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IXX 学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目：VMC22200 型龙门五面体加工中心滑型龙门五面体加工中心滑鞍工艺工装设计鞍工艺工装设计 系系 别别 ：专专 业业：机械设计制造及其自动化学学 生生 姓姓 名名：学学 号：号：起起 迄迄 日日 期期: : 设设计计( (论论文文) )地地点点: :指指 导导 教教 师师: :专专业业教教研研室室负负责责人人 : :日期: 2014 年 月 日II摘摘 要要本文是在滑鞍的图样分析后进行滑鞍的机械加工工艺路线的设计，同时按照其中的加工工序的要求设计夹具。滑鞍的主要加工内容是表面和孔。其加工路线长，加工时间多，加工成本高，零件的加工精度要求也高。按照机械加工工艺要求，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以保证加工精度。基准选择以底面作为粗基准，以底面与两个工艺孔作为精基准，确定了其加工的工艺路线和加工中所需要的各种工艺参数。在零件的夹具设计中，主要是根据零件加工工序要求，分析应限的自由度数，进而根据零件的表面特征选定定位元件，再分析所选定位元件能否限定应限自由度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件，最后就是确定专用夹具的结构形式。 关键词关键词: :滑鞍；加工工艺；工序；专用夹具IIIA AbstractbstractThis is the case in the headstock pattern analysis cabinet after machining process route design, while manufacturing processes in accordance with one of the requirements of the design fixture.The main spindle box casing surface and hole machining content. Processing route, processing time, higher processing costs, machining accuracy requirements are also higher. In accordance with the machining process requirements, and follow the principles of the first surface after hole, and the hole with a flat-screen processing is clearly divided into roughing and finishing stages to ensure accuracy. Reference selection to the bottom as a crude benchmark, the bottom two technical hole as a fine basis, determine the route of its processing technology and processing needs of the various process parameters.In the parts fixture design, parts processing operations requirements, analysis should be limited to the number of degrees of freedom, and then selected according to the parts of the surface characteristics of the positioning element, and then analysis whether the selected positioning element should be limited degrees of freedom. Positioning element also need to choose the clamping element, the final step is to determine the structure of the special fixture.Key words: Headstock; processing; process; special fixtures1 目目 录录摘 要 .IIABSTRACT .III目 录 .IV1 1 绪论绪论.11.11.1 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义.11.21.2 国内外的发展概况国内外的发展概况.21.31.3 本课题应达到的要求本课题应达到的要求.32 滑鞍的图样分析 .42.1 滑鞍的作用.42.2 滑鞍的图样分析.62.3 工艺分析.73 工艺规程设计 .93.1 确定毛坯的制造形式.93.2 定位基准的选择.103.2.1 粗基准的选择 .113.2.2 精基准的选择 .123.3 拟定工艺路线.133.3.1 划分加工阶段.133.3.2 安排加工顺序.143.3.3 拟定加工工艺路线.163.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.173.5 切削用量及工时定额的确定.204 滑鞍铣主轴导轨面夹具设计 .334.1 指出存在的问题.334.2 夹具设计.334.2.1 夹具体设计 .334.2.2 定位基准的选择.3424.2.3 定位方案和元件设计.344.2.4 定位误差的计算.354.2.5 夹紧力计算.364.2.6 夹紧机构的设计.374.2.7 定向键与对刀装置设计.384.2.8 确定夹具体结构尺寸和总体结构 .404.2.9 夹具设计及操作的简要说明.425 滑鞍镗0.0150100、80、65阶梯孔夹具设计.435.1 研究原始质料.435.2 定位、夹紧方案的选择.435.3 切削力及夹紧力的计算 .435.4 误差分析与计算.465.5 夹具设计及操作的简要说明.476 结论与展望 .486 6.1.1 结论结论 .486 6.2.2 不足之处及未来展望不足之处及未来展望 .48致谢 .49参考文献 .5131 绪论绪论1.1 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义工装工艺及夹具毕业设计是对所学专业课知识的一次巩固，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。