Ｍ3400调温器工艺规程设计和系列夹具设计-调温器座3套夹具【9张CAD图纸和文档所见所得】【GJ系列】
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编编 号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目： M3400M3400 调温器工艺规程设计调温器工艺规程设计 和系列夹具设计和系列夹具设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业学 号： 0923809 学生姓名： 房小佩 指导教师： 张大骏 （职称：高级工程师 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚 信信 承承 诺诺 书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用、表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 97 学 号： 0923809 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及其其自自动动化化 专专业业毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书一、题目及专题：一、题目及专题：1、题目 M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 2、专题 M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 课题来源：广西玉林柴油机厂委托无锡宏业配件厂加工的柴 油机零件 选题依据：零件生产用图 零件材料 年产量（五万件/年） 该厂生产条件状况 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 满足零件设计的加工精度； 零件机械加工的工艺过程卡片及各工序的工序卡片； II 主要机械加工工序的夹具总装配图及主要零件图(任选三副夹具)； 设计说明书（不少于一万字） 必须有相关的计算和说明； 专业外语文献翻译不少于一万字符 ； 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 97 班班 姓名姓名 房小佩 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期：自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所学科组组长研究所所长长 签名签名 系主任系主任 签名签名2012 年年 11 月月 12 日日IV摘摘 要要 零件的加工工艺编制，在机械加工中有非常重要的地位，零件工艺编制的合不合理，这直接关系到零件最终能否达到质量要求；夹具的设计也是不可缺少的一部分，它关系到能否提高其加工效率的问题，因此这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。本次设计的主要内容包括M3400调温器工艺规程设计和系列夹具设计的两大方面。制定工艺规程设计的原始资料包括：零件图样及必须的装配图样，产品验收的质量标准，产品的年生产纲领和生产类型、毛坯图样等。制定工艺规程设计步骤如下：审查零件图样，对零件进行工艺分析，选择零件的毛坯、绘制毛坯图，工艺过程设计（包括定位基准的选择，零件表面加工方法的选择，加工顺序的安排，工序的组合），工序设计（包括机床设备及工装选择，工序间加工余量的确定，工序尺寸及公差的确定、切削用量的选择，时间定额的确定），技术经济分析，填写工艺文件。夹具设计必须满足的要求有：保证加工精度，夹具的总体方案应与年生产纲领相适应，安全、方便、减轻劳动强度，排屑顺畅，具有良好的强度、刚度和结构工艺性。夹具设计包括工件的定位，定位误差的分析与计算，夹紧机构的确定，夹具力的确定（包括方向，作用点和大小）。 关键词：关键词：工艺；夹具；加工精度；定位误差VAbstract The part treating handicraft establishment, occupies very important position in machine work, part handicraft weaves such that this is related to ultimate being able to reach a quality requirement or not of part whether rationally or not, directly; The clamp design is also an essential part, the problem whether can improve whose treating efficiency it is related to. This both are an-important links therefore in machine work industry. The design of the main content includes M3400 thermostat process planning and design of fixture design series two aspects. Make the process planning original material including: pattern and the assembly parts must be pattern, the product quality acceptance of the standard, the product in the production program and production type, blank design, etc. For process planning design procedure is as follows: review parts design, analysis of the technology of parts, choose the blank, draw a blank parts graph, process design (including the locating datum, the selection of parts the selection of surface machining method, processing order the arrangement, the process of combination), process design (including machine tool equipment and fixtures choice, between the machining allowance process to determine the size, tolerance, process of sure, and selection of cutting parameter, time to determine the norm), technical and economic analysis, fill in process documents. Fixture design must meet the requirements for: ensure machining precision and the overall scheme of the fixture should be and years production program ADAPTS, safe, convenient, reduce labor intensity, scraps discharge smoothly, with good strength, stiffness and structure technology. Fixture design includes also the positioning, positioning error analysis and calculation, the determination of clamping institutions, fixture to determine the force (including direction, role of and size).It is the English translation of the Chinese abstract. Key words: handicraft; clamp; machining precision; position errorVIV目目 录录摘 要.IIIABSTRACT.IV目 录 .V1 绪论.11.1 本课题研究的内容及意义.11.2 国内外发展情况.11.3 本课题应达到的要求.22 零件的分析.32.1 零件的作用.32.2 零件的工艺分析.33 工艺规程设计.43.1 确定毛坯的制造形式.43.2 定位基准的选择.43.3 拟定工艺路线.