S1105柴油机箱体钻孔夹具及组合机床设计.doc
（通过答辩）S1105柴油机箱体钻孔夹具及组合机床设计（含全套CAD图纸）
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（通过答辩）S1105柴油机箱体钻孔夹具及组合机床设计（含全套CAD图纸）,通过,答辩,S1105,柴油机,箱体,钻孔,夹具,组合,机床,设计,全套,CAD,图纸
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宁XX大学毕业设计(论文)S1105柴油机箱体钻孔夹具及组合机床设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要本文是对S1105柴油机零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对S1105柴油机零件的两道工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计两套气动夹具。关键词：S1105柴油机，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具VAbstractThis article is about the body parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the stuffing box cover part two process designing special fixture.Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design with two sets of pneumatic fixture.Key words:,processing technology, processing method, process documentation, fixture目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 绪论11.1 机械加工工艺概述11.2机械加工工艺流程11.3夹具概述21.4机床夹具的功能21.5机床夹具的发展趋势31.5.1机床夹具的现状31.5.2现代机床夹具的发展方向4第2章 零件的分析52.1 零件的作用52.2 零件的工艺分析5第3章 工艺规程设计63.1 毛坯的制造形式63.2 基准面的选择63.2.1粗基准的选择63.2.2 精基准的选择63.3 制订工艺路线63.3.1 工艺线路方案一73.3.2工艺路线方案二83.3.3 工艺方案的比较与分析93.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定103.5 确定切削用量及基本工时114 组合机床的总体设计244.1 组合机床方案的制定244.1.1 制定工艺方案244.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。244.2 确定切削用量及选择刀具264.2.1 确定工序间余量264.2.2 选择切削用量264.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率274.2.4 选择刀具结构274.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制274.3.1 被加工零件工序图274.3.2 加工示意图294.3.3 机床联系尺寸图334.3.4 生产率计算卡35第5章 钻孔专用夹具设计375.1 问题的指出435.2 夹具设计435.2.1 定位基准的选择434.2.2 切削力及夹紧力的计算435.3 定位误差的分析455.4 定位元件设计455.5 定位误差分析475.6 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计475.7 夹具精度分析495.8 夹具设计及操作的简要说明50总结51参 考 文 献52致谢53第1章 绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。 总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2机械加工工艺流程机械加工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之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。1.3夹具概述夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。 “工欲善其事，必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。1.4机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。（1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。1.5机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.5.1机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作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，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来，数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，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）适用于精密加工的高精度机床夹具。4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。6）提高机床夹具的标准化程度。1.5.2现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5m；精密心轴的同轴度公差可控制在1m内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.20.5m。高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为2600r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。