机械制造技术课程设计-箱体零件加工工艺及镗φ52孔夹具设计

箱体零件加工工艺及镗φ52孔夹具设计目录摘要 IABSTRACT II第1章绪论 21.1课题目的及意义 21.2国内外发展动态 21.3主要研究内容 3第2章零件工艺规程的设计 52.1零件的作用及工艺分析 52.2确定零件毛坯制造方式并绘制毛坯图 52.3定位基准的选择 62.4拟订机械加工工艺过程 82.5刀具、夹具及量具的选取 12第3章各工序切削参数的计算 14计算各工序切削参数 14第4章铣床夹具的设计 274.1工件定位方案的分析 274.2定位元件的设计 274.3刀具对定装置设计 284.3夹紧装置设计 294.4夹具精度分析 324.5夹紧力计算 324.6夹具的内部结构及使用说明 33第6章总结与展望 456.1总结 456.2展望 45参考文献 46致谢 47第1章绪论1.1课题目的及意义本课题来源于生产实践。工装夹具是工艺装备的重要组成部分，是工艺过程中最活跃的因素之一，并直接影响产品的质量、生产效率及加工成本。随着科学技术的不断进步，机械产品的数量递增，与之相适应的机床夹具得到迅猛的发展。因此研究出快捷、即能保证机械加工精度，又能满足生产需求的夹具设计，具有十分重要的意义！加工工艺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。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。[5]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。我们这次毕业设计的课题是箱体零件加工工艺与夹具设计，绘制箱体零件零件图一张；绘制夹具装配图及零件图一张；对箱体零件进行工艺分析。其中需要我们了解箱体零件主要起到支承、固定作用。这次毕业设计与机械设计制造及其自动化有比较全面的相关的知识体系。[1]机械制造工艺与夹具是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它，就不能开发制造出先进的产品和保证产品质量，不能提高生产率，降低成本和缩短生产周期。加之通过毕业设计实习调研，完成该课题可对我们大学四年期间所学的知识进行一次较为全面的专业训练，可以培养我们掌握如何运用过去所学的知识去解决生产中实际问题的方法，增强从事本专业实际工作所必需的基本能力和开发研究能力，为我们以后走上工作岗位打下一个良好的基础。[3]1.2国内外发展动态国外的研究现状如图1-1所示是一种车床夹具，主要由数字控制的支承元件、定位元件和夹紧元件组成的装置，可以代替机床工作台或固定在机床工作台上，能够做出多种布局的机电程控式夹具。该夹具在空间异型薄壁零件加工、飞机蒙皮切边、复合材料零件修整与钻孔、飞机装配和激光焊接等方面得到广泛应用。西班牙某公司研制了一种TORRESTOOL夹具系统，如图1-2所示。在一个零件的设计生产中，夹具设计制造的费用占到整个过程费用的10~20%。夹具因需要一定的生产成本和准备周期，故广泛用于成批、大量生产中。[4]图1-1车床夹具图2-2TORRESTOOL夹具系统世界上还有许多基于T型槽的夹具系统，比较著名的有：WhartonUnitool（英格兰），YCII（俄罗斯），CATIC（中国），Halder（德国）系统。基于销钉的组合夹具主要是通过基座上的定位孔实现对夹具元件精确定位和紧固作用的，主要的系统有：BlucoTechnik（德国，美国），APP（德国），Qu-Co（美国），Stevens（美国），CarrLane（美国），SAFE（美国），TJMGS（中国），CPII（俄罗斯）。国内的研究现状随着数控机床与加工中心在实际生产中的普遍应用，满足高适应要求的夹具在计算机集成制造系统（CIMS）与柔性制造系统（FMS）发展的形势下应运而生。国内加工设备已具有相当规模，加工在生产中已占有较大的比重并将继续扩大，而与之对应的机床夹具却并未受到足够的重视。工件的加工精度取决于夹具,在加工工艺稳定的条件下,利用此夹具加工零件的精度有保障。国内企业对传统工装夹具历来比较重视，但对数控机床夹具的应用却缺乏足够的认识和规划。