回转盘加工工艺和工装规程设计

目 录目 录1序 言3正 文3一、产品介绍3二、纲领的计算4一计算程设计生产纲领决定生产类型4三、毛坯确实定5一 工艺规程设计6一、定位基准的选择6二、粗基准的选择可以考虑以下几点要求：6三、零件外表加工方法的选择和加工余量的计算：6迴转盘铣床夹具的设计20一、设计的准备：21二、总体设计21三、工件定位的方式22四、工件的定位原理22五、定位元件根本要求：22六、常用定位方法与定位元件：23一工件以平面定位23二用几何方法计算定位误差24三用微分方法计算定位误差:24 七、减少夹具及定位误差的措施26八、常用的夹紧机构29一、螺旋夹紧装置29二、偏心夹紧装置30三、 斜楔夹紧机构30 四、 螺旋夹紧机构30五、偏心夹紧机构30六、 工件在夹具中的夹紧：31七、对夹紧装置的要求31八、夹紧力确实定32十一、常用夹紧机构 32参考文献36致 谢37附录38序 言 机械制造工艺学课程设计是我们在学完大学的大局部课程后进行的，是我们对大学三年的学习的一次深入的综合性的总考核，也是一次理论联系实际的训练，这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的根本理论，并结合实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件廻转盘的工艺规程的能力和运用夹具设计的根本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等根本技能的一次实践时机。 因此，它在我们大学生活中占有重要地位。就我个人而言，我也希望通过这次设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性心理，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，对未来的工作开展打下一个良好的根底。由于能力所限，设计尚有许多缺乏之处，恳请各位老师给予指教。正 文一、产品介绍迴转盘是用在机械工程方面的，一个重要的零件。迴转盘零件草图如下：二、纲领的计算（一） 计算程设计生产纲领决定生产类型如附图一，该产品年产量为6000台,(1件/台)壳体,设备品率为15%机械加工废品率为0.5%,现制定该零件的机械加工工艺流程.技术要求：1、 铸件需经消除内应力处理； 2、 加工局部的棱角倒钝；3、 本铸件精度等级为JB2580-79一级；4、 未注明加工尺寸公差IT14；5、 未注明形位公差C级；6、 未说明铸造同角为R5-R20；7、 注明拔模斜角为1：100；8、 所有倒角；9、 鼓轮座两端80H9与轴承盖同时加工；10、 面允许留黑疤；11、 5-M24及3-16，1：50锥孔在滚珠座范围内的孔钻通后，须用K1412.2-28堵片焊堵，焊缝不得高出铁皮外表，R20圆角处焊堵片必须紧贴圆弧面。生产纲领N N=Qn(1+a%+b%) =6000(1+15%+0.5%) =6930(件/年)迴转盘的年产量为6930件/年现通过计算， 生产纲领对工厂的生产过程和生产组织有着决定性的作用，包括觉得各工作点的专业化程度，加工方法，加工工艺设备和工装等。同一种产品，生产纲领不同也会有完全不同的生产过程和专业化程度，即有着完全不同的生产组织类型。根据生产专业化程度的不同，生产组织类型可分为单件生产，成批生产，和大量。生产三种，其中成批生产可分为大批生产，中批生产和小批生产，下表1-3是各种生产组织管理类型的划分，从工艺特点上看单件生产与小批生产相近，大批生产和大量生产相近，因此在生产中一般按单件小批，中批，大批大量生产来型，这三种类型有着各自的工艺特点如下表：零件年生产类型件/年生产类型重型机械中型机械轻型机械单件生产520100小批生产510020200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500030000大量生产1000500050000所以综上所说，根据生产类型和生产纲领的关系，可以确定该产品的生产类型为大批量生产。关键字；材料ZG35 N=6930 (件/年) 生产类型；大批量生产，该零件的材料为,该材料ZG35具有较高的耐磨性,强度,耐热性及减振性.该零件的材料主要加工面为A基准上的两个端面和在B基准上的两个端面及4个50H8()的孔，2个80H9的半圆,2个80H8()的孔等。基准面A和基准面B互为基准，且平行度为0.15；A、B基准面和基准面C的垂直度为0.1；A、B基准面的平面度允许的误差是0.1-，孔和面的加工都要符合图样上规定的要求。三、毛坯确实定ZG35的铸造性能所涉及的主要是铸件的质量问题，铸件结构设计时，必须充分考虑适应合金的铸造性能。否孔，缩松，裂纹，冷隔，浇缺乏气孔等多种铸造缺陷，造成铸件很高的废品率。我们选用压铸的方式即将液态或半液态金属快速压入金属铸行中，并在压力的作用下凝固。其种铸造方式产品 质量最好，生产效率也高，能取得良好的经济效益，根据零件材料ZG35铸钢材料，N=6930件/台；可知其生产 型为大批量生产。