机械制造技术课程设计-齿条零件的加工工艺及夹具设计.doc

设计说明书论文题目： 齿条加工工艺及夹具设计所属系部： 指导老师： 职 称： 学生姓名： 班级、学号: 专 业： 年 月 日III【摘要】本文是对齿条加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。关键词：齿条，加工工艺，加工方法，工艺文件Abstract: This article is about the technological analysis of shell processing and application, including the analysis of part drawing, the selection of blank, the clamping of parts, the formulation of process route, the selection of cutting tools, the determination of cutting parameters, and the filling of processing documents. Select the correct processing method and design the reasonable processing process. Key words: shell, processing technology, processing method, process file全套图纸加扣 3012250582目 录第1章 绪论11.1课题研究的意义及现状11.2课题主要研究内容11.3研究方法和手段21.4研究目标21.5方案可行性分析2第2章 零件的分析32.1 零件的作用32.2 零件的工艺分析3第3章 齿条的加工工艺规程设计43.1毛坯的选择及铸造方法43.2基准的选择43.2.1粗基准的选择43.2.2精基准的选择43.3 齿条加工主要工序安排53.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定73.5 确定切削用量及基本工时（机动时间）7第4章 钻孔夹具设计164.1设计要求164.2 夹具设计184.2.1 定位基准的选择184.2.2 切削力及夹紧力的计算184.3 定位误差的分析214.4 钻套、衬套、钻模板设计与选用214.5 确定夹具体结构和总体结构234.6 夹具设计及操作的简要说明24总 结25参考文献26致 谢2725第1章 绪论1.1课题研究的意义及现状当前，我国中小零部件机械产业正处于稳步发展的成熟期，国外进口设备一统天下的局面已经结束，国产零部件机械已经成为主力。主要表现如下：一、国产机械的技术水平已接近或达到世界先进水平，大规模靠引进技术发展的时代已经结束，吸收、学习国外先进技术的渠道和方法大为增强，自身开发能力大大提升，大型机械开发周期一般不超过一年。二、行业格局发生很大变化。一是国外著名的机械企业纷纷在中国建厂，改变了机械生产企业的结构。它们在机械方面具有雄厚的技术和经济实力，代表着世界领先水平，今后将对中国机械行业的生产格局产生深远影响。其在产品开发、制造及知识产权保护等许多方面给中国企业提供了学习机会。二是国内著名大企业成功介入机械产品的生产，并向多品种方向发展，凭借大厂在经验、技术、经济、制造方面的实力，其机械产品在销售市场上已经占据了主导地位。这些变化，极大增强了我国机械行业的实力，对中小企业的发展也有很大影响。三、一批民营中小企业迅速成长壮大，规模和技术实力大增。尚存问题有待解决。在看到我国零部件机械行业获得长足发展的同时，一些潜在的问题也不容忽视。首先，我国多数机械企业规模偏小，抵抗风险能力有限，回款率低，流动资金不足。其次，也如同其他产品一样，我国零部件机械存在着科技投入不足、创新能力偏低等问题。对基本研发的投入很少，采用挖人才、“偷”技术的方式很普遍。所以各家的产品都是大同小异，很少有标志性的技术，原始创新很少。第三，零部件机械厂家正面临着水、电、钢材等原材料持续上涨的压力，利润损失较大，不利于进一步扩大生产。第四，对出口欧洲、美国等发达国家和地区的产品，由于不熟悉其市场准入和标准，经常遭遇“专利门槛”问题，对产品出口产生不利影响。认清趋势促进发展。针对上述问题，相关企业要重视创新，主动加大科技投入；树立尊重知识、保护知识产权的法律意识；企业对技术骨干要有留人和防挖办法；可在市场接受的范围内，适当进行涨价，以促进生产发展。1.2课题主要研究内容齿条零件的分析包括：零件用途、安装使用、零件图的加工工艺、材料毛坯以及技术要求等的分析。确定加工方法，填写加工工艺过程。1、依据国家有关标准，根据需要标注齿条装配图的尺寸公差、形位公差等；2、根据齿条的装配图，画出齿条上盖和底座的零件图。根据需要标注零件表面的尺寸公差、形位公差和粗糙度等；3、综合运用所学知识，参考有关资料，按大批生产，安排产品的加工工艺；设计加工轴承孔夹具。1.3研究方法和手段（1）调研、消化原始资料；收集整理有关机械零件设计、装配工艺、机械加工工艺、制造技术等有关资料，供设计时使用；消化零件制件图，了解零件的用途，分析零件的工艺性、尺寸精度等技术要求；分析工艺资料，了解所用材料性能、零件特性以及工艺参数。（2）完成齿条的零件图及装配图；（3）确定工艺方案，制定加工工艺文件；（4）设计加工夹具；（5）完成零件图及装配图的制作。1.4研究目标通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力，熟悉常用材料的使用性能，正确选用材料；掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法；掌握机械加工工艺的制定过程，对一般的制造过程和方法有初步的了解，了解常用的零部件设计软件，并能熟练运用二维软件进行设计。定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固，对以前所学的知识得以温故而知新，更好的掌握学过的知识，为将来的工作奠定一个良好基础。