机械制造技术课程设计-CA6140下部刀架的工艺工装的设计【全套图纸】.doc

东北大学毕业设计（论文）摘要I摘要此毕业设计的内容是：CA6140下部刀架的工艺工装的设计。在我的说明书中，包括工艺部分的设计和工装部分的设计两大部分。其主要功能是实现刀架的横、纵向进给。在安排工艺时要确保各尺寸间的关系分析零件的加工工艺性拟定出合理的工艺路线；在设计专用夹具时，以保证加工质量为前提，提高生产效率。在这两部分中综合运用了我在大学期间学的各门课程，其中包括CAD制图、机械工艺、夹具设计、公差配合、材料选择等学科。通过这次毕业设计，我从中学到了很多知识，不但能把在大学期间所学的专业知识综合运用到一起，还能够提高我查阅有关的资料的能力，更加熟练了我运用计算机绘图的能力。关键词：工艺路线；钻床夹具；车床夹具全套图纸，加全套图纸，加153893706东北大学毕业设计（论文）摘要II东北大学毕业设计（论文）摘要III目录摘要.I1前言.11工艺规程设计（CA6140下部刀架）.11.1零件分析.11.1.1零件的功用、结构特点及技术要求.11.1.2零件的结构工艺性.11.2确定毛坯及其加工余量.21.2.1零件的材料、毛坯及热处理.21.2.2毛坯加工余量确定.21.3工艺规程的设计.31.3.1工艺路线的分析.31.3.2工艺路线的拟定.31.3.3确定机床设备、刀具、夹具、量具及工艺装备.61.3.4确定主要表面的加工余量和工序尺寸.71.3.5确定典型工序切削用量、进给量、主轴转速、工时定额.82工艺装备的设计.142.1钻床夹具.142.1.1零件本工序加工要求及工艺分析.142.1.2确定定位方案和选择定位元件.152.1.3确定并设计导向元件.162.1.4确定夹紧方案与夹紧机构.162.1.5夹具体的确定.172.2车床夹具.182.2.1零件本工序加工要求及工艺分析.182.2.2确定定位方案和选择定位元件.192.2.3确定夹紧方案与夹紧机构.19东北大学毕业设计（论文）摘要IV2.2.4夹具体的确定.212.2.5绘制夹具装配总图.21参考文献.24致谢.23东北大学毕业设计（论文）摘要1前言在我们走上工作岗位之前，为了检验我们在大学期间所学的专业课，同时也是在考核我们综合运用各科专业知识的能力，毕业设计是一个不可或缺的环节。机械制造工艺学和机床夹具设计是我们在大学期间所学的主要的专业课，且我们也曾分别做过课程设计，而此次毕业设计就是对我们在大学期间所学课程的一次综合性的复习。对我个人而言，我希望通过毕业设计对自己即将要从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题，解决问题的能力。由于个人能力和经验有限，设计中会出现很多不足之处，希望各位老师给予指教。编者2009年9月15日东北大学毕业设计（论文）摘要1第1章工艺规程设计（CA6140下部刀架）1.1零件分析1.1.1零件的功用、结构特点及技术要求1、CA6140下部刀架的作用下部刀架是CA6140机床的一个组成部分它与车床导轨联接，燕尾槽与车床导轨面配合，形成刀架横向进给。2、下部刀架的结构特点及技术要求（1）燕尾槽燕尾槽下表面至底面的距离（宽度）为18.5+0.30，燕尾槽一面是平行的平面，到中心线距离为45mm，另一面是倾斜的平面，倾斜度为1：60，到中心线的距离分别44.5mm、51.5mm燕尾槽角度为55。（2）T型槽T型槽下部分宽度为25+0.80，上部分宽度为14mm，下部分深度为6mm，上部分深度为10+0.20，表面粗糙度为6.3m，对70H7的同轴度为0.25。（3）孔70H7和3-10H7孔精度高，选这两个孔作为定位孔，还有3个阶梯孔和4个螺纹孔，这几个孔精度都不高。（4）油槽油槽宽度6mm深度4mm，表面粗糙度为12.5m。（5）上下表面粗糙度为0.63m，两面的相互平行度，在全长上为0.05mm，下表面的不平度用塞尺检查，公差为0.03mm。1.1.2零件的结构工艺性零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造的可靠性和经济性，它包括零件在制造过程中的工艺性，如零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工艺性。