53 第2章 零件的分析2.1 零件的作用题目所给定的零件是S1105柴油机（附图1），其主要作用是保证对箱体起固定箱体各零部件作用。2.2 零件的工艺分析S1105柴油机的零件图中规定了一系列技术要求：（查表1.4-28机械制造工艺设计简明手册）1、底面2、顶面3、左端面4、右端面5、上下凸台面6、各面孔系第3章 工艺规程设计3.1 毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。由于年产量为成批大量，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。3.2 基准面的选择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证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。3.2.1粗基准的选择 对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）3.2.2 精基准的选择按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法：当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。采用锥堵或锥套心轴。精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。3.3 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺线路方案一05 铸造 铸坯、清理、喷丸。消除内应力、涂漆10 铣 粗铣上、下表面20 铣 粗铣两侧面30 铣 粗铣两端面40 铣 精铣上、下面50 铣 精铣两侧面60 铣 精铣两端面70 镗 粗镗缸孔及主轴孔80 镗 粗镗缸孔及轴孔90 钻 钻后端面及上、下面各孔95 钻 斜油孔引窝100 钻 钻缸盖及两侧面各孔110 镗 半精镗缸孔及凸轮轴孔120 镗 镗平衡轴止推槽130 钻 钻斜油孔140 镗 精镗缸孔及凸轮轴孔150 钻 钻主轴承盖结合面三孔，扩缸盖六孔160 钻 钻、扩、铰、挤挺杆孔170 攻 攻后端面及上、下面螺孔180 攻 攻缸盖及两侧面螺孔190 钻 钻定位销孔、钻水孔200 铣 铣内腔小凸台平面210 攻 攻主轴承盖结合面螺纹220 钻 钻孔、攻丝230 钻 钻斜油孔240 检查250 清洗 清洗3.3.2工艺路线方案二05 铸造 铸坯、清理、喷丸。消除内应力、涂漆10 镗 粗镗缸孔及主轴孔20 镗 粗镗缸孔及凸轮轴孔30 铣 粗铣上、下表面40 铣 粗铣两侧面50 铣 粗铣两端面60 铣 精铣上、下面70 铣 精铣两侧面80 铣 精铣两端面90 镗 粗镗缸孔及主轴孔100 镗 粗镗缸孔及凸轮轴孔110 钻 钻后端面及上、下面各孔120 钻 斜油孔引窝130 钻 钻缸盖及两侧面各孔140 镗 半精镗缸孔及凸轮轴孔150 镗 镗平衡轴止推槽160 钻 钻斜油孔170 镗 精镗缸孔及凸轮轴孔180 钻 钻主轴承盖结合面三孔，扩缸盖六孔190 钻 钻、扩、铰、挤挺杆孔170 攻 攻后端面及上、下面螺孔180 攻 攻缸盖及两侧面螺孔190 钻 钻定位销孔、钻水孔200 铣 铣内腔小凸台平面210 攻 攻主轴承盖结合面M14螺纹220 钻 钻孔、攻丝230 钻 钻斜油孔240 检查250 清洗 清洗3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一是采用铣削方式加工端面，且是先加工12孔后精加工外圆面和方案二是使用车削方式加工两端面，12孔的加工放在最后。两相比较起来可以看出，由于零件的端面尺寸不大，应车削端面，在中批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。这样由于钻孔属于粗加工，其精度要求不高，且切削力较大，可能会引起已加工表面变形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工艺路线确定如下：05 铸造 铸坯、清理、喷丸。消除内应力、涂漆10 铣 粗铣上、下表面20 铣 粗铣两侧面30 铣 粗铣两端面40 铣 精铣上、下面50 铣 精铣两侧面60 铣 精铣两端面70 镗 粗镗缸孔及主轴孔80 镗 粗镗缸孔及凸轮轴孔90 钻 钻后端面及上、下面各孔95 钻 斜油孔引窝100 钻 钻缸盖及两侧面各孔110 镗 半精镗缸孔及凸轮轴孔120 镗 镗平衡轴止推槽130 钻 钻斜油孔140 镗 精镗缸孔及凸轮轴孔150 钻 钻主轴承盖结合面三孔，扩缸盖六孔160 钻 钻、扩、铰、挤挺杆孔170 攻 攻后端面及上、下面螺孔180 攻 攻缸盖及两侧面螺孔190 钻 钻定位销孔、钻水孔200 铣 铣内腔小凸台平面210 攻 攻主轴承盖结合面M14螺纹220 钻 钻孔、攻丝230 钻 钻斜油孔240 检查250 清洗 清洗以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程卡片”。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“S1105柴油机”零件材料为HT200，硬度为HBS190241，毛坯质量约为25kg，生产类型为中批生产，采用机器造型铸造毛坯。根据上述材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：由于铸件大量生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由表3.1-24，铸件尺寸公差等级为IT10级，表3.1-23选取错箱值为1.0mm。又见表3.1-27，得铸铁件加工余量等级为7级，表3.1-26选加工余量为6mm，所以可确定主要加工面的总余量见下表2-6。