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.73.5.1 车上端面工艺计算.73.5.2 车左端面工艺计算.93.5.3 车 38 端面、外圆及倒角 .113.5.4 铣 22 端面工艺计算 .123.5.5 钻上端面 8 的孔 .143.5.6 钻左端面 8 的孔 .163.5.7 钻 12 的孔 .174 专用夹具设计.184.1 机床夹具设计概述.184.1.1 机床夹具概述.184.1.2 机床夹具的分类.184.1.3 机床夹具的组成和功用.184.1.4 夹具总体方案设计.194.2 夹具设计.204.2.1 问题的提出.204.2.2 定位方式与定位基准的选择.204.2.3 夹具机构设计.204.2.4 定位销长度的分析.214.2.5 定位误差的分析与计算.224.2.6 夹紧装置的确定.26VI4.2.7 夹紧力的确定.265 结论与展望.285.1 结论.285.2 不足之处与未来展望.28致 谢.29参考文献.30附 录.31M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计11 绪论绪论1.1 本课题研究的内容及意义本课题研究的内容及意义本课题研究的内容是：M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计，包括零件机械加工的工艺过程卡片及各工序的工序卡片，主要机械加工工序的夹具总装配图及主要零件图，并有相关的计算和说明的说明书及专业外语文献翻译。本课题研究的意义： （1）工艺规程设计的意义：工艺规程是指导生产的主要技术文件：机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。工艺规程是生产准备工作的主要依据：车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。如：新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；准备所需的刀、夹、量具（外购或自行制造） ；原材料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改装等，均必须根据工艺来进行。工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件：新建（改、扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。 此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。因此，工艺规程的制订是对于工厂的生产和发展起到非常重要的作用，是工厂的基本技术文件。 （2）夹具设计的意义：机床夹具是机械制造业中不可或缺的重要工业装备，可以保证机械加工质量、提高生产效率、降低生产成本、减轻劳动强度、实现生产过程自动化，使用专用夹具还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，所以，夹具在机械加工中发挥着重要的作用，大量专用机床夹具的采用为大批量生产提供了必要条件。1.2 国内外发展情况国内外发展情况世界上第一支蜡式调温器由美国汤姆森公司发明，后在 1985 年由东风公司和汤姆森公司组建的合资公司东风-汤姆森公司(ATC)引入中国，在 2001 年又引入日本富士精工株式会社，组建东风富士汤姆森调温器有限公司（DFT） ，为中国各大发动机公司供应调温器，并出口美国，日本，俄罗斯，中东，欧洲等地。为了适应现代机械工业向高、精、尖方向发展的需要和多品种、小批量生产的特点，现代机床夹具的发展方向主要表现在标准化、精密化、高效化和柔性化四个方面。标准化。机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准（GB/T 2148GB/T225991）以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生无锡太湖学院学士学位论文2产总成本。精密化。随着机械产品精度的日益提高，相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m。高效化。高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分提高了数控机床的效率。柔性化。机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、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、模块化夹具、数控夹具等。为了适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度、改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构、发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主方向。1.3 本课题应达到的要求本课题应达到的要求（1）满足零件设计的加工精度（2）零件机械加工的工艺过程卡片及各工序的工序卡片（3）主要机械加工工序的夹具总装配图及主要零件图（4）设计说明书（不少于一万字） 必须有相关的计算和说明（5）专业外语文献翻译不少于一万字符M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计32 零件的分析零件的分析2.1 零件的作用零件的作用当柴油机机体内水温低于 70 度时，调温器出水阀关闭，冷却水经调温器的旁通阀流回水泵的进口作循环使用，这时冷却水只在水泵和水套中循环-小循环。当柴油机机体内水温为 70 度80 度时，调温器旁通阀逐渐关闭，通往散热器的出水阀逐渐开启，此时，机体内部的冷却水仍然作小循部环。另一部分冷却水经散热器回水管流回散热器。当柴油机机体内水温高于 80 度时，调温器的旁通阀完全关闭，出水阀全部打开。此时，机体内部冷却水全部经散热器进行大循环。而我们加工的调温器座是将调温器联结到柴油机机体上的一个中间零件，其内部有水道与调温器，机体联结相并由密封圈相隔防止泄漏。2.2 零件的工艺分析零件的工艺分析从零件图 2.1 上可以看出，此调温器座的结构形状较不规则，其主要加工表面可以分为三个部分。以平面上有两个 65 的孔为中心的一组加工面。这一组包括表面粗糙度为 3.2 的平面，265 的内圆，255 的内圆，230 上端面，222 内圆以及倒角，手工钻 6M8 的螺纹孔。以平面上有 55 以及 3 个 M8 的螺纹孔为一组的加工平面。这一组包括表面粗糙度为 3.2 的平面，55 内圆，3M8 的螺纹孔。以 22 圆柱端面以及 38 圆柱面和端面为一组的加工面这一组包括 38 端面，外圆以及倒角，22 端面，手工钻 M12 的螺纹孔。这几组加工面没有位置上的要求，考虑到零件的形状，可以先以左端面的粗基准加工表面粗糙度为 3.2 的上平面，再以上平面为精基准可以加工出其他所有需要加工的表面。图 2.1 零件图无锡太湖学院学士学位论文43 工艺规程设计工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式零件材料选铝合金，有以下几点理由：（1）铝的密度低。可减轻车子重量。（2）高的耐蚀性。铝的表面自然形成氧化膜，故耐蚀性优良，不易生锈。（3）高的导热性能。导热性能比铸铁高三倍，因而最适于必须要散热的热交换器零件上。（4）铸造性。由于铝的溶化温度低，流动性好，故易制造复杂形状的零件。（5）切削性。切削性是铸铁的 45 倍，工具磨损程度仅为铸铁的 1/2。（6）柔性地强度设计。铝的合金化会使常温下的强度不低于铸铁1。