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三维图PPT 车辆工程毕业设计说明书图纸论文 齿圈滚齿工艺及夹具设计【三维图PPT】【车辆工程毕业设计说明书图纸论文】.zip

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机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称齿圈共5页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号1检查9Cr18毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造303X1511设备名称设备型号设备编号同时加工件数1夹具编号夹具名称切削液三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件可转位车刀工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1检查毛坯是否有裂纹机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称齿圈零件名称齿圈共5页第2页车间工序号工序名称材 料 牌 号2粗车9Cr18毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造303X1511设备名称设备型号设备编号同时加工件数 卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件可转位车刀工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助2夹毛坯外圆，车297.72端面CA614020016112117.7机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称车床零件名称齿圈共5页第3页 车间工序号工序名称材 料 牌 号3精车9Cr18毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造303X1511设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件可转位车刀工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助3夹毛坯外圆，粗车297.72外圆，留1mm加工余量CA6140200160.512117.74精车297.72外圆，达到图纸尺寸公差要求CA6140200160.512117.7 机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称车床零件名称齿圈共5页第4页车间工序号工序名称材 料 牌 号4磨削9Cr18毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造303X1511设备名称设备型号设备编号同时加工件数 夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件高速钢工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助5掉头，夹297.72外圆，车端面车床 三角卡盘200160.512117.7机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称齿圈共5页第5页车间工序号工序名称材 料 牌 号59Cr18毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数滚齿机303X15夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助6滚齿加工滚齿机200160.512117.77检验机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号共1页产品名称齿圈零（部）件名称齿圈第1页材料牌号45#钢毛坯种类锻件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每台件数1备注序号工序名称工 序 内 容车间设 备工 艺 装 