毕业设计（论文）-汽车支架类零件工装设计与零件加工.doc

毕业设计汽车支架类零件工装设计与零件加工112011242张文国机械工程系学生姓名： 学号： 机械设计制造及其自动化系 部： 郭永生专 业： 指导教师： 二零一五年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 汽车支架类零件工装设计与零件加工 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 112011242 学生： 张文国 指导教师（含职称）： 郭永生（工程师） 1课题意义及目标 学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识。深入了解机械设计的各个过程。及设计规范、计算方法、设计思想等内容。为学生在毕业后从事产品设计、制造等技术工作打好基础。2主要任务（1）根据题目要求，查阅相关资料。（2）进行详细的结构设计、计算、控制内容设计。（3）按照毕业设计说明书撰写要求，完成毕业论文的撰写。（4）绘制结构设计相关的零件图及工艺设计卡片或控制部分设计。（5）设计过程要按标准要求执行。3主要参考资料1杨殿英.机械制造工艺M.机械工业出版社.2009.92张世昌.机械制造技术基础M.高等教育出版社,2006年.3濮良贵.机械设计(第八版)M.高等教育出版社.2010.64朱耀祥.浦林祥.现代夹具设计手册M.机械工业出版社.2010.24进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1根据题目要求，确定设计方案。3月 3日 3月23日2结构设计，计算。3月24日4月13日3完成50%以上的工作任务，准备中期检查。4月14日- 5月 4日4完成图纸的绘制，程序调整。5月 5日 6月 1日5撰写毕业论文，准备答辨。6月 2日 6月22日审核人： 年 月 日汽车支架类零件工装设计与零件加工摘 要：结合汽车在实际加工生产过程中，为了保证零件每一道工序的加工精度和加工效率的要求，因此根据工装夹具的设计原理，设计出一套切实可行的专用工装夹具是非常必要的。本文主要介绍了汽车右支架连接支架的机械加工工艺分析以及机械加工过程的制定和其相关专用夹具设计。首先对该支架零件的零件图进行分析，绘制出该零件的毛坯简图。接着，对其机械加工工艺规程进行制定，拟定出该零件的加工工艺路线，选择合理的机床及刀、夹量具。其次，设计铣削该零件三个面凸台端面的专用夹具，确定出夹具的定位、夹紧方案，并进行定位误差以及夹紧误差的计算。然后，进行对刀装置和夹具体的设计。最终，制定填写出机械加工工序卡片，绘制出夹具装配图。通过本次专用工装夹具的设计，可以得到该专用夹具可以保证零件的加工精度，有效的减少加工辅助时间，大大的提高了劳动生产力，从而提高了加工效率，减轻了劳动强度，使机械生产安全有效的进行。因此，对专用工装夹具的学习和创新性设计变得尤为重要。关键词：右车架连接支架，工艺分析，设计，工装夹具Tooling Design and Machining of Vehicle Brackets PartsAbstract：In terms of the requirement of ensuring each procedure of machining precision and machining efficiency during actual production process, it is very necessary to design a set of practical and special fixtures according to the principle of fixture design. This article is for introducing the analysis and the constitution of machining process analysis and other special fixtures design of the cars right connection bracket. First, it drew a rough map of it though analyzing the parts of bracket. Then, it was constituted the rules of machining process, and worked out the