机械毕业设计（论文）-减速箱体零件联动夹紧精密镗床夹具设计（镗Φ40和Φ35孔夹具）【全套图纸】

第 1 页 (共 36 页) 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们 装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可 以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业 的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行 业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某种意义上讲，机 械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重 要指标。 减速箱体的加工工艺规程及其镗孔的工装夹具设计是在学完了机械制 图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的 下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路 线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性 强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注 意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成 本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 第 2 页 (共 36 页) 第一章第一章 减速器箱体工艺规程设计减速器箱体工艺规程设计 1.11.1 零件分析零件分析 1.1.11.1.1 零件的作用零件的作用 箱体零件是基础件,一些轴、套和齿轮等零件由它组装在一起,构成机 器的一个重要部件。所以,箱体零件的加工质量对整台机器的精度,性能和 使用寿命都有着直接的影响。 减速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄。有精度 较高的多个平面、螺口等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产 生震动和变形。 1.1.21.1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 该零件加工内容及要求如下: （1） 35mm 上偏差+0.027 下偏差 0 的一组孔，孔垂直度公差为 0.05。 （2） 40 mm 上偏差+0.027 下偏差 0 的一组孔，孔的垂直度公差为 0.05. 1.21.2 工艺规程设计工艺规程设计 1.2.11.2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200 的灰口铸铁,该材料具有较高的强度,耐磨性,耐热 性及减振性,适应于承受较大应力,要求耐磨的零件。此零件为铸造件,生 产要求是批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,加工要求不是很高,所以加 第 3 页 (共 36 页) 工不是很方便。 1.2.21.2.2 基面的选择基面的选择 1.粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与 不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表 面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。 以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床 身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗 基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证 均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有 足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以 保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基 准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规 则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非 常重要的。对于一般的箱体类零件而言，一般情况下，多以一个平面（在 前道工序已加工好）为基准，先加工出一个孔，再以这个孔和其端面为基 准，或者以孔和原来的基准平面为基准，加工其它交错孔。所以我考虑先 用底平面定位，来加工 A 面，一个面限制三个自由度。 2.精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准， 避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位， 第 4 页 (共 36 页) 以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与 制造。 （3） “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小 而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置 精度由先行工序保证。 （4） “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状 精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作 方便。 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准不重合时， 应该进行尺寸换算。