机械手控制系统设计

1目 录第一章 前言 .11.1 课题背景及发展趋势 .11.2 夹具的基本结构及设计内容 .1第二章 t 箱体加工工艺规程设计 .32.1 零件的分析.32.1.1 零件的作用 .32.1.2 零件的工艺分析 .32.2 箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 .42.2.1 确定毛坯的制造形式 .42.2.2 基面的选择 .42.2.3 确定工艺路线 .42.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .52.2.5 确定切削用量 .62.3 小结.22第三章 专用夹具设计 .233.1 加工上平面镗孔夹具设计 .233.1.1 定位基准的选择 .233.1.2 切削力的计算与夹紧力分析 .233.1.3 夹紧元件及动力装置确定 .243.1.4 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 .253.1.5 夹具精度分析 .273.1.6 夹具设计及操作的简要说明 .273.2 粗、精铣传动箱上平面夹具夹具设计 .283.2.1 定位基准的选择 .283.2.2 定位元件的设计 .283.2.3 定位误差分析 .293.2.4 铣削力与夹紧力计算 .293.2.5 夹具体槽形与对刀装置设计 .303.2.6 夹紧装置及夹具体设计 .323.2.7 夹具设计及操作的简要说明 .333.3 钻 18M8 螺纹孔夹具设计 .333.3.1 定位基准的选择 .3323.3.2 定位元件的设计 .343.3.3 定位误差分析 .353.3.4 钻削力与夹紧力的计算 .353.3.5 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 .363.3.6 夹紧装置的设计 .383.3.7 夹具设计及操作的简要说明 .383.4 小结 .39第四章 结束语 .40参考文献 .413第一章 前言加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。1.1 课题背景及发展趋势材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能” 。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。1.2 夹具的基本结构及夹具设计的内容按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置；(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)； (3)夹具体；(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；(5)动力装置；(6)分度,对定装置；(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计：（1）定位装置的设计；（2）夹紧装置的设计；（3）对刀-引导装置的设计；（4）夹具体的设计；4（5）其他元件及装置的设计。第二章 传动箱体加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给出的零件是传动箱体，它的主要的作用是用来支承、固定的。它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时传动箱分出部分动力将运动传给进给箱。传动箱中的主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值也将大打折扣。2.1.2 零件的工艺分析零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。传动箱体需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：（1）主要加工面：1）铣上下平面保证尺寸 100mm，平行度误差为 0.032）铣侧面保证尺寸 62 与 20 与下平面的平行度误差为 0.023）镗上、下面平面各孔至所要求尺寸，并保证各位误差要求4）钻侧面 4M6 螺纹孔5）钻孔攻丝底平面各孔（2）主要基准面：1）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：传动箱上表面各孔、传动箱上表面2）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：主要是下平面各孔及螺纹孔2.2 传动箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2.2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料 HT200。由于年产量为 4000 件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。2.2.2 基面的选择（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本5零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制 z、z 、y、y、五个自由度。再以一面定位消除 x、向自由度，达到定位,目的。（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。