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宁毕业设计报告(论文)报告(论文)题目蜗杆减速箱体工艺及工装设计作者所在系别机电工程学院作者所在专业机械设计与制造及自动化作者所在班级B13113作 者 姓 名王玮作 者 学 号20134011321 指导教师姓名黄卫指导教师职称副教授完 成 时 间2017年5月北华航天工业学院教务处制北华航天工业学院毕业论文摘 要通过对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适的，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，如切削力、切削功率、切削速度、工艺参数、定位误差、夹紧力等。关键词 机械加工 工艺规程 专用夹具 蜗杆减速箱体北华航天工业学院毕业论文IAbstractThe 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北华航天工业学院毕业论文II目 录摘 要.IAbstract .II目 录.III第 1 章 绪论.1 1.1 蜗杆减速箱体综述.1 1.2 蜗杆减速箱体国内外发展概况.1 1.2.1 蜗杆减速箱体机械加工工艺发展概况.1 1.2.2 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.3 2.1 蜗杆减速箱体的工艺分析.3 2.1.1 蜗杆减速箱体的作用.3 2.1.2 蜗杆减速箱体的工艺分析.3 2.2 选择毛坯.4 2.3 确定铸件机械加工余量、毛坯尺寸和公差.4 2.4 设计毛坯图.5 2.4.1 确定圆角半径.5 2.4.2 确定毛坯的热处理方式.5 2.5 机械加工工艺路线的制订.6 2.5.1 选择定位基准.6 2.5.2 制订工艺路线.6 2.5.3 加工工艺过程的分析.8 2.5.4 选择加工设备与工艺装备.8 2.5.5 确定工序尺寸.9 2.5.6 确定切削用量及基本时间.10第 3 章 钻 3M6-6H 螺纹底孔攻螺纹 M6-6H 夹具的设计.23 3.1 确定设计任务、明确加工要求.23 3.2 定位方案的确定.23 3.3 夹紧机构的设计.23 3.4 切削力和夹紧力的计算.23 3.5 定位误差的分析与计算.24 3.5.1 定位元件尺寸及公差确定.24 3.5.2 定位误差计算.24 3.6 夹具体的设计.24 3.7 夹具与机床连接元件的选择.25 3.8 夹具的使用说明.25 3.9 夹具的结构特点.25北华航天工业学院毕业论文III第 4 章 铣侧面夹具设计.26 4.1 指出存在的问题.26 4.2 夹具设计.26 4.2.1 夹具体设计.26 4.2.2 定位基准的选择.26 4.2.3 定位方案和元件设计.26 4.2.4 定位误差的计算.27 4.2.5 夹紧力计算.28 4.2.6 夹紧机构的设计.29 4.2.7 定向键与对刀装置设计.30 4.2.8 确定夹具体结构尺寸和总体结构.31 4.2.9 夹具设计及操作的简要说明.32结 论.33致 谢.34参考文献.35北华航天工业学院毕业论文0第第 1 1 章章 绪论绪论1.1 蜗杆减速箱体综述蜗杆减速箱体类零件是机器的基础零件，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，蜗杆减速箱体的加工质量将直接影响机器的精度、性能和寿命。常见的减速器箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给箱、变速蜗杆减速箱体、减速器箱体、发动机缸体和机座等。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，一般机床制造厂用于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%。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受外力的影响而变动。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；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、废品率下降等原因，明显的降低了生产成本。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明显。1.2 蜗杆减速箱体国内外发展概况1.2.1 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设计随着科技的发展，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。北华航天工业学院毕业论文1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。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。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。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。而我国的现代机械制造加工工艺主要沿着“广义制造”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。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。1.2.2 蜗杆减速箱体夹具发展概况夹具的发展历程，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。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。机床夹具设计时工艺装备设计的一个重要的组成部分。设计质量的高低，应以能稳定地保证工件的加工质量、生产效率高、成本低、排屑方便、操作安全省力、制造维护容易等为衡量指标。因此，只有充分应用夹具设计的基本原理和知识，正确掌握夹具设计的基本方法，才能设计出先进、合理和实际的机床专用夹具。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北华航天工业学院毕业论文2（CAFD）技术。第第 2 2 章章 零件的机械加工工艺规程设计零件的机械加工工艺规程设计2.1 蜗杆减速箱体的工艺分析2.1.1 蜗杆减速箱体的作用毕业设计所给定的零件是蜗杆减速箱体。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。各种蜗杆减速箱体类零件由于用途不同,形状结构差别较大,但结构上也存在着相同的特点。2.1.2 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要求，机械加工工艺分析如下：（1）零件的底面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m3 . 6术要求。北华航天工业学院毕业论文3（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查可知底孔为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查可知底孔为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 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03. 00100 的外圆端面32的孔06. 00100 的凸台端面206053255HHHHG34453北华航天工业学院毕业论文4上端面15H3.52.4 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：北华航天工业学院毕业论文5图 2-1 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，加工工艺过程会出现很多问题，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。