滑轴座工艺工装夹具设计（铣和钻）【两幅夹具含CAD图纸、UG三维图纸】
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两幅夹具含CAD图纸、UG三维图纸
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设计滑轴座工艺规程和铣底面铣床夹具与钻6-22孔的钻模夹具毕 业 论 文（设 计）题 目：设计滑轴座工艺规程和铣底面铣床夹具与 钻6-22孔的钻模夹具 （英文）：Design of sliding shaft seat machining of process card and The bottom, milling machine milling fixture and Drill the 6-22 holes drilled 院 系： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 诚 信 声 明本人声明:1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名： 日期：2015 年 月 日摘 要本次毕业设计以滑轴座为设计对象，主要任务有两项：第一项是滑轴座加工工艺规程的设计；第二项是滑轴座的工装夹具的设计。在装配图的设计过程中，已知题目算出各零部件的结构，画出装配图。在对加工工艺规程的设计中，首先对零件进行分析，根据零件的材料，生产纲领及其它，我来确定毛坯的制造形式，其次进行加工基面的选择与工艺路线的制订，最后进行加工余量、工序尺寸及切削用量等的计算与确定。在工装夹具部分的设计中，首先是定位基准的选择，根据各自工序的不同特点来进行定位基准的选择，其次进行切削力及夹紧力的计算，最后进行误差分析。要设计此零件的加工工艺，首先是零件的分析；其次是确定毛坯的制造形式及制订工艺路线，翻阅切削余量手册，确定机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸、切削用量及基本工时的确定。专用夹具的设计，首先要想好设计方案，找准定位面及各个定位元件所限制的自由度。翻阅夹具设计手册及机械制造工艺手册确定各个夹具体零件的具体尺寸。关键词：工艺、夹具、夹紧、定位IABSTRACTThe graduation design with smooth shaft as design object, main tasks are two: the first is sliding shaft processing procedures of the design; The second is smooth shaft fixture design. In the process of the design of the assembly drawing, calculating the structure of parts of known topics and draw the assembly drawing. In the design of machining process planning, firstly analyze the parts, according to the parts of materials, production platform and the other, I to determine the blank form of manufacturing, then carry on the processing on the surface of the base choice and the process route of formulating, finally carries on the machining allowance, the size of the process, and the calculation and determination of cutting parameter, etc. In the design of fixture parts, first is the choice of locating datum, according to the different characteristics of each working procedure for locating datum choice, secondly on cutting force and the calculation of the clamping force, the error analysis. To design the processing technology of the parts, the first is the analysis of parts; Second is to determine the manufacture of blank form and make the process route, through the handbook of cutting allowance, determine the machining allowance, the size of the process, blank size, the determination of cutting parameter and basic working hours. Special fixture design, first of all to good design, for locating