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PKZ160 车轴 支承 加工 工艺 夹具 设计

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PKZ160列车轴支承座加工工艺及夹具设计,PKZ160,车轴,支承,加工,工艺,夹具,设计

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PKZ160列车轴支承座加工工艺及夹具设计学 生：石伟洪指导老师：陈力航(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128) 摘 要：夹具在工艺设备中占有十分重要的地位，它对保证工件的加工精度、提高生产效率、降低生产成本、扩大机床使用范围等方面具有重要作用。因此，夹具设计是机械加工中一项重要的工艺装备设计工作。本次设计是根据某车辆制造企业实际的生产需要而提出，主要是设计列车轴支撑座钻侧面和镗侧面孔的夹具，采用了气动夹具结构，保证了工件的加工质量，改善劳动条件，提高生产效率，从而提高经济效益。关键词：镗床；夹具；工艺； The Desigen of Automotive for PKZ160 of The Bomsster Thechnology Fabrication and Fixture Student: Shi WeihongTutor: Chen Lihang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract:Fixture has so many advantages in production that it takes a very important part in the manufacturing，for example, decreasing the production time, reducing the work difficult, improving product quality as the precision is assured , and so on,Which have a great benefit to the production efficiency and cost down.So jig design is very important in the machining. The design in this article is based on actual requirements of a vehicle manufacturer. Its mainly about automotive for PKZ160 acle box processing thechnology of bore.The purpose for the design is to ensure the process quality, improve working conditions and production efficiency, and to achieve improving economic returns at last.Key words:Boring machine;Automotive;Technology;1 前言 本设计是根据某车辆制造企业实际的生产需要而提出，主要是设计列车轴支撑座侧面孔夹具，由于采用了气动夹具结构，使得产品的加工精度得到提高，保证了工件的加工质量，改善劳动条件，提高生产效率和降低成本，从而提高经济效益。1.1 夹具的特点 在机床上加工工件时,我们可以看到两种不同的情况:一种是用划针或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所划的线进行找正,使工件在机床上处于所需要的正确位置,然后夹紧工件进行加工;另一种是把工件安装在夹具上进行加工。为了在工件的某一部位上加工出符合规定技术要求的表面,一般都按工件的结构形状,加工方法和生产批量的不同,采用各种不同的装置将工件准确,方便而可靠地安装在机床上,然后进行加工.这种用来安装的工件以确定工件与切削刀具的相对位置并将工件夹紧的装置称为“机床夹具”。在实际的生产中,例如活塞,连杆的生产线上,几乎每道工序中都采用了夹具。十分明显,如果不采用夹具,不但工件的加工精度难以保证,而且加工生产效率也会大大降低,有时甚至会造成无法加工的情况。除了机床加工时需要使用夹具外,有时在检验,装配等的工序中也要用到夹具,因之在这种场合中用到的夹具可分别称为“检验夹具”和“装配夹具”。 机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具,如车床上的卡盘,铣床上的回转工作台,分度头,顶尖座等。它们都已标准化了,具有一定的通用性,可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。但是,在实际生产中,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要;或者因为效率低而必须把通用夹具进行适当的改进;或者由于工件的形状,加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具,以解决实际生产的需要。专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的,其功用主要有下列几个方面:1.保证工件被加工表面的位置精度,例如与其他表面间的距离精度,平行度,同轴度等。对于外行比较复杂,位置精度要求比较高的工件,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。2.缩短了工序时间,从而提高了劳动生产率。进行某一工序所需要的时间,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。4.减轻劳动强度,保障安全生产。根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目的。专用夹具在生产上起着很大的作用,那么是不是在任何场合都要设计和采用呢？这个问题就是具体问题具体分析。上面说的关于专用夹具在生产中的作用,只是事物的一个方面。另一方面,由于夹具的设计,制造和所用的材料等须消耗一定的费用,增加了产品的成本。因之,在什么情况下采用什么样的夹具才是经济合算的,这是一个大问题,特别对于重大的,设计制造工作量大的专用夹具需与工人师傅等三结合共同研究解决。事物总是一分为二的,专用夹具也存在缺点,即专用夹具的专用性和产品多样性的矛盾。由于专用夹具只适用于一个工件加工的某一个工序,因而随着产品品种的不断增多,夹具数量也不断上升,造成存放和管理上的困难;而当某产品不再进行生产时,原来的夹具一般都无法重新利用,造成浪费。同时,专用夹具的设计生产时间周期长,与生产的迅速发展也有矛盾。