1.5方案可行性分析1）查阅相关文献，搜集有关资料。2）了解齿条的结构以及工作原理的了解，并了解夹具的结构；3)通过老师指导,同学讨论确定方案。4）根据国家有关标准，设计产品第2章 零件的分析2.1 零件的作用题目给出的零件是齿条，因此齿条的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。2.2 零件的工艺分析由齿条图可知。齿条是一个齿条，它的外表面上需要进行加工。相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1） 铣上端面，有表面粗糙度要求为6.3；（2）铣下端面，有表面粗糙度要求为6.3；（3）铣左端面，有表面粗糙度要求为12.5；（4）铣右端面，有表面粗糙度要求为12.5；（5）铣前端面，有表面粗糙度要求为3.2；（6）铣后端面，有表面粗糙度要求为3.2；（7）插齿，有表面粗糙度要求为6.3；（8）钻孔攻丝2XM8，有表面粗糙度要求为6.3；第3章 齿条的加工工艺规程设计3.1毛坯的选择及铸造方法选择毛坯时候应该考虑一下几点因素： (1)零件的力学性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。离心浇注的铸件、压力浇注的铸件、金属型浇注的铸件、砂型浇筑的铸件，其力学性能一次递减。(2)零件的结构形状和外廓尺寸：直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用锻件；形状复杂、力学性能要求不高可采用铸钢件，形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯不宜采用模锻、压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由锻造；外形复杂的小零件宜采用精密锻造方法，以避免机械加工。(3)生产纲领和批量：生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，生产纲领小时宜采用设备投资小的毛坯制造方法。(4)现场生产条件要求：现场生产条件和发展应经过技术经济分析和论证。经过分析考虑，由于零件结构一般，生产类型为大批生产，选择H68型材作为毛坯，这对提高生产率，保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。3.2基准的选择定位选择是工艺规程设计中重要的工作之一，定位选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。3.2.1粗基准的选择选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。(1)加工齿条我选择粗基准的根据如下：选择下表面为基准，能保证齿条其他表面加工余量小二均匀，符合选择重要表面为粗基准的原则；符合选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准的原则；螺栓孔上表面只用一次，加工出精基准面就不需要使用，符合粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次的原则。(2)按照粗基准的选择原则，同理我们可以选择出齿条底座的底孔的上表面为粗基准，加工齿条的下表面。3.2.2精基准的选择精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。(1)选择下端面为精基准，选择精基准的根据如下：精基准的以“基准重合”、“基准统一”、“自为基准”、“互为基准”为选择原则，并且需要保证工件定位精准、加紧可靠、操作方便。选择上盖的分合面为精基准可以简化操作，能够准确定位，加紧可靠，满足加工表面对设计基准的相对位置精度要求，方便加工其他表面。(2)按照精基准的选择原则，选择齿条底座的下端面为精基准，加工其他端面。(3)按照精基准的选择原则，选择齿条的底面与为精基准，加工齿条上端面。3.3 齿条加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。齿条加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到齿条加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。根据以上分析过程，现将齿条加工工艺路线确定如下：工艺路线一：工序号工序名称工序内容10开料型材开料20检验检验毛坯尺寸是否合格30铣铣上端面40铣铣下端面50铣铣左端面60铣铣右端面70铣铣前端面80铣铣后端面90插齿插齿100钻钻孔攻丝2XM8110去毛刺钳工去毛刺120终检入库 按图样要求检验工艺路线二：工序号工序名称工序内容10开料型材开料20检验检验毛坯尺寸是否合格30铣铣上端面40铣铣下端面50铣铣左端面60铣铣右端面70铣铣前端面80铣铣后端面90钻钻孔攻丝2XM8100插齿插齿110去毛刺钳工去毛刺120终检入库 按图样要求检验根据批量和生产要求最终工艺路线：工序号工序名称工序内容10开料型材开料20检验检验毛坯尺寸是否合格30铣铣上端面40铣铣下端面50铣铣左端面60铣铣右端面70铣铣前端面80铣铣后端面90插齿插齿100钻钻孔攻丝2XM8110去毛刺钳工去毛刺120终检入库 按图样要求检验3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“齿条”零件材料采用H68制造。生产类型为批量生产，采用型材毛坯。（1）上端面的加工余量。根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。精铣：参照机械加工工艺手册表2.3.59，其余量值规定为。（2）下端面加工余量。根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23，其加工余量规定为，现取。精铣：参照机械加工工艺手册，其加工余量取为。