K55-主轴箱箱体工艺及工装设计【全套含CAD图纸、说明书】
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全套含CAD图纸、说明书
K55-主轴箱箱体工艺及工装设计【全套含CAD图纸、说明书】
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编号 毕业设计（论文）题目： 主轴箱箱体工艺及工装设计 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号：学生姓名：指导教师： 年 5月25 日 本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 主轴箱箱体工艺及工装设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 学 号： 作者姓名： 信 机系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、 题目及专题1、 题目 主轴箱箱体工艺及工装设计 2、 专题 二、 课题来源及选题依据课题来源为无锡某机械有限公司。该课题主要是为了培养学生开发、设计和创新机械产品的能力，要求学生能够结合常规机床与零件加工工艺，针对实际使用过程中存在的金属加工中所需要的三维造型、机床的驱动及工件夹紧问题，综合所学的机械三维造型、机械理论设计与方法、机械加工工艺及装备等知识，对高效、快速夹紧装置进行改进设计，从而实现金属加工机床驱动与夹紧的半自动控制。在设计专用夹具装置时，在满足产品工作要求的情况下，应尽可能多的采用标准件，提高其互换性要求，以减少产品的设计生产成本。三、 本设计（论文或其他）应达到的要求 该部件工作时，能运转正常； 熟悉有关标准、规格、手册和资料的应用； 拟定零件的机械加工工艺方案，并进行多方案对比分析，进行优化设计； 对现代加工机床所需的快速夹紧系统具有初步分析能力和改进设计的能力； 理论联系实际的工作方法和独立工作能力深化和提高； 设计绘制零件工作图若干；编制设计说明书1份。 四、 接受任务学生： 班 姓名 五、 开始及完成日期：自2012 年 11月12 日 至2013 年 5月25 日六、 设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教研室主任 科学组组长 签名 系主任 签名 年5月25 日I摘 要本文是对箱体零件三维造型及零件的机械加工工艺路线进行设计，并按照加工工序的要求进行了夹具设计。三维造型主要表达了零件的造型过程，并可根据零件三维图样自动生成零件的数控加工程序。主轴箱作为箱体类零件，其主要加工表面是平面及孔。其加工路线长，加工时间多，加工成本较高，零件的加工精度要求也较高。按照机械加工工艺要求，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加工精度。基准选择以底面作为粗基准，以底面与两个工艺孔作为精基准，确定了其加工的工艺路线和加工中所需要的各种工艺参数。在零件的夹具设计中，主要是根据零件加工工序要求，分析应限的自由度数，进而根据零件的表面特征选定定位元件，再分析所选定位元件能否限定应限自由度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件，最后就是确定专用夹具的结构形式。关键词 主轴箱；加工工艺；工序；专用夹具 Abstract This article is to the body parts 3 d modelling and parts machining process route design, and according to the requirements of machining process for fixture design. 3 d modelling mainly expressed the moulding process of the parts, and can according to the parts 3 d drawings of nc machining program automatically generate parts. The main spindle box, a box body parts, the main processing surface is flat and hole. Its processing route, long processing time, processing cost is higher, the machining precision of parts request also is higher. According to the machining process requirement, follow the principle of surface hole after first, and will be in the plane of the hole and processing into rough machining and finish machining stage to ensure the machining accuracy. Crude benchmark, the benchmark choice on bottom as the bottom with two hole as a benchmark, to determine the processing technology and processing required in the various process parameters. In parts of fixture design, mainly according to the parts processing process requirements, the analysis should limit the freedom degree, and according to the surface features of parts positioning element selected, then analysis the selected components can limit should be the limit of degrees of freedom. Determine the positioning components also need to select after clamping device, the structure of special fixture is determined in the end.Key words spindle box; Processing technology; Process; Special fixture.III主轴箱箱体工艺工装设计目录摘 要IIIAbstractIV目录V1 绪论11.1本课题的研究内容和意义11.2国内外的发展概况11.3本课题应达到的要求22 零件的造型33 零件的分析63.1零件的作用63.2 零件的工艺分析73.2.1零件图样分析73.2.2 工艺分析84 工艺规程设计104.1 确定毛坯的制造形式104.2 定位基准的选择114.2.1 粗基准的选择114.2.2 精基准的选择124.3 拟定工艺路线134.3.1 划分加工阶段134.3.2 安排加工顺序134.3.3 拟定加工工艺路线144.