但是在当前成批生产的机械工厂中,多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机械加工。可调整夹具是为了扩大夹具的使用范围,弥补专用夹具只适用与一个工件的某一特定工序的缺点,正在逐步推广使用可调整式的夹具。可调整式夹具一般可分为标准化夹具,成组夹具和组合夹具等。1.标准化夹具:标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装配成的专用夹具。专用夹具中的大件,如夹具体,以及定位元件,夹紧件和机械夹紧用的气缸部件等,经过标准化,尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件,成批加工,这样可使夹具的设计,制造工作加快,节省费用。另外,当产品更改,夹具不再使用时可以拆开,把标准零件保存起来,备以后使用。2.成组夹具:多品种,小批量生产的机械加工车间中,往往可以采用成组加工法。采用成组加工法,是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具,夹具等工艺装备的共性分组,同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。例如分成轴类,套类,盘类,齿轮,杠杆,支架类等各种零件。成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设计的,只要稍作调整或更换夹具上的某些定位,夹紧件,就可以从加工某一工件转为加工另一工件。3.组合夹具:组合夹具是有一套专门设计制造,便于组装和拆卸的有各种不同的形状,不同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。利用这些元件和合件,根据加工工件的需要可以组装成车,磨,铣,刨,钻,镗等工序用的各种不同的机床夹具。夹具使用完毕,可以方便的拆开,洗净元件存放起来,留待以后组装新夹具时再用。因之组合夹具是具有高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。关于组合夹具的问题,其设计原理基本相同。在实际生产中应用的夹具很多,分类方法也有很多种。通常还可按使用夹具的工序不同分为车床夹具,铣床夹具等;还可以根据在机床上运动的特点归并成以下几类,(1)车床类夹具:包括车床,内外圆磨床,螺纹磨床用夹具,其特点是夹具与工件一起作旋转运动。(2)铣床类夹具:包括铣床,刨床,平面磨床等机床用夹具,其特点是夹具固定在工作台上,只作纵向或横向往复运动或回转运动。(3)钻,镗床类夹具:用于在钻床上钻,扩,铰等工序或在镗孔工序,其实就是夹具固定在机床上,刀具通过夹具上的导向装置进行送进运动。上述的各种夹具都是固定在机床上的,但是在自动线加工中,有的夹具带着工件由生产线的输送装置,挨着每台机床逐步向前输送,这类夹具通常称为“随行夹具”。自动线上的随行夹具除了完成工件的定位,支承和夹紧外,还带着工件沿自动线的加工机床进行定位(相对于每台机床的刀具位置),夹紧,待加工完了再自动送至下一台机床加工,以便通过自动线的各台机床,完成工件的全部工序加工。随行夹具主要适用于采用组合机床自动线加工,但又无良好的输送基面和定位基面的工件,以便将这种畸形工件先装夹于基面完整的随行夹具上,然后在通过自动线进行加工。对一些有色金属等软件性材料的工件,虽然具有良好的输送基面,但为了保护工件的基面不受划伤,有时也采用随行夹具。通用可调夹具,若产品中有若干零件具有相似性,有选用通用可调整夹具的可能,应进一步探索,应用下面三方面分析判断(1)工件结构要素的相似性,主要是被加工表面形式和部位的相似,工序内容和技术要求基本相似;能有相似或相同的定位基准和定位方式。(2)有可能采用功能相同的定位方式和夹紧方式(包括夹紧动力源)。(3)工件尺寸要素相似,如定位基准和外廓尺寸的近似程度,看能否使用,可调夹具结构紧凑,布局协调的夹具。综上所述,机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。1.2 研究夹具的目的和意义 随着我国改革开放的不断深入，市场经济体系的不断完善，我国工业逐渐向成熟化发展。在整个机械工业中，设计在其中占有的地位日益显现出来。工业设计主要包括三个方面的内容。第一是产品设计,第二是与产品有关的视觉传达设计，如产品的包装、商业广告等平面设计。第三是由产品设计扩展的环境设计如产品的展示与陈列，商品橱窗设计以及室内设计等。产品设计作为工业设计的核心，它涉及的面广，从人们的衣食住行，到社会的各行各业，产品设计无时不有，无时不在。产品设计的对象既包括一般的日用生活制品，也包括工业生产的机床，加工工具；既包括家用小电器产品，也包括专业的仪器，仪表；既包括小型的自行车，摩托车，也包括大型的汽车，飞机等交通工具；“从口红到宇宙飞船”都是属于产品的设计的范畴，本论文主要针对加工工具设计，在一定范围内又称“加工辅助设计”，即机床夹具体的设计。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料：(1)工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。(2)工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。(3)生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。(4)制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。1.3 夹具的国内外现状和发展趋势 工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物，从英国莫里斯的“工艺美术运动”，到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广，工业设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年的历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立的专业学科，并且有一套完整的研究体系。1980年国际工业设计协会理事会（ICSID）给工业作了明确定义：“就批量生产的工业产品而言，凭借训练，技术知识，经验及视觉感受，而预示材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工，装饰以新的品质和规格，叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作，而且需要工业设计师对包装、宣传、展示，市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时，这也属于工业设计的范畴”。