[6]全行业绝大多数国有企业完成了改制或民营化，大规模以上法兰盘企业中，国有企业仅剩9家，民营企业成为一支生力军，已经有几家法兰盘公司在国内外成功上市，利用资本市场资金实现企业的发展，有几家超过10亿元的法兰盘企业集团成立，兼备重组趋势显现，一批企业争相进行大规模的技术改造，添置现代化工艺装备，搬迁扩建，完成了企业脱胎换骨的改造，建造试验台架，“十一五”期间法兰盘行业开发了一大批具有自主知识产权的新产品。随着行业装备条件、技术水平的不断提高，我国法兰盘产品也在向更高层次发展。国内法兰盘行业的总体水平将大大提升，关键法兰盘技术将逐步得到突破，中国将成为优质法兰盘的生产制造和出口国。[10]1.3主要研究内容1、研究内容本次设计详细分析了箱体零件的工艺性，制定了一套低成本的机械加工工艺规程，包括工艺过程卡和工艺卡片的制定，计算了各道工序的工序尺寸以及加工定时，设计了主要工序的专用夹具并绘制了夹具装配图和零件图。对于这次的毕业设计，我从以下这几点做了准备：调研和查阅资料调研和查阅资料确定箱体零件的加工工艺和夹具设计方案确定箱体零件的结构特点和工艺性分析确定夹具设计的要求规范箱体零件的工艺过程卡片编写定位方案的确定和夹紧方案的确定设计夹具图的草图完成设计图纸，说明书夹具零件图绘制2.设计完成成果（1）箱体零件机械加工工艺过程卡片；（2）箱体零件机械加工工序卡片；（3）箱体零件图、毛坯图、三维模型；（4）专用夹具三维装配模型、装配图、零件图；（5）设计说明书一份；第2章零件工艺规程的设计2.1零件的作用及工艺分析图2-1箱体零件详图箱体零件形状不是规则零件，毛坯采用铸造成型，主要加工面为箱体底面、顶面、左右端面，另外需要加工的重要表面有、、、内孔以及各端面的螺纹孔，零件的整体表面的粗糙度不是很高的。零件半成品是具有热处理要求的铸件。为了确保装配的可靠性跟操作的准确性，零件的精度有很高的要求。2.2确定零件毛坯制造方式并绘制毛坯图一般零件的毛坯主要有三种形式，包括毛坯铸件、毛坯锻件以及毛坯棒料等。各种毛坯具有各自不同的特点，其中铸造毛坯具有高强度的特点，适合用于形状比较简单的零件制造毛坯。锻造毛坯适合用于钢制零件，在这三种毛坯当中锻造毛坯的力学性能是最好的，特别注意的一点是尺寸特别大的零件受到尺寸的限制一般采用自由锻，另外中小型零件可以选择模锻，具有复杂形状的零件不可采用自由锻；对于形状比较复杂的零件可以采用铸造毛坯；具有回转外圆柱面的零件一般采用成型棒料作为毛坯。技术要求：1.铸件是不许有裂纹、气孔、疏松等缺陷。2.去除毛刺飞边，未注倒角C1.5，未注圆角R2-R3。3.未注表格面粗糙度为12.5μm。4.毛坯需经人工时效，以消除内应力。5.内孔公差要求：φ40J7、φ52J7、φ47J76.没有标注的公差原那么就按照GB/T1804-2000-m的相关要求。7.没有标注好的形位公差是应该符合GB/T1804-1996-k的相关要求。8.φ40J7、φ52J7、φ47J7有平行度、垂直度和同轴度要求。9.φ40J7、φ52J7、φ47J7内孔表面粗糙度要求达到1.6。10.安装孔位置尺寸公差±0.3。箱体的材料采用HT200，并且箱体零件的形状比较复杂，主体存在内孔和表面需要加工，不适合采用型材毛坯和锻造毛坯，根据上述毛坯制造方法分析，决定采用HT200铸造毛坯作为箱体零件的毛坯制造方法。根据以上分析绘制毛坯图，毛坯图见图2-2。图2-2箱体零件毛坯图2.3定位基准的选择零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，我们叫做粗基准。在加工中，我们一般都会先使用粗基准。下面我们就来具体的介绍一下零件加工粗基准选择遵循哪些原则。选择粗基准时，重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提供可靠精基准。具体选择一般应遵下列原则：1、为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。2、为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。3、为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。4、为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。