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北华航天工业学院毕业论文6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 10 铸造 一箱多件砂型铸造 20 时效 时效处理 30 涂漆 涂漆 40 铣削 粗铣、半精铣底面 50 铣削 铣上端面 60 铣削 钻 413 孔锪平 26 的孔，钻 210 锥销孔 70 铣削 粗铣 100 的左右侧面和工件的左侧面 80 铣削 精铣 100 凸台的左侧面和工件的左侧面 90 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-H6 螺纹底孔，攻螺纹 3-M10-H6 130 钻孔攻丝 钻 Rc3/8 螺纹底孔，攻螺纹 Rc3/8 140 钻孔攻丝 钻 4M6-H7 螺纹底孔，攻螺纹 4M6-H7 150 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 10 铸造 一箱多件砂型铸造 20 时效 时效处理 30 涂漆 涂漆 40 铣削 粗铣、半精铣底面 50 铣削 铣上端面 60 铣削 钻 413 孔锪平 26 的孔，钻 210 锥销孔 70 铣削 粗铣 100 的左右侧面和工件的左侧面 80 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 孔北华航天工业学院毕业论文7 110 钻扩铰 钻扩铰 32 孔 120 钻孔攻丝 钻 3M10-H6 螺纹底孔，攻螺纹 3M10-H6 130 钻孔攻丝 钻 3M6-H7 螺纹底孔，攻螺纹 3M6-H7 140 钻孔攻丝 钻 Rc3/8 螺纹底孔，攻螺纹 Rc3/8 150 钻孔攻丝 钻 4M6-H7 螺纹底孔,攻螺纹 4M6-H7 160 终检 终检 170 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。方案二是先加工60 孔，然后以底面为基准经过尺寸链换算找正的中心32线再来加工孔32 孔，因此，选择方案一是比较合理的。4. 确定工艺过程方案该零件拟定工艺过程见表 2-2 所示：表 2-2 拟定工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 10 铸造 一箱多件砂型铸造 20 时效 时效处理 30 涂漆 涂漆 40 铣削 粗铣、半精铣底面 50 铣削 铣上端面 60 铣削 钻 413 孔锪平 26 的孔，钻 210 锥销孔 70 铣削 粗铣 100 的左右侧面和工件的左侧面 80 铣削 精铣 100 凸台的左侧面和工件的左侧面 90 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 3M10-H6 螺纹底孔，攻螺纹 3M10-H6 130 钻孔攻丝钻 4M6-H7 螺纹底孔，攻螺纹 4M6-H7 140 钻孔攻丝钻 Rc3/8 螺纹底孔，攻螺纹 Rc3/8 150 钻孔攻丝 钻 4M6-H7 螺纹底孔,攻螺纹 4M6-H7 160 终检 终检 170 入库 清洗入库北华航天工业学院毕业论文82.5.3 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 100mm北华航天工业学院毕业论文9125mm 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 3M10-H6 螺纹底孔，攻螺纹 3M10-H6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 3M6-H7 螺纹底孔，攻螺纹 3M6-H7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：36.8mm 2Z=0.6mm攻丝：3M6-H72.5.6 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北华航天工业学院毕业论文10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：vvvvvvvkzafaTdCvpueyzxpmq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：vCvxvy=61.76m/min110602 . 0330020020302 . 035. 015. 032. 02 . 0v再根据公式： =100.34r/min20014. 376.6110001000dvn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/min10009520014. 31000dnv工作台每分钟进给量为：北华航天工业学院毕业论文11fMz=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：mPpme74. 0z9 . 0p5m109 .167znkafaP式中 z=10，n=150/60=2.5r/s，=60mm，ap=3mm，=0.3mm/z，kpm=1。eazf将它们带入上式中得：kW15 . 210603 . 03109 .16774. 09 . 05mP78. 2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：MflllT21j式中 Tj基本时间，s； 切削加工长度，mm；l 刀具切入长度，mm；1l 刀具切出长度，mm；2lfM工作台每分钟进给量，mm。其中，=13。mm315 . 02e21addl2l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：dTNTTTTTT/zxbfjd式中 单件时间定额；dT 辅助时间，一般取（15%20%）Tj，Tj与之和称为作业时间；fTfT 布置工作时间，约为作业时间的 2%7%；bT 休息及生理需要时间，约为作业时间的 2%4%；xT 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zT3%5%（在本工艺中可忽略不计） 。则铣底面的基本时间为：北华航天工业学院毕业论文12=0.100min=58.8s19028176jT辅助时间为：=0.15=0.1558.8=8.82s fTjT其它时间为：+=20.02（）=20.02（58.8+8.82）=2.7sbTxTfjTT 总单件时间定额：Td=+=58.8+8.82+2.7=70.32sbTxTjTfT2. 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：vpvvvvkfaTdCvyxmz式中=8.1，=0，=0.25，=0.55，m=0.125，T=60，=1.0。vCvxvzvyvk=19.7m/min 125. 060131 . 855. 0125. 025. 0v再有公式：1000dnv初步算出：=448r/min1314. 37 .1910001000dvn根据机床 Z525 主轴转速表，选择 n=500r/min，所以实际速度： v=22m/min10005001414. 31000dnv（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。北华航天工业学院毕业论文132）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/min2414. 32010001000dvn根据机床 Z525 主轴转速表，选择 n=315r/min，所以实际切削速度： v=23.7m/min10003152414. 31000dnv（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：ifnlllfnLT21j式中 Tj基本时间，s； L总切削长度，mm； 切削加工长度，mm；l 刀具切入长度，mm；1l 刀具切出长度，mm；2l刀具进给量，mm/r；fn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，1lmm)21 (2/ )cot(rkD1l2l当钻中心孔或盲孔时=0，所以取=0。所以：2l2l=0.736min=44.16s450025. 00320jT2）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：ifnllT1j其中 =5mm，=2mm，i=4l1l=0.68min=40.8s431512. 