3.2 定位基准的选择定位基准的选择对于不需要全部加工表面的零件，应使用始终不加工的表面作为粗基准，以保证不加工表面与其他加工表面之间的相互位置精度要求。选择毛坯余量最小的表面作为粗基准。选择零件上的重要基准面作为粗基准。选择零件上加工面积大，形状复杂的表面作为粗基准，以使定位准确、夹紧可靠，夹具结构简单、操作方便。粗基准在同一尺寸方向上通常只能使用一次，不应重复使用，以免产生不必要的定位误差。精基准的选择：根据精基准的选择原则，选择精基准时，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，并保证工件的定位误差较小以及加工精度，同时还应使加工过程操作方便，夹具结构简单，选择时应遵循以下原则：基准重合 尽量选择被加工表面的设计基准或工序基准作为定位基准，避免基准不重合而产生的定位误差。一次安装的原则 一次安装的又称基准统一原则。基准统一或一次安装和有关工序所使用的夹具 结构大体上统一，降低了工装设计和制造成本。同时多数表面采用同一基准进行加工，避免基准面转换而带来的误差。在生产线上，使用统一基准使各个工序定位简单一致。互为基准原则 当某些表面相互位置精度要求较高时，这些表面又可以互为基准反复加工，以不断提高定位基准的精度，保证这些表面之间的位置精度。自为基准原则 对于精度要求很高的表面，如果加工时要求其余量很小而均匀时，可以以加工表面本身作为定位基准，以保证加工质量和提高生产效率。在我的设计中，基准统一原则最为重要，使用统一的基准，可以简化工艺过程和夹具设计，能在一次装夹中加工多个表面。可以保证个加工表面间的相互位置精度可以减少工装设计制造的费用，提高生产效率，并可以避免基准转换造成的误差。根据以上原则，结合进气管的具体结构，确定基准如下：以前表面、上表面以及左端M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计5面作为基准加工出后表面这个重要表面，同时加工出这个表面上的孔，然后都以这个表面和上面的孔定位加工出其他表面和孔。精基面的选择：由于图纸上并未标明几个加工面的位置误差要求，但考虑到基准重合的问题，还有上表面有 265 的内圆，因此以上表面为精基准面，采用一面两销定位，实现了完全定位。以此定位方式可以加工左端面，22 端面，38 的端面、外圆及倒角，手工钻左端面的螺纹孔。除了精基面的所有加工表面均可加工到，因此这个精基面非常重要。粗基面的选择：为了加工出上述的精基面，很显然以左平面为粗基面，再用三个支承钉限制 3 个自由度，即可实现完全定位。3.3 拟定工艺路线拟定工艺路线（1）零件表面加工方法的选择零件各表面的加工方法的选择，首先要保证加工精度和表面粗糙度的要求，还要考虑生产率和经济性方面的要求，在选择是还考虑到各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求，因此各表面的加工方法如下表：表 3-1 各表面的公差等级和加工方法序列加工面表面粗糙度公差等级加工方法1上端面3.2IT8-IT10粗车-精车2右侧孔 656.3IT8-IT10粗车-半精车3右侧孔 55 内圆12.5IT11 以下粗车4右侧孔 30 上端面6.3IT8-IT10粗车-半精车6粗车孔 22 内圆及倒角12.5IT11 以下粗车7左侧孔 656.3IT8-IT10粗车-半精车8粗车左侧孔 55 内圆12.5IT11 以下粗车9左侧孔 30 上端面6.3IT8-IT10粗车-半精车10粗车左侧孔 22 内圆及倒角12.5IT11 以下粗车11孔 38 端面25IT11 以下粗车1238 外圆12.5IT11 以下粗车1322 端面3.2IT8-IT10粗车-精车14粗车左端面3.2IT8-IT10粗车-精车1516孔 55 内圆孔 6M812.56.3IT11 以下IT8-IT10粗车钻孔并攻丝（2）零件各表面加工顺序的确定为了达到规定的技术要求，此调温器座的加工可分为如下四个阶段。无锡太湖学院学士学位论文6 以粗基准面为定位面加工精基准面、255 及 265 内圆、230 端面、222内圆，先粗加工，后精加工，均在数控车床上实现。 以精基准面为定位面加工左端面，55 孔、22 端面、38 端面及外圆，同样先粗加工，后精加工，在数控车床上实现。 以精基准面为定位面手动钻左端面的螺纹孔 3M8。 以加工过后的左端面为精基准手动钻上表面 6M8。（3）工序的组合根据该工件的生产规模 5 万件每年，以及工件的结构特点与技术要求，为了尽可能的减少工件的安装次数，在一次安装中加工多个表面，以便于保证高的表面相互位置精度，考虑使用通用机床配以专用夹具，并采用工序集中的原则来组合工序。在夹紧时，夹紧点应分布均匀，夹紧点要设置在刚度好的部位，夹紧力要适当，防止夹紧变形。同时要选择合适的切削用量，切削力和切削热。相关的加工顺序，工序尺寸及工序要求，夹具、刀具量具等。切削用量等工艺问题将在连接座工艺过程卡和工序卡中陈述。在确定加工顺序后，根据该工件的生产规模以及工件的结构特点与技术条件，为了尽可能地减少工件的安装次数，在一次安装中加工多个表面，以便于保证高的表面相互位置精度，考虑使用通用机床配以专用夹具，并采用工序集中的原则来组合工序。加工顺序就是指工序的排列次序，加工顺序对保证加工质量，降低生产成本有着重要的作用，一般考虑一下原则：（1）先基准后其他 零件的前几道工序应安排加工精基准，然后用精基准来加工其他表面。（2）先粗加工后精加工 整个零件的加工工序应是粗加工在前，然后半精加工、精加工以及光整加工。这样可以避免由于工件受力变形而影响加工质量，也避免了精加工表面受到损伤等。（3）先加工平面，后加工内孔 先加工主要表面后加工次要表面，即作为精基准的表面应首先加工。然后对精度要求高的主要表面进行粗加工、半精加工，并穿插一些次要表面的加工，然后进行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工安排在最后进行，这样避免已加工表面在运输过程中的碰伤2。这样得到零件的工艺路线如下：（10）铸造毛坯（20）人工时效处理和变质处理（30）粗车上端面、半精车上端面、粗车右侧孔 65、粗车右侧孔 55 内圆、粗车右侧孔 30 上端面、半精车右侧孔 30 上端面、粗车孔 22 内圆及倒角（40）粗车左侧孔 65、粗车左侧孔 55 内圆、粗车左侧孔 30 上端面、半精车左侧孔 30 上端面、粗车左侧孔 22 内圆及倒角（50）粗车孔 38 端面、粗车 38 外圆、粗车 22 端面、半精车 22 端面（60）粗车左端面、半精车左端面、粗车孔 55 内圆（70）手工钻上端面孔 6M8 并攻丝（80）手工钻左端面 3M8 并攻丝M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计7（90）手工钻 M121.5（100）水压试漏检验（110）去锐边、毛刺（120）包装、入箱以上的工艺卡片及工序卡片详见附录。（4）加工顺序的安排 机械加工顺序的安排 根据机械加工顺序安排时应遵循的原则，考虑到工件的具体特点，可以先加工后表面和后表面上的孔，然后都以一面两孔定位，加工出其他的面和孔。 热处理工序的安排 由于毛坯为压铸件，铸件应经固溶处理加完全人工时效处理，另外，还须经变质处理。 辅助工序的安排 检验工序：进气管须经气密性检验，在 0.4Mpa 的气压下历时两分钟不得渗漏。其他辅助工序：在零件机械加工结束后，进行人工去毛刺处理。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定调温器座零件材料为铝合金，生产类型为批量生产，采用金属性毛坯铸造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）上端面粗车加工余量 a1=3mm,半精车加工余量 a2=0.5,总加工余量 a=3+0.5=3.5mm。（2）右侧孔 65、右侧孔 30 上端面、左侧孔 65、左侧孔 30 上端面粗车加工余量 a1=3mm，半精车加工余量 a2=0.5mm，总加工余量 a=3+0.5=3.5mm（3）右侧孔 55 内圆、粗车孔 22 内圆及倒角、左侧孔 55 内圆、左侧孔 22 内圆及倒角、孔 38 端面、38 外圆、孔 55 内圆粗车加工余量 a1=3mm 3.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 3.5.1 车上端面工艺计算车上端面工艺计算（1）工序加工计算及机床选择 取 ap=3mm，选择直头焊接式外圆车刀，数控车床 CJK6136D（试选） 。 