2.2.3 确定工艺路线表 2.1 工艺路线方案一工序 1 粗精铣上平面工序 2 粗精铣下平面工序 3 粗精铣宽度为 20mm 的侧面及保证尺寸 60 的面工序 4 钻上平面 12-M6 螺纹底孔工序 5 钻下平面 18-M8 螺纹底孔工序 6 钻下平面台阶面各小孔工序 7 钻侧面各孔工序 8 钳工，攻丝各螺纹孔工序 9 镗上平面各孔工序 10 镗下平面各孔表 2.2 工艺路线方案二工序 1 粗精铣上平面工序 2 粗精铣下平面工序 3 粗精铣宽度为 20mm 的侧面及保证尺寸 62 的面工序 4 镗上平面各孔工序 5 镗下平面各孔工序 6 钻上平面 12-M6 螺纹底孔工序 7 钻下平面 18-M8 螺纹底孔工序 8 钻下平面台阶面各小孔工序 9 钻侧面各孔工序 10 钳工，攻丝各螺纹孔工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条是将“工序 8 与工序 9， 放到后面。加工完上下平面各螺纹孔 M8 与螺纹孔 M6”变为“工序 4 工序 5”其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动提高了生产效率。而且对于零的尺寸精度和位置精6度都有太大程度的帮助。采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求。符合先加工面再钻孔的原则。若选第一条工艺路线，加工“工序 4 与工序 5， ”不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非平行这个问题。所以发现第一条工艺路线并不可行。如果选取第二条工艺方案，先镗上、下平面各孔，然后以这些已加工的孔为精基准，加工其它各孔便能保证 12-M6 与 18-M8 孔的形位公差要求从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第二个方案比较合理。所以我决定以第二个方案进行生产。具体的工艺过程见工艺卡片所示。2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定传动箱体的材料是 HT200，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。1）加工箱体的上下平面，根据参考文献8表 4-35 和表 4-37 考虑 3mm，粗加工 2mm 到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工 1mm，2）加工宽度为 20mm 的侧面时，用铣削的方法加工两侧面。由于侧面的加工表面有粗糙度的要求 ，而铣削的精度可以满足，故采取分二次的铣1.6aRm削的方式，粗铣削的深度是 2mm，精铣削的深度是 1mm3）镗上、下平面各传动轴孔时，由于粗糙度要求 ，因此考虑加工1.6aRm余量 2.5mm。可一次粗加工 2mm，一次精加工 0.5 就可达到要求。6）加工 18M8 底孔，根据参考文献8表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1 就可达到要求。7）加工 12M6 底孔时，根据参考文献8表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1mm 就可达到要求。8）加工下平面台阶面各小孔，粗加工 2mm 到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工 1mm，可达到要求。2.2.5 确定切削用量工序 1：粗、精铣传动箱体下平面7（1）粗铣下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K 立式铣床。查参考文献7表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，齿数15YT0Dm，此为粗齿铣刀。8Z因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ：pa2m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.4-75，取 铣削速度 ：参照f 0.12/faZV参考文献7表 3034，取 。1.3/Vs机床主轴转速 ： 式（2.1）n0d式中 V铣削速度；d刀具直径。由式 2.1 机床主轴转速 ：n101.360254/min4nr按照参考文献3表 3.1-74 实际铣削速度 ：v.31.7/1060dns进给量 ： fV.28/4.8/ffaZm工作台每分进给量 ： m.2infVs：根据参考文献7 表 2.4-81,a0a（2）精铣下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K 立式铣床。