件毛坯综合图的绘制由于毛坯尺寸与成品零件的尺寸在大体上是一致的,图在这里就省略了,详见(资料袋:零件图一张,A0图纸).毛坯的尺寸可由前零件的尺寸和加工余量而确定.一 工艺规程设计一、定位基准的选择 回转盘底面和2个50H8()孔的轴心线既是装配基准又是设计基准，用它们作精基准能使加工遵循“基准重合原那么，实现箱体零件“一面两孔的典型定位方式。其余各面和孔也能用它作定位，这样使加工又遵循了“基准统一原那么，另外底面的面积较大，定位比拟稳定可靠，夹紧方案也比拟简单，可靠，操作方便。 二、粗基准的选择可以考虑以下几点要求：1、如果必须首先保证工件上加工外表与不加工外表之间的位置要求，应以不加工外表作为粗基准；如果在工件上有很多不须加工的外表，那么应以其中与加工面的位置精度要求较高的外表作为粗基准。2、 如果必须首先保证某很重要外表与不加工面之间的位置要求，应以首先保证某重要外表的加工余量，均应选择外表作为粗基准。3、 如果需保证各加工面都有足够的加工余量应选加式余量较小的外表作为粗基准。4、 选择粗基准的外表应平整，没有浇冒口，习砂等缺陷，以便定位可靠。5、 粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准面，以免产生较大的位置公差。综上所述，分析零件，选择2个60的孔和底面作为粗基准。最先进行机械加工外表上A、B基准面和2个50H8()的孔，然后加工另外两个50H8()的孔，可利用压极装夹的和专用夹具装夹。三、零件外表加工方法的选择和加工余量的计算：零件外表加工方法选择应考虑以下问题：1、零件外表的加工方法，主要取决于加工外表的技术要求 。这些技术要求 还包括由于基准不重合而提高了作为精基准的技术要求。2、选择加工方法应考虑每种加工方法的加工经济精度范围，材料的性质及可加工性，工件的结构，形状及尺寸大小，生产纲领及批量生产现有设备条件等。 3、应考虑各种加工方法的经济精度 各外表加工方法的经济精度提出两个方案进行对照：方案一工艺规程的设计：工序号工序内容设备010机器砂型铸造020人工时效处理铸砂030涂漆喷枪040钻，攻丝，2-M16-7H,锪平30钻床050铣欲铣出两半圆上的正上方粗造度是的四周平面和这两半圆内外突出的端面，与长粗造度是的侧面铣床060铣在A基准上的两个端面和在B基准上的两个端面，粗造度都是铣床070铣欲钻2个40的孔的，粗造度是内外共4个端面铣床080铣斜度是6：100，粗造度是的两斜面铣床090钻，攻丝，12M307H的螺纹孔，倒角45钻床100钻，扩，侧面粗造度是的孔，倒角45钻床110钻，扩，铰2个40，侧面粗造度是的孔，倒角45钻床120钻，攻丝，5M247H,深30的螺纹孔，倒角45钻床130钻，粗铰，精铰，3-锥销孔16与减速机体配作粗造度是的孔钻床140钻，攻丝，2-M10-8H,深20的螺纹孔钻床150钻，攻丝，M24x1.5-7H,贯穿的螺纹孔钻床160钻，攻丝，4-M14-7H,深25的螺纹孔钻床170钻，攻丝，2-M12-7H,深25的螺纹孔钻床180钻，铰，20,深20的通孔钻床190铣出粗造度是的两个半圆铣床200铣出90两个孔粗造度是的侧面和粗造度是的底面，倒角45铣床210钻，铰，,深16的孔钻床220粗镗，半精镗，粗造度是的两个孔镗床230按零件图样要求全面检查240入库通过分析：可以知道方案一缺乏之处：一是钻，攻丝，2-M16-7H,锪平30这一过程应该放在一次装夹过程中铣完各个外表之后工序中，因此应放在铣欲钻2个40的孔的，粗造度是内外共4个端面这道工序之后； 二是：在100工序当中的钻，扩，侧面粗造度是的孔，倒角45，因为外表粗糙度要求是6.3，经过查阅?机械制造工艺学?可知只通过扩的方式不能满足需要，因此还需要加一个绞的工步才能到达要求。加工顺序的安排 因2个相对的50H8()的孔是作为精加工的两孔，所以加工时应一次装夹的情况下完成加工，同时它们的加工宜采用工序集中的原那么 ，即分别在一次装夹下将A、B基准面和4个50H8()的孔加工出来，以保证其位置精度。根据“先面后孔“先主后次“先粗后精的加工原那么，因此修改后的加工工艺路线如下：1、 铸，铸造，翻砂，注意检查缺陷2、 油漆，清砂，刷底面，自然时效方案二工艺规程的设计：工序号工序内容设备010机器砂型铸造020人工时效处理铸砂030涂漆喷枪040钻，攻丝，2-M16-7H,锪平30钻床050铣在A基准上的两个端面和在B基准上的两个端面，粗造度都是铣床060铣欲铣出两半圆上的正上方粗造度是的四周平面和这两半圆内外突出的端面，与长粗造度是的侧面铣床070铣欲钻2个40的孔的，粗造度是内外共4个端面铣床080铣斜度是6：100，粗造度是的两斜面铣床090钻，攻丝，12M307H的螺纹孔，倒角45钻床100钻，扩，铰，侧面粗造度是的孔，倒角45钻床110钻，扩，铰2个40，侧面粗造度是的孔，倒角45钻床120钻，攻丝，5M247H,深30的螺纹孔，倒角45钻床130钻，粗铰，精铰，3-锥销孔16与减速机体配作粗造度是的孔钻床140钻，攻丝，2-M10-8H,深20的螺纹孔钻床150钻，攻丝，M24x1.5-7H,贯穿的螺纹孔钻床160钻，攻丝，4-M14-7H,深25的螺纹孔钻床170钻，攻丝，2-M12-7H,深25的螺纹孔钻床180钻，铰，20,深20的通孔钻床190铣出粗造度是的两个半圆铣床200铣出90两个孔粗造度是的侧面和粗造度是的底面，倒角45铣床210钻，铰，,深16的孔钻床220粗镗，半精镗，粗造度是的两个孔镗床230按零件图样要求全面检查240入库具体进行展开：1机器砂型铸造用到的是型砂、用于铸造的行腔，因为是大批量的生产，所以再通过机器设备进行砂型铸造，以保证效率；2.