5、粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。精基准的选择主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠，其选择原则如下：1、基准重合原则2、基准统一原则3、自为基准原则4、互为基准原则5、便于装夹原则按照上述基准选择的原则，本课题的箱体基准选择分析如下：为了满足上述要求，基准选择以汽车箱体大外圆端面作为粗基准，先以汽车箱体大外圆端面互为基准加工出端面，再以端面定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。具体基准选择如下图所示图2-3粗、精基准示意图2.4拟订机械加工工艺过程1．选择表格面的加工方式加工表面加工方法经济加工精度底面粗铣-精铣8~10级顶面粗铣-精铣8~10级左端面粗铣-精铣8~10级右端面粗铣-精铣8~10级内孔粗镗-半精镗-精镗6~7级内孔粗镗-半精镗-精镗6~7级内孔粗镗-半精镗-精镗6~7级螺纹孔钻-攻8~10级螺纹孔钻-攻8~10级内孔钻-攻8~10级2．把工艺的过程方案进行确认工艺规程拟定原则1）首先要加工基准面就是指零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”。[11]2）然后划分加工阶段一般加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。3、接着先孔后面就是指对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。4、最后就是关于主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨等），这个应放在工艺路线最后阶段进行，以免光整加工的表面，由于工序间的转运和安装而受到损伤。[12]零件加工时，一般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，通常将整个工艺过程划分为以下四个加工阶段：1、粗加工阶段本阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准和均匀而适当的余量。此外，应注意提高生产率。2、半精加工阶段本阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备（达到一定的精度、粗糙度和精加工余量）并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽等），一般在热处理前进行。3、精加工阶段本阶段的作用是使零件主要表面的加工达到图样要求。此阶段切去的余量很少。4、光整加工阶段本阶段的作用是提高加工面的尺寸精度和表面质量，减小加工面粗糙度值，一般不用来纠正形状误差和位置误差。主要适于公差等级在IT6以上，粗糙度值Ra在0.2μm以下的表面。[13]热处理工序的安排，应根据零件材料和热处理目的而定。拟好方案因为各个表面的加工方式和粗精加工的标准已经确定，现在就根据“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”“基准先行”的标准。工序号工序名称工序内容10铸铸造毛坯141×142×14420热处理人工时效处理30清砂清理工件表面40铣粗铣底面50铣粗铣顶面粗铣60台阶面60铣精铣底面70铣 精铣顶面 精铣60台阶面80钻钻底面孔2-φ6.8（对角方向）钻底面孔2-φ9（对角方向）扩、铰底面孔2-φ9（对角方向）锪孔4-φ2090铣一面两孔定位，粗铣左右端面100铣一面两孔定位，精铣左右端面110镗粗镗内孔φ50半精镗内孔φ51.8精镗内孔φ52120镗粗镗内孔φ38半精镗内孔φ39.8精镗内孔φ40130镗粗镗内孔φ45半精镗内孔φ46.8精镗内孔φ47140镗镗孔φ54150钻钻攻顶面4-M6螺纹孔160钻钻攻内腔端面3-M6螺纹孔170钻钻攻右端面3-M5螺纹孔180铣铣左端面7mm宽槽190去毛刺去毛刺200检验检验关键尺寸210入库入库表格2-1工艺的流程方案一工序号工序名称工序内容10铸铸造毛坯141×142×14420热处理