零件图上的尺寸和公差的标准对切削加工工艺性有较大的影响零件要素的工艺性，这是指零件的各加工面零件整体结构的工艺性，具体为：东北大学毕业设计（论文）摘要2a、尽量采用标准件、通用件和相似件b、有便于装夹的基准c、有位置要求或同方向的表面尽量在一次装夹过程中加工出来d、有足够的刚度、强度e、节省材料、减轻质量。所以，在加工下部刀架的工艺过程中，必须尽量满足以上要求。1.21.2确定毛坯及其加工余量确定毛坯及其加工余量1.2.1零件的材料、毛坯及热处理零件的材料为HT15-33，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。在制定工艺规程时，正确地选择毛坯有着重大的意义。毛坯种类的选择，不仅影响着毛坯的制造工艺、设备及制造费用，而且影响着零件的机械加工工艺、设备和工具的消耗以及工时定额。根据零件材料HT15-33，确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为5000件年，可知其生产类型为大批量生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型，又由于零件的35孔的孔及油槽及正方形需铸出，故还应放型芯。此外，为清除残余应力，铸造后应安排人工时效。1.2.2毛坯加工余量确定机械加工中毛坯尺寸与完工零件尺寸之差，称为毛坯的加工余量（零件的表面如毋须机械加工，则该表面上即无加工余量），加工余量的大小取决于加工过程中各个工步应切除的金属层的总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸之间的偏差数值，在机械加工中的各个工步中，所切除的金属层厚度用Zm来代表；如果不考虑所有其它因素，则总余量的大小将为Zm。如果用符号Z1、Z2、Zm来代表各个工步或工序间的余量大小，则Zm=Z1+Z2+Z3+Zm+a式中a毛坯外尺寸的下差或内尺寸上差数值Z1、Z2、Zm取决于完成各个工步的条件，如安装零件的精确度和工具的特性等。但是，其中Z1的值亦即第一个粗切削工步的加工余量，还取决于毛坯需要加工处的表面层状况，因为表面层不平度差别较大，有时甚至会有相当大的表面凹陷。东北大学毕业设计（论文）摘要3此零件为2级精度铸件，查金属机械加工工艺人员手册，得零件的顶面余量6.5mm，底面及侧面余量5mm，燕尾槽余量为5mm，35孔的单面余量为3.5mm油槽余量为23mm。所以毛坯的外形尺寸为430mm210mm51.5mm。1.31.3工艺规程的设计工艺规程的设计1.3.1工艺路线的分析从下部刀架零件图中可以看出，它的两组加工表面之间有一定的位置要求，现将这二组加工表面分述如下：1）、以上表面为基准加工表面，这一组加工表面包括：两端面及两侧面、下表面、燕尾槽、油槽、T型槽、35、70H7孔。其中，主要加工表面为70H7孔，在以后工序加工中会以它作为基准。2）、以70H7孔作为基准加工表面，这一组加工表面包括：3-10H7孔、三个阶梯孔、四个螺纹孔。这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是：70H7孔与一端面间距离为105+0.40T型槽对70H7孔的同轴度为0.25mm上、下表面的相互平行度为0.05mm由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具，进行另一组表面的加工，并且保证它们之间的位置精度要求。1.3.2工艺路线的拟定工艺路线的拟定是制定工艺规程的重要环节，制定工艺路线的出发点，是应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善的保证，在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。其主要任务是：选择各个被加工表面的加工方法和加工方案，确定各个被加工表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序数目的多少等，其具体做法如下：1、选择表面加工方法和加工方案表面加工方法的选择，首先要保证加工表面的精度和粗糙度要求。