本工序现选取 B 面为精基准来加工 A 面，一个面限制 三个自由度，一个短圆柱销和一个短菱形销限制二个自由度，再加个压板。 1.2.31.2.3 制定工艺线路制定工艺线路 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。在生产纲领确定为小批量生产的条 件下，为了尽量让工序集中来提高生产效率，除此以外，还应该考虑经济 效果，以降低生产成本。 工序方案一： 工序 I：铸造 工序 II：时效处理 工序 III：以 A 面为基准粗铣 B 面 工序 IV：以 B 为基准，粗精铣 C 面和 A 面 工序 V：以 A 面为基准精铣 B 工序 VI：铣减速箱体底座四周 工序 VII：钻 6-9 孔，铰孔 14 深 8mm 工序 VIII：镗 42 、47 和 75 孔，刮 60 和 47 的端面 工序 IX：镗 35 孔，刮 D、E 两面 工序 X：镗 40 孔，刮 F、G 两面 工序 XI：钻 D、E 面上的 6-M5 螺纹孔，攻丝 第 5 页 (共 36 页) 工序 XII：钻 F、G 两面上的 6-M5 螺纹孔，攻丝 工序 XIII：钻底板上 3-M5-H7 螺纹底孔，攻丝 工序 XIV：钻 2-8 销孔 工序 XV：检验、入库 工序方案二： 工序 I：铸造 工序 II：时效处理 工序 III：以 A 面为基准粗铣 B 面 工序 IV：以 B 为基准，粗精铣 C 面和 A 面 工序 V：以 A 面为基准精铣 B 工序 VI：铣减速箱体底座四周 工序 VII：钻 6-9 孔，铰孔 14 深 8mm 工序 VIII：镗 42 、47 和 75 孔，刮 60 端面 工序 IX：镗 35 孔，刮 D、E 两面 工序 X： 镗 40 孔，刮 F、G 两面 工序 XI：镗 47 的端面 工序 XII：钻 D、E 面上的 6-M5 螺纹孔，攻丝 工序 XIII：钻 F、G 两面上的 6-M5 螺纹孔，攻丝 工序 XIV：钻底板上 3-M5-H7 螺纹底孔，攻丝 工序 XV：钻 2-8 销孔 工序 XVI：检验、入库 工艺路线一和路线二的区别在于，方案一在加工的时间把两个垂直的 孔系放在了一起镗削加工，这样能节省工序，提高生产效率，并能减少装 夹次数，保证两孔的垂直度要求。因此综合考虑我们选择方案一：具体的 加工路线如下： 工序 I：铸造 工序 II：时效处理 工序 III：以 A 面为基准粗铣 B 面 工序 IV：以 B 为基准，粗精铣 C 面和 A 面 工序 V：以 A 面为基准精铣 B 工序 VI：铣减速箱体底座四周 工序 VII：钻 6-9 孔，铰孔 14 深 8mm 工序 VIII：镗 42 、47 和 75 孔，刮 60 和 47 的端面 第 6 页 (共 36 页) 工序 IX：镗 35 孔，刮 D、E 两面 工序 X：镗 40 孔，刮 F、G 两面 工序 XI：钻 D、E 面上的 6-M5 螺纹孔，攻丝 工序 XII：钻 F、G 两面上的 6-M5 螺纹孔，攻丝 工序 XIII：钻底板上 3-M5-H7 螺纹底孔，攻丝 工序 XIV：钻 2-8 销孔 工序 XV：检验、入库 1.2.41.2.4 确定切削用量确定切削用量 工序 IV：以 B 为基准，粗精铣 C 面和 A 面 工步一：加工 C 面 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8 ，。mmap5 . 1mmd35 0 min/125mv 4z 1. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为 4.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/39.1137 35 12510001000 r d v ns 按机床标准选取1450 w nmin/r min/35.159 1000 145035 1000 m dn v w 当1450r/min 时 w n rmmznff wzm /1160145042 . 0 按机床标准选取rmmfm/1160 第 7 页 (共 36 页) 3）计算工时 切削工时：，则机动工时为mml110mml5 1 mml3 2 min4968 . 0 ) 475 35110 (2)(2 21 fn lll t w m 工步二：加工 A 面 1.选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap5 . 1mmd35 0 min/125mv 4z 2. 决定铣削用量 1) 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1 2) 决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 4.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/39.1137 35 12510001000 r d v ns 按机床标准选取1450 w nmin/r min/35.159 1000 145035 1000 m dn v w 当1450r/min 时 w n rmmznff wzm /1160145042 . 0 按机床标准选取rmmfm/1160 3) 计算工时 切削工时：，则机动工时为mml170mml5 1 mml3 2 min7595 . 0 ) 475 35170 (2)(2 21 fn lll t w m 工序：镗 42 、47 和 75 孔，刮 60 和 47 的端面。42 、47 和 75 孔的设计基准与工序基准不重合，进行尺寸链的计算，对 封闭环的公差进行平均分配，保证基准重合，基准统一。03 . 0 33 第 8 页 (共 36 页) 尺寸链中， A2 是被间接保证的，所以是封闭环，A0 和 A1 为组成环。 A2mm03 . 0 35 A0=mm50 增环 A1 的基本尺寸及公差是需要我们计算的。 计算时，为了满足加工及设计的要求，需要按等公差原则分配封闭环的公 差。计算结果如下： A1mm015 . 0 85 A2mm03 . 0 35 A0mm015 . 0 50 经此计算，完成基准转换，是工艺基准与设计基准重合。 工步一 粗镗 75mm 的孔 1.