人工时效处理30清砂清理工件表面40铣粗铣底面50铣粗铣顶面60铣粗铣60台阶面70铣精铣底面80铣精铣顶面90铣精铣60台阶面100钻钻底面孔2-φ6.8（对角方向）钻底面孔2-φ9（对角方向）扩、铰底面孔2-φ9（对角方向）锪孔4-φ20110铣一面两孔定位，粗铣左端面120铣一面两孔定位，粗铣右端面130铣一面两孔定位，精铣左端面140铣一面两孔定位，精铣右端面150镗粗镗内孔φ50半精镗内孔φ51.8160精镗内孔φ52170镗粗镗内孔φ38半精镗内孔φ39.8精镗内孔φ40180镗粗镗内孔φ45半精镗内孔φ46.8精镗内孔φ47190镗镗孔φ54200钻钻攻顶面4-M6螺纹孔210钻钻攻内腔端面3-M6螺纹孔220钻钻攻右端面3-M5螺纹孔230铣铣左端面7mm宽槽240去毛刺去毛刺250检验检验关键尺寸260入库入库表格2-1工艺的流程方案二分析以上两道工艺路线，均是优先加工出零件的上下端面以及底面上的安装孔，其中底面上的安装孔有两个对角孔需要进行铰孔，作为后续定位基准孔使用，后续加工均采用一面两孔的定位方法，另外两道工序均是先加工各个表面，最后加工内孔，符合“先面后孔”的要求；不同之处，工艺路线二将各个表面均分开加工，工序相对分散，而工艺路线一将左右端面合并为一个工序加工，工序相对集中，由任务书可知，该零件的生产纲领是大批量生产，工序编制应采用工序集中更为合理，需要的加工设备智能化程度有比较高的要求，经济性相对较高，综上选择工艺路线一较为合理。2.5刀具、夹具及量具的选取加工中最重要的是刀具，任何一把刀具停止工作，都意味着生产出现停顿。但并不意味着每把刀具都具有同样重要的地位。切削加工时间最长的刀具对生产周期的影响更大，因此同等前提下，应当给予这把刀具更多关注。此外，还应该注意加工关键部件及加工公差范围要求最严格的刀具。另外，对切屑控制相对差的刀具，如钻头、切槽刀、螺纹加工刀具也应重点关注。因为切屑控制不佳会引起停机。加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；■孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；■螺纹加工刀具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；■齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；■切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外，还有组合刀具。按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类：■通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；■成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；■展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。工序号工序名称工序内容车间设备工艺装备10铸铸造毛坯141×142×14420热处理人工时效处理30清砂清理工件表面40铣粗铣底面机加X52K立式铣床镶齿面铣刀、游标卡尺50铣粗铣顶面机加X52K立式铣床镶齿面铣刀、游标卡尺粗铣60台阶面60铣精铣底面机加X52K立式铣床镶齿面铣刀、游标卡尺70铣精铣顶面机加X52K立式铣床镶齿面铣刀、游标卡尺精铣60台阶面80钻钻底面孔2-φ6.8（对角方向）机加Z550立式钻床麻花钻丝攻锪孔钻扩孔钻铰刀钻底面孔2-φ9（对角方向）扩、铰底面孔2-φ9（对角方向）锪孔4-φ2090铣一面两孔定位，粗铣左右端面机加组合铣床镶齿面铣刀、游标卡尺100铣一面两孔定位，精铣左右端面机加组合铣床镶齿面铣刀、游标卡尺110镗粗镗内孔φ50机加T611卧式镗床内孔镗刀游标卡尺内径百分表半精镗内孔φ51.8精镗内孔φ52120镗粗镗内孔φ38机加内孔镗刀游标卡尺内径百分表半精镗内孔φ39.8精镗内孔φ40130镗粗镗内孔φ45机加内孔镗刀游标卡尺内径百分表半精镗内孔φ46.8精镗内孔φ47140镗镗孔φ54机加内孔镗刀、游标卡尺150钻钻攻顶面4-M6螺纹孔机加麻花钻、丝锥160钻钻攻内腔端面3-M6螺纹孔机加麻花钻、丝锥170钻钻攻右端面3-M5螺纹孔机加麻花钻、丝锥180铣铣左端面7mm宽槽机加立铣刀、游标卡尺190去毛刺去毛刺200检验检验关键尺寸210入库入库第3章各工序切削参数的计算任何传统机加工操作的基本目的是从毛坯中逐渐去除多余的材料层（减法制造），以赋予基本形状和尺寸并具有合理光滑的表面光洁度。