查机械制造装备设计表 1-1，由于 CJK6136D 数控车床的中心高为 200mm，故刀杆尺寸 BH=25mm25mm，刀片厚度 7mm。根据机械制造装备设计表 1-2 粗车铸造毛坯，选择 YG3 硬质合金。查机械制造装备设计表 1-3，选择带卷屑槽倒棱的前刀面，=45，r=12，=10，=25，=0，=1.5mm，=10,=0.3mm,卷屑槽尺寸为roosr1o1rb=4mm，=3.5mm,=0.4mm。其中，为主偏角；为副偏角；为后角；为bnrbnbncrroo前角；为刃倾角；为刀尖圆弧半径；为倒棱前角；为倒棱宽度；为卷屑槽圆sr1o1rbbnr无锡太湖学院学士学位论文8弧半径；为卷屑槽槽宽；为卷屑槽槽深。bnbnc查机械制造装备设计表 1-4，在刀杆尺寸为 25mm25mm，=3mm，以及工件pa直径大于 100mm 时，取=0.7mm。4f进给量还要满足车床进给机构强度的要求，故需要进行校验，根据 CJK6136D 车床说明书，其进给机构允许的进给力为=3530N。maxF查机械制造装备设计表 1-21，当钢强度=680810MPa，3.4mm，1.8mm/r，=45，=65m/min 时（预计） ，则进给bpafrcr力=1820N。fF根据车削进给力的计算公式= fFkrFfsFfroFffkkkF式中，为加工钢时，刀具几何参数改变时切削力的修正系数。Ffrk0sFfkFfkk查机械制造装备设计表 1-2，切削力的修正系数=1.0， fFFfrk0sFfk=1.0，=1.11，则实际进给力为=2020N。FfkkfF由于切系时的进给力小于车床进给机构的允许的进给力，选=0.7mm/r。f查机械制造装备设计表 1-9，车刀后刀面最大的磨损量取为 1mm，车刀寿命T=60min。据机械制造装备设计表 1-10，当用 YG3 硬质合金刀加工=710900MPa 的铝b合金，当3mm， 0.75mm/r，切削速度=144m/min。paftv根据车削切削速度的计算公式= cvtvtvktFcktpcksvk式中，为车削过程使用条件改变时的修正系数。tvktFcktpcksvk查机械制造装备设计表 1-28， =1.0，=1.0，=1.0，=0.8，则tvktFcktpcksvk=1441.01.01.00.8=115.2 (m/min) cv据公式（2-2）求得=203(r/min)ndvc1000据 CJK6136D 车床说明书，选 n=210r/min，据公式（2-4） ，实际的切削速度为=118.7（m/min）cv1000dn校验功率：查机械制造装备设计表 1-24 当=580970MPa， 3.4mm， bpaf0.75mm/r， 86m/min 时，=4.9kW.。vcP根据 CJK6136D 车床说明书，当 n=230r/min 时，车床主轴允许功率=5.5kW，所以EP，机床选择满足要求。cPEPM3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计9（2）机动时间和辅助时间的计算查金属机械加工工艺人员手册 ，车削的机动时间为ifnllllT3210式中：l为刀具行程长度，mm； 1l为加工长度，mm； 2l为刀具的切入长度，mm； 3l为刀具的超出长度，mm； 为刀具或零件的进给量，mm；f 为刀具或零件的的转速，r/mm；n 为进给次数。i其中 =42.5mm，查金属机械加工工艺人员手册表 15-1， =3mm，=2mm；查l1l2l金属机械加工工艺人员手册表 15-4，测量工具选游标卡尺，=5mm，进给次数=1,则3l=0.36min。0T根据机械制造装备设计 ，辅助时间按的 18计算，则=0.06min。fT0TfT(3)小结 综上所述，机床为数控车床 CJK6136D，主轴转速为 210r/min，切削速度为=118.7m/min，进给量=0.7mm/r，切削深度=3mm，机动时间=0.36min，辅助时间vfpa0T=0. 06min。fT 3.5.2 车左端面工艺计算车左端面工艺计算（1）工序加工计算及机床选择 取 ap=3mm，选择直头焊接式外圆车刀，数控车床 CJK6136D（试选） 。 查机械制造工艺学表 1-1，由于 CJK6136D 数控车床的中心高为 200mm，故刀杆尺寸 BH=25mm25mm，刀片厚度 7mm。根据机械制造工艺学表 1-2 粗车铸造毛坯，选择 YG3 硬质合金。查机械制造工艺学表 1-3，选择带卷屑槽倒棱的前刀面，=45，r=12，=10，=25，=0，=1.5mm，=10,=0.3mm,卷屑槽尺寸为roosr1o1rb=4mm，=3.5mm,=0.4mm。其中，为主偏角；为副偏角；为后角；为bnrbnbncrroo前角；为刃倾角；为刀尖圆弧半径；为倒棱前角；为倒棱宽度；为卷屑槽圆sr1o1rbbnr弧半径；为卷屑槽槽宽；为卷屑槽槽深。5bnbnc查机械制造工艺学表 1-4，在刀杆尺寸为 25mm25mm，=3mm，以及工件直pa径大于 100mm 时，取=0.7mm。f进给量还要满足车床进给机构强度的要求，故需要进行校验，根据 CJK6136D 车床说明书，其进给机构允许的进给力为=3530N。maxF无锡太湖学院学士学位论文10查机械制造工艺学表 1-21，当钢强度=680810MPa， 3.4mm， bpaf1.8mm/r，= 45，= 65m/min 时（预计） ，则进给力=1820N。rcrfF根据车削进给力的计算公式= fFkrFfsFfroFffkkkF式中，为加工钢时，刀具几何参数改变时切削力的修正系数。Ffrk0sFfkFfkk查机械制造工艺学表 1-2，切削力的修正系数=1.0，=1.0， fFFfrk0sFfkFfkk=1.11，则实际进给力为=2020N。fF由于切系时的进给力小于车床进给机构的允许的进给力，选=0.7mm/r。f查机械制造工艺学表 1-9，车刀后刀面最大的磨损量取为 1mm，车刀寿命T=60min。据机械制造工艺学表 1-10，当用 YY15 硬质合金刀加工=710900MPa 的铝b合金，当 3mm， 0.75mm/r，切削速度=144m/min。paftv根据车削切削速度的计算公式=cvtvtvktFcktpcksvk式中，为车削过程使用条件改变时的修正系数。tvktFcktpcksvk查机械制造工艺学表 1-28， =1.0，=1.0，=1.0，=0.8，则tvktFcktpcksvk=971.01.01.00.8=115.2 (m/min)cv据公式（2-2）求得=353(r/min)ndvc1000据 CJK6136D 车床说明书，选 n=350r/min，据公式（2-4） ，实际的切削速度为=114.3（m/min）cv1000dn校验功率：查机械制造装备设计表 1-24 当=580970MPa， 3.4mm， bpaf0.75mm/r， 86m/min 时，=4.9kW.。vcP根据 CJK6136D 车床说明书，当 n=230r/min 时，车床主轴允许功率=5.9kW，所以EP，机床选择满足要求。cPEP（2）机动时间和辅助时间的计算查金属机械加工工艺人员手册 ，车削的机动时间为ifnllllT3210式中：l为刀具行程长度，mm； 1l为加工长度，mm； 2l为刀具的切入长度，mm；M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计11 3l为刀具的超出长度，mm； 为刀具或零件的进给量，mm；f 为刀具或零件的的转速，r/mm；n 为进给次数。i其中 =42.5mm，查金属机械加工工艺人员手册表 15-1， =3mm，=2mm；查l1l2l金属机械加工工艺人员手册表 15-4，测量工具选游标卡尺，=5mm，进给次数=1,则3l=0.33min。60T根据机械制造工艺学 ，辅助时间按的 18计算，则=0.06min。fT0TfT（3）小结综上所述，机床为数控车床 CJK6136D，主轴转速为 230r/min，切削速度为=114.3m/min，进给量=0.7mm/r，切削深度=3mm，机动时间=0.33min，辅助时间vfpa0T=0.06min。fT 3.5.3 车车 3838 端面、外圆及倒角端面、外圆及倒角（1）工序加工计算及机床选择 取 ap=3mm，选择直头焊接式外圆车刀，数控车床 CJK6136D（试选） 。 查机械制造工艺学表 1-1，由于 CJK6136D 数控车床的中心高为 200mm，故刀杆尺寸 BH=25mm25mm，刀片厚度 7mm。根据机械制造工艺学表 1-2 粗车铸造毛坯，选择 YG3 硬质合金。