蜗轮减速箱体的机械加工工艺及钻8-M8孔夹具设计（全套图纸）.doc

设计说明书题目：小型蜗轮减速箱体的机械加工工艺及夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师：摘 要本设计是小型蜗轮减速箱体加工工艺规程及其钻8-M8孔的夹具设计。从零件的结构外型分析，它的外型复杂，且不易加工，因此该零件选用是铸造件。它的主要加工面是孔、端面，在加工中由于加工精度要求比较低，所以只是采用粗加工就可以，在本设计中，先以一个面加工出一个基准面，然后，再以该基准面加工相应的孔。在后面的工序中，均以该孔为定位基准，加工各个螺纹孔。在整个加工过程中，分别采用了铣床，钻床和镗床。并设计了铣端面、镗孔和钻孔的专用夹具。本次夹具设计的是钻M8螺纹孔，采用心轴和挡销定位，实现限制6个自由度，由于该零件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。因此，夹紧方式都采用螺母手动夹紧，它的夹紧简单，机构的设计更为方便，满足夹紧要求。关键词：小型蜗轮减速箱体、铸造、切削用量、夹紧。全套图纸加153893706ABSTRCTThis design is small worm gear box processing procedure and slow down drilling hole 8-M8 of fixture design. From the structure of the components analysis appearance, its exterior complex, and not easy processing, so the parts choose is casting parts. Its main processing surface is the hole and face, in the processing of the machining accuracy requirements because low, so just using rough machining can, in this design, start with a surface processing out a datum, and then, again with the datum plane processing corresponding holes. In the behind of the process, all with the hole for the locating datum, processing various threaded hole. In the whole processing process, are used for the milling machine, drilling and boring machines. And designed the end milling, boring and special fixture of drilling. This fixture design is drilling M8 threaded hole, the heart axis and block pin positioning, realize the limit six degrees of freedom, as the part size is not big, the clamping force is not big. Therefore, clamping way all the nut manual clamping, its simple clamping, design of organization more convenient, meet the clamping requirements. Keywords: Small worm gear deceleration enclosure, casting, cutting dosages, clamping目 录前 言1第一章 工艺设计21.1 零件的分析21.1.1 零件的作用21.1.2 零件的工艺分析21.2毛坯的选择与设计及基准的确定31.2.1确定毛坯制造形式31.2.2 基准的选择31.3工艺规程的设计41.3.1 制定工艺路线41.3.2 工艺方案的比较与分析4第二章 工序设计62.1工序尺寸与毛坯尺寸加工余量的确定62.2 确定切削用量及时间定额8第三章 机床夹具介绍123.1夹具的现状及生产对其提出新的要求123.2 现代夹具的发展方向13第四章 机床夹具的定位及夹紧144.1 概述144.1.1 机床夹具的概念154.1.2 机床夹具的组成154.1.3 机床夹具的分类164.1.4 机床夹具在机械加工中的作用184.2工件的装夹方式194.3 基准及其分类204.4 工件的定位214.4.1 工件定位的基本原理214.4.2 常见定位方式及定位元件224.5 工件的夹紧234.5.1夹紧装置的组成及基本要求234.5.2 夹紧力的确定244.5.3典型夹紧结构254.5.4定心夹紧机构25第五章 夹具设计265.1 问题的提出265.2 定位基准的选择265.3 切削力及夹紧力计算285.4 定位误差分析305.5夹具精度分析32总 结34参 考 文 献36致 谢37前 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。小型蜗轮减速箱体的加工工艺规程及钻8-M8孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第一章 工艺设计1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用有图可以看出，所给的箱体是蜗轮蜗杆减速箱箱体，减速器是靠输出和输入的蜗轮和蜗杆的啮合来确定输出的速度的，传动轴之间的中心距及平行度直接影响了减速器的质量好坏。支承各传动轴，保证各传动轴之间的中心距及平行度，并保证减速器部件与发动机的正确安装是减速器组装的首要要求。减速器体加工质量的优劣，将直接影响到轴与蜗杆蜗轮等零件相互位置的准确性及减速器总成的使用寿命和可靠性。那么对减速器的输出输入轴承支撑孔的精度要求关键。减速器箱体是典型的箱体类零件，其结构形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多强筋。有精度要求较高的多个平面、轴承孔系、螺孔等需要加工。因为刚度较差，切削中受力受热大，易产生振动和变形。减速器箱体的主要作用是进行速度的减速作用，在各种加工车床上还是机动工件上都必须要用到的，特别是在车辆行业中是必不可少的备件，可以说减速器是当代发展的机械行业中关键的部分之一。