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YTP26气腿式凿岩机机体工艺夹具设计【车床夹具+铣床夹具】【2套夹具】【4张图纸】

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关键词：: YTP26气腿式凿岩机机体夹具设计车床夹具铣床夹具图纸

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YTP26气腿式凿岩机机体工艺夹具设计

45页 32000字数+说明书+设计笔记+4张CAD图纸

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1 前言3

2 凿岩机机头的工艺规程4

2.1 本课题的目的意义和技术分析4

2.2 生产类型的确定5

2.3 毛坯的分析6

2.4 工艺路线的制定7

2.5 加工余量的确定13

2.6 各工序工艺装备的确定16

2.7 切削用量的确定20

2.8 工序时间的计算23

3 机床夹具设计的概述28

4 铣削耳孔专用夹具设计30

4.1 工件的定位30

4.2 工件的夹紧31

4.3 夹具其它装置的设计33

4.4 铣削耳孔夹具的工作原理35

5 车削大端孔专用夹具设计38

5.1 工件的定位38

5.2 工件的夹紧40

5.3 夹具其它装置的设计42

5.4 夹具体的设计42

5.5 车削大端孔夹具的工作原理43

参考文献45

致谢46

结论47

YTP26气腿式凿岩机机体工艺、夹具设计

摘要

本设计主要是对YTP26型气腿式凿岩机机体进行工艺规程的拟订，及车床与铣床典型夹具的设计进行全面的阐述。全文共分五章，其中第一章前言主要介绍的是课题的来源。第二章开始阐述了本课题的目的意义和技术分析，之后着重从生产类型的确定、毛坯的分析、工艺路线的制定、加工余量的确定、各工序工艺装备的确定、切削用量的确定、工序时间的计算等七个方面进行工艺分析。第三章简单介绍了机床夹具设计的概念。第四章和第五章分别从工件定位的确定、夹紧机构的设计、夹具其他装置的设计、夹具体的设计和夹具的工作原理五个方面，介绍了铣床专用夹具和车床专用夹具的设计过程。

关键词：凿岩机；工艺分析；专用夹具；六点定位原理

Abstract

This design draft ,mainly about the technological process of YTP26 Air-leg Rock Drill, and elabora about the milling machine typical jig design. The full text divides five chapters. The first chapter is the origin of introduction. The second chapter is the goal and technical analysis of introduction. After that, I carried on the craft analysis of the production type determination, and the semifinished, and the craftroute formulation, and the processing remainder determination, and so on. It is general about seven aspects. Third chapter introduced simply the engine bed jig designs concept. Fourth chapter and the fifth chapter separately from the work piece localization determination, the clamp organization design, the jig other installment design, the jig body design and the jig principle of work five aspects, introduced the milling machine unit clamp and the lathe unit clamp design process.

Key words: Rock drill；Craft analysis; Unit clamp; Six localization principle

本毕业设计的课题，即YTP26型气腿式凿岩机机头的机械加工工艺，及其典型夹具的设计，来自湖南省湘潭风动机械厂的凿岩机生产现场

湖南省湘潭风动机械厂始建于1969年，为国有中二型企业，地处湘潭市区友谊广场，交通十分便利。全厂占地面积11.2万平方米，建筑面积5.6万平方米。

　　该厂主要生产凿岩机械、工业除尘设备、通风机械、精密铸造件等四大类产品。各类产品型号规格齐全，均已形成了系列化、规模化，产品除在国内有广阔的市场外，还远销欧美、东南亚、非洲等国家和地区。YTP26型气腿式凿岩机的特点：

YTP26型气腿式凿岩机供矿山和巷道掘进钻凿爆破炮眼，操作机构集中，启动灵活，气水联动，使用方便，维修简易。节能高效，零件寿命长，通用率高，.可靠性好。YTP26型凿岩机活塞的往返运动采用了双气路无阀配气，它利用活塞的筒状尾部在活塞行程中自行配气，并且有部分活塞行程利用了压缩空气的膨胀功，因而节省了压缩空气的消耗量，提高了使用的经济性。广泛使用于煤炭、冶金、铁道、交通、水利、基建和国防等石方工程中，是采掘工业的高效设备。

本机与FT170型气腿配套，适用于中硬和硬岩上钻凿水平和倾斜的炮眼，亦可与环形吊架配套钻凿垂直炮眼，配置手持手把，还可作手持凿岩机使用。钻凿炮眼直径一般为36-46毫米，深度可达5米以上。

本设计是在参加湘潭风动机械厂凿岩机机头生产线实习的基础上，根据相关要求，对凿岩机机头生产的工艺过程进行分析以后，拟订了一个生产工艺规程，对其中涉及到的两个典型夹具进行了设计分析。2.1 本课题的目的意义和技术分析

目前影响工人健康、严重污染环境的十大工业噪声源，它们是风机、空压机电机、柴油机、织机、冲床、圆锯机、球磨机、高压放空排气以及凿岩机。这些噪声源设备，普遍使用于各工业部门，产生的声级高，影响面大。我国在控制这些噪声问题方面，虽已积累了相当丰富的经验但仍存在许多实际问题，尚待研究解决。风动凿岩机噪声在矿山井下高达120dBA,甚至更高,对操作工人危害很大.其噪声频谱较宽,主要呈中低频性.主要噪声源是:⒈排气噪声；⒉活塞撞击钎尾及钎头撞击岩石产生的撞击声；⒊风动凿岩机零部件间的撞击、磨擦以及机件振动所产生的机械性噪声。其中排气噪声为主要成分。解决风动凿岩机噪声的途径在于，研制高效的排气消声器，并对机械性噪声采取有效的减振阻尼措施。对于多机凿岩台车，应设隔声操作室。遗憾的是，目前国内在控制凿岩机噪声方面，尚无很成功的经验。随着信号分析处理技术、声强测量技术在我国获得深入应用以及新型降噪材料和新型噪控装置的不断出现，噪声源的控制水平可望进入更高的层次。

解决风动凿岩机噪声的途径在于研制高效的排气消声器，并对机件性噪声采取有效的减振阻尼措施。对多机凿岩台车，应设隔声操作室。对高效排气消声的要求是：1．消声器的消声值在20dBA以上；2．体积小；3．背压低；4．不产生结冰现象；国内有不少单位在研究能满足这些要求的消声器，可惜目前尚未获得满意的结果。风动凿岩机噪声问题到今仍基本上没有得到解决，许多研究工作值得深入下去。

本课题来自于实践，夹具在机械加工中具有重要的作用，它能保证加工精度，提高产品质量，减轻工人的劳动强度，保证安全，提高劳动生产率，能以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配。而使用了分度钻的好处在于，可采用多工位加工，能使加工工序集中，从而减轻工人的劳动强度和提高生产率。