查机械制造工艺学表 1-3，选择带卷屑槽倒棱的前刀面，=45，r=12，=10，=25，=0，=1.5mm，=10,=0.3mm,卷屑槽尺寸为roosr1o1rb=4mm，=3.5mm,=0.4mm。其中，为主偏角；为副偏角；为后角；为bnrbnbncrroo前角；为刃倾角；为刀尖圆弧半径；为倒棱前角；为倒棱宽度；为卷屑槽圆sr1o1rbbnr弧半径；为卷屑槽槽宽；为卷屑槽槽深。bnbnc查机械制造工艺学表 1-4，在刀杆尺寸为 25mm25mm，=3mm，以及工件直pa径大于 100mm 时，取=0.7mm。f进给量还要满足车床进给机构强度的要求，故需要进行校验，根据 CJK6136D 车床说明书，其进给机构允许的进给力为=3530N。maxF查机械制造工艺学表 1-21，当钢强度=680810MPa， 3.4mm， bpaf1.8mm/r，=45，=65m/min 时（预计） ，则进给力=1820N。rcrfF根据车削进给力的计算公式= fFkrFfsFfroFffkkkF式中，为加工钢时，刀具几何参数改变时切削力的修正系数。Ffrk0sFfkFfkk查机械制造工艺学表 1-2，切削力的修正系数=1.0，= 1.0， fFFfrk0sFfkFfkk无锡太湖学院学士学位论文12=1.11，则实际进给力为=2020N。fF由于切系时的进给力小于车床进给机构的允许的进给力，选=0.7mm/r。f查机械制造工艺学表 1-9，车刀后刀面最大的磨损量取为 1mm，车刀寿命T=60min。据机械制造工艺学表 1-10，当用 YY15 硬质合金刀加工=710900MPa 的钢b材，当 3mm， 0.75mm/r，切削速度=144m/min。paftv根据车削切削速度的计算公式=cvtvtvktFcktpcksvk式中，为车削过程使用条件改变时的修正系数。tvktFcktpcksvk查机械制造工艺学表 1-28， =1.0，=1.0，=1.0，=0.8，则tvktFcktpcksvk=1441.01.01.00.8=115.2 (m/min)cv据公式（2-2）求得=965(r/min)ndvc1000据 CJK6136D 车床说明书，选 n=960r/min，据公式（2-4） ，实际的切削速度为=114.5（m/min）cv1000dn校验功率：查机械制造装备设计表 1-24 当=580970MPa， 3.4mm， bpaf0.75mm/r， 86m/min 时，=4.9kW.。vcP根据 CJK6136D 车床说明书，当 n=230r/min 时，车床主轴允许功率=5.9kW，所以EP，机床选择满足要求。cPEP（2）机动时间和辅助时间的计算查金属机械加工工艺人员手册 ，车削的机动时间为ifnllllT3210式中：l为刀具行程长度，mm； 1l为加工长度，mm； 2l为刀具的切入长度，mm； 3l为刀具的超出长度，mm； 为刀具或零件的进给量，mm；f 为刀具或零件的的转速，r/mm；n 为进给次数。i其中 =42.5mm，查金属机械加工工艺人员手册表 15-1， =3mm，=2mm；查l1l2l金属机械加工工艺人员手册表 15-4，测量工具选游标卡尺，=5mm，进给次数=1,则3l=0.33min。根据机械制造工艺学 ，辅助时间按的 18计算，则=0.06min。0TfT0TfTM3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计13（3）小结综上所述，机床为数控车床 CJK6136D，主轴转速为 230r/min，切削速度为=114.5m/min，进给量=0.7mm/r，切削深度=3mm，机动时间=0.33min，辅助时间vfpa0T=0.06min。fT 3.5.4 铣铣 2222 端面工艺计算端面工艺计算（1）粗铣 22 端面工序加工计算查金属机械加工工艺人员手册表 10-39，选中 32 的立铣刀，材料为高速钢，齿数取 4，取 ap=3mm，查金属机械加工工艺人员手册表 14-69，取 fz=0.2mm/z，查金属机械加工工艺人员手册表 14-67，有1 . 01 . 02 . 03 . 033. 045. 0zafatdcvezpv式中，cv系数，cv=72； d铣刀直径，mm； t刀具耐用度，min； ap切削深度，mm； fz每齿进给量，mm/z； ae切削宽度，mm； z铣刀齿数。查金属机械加工工艺人员手册表 14-80，432zd得 t=90min，ae=40mm，求得 v=26.76m/min，则：min/32.2661000rdvn机床选择查金属机械加工工艺人员手册表 8-55，选铣床 XA6132，主轴 18 级转速，转速范围 30-1500r/min，P=7.5kW。据切削用量简明手册,有1minmax1zznRRR式中，z级数； nmax最高转速，r/min； nmin最低转速，r/min。则 =1.26，查切削用量简明手册表 3-30，选 n=235r/min，则实际转速为min/61.231000mdnv验证功率：查金属机械加工工艺人员手册表 14-67，知无锡太湖学院学士学位论文14znafadcPezpp72. 084. 014. 0510式中，cp系数 cp=1.16； d铣刀直径， mm； ap切削深度， mm； fz每齿进给量， mm/z； ae切削宽度， mm； z铣刀齿数； n主轴转速， r/min。计算得，P=5.72kW，机床选择满足要求。机动时间和辅助时间的计算查金属机械加工工艺人员手册知，机动时间 T0为ifnlllT210式中，l加工长度，mm； l1刀具的切入长度，mm； l2刀具的超出长度，mm； fz每齿进给量，mm/z； z铣刀齿数； i走刀次数。其中 l=22mm，查金属机械加工工艺人员手册表 15-17，得l1=9mm，l2=2mm，i=1，则 T0=0.18min。根据机械制造工艺学 ，辅助时间 Tf按 T0的18%来计算，则 Tf=0.03min。小结综上所述，机床选择为万能铣床 XA6132，主轴转速为 235/min，切削速度为v=23.61m/min，进给量 fz=0.2mm/z，切削深度 ap=3mm，机动时间 T0=0.18min，辅助时间Tf=0.03min。7（2）精铣 22 端面工序加工计算取 ap=1.5mm，查金属机械加工工艺人员手册表 14-69，取 fz=0.2mm/z。由金属机械加工工艺人员手册表 14-80，432zd得 t=90min，ae=40mm，根据公式计算得，v=64.44m/min，则min/32.6411000rdvn机床选择查金属机械加工工艺人员手册表 8-55，选择 XA6132 铣床，主轴 18 级转速，转M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计15速范围 30-1500r/min，P=7.5kW。根据公式计算得，=1.26查切削用量简明手册表 3-30，选 n=600/min，则实际转速为min/29.601000mdnv所以，P=0.7kW，机床选择满足要求。机动时间和辅助时间的计算其中，l=22mm，查金属机械加工工艺人员手册表 15-17 得，l1=5.4mm，l2=2mm，i=1，则根据公式计算得 T0=0.06min，辅助时间 Tf按机动时间的18%来计算，Tf=0.01min。小结综上所述，机床为万能铣床 XA6132，主轴转速 n=600r/min，切削速度v=60.29m/min，进给量 fz=0.2mm/z，切削深度 ap=1.5mm，机动时间 T0=0.06min。辅助时间 Tf=0.01min。 3.5.5 钻上端面钻上端面 8 的孔的孔（1）工序加工计算查金属机械加工工艺人员手册表 10-22，选 12 的锥柄麻花钻，刀具材料为高速钢，查金属机械加工工艺人员手册表 14-34，因为工件材料为铸造铝合金，选组，取 f=0.42mm/r，查金属机械加工工艺人员手册表 14-42 得，b 0.784Gpat=50min，根据金属机械加工工艺人员手册表 14-29 得，切削速度为5 . 02 . 04 . 01 .11ftdv 式中，d孔径， mm； t刀具耐用度， min； f进给量， mm/r。得，v=21.16m/min。根据公式，求得，n=561.57r/min。dvn1000（2）机床选择查金属加工工艺及工装设计表 4-51，选 ZH7640，立式加工中心，主轴 22 级转速，主轴转速范围 50-6000r/min，主轴功率 P=5.5kW，最大转矩 M=400Nm，最大轴向力N=16000N。