材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。任何设计都是时代的产物，它的不同的面貌，不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。1.4 夹具的基本结构和工作原理 按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置；(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)； (3)夹具体；(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；(5)动力装置；(6)分度,对定装置；(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。2 工艺设计2.1 确定生产类型由设计要求知生产类型为中批或大批生产。2.2 毛坯选择和毛坯图说明2.2.1 选择毛坯由设计要求知毛坯材料为QT450-10。由于毛坯形状复杂宜用铸件。比较各种铸件制造方法，可得砂型铸造适用于批量较大、大尺寸的铸件。2.2.2 毛坯尺寸和机械加工余量的确定 1.选取公差等级 查表可得，铸造方法为砂型铸造、铸件材料为球墨铸铁，得公差等级IT范围11-14级，取为12级。 2.求铸件尺寸公差，根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级，知公差带相对于基本尺寸对称分布1选取公差等级 查表可得，制造方法为焊接、零件材料为普通碳素结构钢，得公差等级IT范围11-14级，取为12级。3.机械加工余量等级 查表知，制造方法为砂型铸造、工件材料为QT450-10，得机械加工余量为C-E级，取D级。4.求轮廓尺寸：长905mm,宽300mm，高352mm。所以最大轮廓尺寸为905mm。5.求RMA（要求的机械加工余量）对所有加工表面取同一个数值，查表知，最大轮廓尺寸为905mm，机械加工余量等级为D级，得：RMA=5mm.6.求毛坯基本尺寸：简图如下图1 毛坯图Fig.1 The roughcast of workpiece内腔加工：R=F-2RMA-CT/2 RMA=5mm, IT为12级。 250mm孔和120mm孔均为内腔加工。对于250mm孔，查表得尺寸公差为4.8mmR=250-25-4.8/2=237.6mm对于120mm孔，查表得尺寸公差为3.6mmR=120-25-3.6/2=108.2mm对于尺寸300mm，查表得，尺寸公差为5.4mmR=300+25+5.4/2=312.7mm对于尺寸352mm，查表得，尺寸公差为5.8mm R=352+25+5.8/2=364.9mm2.3 选择加工方法，制定工艺路线2.3.1 表面加工方法的确定表1 表面加工方法表加工表面尺寸精度等级表面粗糙度等级Ra/m加工方案下端面45mm孔13131.66.3粗铣-精铣粗镗-半精镗-精镗上端面136.3粗铣-精铣250mm孔131.6粗镗-半精镗-精镗120mm孔侧面14mm孔M16螺纹孔131313131.63.26.312.5粗镗-半精镗-精镗粗铣-精铣钻孔丝锥攻丝环槽1125粗镗 Table.1 Surfbce treatment chart2.3.2 加工阶段的划分该工件质量要求较高，可将加工阶段分为粗加工、半精加工和精加工这几个阶段。在粗加工阶段，首先将下端面准备好，使后续工序都可以采用该精基准定位，保证其他加工表面的精度要求；然后粗镗45mm孔、250mm孔和120mm孔。在半精加工阶段，完成250mm孔和120mm孔的半精加工，在精加工阶段，进行下端面的精铣，45mm孔的精镗，上端面的精铣、250mm孔和120mm孔的精镗，两侧面的精铣，M16螺纹孔的加工和环槽的加工。2.3.3 工序的集中和分散本例选用工序集中原则安排工件的加工工序，工件的生产类型为中批或大批生产，可采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则是工件的装夹次数减少，不但可以缩短辅助时间，而且在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度。2.3.4 工序顺序的安排遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准-下端面和45m孔，遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序，遵循“先主后次”原则，先加工主要表面下端面和45mm孔，后加工次要表面上端面和120mm孔、250mm孔，M16螺纹孔。热处理工序：铸件经回火处理；在半精加工之前进行时效处理，提高材料的性能。辅助工序：粗加工和热处理后，安排检验工序，精加工之后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该工件的加工顺序为：基准加工主要表面粗加工及一线余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工时效处理主要表面精加工。2.4 工艺装备的选用 粗铣上下端面，选用立式铣床X51，刀具为端铣刀，量具为游标卡尺，粗镗45mm孔选用卧式镗床T611，单刀刃镗杆，量具为卡尺。粗镗120mm孔和250mm孔选用卧式镗床T611，单刀刃镗杆，量具为游标卡尺。精铣上下端面，选用立式铣床X51，硬质合金端铣刀，量具为游标卡尺。精镗45mm孔选用卧式镗床T611，单刀刃镗杆，量具为卡尺。精镗120mm孔和250mm孔选用卧式镗床T611，单刀刃镗杆，量具为游标卡尺，加工M16螺纹孔选用摇臂钻床Z525，14mm硬质合金钻头直柄麻花钻和M16丝锥，量具为游标卡尺。夹具的选择该工件的生产类型为中批或大批生产，所选用的夹具为专用夹具。2.5 加工余量、工序尺寸和公差的确定 45mm孔：粗镗半精镗精镗查手册得，粗镗至43mm，半精镗至44.5mm，精镗至45mm粗镗可达到的经济加工精度等级为IT12；半精镗可达到的经济加工精度等级为IT10；精镗可达到的经济加工精度等级为IT8；120mm孔：粗镗半精镗精镗查手册得，粗镗至118mm，半精镗至119.5mm，精镗至120mm粗镗可达到的经济加工精度等级为IT12；半精镗可达到的经济加工精度等级为IT10；精镗可达到的经济加工精度等级为IT8；查标准公差数值表知：粗镗至尺寸；半精镗至尺寸；精镗至尺寸，符合加工要求。124mm孔：粗镗半精镗精镗查手册得，粗镗至122mm，半精镗至123.5mm，精镗至124mm粗镗可达到的经济加工精度等级为IT12；半精镗可达到的经济加工精度等级为IT10；精镗可达到的经济加工精度等级为IT8；查标准公差数值表知：粗镗至尺寸；半精镗至尺寸；精镗至尺寸，符合加工要求。