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蜗杆加工工艺与铣键槽夹具设计-工装含非标7张CAD图,蜗杆,加工,工艺,键槽,夹具,设计,工装,非标,CAD

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任务书题目： 蜗杆加工工艺与工装设计任务与要求： 1. 制定零件机械加工工艺，填写工艺卡片与主要工序卡片。 2. 绘制夹具装配图及零件图，设计铣键槽1675的专用夹具一套。 3. 编写设计说明书一份，不少于九千字。时间： 年 月 日 至 年 月 日 共周所属系部： 学生姓名： 学 号： XXXXXX专业： XXXXXXXX指导单位或教研室： 机械制造与自动化教研室指导教师： 职 称： 年 月 日机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称蜗杆零件名称蜗杆共1页第1页材 料 牌 号45#毛 坯 种 类锻造毛坯外形尺寸110x670每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工序 名称 工 序 内 容 车间 工段设 备工 艺 装 备 工时/min 准终 单件1锻锻造出毛坯110x6702热处理正火处理3数车第一次装夹粗,钻中心孔,精车外圆轮廓,割槽,再次掉头装夹装顶尖,粗,精车外圆轮廓,割槽,金工XK6140硬质合金外圆车刀,割槽刀 ,游标卡尺4铣铣床铣键槽金工X52k硬质合金端铣刀,游标卡尺5滚滚齿金工Y3180H滚齿刀,游标卡尺6综检入库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期【摘要】本设计设计的是机械零件的加工工序、设计方案、计算过程以及夹具设计。机械零件的表面加工方法的选择、加工顺序的安排、工序集中与分散的处理、加工阶段的划分、机床和工艺装备的选择、加工余量与工序尺寸及公差的确定等都是编制工艺规程的主要问题。而夹具设计所面临的是设计方案的确定、定位元件的选择、定位误差的分析与计算、夹紧力的计算、夹具体毛坯结构及夹具元件配合的确定。还有毛坯图、零件图和夹具装配图的绘制，如何保证用技术条件是加工过程最为重要的问题，而夹具也起着至关重要的作用。机械零件的合理结构设计、加工工艺性设计，保证零件的加工质量，对提高生产效率有着重要意义，它是保证产品质量的关键所在。通过对机械零件加工过程的设计，可以发现一个产品的设计需要各个加工过程很好的配合才能成功。关键词：机械零件； 工艺； 夹具； 夹紧； 定位Abstract: In this paper, the design of the fork processing speed, design, calculation and design of drilling jig. Fork the surface of the choice of processing methods, processing sequence of the arrangement, process centralization and decentralization of treatment, the division stage of processing, machine tools and process equipment selection, allowance and processes determine the size and tolerance of the preparation process are the main point of order problem. Fixture Design and facing the program is designed to identify, locate component selection, positioning errors of analysis and calculation, the calculation of clamping force, the specific folder structure and the rough with the determination of fixture elements. There are fork blank map, fixture assembly parts diagram and mapping how to ensure the technical conditions fork is the most important process, and fixture also plays a vital role. Fork reasonable structural design, design process to ensure quality processing fork, to improve the productivity of great significance, it is to ensure that the key to product quality. Fork through the design process can be found in a product design process requires a good co-ordination to succeed. Keywords: fork; technology; fixture; clamping; positioning目录第1章 绪论41.1 课题背景及意义41.2 夹具的发展趋势5第2章 零件的分析72.1 零件的作用72.2 零件的技术要求7第3章 工艺规程的分析83.1生产纲领和生产类型的确定83.2确定毛坯制造形式83.2.1 选择毛坯种类83.2.2 毛坯形状的确定93.3 毛坯尺寸与机械加工工艺尺寸确定93.3.1加工余量的确定93.3.2 工序尺寸及其公差的确定103.4 基准面的选择113.5生产过程与机械加工工艺过程123.5.1 机械加工工艺规程的种类123.5.2 制订机械加工工艺规程的原始资料123.7 工艺方案的制定133.8 切削用量及工时的计算13第4章 铣床夹具设计164.1 夹具的组成164.2 常用定位元件及选用164.2.1工件以平面定位174.2.2工件以外圆柱定位174.2.3工件以内孔定位184.2.4对定位元件的基本要求184.2.5常用定位元件所能限制的自由度184.3 夹具的作用194.4 夹具的分类194.5专用夹具的组成214.6 铣夹具设计224.6.1 工件预加工内容224.2.2 定位方案224.2.3 夹紧方案234.2.4 切削力和夹紧力计算244.2.5 误差分析计算26结 束 语27谢 辞28文 献29第1章 绪论机械工业是国民经济的支柱产业，现代机械制造技术是机械工业赖以生存和发展的重要保证。