表2-6 主要表面的毛坯尺寸及公差/mm主要面尺寸总余量公差上表面6+60.046下表面6+60.052两侧面6+60.052两端面6+60.052缸孔3.5+3.50.011轴孔3.5+3.50.022凸轴孔2.75+2.750.0253.5 确定切削用量及基本工时工序20 粗铣左右端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=200mm，齿数z=12，粗铣时去背吃刀量 =5mm,精铣时取 = 1mm，每齿进给量= 0.3mm, 根据金属切削手册 取 =100 ， 基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=单件时间：= 工序30 粗铣前后端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=315mm，齿数z=16，粗铣时去背吃刀量 = 5mm，每齿进给量= 0.3mm, 根据金属切削手册 取 =100 基本时间：=辅助时间： = 服务时间：=单件时间： =工序40 粗铣上下端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=200mm，齿数z=12，粗铣时去背吃刀量 =5mm,每齿进给量= 0.3mm, 根据金属切削手册 取 =100 ， 基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=单件时间：=工序50 精铣前后端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=315mm，齿数z=16，粗铣时去背吃刀量 = 1mm，每齿进给量= 0.2mm, 根据金属切削手册 取 =110 基本时间：=辅助时间： = 服务时间：=单件时间： =工序60 精铣左右端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=200mm，齿数z=12，精铣时取 = 1mm，每齿进给量= 0.2mm, 根据金属切削手册 取 =110 ， 基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=单件时间：=工序70 精铣上下端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=200mm，齿数z=12，精铣时取 = 1mm，每齿进给量= 0.2mm, 根据金属切削手册 取 =110 ， 基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=单件时间：=工序80 镗前后面的孔卧式多轴组合镗床，专业夹具，硬质合金镗刀根据图示其要求的精度是R1.6，则确定加工方案为：粗镗半精镗精镗对于大批生产，砂型机器造型，取尺寸公差等级为10级，加工余量为G级，底侧面加工余量等级，砂型铸造孔的余量等级需降低一级选用，其加工余量为CT10级，查加工手册确定每侧的加工余量为2mm，故毛坯的总加工余量为4mm。224的圆精镗余量：0.7mm； 半精镗余量：1.3mm； 粗镗余量：4-1.3-0.7=2mm；这个工序尺寸的基本尺寸： 半精镗：224-0.7=223.3； 粗镗：223.5-1.3=222； 毛坯：222-2=220；1）粗镗时：切削用量：2 = 0.3 取=60m/min 由得取n=250r/min，则实际速度为v=59m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01min 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min2）半精镗时：切削用量：1.3 = 0.2 取=80m/min 由得取n=330r/min，则实际速度为v=78.3m/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01min 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min3）精镗时：切削用量：0.7 = 0.15 取=60m/min 由得取n=245r/min，则实际速度为v=61.03m/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.35+0.06）=0.02min 单件时间：=0.35+0.06+0.02=0.43min工序90 镗82的孔82的孔精镗余量：0.7mm； 半精镗余量：1.3mm； 粗镗余量：4-1.3-0.7=2mm；则个工序尺寸的基本尺寸： 半精镗：82-0.7=81.3； 粗镗：81.3-1.3=80； 毛坯：80-2=78；1）粗镗时：切削用量：2 = 0.3 取=60m/min 由得取n=250r/min，则实际速度为v=59m/mmin基本时间：辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01min 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min2）半精镗时：切削用量：1.3 = 0.2 取=80m/min 由得取n=330r/min，则实际速度为v=78.3m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.213）精镗时：切削用量：0.7 = 0.15 取=60m/min 由得取n=245r/min，则实际速度为v=61.03m/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.35+0.06）=0.02min 单件时间：=0.35+0.06+0.02=0.43min工序100 镗4-62M7的孔62的孔精镗余量：0.5mm； 半精镗余量：1.5mm； 粗镗余量：4-1.5-0.5=2mm；则个工序尺寸的基本尺寸： 半精镗：62-0.5=61.5； 粗镗：61.5-1.5=60； 毛坯：60-2=58；1）粗镗时：切削用量：2 = 0.3 取=60m/min 由得 取n=250r/min，则实际速度为v=59m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01min 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min2）半精镗时：切削用量：1.5 = 0.2 取=80m/min 由得 取n=330r/min，则实际速度为v=78.3m/mmin基本时间： 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.213）精镗时：切削用量：0.5 = 0.15 取=60m/min 由得 取n=245r/min，则实际速度为v=61.03m/mmin基本时间： 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.35+0.06）=0.02min 单件时间：=0.35+0.06+0.02=0.43min工序110 镗左端面122H7的孔精度为R1.6，所以任选用粗镗半精镗精镗选用卧式多面多轴组合镗床，专用夹具毛坯选用：126mm；粗镗：124mm；半精镗：122.5mm； 精镗：122mm；1）粗镗时：切削用量：2 = 0.3 取=60m/min 由得= 取n=250r/min，则实际速度为v=59m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min2）半精镗时：切削用量：1.5 = 0.2 取=80m/min 由得= 