机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原材料和毛坯的供应，进行机床调整，专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定生产产品的进度计划和相应的调度计划，并能做到各工序科学地衔接，使生产均衡、顺利，实现优质、高产和低消耗。机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。机械加工工艺过程卡片，是说明零件加工工艺过程的工艺文件。在单件、小批量生产中，以机械加工工艺过程卡片指导生产，过程卡的各个项目编制较为详细。机械加工工序卡片是为每个工序详细制定的，用于直接指导工人进行生产，多用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。在机械行业中，如何去保证工件的高精度、加工的成本等实质性问题，一直是从事于机械行业人员研究的问题，其中在设计夹具的时候就要考虑以上问题，高效的夹具是工件高精度的保证，如何让夹具更高效、更经济，这是行业人急需要解决的。随着社会的发展，科技的不断提高，各种高科技技术逐渐渗透到各个行业，如何利用这些高科技为人类服务，如何充分利用这些高科技在机械行业中，这还需要机械4行业人员不断的努力，开拓创新。随着科学技术的发展，和社会市场需要，夹具的设计在逐步的超向柔性制造系统方向发展。迄今为止,夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度标准化,用户只需要按品种、规格选用采购。而模具和夹具则和产品息息相关,产品一有变化就需重新制作,通常是属于专用性质的工具,模具已发展成为独立的行业;夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。 组合夹具不仅具有标准化、模块化、组合化等当代先进设计思想,又符合节约资源的原则,更适合绿色制造的环境保护原理。所以是今后夹具技术的一个重要发展方向单位 。机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具” 。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。通过这次毕业设计，对自己所学的理论知识进行一次综合运用，也是对四年的学习深度的一个检验。在这次设计过程中，充分挖掘自己分析问题，解决问题的潜力。并希望通过毕业设计能养成一种严谨，认真的态度，为以后参加工作打下一个良好的基础。1.2 国内外的发展概况国内外的发展概况工装的全称是工艺装备，工装是指加工机床外而需保证零件加工质量的工艺装备，是制造过程中所用的各种工具的总称。它是各企业内除生产设备和工具外的为配合生产设备和人完成工艺制作要求的部分，大多工装都是针对各自产品特点的。机械加工过程中用来固定和定位要加工的零件或毛坯件的装置，即工装的主要作用有：固定，定位，防止变形。夹具属于工装，工装包含夹具，属于从属关系。不仅仅是焊装用，在机加工方面5也有用，许多时候，需要装配几个部件并保证其定位准确的时候就需要。设计工装夹具要紧扣产品，因为工装夹具是专门为某些产品特定的，要保证生产时无干涉现象、定位准确、操作工操作便捷等。简单的说，就是用于工件装夹的工具。夹具从产生到现在，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，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；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。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；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。由于现代加工的高速发展，对传统的夹具提出了较高要求，如快速、高效、安全等。要想达到这样的生产要求，就必须计算加工工序零件在加工过程中由于切削力、重力、惯性力等所产生的切削力及切削力矩，按照夹具设计中所确定的夹紧方式进行夹紧力的计算，为了减小夹具的具体尺寸，就需要增大夹具的定位区间，增大由夹紧力而产生的摩擦力矩、正压力及由此而产生的摩擦力，以达到夹具小巧而精用的目的。同时为了减少工人的劳动强度，提高工件装夹效率，还需要对夹具的夹紧机构的行程进行设计，以期以最短的夹紧行程，达到最佳的夹紧效果。1.3 本课题本课题应达到的要求应达到的要求通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合，对滑鞍的基本结构及作用有个大致的了解，在此基础上，经过对金属切削加工、金属切削机床、机械设计与理论等相关知识充分掌握后，分析滑鞍的加工工艺，确定滑鞍各加工表面的加工方法，进而形成滑鞍的机械加工工艺路线。并能根据滑鞍的加工工序要求，分析滑鞍的定位方式、金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧等方面的相关数据，6结合机械机构设计的相关理论知识，完成工件的有效定位及夹紧，从而使整个滑鞍的加工工艺路线经济，工件定位方案合理，来达到产品的最优化设计。针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及工艺参数确定及计算问题，综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施等方面的知识，设计出一套适合于实际的滑鞍加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装置的优化设计。为提高钻床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可能引起的振动，夹具体不仅要有足够的刚度和强度，其高度和宽度比也应恰当，一般有H/B11.25，以降低夹具重心，使工件加工表面尽量靠近工作台面。2 2 滑鞍的图样分析滑鞍的图样分析2.12.1 滑鞍的作用滑鞍的作用VMC22200 型龙门五面体加工中心滑鞍,如图 2.1 及图 2.2 所示，其主要作用是：滑鞍类零件是机器或部件的基础零件，VMC22200 型龙门五面体加工中心滑鞍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方向的移动，同时滑鞍分出部分动力将运动传给丝杠。同时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。因而滑鞍是 VMC22200 型龙门五面体加工中心主传动系中的关键零件。因此，滑鞍的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。