生产类型为大批量生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。又由于箱体零件的内腔及 2 Ø 80mm 的孔需铸出。故还应安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。 铸件尺寸公差 铸件尺寸公差分为 16级，由于是大量生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为 CT10级，选取铸件错箱值为 1.0mm。 铸件机械加工余

24、量 对成批和大量生产的铸件加工余量由工艺人员手册查得，选取 MA为 G级，各表面的总余量如表3 1所示。 表 3 1各加工表面总余量 加工表面 基本尺寸（ mm ） 加工余量等级 加工余量 数值（ mm ） 说 明 R 面 168 G 4 底面，双侧加工（取下行数据） Q 面 168 H 5 顶面降 1 级，双侧加工 N 面 168 G 5 侧面，单侧加工（取上行数据） 凸台面 106 G 4 侧面单侧加工 孔 2 Ø80 80 H 3 孔降 1 级，双侧加工 由工艺人员手册可得铸件主要尺寸公差如表 3 2所示。 表 3 2 主要毛坯尺寸及公差（ mm） 主要面尺寸 零件尺寸 总余量

25、 毛坯尺寸 公差 CT N 面轮廓尺寸 168 168 4 N 面轮廓尺寸 168 4+5 177 4 N 面距孔 Ø 80 中心尺寸 46 5 51 2.8 凸台面距孔 Ø80 中心尺寸 100+6 4 110 3.6 孔 2 Ø80 Ø80 3+3 Ø74 3.2 铸件的分型面选择通过 C基准孔轴线，且与 R面（或 Q面）平行的面。浇冒口位置分别位于 C基准孔凸台的两侧。 零件毛坯综合图 零件毛坯综合图一般包括以下内容：铸造毛坯形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他有关技术要求等。 零件

26、毛坯综合图上技术条件一般包括下列内容： 合金牌号。 铸造方法。 铸造的精度等级。 未注明的铸造斜度及圆角半径。 铸件的检验等级。 铸件综合技术条件。 铸件交货状态：如允许浇冒口残根大小等。 铸件是否进行气压或液压试验。 热处理硬度。     技术要求 l. 毛坯精度等级 CT为 10级； 2. 热处理：时效处理， 180 200HBS; 3. 未注铸造圆角为 R2 R3，拔模斜度 2°； 4. 铸件表面应无气孔、缩孔、夹砂等； 5. 材料： HT200。 制订工艺路线根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下： N面：粗车 精铣；

27、R面和 Q面：粗铣 精铣；凸台面：粗铣； 2 Ø 80mm 孔：粗镗 精镗； 7级 9 级精度的未铸出孔：钻一扩一铰；螺纹孔：钻孔一攻螺纹。 因 R面与 Q面有较高的平行度要求， 2 Ø 80mm 孔有较高的同轴度要求。故它们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来，以保证其位置精度。 根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将 N面、 R面、 Q面及 2 Ø 80mm 孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中又首先加工 N面，后再镗 2 Ø 80mm 孔。 R面及 Q面上的 Ø 8N8

28、孔及 4 M13 螺纹孔等次要表面放在最后加工。 初步拟订加工工艺路线如下： 工序号 工 序 内 容   铸造   时效   涂漆 10 粗车 N 面 20 钻扩铰 2 Ø 10F9 孔 ( 尺寸留精铰余量 ), 孔口倒角 1 × 45 ° 30 粗铣凸台面 40 粗铣 R 面及 Q 面 50 粗镗 孔 2 Ø80, 孔口倒角 1 × 45 ° 60 钻 孔 Ø20 70 精铣 N 面 80 精铰 孔 2 Ø 10F9 90 精铣 R 面及 Q 面 100 精镗 孔 2 Ø8

29、0H7 110 扩铰 球形孔 S Ø30H9, 钻 4 M6 螺纹底孔 , 孔口倒角 1 × 45 °, 攻螺纹   4 M6 120 钻孔 4 Ø13 130 锪平面 4 Ø22 140 钻 8 M12 螺纹底孔 , 孔口倒角 1 × 45 °, 钻铰孔 2 Ø8N8, 孔口倒角   1 × 45 °, 攻螺纹 8 M12 150 检验 160 入库 上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序有些问题还值得进一步讨论。 如粗车 N面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床