route of parts processing, select reasonable machine tools, knives and measuring tool. Next, it designed the special fixture which is used to mill tree convex faces of this part, fixed position of the fixture, clamping scheme, and calculated positioning error and clamping error. And then, I design knife device and jig. Finally, it filled out a card machining process and drew fixture assembly. Through this special jig design, it can get a special fixture, and it can guarantee the precision of parts. It effectively reduces the auxiliary time of processing, and greatly improves the labor productivity, and improved labor productivity and machining efficiency, reducing the labor intensity, making the machining safe and effective. Therefore, its very important to study this special jig and make innovative design.Keywords: The cars right connection bracket, process analysis, design, fixture目 录1 前言11.1 课题的研究背景及意义11.2 国内外研究进展11.3 课题设计的内容和目的22 零件的工艺分析和零件图32.1 零件实体图32.2 零件的工艺分析32.2.1 右车架连接支架的作用及结构特点32.2.2 零件的工艺分析42.3 确定毛坯的制造方式并画出毛坯简图42.3.1 毛坯的种类和制造方式的选择42.3.2 毛坯的形状、大小确定42.3.3 绘制毛坯简图52.4 机械加工工艺规程的制定52.4.1 确定该零件各个加工面的加工方式62.4.2 定位基准的选择72.4.3 机械加工工艺路线的拟定82.4.4 工序尺寸的确定82.4.5 选择机床及刀、夹量具92.4.6 机械加工工序设计103 右车架连接支架的夹具设计103.1 夹具设计的基本要求103.2 确定夹具的结构方案113.2.1 选择定位方案，确定要限制的自由度113.2.2 确定零件的夹紧方案134 对刀装置设计184.1 常用对刀装置的基本类型184.2 对刀方案195 夹具体与定位键196 夹具总图上的尺寸、公差和技术要求217 结 论22参考文献23致 谢24IV太原工业学院毕业设计1 前言1.1 课题的研究背景及意义本课题主要针对机械加工工艺以及夹具设计联系实际综合运用进行设计研究。加工过程是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低成本和合理的加工工艺工程企业进行生产准备，规划和调度，重要的加工作业，安全，技术测试和改进对工艺组织的重要手段基础，也是企业的品种，质量，水平，加快产品更新，技术保证，以提高经济效益。合理的加工工艺文件不仅会提高企业的创新能力，而且在企业利润有较大程度的改善，因此，合理的工艺加工文件的编写部分就显得尤为重要。机械制造业与金属切削机床密不可分，夹具和加工是保证质量，提高生产效率，降低劳动强度，减少对工人的技术要求过高，实现关键技术和设备生产过程自动化不可缺少的一部分。夹具被广泛应用于制造，大量用于大规模生产的专用夹具，以提供必要的条件。加工夹具系统的重要组成部分，无论是传统的制造业和现代制造系统，夹具设计是非常重要的。好的夹具设计可以提高产品的劳动生产率，保证加工精度，降低生产成本，增加收入，等等。人们创造设计夹具，走过了30多年的使用，得到了良好效果。工装夹具设计从上述特点可以看出，伴随着市场经济高度发达，机械工业必将是一个非常活跃的行业，夹具是不可或缺的在机械零件的加工，所以夹具的研究和发展是有意义的。