支架零件的钻Φ22孔夹具设计及工艺规程

1支架零件的工艺规程及钻夹具设计摘要本次设计课题是支架零件的机械加工工艺及夹具设计，内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。关键词支架；工序；工艺规程；夹具2ABSTRACTTHISDESIGNTOPICISTHEMACHININGPROCESSANDFIXTUREDESIGNCONTENTSOFBRACKETRELATEDTOMECHANICALMANUFACTURINGPROCESSANDFIXTUREDESIGN,METALCUTTINGMACHINETOOL,TOLERANCEANDMEASUREMENTANDOTHERASPECTSOFKNOWLEDGEENABLEPRODUCINGTHETARGETINPROCESSOFPRODUCTIONRAWMATERIALS,THEBLANK,STATEOFQUALITYANDQUANTITYONPARTBECOMEALWAYSTAKEPLACEDIRECTCOURSEOFCHANGEASKCRAFTCOURSE,IFTHEBLANKISMADE,MACHINING,HEATTREATMENT,ASSEMBLEETCANDCALLITTHECRAFTCOURSEINTHECOURSEOFMAKINGTHECRAFT,ISITCONFIRMEVERYERECTORLOCATIONANDWORKERSTEPTHATPROCESSNEEDTHISOFPROCESSTOWANT,THELOCOMOTIVEOFPROCESSING,THISPROCESS,ANDTHEENTERINGTHEGIVINGAMOUNTOFTHELATHE,CUTDEPTH,THEROTATIONALSPEEDOFTHEMAINSHAFTANDSPEEDOFCUTTING,THEJIGOFTHISPROCESS,THECUTTERANDMEASURINGTOOL,AONEHUNDREDSHEETSOFNUMBEROFTIMESSTILLLEAVESANDAONEHUNDREDSHEETSOFLENGTHLEAVES,CALCULATEBASICTIMEOFTHISPROCESS,AUXILIARYTIMEANDSERVICETIMEOFPLACEOFWORKINGFINALLYKEYWORDBRACKET；THEPROCESS；PROCESSSPECIFICATION；FIXTURE3目录摘要2ABSTRACT3引言61绪论72工艺设计821机械加工工艺过程基本知识822机械加工工艺设计的内容923零件分析1024零件毛坯分析1125工艺过程设计1226工艺路线的拟定1427切削计算过程1728本章小结223钻孔夹具设计2331夹具的基本知识2332定位原理及方案分析2633定位元件选择2834夹紧元件的选择2935夹紧力的计算2936误差的计算2937本章小结30总结32致谢33参考文献344引言支架零件的工艺规程及钻夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。机械制造加工工艺与机床夹具设计主要是对零件的加工工艺进行分析和对零件的某几个主要部位进行专用夹具的设计，从零件的工艺来说，它主要是分析零件在进行加工时应注意什么问题，采用什么方法和工艺路线加工才能更好的保证精度，提高劳动生产率。就专用夹具而言，好的夹具设计可以提高产品生产率、精度、降低成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。51绪论本次课题针对支架零件的加工进行了相关探索，设计出一种切实可行的工艺流程及工艺装备。在产品的加工过程中，工件在夹具内的定位和夹紧显得尤为重要，夹具是涵盖了从加工到组装的几乎所有操作过程的一种装夹设备。由于大量的加工操作需要装夹，夹具设计在制造系统中就变得非常重要，它直接影响加工质量，生产率和制造成本。本文通过分析支架零件的结构特点和加工要求，指定了一套较合理的夹具设计，从而为保证该零件的加工精度提供了一种经济实用的工艺装备，具有一定的实用价值。在我国现阶段支架类零件的加工还没有达到现代自动化的加工水平。在批量的生产中，它的加工工艺还需要人工画线的方法来保证其精度，而对工件的装夹也是通过人工的方法进行的。因此，我国对支架类不规则零件的加工还处于效率低、加工成本高的阶段。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，气动、液压夹紧等夹具正是适应发展的产物。它对缩短工艺装备的设计、制造周期起到至关重要的作用。国外把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。