人工时效处理：这个过程即在人工的条件下对铸件的内应力进行消除的方式，她和自然时效相比，有着效率更高的优点；3. 涂漆： 用到的是喷枪，涂漆的作用是防锈，因为铸件在空气当中暴露的时间过长的话容易生锈，涂漆就能起到保护作用；4铣在A基准上的两个端面和在B基准上的两个端面，粗造度都是：1先以两个60的孔和底面以三个支撑点的方式进行自由度的控制，然后加工A基准面2在一次装夹的情况下，以同样的方式加工出B基准面，从而保证A、B基准面的平行度为0.15；A、B基准面和基准面C的垂直度为0.1；A、B基准面的平面度的误差是0.1-的范围，加工要求：铣两侧平面,R=12.5。机床：X5040立式铣床。刀具：50标准高速钢锥柄立铣刀，齿数为6。 切削用量查?工艺师手册?表3-30V=0.250.35 m/s,取0.2 m/s即18m/min,确定主轴转速：n=114 (r/min)按照机床说明书，取n=118 r/min所以实际切削速度： V= n=118 =18.5(m/min)查?机械制造工艺设计手册?表3-28,每齿进给量af=0.070.18mm，取0.1mm，工作台进给速度=0.16118=70.8 (mm/min)取纵向进给速度=75 mm/min,切削工时:T= 2.10其中：l =40 mm代入得：t=0.533(min)5. 铣欲铣出两半圆上的正上方粗造度是的四周平面和这两半圆内外突出的端面，与长粗造度是的侧面：它是一个有粗糙度要求的加工面，但因为粗糙度的要求不高，分别是25和12.5，所以我们保证它的一个相对的位置度即可，用到的机床是铣床，还要用到的是：专用夹具，盘铣刀 专用量具。6铣欲钻2个40的孔的，粗造度是内外共4个端面：这四个面的粗糙度是25，因此要求都不是很高，毛坏预先单面都留有2mm的余量，我们通过立铣的方式，一次进刀就可以完成，用到的机床是立式铣床，其它用到的是：专用夹具，立铣刀，专用量具；7铣斜度是6：100，粗造度是的两斜面继续在这个装夹方法下，要调整底面支撑螺钉的高度，是这个斜面与机床的铣刀成垂直关系，然后在对这个拔模斜度是6：100的面进行铣削，留有的余量是2mm，一次走刀既可以完成，用到的机床是立式铣床，刀具是盘铣刀；8 钻，攻丝，2-M16-7H,锪平301钻12的孔保证孔的位置精度，留一定的余量进行攻丝，用到的机床是钻床，用到的刀具是直柄麻花钻；2攻丝2-M16-7H，用到的是：专用夹具，专用量具，机用丝锥；3锪平30，用到的是：专用夹具，专用量具，高速钢莫氏锥锪钻；工件材料：ZG35钻12孔。选用Z525立式钻床及专用夹具。 加工条件机床：Z525立式钻床。刀具：4标准高速钢麻花钻头切削用量查?机械制造工艺设计手册?表342V=0.35m/s,即0.3560=21 (m/min)确定主轴转速：n=1671 (r/min)按照机床说明书，取n=1360 r/min所以实际切削速度： V= n=1360 =17.1(m/min)查?机械制造工艺设计手册?表338，f=0.080.12mm/r ，按照机床说明书，取0.1mm/r,切削工时:T= 2.11其中：=5.5+2=7.5 mm代入得：t=0.055 (min) .锪钻2个30孔采用90锪钻，为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔时相同：n=960 r/min，手动进给。查?工艺师手册?表28-13，V=18m/min确定主轴转速：n=453 (r/min)按照机床说明书，取n=392 r/min所以实际切削速度： V= n=392 =15.3(m/min)查?工艺师手册?表28-13，f=0.2mm/r ，按照机床说明书，取0.17mm/r,切削工时:刀具行程L= =8+2+4=14 mm =0.21 (min)以上为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=12=0.2112=2.52 (min)9. 钻，攻丝，12M307H的螺纹孔，倒角45：1钻12个25孔保证孔的位置精度，倒45的角，因为要留一定的余量去打内螺纹，所以先钻25的孔，用的刀具是直柄麻花钻；2攻丝12M307H的螺纹孔，所用的刀具是机用丝锥;10. 钻，扩，铰，侧面粗造度是的孔，倒角451钻30的孔保证孔的位置精度，倒45的角，用的是直柄麻花钻；2扩成50的孔，用的是专用扩刀；3精铰成符合的孔，从而保证粗糙度是6.3，用的铰刀是圆柱直柄铰刀，机床是立式钻床，Z535;11. 