备工时准终单件1检查检查毛坯是否有裂纹检目测2车端面夹毛坯外圆，车297.72端面金车床三爪自定心卡盘3粗车夹毛坯外圆，粗车297.72外圆，留1mm加工余量金车床三爪自定心卡盘4精车精车297.72外圆，达到图纸尺寸公差要求金车床三爪自定心卡盘5车端面掉头，夹297.72外圆，车端面金车床三爪自定心卡盘6粗镗粗镗276内圆金车床三爪自定心卡盘7精镗精镗276内圆金车床三爪自定心卡盘8热处理热处理RCRC热淬火炉9滚齿滚齿加工金滚齿机专用夹具10检验检验检游标卡尺编 制日 期标记处记更改文件号签字日期毕业设计题目：齿圈滚齿工艺及夹具设计,（1）以齿圈零件的机械加工工艺流程为研究对象，对齿圈加工生产过程中的各项步骤进行分别研究，进行综合对比，完成整个流程分析； （2）齿圈零件的加工过程中，对每个流程进行结果分析，并对相关数据进行验证，确保加工余量； （3）根据夹紧原理设计滚齿机用夹具 （4）以齿轮加工生产流程为依据，用CAD,UG等软件完成，设计齿圈零件，完成机床专用夹具。,1、设计主要内容,要加工内孔276，外圆299.72，表面粗糙度为Ra小于3.2um 齿圈两端面表面粗糙度为Ra小于6.3um,端面表面粗糙度为Ra小于3.2um，,2、 工艺分析,3、工艺卡片,3、工艺卡片,4、三维设计成果,5、二维设计成果,谢 谢, 摘 要汽车传递动力和扭矩的飞轮总成或者驱动盘总成，都需要通过齿圈与启动电机啮合启动，发动机才能正常工作。离合器齿圈作为汽车中的离合器与发动机传动及启动的主要零部件，其设计和加工制作工艺决定着整个汽车行业的发展进度。机床夹具是在金属切削过程中，用以准确的确定工件位置，并将其牢固的夹紧，以接受加工的工艺装备。为了保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻工人的劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，本次我们针对齿轮零件的机械加工工艺和流程提出了该设计理念。在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。本文完成了齿轮机械加工工艺的全部过程分析和与其配套的机床夹具研究，包括定基、加工、设备的选用分析和原理分析等，本文设计的齿轮生产方式，基本可以满足工程需要，本文使用的设计方法，也可为同类夹具的设计提供参考。关键词：齿圈，加工余量，定位方案，工艺规程Abstract The flywheel assembly or driving disc assembly of the vehicle transmitting power and torque needs to be engaged through the gear ring and the starting motor, so that the engine can work normally. As the main part of the clutch and engine driving and starting in the automobile, the design and processing technology of the clutch ring determine the progress of the development of the whole automobile industry. Machine tool jig is used in the metal cutting process to accurately determine the position of the workpiece and firmly clamp it to receive the processing equipment. In order to ensure the quality of the workpiece, improve the processing efficiency, reduce the labor intensity of workers, give full play to and expand the technological performance of machine tools. Therefore, this time we put forward the design concept for the machining process and flow of gear parts. In the process of production, the process of direct change in the quality and quantity