在本次设计中，就针对支架的加工工艺进行分析，制定和比较加工工艺路线，选择一种较好的加工工艺路线进行加工。并对支架22的孔进行专用夹具的设计，在这过程中，制定夹具方案并对夹具的定位误差和精度进行分析计算，选择其一，以完成本次设计。通过这次设计，培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是在进行毕业之前对所学课程进行的最后一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有十分重要的地位。就个人而言，希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。62工艺设计制订工艺的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定出工艺过程。21机械加工工艺过程基本知识1）工艺过程在产品的生产过程中，与原材料变为成品有直接关系的过程称为工艺工程。例如铸造、锻造、焊接和零件的机械加工等。2）机械加工工艺过程在工艺过程中，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状，尺寸和性能使之变为成品的工艺过程，称为机械加工工艺过程。3）机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由若干个顺次工序组成的，通过这些不同的工序把毛坯加工成合格的零件。4）工序一个（或一组）工人，在一台机床上（或一个工作地点），对一个（或同时几个）工件连续加工所完成的那一部分机械加工工艺过程。这里必须注意，构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序内的工作是连续完成的。5）机械加工工艺规程机械加工工艺规程（简称工艺规程）是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。工艺规程的内容包括A、工艺路线工艺路线是指产品或零部件在生产过程中由毛坯准备到成品包装入库经过企业有关部门或工序的先后顺序。B、各工序加工的内容、要求，所采用的机床、工艺装备；工艺装备（简称工装）是产品制造过程中所用的各种工具的总称。它包括刀具、夹具、模具、量具、检验工具及辅助工具等。C、工件的检验项目、检验方法和切削用量、工时定额等。6）工艺规程的格式机械加工工艺规程主要有机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片两种基本形式。机械加工工艺过程卡是以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。一般适用7于单件小批生产。（零件加工的流向）22机械加工工艺设计的内容制定合理的零件加工工艺过程首先要掌握目前有可供选用的加工方法，并能够针对零件的具体要求较合理的选用。其次，还必须解决各表面的加工顺序和热处理如何安排的问题。1）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；2）根据零件的生产纲领确定生产类型；在制定机械加工工艺规程时，一般按照零件的生产纲领，把零件划分为大批量生产、中批量生产和小批量生产三中类型。3）选择毛坯；毛坯的选用主要包括毛坯的材料、类型和生产方法的选用。常用的毛坯类主要有各种轧制型材、铸件、锻件、焊接件、冲压件、粉末冶金件以及注塑成形件等。（联合加工），根据零件结构的不同，毛坯的选用可分为轴类、盘套类和机架箱体类三大类。4）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。零件表面的类型和要求不同，采用的加工方法也不一样。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。5）选择定位基准，确定零件的工艺路线；根据零件表面质量的要求不同，通常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三个加工阶段。零件加工需要遵循的原则是粗、精加工分开，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。6）确定各工序所用的设备及工艺装备7）计算加工余量、工序尺寸及公差8）确定切削用量，估算工时定额9）填写工艺文件823零件分析通过对该零件图的样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求1533端面，粗糙度为125。2孔350，粗糙度为63。3孔410，粗糙度为63。4孔22，粗糙度为125。58XM306H螺纹孔，粗糙度为63。6405端面，粗糙度为125。