工具卡座工艺编排及工装设计

网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计）题 目： 工具卡座工艺编排及工装设计学习中心： 层 次： 专 业： 年 级： 年 春 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 2014 年 12 月 20 日 工具卡座工艺编排及工装设计I内容摘要工具卡座零件时一个铸造类的常见零件，主要应用于机床上用作工件的定位，它具有结构复杂，体积小的特点，其加工表面包括一个斜面、一个圆弧凹面、两端面及孔系。本文详细分析了工具卡座零件结构的主要特点、技术要求及工艺条件，按照工艺规程设计原理，由于平面的加工精度要比孔的加工精度更容易保证，因此，为保证加工精度，工具卡座零件的工艺设计遵循先面后孔的原则，并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段，为工具卡座零件编写了一套较为合理的机械加工工艺过程。在制定工艺规程时，先加工主要表面，再以面为基准来加工其它，整个加工过程选用通用机床，其中各工序夹具都采用专用夹具。本文的第二部分介绍了专用夹具的应用现状，并根据工具卡座零件的工艺规程，选则零件的最后一道铣断的工序进行了专用夹具的设计，夹具的设计遵循了常规的专用夹具设计原理，采用了“一面两销”的定位方式，由于工具卡座零件的批量不大，所需要的夹紧力较小，因而所设计的专用夹具采用了手动夹紧的方式夹紧，不仅结构简单，且使用操作十分方便，采用了很多标准件，成本低廉，满足了生产工艺的要求。关键词：工具卡座；工艺编排；夹具设计工具卡座工艺编排及工装设计I目 录内容摘要 .I引 言 .11 概述 .12 零件的介绍 .23 工艺规程设计 .43.1 确定产量 .43.2 选择及绘制零件毛坯 .53.3 定位基准的分析 .63.4 确定工艺路线 .83.5 填写工艺卡 .133.6 工艺设计的整体评估 .204 夹具设计 .234.1 总体设计 .234.2 夹具的经济性分析 .27结束语 .30参考文献 .31工具卡座工艺编排及工装设计1引 言工具卡座是机床上的重要零件，在机床运转加工过程中，工具卡座主要用于机械加工工件的定位，在机械加工过程中承受着一定的荷载。本次毕业设计的题目是工具卡座的工艺规程设计及夹具设计，分析本次毕业设计的题目，本次设计的内容包含两个方面，即工艺规程设计和夹具设计，机械加工工艺及夹具设计制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，伴随着全球经济一体化的趋势，所有国家都在寻求、获得、开发和利用新的机械加工工艺和夹具技术，它是现代国家制造业获得成功的关键因素。机械加工工艺是机械产品零件机械加工工艺的过程和操作方法，直接体现了生产规模的大小、工艺水平的高低以及各种工艺问题的方法和手段。机床夹具是一种用于各类机床上，用于装夹所需加工的工件的一种装置，其作用是完成对机械加工工件的定位，保证工件在机械加工过程中，相对于机床或刀具装夹在正确的位置上，以便获得工件所需要的机械加工精度。国内外机械加工制造业的许多研究学者对机床夹具做了大量的研究工作，目前，很多现有机床夹具设计中的常见的机械零部件已经系列化和标准化。应用专用夹具可以解决零件加工的批量生产问题，现代机械制造中的结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，并且能够稳定批量生产过程中机械加工的质量，大幅度提高生产效率，并促进了机械加工工艺技术的不断发展，近年来，专用夹具在国内外机械制造领域得到迅速发展和推广应用，随着计算机技术、数控技术、控制论与系统工程等新学科技术的不断发展，这些新技术不断与专用夹具技术的结合形成了现代制造工程学。本文在充分理解现代加工技术和典型的机械加工工艺的基础上，运用大学四年所学习到的夹具设计基本原理，在本文编写的加工工艺规程的基础上，进行了工具卡座零件最后一道铣断加工工序的专用夹具设计，解决了机械加工工艺难题，节约了时间，提高了生产效率，达到了预期的效果。工具卡座工艺编排及工装设计11 概述一. 明确设计内容本次毕业设计的主要内容是制订年产 3000 件工具卡座零件机械加工、工艺规程及设计工具卡座零件铣削切断工序的专用夹具。根据题目，本次毕业设计的内容有以下几个方面：（1）分析工具卡座零件的结构及技术要求，制定一套较为合理的机械加工工艺规程。