第 36 页 共 41 页1.1.2 零件的工艺分析该圆柱齿轮减速器箱体，结构复杂，壁薄，设有、凸台、凸边、内腔。尺寸较大，约为235135290。其中结合面的尺寸精度要求高，轴承孔的尺寸精度和相互位置精度要求高，这些孔和面的加工精度直接影响机器的装配精度、使用性能和使用寿命。有许多紧固螺钉孔和定位孔。蜗轮蜗杆减速器箱体是在垂直方向上传递运动，对齿轮的润滑要求很高，而且运动的传递的精确度很高。这些方面对箱体的加工面有特别的要求，轴承孔和结合面的加工精度必需达到要求。（1）首先检查图纸，检查公差制定、形位公差、表面粗糙度是否合理。（2）式箱体的主要加工部位有：轴承支撑孔、结合面、端面和底面（装配面）等。对这些主要加工面加工的主要技术要求有：a. 底座的底面与结合面必须平行，其粗糙度要求为12.5b. 结合面的表面粗糙度Ra值12.5m，c. 轴承支承孔的尺寸公差一般为H7，表面粗糙度Ra值小于3.2m，圆柱度误差不超过孔径公差的一半，孔距精度允许为0.030.05 mm；d. 两个或两个以上箱体夹壁上的轴承支承孔的同轴度误差不超过最小孔径的公差一半。1.2毛坯的选择与设计及基准的确定1.2.1确定毛坯制造形式工件生产类型为大批量生产。减速箱体零件材料为HT200。查机械加工工艺设计实用手册P498表6-68，考虑到零件形状复杂、有腔形、制造精度、机械性能、寿命及批量 ；可选择砂型铸造以提高毛坯精度、减少加工余量。再确定毛坯制造形状时应考虑各加工表面的余量还应考虑是否需要制出工艺凸台以利于工件的装夹；是一个零件制成一个毛坯还是多个零件合成一个毛坯；那些表面不需要制出；铸件分型面、拔模斜度及铸造圆角；最后绘制出毛坯图，并要决定毛坯的结构特征及各项技术条件。1.2.2 基准的选择 正确选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。定位基准分为精基准、粗基准、辅助基准。在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工的表面为定位基准（粗基准），在后续加工工序中，用也加工表面作为定位基准（精基准）。在制定工艺规程时，应先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各加工加工出来，另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，在工件上某部位做一辅助基准，用以定位。粗基准的选择。粗基准的选择应遵循以下原则：1）以不需要加工表面作为粗基准。2）以工件上要求余量均匀的重要表面作为粗基准。3）以平整且面积较大的表面作为粗基准。4）粗基准一般只能使用一次。对于箱体类零件应先加工面后加工孔再以面为基准加工孔。根据有关粗基准的选择原则（当零件有不加相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准。）精基准的选择。精基准的选择应遵循以下原则：1）：“基准重合”原则，用设计基准作为精基准，以便消除基准不重合误差。2）“基准统一”原则，当定位以某一组精基准定位可以较方便的加工其它表面，尽可能在多数工序中采用这组精基准定位。3）：“自为基准”原则，当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准。4）“互为基准”原则，。当两个加工表面相互位置精度要求较高时，以两个需加工表面相互作为基准反复加工以获得均匀的加工余量和较高的位置精度。1.3工艺规程的设计1.3.1 制定工艺路线零件机械加工工艺过程是工艺规程的中心问题，其内容包括确定定位基准、选择各加工表面的加工方法、安排加工顺序及组织整个加工工艺过程中各个工序的内容、确定各个工序所采用机床设备和工艺装备等。设计时应同时考虑几个方案，经过分析比较，选择出比较合理的方案。根据减速箱体零件为大批生厂，所以采用通用机床，并配以专用的夹具、刀具，并考虑工序集中，以提高生产率，减少机床数量，降低生产成本。经零件工艺分析，零件毛坯为砂型机械造型，并经人工时效处理消除铸件内应力，改善工件的可切削性。先确定工艺路线如下： 工艺方案一工序I：铸造工序II：时效处理工序III：铣上下端面工序IV：镗205端面，180孔工序V：镗120内外端面，90内孔工序VI：钻顶面4-M6螺纹孔工序VII：钻前端面4-M16螺纹孔工序VIII钻底面M16螺纹 孔 工序IX 钻 195圆上端8-M8螺纹孔 工序X 钻 105圆上端8-M8螺纹孔工序XI：检验，入库方案二工序I：铸造工序II：时效处理工序III：铣上下端面工序IV：镗205端面工序V：镗180孔工序VI：镗120内外端面工序VII：90内孔工序VIII：钻顶面4-M6螺纹孔 工序IX：钻前端4-M16螺纹孔工序X：钻底面M16螺纹 孔工序XI：钻 195圆上端8-M8螺纹孔工序XII：钻 105圆上端8-M8螺纹孔工序XIII检验，入库1.3.2 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是加工180孔和端面，90孔及其一次装夹加工出来，这样就大大节省了装卸时间，同时还减少了辅助劳动时间，同时又能很好地保证加工质量，第一方案比第二方案合理，位置精度也较易保证，定位及夹紧等都比较方便；所以采用方案一：工艺方案一工序I：铸造工序II：时效处理工序III：铣0上下端面工序IV：镗205端面，180孔工序V：镗120内外端面，90内孔工序VI：钻顶面4-M6螺纹孔工序VII：钻前端4-M16螺纹孔工序VIII钻底面M16螺纹 孔 工序IX 钻 195圆上端8-M8螺纹孔 工序X 钻 105圆上端8-M8螺纹孔工序XI：检验，入库 第三章 工序设计3.1工序尺寸与毛坯尺寸加工余量的确定“减速器箱体”零件材料HT200，生产类型为大批生产，查书机械加工工艺设计实用手册P498表6-68，因为箱体有腔孔等、形状复杂所以采用砂型铸造毛坯；查书机械加工工艺设计实用手册P516表6-90，根据为砂型机械造型材料为灰铸铁选取铸造公差等级为CT8，；查书机械加工工艺设计实用手册P510常用斜度值砂型一般选为铸造斜度为3，查书机械加工工艺设计实用手册P511对于砂型铸造一般圆角半径为R3。 查书机械加工余量与公差手册P78表3-1，为砂型机械造型选取铸件加工余量等级为F；查机械加工余量与公差手册表3-3，P80根据毛坯加工面的基本尺寸选取铸件机械加工余量； 查机械加工余量与公差手册表3-6，P84 根据铸件的基本尺寸选取铸件尺寸公差值。根据减速器箱体零件结构简图，分析可知，有以下一些加工表面：1、主要平面：减速箱体底面和上面，各凸台面，轴承支撑孔的端面。2、主要孔：主轴承支撑孔90，,180 Ra1.6。