surface and various positioning components limited by degrees of freedom. Through the fixture design handbook and mechanical manufacturing technology handbook determine various specific parts of the specific size.Key Words ：Process Fixture SynchronizingI目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第一章 绪 论11.1 设计研究背景与意义11.2 国内外研究现状21.2.1 国外研究现状21.2.2 国内研究现状3第二章 总体方案论述52.1课题的内容52.2课题的目的52.3课题的意义5第三章 滑轴座工艺分析63.1工艺规程63.1.1定位基准的选择63.1.2精基准的选择73.2主要表面的加工83.2.1滑轴座的平面加工83.2.2孔系加工83.3夹具设计部分9第四章 滑轴座零件分析124.1 钻6x22孔分析124.2 铣底平面分析13第五章 设计方案选型与分析145.1工艺方案一145.2 工艺方案二155.3工艺方案的比较与分析165.4方案的确定165.5方案的特点及创新175.5.1夹具设计的方案设计：17第六章 确定夹具的类型196.1钻床夹具类型196.2铣床夹具类型196.3基准面的选择206.3.1 粗基准的选择 206.4 零件表面加工方法的选择216.4.1零件表面的加工方法216.4.2加工顺序的安排216.5钻床夹具工艺23第七章 分析计算及设计要求247.1夹具夹紧力计算247.2夹具设计要求257.2.1基本要求257.2.2夹具的设计方法257.2.3夹具设计的步骤25第八章 铣床夹具零件设计及选择288.1铣床夹具种类288.1.1主要内容288.1.2引用标准288.1.3尺寸选择288.2定位板设计28第九章 钻床零件的设计299.1钻床夹具底座299.2定位芯轴299.3钻床夹具顶板30第十章 装配图3110.1钻床夹具转配图3110.2铣床夹具装配图32参考文献33致 谢34III第一章 绪 论1.1 设计研究背景与意义 改革开放三十年以来，中国制造业有了显著的发展，无论制造业总量还是制造业技术水平都有很大的提高。机械制造业从产品研发、技术装备和加工能力等方面都取得了很大的进步，但具有独立自主知识产权的品牌产品却不多。例如：海尔、海信、TCL等企业的品牌虽然已经“国产化”，但去商场买空调时，导购会告诉你压缩机来自日本，去买冰箱时，导购还是会告诉你压缩机也是来自日本。通过对我国机械制造业现状的分析和研究，业内人士普遍认为，中国的机械制造比欧美发达国家落后了将近30年。面对21世纪世界经济一体化的挑战，中国制造业是现代工业的主体，是经济增长和技术进步的原动力，特别是在应对世界金融危机乃至后金融危机时期，这一特性和地位显得更加突出。 机械制造业是国民经济的支柱产业，是国家创造力、竞争力和综合国力的重要体现。机械制造工艺是将各种原材料、半成品加工成产品的方法和过程。它是应先进工业和科学技术的发展需求而发展起来的。产品从设计到现实必须通过加工才能完成，工艺是设计和制造的桥梁，设计的可能性往往受到工艺的制约，同样设计可以通过不同的工艺来实现，工艺不同，所需的加工设备工艺装备也就不同，其质量和生产也就有差别。现代工业科学技术的发展又为制造业技术提供了近一步发展的技术支持，如新材料的使用、计算机技术、微电子技术、控制理论与技术、信息处理技术、测试技术、人工智能理论与技术的发展与应用都促进了制作工艺技术的发展。现代机械制造中较多的采用了数控机床、机器人、柔性制造的单元和系统等高技术的集成，来满足产品个性化和多样化的要求。 零件在工艺规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工。加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还需要机床夹具。夹具是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床或者刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏直接影响工件加工表面的位置精度和生产率；机床夹具按使用范围分为：通用夹具、专业夹具、可调整夹具和成组夹具、组合夹具和随行夹具等；近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统等新加工技术的应用对机床夹具也提出了新的要求：要能装夹一组具有相似特征的工件、能适用于精密加工的高精度机床和各种现代化的制造技术的新型机床以及采用以液压站等为动力的高效夹紧装置。 机床夹具是机械制造行业中不可或缺的重要工艺装备，可以保证机械加工质量，提高生产效率，降低生产成本，减轻劳动强度，实现生产过程自动化，使用专用夹具还可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，所以夹具在机械加工中发挥着重要的作用，大量专用机床夹具的采用为大批量的生产提供了必要的条件。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，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。