参考文献7表 3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）： ， ，齿数 12，此为15YT0Dm细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度 ：pa1m每齿进给量 ：根据参考文献7表 3031，取f 0.8/faZ8铣削速度 ：参照参考文献7表 3031，取V0.32/Vms机床主轴转速 ，由式（2.1）有：n100.3261/in14rd按照参考文献7表 3.1-31 75实际铣削速度 ：v.0.4/06nms进给量 ，由式（1.3）有：fV.1527/60.25/ffVaZns工作台每分进给量 ： mf2./3ins粗铣的切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， llm刀具切入长度 ：1210.5()(13lDa240)7刀具切出长度 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ：jt12351.3min8jmlf根据参考文献5表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 1.04ft精铣的切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l 315l刀具切入长度 ：精铣时110lD刀具切出长度 ：取2lm走刀次数为 1机动时间 ：2jt123521.09minjmlf根据参考文献5表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 2.4ft铣下平面的总工时为：t= + + + =1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min1jt2j1ft2f工序 2：加工上平面，各切削用量与加工上平面相近，因此省略不算，参照工序 1 执行。工序 3：粗精铣宽度为 20mm 的侧面：（1）粗铣宽度为 20mm 的侧面9加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K 立式铣床。查参考文献7表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，齿数15YT0Dm，此为粗齿铣刀。8Z因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ：pa2m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.4-75，取 铣削速度 ：参照f 0.12/faZV参考文献7表 3034，取 。1.3/Vs由式 2.1 得机床主轴转速 ：n10.60254/in34nrd按照参考文献3表 3.1-74 3m实际铣削速度 ：v.11.7/060ns进给量 ： fV.283/4.8/ffaZ工作台每分进给量 ： m.2infVs：根据参考文献7 表 2.4-81,a60am被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， ll刀具切入长度 ：1式（2.2）210.5()(13lD260)13刀具切出长度 ：取2lm走刀次数为 1（2）精铣宽度为 20mm 的下平台加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K 立式铣床。由参考文献7表 3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）： ， ，齿数 12，此为15YT0Dm细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度 ：pa1.0m10每齿进给量 ：根据参考文献7表 3031，取fa 0.8/famZ铣削速度 ：参照参考文献7表 3031，取V32Vs机床主轴转速 ，由式（2.1）有：n100.3261/in14rd按照参考文献3表 3.1-31 75m实际铣削速度 ：v.0.4/06ns进给量 ，由式（2.3）有：fV.1527/60.25/ffVaZnms工作台每分进给量 ： mf2./3ins被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l 0lm刀具切入长度 ：精铣时11lD刀具切出长度 ：取2l走刀次数为 1根据参考文献9： =249/(37.53)=2.21min。1t根据参考文献5表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 10.4ft精铣宽度为 20mm 的下平台根据参考文献9切削工时： =249/(37.53)=2.21min2t根据参考文献5表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 2.ft粗精铣宽度为 30mm 的下平台的总工时：t= + + + =2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min1t21ft2f工序：粗镗 62H12 的孔机床：卧式镗床 68T刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： 5YT切削深度 ： ，毛坯孔径 。pa2.0m07dm进给量 ：根据参考文献表 2.4-66，刀杆伸出长度取 ，切削深度为f 20=2.0mm。因此确定进给量 。Fa./fr切削速度 ：参照参考文献3表 2.4-9 取V.4/1/inVs机床主轴转速 ：n，101480.56/min3.7rd按照参考文献3表 3.1-41 取 1实际切削速度 ：v.2.98/1060ns11工作台每分钟进给量 ： mf0.210/minfn被切削层长度 ：l35刀具切入长度 ： 1 .5()6.3pratgktg刀具切出长度 ： 取2l53l42行程次数 ：i机动时间 ：1jt126.30.7minjmlf查参考文献1，表 2.5-37 工步辅助时间为： 2.61min精镗下端孔 62H12机床：卧式镗床 618T刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： 5YT切削深度 ：pa0.5m进给量 ：根据参考文献3表 2.4-66，刀杆伸出长度取 ，切削深度为f m20= 。