毕业设计（论文）-齿轮座零件机械加工工艺及夹具设计.doc

1 日摘要摘要 随着经济的发展，人类文明的进步，现代机械加工生产将进一步代替手工业 生产，解放劳动生产力，提高生产效率。因此，机械零件的加工设计尤为重要。 齿轮座在机械中应用广泛，其加工、设计涉及到零件的初步设计，图样的分析， 加工工艺方案的拟定与采用，加工基准的选择，加工工序的安排，专用夹具的设 计等。通过对本课题设计的完成，应掌握机械制造工艺和机床夹具设计的基本理 论，具有编制中等复杂机械加工工艺规程及设计机床夹具的能力，具有熟悉查阅 相关资料的能力，具有分析并解决一般性工艺问题的能力，以此达到培养学生的 实战实力。 关键词：关键词：机械设计；工艺；工序；夹具 Abstract With economic development, the progress of human civilization, modern machining production will further instead of handicraft production, the liberation of labor productivity, improve production efficiency. Therefore, the mechanical parts of the process design is particularly important. Gear housing is widely applied in machinery, its processing, design involves the analysis of the preliminary design of parts, drawings, and develop processing program and use, processing benchmark of choice, arrange machining operations, dedicated fixture design. By the completion of this project design should master the basic theory of machinery and machine tool fixture design manufacturing processes, with a capacity to produce moderately complex machining process planning and design of jigs and fixtures, with the ability to access relevant information are familiar with the general process of analyzing and solving capacity issues, in order to cultivate the students actual strength. Keywords: mechanical design; process; process; fixture 2 目录目录 第一章第一章 绪论绪论 .5 1.11.1 设计内容及意义设计内容及意义 .5 1.21.2 国内外相关研究国内外相关研究 .5 1.31.3 课题知识课题知识 .5 1.41.4 夹具设计夹具设计 .5 第二章第二章工艺规程工艺规程.6 2.12.1 工艺分析工艺分析 .6 2.1.1 零件的作用.6 2.1.2 零件的工艺分析.6 2.1.3 生产纲要.7 2.22.2 毛坯的选择毛坯的选择 .7 2.2.1 选择毛坯种类.7 2.2.2 确定毛坯尺寸及机械加工余量.7 2.2.3 绘制毛坯图.8 2.32.3 制定工艺路线制定工艺路线 .8 2.3.1 定位基准的选择.8 2.3.2 加工阶段的划分.8 2.3.3 工序的集中与分散.9 2.3.4 工序的安排.9 2.3.5 拟订工艺路线.9 2.3.6 加工设备及工艺装配.11 2.3.7 工序尺寸的确定.11 2.3.8 切削用量及基本工时.12 第三章第三章钻孔夹具设计钻孔夹具设计.15 