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。零件如图1所示图1支架零件图924零件毛坯的分析支架是机械支撑的重要零件。因为零件的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工必须保证精度要求。零件材料为HT150，考虑到车床在加工中的虽然不像其它机器那么频繁。也经常要承受变载荷及冲击性载荷，且它的外型复杂，不易加工。因此，应该选用铸造以提高劳动生产率，保证精度，由于零件的年生产量为小批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用铸造，这样可以提高生产率，保证精度。在仔细分析了零件的基础上，选择零件的加工方法，首先从毛坯开始，在毛坯的选择上，既要考虑工艺性，又要考虑到经济性，综合两项因素进行毛坯的选择。毛坯的选择对零件工业过程的经济性有很大影响，工序数量，材料消耗加工工时等都取决于所选择的毛坯，但要提高毛坯的质量往往会使毛坯制造困难，需要复杂的工艺和昂贵的设备，增加了毛坯的成本，这两者是矛盾的。因此毛坯的种类和制造方法的选择要根据毛坯的类型和具体的生产条件决定。同时应该主要到，充分使用新工艺、新技术、新材料的可能性，以便降低零件生产总成本提高质量。毛坯的类型有铸件、锻件、型材、焊接件、压制件、冲压件等。则优先考虑锻件和铸件，虽然成本高，但提高了生产率。在考虑零件的力学性能，形状大小等因素后，选择铸件。现画零件毛坯图2如下10图2支架毛坯图25工艺过程设计1）定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。基准选择的原则有粗基准的选择原则A尽可能用精度要求高的主要表面作粗基准；B）不加工面作粗基准，且该面与要加工面有一定的位置精度要求；C）余量均匀原则；D）粗基准的表面要尽量光整、光洁、有一定的面积以便于装夹；E不能重复使用原则。精基准的选择原则A）基准重合原则尽可能使设计基准和原始基准重合；B）互为基准原则两个位置精度要求较高的表面互为基准；C）基准不变原则统一基准。加工工序设计制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。因此确定工艺路线方案如下26工艺路线的拟定在拟定工艺路线时，必须同时确定各工序所采用的机床，刀具，辅助设备及工艺装备，切削用量的选择和生产节拍的符合设计。机床和工装的选择应尽量做到合理，经济，使之与被加工零件的生产类型，加工精度和零件的形状尺寸相适应。一）机床的选择（见金属机械加工工艺人员手册P522）1机床的加工规格范围应与零件的外部形状，尺寸相适应。2机床的精度应与工序要求的加工精度相适应3机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应。大批量生产尽量选用生产率11高的专用机床，组合机床或自动机床。4机床的选择应与现有条件相适应。做到尽量发挥现有设备的作用，并尽量做到设备负荷平衡。按照加工过程中每道工序的有效功率，选择的车削工序加工机床为CA6140型车床。钻孔工序的加工机床为Z3050立式钻床。二）刀具的选择（金属机械加工工艺人员手册P802）刀具的选择也包括刀具的类型，构造和材料的选择，主要应根据加工方法、工序应达到的加工精度、粗糙度、工件的材料形状、生产率和经济性等因素加以考虑，原则上尽量采用标准刀具，必要时采用各种高生产率的专用刀具。三）夹具的选择（金属机械加工工艺人员手册P630）正确设计和使用夹具，对保证加工质量和提高生产效率、扩大机床使用范围既减轻劳动强度都有重要意义。同时，使用夹具还有助于工人掌握复杂或精密零件的加工质量及解决较为复杂的工艺问题等。具体情况见后面的夹具设计部分。四）量具的选择1量具的选择应做到量具的精度应与零件的加工精度相适应。2量具的量程应与被测零件的尺寸大小相适应。3量具的类型应与被测表面的性质（孔或外圆尺寸还是形状位置值）、生产类型、生产方式相适应。4按量具的极限尺寸选择量仪时应保证TKT被测尺寸的公差值（MM）K测量精度系数测量工具和测量方法的极限误差测量精度系数如表251所示被测尺寸的精度等级IT5IT6IT7IT8IT9K03250300275025020表251测量精度系数五）切削用量的确定正确的选择切削用量，对保证零件的加工精度、提高生产率、降低刀具的损耗以及降低工艺成本都有很大的意义。切削用量的选择与下列因素有关1生产率2加工质量（主要指表面光洁度）123切削力所引起的机床夹具工件刀具工艺系统的弹性变形4工艺系统的振动5刀具的耐用度，V越大，耐用度越低选用原则A先尽量选取大的AP值B其次尽量取大的S值C最后取合适的V值（一）切深AP的选择一般平面的加工分为粗加工半精加工精加工的切深一般等于它的加工余量，而粗加工在留有精加工余量外，应尽量取较大的切深，以一次加工切削其加工余量的为最佳。