of the production objects (raw materials, blanks, parts or assembly) is called process process, such as blank making, mechanical processing, heat treatment, assembly and so on. This paper has completed the whole process analysis of the gear machining process and the research on the fixture of the machine tool, including the analysis of the selection and analysis of the fixed base, the machining, the equipment and so on. The gear production method designed in this paper can basically meet the needs of the engineering, and the design method used in this paper can also be designed for the design of the same kind of jig. For reference. Key words: gear ring, machining allowance, location plan, process specification目 录摘 要1Abstract2第一章 绪 论41.1研究的背景和意义41.2国内外研究状况41.3设计的主要内容51.4 研究零件介绍6第二章 齿圈零件的工艺分析62.1 工艺分析62.2 确定毛坯的制造形式72.3 齿圈零件的结构工艺性7第三章 拟定齿圈加工的工艺路线73.1 定位基准的选择73.1.1 精基准的选择73.1.2 基准的选择73.2 加工路线的拟定8第四章 机械加工工艺的设计104.1 确定毛坯104.2滚刀的选择及计算114.2.1齿轮滚刀概念114.2.2切削规范11第五章 确定切削用量及基本工时125.1 粗镗内孔125.2精镗内孔12第六章 专用夹具的设计136.1 基础技术参数136.1.1 技术要求的分析136.1.2 具体情况146.1.3 加工中使用的设备及加工余量146.2定位元件的设计146.2.1 定位方案及误差的分析146.2.2定位元件的设计156.3 夹紧装置的设计156.3.1 夹紧装置的组成及基本要求156.3.2 夹紧力的计算166.3.3 夹紧机构的设计206.4 夹具体的设计216.4.1 夹具体的结构设计216.4.2 夹具体外形尺寸的确定216.4.3夹具技术要求的确定22结 论23参考文献25致 谢26第一章 绪 论1.1研究的背景和意义机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合在生产实践中积累的技术经验，研究和解决在开发设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的理论和实际问题的一门应用学科。而齿轮零件则是现代机械设备中必不可少的组成原件，齿轮零件将转动方式和运动轨迹等传递给下一个轴，以此实现机械的自动化运作和加工使用。目前零部件的生产采用流水生产的方式，对零部件生产实现标准化、通用化、和系列化，以此提高设计质量，缩短设计周期。如何快速实现夹具设计以满足流水生产的快速生产节奏已成为企业的迫切要求。将计算机辅助设计技术应用到夹具设计的过程是解决这一问题的必然选择。随着计算机行业的迅速发展和广泛有用，计算机辅助夹具设计在理论和应用上都得到了迅速发展,大大提高了夹具的设计效率，缩短了生产准备周期。在产品设计中,应用标准件的数量是代表一个国家和企业设计制造水平的重要标志。在机床夹具设计中，有大约一半的零件是标准件和非标常用件，这类零件大多具有相同或相似的外形，从根本上说，其结构组成和设计原理都相差无几或者毫无差异。但是这类标准件和非标常用件是根据不同规格的产品需要，而本身具有不同的尺寸大小。如果没有三维标准件库, 将不得不在夹具设计和开发过程中对标准件进行重复建模, 不但耗费设计人员的时间和精力, 延长设计周期, 而且增加了产品的生产制造成本。因此，建立通用的符合国家和行业标准的零部件库和典型组合库是提高设计效率的保证，也是当前制造业信息化的前提之一。