1.2 国内外研究进展从开始夹具使用，大致可以分为三个阶段：主要是在夹具和工人的操作，这是一个简单的夹具主要作为辅助工人操作一起使用时的第一阶段，是加速过程，而且不断健全的阶段;在第二阶段中，对于人与机械工具，夹具变化为人之间的桥梁，它主要用于在工件和夹紧定位。人们逐渐认识到，夹具与操作人员改进加工方式以及机床性能的提高有着密不可分的关系，因此夹具引起了人们的重视；夹具和机床之间，夹具作为机床的一部分的的第三阶段，成为加工工艺设备的一个组成部分。在夹具设计过程，是进行工艺分析和零件加工，定位和夹紧等，通常被认为是相对全面的设计的主要问题。然而，夹具的设计也经常会遇到一些小问题，这些小问题，如果处理不当，也会造成很多不便使用固定装置，甚至影响到工件的加工精度。多年来，我们在夹具设计中遇到的一些小问题总结如下：清根本问题到底面的设计和内孔定位夹具会遇到定位夹具和外圆位于交界处上清晰的清根问题。没有这样的问题的定位的外表面和主体时分成两部分。夹具或不刨削，应根据工件的结构。如果部件不位于孔眼倒角内或倒角小，它必须清根。如果部件是定位孔开口或开口倒角大，则没有挖凿和连接可倒圆角R。当圆筒形定位的端面，基本上说是相同的。常在盘类型工具的设计（例如研磨，砂轮等）的处理装置中，会出现一个问题，让刀问题。这样夹具，研磨或磨削轮的设计应在完成切割或研磨，碾磨或砂轮缩回位置之后被考虑，位置大小应根据铣削或磨削轮的直径使用，导致超过刀具半径尺寸的位置。由于现代加工的快速发展，传统的夹具提出了更高的要求，如快速，高效，安全的。例如，一个专门的液压夹紧夹具的设计，制造过程必须计算所受的切削力和切削扭矩，夹紧力计算在按照夹紧，由此可以判定气缸载荷，由整个液压系统的压力选择，最终确定液压缸的参数。随着机械工业的不断发展，机械生产，产品品种和生产效率的要求也越来越高。现在多品种，小批量的生产作为主流的生产机械，以适应这一发展趋势的机械生产夹具的更高的要求是不可避免的。在今后的发展过程中，我们要继续大力推广应用组合夹具，半组合夹具，可调夹具等等。1.3 课题设计的内容和目的本文设计的主要内容：确定生产类型，铣削方法，工艺路线图准备的部分以及生产程序和技术要求的基础上。然后确定铸造毛坯，绘出零件图。准备工艺路线，完成加工的工艺设计。最后，铣凸台端面夹具面对加工工艺设计和绘制夹具装配图。毕业设计是大学是一个深入的各种课程和相关的图形软件集成整合和学习，也是一个锻炼的理论和实践。其目标是：巩固我们所学的知识，也是对知识的综合测试；并加强我们获取信息的能力，树立正确的设计，总体的设计方法，对实际工作的培训。根据零件的技术要求进行加工。使用的基本原则和夹具的设计方法。了解如何编写一份初步夹具设计，夹具设计完成。初步具备高效，省力，经济的设计，可以保证相关的专用夹具加工质量的能力2 零件的工艺分析和零件图2.1 零件实体图图2.1 右车架连接支架实体2.2 零件的工艺分析2.2.1 右车架连接支架的作用及结构特点右车架连接支架在汽车里起连接与支撑的作用，且承受较大的拉力和压力，也具有定位作用，使汽车各个零件之间保持正确、相互稳定的位置。如图2.1所示，该零件图是汽车右车架的连接支架。该支架是一个空心薄壁的开放式结构，支架的上顶面有两个孔14（带M14螺纹）和一个孔10（带M10螺纹），且这三个孔都在有三层阶梯的凸台组成的中心，其三个凸台的表面粗糙度要求较高。支架的左侧面也有两个有三层阶梯的凸台组成的中心有个孔10（带M10螺纹），中间有一个长108、宽98的开口，四周都为圆角，两凸台面的表面粗糙度要求较高。支架的正面同样有两个有三层阶梯的凸台中心孔10（带M10螺纹）。此结构零件内壁较薄，加工制造存在一定的难度，且要求较高，加工起来容易变形。因此，加工时有必要对其进行一定条件的热处理。2.2.2 零件的工艺分析由图2.1可知，其材料为灰铸铁HT100，硬度170HB，负荷较低，磨损无关重要，变形很小，要经过淬火处理。该支架零件上的主要加工面为车铣其正面中心孔10的两个凸台表面，车铣其上顶面中心孔14和10的两个凸台表面，车铣该零件左侧面中心孔10的凸台表面。由参考文献【机械加工工艺手册】加工过程有关机床可以实现位置精度和精密零件的表面加工符合上述的技术要求，实现处理的目的，与该结构的部件的加工技术来实现。另外，加工中要保证10和14中心孔凸台面的表面粗糙度Ra6.3。