FX501细纱机蜗轮轴承座加工工艺及工装设计
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FX501
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FX501细纱机蜗轮轴承座加工工艺及工装设计,FX501,细纱机,蜗轮,轴承,加工,工艺,工装,设计
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前言 根据工件加工的需要，以独立的通用部件为基础，配以部分专用部件组成的专用机床，称之为组合机床。它适用于小批、大批、大量生产企业，多用于加工量大的大、中型箱体和箱体类工件，完成钻孔、扩孔、车端面和凸台、在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面。 通用部件是组成组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头、传动装置、动力箱、进给滑台等为动力部件。用以安装动力部件的通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。 组合机床的特点： a组合机床由7090%的通用部件组成，可以缩短设计和制造周期。而且在需要的时候，还可以部分或全部进行改装，以组成适应新加工要求的新设备。这就是说组合机床有重新改造的优越性，其通用部件可以多次重复利用。 b组合机床是按具体加工对象专门设计的，可以按最佳工艺方案进行加工。 c在组合机床上可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工，是实现集中工序，提高生产效率的最好途径。 d.组合机床是在工件一次装夹下用多轴实现多孔同时加工，有利于保证各孔相互之间的精度要求，提高产品质量；减少了工件工序间的搬运，改善了劳动条件；减少了占地面积。 e由于组合机床大多数零、部件是同类的通用部件，简化了机床的维护和修理。 f组合机床的通用部件可以组织专门工厂集中生产，有利于提高产品质量和技术水平，降低制造成本。 随着电子技术的飞速发展，根据大批量生产多样化、中小批量多品种生产高效化的要求，以及产品更新加速的特点，70年代以来发展了新型组合机床-柔性组合机床。它是应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具、刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。 在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。 机床夹具是在机床上加工零件时所使用的一种工艺设备，用它来准确地定位工件与刀具之间的相对位置，即实现工件的定位与夹紧，以完成加工所学要的准确相对运动。 由于夹具能有效地保证加工精度和提高劳动生产率，故已成为机械加工中不可缺少的工艺装备。为了适应机械制造业中产品更新快、品种多、中小批生产的要求，近些年来夹具设计的发展表现在以下几个方面： a通用夹具朝高精度、高效率、大范围方向发展； b专用夹具的发展不仅注重高精度与高效率，而且朝标准化与规格化方向发展； c大力发展可调整夹具与组合夹具； b发展能扩大机床使用范围和性能的夹具； e夹具的设计与制造采用新工艺、新结构、新材料。1 蜗轮轴承座加工工艺规程设计1.1零件的分析1.1.1零件的作用题目给出的零件是轴承座，它的主要的作用是用来支承、固定的。它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时传动箱分出部分动力将运动传给进给箱。轴承座中的主轴是机床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值也将大打折扣。1.1.2零件的工艺分析 零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。传动箱体需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：（1）主要加工面：1）铣上下平面保证尺寸121mm，平行度误差为0.032）铣两端面保证尺寸185与下平面的平行度误差为0.023）镗80孔、72孔至所要求尺寸，并保证各位误差要求4）钻侧面12M8螺纹孔5）钻侧面8M8螺纹孔6）钻其它平面各孔（2）主要基准面：1）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：轴承座上表面各孔及螺纹孔2）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：主要是下平面各孔及螺纹孔1.2轴承座加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施1.2.1确定毛坯的制造形式零件的材料HT200。