3.13.1 问题的提出问题的提出 .15 3 3.23.2 定位基准的选取定位基准的选取 .15 3.33.3 确定夹紧机构确定夹紧机构 .16 3.43.4 绘制夹具装配图绘制夹具装配图 .16 3.53.5 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 .17 3.63.6 定位误差分析定位误差分析 .17 3.73.7 夹具操作说明夹具操作说明 .18 第四章第四章总结总结.19 参考文献参考文献.19 致谢致谢.19 第一章第一章绪论绪论 1.11.1 设计内容及意义设计内容及意义 任何一台机械产品都是由轴、齿轮、连杆、箱体等零部件组成，不同的 零部件可有不同的材料加工制成毛坯，再经机械加工达到图样设计要求，然后经 过整装，满足产品的性能要求，成为机械产品。各机械零件的尺寸、形状相差各 异，可它们在制造工艺过程存在一定的共性。 该课题以齿轮座的机械加工工艺及夹具设计为例，设计内容包括金属工 艺学、互换性测量、机械设计基础、工程力学、金属切削原理、金属切削机床等 课程的基本理论和知识。 意义在于提高学生的综合性应用知识的能力，提供爱动手实践能力。能 够分析解决中等机械工艺问题的能力，培养创新意识，进一步掌握机械设计、加 工的基本理论知识和生产工艺过程。 1.21.2 国内外相关研究国内外相关研究 机械制造工业是国民经济重要的部门之一，是一个国家和地区的支柱产业， 其发展水平是国家或区域竞技水平、科技水平、生活水平和综合实力的标志。 当前，随着科学技术的发展，特别是微电子技术，计算技术的进步，使机械 制造业焕发一新，无论是从加工自动化方面还是生产组织，制造精度和加工工艺 方法方面都有了令人惊骇的变化。 我国的机械制造在不断地蓬勃发展，一个自立的机械工业体系已基本形成。 但与发达国家相比之下，工业水平有阶段性的差距。中国的制造业任重而道远， 4 为了赶上发达国家的机械水平，必须不断地开拓进取。 1.31.3 课题知识课题知识 机械制造工艺与夹具是以机械制造中的工艺和工装设计问题为研究对象的一 门应用性科学。所谓的工艺是将原材料、半成品变成成品的加工过程；机械制造 工艺是各种机械加工方法和加工过程的总称。在实践生产中，通过大量使用先进 设备和专用夹具，提高生产效率、减低生产难度和提高自动化生产是、程度，进 行单一或大批量生产，以“规模经济”实现降低生产成本和提高产品质量。从 20 世纪 80 年代，较多的采用数控机床、机器人、柔性制造系统和集成化制造技术 来达到产品的个性化和多样化，以满足人类的生活不同需求，现代的机械产品是 精度高、质量好、生产周期短、更新快等特点。 1.41.4 夹具设计夹具设计 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械加工过程。在机床中 夹具是一种附加装置，是为了满足生产产品的需求，提高生产效率降低生产成本， 保证产品的质量精度，扩大机床的加工适应范围，改善工人劳动强度。夹具可分 为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具等。本课题夹具设计为专用机床夹 具，其有定位元件、夹紧元件、导向元件、夹具体、其他装置组成。 第二章第二章工艺规程工艺规程 2.12.1 工艺分析工艺分析 2.1.1 零件的作用 该零件为食品包装机械中常用的齿轮座零件，其作用是将机器和部件中的齿 轮有机的联成一整体，支撑齿轮并使之保持正确的相对位置，彼此协调工作，以 传递动力和改变速度，完成机械预期设定的功能。因此，齿轮座的加工质量直接 影响齿轮的使用寿命和产品加工的质量。齿轮座零件如图 2.1 所示。 5 A 剖面 40 280 160 6xR20 80 4x? 20H7 180 ? 100H7 0.02 A B B 3.2 R60 ? 300 27 ? 30H7 R30 4x? 20 4xR20 175 R30 105 125 200 ? 30H7 图 2.1 齿轮座零件. 2.1.2 零件的工艺分析 该零件为齿轮座零件，结构形状、尺寸精度和位置精度要求一般，零件的主 要工艺分析如下： a.