7图 2.1 VMC22200 型龙门五面体加工中心滑鞍2.22.2 滑鞍的图样分析滑鞍的图样分析在编制滑鞍机械加工工艺规程之前，首先应研究滑鞍的工作图样和产品装备图样，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确该滑鞍在产品中的位置和作用；了解并研究各项技术条件制定的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证。 8 滑鞍的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。传动滑鞍需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：1）该零件为机床滑鞍，主要加工部位为平面和孔系，其结构复杂，精度要求又高，加工时应注意选择定位基准及夹紧力。2）材料 HT200。3）铸件人工时效处理。2.32.3 工艺分析工艺分析工艺分析的目的主要有两个：一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工与装配；图 2.2 箱体展开图9二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制定出合理的工艺规程。 铸件必须进行时效处理，以消除应力。有条件时应在露天存放一年以上再加工。为了保证加工精度应使定位基准统一，该零件主要定位基准，集中在 D 面和W 面上。镗孔时，在可能的条件下尽量采用“支承镗削”方法，以增加镗杆的刚性，提高加工精度。对直径较小的孔、应采用钻、扩、铰加工方法。为保证在同一轴上各孔的同轴度，可采用在已加工孔上，安装导向套再加工其他孔的方法。为提高孔的加工精度，应将粗镗、半精镗和精镗分开进行。铸造时一般 50mm 以下孔不铸出。孔的尺寸精度检验，使用内径千分尺或内径百分表进行测量。轴内孔之间距离的测量可以通过孔与孔之间壁厚进行间接测量。同一轴线上各孔的同轴度，可采用检验心轴进行检验。各轴孔的轴线之间的平行度，以及轴孔的轴线与基准面的平行度，均应通过检验心轴进行测量。VMC22200 型龙门五面体加工中心滑鞍作为主传动系的支承零件，各传动轴间要求一定的位置精度，因此，加工此滑鞍的主要任务是保证各孔系间的相互位置精度。在此滑鞍的加工中保证各孔正确位置是靠 T68 坐标镗床手动控制坐标来完成的，为更好地保证加工质量，单件小批量生产也可采用组合夹具、专用镗模进行加工，批量较大时，应采用专用镗模进行加工。10根据 VMC22200 型龙门五面体加工中心滑鞍零件图可知，其主要加工面是进行导轨面的加工、表面加工、孔加工、钻孔、攻丝，孔的精度要求高。该零件年生产属小批量生产，设计加工零件所需要的专用夹具是为了提高劳动效率、降低成本。 3 3 工艺规程设计工艺规程设计3.13.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用、零件生产率和经济性，而且也与零件的机械加工工艺和质量密切相关。故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。毛坯选择时，应全面考虑以下因素：111）零件的材料及机械性能要求；2）零件的结构形状与外形尺寸；3）生产类型，它在很大程度上决定采用毛坯制造方法的经济性；4）现有生产条件；5）充分考虑利用新工艺、新材料、新技术的可能性。长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常滑鞍材料采用灰口铸铁。最常用的是 HT200400，当载荷较大时，采用 HT300540 高强铸铁。滑鞍的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸焊、铸煅焊、煅焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的滑鞍毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。该零件为滑鞍类，且外型尺寸较大，材料为 HT200，零件的形状较复杂，因此不能用锻造，只能用铸件，采用砂型铸造毛坯，如图 3.1 滑鞍毛坯图所示。采用小批量造型生产。根据零件主要的加工表面的粗糙度查参考文献机械制造工艺简明手册确定各表面加工余量。毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力，应12使滑鞍壁厚尽量均匀，滑鞍浇铸后应安排时效或退火工序。该滑鞍的材料是 HT200，单件小批生产，由于结构复杂，所以毛坯采用铸件。为了提高滑鞍加工精度的稳定性，采用时效处理以消除内应力。3.23.2 定位基准的选择定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择正确、合理，可以保证零件的加工质量，提高生产率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，使生产无法进行。滑鞍定位基准的选择，直接关系到滑鞍上各个平面与平面之间、孔与平面之间、孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证。在选择基准时，首先要遵守“基准统一”和“基准重合”的原则，同时必须考虑生产批量的大小、生产设备、特别是夹具的选用等因素。该滑鞍的结构复杂，壁厚不均，刚性不好，而加工精度要求又高，故滑鞍重要加工表面都要划分粗、精加工两个阶段，这样可以避免粗加工造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证滑鞍的加工精度。 3.2.1 粗基准的选择选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则：重要表面原则 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。不加工表面原则 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。13余量最小原则 如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。使用一次原则 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。平整光洁原则 以便工件定位可靠、夹紧方便。根据生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件安装方式也不一样。大批大量生产时，由于毛坯精度高，可以直接用滑鞍上的重要孔在专用夹具上定位，工件安装迅速，生产率高。在单件、小批及中批生产时，一般毛坯精度较低，按上述办法选择粗基准，往往会造成滑鞍外形偏斜，甚至局部加工余量不够，因此通常采用划线找正的办法进行第一道的工序加工，即以主轴孔及中心线为粗基准对毛坯进行划线和检查，必要时予以纠正，纠正后孔的余量应足够，但不应定均匀。该滑鞍为单件小批量生产，在单件小批量生产时，由于毛坯精度低，所以以划线找正法安装。