由于年产量为5000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。1.2.2基面的选择定位基面的选择定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工作。基面选择得正确、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率。 在选择定位基面时，需要同时考虑以下三个问题：(1) 以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行?(2) 为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面?(3) 是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面?精基面的选择：根据精基面的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准。 （1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制z、z、y、y、五个自由度。再以一面定位消除x、向自由度，达到定位,目的。（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。1.2.3确定工艺路线制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。(1)选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度，并综合考虑各个方面工艺因素的影响。一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他次要表面的加工方法。(2)在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。(3)排加工路线图表。当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别，先在列出零件大量生产时的工艺路线。见附表.（1）用查表法确定工序余量。（2）当无基准转换时，工序尺寸及其公差的确定应首先明确工序的加工精度。（3）当有基准转换时的工序尺寸及其公差应由解算工艺尺寸链获得。（4）确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。切削用量的选择单件小批生产时，一般可由操作工人自定，大批生产条件下，工艺规程必须给定切削用量的详细数值，选择的原则是确保质量的前提下具有较高的生产率和经济性，具有选用可参考各类工艺人员手册。我要加工的轴承座加工工艺规程如下表:工艺路线方案工序1粗铣上平面工序2粗铣下平面工序3粗铣宽度为185mm的端面工序4镗80孔工序5镗80孔工序6钻上平面12-M8螺纹底孔工序7钻下平面8-M8螺纹底孔工序8钻侧面3-M10螺纹底孔工序9钻2-5锥孔工序10钳工，攻丝各螺纹孔2机床总体设计21被加工零件分析 被加工零件：蜗轮轴承座 材料：HT200 硬度：HB180-240年产量：5000件加工部位：两端面 加工要求：蜗轮轴承座两端表面粗糙度被加工到6.3，顶底面尺寸至1850.05mm。22机床结构的确定根据被加工零件加工要求：两端面两面粗铣，选择双面铣组合机床。被加工零件置于移动工作台上，两边分别设两把铣刀，以两个电动机驱动。另外还应有部件包含：两个侧底座，一个中间底座，两个铣削头，及两个主轴箱及夹具。23 本组合机床的特点a.结构牢固, b.刚性好, c.尺寸调整范围大, d.单位工作效率高, e.精确度好，f.操作简便，g.可对铸件进行大行程走刀，h.强力铣削。24 切削用量的确定 在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和关键工序的切削用量选择是十分重要。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的结构形式及工作可靠性均有较大的影响。241切削用量选择的特点 a组合机床长采用多刀多刃同时切削，为尽量减少换刀时间和刀具的消耗，保证机床的生产率及经济效果，选用的切削用量比普通机床单刀加工时低30%左右。 b组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给。因此，同一滑台带动的多轴箱上所有刀具的每分钟进给两相同，即等于滑台的工进速度。242切削用量选择的方法 a应尽量作到合理使用所有刀具，充分发挥其使用性能。 b复合刀具切削用量选择应考虑刀具的使用寿命。 c多轴镗孔主轴刀头均需定向快速进退时，各镗轴转速应相等或成整数倍。