250mm孔：粗镗半精镗精镗查手册得，粗镗至246mm，半精镗至249.5mm，精镗至250mm粗镗可达到的经济加工精度等级为IT12；半精镗可达到的经济加工精度等级为IT10；精镗可达到的经济加工精度等级为IT8；查标准公差数值表知：粗镗至尺寸；半精镗至尺寸；精镗至尺寸，符合加工要求。255mm孔：粗镗半精镗精镗查手册得，粗镗至252mm，半精镗至254.5mm，精镗至255mm粗镗可达到的经济加工精度等级为IT12；半精镗可达到的经济加工精度等级为IT10；精镗可达到的经济加工精度等级为IT8；查标准公差数值表知：粗镗至尺寸；半精镗至尺寸；精镗至尺寸，符合加工要求。M16x30螺纹孔：钻孔攻丝直接用14mm麻花钻加工孔，深度40mm，再用M16丝锥进行机加工，螺纹深度30mm。2.6 切削用量、时间定额的计算2.6.1 粗铣上下端面粗铣上下端面：工步1，以上端面定位，粗铣下端面；工步2，以下端面为定位，粗铣上端面。这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度v和进给量f是一样的，只有背吃刀量不同。背吃刀量的确定：工步1的背吃刀量 为 , 为下端面的毛坯总余量减去最后的工序余量 ,即=5-2=3mm；而工步2的背吃刀量=2.5mm。进给量的确定：由手册可以查得，按机床功率为5-10KW，工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 取为0.08mm/z。铣削速度的计算：按镶齿铣刀d/z=80/10的条件选取，铣削速度v可取为44.9m/min。由公式n=1000v/d可求得该工序铣刀转速：n=100044.9/80=178.65r/min。参照手册所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速为160r/min。再将此转速代入公式，可求得该工序的实际铣削速度为v=nd/1000=16080/1000=40.2m/min。2.6.2 粗镗45mm孔背吃刀量的确定: =2.5mm；进给量的确定：采用硬质合金刀具，f取0.3-1.0（粗镗，刀头），取f=0.8mm/r；镗削速度的计算：查手册得，v=40-80m/min，取v=80m/min，则n=1000v/d=100080/3.14/45=566.17r/min。查机械制造工艺设计简明手册，取镗床主轴转速n=560r/min。再将此转速代入公式v=nd/1000=5603.1445/1000=79.128m/min。2.6.3 粗镗环槽背吃刀量的确定: =3.5mm；进给量的确定f取为0.8mm/r。镗削速度的计算：取铣削速度v等于250m/min。由公式n=1000v/d可求得n=1000250/284=280.34r/min。参照手册所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速为280r/min。再将此转速代入公式，可求得该工序的实际铣削速度为v=nd/1000=280284/1000=246.2m/min。2.6.4 精铣下端面背吃刀量的确定: =2mm；进给量的确定，由手册地，按表面粗糙度 1.6m的条件选取，该工序的每转进给量f取为0.4mm/r。铣削速度的计算：有手册得，按镶齿铣刀，d/z=80/10， =f/z=0.05mm/z的条件选取，铣削速度v等于48.4m/min。由公式n=1000v/d可求得铣刀的转速n=100048.4/80=192.58r/min。参照手册所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速为210r/min。再将此转速代入公式，可求得该工序的实际铣削速度为v=nd/1000=21080/1000=52.78m/min。2.6.5 粗铣工件侧表面背吃刀量的确定: =2.5mm；进给量的确定，由手册地，按表面粗糙度 6.3m的条件选取，该工序的每转进给量f取为0.8mm/r。铣削速度的计算：有手册得，按镶齿铣刀，d/z=80/10， =f/z=0.05mm/z的条件选取，铣削速度v等于54m/min。由公式n=1000v/d可求得铣刀的转速n=100054/80=214.97r/min。参照手册所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速为210r/min。再将此转速代入公式，可求得该工序的实际铣削速度为v=nd/1000=21080/1000=52.78m/min。2.6.6 粗镗120mm孔背吃刀量的确定: =3mm；进给量的确定：采用硬质合金刀具，f取0.3-1.0（粗镗，刀头），取f=0.8mm/r；镗削速度的计算：查手册得，v=40-80m/min，取v=80m/min，则n=1000v/d=100080/3.14/120=212.31r/min。查机械制造工艺设计简明手册，取镗床主轴转速n=200r/min。再将此转速代入公式v=nd/1000=2003.14120/1000=75.36m/min。2.6.7 粗镗250mm、255mm孔背吃刀量的确定: =3.5mm；进给量的确定：采用硬质合金刀具，f取0.3-1.0（粗镗，刀头），取f=0.8mm/r；镗削速度的计算：查手册得，v=40-80m/min，取v=80m/min，则n=1000v/d=100080/3.14/250=101.91r/min。查机械制造工艺设计简明手册，取镗床主轴转速n=100r/min。再将此转速代入公式v=nd/1000=1003.14250/1000=78.5m/min。2.6.8 半精镗250mm、255mm孔背吃刀量的确定：=0.75mm；进给量的确定：f=0.6mm/r；镗削速度的计算：查手册得，v=40-80m/min，取v=100m/min，则n=1000v/d=1000100/3.14/250=127.39r/min。查机械制造工艺设计简明手册，取镗床主轴转速n=125r/min。再将此转速代入公式v=nd/1000=1253.14250/1000=98.125m/min。2.6.9 半精镗120mm孔背吃刀量的确定：=0.75mm；进给量的确定：取f=0.6mm/r；镗削速度的计算：查手册得，v=40-80m/min，取v=100m/min，则n=1000v/d=1000100/3.14/120=265.39r/min。查机械制造工艺设计简明手册，取镗床主轴转速n=250r/min。再将此转速代入公式v=nd/1000=2503.14120/1000=94.2m/min。2.6.10 精镗120mm、124mm孔背吃刀量的确定：=0.25mm；进给量的确定：查表知f=0.15-0.5取f=0.4mm/r；镗削速度的计算：查手册得，v=50-80m/min，取v=80m/min，则n=1000v/d=100080/3.14/120=212.31r/min。查机械制造工艺设计简明手册，取镗床主轴转速n=220r/min。再将此转速代入公式v=nd/1000=2203.14120/1000=82.9m/min。