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定164.5 确定切削用量及工时定额185 专用夹具设计335.1 问题的指出335.1.1 机床夹具的作用335.1.2 铣床夹具的主要类型及结构形式335.1.3 机床夹具的组成345.2 夹具设计345.2.1夹具体设计345.2.2 定位基准的选择345.2.3 定位方案和元件设计345.2.4 定位误差的计算355.2.5 铣削切削力计算355.2.6 夹紧机构的设计365.2.7 对刀装置376 结论与展望386.1结论386.2不足之处及未来展望38设计小结39致谢40参考文献41V1 绪论1.1本课题的研究内容和意义 机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。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，合理的机械加工工艺过程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。 合理的机械加工工艺文件不仅能提高一个企业的技术革新能力，而且可以较大程度地提高企业的利润，因而合理地编制零件的加工工艺文件就显得时常重要。机械加工工艺文件的合理性也会受到企业各方面因素的制约，比如企业的生产设备、工人的技术水平及夹具的设计水平等，其中较为重要的是夹具的生产和设计。夹具是机械加工系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具的设计都是十分重要的。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。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 因而不仅要合理结合企业的生产实际来进行零件加工工艺文件的编制，而且还要根据零件的加工要求和先进的加工机床来设计先进高效的夹具。 该课题主要是为了培养我们开发、设计和创新机械产品的能力，要求我们能够结合常规机床与零件加工工艺，针对实际使用过程中存在的金属加工中所需要的三维造型、机床的驱动及工件夹紧问题，综合所学的机械三维造型、机械理论设计与方法、机械加工工艺及装备等知识，对高效、快速夹紧装置进行改进设计，从而实现金属加工机床驱动与夹紧的半自动控制。 就我个人而言，通过这次毕业设计队自己所学的理论知识进行一次综合运用，也是对四年的学习深度的一个检验。从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，并希望通过毕业设计能养成一种严谨、务实、求真、奋进的工作态度，不仅是对生活的一种感悟，而且为参加工作打下一个良好的基础。因而具有十分重要的意义。1.2国内外的发展概况 夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。 由于现代加工的高速发展，对传统的夹具提出了较高要求，如快速、高效、安全等。要想达到这样的生产要求，就必须计算加工工序零件在加工过程中由于切削力、重力、惯性力等所产生的切削力及切削力矩，按照夹具设计中所确定的夹紧方式进行夹紧力的计算，为了减小夹具的具体尺寸，就需要增大夹具的定位区间，增大由夹紧力而产生的摩擦力矩、正压力及由此而产生的摩擦力，以达到夹具小巧而精用的目的。同时为了减少工人的劳动强度，提高工件装夹效率，还需要对夹具的夹紧机构的行程进行设计，以期以最短的夹紧行程，达到最佳的夹紧效果。 随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。1.3本课题应达到的要求 通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合，首先通过对零件的三维造型，对零件的基本结构及作用有个大致的了解，在此基础上，经过对金属切削加工、金属切削机床、机械设计与理论等相关知识充分掌握后，分析零件的加工工艺，确定零件各加工表面的加工方法，进而形成零件的机械加工工艺路线。并能根据零件的加工工序要求，分析零件的定位方式、金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧等方面的相关数据，结合机械机构设计的相关理论知识，完成工件的有效定位及夹紧，从而使整个零件的加工工艺路线经济，工件定位方案合理，来达到产品的最优化设计。 针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及工艺参数确定及计算问题，综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施等方面的知识，设计出一套适合于实际的零件加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装置的优化设计。2 零件的造型 根据C6150车床主轴箱箱体的零件图，进行箱体零件的形体分析，进而分析零件的作图步骤，先选取左视图为第一造型平面确定平面坐标系，布图（画各图基准线），绘制主体结构。 利用二维编辑命令绘制特征图，并利用面域命令将其生成封闭图形。 线框的生成，根据零件图的大小，运用画线及平移生成图示距离的外形轮廓，选中剪切功能键，将多余的线条裁掉，如图2.1 所示。图2.1 线框图图2.2 面域图 面域的生成，选中外围的封闭区间，然后做面域，如图2.2 所示。 实体的生成，选中绘制好的面域，然后做拉伸，拉伸的长度为650mm，如图2.3 所示。图2.3 底板的拉伸其他各面板的生成。 此过程仅例举部分图样生成过程，使用拉伸命令分别拉伸各特征面域创建个部分的三维实体，包括拉伸、绘制连接板、轴孔、圆角等，并且运用差集绘制出孔。图2.4 前后板的拉伸图2.5 左箱壳的拉伸 前后板的生成，同上底板绘制步骤相同，分别做线框、面域，然后拉伸出规定的长度，如图2.3 所示。 左箱壳的生成，隐藏上半部分绘图时的图层，然后绘制左箱壳的外形图。做成面域，最后在进行拉伸功能形成实体，如图2.5 所示。 选中圆面做拉伸，依次选中侧面的各圆面分别做拉伸，拉伸高度为60mm。做差集，点击差集按钮先选中外围的实体模型，然后右击，再选中各圆柱模型右击即可差集，如图2.6 所示。图2.6 实体模型做差集图2.7 各部分的移动 零件各部分拼接（使用命令：移动、对齐、USC）。 壳体的移动，将做好的不同部位在同一个图层里打开，运用对象捕捉功能键，将相对位置不确定的各部分移动到正确的位置，以便于进行拼接与组合，如图2.7 所示。 做并集，在确保上步各部分已经移动到准确的位置并对齐之后，点击并集按钮先选一部分实体模型，再选中另一部分实体模型右击即可并集，如图2.8 所示。图2.8 实体模型做并集 整体编辑，箱体成型（使用命令：并集、差集、圆角）。 同上，运用拉伸、移动和差集做箱体的最后一部分右箱壳，然后将右箱壳移动到相应的位置，打开各实体图层，运用并集将所有部分形成一个整体，并且进行倒圆角等处理，如图2.9 所示。图2.9 箱体成形3 零件的分析3.1零件的作用 题目所给定的零件是C6150车床主轴箱箱体（如图3.1 所示及图3.2 所示），其主要作用是：箱体类零件是机器或部件的基础零件，C6150车床主轴箱箱体是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。