大红鹰,WG20型蜗杆减速箱体加工工艺规程及夹具设计(带CAD图）
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大红鹰,WG20型蜗杆减速箱体加工工艺规程及夹具设计(带CAD图）,大红,WG20,蜗杆,减速,箱体,加工,工艺,规程,夹具,设计,CAD
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宁波大红鹰学院毕业设计（论文）任务书所在学院机械与电气工程学院专业机械设计制造及其自动化班 级13机自4 班学生姓名江明辉学号1322230408指导教师杨豫新课 题WG20型蜗杆减速箱体加工工艺规程及夹具设计一、毕业设计（论文）工作内容与基本要求本课题是学完了专业课程，应用所学的基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一个综合锻炼。通过这个毕业设计，巩固自己所学的理论知识与技能，提高自己的设计、计算、绘图、技术文件编写等各方面的能力。学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书。并在完成毕业设计的过程中，培养自己理论联系实际、严肃认真的工作作风和独立分析，独立思考的能力。1、主要任务与目标（1）围绕课题，查阅相关文献资料不少于12篇，其中外文资料不少于2篇，并撰写文献综述，字数不少于3000字。（2）完成与课题相关外文文献（原文论文）的翻译，字数不少于2000字；（3）分析和研究课题内容，查阅文献资料，完成开题报告； （4）完成WG20型蜗杆减速箱体零件图绘制和毛坯图设计；完成WG20型蜗杆减速箱体的机械加工工艺规程（含机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片）设计；数控加工需手工或自动编制数控加工程序；完成2套以上专用夹具（含装配图、夹具零件）等零件图的设计，编写设计说明书1万字以上。（5）完成毕业设计的其它工作（完成指导记录、资料上传网络毕业设计平台、答辩PPT准备、资料装订整理）。2、主要内容与基本要求（1）主要内容：1）了解WG20型蜗杆减速箱体零件功能、结构和工艺特点、技术要求，毛坯特点；2）完成WG20型蜗杆减速箱体机械加工工艺规程及夹具的设计。（2）要求：1）机械加工工艺设计方案合理；2）要求夹具结构合理、紧凑，使用方便；3）完成零件图、毛坯图、夹具装配图及夹具零件图电子稿和纸质稿；4）图纸、图面布置合理、正确清晰符合制图标准及有关规定。5）撰写设计说明书内容包括：课题的目的、意义、国内外动态；研究的主要内容；机械加工工艺路线和夹具结构方案的拟定和主要参数的设计计算；加工工艺和夹具方案的确定，设计专用夹具，进行计算，条理清楚，计算有据；格式按宁波大红鹰学院机电学院机械设计制造及其自动化专业全日制普通本科生毕业论文（设计）规范化要求。文字在1万字以上。6）其他要求：在进行设计过程中，不能照抄现有资料，应当经过自己的努力，理解和消化资料，认真分析和解决实践过程中遇到的问题，充分发挥自己独立思考和创作设计，培养和锻炼工程实际中的发现问题和解决问题的能力，反对盲从和抄袭行为。设计期间应完成以下工作：查阅相关文献资料，其中外文资料不少于两篇，外文翻译不低于2000字，英文翻译必须注明出处，并提供原版PDF文件。3、设计参数（1）年产量为50000台/年；零件技术要求见图纸；（2）产品要求优质、高产、低消耗。4、应收集的资料及主要参考文献应收集的资料：箱体的结构、材料、功用及相关技术要求；箱体的工艺性；工艺路线拟定的方法；各种专用夹具的种类、特点及原理，钻床、铣床、数控机床类夹具的设计方法及国家机械制图标准。主要参考文献：1 尹成湖机械可制造技术基础M.北京：高等教育出版社，2008.82 尹成湖 李保章 杜金萍.机械制造技术基础课程设计M.高等教育出版社，20093 柯建宏.机械制造技术基础课程设计M.武汉：华中科技大学出版社，2008.84 浦林祥.金属切削机床与夹具金属切削机床夹具设计手册M.机械工业出版社1995第2版5 张滢滢，刘春雨.关于机床夹具的发展前景的探讨J. 科技创新导报 2011年26期 6 陈宏钧.实用机械加工工艺手册M.机械工业出版社，1997.67 陈洪涛.数控加工工艺与编程M.高等教育出版社，2009.128 吴拓.简明机床夹具设计手册M. 化学工业出版社，2010.49 毛平淮.互换性与测量技术基础：第2版M.机械工业出版社，2011.110 何庆、李郁主编，机床夹具设计教程M. 北京：电子工业出版社，2012.811 朱耀祥，浦林祥主编，现代夹具设计. 北京：机械工业出版社，2010.212 濮良贵、陈国定、吴立言主编，机械设计（第9版），北京：高等教育出版社，2013.5二、毕业论文进度计划序号起讫日期各阶段工作内容备注12016.10.111.30阅读毕业设计任务书，明确设计的要求和任务，收集并阅读文献资料，完成开题报告、外文翻译和文献综述。外文资料不少于两篇，翻译1篇且不少于2000字，提供两篇原版PDF。210.910.20分析零件图，确定毛坯类型及制造方法，完成毛坯图。310.2110.31选择定位基准，确定加工方法，拟定机械加工工艺路线方案。411.111.12确定机械加工余量、工序尺寸及公差，选择机床及工艺设备。511.1311.30确定切削用量及基本工时，并填写工艺文件。2016年11月30日提交开题报告、外文翻译、文献综述612.0112.31确定专用夹具工件的定位方案和夹紧方案，计算定位误差和计算夹紧力，绘制夹具总图和零件图。7201701010331撰写毕业设计说明书，整理并修改和完善所有毕业设计资料。2017年3月1日中期检查82017年3月31日提交经整改后的开题报告、外文翻译、文献综述、毕业设计说明书（论文）、图纸，指导记录本等所有资料。电子稿、纸质稿9201704010414指导老师进行三次审核提交胶装材料10201704制作PPT，参加答辩。三、专业（教研室）审批意见：审批人（签字）：年 月 日 分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)WG20型蜗杆减速箱体加工工艺规程及夹具设计所在学院机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级机自 班姓 名学 号指导老师 2017 年 3 月 31 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文）WG20型蜗杆减速箱体加工工艺规程及夹具设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 2017 年 3 月 31 日摘 要通过对WG20型蜗杆减速箱体的加工工艺路线的确定，该零件的加工以底面作为基准是合理的，本加工工艺方案满足粗基准选择的基本要求及精基准选择的四项原则。本夹具为钻床使用的专用夹具，该夹具的特点是针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。在本次设计中，夹具的设计满足机床夹具总体方案设计的基本要求，充分保证零件加工质量，具有较高的生产效率和较低的制造成本以及具有良好的结构工艺性。本次毕业设计的主要内容是机械加工工艺规程编制和工序专用夹具设计。我能综合运用机械制造技术基础和其它课程的基本理论和方法，为了能够完成WG20型蜗杆减速箱体机械加工工艺及钻床夹具的设计任务，综合运用所学的知识，应用正确的设计方法，制订了WG20型蜗杆减速箱体的机械加工工艺规程。结合工艺设计内容，熟练应用工艺计算方法，对相关工艺内容进行了正确的分析设计和计算，如工艺参数、切削力、切削功率、切削速度、定位误差、夹紧力等。