243刀具的选择被加工零件材料为HT200，故选择硬质合金端铣刀。文献资料8P54 规格：400 齿数：20244铣削用量的确定 根据：a.铣刀种类：硬质合金端铣刀 b被加工零件材料：HT200 c工序：粗铣 查得：a.铣削深度：25mm 取4mm b.铣削速度v：5080m/mm 取80 m/mm（大平面尽量取大原则） c每齿走刀量：0.20.4mm/z 取0.2 mm/z（大平面尽量取小原则） 文献资料9P132P133 转速：n=v1000/D=801000/3.14400=93.69r/min 圆整为：n=64 r/min 实际切削速度：V=nD/1000=80.4m/min 每分钟进给量：V=fn=200.260=240mm/min245计算切削功率 根据：每分钟进给量：V=240mm/min 铣削深度：180 铣削深度： a=4mm 铣削宽度：a=580mm 每齿进给量: f=0.2mm/z 查表得： P=7.8kw 根据文献资料9P105 由于功率损耗，取=0.85 P= =9.1kw25 各部件的选型251选择电动机根据：P= 9.1kw选择电动机Y160L-6 根据文献资料9P115参数： 表2-1 电动机参数PL电机转速输出轴转速动力箱型号11kw53514607301TD63252选择铣削头根据电动机功率：P= 9.1kw ，以及刀盘直径：=400mm 选取铣削头1TX40（有滑套） 根据文献资料9P104 参数：（如图） 图2-1 铣削头 表2-2 铣削头尺寸参数bLdLbdhL400500128.57160355M1620080图2-2铣削头联系尺寸再根据铣削头查得尾置式齿轮传动铣削头联系尺寸 根据文献资料9 ： 表2-3铣削头联系尺寸BBBLLLLHHH400355400630160380535200275.1650Hcd41012518253选择工作台 根据被加工要求，即同时铣蜗轮轴承座的两面，铣刀在加工过程中不移动，故选择移动工作台。由移动工作台在加工过程中，实现快进和工进。根据被加工零件尺寸：被加工平面250250mm和330330mm，顶底面距离为427mm， 移动工作台的宽度W=800mm； 铣削宽度：a=580mm，夹具底座宽1140mm, 移动工作台的最小行程为1150mm选移动工作台，型号：1AYU80IV 根据文献资料9P119参数：（如图） 图2-3移动工作台 表2-4移动工作台尺寸WHSLLLLL800280115012502440232232230254选择侧底座 侧底座用于卧式组合机床，其上面安装滑台、主轴箱、铣削台等部件，侧面与中间底座相连接时用键或锥销定位。侧底座的长度应与滑台相适应。 因为该机床无滑台，所以侧底座尺寸根据铣削头和主轴箱尺寸定。由：L=630mm, L=380mm， 根据文献资料9P27 选择1CC系列侧底座，侧底座长定为1100mm；宽取810mm；高取630m。255选择中间底座 中间底座其顶面安装夹具或输送部件，侧面与侧底座或立柱底座相连接，并通过端面键或定位销定位。根据机床配置形式不同，中间底座有多种形式，如：双面卧式组合机床的中间底座，两侧面都安装侧底座；三面卧式组合机床的中间底座为三面安装侧底座；立式回状工作台式组合机床，除了安装立柱外，还需安装回转工作台。总之，中间底座的结构，尺寸需根据工件的大小、形状以及组合机床的配置形式等来确定。因此，中间底座一般按专用部件进行设计，但为了不致使组合机床的外廓尺寸过分繁多，中间底座的主要尺寸应符合国家标准规定。根据多工位移动工作台尺寸：宽W=800mm,长L=2800mm，根据文献资料9P26-27中间底座尺寸选为：宽：900mm， 长：2800mm, 高：65mm 256机床分组为了便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同的功能划分编组。组号划分如下：第1019组支承部件。一般由通用的侧底座、立柱及其底座和专用中间底座等组成。第2029组夹具及输送设备。夹具是组合机床主要的专用部件，常编为20组，包含工件定位夹紧及固定导向部分。第3039组电气设备。电气设计常编为30组，包括原理图、接线图和安装图等设计。专用操纵台、控制柜等则另编组号。第4049组传动装置。包括机床中所有动力部件如动力滑台、动力箱等通用部件，编号为40组，其余需修改部分内容或专用的传动设备则单独编组。第5059组液压和气动装置。第6069组刀具、工具、量具和辅助工具等。第7079组主轴箱及其附属部件。第8099组冷却、排屑及润滑装置。第9099组电气、液压、气动等各种控制挡铁。26绘制“三图”绘制组合机床“三图”，就是针对具体零件，在选定的工艺个结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。261 被加工零件工序图图2-4工序图说明：a在此道工序前，上一道工序为粗铣该图中的两端表面。