取n=330r/min，则实际速度为v=78.3m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01min 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min3）精镗时：切削用量：0.5 = 0.15 取=60m/min 由得n=243r/min取n=245r/min，则实际速度为v=61.03m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.35+0.06）=0.02 单件时间：=0.35+0.06+0.02=0.43工序120 镗左端128H10深8mm的孔选用卧式多面多轴组合镗床，专用夹具，选用粗镗一次进给，毛坯选择130mm；粗镗时：切削用量：2 = 0.2 取=60m/min 由得= 取n=250r/min，则实际速度为v=59m/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21切削用量：0.25 = 0.3 取=0.3m/s= 基本时间：= 辅助时间：=0.180.52=0.09服务时间：=0.05（0.52+0.09）=0.03 单件时间：=0.52+0.09+0.03=0.64工序80 钻前、后、左端面螺纹孔选用卧式三面多轴攻组合机床，定位及夹紧选用专用夹具：（1） 钻9-M8-6H螺纹底孔深16孔深20切削用量：3.33 = 0.12，=15.3m/min,钻头直径D=6.65mm:r/min（2） 钻M10-6H螺纹底孔深20孔口切削用量：4.25 = 0.142，=16.6m/min,钻头直径D=8.5mm:r/min（3） 钻2x3-M86H通孔均布 切削用量：3.33 = 0.12，=15.3m/min,钻头直径D=6.65mm: r/min（4）钻6-M8H6深15孔深18均布切削用量：3.33 = 0.12，=15.3m/min,钻头直径D=6.65mm: r/min（5）钻2-M8-6H通孔切削用量：3.3 = 0.12，=15.3m/min,钻头直径D=6.65mm: r/min（6）钻轴承孔90的凸台面定位销孔4.8切削用量：2.4 = 0.08，=16.2m/min,钻头直径D=4.8mm: r/min（7）钻4-M20-5H6H 18.5切削用量：7.2 = 0.2，=23.5m/min,钻头直径D=18.5mm: r/min（8）割2-65H12 挡圈槽割刀：2.2 = 0.076，=23.5m/min,钻头直径D=2mm: r/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：单件时间：工序130 钻上、下、右端面螺纹孔和其他孔 选用卧式三面多轴组合机床，定位及夹紧选用专用夹具：（1） 钻16-M8-6H螺纹孔切削用量：3.3 = 0.168，=18.2m/min,钻头直径D=6.65mm: r/min（2）钻4-13-H6孔切削用量：6.5 = 0.329，=18,钻头直径D=13mm；r/min（3） 钻4-M10-6H螺纹孔切削用量：4.25 = 0.227，=17mm,钻头直径D=8.5mm: r/min（4）钻6-M8-6H螺纹孔切削用量：3.33 = 0.168，=18.2mm,钻头直径D=6.65mm: r/min（5）钻M12-6H螺纹孔切削用量：5.6 = 0.3，=15.4mm,钻头直径D=10.2mm: r/min（6）钻6-M8-6H深14mm螺纹孔切削用量：3.3 = 0.147，=16.4m/min,钻头直径D=6.65mm:r/min（7）钻4-M10-6H深18mm螺纹孔切削用量：4.25 = 0.227，=17m/min,钻头直径D=8.5mm:r/min（8）钻2-M16-H8螺纹通孔切削用量：0.01 = 0.78，=6.03m/min,钻头直径D=15mm:r/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：单件时间：工序140 精铰左端面孔4M20螺纹攻丝前的孔选用卧式单面多轴攻组合机床，上、下端面的各孔和螺纹孔在同一台组合机床上同一工位加工，定位及夹紧选用专用夹具：（1）精铰右端面4-M202-6H螺纹孔：切削用量：7.2 = 0.2，=23.5m/min,钻头直径D=18.5mm: r/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：单件时间：工序150 钻孔扩孔精铰左端面孔2-16H8 选用立式钻床Z3025，定位及夹紧选用专用夹具，钻孔选用硬质合金麻花钻，D=15mm， = 0.63mm/r；扩孔时D=15.85mm， = 0.175mm ,= 0.63mm/r；铰刀选用YG铰刀，D=16mm, = 0.8mm/r, = 0.075mm , =0.35m/min 取n=500r/min则实际速度基本时间: 辅助时间：服务时间：单件时间：（2）2-16H8孔的边缘倒角：选用立式钻床Z3025，定位及夹紧选用专用夹具，选用硬质合金锥面刀，取 = 1mm，=0.6m/min， = 0.8mm/r。工序160 攻上、下、左、右、前、后端面螺纹孔，分别选用三面多轴组合机床，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢机动丝锥（W18Cr4V ）加工螺纹，加工每个螺纹丝锥每转的进给量等与其所加工的螺纹的导程。一般情况下，丝锥工作时的转速都比较低，但是组合机床加工螺纹的时间很短，在很多情况下其时间是很短的，不严格的情况下，可以忽略比较。工序19钻挺柱孔将定位于基准及工件定位面清楚杂物后上料压紧，然后把2-28导柱用手压紧，可通过毛坯导柱不碰导柱可开始加工钻挺柱孔2-14.5工具：15（长150）锥柄麻花钻0.125 = 0.78，=6.03m/min,钻头直径D=15mm: r/min4 组合机床的总体设计4.1 组合机床方案的制定4.1.1 制定工艺方案零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工零件（S1105柴油机箱体）的零件图（图3.1）(1) 加工孔的主要技术要求。孔的位置度公差为0.05mm。工件材料为HT200，HB170-241HBS要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量2万件，单班制生产(2) 工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为0.05mm。根据组合机床的工艺方法及能达到的精度，可采用如下的加工方案：一次性加工通孔。 (3) 定位基准及夹紧点的选择加工此零件上的孔，以上表面限制三个自由度和右端面限制三个自由度，位于中间的孔通过螺杆起到了很好的夹紧作用。