参考文献

王光斗王春福主编.机床夹具设计手册（第三版）[M].上海科学技术出版社.2000年11月

徐圣群主编.简明机械加工工艺手册[M].上海科学技术出版社.1994年11月

陆名彰胡忠举等主编.机械制造技术基础[M].中南大学出版社.2004年8月

大连理工大学工程画教研室编.机械制图（第四版）[M].高等教育出版社.1993年5月

冯辛安主编.机械制造装备设计[M].机械工业出版社.2004年7月

孟少农主编.机械加工工艺手册（第1卷）[M]. 机械工业出版社.1991年9月

孟少农主编.机械加工工艺手册（第2卷）[M]. 机械工业出版社.1991年9月

李益民主编.机械制造工艺设计简明手册[M]. 机械工业出版社.1994年7月

邱宣怀主编.机械设计（第四版）[M].高等教育出版社.1997年7月

《金属机械加工工艺人员手册》修订组. 金属机械加工工艺人员手册（第二版）[M].上海科学技术出版社.1981年10月

顾崇锨主编.机械制造工艺学[M].陕西科学技术出版社.1989年

廖念钊、莫雨松主编.互换性与技术测量［M］.中国计量出版社.2002年

内容简介：: YTP26气腿式凿岩机机体工艺、夹具设计摘要本设计主要是对YTP26型气腿式凿岩机机体进行工艺规程的拟订，及车床与铣床典型夹具的设计进行全面的阐述。全文共分五章，其中第一章前言主要介绍的是课题的来源。第二章开始阐述了本课题的目的意义和技术分析，之后着重从生产类型的确定、毛坯的分析、工艺路线的制定、加工余量的确定、各工序工艺装备的确定、切削用量的确定、工序时间的计算等七个方面进行工艺分析。第三章简单介绍了机床夹具设计的概念。第四章和第五章分别从工件定位的确定、夹紧机构的设计、夹具其他装置的设计、夹具体的设计和夹具的工作原理五个方面，介绍了铣床专用夹具和车床专用夹具的设计过程。关键词：凿岩机；工艺分析；专用夹具；六点定位原理AbstractThis design draft ,mainly about the technological process of YTP26 Air-leg Rock Drill, and elabora about the milling machine typical jig design. The full text divides five chapters. The first chapter is the origin of introduction. The second chapter is the goal and technical analysis of introduction. After that, I carried on the craft analysis of the production type determination, and the semifinished, and the craftroute formulation, and the processing remainder determination, and so on. It is general about seven aspects. Third chapter introduced simply the engine bed jig designs concept. Fourth chapter and the fifth chapter separately from the work piece localization determination, the clamp organization design, the jig other installment design, the jig body design and the jig principle of work five aspects, introduced the milling machine unit clamp and the lathe unit clamp design process.Key words: Rock drill；Craft analysis; Unit clamp; Six localization principle目录1 前言32 凿岩机机头的工艺规程42.1 本课题的目的意义和技术分析42.2 生产类型的确定52.3 毛坯的分析62.4 工艺路线的制定72.5 加工余量的确定132.6 各工序工艺装备的确定162.7 切削用量的确定202.8 工序时间的计算233 机床夹具设计的概述284 铣削耳孔专用夹具设计304.1 工件的定位304.2 工件的夹紧314.3 夹具其它装置的设计334.4 铣削耳孔夹具的工作原理355 车削大端孔专用夹具设计385.1 工件的定位385.2 工件的夹紧405.3 夹具其它装置的设计425.4 夹具体的设计425.5 车削大端孔夹具的工作原理43参考文献45致谢46结论471 前言本毕业设计的课题，即YTP26型气腿式凿岩机机头的机械加工工艺，及其典型夹具的设计，来自湖南省湘潭风动机械厂的凿岩机生产现场。湖南省湘潭风动机械厂始建于1969年，为国有中二型企业，地处湘潭市区友谊广场，交通十分便利。全厂占地面积11.2万平方米，建筑面积5.6万平方米。该厂主要生产凿岩机械、工业除尘设备、通风机械、精密铸造件等四大类产品。各类产品型号规格齐全，均已形成了系列化、规模化，产品除在国内有广阔的市场外，还远销欧美、东南亚、非洲等国家和地区。图1-1 YTP26型气腿式凿岩机YTP26型气腿式凿岩机的特点：YTP26型气腿式凿岩机供矿山和巷道掘进钻凿爆破炮眼，操作机构集中，启动灵活，气水联动，使用方便，维修简易。节能高效，零件寿命长，通用率高，.可靠性好。YTP26型凿岩机活塞的往返运动采用了双气路无阀配气，它利用活塞的筒状尾部在活塞行程中自行配气，并且有部分活塞行程利用了压缩空气的膨胀功，因而节省了压缩空气的消耗量，提高了使用的经济性。广泛使用于煤炭、冶金、铁道、交通、水利、基建和国防等石方工程中，是采掘工业的高效设备。本机与FT170型气腿配套，适用于中硬和硬岩上钻凿水平和倾斜的炮眼，亦可与环形吊架配套钻凿垂直炮眼，配置手持手把，还可作手持凿岩机使用。钻凿炮眼直径一般为36-46毫米，深度可达5米以上。本设计是在参加湘潭风动机械厂凿岩机机头生产线实习的基础上，根据相关要求，对凿岩机机头生产的工艺过程进行分析以后，拟订了一个生产工艺规程，对其中涉及到的两个典型夹具进行了设计分析。 2 凿岩机机头的工艺规程2.1 本课题的目的意义和技术分析目前影响工人健康、严重污染环境的十大工业噪声源，它们是风机、空压机电机、柴油机、织机、冲床、圆锯机、球磨机、高压放空排气以及凿岩机。这些噪声源设备，普遍使用于各工业部门，产生的声级高，影响面大。我国在控制这些噪声问题方面，虽已积累了相当丰富的经验但仍存在许多实际问题，尚待研究解决。风动凿岩机噪声在矿山井下高达120dBA,甚至更高,对操作工人危害很大.其噪声频谱较宽,主要呈中低频性.主要噪声源是:排气噪声；活塞撞击钎尾及钎头撞击岩石产生的撞击声；风动凿岩机零部件间的撞击、磨擦以及机件振动所产生的机械性噪声。其中排气噪声为主要成分。解决风动凿岩机噪声的途径在于，研制高效的排气消声器，并对机械性噪声采取有效的减振阻尼措施。对于多机凿岩台车，应设隔声操作室。遗憾的是，目前国内在控制凿岩机噪声方面，尚无很成功的经验。随着信号分析处理技术、声强测量技术在我国获得深入应用以及新型降噪材料和新型噪控装置的不断出现，噪声源的控制水平可望进入更高的层次。解决风动凿岩机噪声的途径在于研制高效的排气消声器，并对机件性噪声采取有效的减振阻尼措施。对多机凿岩台车，应设隔声操作室。对高效排气消声的要求是：1 消声器的消声值在20dBA以上；2 体积小；3 背压低；4 不产生结冰现象；国内有不少单位在研究能满足这些要求的消声器，可惜目前尚未获得满意的结果。风动凿岩机噪声问题到今仍基本上没有得到解决，许多研究工作值得深入下去。本课题来自于实践，夹具在机械加工中具有重要的作用，它能保证加工精度，提高产品质量，减轻工人的劳动强度，保证安全，提高劳动生产率，能以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配。而使用了分度钻的好处在于，可采用多工位加工，能使加工工序集中，从而减轻工人的劳动强度和提高生产率。使用夹具的最根本目的是获得好的经济效益。所以设计夹具也和其它技术工作一样，不仅是一个技术问题，而且是个经济问题。每当设计一套夹具之前，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的夹具获得最佳的经济效果。对设计夹具进行经济技术分析时，应从精度设计和结构设计两方面考虑。2.1.1 精度设计技术分析一般来说，夹具的精度都应比工件要求的精度高，才能加工出合格的工件。精度高出的部分称为夹具的精度储备或精度裕度。精度裕度用来补偿加工中的各项误差及定位、导向元件的磨损。当然精度裕度越大，加工工件的质量越稳定，夹具的易损件的使用寿命也越长。但从另一方面看，精度裕度越大，必须要求夹具的制造精度越高，从而会急剧增加夹具的制造成本，工件的加工成本也随之增加；反之，夹具制造的精度越小，将会使夹具在夹具中易损件主要是定位、导向元件需频繁地更换，维修周期短，增加维修费用，从而增加了工件的加工成本。所以夹具精度的设计准则是：应使夹具的设计精度与工件的加工精度要求相适应，不可盲目地提高夹具的精度要求。但多大的经济裕度才算合适呢？从原则上讲对加工精度要求高的工件，夹具的精度只能略高于工件要求的加工精度，即减小夹具的经济裕度。这虽然会使易损件使用期限缩短，更换频繁，但仍比提高夹具的制造精度经济、合理。对加工精度要求不高的工件，夹具的设计精度要求应以夹具制造车间的平均经济精度为下限而不必过低。2.1.2 结构设计技术分析机床夹具定位机构的设计：在制定工件的工艺规程时，已经初步考虑了加工中工艺基准问题。设计夹具时原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。这一原理在正文中再进行详细的说明。产生定位误差的原因主要有：a、基准不重合带来的定位误差b、间隙引起的定位误差c、与夹具有关的因素产生的定位误差（这类误差基本上属于夹具设计与制造中的误差）。机床夹具夹紧机构的设计：夹紧机构在机床夹具设计中占有很重要的地位，一个夹具在性能上的优劣，除了从定位性能上加以评定外，还必须从夹紧机构的性能上来考核，如夹紧机构的可靠性、操作方便性。夹紧机构的复杂程度也基本上决定了夹具的复杂程度。从设计的难度上讲，夹紧机构往往花费设计人员较多的心血。夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位；工件和夹具的变形必须在允许的范围内；机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构必须保证自锁；操作必须安全、省力、方便、迅速，符合工人的操作习惯；复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。这些都是夹紧机构应该满足的要求。2.2 生产类型的确定生产类型是企业生产专业化程度的分类，机械制造业的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。其中成批生产又可以分为大批生产、中批生产和小批生产。生产类型的划分一方面要考虑生产纲领即年生产量；另一方面还必须考虑产品本身的大小及其结构的复杂性。如果从工艺特点方面来看单件生产其产品数量少，每年产品的种类、规格较多，是根据定货单位的要求确定的，多数产品只能单个生产，大多数工作地的加工对象是经常改变的，很少重复。