关键词：机械加工；工艺规程；专用夹具；WG20型蜗杆减速箱体4747AbstractThe graduation design is the main content of the machining process planning preparation and special fixture design process. I can comprehensive use of mechanical manufacturing technology and other basic curriculum of basic theory and method, in order to be able to complete the turbine speed reducer machining technology and drilling machine fixture design task, the integrated use of knowledge, and apply the correct design method, and developed a turbine speed reducer of the machining process planning. Combine craft design content, skilled in the application process calculation method, the relevant process the content analysis of the correct design and the computation, such as process parameters, cutting force and cutting power, cutting speed, positioning error, clamping force, etc. Through the turbine speed reducer to the processing technology of the determination of the route, the parts processing to the underside as the benchmark is reasonable, the processing technology solutions to meet the basic requirements of basic selection coarse and fine basic selection of the four principles. This fixture for drilling machine use special jig, this fixture is characteristic of the targeted, compact construction, simple operation, high productivity. In this design, the design of the machine tool fixtures meet fixture basic requirements of the overall design, fully guarantee the quality of parts processing, has the high production efficiency and lower cost of manufacture and good structure technology .Key Words: Machining; Process specification; Special fixture; Turbine gear unit housing目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 WG20型蜗杆减速箱体综述11.2 WG20型蜗杆减速箱体国内外发展概况11.2.1 WG20型蜗杆减速箱体机械加工工艺发展概况11.2.2 WG20型蜗杆减速箱体夹具发展概况2第2章 零件的机械加工工艺规程设计42.1 WG20型蜗杆减速箱体的工艺分析42.1.1 WG20型蜗杆减速箱体的作用42.1.2 WG20型蜗杆减速箱体的工艺分析52.2 选择毛坯52.3 确定铸件机械加工余量、毛坯尺寸和公差52.4 设计毛坯图62.4.1 确定圆角半径62.4.2 确定毛坯的热处理方式62.5 机械加工工艺路线的制订62.5.1 选择定位基准62.5.2 制订工艺路线82.5.3 加工工艺过程的分析102.5.4 选择加工设备与工艺装备102.5.5 确定工序尺寸112.5.6 确定切削用量及基本时间11第3章 钻3XM6-6H螺纹底孔攻螺纹M6-6H夹具的设计233.1 确定设计任务、明确加工要求233.2 定位方案的确定233.3 夹紧机构的设计233.4 切削力和夹紧力的计算243.5 定位误差的分析与计算243.5.1 定位元件尺寸及公差确定253.5.2 定位误差计算253.6 夹具体的设计253.7 夹具与机床连接元件的选择263.8 夹具的使用说明263.9 夹具的结构特点26第4章 铣侧面夹具设计274.1 指出存在的问题274.2 夹具设计274.2.1夹具体设计274.2.2 定位基准的选择274.2.3 定位方案和元件设计284.2.4 定位误差的计算284.2.5 夹紧力计算304.2.6 夹紧机构的设计314.2.7 定向键与对刀装置设计324.2.8确定夹具体结构尺寸和总体结构344.2.9 夹具设计及操作的简要说明36结 论37致 谢38参考文献39第1章 绪论1.1 WG20型蜗杆减速箱体综述WG20型蜗杆减速箱体类零件是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因此，WG20型蜗杆减速箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命1。常见的减速器箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给箱、变速WG20型蜗杆减速箱体、减速器箱体、发动机缸体和机座等。根据减速器箱体零件的结构形式不同，可分为整体式减速器箱体。WG20型蜗杆减速箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的主要特点：形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于WG20型蜗杆减速箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%20%2。对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。用夹具装夹工件时，工件相对于夹具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致，稳定的保证工件的加工精度。同时使用夹具装夹工件方便、快捷，工件不需要划线找正，可显著的减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显的降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上。每个工件增加的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著3。