随着科技不断的发展，特别是近年来机械工业领域正朝着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，使机械工业得到了很大的提高。机械加工工艺是制造机械产品的技巧、方法和程序；是实现产品设计、保证产品质量、节约能源和降低成本的重要手段；是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据；也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。机械制造中，需要的加工顺序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具，可以提高劳动效率，提高加工精度，减少废品，可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造的一项重要工艺装备，它们的研究对机械工业有着很重要的意义。机床夹具已成为机械加工时的重要装备，同时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，夹具技术也正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。机床夹具的设计和使用是促进机械工业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。机械制造工艺学设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的，这是我们在进行设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们几年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。1.1 课题背景及意义材料、机构、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。技术使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机构、新的形态和新的造型风格。材料、加工工艺、结构和产品形象有机的联系在一起的，某各环节的变革，便会引起整个机体的变化。随着机床加精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高精度夹具的定位孔距精度也随着提高，机床夹具的精度以提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济行，夹具有不同的型号，以及不同档位的精度标准供选择。工业的模块、组合夹具元件模块化实现组合化的基础。利用模块设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型家具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断的改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业网站，位夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。迅速发展对产品的品种和生产率提出了越来越高的要求，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。零件要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计者的要求。1.2 夹具的发展趋势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。高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国戴美乐公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。高效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国杰金斯公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国戴美乐公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。专家们建议组合夹具行业加强产、学、研发协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。第2章 零件的分析2.1 零件的作用此零件与其它蜗杆零部件相配，构成一个结合体，然后装于止蜗杆上，与其它零件配合工件，成为一个重要组成部分，此零件是机械中的一个关键零件。由于此零件承件伴随其它零件工作，又是机械中的支承件，因此它对于机器加工零件的同轴度、轴向压力、机件的磨损、及周围机件安装的准确性和零件的回转平稳度都有不可忽视的影响。2.2 零件的技术要求从机械的各个需要加工的表面来分析：后平面与机体相连，其长度尺寸精度不高，而表面质量较高；因需要装配进行连接，还要用于夹具定位，其加工精度可定为IT9级；端面位置精度要求不高；面需要定位，表面质量要求比较高；其他有些面，其表面质量要求高；各加工面之间的尺寸精度要求不高。从以上分析可知，该零件在批量生产条件下，不需要采用专用的机床进行加工，用普通机床配专用夹具即可保证其加工精度和表面质量要求。因此，该零件的加工不存在技术难题。第3章 工艺规程的分析3.1生产纲领和生产类型的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。零件生产纲领可按下式计算。