1.2国内外研究状况在产品设计中，大量应用标准件的数量和规模是一个国家和企业设计制造水平的重要标志。在机床夹具设计中，有大约30%70%的零件是标准件或非标常用件，这些零件都具有相同或相似的外形特征，从根本上说，其结构组成和设计原理都相差无几或者毫无差异。但是这类标准件和非标常用件是根据不同规格的产品需要，而本身具有不同的尺寸大小。建立通用的符合国家标准和企业标准的边准件库和典型组合库是提高设计效率和保证，也是当前制造业信息化的基础研究工作之一。根据产品不同的尺寸需要，制作出相应规格的标准件，是企业生产和产品开发过程中的必要步骤。如果需要大部分工程技术人员在三维软件下进行标准件库的二次开发，就要求技术人员必须有编程的能力，显然是不现实的。再者建立的标准件库因其过程复杂，同时生成的标准件模型特征较多，在使用标准件与数量较多的装配体中会影响整个生产和装配流程的进展速度，所以要根据本行业的需要尽量简化其建模过程，且规格属性还要详实。我国的齿轮发展历程颇为艰辛，但是经过自新中国成力的60年来，齿轮的制造和发展取得长足的进步。新中国成立初期，几本没有齿轮的生产能力，经过一、二个五年计划，初具规模。但直到50年代末仍旧存在渐开线齿轮齿面接触强度差、工艺水平低、质量差等薄弱环节，因此从苏联引进圆弧齿轮的科技成果，利用轴向共轭代替端面共轭和利用圆弧齿轮齿面接触强度比较高的特点，代替了不少机械产品的渐开线齿轮。70年代末，在一系列高速与低速传动中成功地应用单圆弧齿轮的基础上，采用双圆弧齿轮代替单圆弧齿轮，使抗弯强度提套40%60%,工艺上改善了，应用范围获得了进一步扩大。近年来，我国结合贯彻齿轮精度标准，广泛开展基础工艺技术的以下研究试验：如精滚工艺试验、确定经济工艺的技术条件和精度等级；修磨剃齿刀齿形获得齿首理想接触区试验；改变刀具材料实现硬齿面剃齿的试验；采用负变位剃齿刀消除齿面中凹试验。改变珩轮结构和材料，提高齿面精整质量；磨齿修缘与齿向修形的试验等等，都大大促进了齿轮精度水平的提高。1.3设计的主要内容（1）以齿圈零件的机械加工工艺流程为研究对象，对齿圈加工生产过程中的各项步骤进行分别研究，进行综合对比，完成整个流程分析；（2）齿圈零件的加工过程中，对每个流程进行结果分析，并对相关数据进行验证，确保加工余量；（3）根据夹紧原理设计滚齿机用夹具（4）以齿轮加工生产流程为依据，用CAD,UG等软件完成，设计齿圈零件，完成机床专用夹具。1.4 研究零件介绍齿圈零件是发动机及车辆中的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作.因此,齿圈零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命.因而齿圈一般具有较高的技术要求。由于机器的结构特点和齿圈在机器中的不同功用,齿圈零件具有多种不同的结构型式,其共同特点是:结构形状复杂,箱壁薄而不均匀,内部呈腔型;有若干精度要求较高的平面和孔系,还有较多的紧固螺纹孔等。齿圈零件的毛坯通常采铸钢ZG45 .因为ZG45具有力学性能和切削性能,价格也比较便宜.有时为了减轻重量,用有色金属合金锻造齿圈毛坯在单件小批生产中,为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯.第二章 齿圈零件的工艺分析 2.1 工艺分析 要加工内孔276，外圆299.72，表面粗糙度为Ra小于3.2um齿圈两端面表面粗糙度为Ra小于6.3um,端面表面粗糙度为Ra小于3.2um，2.2 确定毛坯的制造形式由于铸钢容易成形，切削性能好，价格低廉，且抗振性和耐磨性也较好，因此，一般齿圈零件的材料大都采用铸钢，其牌号选用ZG45，由于零件年生产量，已达到大批生产的水平，通常采用金属摸机器造型，毛坯的精度较高，毛坯加工余量可适当减少。2.3 齿圈零件的结构工艺性齿圈的结构形状比较复杂，加工的表面多，要求高，机械加工的工作量大，结构工艺性有以下几方面值得注意：本齿圈加工的基本孔可分为通孔，通孔加工工艺性好。齿圈的内端面加工比较困难，结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过加工前的直径，当内端面的尺寸过大时，还需采用专用径向进给装置。为了减少加工中的换刀次数，齿圈上的紧固孔的尺寸规格应保持一致。该零件的主要加工表面为 ：前后端面、左右两侧面、顶端面、底端面和各面分布的孔及各螺纹孔。前端面、后端面及、孔的精度直接影响到齿圈的功用，位置精度和形状精度应严格要求，它们的加工应尽可能放在同一道工序中加工，避免造成基准不重合误差及装夹误差。螺纹孔的位置精度和形状精度也应严格要求，它们直接影齿圈和齿轮的连接。