M8的工序尺寸及毛坯尺寸的确定加工表面加工内容加工余量（mm）精度等级表面粗糙度Ra（um）工序尺寸工序余量最小最大M8铸件钻孔攻丝86.81.2IT13IT712.53.26.80+0.1880+0.0126.80.826.981.0123.5 确定切削用量及基本工时（机动时间）工序30 铣上端面 (1) 切削深度ap:ap=3mm， (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献表2.71和2.72所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm，耐用度T=120min。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径d=63mm，齿数z=10查参考文献表2.4-84，查得切削速度v取v0.2m/s。机床主轴转速n: 根据J1VMC40MB 型数控铣床主轴转速表查取，n=65r/min则实际切削速度v： (4) 确定每齿进给量af，进给量f，进给速度vf根据参考文献资料所知，J1VMC40MB 型数控铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查参考文献表2.4-73 每齿进给量af =0.2mm/z0.3mm/z、现取af=0.2mm/z。 则 (5) 校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据参考文献资料所知，切削功率的修正系数k=1，则Pcc=2.3kw，Pct=0.8kw，Pcm=7.5kw可知机床功率能够满足要求。 (6) 基本时间tj 被切削层长度l：l=35mm 刀具切入长度l1： 刀具切出长度l2：l2=13 取l2=2mm 所以 工序40 铣下端面 (1) 查参考文献表得：ap=2mm (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度根据参考文献表2.71和2.72所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm，耐用度T=120min。 (3) 确定切削速度依据铣刀直径d=63mm，齿数z=10，耐用度T=180min时，查参考文献表2.4-84，查的切削速度取v0.2m/s。机床主轴转速n: 根据J1VMC40MB 型数控铣床主轴转速表查取，n=65r/min则实际切削速度v： (4) 确定每齿进给量af，进给量f，进给速度vf根据参考文献资料所知，J1VMC40MB 型数控铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查参考文献表2.4-73 每齿进给量af =0.2 mm/z0.3mm/z、现取af =0.2mm/z。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献资料所知，铣削时的功率（单位kw）为:当af =0.2mm/z ap=2mm,ae=50mm,v=0.2m/s时由切削功率的修正系数k=1，则Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。根据J1VMC40MB 型数控铣床说明书可知，机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间tj 被切削层长度l：l=50mm 刀具切入长度l1： 刀具切出长度l2：l2=13 取l2=2mm 所以 工序50 铣左端面 (1) 切削深度ap:ap=3mm， (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献表2.71和2.72所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm，耐用度T=120min。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径d=63mm，齿数z=10，铣削宽度ae=35mm，铣削深度ap=3mm，耐用度T=180min时,查参考文献表2.4-84，查得切削速度v取v0.2m/s。机床主轴转速n: 根据J1VMC40MB 型数控铣床主轴转速表查取，n=65r/min则实际切削速度v： (4) 确定每齿进给量af，进给量f，进给速度vf根据参考文献资料所知，J1VMC40MB 型数控铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查参考文献表2.4-73 每齿进给量af =0.2mm/z0.3mm/z、现取af=0.2mm/z。 则 (5) 校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据参考文献资料所知，切削功率的修正系数k=1，则Pcc=2.3kw，Pct=0.8kw，Pcm=7.5kw可知机床功率能够满足要求。 (6) 基本时间tj 被切削层长度l：l=35mm 刀具切入长度l1： 刀具切出长度l2：l2=13 取l2=2mm 所以 工序60 铣右端面 (1) 查参考文献表得：ap=2mm (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度根据参考文献表2.71和2.72所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm，耐用度T=120min。 (3) 确定切削速度依据铣刀直径d=63mm，齿数z=10，铣削宽度ae=50mm，铣削深度ap=2mm，耐用度T=180min时，查参考文献表2.4-84，查的切削速度取v0.2m/s。机床主轴转速n: 根据J1VMC40MB 型数控铣床主轴转速表查取，n=65r/min则实际切削速度v： (4) 确定每齿进给量af，进给量f，进给速度vf根据参考文献资料所知，J1VMC40MB 型数控铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查参考文献表2.4-73 每齿进给量af =0.2 mm/z0.3mm/z、现取af =0.2mm/z。