钻，扩，铰2个40，侧面粗造度是的孔，倒角451) 钻2个30的孔保证孔的位置精度, 倒角45,工艺装备是：专用夹具，专用量具，直柄麻花钻2) 扩 2个40的孔，工艺装备是：专用夹具，扩刀，专用量具3) 半精铰40的孔，保证孔的尺寸精度，工艺装备是：专用夹具，专用量具，圆柱直柄铰刀，这两个孔的要求不是很高，所以只需要半精绞就完全可以到达要求。钻、绞两组22、8孔，8孔倒角。加工条件工件材料：QT420-10加工要求：钻、绞两组40。机床：Z525立式钻床。刀具：钻用23、高速钢锥柄麻花钻头，铰用40、高速钢锥柄机用绞刀，倒角用45高速钢锥柄机用锪钻。切削用量.钻30孔查?工艺师手册?表28-13，V=18m/min确定主轴转速： n=272 (r/min)按照机床说明书，取n=272 r/min所以实际切削速度： V= n=272 =17.1(m/min)查?工艺师手册?表28-13，f=0.32mm/r，按照机床说明书，取0.28mm/r,切削工时:刀具行程L=15+1+3=19 (mm) =0.25 (min)以上为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2 =0.252=0.5 (min).扩钻22孔至21.8查?工艺师手册?表28-32，V=18.7m/min确定主轴转速：n=273 (r/min)按照机床说明书，取n=272 r/min所以实际切削速度： V= n=272 =18.4(m/min)查?工艺师手册?表28-30f=0.91.2mm/r ，取系数0.5，按照机床说明书，取0.48mm/r,切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19 (mm) =0.145 (min)以上为扩钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2 =0.1452=0.29 (min).绞40孔查?工艺师手册?表28-13，V=29m/min确定主轴转速：n=419 (r/min)按照机床说明书，取n=392 (r/min)所以实际切削速度： V= n=392 =26.7(m/min)查?工艺师手册?表28-13，f=0.32mm/r ，按照机床说明书，取0.28mm/r,切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19(mm) =0.135 (min)以上为绞一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2=0.1352=0.27 ( min)12. 钻，攻丝，5M247H,深30的螺纹孔，倒角45：1钻螺纹孔20，我们先钻直径是20的孔，从而可以留一定的余量，去攻螺纹，按计算的话，应该是内螺纹的顶牙的直径是20.4，但考虑到钻刀的尺寸选择，我们选择20的直柄麻花钻作为刀具；2攻丝5个M247H,深30的螺纹孔，倒角45，我们在工序所用的时间上应是5个工步的时间和；13. 钻，粗铰，精铰，3-锥销孔16与减速机体配作粗造度是的孔1钻3个锥销孔16的孔，使得孔是16；工装是：专用夹具，专用量具，直柄麻花钻2半精铰3个锥销孔16的孔，保证孔的尺寸精度，使得孔的大小是：16，工装是：专用夹具，专用量具，圆柱直柄铰刀；3精铰3个锥销孔16的孔，保证孔的尺寸精度，使得孔的大小是：16，工装是：专用夹具，专用量具，圆柱直柄铰刀；14钻，攻丝，2-M10-8H,深20的螺纹孔1钻2个螺纹孔8工装是：专用夹具，专用量具，直柄麻花钻，留了2mm的余量作为内螺纹的小径；2攻丝2个M10-8H,深20的螺纹孔，工装是：专用夹具，专用量具，机用丝锥，从而保证一定的精度；15钻，攻丝，M24x1.5-7H,贯穿的螺纹孔1钻20贯穿的孔，工装是：专用夹具，专用量具，直柄麻花钻2攻丝M24x1.5-7H, 贯穿的螺纹孔，工装是：专用夹具，专用量具，机用丝锥16. 钻，攻丝，4-M14-7H,深25的螺纹孔1钻4个12深25的孔，工装是：专用夹具，专用量具，直柄麻花钻2攻丝4个M14-7H 深25的螺纹孔，工装是：专用夹具，专用量具，机用丝锥17. 钻，攻丝，2-M12-7H,深25的螺纹孔1钻2个10的孔，工装是：专用夹具，专用量具，直柄麻花钻2攻丝2个M12-7H,深20的螺纹孔，工装是：专用夹具，专用量具，机用丝锥18. 钻，铰，20,深20的通孔1钻20贯穿的孔，工装是：专用夹具，专用量具，直柄麻花钻，尺寸保证在20，所以在接下来的绞的工序当中可以有0.5mm余量；2粗铰，20,深20的通孔，工装是：专用夹具，专用量具，圆柱直柄铰刀，然后加工出符合要求的孔；19. 铣出粗造度是的两个半圆，1铣这两个半圆要非常注意，选的定位方式是通过一面两孔的方式，然后到达限制自由度的方式来切削出符合要求的半圆孔，工装是：专用夹具，专业铣刀, 专用量具。20. 