N=Qn（1+a%）（1+b%） N零件的年产量Q产品年产量n每台产品中该零件的件数备品百分率废品百分率根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系，确定其生产类型。N=Qn（1+a%）（1+b%）=10000*1*（1+10%）（1+3%）=11330件/年此零件零件的年产量为11330件，现已知该产品属于轻型机械，根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献 ，确定其生产类型为大量生产。3.2确定毛坯制造形式3.2.1 选择毛坯种类毛坯种类的选择主要依据的是以下几种因素：（1）设计图样规定的材料及机械性能；（2）零件的结构形状及外形尺寸；（3）零件制造经济性；（4）生产纲领；（5）现有的毛坯制造水平。由零件图可知零件材料为45#，生产批量为大批大量，零件结构一般复杂，所以选择金属型浇铸，因为生产率很高，所以可以免去多次造型，工件尺寸较小，单边余量不大，需要结构细密，能承受较大的压力，所以选择铸件做毛坯。确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量3.2.2 毛坯形状的确定此零件在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，此零件材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如45钢、55钢、40Cr、40CrMnB等。近年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造此零件是一个很有发展前途的制造方法。此零件毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。根据生产纲领为大量生产，此零件多用模锻制造毛坯。此零件模锻形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻成体。整体锻造的毛坯，需要在以后的机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镗孔余量的均匀，最好将整体此零件大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题，但由于整体锻造的此零件毛坯具有材料损耗少、锻造工时少、模具少等优点，故用得越来越多，成为此零件毛坯的一种主要形式。总之，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低，性能提高。锻好后的此零件毛坯需经调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，以改善性能，减少毛坯内应力。为了提高毛坯精度，此零件的毛坯尚需进行热校正。此零件必须经过外观缺陷、内部探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查，方能进入机械加工生产线。3.3 毛坯尺寸与机械加工工艺尺寸确定 3.3.1加工余量的确定在切削加工时，为了保证零件的加工质量，从某加工表面上所必须切除的一层金属层厚度成为加工余量。加工余量分为总余量和工序余量两种。在由毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差，成为加工总余量，即某加工表面上切除的金属层总厚度。完成一道工序时，从某一表面上所必须切除的金属层厚度，称为该工序的工序余量，即上道工序的工序尺寸与本道工序的工序尺寸之差。对于外圆和孔等旋转表面而言，加工余量是从直径上考虑的，故称为双边余量，但实际上所切除的金属层厚度是直径上的加工余量的一半。加工平面时，加工余量是非对称的单边余量，它等于实际所切除的金属层厚度。各工序的工序余量之和等于这一表面的加工总余量。任何加工方法加工之后的尺寸都有一定的误差，因而毛坯和各个工序尺寸都有公差，所以加工余量也就是变化的，因此加工余量可分为公称余量、最小余量和最大余量。工序尺寸的公差按各种加工方法的经济精度等级选定，并按“入体原则”标主。即对于被包容面（如轴，键宽等），工序尺寸的公差带都取上偏差为零，即加工后的基本尺寸与最大极限尺寸相等；对于包容面（如孔，键槽宽等），工序尺寸公差带都取下偏差为零，即加工后的基本尺寸与最小极限尺寸相等。孔距工序尺寸公差，一般按对称偏差标住，毛坯尺寸公差可取对称偏差，也可取非对称偏差。加工余量大小对制定工艺过程有一定的影响。总余量不够，不能保证加工质量；总余量过大，不但增加机械加工的劳动量，而且也增加了材料、刀具、电力等的成本消耗。对于工序余量，目前一般采用经验估计的方法，或按照技术手册等资料推荐的数据为基础，并结合实际生产情况确定其加工余量的数值。对于一些精加工工序（例如：磨削、研磨、金刚镗等）又以最合适的加工余量范围。加工余量过大，会使精加工工时过大，甚至不能达到精加工的目的(破坏了精度和表面质量)；加工余量过小，会使工件的某些部位加工不出来。此外，精加工的工序余量不均匀，还会影响加工精度。所以，对于精加工工序余量的大小和均匀性都必须予以保证。3.3.2 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸。因此，正确的确定工序尺寸及其公差，是制定工艺规程的一项重要工作。工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、已经确定的各个工序的加工余量及定位基准的转换来进行。确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后一道工序开始依次向前推算，最后工序的工序尺寸按设计尺寸标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序的加工余量有关。当定位基准与工序基准不重合或工序尺寸尚需从继续加工的表面标注时，工序尺寸应用尺寸链解算。分析该零件图样，其工序基准与定位基准重合，故其工序尺寸只与各个加工工序的余量有关。