1.2 WG20型蜗杆减速箱体国内外发展概况1.2.1 WG20型蜗杆减速箱体机械加工工艺发展概况机械加工工艺及夹具随着科技的发展，并且与计算机技术、数控技术、控制论及系统工程与制造技术结合为制造系统，形成现代制造工程学。而物料流、能量流、信息流是组成制造系统的三个基本要素。现代加工逐渐演变为集成化的系统加工，这虽减轻了工人的劳动强度，但同时对工人的知识水平要求较高。这需要我们全方位的认知现代科技知识。因此，在以后的学习中需要我们全方位的学习其各个相关领域的知识，不能只注重一点，为将来的人才战略提出了新的要求4。制造业是国民经济的支柱产业，直接体现了一个国家的生产力水平，对产品质量有着重大的影响。而工艺与装备是制造业的基础，工艺是人、机料等软、硬要素集成的一项基础工程，它贯穿于产品生产的全过程5。工业发达国家极为重视工艺与装备问题，21世纪装备制造应是中国与发达国家竞争的主要领域之一6。自建国以来，特别是改革开放30多年来，我国机械制造业取得了较快发展，制造工艺取得了长足进步。但与西方先进工业国家相比，还存在着明显差距，我国的装备制造业发展速度相对缓慢，装备制造业工艺水平与国际先进水平相比，在技术方面仍有一定差距，主要表现为“两低”、“两高”，即产品精度和生产效率低，工艺成本和环境污染高。因此，要充分认识机械制造工艺在振兴我国装备制造业中的基础性作用7。在机械制造工艺不断发展的今天，其在国外表现出全球化、自动化、环保化、虚拟化、网络化等发展趋势8。而我国的现代机械制造加工工艺主要沿着“广义制造”（或称“大制造”）的方向发展，具体的发展方向可以归纳为四个方面和多个大项目。这四个方面体现为现代设计技术、现在成形和改性技术、现代加工技术、制造系统和管理技术，大项目则包括分层制造技术、微纳米制造技术、高速加工技术等9。当前，我国工艺发展的重点是并行设计、创新设计、改性技术与现代成形、材料成形过程仿真和优化等10。1.2.2 WG20型蜗杆减速箱体夹具发展概况通用夹具一般被认为是在19世纪后期出现的，当时欧美工厂中出现天轴传动的车床，同时又有了夹持的卡盘，因为两者不可分割，这是最早出现的夹具。20世纪初，美国美国福特汽车公司推出T型轿车，订单随之激增。当时的机床精度还较差，为了保证零件的互换性，达到要求的孔距精度，出现壳钻模和镗模，有效地提高了生产率。到了20世纪20年代初，美国汽车工业的年产量已超过百万辆以上的规模。“普通通用机床+专用夹具”这一生产方式拉开了近现代大批量生产的帷幕11。夹具的发展历程，大约可以分为三个阶段：第一个阶段，主要表现在夹具与人的结合上，这时夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，使得加工效率提高；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧；第三阶段，表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备12。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。20世纪80年代以后，夹具在制造业中不仅应用于传统的机械加工领域，而且扩大到了检验、焊接等多种生产过程13。夹具结构和设计的发展主要受生产模式、制造工艺、机床或设备发展的影响。随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代化加工设备的广泛应用，传统的机械加工方法发生了重大变革，由一次装夹多面加工代替了传统的多次装夹和多次加工，由大批量生产转变为多品种小批量的生产。而数字化设备加工功能的扩大化，已经将夹具引导刀具的功能完全替代了，给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求13。随着机械制造业的飞速发展，产品的更新换代越来越快，传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代，机械制造系统欲适应这种变化需具备较高的柔性。国外己把柔性制造系统（FMS）作为开发新产品的有效手段，对机床夹具提出了新的要求，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济以及计算机辅助夹具设计等方向发展15。夹具元件多功能模块化，能单独使用也能与其他元件组合在一起使用的多功能模块化单元体的比例将进一步增加，如现在使用的各种定位夹紧座、定位压紧支承、精密虎钳等模块式单元体具有定位、夹紧以及调节的综合功能，可以一件单独使用，也可以几件组装在一起使用，T形基础、方箱能组装成一次能装夹多件相同或不相同的工件的夹具，使用这种夹具可以减少机床的停机时间，最大限度发挥数控、加工中心机床的高效性能16。专用夹具、组合夹具一体化，现代化加工设备的多功能化，使工艺过程高度集中、工件一次定位装夹后能完成多工序加工，这就需要一种通用而又能重复使用的组合可调式的夹具系统。它是由一系列统一化、标准化的元件和合件组成，利用这些元件、合件组装成各种不同形式、不同结构、可重复使用的夹具，供单件或中小批量生产使用。这种夹具系统保留了组合夹具的各种优点，组装又像专用夹具那样简单可靠。为了便于夹具与机床定位连接，夹具基体有统一标准的定位连接位置，使之专用、组合夹具向着一体化、组合化方向发展，以满足现代化加工设备的需要17。夹具设计自动化，也是现代夹具发展的趋势之一。随着市场竞争日益激烈，传统人工设计夹具的方法已无法满足现代制造业生产的需要。20世纪70年代后期，随着计算机技术的普及、CAD的出现，由于夹具的图形不大、结构比一般机械设备的结构简单，因此自然而然地想到将CAD技术用于夹具设计。因而，出现了计算机辅助夹具设计（CAFD）技术18。白俄罗斯院士早于1970年已发表了“在钻模版上设计长槽窗口的算法”一文。此后20世纪70年代前期院士发表了10篇有关在工艺装备和夹具设计中应用计算机的文章。20世纪80年代在美国也出现了有关“计算机辅助夹具设计”的文章、我国从20世纪80年代中期开始研究CAFD技术；到20世纪100年代初，清华大学开发了计算机辅助组合夹具夹具设计系统。随着CAFD技术的进一步发展和现代生产的需求，对组合夹具的设计和构形自动化、智能化提出了更高的要求19。第2章 零件的机械加工工艺规程设计2.1 WG20型蜗杆减速箱体的工艺分析2.1.1 WG20型蜗杆减速箱体的作用题目所给定的零件是WG20型蜗杆减速箱体。由它将机器和部件中许多零件连接成一个整体,并使之保持正确的相互位置,彼此能协调地运动。常见的WG20型蜗杆减速箱体零件有:各种形式的机床主轴箱、减速箱和变速箱等。各种WG20型蜗杆减速箱体类零件由于功用不同,形状结构差别较大,但结构上也存在着相同的特点。2.1.2 WG20型蜗杆减速箱体的工艺分析该零件有三组加工面,但是没有位置要求,还有五组孔,其中有两组孔有位置和精度，机械加工工艺分析如下：（1）零件的底面，它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面，此面将作为粗基准，表面粗糙度。根据表面粗糙度要求我们采取粗铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。（2）加工底面4个13孔，它是以底面为基准而加工的，它将作为精基准来完成以后孔的加工，为达到题目要求我采取钻四个孔锪平上面的4个26大孔工序过程。为以后的一面两销定位加工做好准备。（3）按照先面后孔的加工理论，我们以底面为基准面并采用两个定位销构成一面两销原理来粗铣和精铣工件的左侧面和80的左右端面，即可达到技术要求。（4）加工3M10-7H螺纹孔，由参考文献20查知底孔为8.5mm，又因为本孔是螺纹孔，考虑到工艺要求采取钻、攻丝二工步加工。（5）加工3M6-7H螺纹孔，由参考文献20查知底孔为5mm，采用钻、倒角、攻丝三工步加工。