根据公式，标准公比 1minmax1zznRRR取 =1.26，无锡太湖学院学士学位论文16查切削用量简明手册表 2-16，选 n=350r/min，根据公式，求得实际转速 v=13.12m/min。1000dnv验证功率：查金属机械加工工艺人员手册表 14-30 得，7 . 0600dfN 8 . 02304fdM 36. 17018760MNP计算得， N=3922.90N， M=21.87Nm， P=0.009KW。机床选择满足要求。（3）机动时间和辅助时间的计算查金属机械加工工艺人员手册 ，钻孔的机动时间为fnlllT210式中，l加工长度（深度） ，mm； l1刀具的切入长度，mm； l2刀具的超出长度，mm； f刀具或零件的进给量，mm/r； n刀具或零件的转速，r/min。其中，l=15mm，查金属机械加工工艺人员手册表 15-6 得，l1=4.0mm，l2=2.0mm，则T0=0.16min，辅助时间 Tf按 T0的 18%计算，则 Tf=0.03min。（4）小结综上所述，机床为立式加工中心 ZH7640，主轴转速为 350r/min，切削速度v=13.12m/min，进给量 f=0.42mm/r，切削深度 ap=11mm，机动时间 T0=0.16min。辅助时间 Tf=0.03min8。 3.5.6 钻左端面钻左端面 8 的孔的孔（1）工序加工计算查金属机械加工工艺人员手册表 10-22，选 8 的锥柄麻花钻，刀具材料为高速钢，查金属机械加工工艺人员手册表 14-34，因为工件材料为铸造铝合金，选组，取 f=0.42mm/r，查金属机械加工工艺人员手册表 14-42 得，b 0.784Gpat=50min，计算得，v=17.99m/min，根据公式，求得 n=716.16r/min。dvn1000（2）机床选择M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计17查金属加工工艺及工装设计表 4-51，选 ZH7640，立式加工中心，主轴 22 级转速，主轴转速范围 50-6000r/min，主轴功率 P=5.5KW，最大转矩M=400Nm，最大轴向力 N=16000N。根据公式，标准公比1minmax1zznRRR取 =1.26，查切削用量简明手册表 2-16，选 n=630r/min，根据公式，求得实际转速 v=15.83m/min。1000dnv验证功率：可计算得：N=2615.27N， M=2.18Nm，P=0.006KW。机床选择满足要求。（3）机动时间和辅助时间的计算其中，l=15mm，查金属机械加工工艺人员手册表 15-6 得，l1=6.0mm，l2=2.0mm，则 T0=0.08min，辅助时间 Tf按 T0的 18%计算，则 Tf=0.014min。（4）小结综上所述，机床为立式加工中心 ZH7640，主轴转速为 630r/min，切削速度v=15.83m/min，进给量 f=0.42mm/r，切削深度 ap=18mm，机动时间 T0=0.08min。辅助时间 Tf=0.014min。 3.5.7 钻钻 12 的孔的孔（1）工序加工计算查金属机械加工工艺人员手册表 10-22，选 12 的锥柄麻花钻，刀具材料为高速钢，查金属机械加工工艺人员手册表 14-34，因为工件材料为铸造铝合金，选组，取 f=0.42mm/r，查金属机械加工工艺人员手册表 14-42 得，b 0.784Gpat=30min，计算得，v=23.44m/min，根据公式，求得 n=622.08r/min。dvn1000（2）机床选择查金属加工工艺及工装设计表 4-51，选 ZH7640，立式加工中心，主轴 22 级转速，主轴转速范围 50-6000r/min，主轴功率 P=5.5KW，最大转矩M=400Nm，最大轴向力 N=16000N。根据公式，标准公比无锡太湖学院学士学位论文181minmax1zznRRR取 =1.26，查切削用量简明手册表 2-16，选 n=630r/min，根据公式，求得实际转速 v=15.83m/min。1000dnv验证功率：可计算得： N=3923N， M=9.72Nm， P=0. 03kW。机床选择满足要求。（3）机动时间和辅助时间的计算其中，l=15mm，查金属机械加工工艺人员手册表 15-6 得，l1=4.0mm，l2=2.0mm，则 T0=0.08min，辅助时间 Tf按 T0的 18%计算，则 Tf=0.014min。（4）小结综上所述，机床为立式加工中心 ZH7640，主轴转速为 630r/min，切削速度v=23.44m/min，进给量 f=0.42mm/r，切削深度 ap=18mm，机动时间 T0=0.08min。辅助时间 Tf=0.014min。M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计194 4 专用夹具设计专用夹具设计4.1 机床夹具设计概述机床夹具设计概述在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置都可称之为夹具。 4.1.1 机床夹具概述机床夹具概述（1）工件装夹的实质在机床上加工工件前，必须首先将工件装好夹牢。工件装夹的实质，就是在机床上对工件进行定位和夹紧。装夹工件的目的，则是通过定位和夹紧而使工件在加工过程中始终保持其正确的加工位置，以保证达到该工序所规定的加工技术要求9。（2）机床夹具的功能 保证和稳定加工质量 提高劳动率，降低生产成本。 可扩大机床的加工范围，做到一机多能。 减轻工人劳动强度，保证安全生产。 机床夹具在新产品试制中，可以起到缩短试制周期的重要作用。（3）对于机床夹具的基本要求 机床夹具作为机械加工系统的重要组成部分，其设计、制造质量直接影响机械加工系统的加工质量和工作可靠性，因此，对机床夹具有以下要求： 应能保证工件的加工质量要求。 应能提高加工效率。 有利于降低成本。 夹具的操作维护应安全方便。随着现代机械制造业的发展，对机床夹具设计要求也越来越高，除前述的基本要求，还应在下述各个方面予以足够重视：夹具结构的标准化、模块化、夹具制造的精密化；夹具功能的柔性化；夹具传动的高效化、自动化；夹具设计的自动化。 4.1.2 机床夹具的分类机床夹具的分类（1）按使用范围和夹具特点分类 分为通用夹具、专用夹具、可调整和成组夹具、组合夹具、随行夹具等。（2）按所使用机床类型分类 分为车床夹具、铣床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、组合机床夹具、数控机床夹具和加工中心机床用夹具等。（3）按夹紧动力源分类 分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、离心力夹具及自夹紧夹具10。 4.1.3 机床夹具的组成和功用机床夹具的组成和功用（1）机床夹具的组成机床夹具种类繁多，结构形式多种多样，而且新型夹具又不断出现。根据组成夹具结构的各元件、机构、装置的功能可将其分为以下几个组成部分：定位元件与机构，夹紧元件与装置，对刀、引导元件与装置，连接元件，夹具体，其他元件与装置11。无锡太湖学院学士学位论文20（2）机床夹具的功用 保证加工精度工件通过机床夹具进行安装，包含了两层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧。这样，就可以保证工件加工表面的位置精度，且精度稳定。 提高生产效率使用夹具来安装工件，可以减少划线、找正、对刀等辅助时间，采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。 扩大机床的使用范围有些机床夹具实质上是对机床进行部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如车床床鞍上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。 减轻工人的劳动强度，保证生产安全如可用气动、电动、液动夹紧 缩短产品试制周期 4.1.4 夹具总体方案设计夹具总体方案设计（1）设计前的准备工作 熟悉分析被加工零件工作图，分析研究工件的结构特点、材料和零件的加工技术要求。 零件的生产纲领和批量大小。 详细分析零件机械加工工艺过程，尤其是本工序加工要求(包括加工精度、表面质量要求)，本工序与前、后工序的联系。 夹具设计任务书对夹具设计如质量、生产率、自动化程度等的要求等。 本工序所用机床、切削工具的性能规格及联系尺寸等。 夹具零件部件标准、先进夹具结构资料、典型夹具图册等。 工厂工艺装备的制造能力、技术条件等。