（2）分析所编制的机械加工工艺规程，选择合适的机械加工机床设备及相应的机械加工刀具，并计算相应工序的切削用量和工时定额等。（3）根据机床夹具设计原理，设计用于工具卡座铣削切断工序较为合理的专用机床夹具，制定夹具夹紧方案。（4）编写完整的毕业设计说明书。二.初步预计工作量1.毛坯-零件综合图 一张2.工艺过程卡片（统一格式） 一套3.夹具装配图（一道工序的夹具） 一张4.夹具体零件图 一张5.说明书 一份三.参考资料 1. 机械制造工艺学 ；2. 机械制造技术基础;3. 机床夹具设计手册;4. 定位夹紧符号手册 ；5. 机械加工工艺人员手册; 工具卡座工艺编排及工装设计22 零件的介绍工具卡座是一种常见零件，广泛应用于各类机床上，在机床使用中，辅助完成对工件的定位、夹紧作业。本次毕业设计所提到的工具卡座零件，如图 2.1 所示，位于机床定位机构中，主要起定位工件的作用，它具有一个连接工件的凹面，通过该工作面与工件接合，完成对机械加工工件的定位。并在机械加工过程中，由于刀具的荷载通过工件传递到工具卡座零件上，因此工具卡座零件承受着一定的荷载，工具卡座的零件图如图 2.1。图 2.1 工具卡座零件图工具卡座零件的主要加工表面包含两端面、凹面、孔系和槽系。一般而言，平面的加工精度在机械加工中容易实现和保证，而孔隙的加工精度则较难，因此，在加工工具卡座零件时，首要的问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。由技术条件分析得知：工具卡座的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工区也就不是很高。按照零件图纸的设计要求，零件材料为 HT200，毛坯种类为铸件。铸件是指将融化了的金属浇注到旋转着的模型中，由于离心力的作用，金属液粘贴于模型的内壁上，凝结后所得铸件外形与模型内壁的形状相同，使用这种方法可以毋需工具卡座工艺编排及工装设计3浇注口，故能显著地减少金属的消耗。由于免除了砂型和制模的设备，以及减少了铸工车间的面积，生产成本就有了降低；而所得逐渐则具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。由于零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，因内孔很小，所以无法铸出。零件的切削加工性良好，且不需要使用特殊的加工工艺方法，故加工工艺过程中可选择通用机床，所需要的刀具材料的选择范围也很大，YT 类硬质合金或高速钢均可以使用。刀具几何参数可根据不同刀具类型通过相关表格查取。零件组成表面主要包括：底面，顶面，斜面、凹面、槽口及台阶面，凹面50，底面上有 20 孔,端面上有 10F9 槽口。主要零件表面分析：凹面 50 孔为配合表面及工作面，底面为支承表面，20 孔为定位孔。主要技术条件：10F9 槽口精度要求 F9，粗糙度 Ra0.8m，并相对于底面有平行度要求，是零件的主要的配合面和工作面。底面和顶面的粗糙度为Ra1.6m，是零件的主要支承面和基准面。20 孔与底面保持基本的垂直关系，并相对于断面槽口 16 有垂直度要求。0.32从工具卡座零件的结构上来看，该零件属于一个铸造类的零件。工具卡座工艺编排及工装设计43 工艺规程设计3.1 确定产量制定零件的工艺规程，首先需要确定零件的生产产量。零件的批量与生产间隔期之间存在着相互制约的关系，在确定了零件的总加工时间及最长工序时间的情况下，批量和生产间隔期越长，生产率高，但是资金周转慢，批量越大，生产间隔期短，资金周转快，但是生产率低，所以要同时兼顾两者。 每 天 有 效 工 作 时 间 最 长 工 序 时 间）（ 批 量 一 个 零 件 总 的 加 工 时 间生 产 周 期 *1批量的确定：除了考虑生产间隔期外，还要考虑车间毛坯仓库面积的限制，考虑毛坯贮存期，最小批量大于半个班，选批量为 180 件，已知一个零件总的加工时间为 165 分（各道工序定额时间之和） ，最长工序时间为 17.6 分钟，所以：生产周期=2.76 天工具卡座零件的生产纲领为 3000 个/每年，可通过下式求出年产量和批量:%)1(/banQN式中：N-零件的年产纲领(件/年)Q-产品的年产量(台/年)n-每台产品中该零件的数量(件/台)a%-备品率b%-废品率所以年产量 Q生产纲领*每台件数*（1+备品率）*（1+废品率）Q3000*1*（1+2）*（1+2）3121月产量Q/12=260Days=（365-52-14）/12=25 