同时它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因而主轴箱是C6150车床主传动系中的关键零件。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。图3.1 零件图3.2 零件的工艺分析 3.2.1零件图样分析 在编制零件机械加工工艺规程之前，首先应研究零件的工作图样和产品装备图样，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确该零件在产品中的位置和作用；了解并研究各项技术条件制定的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证。 图3.2 零件展开图 零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。传动箱体需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下： 1）该零件为机床主轴箱，主要加工部位为平面和孔系，其结构复杂，精度要求又高，加工时应注意选择定位基准及夹紧力。 2）箱体上B面平面度公差为0.02mm。 3）箱体上A面与D面的垂直度公差为0.02/100mm 4）箱体上C面与D面的垂直度公差为0.05/300mm 5）箱体上D面与W面的垂直度公差为0.02mm。 6）1轴轴孔的轴线对基准K、C的圆跳动公差分别为0.03/300mm 7）D轴轴孔的轴线对基准 C的平行度公差为0.03/300mm；对基准H的平行度公差为0.03/500mm. 8）铀轴孔的轴线对基准C的平行度公差为0.03/300mm；对基准V的平行度公差为0.03/200mm。 9）轴轴孔内表面对基准H的平行度公差为0.03/300mm；轴各轴孔表面对基准C的同轴度公差为0.006nm。 10）轴各轴孔的圆度公差均为0.005mm;每孔内表面相对侧母线的平行度公差为0.01mm。 11）轴轴孔的轴线对基准D的平行度公差为0.03/650mm。 12）轴轴孔的轴线对基准 W的平行度公差为0.03/650mm。 13）V轴轴孔的轴线对基准Q、N的平行度公差均为0.02/200mm。 14）轴轴孔的轴线对基准N的平行度公差为0.02/200mm。 15）材料HT200。 16）铸件人工时效处理。 3.2.2 工艺分析 工艺分析的目的主要有两个： 一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工与装配； 二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制定出合理的工艺规程。 1）铸件必须进行时效处理，以消除应力。有条件时应在露天存放一年以上再加工。 2）为了保证加工精度应使定位基准统一，该零件主要定位基准，集中在D面和W面上。 3）镗孔时，在可能的条件下尽量采用“支承镗削”方法，以增加镗杆的刚性，提高加工精度。对直径较小的孔、应采用钻、扩、铰加工方法。 为保证在同一轴上各孔的同轴度，可采用在已加工孔上，安装导向套再加工其他孔的方法。 4）为提高孔的加工精度，应将粗镗、半精镗和精镗分开进行。 5）铸造时一般50mm以下孔不铸出。 6）孔的尺寸精度检验，使用内径千分尺或内径百分表进行测量。轴内孔之间距离的测量可以通过孔与孔之间壁厚进行间接测量。 7）同一轴线上各孔的同轴度，可采用检验心轴进行检验。 8）各轴孔的轴线之间的平行度，以及轴孔的轴线与基准面的平行度，均应通过检验心轴进行测量。 C6150车床主轴箱箱体作为主传动系的支承零件，各传动轴间要求一定的位置精度，因此，加工此箱体的主要任务是保证各孔系间的相互位置精度。在此箱体的加工中保证各孔正确位置是靠T68坐标镗床手动控制坐标来完成的，为更好地保证加工质量，单件小批量生产也可采用组合夹具、专用镗模进行加工，批量较大时，应采用专用镗模进行加工。 根据C6150车床主轴箱箱体零件图可知，其主要加工面是进行导轨面的加工、表面加工、孔加工、钻孔、攻丝，孔的精度要求高。该零件年生产属小批量生产，设计加工零件所需要的专用夹具是为了提高劳动效率、降低成本。 4 工艺规程设计4.1 确定毛坯的制造形式 毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用、零件生产率和经济性，而且也与零件的机械加工工艺和质量密切相关。故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。 毛坯选择时，应全面考虑以下因素： 1）零件的材料及机械性能要求； 2）零件的结构形状与外形尺寸； 3）生产类型，它在很大程度上决定采用毛坯制造方法的经济性； 4）现有生产条件； 5）充分考虑利用新工艺、新材料、新技术的可能性。 长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常箱体材料采用灰口铸铁。最常用的是HT200400，当载荷较大时，采用HT300540高强铸铁。 箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸焊、铸煅焊、煅焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。 毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。 毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。图4.1 毛坯图 该零件为箱体类，且外型尺寸较大，材料为HT200，零件的形状较复杂，因此不能用锻造，只能用铸件，采用砂型铸造毛坯（如图4.1 所示）（适用于形状复杂的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和铸造性能）。采用小批量造型生产。根据零件主要的加工表面的粗糙度查参考文献机械制造工艺简明手册确定各表面加工余量。 毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力，应使箱体壁厚尽量均匀，箱体浇铸后应安排时效或退火工序。 该主轴箱的材料是HT200，单件小批生产，由于结构复杂，所以毛坯采用铸件。为了提高箱体加工精度的稳定性，采用时效处理以消除内应力。4.2 定位基准的选择 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择正确、合理，可以保证零件的加工质量，提高生产率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，使生产无法进行。 主轴箱定位基准的选择，直接关系到箱体上各个平面与平面之间、孔与平面之间、孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证。在选择基准时，首先要遵守“基准统一”和“基准重合”的原则，同时必须考虑生产批量的大小、生产设备、特别是夹具的选用等因素。 该箱体的结构复杂，壁厚不均，刚性不好，而加工精度要求又高，故箱体重要加工表面都要划分粗、精加工两个阶段，这样可以避免粗加工造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度。 