加工条件 工件材料：HT200，时效处理，金属型铸造 加工要求：粗镗孔 75mm 机 床：卧式铣镗床 T616 刀 具：高速钢刀头 2.计算切削用量 查简明手册知， min/25mmv 查机械设计制造工艺设计简明手册 表 4.2-21 卧式铣床主轴进给量，得 =0.1mm/z m f 查切削用量简明手册 表 1-5 硬质合金及高速钢镗刀镗孔的进给量，得 =8mm p a min/106 7514 . 3 251000 14 . 3 1000 r d v n 第 9 页 (共 36 页) 根据 T616 镗床说明书，取=125 r/min w n 切削工时：L=2mm min16 . 0 1251 . 0 2 f m v L T 粗镗 42 孔的工时计算如下 切削工时：L=5mm min4 . 0 1 . 0125 5 f m v L T 粗镗 47 孔的工时计算如下 切削工时：L=45mm min6 . 3 1 . 0125 45 f m v L T 工步二 精镗孔 75mm 1.加工条件 工件材料：HT200，时效处理，金属型铸造 加工要求：精镗孔 75mm 机 床：卧式铣镗床 T616 刀 具：高速钢刀头 2.计算切削用量 查机械制造工艺设计简明手册表 4.2-19 和 4.2-20,4.2-21 得 =20m/minv =0.05mm/z m f =1.4mm p a min/92.84 7514 . 3 201000 14 . 3 1000 r d v n 根据 T616 铣镗床说明书，取=125 r/min w n 切削工时：L=2mm min32 . 0 05 . 0 125 2 f m v L T 精镗 47 孔的切削用量如上，具体的工时计算如下 切削工时：L=45mm min2 . 7 05 . 0 125 45 f m v L T 第 10 页 (共 36 页) 工序和：镗 35 孔，刮 D、E 两面 镗 40 孔，刮 F、G 两面 基准转化计算： 35 孔和 40 孔的设计基准是 A 面，如果把设计基准 A 面作为工艺 基准，那么将给夹具的设计制造和在加工过程中的测量带来不便。因此， 需要进行基准转换，按等公差值的原则分配封闭环的公差： 1 0 n AT AT i 转换后，使 B 面既是设计基准又是定位基准，消除基准不重合误 差。 此尺寸链中 A0 和 A0为间接保证的封闭环，A1、A1、A2 都是组成环。 A0=mm1 . 090 A1mm15 A0=mm03 . 0 33 A2 和 A1为所求。 如上计算原则计算，计算结果如下： A0=mm1 . 090 A1=mm03. 015 A2=mm03 . 0 105 第 11 页 (共 36 页) 已知 A2 和 A0，求组成环 A1的基本尺寸及上下偏差，计算过程如下： （1）所有增环的基本尺寸减去所有减环的基本尺寸为封闭环的基本尺寸： 12 0 AAA A1=mmmm7233105 （2）所以增环的上偏差减所有减环的下偏差为封闭环的上偏差： 12 0 AEiAEsAEs 003 . 0 03 . 0 1AEi (3)所以增环的下偏差减所有减环的上偏差为封闭环的上偏差： 12 0 AEsAEiAEi 0 1AEs A1=92mm 工步一 粗镗 40mm 的孔 1.加工条件 工件材料：HT200，时效处理，砂型铸造 加工要求：粗镗孔 40mm 机 床：卧式铣镗床 T616 刀 具：高速钢刀头 2.计算切削用量 查简明手册知， min/25mmv 查机械设计制造工艺设计简明手册 表 4.2-21 卧式铣镗床主轴进给量，得 =0.1mm/z m f 查切削用量简明手册 表 1-5 硬质合金及高速钢镗刀镗孔的进给量，得 =8mm p a min/199 4014 . 3 251000 14 . 3 1000 r d v n 根据 T616 镗床说明书，取=175 r/min w n 第 12 页 (共 36 页) 切削工时：L=16mm min914 . 0 1 . 0175 16 f m v L T 3. 精镗孔 40 1).加工条件 工件材料：HT200，时效处理，金属型铸造 加工要求：精镗孔 40mm 机 床：卧式铣镗床 T616 刀 具：高速钢刀头 2).计算切削用量 查机械制造工艺设计简明手册和切削用量简明手册得 =20m/minv =0.05mm/z m f =1.4mm p a min/23.159 4014 . 3 201000 14 . 3 1000 r d v n 根据 T611 铣镗床说明书，取=175 r/min w n 切削工时：L=16mm min828 . 1 05 . 0 175 16 f m v L T 工步二 粗镗 35 孔的切削用量及基本工时如下 1.加工条件 工件材料：HT200，时效处理，金属型铸造 加工要求：粗镗孔 35mm 机 床：卧式铣镗床 T616 刀 具：高速钢刀头 2.计算切削用量 查简明手册知， 第 13 页 (共 36 页) min/25mmv 查机械设计制造工艺设计简明手册 表 4.2-21 卧式铣床主轴进给量，得 =0.1mm/z m f 查切削用量简明手册 表 1-5 硬质合金及高速钢镗刀镗孔的进给量，得 =8mm p a min/48.227 3514. 3 251000 14 . 3 1000 r d v n 根据 T616 镗床说明书，取=275 r/min w n 切削工时：L=16mm min58 . 0 1 . 0275 16 f m v L T 3.精镗孔 35 1).加工条件 工件材料：HT200，时效处理，金属型铸造 加工要求：精镗孔 35mm 机 床：卧式铣镗床 T616 刀 具：高速钢刀头 2).计算切削用量 查简明手册表 4.2-19 和 4.2-20,4.2-21 得 =20m/min v =0.05mm/z m f =1.4mm p a min/98.181 3514 . 3 201000 14 . 3 1000 r d v n 根据 T616 镗床说明书，取=175 r/min w n 切削工时：L=16mm min828 . 1 05 . 0 175 16 f m v L T 工序：钻 D、E 面上的 6-M5 螺纹孔 攻丝 工步一 钻 M5 螺纹底孔 4 确定进给量：根据参考文献 4，表 2-7，当f 第 14 页 (共 36 页) 钢的，时，。由于本零件在加MPa b 800mmd4 0 rmf/47. 