天日产量（一天 3 班）月产量/Days=4335/25=10.41、生产量类型的确定：查金属机械加工工艺人员手册P1256 表 17-5 机械加工车间的生产性质表 3-1 生产类型划分同类零件的年产量（件）生产类别 重型零件（零件重2000kg）中型零件（零件重1002000kg）小型零件（零件重2501000 时精度等级为 79 级,查表 12-2 零件公称尺寸120250、精度等级为 8 级时铸件的浇注位置顶、侧面的加工余量为 7.5mm、铸件的浇注位置底面的加工余量为 5.5mm。2、加工余量的确定完成某一道工序所需切除的材料层的厚度称为工序余量。从毛坯到成品的整个工艺过程中所切除的材料层厚度称为总余量，加工余量的确定通常有三种方法：经验估计法：这是工艺人员根据经验进行估算。所有加工余量一般偏大。查表修正法：以生产实践和实验研究的资料制成的表格为依据，应用时再结合加工实际情况进行修正。分析计算法：根据一定的试验资料和计算公式进行计算，这样确定的余量比较经济合理，因受切削条件的改变和实验数据不全所限，应用较少。工具卡座零件材料为 HT200，毛坯为铸件，毛重约为 1.5kg 左右，数量为工具卡座工艺编排及工装设计173000 件/年，属于中批量生产。考虑零件两端面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。根据以上原始资料及加工路线，分别确定各道加工工序的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：工序一、二：铣削底面、顶面查机械制造工艺设计简明手册 ，取粗铣加工余量为 3mm，半精铣平面加工余量为 1mm。查机械制造工艺设计简明手册 ，取粗铣底面、顶面加工余量为 3mm，半精铣底面、顶面加工余量为 1mm；工序三：钻，扩，铰 D,D孔查机械制造工艺设计简明手册 ，并根据加工精度要求，取钻孔 H1，H2的加工余量为 11mm，惚孔 G1，G2 的加工余量为 6mm。工序四：车削 C 面和镗削 G 面查机械制造工艺设计简明手册 ，取钻孔余量为 18mm，扩孔余量为1.8mm，铰孔余量为 0.2mm。工序五：钻，扩，铰 E、E 、F、F孔查机械制造工艺设计简明手册 ，取钻孔余量为 17mm，扩孔余量为1.85mm，铰孔余量为 0.15mm工序六：铣削切断 G 面查机械制造工艺设计简明手册 ，取粗铣 H 面加工余量为 3mm，半精铣 H面加工余量为 1mm；工序七：铣削 J、J面倒角查机械制造工艺设计简明手册 ，取粗铣 J 面、 J面加工余量为 3mm，半精铣 J 面、J 面加工余量为 1mm；工序八：清除毛刺此道工序不适用加工余量。七、切削用量的确定选择正确的切削用量可以有效提高切削效率和经济效益，保证产品质量。选择切削用量的依据是工件材料、加工精度和表面粗糙的要求，以及刀具耐用度，机床工艺条件等。应尽量在刀具耐用度和机床工艺条件允许的条件下，尽可能满工具卡座工艺编排及工装设计18足大的切深 和较大的进给量 f，同时选择一个合理的刀具切削速度 v。pa1、切深 应根据工件的加工余量和工艺系统刚度进行选择。粗加工时，除留下半精加工、精加工的余量之后的余量来确定 的量，往往采用逐渐减小pa的方法逐步提高加工精度和表层质量。对于加工外圆， 是指半径余量。pa p2、进给量 f 的确定。在粗加工时，f 的选择主要考虑工艺系统刚度和强度。工艺系统刚度和强度好时，f 可大一些：反之，f 就要小一点。3、切速 v 需要根据工件材料和刀具性质来确定。在 和 f 都确定的情况下，pa所选切速应有合理的刀具耐用度。尤其车端面时，切速是一个变值，其最大值应比车外圆时适当提高。切削用量的选择也有查表法、计算法和经验法三种，为简便，本文使用查表法确定工具卡座零件加工第二道工序的切削用量。查阅金属机械加工工艺人员手册查表 14-71表 3-3： 进给量 f加工方法 切深 pa进给量 f 切速 v车削 粗加工精加工1.52.50.20.50.30.50.20.3508080100铣削 粗加工精加工230.50.70.20.30.10.3608080100切深 =0.7 pa刀盘直径 d=100进给量 f=0.8切速 v=90八、有效功率的计算A、计算法仍以第一道工序为例：功率的计算公式： 3-wxzm10/fn+=）（ FVP其中：Pm切削有效功率（ kW）;Fz切削力（N） ；V切削速度（m/s） ；Fx进给力；nw工件转速（r/s） ；工具卡座工艺编排及工装设计19f进给量；式中第二项进给运动中的消耗功率相对于 F 而言，一般为 1%-2%很小，可以忽略不计，于是以上公式可以简化为： 3-zm10=VFP将以上切削力和切削速度带入公式，计算得 P=4.86KWB、查表法：P= 总有 效 P其中 机床的传动效率,本工艺全部取为 80%。