4.2.1 粗基准的选择 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则： 重要表面原则 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。 不加工表面原则 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。 余量最小原则 如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。 使用一次原则 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。平整光洁原则 以便工件定位可靠、夹紧方便。根据生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件安装方式也不一样。大批大量生产时，由于毛坯精度高，可以直接用箱体上的重要孔在专用夹具上定位，工件安装迅速，生产率高。在单件、小批及中批生产时，一般毛坯精度较低，按上述办法选择粗基准，往往会造成箱体外形偏斜，甚至局部加工余量不够，因此通常采用划线找正的办法进行第一道的工序加工，即以主轴孔及中心线为粗基准对毛坯进行划线和检查，必要时予以纠正，纠正后孔的余量应足够，但不应定均匀。该主轴箱箱体为单件小批量生产，在单件小批量生产时，由于毛坯精度低，所以以划线找正法安装。划线时先找正主轴孔中心，然后以主轴孔为基准找出其他需加工平面的位置。加工该箱体时，按所划的线找正安装工件，则体现的是以主轴孔作为粗基准。 4.2.2 精基准的选择选择精基准时，主要考虑保证加工精度和工件装夹方便可靠。一般应考虑以下原则：1) 基准重合原则 即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。2) 基准统一原则 应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。3) 自为基准原则 某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。4) 互为基准原则5) 便于装夹原则 所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。为了保证箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度，箱体类零件精基准选择常用两种原则：基准统一原则、基准重合原则。小批生产时一般采用基准重合原则，即以装配基准作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高箱体上各表面间的相互位置精度。大批生产时常采用基准统一原则，即一面两孔定位，可避免由于基准变换而带来的累积误差。该零件以三面定位，箱体上的装配基准为平面，而它们又是箱体上其他要素的设计基准，因此以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高箱体各主要表面的相互位置精度。有零件图可知：D面、W面为精基准。4.3 拟定工艺路线 4.3.1 划分加工阶段零件的技术要求较高时，零件在进行加工时都应划分加工阶段，按工序性质不同，可划分如下几个阶段：粗加工阶段此阶段的主要任务是提高生产率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛坯形状和尺寸接近与成品，所能达到的加工精度和表面质量都比较低。半精加工阶段此阶段要减少主要表面粗加工中留下的误差，使加工面达到一定的精度并留有一定的加工余量，并完成次要表面的加工（钻、攻丝、铣键槽等），为精加工做好准备。精加工阶段切除少量加工余量，保证各主要表面达到图纸要求，所得精度与表面质量都比较高。所以此阶段主要目的是全面保证加工质量。光整加工阶段此阶段主要针对要进一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6级以上）的表面。一般不用于提高形状、位置精度。根据加工阶段划分的要求及零件的批量，该C6150车床主轴箱箱体的加工划分为3个阶段：粗加工阶段（粗铣各个平面、孔端面及各主轴孔粗镗）、半精加工阶段（半精镗各主轴孔，完成各次要孔等）和精加工阶段（磨各平面、精镗各主轴孔）。 4.3.2 安排加工顺序复杂工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序，如何将这些工序安排在一个合理的加工顺序中，生产中已总结出一些指导性的原则，先述如下。 切屑加工工序顺序的安排原则1）先粗后精各表面加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的顺序进行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面质量。2）先主后次零件的主要加工表面（一般是指设计基准面、主要工作面、装配基面等）应先加工，而次要表面（键槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最终精度加工之前进行加工。3）先面后孔原则 对于箱体类、支架类、机体类等零件，平面轮廓尺寸较大，用平面定位比较稳定可靠，故应先加工平面，后加工孔。这样，不仅使后续的加工有一个稳定可靠的平面作为定位基准面，而且在平整的表面上加工孔，加工变得容易一些，也有利于提高孔的加工精度。4）先基准后其他作为精基准的表面要首先加工出来。该箱体的加工和装配大多以平面为基准，按照加工顺序安排的原则，采用先面后孔的加工顺序。先加工平面，可以为加工精度较高的支承孔提供稳定可靠的精基准，有利于提高加工精度。另外，先加工平面可以将铸件不平表面切除，可减少钻孔时钻头引偏和刀具崩刃等现象的发生，对刀和调整也较为方便。加工孔系时应遵循先主后次的原则，即先加工主要平面或孔系，这也符合切削加工顺序的安排原则。根据各面各孔的精度要求，加工顺序如下：A、B、C平面的加工：查零件制造工艺与装备表3-9平面加工方法可知，通过粗铣精铣的加工顺序可以满足要求；D、F、W平面通过粗刨精刨粗磨精磨的加工顺序可以满足要求；E平面通过粗刨精刨的加工顺序可以满足要求。、各主轴孔的加工：查机械制造工艺与装备表3-8可知，通过粗镗半精镗精镗的加工顺序可以满足要求；其余各孔：通过钻扩铰的加工顺序可以满足要求。 4.3.3 拟定加工工艺路线 拟定工艺路线的出发点：应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。还要考虑经济效果，以便降低生产成本。 综合以上加工阶段和加工顺序的分析，可以初步得出C6150车床主轴箱箱体的加工工艺路线。初拟C6150车床主轴箱箱体加工工艺路线方案一如表4-1所示。表4-1 工艺路线方案一工序号工序内容定位基准10铸造20清砂30人工时效处理40涂红色防锈底漆501）按图样外形尺寸及主轴孔位置划出轴轴孔中心线2）划出B、D、W、F各面加工线及找正3）根据轴承档位置划出A、C面加工线及找正线60以F面定位安装，找正中心线，粗、精铣顶面BF面70以B面定位安装，找正中心线，粗刨，半精刨D、W、F、E面，各面留余量0.50.8mmB面80以B面定位安装，W面找正，粗精磨D、W面，至图样尺寸B面90以D面、W面定位安装，粗精铣A、C面至图样尺寸D、W面100以D面、W面为基准，划线样板划出A面各孔加工线，及其他面上孔的加工线D、W面110以D面和W面定位装夹，按轴孔加工线找正，粗镗、各轴孔，留加工余量58mmD、W面120以D面、W面、C面定位装夹，半精镗、各轴孔，留加工余量1.52mm，钻、扩、铰其余各孔D、W、C面130以D面、W面、C面定位装夹，精镗、各孔至图样尺寸D、W、C面140以D面、W面和A面定位装夹，钻、扩、铰C面各孔，并钻攻全部光孔和螺纹孔D、W、A面150粗、精磨F面160去毛刺170检验180入库 初步拟定的箱体加工工艺路线方案二如表4-2所示。