成批生产其产品数量较多，每年产品的结构和规格可以预先确定，而且在某一段时间里是比较固定的，生产可以分批进行，大部分工作地的加工对象是周期轮换的。大量生产其产品数量很大，产品的结构和规格比较固定，产品生产可以连续进行，大部分工作地的加工对象是单一不变的。因此生产类型的确定，对于工艺规程的制定是非常重要的。显然，产量愈大，生产专业化程度应该愈高。下面对该YTP26型气腿式凿岩机机头的生产类型进行确定，如下：N=Qn（1+）式中 N-零件的年生产纲领（件/年） Q-产品的年生产纲领 8万台/年 n-每台产品中含该零件的数量 1件/台 -备品率一般而言，以上的备品率根据易磨损和损坏的程度定为3%-5%。现取4%。 -废品率由于属于机械零件，故取为1%。则 N=8（1+4%+1%）=81.05=8.4万台另一方面由于本产品属于轻型机械，且生产纲领为8.4万台，远远大于5万台。如下表，所以该凿岩机机头的生产类型属于大量生产。表2-1 各种生产类型的规范生产类型零件的年生产纲领/件/年重型机械中型机械轻型机械单件生产520100小批生产510020200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产10005000500002.3 毛坯的分析正确的选择毛坯是工艺技术人员应该高度重视的问题。零件加工过程中工序的内容或工序的数目，材料消耗，热处理方法，零件制造费用等都与毛坯的材料、制造方法、毛坯的误差与毛坯的余量有关。应慎重对待。2.3.1 毛坯材料的选择铸钢的综合力学性能高于各类铸铁，它不仅强度高，而且具有铸铁不可比优良塑性和人性，适合制造承受大能量冲击负荷下的高强度、高韧性的铸件。如火车轮、锻锤机架、座、高压阀门和轧辊等。铸钢较球墨铸铁性能稳定，质量较易控制，在大截面和薄壁铸件生产中，这一优点尤为明显。此外，铸钢的焊接性能好，便于采用铸-焊联合结构制造形状复杂的大型铸件。加入少量（质量分数小于3.5）合金元素，如锰、硅、铬、钼、钒等，可得到力学性能和淬透性更好的合金结构钢。经过反复对比，低合金铸钢ZG20CrMo较为合适。2.3.2 毛坯铸造方法的选择1）、应考虑的因素包括：（1）、生产批量（2）、零件的结构形状和尺寸大小（3）、零件的力学性能（4）、工厂现有设备和技术水平（5）、技术经济性主要依据一般是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构。2）、从生产批量来看：此零件属于大批量生产，宜采用精度和生产率高的毛坯制造方法，以减少材料消耗和机械加工工作量。可考虑用特种铸造的方法获得毛坯。3）、从零件的结构来看：由于此零件属于外形较复杂的小型零件，而且它的壁厚不算薄。故可以考虑采用压铸、金属铸造、熔模铸造等精密铸造方法。同时可以减少切削加工或不进行切削加工。4）、从毛坯的制造方法来看：毛坯的制造方法应与材料的制造工艺性相适应。故铸铁、铸钢、铸铝和铸铜等有色金属材料适合用铸造方法获得毛坯。5）、从铸钢件的强度来看：从铸钢件的强度来看可以考虑采用金属型铸造的铸件、金属型浇注的铸件、砂型浇注的铸件。且强度依次递减,毛坯质量依次降低.故从以上可以看到该凿岩机机头毛坯可以采用金属型铸造。壳型铸造则适用于成批大量生产，适用铸造各种材料，多用于形成泵体、壳体、轮毂等金属型或砂型铸造零件的内腔，对于这些材料则金属型铸造（浇铸）更为合适6）、从工厂现有设备和技术水平来看：从这一方面来看，壳型铸造也是适用的。7）、从经济合理性来看：由机械加工工艺手册第一卷表3.1-20各种铸造方法的经济合理性零件最大的外轮廓尺寸小于260mm，且复杂程度属于中等，生产类型属于大量生产，故壳型铸造在成批生产下比较合适。综上所述，该凿岩机机头零件的毛坯采用壳型铸造。2.3.3 毛坯的机械加工余量由机械加工工艺手册第一卷表3.1-24查得：砂型铸造及壳型铸件的尺寸公差等级为810。故查表3.1-28可查得：两端孔的加工余量为4mm。其它表面基本为一次性加工，故加工余量由零件尺寸决定。2.4 工艺路线的制定这是制订机械加工工艺规程的核心。其主要内容有：（1）、选择定位基准（2）、确定加工方法（3）、安排加工顺序（4）、安排热处理（5）、安排热检验（6）、安排其它工序机械加工工艺路线的最终确定，一般要通过一定范围的论证，即通过对几条工艺路线的分析与比较，从中选出一条适合本厂条件的、确保加工质量、高效和低成本的最佳工艺路线。下面将从上述几个方面确定该凿岩机机头的机械加工工艺路线：2.4.1 基准的选择基准是机械制造中应用得十分广泛的一个概念，是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线或面。机械产品从设计、制造到出厂经常要遇到基准问题：设计时零件尺寸的标注、制造时工件的定位、检查时尺寸的测量以及装配时零、部件的装配位置等都要用到基准的概念。根据基准的作用，可分为设计基准和工艺基准两大类：1、设计基准：设计者在设计零件时，需要根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之间的相互位置关系，确定标注尺寸（或角度）的起始位置。这些标准尺寸（或角度）的起始位置称为设计基准。简言之，设计图样上所采用的基准就是设计基准。2、工艺基准：零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准称为工艺基准。根据其作用，又可以分为定位基准、测量基准、装配基准三类：（1）、定位基准：加工时用于工件的定位的基准。它又可分为粗基准、精基准。另外还有附加基准。其中粗基准是未经机械加工的定位基准。反之经过机械加工的定位基准称为精基准。而附加基准是指零件上根据零件机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。（2）、测量基准：在加工过程中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差所采用的基准。（3）、装配基准：在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。在这里主要考虑定位基准的选择，而测量基准、装配基准则在后面的设计中进行选择。 3、定位基准的选择1）、一般原则（1）、选最大尺寸的表面为安装面（限制3个自由度），选最长距离的表面为导向面（限制2个自由度），选最小尺寸的表面为支承面（限制1个自由度）。（2）、首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。因为在加工中保证空间位置精度要比保证尺寸精度困难的多。（3）、应尽量选择零件的主要表面为定位基准。因为零件的主要表面是决定其他表面的基准，也就是主要设计基准。（4）、定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。下面根据以上一般原则分别进行粗基准和精基准的选择。2）、粗基准的选择：粗基准的选择除了应考虑以上的一般原则外，还必须考虑以下几个原则：（1）、选加工余量小的面做粗基准。（2）、选重要表面为粗基准。（3）、选不加工的表面做粗基准。（4）、应选较平整、光洁、面积较大的表面作粗基准。（5）、粗基准一般只能使用一次。上述的选择粗基准的四条原则，每一条都只能说明一个方面的问题。综合以上各个原则并考虑零件的实际情况选择如下：粗基准一般都是为了加工出精基准，而在机头零件加工中,为了提高零件的生产精度,以机头毛坯小端的孔作为粗基准，加工完大端的孔后,再以大端的孔为基准加工精基准小端的孔。因为车削后的大端的孔是加工余量小、较准确的、光洁的、面积较大的平面，而且它也是一个重要的表面，它的余量比较均匀。3）、精基准的选择：和粗基准一样，精基准的选择除了要考虑一般原则外，还有它自身应当注意的原则：（1）、基准重合原则：也就是选设计基准为定位基准。（2）、基准统一原则：也就是在零件的加工过程中，采取统一的基准。（3）、互为基准原则：也就是对某些位置精度要求很高的零件，通常采用互为基准、反复加工的原则。（4）、自为基准原则：也就是以加工表面本身定位，待到夹紧以后将定位元件移去，再进行加工。这样可以使得面的加工达到很高的精度。那么根据以上的各个原则，结合实际情况对精基准的选择如下：该机头是一个薄壁零件,在外力作用下很容易产生变形。主要表面的尺寸精度和形位精度的要求都较高,因此希望以一个统一基面定位来加工这些要求高的表面。目前生产该机头的企业大多采用小端的孔做为统一基准。在精加工时,除了磨削小端的孔和铣削两耳时是以大端的孔作为基准外,其余工序都采用小端的孔定位。采用小端的孔作为基面有下列优点：（1）、用这种定位方法可以钻两耳孔、钻大端面各孔、扩大端外四孔、铣两耳及槽等主要表面及其他次要表面。（2）、由于该零件的加工钻削的工序占的比重较大，立式钻床较为普遍，用这种定位方法有利于钻床对其进行加工。（3）、该零件的外部表面质量要求不是很高，无法作为精基准。2.4.2 加工方法的选择及工序顺序的安排零件表面的加工方法，首先取决于加工表面的技术要求。这些技术要求还包括由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求。根据各加工表面的技术要求，首先选择能保证该要求的最终加工方法，然后确定各工序、工步的加工方法。选择加工方法应考虑每种加工方法的加工经济精度范围、材料的性质及可加工性；工件的结构形状和尺寸大小；生产率要求；工厂或车间的现有设备与技术条件。下面将从以上各个方面与以考虑并最终确定加工方法。1、加工经济精度：各种加工方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度都是在一定的范围内的。任何一种加工方法只要精心操作、细心调整、选择合适的切削用量，其加工经济精度就可以得到提高，其加工表面粗糙度值就可以减少。但是加工经济精度提高得愈高，表面粗糙度值减少得愈小，则所消耗的时间与成本也会愈大。实际上加工经济精度的高低是用其可以控制的加工误差的大小来表示的。加工误差小，则加工精度高；加工误差大，则加工精度低。一般来说，加工误差和加工成本之间成反比例关系。可以看出：对一种加工方法来说，加工误差小到一定程度，加工成本提高很多，加工误差却降低得很少；加工误差大到一定程度以后，即使加工误差增大很，加工成本降低得很少。因此所谓加工经济精度是指在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。2、材料的性质及可加工性：本零件的材料采用低合金铸钢ZG20CrMo 由机械加工工艺手册第一卷表2.2-5低合金铸钢的牌号和化学成分查得：含碳C量 0.150.25 含硅Si量 0.200.40 含锰Mn量 0.500.80 含钼Mo量 0.400.60 含铬Cr量 0.400.70这种材料的工艺性能如下：由机械加工工艺手册第一卷表2.2-6低合金铸钢的机械性能查得：ZG20CrMo 热处理布氏硬度HB135，屈服强度441MPa，245 Mpa。由机械加工工艺手册(第一卷)表2.2-7低合金铸钢的特点和用途查得：铬钼钢：钼提高淬透性,降低回火脆性,增加抗蠕动能力,改善冲击韧性、加工性及抗蒸汽腐蚀能力。用于:长期在中温下工作的零件,如汽轮机汽缸,隔板等。3、工件的结构形状和尺寸大小：本活塞零件属于结构形状并不十分复杂，而尺寸也不很大的零件，因而加工起来也不是很困难的。4、生产率的要求：该机头的生产类型属于大批大量生产。因而对生产率要求就相对的比较高。5、综合以上几点，再考虑工厂的工艺能力和现有设备的加工经济精度，查机械加工工艺手册第一卷表5.2-6、5.2-7、5.2-8对本零件的加工方法拟订如下：（1）、对于大端孔加工由于机头大端孔的精度要求为IT8，这样对于大端孔的加工可以考虑选用：粗车半精车精镗一一磨削，这样可以达到的精度等级为IT6IT7粗糙度为Ra=0.80.4um。