3、其他加工部分主要有轴承盖端面16个轴承端螺纹孔、顶部方形面上4个螺纹孔及其下端的5个螺纹孔，3.2 确定切削用量及时间定额工序IX：钻8-M8螺纹孔工步一：钻8-M8螺纹底孔6.8确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工序：攻丝M8 按机床选取，则机动时，攻M8孔第三章 机床夹具介绍夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。3 .1夹具的现状及生产对其提出新的要求现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，企业中多品种生产的工件已占工件种类数的85%左右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有大批量生产的能力工厂中约拥有1300015000套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有15%左右，特别最近年来柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC），加工中心（MC）和成组加工（GT）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求：1. 能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期2. 能装夹一组相似性特征的工件3. 适用于精密加工的高精度的机床4. 适用于各种现代化制造技术的新型技术5. 采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率3.2 现代夹具的发展方向现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：1. 精密化随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度可达正负0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5um，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆读可达0.20.5um。2. 高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高了5倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。3. 柔性化夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。4. 标准化夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和不见的形成：舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB21482249-80，GB22622269-80以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。第四章 机床夹具的定位及夹紧4.1 概述在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。4.1.1 机床夹具的概念 在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。4.1.2 机床夹具的组成1. 机床夹具的基本组成部分（1）定位装置该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。（2）夹具装置该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程中正确位置不变。（3）夹具体夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。2. 机床夹具的其他特殊元件或装置（1）连接元件根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。（2）对刀元件常用在普通铣床夹具中，用对刀快调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不与对刀快直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀快工作表面。（3）导向元件常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。（4）其他元件或装置根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等。这些元件或装置需要专门设计。4.1.3 机床夹具的分类根据机床夹具的通用化程度，可将夹具氛围以下几种：1. 通用夹具可加工一定范围内不同工价的夹具为通用夹具，如车床上的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘；铣床上的平口虎钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已标准化，由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。由于使用通用夹具夹紧工件比较费时，操作复杂，生产效率低，且较难装夹形状复杂的工件，故通用夹具主要用于单件小批生产，在产品固定的大批量生产中很少使用通用夹具，而使用效率较高的专用夹具。2. 专用夹具专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所以结构紧凑，操作迅速方便。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造。专用夹具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸稳定，互换性高，并且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需要而专门设计的，所以它的适用范围较窄。此外、专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时，往往因无法再使用而报废，因此，专用夹具主要适用于产品品种相对稳定的大批大量生产。3. 成组夹具根据成组技术原来技术的用于成组加工的夹具。这种夹具的特点是，在通用的夹具体上，只需对夹具的部分元件稍加调整或更换，即可用于组内的不同工件的加工。