零件底面相对于内圆孔轴心 A 的垂直度要求为 0.02，加工过程中必须严格按 照定位基准原则要求以保证该项技术要求。 b. 对内圆孔 100 的内圆孔加工精度为 IT7 级，加工精度一般，只要达到加工 要求即可，其内圆表面粗糙度值要求为 Ra1.6，必须精加工完成，确保心轴的 基准性。 c.底板孔 420 加工要求一般，而上表面孔 420H7 尺寸大小相同，加工 要求精度为 IT7 级，为保证组配时的精度要求。 d. 底板孔 230H7，加工精度要为 IT7 级，也是为保证零件在装配式的装配精 度要求。 e.上表面及内圆孔 100 相接的表面去除材料粗糙度要求 Ra3.2，为确保该项加 工精度要求，需要夹具装夹的要求较高。 6 2.1.3 生产纲要 生产纲要是设计或修改工艺规程的重要依据，是生产单位设计的基本文件。 在计划期间内，应当生产产品的数量和进度计划称为生产纲领。以生产纲领的计 算确定该产品生产类型，生产类型可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类 型。 以年产量纲领为据 N=Qn(1+ 式中，N零件的生产纲领，件/年 Q产品的年产量，台/年 n每台产品中该零件的数量，年/台 备品率，一般取 2%4% 废品率，一般取 0.3%0.7% 拟定本零件的生产要求，Q=10000 台，n=1 件/台，分别取 =3%，=00.5%，将数据代入公式中计算得 N=10351 件/年，可确定该零件生产 类型为大批量生产。 2.22.2 毛坯的选择毛坯的选择 2.2.1 选择毛坯种类 毛坯的种类有铸件、锻件、型材、焊接件、冷冲压件，因该齿轮座零件形状 较为复杂，采用铸件的零件毛坯，铸件材料选用 HT200 牌号的灰铸铁，其优点是 容易制造形状复杂的零件，成本低，抗震性及切削性能均好。 2.2.2 确定毛坯尺寸及机械加工余量 为实现少切屑、无切屑加工，铸件毛坯尺寸应尽可能的与实件尺寸相符合。 由于受毛坯制造技术的限制无法叨叨零件质量精度的要求，固在制造毛坯时需要 留有加工余量，以便通过机械加工毛坯达到产品质量要求。 表 2.2 毛坯尺寸及公差 mm 主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸 100 内圆 100496 40 厚 40242 20 厚 20222 2.2.3 绘制毛坯图 7 图 2.2 齿轮座毛坯图 2.32.3 制定工艺路线制定工艺路线 2.3.1 定位基准的选择 在加工中以确定工件在机床或加剧上的正确位置的基准称为定位基准。从保证工件加工精度 要求出发，应选用精基准，在选粗基准。 a.精基准，为确保主要加工表面加工余量均匀，同时定位基面应形状简单、加工方便、定 位夹紧可靠，据对零件的分析选取精基准选择与设计基准重合即以 100 的孔中心轴为 精基准。 b.粗基准，选择粗基准主要考虑各加工面加工余量的分配和加工面与非加工面之间的相对 位置关系，据对零件的分析选取底面为加工粗基准。粗基准只在头道工序中使用一次尽 量避免重复使用。 2.3.2 加工阶段的划分 为保证加工余量，合理使用设备，及早发现毛坯的缺陷，该零件的加工阶段 根据加工要求可划分为： 第一阶段毛坯的预期理，毛坯在进入机械加工阶段之前需进行毛坯的失效处 理，因铸件毛坯存在一定的铸造缺陷，其毛坯内部存在残余应力，还需修正毛坯 外形。 第二阶段毛坯的粗加工，去除毛坯材料商的大部分加工余量。在进入半精或 精加工之前需确定粗定位基准，加工出底面作为下一加工的加工定位基准，确保 工件的加工技术要求。此外，在这一阶段其它表面应尽量完成粗加工处理。 第三阶段底板孔和上表孔加工，底面孔 420 加工要求一般，需要设计使 用专用钻孔夹具，以保证孔的位置精度和提高生产效率。 第四阶段半精加工，为主要表面的精加工做准备。据图 2.1 齿轮座零件对内 孔 100 的加工技术要求较高，为达到该精度要求必须进行半精车。 最后阶段是主要表面的精加工，使主要表面加工质量达到设计要求，同时完 8 成精基准的修正等工序，以便定位基准的可靠与准确。 2.3.3 工序的集中与分散 a. 工序集中，将工件和加工内容 集中在少数几道工序中完成，在每道工序中的 加工内容较多。