划线时先找正主轴孔中心，然后以主轴孔为基准找出其他需加工平面的位置。加工该滑鞍时，按所划的线找正安装工件，则体现的是以主轴孔作为粗基准。 3.2.2 精基准的选择选择精基准时，主要考虑保证加工精度和工件装夹方便可靠。一般应考虑以下原则：1) 基准重合原则 14即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。2) 基准统一原则 应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。3) 自为基准原则 某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。4) 互为基准原则 5) 便于装夹原则 所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。为了保证滑鞍零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度，滑鞍类零件精基准选择常用两种原则：基准统一原则、基准重合原则。小批生产时一般采用基准重合原则，即以装配基准作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高滑鞍上各表面间的相互位置精度。大批生产时常采用基准统一原则，即一面两孔定位，可避免由于基准变换而带来的累积误差。该零件以三面定位，滑鞍上的装配基准为平面，而它们又是滑鞍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，有利于提高滑鞍各主要表面的相互位置精度。有零件图可知：D 面、W 面为精基准。3.33.3 拟定工艺路线拟定工艺路线 3.3.1 划分加工阶段零件的技术要求较高时，零件在进行加工时都应划分加工阶段，按工序性质不同，15可划分如下几个阶段：粗加工阶段此阶段的主要任务是提高生产率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛坯形状和尺寸接近与成品，所能达到的加工精度和表面质量都比较低。半精加工阶段此阶段要减少主要表面粗加工中留下的误差，使加工面达到一定的精度并留有一定的加工余量，并完成次要表面的加工（钻、攻丝、铣键槽等） ，为精加工做好准备。精加工阶段切除少量加工余量，保证各主要表面达到图纸要求，所得精度与表面质量都比较高。所以此阶段主要目的是全面保证加工质量。光整加工阶段此阶段主要针对要进一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6 级以上）的表面。一般不用于提高形状、位置精度。根据加工阶段划分的要求及零件的批量，该 VMC22200 型龙门五面体加工中心滑鞍的加工划分为 3 个阶段：粗加工阶段（粗铣各个平面、孔端面及各主轴孔粗镗） 、半精加工阶段（半精镗各主轴孔，完成各次要孔等）和精加工阶段（磨各平面、精镗各主轴孔） 。 3.3.2 安排加工顺序复杂工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序，如何将这些工序安排在一个合理的加工顺序中，生产中已总结出一些指导性的原则，先述如下。16切屑加工工序顺序的安排原则1）先粗后精各表面加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的顺序进行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面质量。2）先主后次零件的主要加工表面（一般是指设计基准面、主要工作面、装配基面等）应先加工，而次要表面（键槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最终精度加工之前进行加工。3）先面后孔原则 对于滑鞍类、支架类、机体类等零件，平面轮廓尺寸较大，用平面定位比较稳定可靠，故应先加工平面，后加工孔。这样，不仅使后续的加工有一个稳定可靠的平面作为定位基准面，而且在平整的表面上加工孔，加工变得容易一些，也有利于提高孔的加工精度。4）先基准后其他作为精基准的表面要首先加工出来。该滑鞍的加工和装配大多以平面为基准，按照加工顺序安排的原则，采用先面后孔的加工顺序。先加工平面，可以为加工精度较高的支承孔提供稳定可靠的精基准，有利于提高加工精度。另外，先加工平面可以将铸件不平表面切除，可减少钻孔时钻头引偏和刀具崩刃等现象的发生，对刀和调整也较为方便。加工孔系时应遵循先主后次的原则，即先加工主要平面或孔系，这也符合切削加工顺序的安排原则。根据各面各孔的精度要求，加工顺序如下：A、B、C 平面的加工：查零件制造工艺与装备表 3-9 平面加工方法可知，通17过粗铣精铣的加工顺序可以满足要求；D、F、W 平面通过粗刨精刨粗磨精磨的加工顺序可以满足要求；E 平面通过粗刨精刨的加工顺序可以满足要求。、各主轴孔的加工：查机械制造工艺与装备表 3-8 可知，通过粗镗半精镗精镗的加工顺序可以满足要求；其余各孔：通过钻扩铰的加工顺序可以满足要求。 3.3.3 拟定加工工艺路线拟定工艺路线的出发点：应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。还要考虑经济效果，以便降低生产成本。综合以上加工阶段和加工顺序的分析，可以初步得出 VMC22200 型龙门五面体加工中心滑鞍的加工艺路线。初拟 VMC22200 型龙门五面体加工中心滑鞍加工工艺路线方案一如表 3-1 所示。表 3-1 工艺路线方案一工序号工序内容10铸造，清理20对零件的轴线及基准参考线划线，了解各道工序加工要求及加工余量30粗铣滑鞍底平面40铣削滑鞍上平面，保证尺寸及粗糙度要求50精铣底平面，保证尺寸及粗糙度要求60以底平面和四周侧面为基准，粗铣左侧面70以底平面和四周侧面为基准，粗铣前后两端面80以底平面和四周侧面为基准、精镗孔951890以底平面和四周侧面为基准、精镗、阶梯孔0.01501008065100以底平面和四周侧面为基准，粗、精铣铣主轴导轨面110钻、攻左侧面 14-M16 孔，保证尺寸公差要求120钻、攻孔端面 8-M12 孔，保证尺寸公差要求95130钻、攻 B-B 视图上前后端面 12-M12 孔，保证尺寸公差要求140钻、攻主轴导轨面各孔，保证尺寸公差要求150去毛刺160清洗170检验方案一在镗孔时，把粗镗、半精镗、精镗分开进行加工，满足了粗精分开的原则，可以有效避免因粗精不分给工件带来的加工应力无法释放的危害，有效地保证了零件的加工精度。而且四个是孔同时进行加工的，不仅可以保证各主轴孔间的相互位置精度，而且还有效地提高了零件的加工效率，降低了工人的劳动强度。考虑到机械加工顺序安排原则及零件的生产成本等因素，其优越性在于把粗镗、半精镗、精镗分开进行加工，符合切削加工工序顺序的先粗后精安排原则，而且各轴孔加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工进行，可以逐步提高零件加工表面的精度和表面质量，可以逐渐提高各个轴孔的质量要求，可以提高各轴孔间的相互位置精度和各自的尺寸精度，保证滑鞍零件的技术要求，确定其为此零件的加工工艺路线。