因此确定进给量Fa0.5m.1/fr切削速度 ：参照参考文献3表 2.4-9，取V3.18/9./inVs机床主轴转速 ：n，取0190.812/min3.46rd0/ir实际切削速度 ，： v.3.9/06dns工作台每分钟进给量 ：mf.150/inf被切削层长度 ：l35刀具切入长度 ：1 .(2)2.873pramtgktg刀具切出长度 ： 取2l53l42行程次数 ：i机动时间 ：1jt12.870.9injmlf所以该工序总机动工时 0.56mijt查参考文献1，表 2.5-37 工步辅助时间为：1.86min12工序 5：粗镗 72H12 的孔机床：卧式镗床 618T刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： 5YT切削深度 ： ，毛坯孔径 。pa2.0m067dm进给量 ：根据参考文献表 2.4-66，刀杆伸出长度取 ，切削深度为f 20=2.0mm。因此确定进给量 。Fa./fr切削速度 ：参照参考文献3表 2.4-9 取V1.9/5/inVs机床主轴转速 ：n，101546.3/min3.7rd按照参考文献3表 3.1-41 取 0实际切削速度 ：v.1.75/10ns工作台每分钟进给量 ： mf0.260/infm被切削层长度 ：l2刀具切入长度 ： 1 .(3)5.4pratgktg刀具切出长度 ： 取2l5l2行程次数 ：i机动时间 ：1jt120.40.196minjmlf查参考文献1，表 2.5-37 工步辅助时间为： 2.61min精镗下端孔到 72H12机床：卧式镗床 618T刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： 5YT切削深度 ：pa0.5m进给量 ：根据参考文献3表 2.4-66，刀杆伸出长度取 ，切削深度为f m20= 。因此确定进给量Fa0.5m.1/fr切削速度 ：参照参考文献3表 2.4-9，取V.86/17./inVs机床主轴转速 ：n，取017.20./min314rd0/ir13实际切削速度 ，： v3.146803.9/072dnms工作台每分钟进给量 ：mf.51/inf被切削层长度 ：l2刀具切入长度 ：1 0.(3)2.87pratgktg刀具切出长度 ： 取2l5ml42行程次数 ：i机动时间 ：1jt120.870.injmlf所以该工序总机动工时 .96.24.ijt查参考文献1，表 2.5-37 工步辅助时间为：1.56min工序 6：钻下平在 12-M6工件材料为 HT200 铁，孔的直径为 6mm。加工机床为 Z535 立式钻床，加工工序为钻孔至 5，选用 5 的麻花钻头。攻 M6 螺纹，选用 M6 细柄机用丝锥攻螺纹。进给量 ：根据参考文献5表 2.4-39，取f rmf/25.0切削速度 ：参照参考文献5表 2.4-41，取V sV43由式（2.1）机床主轴转速 ：n，取01.43601/in5nrd90/inr实际切削速度 ：V0.9.24/160nms被切削层长度 ：l5m刀具切入长度 ：1 5(2)13.52rDctgkctg刀具切出长度 ：2l0走刀次数为 1攻 M61.5 的螺纹机床：Z535 立式钻床刀具：细柄机用丝锥（ ）61.5M进给量 ：由于其螺距 ,因此进给量f mprmf/5.1切削速度 ：参照参考文献5表 2.4-105，取V in/8.40sV由式（2.1）机床主轴转速 ：n14，取018.471.3/min36Vnrd480/inr丝锥回转转速 ：取 /in实际切削速度 ： 0.80.15/16s被切削层长度 ：l2m刀具切入长度 ：14.5刀具切出长度 ：2l0走刀次数为 1机动时间 ：jt123.0.18min5jlfn根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 1.7ft攻 M6 螺纹被切削层长度 ：l20m刀具切入长度 ：14.5刀具切出长度 ：2l走刀次数为 1机动时间 ：jt121204.520.5min81jllfnf根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 .7ft总工时为：t=2 + =3.75minjtf工序 7：加工 18M8 底孔工件材料为 HT200 铁，孔的直径为 8mm。加工机床为 Z535 立式钻床，加工工序为钻孔至 7，选用 7 的麻花钻头。攻 M8 螺纹，选用 M8 细柄机用丝锥攻螺纹。进给量 ：根据参考文献5表 2.4-39，取f rmf/25.0切削速度 ：参照参考文献5表 2.4-41，取V sV43由式（2.1）机床主轴转速 ：n，取01.436017/innrd90/inr15实际切削速度 ：V03.14790.3/6dnms被切削层长度 ：l2m刀具切入长度 ：1(12)024.1rDctgkctg刀具切出长度 ：2l0走刀次数为 1攻 M81.5 的螺纹机床：Z535 立式钻床刀具：细柄机用丝锥（ ）81.5M进给量 ：由于其螺距 ,因此进给量f mprmf/5.1切削速度 ：参照参考文献5表 2.4-105，取V in/8.40sV由式（2.1）机床主轴转速 ：n，取018.35./in4nrd36/ir丝锥回转转速 ：取 6/minr实际切削速度 ： V0.1860.15/ms攻 M8 螺纹的工时被切削层长度 ：l2刀具切入长度 ：14.5m刀具切出长度 ：2l0走刀次数为 1机动时间 ：jt121204.520.9min361jllfnf根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 1.7ft工序 8：阶梯孔工件材料为 HT200 铁，孔的直径为 20mm，表面粗糙度 。