该生产类型属于大批量生产，应尽可能采用高效率的先进加工方法，以取得最大的经济效益。表东北大学毕业设计（论文）摘要4面加工方法和加工方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济效益等方面的要求。2、确定加工顺序零件上各表面的加工顺序安排的不同，会得到不同的经济效益，有时甚至保证不了加工的质量要求。根据生产实践，在安排加工顺序时应遵循先粗加工、后精加工的“先粗后精”原则；先考虑主要加工表面的加工顺序，次要表面的加工可适当穿插在主要表面的加工工序之间，即“先主后次”原则；零件加工一般多从精基准的加工开始，即“基面先行”原则。热处理工序的安排，则根据毛坯、零件材料、零件加工精度和表面质量等要求进行安排。为了保证产品质量，需在下列情况下安排检验工序：粗加工全部结束之后；零件从一个车间转到另一个车间时；重要工序之后；零件全部加工之后。3、确定工序的定位基面定位基面的选择，必须结合具体的生产条件和生产类型。根据加工要求，分析和应用有关定位基面的选择原则进行。该零件的定位基面为上表面。鉴于以上的要求，分析零件图，依据各个所要加工面的尺寸要求、加工精度、形位精度及配合关系和技术要求，现提出以下两种工艺路线方案：方案一：工序号工序内容1备料2铸造3时效4车T型槽、车35孔、粗车70孔5精车70孔6铣上表面7铣两端面及两侧面8铣下表面9铣燕尾槽10铣油槽11孔加工及螺纹加工12加工长圆型细长轴13磨两侧面东北大学毕业设计（论文）摘要514磨上下两面15磨燕尾槽16滚字、倒角、去毛刺17检查表1-1方案二：工序号工序内容1备料2铸造3时效4铣上表面5铣端面及两侧面6铣下表面7铣燕尾槽8铣油槽9孔加工及螺纹加工10加工长圆型细长轴11车T型槽、车35孔、粗车70孔12精车70孔13磨两侧面14磨上下两面15磨燕尾槽16滚字、倒角、去毛刺17检查表1-2工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工以70孔为中心的一组表面，然后以此基面加工上表面；而方案二则与此相反，先是加工上表面，再以此为基准加工70孔及其它的孔。两者相比较，可以看出，先加工上表面后，再以上表面定位加工东北大学毕业设计（论文）摘要670孔，这时位置精度较易保证，并且定位及装夹等都比较方便。但方案二中的工序9孔加工及螺纹加工应放在70孔加工之后，应先保证70孔与两端面位置，以此才能确定70孔与阶梯孔间的距离，因此，具体工艺过程如下：工序号工序内容1备料2铸造3时效4铣上表面5铣两端面及两侧面6铣下表面7铣燕尾槽8铣油槽9车T型槽、车35孔、粗车70孔10精车70孔11孔加工及螺纹加工12加工长圆型细长轴13磨两侧面14磨上下两面15磨燕尾槽16滚字、倒角、去毛刺17检查表1-31.3.3确定机床设备、刀具、夹具、量具及工艺装备机床的选择，应根据加工零件的外廓尺寸、各工序的精度和生产类型，并结合实习中的调查资料和有关的资料、手册来确定。该工件的生产纲领为5000件年除却休息日，一年中的工作时间约为200天。那么一天的产量为5000200=25件由此可知加工设备选用通用设备就可以。夹具的选择，主要应根据生产类型和加工要求来确定。在大批量生产时，应采用东北大学毕业设计（论文）摘要7高效率的气液传动的专用夹具。夹具的精度应与零件的精度相适应。由于该工件是大批量生产，所以夹具大部都采用专用夹具。刀具的选择，主要应根据工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度和表面粗糙度以及生产率和经济效益等，尽可能选用标准的刀具，根据需要还可选用复合刀具和专用刀具。量具的选择，主要应根据生产类型和要求达到的检验精度来确定。在大批量生产时，则应采用高生产率的检验夹具和检验仪器。下面分析各主要工序中所用的加工设备及刀具、夹具、量具。铣上表面这是该工件的第一道工序。首先以下表面为粗基准铣上表面，之后把上表面作为以后相关工序的精基准。机床选用X62，刀具选用镶齿套式面铣刀，夹具为虎钳，量具为游标卡尺。车T型槽、车35孔、粗车70孔因T型槽对70孔的同轴度为0.25mm，所以把车T型槽与车70孔集中在一个工序中，这也反映了“工序集中”的原则。机床选用C630，刀具选用不通孔车刀，夹具为专用夹具，量具为卡尺、卡钳。