2.6.11 精镗250mm、255mm孔背吃刀量的确定：=0.25mm；进给量的确定：查表知f=0.15-0.5取f=0.4mm/r；镗削速度的计算：查手册得，v=50-80m/min，取v=80m/min，则n=1000v/d=100080/3.14/250=101.91r/min。查机械制造工艺设计简明手册，取镗床主轴转速n=100r/min。再将此转速代入公式v=nd/1000=1003.14250/1000=78.5m/min2.6.12 钻、扩、铰螺纹孔 先用麻花钻钻所有的螺纹孔，再扩孔，再用铰刀铰孔，最后用丝锥攻丝。3 专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳工强度。在加工PZK160列车轴支撑座零件时，需要设计专用夹具根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔夹具以及镗孔夹具一套。其中加工侧面的12个孔的夹具将用于摇臂钻床Z525，镗孔夹具将用于卧式镗床T611。3.1 钻侧面螺纹孔夹具设计3.1.1 研究原始资料利用本夹具主要用来加工12-M16X30的螺纹孔。加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足孔的位置公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。3.1.2 定位基准的选择由零件图可知：在对孔进行加工前，侧面和两个镗孔以进行了精加工。因此，选侧面面为定位基准（设计基准）限制3个自由度，选择两镗孔为定位基准，限制3个自由度。来设计钻模，从而满足孔的位置公差要求，工件定位用侧面和两镗孔共限制六个自由度。3.1.3 定位误差分析定位误差是指由于定位不准引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的三分之一，或满足，即可认为定位方案符合加工要求5。分析零件图，得知需要保证的尺寸要求：保证孔M16中心与侧面距离570.05mm，两孔中心距1420.05mm，2850.02mm.其中孔之间的中心距由钻模板上的钻套中心距保证，所有尺寸都是以工件侧面为基准，基准不重合误差为0。3.1.4 切削力及夹紧力的计算（1） 切削力的计算：刀具为硬质合金直柄麻花钻，直径d=14mm，f=0.26mm/r,查表2-23切削用量简明手册15 钻孔的轴向力计算公式：Fc=CFd0ZFf YFKf其中CF=365.9，ZF=1.0，YF=0.8，Kf=0.94代入公式 Fc=365.9141.00.260.80.94=1639N（2） 夹紧力的确定：分析工件夹具中的受力情况：切削力方向为孔轴线方向，夹紧力垂直于切削力方向，由定位面与定位元件之间的摩擦力平衡切削轴向力，定位面板材料为铸铁，工件材料为铸铁，查机械设计课程设计手册1表1-10，摩擦系数为0.5.由理论力学12第6版P110公式： Fs=fsFN式中Fs为摩擦力，fs为静摩擦因素，FN为正压力，代入式得： FN= =3278N，则实际夹紧力F=KFN，K为安全系数。K=k0k1k2k3k4查机床夹具设计手册5，表1-2-1、表1-2-2,：k0=1.2 k1=1.2 k2=1.0 k3=1.0k4=1.0 K=1.21.21.01.01.0=1.44F=1.443278=4720N3.1.5 导向装置的确定导向装置的设计：导向装置主要是钻模板，导向元件是钻套，加工中需要钻孔和攻丝，为了减少装夹时间，减少辅助时间，钻套选择快换钻套。钻套与钻模板为过度配合连接，当需要换钻套时，只要用衬钉顶出及可取出钻套。钻套图见图2： 图2 钻套Fig.2 Drill set钻模板图见图3：图3 钻模板Fig.3 Drill template3.1.6 定位元件的确定本夹具设计，选用一面两销的定位原则，所以定位元件选用圆柱形销，两孔中分别使用3个等距圆柱销进行定位。圆柱销为固定式定位销，结构简单，采用H7/js6与夹具体直接配合。定位销见图4：图4 定位销Fig.4 Diamond pin 3.1.7 设计夹具体夹具的具体各部分设计完成后，将夹具装配图用A0图纸绘画，部分主要零件也单独用A3、A1图纸画，见附图。该夹具是用于精加工的，装配完成后，安装在摇臂钻床Z525的工作台上，安装后要检查安装是否存在误差，如有应消除，以免造成加工误差。夹具的维护：夹具在使用中，应注意检查钻套的磨损情况，如磨损后不能精确保证加工精度，则只需更换钻套2。本夹具定位面板是受力的部件，应定时检查其是否发生受力变形，如有变形，应及时设法修正，才能保证加工精度。3.2 镗孔夹具设计根据产品加工图纸和产品技术要求,知此套夹具是用于在工件镗孔时的夹紧的,其简图如下:图5 镗孔夹具Fig.5 Automotive of surface the pore with boring从产品侧面图了解,需要分别在大圆和小圆处镗孔，因为所需镗的孔过大，所以我们采用后置式镗模，这样也可以节省材料，节约成本，同时不影响加工精度。3.2.1 研究原始资料利用本夹具主要用来镗250mm、120mm。加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足孔轴线对底平面的平行度公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，还应考虑如何提高劳动生产率和降低劳工强度。3.2.2 定位基准和元件的确定 定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工置一致性好。基准：用以确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。 基准可分为设计基准和工艺基准。（1）设计基准：在零件图上，确定点、线、面位置的基准。（2）工艺基准是在加工和装配中使用的基准。按照用途不同又可分为： 1)定位基准：在加工中使工件在机床夹具上占有正确位置所采用的基准。2)度量基准：在检验时所 使用的基准。3)装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器中位置所采用的基准。确定基准的注意：作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，如孔的中心线、外圆的轴线以及对称面等，而是常常由某些具体的表面来体现，这些面称为基准面。作为基准，可以是没有面积的点或线，但是基准面总是有一定面积的。基准的定义不仅是对尺寸之间的联系，对位置精度（平行度、垂直度等）也是同样的。工件以圆孔定位：有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、定位心轴等。(1)定位销 定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件定位孔。主要用于直径小于50mm的中小孔定位。