30、上加工时，它们的惯性力较大，平衡较困难，又由于 N面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，故改用铣削加工。 工序 40应在工序 30前完成，使 R面和 Q面在粗加工后有较多的时间进行自然时效，减少工件受力变形和受热变形对 2一 Ø 80mm 孔加工精度的影响。 精铣 N面后， N面与 2一 Ø 10F 9 孔的垂直度误差难以通过精铰孔纠正，故对这两孔的加工改为扩铰，并在前面的工序中预留足够的余量。 4 一 Ø 13mm 孔尽管是次要表面，但在钻扩铰 2 Ø 10F 9 孔时，也将 4一 Ø 13mm 孔钻出，可以节约一台

31、钻床和一套专用夹具，能降低生产成本，而且工时也不长。 同理，钻 Ø 20mm 孔工序也应合并到扩铰 S Ø 30H9 球形孔工序中。这组孔在精镗 2一 Ø 80H7 孔后加工，容易保证其轴线与 2 Ø 80H7 孔轴线的位置精度。 工序 140工步太多，工时太长，考虑到整个生产线的节拍，应将 8 M12 螺孔的攻螺纹作另一道工序。 修改后的工艺路线如下： 序号 工 序 内 容 简要说明   铸造     时效 消除内应力   涂底漆 防止生锈 10 粗铣 N 面 先加工基准面 20 钻扩铰 2 Ø 10F

32、9 孔至 2 Ø 9F9, 孔口倒角 留精扩铰余量   1 × 45 °, 钻孔 4 Ø13   30 粗铣 R 面及 Q 面 先加工面 40 铣凸台面   50 粗镗 孔 2 Ø80, 孔口倒角 1 × 45 ° 后加工孔粗加工结束 60 精铣 N 面 精加工开始 70 精铰 孔 2 Ø 10F9 至 2 Ø 10F7 （工艺要求） 提高工艺基准精度 80 精铣 R 面及 Q 面 先加工面 90 精铰 孔 2 Ø80H7 后加工孔 100 钻 孔 Ø20

33、, 扩铰球形孔 SØ30H9, 钻 4 M6 螺纹 次要表面在后面加   底孔 , 孔口倒角 1 × 45 °, 攻螺纹 4 M6 6H 工 110 锪平面 4- Ø22   120 钻 8-M12 螺纹底孔 , 孔口倒角 1 × 45 °, 钻铰孔     2 Ø8N8, 孔口倒角 1 × 45 °   130 攻螺纹 8-M12-6H 工序分散 , 平衡节拍 140 检验   150 入库   1. 确定切削用量工序10：精铣N面毛

34、坯尺寸外形175mm×150mm, 由资料得，选择立式铣床，刀具Ø 200mm可转位面铣刀。因为面铣刀能采用较大直径的铣刀，提高效率。心轴短，刚度较好能采用较大的进给量，工作更为稳定，可以从不同方向同时铣工件的几个平面，寿命也较长。因此可以查出n主轴转速=118r/minD=200mm ap=3.5mm 取f=2mm/r实际切削速度n=Dn1000=3.14×200×1181000=74.1mm/min切削工时计算：t=l+l1+l2nf =177+30118×2=0.88minl1+l2=30再根据资料并带入公式算出各工序切削用量第四章 夹具

35、设计夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。夹具的组成 (1)定位元件：确定工件在夹具中位置的元件。 (2)导向元件：用以引导刀具或调整刀具相对于夹具位置的元件。 如：钻套、对刀块。 (3)夹紧元件：使工件在加工过程中保持在夹具中既定位置的元件。(4)连接元件：用以确定夹具在机床上的位置并与机床相连接。(5)夹具件：基础件，用于安装其它元件，使其形成整体。(4)其它辅件：夹紧用的扳手，操作手柄，分度机构等夹具的分类1、 分类方法：1)按夹具的应用范围：通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合 夹具、随行夹具；2)按加工类型：

36、车床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、 数控机床夹具等；3)按夹紧力来源：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电磁夹具、 真空夹具。 机床夹具通常按夹具的应用范围进行分类夹具的作用(1)保证加工精度，降低工人等级 加工精度包括：尺寸精度、几何形状精度、表面相互位置精度。使用夹具最有利于保证表面相互位置精度。如：在摇臂钻加工孔系 夹具：可达0.100.20mm 划线找正：0.41.0mm(2) 提高劳动生产率，降低加工成本 无找正，对刀等时间，工件装卸迅速，从而大大减少了工件安装的辅助时间，同时易于实现多件加工，多工位加工，特别适用于加工时间短，辅助时间长的中、小工件的加工。(3) 扩大机床工艺范围