3.43.4 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滑鞍体的材料是 HT200，单件小批生产，由于结构复杂，所以毛坯采用铸件。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19与毛坯尺寸如下：顶面 B根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4 铸件机械加工余量，可得顶面 B 长度方向的单边加工余量如下：精加工余量：Z2 =2.5mm粗加工余量：Z1 =5.5mm毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm两侧面 A、C根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4 铸件机械加工余量，可得两侧面 A、C 长度方向的单边加工余量如下：精加工余量：Z2 =2.5mm粗加工余量：Z1=5.5mm毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm平面 D、平面 W根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4 铸件机械加工余量，可得平面 D、W 长度方向的单边加工余量如下：精磨余量： Z4=1.0mm粗磨余量： Z3=1.5mm半精刨余量：Z2 =3.5mm粗刨余量： Z1=5.0mm毛坯余量： Z=5.0+3.5+1.5+1.0=11mm内孔 120H7（A 面轴孔）20根据机械制造工艺设计简明手册表 2.3-10，可查得内孔的加工余量，并根据余量得到工序尺寸与毛坯尺寸，如下表 3-3 所示。 表 3-3 工序尺寸及公差表(mm)工序名称工序双面余量 Zb工序基本尺寸工序经济精度工序尺寸及偏差精镗0.2120IT7120H7半精镗1.8120-0.2=119.8IT9109.8H9粗镗3119.8-1.8=118IT11118H11铸造（毛坯）5118-3=11521152内孔 42J6（A 面轴孔）根据机械制造工艺设计简明手册表 2.3-10，可查得内孔的加工余量，并根据余量得到工序尺寸与毛坯尺寸，如下表 3-4 所示。 表 3-4 工序尺寸及公差表(mm) 工序名称工序双面余量 Zb工序基本尺寸工序经济精度工序尺寸及偏差浮动镗0.0842IT642J6精镗0.2242-0.08=41.92IT741.92J7半精镗1.741.92-0.22=41.7IT941.7J9粗镗241.7-1.7=40IT1140J11铸造（毛坯）440-2=382382内孔 140J6（A 面轴孔）根据机械制造工艺设计简明手册表 2.3-10，可查得内孔的加工余量，并根据余量得到工序尺寸与毛坯尺寸，如下表 3-5 所示。表 3-5 工序尺寸及公差表(mm) 21工序名称工序双面余量 Zb工序基本尺寸工序经济精度工序尺寸及偏差浮动镗 0.1140IT6140J6精镗0.2140-0.1=139.9IT7139.9J7半精镗1.7139.9-0.2=139.7IT9139.7J9粗镗3139.7-1.7=138IT11138J11铸造（毛坯）5138-3=135213523.53.5 切削用量及工时定额的确定切削用量及工时定额的确定受论文篇幅所限，只选取部分工序及加工内容进行工艺计算，还请谅解。 工序工序 30 粗铣滑鞍底平面：（1）粗铣滑鞍底平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K 立式铣床。查机械加工工艺师手册表 30-34 选择工艺装备及确定切削用量。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料：， ，齿数15YTmmD110，此为粗齿铣刀。8Z因其单边余量：Z=2mm。所以铣削深度 ：。pammap2每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表 2.4-75，取 。faZmmaf/10. 0取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表 30-34，取。Vsmv/22. 122由式 3-1 得机床主轴转速：n21211014.36022.110001000dVn按照机械加工工艺师手册表 3.1-74 可以查得机床与之接近的转速为。300 /minnr实际铣削速度 ：vsmdnv/73. 160100030011014. 31000进给量： 。 fvsmmZnavff/4 . 460/300811. 0工作台每分进给量：。 mfmin/288/8 . 4mmsmmvffm铣削宽度：根据机械加工工艺师手册表 2.4-81，取。amma60被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 。l60lmm刀具切入长度 ：1l (3.2)2210.5()(1 3)lDDa220.5(10010060 )(1 3)1113mm刀具切出长度：取。2lmml22走刀次数为 1（2）精铣左右端侧平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K 立式铣床。查机械加工工艺师手册表 30-34 选择工艺装备及确定切削用量。刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：，齿数 12，此为细15YTmmD100齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm。23铣削深度：。pammap0 . 1每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表 3031，取。faZmmaf/08. 0铣削速度：参照机械加工工艺师手册表 3031，取。vsmv/32. 0机床主轴转速，由式（3.1）有：n10001000 0.32 6061 /min3.14 100Vnrd按照机械加工工艺师手册表 3.1-74 可以查得机床与之接近的转速为。75 /minnr实际铣削速度 ：vsmdnv/4 . 06010007510014. 31000进给量，由式（2.3）有：。fVsmmZnavff/25. 260/751215. 0工作台每分进给量：。mfmin/135/25. 2mmsmmvffm被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知。lmml210刀具切入长度 ：精铣时。1lmmDl1001刀具切出长度 ：取。