039 . 0 工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则mm4 rmmf/35 . 0 29 . 0 75. 047 . 0 39. 0 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 切削速度：根据参考文献 4 表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所以min/18mv min/1433 4 1810001000 r d v n w s 根据机床说明书，取，故实际切削速度为min/1450rnw min/212.18 1000 14504 1000 m nd v ww 切削工时：，则机动工时为mml16mml9 1 mml3 2 min077 . 0 25 . 0 1450 3916 21 fn lll t w m 工步二 攻丝 M5 攻螺纹 M5mm mmmv/15 min/217rns 按机床选取，则min/195rnw mmrv/ 4 . 13 机动时，mml16mml5 1 mml3 2 攻 M6 孔 min23 . 1 1 . 0195 )3516()( 21 nf lll tm 其余钻螺纹孔的切削用量及基本工时的计算如上，在此不再累述 工序：钻 2-8 销孔 2-8 为配作孔，这里不予计算。 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，联通其它加工 数据一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见下表。 第 15 页 (共 36 页) 第 15 页 (共 36 页) 呼伦贝尔学院工程技术学院呼伦贝尔学院工程技术学院零件号材 料HT200编 制王书林 日 期 零件名称减速箱体毛坯重量Kg指 导谭振义 2011- 12-10机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片 生产类型中批量生产毛坯种类铸件审 核谭振义 工 序 工 步 工 序 说 明定 位 基 准机 床夹 具刀 具 工时 定额 I 铸造 II 时效处理 III1 2 粗铣 B 面 粗铣保证余量 1.5mm,粗糙度 12.5 半精铣保证余量 0.5mm,粗糙度 3.2 以 A 面为基准定位 X51 专用夹具 装夹 端铣刀 第 16 页 (共 36 页) IV1 2 粗、精铣 C 和 A 面 粗铣保证余量 1.5mm,粗糙度 12.5 精铣保证余量 0.5mm,粗糙度 1.6 以 B 面为定位基准 X51 专用铣床 夹具 端铣刀1.25m in V精铣 B 面 以 A 面为基准定位 X51 专用夹具 装夹 端铣刀 VI铣减速箱体底座四周 侧面定位加紧 X51 专用夹具 装夹 端铣刀 VII 钻 6-9 孔，铰 14 深 8mm 以 C 面定位，E、D 面夹 紧 Z525 钻床夹具9 麻花钻 第 17 页 (共 36 页) VII I 1 2 3 镗 42、47 和 75，刮 60 和 47 端面 粗镗 42、47 和 75 保证粗糙度 6.3 半精镗 42、47 和 75 保证粗糙 度 3.2 粗镗 42、47 和 75 保证粗糙度 1.6 以 C 面、D 面和 E 面定位 加紧 T616 镗床专用 夹具装夹高速钢刀头11.68 min IX 镗 35 两孔，刮 D、E 两面 粗镗 35 保证粗糙度值为 6.3 半精镗 35 保证粗糙度值为 3.2 精镗 35 保证粗糙度值为 1.6 以 B 面和 2-14 的孔定 位，在 A 面用压板夹紧 T616镗床专用 夹具装夹 高速钢弯头镗 刀 2.5mi n 第 18 页 (共 36 页) X 镗 40 两孔，刮 F、G 两面 粗镗 40 保证粗糙度值为 6.3 半精镗 40 保证粗糙度值为 3.2 精镗 40 保证粗糙度值为 1.6 以 B 面和 2-14 的孔定 位，在 A 面用压板夹紧 T616镗床专用 夹具装夹 高速钢弯头镗 刀 2.65m in XI 钻 D 面、E 面 6-M5 螺纹孔，攻丝 钻孔 攻丝 以 35 孔为定位基准， 采用盖板钻模 组合钻 床夹具 ZJ-03 4.8 麻花 钻 M5 丝锥 1.307 min XII 钻 F 面、G 面 6-M5 螺纹孔，攻丝 钻孔 攻丝 以 40 孔为定位基准， 采用盖板钻模组合钻 床 夹具 ZJ-04 4.8 麻花 钻 M5 丝锥 1.307 min XII I 钻底板上 3-M5-H7 螺纹孔，攻丝 以 C 面定位，E、D 面夹 紧 组合钻 床夹具 ZJ-05 4.8 麻花 钻 M5 丝锥 0.653 5min XIV 钻 2-8 销孔 以 A 面定位，E、D 面夹 紧 Z525钻床夹具8 销孔麻花 钻 XV 检验 、入库 第 19 页 (共 36 页) 第二章第二章 精密镗床箱体夹具设计精密镗床箱体夹具设计 2.12.1 机床夹具的介绍机床夹具的介绍 夹具最早出现在 1787 年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现 为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低，机械产品工 件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工 艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的 发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀） 元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶 段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系 统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密 结合。 2.22.2 夹具的现状及生产对其提出新的要求夹具的现状及生产对其提出新的要求 现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞 争，企业中多品种生产的工件已占工件种类数的 85%左右。