37、扩大机床的功能，实现一机多用。如在车床上利用镗夹具，进行镗孔。利用铣夹具，进行铣槽。 (4) 减轻工人劳动强度，保证安全生产工件在夹具上的定位定位方式用六点定位原理进行定位分析时，以定位点来消除自由度，在实际应用中，不可能是点，而应该是各种定位元件，工件的定位表面有各种形式：如平面，内孔，外圆，成型面，组合表面等，对这些表面应采用不同的方法来实现。定位设计时应做的工作及步骤：A）根据加工零件的工序要求合理布置支承点B）正确考虑定位方法C）选用恰当的定位元件 常用定位方式与定位元件工件常用定位表面：以平面定位以内孔定位以外圆表面定位 以平面定位：基本支承： 固定支承可调支承自位支承辅助支承基本支

38、承：限制自由度，真正起定位作用辅助支承：不限制自由度，起预定位、增加工件和夹具刚性等作用3 定位误差及其分析与计算1、定位误差 把工件上被加工表面的设计基准相对于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大变动量，称为“定位误差”。定位误差产生原因a.一批工件彼此在尺寸、形状及相互位置上均存在差异，而夹具定位元件也有制造误差。b.工件的定位基准与工序基准不重合，或工件的定位基准与定位元件的工作表面之间存在间隙。c.工件用夹具定位加工时，只按定程法（即调整法）加工一批工件，如果按逐件试切法加工，则根本不存在定位误差。（仅有加工误差等）误差来源：a.基准不重合误差b.定位元件制造误差c.基准位移误差定位

39、误差大小计算（1） 画出被加工零件定位时的两个极限尺寸的位置 （2） 从图形中的几何关系，找出零件图上被加工尺寸方向上设计基准的最大变动量（最大值与最小值之差）。因此，工序二尺寸A的定位误差A为： A=(H+H)(H-H) = 2H上述的误差完全是由于定位基准和设计基准不重合引起的，可称这类定位误差为“基准不重合误差”。为提高定位精度，设计夹具时尽量使定位基准与加工表面之设计基准重合。但定位精度虽然提高了，有时使得夹具结构复杂，工件安装不便, 稳定性和可靠性变差。生产中只要在满足工艺的要求前提下，如果能降低工序成本，基准不重合的定位方案，也允许选用。 定位元件制造误差 由于夹具定位元件和工件定

40、位基准本身有制造误差，也可能使工件被加工表面的设计基准，在加工尺寸方向上产生变动而形成定位误差。 工件定位基准和夹具定位元件本身的制造误差，也是直接影响定位精度的。在设计夹具时，除应尽量满足基准重合原则外，还应根据加工零件的精度要求，合理规定定位元件的制造精度和限制加工零件上与定位基准有关的公差值。定位误差的计算1、定位误差计算的方法工件定位误差的实质是工件上被加工表面的设计基准相对于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大变动量，因此，计算定位误差时，首先要找出工序尺寸的工序基准；然后求其在工序尺寸方向上的最大变动量。定位误差计算的方法：几何法微分法用几何方法计算定位误差工件在使用心轴、销、定

41、位时，常会考虑留有间隙而需要进行定位误差计算。(以两孔定位为例）左端：孔径 ，公差为TD1；销径 ，公差为Td1；最小间隙为1。 右端：孔径公差为TD2；销径公差为Td2；最小间隙为2 先单独分析左端圆销1的定位情况。销与孔之间的最大间隙为：1 1 TD1 Td1 。 1将使一批工件安装时孔的中心偏离销的中心。其中偏心位移误差范围，是以 1为直径的圆，圆心即为销的中心O1 再分析削边销2定位情况： 由于削边销不限制X 的移动自由度，而限制Z的转动自由度，所以孔2与削边销2的中心偏移范围为： 在X方向： x 1 1 TD1 Td1 在Y方向： y 2 2 TD2 Td2 。综合误差孔1、2的中心