（2）夹具总体方案设计夹具总体方案设计首先要保证工艺系统各环节之间具有正确的几何关系，以保证工件获得规定的尺寸精度和相互位置精度。保证工件加工精度的条件如下： 工件在夹具中正确的装夹 夹具对切削成形运动具有正确的相互关系。 夹具相对刀具的正确调整。夹具总体方案设计的一般原则如下： 根据本工序工件精度要求，选择确定工件定位方案和对刀引导方案，所选择方案应能满足加工误差计算不等式。 在考虑零件生产纲领、批量所决定的生产率要求和所用加工设备的条件下，确定夹紧方案，确定夹紧装置的结构形式。若零件年产量较大，生产率要求较高，应采用气、液、电等机动夹紧装置或联动夹紧装置结构；否则可采用手动夹紧的各种自锁夹紧机构。M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计21 在分析本工序加工方式、机床性能特点和各类机床夹具结构特点及设计要求的基础上，确定夹具总体结构以及夹具体的毛坯类型，确定夹具与机床的连接结构。 认真考虑夹具的润滑、排屑、搬运等。 夹具总体结构及零部件应有良好的结构工艺性，工件在夹具中应便于装卸，夹具零部件应尽可能选用标准元件，夹具零部件应便于制造、装配、使用维护及维修更换12。4.2 夹具设计夹具设计 4.2.1 问题的提出问题的提出本工艺路线中最重要的是加工上端面，然后以上端面为精基准面，加工其他部位。主要问题就是如何定位与夹紧毛坯来加工上端面，怎样提高生产率，降低劳动强度，还要满足精度要求。 4.2.2 定位方式与定位基准的选择定位方式与定位基准的选择工件在夹具中或在机床上的定位，是通过工件的定位基准面与夹具定位元件相接触(支撑定位)或相配合(定心定位)来实现的，因此工件定位方式及夹具、定位元件的选择完全取决于工件定位基准面的形状。而工件基本上是由平面、内外圆柱面、圆锥面、成形面或工件之间的组合表面作为定位基准13。根据零件图可知，本夹具应用一个大平面及三个支承钉定位，大平面选工件的左端面，为第一基准面，限制三个自由度，两个支承钉选择工件的下表面，限制两个自由度，还有一个支承钉选择在工件的前表面，限制一个自由度，总共限制六个自由度，为完全定位。 4.2.3 夹具机构设计夹具机构设计（1）第一步工序加工上端面的夹具结构总图如图 4.1 所示。以左端面为基准面定位，再加上三个支承钉，实现完全定位，夹紧机构则采用压板、双头螺柱和螺母实现夹紧作用。使用可调支承钉可以较为方便的调节工件在夹具体中的位置。过度盘上配有两个平衡块，使它重量均匀，重心在圆心处，以便车削时受力均匀。图 4.1 夹具装配图1、压板；2、双头螺柱；3、侧向可调支承钉；4、平衡块；5、螺钉 M824；6、螺母 M8；7、无锡太湖学院学士学位论文22过渡盘；8、夹具体；9、球头可调支撑（2）第二步工序加工左端面及内圆的夹具结构总图如图 4.2 所示。以上端面为精基准，一面两销定位，限制 6 个自由度，为完全定位，在朝向定位基准面的方向用压板夹紧，夹紧装置包括压板，双头螺柱及螺母。在过渡盘上配有两块平衡块，使它重量均匀，重心在圆心处，以便车削时受力均匀。图 4.2 夹具装配图1、过渡盘；2、夹具体；3、螺母 M16；4、垫片；5、短圆柱销；6、削边销；7、螺母 M55；8、垫片 55；9、双头螺柱；10、圆柱可调支撑；11、压板；12、平衡块；13、螺钉 M4（3）第三步工序加工 38 端面、外圆和倒角结构总图如图 4.3 所示。以上端面为精基准，一面两销定位，限制 6 个自由度，为完全定位，在朝向定位基准面的方向用压板夹紧，夹紧装置包括压板，双头螺柱及螺母。在过渡盘上配有两块平衡块。图 4.3 夹具装配图1、过渡盘；2、夹具体；3、平衡块；4、圆柱可调支撑；5、双头螺柱；6、压板；7、削边销；8、短圆柱销；9、螺母 M55；10、垫片 55；11、垫片 16；12、螺母 M16；13、螺钉 4.2.4 定位销长度的分析定位销长度的分析在机床夹具中，当工件以圆柱孔内表面作为定位基准时，常使用圆柱销作为定位元件，其中短圆柱销限制 2 个自由度，而长圆柱销限制 4 个自由度。因此，在设计时要正确选择定位销的长度，如果选择定位销长度不正确会出现欠定位，无论欠定位或过定位M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计23均会对夹具的定位精度产生影响，从而影响到工件的加工质量。这里所指的定位圆柱销的长度，指的是定位销和孔的有效接触长度。从理论上讲，限制工件 x 和 y 两个自由度的限制基面不应是圆柱面而应是一条圆周线，但是由于工件的内孔有一定的深度，因此，控制工件限位基面 2 个自由度的就是一条不确定的圆周线。同时，又由于限位基面，工件内孔的频繁装卸所产生的摩擦力及切削力、夹紧力的影响，圆周线的限位基准极易磨损，造成定位误差。因此，将限位基面作为圆柱面就可避免这一问题，从理论上来讲，圆柱孔与圆柱销的配合，其有效接触长度再短，也将限制 4 个自由度。而在生产实践中，因工件的圆柱孔与圆柱销属于间隙配合且工件的定位基准面存在加工误差，因此，只要圆柱销的长度足够短，便可达到限制2 个自由度的目的。 4.2.5 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算（1）定位误差的分析所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 定位误差是由三部分因素产生的。 工件在夹具中的定位、夹紧误差。 夹具带着工件安装在机床上，相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。 加工过程中误差，如机床几何精度、工艺系统的受力与受热变形、切削振动等原因引起的误差。由于定位所造成的工件加工表面相对其工序基准的位置误差。产生定位误差的原因有基准不重合误差 BC和定位基准位移误差 JW。即定位误差JWBCDW 基准不重合带来的定位误差夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的定位误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准不重合误差。平面定位时，基准不重合误差为本工序的加工误差和基准转换带来的加工误差之和。21AAN式中，N 为基准不重合误差； A1为本工序的加工误差； A2为基准转换带来的加工误差。 间隙引起的定位误差在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生的定位误差。单圆柱销与孔的定位情况，最大间隙为gXdDminmax式中，Dmax为定位孔最大直径（mm） ；无锡太湖学院学士学位论文24dmin为定位销最小直径（mm） ； 为销与孔的最小间隙（mm） ；x为销的公差（mm） ；g为孔的公差（mm） 。由于销与孔之间有间隙，工件安装时孔中心可能偏离销中心，其偏离的最大范围是以 为直径、以销中心为圆心的圆。若定位时让工件始终靠紧销的一侧，即定位以销的一条母线为基准，工件的定位误差仅为g21常用的一面两销的定位的情况稍许复杂一点，平面限制三个自由度，圆柱销限制两个自由度。X、Y 方向的定位误差如同圆柱销定位，均为： 1g111X而菱形销限制了 Z 方向的转动自由度，孔与菱形销在 Y 方向的定位误差为：g2222X它实际上限制工件绕 Z 轴的转动。由于存在间隙，因而是工件产生一个转角误差，转角误差为：min2122tan2Lmin21g21212LgXXminmax2max2min1max12LdDdD式中，d2min为菱形销的最小直径（mm） ；D2max为菱形销定位孔的最大直径（mm） ；Lmin为两定位销的最小中心距（mm） 。（2）产生定位误差的原因 基准不重合带来的定位误差夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的定位误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准不重合误差。 间隙引起的定位误差在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生的定位误差。 与夹具有关的因素产生的定位误差 这类因素基本上属于夹具设计与制造中的误差，如 定位基准面与定位元件表面的形状误差。 导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。 夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计25定位误差。 夹紧力使工件或夹具产生变形，产生位置误差。 