工艺要求：（1） 铸件不得有砂眼、裂纹、缩孔等缺陷，并进行清理清洁；（2） 未注公差见Q/T269，GB/T 1184-L；（3） 未标注圆角半径为R1-R3；（4） 在铸件过程中允许拔模斜度为1.5；（5） 在进行加工铣削之前的铸件过程中要进行抛丸处理；（6） 在零件表面涂黑漆FTQ4甲Q/FT B039。2.3 确定毛坯的制造方式并画出毛坯简图2.3.1 毛坯的种类和制造方式的选择毛坯和材料的选择，结构和生产类型的大小以及当前的生产条件机械性能直接相关。铸造是适合于粗糙的形状复杂的部件，这取决于铸造方式铸件，被分成型砂铸造，金属压铸铸造，离心铸造铸件，压铸铸造铸件和精密铸造。生产要求为大批量生产，生产效率高，精度高的生产方案铸造毛坯制造方法。例如，砂铸模成形机，可使毛坯的形状，大小接近成品，少切削余量，并因此可以提高材料的利用效率，降低制造成本的加工。因此，生产上述支架组成部分选择砂型铸造机压铸成型方式。此外，还应消除残余应力，铸件应安排人工时效。2.3.2 毛坯的形状、大小确定根据参考文献【机械加工工艺手册】表12-4，该种铸件的尺寸公差等级为68级，所以尺寸公差等级取7级。（1） 查看毛坯余量：其中零件最大尺寸285；（2） 零件的上顶面和左侧面加工余量为7.5，下底面的加工余量为5.5；（3） 工序余量：参考文献【机械加工工艺手册】查表12-3，平面加工余量半精加工余量1.5；（4） 粗加工余量4。2.3.3 绘制毛坯简图图2.2 毛坯简图2.4 机械加工工艺规程的制定由于右支架连接支架的生产方案是大量生产，根据工艺水生产线布置组织其主要技术特征是最常用专用夹具和特殊工具，测量工具，机械工具。为了减轻工人的劳动强度，为进一步提高的加工过程设计机械零件流水线处理方法的可能性生产力。2.4.1 确定该零件各个加工面的加工方式（1） 平面的加工方案，如表2-1所示：表2.1 平面加工方案及其经济精度加工方案经济精度公差等级表面粗糙度Ra（m）适用范围粗车IT111312.550端面粗车半精车IT8103.26.3粗车半精车精车IT780.81.6粗车半精车磨削IT680.20.8粗刨（或粗铣）IT11136.325一般不淬硬平面，端面Ra值较小粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）IT8101.663粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）刮研IT670.10.8精度要求较高的不淬硬平面，批量较大时宜采用宽刃精刨方案粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）宽刃精刨IT70.20.8粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）磨削IT70.20.8精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）粗磨精磨IT670.0250.4粗铣拉IT790.20.8大量生产，不淬硬的小平面粗铣精铣磨削研磨IT5以上0.0060.1高精度平面由表2.1可以确定该支架零件各方面的加工方案如下：经过分析该零件的各凸台加工面的加工要求，加工被加工端面，精度要求都是表面粗糙度Ra=6.3m，再结合零件形状尺寸，选择粗铣精铣的加工方式进行加工。（2）零件加工的安排原则形状复杂，零件体积比较大，或者尺寸偏差大的毛坯，先在划线工艺加工，提供精基准选择的基准。基面第一原则：细参考表面应以进行处理为主，因为更精确的定位参考表面，夹紧误差更小，然后用一个参考位置精加工其他表面。先主要后次要：表面的主要部分通常是精密或高表面质量要求，如安装基座表面，工作表面上。先粗后细原理：当为了处理，应集中粗加工根据需要设置的中间半精加工顺序的表面，最后安排精加工和精加工。先孔然后表面：在支架，连杆，及柜等部位，由于大面积，平面轮廓的水平，应该是工作平面上，然后以定位加工孔。2.4.2 定位基准的选择在该处理用于确定生产对象之间的几何关系是基于点，线，面的作为基准的几何元素。在处理以确定所述参考工件或夹具的正确位置中使用的机床上，称为定位基准。径向尺寸作为基准轴线是轴线，在轴线方向，分别标示各轴部的直径。重要端面接触表面（如肩）或重要加工面为基准的纵向方向。轮轴线通常用作径向轴孔尺寸参考，重要面（最高精度表面，并与其他部件等的接触面）为基准的长度方向，定位基准又分成粗和细的参考基准。（1）精基准的选择选择细参考基准主要是考虑如何确保尺寸精度和位置精度的工件，以及如何使方便可靠工件夹持。