b在此工序中，把图中下表面做为定位基准面，上表面有四个对称的加紧点，下表面用两个支承板支承，并在下表面上的两个孔中装两个定位销，即采用一面两销定位。为防止过定位，两个销采用一个圆柱销和一个削边销的组合。 c本工序把顶底面尺寸加工至4270.3mm，表面粗糙度被加工到6.3262加工示意图图2-5加工示意图说明： a切削功率：P=7.8kw b. 切削速度：V=80mm/min c. 铣削深度：a=4mm d. 每分钟进给量： V=240mm/min e. 转速： n=64r/min263机床联系尺寸总图图2-6 机床联系尺寸图说明：a铣削动力由左右两个电动机提供。b被加工零件的快进和工进由移动工作台提供。c机床装料高度为，650mm。国家标准为850mm1060mm,但该机床由于被加工零件尺寸较大，且工人需在零件上表面实行对零件的手动夹紧（手动夹紧高度为1300mm），而装料过程相对容易。故降低了装料高度。264机床生产率计算卡 根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负载率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。 a理想生产率Q（单位为件/h）是指完成年生产纲领A（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制取2350h，两班制取4600h，则： Q=14.6 (件/h) b实际生产率Q 实际生产率Q（单位为件/h） 是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。则： Q= （2-1）式中 -生产一个零件所需时间（min），可按下式计算： =+= （2-2）式中 、-分别为刀具第、第工作进给长度，单位为mm； =580mm；在此工序中只有一次工进，故=0mm。 、-分别为刀具第、第工作进给量，单位为mm/min； =256mm/min；在此工序中只有一次工进，故=0mm。 -当加工沉孔、止孔、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需要的时间，单位为min； 转速：n=64r/min,故停刀时间=5s 、-分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为mm; =350mm，=950mm。 -动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取56m/min；用液压动力部件时取310m/min； 在此机床中采用机械动力部件，=5m/min。 -直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1min； 此工序中取=0.1min。 -工件装、卸（包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切削及吊运工件等）时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取0.51.5min。此工序中，夹具的装夹为手动装夹，故需要的时间较长，取=1min。 所有数据代入式，得=3.71min 把=3.71min代入式，得Q=16.2（件/h）c机床负荷率 在次机床中，Q=16.2（件/h），Q=14.6（件/h），即QQ，所以机床负荷率为二者之比。即：=90% 对于一般组合机床负荷率一般在0.750.9，此处机床负荷率符和标准。 表2-5 生产率计算卡生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸铁名称气缸体毛坯重量材料HT250硬度180240工序名称顶底面粗铣工序号2序号工步名称被加工零件数量铣削深度(mm)加工宽度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/min)每分钟转速(rmin)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)工时(min)机加工时间辅助时间共计1装卸工件1112工作台快进10.070.073工作台工进14580115080.386442562.272.274工作台快退10.190.180.37备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度,本机床计算时取1min总计3.71min单件工时3.71min机床生产率16.2件/h机床负荷率90%3 夹具的设计31概述 在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用于安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产效率。311夹具的作用 a保证加工精度，稳定加工质量。 