具体的计算步骤如下：1）确定某一被加工表面各个加工工序的加工余量 由查表法确定各工序的加工余量；2）计算各工序尺寸的基本尺寸 从终加工工序开始，即从设计尺寸开始，到第一道加工工序，逐次加上（对被包容面）或减去（对包容面）每道加工工序的基本余量，便可得到各工序尺寸的基本尺寸（包括毛坯尺寸）；3）确定各工序尺寸公差及其偏差 除终加工以外，根据各工序所采用的加工方法及其经济加工精度，确定各工序的工序尺寸公差（终加工工序的公差按设计要求确定），并按照“入体原则”标注工序尺寸公差。3.4 基准面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，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。（1）粗基准的选择由于零件的结构比较复杂，加工的表面较多，粗基准选择的是否合理，对各加工能否非配到合理的加工余量及加工面与不加工面的相对位置关系有很大影响。因此在选择粗基准时应考虑以下几个方面；a在保证各加工面均有加工余量的前提下，应使重要孔的加工余量尽量均匀；b装入零件内的旋转零件（如齿轮、轴套）应与零件内壁有足够的间隙；c注意保持机械零件必要的外形尺寸；d能保证定位、夹紧可靠。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为基准），现选取面作为粗基准，利用这一平面做定位面，以消除、。（2）精基准的选择由于机械零件面加工的要求较高，又可能需要经过多次的安装，因此应尽可能采用统一的精基准。考虑零件有较大的平面，所以一般选机械零件合适的组成作为统一的精基准，这样不仅可以避免因基准转换过多而带来的累积误差，有利于保证机械零件各主要表面的相互位置精度，而且可以减少夹具数量和安装次数，以缩短生产周期和降低成本，同时，零件底面又是设计基准和安配基准，符合基准重合原则，因此也避免基准不重合误差的产生。3.5生产过程与机械加工工艺过程生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的运输、保管于准备，产品的技术、生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理，部件及产品的装配、检验调试、油漆包装、以及产品的销售和售后服务等。机械工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又由安装、工位、工步及走刀组成。规定产品或零件制造过程和操作方法等工艺文件，称为工艺规程。机械加工工艺规程的主要作用如下：1.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。2.机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定进度计划，实现优质高产和低消耗。3.机械加工工艺规程是新建工厂的基本技术文件。根据它和生产纲领，才能确定所须机床的种类和数量，工厂的面积，机床的平面布置，各部门的安排3.5.1 机械加工工艺规程的种类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。对于检验工序还有检验工序卡片；自动、半自动机床完成的工序，还有机床调整卡片。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。机械加工工序卡片是每个工序详细制订时，用于直接指导生产，用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。3.5.2 制订机械加工工艺规程的原始资料制订机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料：1.产品的全套技术文件，包括产品的全套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。2.毛坯图及毛坯制造方法。工艺人员应研究毛坯图，了解毛坯余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、冒口的位置，以及正确的确定零件的加工装夹部位及方法。3.车间的生产条件。即了解工厂的设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；生产面积；工人的技术水平；专用设备；工艺装备的制造性能等。4.各种技术资料。包括有关的手册、标准、以及国内外先进的工艺技术等。3.7 工艺方案的制定锻锻造出毛坯110x670热处理正火处理数车第一次装夹粗,钻中心孔,精车外圆轮廓,割槽,再次掉头装夹装顶尖,粗,精车外圆轮廓,割槽,铣铣床铣键槽滚滚齿综检入库3.8 切削用量及工时的计算工序三 第一次装夹粗,钻中心孔,精车外圆轮廓,割槽,再次掉头装夹装顶尖,粗,精车外圆轮廓,割槽,。1. 加工条件工件材料：45#,b=0.16GPa HB=200241。加工要求：第一次装夹粗,钻中心孔,精车外圆轮廓,割槽,再次掉头装夹装顶尖,粗,精车外圆轮廓,割槽,机床：CK6140。刀具：外圆车刀,割刀2. 切削用量工步11）切削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1mm，一次走刀即可完成所需长度。2）进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.8mm。3）查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8，寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14，查得Vf80m/min(，n=240r/min工步21）切削深度因为切削量较小，故可以选择ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需长度。2）进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.3mm。3）查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8，寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14，查得Vf150m/min(，n=520r/min工步31）切削深度因为切削量较小，故可以选择ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2）进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.5mm。