铣出90两个孔粗造度是的侧面和粗造度是的底面，倒角45，每个面留有2mm的切削余量，只要一次进刀即可到达要求，工装是：专用夹具，专业铣刀, 专用量具。21. 钻，铰，,深16的孔1钻2个10的孔，深16，工装是：工装是：专用夹具，专用量具，直柄麻花钻2铰,深16的孔，工装是：专用夹具，专用量具，圆柱直柄铰刀，然后加工出符合要求的孔；22. 粗镗，半精镗，粗造度是的两个孔1粗镗80的孔2个，工装是：专用夹具，专用量具，镗刀2半精镗，粗造度是的两个孔，工装是：专用夹具，专用量具，镗刀4.粗镗80孔1切削深度：余量Z=2.8mm，可以一次切除。2进给量：查?机械制造工艺设计手册?表3-15，3.粗镗80孔1切削深度：余量Z=2.75mm，可以一次切除。2进给量：查?机械制造工艺设计手册?表3-15f=0.150.4(mm/r),查机床说明书，现取f=0.41mm/r3计算切削速度 查?工艺师手册?表27-12V=k =46.6(m/min)4确定主轴转速：n=119(r/min)按照机床说明书，取n=125r/min所以实际切削速度： V= n= 125 =48.7(m/min)5检验机床功率：主切削力 查?工艺师手册? 表2-14F=Cafvk=1526(N)切削时消耗功率：P=1.24KW6检验机床进给系统强度：主切削力为径向切削力F参考?工艺师手册?F=Cafvk =5302.750.4110.89 =676(N)轴向切削力走刀力：查表2-17?机械工艺师手册?F=Cafvk =4502.750.4110.89 =763(N)取机床导轨与床鞍摩擦系数u=0.1,那么切削力在纵向进给方向对机床的作用力：F= F+uF+ F=904(N)查机床说明书，机床最大纵向力为3530N,故机床进给系统可以正常工作。7切削工时:刀具行程L=8+2+3=13 (mm) =0.26(min)f=0.15.04mm/r,此处为非连续外表，查机床说明书，现取f=0.3mm/r3计算切削速度 查?工艺师手册?表27-12V=k 2.9取T=60min,C=158,x=0.15,y=0.40,m=0.2查?工艺师手册?表27-17k=0.85, k=0.6, k=1.2, k=0.89, k=1.0,k=0.850.61.20.891.0=0.54V=52.1(m/min)4确定主轴转速：n=143(r/min)按照机床说明书，取n=125r/min。所以实际切削速度： V= n=125=45.5(m/min)5切削工时:刀具行程L=50+3+3=56 (mm) =1.49(min).半精镗130孔1切削深度：余量Z=0.2mm，可以一次切除。2进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.08mm/r3计算切削速度 查有关资料,V=150500 m/min,取V=200m/min4确定主轴转速：n=489 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=489 (r/min)5切削工时刀具行程L=其中：=8+2+3=13 mm =0.332 (min)23. 按零件图样要求全面检查24.入库通过以上的两种加工工艺可知，工艺路线二是更好的，因此我们在加工次迴转盘零件时应该选用方案二。迴转盘铣床夹具的设计 在金属切削机床上进行加工时，为了保证工件加工外表的尺寸，几何形状和相互位置的精度等要求，在加工方法确定之后，需要解决的问题之一是使工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置即工件的定位并把工件压紧夹牢，以保证这个确定了的位置在加工过程中稳定不变即工件的夹紧着就是工件在上的正确安装。工件进行定位和夹紧功能的夹具。工件一般采用“一面两孔定位，夹具上两个定位销距离的调节。以及定位销插入和退出定位孔的动作，均可按程序实现自动调节。调节距离的方式有按直角坐标平移方式、按极坐标回转方式和复合式三种。该零件加工工序多，精度要求较高，但形状较为复杂。在加工中心上假设用夹具加工，工件可采用一面两孔的定位方案，先将工件的底平面及其上两孔进行粗、精加工，再在加工中心上完成其他外表的加工。机床夹具的分类：机床夹具按其使用范围可分为以下五种根本类型：1通用夹具通用夹具具有一定的通用性。2专用夹具专用夹具是针对某一种工件的某一个工序而专门设计的。3通用可调整夹具和成组夹具通用可调整夹具和成组夹具的特点是夹具的局部元件可以更换，局部装置可以调整，以适应不同零件的加工。4组合夹具组合夹具是由一套完全标准化的元件，根据零件的加工要求拼装而成的夹具。5随行夹具随行夹是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。机床夹具的功用加工质量机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工与定位面之间以及被加工外表相互之间的位置精度。2提高生产率，降低本钱使用夹具后可减少划线、找正等辅助时间，且易于实现多件、多工位加工。