（2）、对于小端孔的加工：由于机头大端孔的精度要求为IT7，这样对于大端孔的加工可以考虑选用：粗车半精车精镗一一磨削，这样可以达到的精度等级为IT6 IT7粗糙度为Ra=0.80.4um。（3）、对于两个耳孔的加工：由于这个部分是为了连接其它零件而加工的，粗糙度要求不是很高，为Ra3.2um，精度要求为IT8，故可采用两次钻削完成,即钻削钻削的加工方法，这样能达到的精度等级为IT8IT9，粗糙度为=3.21.6 um满足要求。（4）、对于大端面各孔的加工：由于这些孔的表面的精度要求为IT8，要求较高，又是对于孔的加工，故可考虑采用：粗镗半精镗精镗的加工方法来完成，这样可以达到的精度等级为IT7IT8，粗糙度为Ra=1.60.8um满足要求。（5）、对于机头大端顶孔的加工：这个圆孔的表面粗糙度也为Ra小于等于12.5m，对于它的精度要求也不高，甚至它的孔径只有8mm也小于20mm，故它的加工方法也可以考虑采用钻削来实现，精度也为IT11-IT12，粗糙度为Ra=12.56.3um。（6）、对于机头大端外四孔的加工：这四个圆孔的表面粗糙度为Ra小于12.5m，对于它的也精度要求也不高，甚至它们的孔径只有14mm也小于20mm，故它的加工方法也可以考虑采用钻削和扩孔来实现，即钻削扩孔，精度也为IT11-IT12，粗糙度为Ra=12.56.3um。（7）、对于手把外侧表面的加工：在这里只是它的位置精度要求较高，而尺寸精度要求不是很高，故可以考虑采用直接铣削完成，即粗铣精铣的加工方法。精度等级为IT79，粗糙度为Ra=6.31.6um满足要求。（8）、对于手把椭圆孔的加工：在这里只是它的位置精度要求较高，而尺寸精度要求也很高，故可以考虑采用粗铣半精铣精铣的加工方法完成。精度等级为IT7，粗糙度为Ra=3.21.6um满足要求。（9）、对于两耳进一步的加工：由于这个部分是为了减轻零件整体重量，节省材料而加工的，精度要求不是很高，为Ra1.6um，精度要求为IT8，故可以考虑采用粗铣精铣的加工方法完成。精度等级为IT7IT9，粗糙度为Ra=6.31.6um就可满足要求。（10）、对于大端四个槽的加工：这个部分的精度要求为IT8，表面要求质量一般，由于这四个槽是先钻后铣得到的，故可以考虑采用粗铣精铣的加工方法完成。这样可以达到的精度等级为IT7IT9，粗糙度为Ra=6.31.6um满足要求。6、加工阶段的划分按加工性质和作用不同，工艺过程一般划分如下加工阶段：粗加工阶段；半精加工阶段；精加工阶段；光整加工阶段。它们的主要工作与要求如下：（1）、粗加工阶段：主要是去除各加工表面的余量，并作出精基准，因此这一阶段关键问题是提高生产率。（2）、半精加工阶段：在半精加工阶段减小粗加工中留下的误差，使加工面达到一定的精度，为精加工作好准备。（3）、精加工阶段：在精加工阶段，应确保尺寸、形状和位置精度达到或基本达到图纸规定的精度要求以及表面粗糙度。（4）、精密、超精密加工、光整加工阶段：这是对那些要求很高的零件安排的，是为了达到零件最终的精度要求。一般情况下，若将加工表面从毛坯面开始到最终的精加工或精密加工都集中在一个工序中连续完成，则难以保证零件的精度要求或浪费人力、物力资源。这是因为粗加工是切削层厚，切削热量大，无法消除因热变形带来的加工误差，也无法消除因粗加工留在工件表层的残余应力产生的加工误差；后续加工容易把已加工好的加工表面划伤；不利于合理地使用设备；不利于合理地使用技术工人，让高技术工人完成粗加工任务是人力资源的一种浪费。但是当加工质量要求不高，工件刚度足够，毛坯质量高，加工余量小，可以考虑一次性完成加工。如自动机上加工的零件；装夹，运输不便的重型零件，在一次安装下完成粗加工和精加工，但在粗加工后，重新以较小的夹紧力夹紧。而本零件对于大端和小端的孔的加工质量要求比较高，其余的加工质量要求并不很高，毛坯质量比较高，加工余量不是很大，工件也是有足够的精度，故除了大端和小端的孔在加工时安排了粗车，半精车，精镗及磨削两个阶段。加工大端外四孔时安排了钻削，扩孔两个加工阶段。其余的加工均安排在一个性完成加工。7、机械加工顺序的安排：复杂零件的制造需经过切削加工、热处理和各种辅助工序等许多工序。在拟订工艺路线时，应进行综合分析，安排一个合理的加工顺序。这对保证零件质量、提高生产率、降低加工成本都至关重要。按照以下的几个工序顺序安排原则，也就是：（1）、先加工基准面，再加工其它表面。（2）、一般情况下，先加工次要表面。（3）、先加工主要表面，后加工次要表面。（4）、先安排粗加工工序，后安排精加工工序。将该机头的工序进行安排，为了获得一条适合的、能确保加工质量、高效和低成本的最佳工艺路线，本设计将通过两个方案的比较分析来最终确定一个最佳的方案。1）、方案一：（1）、工艺过程第一个工序：粗车，半精车，精镗大端孔第二个工序：粗车，半精车，精镗小端孔第三个工序：钻两耳孔第四个工序：粗镗，半精镗，精镗大端面各孔第五个工序：钻机头大端顶孔第六个工序：钻机头大端外四孔第七个工序：粗铣，精铣手把外侧表面第八个工序：粗铣，半精铣，精铣手把第九个工序：粗铣，精铣两耳第十个工序：粗铣，精铣大端四个槽第十一个工序：扩机头大端外四孔第十二个工序：磨削小端孔第十三个工序：磨削大端孔图形见所附工艺过程卡片。（2）、热处理工序及表面处理工序的安排：该凿岩机机头材料的热处理安排在机加工前。（3）、其它辅助工序的安排：检查、检验工序、去毛刺、平衡、清洗工序等也是工艺规程的重要组成部分。检查、检验工序是保证产品质量合格的关键工序之一，每个操作过程中和操作结束以后都必须自检。在工艺规程中，下列情况下应安排检查工序：零件加工完毕之后；从一个车间到另一个车间的前后；工时较长或重要的关键工序前后。故根据以上原则，在本零件中大端与小端车削加工之后和磨削小端与大端的切削加工之前，均安排一次检验工序。在零件加工完毕后再安排一次检验工序。切削加工之后，安排去毛刺的处理。零件表层或内部的毛刺，影响装配操作、装配质量以至会影响整机性能，因此应给以充分的重视。在工件进入装配之前，一般都应安排清洗。工件的内孔、壳体的内腔易存留切屑，清洗时应给以特别注意。光整加工工序之后，磨粒容易附着在工件表面上，要认真清洗，否则会加剧零件在使用过程中的磨损。在工件加工完毕进入装配之前必须安排一次清洗的工序。（4）、工序的组合：同一个工件，同样的加工内容，可以安排两种不同形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。前者是使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应的减少。后者是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。它们各有所长。前者有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产效率的机车，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数。而后者可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较简单，对操作工人的技术水平要求比较低。因此考虑到本凿岩机机头零件的结构特点和技术要求、以及工厂机床设备、工人技术水平等条件，并看到工序集中和工序分散的优缺点，本零件采用工序集中的原则，也就是每个工序所包含的内容较多，采用高效自动化机床，以工序集中的形式组织生产，除了具有上述工序集中的优点以外，还具有生产适应性强，转产相对容易的显著特点。比较适合本产品的加工。2）、方案二：（1）、工艺过程第一个工序：粗车，半精车大端孔第二个工序：粗车，半精车小端孔第三个工序：精镗大端孔第四个工序：精镗小端孔第五个工序：钻两耳孔第六个工序：粗镗，半精镗大端面各孔第七个工序：精镗大端面各孔第八个工序：钻机头大端顶孔第九个工序：钻机头大端外四孔第十个工序：粗铣手把外侧表面第十一个工序：粗铣，半精铣手把第十二个工序：粗铣两耳第十三个工序：粗铣大端四个槽第十四个工序：精铣手把外侧表面第十五个工序：精铣手把第十六个工序：精铣两耳第十七个工序：精铣大端四个槽第十八个工序：扩机头大端外四孔第十九个工序：磨削小端孔第二十个工序：磨削大端孔热处理及其他的辅助工具同方案一。本零件采用工序分散的原则，也就是每个工序所包含的内容不多，所使用的工艺设备与装备比较简单，易于调整和掌握，同时有利于选用合理的切削用量，减少基本时间。它的设备数量多，生产面积大，设备投资大，易于更换产品，也比较适合本产品的加工。3）、工艺方案的比较与技术经济分析：本设计主要通过对以上两条工艺路线的分析与比较，来选择一条最佳的工艺路线。以上两个工艺方案各有优劣，一个工序集中，有利于位置精度的保证，对于在艰苦的环境中使用的凿岩机来说是有利的；另一个工序分散，有利于工人操作，减少加工时间，降低操作者的技术水平要求。而且也只是由很小一部分的不同，方案一的第一、第二道工序在方案二中分散成为第一、二、三、四道工序，大部分工序是将精加工与低精度等级加工分开的，其余的工序两个方案相同，因此对于这两个方案的分析与比较将从工艺方案的技术经济特性指标、工艺成本，技术经济对比等各个方面进行。（1）、产品工艺方案技术特性主要指标：1）、劳动力消耗率：方案一与方案二相比，工时数与台时数比较少，生产率相对较高，且所达到的相对位置精度比较高，但是加工精度没有方案二的精度高。2）、设备构成比：在这一方面，第二个方案要比第一个方案大的多。3）、工艺装备系数：在这一方面，两个方案基本相同。4）、工艺过程的分散与集中程度：本产品属于大批大量生产，故第一个方案的分散集中程度比较适中，而第二个工序则过于分散，不利于提高产量。5）、金属消耗量：两个方案基本相同。6）、占用生产面积数：在这个方面，第二个方案比第一个方案设备多些，所以占用的生产面积大的多。（2）、机械加工工艺过程技术特性指标：机械加工工艺过程技术特性指标包括：出厂量、毛坯数量、制造毛坯所需金属质量、毛坯净重、毛坯的成品率、设备总功率、专用夹具装备系数、量具装备系数、刀具装备系数、操作工人的平均等级；钳工修整劳动量及其占机床工作量的比例；生产面积总数、总面积、平均每台机床占用生产面积、平均每台机床占用总面积，对于这些指标，两个方案是相同或相近的。因而不予分析。另外还有机械加工工序总数、各类机床总数、专用夹具数量，这些第一个方案比第二个方案要少的多。而机床负荷系数第一个方案和第二个方案相比没有太大区别，机动时间系数则比第二个方案小些。综合以上各项指标，且看到方案二的加工精度要高于方案一的，表面粗糙度也大于方案一的，而方案一的位置加工精度要高于方案二，并且其加工精度与表面粗糙度又是适中的。故相比之下，方案一要优于方案二。因此，采用方案一较为合理。2.5 加工余量的确定完成某工序所需切除的材料层的厚度称为工序余量，从毛坯到成品的整个工艺过程中所切除的材料层的厚度成为总余量。加工总余量的大小取决于加工过程中各个工序所切除的金属厚度的总和。每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。 2.5.1 加工余量的确定加工余量的确定通常有三种方法：（一）、经验法：是指由有经验的工程技术人员或工人根据经验确定加工余量的大小。应该指出，由经验确定的加工余量往往偏大，这主要是因为主观上怕出废品的缘故。故这种方法多在单件小批生产中采用。（二）、分析计算法：采用这种方法是在影响因素清楚的情况下，可以获得比较准确的加工余量。而要作到对余量影响因素清楚，必须具备一定的测量手段和掌握必要的统计分析资料。在掌握了各个误差因素大小的条件下，才能进行余量的比较准确的计算。（三）、查表修正法：这种方法主要以根据工厂生产实践和实验研究积累的经验数据制成的表格为基础，结合实际加工情况加以修正，从而确定加工余量。