加工机3.2aRm床为 Z535 立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔 20mm 小直径锪钻。 1）确定切削用量16确定进给量 根据参考文献7表 28-10 可查出 ，f 0.25.31/fmr表由于孔深度比 ， ，故0/8/13.6ld1.lfk。查 Z535 立式钻床说明书，取(.25.).250/f mr表。03/mr根据参考文献7表 28-8，钻头强度所允许是进给量 。由于机床进1.75/fr给机构允许的轴向力 （由机床说明书查出） ，根据参考文献7表max169FN28-9，允许的进给量 。.8/fr由于所选进给量 远小于 及 ，故所选 可用。ff确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15，由插v mP入法得：，17/invm表 4732N表，5.69TNM表 1.5mPkW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表 28-3， ， ，故0.8v.75lv17/in.72(/in)v表 019m3n rd表查 Z535 机床说明书，取 。实际切削速度为95/inr027./i110mv由参考文献7表 28-5， ，故1MFTk473.473()FN5.695.69TN校验机床功率 切削功率 为mP/)mMPnk表（1.2(/28)1.02WkW机床有效功率 4.5.365E mkP故选择的钻削用量可用。即， ， ，013dm0.2/fr19/inr7.35/minv相应地， ， 47FN51.6T0.82mPkW工序 9：校验（5）锪钻 20 阶梯孔17加工条件：工件材料：HT200，金属模铸造，机床：Z535 立式钻床刀具：高速钢钻头 7，M8 丝锥，20 小直径端面锪钻被切削层长度 ：l20m刀具切入长度 ：1 7(12)024.1rDctgkctgm刀具切出长度 ：2l走刀次数为 1机动时间 ：jt12.5410.7in9jlfn根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 1.7ft锪钻 20 阶梯的工时锪钻孔进给量 ，机床主轴转速 ，0.23/fmr95/minr被切削层长度 ：l1刀具切入长度 ： 20()10.2rDctgkctg刀具切出长度 ：2l0走刀次数为 1机动时间 ：jt123.0.27min519jlfn由参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 1.7ftt= +jtft=0.27+1.77=2.04min该工序的总工时为： 2.04+0.07+0.05+1.77+1.77=5.7min所以该方案满足生产要求。2.3 小结机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。18第三章 专用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。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工铣上平面夹具、传动箱体镗上顶面镗孔夹具及传动箱体钻 18-M8 底孔夹具各一套。其中上顶面镗孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别镗刀。采用 X62W 铣床，硬质合金端铣刀 YG8 对铣上平面进行加工。钻 M8 底孔夹具采用立式钻床，先用麻花钻钻孔，再用丝锥攻螺纹。3.1 加工上平面孔的镗孔夹具设计本夹具主要用来镗上平夹具，此孔也是后面作为工艺孔使用，这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.03，表面粗糙度要求，表面粗糙度为 ，与顶面垂直。并用于以后各面各1.6aRm孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为杠杆加工的第一道工序，加工到本道工序时只完成了传动箱体上表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.1.1 定位基准的选择由零件图可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据19基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣箱体的下表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用下平作为定位基准，为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准硬质合金镗刀刀具对工艺孔进行粗镗削加工；然后采用硬质合金镗刀对其进行精加工，准备采用手动夹紧方式夹紧。3.1.2 切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的镗加工，参考文献9得：镗削力 6.08.2HBDfF镗削力矩 .91T式中： 6Dm231875323minaxmax 15.0rf0.80.62275.FN1.9.14T本道工序加工工艺孔时，工件的下平面与台价台靠紧。