切削有效功率有 效P机床电机功率总九、零件加工时间的计算单件工时定额有下列部分组成： 辅 助服 务基 本单 件 TT终 结辅 助服 务基 本单 件 核 T式中： 基本时间。对于机床加工工序而言，就是机动时间。它是基 本直接改变生产对象的形状，尺寸，表面质量等消耗的时间。工作地点的服务时间。如调整和更换刀具，修磨砂轮，润滑擦拭服 务T机床，清除切屑等。一般可按照 =（10%20%） 估算。本次工艺卡填服 务T基 本T写按照 10%估算。准备终结时间。成批生产时，每加工一批零件（如 K 件）之前工终 结人熟悉工艺文件，领取毛坯，领取和安装工艺装备，调整机床等。加工终于完成一道工序内容，故单件定额时间中不计入。可以按照 =（3%5%） 估终 结T基 本T算。辅助时间。为了保证基本时间的完成进行的辅助动作所消耗的时辅 助T间。如装卸工件，操作机床，测量，改变切削用量等，可查表选择，也可按=（15%20% ） 估算。该设计中按照 15%估算。辅 助 基 本T的计算方公式： =基 本 基 本 nfL21其中，L加工长度(mm)L1加工切入(mm)L2加工超出(mm)f进给量（ mm/r）n转速(r/min)工具卡座工艺编排及工装设计20具体由以下两种情况：刀具工件 工件图 3.2 铣端面 图 3.3 车两端轴颈以第一道工序为例计算时间如下：0.461 分395.0*4mwpltnfa0.0661mt辅0.066.t服0.0165t准0.477 分钟0.329.60.16t单根据以上工序，可以计算出基本工序的切削加工工时：工序一、二：铣削底面、顶面v=15m/min（ 0.25m/s）ns=1000v/dw =1000 40 =2r/s（120r/min）2.5314按机床选取 nw=2r/s （120r/min）所以：实际切削速度 smdwnv/25.04.0切削工时：l1=8.7（表 1-11-12） i)9.3(1853.748910sslt工序六：铣削切断 H 面v=15m/min（ 0.25m/s） min/120/401.32rsdvnws 按机床选取 nw=2r/s （120r/min）所以：实际切削速度 sv/25.10.切削工时：l1=6.3（表 1-11-12） min)1.3(7853.64890slt工具卡座工艺编排及工装设计213.6 工艺设计的整体评估从经济性的角度来看，在机械加工工艺的设计过程中，在满足生产纲领和零件各项技术要求的基础上，为了降低生产成本，优化生产效率，可以从以下几个方面考虑：1）选择使用通用机床。2）选择使用通用夹具。但是对于大批量生产，为了提高生产效率则要采用专用机床和专用夹具。机床选好以后，还需要按照机床工作台的尺寸尽量设计专用夹具，这样机床就能够同时加工多个工件，显著提高生产率。设计过程中，机床上使用机动装置是最优选的方案，尽量减少手动机构可以有效的减少劳动强度。在生产实际中，制定合理的零件加工工艺过程前首先要考虑哪些机械加工方法是可以选择使用的，并能够针对零件的具体工艺要求和技术要求合理的选择使用，此外，还必须合理的安排好工件的加工顺序以及热处理、表面处理等工序的安排。首先，要分析产品的零件图与装配图，分析零件图的加工要求，结构工艺性，检验图样的完整性；零件的生产纲领决定了其生产类型；一般来说，首先要根据零件的生产纲领确定零件时大批量生产、中批量生产还是小批量生产。其次，要根据零件的生产类型选择毛坯的类型、材料及生产方法。常用的毛坯类型有很多种，主要包括各种轧制型材、铸件、锻件、焊接件、冲压件、粉末冶金件以及注塑成形件等。毛坯的选择要更多依据零件本身独特的结构特点而确定，常见的毛坯按结构可划分为轴类、盘套类和机架箱体类三大类，本文中的工具卡座可确定为盘套类零件。再次，在设计机械加工工艺规程时，要确定单个表面的加工方法；零件的加工过程，就是零件表面经加工获得符合要求的零件表面的过程。机械零件由于各表面具有自身的特点，其技术要求也不相同，采用的加工方法也十分多样化。主要有车削、钻削、铣削、刨削、磨削等五大类加工方法。