这种方法方便、迅速、生产上应用广泛。对于本设计加工余量的确定主要采用第三种方法。因为考虑到对于影响加工余量的各各误差因素并不是很清楚，而且也没有一定的测量手段和掌握必要的统计分析资料，所以采用分析计算法是不适合的。而经验法确定的加工余量又往往偏大，不够准确。所以采用查表修正法是最为适合的。2.5.2 各工序的加工余量本设计主要以机械制造工艺设计简明手册表2.3-10，2.3-11为依据来确定加工余量。再结合实际的加工情况进行修正，拟定如下：在本设计中由于总加工余量已经在前面确定了,在这里不再重复。其它的确定如下1、大端孔的加工:最终的加工为磨削,故孔的长度为120mm，孔径为70，选其加工余量为0.4mm,精镗的加工余量为 0.5mm，而粗车后的半精车外圆,选其加工余量为1.1mm,粗车加工余量选为2mm。2、小端孔的加工:最终的加工也为磨削,故孔的长度为93mm，孔径为54，选其加工余量为0.4mm, 精镗的加工余量为 0.5mm，而粗车后的半精车外圆,选其加工余量为1.1mm，粗车加工余量选为2mm。3、钻两耳孔的加工:对其进行的是一次性钻削加工，故它的加工余量也直接由它的孔径来决定。4、对于大端面各孔的加工:对其进行的是一次性钻削加工，故它的加工余量也直接由它的孔径来决定。5、对于机头大端顶孔加工:这个工序的加工方法是钻削,故它的加工余量直接由它的孔径来决定。6、对于机头大端外四孔的加工:这也是一个钻的加工方法, 故它的加工余量也直接由它的孔径来决定。7、对于手把外侧表面的加工:对其进行的加工是采用一次性铣削加工完成的，故它的加工余量由零件和毛坯的尺寸决定，由于其加工宽度为52mm，而加工长度为76mm，故其加工余量为1.0mm。8、对于手把椭圆孔的加工：对这个位置的加工采用的也是一次性铣削加工，故它的加工余量由零件和毛坯的尺寸定。9、对于两耳进一步的加工: 对于这两个耳孔的加工是采用一次性铣削加工完成的，故它的加工余量由零件和毛坯的尺寸定。10、对于大端四个槽的加工:对于这两个耳孔的加工是采用一次性铣削加工完成的，故它的加工余量由零件和毛坯的尺寸定。查表可知其加工余量应为1.0mm以上对于加工余量的确定只是根据手册查表得到，属于初步确定,还有待进一步的检验与修正。2.5.3 工序尺寸与公差的确定生产中绝大多数被加工表面都是在工艺基准和设计基准重合的情况下进行加工的，所以掌握基准重合情况下工序尺寸与公差的确定方法与过程非常重要。1、工序尺寸与公差的确定其步骤如下：（1）、确定各加工工序的加工余量。（2）、从终加工工序开始（即从设计尺寸开始）到第一道终加工工序，依次加上每道加工工序的加工余量，可分别得到各工序基本尺寸（包括毛胚尺寸）。（3）、除终加工工序外，其它各加工工序按各自所采用加工方法的加工经济精度确定工序的尺寸公差。（4）、填写工序尺寸并按“人体原则”标注工序尺寸公差。上面所说的“人体原则”是指对被包容尺寸（轴的外径，实体长、宽、高），其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差为零。对包容尺寸（孔的直径、槽的宽度），其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。毛坯尺寸按双向或不对称偏差形式标注。（5）、当工艺基准无法同设计基准重合等情况下，确定了工序余量后，需通过工艺尺寸链进行工序尺寸和公差换算。2、具体的计算如下：（1）、大端孔的加工：精镗： 70-0.4=69.6mm半精车： 69.6-0.569.1mm粗车： 69.1-1.168mm毛坯: 68-266mm（2）、小端孔的加工：精镗： 54-0.4=53.6mm半精车： 53.6-0.553.1mm粗车： 53.1-1.152mm毛坯: 52-250mm（3）、对大端面R10的孔的加工：由于是先进行钻削加工，然后再进行铣削加工。所以钻削： 20-0.2=19.8mm 毛胚： 19.8-2=17.8mm其余的工序都是一次性加工，在这就不再重复计算。3、公差的选择：查简明机械加工工艺手册表15-19有：（1）、大端孔的加工：孔的直径处于5080mm的范围，故选粗车： IT11 公差190m。半精车： IT9 公差74m。精镗： IT8 公差46m。磨削： IT8 公差46m。（2）、小端孔的加工：孔的直径处于5080mm的范围，故选粗车： IT11 公差190m。半精车： IT9 公差74m。精镗： IT8 公差46m。磨削： IT7 公差30m。（3）、钻两耳孔的加工：孔的直径处于1018mm的范围，故选钻削： IT8 公差27m。（4）、大端面R10孔的加工：其直径处于610mm的范围，故选钻削： IT11 公差90m。精铣： IT8 公差35m。（5）、对于手把外侧表面的加工：基本尺寸处于5080mm的范围，故选铣削： IT11 公差130m。其余公差见工艺过程卡,另外毛坯公差由机械加工余量手册表1-4，4-1查得，就不再一一列出。4、各种加工方法所能达到的表面粗糙度：查机械加工工艺手册表5.2-65.2-7，5.2-8有：粗车： Ra520m半精车： Ra6.33.2m精镗： Ra1.60.8m磨削： Ra0.80.4m圆柱铣刀粗铣： Ra2.520m 圆柱铣刀精铣： Ra0.635m钻孔： Ra1.2520m5、主要工序汇总，如下表：表2-2 工序余量、公差表工序名称工序余量（mm）工序公差工序基本尺寸与偏差基本尺寸（mm）上偏差（mm）下偏差（mm）磨削大端孔0.4IT870+0.0460精镗大端孔0.5IT869.6+0.0460半精车大端孔1.1IT969.1+0.0740粗车大端孔2IT1168+0.190磨削小端孔0.4IT754+0.030精镗小端孔0.5IT853.6+0.0460半精车小端孔1.1IT953.10.0740粗车小端孔2IT1152+0.190精铣大端面R10孔0.2IT820+0.0350钻削大端面R10孔2IT1119.80.090注：其余一次性加工的加工余量没有一一列出（详见后附工序卡）2.6 各工序工艺装备的确定工艺装备的确定一般包括：机床、夹具、刀具、量具等四个方面的选择，以下将分别予以选择确定。2.6.1 机床的选择机床和工装的选择应尽量作到经济合理，使之与被加工零件的生产类型、加工精度和零件的形状尺寸相适应。1、选用机床需遵循的原则是：（1）、实用性选用数控机床时总是有一定的出发点，目的是解决生产中的某一个或几个问题。因此选是为了用，这是最首要的。实用性就是要使选中的数控机床最终能最佳程度地实现预定的目标。例如选数控机床是为了加工复杂的零件？是为了提高加工效率？是为了提高精度？还是为了集中工序，缩短周期？或是实现柔性加工要求？有了明确的目标，有针对性地选用机床，才能以合理的投入，获得最佳效果。近几年来，国外机床企业发展机床产品有一个新的趋势。以往机床企业在开发机床产品时，常常是提高机床的万能性，使一种机床具有较多的功能，使用户在选用机床时有很大的选择余地。但这必然造成结构复杂，生产成本提高，制造周期加长，而且用户购置机床的投资也增加。而在机床的实际使用中，对每一个具体用户来说又往往是只用其中少部分功能，结果造成功能浪费。因此，现在机床产品（也包括数控机床）的发展趋向是功能专门化和品种多样化。这种变革，大大地简化了机床结构，降低了生产成本，并且缩短了交货周期，给用户带来了极大的好处。机床用户在选用设备时需要有明确的使用要求。（2）、经济性经济性是指所选用的数控机床在满足加工要求的条件下，所支付的代价是最经济的或者是较为合理的。经济性往往是和实用性相联系的，机床选得实用，那么经济上也会合理。在这方面要注意的是不要以高代价换来功能过多而又不合用的较复杂的数控机床。否则，不仅是造成了不必要的浪费，而且也会给使用、维护保养及修理等方面带来困难，况且数控系统的更新期越来越缩短，两年不用，就有新的系统和新的机床出现，而且到那时候所需花费的代价会比现在更低。因此在选用数控机床中一定要量“力”而行。（3）、可操作性用户选用的数控机床要与本企业的操作和维修水平相适应。选用了一台较复杂、功能齐全、较为先进的数控机床，如果没有适当的人去操作使用、没有熟悉的技工去维护修理，那么再好的机床也不可能用好，也发挥不了应有的作用。因此，在选用数控机床时要注意对加工零件的工艺分析、考虑到零件加工工序的制订、数控编程、工装准备、机床安装与调试，以及在加工过程中进行的故障排除与及时调整的可能性，这样才能保证机床能长时期正常运转。愈是高档的、复杂的数控机床，可能在操作时非常简单，而加工前准备和使用中的调试和维修却比较复杂。因此，在选用数控机床时，要注意力所能及。（4）、稳定可靠性这虽是指机床本身的质量，但却与选用有关。稳定可靠性高，既有数控系统的问题，也有机械部分的问题，尤其是数控系统（包括伺服驱动）部分。数控机床如果不能稳定可靠地工作，那就完全失去了意义。要保证数控机床工作时稳定可靠，在选用时，一定要选择名牌产品（包括主机、系统和配套件），因为这些产品技术上成熟、有一定生产批量和已有相当的用户。此外，机床的选择还应考虑以下基本原则：（1）、机床的加工规格范围应与零件的外部形状、尺寸相适应。（2）、机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。（3）、机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应单件小批量生产宜选用通用机床，大批大量生产宜选高生产率的专用机床、组合机床或自动机床。（4）、机床的选择应与现有条件相适应，作到尽量发挥现有设备的作用，并尽量作到设备负荷平衡。（5）、各个工序机床的选择2、根据以上基本原则，查金属机械加工工艺人员手册和机械加工工艺手册(第一、二卷)，并结合实际情况对机床的选择如下：（1）、车大端孔及端面:查表6-9得：六角车床C3163，其主要参数有：加工最大直径（床身导轨上）为500毫米，加工最大长度无限制，主轴转速范围为251120转/分，回转刀架进给量范围是：纵向0.091.25毫米/转，横向无限制，沈阳机床三厂。（2）、车小端孔:经查表6-9，再结合工厂的实际情况与节约成本的原则下，选用同上的钻床对其进行加工。（3）、钻两耳孔：查表6-19得：摇臂钻床Z3025，其主要参数有：最大钻孔直径25毫米，主轴进给量范围0.05-1.6毫米/转，主轴最大行程250毫米，主轴转速范围502500转/分，横臂最大升降距离525毫米，上海机床五厂。（4）、钻大端面各孔：查表10.1-1台式钻床型号与技术参数得：钻床Z4012，其主要参数有：最大钻孔直径12毫米，主轴进给方式为手动，主轴最大行程100毫米，主轴转速范围4802800转/分，随州机床厂。该钻床较为适合。（5）、钻机头大端顶孔：经查表10.1-1，再结合工厂的实际情况与节约成本的原则下，选用同上的钻床对其进行加工。（6）、钻机头大端外四孔：经查表10.1-1，再结合工厂的实际情况与节约成本的原则下，选用同上的钻床对其进行加工。（7）、铣手把外侧表面：查表6-39铣床(立式卧式万能)得：铣床X62W，其主要参数有：主轴转速范围301500转/分，工作台的进给量范围23.51180毫米/分，主轴轴线(端面)到工作台的距离Max=350毫米，Min=30毫米，床身垂直导轨面到工作台中心的距离Max=470毫米， Min=215毫米，北京机床一厂。（8）、铣手把：查表9.1-2立式升降台铣床得：铣床X53K，其主要参数有：主轴转速范围301500转/分，工作台进给量范围：纵向23.51180毫米/分、横向15786毫米/分、垂向8394毫米/分，工作台最大行程：纵向880毫米、横向300毫米、垂向365毫米，江苏南通机床厂。