采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献11可查得夹紧力计算公式：式（3.1）0 12()ZQLWrtgt式中： 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N） ；0原始作用力（N） ；作用力臂（mm） ；L螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm） ；r螺杆端部与工件间的摩擦角（） ；1螺纹中径之半（mm） ；Z螺纹升角（） ；螺旋副的当量摩擦角（） 。2由式（3.1）根据参考文献11表 1-2-23 可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力：035018954(1)WN3.1.3 夹紧元件及动力装置确定由于传动箱体的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应20用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。3.1.4 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需粗、精镗切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及侧面分别靠在夹具支架的定位快，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图如上图所示：3.1.5 夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用顶面为主要定位基面，故定位误差 很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证工艺wd孔尺寸 mm 及表面粗糙度 。本道工序最后采用精镗加工，选用0.216 1.6aRm标准硬质合金镗刀，直径为 mm，并采用镗套，镗刀导套孔径为该工艺02.孔的位置度应用的是最大实体要求。工艺孔的表面粗糙度 ，由本工序所选用的加工工步粗镗精满足。.a影响两工艺孔位置度的因素有（如下图所示）：（1）镗模板上装衬套孔的尺寸公差： m05.1（2）两衬套的同轴度公差： .2（3）衬套与钻套配合的最大间隙： 3.42.10.2（4）钻套的同轴度公差： .04（5）镗套与镗刀配合的最大间隙： 5.95.8.32221345 7wdm所以能满足加工要求。3.1.6 夹具设计及操作的简要说明镗 62 孔的夹具如夹具装配图 ZJZ-01 所示。装卸工件时，先将工件放在定位块上；用压块的压紧螺钉将工件夹紧；然后加工工件。当工件加工完后，将带光面压块的压紧螺钉松开，取出工件。3.2 粗、精铣传动箱体上平面夹具设计本夹具主要用来粗、精铣传动箱上平面。由于加工本道工序的工序简图可知。21粗、精铣传动箱上平面时，上平面尺寸为 210315mm，粗糙度要求 ，6.3aRm传动箱上平面与下平面有平行度要求,并与工艺孔轴线分别垂直度的要求，本道工序是对传动箱上平面进行粗精加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。图 3.5夹具装配图3.2.1 定位基准的选择由零件图可知工艺孔的轴线所在平面有垂直度的要求，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面，设计基准也是要求保证上、下两平面的平行度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的平行度，便可保证平行度的要求。在本工序只需保证下平面放平就行，保证下平面与两定位板正确贴合就行了。为了提高加工效率，现决定用两把铣刀传动箱体的上平面同时进行粗精铣加工。同时进行采用手动夹紧。223.2.2 定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对固定挡销和带大端面的短圆柱销进行设计。根据参考文献11带大端面的短圆柱销的结构尺寸参数如图 3.5 所示。图 3.5 带大端面的短圆柱销根据参考文献11固定挡销的结构如图 3.6 所示。图 3.6 固定挡销3.2.3 定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：销与孔的配合 0.05mm，铣/钻模与销的误差 0.02mm，铣/ 钻套与衬套 0.029mm由公式 e=(H/2+h+b) max/H23 max=(0.052+0.022+0.0292)1/2=0.06mme=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案是可行的。3.2.4 铣削力与夹紧力计算本夹具是在铣床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对“17”六角螺母和”11”螺母螺钉施加一定的夹紧力。由计算公式Fj=FsL/(d0tg(+ 1)/2+rtg 2) 式（3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角() 1螺纹副的当量摩擦() 2螺杆(或螺母) 端部与工件(或压块) 的摩擦角( )r螺杆 (或螺母 )端部与工件( 或压块)的当量摩擦半径 ()根据参考文献6其回归方程为Fjk tTs其中 Fj螺栓夹紧力(N) ；kt力矩系数(cm 1 )Ts作用在螺母上的力矩(N.cm) ；Fj =52000=10000N3.2.5 夹具体槽形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 U 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。根据参考文献11定向键的结构如图 3.7 所示。