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献资料所知，铣削时的功率（单位kw）为:当af =0.2mm/z ap=2mm,ae=50mm,v=0.2m/s时由切削功率的修正系数k=1，则Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。根据J1VMC40MB 型数控铣床说明书可知，机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间tj 被切削层长度l：l=50mm 刀具切入长度l1： 刀具切出长度l2：l2=13 取l2=2mm 所以 工序70 铣前端面 (1) 切削深度ap:ap=3mm， (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献表2.71和2.72所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm，耐用度T=120min。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径d=63mm，齿数z=10，铣削宽度ae=35mm，铣削深度ap=3mm，耐用度T=180min时,查参考文献表2.4-84，查得切削速度v取v0.2m/s。机床主轴转速n: 根据J1VMC40MB 型数控铣床主轴转速表查取，n=65r/min则实际切削速度v： (4) 确定每齿进给量af，进给量f，进给速度vf根据参考文献资料所知，J1VMC40MB 型数控铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查参考文献表2.4-73 每齿进给量af =0.2mm/z0.3mm/z、现取af=0.2mm/z。 则 (5) 校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据参考文献资料所知，切削功率的修正系数k=1，则Pcc=2.3kw，Pct=0.8kw，Pcm=7.5kw可知机床功率能够满足要求。 (6) 基本时间tj 被切削层长度l：l=35mm 刀具切入长度l1： 刀具切出长度l2：l2=13 取l2=2mm 所以 工序80 铣后端面 (1) 查参考文献表得：ap=2mm (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度根据参考文献表2.71和2.72所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm，耐用度T=120min。 (3) 确定切削速度依据铣刀直径d=63mm，齿数z=10，铣削宽度ae=50mm，铣削深度ap=2mm，耐用度T=180min时，查参考文献表2.4-84，查的切削速度取v0.2m/s。机床主轴转速n: 根据J1VMC40MB 型数控铣床主轴转速表查取，n=65r/min则实际切削速度v： (4) 确定每齿进给量af，进给量f，进给速度vf根据参考文献资料所知，J1VMC40MB 型数控铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查参考文献表2.4-73 每齿进给量af =0.2 mm/z0.3mm/z、现取af =0.2mm/z。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献资料所知，铣削时的功率（单位kw）为:当af =0.2mm/z ap=2mm,ae=50mm,v=0.2m/s时由切削功率的修正系数k=1，则Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。根据J1VMC40MB 型数控铣床说明书可知，机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间tj 被切削层长度l：l=50mm 刀具切入长度l1： 刀具切出长度l2：l2=13 取l2=2mm 所以 工序90 插齿根据公式V=312/T0.33S0.5N=0.124s0.9m1.7/D又由文献2表10-175,10-177S=2.5，T=240min，m=4代入上式得V=32.4m/min，N=0.27kw（2）插齿加工由文献2表10-174V=49/T0.2s0.5m0.3N=17910-4sm2/20.11又由文献2表10-189,10-192S=0.32，T=300min，代入上式得V=18.3m/min，N=0.062kw由（1）、（2）计算它们均小于机床所能提供的功率，故符合要求。工序100 钻孔攻丝2XM8（1） 选择钻床及钻头 选择Z525立式钻床，选择硬质合金YG8钻头，粗钻时，=6.8mm,车床主轴转速为n=50-2000r/min，取n=1000 r/min。（2） 选择切削用量a、 决定进给量 由=6mm，查表并计算得：按钻头性能可查出进给量f=0.18-0.22mm/r，按机床强度查得进给量f=0.056-1.8mm/r。最终选择机床进给量为f=0.20mm/r。 b、 切削速度n=1000r/minc、 计算工时 攻螺纹:采用高速钢刀具W18Cr4V采用精加工模式，加工行程i=3，进给量fz=0.8mm切屑速度 v=0.85m/s转速 ns=r/min ns=274.8r/min车削基本时间：Tj=Tj=8.19s第4章 钻孔夹具设计4.1设计要求为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即钻2-M8孔专用夹具，本夹具将用于Z525钻床。本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。