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 1.2 国内外研究现状 研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度1.2.1 国外研究现状 在机械加工制造业自动化发展方面, 发达国家机械制造技术已经达到相当水平, 实现了机械制造系统自动化。产品设计普遍采用计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助产品工程(CAE) 和计算机仿真等手段, 企业管理采用了科学的规范化的管理方法和手段, 在加工技术方面也已实现了底层的自动化, 包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV) 等。在这个基础上再提高制造系统的自动化水平, 对于改善企业的TQCS(T尽量缩短产品的交货时间或提早新产品上市时间、Q提高产品质量、C降低产品成本、S提高服务水平) 已无明显的作用。因此, 近10 余年来, 发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路, 提出了一系列新的制造系统，如计算机集成制造系统、智能制造系统、敏捷制造、并行工程等。智能制造系统是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络等人工智能技术应用到制造系统中，以解决复杂的决策问题, 提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺，学习工程技术人员的实践经验和知识，并用于解决生产中的实际问题，从而将工人、工程技术人员多年来积累起来的丰富而又宝贵的实践经验保存下来，在实际的生产中长期发挥作用。1.2.2 国内研究现状我国国内的夹具始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。 中国机械制造业的综合技术水平近几年有了大幅度提高，企业通过引进技术的消化吸收、技术改造、“工艺突破口”和全面质量管理等项工作的深入开展，使制造技术水平有了较大提高，一批先进的制造技术在生产中得到应用和普及，一大批重点骨干企业在关键工序增加了先进、精密、高效的关键设备。但与工业发达国家相比，仍存在阶段性的差距。集中反映为制造技术的落后；工业发达国家已普遍应用计算机辅助设计技术(CAD)，覆盖率超过60，而中国CAD的覆盖率仅为5左在。发达国家早在六十年代就已普遍采用优质高效低耗工艺及装备，而中国大部分企业仍然采用落后的工艺装备进行生产，优质高效低耗的先进工艺普及程度不足10。工业发达国家已普遍采用数控机床、加工中心，实现了柔性自动化，并正向智能化、集成化方向发展，而中国尚处在单机自动化、刚性自动化的阶段。目前制造技术来源大部分依赖国外技术，而自主开发的科技成果形成产业的较少。中国制造技术落后除了历史的原因以外，其他主要原因是：技术开发能力和技术创新能力薄弱，发展后劲不足；对引进技术的消化吸收仍停留在掌握已有技术、实现国产化的低层次上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度；技术开发经费不足；缺乏将科技成果转化为现实生产力的有效、健全的机制，作为其中最关键环节的企业没有真正成为开发的主体。还应看到，社会在注重以信息技术、生物工程、新材料、通讯生产为代表的高技术发展的同时，对制造技术在整个国民经济建设和整个科技开发体系中的地位认识不足。第二章 总体方案论述2.1课题的内容 本次设计主要是设计滑轴座的机加工综合工艺卡和车底面铣床夹具和钻6-22孔的钻模，从实际生产要求出发，突出实际应用，并以相关理论知识为纽带，紧密联系生产具有很强的实用性。2.2课题的目的 题目给出的零件是轴承座，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，同时轴承座分出部分动力将运动传给箱体。轴承座中的主轴是机床的关键零件。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。2.3课题的意义 通过本次毕业设计，使我在大学四年里所学的知识有了更进一步的巩固与提高，同时，也增强了自己分析问题与解决问题的能力，从而为今后更好地工作与学习打下了坚实的基础。第三章 滑轴座工艺分析3.1工艺规程 机械制造工艺与夹具是机械制造业的基础，是将设计图样转化成产品的必要条件。一套符合生产实际的工艺技术和夹具，可以实现产品的“优质、高产、低耗”的条件。工艺路线是制造单位按照规定的作业流程完成生产任务的途径，主要用来进行工序排产和车间成本统计。其包含了定位基准的选择，主要表面的加工，加工阶段的划分与工序的合理组合等内容。通过查阅王先逵主编机械制造工艺学。 3.1.1定位基准的选择 在制定工艺过程时，选择定位基准的主要目的是为了保证加工表面的位置精度，因此选择定位基准的总原则应该是从有较高位置精度要求的表面中进行选择。定位基准的选择包括粗基准和精基准的选择。在制订零件机械加工工艺路线时，总是首先考虑选择怎样的精基准把各个主要表面加工出来，然后再考虑选择怎么的粗基准把作为精基准的表面先加工出来。机械加工工艺路线的制定中粗基准和精基准的选择很关键，选择是否合理直接关系到加工工艺路线制订的全局。（1）粗基准的选择 粗基准的选择将影响到加工面与不加工面的相互位置，或影响到加工余量的分配，所以，正确选择粗基准对保证产品质量有重要影响。粗基准的选择原则是：1）保证相互位置要求的原则。如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。