3扩大机床工艺范围在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床工艺范围。4减轻工人劳动强度，保证生产平安。一、设计的准备：为了提高劳动生产率，保证质量，精度，需要设计专用夹具。二、总体设计工件在夹具上的定位：三、工件定位的方式1直接找正定位生产率低，精度工人技术单件小批或位置要求高定位基准所找正的外表2划线找正定位精度低单件小批，复杂件，毛坯精度低定位基准所划的线3夹具定位生产率高，定位精度高，成批及大量生产四、工件的定位原理1六点定那么用空间合理布置的六个支承点限制工件的六个自由度误解：工件被夹紧，就定位了并没有保证一批工件的一致位置。工件定位后，反方向可移动定位面与定位点应保持接触2限制工件自由度与加工要求的关系完全定位六个自由度全部限制不完全定位限制的自由度6欠定位该限的自由度没有限绝不允许过定位重复限制一自由度一般不允许正确处理：危害定位不稳，安装困难，工件或夹具变形措施去除过定位，修改结构特殊可用过定位提高定位稳定性和结构刚度，简化夹具前提提高工件定位面、夹具定位面的相互位置精度注意：理论上要限制的自由度按加工要求确定不欠定位实际上所限制的自由度多于理论要求的不过定位为承受切削力、简化夹具结构五、定位元件根本要求： 足够的精度足够的硬度和耐磨性足够的强度和刚度工艺性好六、常用定位方法与定位元件：一工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。夹具上常用的支承元件有以下几种：1)主要支承限制自由度固定支承支承钉球头毛坯面齿纹侧面平头已加工面支承板光侧面、顶面斜槽底面 非标支承板如圆环可调支承 一批工件调一次限制自由度 自位支承浮动支承只定1点 2辅助支承 一个工件调一次不限制自由度提高刚度2孔定位1圆柱销定位销短销定2点 长销定4点2圆柱心轴间隙配合心轴定心精度低和端面联合定位 过盈配合心轴定心准确、装卸不便精加工花键心轴花键孔定位3圆锥销定3点 4圆锥心轴小锥度心轴定5点 3外圆定位1V形块-短定2点 基准是检验心轴的中心长定4点 对中性好活动定1点 非整圆外表定位2定位套定心精度低，已加工面定位 3半圆套大轴件、不便轴向装夹的零件 4圆锥套反顶尖 4组合外表定位一面两孔支承板、菱短圆柱销、短削边销安装削边方向垂直于两销连线本专用夹具设计中的定位方式为具以底平面和两个50H8内孔，“一面两销法，限制六个自由度定位元件为定位销。5，定位误差的计算：定位误差：是由于工件在夹具上定位不准确所引起的加工误差，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。二用几何方法计算定位误差采用几何方法计算定位误差通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动的极限位置，然后运用三角几何知识，求出工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量，即为定位误差。三用微分方法计算定位误差: 1.夹具的定位误差分析工件在夹具上定位不一致定位误差D。刀具与对刀导向元件的位置不准确对刀误差T。夹具在机床安装不准确安装误差T。定位元件、对刀导向元件及安装基面三者位置不准确制造误差Z 加工方法误差G D 2.定位误差分析1产生定位误差的原因1基准不重合误差B工序基准与定位基准不重合，工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动范围， B2基准位移误差Y定位副制造误差，定位基准相对于刀具在加工尺寸方向上的最大变动范围， Y2定位误差的计算方法合成法 Y0、 B=0时，那么 D= Y B0、 Y=0时，那么 D= B Y0、 B0时，判断相关性：假设工序基准不在定位基面上， B与 Y不相关，那么 假设工序基准在定位基面上， B与 Y相关，判断方向性： 假设工序基准和定位接触点在定位基准的异侧，方向相同，假设工序基准和定位接触点在定位基准的同侧，方向相反，(3)各种定位方法的基准位移误差 平面定位 一般Y=0 孔销定位 单方向位移，任意方向位移， Y = X max V形块定位 水平方向， Y =0垂直方向， Y = 七、减少夹具及定位误差的措施(1)提高夹具的精度提高定位元件、对刀元件及配合外表与机床连接外表的制造精度，提高精度、安装精度调整夹具，刀具与夹具位置，提高对刀精度(2)减少定位误差基准重合，误差小的定位方式如定心夹紧装置等 提高定位面与定位件加工精度，减少间隙，减少基准位移误差 (3)减少夹具的磨损提高夹具易磨件耐磨性。可换装置，及时更换。主要介绍工件孔与定位心轴或销采用间隙配合的定位误差计算 定=不+基 a.心轴或定位销垂直放置，按最大孔和最销轴求得孔中心线位置的变动量为： 基=D+d+min=max (最大间隙 b.心轴或定位销水平放置，孔中心线的最大变动量在铅垂方向上即为定 基=OO=1/2(D+d+min)=max/2 或基=(Dmax/2)-(dmin/2)=max/2 工件孔与定位心轴(销)过盈配合时(垂直或水平放置)时的定位误差 此时，由于工件孔与心轴(销)为过盈配合，所以基=0。 