从而影齿圈的功用。由参考文献2，有关面和孔加工的经济精及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到，零件的结构工艺性是可行的。第三章 拟定齿圈加工的工艺路线3.1 定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准只分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。3.1.1 精基准的选择根据大批大量生产的齿圈通常以外轮廓和两端面为精基准3.1.2 基准的选择加工的第一个平面是齿轮端面，只要通过夹持外圆表面作为粗加工轮廓。3.2 加工路线的拟定 表一工艺过程卡26机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号共2页产品名称齿圈零（部）件名称齿圈第1页材料牌号ZG45毛坯种类 铸钢毛坯外形尺寸每毛坯件数1每台件数1备注序号工序名称工 序 内 容车间设 备工 艺 装 备工时准终单件1检查检查毛坯是否有裂纹检目测2车端面夹毛坯外圆，车299.72端面金车床三爪自定心卡盘3粗车夹毛坯外圆，粗车299.72外圆，留0.5mm加工余量金车床三爪自定心卡盘4精车精车299.72外圆，达到图纸尺寸公差要求金车床三爪自定心卡盘5车端面掉头，夹299.72外圆，车端面金车床三爪自定心卡盘6粗镗粗镗276内圆金车床三爪自定心卡盘7精镗精镗276内圆金车床三爪自定心卡盘8热处理热处理RCRC热淬火炉9滚齿滚齿加工金滚齿机专用夹具10检验检验检游标卡尺编 制日 期标记处记更改文件号签字日期 第四章 机械加工工艺的设计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，工序尺寸及毛坯的尺寸如下：4.1 确定毛坯根据零件材料确定毛坯为铸钢件又由题目已知零件的生产纲领为5000台/年。其生产类型为成批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效处理。参考文献1表2.2-5，该种铸件的尺寸公差等级CT为8-10级，加工余量等级MA为G级。故取CT为10级，MA为G级。由于考虑毛坯在铸造时的收缩，参考文献3表11-2灰铸钢的收缩率为3.5%。参考文献1表2.2-4，用查表法确定个表面的总余量如下表所示。加工表面基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量数值（mm）说明上端面299.72G3单侧加工下端面299.72G3单侧加工内孔276G 3单侧加工两端面距离 12 G 3经过分析和实际考虑情况如下分析，得出毛坯的图纸4.2 滚刀的选择及计算4.2.1齿轮滚刀概念 齿软滚刀实质上是一个渐开线圆柱斜齿轮，其齿数很少（常见的为一齿），而螺旋角很大（接近90度），故外型不象齿轮而呈蝸杆状（该蝸杆称之为滚刀的基本蝸杆）。常见的大部份滚刀的基本蝸杆为阿基米德蝸杆。加工齿数较多的齿轮时，滚刀应长些，否则刀子易磨损，若用较短的滚刀则应增加切削锥，以减轻负荷。滚刀常用材料有：1. 钨钢（硬质合金）2、普通高速钢（M2）3. 钴高速钢（M35 M42）(SKH55)4. 粉末冶金高速钢在本设计中选取钴高速钢为滚刀材料；4.2.2切削规范切削规范主要包括 切削速度V 走刀量S 及吃刀深度t 切削规范与刀具寿命关系密切，刀具一般磨损达0.2-0.3mm左右时应及时刃磨，从刃磨一次可加工一个班的观点出发，传动滚刀的 V=30-40 m/min左右，S=0.75-1.25 mm/per m6 分三刀切。高速滚刀的速度可提高，一般 V在80 m/min以上，但须在CNC滚床上滚。滚齿可采用顺滚或逆滚，一般采用逆滚(由上向下滚)较多。逆滚切削时振动小，切削平稳，当机床走刀机构存在间隙时，刀齿也不会断裂或崩刀，但刀具易磨钝；刀齿切出时毛刺较大。顺滚刀具寿命长，消耗功率小，但机床的走刀机构必须要有消除走刀丝杆与螺母间隙的装置，否则易使滚刀产生断裂或崩刃，同时要求机床的刚性较高。第五章 确定切削用量及基本工时 5.1 粗镗内孔 （1）加工条件工件材料：灰铸钢加工要求：粗镗276孔，留加工余量1mm，加工2mm机床：T68镗床刀具：YT30镗刀量具：塞规（2）计算镗削用量粗镗孔至276mm，单边余量Z=0.5mm, 切削深度ap=2 mm,确定进给量f：根据工艺手册，表2.460,确定fz=0.37mm/Z切削速度：参考有关手册，确定V=300m/min 根据表3.141,取nw=800r/min,故加工蜗杆轴承孔:机动工时为：辅助时间为： tf=0.15tm=0.1548=7.2ss其他时间计算： tb+tx=6%(48+7.2)=3.3s则工序9的总时间为： tdj1=tm+tf+tb+tx =48+7.2+3.3=58.5s 5.2精镗内孔 （1）加工条件工件材料：ZG45加工要求：粗镗孔1，2。