2）保证加工表面加工余量合理分配的原则。如果必须保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。例如在车床床身加工中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高，而且要求导轨面有均匀的金相组织和较高的耐磨性，因此希望加工时导轨面去除余量要小而且均匀。此时应以导轨面为粗基准，先加工底面，然后再以底面为精基准，加工导轨面。这就可以保证导轨面的加工余量均匀。3）便于工件装夹的原则。选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简单、操作方便等问题。为了保证定位准确，夹紧可靠，要求选用的粗基准尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其他缺陷。4）粗基准一般不得重复使用的原则。这是因为若毛坯的定位面很粗糙，在两次装夹中重复使用同一粗基准，就会造成相当大的定位误差。 壳体粗基准选择要求：在保证各加工表面均有加工余量的前提下，使主要孔加工余量均匀；还应保证定位、夹紧可靠。为了满足上述要求，一般壳体的主要孔的毛坯孔作为粗基准。3.1.2精基准的选择选择精基准的原则时主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。为此一般应遵循以下五条原则：1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可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）统一基准原则。应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证个表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都是顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多数表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。3）互为基准原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。4）自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。5）便于装夹原则。所选择的精基准，应能保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便。 此外，还应选择工件上精度高、尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。滑轴座上孔与孔、孔与平面、平面与平面之间都有较高的位置精度要求，这些要求的保证与精基准的选择有很大的关系。为此，通常优先考虑“基准统一”原则。使具有相互位置精度要求的大部分工序，尽可能用同一组基准定位。以避免因基准转换过多而带来的积累误差，并且由于采用同一基准，使所用夹具具有相似的结构形式，可减少夹具设计与制造工作量、降低成本。3.2主要表面的加工3.2.1滑轴座的平面加工 滑轴座平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。刨削平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了这些表面的位置精度。滑轴座平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加工。当批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率。3.2.2孔系加工 滑轴座的孔系，是有位置精度要求的各轴承孔的总和，其中有平行孔系和同轴孔系两类。 平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在车床、镗床上或专用机床上加工。 单件小批生产壳体时，为保证孔距精度主要采用划线法。为了提高划线找正的精度，可采用碰刀法，虽然精度有所提高，但由于划线、对刀、测量都要消耗较多的时间，所以生产率仍很低。 坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批量生产中也广泛采用，特别是在普通镗床上加装较精密的测量装置（如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精度。 必须指出，采用坐标法加工孔系时，原始孔和加工顺序的选定是很重要的。因为，各排孔的孔距是靠坐标尺寸保证的。坐标尺寸的积累误差会影响孔距精度。如果原始孔和孔的假定顺序选择的合理，就可以减少积累误差。3.2.2.1 加工阶段的划分与工序的合理组合 零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对保证零件质量，提高生产率，降低加工成本都至关重要。参考文献械加工工艺基础，机械加工工艺规程制订有：（1）加工阶段的划分 按加工性质和目的的不同，工艺过程一般可划分成粗加工、半精加工、精加工和光整加工几个阶段。划分加工阶段的作用是：能减少或消除内应力、切削力和切削热对精加工的影响；及早发现毛坯缺陷；便于安排热处理、可合理使用机床；避免或减少损伤已精加工过的表面。