对H1尺寸:工序基准与定位基准重合,均为中心O ,所以不=0 对H2尺寸:不=d/2 工件与一面两孔定位时的定位误差 “1孔中心线在X，Y方向的最大位移为： 定1x)=定(1y)=D1+d1+1min=1max孔与销的最大间隙 “2”孔中心线在X,Y方向的最大位移分别为: 定(2x)=定(1x)+2Ld(两孔中心距公差) 定(2y)=D2+d2+2min=2max 两孔中心连线对两销中心连线的最大转角误差: 定()=2=2tan-1(1max+2max)/2L (其中L为两孔中心距)第三节 工件在夹具中的夹紧一、1.夹紧装置的组成和根本要求1夹紧装置的组成 1力源装置产生夹紧原始作用力2中间传动机构改变作用力的方向改变作用力的大小起自锁作用3夹紧元件最终执行元件2对夹紧装置的根本要求 不得破坏定位力适当，不移动、不振动，不损伤、不变形操作方便，迅速省力结构简单，工艺性好，标准件，自锁性二、夹紧力确实定 夹紧力包括大小、方向和作用点三个要素，它们确实定是夹紧机构设计中首先要解决的问题。一夹紧力方向的选择夹紧力方向的选择一般应遵循以下原那么：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夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。3夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。二夹紧力作用点的选择一般注意以下几点： 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夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。3夹紧力作用点应尽可能靠近被加工外表，以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。 1夹紧力作用点、方向确实定应指向主要定位面夹紧力应落在定位支承范围内夹紧力应尽量靠近加工面夹紧力应作用在刚性好的部位上 夹紧力最好与切削力、重力方向一致三夹紧力大小的估算夹紧力缺乏，会使工件在切削过程中产生位移并引起振动；夹紧力过大又会造成工件或夹具不夹紧力大小的估算受切削力、重力、离心力和惯性力等的作用力矩平衡建立力学模型，求出切削力，在最不利的瞬时，求夹紧力大小。为了保证夹紧可靠，再乘以平安系数FJ = K F 一般K =1.53，粗加工取大值，精加工取小值。楔块夹紧装置是最根本的夹紧装置形式之一,其他夹紧装置均是它的变形。它主要用于增大夹紧力或改变夹紧力方向。 楔块夹紧装置特点: 自锁性(自锁条件1+2) 斜楔能改变夹紧作用力方向 斜楔具有扩力作用,ip=/p=1/tan2+tan(+1) 夹紧行程小 效率低(因为斜楔与夹具体及工件间是滑动摩擦,所以夹紧效率低) 所以适用范围:多用与机动夹紧装置中 夹紧力计算: =p/tan2+tan(+1) 其中p为原始力,为楔块升角,常数6度-10度 1:工件与楔块的摩擦角 2:夹具体与楔块的摩擦角 自锁条件: 原始力P撤除后,楔块在摩擦力作用下仍然不会松开工件的现象称为自锁. 1+2 ,一般取10-15度或更小 传力系数: 夹紧力与原始力之比称为传力系数.用ip表示 ip=/p=1/tan2+tan(+1) 楔块尺寸与材料: 升角确定后,其工作长度应满足夹紧要求,其厚度保证热处理不变形,小头厚应为75mm.材料一般用20钢或20Cr,渗碳厚为0.8-1.2mm.HRC:56-62.Ra为1.6m.八、常用的夹紧机构一、螺旋夹紧装置 螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的,相当于吧楔块绕在圆柱体上,转动螺旋时即可夹紧工作. 螺旋夹紧装置特点: 结构简单,制造容易,夹紧可靠 扩力比ip大,夹紧行程S不受限制 夹紧动作慢,效率低 应用场合:手动夹紧装置常采用. 螺杆夹紧力计算: =PL/r中tan(+1)+r1tan2 其中:P是原始力,L是原始力作用点到螺杆中心距离,r中是螺旋中经的一半,是螺旋升角,1螺母于螺杆的摩擦角,r1摩擦力矩计算半径,2工件与螺杆头部(或压块)间的摩擦角 自锁性能: 因为楔块的自锁条件为11.5-17,而螺旋夹紧装的螺旋升角(2-4)很小,所以自锁性很好. 传力系数: ip=/p=PL/r中tan(+1)+r1tan2楔块的ip 多位或多件夹紧: 为了减小夹压的辅助时间和提高生产率,可采用多位或多件夹紧装置. 压块的材料一般位45钢,HRC:43-48 螺杆的材料一般位45钢,HRC:3338二、偏心夹紧装置 偏心夹紧装置也是由楔块夹紧装的一种变形. 圆偏心夹紧力: =PL/tan(+1)+tan2 其中L为手柄长度,支承轴中心(回转中心)到夹紧点距离 1,2分别为偏心轮与支承轴及偏心轮与工件间的摩擦角. 