在加工的适当工艺过程中对产品进行质量检查，以满足工艺要求。按照以上加工过程来加工零件即可完成本零件的技术要求。2.2 选择毛坯由该零件图要求可知，零件的材料为HT200，考虑到本零件在具体工作的受力情况，选择砂型铸造，足以满足要求，又因为零件是中批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省成本的最佳方法。2.3 确定铸件机械加工余量、毛坯尺寸和公差根据零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询资料可知，生产类型为中批量生产，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。由于60mm的孔需要铸造出来，故还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。由参考文献21可知，查得该铸件的尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为HG级。综上所述毛坯主要加工表面的总余量及尺寸允许偏差见表2-1、表2-2所示：表2-1 主要加工表面的总余量主要加工表面公称尺寸（mm）加工余量等级加工余量数值（mm）底面60的孔100的外圆端面32的孔100的凸台端面上端面20605325515HHHHGH344533.52.4 设计毛坯图2.4.1 确定圆角半径铸件的内外圆角半径由参考文献4中的表2.2-23来确定。结果为：外圆角半径：r=3；内圆角半径：R=5。以上所取的圆角半径数值都能保证各表面的加工余量。2.4.2 确定毛坯的热处理方式毛坯应安排人工时效处理，以消除残余的应力，从而可以改善加工性能本零件的毛坯图如图2-1所示：图2-1WG20型蜗杆减速箱体毛坯图2.5 机械加工工艺路线的制订2.5.1 选择定位基准基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。基准根据其功用的不同可分别为设计基准和工艺基准。在工件工序图中，用来确定本工序加工表面位置的基准，加工表面与工序基准之间，一般有两次核对位置要求：一是加工表面对工序基准的距离要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面对工序基准的形状位置要求，如平行度，垂直度等。定位基准的选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基准的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。1. 粗基准的选择粗基准的选择原则：选择粗基准，主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。为了方便地加工出精基准，使精基准面获得所需加工精度，选择粗基准，以便于工件的准确定位。选择粗基准的的出发点是：一要考虑如何合理分配各加工表面的余量；二要考虑怎么样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置要求，一般应按下列原则来选择：（1）工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应优先选择该表面为粗基准；（2）工件每个表面都有加工要求，为了保证各表面都有足够的加工余量，应选择加工量最少的表面为粗基准；（3）工件必须保证某个加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，则应选择某个加工面为粗基准；（4）选择粗基准的表面应尽可能平整，没有铸造飞边，浇口，冒口或其他缺陷。粗基准一般只允许使用一次22。基于上述的要求和考虑到安装装配面的精度要求和便于夹紧等实际情况，对一般的箱体零件来说，以底面作为基准是合理的，但从零件的分析得知，WG20型蜗杆减速箱体以左侧面作为粗基准。2. 精基准的选择精基准的选择原则：选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并要达到使用起来方便可靠。一般应按下列原则来选择：（1） 基准重合原则；应选择设计基准作为定位基准；（2） 基准统一原则；应尽可能在多数工序中选用一组统一的定位基准来加工其他各表面，采用统一基准原则可以避免基准转换过程所产生的误差，并可使各工序所使用的夹具结构相同或相似，从而简化夹具的设计和制造；（3） 自为基准原则；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身来作为定位基准；（4） 互为基准原则；对于相互位置精度要求高的表面，可以采用互为基准，反复加工的方法；（5） 可靠，方便原则；应选择定位可靠，装夹方便的表面作为精基准7。本零件精基准选择，采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择底面作为精基准。2.5.2 制订工艺路线制定工艺路线的出发点，是应该使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善保证，在生产纲领确定成批生产的情况下，我们尽量集中工序，除此之外我们还应该考虑经济效益，工艺简单、工序集中，尽量降低成本。1. 工艺路线方案一工序号工序名称工 序 内 容0铸造一箱多件砂型铸造0时效时效处理0涂漆涂漆0铣削粗铣、半精铣底面0铣削铣上端面0铣削钻413孔锪平26的孔，钻210锥销孔0铣削粗铣100的左右侧面和工件的左侧面0铣削精铣100凸台的左侧面和工件的左侧面0钻扩铰钻扩铰32孔100粗镗粗镗60孔110 精镗 精镗60孔120钻孔攻丝钻3-M10-6H螺纹底孔，攻螺纹3-M10-6H130钻孔攻丝钻4M6-7H螺纹底孔，攻螺纹4M6-7H130钻孔攻丝钻Rc3/8螺纹底孔，攻螺纹Rc3/8150终检终检160入库清洗入库2. 工艺路线方案二工序号工序名称工 序 内 容0铸造一箱多件砂型铸造0时效时效处理0涂漆涂漆0铣削粗铣、半精铣底面0铣削铣上端面0铣削钻413孔锪平26的孔，钻210锥销孔0铣削粗铣100的左右侧面和工件的左侧面0铣削精铣100凸台的左侧面和工件的左侧面100粗镗粗镗60孔100精镗精镗60孔110钻扩铰钻扩铰32孔120钻孔攻丝钻3-M10-6H螺纹底孔，攻螺纹3-M10-6H130钻孔攻丝钻4M6-7H螺纹底孔，攻螺纹4M6-7H130钻孔攻丝钻Rc3/8螺纹底孔，攻螺纹Rc3/8150终检终检160入库清洗入库3. 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：两个方案都是按先粗后精，加工面再加工孔的原则进行加工的。方案一是先加工60孔、孔。然后以底面为基准经过尺寸链换算找正的中心线再来加工孔32孔，因此，选择方案二是比较合理的。4. 确定工艺过程方案该零件拟定工艺过程见表2-3所示：表2-3拟定工艺过程工序号工序名称工 序 内 容0铸造一箱多件砂型铸造0时效时效处理0涂漆涂漆0铣削粗铣、半精铣底面0铣削铣上端面0铣削钻413孔锪平26的孔，钻210锥销孔0铣削粗铣100的左右侧面和工件的左侧面0铣削精铣100凸台的左侧面和工件的左侧面0钻扩铰钻扩铰32孔100粗镗粗镗60孔110精镗精镗60孔120钻孔攻丝钻3-M10-6H螺纹底孔，攻螺纹3-M10-6H130钻孔攻丝钻4M6-7H螺纹底孔，攻螺纹4M6-7H130钻孔攻丝钻Rc3/8螺纹底孔，攻螺纹Rc3/8150终检终检160入库清洗入库2.5.3 加工工艺过程的分析1. 保证相互位置精度多道工序的加工都是以大孔、小孔以及平面组合定位，这种方法减少了工件的安装误差，能获得很高的相互位置精度，其结构简单，制造精度容易保证的主要是孔定位基准的夹具是心轴和定位销。