由于采用专用机床夹具安装工件，可以准确地确定工件相对刀具和机床切削成形运动的相互位置。所以，加工精度易于保证，不受或少受各种主观因素的影响，可以稳定加工质量。 b提高劳动生产率，降低加工成本。 采用机床夹具安装，可使工件夹紧牢靠，有利于采用较大切削用量，减少机动时间。以达到提高生产率。 由于采用与生产规模相适应的夹具，使产品质量稳定，废品大大减少，劳动生产率提高，可使用低等级工人等，皆可大大降低加工成本。 c扩大机床工艺范围，实现“一机多能”。 在批量不大的生产条件下，工件的种类和规格多，而机床品种和数量却有限。采用机床夹具，可使机床“一机多能”。 d减轻劳动强度，保证安全生产。 使用专用夹具安装工件，定位方便、迅速，夹具又可采用增力、机动等装置，因此可以减轻工人的劳动强度。根据加工条件，还可以设计防护装置，确保操作者安全。 e在流水线生产中，便于平衡生产节拍。 工艺过程中，当某些工序所需工序时间特别长时，可以采用多工位或高效夹具等以提高生产效率，使节拍平衡。312机床夹具的分类a通用夹具：通用夹具是指已标准化，且有较大适用范围的夹具。 b专用夹具：专用夹具是指根据零件机械加工工艺过程中的某一工序而专门设计的。 c可调整夹具：可调整夹具是在加工完一种工件后，经过调整或更换个别元件，即可加工形状相似，尺寸和加工工艺相近的多种工件。 d专门化拼装夹具：这类夹具是针对某工序加工要求，由事先制造好的通用性较强的标准元件和部件拼装而成。 e自动化生产用夹具：自动化生产用夹具是专门用于自动线和数控机床。313机床夹具的组成 a定位元件或夹定位装置 定位元件或定位装置是指用于确定工件在夹具中正确位置的元件或部件。 b夹紧元紧或夹紧装置 夹紧元紧或夹紧装置是指用于夹紧工件，使其在外力作用下仍能保持其既定位置的元件或部件。 c对刀、引导元件 对刀、引导元件是指用于确定、引导刀具与夹具定位元件互相位置的元件。 d连接元件 连接元件是指用于保证夹具与机床间相互位置的元件。 e夹具体 夹具体是指用于连接夹具各组成部分，使之成为一个整体的基础件。 f其他元件及装置 根据工件加工要求，有些夹具除上述组成部分外，还需要设置其他元件或装置。314夹具设计方法与步骤 a设计前的准备 b拟定夹具结构方案、绘制草图 确定定位方案 对刀和导向方式的选择 确定夹紧方案 设计夹具体，绘制夹具结构草图 c绘制夹具总图 d绘制夹具零件图32设计的前期准备a.通过分析被加工零件图，零件为蜗轮轴承座，才料为铸铁，该工序的加工要求是两端平面粗铣，铣削气缸体表面至Ra为6.3，顶底面尺寸至1850.05mm，b此道工序是在两侧面粗铣完成后的进行的，所以在该工序在铣顶底面时，可以把两侧面作为基准平面和定位平面。c机床为双面铣组合机床，夹具体的安装高度为345mm。d所使用的刀具为硬质合金端铣刀，规格400，33定位装置的确定 331概述 工件在加工前，必须首先使它相对于刀具和切削成形运动占有正确的位置，即工件的定位。工件在夹具中的定位，是指同一批工件中的任何一个，在夹具中按定位要求与定位元件相接触或配合，都能使其占有正确位置的过程。拟定夹具设计方案时，定位方案是必须首先确定的问题，它对夹具总体设计方案的确定乃至整个夹具的成败，都起着决定性的作用。 工件定位的基本原理：又运动学已知，任一刚体在空间三个互相垂直的坐标系中，有六个自由度，即沿三坐标轴的移动自由度和绕三个轴的转动自由度，分别用、和、表示。未定位前的工件即相当于自由刚体，是无法进行加工的。因此，为了使工件在夹具中有一个正确位置，必须对影响工件加工面位置精度的自由度予以限制。 在该工序中，采用全定位夹具对被加工零件进行夹紧。全定位：工件在夹具中定位，如果夹具有六个支承点，则工件的六个自由度全被夹具所限制，使工件在夹具中占有完全确定的位置时，这种定位方式称为“全定位”。332定位方式 下表面用两个支承板，上表面是二个压紧点，另外下表面用两个销定位，采用一面两销定位。 为了防止过定位，增加两个孔连心先方向上的间隙，把第二个销碰到工件孔壁的部分削去，只留下左右一部分圆柱面，也起到减小第二销直径的作用。由于垂直于连心线方向上第二销直径没有减小，故对工件的转角误差没有影响。安装削边销的时候，削边方向要垂直于连心线，为了保证削边销的强度，通常采用菱形结构。 采用这样的定位方法后，圆柱销和削边销就限定了被加工零件的、和三个方向的自由度；下面两个支承板和上面四个夹紧装置限制了被加工零件的、和三个方向的自由度。333定位元件根据轴承座上孔径的大小，选择直径为的圆柱销，定位销头部有15导角。a削边销尺寸的确定 根据文献资料2P24，表3-1，如下： 图3-2削边销 表3-1削边销尺寸参数D(mm)36688202024243030404050b(mm)2 3 4 5 5 6 8B(mm)D-0.5D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 D-5由上述表格可查得在孔径为10的情况下，B=8mm；b=4mm。