（2）工序的组合 组合工序有两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。 工序集中的特点：零件各个表面的加工集中在少数几个工序中完成，每个工序所安排的加工内容多；有利于保证各加工面间的相互位置精度要求；有利于采用高效机床和工艺装备；生产面积和操作工人数量减少；生产计划和生产组织得到简化；工件装夹次数减少。 工序分散的特点；工序多，工艺过程长，每个工序所包含的加工内容少；所使用的工艺设备和装备比较简单、易于调整和掌握；生产技术准备工作较容易，易于变换产品。3.3夹具设计部分镗孔夹具又称镗模它主要用于加工箱体，支架，泵头等工件上的单孔或孔系。镗模不仅广泛用于一般镗床和镗孔组合机床上也可以用于一般车床、铣床和摇臂钻床上，加工有较高精度要求的孔或孔系。镗床夹具，除具有定位元件、镗模支架、夹紧机构和夹具体等基本部分外，还有引导刀具的镗套。而且还像钻套布置在钻模板上一样，镗套也按照被加工孔或孔系的坐标位置，布置在一个或几个专用的镗孔的位置精度和孔的几何形状精度。 钻床夹具也称为钻模，它的结构特点是除有工件的定位、夹紧装置外，还有根据被加工孔的位置分布而设置的钻套和钻模板，用以确定刀具的位置，并防止刀具在加工过程中倾斜，从而保证被加工孔的位置精度。常用的钻模有固定式、回转式、翻转式和盖板式 4种。固定式钻模:钻模与工件在机床上的位置保持不变，用来加工单个孔或在摇臂钻床上钻削若干平行孔。回转式钻模:带有回转分度装置，在不松开工件的情况下可加工分布在同一圆周上的多个轴向平行孔、垂直和斜交于工件轴线的多个径向孔或几个表面上的孔。翻转式钻模：夹具体在几个方向上有支承面，加工时用手将其翻转到各所需的方向进行钻孔，适用于小工件。盖板式钻模：只有钻模板而无夹具体。使用时把钻模板直接安装在工件的定位基准面上，适用于在较大的工件上钻小孔。此外，还有移动式、滑柱式等钻模。一般的法兰、盘、座等钻模都是采用螺栓螺母和开口垫圈去压紧，然后钻孔的。 夹具的设计要考虑的有定位元件的选择，夹紧装置与夹紧力的确定以及典型夹具的设计原则等因素，我主要查阅了金属切削机床夹具设计手册机床夹具图册机床夹具设计与制造机械零件设计手册互换性技术与测量机械制造工艺学等资料和书籍。 在零件加工时，要考虑的重要问题之一就是如何将工件正确地装夹在机床上或夹具中。所谓装夹有两个含义，即定位和夹紧，有些书中将装夹称之为安装。李昌年主编机床夹具设计与制造有以下论述：1、定位元件的确定 定位是指确定工件在机床（工作台）上或夹具中占有正确位置的过程，通常可以理解为工件相对于切削刀具或磨具的一定位置，以保证加工尺寸和形位精度的要求。常用定位方法有：（1）工件以平面定位（2）工件以圆柱孔定位（3）工件以外圆表面定位（4）工件以其他表面定位（5）定位表面的组合（6）一面两孔定位2、夹紧装置和夹紧力与切削力的确定 夹紧是指工件在定位后将其固定，使其在加工过程中能承受重力、切削力等而保持定位位置不变的操作。（1）夹紧装置的确定夹紧装置时夹具的重要组成部分。在设计夹紧装置时，应注意满足以下要求：1）在加紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。2）夹紧力大小适当。夹紧机构应能保证在加工过程中工件不产生松动或振动，同时又要避免工件产生不适当的变形和表面损伤。 而且夹紧机构一般应有自锁作用。3）夹紧装置应操作方便、省力、安全。4）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单、紧凑、并尽量采用标准化元件。 （2）夹紧力切削力的确定夹紧力包括大小、方向和作用点三要素。夹紧力方向的选择一般应遵循以下原则：1）夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。 2）夹紧力作用方向尽量与工件刚度大的方向相一致，以减小工件夹紧变形。3）夹紧力作用方向应尽量与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。夹紧力作用点的选择：1）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变。2）夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部位，以减少工件夹紧变形。3）夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。夹紧力大小的计算：第四章 滑轴座零件分析4.1 钻6x22孔分析图4.1 钻6-22孔本设计的钻床部分设计是钻6个22通孔，这六个通孔分布于底座的两侧，这六个通孔对于75孔中心轴线的对称度为0.1，零件的两个侧面对于75孔中心轴线的对称度为0.3。所以钻床夹具的设计，可以根据103的凹面，零件的两个侧面，来作为夹具设计定位基准。4.2 铣底平面分析图4.2 75孔本设计用铣床加工底平面，其高度尺寸为278。零件地面与75孔中心轴线的垂直度为0.05，所以铣床夹具的设计，可以根据零件的上面，两端面，这三个面都可以用来作为加工底面的加工定位基准。