孔加工及攻螺纹选用摇臂钻床Z35，夹具为专用夹具，刀具为标准通用刀具，夹具为专用夹具，量具为游标卡尺。磨燕尾槽选用M7130K磨床，磨削工具为砂轮，量具为游标卡尺。为了保证加工质量和加工的顺利进行，在各主要工序和零件全部加工结束时，均需进行检验，为了保证某些主要表面的技术要求，必要时还应进行精度分析。1.3.4确定主要表面的加工余量和工序尺寸根据机械制造工艺设计手册可确定各主要工序的加工余量及偏差；由表4.1-94.1-29确定各主要工序的经济精度；由表4.2-4确定各种加工方法所能达到的表面粗糙度。工序粗铣上表面加工余量Z=4.5mm公差等级为IT12，表面粗糙度为aR12.5m。工序精铣上表面加工余量Z=1.5mm公差等级为IT7，表面粗糙度为3.2m。aR工序粗车35孔加工余量2Z=4mm表面粗糙度为6.3m。aR工序精车35孔加工余量2Z=3mm表面粗糙度为3.2m。aR工序钻孔5直接用5麻花钻一次加工完成公差等级为IT12，表面粗糙度为6.3m。aR东北大学毕业设计（论文）摘要8工序铰10孔用9.5钻头先钻个孔，然后再用铰刀铰孔，表面粗糙度为aR1.6m。工序磨燕尾槽加工余量Z=0.4mm表面粗糙度为0.63m。aR工序磨上下表面加工余量为Z=0.5mm公差等级为IT5，表面粗糙度为aR0.63m。1.3.5确定典型工序切削用量、进给量、主轴转速、工时定额1、铣上表面（1）确定切削速度Vw查表(3-28)得af=0.3mmz切削速度v=0.25ms表(3-30)dw=50mm齿数z=26ns=1000vdw（1.1）由公式（1.1）得ns=10000.25(3.1450)=1.59rs=95rmin按机床选取nw=95rmin=1.59rs实际切削速度Vw=dwnw1000（1.2）由公式（1.2）得Vw=3.14501.591000=0.25ms（2）计算基本工时TjTj=L+L1+L2nwfz(1.3)切入L1=50mm切出L2=3mmL=430mmf=0.3mmr由公式（1.3）得Tj=(430+50+3)(1.590.326)=39s=0.65min2、车T型槽（1）确定切削速度Vw查表(3-16)得f=0.30mmr切削速度v=0.33ms(表3-20)由公式（1.1）ns=1000vdw得ns=10000.33(3.1430)=3.5rs=210rmin按机床选取nw=229rmin=3.82rs实际切削速度由公式（1.2）Vw=dwnw1000得Vw=3.14303.821000=0.36ms（2）计算基本工时Tj东北大学毕业设计（论文）摘要9由公式（1.3）Tj=L+L1+L2nwf切入L1=5mm切出L2=3mmL=10mmf=0.3mmr得Tj=(10+5+3)(3.820.3)=15.71s=0.26min3、粗车70孔（1）确定切削速度Vw查表(3-13)得f=0.60mmr切削速度v=0.25ms(表3-19)由公式（1.1）ns=1000vdw得ns=10000.25(3.1430)=2.65rs=159rmin按机床选取nw=149rmin=2.48rs实际切削速度由公式（1.2）Vw=dwnw1000得Vw=3.14302.481000=0.23ms（2）计算基本工时Tj由公式（1.3）Tj=L+L1+L2nwf切入L1=5mm切出L2=3mmL=8mmf=0.6mmr得Tj=(8+5+3)(2.480.6)=10.75s=0.18min4、倒角为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与车孔时相同n=2.48rs=149rmin手动进给5、精车70孔（1）确定切削速度Vw查表(3-13)得f=0.20mmr切削速度v=0.40ms(表3-19)由公式（1.1）ns=1000vdw得ns=10000.40(3.1430)=4.25rs=255rmin按机床选取nw=229rmin=3.82rs实际切削速度由公式（1.2）Vw=dwnw1000得Vw=3.14303.821000=0.36ms（2）计算基本工时Tj由公式（1.3）Tj=L+L1+L2nwf东北大学毕业设计（论文）摘要10切入L1=5mm切出L2=3mmL=8mmf=0.2mmr得Tj=(8+5+3)(3.820