根据文献资料2P24，查得极限偏差为g6b工件的转角误差 图3-3 转角误差图 （3-1）式中 以菱形销定位的定位孔直径的公差； 菱形销直径的公差； 菱形销与孔的最小配合间隙 由上式得 0.015 0.005 故工件在任意方向偏转时，最大转角误差为0.02。c基准位移误差 0.0086mm。d基准不重合误差：基准不重合误差应从定位基准到工序基准之间的所有尺寸的公差之和在加工尺寸方向上的投影，故基准不重合度误差=0。最后，在求得基准位移误差和转角误差后，算得定位误差=0.0086mm。此值小于工件相应位置度的三分之一，即0.0086mm(0.03/3)mm=0.01mm。34确定夹紧方案341设计夹紧装置的要求 为了保持工件在定位时已取得的正确位置，并且在加工过程中在切削力、离心力、惯性力等外力作用下保证位置始终不变和不发生振动，一般夹具都应设置夹紧装置。 夹紧装置必须满足以下基本要求：a.夹紧时不能破坏工件定位已经取得的正确位置；b.夹紧力大小要可靠和适当，既要保证在加工过程中工件不发生位移和振动，又不使工件产生的形变和损伤表面超过允许的范围；c.夹紧装置应安全可靠，操作方便省力；e.夹紧装置的自动化程度和复杂程度应与生产批量和生产条件相适应；f.结构要便于制造、调整、使用和维修。342夹紧力的确定 确定夹紧力就是要确定其方向、作用点及大小。为此，应根据工件定位方式、结构特点、加工要求以及切削力与其它外力作用等情况来综合考虑。 a.紧力的方向 夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力方向应垂直于主要定位面；夹紧力的方向应有利于减小夹紧力；夹紧力的方向应是工件刚性交好的方向。根据上述准则，在本夹具设计中选择把夹紧力方向确定为从上向下垂直于水平面，即加工时被加工零件的上表面。这样一来，有助于把被加工零件固定在夹具体上，也符合夹紧力垂直于主定位面的原则。同时，这样的安排也能通过夹紧力产生的摩擦力来克服切削力。 b.紧力的作用点 夹紧力作用点的确定，是指在夹紧立方向已经确定后，来确定作用点的位置。 夹紧力作用点的选择应不破坏工件定位已经确定的位置，即应作用在支承上或支承所组成的面积范围之内；夹紧力的作用点应使夹紧系统的夹紧变形尽可能变小；夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。 根据上述准则，在本夹具设计中把四个夹紧力作用点尽量选在四角，以靠近被加工表面，并选在支承板的垂直线上，（支承板改制加长，以便于支撑点和夹紧点尽量靠近被加工表面）。 c夹紧力的大小 计算夹紧力时，为简化计算，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹具最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力。即 W=/（N） （3-2） 式中 W-实际所需夹紧力 P-切削力 P-圆柱销允许承受的部分切削力 -摩擦系数 K-安全系数 安全系数由下式计算： K=KKKKKKK （3-3） 式中，KK为各种因素的安全系数，见下表： 表3-2 安全系数 代入式（3-3）得：K=2.64 切削力 P=pA p=1300/ a=xasin x=360a/dD 式中： x-平均切削厚度圆周方向系数 a-每齿进给量 d-铣削角 -铣削导角 p-单位面积铣削力 A-铣削面积 D-刀具直径 数据代入公式得，P=1.028KN W=21.120KN 分到四个夹紧点上，每个夹紧装置上设的夹紧力为W=5.280KN35 其它元件的设计需要用到的元件主要有夹具体、支座、顶杆、压板、手柄、导向板、法兰盘等等。这些元件都是在设计中非常重要的元件，设计的过程主要参考文献资料1、文献资料2、文献资料9。详细设计情况见零件图，这里不一一介绍。36夹具的公差配合与技术要求361制定夹具公差与技术要求的基本原则 a.为了保证工件的加工精度，制定夹具公差时，应使夹具的定位、制造和调整误差的总和不超过工序公差的三分之一。 b.为了延长夹具的寿命和增加可靠性，必须考虑夹具使用中的磨损补偿问题。在不增加制造难度的前提下，应尽量把夹具公差定得小一些。 c.夹具中与工件尺寸有关的尺寸公差，不论工件尺寸公差是单向的还是双向的，都应该化为双向对称分布的公差。 d.夹具中的尺寸公差和技术要求应分别表示清楚，不要互相重复和矛盾。凡注有公差的部位，一定要有相应的检验基准。 e.当采用调整、修配等方法装配夹具时，夹具零件的制造公差可适当放大。