(2)锥销 常用于工件孔端的定位可限制工件三个自由度(3)定位心轴 心轴定心精度高，但装卸费时，有时易损伤工件孔，多用于定心精度要求高的情况。定位时，工件楔紧在心轴上，多用于车或磨同轴度要求高的盘类零件，小锥度心轴实际上起不到定位的作用。简图如下:图6 工件定位图Fig.6 The workpiece for locating on the boring根据工件结构和加工要求，我们采用一个孔和两面的定位方式。在工件底面采用定位销，另一端用可调支承，在侧面采用定位销限制其各向自由度。3.2.3 切削力及夹紧力的计算镗刀材料：YT5（硬质合金镗刀）刀具几何参数：K粗=60 K精=90 o=10 s=0 ao=80 由参考文献机床夹具设计手册查表1-2-3可得：圆周切削分力公式：FC=902ap0.75Kp式中 ap=0.75mm =0.6mm/rKp=KmpKkrpKropKSPKrp查表1-2-4得：Kmp=（）n 取HB=175 n=0.4由表1-2-6可得参数：Kkrp=0.94 Krop=1.0 KSP=1.0 Krp=1.0 即：FC=385.35（N）同理：径向切削分力公式： FP=530ap0.90.75Kp式中参数：Kkrp=0.77 Krop=1.0 KSP=1.0 Krp=1.0 即：FP=286.31（N）轴向切削分力公式： Ff=451ap0.4Kp式中参数：Kkrp=1.11 Krop=1.0 KSP=1.0 Krp=1.0 即：Ff=312.24(N)根据工件受切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。 即：WK=KF式中：WK为理论所需夹紧力K 为安全系数WK=1.81.21.21.21.01.01.05700 N=17729.28N 为简化夹具的成本及考虑工厂实际情况，拟用爪夹紧装置。计算螺钉的夹紧力：WO=Kp/(1+2)。1为夹紧元件与工件间的摩擦系数；2为工件与夹具支承面间的摩擦系数。由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。详情见总装图：夹紧座加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A,淬火HRC6064；渗碳深度0.2 0.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的M16配做。3.2.4 镗套类型的选择与设计固定式镗套外形尺寸小，结构简单，同轴度好，适用于低速扩孔、镗孔。我们采用的是回转式镗套，其径向尺寸好，有较好的抗振性，结构精度高，适用于半精镗和精镗孔。简图如下：图7 固定式镗套 Fig.7 The fixed bushing of boring因为采用的是后置式镗套，所以两个不同的加工孔可以采用同样尺寸的镗套。取d=60mm的镗套，材料选择20钢，热处理采用渗碳处理，渗碳深度0.8-1.2mm,硬度为HRC55-60。以GB 2266-1991为标准。D对d的径向跳动不大于0.015mm；d的极限偏差为H7，D的极限偏差为r6。在镗刀加工完成退出时会产生划伤工件的可能性，我们在工件一端采用可调支承，如此便可以避免镗刀退出时划伤工件，缺点是比较麻烦，每次都需要手动调节。3.2.5 衬套的选择与设计 衬套的主要作用是为了避免在更换镗套的时候，对钻模板的孔口造成过多的摩擦而不断的扩大，从而影响镗孔的精度，不能达到精度和加工的要求，致使生产的产品成为废品。此套夹具采用固定衬套。根据已有条件确定衬套的外径为120mm，公差范围为+0.02mm+0.032mm，内孔径为+0.011mm+0.019mm。生产技术要求为：1.d对D的径向跳动不大于0.01毫米;2.d公称尺寸系钻套的最大尺寸,其允许差为+0.004mm+0.017mm;3.热处理:T10A,淬火HRC6064；渗碳深度0.8mm1.2mm；4.表面发蓝或其它的防锈处理，锐边无毛刺。3.3夹紧装置3.3.1 夹紧基本原理理论夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。图8 夹紧功能原理方案设计目录组成结构Fig.8 structural representation of tentative design at rationale of clamp分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类：第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性,夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。夹紧对象特征项目：包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特性、磁性、导电性、刚性等信息。加工信息特征项：加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切削参数、运动参数、几何参数等。夹紧要求特征项：主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。元件功能分析：夹紧功能主要包括四种元功能：定位功能、传动功能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、圆孔定位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递力机构完成，该机构一般有三个作用；改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构：斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。设计夹紧装置时,应满足下述主要要求：1.夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位,为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。2.夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。3.夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。4.夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。3.3.2夹紧支板夹紧支板和夹紧座的目的相同，都是夹紧工件的，保证在加工过程中工件不移动，限制它的自由度，夹紧支板的工件接触装置拟用夹紧螺钉，支板在其中是辅助支承的，最终起决定作用的还是人的操作，不同人操作同样的夹具或者是在夹紧的过程中用力和速度的不同，都对工件的加工精度有影响。由于取用的夹紧螺钉是一样的，前面已经计算过了，在此不重复了。具体的结构见零件图。