表4-2 工艺路线方案二工序号工序内容定位基准10铸造20清砂30人工时效处理40涂红色防锈底漆501）按图样外形尺寸及主轴孔位置划出轴轴孔中心线2）划出B、D、W、F各面加工线及找正3）根据轴承档位置划出A、C面加工线及找正线60以F面定位安装，找正中心线，粗、精铣顶面BF面70以B面定位安装，找正中心线，粗刨，半精刨D、W、F、E面，各面留余量0.50.8mmB面80以B面定位安装，W面找正，粗精磨D、W面，至图样尺寸B面90以D面、W面定位安装，粗精铣A、C面至图样尺寸D面、W面100以D面、W面为基准，划线样板划出A面各孔加工线，及其他面上孔的加工线D面、W面110以D面、W面、C面定位装夹，粗镗、半精镗、精镗轴孔D面、W面120以D面、W面、C面定位装夹，粗镗、半精镗、精镗轴孔D面、W面、C面130以D面、W面、C面定位装夹，粗镗、半精镗、精镗轴孔D面、W面、C面140以D面、W面、C面定位装夹，粗镗、半精镗、精镗轴孔D面、W面、C面150以D面、W面、C面定位装夹，钻、扩、铰其余各孔D面、W面、C面160以D面、W面和A面定位装夹，钻、扩、铰C面各孔，并钻攻全部光孔和螺纹孔D面、W面、A面170精、精磨F面180去毛刺190检验200入库对箱体零件的加工工艺方案进行比较与分析，以达到优化设计。上述两个加工工艺方案的特点在于：方案二是把四个轴孔分开加工，在加工过程中粗镗、半精镗、精镗是在同一道工序里，不符合机械加工顺序中粗精分开的加工原则；而方案一在镗孔时，把粗镗、半精镗、精镗分开进行加工，满足了粗精分开的原则，可以有效避免因粗精不分给工件带来的加工应力无法释放的危害，有效地保证了零件的加工精度。而且四个是孔同时进行加工的，不仅可以保证各主轴孔间的相互位置精度，而且还有效地提高了零件的加工效率，降低了工人的劳动强度。考虑到机械加工顺序安排原则及零件的生产成本等因素，方案一与方案二相比，其优越性在于把粗镗、半精镗、精镗分开进行加工，符合切削加工工序顺序的先粗后精安排原则，而且各轴孔加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工进行，可以逐步提高零件加工表面的精度和表面质量，可以逐渐提高各个轴孔的质量要求，可以提高各轴孔间的相互位置精度和各自的尺寸精度，保证箱体零件的技术要求。所以，方案一比较优越，确定其为此零件的加工工艺路线。4.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定主轴箱体的材料是HT200，单件小批生产，由于结构复杂，所以毛坯采用铸件。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸如下：顶面B根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4铸件机械加工余量，可得顶面B长度方向的单边加工余量如下：精加工余量：Z2 =2.5mm粗加工余量：Z1 =5.5mm毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm两侧面A、C根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4铸件机械加工余量，可得两侧面A、C长度方向的单边加工余量如下：精加工余量：Z2 =2.5mm粗加工余量：Z1=5.5mm毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm平面D、平面W根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4铸件机械加工余量，可得平面D、W长度方向的单边加工余量如下：精磨余量： Z4=1.0mm粗磨余量： Z3=1.5mm半精刨余量：Z2 =3.5mm粗刨余量： Z1=5.0mm毛坯余量： Z=5.0+3.5+1.5+1.0=11mm内孔120H7（A面轴孔）根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-10，可查得内孔的加工余量，并根据余量得到工序尺寸与毛坯尺寸，如表4-3所示。 表4-3 工序尺寸及公差表 mm工序名称工序双面余量Zb工序基本尺寸工序经济精度工序尺寸及偏差精镗0.2120IT7120H7半精镗1.8120-0.2=119.8IT9109.8H9粗镗3119.8-1.8=118IT11118H11铸造（毛坯）5118-3=11521152内孔42J6（A面轴孔）根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-10，可查得内孔的加工余量，并根据余量得到工序尺寸与毛坯尺寸，如下表4-4所示。 表4-4 工序尺寸及公差表 (mm) 工序名称工序双面余量Zb工序基本尺寸工序经济精度工序尺寸及偏差浮动镗0.0842IT642J6精镗0.2242-0.08=41.92IT741.92J7半精镗1.741.92-0.22=41.7IT941.7J9粗镗241.7-1.7=40IT1140J11铸造（毛坯）440-2=382382内孔140J6（A面轴孔）根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-10，可查得内孔的加工余量，并根据余量得到工序尺寸与毛坯尺寸，如下表4-5所示。表4-5 工序尺寸及公差表 (mm) 工序名称工序双面余量Zb工序基本尺寸工序经济精度工序尺寸及偏差浮动镗 0.1140IT6140J6精镗0.2140-0.1=139.9IT7139.9J7半精镗1.7139.9-0.2=139.7IT9139.7J9粗镗3139.7-1.7=138IT11138J11铸造（毛坯）5138-3=13521352内孔25H7（A面轴孔）由于内孔直径较小，查机械制造工艺设计简明手册可知毛坯上不预留孔，为实心件。内孔直径尺寸精度要求为IT7，根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-8，可查得内孔的加工余量，并根据余量得到工序尺寸，如下表4-6所示。表4-6 工序尺寸及公差表 (mm) 工序名称工序双面 余量Zb工序基本尺寸工序经济精度工序尺寸及偏差精铰0.0625IT725H7粗铰0.1425-0.06=24.94IT824.94H8扩1.824.94-0.14=24.8IT1024.8H10钻2324.8-1.8=23IT1223H12内孔35H7 (C面轴孔） 由于内孔直径较小，查机械制造工艺设计简明手册可知毛坯上不预留孔，为实心件。内孔直径尺寸精度要求为IT7，根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-8，可查得内孔的加工余量，并根据余量得到工序尺寸，如下表4-7所示。