362夹具公差的制定 根据文献资料1 P41-42表3-3夹具的尺寸公差工件加工尺寸公差夹具相应尺寸公差工件加工尺寸公差夹具相应尺寸公差0.0080.010.0060.200.240.080.010.020.0100.240.280.090.020.030.0150.280.340.100.030.050.0200.340.450.150.050.060.0250.450.650.200.060.070.0300.650.900.200.070.080.0350.901.300.200.080.090.0401.301.500.200.090.100.0451.501.800.200.100.120.0501.802.000.200.120.160.0602.002.500.200.160.200.0702.503.000.20表3-4夹具上常用配合的选择配合形式一般精度较高精度应用定位销与工件基准孔定位元件与工件定位基准间滑动定位件刀具与导套有引导作用，且有相对运动的元件间滑动夹具底座板无引导作用，但有相对运动的元件间固定支承钉定位销没有相对运动的元件间363夹具技术要求的制定夹具上凡与工件加工要求直接有关的都应标注技术要求。数值参考下表 根据文献资料1 P49 表3-5 技术要求参数技术要求参考数值（mm）同一平面上的支承钉或支承板的等高公差0.02定位元件工作表面对定位键槽侧面的平行度或垂直度0.02/100定位元件工作表面对夹具体底面的平行度或垂直度0.02/100钻套轴线对夹具体底面的垂直度0.05/100镗模前后镗套的同轴度0.02对刀块工作表面对定位元件工作表面的平行度或垂直度0.03/100对刀块工作表面对定位键槽侧面的平行度或垂直度0.03/100车、磨夹具的找正基面对其回转中心的圆跳动0.0237工序的精度分析 在机械加工中不可避免地会产生各种载荷和干扰，它们以不同的程度反映为各种加工误差。为保证加工零件能达到规定的精度，必须相应地采取各种措施，以限制和减少这些加工误差。371定位误差的分析与计算 根据文献资料1P146-149 在采用调整法加工一批工件时，夹具相对刀具的位置经调定后就不再变动。由于基准不重合，一批工件依次在夹具中进行加工时，因工序基准位置变动将使工件的工序尺寸产生变化，以这个尺寸变化范围既其极限差值称为定位误差，以表示。 本夹具是通过一面两销定位的（如图），所以此处的定位误差为圆孔定位误差。 图3-4定位误差分析图在任意方向上： （3-4） （3-5） 式中 -基准位移误差 -定位圆孔与心轴间的最小配合间隙（必要时可以在调刀时消除），此处选0.001mm。 -角度偏差 -尺寸D1的上偏差 -0.005mm -尺寸D2的上偏差 -0.005mm -尺寸d1的下偏差 -0.014mm -尺寸d2的下偏差 -0.014mm把数据代入式中得到=0.02mm；=1.146372夹紧误差的分析与估算 所谓夹紧误差是指在夹具中加工一批工件时，由于夹紧力的作用，使得工件和夹具元件发生变形，从而导致工件的工序基准在加工尺寸方向上产生的最大位置变动量。对一批工件而言，如果这个位置变动量是常树，一般可通过调整对刀和夹具在机床上的安装位置来消除它对加工精度的影响。 根据文献资料1P154 夹具的夹紧元件为压板，并以支承板支承，故用以下公式： = （3-6） -夹紧误差 -工件定位表面粗糙度 25 -工件材料硬度 180HBS -作用在定位元件上的法向力 5280N -定位元件与工件的接触面积 52.8cm 表3-6 接触变形计算系数数据代入公式为，=1.74373对刀和导向误差 夹具上的对刀或导向装置对定位元件的位置不准确，将导致加工表面的位发生变化，由此而造成的加工尺寸误差即为对刀或导向误差。 当使用铣床夹具加工工件时，采用标准塞尺和对刀块进行对刀，其对刀误差为：=T+T 查文献资料1P155式中 T-塞尺的制造公差；T-对刀块工作面对定位元件的尺寸公差374夹具的位置误差 夹具在机床上安装时，其定位元件对机床装卡面的相互位置误差将导致工件定位基准发生移动，从而使工序尺寸发生变化，这种误差称为夹具的安装误差。 产生夹具的安装误差的因素有：a. 夹具定位元件对夹具体安装基面的相互位置误差。 b. 夹具安装基面本身的制造误差及其与机床装卡面间的间隙所产生的连接误差。 查文献资料1P159 根据本机床夹具安装形式，主要取决于夹具体和安装夹具的移动工作台之间的平行度。此处平行度误差为0.02mm。375加工方法误差 加工方法误差是指在切削加工过程中，因机床、刀具质量、工件材质以及由于切削力、切削热的作用而引起的工艺系统弹性变形、热变形等因素使加工表面位置发生变化，从而造成的加工尺寸误差。 查文献资料1P159表3-7 平面的加工方法误差 本机床加工方法为端面粗铣，B=320mm，L=580mm，即L3B故=70376保证加工精度的条件 利用夹具加工时，机床夹具工件刀具机床形成一个封闭的加工系统。它们依次相联系，最后形成刀具和工件间的正确位置关系，保证工序尺寸A的要求。在这个封闭系统中，影响都表现为对加工尺寸A产生影响。显然，为了确保加工要求A，上述各项误差的总和应不超过工序尺寸A的公差T 本工序的尺寸为4270.3mm，故T=0.3mm。 而=0.041mmT 所以该机床和夹具的设计是可以满足加工要求的。4总 结为期三个多月的毕业设计业已经
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