以右车架连接支架长为285的正面作为精基准，可以使其余的加工表面都能使用。这样，便于保证各个加工面之间的相互位置基准精度，避免了基准变换所产生的误会，且也符合了夹具的设计和制造。（2）粗基准的选择选择的参考粗主要考虑如何确保的相互位置的精度不被加工表面和加工面，以及如何确保所有重要加工表面具有足够的余量。选择的原则基础原由基准：选择平整，干净，足够大的表面粗糙的基准;选择零件表面上是一个重要的基准原由。则以右车架连接支架最大尺寸为285的正面作为粗基准。2.4.3 机械加工工艺路线的拟定除了定位基准的选择绘制加工工艺路线，以外还包括分割处理阶段，选择加工方法，设备和技术的组合和选择工艺设备等根据机械加工工艺路线的拟定原则，拟定出工艺路线如表2.2所示：表2.2 机械加工工艺路线序号工序名称工序内容设备型号夹具1铸造毛坯2时效3铣粗铣，精铣正面D面XQ6135专用夹具4铣粗铣，精铣下底面E面XQ6135专用夹具5铣粗铣，精铣上顶面F面XQ6135专用夹具6攻丝M10的孔，攻丝M12的孔专用攻夹具7检验8入库2.4.4 工序尺寸的确定（1）铣D面工序名称工序余量/工序公差工序尺寸/表面粗糙度/Ra铣D面222IT102226.3铣D面219.5IT8219.56.3（2）铣E面工序名称工序余量/工序公差工序尺寸/表面粗糙度/Ra铣E面284IT102846.3铣E面281.5IT8281.56.3（3）铣E面工序名称工序余量/工序公差工序尺寸/表面粗糙度/Ra铣E面284IT102846.3铣E面281.5IT8281.56.32.4.5 选择机床及刀、夹量具（1）选择机床因为大量生产的生产要求，应当适应于机加工设备为主，以少量的专用机床，其生产方法常用的机械工具和专用夹具，通过少量的专用机床生产线流程补充在每一台机床转移，处理工件和所有都是由机床完成。铣D、E、F面，考虑到该零件的定位夹紧方案，以及夹具结构设计等问题，所以采用卧铣，选择XQ6135卧式铣床（参考文献【机械加工工艺手册】表9.1-1）。（2）选择夹具该右支架连接支架在加工时均采用专用夹具来进行加工。（3）选择刀具在铣床上加工的工序，选择直径D为50的高速钢圆柱形铣刀（参考文献【机械加工工艺手册】表9.2-11）。 （4）选择量具因为该右支架连接支架为大批量生产，所以应当尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸以及形状等技术要求，参考有关的资料，可选择量具如表2.3所示。由表2.3可选择量具为通用游标卡尺。表2.3 量具选择工序工序名称量具III粗铣下底面游标卡尺、粗糙块IV粗铣、半精铣上底面游标卡尺、粗糙块V半精铣下底面游标卡尺、粗糙块VI粗铣后端面游标卡尺、粗糙块VII粗铣、半精铣前端面游标卡尺、粗糙块VIII半精铣后端面游标卡尺、粗糙块IX粗镗游标卡尺、塞规X钻孔游标卡尺、塞规XI半精镗、精镗游标卡尺、塞规XII铣槽游标卡尺2.4.6 机械加工工序设计工序铣削凸台表面。根据参考文献【机械加工工艺手册】表9.1-1并参考XQ6135机床参数，取工作台横向进给量15/min；根据参考文献【机械加工工艺手册】表9.2-8，用插入法求得铣刀的切削速度V=23.5m/min。由此，算出转速为n=1000v/3.14d=(100023.5)/(3.145)=1094r/min按机床实际转速取n=350r/min，则实际铣削速度v=（3.145350）/1000=28.3n3 右车架连接支架的夹具设计3.1 夹具设计的基本要求一个优良的机床夹具必须满足以下基本要求：（1）确保工件的加工精度。确保精度准确性，首先是选择正确的定位基准，定位元件和定位方法，并且如果需要的定位误差的分析，还要注意的夹具结构对于加工精度的其它部件的影响，应注意夹紧具有足够刚性，反复使用的固定装置也应注意是在强度和耐磨性相关联的组件，保证夹具能满足工件的加工精度，同时也保证了工具的正确位置。（2）以提高生产效率。在复杂性，专用夹具和相互适应的相应生产方案而言，以确保缩短辅助时间并提高便利性和效率的生产操作，夹紧结构时，应采用快速有效地各种结构。（3）好的工艺性能。合理，结构简单，是专为满足制造，安装全，部署，方便维护和检修专用夹具的基本要求专用夹具在生产上属于单件制造，在最终精度的保证上，如果由调配和整修来完成，那么调配和整修机构也应该相应的装配在专用夹具上。（4）较好的使用性能。特别夹具操作要简单，省力，安全可靠。如果客观条件允许，经济也适用，为了减轻劳动强度相关的加工人员应尽可能具有机械化夹紧装置，例如作为液压气动等。