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，由于工件是大批量生产，因此在设计时就认为是人工夹紧。4.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。(1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。S1105柴油机箱体钻孔的精度要求较高，可采用钻孔组合机床。为了加工出表面粗糙度为Ra1.6um的孔，采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，被加工零件图如图3.1所示图3.1 S1105柴油机箱体 (2) 被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此S1105柴油机箱体的材料是HT200、硬度HB170241。采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。一般来说，孔中心线与定位基准面平行且需由一面或几面加工的箱体宜用卧式机床，立式机床适宜加工定位基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件，而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而中小型零件则多采用多工位机床加工。此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的，工件较小，其孔分布较密集，多轴箱体积较大，一次钻孔，选择立式钻床。(3) 零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为2万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。(4) 机床使用条件根据使用组合机床对车间布置情况、工序间的联系、技术能力和自然条件等的要求来选择适合的组合机床。综合以上所述：通过对S1105柴油机箱体零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定设计四轴头多工位同步钻床。4.2 确定切削用量及选择刀具4.2.1 确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，以消除转、定位误差的影响。在钻孔时，直径上工序间余量均为0.2mm。4.2.2 选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低30%左右多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（mm/min）应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和同的每转 进给量（mm/r）与其适应。以满足直径的加需要，即： 3.1式中： 各主轴转速（r/min） 各主轴进给量（mm/r） 动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于S1105柴油机箱体钻孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：孔钻头直径D=18mm，进给量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min4.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下：切削力： =263.2 =2618=2378.5N切削扭矩： =103.3 =10 =9979Nmm切削功率： =3.4 =997918/(97403.1818)=0.43kw 式中： HB布氏硬度 F切削力（N） D钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） T切削扭矩(Nmm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw)4.2.4 选择刀具结构S1105柴油机箱体的布氏硬度在HB170-241，孔径D刀具的材料选择高速钢钻头（W18Cr4V），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准18mm的麻花钻。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有3050mm的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。4.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制总体设计方案的图纸表达形式“三图一卡”设计，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。4.3.1 被加工零件工序图1、被加工零件工序图的作用及内容被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹具部位及被加工零件的材料、硬度等状况的图纸。它是在原零件图基础上，突出本机床的加工的内容，加上必要的说明绘制成的，是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。S1105柴油机箱体钻孔组合机床的被加工零件工序图如3.2所示。图上主要内容：（1）被加工零件的形状，主要外廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。（2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。（3）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、绘制被加工零件工序图的注意事项（1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要图出被本机床的加工内容。绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图及剖位视图，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关粗实线标记。如图3.2中定位基准，机械夹压位置及方向，辅助支承均须用规定的符号部（用细实线）表清楚，凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方面用表示出来。