025jT单件总基本时间：=44.16+40.8=84.96sjT辅助时间：=0.1584.96=12.60sfT北华航天工业学院毕业论文14其它时间：+=0.02（84.96+12.60）2=4sbTxT总单件时间定额：Td =+=84.96+12.60+4=101.7sbTxTjTfT3. 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1dz=10,mm,齿数 z=10。机床选用 X61W 型卧式铣床。2002d（1）切削用量1）确定每齿进给量zf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。zfzfzf2）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：= v1000dn=80.1m/min v100025510014. 3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。zfzf4）校验机床功率 根据参考文献27表 2.4-96，得切削功率为：mP pm74. 0z9 . 0p5m109 .167znkafaPe取 z=10，n=255/60=4.25r/s，=100mm，=2.5mm，=0.2mm/z，=1eapazfpmk将它们带入上式中得：北华航天工业学院毕业论文15kW125. 4101002 . 05 . 2109 .16774. 09 . 05mP95. 4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=27s251011698jT2）粗铣工件的左侧面基本时间：Tj=0.34min=20.7s5103141593）精铣100mm 凸台左侧面基本时间：=0.19min=11.4s62011698jT4）精铣工件左侧面基本时间：=0.28min=16.8s620314159jT总基本时间：=27+20.7+11.4+16.8=75.9sjT辅助时间：=0.1575.9=11.39sfT其它时间：+=20.02（75.9+11.39）=3.49sbTxT单件时间定额：Td =+=3.49+75.9+11.39=100.78sbTxTjTfT4. 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02. 0032d=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02. 003205. 001）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。417.9n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：北华航天工业学院毕业论文16 m/min v1 .2010004001614. 31000 dn（2）扩孔mm 至mm 的切削用量02. 003203. 006 .311）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/min6 .1714. 35 .1010001000dvn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 v77.1010001951814. 31000 dn（3）铰mm 孔的切削用量02. 00321）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/min3214. 326. 710001000dvn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 v91. 710001403214. 31000 dn（4）基本时间1）钻mm 孔至30mm 的基本时间：02. 003205. 00ifnlllT21j=0.28min=17.1s140043. 02245jT2）扩孔mm 至mm 的基本时间：02. 003203. 006 .31=0.26min=15.7s119596. 02245jT3）铰mm 孔基本时间：02. 0032北华航天工业学院毕业论文17s1 .13min22. 011406 . 12245jT故总基本时间为：= 17.1+15.7+13.1=45.9sjT辅助时间：=0.1545.9=6.885sfT其它时间：+=20.02（45.9+6.885）=2.11sbTxT单件时间定额：Td =+=2.11+45.9+6.885=54.895sbTxTjTfT5. 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03. 0060YT15 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03. 00601）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。03. 00743）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/min1835914. 34210001000dvn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/min10002007314. 31000dnv（4）精镗mm 孔时的切削用量03. 00601）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。03. 00743）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/min3 .3446014. 38010001000dvn北华航天工业学院毕业论文18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/min35.7410003206014. 31000dnv（5）基本时间1）粗镗mm 孔时的基本时间为：03. 0060=0.52min=31.03s120002. 115 . 3101jT2）精镗mm 孔时的基本时间为：03. 0060=2.18min=130s132015. 015 . 3101jT总工序的基本时间：=13.82+58.75+31.03+130=233.6sjT辅助时间：=0.15233.6=35.04sfT其它时间：+=20.02（233.6+35.04）=10.60sbTxT单件时间定额：Td =+=10.60+233.6+35.04=279.38sbTxTjTfT6. 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/min6 .6802 .1014. 38 .2110001000dv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：北华航天工业学院毕业论文19r/min2110006802 .1014. 31000dnv取攻丝时的切削速度为：0.17m/s=10.2m/min。由此算出转速：n =r/min7 .2701214. 32 .1010001000dv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/min25.1010002721214. 31000dnv（2）基本时间1）钻底孔10.2mm 的基本时间：ifnlllT21j=0.06min=3.67s68036. 049 . 91 . 5jT2）攻螺纹 M12 的基本时间：=0.07min=4.2s272149 . 91 . 5jT总工序的基本时间：=3.67+4.2=7.87sjT辅助时间：=0.157.87=1.18sfT其它时间：+=20.02（7.81+1.18）=0.36sbTxT单件工时定额：Td =+=0.36+1.18+7.87= 9.41sbTxTjTfT7. 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 北华航天工业学院毕业论文20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/min6305 . 814. 