表4-7 工序尺寸及公差表 (mm) 工序名称工序双面余量Zb工序基本尺寸工序经济精度工序尺寸及偏差精铰0.0735IT735H7粗铰0.1835-0.07=34.93IT834.934H8扩1.7534.93-0.18=34.75IT1034.75H10钻3324.8-1.75=33IT1233H124.5 确定切削用量及工时定额受论文篇幅所限，只选取部分工序及加工内容进行工艺计算，还请谅解。工序号60 粗、精铣顶面B（1）粗铣顶面B加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。查机械加工工艺师手册表30-34选择工艺装备及确定切削用量。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表2.4-75，取，铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-34，取。机床主轴转速： （4-1）式中： V铣削速度； d刀具直径。由式4-1机床主轴转速n：按照机械加工工艺师手册表3.1-74可以查得机床与之接近的转速为。所以实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： 铣削宽度：根据机械加工工艺师手册表2.4-81可以查得：（2）精铣底面B加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。查机械加工工艺师手册表30-34选择工艺装备及确定切削用量。刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表30-31，取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-31，取机床主轴转速，由式（4-1）有：按照机械加工工艺师手册表3.1-74可以查得机床与之接近的转速为。所以实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据机械加工工艺师手册表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据机械加工工艺师手册表2.5-45可查得铣削的辅助时间铣下平面的总工时为：t=+=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min工序70粗精铣左右端的侧面（D、W、F、E）：（1）粗铣左右端的侧面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。查机械加工工艺师手册表30-34选择工艺装备及确定切削用量。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表2.4-75， 。取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-34，取。由式4-1得机床主轴转速：按照机械加工工艺师手册表3.1-74可以查得机床与之接近的转速为。实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： 铣削宽度：根据机械加工工艺师手册表2.4-81，被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： （4-2）刀具切出长度：取走刀次数为1（2）精铣左右端侧平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。查机械加工工艺师手册表30-34选择工艺装备及确定切削用量。 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表3031，取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表3031，取机床主轴转速，由式（4-1）有：按照机械加工工艺师手册表3.1-74可以查得机床与之接近的转速为。实际铣削速度：进给量，由式（2.3）有：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1根据机械加工工艺师手册：=249/(37.53)=2.21min。根据机械加工工艺师手册表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣宽度为20mm的下平台根据机械加工工艺师手册切削工时：=249/(37.53)=2.21min根据机械加工工艺师手册表2.5-45可查得铣削的辅助时间粗精铣宽度为30mm的下平台的总工时： t=+=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min工序90（粗铣A面）切削用量及基本时间的确定本工序为粗铣。已知加工材料为HT200铸铁，铸件；机床为X6120型万能升降台铣床，工件装在专用夹具中。刀具：YG8硬质合金端铣刀。根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-63，可选铣刀直径=220mm,齿数Z=6.1）确定背吃刀量ap： 2）确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-15，可查得=0.200.29mm/z。选择=0.20mm/z，故 3）确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-25，可选择=50m/min。 按X6120机床的转速，选择=100r/min，所以实际切削速度v： 工作台每分钟进给量为： 按X6120机床工作台进给量表，选择=130mm/min。则实际每齿进给量为： 工额定时的计算： 式中：=485mm， 取l1=86mm， =35mm取=4mm，=130mm/min，=2。工序90（精铣A面）切削用量及基本时间的确定本工序为精铣。已知加工材料为HT200铸铁，铸件；机床为X6120型万能升降台铣床，工件装在专用夹具中。刀具：YG8硬质合金端铣刀。根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-63，可选铣刀直径=220mm,齿数Z=6.1）确定背吃刀量： 2）确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-15，可查得f=0.40.6mm/z。选择f=0.54mm/z，故 3）确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-25，可选择=72m/min。 按X6120机床的转速，选择=100r/min，所以实际切削速度v： 工作台每分钟进给量为： 按X6120机床工作台进给量表，选择=65mm/min。则实际每齿进给量为： 工额定时的计算： 式中：=485mm，取=86mm， =35mm取=4mm，=54mm/min,=2。工序110（粗镗A面轴孔）切削用量及基本时间的确定本工序为粗镗。已知加工材料为HT200铸铁，铸件；机床为T617A型卧式镗床，工件装在组合夹具中。刀具：硬质合金金刚镗镗刀确定背吃刀量： 确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得f=0.31.0mm/r。按T617A机床进给量，选择f=0.74mm/r。确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得=4080m/min,选择=65m/min。 