比如在该齿轮座的机械加工工程中可在同道工序中对底面孔 420 和底板孔 230H7 进行加工。其特点是： 可采用专用生产设备，生产率高； 可在一道工序中对工件进行多项加工，减少安装次数； 减少机床的使用数量； 经济效益好，生产成本低，操作生产人员少。 c. 工序分散，与工序集中相对，在一道工序中加工内容较少，将工件的加工内 容分散在多道工序中加工。其特点是： 工艺性简单，加工方便； 对生产操作技术要求不高； 所需机床设备多，安装次数多。 2.3.4 工序的安排 机械加工顺序，遵行“基面先行”原则，对基准面底面及上外圆面 R60 进行 先行加工，作为基准面；遵行“先粗后精”原则，先对毛坯零件进行粗加工去除 大部分加工余量，为后面的精加工做准备；遵行“先主后次”原则，主要表面内 圆 100 和上表侧面应先行加工，再对其它次要表面进行加工；遵行“先面后孔” 原则，在对底面孔 420 和底板孔 230H7 还有上表侧孔 420H7 加工之 前，应先对底面、内圆面及上表侧面先行加工，因为以面做为孔的定位基准确保 定位基准的准确性，以保证加工工序之间互不影响，保证工件加工质量。 热处理工序，该零件毛坯为铸件，需在机械加工前进行正火处理或时效处理 来消除铸造时毛坯内部的残余应力。 辅助工序，铸件毛坯有很多缺陷，尤其是对复杂形状零件，需对毛坯进行去 毛刺、清理、终检等辅助工序。 2.3.5 拟订工艺路线 为确保零件在经过一系列的机械加工后到达图纸零件的几何形状、尺寸精度、 位置精度及各项技术要求等，必须制定一个合理完整的工艺线路方案。 由于确定的生产纲领是大批量生产，因此采用机床专用夹具、工具、量具等， 并考虑到加工工序的集中性，减少机床和工作人员的安排数量，以调高生产效率 降低生产成本。 工艺路线一： 铸造，时效处理 工序 1：粗铣底面和上端侧面 工序 2：粗车内圆 100 9 工序 3：去毛刺 工序 4：半精铣上端侧面 工序 5：精车内圆 100 工序 6：检测 工序 7：钻孔 工序 8：倒角 工序 9：去毛刺、清理 工序 10：总检 工艺路线二： 铸造，时效处理 工序 1：粗铣底面和上端侧面 工序 2：半精铣上端侧面 工序 3：去毛刺 工序 4：粗车内圆 100 工序 5：精车内圆 100 工序 6：检测 工序 7：钻孔 工序 8：倒角 工序 9：去毛刺、清理 工序 10：总检 两个工艺方案中不同之处在工序 4 与工序 2 位置的交换，其它的工序都一样。 这两道工序是为了获得面的切削加工。方案一是严格遵行“先粗后精”的原则， 先对面进行粗加工后再精加工；方案二是在对一道工序中尽量完成一个面的完整 加工，在粗加工面时，紧接着它的（半）精加工。相比两个方案都可以达到加工 面的表面精度要求，突出点在于方案二在不失加工原则下，减少对工件的装夹次 数，节约了加工工时，且到达加工技术要求。 此外，选择方案是还需考虑工厂的具体生产条件等因素。如机床设备、夹具、 工具、量具等，本次设计方案参考方案二并综合考虑其他因素，具体加工方案工 序如下所示： 毛坯为砂型铸件，清理后需对毛坯时效处理，以消除内应力提高加工切削性 能，在毛坯车间，应认真检查是否满足技术加工要求再送入机械加工车间进行加 工。 毛坯铸件，时效 工序 1：粗铣底面和上端侧面 工序 2：半精铣上端侧面至达到表面精度要求 Ra3.2 工序 3：钳工去毛刺 工序 4：专用夹具，粗车内圆 100 工序 5：精车内圆 100 工序 6：检测 工序 7：专用夹具，钻底板孔和上端面孔 工序 8：倒角 10 工序 9：钳工去毛刺、清理 工序 10：总检入库 根据此工序安排，制定出机械加工工艺过程卡及工序卡。见附表机械工艺加工过 程卡，附表机械加工工艺卡。 2.3.6 加工设备及工艺装配 a. 机床的选择 依据查阅的参考资料，选择各项工序所用的机床列下： 铣底面及上端侧面，选用铣床 X51，专用夹具和游标卡尺。 车 100H7 内圆，选用 CA6163 卧式车床，V 型块装夹和内径千分尺。 钻孔 420H7，230H7，420，选用 Z525 钻床，钻孔专用夹具和内 径千分尺。 b. 夹具的选择 本零件的生产类型是大批量生产，为提高生产效率，所用的机床夹具应都为专用夹具。 c.