以孔定位其定心精度很高。2. 防止变形的工艺措施前机体在加工过程中，常由于夹紧力、切削力和切削热、热处理等因素的影响而产生变形，使加工精度降低，防止变形注意以下几点：（1）与减少切削力和切削热的影响。粗、精加工应分开进行，使粗加工产生的变形在精加工中可以得到纠正，也可以采用辅助支撑，增加安装刚性，减少切削力影响。（2）减少夹紧力的影响，工艺上可采取一些措施。可以分散应力，减少变形。夹紧力不应集中于工件的某一点，使应力分布在比较大的面积上，以使工件单位面积上所受力较小，从而减少变形。还可以采用夹紧工件的夹具。2.5.4 选择加工设备与工艺装备由于生产类型为中批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。1. 选择夹具本零件除铣、镗及钻孔等工序需要专用夹具外，其它各工序使用通用夹具即可。2. 选择刀具，根据不同的工序选择刀具（1）铣刀选择硬质合金铣刀。（2）钻孔、攻螺纹选用高速钢麻花钻、机用丝锥。3. 选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，根据参考文献23选择如下：（1）选择加工面的量具 用分度值为0.05mm的游标卡尺测量，以及读数值为0.01mm。测量范围100mm125mm的外径千分尺。（2）选择加工孔量具因为孔的加工精度介于IT7IT9之间，可选用读数值0.01mm。测量范围50mm125mm的内径千分尺即可。2.5.5 确定工序尺寸1. 确定面的加工（所有面）根据加工长度的为60mm，毛坯的余量为3mm，粗加工的量为2mm。根据参考文献26表2.3-21加工的长度的为60mm、加工的宽度为60mm，经粗加工后的加工余量为0.5mm。对精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。2. 确定孔的加工（1）钻413mm锪平26mm的孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。由参考文献26查表2.3-8确定工序尺寸及余量。铰孔：413mm 锪平：426mm（2）钻4M10-7H螺纹底孔，攻螺纹4M10-7H毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。由参考文献26查表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：8.5mm 2Z=0.75mm攻丝：M10（3）钻4M8-7H螺纹底孔，攻螺纹4M8-7H毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。由参考文献26查表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：46.8mm 2Z=0.6mm攻丝：4M8-7H2.5.6 确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定ap和f，再确定v。1. 工序40切削用量及基本时间的确定本工序为铣底面。已知工件材料为HT200，铣削宽度ae=60mm，铣削深度ap=3mm，根据参考文献25中的表3.1选择铣刀的基本形状。选择硬质合金YG8端面铣刀直径d=200mm，齿数z=10。机床选用X62W型卧式万能铣床。（1）切削用量1）确定每齿进给量fzX62W型卧式铣床的功率为7.5kW，根据参考文献26中的表2.1-73所知，工艺系统刚性为中等。硬质合金端面铣刀加工灰铸铁，查得每齿进给量fz=0.20.29mm/z，现取fz=0.2mm/z。2）选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献26中的表2.1-75所知，用硬质合金端面铣刀粗加工灰铸铁，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm。根据参考文献26中的表2.1-76所知，铣刀直径d=200mm，耐用度T=300min。3）确定切削速度和工作台每分钟进给量fM根据参考文献26中的表2.1-77公式所知，依据铣刀直径d=200mm，齿数z=10，铣削深度ap=3mm，耐用度T=300min时，故相应的切削速度为：式中 d铣刀直径，mm； T耐用度，mm； ap铣削深度，mm； fz每齿进给量，mm/r； ae铣削宽度，mm； z铣刀齿数。根据参考文献26中的表2.1-77，查取=203，qv=0.2，m=0.32，=0.2，=0.35，uv=0.2，pv=0，kv=1。则切削速度为：=61.76m/min再根据公式： =100.34r/min根据X62W型卧式万能铣床主轴转速表，选择n=95r/min，则实际切削速度为：=60m/min工作台每分钟进给量为：fMz=fzzn=0.21095=1100mm/min4）校验机床功率 根据参考文献27中表2.4-96得切削功率为：式中z=10，n=150/60=2.5r/s，=60mm，ap=3mm，=0.3mm/z，kpm=1。将它们带入上式中得：kW又根据参考文献28中表6.37查得机床功率为7.5kW，若取效率为0.85，7.50.85=6.375kW2.78kW故机床功率足够。（2）基本时间根据参考文献28中表3.35，铣底面的基本时间为：式中 Tj基本时间，s； 切削加工长度，mm； 刀具切入长度，mm； 刀具切出长度，mm；fM工作台每分钟进给量，mm。其中，=13。工时定额是指完成零件一道工序的时间定额，也称为单件时间定额。可按下式计算：式中 单件时间定额； 辅助时间，一般取（15%20%）Tj，Tj与之和称为作业时间； 布置工作时间，约为作业时间的2%7%； 休息及生理需要时间，约为作业时间的2%4%； 准备与终结时间，大量生产时可忽略不计，中小生产时按作业时间的3%5%（在本工艺中可忽略不计）。则铣底面的基本时间为：=0.100min=58.8s辅助时间为：=0.15=0.1558.8=8.82s 其它时间为：+=20.02（）=20.02（58.8+8.82）=2.7s总单件时间定额：Td=+=58.8+8.82+2.7=70.32s2. 工序50切削用量及基本时间的确定本工序为钻413mm的孔和锪426的沉头孔。选用硬质合金刀具，机床为Z525摇臂钻床，工件装卡在专用夹具中，使用切削液。（1）确定钻孔413mm的切削用量1）确定进给量f根据参考文献26中的表3.4-1，查取进给量f=0.25mm/r。2）确定切削速度v根据参考文献26中的表3.4-8的计算公式确定：式中=8.1，=0，=0.25，=0.55，m=0.125，T=60，=1.0。=19.7m/min 再有公式：初步算出：=448r/min根据机床Z525主轴转速表，选择n=500r/min，所以实际速度：=22m/min（2）确定锪426的沉头孔的切削用量1）确定进给量f根据参考文献26中的表3.4-1，查取进给量f=0.12mm/r。2）确定切削速度v根据参考文献26中的表3.4-8公式计算得，v=20m/min，再由公式：=265.4r/min根据机床Z525主轴转速表，选择n=315r/min，所以实际切削速度：=23.7m/min（3）基本时间1）钻413mm孔的基本时间根据参考文献28中表3.35，钻削的基本时间为：式中 Tj基本时间，s； L总切削长度，mm； 切削加工长度，mm； 刀具切入长度，mm； 刀具切出长度，mm；刀具进给量，mm/r；n机床转速，r/min；i进给次数。其中=，D为孔的直径（mm），得=3mm，i=4，=14mm，当钻中心孔或盲孔时=0，所以取=0。