2lmml22走刀次数为 1根据机械加工工艺师手册：=249/(37.53)=2.21min。1t根据机械加工工艺师手册表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间。41. 01ft精铣宽度为 20mm 的下平台根据机械加工工艺师手册切削工时：=249/(37.53)=2.21min。2t根据机械加工工艺师手册表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间。41. 02ft粗精铣宽度为 30mm 的下平台的总工时： 2121fftttttmin42. 541. 041. 021. 221. 2 工序工序 90 粗铣前后两端面切削用量及基本时间的确定粗铣前后两端面切削用量及基本时间的确定24本工序为粗铣。已知加工材料为 HT200 铸铁，铸件；机床为 X6120 型万能升降台铣床，工件装在专用夹具中。刀具：YG8 硬质合金端铣刀。根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.4-63，可选铣刀直径=220mm,齿数 Z=6。wd1）确定背吃刀量 ap： mmap5 . 52）确定进给量 f：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.4-15，可查得=0.200.29mm/z。选zf择=0.20mm/z，故 zf rmmZffz/2 . 1620. 03）确定切削速度 v：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.4-25，可选择=50m/min。cv min/41.852205910001000rdvnwcs按 X6120 机床的转速，选择，所以实际切削速度 v：min/100rnw min/08.6910001002201000mndvww工作台每分钟进给量为： min/120100620. 0Mzmmznffwz按 X6120 机床工作台进给量表，选择=130mm/min。Mzf则实际每齿进给量为： zmmznffwMzz/22. 0100613025工额定时的计算：jT min85. 8213048648521iflllTMzj式中： =485mm， 取ll1=86mm， 取，。mml532mml42min/130mmfmz2i 工序工序 90 精铣前后两端面切削用量及基本时间的确定铣前后两端面切削用量及基本时间的确定本工序为精铣。已知加工材料为 HT200 铸铁，铸件；机床为 X6120 型万能升降台铣床，工件装在专用夹具中。刀具：YG8 硬质合金端铣刀。根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.4-63，可选铣刀直径=220mm,齿数 Z=6。wd1、确定背吃刀量：pa mmap5 . 22、确定进给量 f：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.4-15，可查得 f=0.40.6mm/z。选择f=0.52mm/z，故 rmmzffz/087. 0652. 03、确定切削速度 v：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.4-25，可选择。min/68mmvc min/44.982206810001000rdvnwcs按 X6120 机床的转速，选择，所以实际切削速度 v：min/100rnw 10000.51 3 ,0.03 0.05ldcdccd26 min/08.6910001002201000mndvww工作台每分钟进给量为： min/54100609. 0Mzmmznffwz按 X6120 机床工作台进给量表，选择。min/60mmfmz则实际每齿进给量为： zmmznffwMzz/10. 0100660工额定时的计算：jT min17.1926048648521iflllTMzj式中： =485mm，取 =86mm，l dccdcdl05. 003. 0,315 . 000011l 取，mml532mml42。2min,/54immfmz 工序工序 110 精镗精镗、阶梯孔切削用量及基本时间的确定阶梯孔切削用量及基本时间的确定0.01501008065本工序为粗镗。已知加工材料为 HT200 铸铁，铸件；机床为 T617A 型卧式镗床，工件装在组合夹具中。刀具：硬质合金金刚镗镗刀。确定背吃刀量：pa )(5 . 12115118单边余量bpZmma确定进给量 f：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.31.0mm/r。按 T617A 机床进给量，选择 f=0.74mm/r。确定切削速度 v：27根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.3-14，可查得=4080m/min,选择cv。min/65mvc min/01.180115651000min/1000rrdvnws按 T617A 机床的转速，选择，所以实际切削速度 v：min/200rnw min/22.7210002001151000mndvww工额定时的计算：jT min39. 0120074. 0355021ifnlllTwj式中：， =3mm，=5mm，mml501l2l =0.74mm/r， =1。fmin/200rn i 工序工序 120 粗、精镗粗、精镗孔切削用量及基本时间的确定孔切削用量及基本时间的确定95本工序为精镗。已知加工材料为 HT200 铸铁，铸件；机床为 T617A 型卧式镗床，工件装在组合夹具中。刀具：硬质合金金刚镗镗刀。1、确定背吃刀量：pa mmap9 . 021188 .1192、确定进给量 f：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.20.8mm/r。按 T617A 机床进给量，选择 f=0.52mm/r。3、确定切削速度 v：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.3-14，可查得=60100m/min,选择cv28=85m/min。cv min/41.2291188510001000rdvnwcs按 T617A 机床的转速，选择=250r/min，所以实际切削速度 v：wn min/63.9210002501181000mndvww4、工额定时的计算：jT min45. 0125052. 0535021ifnlllTwj式中： =50mm， =3mm，=5mm，l1l2l =0.74mm/r，=250r/min， =1。 fni 工序工序 130 精镗精镗孔切削用量及基本时间的确定孔切削用量及基本时间的确定95本工序为精镗。已知加工材料为 HT200 铸铁，铸件；机床为 T617A 型卧式镗床，工件装在组合夹具中。