在本次设计中所有的切深均等于其加工余量，其走刀次数也因而全部为一次走刀。（二）进给量S的确定在切深确定后，其进给量S应尽量取大值，但应保证两个基本要求A因切削力所引起的工艺系统的弹性变形不至于使工件的加工尺寸超出公差范围。B表面光洁度要求粗加工时，主要是工艺系统变形限制S，而光洁度的要求不高；精加工时，光洁度要求限制S，而工艺系统变形是次要的，S可根据切深AP、光洁度要求，加工方法从工艺人员手册中查出。（三）切削速度V的选择切削速度V的选择根据能最大发挥刀具的切削性能（不使刀具磨损太快），尽可能发挥机床的性能（机床的功率）。并且可以很好地保证加工质量（主要是加工表面的粗糙度要求）和降低加工成本（从提高生产率和减小刀具损耗的角度考虑）。一般的加工方法，如车、钻、扩、铰、铣、镗的切削用量均可以从手册中查出其范围，再由具体的加工环境，加工方法等确定其具体数值。而大量生产中所应用的流水线的切削用量的选择则有其自身的特点1比普通机床的切削用量约低30，以减少换刀时间，和机床调整次数，一般取刀具的耐用度为硬质合金刀200分钻头300分扩孔钻60分铰刀70分13镗刀60分丝锥90分2在服从机床本身某一参数下（多数为每分进给量，因组合专用机床的动力头的运动为一定的），兼顾同时工作的不同刀具的合理要求，如孔的一般加工为钻、扩、铰，钻孔的V较高，而扩、铰的略低，但由于机床动力头的运动是一定的，因而可以适当降低钻头的V，而扩、铰的可以适当增加，以求得最高的生产率。3切削用量的选择应使每道工序的时间与流水线节拍相等或小于流水线节拍，并使各道工序的时间定额相接近。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下粗车余量值规定为，现取M025102精车余量值规定为。取10MM精车后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。钻22孔到要求尺寸根据工序要求，工序尺寸及加工余量为钻孔20MM2MZ钻孔22MM27切削计算过程271工序20粗车415外圆端面选择45车刀外圆车刀CA6140卧式车床。1被吃刀量取1MM，PAP2进给量F取。05/MR3机床主轴转速取N600R/MIN4切削速度MIN/5310/642813/NDVWC5计算切削工时被切削层长度415/22075MML2075MI09IN6MLTNF14因为粗车走刀两次，故TM069MIN（2）精车415外圆端面1被吃刀量取065MM，PAP2进给量F取F03MM/R3机床主轴转速取N800R/MIN4切削速度MIN/86410/8251430/NDVWC5计算切削工时被切削层长度2075MML275MI6IN803MLTNF272工序30车405外圆选择45车刀外圆车刀CA6140卧式车床。1被吃刀量取1MM，PAP2进给量F取。05/MR3机床主轴转速取N600R/MIN4切削速度MIN/5310/642813/NDVWC5计算切削工时被切削层长度40MML，40MIIN65MLTNF因为粗车走刀5次，故TM065MIN273工序40车290內圆选择45车刀外圆车刀CA6140卧式车床。1被吃刀量取1MM，PAP152进给量F取。05/MR3机床主轴转速取N600R/MIN4切削速度MIN/5310/642813/NDVWC5计算切削工时被切削层长度6MML，6MI0IN05MLTNF因为粗车走刀两次，故TM004MIN274工序50粗精车543外圆端面，保证尺寸至250选择45车刀外圆车刀CA6140卧式车床。1被吃刀量取1MM，PAP2进给量F取。05/MR3机床主轴转速取N600R/MIN4切削速度MIN/5310/642813/NDVWC5计算切削工时被切削层长度543/22715MML2715MI09IN60MLTNF因为粗车走刀两次，故TM18MIN（2）精车543外圆端面1被吃刀量取065MM，PAP2进给量F取F03MM/R3机床主轴转速取N800R/MIN4切削速度MIN/86410/8251430/NDVWC5计算切削工时被切削层长度543/22715MML2715MIIN803MLTNF16275工序60车533外圆选择45车刀外圆车刀CA6140卧式车床。1被吃刀量取1MM，PAP2进给量F取。05/MR3机床主轴转速取N600R/MIN4切削速度MIN/5310/642813/NDVWC5计算切削工时被切削层长度40MML，40MII65MLTNF因为粗车走刀两次，故TM026MIN276工序70粗车410外圆选择45车刀外圆车刀CA6140卧式车床。1被吃刀量取1MM，PAP2进给量F取。