381.1610001000dv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/min4001014. 356.1210001000dv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：s48.3046303 . 024jT2）攻螺纹 4M10 的基本时间：s8 .104400118jT总基本时间：=30.48+10.8=41.28sjT辅助时间：=0.1541.28=6.19sfT其它时间：+=20.02（41.28+6.19）=1.100sbTxT单件工时定额：Td =+=41.28+6.19+1.100= 49.37sbTxTjTfT8. 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 北华航天工业学院毕业论文21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 =min/9988 . 614. 32110001000rdv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/min04.21100010008 . 614. 31000dnv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/min406814. 32 .1010001000dv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/min05.101000392814. 31000dnv（2）基本时间1）钻底孔 46.8mm 的基本时间：min=21.6s36. 0410002 . 018jT2）攻螺纹 4M8 的基本时间：min=3.6s06. 04400115jT总基本时间：=21.6+3.6=25.2sjT辅助时间：=0.1525.2=3.78sfT其它时间：+=20.02（25.2+3.78）=1.16sbTxT北华航天工业学院毕业论文22单件工时定额：Td =+=25.2+3.78+1.16= 30.13sbTxTjTfT第第 3 3 章章 钻钻 3M6-6H3M6-6H 螺纹底孔攻螺纹螺纹底孔攻螺纹 M6-6HM6-6H 夹具的设计夹具的设计北华航天工业学院毕业论文233.1 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：FCF FFZ0YfdFK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： NmMCM MM0YXfdMK310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：北华航天工业学院毕业论文24M=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：N4 . 82fFF取系数 S1=1.5， S2=S3=S4=1.1。则实际夹紧力为： = S1S2S3S4F=16.77NF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。5n6H027. 0014销13n5 为，公差值为 0.027mm。039. 0012. 0133.5.2 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。31313.6 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：北华航天工业学院毕业论文25（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。北华航天工业学院毕业论文26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。北华航天工业学院毕业论文27第第 4 4 章章 铣侧面夹具设计铣侧面夹具设计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。北华航天工业学院毕业论文28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 ： 111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm 0.063D Wmm .0.0032J Wmm图 4.1 定位支承板北华航天工业学院毕业论文29 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.0850.3jwmmmm 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：FKWK安全系数 K 可按下式计算有：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 60 KK1211.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56CK 1.2 1.2 1.05 1.2 1.3 1.0 1.02.36PK 1.2 1.2 1.0 1.2 1.3 1.0 1.02.25fK 所以有： 1193.08()KCCWKFN 766.37()KPPWKFN 1359.90()KffWKFN螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：)(210tgtgQLWz式中参数由参考文献5可查得： 6.22 2.76zr 90105922 29螺旋夹紧力：04748.2()WN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：北华航天工业学院毕业论文301633图 4.2 受力简图由表得：原动力计算公式 2621001KLWWl即： 004748.2 33 0.989032.75()17KW LWNl由上述计算易得： KKWW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：)(210tgrtgrQLWz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r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（） ；1 螺纹中径之半（mm） ；zr北华航天工业学院毕业论文31 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（） ，22 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：o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 定向键夹具体槽形尺寸 B2B公称尺寸允差 d允差4dLHhD1h公称尺寸允差 D180.0120.03525124124.518+0.019北华航天工业学院毕业论文32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： 标记四周倒圆图 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。北华航天工业学院毕业论文33（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 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的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，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。工件装夹方案确定以后，根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机床工作台的尺寸，确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。4.2.9 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构） 。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。