（9）、铣两耳：查表9.1-1卧式升降台铣床得：铣床X6132，其主要参数有：主轴转速范围301500转/分，工作台进给量范围：纵向12960毫米/分、横向12960毫米/分、垂向4320毫米/分，工作台最大行程：纵向700毫米、横向255毫米、垂向320毫米，南昌江东机床厂。（10）、铣大端四个槽：查表6-39铣床(立式卧式万能) 得：铣床X62W，其主要参数有：主轴转速范围301500转/分，工作台的进给量范围23.51180毫米/分，主轴轴线(端面)到工作台的距离Max=350毫米，Min=30毫米，床身垂直导轨面到工作台中心的距离Max=470毫米，Min=215毫米，北京机床一厂。（11）、扩机头大端外四孔：查表6-20立式钻床得：钻床Z518，其主要参数有：最大钻孔直径18毫米，主轴端面到工作台台面的距离Max=600毫米，Min=25毫米，主轴转速范围3303040转/分，进给量范围0.2毫米/转，合肥锻压机床厂。（12）、磨削小端孔：查表6-25内圆磨床得：磨床M2120，其主要参数有：磨孔直径50200毫米，最大磨孔长度200毫米，工件转速范围200600转/分，工作台移动的速度范围1.56米/分，砂轮轴线相对于工件轴线的最大横向移动200毫米，无锡机床厂。（13）、磨削大端孔：经查表6-25，再结合工厂的实际情况与节约成本的原则下，选用同上的钻床对其进行加工。2.6.2 夹具的选择本设计的夹具均为随床夹具，并且自成系列。车床夹具有26-JC01，26-JC02，钻床夹具为26-JZ01,26-JZ02,26-JZ03,26-JZ04,26-JZ05,铣床夹具有26-JX01，26-JX02，26-JX03，26-JX04,磨床夹具有26-JM01，26-JM02因此对于夹具的选择在这里就不再说明，最后将专门设计两个主要工序的夹具。2.6.3 刀具的选择在机械加工中常用的金属切削刀具有车刀、中心钻、麻花钻、扩孔钻、绞刀、拉刀、丝锥、铣刀和齿轮花键刀具等。在生产中，除大批大量生产和加工特殊形状零件优势采用高效专用刀具、组合刀具和特殊刀具外，一般均采用标准刀具。恰当合理地选用标准刀具是保证加工质量，提高生产效率的一个重要问题。故此根据零件的实际情况，并依据机械制造工艺设计简明手册表3.1-6，3.1-8，3.1-38，3.1-40，3.2-11选择如下下表所示：刀具参数与零件尺寸相配合，对其中部分参数与刀具说明如下：（1）、车大端孔及端面: 选用的刀具是90偏头端面车刀，镗孔刀（2）、车小端孔: 选用的刀具是90偏头端面车刀，镗孔刀（3）、钻两耳孔：其直径d=17mm，故选用的刀具是麻花钻GB10946-89，总长度L=223mm，有效长度l=125mm，莫氏圆锥2号。（4）、钻大端面各孔：其直径分别为d=11mm和d=20mm，故选用的刀具是麻花钻GB10946-89，其总长度分别为L=175mm和L=238mm，而有效长度l=94mm和l=140mm，莫氏圆锥分别为1号和2号。（5）、钻机头大端顶孔：其直径d=8mm，选用的刀具是麻花钻GB10946-89，总长度L=156mm，有效长度l=75mm，莫氏圆锥1号。（6）、钻机头大端外四孔：其直径d=10.8mm，选用的刀具是麻花钻GB10946-89，总长度L=175mm，有效长度l=94mm，莫氏圆锥1号。麻花钻头用于加工0.180mm的孔，精度可达IT11IT13，加工表面粗糙度参数值为Ra 6.3Ra 50m。（7）、铣手把外侧表面：选用镶齿三面刃铣刀。（8）、铣手把：选用的是专用铣刀。（9）、铣两耳：选用的是粗齿圆柱形铣刀。（10）、铣大端四个槽：选用的是专用铣刀。扩孔钻用于扩大已有孔径，公差等级IT10IT11，加工表面粗糙度参数值为Ra 6.3Ra 50m。（11）、扩机头大端外四孔：其直径d=13mm，选用的刀具是锥柄扩孔钻GB1141-84，总长度L=182mm，有效长度l=101mm，莫氏圆锥1号。（12）、磨削小端孔：杯形砂轮6A2（B）（13）、磨削大端孔：杯形砂轮6A2（B）2.6.4 量具的选择量具的选择应作到量具的精度应与零件的加工精度相适应。量具的量程应与被测零件的尺寸大小相适应。量具的类型应与被测表面的性质、生产类型、生产方式相适应。同时按量具的极限尺寸选择量仪时还与被测尺寸的公差值，测量精度系数，测量工具和测量方法的极限误差有关。故对于量具的选择按上面所述确定如下：根据工件公差等级IT确定精度系数K，见机械制造加工工艺简明手册表5.1-5按下式计算计量器具测量方法的极限误差limlim=KT式中 T-被测尺寸的公差值 K-测量精度系数 lim-测量工具和测量方法的极限误差根据上式并查机械制造加工工艺简明手册表5.2-6，5.2-7查得：游标卡尺的选择：由于最大测量尺寸不超过300mm，但大于250mm，故选择如下：测量范围： 0300mm用途：测量内径和孔径是否符合标准。深度游标卡尺的选择：由于最大深度不超过150mm，故选择如下：测量范围： 0200mm用途测量各孔的深度是否符合要求。对机床、工夹具及刀具的选择列表如下：表2-3 机床、工夹具表单位：个序号工序过程技术要求机床工夹具及刀具1车大端孔及端面为了后面的精加工而进行的粗加工六角车床C3163车刀，镗孔刀2车小端孔同上六角车床C3163车刀，镗孔刀3钻两耳孔精度等级IT8，表面粗糙度小于3.2摇臂钻床Z3025麻花钻4钻大端面各孔8的表面粗糙度低于12.5，深度大于70mm钻床Z4012麻花钻5钻机头大端顶孔8的表面粗糙度低于12.5，需要与大端孔钻通钻床Z4012麻花钻6钻机头大端外四孔与耳孔中心线的角度保持44，深度19.57钻床Z4012麻花钻7铣手把外侧表面只有一般的精度要求铣床X62W镶齿三面刃铣刀8铣手把宽度方向上精度等级IT7，长度方向上精度等级要求不是很高铣床X53K专用铣刀9铣两耳精度等级IT8，表面粗糙度小于1.6铣床X6132粗齿圆柱形铣刀10铣大端四个槽与耳孔中心线成50铣床X62W专用铣刀11扩机头大端外四孔只有一般的精度要求钻床Z518锥柄扩孔钻12磨削小端孔精度等级IT7，圆跳动不大于0.013磨床M2120杯形砂轮13磨削大端孔精度等级IT8，与小端孔的同心度不大于0.04，圆跳动不大于0.013磨床M2120杯形砂轮2.7 切削用量的确定2.7.1 确定切削用量的原则正确的选用切削用量，对保证产品质量，提高切削效率和经济效益，具有重要的作用。切削用量选择主要依据工件材料，加工精度和表面粗糙度的要求，还应考虑刀具合理的耐用度，工艺系统刚度急机床功率等条件。其基本原则是：（1）、应首先选择一个尽可能大的切削深度；（2）、其次选择一个较大的进给量；（3）、最后在刀具和机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度。2.7.2 具体切削用量的确定切削用量的选择方法有：计算法和查表法，本设计基本上采用查表法。考虑以上因素并查简明机械加工工艺手册表11-111-35确定如下：（1）、大端孔的加工粗车：双边余量为2mm，取粗车切削深度为1mm。查表确定进给量f=0.5mm/r 切削速度V=60m/min 由n=1000v/d 得n=289.52r/min 根据机床说明，取n=300r/min，此时切削速度为：由 V=dn/1000 可算得V=62.17m/min 半精车：双边余量为1.1mm，取切削深度为0.55mm。查表确定进给量f=0.5mm/r 切削速度V=60m/min 由 n=1000v/d 算得 n=281r/min 根据机床说明，取n=300r/min，此时切削速度为：由 V=dn/1000 可算得V=64.06m/min精镗：双边余量为0.5mm，取切削深度为0.25mm。查表确定进给量f=0.5mm/r 切削速度V=60m/min 由 n=1000v/d 算得 n=276.53r/min根据机床说明，取n=300r/min，此时切削速度为：由 V=dn/1000 可算得V=65.09m/min（2）、端面粗车：单边总余量为4mm，取粗车切削深度为4mm。查表确定进给量f=0.5mm/r 切削速度V=60m/min n=1000v/d 算得n=272.98r/min根据机床说明，取n=300r/min，此时切削速度为：由 V=dn/1000 可算得V=65.94m/min（3）、小端孔的加工粗车：双边余量为2mm，取粗车切削深度为1mm。查表确定进给量f=0.7mm/r 切削速度V=70m/min 由 n=1000v/d 算得 n=445.86r/min根据机床说明，取n=450r/min，此时切削速度为：由 V=dn/1000 可算得V=70.65m/min 半精车：双边余量为1.1mm，取切削深度为0.55mm。查表确定进给量f=0.7mm/r 切削速度V=70m/min 由 n=1000v/d 算得 n=428.71r/min 根据机床说明，取n=450r/min，此时切削速度为：由 V=dn/1000 可算得V=73.48m/min精镗：双边余量为0.5mm，取切削深度为0.25mm。查表确定进给量f=0.7mm/r 切削速度V=70m/min 由 n=1000v/d 算得 n=419.83r/min根据机床说明，取n=450r/min，此时切削速度为：由 V=dn/1000 可算得V=75.03m/min（4）、钻两耳孔一次性钻削：双边余量为17mm，取切削深度为8.5mm。查表确定进给量f=0.26mm/r 切削速度V=20m/min n=1000v/d 算得n=200r/min（5）、钻大端面各孔一次性车削：双边余量为8mm和9.5mm，取切削深度为4mm与4.75mm。查表确定进给量f=0.2mm/r 切削速度V=20m/min n=1000v/d 算得n=200r/min（6）、钻机头大端顶孔一次性车削：双边余量为8mm，取切削深度为4mm。查表确定进给量f=0.2mm/r 切削速度V=20in n=1000v/d 算得n=200r/min（7）、钻机头大端外四孔一次性车削：双边余量为10.8mm，取切削深度为5.4mm。查表确定进给量f=0.2mm/r 切削速度V=20in n=1000v/d 算得n=200r/min（8）、铣手把外侧表面一次性铣削：单边余量为8.5mm，取切削深度为8.5mm。查表确定进给量0.2mm/r 切削速度V=51m/min n=1000v/d 算得n=200r/min（9）、铣手把一次性铣削：查表确定进给量0.2mm/r 切削速度V=57m/min n=1000v/d 算得n=200r/min（10）、铣两耳一次性铣削：查表确定进给量0.2mm/r 切削速度V=61m/min n=1000v/d 算得n=200r/min（11）、铣大端四个槽一次性铣削：查表确定进给量0.25mm/r 切削速度V=67m/min n=1000v/d 算得n=200r/min（12）、扩机头大端外四孔一次性钻削：双边余量为13mm，取切削深度为6.5mm。查表确定进给量0.2mm/r 切削速度V=20m/min n=1000v/d 算得n=200r/min（13）、磨削小端孔一次性钻削：双边余量为0.4mm，取切削深度为0.2mm。查表确定进给量0.6mm/r 切削速度V=27m/min n=1000v/d 算得n=2000r/min（14）、磨削大端孔一次性钻削：双边余量为0.4mm，取切削深度为0.2mm。查表确定进给量0.6mm/r 切削速度V=23m/min n=1000v/d 算得n=2000r/min2.8 工序时间的计算所谓时间定额是指在一定条件下完成一道工序所需要消耗的时间。它是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量、人员编制以及规划生产面积的重要依据。因此，时间定额是工艺规程的重要组成部分。合理的制订时间定额对保证产品质量、提高劳动生产率、降低成本都是十分重要的。