所以：=0.736min=44.16s2）锪426mm沉头孔的基本时间根据参考文献28中表3.35，钻削的基本时间为：其中=5mm，=2mm，i=4=0.68min=40.8s单件总基本时间：=44.16+40.8=84.96s辅助时间：=0.1584.96=12.60s其它时间：+=0.02（84.96+12.60）2=4s总单件时间定额：Td =+=84.96+12.60+4=101.7s3. 工序60切削用量及基本时间的确定本工序为粗铣100的左右侧面和工件的左侧面，根据参考文献切削用量简明手册中的表3.1选择铣刀形状。所选择的刀具为硬质合金YG8端面铣刀，其直径=100mm，齿数z=10,mm,齿数z=10。机床选用X61W型卧式铣床。（1）切削用量1）确定每齿进给量根据参考文献26中的表2.1-73所知，查得粗铣和精铣每齿进给量=0.20.29mm/z，现取粗铣=0.2mm/z，精铣=0.26mm/z。2）选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据参考文献26中的表2.1-75，查取铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为2.0mm。根据参考文献26中表2.1-76，查取耐用度T=130min。3）确定切削速度和工作台每分钟进给量fM依据上述参数，按照参考文献26中表2.1-77的公式计算，得 v85mm/s，n=266r/min。根据X61W型卧式铣床主轴转速表，查取n=255r/min，则实际切削速度：=80.1m/min粗铣工作台每分钟进给量为fM= fzzn=0.210255=510mm/min精铣工作台每分钟进给量为fM= fzzn =0.2610255=612mm/min根据X61W型卧式铣床工作台进给量表，选择粗铣fM=510mm/min，精铣fM=620mm/min，则实际的每齿进给量为粗铣=0.2mm/z, 精铣=0.26mm/z。4）校验机床功率 根据参考文献27表2.4-96，得切削功率为： 取z=10，n=255/60=4.25r/s，=100mm，=2.5mm，=0.2mm/z，=1将它们带入上式中得：kW又由参考文献28表6.37查得机床功率为7.5kW，若取效率为：0.8570.85=6.375kW4.95kW故机床功率足够。（2）基本时间1）粗铣100mm凸台左右侧面基本时间：=0.45min=27s2）粗铣工件的左侧面基本时间：Tj=0.34min=20.7s3）精铣100mm凸台左侧面基本时间：=0.19min=11.4s4）精铣工件左侧面基本时间：=0.28min=16.8s总基本时间：=27+20.7+11.4+16.8=75.9s辅助时间：=0.1575.9=11.39s其它时间：+=20.02（75.9+11.39）=3.49s单件时间定额：Td =+=3.49+75.9+11.39=100.78s6. 工序100切削用量及基本时间的确定本工序为钻、扩、铰孔，孔口倒角145，刀具选用高速钢复合钻头，直径d=30mm，31.6mm扩孔钻和32mm的铰刀，选用机床为立式钻床Z525型，使用切削液。（1）钻mm孔至30mm的切削用量1）确定进给量f根据参考文献26中的表3.4-1，查取进给量f=0.370.45mm/r，现取f=0.43mm/r。2）确定切削速度v根据参考文献26中的表3.4-8的公式计算，得v=0.35m/s=21m/min，r/min。根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取n=400r/min，所以实际切削速度： m/min（2）扩孔mm至mm的切削用量1）确定进给量f根据参考文献26中的表3.4-5，查取进给量f=0.96mm/r。2）确定切削速度v根据参考文献27中表3-54所知，扩孔的切削速度为(1/21/3)钻，所以v=1/2钻孔的速度=20.11/2=10.5mm/min。再根据公式：=182r/min根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取n=195r/min, 所以实际切削速度： m/min（3）铰mm孔的切削用量1）确定进给量f根据参考文献26中的表3.4-6，查取进给量f=1.6mm/r。2）确定切削速度v根据参考文献26中表3.4-8公式计算，得v=0.121m/s=7.26m/min，则由此算出转速：=128.5r/min根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取n=130r/min, 所以实际切削速度：m/min（4）基本时间1）钻mm孔至30mm的基本时间：=0.28min=17.1s2）扩孔mm至mm的基本时间：=0.26min=15.7s3）铰mm孔基本时间：s故总基本时间为：= 17.1+15.7+13.1=45.9s辅助时间：=0.1545.9=6.885s其它时间：+=20.02（45.9+6.885）=2.11s单件时间定额：Td =+=2.11+45.9+6.885=54.895s7. 工序100切削用量及基本时间的确定本工序为粗镗孔、孔口倒角2.545、查参考文献23表3.2-10，刀具选择为YT15硬质合金、主偏角kr=45、直径d=20mm的圆形镗刀，其耐用度T=60min。选用T68型卧式车床。（1）粗镗mm孔时的切削用量1）确定进给量f根据参考文献26中表1.2-33，查取进给量f=1.02mm/r。2）确定背吃刀量ap粗镗孔时因单边余量为3.5mm，故ap=3.5mm。3）确定切削速度v根据参考文献26中表1.2-33，查取v=0.7m/s=42m/min，由公式： r/min根据T68型主轴转速表，选取机床转速为n=200r/min。则实际切削速度：=45.8m/min（4）精镗mm孔时的切削用量1）确定进给量f根据参考文献26中表1.2-33，查取进给量f=0.15mm/r。2）确定背吃刀量ap精镗孔时因单边余量为0.5mm，故ap=0.5mm。3）确定切削速度v根据参考文献26表1.2-33查取v=80m/min。由公式： r/min根据卧式车床T68型主轴转速表，选取机床转速为n=320r/min。则实际的切削速度：m/min（5）基本时间1）粗镗mm孔时的基本时间为：=0.52min=31.03s2）精镗mm孔时的基本时间为：=2.18min=130s总工序的基本时间：=13.82+58.75+31.03+130=233.6s辅助时间：=0.15233.6=35.04s其它时间：+=20.02（233.6+35.04）=10.60s单件时间定额：Td =+=10.60+233.6+35.04=279.38s8. 工序110切削用量及基本时间的确定本工序为钻M12-6H螺纹底孔，孔口倒角245，攻螺纹M12-6H，刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d=10.2mm,以及M12机用丝锥。钻床选用Z525立式钻床，使用切削液。（1）切削用量1）确定进给量f 根据参考文献26表3.4-1，查取钻底孔10.5mm的进给量f=0.36mm/r，攻螺纹M12的进给量f=0.81mm/r。2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据参考文献26中表3.4-5，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，根据参考文献26中表3.4-6耐用度T=20min。