刀具：硬质合金金刚镗镗刀。1、确定背吃刀量：pa mmap1 . 028 .1191202、确定进给量 f：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.150.50mm/r。按 T617A 机床进给量，选择 f=0.37mm/r。3、确定切削速度 v：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.3-14，可查得=5080m/min,选择cv=70m/min。cv29 min/09.1868 .1197010001000rdvnwcs按 T617A 机床的转速，选择，所以实际切削速度 v：min/250rnw min/23.7510002008 .1191000mndvww4、工额定时的计算：jT min78. 0120037. 0535021ifnlllTwj式中： =50mm， =3mm，=5mm，l1l2l =0.37mm/r，=200r/min， =1。fni粗镗 80H8 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。pa2.0pamm075dmm进给量：根据机械加工工艺师手册表 2.4-66，刀杆伸出长度取，切fmm200削深度为=2.0mm。因此确定进给量。Fa0.2/fmm r切削速度：参照机械加工工艺师手册表 2.4-9 取V1.92/115/ minVm sm机床主轴转速：n，10001000 115488.32 / min3.14 75Vnrd按照机械加工工艺师手册表 3.1-41 取。600 / minnr实际切削速度 ：。v3.14 75 6001.79/10001000 79dnvm s工作台每分钟进给量：。 mf0.2 600120/ minmffnmm被切削层长度 ：。l65lmm30刀具切入长度：。 1l12.0(2 3)25.4530pralmmtgktg刀具切出长度： 取。2lmml532mml42行程次数 ：。i1i机动时间：。1jt121655.4540.496min150jmllltf查机械加工工艺师手册表 2.5-37 工步辅助时间为：2.61min。精镗下端孔到 80H8机床：卧式镗床。618T刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：。5YT切削深度：。pa0.5pamm进给量：根据机械加工工艺师手册表 2.4-66，刀杆伸出长度取，切fmm200削深度为。因此确定进给量。mmaf4 . 00.15/fmm r切削速度：参照机械加工工艺师手册表 2.4-9，V 取min/8 .1606068. 2/68. 2msmv机床主轴转速：n，取。min/27.7217114. 38 .160100010000rdvnmin/750rn 实际切削速度 ： 。 vsmdnv/00. 27210007506114. 31000工作台每分钟进给量：。mfmin/5 .11275015. 0mmfnfm被切削层长度 ：。l65lmm刀具切入长度：。1l10.5(2 3)22.8730pralmmtgktg刀具切出长度： ， 取。2lmml532mml4231行程次数 ：。i1i机动时间：。1jt121652.8740.599min120jmllltf所以该工序总机动工时。0.4960.5991.094minjt 查机械加工工艺师手册 ，表 2.5-37 工步辅助时间为：1.56min。 工序工序 120 钻、攻左侧面钻、攻左侧面 14-M16 孔，保证尺寸公差要求切削用量及基本时间的确定孔，保证尺寸公差要求切削用量及基本时间的确定本工序为钻孔。已知加工材料为 HT200 铸铁，铸件；机床为 Z35Z3063X20 型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。由于内孔直径较小，查机械制造工艺设计简明手册可知毛坯上不预留孔，为实心件。刀具：高速钢麻花钻1、确定背吃刀量：pa mmap72、确定进给量 f：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.2-13，可查得 f=0.32mm/r。3、确定切削速度 v：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.2-13，可查得=2434m/min，选择cv=30m/min。cv min/40.415333010001000rdvnwcs按 Z35Z3063X20 机床的转速，选择，所以实际切削速度 v：min/400rnw min/89.281000400231000mndvww4、工额定时的计算：jT32 min29. 0140032. 0253021ifnlllTwj式中： =30mm， 取 =5mm，=14mm 取=2mm，l2121rctgKdl1l2l2l =0.32mm/r，=400r/min， =1。fni 工序工序 120 钻、攻钻、攻 B-B 视图上前后端面视图上前后端面 12-M12 孔切削用量及基本时间的确定孔切削用量及基本时间的确定本工序为钻、攻钻、攻 B-B 视图上前后端面视图上前后端面 12-M12 孔孔。已知加工材料为 HT200 铸铁，铸件；机床为 Z35Z3063X20 型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。刀具：高速钢钻头1、确定背吃刀量：pa mmap52、确定进给量 f：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.2-32，可查得 f=1.01.2mm/r。按Z35Z3063X20 机床进给量，选择 f=1.0mm/r。3、确定切削速度 v：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.2-34，可查得=2030m/min,选择cv=25m/min。cv min/04.3218 .242510001000rdvnwcs按 Z35Z3063X20 机床的转速，选择，所以实际切削速度 v：min/315rnw min/53.2410003158 .241000mndvww4、工额定时的计算：jT min11. 013150 . 1333021ifnlllTwj33式中： =30mm，取 =3mm，=14mm 取=3mm，l2121rctgKdDl1l2l2l =1.0mm/r，=315r/min， =1。fni 工序工序 120 钻、攻主轴导轨面各孔切削用量及基本时间的确定钻、攻主轴导轨面各孔切削用量及基本时间的确定本工序为钻、攻主轴导轨面各孔钻、攻主轴导轨面各孔。已知加工材料为 HT200 铸铁，铸件；机床为Z35Z3063X20 型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。