刀具的选择 查阅相关资料，选择各加工工序的刀具如下： 车刀，选择刀片材料为 YG6、刀杆尺寸为 16mm25mm 的高速钢车刀。 铣刀，选用刀具材料为高速工具钢直径60 的直柄立铣刀。 钻 20 孔选用高速钢麻花钻钻头，d= 20mm, 钻 30 孔选用高速钢麻花 钻钻头,d= 30mm 倒角，选用 75外圆车刀 d. 量具的选择 量具主要是根据生产类型和检验精度来选择。在单件小批量生产中采用通用 量具即可，而大批量生产中益采用专用量具以提高检测速度。根据零件的尺寸、 形状、精度要求量具可选： 加工面的量具用分度值为 0.02mm 的游标卡尺 选择孔的量具，因加工的孔精度都为 IT7，选用 1-50mm 的内径千分尺即可满 足检测的技术要求 2.3.7 工序尺寸的确定 底面尺寸 40 厚及 250 跟 120 的环型腔 毛培尺寸为 40mm,毛培余量为 2mm,粗加工一次走刀完成底面加工，型腔有粗铣自 动走刀完成，查阅资料得出工序尺寸和加工余量。 粗铣 40mm z=0mm 粗铣 6mm z=1mm 半精铣 5mm 上端侧面 20 厚及型腔 10 厚 毛坯尺寸为 22mm,毛坯余量为 2mm，粗加工一次走刀完成，型腔毛坯尺寸为 10， 毛坯余量为 10mm,粗铣加工余量为 1mm,查阅资料得出工序尺寸和加工余量。 粗铣 20mm 11 粗铣 11mm z=1mm 精铣 10mm 内圆 100H7 毛坯尺寸为 96mm,毛坯余量为 4mm,粗车余量为单侧余量为 0.5mm，查阅资料得 出工序尺寸和加工余量。 粗车 99mm 2z=1mm 精车 100mm 孔 20 和孔 30 底板孔 20 与孔 30 的加工长度为 40mm，钻孔余量为 4mm，毛坯为实心，冲出 为通孔；上端侧孔 20 的加工长度为 20mm，钻孔余量为 4mm，毛坯为实心，冲 出为通孔。孔内加工精度要求不高，查阅资料得出工序尺寸和加工余量。 钻 16mm 2z=4mm 镗 20mm 钻 26mm 2z=4mm 2.3.8 切削用量及基本工时 工序 1 粗铣底面和上端侧面 a.加工条件 机床：铣床 X51 刀具：高速工具钢直径60 的直柄立铣刀 ap=2 , d0=60mm ,v=125r/min , z=4 b.计算切削用量 （1）粗铣底面 确定背吃刀量，因加工余量不大，一次走刀可完成铣削 ap=2 确定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为 7.5 kw,中等系统刚度。 根据查阅文献得出 z=0.2/齿 ,则 ns=min/48.663 60 12510001000 r d v 按机床标准选取 nw=700r/min min/88.131 1000 70060 1000 0 m nd v w 当 nw=700r/min 时 w=zznw=0.24700=560mm/r 按机床标准取 w=600mm/r 计算工时 切削工时： =410mm , 1 =2mm , 2 =300mm ,则机动工时为 12 tm=min5 2 . 0700 3002410 21 zwfn lll （2） 粗铣上端侧面 确定背吃刀量，因加工余量不大，一次走刀可完成铣削 ap=2 确定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为 7.5 kw,中等系统刚度。 根据查阅文献得出 z=0.2/齿 ,则 ns=min/48.663 60 12510001000 r d v 按机床标准选取 nw=700r/min min/88.131 1000 70060 1000 0 m nd v w 当 nw=700r/min 时 w=zznw=0.24700=560mm/r 按机床标准取 w=600mm/r 计算工时 切削工时： =240mm , 1 =2mm , 2 =50mm ,则机动工时为 min4 2 . 0700 502240 2 21 zw m fn lll t 工序 2 半精铣上端侧面 a. 加工条件 机床：铣床 X51 刀具：高速工具钢直径60 的直柄立铣刀 ap=2 , d0=60mm ,v=125r/min , z=4 b. 