05/MR3机床主轴转速取N600R/MIN4切削速度MIN/5310/642813/NDVWC5计算切削工时被切削层长度30MML30MI0IN65MLTNF因为粗车走刀两次，故TM02MIN（2）精车410外圆1被吃刀量取065MM，PAP2进给量F取F03MM/R3机床主轴转速取N800R/MIN174切削速度MIN/86410/8251430/NDVWC5计算切削工时被切削层长度30MML3MIIN80MLTNF277工序80车426外圆选择45车刀外圆车刀CA6140卧式车床。1被吃刀量取1MM，PAP2进给量F取。05/MR3机床主轴转速取N600R/MIN4切削速度MIN/5310/642813/NDVWC5计算切削工时被切削层长度5MML5MI0IN60MLTNF因为粗车走刀两次，故TM004MIN278工序90粗车350內圆选择45车刀外圆车刀CA6140卧式车床。1被吃刀量取1MM，PAP2进给量F取。05/MR3机床主轴转速取N600R/MIN4切削速度MIN/5310/642813/NDVWC5计算切削工时被切削层长度30MML30MI0IN65MLTNF因为粗车走刀两次，故TM02MIN18（2）精车350內圆1被吃刀量取065MM，PAP2进给量F取F03MM/R3机床主轴转速取N800R/MIN4切削速度MIN/86410/8251430/NDVWC5计算切削工时被切削层长度30MML3MIIN80MLTNF279工序100钻孔822机床Z3050立式钻床加工工序为钻孔22标准高速钢扩孔钻。选择各工序切削用量（1）确定钻削用量1）确定进给量F，RM5704表90KLF。查Z3050立式钻床说明书，取12905740）（）（表F。RM32）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率由插入法得VMP，IN17V表N4732表，MNT695表KW51PM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。查表，故80KMV7LVIN21517表0/M162/IVNRD表查Z3050机床说明书，取。实际切削速度为95/IN1902195/MIN4/I10DNRV，故6MFTK473251N519048MN3）校验机床功率切削功率为MP/MMPNK表（1259/246105KWKW机床有效功率，故选择的钻削用量可用。即450836EMP，相应地02D/FR195/INR14/INV，16FNT0MKW121742RDLCTGKCTG刀具切出长度取L42L32走刀次数为1机动时间2JT78108MIN04395JLNF（2）确定钻孔切削用量1）确定进给量。根据Z3050FRM560497R7表表表表机床说明书，取057MM/R。2）确定切削速度及根据表取。修正系数VN25/INVM表，08MVK47102/109PPRAVAK根据故25/IN/IN表01NVD表（/I247286/MINMR20查机床说明书，取。实际切削速度为275/MINR301VDN34/I102/IR切削工时被切削层长度L78M刀具切入长度，有11241208632RDDLCTGKCTGM刀具切出长度取2LM1L32走刀次数为1机动时间2JT783054IN2JLFN2710工序110钻孔829确定钻孔切削用量1）确定进给量，取。F1326M表16/FR2）确定切削速度及取。查表取修正系数VN8/INV表，08MK09PAK故8/MI74/IV表01ND表74/IN2595/IMR取，实际钻孔速度10N301VDN325/IN1078/INR122RDDLCTGK21125471209LCTGM机动时间3JT83052IN6JLNF28本章小结本章主要讲述的是毛坯零件尺寸的确定、工艺路线以及切削用量、加工工时计算和时间定额计算。它主要是保证零件在加工时能够有足够的余量进行粗、精加工保证精度，同时，对在加工中所需的机床、刀具等都进行选择。再查阅工具书确定切削进给量、机床转速等进行计算工时，将所计算的各结果填写到相应的工序卡片中，并与所给的任务书进行用量比较，看能否完成加工。经过上文的计算分析所选的刀具、机床等都能达到生产要求，将进行下一步的设计。工艺过程卡片详见（附图）。223钻孔夹具设计本夹具主要用来钻孔，因为钻孔本身没有什么太高的精度要求，因此以提高生产效率为主。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度。31夹具的基本知识夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具的设计质量的高低，应以能否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、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。