刀具：高速钢钻头1、确定背吃刀量：pa mmap03. 0294.24252、确定进给量 f：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.2-43，可查得 f=0.150.25mm/r。按Z35Z3063X20 机床进给量，选择 f=0.16mm/r。3、确定切削速度 v：根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 3.2-43，可查得=815m/min,选择cv。min/10mmvc min/38.127251010001000rdvnwcs按 Z35Z3063X20 机床的转速，选择，所以实际切削速度 v：min/220rnw min/27.171000220251000mndvww4、工额定时的计算：jT min31. 1122016. 01333021ifnlllTwj34式中： =30mm，取 =3mm，=13mm，l2121rctgKdDl1l2l =0.16mm/r，=200r/min， =1。fni4 4 滑鞍铣主轴导轨面夹具设计滑鞍铣主轴导轨面夹具设计4.14.1 指出指出存在的问题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。对于滑鞍加工铣主轴导轨面夹具设计，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。4.24.2 夹具设计夹具设计 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。35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，滑鞍上的装配基准为平面，而它们又是滑鞍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，有利于提高滑鞍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。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，用两个固定的支撑图 4.1 定位支承板36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；用 W 面作为一小平面，限制了工件的一个旋转自由度和一个移动自由度；用一个底面 C 来限制了工件上下移动自由度。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 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 37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：381633图 4.1 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） ；39 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r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 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：40o 图 4.1 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 4.4：表 4.4 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 D2h180.0120.03525124124.518+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： 41 标记四周倒圆 图 4.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表 4.5：表 4.5 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。42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43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。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。445 5 滑鞍镗滑鞍镗、阶梯孔夹具设计阶梯孔夹具设计0.015010080655.15.1 研究原始质料研究原始质料利用本夹具主要用来加工镗、阶梯孔，加工时除了要满足粗0.01501008065糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。5.25.2 定位、夹紧方案的选择定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对镗、阶梯孔加工前，底平面进行了粗、0.01501008065精铣加工因此，定位、夹紧方案有：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，滑鞍上的装配基准为平面，而它们又是滑鞍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，有利于提高滑鞍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。 5.35.3 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算镗刀材料：（硬质合金镗刀）5YT刀具的几何参数： 60粗K90精K100s80由参考文献5查表可得：32145圆周切削分力公式： 0.750.152943CpcPFa fvK式中 0.4pamm0.15/fmm r rpspoppkmppKKKKKK查5表得： 查5表 取 421()736nmpbK1 250.6b0.75n 由表可得参数： 62194. 0pkK0 . 1opK0 . 1spK0 . 1rpK即：764.8()CFN同理：径向切削分力公式 ： 0.90.750.32383PpcPFafvK式中参数： 77. 0pkK0 . 1opK0 . 1spK0 . 1rpK即：327.74()PFN轴向切削分力公式 ： 0.50.43326fpcPFa fvK式中参数： 11. 1pkK0 . 1opK0 . 1spK0 . 1rpK即：605.48()fFN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 46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其中：