此外还有镗削、拉削、光整、特种加工等。零件的表面质量的要求各不相同，因而本次工艺设计要根据相关要求将表面加工划分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。工具卡座工艺编排及工装设计22零件加工遵循了粗、精加工分开的原则，零件的加工一般不是在一台机床上用一种工艺方法就可完成，往往需要几种加工方法互相配合，经过一定的工艺过程才能逐步地完成零件表面的加工。若一种表面可采用不同的加工方法进行加工的话，那么就生产的具体条件而言，其中必有一种加工方法是最合适的。工具卡座是一种薄壁三叉型接结构，它一头是与机床主轴底座连接的圆柱凸台滑杆孔，而另一头则是闲置工件或啮合的工具卡座叉口。从工具卡座零件设计的机构工艺性来看，由于工件的厚度较薄，工件的刚性差，在机械加工过程中，由于受到刀具的切削力的作用后容易发生弹性变形；加工基准选择范围小，造成工艺设计和制造加工困难。同时，产品设计时，为了提高其抗变形能力，在壁的一侧设计有一定高度的台阶面，从而使该类零件没有一个较为平整的基面可用来选作粗基准，这就给精基准的加工带来了较大的困难。另外，工具卡座叉口的设计基准选择了工具卡座上的通孔，两者相距尺寸较大，为了保证两者的相互位置，在编排工艺规程时，通常可以采取互为基准的定位方式，即加工叉口时以孔为定位基准，在加工孔时可以叉口作为定位基准。在设计机械加工工艺规程时候，保证定位精度应从两个方面考虑，一方面是两者相互位置较远，而定位面又相对较小，定位精度容易受到定位面误差的影响，另一方面，夹紧力的作用导致薄壁件自身的变形也会影响到工件的定位精度。综上所述，本次所设计的工艺路线符合加工零件的各项技术要求。工具卡座工艺编排及工装设计234 夹具设计4.1 总体设计一、夹具设计分析机床夹具的结构形式十分多样化，常常根据被加工工件的加工表面不同或使用，但就机床夹具体结构而言，大致可分为以下几个部分：定位元件、夹紧装置、导向对刀元件、连接元件、 装置和元件、夹具体。对于夹具的设计来说，其基本要求有：（1）稳定地保证工件的加工技术要求：（2）提高机械加工的劳动条件；（3）结构简单，便于制造和维修：（4）操作安全、方便。根据夹具的不同特点，可以把夹具做一些分类；（1）按夹具的通用特征分类这是一种基本的分类方法，主要反映夹具在不同生产类型中的通用特性，故也是选择夹具的主要依据。目前，我国常用的分类有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动化生产用夹具等五大类。（2）按夹具使用的机床分类这是专用夹具设计所用的分类方法。如车床、铣床、刨床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、拉床等夹具。设计专用夹具时，机床的类别、组别、型别和主要参数均已确定。它们不同点是机床的切削成形运动不同，故夹具与机床的连接方式不同。它们的加工精度要求也不相同。既然夹具有自身的特点，机床夹具的设计特点和设计要求也与其它机械装备的设计有很大的不同，主要表现在以下五个方面：（1）要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理性试验和复杂的计算工作。（2）夹具的精度一般比工件的精度高 23 倍。（3）夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操作习惯密切结合。（4）夹具在一般情况下是单件制造的，没有重复制造的机会。通常要求夹具在投产时一次成功。（5）夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少。设计者要工具卡座工艺编排及工装设计24熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺性要求。显然，注意这些问题是很重要的。这将有利于保证夹具的设计、制造质量。机床夹具的设计要求：设计夹具时，应满足下列四项基本要求：（1）保证工件的加工精度要求，即在机械加工工艺系统中，夹具要满足以下 三项要求：工件在夹具中的正确定位；夹具在机床上的正确位置；刀具的正确位置。（2）保证工人的操作方便、安全。（3）达到加工的生产率要求。（4）满足夹具一定的使用寿命和经济性要求。本课题的工艺设计中，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，经过与指导老师协商，决定设计工序六：铣削切断 Q 面在卧式铣床上使用的铣床夹具。