对于任何加工或材料去除操作，工件和刀具之间的三个相对运动是必不可少的，这实际上是主要的切削参数。所有三个参数的同时作用导致以切屑形式从工件上去除材料。下面提供这三个切割参数或相对运动。1.切削速度（Vc）提供必要切削运动的最重要的切削参数。它可以通过旋转或往复运动传递到切削工具或工件上。对于旋转刀具（如铣、钻、磨）或旋转工件（如车削），刀具或工件的圆周速度被视为切削速度。然而，在工件和刀具都不旋转的情况下，刀具或工件的平移速度给出了预期的切削速度。2.进给速度（s）辅助切削运动由进给速度提供。通常进给速度方向与切削速度方向垂直。进给速度的主要目标是从大表面去除材料。基本上，它有助于通过移动刀具或工件来覆盖工件的整个表面。3.切削深度(t)三次切削运动，提供需要通过机加工去除的材料的必要深度。它以毫米表示。它通常在第三个垂直方向上给出（速度、进给和切削深度通常作用在相互垂直的方向上）。计算各工序切削参数工序010：铸造工序020：热处理工序030：清砂工序040：粗铣底面使用机床：X52K立式铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序050：粗铣顶面、粗铣φ60台阶面1.粗铣顶面使用机床：X52K立式铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：2.粗铣φ60台阶面使用机床：X52K立式铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序060：精铣底面使用机床：X52K立式铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序070：精铣顶面、精铣φ60台阶面1.精铣顶面使用机床：X52K立式铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：2.精铣φ60台阶面使用机床：X52K立式铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序080：钻底面孔2-φ6.8（对角方向）、钻底面孔2-φ9（对角方向）、扩、铰底面孔2-φ9（对角方向）、锪孔4-φ201.钻底面孔2-φ6.8（对角方向）：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：2.钻底面孔2-φ9（对角方向）：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：3.扩孔2-φ8.8：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：6.铰孔2-φ9：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：工序090：一面两孔定位，粗铣左右端面使用机床：组合铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序100：一面两孔定位，精铣左右端面使用机床：组合铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序110：加工Φ52内孔1、粗镗Φ50孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：2、半精镗Φ51.8孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：3、精镗Φ52孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序120：加工Φ40内孔1、粗镗Φ38孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