工艺人员在编制零件的工艺规程时，便会提出相应的夹具设计任务书，经有关负责人批准后下达给夹具设计人员。夹具设计人员根据任务书提出的任务进行夹具结构设计。现将夹具结构设计的规范化程序具体分述如下。1明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料（1）仔细研究零件工作图、毛坯图及其技术条件。（2）了解零件的生产纲领、投产批量以及生产组织等有关信息。（3）了解工件的工艺规程和本工序的具体技术要求，了解工件的定位、夹紧方案，了解本工序的加工余量和切削用量的选择。（4）了解所使用量具的精度等级、刀具和辅助工具等的型号、规格。（5）了解本企业制造和使用夹具的生产条件和技术现状。（6）了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等。（7）准备好设计夹具用的各种标准、工艺规定、典型夹具图册和有关夹具的设计指导资料等。（8）收集国内外有关设计、制造同类型夹具的资料，吸取其中先进而又能结合本企业实际情况的合理部分。2确定夹具的结构方案在广泛收集和研究有关资料的基础上，着手拟定夹具的结构方案，主要包括（1）根据工艺的定位原理，确定工件的定位方式，选择定位元件。（2）确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构。23（3）确定夹具的其它组成部分，如分度装置、对刀块或引导元件、微调机构等。（4）协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构和尺寸。在确定方案的过程中，会有各种方案供选择，但应从保证精度和降低成本的角度出发，选择一个与生产纲领相适应的最佳方案。3绘制夹具总图绘制夹具总图通常按以下步骤进行（1）遵循国家制图标准，绘图比例应尽可能选取11，根据工件的大小时，也可用较大或较小的比例；通常选取操作位置为主视图，以便使所绘制的夹具总图具有良好的直观性；视图剖面应尽可能少，但必须能够清楚地表达夹具各部分的结构。（2）用双点划线绘出工件轮廓外形、定位基准和加工表面。将工件轮廓线视为“透明体”，并用网纹线表示出加工余量。（3）根据工件定位基准的类型和主次，选择合适的定位元件，合理布置定位点，以满足定位设计的相容性。（4）根据定位对夹紧的要求，按照夹紧五原则选择最佳夹紧状态及技术经济合理的夹紧系统，画出夹紧工件的状态。对空行和较大的夹紧机构，还应用双点划线画出放松位置，以表示出和其他部分的关系。（5）围绕工件的几个视图依次绘出对刀、导向元件以及定向键等。（6）最后绘制出夹具体及连接元件，把夹具的各组成元件和装置连成一体。（7）确定并标注有关尺寸夹具总图上应标注的有以下五类尺寸1）夹具的轮廓尺寸即夹具的长、宽、高尺寸。若夹具上有可动部分，应包括可动部分极限位置所占的空间尺寸。2）工件与定位元件的联系尺寸常指工件以孔在心轴或定位销上（或工件以外圆在内孔中）定位时，工件定位表面与夹具上定位元件间的配合尺寸。3）夹具与刀具的联系尺寸用来确定夹具上对刀、导引元件位置的尺寸。对于铣、刨床夹具，是指对刀元件与定位元件的位置尺寸；对于钻、镗床夹具，则是指钻（镗）套与定位元件间的位置尺寸，钻（镗）套之间的位置尺寸，以及钻（镗）套与刀具导向部分的配合尺寸等。4）夹具内部的配合尺寸它们与工件、机床、刀具无关，主要是为了保证夹具装置后能满足规定的使用要求。5）夹具与机床的联系尺寸用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸。对于车、磨床夹具，主要是指夹具与主轴端的配合尺寸；对于铣、刨床夹具，则是指夹具上的24定向键与机床工作台上的T型槽的配合尺寸。标注尺寸时，常以夹具上的定位元件作为相互位置尺寸的基准。上述尺寸公差的确定可分为两种情况处理一是夹具上定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直接对工件上相应的加工尺寸发生影响，因此可根据工件的加工尺寸公差确定，一般可取工件加工尺寸公差的1/31/5；二是定位元件与夹具体的配合尺寸公差，夹紧装置各组成零件间的配合尺寸公差等，则应根据其功用和装配要求，按一般公差与配合原则决定。（8）规定总图上应控制的精度项目，标注相关的技术条件夹具的安装基面、定向键侧面以及与其相垂直的平面（称为三基面体系）是夹具的安装基准，也是夹具的测量基准，因而应该以此作为夹具的精度控制基准来标注技术条件。在夹具总图上应标注的技术条件（位置精度要求）有如下几个方面1）定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求，其作用是保证工件加工面与工件定位基准面间的位置精度。2）定位元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。