.2)=20.94s=0.35min6、钻5孔（1）确定切削速度Vw查表(3-38)得f=0.30mmr切削速度v=0.35ms(表3-42)由公式（1.1）ns=1000vdw得ns=10000.35(3.145)=22.29rs=1337rmin按机床选取nw=1320rmin=22rs实际切削速度由公式（1.2）Vw=dwnw1000得Vw=dwnw1000=3.145221000=0.345ms（2）计算基本工时Tj由公式（1.3）Tj=L+L1+L2nwfz切入L1=1.5mm(表11-6)切出L2=2mmL=22mmf=0.3mmr得Tj=(22+1.5+2)(220.3)=3.86s=0.06min7、钻3-6孔（1）确定切削速度Vw查表(3-38)得f=0.33mmr切削速度v=0.35ms(表3-42)由公式（1.1）ns=1000vdw得ns=10000.35(3.146)=18.56rs=1114rmin按机床选取nw=1051rmin=17.52rs实际切削速度由公式（1.2）Vw=dwnw1000得Vw=3.14617.521000=0.33ms（2）计算基本工时Tj由公式（1.3）Tj=L+L1+L2nwfz切入L1=1.9mm(表11-6)切出L2=2mmL=22mmf=0.33mmr得Tj=(22+1.9+2)(17.520.33)=4.48s=0.07min8、扩18孔（1）确定切削速度Vw查表(3-38)得f=0.7mmr切削速度v=0.35ms(表3-42)东北大学毕业设计（论文）摘要11由公式（1.1）ns=1000vdw得ns=10000.35(3.1418)=6.19rs=371rmin按机床选取nw=335rmin=5.58rs实际切削速度由公式（1.2）Vw=dwnw1000得Vw=3.14185.581000=0.32ms（2）计算基本工时Tj由公式（1.3）Tj=L+L1+L2nwfz切入L1=2mm(表11-8)切出L2=12.5mmL=2mmf=0.7mmr得Tj=(2+12.5+2)(5.580.7)=0.42s=0.007min9、铰3-10孔（1）确定切削速度Vw查表(10-86)得f=0.15mmr切削速度v=0.13ms由公式（1.1）ns=1000vdw得ns=10000.13(3.1410)=4.14rs=248rmin按机床选取nw=265rmin=4.42rs实际切削速度由公式（1.2）Vw=dwnw1000得Vw=3.14104.421000=0.14ms（2）计算基本工时Tj由公式（1.3）Tj=L+L1+L2nwfz切入L1=0.1mm(表11-8)切出L2=15mmL=15mmf=1mmr得Tj=(15+15+0.1)(4.420.15)=19.96s=0.33min10、攻M6深16螺纹孔（1）切削速度v=0.12ms(表10-167)由公式（1.1）ns=1000vdw得ns=10000.12(3.146)=6.37rs=382rmin按机床选取nw=420rmin=7rs实际切削速度由公式（1.2）Vw=dwnw1000得Vw=3.14671000=0.13ms东北大学毕业设计（论文）摘要12（2）计算基本工时Tj由公式（1.3）Tj=L+L1+L2f(1ns+1n1)I取ns=n1I=2(2个孔)L1=(13)fL2=(23)f得Tj=16+5+52.5(1382+1382)2=0.1min11、磨两侧面查表得卧轴矩台平面磨床M7130K工作台尺寸(长宽)1600300加工范围（长宽高）1600300400砂轮尺寸外径宽内径35040127轴向进给量fa=0.5B=20mm(双行程)n砂=1500rminv砂=25ms工作速度Vw=0.166ms(10mmin)(表3-107)径向进给量fr=0.015mm双行程(表3-106)切削工时表(7-13)（一个面）同时加工15个零件tm=2LbZbk(1000Vwfafrz)(1.4)式中L加工长度420mmb加工宽度41mmZb单面加工余量0.4mmk系数（1.0）表(7-15)z同时加工零件数由公式（1.4）得tm=2420410.4110000.166200.01515=18.4s=0.3min12、工时定额的确定工时定额是在一定的生产条件下，所规定的为完成单件产品或某一工序而应花费的时间。