24图 3.7 定向键根据参考文献11夹具 U 型槽的结构如图 3.8 所示。图 3.8 U 型槽主要结构尺寸参数如下表 3.5 所示。表 3.5 U 型槽的结构尺寸螺栓直径 dD1DL12 14 30 20对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。25由于本道工序是完成传动箱体上平面尺寸为 210315mm 的粗、精铣加工，所以选用直角对刀块。根据 GB224380 直角对到刀块的结构和尺寸如图 3.9 所示。1014737825图 3.9 直角对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如图 3.10 所示。标 记四 周 倒 圆图 3.10 平塞尺塞尺尺寸如表 3.6 所示。表 3.6 平塞尺结构尺寸公称尺寸 H 允差 d C3 -0.006 0.25263.2.6 夹紧装置及夹具体设计夹紧装置采用移动的 A 型压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。移动压板的结构如图 3.11 所示。图 3.11 移动压板主要结构尺寸参数如表 3.7 所示。表 3.7 移动压板结构尺寸LBbl1lKHh1m97 30 11 36 40 8 16 4 1.5 12夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图 ZJX-02 所示。3.2.7 夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式铣床上加工传动箱体上平面，工件以与此相平行的下平面为及其侧面和水平面底为定位基准，在短销、支承板和支承钉上实现完全定位。采用转动 A 型压板夹紧工件。当加工完一边，可松开螺钉、螺母、支承钉来加工另一边。如夹具装配图所示。273.3 钻 18M8 螺纹孔夹具设计3.3.1 定位基准的选择在加工 M8 螺纹孔工序时，传动箱体上、下两平面及工艺孔已经加工到要求尺寸。因此选用上平面及与其垂直的任意孔上表面加作为定位基准。符合典型的一面两销定位原理，一共限制了工件的 6 个自由度，符合六点定位法则。工件以一面两销定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为传动箱的上表图 3.12 夹具装配图面，两销为短圆柱销和固定挡销。3.3.2 定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和固定挡销进行设计根据参考文献11，可查得短圆柱销的结构和尺寸如图。3.3.3 定位误差分析机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。在这些因素中，有一项因素于机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：销与孔的配合 0.05mm，钻模与销的误差 0.02mm，钻套与衬套 0.029mm由公式 e=(H/2+h+b) max/H max=(0.052+0.022+0.0292)1/2=0.06mm28e=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案是可行的。3.3.4 钻削力与夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻、攻螺纹加工，而钻削力远远大于攻螺纹切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得：钻削力 6.08.2HBDfF钻削力矩 .91T式中： 8Dm231875323minaxmax 15.0rf0.80.62621.7FN1.9.T本套夹具采用活动垫板夹紧，活动垫板主要靠上下旋动垫板上的螺母来实现夹紧。根据参考文献11可知该机构属于单个螺旋夹紧。由式（3.1）根据参考文献11表 1-2-20 到表 1-2-23 可查得03510430.29)WNtg（3.3.5 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计M8 螺纹孔的加工需钻、攻螺纹两次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：M8 螺纹孔分钻、攻螺纹两个工步完成加工。钻、攻，加工刀具分别为：钻孔7 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；攻螺纹8 的丝锥。根据参考文献11表 2-1-47 可查得钻套孔径结构如图 3.14 所示。29图 3.14 快换钻套钻 M8 孔钻套结构参数如表 3.9 所示。表 3.9Dd H 公称尺寸 允差 12h1m1r7 20 12+0.018+0.00722 18 10 4 7 7 16 50根据参考文献11表 2-1-58 可得衬套选用固定衬套其结构如图 3.15 所示。图 3.15 固定衬套其结构参数如表 3.10 所示。表 3.10d D公称尺寸 允差H公称尺寸 允差C 13012+0.034+0.01620 18+0.023+0.0120.5 2根据参考文献11夹具 U 型槽的结构如图 3.16 所示。图 3.16 U 型槽主要结构尺寸参数如表 3.11 所示。 表 3.11螺栓直径 dD1DL12 14 30 203.6 夹紧装置的设计夹紧装置采用活动的垫板来夹紧工件，采用的活动垫板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后向下退后一定距离把工件取出。主要用的螺旋夹紧原理。