3）查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8，寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14，查得Vf120m/min(，n=450r/min工步41）切削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1mm，一次走刀即可完成所需长度。2）进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.8mm。3）查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8，寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按削手册表14，查得Vf8m/min(，n=240r/min工步51）切削深度因为切削量较小，故可以选择ap=0.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.2mm。3）查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8，寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按削手册表14，查得Vf150m/min(，n=520r/min工步61）切削深度因为切削量较小，故可以选择ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2）进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.5mm。3）查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8，寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按削手册表14，查得Vf120m/min(，n=450r/min工序四 铣床铣键槽。1. 加工条件工件材料：45#,b=0.16GPa HB=200241。加工要求：铣床铣键槽机床：X52k。刀具：硬质合金端铣刀。根据切削用量简明手册（后简称切削手册）。选择刀具前角o18后角o10,主偏角Kr=60,副偏角Kr=82. 切削用量1）切削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1mm，一次走刀即可完成所需长度。2）进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.75mm。3）查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8，寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14，查得Vf80m/min(，n=235r/min第4章 铣床夹具设计4.1 夹具的组成虽然夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。1定位支承元件定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。2夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。3连接定向元件这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。4对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工正确位置的元件称为对刀元件，用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。5其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。6夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。4.2 常用定位元件及选用工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。用定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。4.2.1工件以平面定位 1.以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，侧面定位时，可选用网状支承钉。2.以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，用于面定位时用不带斜槽的支承板，通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。3.以毛坯面，阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但须注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。4.以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。5.当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，但须注意，辅助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。4.2.2工件以外圆柱定位1.当工件的对称度要求较高时，可选用V形块定位。V形块工作面间的夹角常取60、90、120三种，其中应用最多的是90V形块。90V形块的典型结构和尺寸已标准化，使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。