4. 组合夹具组合夹具是由可循环使用的标准夹具零件部件组装成易于联结和拆卸的夹具。它在使用上具有专用夹具的优点，而当产品更换时，不存在夹具“报废”问题。因为它可以拆开，其元件可清洗入库，留待组装新的夹具。因此，组合夹具很适合于新产品试制和单件小批生产使用。由于组合夹具还具有缩短生产准备周期，减少专用夹具种类、数量和存放面积等优点，特别适用于新产品的试制和多品种小批量生产。5. 随行夹具随行夹具为自动线上使用的一种夹具。自动线夹具基本上分为两类：一类为固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类为随行夹具，她除了具有一般夹具所担负的装夹任务外，还担负自动线输送工件的任务。所以，它是跟随被加工工件沿着自动线从一个工位移到下一个工位的，故称为随行夹具。除了上述分类外，夹具还可以按照动力来源不同分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及自夹紧夹具等，按工种还可以分为车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、钻床夹具等。4.1.4 机床夹具在机械加工中的作用夹具是机械加工中的一种工艺装备，它在生产中起的作用很大，所以在机械加工中的应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用：1. 保证工件的加工精度由于采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，所以在机械加工中，可以保证工件各个表面的相互位置精度，使其不受或不受各种主观因素的影响，容易获得较高的加工精度，并使一批工件的精度稳定。2. 提高劳动生产率和降低加工成本采用夹具使工件装夹方便，免去工件逐个找正对刀所花费的时间，因此可以缩短辅助时间。另外，采用夹具装夹或，产品质量稳定，对操作工人的技术水平的要求可以降低，有利于提高生产率和降低成本。3. 扩大机床工艺范围和改变机床用途使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。这是在生产条件有限的也器中常用的一种技术改造措施。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗摸夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工，一充分发挥通用机床的作用。4. 改善劳动条件和保证生产安全使用专用机床夹具可减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，保证安全生产。4.2工件的装夹方式工件在机床上的装夹方式有以下三种方法：1. 直接找正法在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加工的正确位置的方法。直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技术水平。此法一般多用于单件小批生产和精度要求特别高的场合。2. 划线找正法在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确位置的方法。此法由于受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单件小批量生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。3. 用夹具装夹即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方法。此法使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和大量生产。上述用装夹工件的方法有以下几个特点：工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与夹具上的定位元件相接触而实现的。由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确的位置。通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。4.3 基准及其分类机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求：表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就不无法确定表面的位置。基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2. 工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4）定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。4.4 工件的定位4.4.1 工件定位的基本原理工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置，它包括工件在夹具的定位、夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。1. 六点定位原则定位，就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是工件定位的“六点定位原则” 。2. 工件定位中可能出现的集中情况（1）完全定位六个支承点限制了工件的全部自由度，称为完全定位。（2）不完全定位根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。（3）欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被限制的定位，称为欠定位。器定位无法保证加工要求，所以是决不允许的。（4）过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。过定位中常会出现干涉现象。消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法：一种是提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。一种是改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。