然而目前，一 般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有大批量生产的能力工厂中 约拥有 1300015000 套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约 隔 4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有 15%左右， 特别最近年来柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC），加工中心（MC） 和成组加工（GT）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋 近于大批量生产的水平。 综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求： 1. 能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期 2. 能装夹一组相似性特征的工件 3. 适用于精密加工的高精度的机床 4. 适用于各种现代化制造技术的新型技术 5. 采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产 率 2.32.3 现代夹具的发展方向现代夹具的发展方向 现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个 方面： 第 20 页 (共 36 页) 2. 精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密 化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度可达正负 0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5um，又如用于轴承 套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆读可达 0.2 到 0.5um。 2. 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，以提高劳 动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速 化化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可 使工件效率比普通虎钳提高了 5 倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速 9000r/min 的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。 3. 柔性化 夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调组合等方式，以适应 工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工 件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、 通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具 的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。 4. 标准化 夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结 构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变 型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的形成：舍弃一些功能低劣的 结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛坯和材料的通用化夹具的 标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前， 我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB21482249-80，GB22622269-80 以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效 化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业化生产 和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 2.42.4 机床夹具机床夹具的定位及夹紧的定位及夹紧 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它 是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。 2.4.12.4.1 机床夹具的概念机床夹具的概念 第 21 页 (共 36 页) 在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位 置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后 将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床 或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具， 简称夹具。 2.4.22.4.2 机床夹具的组成机床夹具的组成 1. 机床夹具的基本组成部分 （1）定位装置 该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。 （2）夹紧装置 该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程中正确位 置不变。 （3）夹具体 夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。 2. 机床夹具的其他特殊元件或装置 （1）连接元件 根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安 装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具 本身在机床上的位置。如机床夹具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定 向键等，都是连接元件。 （2）对刀元件 常用在普通铣床夹具中，用对刀块调整铣刀加工前的位置。对刀时， 铣刀不与对刀块直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和 对刀块工作表面。 （3）导向元件 常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。 （4）其他元件或装置 根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡 块等。这些元件或装置需要专门设计。 2.4.32.4.3 机床夹具的分类机床夹具的分类 第 22 页 (共 36 页) 根据机床夹具的通用化程度，可将夹具分为以下几种： 1. 通用夹具 可加工一定范围内不同工件的夹具为通用夹具，如车床上的三爪自定 心卡盘、四爪单动卡盘；铣床上的平口虎钳、分度头和回转工作台等。它 们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这 类夹具一般已标准化，由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。 由于使用通用夹具夹紧工件比较费时，操作复杂，生产效率低，且较 难装夹形状复杂的工件，故通用夹具主要用于单件小批生产，在产品固定 的大批量生产中很少使用通用夹具，而使用效率较高的专用夹具。 2. 专用夹具 专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所以结构紧 凑，操作迅速方便。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造。 专用夹具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸稳定，互换性高，并 且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外利用专用夹具还可 以扩大机床的工艺范围。但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需 要而专门设计的，所以它的适用范围较窄。此外、专用夹具的设计制造周 期较长。当产品更换时，往往因无法再使用而报废，因此，专用夹具主要 适用于产品品种相对稳定的大批大量生产。 3. 成组夹具 根据成组技术原理设计制造的用于成组加工的夹具。这种夹具的特点 是，在通用的夹具体上，只需对夹具的部分元件稍加调整或更换，即可用 于组内的不同工件的加工。 4. 组合夹具 组合夹具是由可循环使用的标准夹具零件部件组装成易于联结和拆卸 的夹具。它在使用上具有专用夹具的优点，而当产品更换时，不存在夹具 “报废”问题。因为它可以拆开，其元件可清洗入库，留待组装新的夹具。 因此，组合夹具很适合于新产品试制和单件小批生产使用。由于组合夹具 还具有缩短生产准备周期，减少专用夹具种类、数量和存放面积等优点， 特别适用于新产品的试制和多品种小批量生产。 5. 随行夹具 随行夹具为自动线上使用的一种夹具。自动线夹具基本上分为两类： 一类为固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类为随行夹具，她除了具 有一般夹具所担负的装夹任务外，还担负自动线输送工件的任务。所以， 第 23 页 (共 36 页) 它是跟随被加工工件沿着自动线从一个工位移到下一个工位的，故称为随 行夹具。 除了上述分类外，夹具还可以按照动力来源不同分为手动夹具、气动 夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及自夹紧夹具等，按工 种还可以分为车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、钻床夹具等。 2.4.42.4.4 机床夹具在机械加工中的作用机床夹具在机械加工中的作用 夹具是机械加工中的一种工艺装备，它在生产中起的作用很大，所以 在机械加工中的应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用： 1. 保证工件的加工精度 由于采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位 置，所以在机械加工中，可以保证工件各个表面的相互位置精度，使其不 受或不受各种主观因素的影响，容易获得较高的加工精度，并使一批工件 的精度稳定。 2. 提高劳动生产率和降低加工成本 采用夹具使工件装夹方便，免去工件逐个找正对刀所花费的时间，因 此可以缩短辅助时间。另外，采用夹具装夹，产品质量稳定，对操作工人 的技术水平的要求可以降低，有利于提高生产率和降低成本。 3. 扩大机床工艺范围和改变机床用途 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一 机多能。这是在生产条件有限的机器中常用的一种技术改造措施。例如， 在车床或摇臂钻床上安装镗摸夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工， 以充分发挥通用机床的作用。 4. 改善劳动条件和保证生产安全 使用专用机床夹具可减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，保证安全 生产。 2.52.5 工件的装夹方式工件的装夹方式 工件在机床上的装夹方式有以下三种方法： 1. 直接找正法 第 24 页 (共 36 页) 在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加工的正确 位置的方法。 