夹紧支板加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A，淬火HRC3845；渗碳深度0.20.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的M16配做。3.3.3夹紧螺钉根据公司的实际情况选用夹紧螺钉，人工操作。节省成本，制造夹具的时间缩短并以国家标准的规格生产。夹紧功能的原理方案设计目录是设计目录应用的具体体现，由于夹具种类繁多，如何对其进行抽象化整理，以利于运用设计目录的结构形式，还需要更深入的研究。建立原理方案设计目录涉及的知识面较广，难度较大，目录本身的构造规律也很复杂。这里仅作最基本的原理方案设计研究。4 夹具在安装和操作时应注意的事项4.1 夹具的安装当夹具的各个零件生产出来后，就要对它进行安装。安装夹具看起来是非常简单的事情，但是不同的人安装同样的夹具，其安装的夹具误差都不一样。(从瑞士手表的安装准确度，其秒针走时误差一年相隔一秒与一星期相隔一秒的例子得启示)公司有专人安装夹具的队伍，在某些程度上提高了安装精度。在安装夹具的过程中要注意一些事项：(1)先以平衡的方式把镗模板和夹具体用螺栓和定位销定位，接着依次上固定螺钉。(2)垫铁留有余量，在安装上去后，等检验精度的时候再磨削部分余量至达到要求。按照磨损规则是尽量的初次磨削最少的余量，可以使使用时间加长,减少成本。(3)衬套用专用的夹钳装入，实际装入时应有一定的阻力，最佳效果是一次性装入。镗套以旋转的方式逐渐装入，当装入大约2/3时候旋出，再完全装入。(4)定位柱套入后即旋紧螺母，当需要调整精度时再作更换，一般情况是不需要调整和更换的。(5)安装夹紧座时，需同时上两个固定螺钉。如果螺孔已经回孔，就有一次性装入，未回孔的先独立旋进1/2后旋出，然后整体旋进即可。(6)装支板对照总装图的形式装入，其中有一反向螺栓，装在第2支板上即可(支板序号以总装图从左往右为序) 。(7)最后,以总装图的标准配上夹紧爪。4.2 夹具在操作时应注意的事项现代化生产要想有好的经济效益，必须提高劳动生产率而影响生产率的因素很多,金属加工中一个重要的影响因素就是工件在夹具上的装夹。夹具设计依据的原则是简捷、实用、快速、可靠.这里的“快速”指的就是快速装夹。根据工件的种类、结构特征的不同，可采用不同的形式。合理的装夹形式不但能达到快速、高效的目的而且能减轻工人的劳动强度，一般夹具设计出来成为产品后,就有一个装夹模式。装夹模式在快速装夹的过程中，应该注意一些事项:(1)气缸压入气体使夹紧爪上抬以松开工件。(2)把工件抬高靠工件上的孔定位套入定位销，将工件旋转直至抵住侧面的定位销，调节浮动支承使其支承工件另一端，并使工件的中心线处于水平面上。完成后在气缸另一端压入气体以使夹紧爪下压夹紧工件。(3)工件加工过程中不要手去接触铁屑，让其自动排屑.按规定是每间隔1小时有工人清除铁屑。(4)取工件时再使气缸压入气体使夹紧爪上抬，将工件抬起使定位销脱离定位孔后再取出。(5)定位销或垫铁有明显的磨损后，更换新定位柱或调整定位柱 (原则上该公司每隔一段时间就检验一次精度，不需要操作工负责) 。4.3 气缸的选配气缸作用力的大小：根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。在夹具设计时，应尽量采用增力机构，以减少气缸的尺寸。下面是气缸理论输出力的计算公式：F=DDP/400其中：F：气缸理论输出力(kgf) F：效率为85%时的输出力(kgf)-(FF85%） D：气缸缸径(mm) P：工作压力(kgf/cm2)通常在工程中确定输出力的大小时，可直接查阅经验图： 图9 气缸输出力图Fig.9 The power output of air cylinder气动气缸最大输出力计算公式： F1=P/4D2 F2= P/4（D2- d2）其中：F1无活塞杆端的最大理论输出力（N）F1有活塞杆端的最大理论输出力（N） P-公称压力（Mps） D-气缸内径（mm） d-活塞杆直径（mm）按照JB/T5923-1997标准，气动气缸的基本参数如下表所列：表2 气动气缸基本参数表Table.2 The essential parameter of air cylinder缸筒内径（mm） 50 63 80 100 125 160 250 400理论作 推力F1 785 1246 2009 3140 4906 8038 19625 50240用力 拉力F1 704 1050 1813 2818 4404 7253 18086 47971行程范围（mm） 0 0 0 0 0 0 0 0 600 600 600 600 600 600 600 600活塞杆直径d（mm） 16 25 25 32 40 50 70 85启动压力（Mpa） 0.1 0.06 0.05续表2系统压力（Mpa） 0.151.0介质温度（） -25+80（在不冻结条件下） 根据本设计的实际情况，综合考虑后，选取QGB-250型气缸，缸筒内径为250mm，理论推力为19625N，理论拉力为18086N，最大行程为280mm，活塞杆直径为70mm，启动压力为0.5MPa,系统压力为0.151.0MPa。5 夹具的相关分析5.1 夹具的经济效益分析机床夹具费用是工艺成本的组成部分，它直接影响工艺过程的经济性及产品成本,机床夹具的经济性用下述不等式评价:SNC式中S-使用机床夹具后生产费用的节约,即经济效果；式中N-用机床夹具全年加工的工件数量,即工件的年产量；式中C-使用机床夹具全年的费用。(1)使用机床夹具的经济效果：机床夹具的使用减少了生产单件的时间，一个工件的某一工序因使用机床夹具而减少的单件时间是：T=T1-T2，式中T1和T2分别为使用机床夹具前后工件的单件时间。若比较两种机床夹具的经济性， T1和T2又分别代表两种夹具加工工件的单件时间,由于使用机床夹具而节约的工人工资额为：Z=Z1T1-Z2T2式中Z1，T2分别为使用机床夹具前后机床工人每分钟的工资额，若考虑杂费方面H的节约，使用机床夹具的经济效果为：S=Z(1+0.01H)(2)使用机床夹具的的全年费用,一套专用夹具的费用为：式中As-专用夹具的设计系数,通常为0.5；式中Ay -专用夹具的使用系数，一般取用专用夹具制造价格的0.20.3；式中T-专用夹具的使用年限,简单夹具=1年，中等复杂的夹具=23年，复杂夹具是=45年；Cz专用夹具的制造价格由下式计算 Cz =+tZp(1+0.01H)；式中-材料的平均价格 元/kg；式中-夹具元件的重量；式中t-夹具制造工时 h；式中Zp-工人的平均工资 元/人；式中H-工具车间杂费百分比；通过原理，已经可以从该方案中检索到实现设计可行性原理方案。实现某一功能可能有多个解，其优劣程序要视具体情况而论。评价项给出了评价准则和评价的特性值，反映了原理方案在技术性、经济性和社会性上的效用。以上所述原理中有关项目中所表达的评价决策的方方面面，为设计展示出统率全局的设计信息空间。5.2 单工位夹具与成组夹具的分析成组技术是近年来在国内外机械制造领域内得到迅速发展的一种新的作业方式。