为了防止刀具的损坏、切削积聚产生的高热量对工艺系统变形产生的影响以及工件定位的破坏，所以呀专用夹具在排屑机构的设置方面也有必要，以此来确保夹具的排屑问题。（5）经济性好。为了降低制造成本夹具应该使用标准的结构和部件，以生产结构简单的结构，易于制造专用夹具。所以，在经济效益的提高方面，有必要对夹具进行经济技术分析，并结合相应的生产纲领和要求来完成。3.2 确定夹具的结构方案3.2.1 选择定位方案，确定要限制的自由度（1）夹具设计中对定位元件有如下基本要求限位基面应该是足够的精度。定位部件以足够的精度，以确保工件的定位精度。 限位基面应有较好的耐磨性。为了保证夹具的定位精度和使用寿命，所以对定位元件的要求很高，然而定位元件在经常的与工件的相互接触与摩擦中，容易致使表面磨损，所以在耐磨性和限位表面方面定位元件的性能必须要好。支撑元件应该具有足够的强度和刚性。在切割力，夹紧力和自身重力条件下工作，定位元件的过程可能会变形和损坏，有必要确保足够的强度和刚度，以保持稳定的定位元件。定位元件应该是更好的可制造性。要快速创建一个简单，易于组装，更换，所以它的设计应依据合理的定位元素的一个简单的原则。定位元件应易于除去的积屑。定位元件的表面形状的结构和操作应有助于去除切屑，以防止嵌在夹具的积屑，影响加工和定位精度。（2）按照加工要求，铣削凸台端面时应限制六个自由度，即实现完全定位。设计的夹具工序铣凸台端面。该工件夹具适用于XQ6135卧式铣床，选择左侧面为定位基准。按照基准统一原则，为尽可能使加工正面D面，上顶面F面，下底面E面时都能使用的定位基准，所以应选择以左侧面为定位基准。从该部分的结构和形状的分析，如果工件的左侧被面朝下放置在支撑板，定位夹具是更可靠的，但也比较容易实现，以便能够满足加工要求夹具。方案：在D面的前主要是局部的基础上，用两个定位销限制Y，Z转运动自由度和一个旋转自由度，对支承板限制左侧限制Z，X转， Y转，一个移动自由度和两个旋转自由度，而且还设置为限制的移动自由度在定位销的底表面剩余一个X。因为左侧面并不是全部可以与支撑板相接触，所以还应在其左侧加一个辅助支撑，又因为辅助支撑钉不能起到定位作用，当对辅助支撑钉施加压力时，由于端面的面积太小，工件容易歪斜变形，且不利于工件夹紧，所以还应在工件的长137、宽98的空口处加一个辅助支撑块。根据零件的加工要求，要对该零件的三个不同正方位的端面进行铣削加工，所以将支撑板可以设计成一个圆盘，在加工时可以通过圆盘转动，带动零件转动，便于加工各个正方位的端面。所以该工件的几何中心处应与转动圆盘的中心重合，位于同一转动轴线处。找出该右车架连接支架的几何中心，如图3.1所示：图3.1 右车架连接支架定心示意图图3.1为该零件二维最大轮廓尺寸285218的图。找出三个加工面的位置，则图中“+”处为该零件的转动轴心，可得该轴心在该零件上的位置尺寸。综上所述，可以确定的定位元件，三个定位销，其尺寸都为10（为了防止铣削加工平面时，铣削到定位销，所以其直径尺寸应小于凸台面的高度）。一个辅助支撑块，其尺寸为6763.530。（3）定位误差的计算零件单独定位在夹具上，每一块位置不一致的原由主要是参考不重合，基准不重合分为两种情况：一是，限制基准位移误差定位基准的参考和不重合产生；二是一个过程的参考和定位基准不重合基准产生不一致误差。图3.2 定位示意图由图3.2可知，以A面定位加工B面、C面时，平面A与支撑接触良好，Y=0。由图3.2可知，工序基准是B面，定位基准是A面，所以基准不重合。因此得：B=icos=0加工尺寸（X0.1）尺寸公差为0.2毫米，加工基准和定位基准彼此一致，则引用不是重合误差B =0，所以定位基准D =0，则满足加工要求。3.2.2 确定零件的夹紧方案（1）夹紧装置的设计应遵循以下原则： 工件不移动原则夹紧过程中，工件不应该离开定位支持，即，在所确定的位置定位所述工件后不允许变更。 工件不变形原则在夹紧的过程中，工件在夹紧力的作用下，不能随意的产生振动和移动的效果，同时为了保证工件的加工精度，也不能有任何的变形的情况发生。 工件不振动原则对于较小刚性工件或间断切削，并且不应该用于直接压实筒的情况下，应提高支撑元件和所述夹持元件的刚性和夹紧部附近的加工表面，以避免在工件和夹持系统的振动。 安全可靠原则为了保证工件的可靠的夹紧，如果采取手动夹紧方案，它应该有一个自锁的性能，而且还需要确保足够的夹紧冲程，以确保整个动力传动机构。 