图3.2S1105柴油机箱体工序图（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。4.3.2 加工示意图1、加工示意图的作用和内容加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。图3.3为S1105柴油机箱体钻孔的加工示意图图3.3加工示意图在图上应标注的内容：（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（2）工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。（3）主轴的结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。2、绘制加工示意图之前的有关计算（1）刀具的选择 刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。刀具的选择前已述及，此处就不在追述了。（2）导向套的选择 在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的内容。1）选择导向类型 根据刀具导向部分直径和刀具导向的线速度v=18m/min，选择固定式导向。2）导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表：表3.1 固定导向装置的标准尺dd1DD1D2ll1l2l3l4L5882230341504018121746固定装置的配合如下表：表3.2 固定装置的配合导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F8）H7/g6H7/n6g6固定导向装置的布置如图3.4所示图4.4 固定导向装置的布置（3）初定主轴类型、尺寸、外伸长度因为轴的材料为40Cr，剪切弹性模量G=81.0GPa,刚性主轴取14（0）m,所以B取3.316，根据刚性条件计算主轴的直径为： dB3.59式中： d轴直径（mm）（24.65） T轴所承受的转矩（Nmm）B系数本设计中主轴直径d=25mm,主轴外伸长度为：L=115mm，D/为40/28。（4）选择刀具接杆 由以上可知，多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的,连接杆如图3.5所示， 图3.5 可调连接杆连接杆上的尺寸d与主轴外伸长度的内孔D配合，因此，根据接杆直径d选择刀具接杆参数如表3.3所示：表3.3 可调接杆的尺寸dD1(h6)d2d3Ll1l2l3螺母厚度28Tr282莫氏1号13.0613618551425012（5）确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图3.3所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离（图中的尺寸321mm）,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。（6）工作进给长度的确定 如图3.6工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。切入长应应根据工件端面误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值，因此取=8mm，切出长度=1/3d+(38)= x18+712mm，所以=8+12+12=32mm.（7）快进长度的确定 考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里取快速退回行程为120mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度120-45=75mm. 图3.6 工作进给长度4.3.3 机床联系尺寸图图3.7 机床联系尺寸图1、联系尺寸图的作用和内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力箱、动力滑台、立柱、立柱底座加上专用部件组合而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。如图3.7所示，机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数、工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。2、选用动力部件选用动力部件主要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。（1）滑台的选用 通常，根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。1）驱动形式的确定 根据对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合具体的加工要求，使用条件选择HY系列液压滑台。2）确定轴向进给力 滑台所需的进给力=42378.5=9518N 式中： 各主轴加工时所产生的轴向力由于滑台工作时，除了克服各主轴的轴的向力外，还要克服滑台移动时所产生的摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于9.518KN。3）确定进给速度 液压滑台的工作进给速度规定一定范围内无级调速，对液压滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的0.51倍;液压进给系统中采用应力继电器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速度=nf=18mm/min。所以选择1HY32A液压滑台，工作进给速度范围20650mm/min，快速速度10m/min。4）确定滑台行程 滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。前备量的作用是动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差以及刀具磨损后能向前调整。本系统前备量为20mm，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地，为方便装卸刀具，这里取80mm,所以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之和。即：行程L120+20+80=220mm，取L630mm。综合上述条件，确定液压动力滑台型号1HY32A,以及相配套的滑台底座（1CC321型）。