276mm内圈，加工1mm机床：T68镗床刀具：YT30镗刀量具：塞规（2）计算镗削用量精镗孔至276mm，确定进给量f：根据工艺手册，表2.460,确定fz=0.37mm/Z切削速度：参考有关手册，确定V=300m/min 根据表3.141,取nw=800r/min,故加工蜗轮轴承孔：机动工时为： 辅助时间为： tf=0.15tm=0.1557.2=8.6ss其他时间计算： tb+tx=6%(57.2+8.6)=3.9s则工序10的总时间为： tdj2=tm+tf+tb+tx =57.2+8.6+3.9=69.7s 第六章 专用夹具的设计 在上下面的加工中，由于零件本身外形比较规则，再加上面的精度要求不高，但为确保零件的加工质量，满足生产要求，提高生产效率，必须采用专用夹具进行装夹定位。本设计就是针对上下面铣削的专用夹具的设计。根据机座夹具安装时与零件联接，工作时机座工作的主要特点，再结合零件的自身特点，特对该夹具进行如下设计。6.1 基础技术参数6.1.1 技术要求的分析该工序的内容是：齿圈加工工艺及滚齿（m=2.54,z=116）工装夹具关键就在于保证同心度。6.1.2 具体情况零件的该道工序属于粗精加工全程阶段，所以夹具的利用频率较高，应尽量提高保证精度。6.1.3 加工中使用的设备及加工余量一、机床设备的选择 在选择机床设备时可根据机床的加工范围及其保证的精度进行选取。由于零件的外形尺寸较大，重量也较重，故采用专用的插床机床。所选的机床的尺寸精度可达到IT7到IT8，表面粗糙度Ra3.2m，平面度400：0.025。而该零件的最高精度为7级，粗糙度1.6m，尺寸精度符合要求，粗糙度通过铣削也可以得到很好的保证。 二、刀具及检验量具的分析 零件的材料为ZG45，材料的切削性比较好，为了确保零件的尺寸精度，最好采用低速切削的方式。硬质合金刀具具有硬度大、耐磨性好、耐热性好的优点，但他的YG类适用于加工铸钢、有色金属及非金属材料，YT类可以加工钢料，可是对低速切削易产生崩刀现象。而高速钢刀具，具有高的强度和韧性，也具有一定的硬度和耐磨性，可加工工件的材料广泛。由此一来，最好选用高速钢，其中的高性能高速钢可以很好的满足使用要求。6.2定位元件的设计6.2.1 定位方案及误差的分析一、 定位方案的分析分析零件该工序可知，为保证尺寸要求控制；，应以底面为基准限制；其它和X,Y方向的翻转，所以其它自由度可不做限制。根据工件定位基面和所需限制的自由度数目，特拟订如下的定位方案：方案三、以底面作为主要定位基准面，用两支承板定位，限制三个自由度。二、 定位误差的分析造成定位误差的原因有两个：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差B；二是定位基准与限位基准不重合，由此产生的基准位移误差Y。由于此加工定位方式简单。工序基准与与工序基准和限位基准重合，所以加工起来简单方便。6.2.2定位元件的设计 由于工件的定位是通过定位副的接触实现的，定位元件的限位基面的精度直接影响工件的定位精度，因此，首先应保证其限位基面有足够的精度，以适应工件的加工要求；其次还要保证有足够的强度和刚度，承受夹紧力和切削力的作用；最后还要有足够的耐磨性，以延长定位元件的更换周期和提高夹具的使用寿命。鉴于这些要求，特对该夹具的定位元件进行如下设计： 底面主要限制自由度，由此可粗选两个支承板进行限位，但这种定位方式不太可靠，因为底面太大，仅用一支承板定位易产生翻转，实际需两个支承板才能真正达到定位可靠，如此一来就限制三个自由度，但不会影响加工精度。根据零件的尺寸要求及夹具结构的需要，设计底面定位元件结构如图所示6.3 夹紧装置的设计6.3.1 夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的种类很多，但其结构均由两部分组成：动力装置，夹紧机构。前者主要是产生夹紧力，保证工件不离开定位时占据的正确位置，平衡切削力、惯性力、离心力及重力对工件的影响，确保加工精度。后者主要是传递夹紧力，并在传递力的过程中根据需要改变力的大小、方向和作用点。这两者在整个夹具的安全性方面起着重要的作用，因此必须精确的计算和选择。夹紧装置的基本要求：（1）工件定位后占据正确位置（2） 夹紧力大小适当（3）复杂程度与工件的生产纲领成正比；（4） 工艺性好，使用好性。