3）确定切削速度v 根据参考文献26中表3.4-8的公式计算，得钻底孔10.2mm的切削速度为v=0.36m/s=21.8m/min，由此算出转速：n =r/min根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取机床转速为n=680r/min。则实际的切削速度：r/min取攻丝时的切削速度为：0.17m/s=10.2m/min。由此算出转速：n =r/min根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取机床转速为n=272r/min。则实际的切削速度： r/min（2）基本时间1）钻底孔10.2mm的基本时间：=0.06min=3.67s2）攻螺纹M12的基本时间：=0.07min=4.2s总工序的基本时间：=3.67+4.2=7.87s辅助时间：=0.157.87=1.18s其它时间：+=20.02（7.81+1.18）=0.36s单件工时定额：Td =+=0.36+1.18+7.87= 9.41s9. 工序120切削用量及基本时间的确定本工序为钻3M10-7H螺纹底孔，攻螺纹4M10-7H，刀具选用锥柄麻花钻，直径d=8.5mm，以及机用丝锥。钻床选用Z525摇臂钻床，使用切削液。（1）切削用量1）确定进给量f 根据参考文献26中表3.4-1，查取钻底孔8.5mm的进给量f=0.3mm/r，攻螺纹M10的进给量f=1.00mm/r。2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据参考文献26中的表3.4-5，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，根据参考文献26中的表3.4-6查取耐用度T=20min。3）确定切削速度v 根据参考文献26中表3.4-8公式计算，得钻底孔8.5mm的切削速度为v=0.28m/s=16.81m/min，由此算出转速：n =r/min根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取机床转速为n=630r/min。取攻丝时的切削速度为：v=0.21m/s=12.56m/min。由此算出转速：n =r/min根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取机床转速为n=400r/min。（2）基本时间1）钻底孔48.5mm基本时间：s2）攻螺纹4M10的基本时间：s总基本时间：=30.48+10.8=41.28s辅助时间：=0.1541.28=6.19s其它时间：+=20.02（41.28+6.19）=1.100s单件工时定额：Td =+=41.28+6.19+1.100= 49.37s10. 工序130切削用量及基本时间的确定本工序为钻4M8-7H螺纹底孔，攻螺纹4M8-7H，刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d=6.8mm，以及机用丝锥。钻床选用Z525摇臂钻床，使用切削液。（1）切削用量1）确定进给量f 根据参考文献26表3.4-1，查取钻底孔6.8mm的进给量f=0.2mm/r，攻螺纹M8的进给量f=1.00mm/r。2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据参考文献26中的表3.4-5，查取钻头后到面最大磨损量为0.6mm，根据参考文献26中的表3.4-6，查取耐用度T=20min。3）确定切削速度v 根据参考文献26中表3.4-8公式计算，得钻底孔6.8mm的切削速度为v=0.35m/s=21m/min，由此算出转速：n =根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取机床转速为n=1000r/min。则实际的切削速度：m/min取攻丝时的切削速度为：v=0.17m/s=10.2m/min。由此算出转速：n =r/min根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取机床转速为n=400r/min。则实际的切削速度：m/min（2）基本时间1）钻底孔46.8mm的基本时间：min=21.6s2）攻螺纹4M8的基本时间：min=3.6s总基本时间：=21.6+3.6=25.2s辅助时间：=0.1525.2=3.78s其它时间：+=20.02（25.2+3.78）=1.16s单件工时定额：Td =+=25.2+3.78+1.16= 30.13s第3章 钻3XM6-6H螺纹底孔攻螺纹M6-6H夹具的设计3.1 确定设计任务、明确加工要求本次专用夹具设计任务是，设计用钻床钻3XM6-6H螺纹底孔攻螺纹M6-6H的专用夹具，即专用的钻床夹具。具体设计内容和要求应以任务书和WG20型蜗杆减速箱体机械加工工艺规程为依据。3.2 定位方案的确定由工序卡可知，螺纹孔无位置要求，在本夹具设计中，限制该零件的六个自由度。其具体定位可采用“一面两孔”组合定位方式，由零件图可知，M12-6H孔既没有垂直度要求又没有平行度要求，出于定位简单和快速的考虑，选择箱体底面为基准定位面，两侧面加定位块辅助定位，可以限制三个自由度，再用底面的两个对角孔进行定位，为避免重复定位，其中一个用削边销，一个用定位销，这样就可以限制三个自由度，使工件完全定位，为了便于加工，现决定选择用可换钻套。本工序采用底面为基本定位面，有效的运用了箱体加工中一面两孔定位的方法，定位精度较高。3.3 夹紧机构的设计根据生产要求，运用手动夹紧方式可以满足要求。为了方便夹紧，再使用快速螺旋夹紧机构进行夹紧。压板夹紧力的主要作用是防止工件在钻削力作用下产生倾覆和振动。3.4 切削力和夹紧力的计算刀具选用高速钢标准钻头直柄麻花钻。d=10.2，L=133，l=87已知切削条件为：钻头直径d=5，进给量f=0.5，钻头转速n=5r/s，工件材料HT200。 钻削轴向力：其中：CF=588.6，do=10.2，ZF=1，f=0.5，YF=0.8，KF=1（见参考文献23表3-36）所以：F=588.610.20.50.8=3448.23N切削扭矩： Nm其中：CM=225.63,XM=2,YM=0.8,KM=1（见参考文献23表3-36）所以：M=225.6310.220.50.8110-3 =13.48Nm当HB=210时，查参考文献26表3-36中修正系数为：K料F=K料M=（210/1100）0.6=1.059实际切削扭矩及轴向力为：M=13.481.059=13.28 NmF=3448.231.059=3651.68N切削功率：PM=23.1313.28510-3=0.45kW夹紧力为：N取系数 S1=1.5， S2=S3=S4=1.1。则实际夹紧力为： = S1S2S3S4F=16.77N使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。3.5 定位误差的分析与计算3.5.1 定位元件尺寸及公差确定夹具的主要定位元件为两块支撑板与一个削边销、一个定位销。其中削边销、定位销与13mm的孔相配合，其配合都为13，孔13H6为，公差值为0.027mm。销13n5为，公差值为0.027mm。3.5.2 定位误差计算本工序的工序基准为工件底面，与定位基准重合，故基准不重合误差为B=0。工件用两销定位，故存在基准的位置误差Y=Xmax=（0.027-0.012）=0.015mm。故定位误差为：D=B+Y=0.015+0=0.015由于D=0.015mmT=0.1=0.03mm，故定位方案能满足零件精度要求。3.6 夹具体的设计夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。因此，夹具体的形状及尺寸取决于夹具上各种装置的布置及夹具与机床的连接。