经济使用原则为了保证整个生产过程的经济效益，夹紧装置在设计上需要保证结构相对简单，制造方便；在操作上需要保证操作容易，省时省力，以此来提高整体的工艺性能和使用性能。根据以上夹紧装置设计原则使用U形压板将工件压在支撑板上。如图3.3所示：（a）（b）图3.3 工件夹紧示意图（2）夹紧力的确定确定夹紧力的基本原则： 夹紧力的方向a.方向的锁模力应有助于稳定定位，夹紧力应主要对准基面。如图3.3（a）中所示的，A面主要位于基础表面，并垂直于该平面的方向A夹紧力的Fw，则比较容易确保零件质量。b.方向夹紧力将有助于降低夹紧力，以减少零件变形，降低了劳动强度。如图3.3（a）中所示，从而使夹紧力的Fw与切割力F尽可能的部件的重心G的方向以及相一致的方向，这将有助于减少夹紧力。c.夹紧力的方向应是零件刚性较好的方向。 夹紧力的作用点a.夹紧力点应尽量落入定位元件支撑的范围内，但也尽可能对应锚可能和夹紧点，夹紧力作用在支持，如图所示3.3（a）所示。b.夹紧力点锁模力应尽量选择更好的位置工件刚性。c.夹紧力点。夹紧力应尽可能接近的部分，以防止零件的变形和振动，提高工件的定位的可靠性和稳定性的加工表面。表3.1 安全系数K0K6 的数值符号考虑的因素系数值K0考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数1.21.5K1加工性质粗加工1.2精加工1.0K2刀具钝化程度1.01.9K3切削特点连续切削1.0断续切削1.2K4夹紧力的稳定性手动夹紧1.3机动夹紧1.0K5手动夹紧时的手柄位置操作方便1.0操作不方便1.2K6仅有力矩使工件回转时，工件与支持面接触的情况接触点确定1.0接触点不确定1.5夹紧力的大小计算切削力：Fz=(0.25ZKFZ) /式中：Fz切削力,N； af每齿进给量，mm/r；aw铣削宽度，mm；KFZ铣削力修正系数； d0铣刀外径，mm； ap铣削深度，mm；Z铣刀齿数。确定各参数值:d0=50，Z=16，af=0.031，ap=1.5，aw=240，KFZ=1.6；经过查表可得：cF=7750,xF=1,yF=0.75,vF=1.1,qF=1.3代入公式中计算可得：Fz=133N实际夹紧力： Fwk=KFw式中Fwk实际所需夹紧力，N； Fw在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，N； K安全系数粗略计算时，粗加工取k=2.53,精加工取k=1.52。经过计算得：Fwk=3133=399N 减小夹紧变形的措施a.增加辅助支撑和辅助夹紧点，如图3.3（a）中的辅助支撑块。b.分散着力点，如图3.3所示，用U形压板可使着力点分散成多个，减少了着力点的压力，获得减小夹紧变形的效果。c.增加压件接触面积。d.利用对称变形。（3）夹紧误差的估算夹紧误差的概念在夹紧工件，由于与弹性变形，偏斜或位移，并定位在所述参考平面的变形之间的工件定位元件的支撑面接触由参考进程的位移造成的。对于一批工件，就是因为同样的引起的，所以可以调整夹具的位置夹紧过程中参考位移被安装在机床上和对刀的大小，以消除其对加工精度的影响。步骤参考位移不稳定造成，如果夹钳，则步骤位移基准会在一定范围内波动。由于在夹紧过程的最大位移之间的这种差异导致了基准值的位移和在映射夹紧误差可以被表示为j.j=（ymax-ymin）cos式中 ymax在夹紧力作用下，同一批工件中工序基准的最大位移； ymin在夹紧力作用下，同一批工件中工序基准的最小位移； 工序基准位移方向与工序尺寸之间的夹角。 最大位移和最小位移过程是由于波动的基准夹紧力引起的，它能够根据最小夹紧力计算最大夹紧力。弹性变形的计算在夹紧机构的设计，夹紧力应为方向和动作点的正确选择，合理设置定位单元，以最小化所述弹性变形。接触变形的计算a.零件在固定支撑上定位当零件在支撑板上或固定支撑钉上定位夹紧时，其接触变形位移： yi=（kRZRZkHB）c1 /9.81Sm(m)式中：NZ作用在支撑上的法向力，N； S支撑元件与工件的接触面积，2； RZ工件定位基准面的粗糙度，m； HB工件材料的硬度；kRZ，kHB，c1，n,m系数，其值见表3.2。表3.2 工件在固定支撑上的接触变形计算系数支撑元件工件材料kRZkHBc1nm球头支撑钉（球面半径r/）刚0-0.0030.67+6.23/r0.80铸铁0-0.0082.70+9.28/r0有齿纹平头支持钉（直径为D/）刚0-0.0040.38+0.0034D0.60铸铁0-0.0081.76-0.03D0平头支撑钉支撑板刚0.004-0.00160.40+0.012F0.7铸铁0.016-0.00450.776+0.053F0.6其中S=20.1cm2, RZ=6.3, HB=150。