42、偏移误差组合起来，将引起工件的两种定位误差(1)    纵向定位误差：即在两孔联心线方向的最大可能移动量（ x ）。 x 1 1 TD1 Td1 （相当于第一孔定位误差） (2)   角度定位误差：即工件绕O1和O2的最大偏转角 。 角度定位误差：由上式看出，欲减小，可以从两方面着手：（i）提高孔与销的加工精度，减小配合间隙；（ii）增大孔间距。故在选择定位基准时，应尽可能选距离较远的两孔；若工件上无合适的两孔而需另设工艺孔时，两工艺孔也应布置在具有最大距离的适当部位。 工件在夹具中的夹紧一、工件夹紧的基本要求 夹得稳：不破坏稳定的正

43、确定位，以作平衡，刚度足够； 夹得牢：夹紧力要合适，过大工件变形或损伤，影响加工精度，过小工件加工中易移动或产生振动，同时，夹紧装置应保证自锁，即原始夹紧力去除后，工件能保持夹紧状态；夹得快：机构简单、紧凑、操作安全、省力、迅速方便。确定夹紧方案一般应与定位问题同时考虑，为达到以上三个要求，正确设计夹紧机构，首先必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点。 二、夹紧力方向的确定1.夹紧力方向的确定 不破坏定位的准确性，朝向是定位基准； 夹紧力方向应使工件变形尽可能小； 夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小夹紧力大小与夹紧力方向直接有关，在考虑夹紧方向时，只要满足夹紧条件，夹紧力越小越好。2.夹

44、紧力作用点的选择 夹紧力应落在支承元件上或几个支承元件所形成的平面内 夹紧力应落在工件刚性较好的部件上 夹紧力应尽量靠近加工面3.夹紧力大小的估算 夹紧力要合适，过大工件变形或损伤，影响加工精度，过小工件加工中易移动或产生振动。估算夹紧力的方法：首先：将工件视为分离体，分析作用在工件上的各种力；再根据力系平衡条件，确定保持工件平衡所需的最小夹紧力；最后将乘以一合适的安全系数，以此作为所需的夹紧力典型夹紧机构常见的有斜楔、偏心、螺旋和铰链等夹紧机构，斜楔、偏心、螺旋是利用机械摩擦的斜楔自锁原理。斜楔夹紧的特点：(1)斜楔机构简单，有增力作用。一般扩力比（约为3） ，愈小增力作用愈大。 (2)斜楔

45、夹紧行程小，且受斜楔升角影响。增大可加大行程，但自锁性能变差。(3) 夹紧和松开要敲击大、小端，操作不方便。 手动操作的简单斜楔夹紧很少应用，而在常见的夹紧装置中，改变夹紧力方向和作为增力机构时则应用较多。如气液压夹紧时，斜楔上作用的动力源是不间断的，所以不必自锁，可增大到1530°。螺旋夹紧螺旋夹紧结构简单，增力比大，自锁性好，夹紧可靠，所以在夹具中得到最广泛的应用。螺旋夹紧力的计算公式：式中： P原始作用力； L手柄长度； r螺杆下端（或压块）与工件接触处的当量摩 擦半径； r平均螺旋作用中径之半；（作用中径为d平均）；螺旋升角； 螺杆下端（或压块）与工件接触处的摩擦角

46、； 螺旋配合面的摩擦角（常取8°30）。3.偏心夹紧 螺旋夹紧的主要缺点安装、拆卸工件的辅助时间太长，而偏心夹紧是一种快速的夹紧机构。常用的有圆偏心和曲线偏心两种，可做成平面凸轮的形状。因圆偏心机构简单，制造方便，较曲线偏心应用广泛。在设计圆偏心时，应注意以下三个问题：a）自锁条件；b）保证足够的夹紧力；c）保证足够的夹紧距离（指偏心轮工作部分与工件间接触点的最大垂直位移）。偏心夹紧必须保证自锁条件偏心夹紧必须保证自锁，否则就不能应用。D/e值反映了偏心轮的偏心特性，它可用来表示偏心轮工作的可靠性；此值大，自锁性能好，但结构尺寸也大。满足偏心轮D/e1420的条件时，机构即能自锁4.多件夹紧 加工时采取多件夹紧，可以大大提高生产率，尤其在小件加工时应用更为广泛。 按夹紧力的方向及作用情况，多件夹紧可分为两种：(1)连续式夹紧由一个力的来源，以同样大小的夹紧力，依次连续朝同一方向由一个工件传递到其他工件。 使用连续式夹紧 ，沿夹紧方向，每个工件与定位夹紧元件接触处的误差，必定要传到另一工件上。如此累积，使最后一个工件沿此方向的定位精度非常低。因此，连续式多件夹紧只适用于被加工表