4.4.2 常见定位方式及定位元件定位方式和定位元件的选择包括选择定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等，他们主要取决于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用等因素。1. 工件及平面定位（1）主要支承 主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用1）固定支承2）可调支承3）自位支承（2）辅助支承 提高工件的安装刚性和稳定性1）螺旋式辅助支承2）自位式辅助支承3）推引式辅助支承4）液压锁紧的辅助支承2. 工件以圆柱空定位（1）圆柱销（2）圆锥销（3）圆柱心轴3. 工件以外圆柱面定位（1）在V形块中定位（2）在圆孔中定位（3）在半圆孔和圆锥孔中定位4.5 工件的夹紧在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上，使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度和安全生产。这样把工件压紧夹牢的装置，即称为夹紧装置。4.5.1夹紧装置的组成及基本要求1. 夹紧装置的组成（1）力源装置（2）中间传动机构 作用如下：1）改变夹紧作用力的方向2）改变夹紧作用力的大小3）具有一定的自锁性能（3）夹紧元件2. 对夹紧装置的基本要求（1）夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置（2）夹紧力的大小要适当（3）夹紧装置要操作方便（4）结构要进凑简单，有良好的结构工艺性，尽量使用标准件4.5.2 夹紧力的确定确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。1. 夹紧力方向的确定（1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面（2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致2. 夹紧力作用点的选择（1）应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。（2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形（3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位3. 夹紧力大小的估算（1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。（2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算。（3）对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合，必须计入惯性力。（4）分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力（5）将计算夹紧力再乘以K，即得实际夹紧力。K为总安全系数，K=K0K1K2K3各种因素的安全系数可查表2-3，一般K=1.52.5；当夹紧力与切削力相反时，K=2.53 。4.5.3典型夹紧结构1. 斜楔夹紧结构2. 螺旋夹紧结构（1）单个螺旋夹紧结构（2）螺旋压板夹紧结构（3）偏心夹紧机构4.5.4定心夹紧机构当加工尺寸的工序基准是中心要素（轴线、中心平面等）撕，为使基准重合以减少定位误差，可以采用定位夹紧机构，所以，定心夹紧机构主要用于要求准确定心或对中的场合。定心夹紧机构可分为以下几种：（1）螺旋式定心夹紧机构（2）杠杆式定心夹紧机构（3）楔式定心夹紧机构（4）弹簧筒夹式定心夹紧机构（5）膜片卡盘定心夹紧机构（6）波纹套定心夹紧机构（7）液性塑料定心夹紧机构第五章 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计第IX道工序钻195圆上面的8-M8螺纹孔。5.1 问题的提出 本夹具主要加工195圆上面的8-M8螺纹孔的钻床夹具设计，精度要求较高，为此，我们要在保证加工精度的同时，还要考虑如何提高生产效率上，我们采用底面和已经加工好的180孔及其端面作为定位基准，在侧面我们用一挡销定位，因为我们加工的工件的尺寸比较大，并且是在180圆为同心的195圆上，因此我们无法采用盖板钻模加工。5.2 定位基准的选择我们采用已经加工好的180孔及其端面作为定位基准，在侧面我们用一挡销定位。即一心轴和一端面，加以挡销定位定位，180端面限制3个自由度，180内圆限制2个自由度，挡销限制剩下的绕Y轴旋转方向的自由度。这样空间6个自由度都已经完全限制完了，因为我们采用的是盖板钻模板，盖板钻模板需要压紧工件，为了能在压紧盖板钻模板的时间不影响钻孔，且又用比较少的空间，我们采用的是心轴上面加一个开口垫圈压紧机构。5.3 切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。5.4 定位误差分析因为所钻的孔只和钻模板上面的配合尺寸有关，和工件的定位部分无关，因此定位误差分析不予计算，只要我们保证好钻模板下端的180外圆和工件的180内孔配合好久可以了5.5夹具精度分析夹具的精度都应比工件要求的精度高，才能加工出合格的工件。精度高出的部分称为夹具的精度储备或精度裕度。精度裕度用来补偿加工中的各项误差及定位、导向元件的磨损。当然精度裕度越大，加工工件的质量越稳定，夹具的易损件的使用寿命也越长。但从另一方面看，精度裕度越大，必须要求夹具的制造精度越高，从而会急剧增加夹具的制造成本，工件的加工成本也随之增加；反之，夹具制造的精度越小，将会使夹具在夹具中易损件主要是定位、导向元件需频繁地更换，维修周期短，增加维修费用，从而增加了工件的加工成本。所以夹具精度的设计准则是：应使夹具的设计精度与工件的加工精度要求相适应，不可盲目地提高夹具的精度要求。但多大的 经济裕度才算合适呢？从原则上讲对加工精度要求高的工件，夹具的精度只能略高于工件要求的加工精度，即减小夹具的经济裕度。这虽然会使易损件使用期限缩短，更换频繁，但仍比提高夹具的制造精度经济、合理。对加工精度要求不高的工件，夹具的设计精度要求应以夹具制造车间的平均经济精度为下限而不必过低。夹具装配图附图如下夹具体附图如下总 结 设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。 在这设计中培养了自己自学的能力，学会了翻阅资料、查找国家标准。从资料书中了解了许多工艺设计知识。回想起这学期的经历，用一句话就是忙碌并快乐着。遇到困难的做不出来的时候真的是很痛苦，而当做了很久终于做出来的时候又有一种快乐的感觉。其