：2、半精镗Φ39.8孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：3、精镗Φ40孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序130：加工Φ47内孔1、粗镗Φ45孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：2、半精镗Φ46.8孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：3、精镗Φ47孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序140：加工Φ54内孔镗孔Φ54孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序150：钻攻顶面4-M6螺纹孔：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：工序160：钻攻顶面3-M5螺纹孔：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：工序180：铣左端面7mm宽槽使用机床：X52K立式铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：第4章镗床夹具的设计镗床夹具又称镗模。它是用来加工箱体、支架等工件上的精密孔或孔系的机床夹具。镗模的分类：根据镗套的布置形式不同，分为双支撑镗模、单支承镗模和无支承镗模。双支撑镗模中镗杆与主轴采用浮动连接，镗孔位置精度由镗模保证，消除机床主轴回转误差的影响，分为前后支承镗模、后双支撑镗模；但支撑镗模，只有一个导向支承，镗杆与主轴采用固定连接，分为前单支承镗模、和单支承镗模，镗套设置在刀具的后方。本次夹具设计是针对箱体φ52内孔镗削加工。应该考虑到该孔轴线同轴度、平行度和垂直度要求，加工将达到7级精度，进行加工的时候也需要为后面的精加工作铺垫，由于该零件是大批量生产还应考虑到如何提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量。4.1工件定位方案的分析涉及工序110：加工φ52内孔详细的工序图见图4-1图4-1工序简图定位基准的选择：镗削箱体φ52内孔这道工序中，对于定位方式的设计应注意工件在夹具中的定位方式应有较高的定位精度，不发生过定位干涉，便于安装工件，为保证工件定位正确，应使工件在空间的自由度都受到限制满足工件的加工要求。分析箱体零件图选择箱盖底面和两个对角分布的φ9安装孔为基准进行定位。4.2定位元件的设计夹具的定位方法是确定出定位基准面后根据零件表面特征分析来选择定位元件，该工序的定位在基准是箱体斜面和两个侧面，故可在该基础上进行定位元件的设计。本夹具为镗削专用夹具，采用“一面两孔”原理进行定位，其中支承板和圆柱销及菱形销结构如下图所示图4-2条形支承板结构简图图4-3圆柱支承钉结构简图图4-4菱形销结构简图4.3刀具引导装置设计设计镗模时，除了定位、夹紧装置外，主要考虑与镗刀密切相关的刀具导向装置的合理选用（镗套、镗杆）。1）镗套：用于引导镗杆。镗套的结构形式和精度直接影响被加工孔的精度。常用的镗套有以下两类。①固定式镗套：即在镗孔过程中不随镗杆转动的镗套。标准结构的固定式镗套与快换钻套结构相似。A型不带油杯和油槽，镗杆上开油槽；B型则带油杯和油槽能充分润滑。②回转式镗套在镗孔过程中随镗杆一起转动，镗杆与镗套之间只有相对移动无相对转动，减少镗套磨损，不会因摩擦发热出现“卡死”现象。这类镗套适用于高速镗孔。镗床加工所采用的刀具是镗刀，其中镗刀需要设计引导装置，该装置目前已经标准化，选择A型镗套作为镗刀的引导装置，其结构简图如下图所示图4-4A型镗套结构简图4.3夹紧装置设计夹具夹紧装置需要满足以下要求：1）由于夹紧是在定位之后，工件的定位是加工过程中直接保证加工精度的过程，所以夹紧之后工件还需要保证正确的定位位置。2）夹紧力要足够大，要可以抵抗加工过过程中的切削力，工件在加工过程中不可以移动。