6.3.2 夹紧力的计算一、夹紧力方向和作用点的确定夹紧力的方向和作用点确定的四大原则：1、应朝向主要限位面；2、应落在定位元件的支承范围之内；3、应落在工件刚性较好的方向和部位；4、应靠近工件的加工表面。根据以上的四大原则，由前面的分析已知零件的定位面为底面、主要定位面为底面，因此夹紧力方向应指向底面，如图所示。 二、夹紧力大小的估算加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力及重力作用。理论上，夹紧力的作用应与上述力（矩）的作用平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的。因此，夹紧力达到计算是个很复的问题，只能进行估算。（一）实际所需夹紧力的计算公式计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统，根据工件受切削力、夹紧力的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理计算理论夹紧力，最后为保证夹紧的可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值查参考文献（6） 有WK=WK 式中： WK实际所需的夹紧力（N） W在一定条件下由静力平衡计算出的理论夹紧力（N） K安全系数安全系数K按下式计算： K=K0K1K2K3K4K5K6式中K0K6为各种因素的安全系数根据零件的自身特点，查表1-2-1（6）有 K0=1.5 K1=1.0 K3=1.0 K4=1.3 K5=1.0 K6=1.5查表1-2-2（6） 有： K2=1.0 夹紧力的安全系数K=1.51.01.01.01.31.01.5=2.925（二）、实际夹紧力的计算本道工序属于插削加工，计算夹紧力首先应算出切削力，为简化计算，可只计算出其主切削力，铣削时的主切削力为圆周方向的切削力，即PZ查表1-2-3（6） 知： PZ=2943ts0.75KPv-0.15其中t切削深度 s每转进给量 KP修正系数KP=KmpKpKpKpKrpKmp、Kp、Kp、Kp、Krp考虑刀具几何参数的系数Kmp考虑工件材料机械性能的系数查表1-2-4（6） Kmp=（）n=（）n （1）式查表1-2-5（6） n=0.75 （2）式由（1）、（2）式可得出 Kmp=1.42查表1-2-6（6） 采用极值法 Kpmax=1.08 Kpmin=0.89Krpmax=1.25 Krpmin=1.0Kp=1.0Kpmax=1.421.081.251.0=1.917Kpmin=1.420.891.01.0=1.26由于计算本身就属于大致的估算，根据表11-12（3）：主轴转速范围为n=12.52000r/min为保证加工精度的要求，根据材料的性能及切削刀具的影响因素，一般取n=300r/min则其切削速度为： V=28.26r/min根据前面的工序分析可以知道： t=1.5mm又 该工序属于精加工，其加工精度较高，为保证加工质量由经验可取S=0.1mm/r Pzmax=29431.50.11.91728.26=911.5NW=3420.7N当圆周Pz处于水平方向时，有使工件产生平移的可能。则：W=1夹紧元件与工件间的摩擦系数2工件与夹具支承面间的摩擦系数查表1-2-12（6） 知：1=0.16 2=0.5所以 W=4039.6N将防止工件抬起或平移所需夹紧力的计算，比较其大小可以知道，最终较大者即为所需的夹紧力。Wk=4039.6N6.3.3 夹紧机构的设计一、了解基本机构的特点 在设计夹紧机构时，首先应当考虑通用机构是否符合要求，尽量避免运用复杂机构。在此先来分析几种常用的机构特点：（1）斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构是用斜楔直接夹紧工件产生夹紧力，而这种夹紧力大小有限，且操作费时，生产实际中运用较少，多数情况下是将斜楔与其他机构联合起来使用。，（2）螺旋夹紧机构它是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，这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、适用性大，而且自锁性好、夹紧力大、易制造，故在机床夹具中广泛运用。但缺点是夹紧和松开工件时比较费力。（3）偏心夹紧机构它是用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。