它是产品成本计算和企业经济核算的依据之一，也是新建或改（扩）建工厂（或车间）时决定设备和人员数量的重要依据。工时定额必需正确制定，过高或过低都不利于促进生产，应该按有较先进生产水平的要求来确定。在机械加工中，单件工时定额是指完成工件的一个工序的时间定额。它包括：基本时间Tj；辅助时间Tf；工作地服务时间Tw；休息和自然需要时间Tx；准备终了时间Tz（当加工工件数为n时，则分摊到每个工件上的时间为Tzn）。因此，单件工时定额为东北大学毕业设计（论文）摘要13Td=Tj+Tf+Tw+Tx+Tzn(1.5)在大批量生产中，各工作地一般只完成一个固定工序，所以单件工时定额不计入Tzn。在设计中，Td可以通过先计算Tj，再按一定的比例得出Tf等组成部分，然后求和。即取Tf=(1520)%TjTw=(1015)%TjTx=(24)%TjTz=(35)%Tj因此Td=(1.351.50)Tj计算第6道工序的工时定额，以下据此类推Tj=1.05min则根据公式Tf=(1520)%Tj取Tf=15%Tj=0.16min取Tw=10%Tj=0.105minTx=3%Tj=0.03minTz=3%Tj=0.03min则Td=Tj+Tf+Tw+Tx+Tz=1.375minTd=(1.351.50)Tj故Td=1.421.6基本相近取Td=1.42min2工艺装备的设计2.1钻床夹具机床夹具是在保证产品优质、高产、低成本、充分发挥现有设备的潜力、便于工人掌握复杂或精密零件加工技术，减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用。使用夹具的最终目的是保证产品质量，改善工人劳动条件，提高生产效率，降低产品成本。钻床夹具的主要特点是具有引导和确定刀具位置的各种钻套，以及安装钻套用的各种钻模板。东北大学毕业设计（论文）摘要142.1.1零件本工序加工要求及工艺分析1、研究原始材料明确设计任务书由任务书可知该零件为CA6140下部刀架，毛坯材料为HT15-33，此零件的生产纲领为5000件年，属大批量生产。从零件图和工艺过程简表可知，除了3-6孔以外，各孔的加工精度要求不是很高，所以只有3-6孔需用铰孔，其它的孔只需用钻扩达到尺寸即可。而且各孔之间的位置精度要求也不是很高。在钻孔时，根据加工要求和生产纲领选择合适的衬套与钻套。本工序的加工要求如下：钻3-6孔，铰3-10孔钻11孔，扩18孔钻11孔，扩19孔钻25孔，扩32孔钻2-5螺纹底孔，攻螺纹钻2-8.5螺纹底孔，攻螺纹扩25孔32孔70孔的距离为132mm19孔与32孔的距离为27mm18孔与32孔的距离为27mm10孔与32孔的距离为27mm本工序前已加工的表面如下：70孔本工序使用机床为摇臂钻床Z35，刀具为通用标准刀具。2.1.2确定定位方案和选择定位元件为了获得工件定位基准在夹具中的正确位置，要解决以下三个问题：（1）要选好合适的定位基准；（2）要限制好工件的自由度要选好合适的定位基准；（3）要正确使用定位元件。工件以平面定位，这种情况通常适用于工件定位面相对工件总尺寸较大，并且被加工表面与该平面有尺寸精度和位置精度要求时。第一方案：以一端面做主要定位基准面，定位面短而又窄，定位误差大，故予以否定；东北大学毕业设计（论文）摘要15第二方案：以底面作为主要定位基准，有很多优点，如定位面积较大，夹具结构简单，工件装卸方便，而且与其它工序相适应，以便在整个工序过程中，可以采用统一的定位基准。由于这一方案优点较多，能保证加工质量，因而本工序决定以底面为主要定位基准。选择限制两个自由度的定位基准：以燕尾槽作定位基准。以底面和燕尾槽作定位基准，限制了五个自由度，余下的一个自由度，选择一端面为支承定位基准。任何工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度，即沿X、Y、Z这三个坐标轴移动和绕三个坐标轴移动的自由度，要使工件定位时有确定的位置，必须消除工件在某几个（或全部）方位上作任何影响加工精度的移动和转动的自由度。在钻床夹具中，采用六点定位原则。在分析零件结构特点、尺寸精度、形位精度、配合关系等因素的基础上，根据六点定位原则，结合实际、加工精度的要求，来确定定位方案。