直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的精度、找 正方法和所用工具及工人的技术水平。此法一般多用于单件小批生产和精 度要求特别高的场合。 2. 划线找正法 在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确位置的方 法。 此法由于受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单件小批量 生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。 3. 用夹具装夹 即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方 法。 此法使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和大量生产。 上述用装夹工件的方法有以下几个特点： 工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与夹具上的定位元件 相接触而实现的。 由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正 的） ，因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确的位置。 通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。 2.62.6 精密镗床镗精密镗床镗 3535 和和 4040 大孔夹具设计大孔夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,通常需要用专用 夹具.经过老师的考虑,决定设计第八道工序中的 35 孔系和 40 孔系。 2.6.12.6.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用来车 35 孔和 40 孔系, 因为 2 个孔系所在的面是垂 第 25 页 (共 36 页) 直的，因此采用 4 个镗套导向，装卸工件将会比较困难，我们将着力解决 工件的装卸上。 2.6.22.6.2 定位基准的选择定位基准的选择 1 1、基准、基准 机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括 两方面的要求：表面间的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的 相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就无法确定表面的位置。 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、 线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。 1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。 2. 工艺基准 零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不 同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。 （1）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。 （2）测量基准 测量时用以检验已加工表面尺寸几何位置的基准，称为测量基准。 （3）工序基准 在加工工序中，用以确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状及位 置的基准，称为工序基准。 （4）定位基准 工件定位时所采用的基准，称为定位基准。 需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。 如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的 表面称为定位基准。 2 2、定位、定位 第 26 页 (共 36 页) 工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置， 它包括工件在夹具的定位、夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整 个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、 夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然，工件的定位是其中极为重要 的一个环节。 1. 六点定位原则 定位，就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一个自由度， 用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位 置完全确定，这就是工件定位的“六点定位原则” 。 2. 工件定位中可能出现的集中情况 （1）完全定位 六个支承点限制了工件的全部自由度，称为完全定位。 （2）不完全定位 根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位， 称为不完全定位。 （3）欠定位 根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被限制的定位，称为欠 定位。欠定位无法保证加工要求，所以是决不允许的。 （4）过定位 夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个 自由度的现象，称为过定位。过定位中常会出现干涉现象。 消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法：一种是提高定位 基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。