按T617A机床的转速，选择=200r/min，所以实际切削速度v： 工额定时的计算： 式中：=50mm，=3mm，=5mm， =0.74mm/r，=200r/min，=1。工序120（半精镗A面轴孔）切削用量及基本时间的确定本工序为半精镗。已知加工材料为HT200铸铁，铸件；机床为T617A型卧式镗床，工件装在组合夹具中。刀具：硬质合金金刚镗镗刀1）确定背吃刀量： 2）确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得f=0.20.8mm/r。按T617A机床进给量，选择f=0.52mm/r。3）确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得=60100m/min,选择=85m/min。 按T617A机床的转速，选择=250r/min，所以实际切削速度v： 4）工额定时的计算： 式中：=50mm，=3mm，=5mm， =0.74mm/r，=250r/min，=1。 工序130（精镗A面轴孔）切削用量及基本时间的确定本工序为精镗。已知加工材料为HT200铸铁，铸件；机床为T617A型卧式镗床，工件装在组合夹具中。刀具：硬质合金金刚镗镗刀1）确定背吃刀量： 2）确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得f=0.150.50mm/r。按T617A机床进给量，选择f=0.37mm/r。3）确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得=5080m/min,选择=70m/min。 按T617A机床的转速，选择=250r/min，所以实际切削速度v： 4）工额定时的计算： 式中：=50mm，=3mm，=5mm， =0.37mm/r，=200r/min，=1。粗镗80H8的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据机械加工工艺师手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.0mm。因此确定进给量。切削速度：参照机械加工工艺师手册表2.4-9取机床主轴转速：，按照机械加工工艺师手册表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查机械加工工艺师手册表2.5-37工步辅助时间为：2.61min精镗下端孔到80H8机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照机械加工工艺师手册表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时查机械加工工艺师手册，表2.5-37工步辅助时间为：1.56min工序120（钻A面轴孔）切削用量及基本时间的确定本工序为钻孔。已知加工材料为HT200铸铁，铸件；机床为Z3025型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。由于内孔直径较小，查机械制造工艺设计简明手册可知毛坯上不预留孔，为实心件。刀具：高速钢麻花钻1）确定背吃刀量： 2）确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-13，可查得f=0.32mm/r。3）确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-13，可查得=2434m/min,选择=30m/min。 按Z3025机床的转速，选择=400r/min，所以实际切削速度v： 4）工额定时的计算： 式中：=30mm，取=5mm，=14mm取=2mm， =0.32mm/r，=400r/min，=1。工序120（扩A面轴孔）切削用量及基本时间的确定本工序为扩孔。已知加工材料为HT200铸铁，铸件；机床为Z3025型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。刀具：高速钢扩孔钻1）确定背吃刀量： 2）确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-32，可查得f=1.01.2mm/r。按Z3025机床进给量，选择f=1.0mm/r。3）确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-34，可查得=2030m/min,选择=26m/min。 按Z3025机床的转速，选择=315r/min，所以实际切削速度v： 4）工额定时的计算： 式中：=30mm，取=3mm，=14mm取=3mm， =1.0mm/r，=315r/min，=1。工序120（粗铰A面轴孔）切削用量及基本时间的确定本工序为粗铰。已知加工材料为HT200铸铁，铸件；机床为Z3025型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。刀具：硬质合金铰刀1）确定背吃刀量： 2）确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-43，可查得f=0.150.25mm/r。按Z3025机床进给量，选择f=0.2mm/r。3）确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-43，可查得=815m/min,选择=15m/min。 按Z3025机床的转速，选择=200r/min，所以实际切削速度v： 4）工额定时的计算： 式中：=30mm，取=3mm，=13mm， =0.2mm/r，=200r/min，=1。工序120（精铰A面轴孔）切削用量及基本时间的确定本工序为精铰。已知加工材料为HT200铸铁，铸件；机床为Z3025型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。刀具：硬质合金铰刀1）确定背吃刀量： 2）确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-43，可查得f=0.150.25mm/r。按Z3025机床进给量，选择f=0.16mm/r。3）确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-43，可查得=815m/min,选择=12m/min。 按Z3025机床的转速，选择=200r/min，所以实际切削速度v： 4）工额定时的计算： 式中：=30mm，取=3mm，=13mm， =0.16mm/r，=200r/min，=1。5 专用夹具设计5.1 问题的指出为了提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。对于箱体加工工序90粗铣箱体的A端面，由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。 5.1.1 机床夹具的作用在机床上用于装夹工件的装置称为机床夹具，其主要作用表现在以下几个方面。1）缩短辅助时间，提高劳动生产率。夹具的使用一般包括两个过程：其一是夹具本身在机床上的安装和调整，这个过程主要是依靠夹具自身的定向键、对刀块来快速实现，或者通过找正、试切等方法来实现，但速度稍慢；其二是被加工工件在夹具中的安装，这个过程由于采用了专用的定位装置(如V形块等)，因此能迅速实现。