传力系数ip: ip=L/tan(+1)+tan2,远小于螺旋夹紧的ip 特点及应用场合: 偏心夹紧与螺旋夹紧相比,夹紧行程小,夹紧力小,自锁能力差,但夹紧迅速,结构紧凑,所以常用与切削力不大,振动较小的的场合,常与其他夹紧元件联合使用.三、 斜楔夹紧机构 斜楔夹紧具有结构简单，增力比大，自锁性能好等特点，因此获得广泛应用。 四、 螺旋夹紧机构 螺旋夹紧机构结构简单，易于操作，增力比大，自锁性能好，是手动夹紧中应用最广泛的一种夹紧机构。五、偏心夹紧机构偏心夹紧的优点是结构简单，操作方便，动作迅速，缺点是自锁性能较差，增力比拟小。一般常用于切削平稳且切削力不大的场合。可获得的夹紧力为 六、铰链夹紧机构铰链夹紧机构的优点是动作迅速，增力比大，并易于改变力的作用方向；缺点是自锁性能差。多用于机动夹紧机构中。七、定心夹紧机构定心夹紧机构是一种同时实现对工件定心定位和夹紧的夹紧机构，即在夹紧过程中，能使工件相对于某一轴线或某一对称面保持对称性。定心夹紧机构按其工作原理可分为两大类：1.以等速移动原理工作的定心夹紧机构2.以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构九、联动夹紧机构夹紧力作用在两个相互垂直的方向上，称为双向联动夹紧；两夹紧点的夹紧力方向相同，称为平行联动夹紧。 四、夹紧机构的动力装置一气动夹紧装置气动夹紧装置的工作介质是压缩空气，其工作压力通常为0.40.6MPa。 二液压夹紧装置液压夹紧装置利用压力油为夹紧动力。三气、液增压夹紧装置 气、液增压夹紧装置以压缩空气为动力源，通过压力油来传力和增力。十、 工件在夹具中的夹紧：一、对夹紧装置的要求二、夹紧力确实定 夹紧力包括大小、方向和作用点三个要素，它们确实定是夹紧机构设计中首先要解决的问题。三夹紧力方向的选择：夹紧力方向的选择一般应遵循以下原那么：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夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。3夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。四夹紧力作用点的选择一般注意以下几点：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，以保证工件获的的定位 2夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。3夹紧力作用点应尽可能靠近被加工外表，以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。 五夹紧力大小的估算夹紧力缺乏，会使工件在切削过程中产生位移并引起振动；夹紧力过大又会造成工件或夹具不应有的变形或外表损伤。十一、常用夹紧机构一 斜楔夹紧机构 斜楔夹紧具有结构简单，增力比大，自锁性能好等特点，因此获得广泛应用。 二 螺旋夹紧机构 螺旋夹紧机构结构简单，易于操作，增力比大，自锁性能好，是手动夹紧中应用最广泛的一种夹紧机构。三偏心夹紧机构偏心夹紧的优点是结构简单，操作方便，动作迅速，缺点是自锁性能较差，增力比拟小。一般常用于切削平稳且切削力不大的场合。可获得的夹紧力为 四铰链夹紧机构铰链夹紧机构的优点是动作迅速，增力比大，并易于改变力的作用方向；缺点是自锁性能差。多用于机动夹紧机构中。（三） 定心夹紧机构定心夹紧机构是一种同时实现对工件定心定位和夹紧的夹紧机构，即在夹紧过程中，能使工件相对于某一轴线或某一对称面保持对称性。定心夹紧机构按其工作原理可分为两大类：1.以等速移动原理工作的定心夹紧机构2.以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构 六联动夹紧机构夹紧力作用在两个相互垂直的方向上，称为双向联动夹紧；两夹紧点的夹紧力方向相同，称为平行联动夹紧。 夹紧机构的动力装置 一气动夹紧装置气动夹紧装置的工作介质是压缩空气，其工作压力通常为0.40.6MPa。 二液压夹紧装置液压夹紧装置利用压力油为夹紧动力。 三气、液增压夹紧装置 气、液增压夹紧装置以压缩空气为动力源，通过压力油来传力和增力。专用夹具设计的一般步骤 一研究原始资料，明确设计要求 二拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图 三绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求 四绘制零件图夹具设计中的几个重要问题一夹具设计的经济性分析二成组设计思想设计三夹具总图上尺寸及技术条件的标注夹具总图上标注尺寸及技术要求的目的主要是为了便于拆零件图，便于夹具装配和检验。为此应有选择地标注尺寸及技术要求。四夹具结构工艺性分析在分析夹具结构工艺性时，应重点考虑以下问题：1夹具零件的结构工艺性2夹具最终精度保证方法 3夹具的测量与检验五夹具的精度分析夹具的主要功能是用来保证零件加工的位置精度。使用夹