一种是改变定位元件的 结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。 定位方式和定位元件的选择包括选择定位元件的结构、形状、尺寸及 布置形式等，他们主要取决于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作 用等因素。 第 27 页 (共 36 页) 1. 工件及平面定位 （1）主要支承 主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用 1）固定支承 2）可调支承 3）自位支承 （2）辅助支承 提高工件的安装刚性和稳定性 1）螺旋式辅助支承 2）自位式辅助支承 3）推引式辅助支承 4）液压锁紧的辅助支承 2. 工件以圆柱空定位 （1）圆柱销 （2）圆锥销 （3）圆柱心轴 3. 工件以外圆柱面定位 （1）在 V 形块中定位 （2）在圆孔中定位 （3）在半圆孔和圆锥孔中定位 因为工件不能和夹具体直接接触，所以我们采用了 3 个支撑板定位底 面，然后我们以已经加工好的 2-14 定位，一个采用圆柱销定位，一个 采用削边销定位，这样我们的底面限制工件的 3 个自由度，圆柱销限制工 件的 2 个自由度，削边销限制工件的 1 个自由度，这样空间的 6 个自由度 都已经限制完了，我们就可以开始加工工件。 2.6.32.6.3 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过 程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上，使 工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作 用而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度和安全生产。这样把工件 第 28 页 (共 36 页) 压紧夹牢的装置，即称为夹紧装置。 1. 夹紧装置的组成 （1）力源装置 （2）中间传动机构 作用如下： 1）改变夹紧作用力的方向 2）改变夹紧作用力的大小 3）具有一定的自锁性能 （3）夹紧元件 2. 对夹紧装置的基本要求 （1）夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置 （2）夹紧力的大小要适当 （3）夹紧装置要操作方便 （4）结构要进凑简单，有良好的结构工艺性，尽量使用标准件 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的 三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工 件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要 素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理， 大小适当，方向正确才能获得良好的效益。 1. 夹紧力方向的确定 （1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面 （2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致 2. 夹紧力作用点的选择 （1）应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起工件产 生位移或偏转。 （2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形 （3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位 第 29 页 (共 36 页) 3. 夹紧力大小的估算 （1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。 （2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力 （矩）用切削原理公式计算。 （3）对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合， 必须计入惯性力。 （4）分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下 所需的夹紧力即为计算夹紧力 （5）将计算夹紧力再乘以 K，即得实际夹紧力。K 为总安全系数， K=K0K1K2K3 各种因素的安全系数可查表 2-3，一般 K=1.52.5；当夹紧力与切削 力相反时，K=2.53 。 典型夹紧结构包括： 1. 斜楔夹紧结构 2. 螺旋夹紧结构 （1）单个螺旋夹紧结构 （2）螺旋压板夹紧结构 （3）偏心夹紧机构 当加工尺寸的工序基准是中心要素（轴线、中心平面等）撕，为使基 准重合以减少定位误差，可以采用定位夹紧机构，所以，定心夹紧机构主 要用于要求准确定心或对中的场合。定心夹紧机构可分为以下几种： （1）螺旋式定心夹紧机构 （2）杠杆式定心夹紧机构 （3）楔式定心夹紧机构 （4）弹簧筒夹式定心夹紧机构 （5）膜片卡盘定心夹紧机构 （6）波纹套定心夹紧机构 第 30 页 (共 36 页) （7）液性塑料定心夹紧机构 由夹具装配图可以看出,由于水平方向上有两个定位销,所以水平方向 上不需要考虑夹紧力是否合适,只用考虑 Z 轴上的夹紧力就可以了。 查机床夹具设计手册表 1-2-3 得: ppC KfaF 75. 0 902 式中: mmap6 . 5 rmmf/05 . 0 =1.01.01.01.0=1.10 rppprpkmpp kkkkkk sr 0 4 . 0 ) 150 190 ( 经计算得： =587.5N 10 . 1 05 . 0 6 . 5902 75 . 0 c F 在计算切削力时,必须把安全系数也考虑在内. 6543210 kkkkkkkk 安全系数 查机床夹具设计手册,表 1-2-1 可知: 5 . 1 0 . 1 3 . 1 0 . 1 0 . 1 2 . 1 5 . 1 6 5 4 3 2 1 0 为接触系数 为操作系数 为手动夹紧系数 为连续切削系数 为