定位元件与定位元件之间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件的磨损。上述定位误差的分析计算，一般是在成批生产中使用调整法加工时，需要分析计算。对于具体夹具的定位误差需要具体分析，要找出各个产生定位误差的环节及大小，然后按照极值法或概率法求出总的定位误差。如果采用试切法加工，一般就不作定位误差的分析计算了14。（3）定位误差的计算 加工上端面的定位误差分析：A.基准位移误差：由于用平面定位，所以没有基准位移误差，即：0Y B.基准不重合误差： 设计基准：左端面；定位基准：左端面；设计基准与定位基准重合，即： ，0B因此: ，0D定位方案合理。 加工左端面的定位误差分析： 本道工序保证的尺寸为：平面度小于 0.08mm，并且在 100mm 内不平度不超过0.08mm。加工左端面是利上端面及两个孔来定位的，即一面两销定位，平面限制了三个自由度，圆柱销限制了两个自由度。A.基准位移误差： 由于平面定位，所以没有基准位移误差，即：=0yB.基准不重合误差： 设计基准：上端面；定位基准：上端面；设计基准与定位基准重合，=0B因此： ，0D定位方案合理。 加工孔 38 及其倒角的定位误差分析加工该平面用一面两销定位，销与孔定位的配合为 H7/g6，无锡太湖学院学士学位论文26平面限制了三个自由度，圆柱销限制了两个自由度，X、Y 方向的定位误差为：min1max11111dDgx查互换性与几何测量表 3-2，并计算得：=0.049mm；1菱形销限制了绕 Z 方向的转动自由度，min2max22222dDgx查互换性与几何测量表 3-2，并计算得：=0.049mm；2转角误差为： = tan=22min212L 已知：=70mmminL代入上式计算得，=0.0004mm2702029. 0029. 0因为 0.0004mm0.4mm，所以该定位方案合理。 钻上端面孔的定位误差分析A.基准位移误差：由于用平面定位，所以没有基准位移误差，即：0Y B.基准不重合误差： 设计基准：左端面；定位基准：左端面；设计基准与定位基准重合，即：，0B因此:，0D定位方案合理。 铣 22 端面的定位误差分析 加工该平面用一面两销定位，销与孔定位的配合为 H7/g6，平面限制了三个自由度，圆柱销限制了两个自由度，X、Y 方向的定位误差为：min1max11111dDgx查互换性与几何测量表 3-2，并计算得：=0.033mm；1菱形销限制了绕 Z 方向的转动自由度，min2max22222dDgx查互换性与几何测量表 3-2，并计算得：=0.033mm；2转角误差为： min22tan221LaaM3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计27=42.5mmminL代入上式计算得： =0.0007mm20.0007mm0.08mm，所以该定位方案合理。 4.2.6 夹紧装置的确定夹紧装置的确定（1）夹紧装置的组成夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成 动力装置产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧力的来源，夹紧分手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧是靠人力；机动夹紧采用动力装置。常用的动力装置有液压装置、气压装置、电磁装置、电动装置、气-液联动装置和真空装置等。 夹紧机构传递夹紧力。动力装置所产生的力或人力要正确的作用到工件上，需要有适当的传递机构。传递机构是把原动力传递给夹紧元件。它由两种构件组成，一是接受原始作用力的构件，二是中间传力机构。夹紧元件是直接夹紧工件的元件，它的作用是接受传递机构传来的作用力，夹紧工件。传递机构与夹紧元件组成了夹紧机构。夹紧机构在传递力的过程中，能根据需要改变原始力的方向、大小和作用点。手动夹具的夹紧机构还应具有良好的自锁性能，以保证人力的作用停止后，仍能可靠地夹紧工件。在实际生产中，由于工件的定位方法、加工要求和生产类型不同，夹紧装置差异较大。有的只设有传递机构和夹紧元件，还有只设有夹紧元件，如螺钉直接夹紧。（2）夹紧装置的设计要求夹紧装置的设计和选用是否正确，对保证工件的精度、提高生产率和减轻工人的劳动强度有很大的影响。因此，对夹紧装置提出如下的基本要求：夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。夹紧力的大小适当。保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧可靠牢固，震动小又不超出允许的变形。夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，越应该设计较复杂、效率较高的夹紧装置。具有良好的结构工艺性和实用性。力求简单，便于制造维修，操作安全方便，并且省力。 4.2.7 夹紧力的确定夹紧力的确定确定夹紧力就是确定夹紧力的方向、作用点和大小。确定夹紧力时，要分析工件的结构特点、加工要求、切削力和其他外力作用工件的情况，以及定位元件的结构和布置方式。（1）夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要定位基准面。对工件只施加一个夹紧力，或施加几个方向相同的无锡太湖学院学士学位论文28夹紧力时，夹紧力的方向应尽可能朝向主要定位基准面。（2）夹紧作用点的选择夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。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对加工精度的影响。夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。在加工过程中，切削力一般容易引起工件的转动和震动。作用点靠近加工表面，使切削力对夹紧作用点的力矩变小，以减小工件转动趋势或变形。螺旋夹紧机构是手动夹紧机构中一种最广泛的应用。螺旋夹紧机构的优点是：扩力比可达 80 以上，自锁性好，结构简单，制造方便，适应性强，其缺点是动作慢，操作强度大15。根据 金属机械加工工艺人员手册表 9-27 螺旋夹紧机构的夹紧力计算公式：fdDdDadQLW)(3)(2)tan(2223312W夹紧力，N；Q作用力，N；L手柄长度，mm；d2螺纹中径，mm；螺纹升角，；2tandpa1螺纹摩擦角，方形 543，梯形 555，三角形 634；F螺杆（螺母）端面与工件间的摩擦系数；根据表格得：W=3000N。M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计295 5 结论与展望结论与展望5.1 结论结论本次毕业设计做的是 M3400 调温器工艺规程设计和系列夹具设计。主要就是做工艺的设计及专用夹具的设计。整个过程是对四年来所学知识的总结，而且在原来的基础上融会贯通。这运用到了机械制造工艺学，机床夹具设计，金属切削机床与刀具等多门主要专业课程。在老师的指导下一次次的发现问题，解决问题，不断地提高自己，无形中锻炼了自己的独立思考、解决问题的能力。同时做毕业设计也暴露出自己的问题，以前很多课程都只是学了一些皮毛而已，只会照搬公式，为了应付考试，从而导致在做工艺设计及夹具设计时无法灵活运用，不知变通。吸收此次的教训为今后走上工作岗位，为今后在生产实践，具有现实的指导意义，是非常重要的。科学技术的发展特别是计算机领域的发展，非常迅速，很多东西都可以靠计算机来完成，但是这些最原始，最基本的知识还是非常必要的，万丈高楼平地起，没有坚实的地基，怎能起高楼，没有雄厚的知识底蕴，怎么能做出符合现代化的工艺及夹具设计，但我们也应该跟随时代潮流，目前计算机辅助工艺过程设计(CAPP)的发展以及计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)的结合，为进一步发展计算机综合制造系统(CIMS)创造了条件，并进一步向生产全盘自动化，及无人化制造系统(UMS)的方向发展。同时，随着现代机械制造业的发展。机床夹具设计业朝着自动化、高效化、精密化和柔性化发展。5.2 不足之处与未来展望不足之处与未来展望毕业设计是教学过程中的最后环节，是高等院校培养人才的重要组成部分，也是检验学生在大学四年所学知识的天平。通过此次毕业
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