在设计夹具时对夹具体有以下几个方面的要求：（1） 有适当的精度和尺寸稳定性。夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面等，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2） 有足够的强度和刚度。加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不产生不允许的变形和震动，夹具体应有足够的强度和刚度。因此夹具体需要有一定的壁厚，铸造和焊接夹具体常设置加强肋，或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体。（3） 结构工艺性好。夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的表面铸出凸台，以减少加工面积。夹具体毛面与工件之间应留有足够的间隙。夹具体结构形式应便于工件的装卸，分为开式结构，半开式结构，框架式结构等。（4） 排屑方便。切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。在机床上安装稳定可靠。夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，重心越高则支撑面应越大;夹具底面四边应凸出，使得夹具的安装基面与机床的工作台面接触良好。由于铸造夹具体工艺性好，可铸造出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗震性的零件，在生产上应用广泛，故选用铸造夹具，材料选用HT200。为使夹具体尺寸稳定，需要进行时效处理，以消除内应力，厚度采用20mm，加助板的厚度用0.70.9H，选取16mm。采用添加助板来增加刚度。本身是铸造件加工，属于崩削加工，而且加工在高处，所以排削不成问题。3.7 夹具与机床连接元件的选择夹具在机床上的安装时通过夹具体上的安装基面与机床上相应表面的接触和配合实现的。本夹具与机床连接元件采用四个螺栓连接，根据钻床Z525的工作台是T型槽，其尺寸为15H9，所以设计夹具的耳座也用宽度为15mm。3.8 夹具的使用说明本夹具安装工件时，松开右边铰链螺栓上的螺母，将两块压板后撤，把工件装在两块定位板上，然后，安装定位销，再将两块压板前移，然后旋紧螺母，使移动压板夹紧工件。3.9 夹具的结构特点本道工序所需的夹具压紧力不大，使用手动夹紧，所以该夹具结构简单，操作方便。为了提高生产力，使用了螺旋夹紧机构，并采用移动压板压紧。第4章 铣侧面夹具设计4.1 指出存在的问题为了提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。对于铣侧面夹具设计，由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。4.2 夹具设计4.2.1夹具体设计设计夹具，首先要仔细分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧；在完成夹具草图后，进一步考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理的结构实现个零部件间的相对运动；根据零件的使用要求，选择相应的材料。完成钻床夹具的所有设计后，用AutoCAD进行二位图形的绘制，首先画装配图，然后从装配图上拆画零件图，标注相关尺寸及技术要求，最后进行论文撰写、整理、修改完成该毕业设计。4.2.2 定位基准的选择在加工中用作确定工件在夹具中占有正确位置的基准，称为定位基准。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。该零件以三面定位，箱体上的装配基准为平面，而它们又是箱体上其他要素的设计基准，因此以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高箱体各主要表面的相互位置精度。有零件图可知,根据本道工序，选底面和侧面为定位基准。 4.2.3 定位方案和元件设计根据以上零件的结构分析以及定位基准的选择，可得定位基准为平面，因此可选择定位元件为支承板,如图4.1定位支承板所示。图4.1 定位支承板根据工序图及对零件的结构的分析，本道工序需限制4个自由度，为了增加定位的可靠行，实际限制了其6个自由度。本夹具采用6点定位原则，用两个固定的支撑板作为一大平面即D面，限制了工件的两个旋转自由度和一个移动自由度；采用一面二销进行定位，采用螺旋夹紧机构进行夹紧的。4.2.4 定位误差的计算 定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 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。4.2.5 夹紧力计算根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 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：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如下：图4.2受力简图由表得：原动力计算公式 即： 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。4.2.6 夹紧机构的设计采用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧工件的机构，统称螺旋夹紧机构。由于这类夹紧机构简单，夹紧可靠，通用性大，故在机床夹具中得到广泛运用。它的主要缺点是夹紧和松开工件时比较费力。本夹具采用移动压板进行夹紧，同时保证了夹紧可靠和动作迅速的要求。同时，由于移动压板标准件，可直接购买，降低了夹具的制造成本。夹紧力的计算单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按下列计算：式中： W0单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）； Q 原始作用力（N）； L作用力臂（mm）； 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm），其值视螺杆端部的结构形式而定，参见机床夹具设计手册第三版表1-2-20； 螺杆端部与工件间的摩擦角（）； 螺纹中径之半（mm）； 螺旋升角（），参见机床夹具设计手册第三版表1-2-21； 螺旋副的当量摩擦角（）， 式中为螺旋副的摩擦角（），为螺纹牙型半角（），参见机床夹具设计手册第三版表1-2-22。4.2.7 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示： 图4.3 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表4.1：表4.1 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图4.3所示： 图4.4 平塞尺塞尺尺寸参数如表4.2：表4.2 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.254.2.8确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机
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