而成组夹具则是按成组技术原理，在零件分组的基础上，针对一组 （或几组）相似零件的一道（或几道）工序而设计的夹具。它具有专用夹具的若干特点，又具有对工件特征在一定范围内变化的适应性，它能使产品多品种、中小批量生产达到大批量生产的效果，因此，成组夹具在产品不断更新换代的今天，有着不可比拟的优势。零件的分析与分组, 如某厂生产的交、直流起动机机壳，由于结构简单，采用10号无缝钢管加工而成。本道工序为半精车内孔，其品种有12种之多。轴向长度尺寸最大为1820+0.023，最小为900+0.18 ,止口定位尺寸最大为0-0.087，最小为710-0.046，轴向止口长度一律为3 ，由于尺寸段相距较远，轴向长度考虑压板尺寸，将其分为两组。第1组轴向长度为90135 ，第2组为140182，止口定位尺寸由于需更换定位元件不再分组。把这类使用机床、夹紧方式、加工内容相同的零件挑选出来，形成所需要的成组工序。图10 成组工序Fig.10 The working procedure process of size marking unitizing成组夹具的结构设计：成组夹具设计与专用夹具的设计方法相似，但具有一定的针对性，它是为加工某些几何形状相似、工艺过程和定位夹紧相似的零件而设计的。设计时仍然需要选择合理的定位基准、定位元件;选择合适的夹紧力、夹紧元件；设计好合理的基体件。5.2.1 夹具基体的设计夹具基体是成组夹具的基础，在设计夹具基体时，除应保证结构合理外，还应保证夹具基体有足够的刚度，而且在可能的范围内，力求能加工零件组的全部。对其基体件还应根据相似件形状、尺寸、精度、毛坯种类及其工艺方法来确定基体件形状、尺寸，以满足加工所有相似件的要求。该基体件与其它夹具元件组成的夹具结构紧凑，操作方便，更换元件容易，可以加工不同产品的相似件，详见下图，通过它组成半精车内孔成组夹具，可以完成不同产品机壳内孔的加工。图11 夹具基体Fig.11 Matrix part of automotive5.2.2 机壳成组夹具结构机壳成组夹具由基体件、调换件、标准件三部分组成，见下图。该夹具由基体件与机床连接，使用机床可视厂方具体情况而定。为保证工件轴线与机床轴线相重合，使用法兰盘(过渡件)与机床内锥孔配合，完成定位。与夹具定位则依靠基体件上的外止口(本例为240处)，准确定位后，予以轴向锁紧。夹紧采用双压板球铰压紧，由大拉杆1带动两个小拉杆2来完成。两小拉杆做为调换件，以适应分段两组中不同轴向长度的需要。1-大拉杆 2-小拉杆 3-基体件 4-定位盘 5-垫块 6-压板图12 成组夹具结构Fig.12 structural representation of unitizing automotive成组夹具的误差分析：(1)机床回转中心与夹具安装不同轴时，使夹具在机床上定位脱离理想状态，造成安装误差。解决办法:可在车床上重新车一次定位盘止口，保证定位盘中心和机床主轴中心同轴度小于0.015。(2)工件在夹具上定位时，定位脱离理想位置，产生加工偏差，产生的原因有： 定位元件制造超差； 工件与定位元件间定位面间隙太大，或定位元件与机床主轴不垂直； 解决办法： （a)确保元件制造精度，定位盘与基体件的配合可按公差等级5级或6级精度。 （b)夹具基体件上与定位元件的配合需在机床上精车，以确保定位元件安装后，处于正确位置，以保证其尺寸公差和精度要求。 （c)定位盘内孔尺寸，取工件最大实体尺寸加(或减)制造公差的1/51/8即:102+0.1 1/7 =102.0143。 5成组夹具的经济效益分析 （1)节约设计时间：成组夹具只需设计调换件，可单独出图或提供元件号填表选用，一般只占总夹具设计量的515%，以本夹具为例，调换件只占设计总量的10%。（2)节约制造工时：只需制造调换件即可，因此节约工时，缩短生产周期，减轻工具车间负荷。（3)节约原材料：一般调换件所需原材料只占夹具用料的515%。（4)便于管理，减少库存面积。（5)为工装标准化、系列化、规格化打下基础。目前，成组夹具和组合夹具在车床、铣床、钻床、磨床上得到推广应用。开展成组夹具的设计和应用，对保证产品质量，缩短生产准备周期，提高经济效益起到积极作用，对我国工业发展将起到良好的推动作用。5.3 误差分析5.3.1 定位误差分析工件的定位就是使同一工序中的所有工件逐次放置到夹具中，使之占有正确的位置的工艺过程。一批工件逐个在夹具中定位时，由于定位基准与工序基准不重合、定位副制造不准确等原因，使得各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，势必产生定位误差，即工件在夹具中因定位不准确而产生的工件加工误差。应用夹具CAD系统设计夹具时，在未选定夹具定位方案的具体结构之前，尚不能建立定位尺寸链。在系统确定了夹具定位结构之后，就可以根据具体结构建立定位尺寸链进行正计算或反计算。a)正计算就是当已知定位结构中有关定位元件尺寸的公差时，用定位尺寸链求解封闭环公差(即定位误差)。如果所求的定位误差值在允许的公差范围之内，则表明所确定的定位元件的尺寸公差能满足精度要求。否则不能保证精度，就需调整定位结构中定位元件的尺寸公差。如果这些公差无调整的余地则需考虑重新确定定位结构。b)反计算就是已知封闭环的尺寸及公差,确定各组成环的公差,即将允许的定位误差合理地分配到各组成环中去。定位销孔45mm孔采用的加工方法是：粗镗半精镗精镗，查手册得，粗镗至43mm，半精镗至44.5mm，精镗至45mm。粗镗可达到的经济加工精度等级为IT12，半精镗可达到的经济加工精度等级为IT10，精镗可达到的经济加工精度等级为IT8。由表可知加工精度等级为IT8时，有：定位误差JW=0.5Xmax=0.5(Dmax-dmin)JW=0.5(16.034-16.023)=0.0055mm我们采用定位销定位，简图如下:图13 定位销定位Fig.13 locating with conical dowel pin5.3.2 装备误差分析 “机床夹具装配调整及夹具精度检验”实验，认识到夹具制造工艺特点和工件加工精度的保证方法，认识到夹具总装图公差配合与技术要求的实际意义。从而使我在进行夹具设计时明白到底应标注哪些技术要求有其意义。安装误差与定位误差：在应用夹具安装工件时,往往由于下列几种因数引起工件的安装误差：1.夹具本身的误差;2.夹具在机床上的安装,调整误差;3.夹紧时,整个夹具或其它元件受力后产生弹性变形;4.工件的定位基准与定位元件接触后的变形;5.由于工件的定位基准与设计基准不重合而引起的误差;6.由于工件的定位基准面与定位元件之间的间隙(如内,外圆柱面定位时)引起的工件可能的最大的位移。小结:在实际工作中，应多读些典型机床夹具总图，多调试一些夹具，多了解一些夹具结构方案，从中多学习一些结构工艺性方面的知识，使设计能力有所提高。6 镗模的镗孔精度计算以小孔为例计算镗模板的精度，选小孔的原因是小孔离定位基准较远，当这个位置满足条件了，其它的就可以不需要在计算了，只要加工和装配上不出现大问题，此套夹具就能投入生产，提高生产效率