机床夹具的组成 1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。机床的分类机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，拼装夹具。按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。夹具的分类和作用：（1）按专业程度划分1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。 2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 3）通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。 4）组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 5）随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。 （2）按使用的机床分类由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 （3）按夹紧动力源分类根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。夹具的作用：1缩短辅助时间，提高劳动生产率夹具的使用一般包括两个过程：其一是夹具本身在机床上的安装和调整，这个过程主要是依靠夹具自身的定向键、对刀块来快速实现，或者通过找正、试切等方法来实现，但速度稍慢；其二是被加工工件在夹具中的安装，这个过程由于采用了专用的定位装置(如V形块等)，因此能迅速实现。2确保并稳定加I精度，保证产品质量 加工过程中，工件与刀具的相对位置容易得到保证，并且不受各种主观因素的影响，因而工件的加工精度稳定可靠。 3降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强 由于多数专用夹具的夹紧装置只需厂人操纵按钮、手柄即可实现对工件的夹紧，这在很大程度上减少了工人找正和调整工件的时间与难度，或者根本不需要找正和调整，所以，这些专用夹具的使用降低了对工人的技术要求并减轻了工人的劳动强度。按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。工件的装夹方法工件装夹的方法有两种：将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上将工件装夹在家具上采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件有如下优点：a、保证加工精度，稳定加工质量b、缩短辅助时间，提高劳动生产率c、扩大机床的使用范围，实现“一机多能”d、改善工人的劳动条件，降低生产成本本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。4.2 夹具设计4.2.1 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。方案：选择底面、侧面定位夹紧方式用操作简单，通用性较强的螺旋螺丝来夹紧。为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。4.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具：钻头6.8（M8的螺纹底孔）。则轴向力：见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。根据切削力，夹紧力的影响因素，在夹紧不利状态过程，该夹紧力的计算应该根据机械平衡原理来设计。最后，为了确保可靠夹紧，数值乘以安全系数实际所需夹紧力。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。夹紧力的确定夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要的定位基面。夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。(3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤：a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：FJFJ需。夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。查参考文献51226可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 螺旋夹紧力：该夹具采用夹紧机构， 由上述计算易得： 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。4.3 定位误差的分析制造误差ZZ （1）中心线对定位件中心线位置精度. 取.（2）夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.4 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.015+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161815121515+0.028+0.01526162836151826300.0121815+0.041+0.02030342036HT200152635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用固定式钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。4.5 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）