（2）由下式确定动力箱的选用 动力箱主要依据多轴所需的电动机功率来选用，在多轴箱没有设计之前，可算 3.66*0.430.83.225KW式中：多轴箱传动效率，加工黑色金属时0.80.9；有色金属时0.70.8，本系统加工HT200，取0.8动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合主轴要求的转速大小选择。因此，选用电动机型号为Y132M1-6的1TD32I型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为180mm。主要技术参数如下表：表3.4电机型号及参数主电机传动型号转速范围（r/min）主电机功率（）配套主轴部件型号电机转速输出转速D50 Y132M1-696047041HY32A,1CC321,1CD3213、配套支承部件的选用立柱底座1CD322。4、确定装料高度装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离，在现阶段设计组合机床时，装料高度可视具体情况在H5801060mm之间选取，本系统取装料高度为800mm。5、中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足滑台在其上面联接安装的需要，又考虑到与立柱底座相连接。因此，中间底座采用侧底座1CD321。6、确定多轴箱轮廓尺寸本机床配置的多轴箱总厚度为340mm，宽度和高度按标准尺寸中选取。计算时，多轴箱的宽度B和高度H可确定为：B=320，H=250根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸BH=320250mm。4.3.4 生产率计算卡生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等技术文件，通过生产率计算卡，可以分析拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。计算如下：切削时间： T切= L/vf+t停3.7 = 45/74.710/415 =0.625 min式中： T切机加工时间（min） L工进行程长度（mm） vf 刀具进给量（mm/min） t停死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转510 r所需要时间。这里取10r辅助时间 T辅 = +t移+t装3.8 = （75120）/1000+0.13+2= 3.325min 式中： L3、L4 分别为动力部件快进、快退长度（mm） vfk 快速移动速度（mm/min） t移 工作台移动时间（min）,一般为0.050.13min,取0.13 min t装 装卸工件时间（min）一般为0.51.5min,本例取2min机床生产率 Q1 = 60/T单3.9 = 60/（T切+T辅） =60/（0.625+3.295） =15.3 件/h机床负荷率按下式计算 = Q / Q1100%3.10 = A / Q1tk100% =20000/15.31950100% =67.04% 式中：Q机床的理想生产率（件/h） A年生产纲领（件） tk年工作时间，单班制工作时间tk =1950h表3.5 生产率计算卡第5章 钻孔专用夹具设计机床夹具概述在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。机床夹具的组成 1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。机床的分类机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，1、 拼装夹具。2、 按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。工件的装夹方法工件装夹的方法有两种：1、 将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上2、 将工件装夹在家具上采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件有如下优点：a、保证加工精度，稳定加工质量b、缩短辅助时间，提高劳动生产率c、扩大机床的使用范围，实现“一机多能”d、改善工人的劳动条件，降低生产成本工件在夹具中的定位（1）工件的定位的基本原理l 六点定则用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原则”，简称“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。l 限制工件自由度与加工要求的关系工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。在工件定位时，以下情况允许不完全定位：a 加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。b 毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。c 加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位称为重复定位。重复定位分两种情况：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。它将造成工件定位不稳定，降低加工精度，使工件或定位元件产生变形，甚至无法安装和加工。因此，不可用重复定位是不允许的。 当工件的一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增强工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。在生产实际中，可用重复定位被大量采用l 基准、对定位元件的基本要求a. 定位基准的选择定位基准的选择，应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合；尽量用精基准作为定位基准；遵守基准统一原则；应使工件安装稳定，加工中所引起的变形最小；应使工件定位方便，夹紧可靠。b. 对定位元件的基本要求足够的精度、足够的强度和刚度、耐磨性好、工艺性好、便于清理切削。（2）工件定位方式及其定位元件a.工件以平面定位。工件以平面作为定位基准时，所用定位元件一般可分为主要支承和辅助支承。主要支承用来限制工件的自由度，具有独立定位的作用。辅助支承用来加强工件的支承刚性，不起限制工件自由度的作用。 b.工件以圆柱孔定位。工件以圆柱孔为定位基准，如套类、齿轮、拨叉等。此种定位方式所用的定位元件有圆柱定位销、定位心轴和圆锥定位销等。 c.工件以外圆柱面定位。工件以外圆柱面定位时，常用的定位元件有：V形块、定位套和半圆套。