时间定额订的过紧，容易导致忽视产品质量的倾向，或者会影响工人的主动性、创造性和积极性。时间定额订的过松又起不到指导生产和促进生产发展的积极作用。最初，时间定额是采用经验统计定额，不够准确，带有较大的主观性，有时还会阻碍生产的发展，因此便出现了技术时间定额。技术时间定额是根据科学的方法，对整个时间定额进行分析，研究它的组成及各部分时间所占的比例，从而挖掘生产潜力。2.8.1 工时定额的基本组成单件工时定额由下列公式组成Ta=Tj+Tf+Tw+Tx+Tz/K 式中铺助时间Tf：所谓辅助时间，是指为实现工艺过程而必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。辅助动作包括装卸工件、开动和停止机床、改变切削用量、测量工件尺寸以及进刀和退刀动作等。确定辅助时间的方法主要有两种，而对于大批大量生产，可先将各辅助动作分解，然后查表确定各分解动作所需要消耗的时间，再进行累加。基本时间和辅助时间的和称为操作时间，又称工序时间。Tg=Tf+Tj可从有关表格中查取，也可按 Tf=(0.150.20) Tj估算。布置工作地时间：所谓布置工作地时间，是指为使加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、调整或润滑檫试机床、清除切屑、收拾工具等）所需要消耗的时间。一般可按操作时间的27，即（0.020.07）（Tj+ Tf）计算。休息和自然需要时间：所谓休息和自然需要时间，是指工人在工作班内，为了恢复体力和满足自然需要所消耗的时间。可按操作时间的2，即0.02（Tj+ Tf）计算。准备与终结时间：所谓准备与终结时间，是指工人为了生产一批产品和零、部件，进行准备和结束的所需要消耗的时间。准备和结束工作包括：在加工前进行的熟练工艺文件、领取毛坯、安装刀具和夹具、调整机床和刀具等准备工作，加工一批工件终了后进行的拆卸和归还工艺装备、发送成品等结束工作。在大批量生产中，每个工作地点常期固定完成一道工序内容，故单件定额中不计入Tz。基本时间Tj：所谓基本时间，是指直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置以及表面状态或材料性质等的工艺过程所消耗的时间。对机床加工工序来说，就是机动时间。2.8.2 确定工序的时间定额根据技术时间定额的组成确定工序的时间定额表2-4 车削的切入、切出长度单位（mm）主偏角切深ap切入长度切出长度1530456075142111128422113126321241574322519953221、大端孔的加工：基本时间 TjTj=(L/fn)iL=l+l1+l2+l3带入数据得 Tj=0.8min 其中：L刀具的行程长度（mm）f主轴每转刀具的进给量（mm/r）i进给次数n机床主轴每分钟转数（r/min）l加工长度（mm）l1刀具的切入尺寸（mm）l2刀具的切出尺寸（mm）l3试切附加长度（mm）辅助时间Tf 按 Tf=(0.150.20) Tj估算在这里取系数为0.18则工序时间Tg为 Tg=1.18Tj 带入数据可得 Tg1=0.944min 2、小端孔的加工：基本时间 Tj Tj=(L/fn)i L=l+l1+l2+l3 带入数据得 Tj=0.317min辅助时间Tf 按 Tf=(0.150.20) Tj估算在这里取系数为0.18则工序时间Tg为 Tg=1.18Tj 带入数据可得 Tg2=0.374min 3、钻耳孔：基本时间Tj Tj=(L/fn)i L=l+l1+l2 带入数据得 Tj=1.25min工序时间 Tg=1.18Tj 带入数据可得 Tg3=1.475min4、铣两耳：基本时间Tj Tj=(L/fmz)i=(l+l1+l2)/fmzi 带入数据得 Tj9=1.225min其中： fmz 水平进给量（mm）。工序时间Tg Tg=1.18Tj带入数据可得 Tg9=1.446min 5、磨削小端孔：基本时间 Tj Tj=(L/fn)i L=l+l1+l2+l3 带入数据得 Tj=0.083min辅助时间Tf 按 Tf=(0.150.20) Tj估算在这里取系数为0.18则工序时间Tg为 Tg=1.18Tj 带入数据可得 Tg2=0.098min6、磨削大端孔：基本时间 Tj Tj=(L/fn)i L=l+l1+l2+l3 带入数据得 Tj=0.1min辅助时间Tf 按 Tf=(0.150.20) Tj估算在这里取系数为0.18则工序时间Tg为 Tg=1.18Tj 带入数据可得 Tg2=0.118min把切削用量和工时定额列表如下：表2-5 切削用量及工时定额表工序号工序名称切削深度ap（mm）进给量f（mm/f）切削速度v（m/min）基本时间Tj （min）工序时间Tg （min）10车大端孔及端面1，0.55，0.250.5600.80.94420车小端孔1，0.55，0.250.7700.3170.37430钻两耳孔8.50.26201.25 1.475 40钻大端面各孔4，4.750.220 50钻机头大端顶孔40.2200.4250.50260钻机头大端外四孔5.40.2200.8751.03370铣手把外侧表面8.50.2511.92.24280铣手把60长0.2571.51.7790铣两耳55长0.2611.2251.446100铣大端四个槽R100.2567110扩机头大端外四孔6.50.2200.1750.207120磨削小端孔0.20.6270.0830.098130磨削大端孔0.20.623 0.10.1183 机床夹具设计的概述3.1 机床夹具的概念3.1.1 机床夹具简介机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。装夹:定位+夹紧按夹具的使用范围分，有五类：通用夹具、专用夹具、可调整夹具和成组夹具、组合夹具、随行夹具。而我这次设计的是专用夹具。专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 3.1.2 机床夹具的组成 (1)、定位元件它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。 (2)、夹紧装置用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。(3)、对刀、引导元件或装置这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。(4)、连接元件使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。 (5)、夹具体用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。(6)、其它元件及装置有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。3.1.3 机床夹具应满足的要求机床夹具应满足的基本要求包括下面几个方面：（1）保证加工精度。（2）夹具的总体技术方案应与生产纲领相适应。（3）安全、方便、减轻劳动强度。（4）排屑顺畅。（5）具有良好的强度、刚度、工艺性。根据对机床夹具的基本要求，在设计过程中同时也要考虑夹具的结构工艺性。3.1.4 机床夹具的功用（1）能稳定地保证工件的加工精度用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。（2）能减少辅助工时，提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。（3）能扩大机床的使用范围，实现一机多能根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。3.1.5 工件定位的基本原理(1) 六点定位原理任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。 (2) 完全定位与不完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。（3）欠定位与过定位按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。4 铣削耳孔专用夹具设计4.1 工件的定位4.1.1 零件定位的确定两个耳孔加工如图4所示，是在已经加工好的耳孔上进行铣削加工，为保证耳孔在加工时长度精度要求，要限制的自由度为X轴的平动及Y轴和Z轴的转动，为保证耳孔加工精度且不被铣歪，要限制的自由度为Y轴的平动和X轴的转动，为保证耳孔的铣削加工是从耳孔的中心线开始且要精度保证，需限制的自由度是Z轴的平动。故选用典型的平面短销的定位方法，定位元件为平面短销(即图5中的)与圆柱定位销的配合使用，其中，平面短销限制X轴的平动，Y轴和Z轴的平动与转动五个自由度，圆柱定位销限制X轴的转动一个自由度，即六个自由度同时被限制。选择孔为定位基准。平面短销和圆注定位销的直径由凿岩机机头的大端孔孔直径和销孔直接确定。图4-1 耳孔的铣削加工工序图4.1.2 定位误差的分析与计算本设计是采用孔定位，因而可能产生的误差是元件的销孔与定位销之间的间隙引起的误差。根据机械制造装备设计第265页可查最大间隙公式为= Dmax- dmin = + x + g式中 Dmax 定位孔最大直径；dmin 定位销最小直径；销有孔的最小间隙；x 销的公差；g 孔的公差。由于销与孔之间有间隙，工件安装时孔中心可能偏离销中心，其偏离的最大范围是以为直径，以销中心为圆心的圆。若定位时让工件始终靠紧销的一侧，即定位以销的一条母线为基准，工件的定位误差公仅为=g本设计选用的机头销孔最大直径为Dmax = 70mm + 0.046mm = 70.046mm，查机械设计手册可知定位销可选用国标件GB/T119-1986。其直径为d = 70mm，其长度选定为L =55mm。所以其定位误差最大间隙由上述的公式得： = Dmax - dmin = 70.046mm 70mm = 0.046mm4.2 工件的夹紧夹紧机构在夹具设计中占有很重要的地位，一个夹具在性能上的优劣，除了从定位性能上加以评定外，还必须从夹紧机构的性能上来考核，如夹紧机构的可靠性、操作方便性。夹紧机构的复杂程度也基本上决定了夹具的复杂程度。4.2.1 夹紧机构设计应满足的要求1、设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：（1）夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位，（2）工件和夹具的变形必须在允许的范围内，（3）夹紧机构必须可靠，（4）夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯，（5）夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。同时还必须确定夹紧力，而夹紧力包括方向、作用点、和大小三个因素，这是夹紧机构设计首先要解决的问题。2、其中夹紧力方向以及作用点的确定原则为（1）、夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面，（2）、夹紧力的方向应与工件的刚度高的方向一致，以减少工件的变形，（3）、夹紧力的方向应尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力，3、夹紧力作用点的选择原则如下（1）、夹紧力的作用点应与支撑点“点对点”对应，或在支撑点确定的区域内，（2）、夹紧力的作用点应作用在工件刚度高的部位，（3）、夹紧力的作用点和支撑点应尽可能靠近切削部位，（4）、夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。