常见的几种夹紧机构螺旋夹紧机构图4-4螺旋夹紧机构偏心夹紧机构图4-5偏心夹紧机构斜楔夹紧机构图4-6斜楔夹紧机构定心夹紧机构图4-7定心夹紧机构图4-8螺旋夹紧机构中压板的简图本夹具采用的夹紧机构为螺旋夹紧机构，该机构直接由压板作用在箱体端面上，夹紧力为六角法兰面螺母提供。工件定位之后，工件夹紧时顺时针旋转螺母，使得工件的一个端面与压板的一个端面贴合。逆时针旋转螺母，工件拆卸；需要加工另外工件，重复以上操作。4.4底板的设计底板用于机床上时，通过设置螺纹孔、铰孔和槽等，可以更容易的设置与安装夹具，一般根据加工中心工作台的形状制作，作用包括对工件的高度进行调整、保护机床工作台，还能根据需要调整工件朝向，进行多面同时加工。1.底板、底座的种类立式加工中心主要使用底板。卧式加工中心除了使用基础底板以外还有单面底座、双面底座和四面底座。卧式加工中心为了对应各种工件尺寸，还会使用六面和八面底座。2.底板、底座安装面的种类底板、底座夹具安装面的安装方式有T形槽形式、螺栓孔形式、基准孔形式等。此外，实际加工使用的时候，为了尽可能完美地使加工中心精度和夹具安装面的精度一致，还有自行加工的形式。机床所在工厂的地面倾斜、多年使用后主轴的倾斜等，每台机床都会有个体性，可以通过对夹具安装面所持有的余料进行加工，使之契合机床个体性，让夹具安装面的精度更高。还有就是可以在机床外进行工装、工件的拆装形式：工装快换。底板、夹具体由于是整个夹具的基础部分，其余零部件都是安装在夹具体上，要求夹具在加工过程中尽量减少震动，所以夹具体通常选择铸铁作为加工材料，另外在夹具体上设计有螺钉安装孔，便于夹具与机床工作台进行刚性连接，本次设计的夹具底板零件图如图4-9所示。图4-9底板尺寸图4.5夹具精度分析工件定位误差的来源主要有两个方面：（1）由于工件的定位表面或夹具上的定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差，常用表示。（2）由于工件的工序基准与定位基准不重合引起的定位误差，称为基准不重合误差，常用表示。在采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。因此，计算定位误差首先要找出工序尺寸的工序基准，然后求其在加工尺寸方向上的最大变动量即可。因此在设计机床专用夹具的时候，应尽量选择零件的设计基准为工艺定位基准，这样可以大大减少夹具的定位误差。工件以两孔一面在两销一面上定位，两孔常用定位元件为圆柱销和削边销，工件在平面上的运动方式有：平移、转动、平移与转动图5-6基准相对位置变化分析1）在两销连线方向上的平移因削边销间隙的增大，平移由圆柱销所在定位副决定2）垂直两销连线方向上的转动图5-7定位误差分析图5-8两孔定位时垂直两孔连线方向尺寸定位误差分析已知：工件以两个孔和零件底面为定位基准。已知零件上两孔中心距为，试设计两定位销尺寸并计算定位误差。①首先确定定位销的中心距和尺寸公差。夹具体中两个定位销的间距基本尺寸和孔间距的基本尺寸相同，两销中心距可取为，在此则两销中心距为②确定圆柱销尺寸及公差圆柱销直径的基本尺寸（最大尺寸）是该定位孔的最小极限尺寸，配合一般按g6或者f7选取。则圆柱销直径为③按相关表格选取削边销的尺寸则、④求出削边销与其配合孔的最小配合间隙其中：：工件上两孔中心距的公差：夹具上两销中心距的公差：圆柱销和与之配合孔的最小间隙：工件上与菱形销配合孔的最小直径削边销与孔的配合取h6，取其公差差为-0.009mm，因此削边销直径为⑤计算定位误差基准移位误差为孔轴配合的最大间隙转角误差为双向转动误差为0.05°4.5夹紧力计算夹紧力对于数控车床的而言，并非是在任何情况下都会使用到，但一旦使用到就需要大家会计算。一般地，夹紧力的大小对工件安装的可靠性、工件和夹具数控车床的变形、夹紧机构的复杂程度等有很大关系。工件夹紧力三要素的确定，准确确定夹紧力三要素(方向、作用点、大小)是一个不容忽视的。