根据对铣底面和钻6x22孔的分析来制定设计方案第五章 设计方案选型与分析5.1工艺方案一工艺方案一表工序10铸造工序20人工时效处理，非加工表面喷砂处理工序30粗、半精铣底面与上表面（尺寸168）工序40粗、半精铣孔两端面（尺寸278）工序50粗、半精、精铣两侧面（尺寸220）工序60粗、半精、精铣上表面（尺寸36）工序70上表面与大端面为基准，六点定位，砖模钻通孔工序80钻、攻上表面深10工序90底面、两孔为基准，一面两销装夹，粗、半精车外圆，、槽工序100粗、半精、精车通孔工序110粗、半精、精车孔，深11工序120粗、半精车孔，深工序130调头装夹，粗、半精车孔，深工序140钻小端面通孔，钻、攻通孔工序150钻大端面孔，深27工序160钻、攻大端面深22孔深26工序170钻、攻大端面深12孔，均布工序180钻深10沉头孔，通孔与大端面孔相交工序190钻通孔、攻深10螺纹工序200钳工去毛刺，清洗工序210指定M面以及其他非加工表面防锈处理，按色板喷漆工序220终检工序230入库5.2 工艺方案二工艺方案二表工序10铸造工序20人工时效处理，非加工表面喷砂处理工序30粗、半精铣底面与上表面（尺寸168）工序40粗、半精铣孔两端面（尺寸278）工序50粗、半精、精铣两侧面（尺寸220）工序60粗、半精、精铣上表面（尺寸36）工序70粗、半精车外圆，、槽工序80粗、半精、精车通孔工序90粗、半精、精车孔，深11工序100粗、半精车孔，深工序110调头装夹，粗、半精车孔，深工序120上表面与大端面为基准，六点定位，砖模钻通孔工序130钻、攻上表面深10工序140钻小端面通孔，钻、攻通孔工序150钻大端面孔，深27工序160钻、攻大端面深22孔深26工序170钻、攻大端面深12孔，均布工序180钻深10沉头孔，通孔与大端面孔相交工序190钻通孔、攻深10螺纹工序200钳工去毛刺，清洗工序210指定M面以及其他非加工表面防锈处理，按色板喷漆工序220终检工序230入库5.3工艺方案的比较与分析 对比以上工艺方案，工艺方案二是先进行内孔加工完成之后再进行钻孔工艺，显然是不合理的，因为这样会使得工装夹具更为复杂，并且难以定位，从而影响加工效率和加工质量；而方案一正好与方案二的加工工序相反，平面加工完后先进性钻孔工艺，工艺方案一中先把平面和孔加工完成后，可使用一面两销的定位方法对工件进行定位，进行车削加工工艺，这样既保证基准一致，同时简化工装夹具结构设计，减少加工用时，提高生产效率。5.4方案的确定最终工艺方案表工序10铸造工序20人工时效处理，非加工表面喷砂处理工序30粗、半精铣底面与上表面（尺寸168）工序40粗、半精铣孔两端面（尺寸278）工序50粗、半精、精铣两侧面（尺寸220）工序60粗、半精、精铣上表面（尺寸36）工序70上表面与大端面为基准，六点定位，砖模钻通孔工序80钻、攻上表面深10工序90底面、两孔为基准，一面两销装夹，粗、半精车外圆，、槽工序100粗、半精、精车通孔工序110粗、半精、精车孔，深11工序120粗、半精车孔，深工序130调头装夹，粗、半精车孔，深工序140钻小端面通孔，钻、攻通孔工序150钻大端面孔，深27工序160钻、攻大端面深22孔深26工序170钻、攻大端面深12孔，均布工序180钻深10沉头孔，通孔与大端面孔相交工序190钻通孔、攻深10螺纹工序200钳工去毛刺，清洗工序210指定M面以及其他非加工表面防锈处理，按色板喷漆工序220终检工序230入库5.5方案的特点及创新在本课题的设计中，选择方案一，并对方案一的机床选择以及加工时的工装夹具进行设计前的优化考虑，制定较为合理、高效的工艺流程。本方案先加工面后加工孔，再进行车削加工内孔，主要是因为底平面和大端面是以后工序的主要定位基准面，为提高定位精度，这样可以保证孔的加工质量和位置公差，不会导致偏孔。在本方案中，零件的孔系加工都采用了专用夹具，提高了生产效率。钻孔时，采用专用组合钻床，减少装夹次数，提高了生产效率，而且提高了加工的精度。5.5.1夹具设计的方案设计：（1）确定夹具的类型。（2）根据六点定位规则确定工件的定位方式，选择合适的定位元件。（3）确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置。（4）确定刀具的调整方案，选择合适的对刀元件或导向元件。（5）确定夹具与机床的连接方式。（6）确定其他元件和装置的结构形式，如分度装置、靠模装置等。（7）确定夹具总体布局和具体的结构形式。（8）绘制总体草图。（9）进行工序精度分析。（10）对动力夹紧力验算。第六章 确定夹具的类型6.1钻床夹具类型 图6.1 钻床夹具钻床夹具以160和115凸出的面作为定位基准面，利用活塞杆带动压板压紧，然后通过两侧板压住，两侧支撑钉顶紧。再盖上顶板，顶板上面有六个孔分别插入钻套。6.2铣床夹具类型图6.2 铣床夹具铣床夹具以零件的顶面作为定位基准面，用螺杆带动压板压住零件侧端面，采用两面夹紧使零件完全定位6.3基准面的选择6.3.1 粗基准的选择 基准的选择影响各加工面的余量分配及不需加工表面之间的位置精度。这两方面的要求常相互矛盾，因此在选择粗基准时，必须首先明确那一方面是主要的，一般可遵循如下原则： 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中精度要求较高的表面作粗基准。 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应该选择该表面作粗基准。 选作粗基准的表面，应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。 粗基准一般只能使用一次，即不应重复使用，以免产生较大的位置误差。 6.3.2精基准的选择 选择精基准时应考虑如何保证加工精度和装夹准确方便等因素，一般遵循如下原则： 用设计基准作为精基准，以便消除基准不重合误差，即所谓“基准重合”原则。 当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，即所谓“基准统一”原则。 选作统一基准的表面，一般都应是面积较大、孔以及其他距离较远的几个面的组合。 