4.2.2 夹紧机构及夹紧力的确定在本设计中，夹紧机构的设计是螺母的水平夹紧与锥套的垂直夹紧相结合的夹紧方式；加工这个工件时它采用夹紧工件的劳动强度也不是很大，为节约成本，动力装置采用手动夹紧机构。如图5所示。此时夹紧力的方向也符合“夹紧力的方向应用有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面”的原则。而螺母的夹紧力作用点处于锥套大端，而锥套的夹紧力作用点处于弹性锥环的锥面上。圆柱定位销与零件上8孔采用H8/k7配合。其中还有一个典型部件的设计，在加工完成第一个耳孔后，将限制平面转动的圆柱销，用偏心机构的运用来抽出，然后将平面短销、心轴和零件等整个左半部分一起转动180，再运用偏心机构将限制平面转动的圆柱销插入，将其固定。1、铣削力的计算本夹具是为铣耳孔用的，由机床夹具设计手册表1-2-9查得圆柱铣刀对工件的加工是铣削力的计算公式为式中： F铣削力（N）；在用高速钢（W18Cr4V）铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系数，其值查表1-2-10选取；铣削深度（mm），指铣刀刀齿切入和切出工件过程中，接触弧在垂直走刀方向平面中测得的投影长度；每齿进给量（mm）； D铣刀直径（mm）； B铣刀宽度（mm）（指平行于铣刀轴线方向测得的切削层尺寸）； n铣刀每分钟转速； z铣刀的齿数；用高速钢（W18Cr4V）铣削时，考虑工件的机械性能不同的修正系数。对于结构钢、铸钢：；对于铸件：=。2、夹紧力的计算为简便起见，在计算夹紧力时，规定了如下的假设条件：（1）把夹紧力的动态性质假设为静态性质；（2）把夹具和工件的柔性系统假设为刚性系统；（3）在切削过程中，把切削力、材料以及温度等变化因素假设为在最不利的条件下固定不变。根据机械加工工艺手册第一卷6-24可知铣削的夹紧力的计算公式为式中 W 夹紧力 NP 所受切削力 N、夹紧元件、定位元件各自与工件接触表面的摩擦系数 K安全系数，可按下式计算：K=一般安全系数，考虑增加夹紧力的可靠性和因工件材料性质及加工余量不均匀等引起的切削力的变化，一般取=1.52 加工性质系数。粗加工取1.2，精加工取1 刀具钝化系数，考虑刀具磨钝后，切削力增加，一般取=1.11.3断续切削系数。断续切削时，取=1.2；连续切削时，取=1所以在铣削耳孔时，所受的切削力为W，夹紧元件、定位元件各自与工件接触表面的摩擦系数、，安全系数K=1.5x1x1.1x1=1.65若安全系数K的计算结果小于2.5时，取K=2.54.3 夹具其它装置的设计4.3.1 耳孔加工刀具的对刀装置刀具的对刀装置是为了保证铣削耳孔时的位置精度，对刀装置由对刀块和塞尺组成。借助于对刀装置可以迅速而准确地确定夹具与刀具间的相对位置。本设计中所选的对刀装置是高度对刀装置GB2240-80。常用的对刀塞尺有平塞尺（厚度为1mm、3mm、5mm）和圆柱塞尺（直径为3mm、5mm）两种，本工序选择厚度为1mm的平塞尺。采用对刀塞尺的目的，是不使刀具与对刀块直接接触，以免损坏刀刃或造成对刀块过早磨损。使用时，将塞尺放在刀具与对刀块之间，凭抽动的松紧感觉来判断，以适度为宜。4.3.2 分度装置的设计分度装置的基本形式主要是指又分度板(盘)和分度定位器所组成的分度副的形式。分度装置的工作精度也主要取决于分度副的结构形式和制造精度。查机床夹具设计手册表1-8-1分度装置的基本形式，适合本夹具的，且选用的是轴向分度的圆柱销对定。其结构简单，制造容易。分度副间有污物时，不直接影响分度副的接触。缺点是无法补偿分度副间的配合间隙对分度精度的影响。分度板孔中一般压入耐磨衬套，与圆柱定位销采用配合。分度对定的操作机构形式很多，有手动式、脚踏式、气动式、液压式和电动式。本设计中的分度对定操作机构就是手动式的。简化枪拴式操作机构得到本设计的分度对定操作机构。当偏心机构转动到一个角度时，弹簧压缩将圆柱销抽出，完成分度后，将偏心机构转动到另一个角度，定位销在弹簧的作用下插入定位孔内。这个机构的设计也是具有特点的（具体见车床装配图）。4.3.3 连接件和压紧螺钉的设计查机械制图附表7-6螺母，选用六角螺母GB6175-86-M20和六角螺母GB6170-86-M8；附表7-10圆锥销，可选用圆锥销GB117-86 A6*40；附表7-3螺钉，开槽沉头螺钉GB68-85-M5*25，开槽圆柱头螺钉GB65-85-M6*16；附表7-9圆柱销，可选用圆柱销GB119-86 A8*26；附表7-5紧定螺钉，开槽长圆柱端紧定螺钉GB75-85-M8*30查机床夹具设计手册表2-198可知，固定手柄压紧螺钉可选用GB216280其结构如图所示：图4-2 固定手柄压紧螺钉示意图（具体见夹具装配图）4.3.4 夹具体的设计1、设计时需满足的要求夹具体是夹具的基础件。在夹具体上，要安装组成该夹具所需要的各种元件，机构和装置等，设计时应满足以下要求。（1）、应有足够的强度和刚度保证在加工过程中，夹具体在夹紧力的作用下，不致产生不允许的变形和振动。（2）、结构简单，具有良好的工艺性在保证强度和刚度的条件下，力求结构简单，体积小，重量轻，特别是对于移动或翻转夹具，其重量不应太大，以便于操作。（3）、尺寸要稳定对于铸造夹具体，要进行时效处理，对焊接夹具体，要进行退火处理，以消除内应力，以保证夹具体加工尺寸的稳定。（4）、便于排屑为防止加工中切屑积在定位元件工作表面或其他装置中，而影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计夹具体时，要考虑切屑的排除问题。2、具体的设计步骤（1）、夹具体的毛坯结构在选择夹具体的毛坯结构时，应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。根据夹具的工作条件和受力情况，本夹具的毛坯采用铸造结构可满足要求。（2）、夹具体外形尺寸的确定夹具制造属单件生产性质，为缩短设计和制造周期，减少设计和制造费用，所以夹具体设计，一般不作复杂的计算。通常都是参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。实际上在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置以及其他辅助机构和装置在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。（具体见夹具体零件图）表4-1 夹具体结构尺寸的经验数据夹具体结构部位经验数据铸造结构焊接结构夹具体壁厚h825mm610mm夹具体加强筋厚度（0.70.9）h夹具体加强筋高度不大于5h夹具体上不加工的毛面与工件表面之间的间隙夹具体是毛面，工件也是毛面时，取815mm夹具体是毛面，工件光面时，取410mm4.4 铣削耳孔夹具的工作原理如下图所示，铣削耳孔的工作原理为：将工件大端在右，小端在左向右套入夹具体3，且零件上的8孔与定位销6配合，装上开口垫圈1后，上紧其左边的螺母，然后调整右端的顶紧螺杆15和圆螺母14，使工件在夹具上的夹紧力合适（以便在不影响加工精度的条件下，较容易的的转动工件进行下一个耳孔的加工）。接下来就是铣削第一个耳孔，铣刀根据对刀块和塞尺调整位置进行铣削。一个耳孔铣削完毕后，控制手把21，使压力弹簧20压缩，从而抽出分度销座18中的分度销19，调整好工件的下一个耳孔的加工位置后，再控制手把21，在压力弹簧20的作用下，使分度销19回到分度销座18原来的位置，限制其在加工过程中转动，然后加工另一个耳孔，完成本道工序。图4-3 铣床夹具装配图1.开口垫圈 2.双头螺栓 3.夹具体 4.定位块 5.定位转轴 6.定位销 7.轴套 8.对刀块座 9.防削板 10.挡板 11.锥套 12.弹性锥环 13.橡皮垫圈 14.圆螺母 15.顶紧螺杆 16.直手柄 17.顶紧螺杆架 18.分度销座 19. 分度销 20. 压力弹簧 21.手把 22.销轴5 车削大端孔专用夹具设计5.1 工件的定位5.1.1 该零件定位的确定大端孔的加工如图6所示，本道工序是机械加工的第一道工序，属于粗加工和半精加工，也就是说其加工余量较大。工件以外圆柱面作定位基准时，根据外圆柱面的完整程度、加工要求和安装方式，可以在V形块、定位套、半圆套及圆锥套中定位。其中最常用的是在V形块上定位。为保证大端孔在加工时长度精度要求，要限制的自由度为X轴的平动及Y轴和Z轴的转动，为保证其孔径的加工精度及圆跳动，要限制的自由度为Y轴的平动和Z轴的平动，由于工件在该加工过程中本身就是X轴旋转的，所以X轴方向转动的自由度不需要限制。故选用典型的V型块定位方法进行定位，定位元件为两个V型组合块与压紧螺钉的配合使用，且右侧V型块的右端面与零件轮廓壁靠死，共同限制自由度，其中，两个V型组合块限制Y轴和Z轴的平动与转动四个自由度，V型块的右端面与零件轮廓壁靠死限制X轴的平动，而X轴的转动不受限制，即只有五个自由度被限制，这种定位称为不完全定位，按加工要求，这是被允许的。选择零件外圆作为定位基准。两个V型组合块和与之配合的压紧螺钉的尺寸由凿岩机机头的外径和加工时所受切削力直接确定。图5-1 V型组合块示意图V形块定位的优点是：对中性好，即能使工件的定位基准轴线对中在V形块两斜面的对称平面上，在左右方向上的不会发生偏移，且安装方便；应用范围较广。不论定位基准是否经过加工，不论是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用V形块定位。图5-2 大端孔车削加工工序图5.1.2 定位误差的分析和计算机械加工过程中，产生加工误差的因素很多。在这些因素中，有一项因素与机床夹具有关。使用夹具是，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之和等于或小于该工序所规定的工序公差。见机床夹具设计手册（1.1）式中与机床夹具有关的加工误差；与工序中除夹具外其他因素有关的误差；工序公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示（1.2）式中夹具相对于机床成形运动的位置误差；夹具相对于刀具位置的误差；工件在夹具中的定位误差；工件在夹具中被夹紧时产生的夹紧误差；夹具磨损所造成的加工误差。由式（1-1）可知，使用夹具加工工件时，应尽量减少与夹具有关的加工误差，在保证工序加工要求情况下，留给加工过程中其他误差因素的比例大一些，以便较易控制加工误差。由（1-2）式可知，正确地计算出工件在夹具中的定位误差和减小其他各项误差，是设计夹具时必须认真考虑的重要问题之一。下面计算一下定位误差，其他各项暂不考虑。表5-1 V型块定位时的定位误差加工尺寸定位误差V型夹角6090120A0.710.58B0.50.210.08C1.51.211.08大端孔的加工是V型组合块定位方式，根据本设计中的实际情况查上表，则 =0.5=0.5*0.046=0.023mm由于工件定位所造成的加工表面相对其工序基准的位置误差称为定位误差。在加工时，夹具相对刀具及切削成形运动的位置，经调整后不再变动，因此可以认为加工表面的位置是固定的。在这种情况下，加工表面对其工序基准的位置误差，必然是工序基准的位置变动所引起的。所以，定位误差也就是工件定位时工序基准（一批工件的）沿加工要求方向的位置的最大变动量，即工序基准位置的最大变动量在加工尺寸方向上的投影。5.2 工件的夹紧5.2.1 夹紧装置的组成和基本要求在机械加工过程中，工件将受到切削力、离心力、惯性力等外力的作用。为了保证在这些外力的作用下，工件仍能在夹具中保持由定位元件所确定的

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