1.夹紧力方向的确定（1）夹紧力的方向不应破坏工件定位。夹紧力有向上的分力FW，使工件离开原来的准确定位位置。（2）夹紧力方向应指向主要定位表面。2.夹紧力作用点的确定（1）夹紧力的作用点应落在支承范围内。（2）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。薄壁套筒的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形就会小得多，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性较好的凸边上。改变着力点的位置，以减少夹紧变形。（3）夹紧力的作用点应靠近工件的加工部位夹紧力阔别加工部位，因此钻床应在加工部位加上辅助夹紧机构，以防止加工时发生振动，影响加工质量和安全。3.夹紧力大小的估算加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力及重力等的作用，理论上夹紧力的作用应与上述力(力矩)的作用相平衡。但是切削力的大小和方向在加工过程中是变化的，因此夹紧力的大小只能进行粗略的估算。估算的方法：（1）找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力（2）为了简便，只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响（3）根据工件状态，列出力摇臂钻床(力矩)的平衡方程式，解出夹紧力的大小，还应适当考虑安全系数。镗削力计算公式如下：主切削力：径向切削力：进给力（轴向力）：根据夹紧结构，其中主切削力对夹具影响较大，故计算主切削力查询《切削用量简明手册》确定各个参数大小如下：、、、、、、径向切削力：镗削加工产生的径向分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡。即：（）计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力即：取k=2这样才能保证这个夹具能够安全的工作。4.6夹具的内部结构及使用说明通过指导老师的认证指导跟翻阅相关的夹具设计的其他案例，设计出了图4-9看到的机床镗削的专用夹具：图4-9镗夹具的总装图本夹具为箱体零件镗加工∅52J7内孔专用夹具，该夹具主要由夹具体、条形支撑板、圆柱销、菱形销以及压板等组成，其中定位原件是条形支撑板、圆柱销和菱形销，工件采用一面两孔定位方式进行定位，箱体6个自由度都被限制，为完全定位满足加工要求；另外夹具采用螺旋夹紧机构来对工件进行夹紧，利用1个压板将工件夹紧在夹具中，操作简单、方便，在提供工件正确的加工位置同时可以减少工人劳动，提高加工效率。图4-10镗夹具三维示意图第5章总结与展望5.1总结本次毕业设计的过程可以说对我的影响是非常大的，从开始拿到设计题目时的一筹莫展，到毕业设计结束后的运筹帷幄，一路走过来的艰辛真是很难忘记。在这里，我要感谢设计过程中我的指导教师，从最开始的课题下发，到过程中的修改、指导、学习，再到最后的答辩指导，我的指导老师给了我很大的帮助。再次感谢我的指导老师，要是没有你的悉心指导，发现我的问题并指导我改正，也不会有后来我的顺利完成毕业设计。我的这次毕业论文设计时关于零件加工工艺及夹具的设计，通过这个设计，我比较全面完整地综合运用了机械加工工艺及加工夹具的设计方面相关的知识，真正做到了理论联系实际，通过这次设计我能够通过零件的加工要求来设计零件的机械加工工艺规程和加工过程中的夹具设计，同时我还学会了相关专业书籍和工具书的查找，这个过程也对我的机械相关知识做了一个巩固，提高了我的分析问题、解决问题的能力。通过本次机械加工工工艺及夹具的设计我可以比较准确的设计出一个零件的加工工艺规程和指定工艺的加工夹具的设计。这个是我专业知识方面的提升，在态度方面我也得到了一定的提升：学会了一宗独立分析问题和解决问题的态度，一种在遇到困难不言放弃的从容不迫的态度，这些都增强了我以后工作当中的工作信心。5.2展望机械制造工艺夹具的设计涉及到的方面比较多，涵盖的范围比较广，涉及到机械制造、机械设计、机械加工工艺设计以及加工自动化等方面，我这次选择的设计课题是零件的机械加工工工艺设计以及专用夹具的设计，课题所涉及到的内容比较多，主要有零件机械加工工工艺规程的设计、加工参数确定、夹具的设计等等，对学生的要求比较高。虽然我们课堂上是学习了这些知识，但是运用到实践当中这还是第一次，所以在以后的工作当中，对于这些知识的运用肯定会涉及到很多，而本次毕业设计只是这些知识的最简单的应用。放眼未来的工作和学习，我们所要学会的不仅仅是这