优点是结构简单、夹紧迅速、操作简单。但它的夹紧行程受偏心距的限制，夹紧力较小，一般适用于切削力不大、振动小、没有离心力影响的加工中。（4）联动夹紧机构有些夹具需同时在几个点上夹紧工件，而有些则需要同时夹紧几个工件为提高生产率，减少工件装夹时间，可采用各种联动夹紧机构。（5）铰链夹紧机构当原始力不能产生足够的夹紧力或为了减轻工人的劳动强度，常用增力机构。铰链夹紧机构就是一种增力机构，其结构简单、增力系数大，所以在气动、液压夹具中应用较多。二、选择夹紧机构 依据上面各种机构的特点，先分析该零件的此道工序。由于零件属于大批量生产，夹具应力求结构简单、操作维修方便，便于安装及拆卸。且零件的尺寸、重量较大，因此采用多个夹紧力可定位可靠。虽然工件外形的比较简单，从前面的夹紧力计算可知，它对夹紧力要求较很大。综合所有的自身因素及各类常用机构的特点，最终选择：联动夹紧机构，即简单又符合要求。 联动夹紧机构也有多种形式，根据零件的复杂性及在加工时的定位方式，还有夹紧力的作用点及其方向，最好选用气动压板式的，它的结构紧凑，使用也方便。再根据前面所计算的夹紧力，选择合适的施力元件。查表施力的形式有多种；为了减轻夹具的重量，使制造方便、简洁，在此选用自动气动进行夹紧。前面已计算的夹紧力Pzmax=4039.6N，由表中可知：螺纹直径为16mm的螺母，其夹紧力Wk=5380N。由静力平衡可知：实际所需的Wk=Pzmax=4039.6 Wk。因此，采用一个M16的六角螺母进行夹紧即可。由此可初步设计其基本机构如图所示。6.4 夹具体的设计 夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。因此，夹具体的形状及尺寸取决于夹具上各种装置的布置及夹具与机床的连接。 设计夹具体时应当考虑以下基本条件：1 足够的强度和刚度；2 结构简单，具有良好的工艺性；3 尺寸稳定；4 便于排屑。6.4.1 夹具体的结构设计一、夹具体毛坯结构的选择选择夹具体的毛坯结构时，应以结构的合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性及工厂的具体条件为依据综合考虑。本夹具用于小批量生产，应该选取制造容易、生产周期短、成本低、重量轻的毛坯结构。查表可知：焊接结构的夹具体就满足此要求。二、夹具体结构设计要求（1） 插床夹具一般在悬伸状态下工作，为保证加工的稳定性，夹具的结构应力求紧凑，轮廓尺寸要小，悬伸要短、重量要轻，且重心尽量靠近主轴。 夹具体悬伸长度L与其外廓直径d之比可参考下式取： 当d150mm L/d1.25 当d=150300mm L/d0.9 当 d300mm L/d0.66.4.2 夹具体外形尺寸的确定夹具制造属于单件生产性质，为缩短设计和制造周期，减少设计和制造费用，所以夹具体的设计，一般不会做复杂的计算。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、定位件、夹紧装置、对刀引导元件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致确定。根据经验大致确定一些数据：夹具体的壁厚：2648mm夹具体加强筋厚度： （1222）mm夹具体加强筋高度： 不大于5h夹具体不加工的毛面与工件表面间的间隙：410mm6.4.3夹具技术要求的确定夹具总图上无法用符号标注而又必须说明的问题，可作为技术要求用文字写总图上。根据零件的加工要求，他对65左侧的位置度要求较高，因此这就要求各定位面的位置度要比较好。由此特拟订如下几条技术要求：本夹具用于立式插床上加工滚齿加工。工件以内孔定位，夹紧是通过螺丝压紧压板来实现的， 经调整压紧后即可加工。本夹具用于齿圈的滚齿加工。夹具的定位采用支撑板支撑，定位误差较小。其夹紧采用的是气动夹紧，夹紧简单、快速、可靠。有利于提高生产率。工件在夹具体上安装好后，压块在气缸活塞的推动下向下移动夹紧工件。当工件加工完成后，压块随即在气缸活塞的作用下松开工件，即可取下工件。由于本夹具用于变速齿圈端面的粗加工，对其进行精度分析无太大意义。所以就略去对其的精度分析。 结 论在本次毕业设计中，我们将设计主要分为两大部分进行：工艺编制部分和夹具设计部分计及说明书的编写。在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。其中，工序机床的进给量，主轴转速和切削速度需要计算并查手册确定。 在夹具设计部分，首先需要对工件的定位基准进行确定，然后选择定位元件及工件的夹紧，在对工件夹紧的选择上，我用了两种不同的夹紧方法，即：粗铣下平面用的是自动压板夹紧机构，