当精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而且均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，而该加工表面与表面之间的位置精度则要求由先行工序保证，即遵循“自为基准”原则。 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，在选择精度基准时，可遵循“互为基准”的原则。 精基准的选择应使定位准确，夹紧可靠。为此，精基准的面积与被加工表面相比，应有较大的长度与宽度，以提高其位置精度。 因此曲轴的设计加工应采用统一基准原则，交替或共同使用中心孔和外表面作为定位基准。 6.4 零件表面加工方法的选择6.4.1零件表面的加工方法 首先取决于加工表面应有的技术要求。但应注意，这些技术要求不是一定就是零件图所规定的要求，有时还可能由于工艺上的原因而在某些方面高于零件图上的要求。如果由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求，或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。 当明确了各加工表面的技术要求后，即可据此选择能保证该要求的最终加工方法，并确定需几个工步的加工方法。所选择的加工方法，应满足零件的质量、良好的加工经济性和高的经济效率的要求。为此，选择加工方法时应考虑以下各因素： 任何一种加工方法能获得的加工精度和表面粗糙度都有一个相当大的范围，但只有在某一个较窄的范围才是经济的，这个范围的加工精度就是经济加工精度。为此，在选择加工方法时，应选择相应的能获得经济加工精度的加工方法。例如，公差为IT7级的和表面粗糙度为Ra0.4外圆表面，通过精心车削可以达到精度要求，但不如采用摸削经济。各种加工方法可达到的经济加工精度和表面粗糙度，可参阅工艺设计手册中的有关资料。 要考虑工件材料的性质。例如，对淬火钢应采用磨削加工，但对有色金属采用磨削加工就会发生困难，所以一般采用金刚镗削或高速精细车削加工。 要考虑工件的结构形状和尺寸大小。例如，回转工件可以用车削或磨削等加工孔，而轴承座上IT7级公差的孔，一般就不宜采用车削或磨削，而通常采用镗削或铰削加工。孔径小的宜采用铰孔，孔径大或长度较短的孔宜采用镗孔。 要考虑生产率和经济性要求。中批大量生产时，应采用高效率的先进工艺，如平面和孔的加工采用拉削代替普通的铣、刨和镗孔等加工方法。甚至可以从根本上改变毛坯的制造方法，以减少机械加工的劳动量。 要考虑工厂或车间的现有设备情况和技术条件。选择加工方法时应充分利用现有的设备，挖掘企业的潜力，发挥工人的积极性和创造性。但也应考虑不断改进现有的加工方法和设备，采用新技术和提高工艺水平，此外还应考虑设备负荷的平衡。 6.4.2加工顺序的安排 零件表面的加工方法确定之后，就要安排加工的先后顺序，同时还要安排热处理、检验等其他工序在工艺过程中的位置。零件加工顺序安排的是否合适，对加工质量、生产效率率和经济性有较大的影响。现将有关加工顺序安排的原则和应注意的问题分述如下。 加工工艺的划分 零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分为几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可以划分如下几个阶段： 粗加工阶段 这个阶段主要任务是却去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率的问题。 半精加工阶段 这阶段的作用是为零件主要表面的精加工做好准备（达到一定的精度和表面粗糙度，的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝、铣键槽等），一般在热加工以前进行。 精加工阶段 对于零件上的精度和表面粗糙度要求高（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这个阶段的任务主要是提高加工表面的各项精度要求和降低表面粗糙度。 有时由于毛坯余量特别大，加工表面十分粗糙，在粗加工前还需要去黑皮的加工阶段，称荒加工阶段。为了及时地发现毛坯的缺陷和减少运输工作量，通常把荒加工放在毛坯车间中进行。此外，对零件上的精度和表面粗糙要求特高的表面还应在精加工后进行光整加工。称为光整加工阶段。 机械加工顺序的安排 一个零件上往往有几个加工表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随便安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。 热处理工序的安排 热处理工序在工艺过程中的安排是否恰当，是影响零件加工质量和材料使用性能的重要因素。热处理的方法、次数和在工艺过程中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。 6.5钻床夹具工艺（1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用立式钻床加工比较合理。（2）然后工件主要定位部分为直径为22mm的圆孔，这样我设想用一面两销定位，正好满足六点定位原理，所以这里就是选择两面一销的优点。（3）最后将两面一销先固定在一块底板上，利用内六角螺钉和定位销定位和夹紧，两面一销把工件定位后，可利用移动压板来对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向应该垂直与工件的轴线方向，作用点为轴的切点。