定位误差的分析 造成定位误差的原因有两个：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差b；二是定位基准与限制位基准不重合，由此产生基准位移误差y 。 基准不重合误差b是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。基准位移误差y是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影夹紧装置的组成(1)夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。a. 动力装置 产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧力的来源，夹紧分手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧是靠人力；机动夹紧是采用动力装置。常用的动力装置有液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、气-液联动装置和真空装置等。b. 夹紧装置 传递夹紧力。动力装置所产生的力或人力要正确地作用到工件上，需有适当的传动机构。传递机构是把原动力传递给夹紧装置。它由两种构件组成，一是接受原始作用力的构件，二是中间传力机构。(2)、夹紧装置的设计要求夹紧装置的设计和选用是否正确，都保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大的影响。因此，夹紧装置应满足以下要求：a. 夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。b.夹紧力的大小适当。保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧可靠牢固，振动小，又不超出允许的变形。c.夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，越应设计较复杂、效率较高的夹紧装置。d.具有良好的结构工艺性。力求简单，便于制造维修，操作安全方便，并且省力。夹紧力的确定(1) 夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要的定位基面。a. 夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(2) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。(3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。估算的方法：一是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；二是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。估算的步骤：a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：FJFJ需。夹具体（1）夹具体毛坯的类型a.铸造夹具体b.焊接夹具体c.锻造夹具体d.装配夹具体e.型材夹具体（2）夹具体应满足的几本要求a.应有足够的强度和刚度。b.力求结构简单及装卸工件方便。c.结构工艺性好。d.排除切削方便。e.在机床上安装稳定可靠。f.具有适当的精度和尺寸稳定性。分度装置（1）分度装置的类型a.回转分度装置。 回转分度装置是指工件在一次装夹中，通过夹具的某些部分带动工件转动一定的角度完成多工位加工的分度装置。b.直线分度装置。 是指工件在一次装夹中，通过夹具的某些部分带动工件直线移动一定距离完成多工位加工的分度装置。（2）回转分度装置的组成1) 回转分度装置由固定部分、转动部分、对定机构、锁紧机构等组成。a. 固定部分 固定部分是整个装置的基础，常与夹具体连接成一体。b. 转动部分 转动部分是分度时随之转动的元件，实现工件的转位。c. 对定机构 对定机构的作用是转位分度后，确保其转动部分相对固定部分的位置，得到正确定位，实现分度要求。e. 锁紧机构 锁紧机构是分度对定后将转动部分和固定部分紧固在一起，减小加工时的振动，确保分度装置的工作精度。 2)分度对定机构a.钢球对定机构 b.枪栓式圆柱销对定机构 c.手拉式菱形销对定机构d.齿轮齿条操纵的圆锥销对定机构f.杠杆操作单斜面对定机构3)锁紧机构 当分度对定好之后，必须将转盘锁紧，以增强分度装置的刚度和稳定性。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计钻孔的钻床专用夹具。5.1 问题的指出本夹具主要用来钻，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。5.2 夹具设计5.2.1 定位基准的选择由零件图可知，尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用螺旋夹紧。4.2.2 切削力及夹紧力的计算夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为12。 则轴向力：见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。5.3 定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为止口，而该定位元件的尺寸公差为，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。5.4 定位元件设计本工序选用的是两销与一面，定位基准为一面两孔，所对应的定位元件是两销，一个为圆销，另一个位菱形销，因此主要设计为两销设计。由夹具装配图中可得两销中心距 其尺寸公差取工件孔中心距公差 所以两孔中心距为： 两孔尺寸：根据机床夹具设计手册削边销与圆柱销的设计计算过程如下：（1）确定两定位销中心距尺寸及其偏（2）确定圆柱销直径及其公差： （基准孔最小直径）取 所以圆柱销尺寸为70（3）削边销的宽度b和B 由机床夹具设计手册表2-1-3可换定位销的规格及主要尺寸得） （4）削边销与基准孔的最小配合间隙 其中：基准孔最小直径 圆柱销与基准孔的配合间隙（5）削边销直径及其公差 按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为h6，根据机械制图第六版附录D表则菱形销的定位圆柱部分定位直径尺寸为（6）补偿值5.5 定位误差分析本夹具选用的定位元件为
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