3）对刀元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。4）定位元件与导引元件的位置要求。5）夹具在机床上安装时位置精度要求。4夹具精度校核在夹具设计中，当结构方案拟定之后，应该对夹具的方案进行精度分析和估算；在夹具总图设计完成后，还应该根据夹具有关元件的配合性质及技术要求，再进行一次复核。这是确保产品加工质量而必须进行的误差分析。5绘制夹具零件工作图夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制零件工作图，并规定相应在的技术要求。零件工作图应严格遵照所规定的比例绘制。视图、投影应完整，尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总图要求，加工精度及表面光洁度应选择合理。在夹具设计图纸全部完毕后，还有待于精心制造和实践和使用来验证设计的科学性。经试用后，有时还可能要对原设计作必要的修改。因此，要获得一项完善的优秀的夹具设计，设计人员通常应参与夹具的制造、装配，鉴定和使用的全过程。6设计质量评估夹具设计质量评估，就是对夹具的磨损公差的大小和过程误差的留量这两项指标进行考核，以确保夹具的加工质量稳定和使用寿命。25虽然各类机床夹具的结构有所不同但按照主要功能加以分析，机床夹具的基本组成部分是定位元件，夹紧装置和夹具体三个部分，这也好似夹具体的主要内容。（1）系统定位元件定位元件是夹具的主要功能元件之一，通常当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就确定了。（2）夹紧元件夹紧装置也是夹具的主要元件之一，一般铰链压板、螺钉、夹紧装置等。（3）夹具体通常夹具作为铸件的机构、锻件结构、焊接结构、形状有回转体形和底座等多种定位元件，夹紧装置等分布在夹具体不同的位置上。（4）连接元件根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装连接常有的两种方式一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上，连接元件用于确定夹具本身在机床上的位置。（5）对刀和导向装置对刀装置常见在钻床夹具中，用以对刀块调节铣刀对刀前的位置，对刀时，铣刀不能与对刀块直接相连，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀块工作表面。导向装置钻模板、钻套、镗模的镗模支架。镗套，它们能确定刃具的位置，并引导刀具进行切削。（6）其他元件或装置根据加工的需要，有些夹具分别采用分度装夹，靠模装置上下料加工工艺机器人等。32定位原理及方案分析为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用钻孔夹具。首先考虑夹具结构的总体方案，夹具结构方案经常是参考生产中已有结构加以改造，以适合本工序的加工要求。也往往需要把几个夹具中采用的结构或机构综合成自己需要的夹具。夹具总体结构也会有几个方案，同样需要从保证工序加工精度、结构简单、操作方便、满足该零件批量生产的生产效率等四个方面，从中选用较优的结构。由于各类机床自身的工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按照所使用的机床不同，夹具可分为钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。26本次设计的支架支架零件的加工在钻床上完成，因此，本次夹具设计的任务是一个钻面夹具的设计。本次设计零件支架，要求成本低，且在加工过程夹紧力要求不高。定位分析比较方案1采用压板用螺栓联接，利用汽缸夹紧，这种夹紧方式夹紧力可靠，辅助时间短，工人劳动强度小，但是成本高。方案2采用压板，用螺栓、螺母联接，利用手动夹紧，这种夹紧方式夹紧力小，但成本低。本次设计要求成本低，且在加工过程中夹紧力要求不高，因此夹具夹紧方案选用方案二采用压板，用螺栓、螺母联接，利用手动夹紧，这种夹紧方式夹紧力小，但成本低。夹具是装夹工件的母体，所以，夹具制造要有相对较高的精度，夹具设计中，应首先选用典型的夹紧机构。在满足要求的前提下，选用的标准件越多越好，夹具越简单越好。首先，基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保障，生产得到保证，生产率得到提高。本夹具设计时以前道铸造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。夹具是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的，它是用于实现被加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向，以及装卸工件时的限位等作用的。