6.6设计方法与结果（1）首先对工件的加工要进行分析，已知工件为圆柱柱，在圆柱端面上钻4-M8的孔，根据工件的形状和加工要求，我认为采用钻床比较合理。（2）然后，根据六点定位原理，选用两面一销，大面短圆柱销定5个自由度，短销定1个自由度，正好满足六点定位原理，由于限制了六方自由度，所以只需要将工件夹紧就可以进行加工了，在垂直方向上进行夹紧，可以利用移动压板，进行夹紧，因为移动压板简单使用，而且不影响加工过程，所以最总选择移动压板进行夹紧。（3）最后，对整个夹紧方案分析得出，定位约合六点定位原理，夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。第七章 分析计算及设计要求7.1夹具夹紧力计算夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密密切的关系。夹紧力的大小要适当。夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。 理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的。因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。 通过查阅机床夹具设计手册第二章2.2夹紧力的确定，估算夹紧力的一般方法是将夹具与工件看成是一个刚性系统，根据工件所受的切削力、夹紧力（大型工件应考虑工件重力、惯性力等）的作用状况，找出在加工中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力。即 式中：为实际所需夹紧力（N），W为理论夹紧力，K为安全系数。安全系数K可按下式计算：切削力的计算：切削力有圆周切削分力、径向切削分力和轴向切削分力。由参考文献机床夹具设计手册查表1-2-3可得：圆周切削分力公式：径向切削分力公式 ： 轴向切削分力公式 ： 式中， 7.2夹具设计要求7.2.1基本要求1夹具应满足零件加工工序的精度要求，特别是对于精加工工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和位置公差等。2夹具应达到加工生产率的要求。3夹具的操作要方便、安全。4能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。5要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。6要具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修 注：车床精加工用的夹具侧重于加工精度的要求等7.2.2夹具的设计方法 主要是绘制所需的图样同时制定有关的技术要求。应在参阅有关典型夹具图样的基础上，按加工要求构思出设计方案，再经修改，最后确定夹具的结构。7.2.3夹具设计的步骤 1设计的准备：夹具设计前，设计人员应明确设计任务和要求，根据任务认真调查研究，要收集所需资料，并对其进行分析： （1）收集产品零件图、装配图、毛坯图、工序图和工艺规程等技术文件，分析零件的作用、形状、结构特点、材料和技术要求。 （2）分析零件的加工工艺规程，特别是本工序半成品的形状、尺寸、加工余量、切削余量和所使用的工艺基准。 （3）分析工艺装配设计任务书（4）了解所使用的机床规格、性能、精度以及夹具连接部分结构的联系尺寸。（5）了解所使用的刀具、量具的规格（6）收集有关设计的资料，其中包括国家标准、部颁标准、企业标准等资料已经典型夹具资料。7.3定位误差分析 定位误差的分析 所谓定位误差,是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即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。 为了保证加工精度要求我们加工时应满足下列关系式 e总T式中e总各种因素产生误差的总和 T工件被加工尺寸的公差。 在这里我们只研究有夹具有关的定位方法所引起的定位误差对加工精度的影响因此上式又可写成 e定+WT 式中e定定位误差 W除定位误差外其它因素所引起的误差总和可按加工经济精度查表确定。 所以由上式知道 定e定-或者e定3/1定e。 定位误差的组成及产生原因有以下两个方面 1、定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以 e不表示。 2、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，称基准位置误差即定位基准的相对应位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以 e基表示。 故有 e定=e不+e 基(2.7) 此工式是在加工尺寸方向上的代数和。 在本设计的定位方式中因为工序基准与定位基准重合，故e不= 0e定=e基1.定位误差，此项主要是定位孔8与定位销8的间隙产生，最大间隙为0.02mm。 2.钻套与衬套的配合间隙有12H7/g6可知最大间隙为0.024mm。 3.钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽略。 4.钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具,产生中心
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