计算结果 yi=（kRZRZkHB）c1 /9.81Sm=（0.0166.3-0.0045）0.776+0.053399/9.8120.10.6m 6.2m4 对刀装置设计4.1 常用对刀装置的基本类型（1）高度对刀装置：主要用于加工平面，选用圆形对刀块（JB/T 8031.11999）；（2）直角对刀装置：主要供盘状铣刀及圆柱立铣刀铣槽时对刀用。可选用直角对刀块（JB/T 8031.11999）或侧装对刀块（JB/T 8031.41999）；（3）成形刀具对刀装置：主要用于加工成形槽；（4）成形刀具对刀装置：主要用于加工成形表面；（5）组合刀具对刀装置：适用于组合刀具对刀。可选用方形对刀块（JB/T 8031.11999）。4.2 对刀方案将夹具体平稳放置在机床的T型槽工作台上，采用侧装直角对刀块如图4.1所示。铣刀的距离则由铣刀间的轴套长度确定，因此，只需要设置一个对刀块即能满足铣凸台面的加工要求。图4.1 侧装直角对刀块5 夹具体与定位键夹具体是夹具的基础件，设计时应满足以下要求：（1）准确度和尺寸稳定性。重要夹紧面，如定位元件的安装表面，钳安装基座表面。（2）足够的强度和刚度。为了确保没有不必要的变形和振动中的加工过程中，如切削力和夹紧力，因此它应该被设置为增加肋，壁的厚度，以满足要求，以确保特定的要求。（3）良好的结构工艺性和使用性。夹具体应当特别注意其结构的工艺性，因为它的结构相对复杂，在相互位置的精度方面，各表面的要求也很高，而且其外形尺寸相对较大。所以在维修和装卸方面也应当以方便为原则来满足要求。（4）应方便排除切屑。在机械加工过程当中，在夹具体的周围会不断的积聚大量切削，如果不能及时做出相应的排屑处理，那么夹具的定位精度和准度会被切屑产生的大量热量所破坏。（5）稳定安装。夹具安装在机器上通过安装基面和在机器上或者与上夹具的相应接触表面实现。当在机床工作台上来安装夹具时，为了保证夹具的安装能够平稳可靠，应当尽可能的降低夹具的重心，留出足够大的支撑面积以及保证夹具与安装基面的高配合精度。为了保证夹具在工作台上安装稳定，根据表5.1选择夹具体厚度。表5.1 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h825610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815夹具体是毛面，工件是光面时，取410选用铸造结构，夹具体壁厚为20。考虑到夹具在加工进行时，防止灰尘、积屑夹杂在支撑板与底座之间，所以在支撑板与底座之间用一个转动轴承连接，既可以保证工件的加工要求，又可以提高夹具的使用寿命。按照加工加工要求，支撑板可以转动，且不转动时可以固定。因此，在支撑板与底座之间设计两个位置对称带螺母的夹紧销，在其转动到达指定位置后，可以随手将其固定，方便可靠，又能提高加工效率。根据参考文献【机械加工工艺手册】中表9-13，选用带肩六角螺母的两个夹紧销，其尺寸为10。夹具在机床工作台的位置灵活，而且夹具体地面平整，不需要定位键。6 夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 （1）夹具最大轮廓尺寸为500，500，250；（2）夹具的作用是安装在机器精度尺寸公差的定位键和铣削T形工作台尺寸18h8（T形槽是18H8）；（3）对刀块的位置尺寸10.82，2.955。对刀块的位置尺寸h为限位基准到对刀块表面的距离。计算位移的最小量在反向位置的刀块水平尺寸时考虑定位基准的加工尺寸的方向H1=21/2对刀块垂直方向的位置尺寸为 H2=（66.8-100.19/2）=15取工件的相应尺寸公差的1/21/5；（4）影响对刀精度的尺寸和公差Sr：塞尺的厚度尺寸为5h8；（5）加工精度分析铣凸台端面时端面两侧面对轴线的对称度和平行度要求较高,应进行精度分析,其他加工要求未注公差或者公差很大,可不进行精度分析。a 铣凸台端面面对轴线的对称度的加工精度 定位误差D 由于对称度的工序基准是轴线,定位基准也是此轴线,故B=0,因此对称度的定位误差为零安装误差A 定位键在T形槽中有两种位置,因此在两定位键之间 A=Xmax=(0.027+0.027)mm=0.054mm若加工尺寸在两定位键之外,则 A=Xmax+2Ltga tga=Xmax/Lo对刀误差T 对称度的对刀误差等于尺塞厚度的公差,既T=0.018mm