所钻的3个阶梯孔及6孔在轴线上，那么夹紧体不能离轴线太远，否则零件刚度不够，难以保证加工精度。以底面为定位面限制三个自由度（即Z轴的移动、X、Y轴的转动），以燕尾槽定位，限制两个自由度（即X轴的移动、Z轴的转动），以零件侧面的一点定位限制一个自由度（即Y轴的移动），即工件的六个自由度完全被限制，实现完全定位。采用夹具体作为底面的定位元件，采用支承板作为燕尾槽的定位元件，采用支承钉作为侧面一点的定位元件2.1.3确定并设计导向元件为了迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻模板上设置了引导刀具且防止刀具在加工过程中发生偏移的元件钻模套。根据加工孔的数目及加工的位置特殊性，在设计时用了10个钻套，用以保证被加工孔的位置精度及提高工艺系统的刚度。固定式钻模，在加工过程中夹具和工件在机床上的位置始终保持不变，一般用于在立式钻床上加工单个孔或摇臂钻床上加工平行孔系。该工件选用固定钻套。钻套直接压入钻模板的孔中，钻模板的孔与钻套外圆一般采用H7n6配合。这种钻套的缺点是磨损后不易更换。钻套下端面应与工件加工表面间留有一定的距离尺寸，以利于在钻削时工件的排屑。安装钻模板时，首先用装在主轴上的钻头插入钻套以校正钻模板位置，然后将其固定。这样可以保证钻床主轴轴线与钻套孔轴线的同轴度，即可以减东北大学毕业设计（论文）摘要16少钻套的磨损，又可以保证孔有较高的位置精度。2.1.4确定夹紧方案与夹紧机构因工件较重，切削力较大，主夹紧力应比较大，而且应垂直于主定位平面。当夹紧力不大，夹紧部位受限制或使用夹具结构紧凑时，可使用钩形压板。1、钻床钻削力计算切削扭矩M=0 xMfyMKM10-3(Nm)（2.1）轴向力F=CFd0 xFfyFKF(N)(2.2)切削功率PM=2Mn10-3(KW)(2.3)KM=KF=(HB190)0.6由公式（2.1）得M=225.6351.90.30.810-3=1.82(Nm)由公式（2.1）得F=558.650.30.8=1061(N)由公式（2.1）得P=23.141.822210-3=0.25(KW)式中d0钻头直径(mm)f走刀量(mmr)n钻头转数(rs)2、钻床夹紧力的计算根据金属切削机床夹具设计手册表3-21得夹紧力公式为Q=KP2(L+cf)+P1bcf2+Lf+a(kgf)(2.4)式中f夹紧元件与工件间的摩擦系数P切削力K为安全系数K=K0K1K2K3K4K5K6K0基本安全系数，一般取1.5K1加工状态系数，粗加工取1.2K2刀具钝化系数，一般取K21.01.9，查表3-20，取K21.5K3切削特点系数，连续K31.0K4考虑夹紧力稳定性系数，手动夹紧K41.3东北大学毕业设计（论文）摘要17K5考虑手动夹紧时手柄位置系数，手柄位置操作方便，手柄偏转角度范围小，K51.0K6仅在有力矩企图使工件回转时，才考虑支承面接触情况的系数，工件安装在支承板或其它接触面积较大元件上时，K61.5由上可知K=1.51.21.51.01.31.01.55.265由公式（2.4）得Q=16.52(kgf)2.1.5夹具体的确定1、夹具体是夹具上最大和最复杂的基础零件，夹具上的所有元件都安装在夹具体上。夹具体的形状和尺寸，主要取决于工件的外形和尺寸、加工要求和元件与装置的布置情况。在加工中夹具体承受切削力、夹紧力、工件和全部夹具零件的重量，切削过程中由于切入和切出、工件材料内部组织的坚硬和松软不均等因素，而引起的冲击和振动，以及有进还要承受惯性力，所以夹具体结构设计的是否合理，直接影响加工质量、夹具的刚度、轻便程度和其它使用条件。2、夹具体的毛坯制造采用铸造，铸造夹具体的工艺性好，可以得到各种不同的复杂外形，并能满足刚度大，而重量轻的要求，夹具体应有足够的强度和刚度，使夹具体能抵抗变形和振动。为了增强刚度，在夹具体上适当布置加强筋。3、绘制夹具装配总图装配图中的定位件及支承件，用两个销定位后再用四个螺栓固定在夹具体上。然后把工件放到定位件及支承件上。用两个销定位后再用两个螺栓把支承钉座固定在夹具体上。为了增加夹具体的刚度和强度，在夹具体的底端加上了两块筋板。装配夹具时，先将固定钻套装入钻模板，然后将钻模板装配到夹具体上。同时，在燕尾槽处放了一个10芯棒，它的作用就是便于确定钻模板与工件之间的位置。