V形块结构有多种形式，有的V形块适用于较长的加工过的圆柱面定位；有的V形块适于较长的粗糙的圆柱面定位；有的V形块适用于尺寸较大的圆柱面定位，这种V形块底座采用铸件，V形面采用淬火钢件，V块是由两者镶合而成。2.当工件定位圆柱面精度较高时（一般不低于IT8），可选用定位套或半圆形定位座定位。大型轴类和曲轴等不宜以整个圆孔定位的工件，可选用半圆定位座。4.2.3工件以内孔定位1.工件上定位内孔较小时，常选用定位销作定位元件。圆柱定位销的结构和尺寸标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可根据工件定位内孔的直径选用。当工件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销。当工件圆孔端边缘形状精度较差时，选用圆锥定位销；当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时，选用浮动锥销。2.在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。因此，这类心轴通常是带台阶定位面的心轴，当工件以内花键为定位基准时，可选用外花键轴，当内孔带有花键槽时，可在圆柱心轴上设置键槽配装键块；当工件内孔精度很高，而加工时工件力矩很小时，可选用小锥度心轴定位。综上：正确定位，必须选对定位基准。4.2.4对定位元件的基本要求 1.限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。2.限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夹具的使用寿命和定位精度。3.支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中，受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中变形和损坏。4.定位元件应有较好的工艺性。定位元件应力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。5.定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。4.2.5常用定位元件所能限制的自由度 定位元件可按工件典型定位基准面分为以下几类：1.用于平面定位的定位元件：括固定支承（钉支承和板支承），自位支承，可调支承和辅支承。2.用于外圆柱面定位的定位元件：括V形架，定位套和半圆定位座等。3.用于孔定位的定位元件：括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销），圆柱心轴和小锥度心轴。4.3 夹具的作用夹具是用于机加工、检测、装配、焊接和其它制造工艺的一种工艺设备，它将工件定位并牢固地夹持在一个确定的位置上，以便按工艺要求加工工件。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。夹具对加工质量、生产率和产品成本都有直接影响。花费在夹具设计和制造的时间不论在改进现有产品或开发新产品中，在生产周期中都占有较大比重。所以，制造业中非常重视对夹具的研究。夹具设计是制造过程的一个重要组成部分，广泛用于各种制造工序中，并因不同的批量如单件、成批生产和大量生产而使用和开发不同的夹具。4.4 夹具的分类（1）通用夹具通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同攻坚的家具。例如，车床上的三爪卡盘和四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头；铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已经标准化。由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。（2）专用夹具专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。（3）组合夹具组合夹具是在机床夹具零部件标准化的基础上，由一整套预先制造好的，具有各种不同形状、不同规格尺寸的标准元件和合件，按照组合化的原理，针对工件的加工要求组装成各种专用夹具。夹具使用完毕后，可以拆卸，留待组装新夹具时使用。组合夹具的应用范围十分广泛。它最适合于品种多、产品变化快、新产品试制和单件小批生产等场合，在批量生产中也可利用组合夹具代替临时短缺的专用夹具，以满足生产要求。用组合夹具元件可以组装成各类机床夹具。数控机床和柔性制造单元的出现，更加推动了组合夹具技术的进步，扩大了组合夹具的应用范围。组合夹具具有以下特点：a/组合夹具元件可供多次使用，但其一旦组装成某个夹具后，该夹具结构仍属专用性，只能一次使用。当变换加工对象时，一般仍需全部拆开，重新组装成新夹具结构，以满足新工件的加工要求。b/和专用夹具不一样，组合夹具的最终精度，是靠各组成元件的精度，直接组合来保证的，不允许进行任何补充加工，否则无法保证元件的互换性。c/由于组合夹具是由各标准元件组合起来的，因此刚性较差，尤其是元件连接的结合面接触刚度，对加工精度影响较大。d/一般组合夹具的外形尺寸较大，不及专用夹具那样紧凑。e/这种夹具不受生产类型的限制，可以随时组装，以应生产之急。（4）拼装夹具拼装夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由标准化、系列化的夹具元件，直接按专用夹具的装配方法（销钉定位、螺栓紧固）装配成的专用夹具。采用拼装夹具大大缩短了专用夹具的设计与制造周期，而且当产品改型时原来夹具的大部分元件仍可拆下重新使用，适用于多品种、小批量生产中。（5）通用可调夹具通用可调夹具是指根据不同尺寸或种类的工件，调整或更换个别定位元件或夹紧元件而形成的专用夹具。加工对象不很确定，通用范围较大，适用于多品种、小批量生产中。（6）成组夹具成组夹具是指专为加工成组工艺中某一组零件而设计的可调夹具。加工对象明确，只需调整或更换个别定位元件或夹紧元件便可使用，调整范围只限于本零件组被的工件，适用于成组加工。通用可调夹具和成组夹具都是一种比较先进的、继承性好的新型夹具。采用这两种夹具可大大减少专用夹具数量，缩短生产准备周期，降低生产成本，加快产品的更新换代，并可有效地促进并实现机床夹具标准化、系列化和通用化。