铣床夹具的组成主要包括：定位装置、夹紧装置、夹具体、连接元件和对刀元件。而铣床夹具的类型可分为直线进给式铣床夹具、圆周进给式铣床夹具、仿形进给式铣床夹具。对于铣床夹具的设计，由于铣削加工的切削力较大，又是断续切削，加工中易引起振动，铣床夹具须具有以下技术要求：（1）夹具的受力元件要有足够的强度和刚度；（2）夹紧机构所提供的夹紧力应足够大；（3）要求有较好的自锁性能。为了提高夹具的工作效率，应尽可能采用机动夹紧机构和联动夹紧机构。并在可能的情况下，采用多件夹紧和多件加工。铣床夹具的对刀装置，用以确定夹具相对于是刀具的位置。铣床夹具的对刀装置主要由对刀块和塞尺构成。常用的对刀块有：高度对刀块：用于加工平面时对刀直角对刀块：用于加工键槽或台阶面时对刀；成形对刀块：用于加工成形表面时对刀。本次设计零件变速箱工具卡座为中批量生产，要求成本低，且在加工过程夹紧力要求不高。本道工序六：铣削切断 Q 面，在进行本道工序时，其他加工表面均已经完成。工具卡座工艺编排及工装设计25为了保证技术要求，最关键的是要找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。二、定位夹紧方案本夹具设计时以前道工序成型后的表面作为粗基准，再以加工好的面作为基准加工另外一个面。定位元件用于确定工件在夹具中的位置，使工件相对于刀具及运动轨迹有一个正确的位置。定位元件是夹具的主要功能元件之一，其定位精度将直接影响工件的加工精度。定位元件主要有支承钉、支撑板、可调支承和辅助支承四种。由于变速箱工具卡座零件在本道工序之前所有表面均已经加工过，因此使用支承板作为定位元件较为合适，因此，在本设计中，分别以支承板作为工件底面的定位，限制工件 x 轴旋转、y 轴旋转、z 向移动三个自由度。另外，由于变速箱工具卡座零件的结构特点具有外圆表面，在进行工序六之前，外圆内孔已经加工过，以外圆内孔定位时，通常采用圆柱轴销。根据工件的特点，需要两个圆柱轴销，实现“一面两销”的定位。安装时，先将工件放在一个支承板（消除 x 轴旋转、y 轴旋转、z 向移动三个自由度）之上，并靠在右边的支承钉之上（消除 x 向移动一个自由度） ，并由两个圆柱轴销定向（消除 z 轴旋转一个自由度） ，然后使用开口垫片和螺母等锁紧螺母，把工件夹紧，此时六个自由度全部消除。本夹具夹紧方案为利用螺栓、螺母手动夹紧。在铣削时夹紧力产生的力矩，必须满足机床夹具设计手册中所规定的要求，刀具材料：YG8 细齿硬质合金面铣刀刀具有关几何参数： 0015 00128085n0251mD638Zzmaf/2. map.由机床夹具设计手册表 1-2-9 可得铣削切削力的计算公式：（4.1PzpCzKBfaF9.01.72.01.）查参考文献 13表 得： 510pC对于灰铸铁： 5.0)19(Hp（4.2） 取 ， 即195HB6.pK所以 1.0721.0.90538.640.9()CF N工具卡座工艺编排及工装设计26由参考文献 3表 1-2 可得：垂直切削力 ： （对称铣削）0.854.9()CNCFN背向力： .273P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：（4.3） FKW安全系数 K 可按下式计算：（4.4） 6543210式中： 为各种因素的安全系数，见参考文献 13表 可得： 6 1225.01. 所以 )(.49NFWCK697.75N)(8.38.P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。单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：（4.5)(210 tgtQLWz）式中参数由机床夹具设计手册可查得：92052其中： 10()Lm)(NQ螺旋夹紧力： 8.3易得： KW0经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的，可以满足切削力的要求。在机械加工工艺过程中，由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差称为定位误差。在对一批工件进行工件夹紧加工时，刀具经调整后位置是不动的，因而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。