2）确保并稳定加工精度，保证产品质量。加工过程中，工件与刀具的相对位置容易得到保证，并且不受各种主观因素的影响，因而工件的加工精度稳定可靠。3）降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强度。由于多数专用夹具的夹紧装置只需工人操纵按钮、手柄即可实现对工件的夹紧，这在很大程度上减少了工人找正和调整工件的时间与难度，或者根本不需要找正和调整，所以，这些专用夹具的使用降低了对工人的技术要求并减轻了工人的劳动强度。4）机床的加工范围得到扩大。很多专用夹具不仅能装夹某一种或一类工件，还能装夹不同类的工件，并且有的夹具本身还可在不同类型的机床上使用，这些都扩大了机床的加工范围。 5.1.2 铣床夹具的主要类型及结构形式铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、键槽、花键、缺口及各种成形面。由于铣削加工通常是夹具随工作台一起作进给运动，按进给方式不同铣床夹具可分为直线进给式、圆周进给式和靠模进给式三种类型。1）直线进给式铣床夹具 这类铣床用得最多。夹具安装在铣床工作台上，加工中随工作台按直线进给方式运动。根据工件质量、结构及生产批量，将夹具设计成单件多点、多件平行和多件连续依次夹紧的联动方式，有时还要采用分度机构，均为了提高生产效率。2）圆周进给式铣床夹具圆周进给铣削方式在不停车的情况下装卸工件，一般是多工位，在有回转工作台的铣床上使用。这种夹具结构紧凑，操作方便，机动时间与辅助时间重叠，是高效铣床夹具，使用于大批量生产。3）靠模铣床夹具这种带有靠模的铣床夹具用在专用或通用铣床上加工各种非圆曲面。靠模的作用是使工件获得辅助运动，形成仿形运动。按主进给运动方式，靠模铣床夹具可分为直线进给和圆周进给两种。由上述分析可得，该箱体铣平面A可采用直线进给式铣床夹具。 5.1.3 机床夹具的组成.夹具体；2).定位元件及定位装置；3).夹紧装置；4).夹具的定位及对刀，导向元件；5).其它元件及装置。由上述夹具的组成可知，我们要对上述几个装置进行设计。5.2 夹具设计 5.2.1夹具体设计为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可能引起的振动，夹具体不仅要有足够的刚度和强度，其高度和宽度比也应恰当，一般有H/B11.25，以降低夹具重心，使工件加工表面尽量靠近工作台面。此外，还要合理地设置加强筋和耳座。本夹具体（如下图3-1-1 夹具体）较宽，可在同一侧设置两个与铣床工作台T形槽间等距的耳座；对重型铣床夹具，夹具体两端还应设置吊装孔或吊环等以便搬运。 5.2.2 定位基准的选择在加工中用作确定工件在夹具中占有正确位置的基准，称为定位基准。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。该零件以三面定位，箱体上的装配基准为平面，而它们又是箱体上其他要素的设计基准，因此以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高箱体各主要表面的相互位置精度。有零件图可知,根据本道工序，选D、W面为定位基准。 5.2.3 定位方案和元件设计根据以上零件的结构分析以及定位基准的选择，可得定位基准为平面，因此可选择定位元件为支承板，如图5.1 所示。图5.1 定位支承板根据工序图及对零件的结构的分析，本道工序需限制4个自由度，为了增加定位的可靠行，实际限制了其6个自由度。本夹具采用6点定位原则，用两个固定的支撑板作为一大平面即D面，限制了工件的两个旋转自由度和一个移动自由度；用W面作为一小平面，限制了工件的一个旋转自由度和一个移动自由度；用一个底面C来限制了工件上下移动自由度。 5.2.4 定位误差的计算本夹具的定位表面为工序所要求的基准面D，所以基准不重合误差a=0；由于D面是加工表面，根据其制造方式，其表面粗糙度为Ra1.6，由于H7/g6为间隙配合，最大间隙为0.017因此基准位移误差b=0.025+0.017=0.042。总定位误差=a+b=0.0420.333，因此该夹具满足精度要求。 5.2.5 铣削切削力计算根据机床夹具设计手册第三版表1-2-9铣削切削力的计算公式，可得： 5-1式中： F铣削力（N）； ap铣削深度（mm）； fZ每齿进给量（mm）； D铣刀直径（mm）； B铣削宽度（mm）； Z铣刀的齿数。结合本道工序，=5.5mm，=0.22mm；D=220mm，z=6，代入公式可得： 5.2.6 夹紧机构的设计采用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧工件的机构，统称螺旋夹紧机构。由于这类夹紧机构简单，夹紧可靠，通用性大，故在机床夹具中得到广泛运用。它的主要缺点是夹紧和松开工件时比较费力。本夹具采用移动压板进行夹紧，同时保证了夹紧可靠和动作迅速的要求。同时，由于移动压板标准件，可直接购买，降低了夹具的制造成本。夹紧力的计算单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按下列计算：式中： W0单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）； Q 原始作用力（N）； L作用力臂（mm）； 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm），其值视螺杆端部的结构形式而定，参见机床夹具设计手册第三版表1-2-20； 螺杆端部与工件间的摩擦角（）； 螺纹中径之半（mm）； 螺旋升角（），参见机床夹具设计手册第三版表1-2-21； 螺旋副的当量摩擦角（）， ，式中为螺旋副的摩擦角（），为螺纹牙型半角（），参见机床夹具设计手册第三版表1-2-22。采用移动压板螺旋夹紧机构的原动力计算，如图5.2 所示。图5.2 夹紧力计算受力图可计算点接触的单个普通螺旋夹紧力： 5.2.7 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，用来确定夹具和刀具的相对位置，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。对刀装置的结构形式取决于加工表面的形状。对刀块常用销钉和螺钉紧固在夹具体上，其位置应便于使用塞尺对刀，不妨碍工件装卸。对刀时，在刀具与对刀块之间加一塞尺，避免刀具与对刀块直接接触而损坏刀刃或造成对刀块过早磨损。塞尺有平塞尺和圆柱形塞尺两种，其厚度和直径为35mm,制造公差h6。对刀块和塞尺均已标准化（设计时可查阅相关手册），使用时，夹具总图上应标明塞尺尺寸及对刀块工作表面与定位元件之间的位置。对刀装置应设置在便于对刀而且是工件切入的一端。本工序为粗铣，加工表面为平面，可采用直角对刀装置，选用直角对刀块。 6 结论与展望6.1结论本次设计的是基于C6150车床主轴箱箱体的工艺工装设计，该箱体是车床的重要基础件，其加工部位多，加工精度要求高，加工所需要的时间长，零件的生产成本相对较高。通过对该箱体零件的工艺工装设计，我了解了大多箱体类零件的加工工艺路线及工装设计的一般原则，加深了对机械加工基础及机械制造装备设计课程的掌握，使我对一般的机械零件的生产和工装的设计有了较深的了解，并且通过对零件的三维造型，使我提高了读图的能力及应用
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