通用可调夹具与成组夹具的区别在于：前者的加工对象不很确定，其更换调整部分的结构设计，往往具有较大的适应性，通用范围大；而成组夹具则是为成组加工工艺中一组零件而专门设计的，加工对象十分明确，可调范围也只限于本组内的零件，因此后者亦称为专用可调夹具。这两类夹具不仅适合多品种、小批量生产的需要，而且也能在少品种、较大批量生产中应用。通用可调夹具与成组夹具都是根据加工对象和工艺的相似性，尺寸的相近，对零件进行分类归组而进行设计，因此原理上和结构都比较类同。从原理上说，对同类一组的不同加工对象，只需要更换或调整其中个别定位、夹紧或导向等元件即可使用。从结构上看，这两类夹具通常都是由两部分组成：一是基本部分，包括夹具体、夹紧传动装置、操纵机构等。对于不同的加工对象，上述部分都是保持不变的。二是可更换调整部分，即根据不同加工对象，通过更换或调整某些定位、夹紧或导向等元件来适应加工。这两类夹具按照可更换调整部分的工作方式有三种形式：更换式、调整式和更换调整式。更换式适用范围较广，加工对象形状和工艺相似性差些也可适用，同时工作比较可靠方便。调整式可减少组成元件的数量，但调整要花费一定时间，夹具精度也要受调整影响。更换调整式可集中上述两者的优点，故生产中用得较多。一般将主要定位元件或导向元件设计成更换式，这样可使加工精度由更换件本身的精度来保证，不受或少受其与基本部分组装误差的影响。对辅助定位元件、夹紧元件等则尽可能采用调整式，这对同组零件在夹具调整上可得到较好的兼顾。4.5专用夹具的组成（1）定位装置这种装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置，如支承钉、支承板、V形块、定位销等。（2）夹紧装置它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减小振动。它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板等），增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等）以及动力装置（如气缸、油缸）等。（3）对刀引导装置它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、镗套等。（4）其他元件及装置如定向件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。（5）夹具体用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置。4.6 铣夹具设计4.6.1 工件预加工内容1.该工件其他部位都已经加工完毕，工件所待加工的部位为铣键槽；零件的形状、尺寸及其位置如零件图2-1所示。2.零件生产批量10000件，属中小批量生产。4.2.2 定位方案由零件图可知：中心线和轴线有尺寸要求及平行度要求，其设计基准为孔的中心线。为了使定位误差达到要求的范围之内，在此选用V形块定心自动找到中心线，这种定位在结构上简单易操作。采用V形块定心平面定位的方式，保证平面加工的技术要求。同时，应加一侧面定位支承来限制一个沿轴移动的自由度。4.2.3 夹紧方案夹紧力确定的基本原则夹紧力是由夹紧元件(装置)产生的，夹紧力是根据工序图或夹具设计任务书中所提供的资料进行计算。夹紧装置所产生的夹紧力一般是按下述条件和顺序进行的： 1)按静力学的平衡条件，根据工件受外力的情况计算所需理论夹紧力。2)确定夹紧方式和夹紧装置。3)确定夹紧装置所能产生的实际夹紧力。实际夹紧力比理论夹紧力要大一些，这样才能安全可靠，确定夹紧力的基本原则是正确选择夹紧力的方向、着力点和夹紧力的大小。夹紧力方向确定的基本原则夹紧力方向主要与定位基准及工件所受外力的方向有关，确定的原则是：1)夹紧力方向应保证工件定位的准确性与可靠性2）夹紧力方向应使工件变形最小因为一方面当承载表面不同时，接触变形不同；另一方面工件在不同方向上的刚性不同。因此，要使工件夹紧变形小，在选择夹紧力方向时，最好使承载力表面是定位件与工件定位基准接触面积较大的那个面，并在工件刚性较好的方向上将工件夹紧，以减小变形。加工薄壁套类、盘类工件时因为工件轴向比径向刚性好，所以常采用均布载荷，而不用集中载荷。3）夹紧力方向所需夹紧力尽可能小夹紧力作用点的选择1）夹紧力作用点应落在支承面中心或支承面内使定位稳定。2）夹紧力作用点尽可能靠近被加工表面，以使切削力作用点的力矩小，从而减轻振动，防止翻转。3）夹紧力作用点应选在工件刚性较好的部位，以防工件产生夹紧变形。4）夹紧力作用点的数目应尽量使工件在整个接触面上夹的均匀，减小夹紧变形。综上所述，夹紧力作用点选择是否合理，对工件是夹紧变形影响极大。因此，在实际设计时，应根据各种因素进行分析，确定合理方案。工件受力分析夹紧力的大小，对工件安装的可靠性，工件与夹具的变形，夹紧机构的复杂程度和传动装置的选用等都有很大关系。因此，在夹紧力方向、作用点确定后，尚需确定夹紧力的大小。工件在加工过程中受到切削力、离心力、惯性力和工件自身的重力的作用，为保证工件安装稳定可靠，夹紧力必须与上述外力平衡。但在不同条件下，上述各种外力在平衡力系中所起的作用并不相同。如在一般的中小型工件加工起决定作用的是切削力，而重型工件起决定作用的则是工件的重力。此外，切削力在加工过程中是变化的，工艺系统的刚性和夹紧机构的传动效率又不同。因此，夹紧力大小的计算是一个很复杂的问题，一般只作粗略估算。为简便起见，在计算夹紧力大小时，假定工艺系统是刚性的，切削过程稳定不变，只考虑切削力（矩）对夹紧的影响，按静力平衡原理求出夹紧力的大小。为保证安全再乘以安全系数。图41 一端受力1）工件一端某点受刀具的力 受到径向切削分力、轴向切削分力、切向切削分力三个力如图41。图42 两端同时受力2）当两端同时加工时，受力如图42，夹紧力必须平衡它们，工件才能正常加工，两端大小相等方向相反，已平衡；由于用短V形块分别夹紧两端，分别平衡两端的；而两端则分别会产生力矩使工件扭转，这个扭转力矩也需要夹紧力平衡。4.2.4 切削力和夹紧力计算由资料10机床夹具设计手册查表可得：切削力公式： 式（2.11）式中 查资料10机床夹具设计手册表得： 即由式2.11得：切削扭矩公式 ： 式（2.12）即：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