计算切削用量 确定背吃刀量，因是半精铣加工余量为 2mm，份四次走刀可完成铣削 ap=0.5 确定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为 7.5 kw,中等系统刚度。 根据查阅文献得出 z=0.2/齿 ,则 ns=min/48.663 60 12510001000 r d v 按机床标准选取 nw=700r/min min/88.131 1000 70060 1000 0 m nd v w 13 当 nw=700r/min 时 w=zznw=0.24700=560mm/r 按机床标准取 w=600mm/r 计算工时 切削工时： =240mm , 1 =0.5mm , 2 =40mm ,则机动工时为 tm=min4 2 . 0700 405 . 0240 2 21 zwfn lll 工序 3 粗车内圆 100H7 a. 加工条件 机床：CA6163 卧式车床 刀具：刀片材料为 YG6、刀杆尺寸为 16mm25mm，高速钢车刀 b. 计算切削用量 （1） 已知 100 的内圆粗加工余量为 3mm，实际加工余量为 1.5mm,可一次加工 完成，轴向长度为。 （2） 确定进给量 ： 据查阅资料，当刀杆尺寸为16mm25mm，ap3mm 及工件直径为 100 时， =0.6-0.9mm/r,取 =0.8mm/r (3) 计算切削速度 按查阅资料，切削速度计算公式为（T=60min） 刀具材料 YG6 smv y p x mm v k C v fa T v v / 1 60 其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 m=0.2 内圆纵刀： kv=1.0 所以，v=3m/s (4) 确定主轴转速 min/59760 9614 . 3 31000 60 1000 r d v n w c v 按机床标准取值机床转速为 600r/min,切削速度为 v=2.7m/s (5) 计算切削工时： (6) 按机床车削基本时间公式计算 =280mm 1 =0 2 =0 3 =0 min58 . 0 8 . 0600 280321 fn llll t w 工序 4 精车内圆 100H7 14 a. 加工条件 机床：CA6163 卧式车床 刀具：刀片材料为 YG6、刀杆尺寸为 16mm25mm，高速钢车刀 b. 计算切削用量 刀具不变，毛坯进行了粗加工所以表面精度比原先的高，可未达到图纸精度要求 （1) 单边切削余量为 0.5mm，则背吃刀量为 0.5mm （2) 进给量 =0.6-0.9mm/r，取 =0.6mm/r （3) 由于粗加工的转速为 2.7m/s,尺寸相差不大，固也取 v=2m/s （4) 确定机床主轴转速 min/39860 9614 . 3 21000 60 1000 r d v n w c 按机床标准取值 n=400r/min,g 该转速下的实际切削速度为 v=1.4m/s （5） 计算切削工时 按机床车削基本时间公式计算 =280mm 1 =0 2 =0 3 =0 min17 . 1 6 . 0400 280321 fn llll t w 工序 5 钻孔 20 a. 加工条件 加工材料：HT200，硬度 200-220HBS，铸件 工艺要求:孔径 d=20mm,通孔长 40mm 和 20mm，精度要求不高 机床：选用 Z525 钻床和钻孔专用夹具 刀具：高速钢麻花钻钻头 20 b. 选择切削用量 （1） 进给量 按加工要求决定进给量，根据切削用量手册当铸件硬度在大于 200HBS 时， 有 =0.31-0.39mm/r (2) 切削速度 v 根据切削用量手册当铸件硬度 b=200-220HBC 时，=0.4mm/r,d0=20 时， vc=18m/min。 该切削速度需经修正，修正系数为：KTV=1.0 KMV=0.88 KSV=0.75 KtV=1.0 Kv=KTVKMVKSVKtV=1.00.880.751.0=0.66 固 v=vcKv =180.66mm/min =11.88mm/min n= 0 1000 d v 15 min/17.189 min/ 2014. 