定位误差通常由两部分组成，即基准不重合误差和基准位置误差。基准不重工具卡座工艺编排及工装设计27合误差是由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，标记为 。而基不准位置误差则是由于定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，标记为 。基因而有：（4.6基不定 ）对于本次设计的工具卡座零件铣断工序的夹具中，工件的夹紧方式采用了一面两销定位，定位基准与工序基准是一致的，故 ，两个定位销的尺寸和公0不差是 h8，即 200-0.033。 则一个定位销和一个孔的定位误差是： mb027./)3.-(21.max=即表示孔与销的最大间隙，因为有两个定位销钉，因而此处引起零件的定位误差是 ，故最大侧向间隙能满足零件的.54.07.精度要求。两个定位销的定位基准面在夹具体上，因而有基准位置误差 ，定位销的基宽度为 200-0.033。 mm，而夹具体表面的粗糙度 Ra=1.6um，故m05.346.0.-m16.）（基故基准位置误差 也能够满足工件加工精度要求。基三、夹具的具体设计夹具体是用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对于机床具有确定的位置。铣床夹具的夹具体一般要设定位或导向装置，夹具通过夹具体底面安放在铣床工作台上，可直接用钻套找正并用压板夹紧（或在夹具体上设置耳座用螺栓夹紧） 。对于铣床，通常要求在相当于刀具送进方向设置对刀块安装位置。本设计中的夹具体图纸设计可见本文附件。在夹具设计中，本夹具有以下特点：A、该夹具采用手动夹紧，可靠方便，省时省力，尺寸小，不需要增压装置，结构简单。B、该夹具采用一面两销定位，误差少，能够满足工件的加工要求；C、工件要求不太高，夹具各公差配合适当放宽，降低了夹具的制造精度，从而使夹具生产成本不太高，符合夹具设计要求。工具卡座工艺编排及工装设计284.2 夹具的经济性分析按规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程，称为装配。装配包括部件装配和总装。机器是由零件、套件、组件、部件等构成的。为保证有效地进行装配工作，通常将机器划分成若干个能独立装配的部分，称为装配单元。在装配工艺中，表明产品零、部件间相互装配关系及装配流程的示意图，称为装配系统图。零件是组成机器的最小单元，它是由整块金属或其它材料制成的。零件可以直接安装到机器上，也可以预先组成套件、组件或部件后再安装到机器上。在一个基准零件上，装上一个或若干个零件构成的部分称为套件。在一个基准零件上，装上若干个零件( 及套件) 而构成的部分称为组件。机器结构装配工艺性的基本要求：机器能够分成独立的装配单元；尽量减少装配过程中的修配和机械加工；机器结构应便于装配和拆卸；结构的继承性好；各装配单元应有正确的装配基准。为了提高整个工艺加工的生产效率，在保证定位夹紧要求和零件的各项技术要求的前提下，对于夹具的选择也要满足一定的经济性。1在夹具设计中，应尽量采用标准件或推荐的元件，这样在夹具需更换元件时，可避免重复设计、重复制造带来的麻烦和浪费，减少更换时间，且降低了夹具成本。2尽量减小需精加工的平面的面积，降低夹具的制造成本。3为提高生产率，应尽量采用方便、简单的夹紧装置，这样不仅可以减少劳动强度，还可降低成本。夹具的装配总图应该遵循机械制图国家标准绘制，图形大小的比例尽量取1：1，为求使绘制的夹具总图有良好的直观性，如果工件过大的时候选用 1：2等缩小比例，过小时取 2：1 的比例；图中应该以最少数量视图清楚地表示出夹具的工作原理和结果，表示各种元件或者装置之间的位置关系等；绘制的顺序：先用点划线绘出工件的轮廓，外形及定位基准，并用网状线显示出加工余量；把工件轮廓视为透明体，然后按着工件的形状及位置依次画出定位、导向、夹紧及其他元件或者装置的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个完整的夹具；夹具总图上标注出零件编号，按规定要求填写标题栏和明细表；最后确定并标注有尺寸和夹具技术要求。按照以上要求绘制夹具装配图如下：工具卡座工艺编排及工装设计29图 4.1 夹具装配图基于以上结论，本套夹具在经济性方面具有加工经费较少，比较容易加工加工，并且螺栓，螺母均是标准零件，在通用五金商店就能买到。工具