这样，夹具装配总图就完成了。4、标注尺寸和公差配合1)夹具体的最大轮廓尺寸为：4543572542）固定钻套与钻模板的配合取H7n6，支承板27上的定位销与销孔的配合取H7g6；支承钉座2上的定位销与销孔的配合取H7g6。东北大学毕业设计（论文）摘要182.2车床夹具车床夹具车床夹具的主要特点是：在加工过程中夹具带动工件一起做旋转运动，要求工件被加工表面的中心线必须与机床主轴回转轴线同轴。2.2.1零件本工序加工要求及工艺分析1、研究原始材料明确设计任务书由任务书可知该零件为CA6140下部刀架，毛坯材料为HT15-33，此零件的生产纲领为5000件年，属大批量生产。从零件图和工艺过程简表可知，T型槽对70H7孔的同轴度为0.25mm，且T型槽距左端面的距离为105+0.40。这在设计夹具时很重要。本工序的加工要求如下：车T型槽车35孔粗车70孔精车70孔70孔与端面的距离为105+0.40T型槽对70H7的同轴度为0.25mmT型槽与上表面的距离为10+0.20T型槽下部的宽度为25+0.80本工序前已加工的表面如下：上表面、下表面、两侧面与两端面本工序使用机床为C630，刀具为不通孔车刀。2.2.2确定定位方案和选择定位元件为了获得工件定位基准在夹具中的正确位置，要解决以下三个问题：（1）要选好合适的定位基准；（2）要限制好工件的自由度要选好合适的定位基准；（3）要正确使用定位元件。工件以平面定位，这种情况通常适用于工件定位面相对工件总尺寸较大，并且被加工表面与该平面有尺寸精度和位置精度要求时。在该工件车床夹具的设计中，选用底面做为主要定位表面东北大学毕业设计（论文）摘要19选择限制两个自由度的定位基准：以燕尾槽作定位基准。以底面和燕尾槽作定位基准，限制了五个自由度，余下的一个自由度，选择一端面为支承定位基准。以底面为定位面限制三个自由度（即Z轴的移动、X、Y轴的转动），以燕尾槽定位，限制两个自由度（即X轴的移动、Z轴的转动），以零件侧面的一点定位限制一个自由度（即Y轴的移动），即工件的六个自由度完全被限制，实现完全定位。采用夹具体作为底面的定位元件，采用支承板作为燕尾槽的定位元件，采用支承钉作为侧面一点的定位元件。2.2.3确定夹紧方案与夹紧机构1、夹紧装置的确定设计车夹具时，除了考虑一般要求外，还要考虑到车削加工的特点。车削加工时工件高速旋转，所以工件除了受切削力外，由于有质量偏心而产生较大的离心力。故为了防止工件脱离定位元件甚至飞出机车造成事故，必须使夹紧更加可靠，应采用夹紧力较大且自锁性能好的夹紧装置。车削加工的一个明显特点是工件高速旋转，并且夹紧装置和工件在高速旋转的情况下产生较大的离心力。离心力问题是设计车床夹具无法回避的问题，处理得当，它有利于夹紧工件；处理不当，它会对工件的车削加工造成影响。根据车削加工的这一特点，按照离心力的特点，设计了平垫块来配重，以减小离心力。2、车削力的计算主切削力Fz=9.8CFzapxFzfyFzvnkFz(N)(2.5)式中CFz=92xFz=1yFz=0.75n=0吃刀抗力Fy=9.8CFyapxFyfyFyvnkFy(N)(2.6)式中CFy=54xFy=0.9yFy=0.75n=0走刀抗力Fx=9.8CFxapxFxfyFxvnkFx(N)(2.7)式中CFx=46xFx=1yFx=0.4n=0KFz=(HB190)0.4=(170190)0.4=5.2KFy=HB190=170190=0.895KFx=(HB190)0.8=(170190)0.8=1.6由公式（2.5）得Fz=9.892210.60.750.255.2=2790(N)由公式（2.6）得Fy=9.85420.90.60.750.250.895=249(N)东北大学毕业设计（论文）摘要20由公式（2.7）得Fx=9.846210.60.40.251.6=194(N)切削功率Pm=Fzv10-3kw(2.8)由公式（2.7）得Pm=27900.2510-5=0.7(kw)3、钻床夹紧力的计算根据金属切削机床夹具设计手册表3-21得夹紧力公式为Q=KP2(L+cf)+P1bcf2+Lf+a(kgf)式中f夹紧元件与工件间的摩擦系数P切削力K为安全系数K=K0K1K2K3K4K5K6K0基本安全系数，一般取1.5K1加工状态系数，粗加工取1.2K2刀具钝化系数，一般取K21.0