3 88.111000 r r 根据钻床标准值将转速 n 圆整为 200r/min,vc=11.08m/min (4) 基本工时 t 根据公式： nf L t 其中，L= +y + , =40(20),查得 y +=6mm,计算结果： L=（40+6）mm=46mm , L=(20+6)mm=26mm 所以，,min575 . 0 min 4 . 0200 46 t min325 . 0 min 4 . 0200 26 t 第三章第三章 钻孔夹具设计钻孔夹具设计 3.13.1 问题的提出问题的提出 为了提高生产效率，降低劳动强度，设计钻孔 20 的专用夹具，该夹具设 计以低端孔为设计要求展开设计。为确保孔的加工质量，关键在于定位基准的准 确性和可靠性。 3.23.2 定位基准的选取定位基准的选取 考虑到定位的准确、简单、快速等因素，选择底面和内圆孔 100 的中心为 主要定位基准，这样可以保证钻孔位置的准确性及同轴度要求，使零件的装配性 能得到满足。底面采用支撑钉为定位元件，支撑钉限制了 3 个自由度， z ，；中心孔采用短心轴为定位元件，短心轴限制了，；该定位方案满足 x y x y 钻孔加工技术要求，方案由图 3.1 所示： 16 图 3.1 定位方案图 3.33.3 确定夹紧机构确定夹紧机构 此夹紧机构选用的是螺旋压板夹紧机构，图 3.2 所示为螺母夹紧方式，夹紧 力小于作用力，主要用于夹紧力不大和夹紧行程需调节的场合。 图 3.2 夹紧装置 3.43.4 绘制夹具装配图绘制夹具装配图 钻孔夹具装配图图 3.3 所示。 17 图 3.3 钻孔夹具装配图 3.53.5 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 夹紧力的计算按钻削加工计算，可保证实际夹紧效果的可靠性。 钻削轴向力的计算： NkfdFF88.58420 . 1 4 . 0 20 2 . 6118 . 9 12 . 6 81 . 9 7 . 0 0 7 . 0 扭矩的计算： Nkf d Mm 8 . 540 . 1 4 . 020 0311 . 0 18 . 9 0311 . 0 81 . 9 8 . 02 0 8 . 0 2 夹紧力的计算： N Df MK J28 . 1 2 sin1 2 sin 2 3.63.6 定位误差分析定位误差分析 钻孔夹具是以内圆孔 100 为定位基准采用的是短心轴，以底面为基准采用 的是支撑钉，为了满足工序的加工要求，必须使得加工误差总和小于或等于所规 定工序误差。 根据国家标准规定，查阅相关资料可得： 取 m（中等级）即：尺寸偏差3 . 020 a. 基准不重合误差 18 图 3.1 所示为短心轴与内圆孔 100 双边接触以中心孔定位 jb=0 H 图 3.4 心轴定位基准误差图 b. 定位基准位移误差 mm D jw071. 0 2 sin2 工序误差总和： jb+jw=0+0.071mm=0.071mm0.1mm 由此可知，设计的夹具能够满足生产加工要求。 3.73.7 夹具操作说明夹具操作说明 使用本夹具时，按以下操作步骤： （1） 将齿轮座零件对好中心孔插入短心轴，放好在支撑钉上； （2） 松开紧固螺母将压板压好在工件上，再转动螺母预紧固； （3） 检查工件是否安装平整，定位好，若好可紧固加工； （4） 钻孔完成后，转动螺母松开压板，将工件取下； （5） 检测工件是否加工完好。 19 第四章第四章总结总结 本论文主要围绕齿轮座零件的机械加工工艺及夹具设计进行展开，其中主要 内容包括：对零件图样的分析，计算生产纲领确定生产类型，毛坯的选择、毛坯 的加工尺寸，零件的工艺规程和加工方案，切削用量的选择与计算，数据的处理 等。夹具设计主要是对钻 20 孔，涉及的内容有：定位基准的选定，确定定位、 夹紧元件，夹具定位误差分析与计算，夹具装配图的绘制等。在完成零件的工艺 设计和夹具设计后，制作并填写工艺卡片，最后撰写参考文献，编辑附录等工作。 通过对本课题论文的完成，体会到这是一项对所学知识的综合性应用实战， 掌握了一个中等复杂类零件的加工工艺过程，学会了专用夹具的设计方法与步骤， 懂得了工艺加工文件的编写，明白查阅文献资料的重要性等一些相关机械类的知 识。 由于能力的限制，设计中并没有很好地对齿轮座零件的加工工艺及夹具设计 做充分、准确的设计，内容中