组合机床的工作常常是多刀、多面和多工序同时加工，会产生很大的切削力和振动，因此组合机床佳句必须具有很好的刚性和足够的夹压力，以保证在整个加工过程中工件不产生任何位移。同时，也不应该对工件产生不容许的变形，组合机床的夹具是保证加工精度（尺寸精度、几何精度和位置精度等）的关键部件，其设计、制造和调整都必须有严格的要求，使其能持久的保持精度。此外，组合机床夹具应便于实现定位和夹压的自动化，并有动作完成的检查信号，保证切屑从加工空间自动排出，便于观察和检查，以及再不从机床上拆除夹具的情况下，能够更换易损件和维护调整。在组合机床上加工时，必须使被加工零件对刀具及其导向保持正确的相对位置。这是靠夹具的定位支承系统来实现的，定位支承系统除用以确定被加工零件的位置外，还要承受被加工零件的重量和夹紧力，有时还需承受切削力。定位支承系统主要由定位支承、辅助支承和一些限位元件组成，定位支承是指在加工过程中维持被加工零件的一定位置的元件。辅助支承是仅用作增加被加工零件在加工过程中的刚度及稳定性的一种活动式支承元件。由于支承元件直接与被加工零件相接触，因此其尺寸、结构、精度和布置都直接影27响被加工零件的精度，其设计应注意以下问题（1）合理布置定位支承元件，力求使其组成较大的定位支承平面，最好使夹紧力的位置对准定位支承元件，当受工件结构限制不能实现时，也应使定位支承元件尽量接近压紧力的作用线，并应使夹压力的各力中心处于定位支承平面内。（2）提高刚度，减小定位支承系统的变形，应力求使定位元件（定位销）不受力。（3）提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性，一边长期保持夹具的定位精度。可靠的排出定位支承部件的切屑，使切屑不堵塞和粘附在支承定位系统上，对保证定位的准确性和工作可靠性有很大的影响。因此设计时应尽可能不使切屑落到定位支承系统上，当切屑有可能落在其上，必须采取有效的排屑和清理措施。夹具体是夹具的最大和最复杂的元件，而且也是承受符合最大的元件。在它上面安装定位元件、夹紧元件，对刀元件和导向元件，及其它的一切元件和机构并通过它将夹具安装在机床上。工件的加工精度与夹具体本身的精度有很大关系，而且在加工过程中产生的切削力，惯性力等及工件的自重作用在夹具体上，都可能影响工件的加工精度。因此，设计夹具体应考虑以下问题1有适当的精度和尺寸稳定性，特别是位置精度直接影响工件在加工过程中产生的误差。2夹具体要有足够的强度和刚度，使夹具体能承受在加工过程中产生的作用力而不止变形和发生振动。3夹具体的机构要紧凑形状要简单，同时要有足够的空间位置，保证夹具的其它元件和机构安装方便，更换易损元件容易以及装卸工件方便。4夹具体的结构工艺性要好以便于制造，并注意消除内应力避免变形。5夹具体的中心要低，安装在机床上能稳固和安全，为了安装后得到稳定，底面的中部一般都挖空，同时应根据机床连接部分的机构形状来确定夹具体连接部分的形状和结构。6在满足刚度和强度的前提下，夹具体应尽量轻，不重要的部位，可以挖空以减轻重量，便于装卸。7夹具体采用铸造件，由于铸造可得到各种复杂的外形，刚性好还能吸振，但需进行时效处理以消除内应力。2833定位元件选择定位元件的选择有4条原则（1）定位元件要有较高的精度；（2）定位元件要有较高的耐磨性；（3）定位元件要有足够的刚度和硬度；（4）定位元件要有良好的工艺性。对于本工序而言，定位销可设计为固定销，这样定位方便稳定，装置不复杂，直接将定位销打入孔中即可，当定位销时间长了有磨损时，可以直接换掉即可。34夹紧元件的选择选择夹紧元件主要有3条原则1）夹紧元件结构要简单，制造要容易，体积小，重量轻，并且要有足够的强度；2）夹紧动作迅速，操作方便，使用安全，有足够的夹紧行程和装卸工作的空间；3）夹紧力要适当。35夹紧力的计算刀具为高速钢麻花钻，D22MM。可知08365083PP91FCTSDBZKP215TP1234K0830650839514796104N切削力产生的最大转矩62NMMFL由摩擦力产生的转矩FRR所以需要夹紧力为10462/5016150483螺栓的夹紧力为19070N，大于所需夹紧力150483N故此夹具可安全工作。2936误差的计算该夹具以销定位，要求保证孔轴线与端面间的尺寸公差以及孔轴线的位置度公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。由机床夹具设计手册可得定位误差（两个垂直平面定位）2/DDZTY式中定位副间的最小配合间隙；圆孔直径公差；DT外圆直径公差，D由式（6）可知，017ZY（1）夹紧误差COSMINAXYJ其中接触变形位移值MSNCHBKRKNZAZY014891MYJ0128COS（2）磨损造成的加工误差