机械毕业设计（论文）-钻臂座加工工艺及夹具设计

毕业设计（论文）钻臂座加工工艺及夹具设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 机械工程系 年级专业： 指导教师： 年六月目录 摘 要、41、绪 论、42、钻车钻臂座加工工艺规程设计、6 2.1零件的分析、62.1.1零件的作用、62.1.2零件的工艺分析、6 2.2工艺过程设计所应采取的相应措施、7 2.3钻车钻臂座加工定位基准的选择、72.3.1 确定毛坯的制造形式、72.3.2粗基准的选择、72.3.3精基准的选择、8 2.4工艺路线的制定、8 2.4.1工艺方案、8 2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、8 2.6确定切削用量及基本时间（机动时间）、9 2.7时间定额计算及生产安排、16 2.8本章小结、173、加工工艺孔夹具设计、17 3.1加工工艺孔夹具设计、17 3.2定位方案的分析和定位基准的选择、18 3.3定位元件的设计、18 3.4定位误差分析、19 3.5切削力的计算与夹紧力分析、20 3.6定向键与对刀装置设计、20 3.7夹紧分析及夹具体设计、23 3.8夹具设计及操作的简要说明、23 3.9本章小结、234、粗铣钻车钻臂座凸内侧端面夹具设计、24 4.1粗铣钻车钻臂座凸内侧端面夹具设计、24 4.2定位方案的分析和定位基准的选择、24 4.3定位误差分析、25 4.4铣削力与夹紧力计算、26 4.5定向键与对刀装置设计、26 4.6夹紧分析及夹具体设计、29 4.7夹具设计及操作的简要说明、29 4.8本章小结、305、加工工艺孔夹具设计、30 5.1加工工艺孔夹具设计、30 5.2定位方案的分析和定位基准的选择、30 5.3定位误差分析、31 5.4切削力的计算与夹紧力分析、32 5.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计、32 5.6夹具精度分析、34 5.7夹具设计及操作的简要说明、34 5.8本章小结、346、 加工工艺孔夹具设计、35 6.1加工工艺孔夹具设计、35 6.2定位方案的分析和定位基准的选择、35 6.3定位误差分析、36 6.4切削力的计算与夹紧力分析、36 6.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计、36 6.6夹具精度分析、36 6.7夹具设计及操作的简要说明、38 6.8本章小结、38结 论、39参考文献、39致 谢、40摘 要本次设计是对钻臂座零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。钻臂座零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工艺原则可知，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。所以本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以钻臂座定位孔作为粗基准，以钻臂座钻臂孔和液压缸孔作为精基准。主要加工工序安排是先以钻臂座钻臂孔和液压缸孔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。整个加工过程均选用组合机床。全套图纸，加1538937061 绪 论机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、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。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。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。夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下：清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆分为两体时无此问题,。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角R。端面与外圆定位时，与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等)加工的夹具时，会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的系列产品零件夹具时，为了降低生产成本,提高夹具的利用率，往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，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。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。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。2 钻车钻臂座加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目给出的零件是开山牌KY125型露天潜孔钻车的钻臂座。钻臂座的主要作用是支承钻臂，使钻臂能够得到俯仰，摆动，能有正常的支承作用。因此钻臂座零件的加工质量会影响钻车的工作精度、使用性能和寿命。钻车钻臂座的主要作用是支承钻臂、阻尼缓冲部分功能、导向功能。图2.1 钻车钻臂座零件图2.1.2零件的工艺分析由钻车钻臂座零件图知可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）以两个通孔为主要加工表面的加工面，两个通孔表面粗糙度要求为,在同一中心线上有的同轴度要求。（2）以两个通孔为主要加工表面的加工面。两个通孔表面粗糙度要求为,在同一中心线上有的同轴度要求。（3）以两个通孔为主要加工表面的加工面。两个通孔表面粗糙度要求为,在同一中心线上有的同轴度要求。2个孔的内侧面的加工，两内侧面的表面粗糙度要求为。2.2工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于该零件来说，加工过程中的主要问题是保证平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。该类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工零件的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。钻车钻臂座的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。钻车钻臂座零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。由于钻车钻臂座的生产量很大。怎样满足钻车钻臂座生产率要求也是过程中的主要考虑因素。2.3钻车钻臂座加工定位基准的选择2.3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为Q235。由于生量已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这对提高生产效率，保证加工质量也是有利的。2.3.2粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1） 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。2.3.3精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算。2.4 工艺路线的制定由于生产类型为大批生产，应尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应降低生产成本。2.4.1 工艺方案表 2.1 工艺方案一表工序1：钻、扩、铰孔，倒角工序2：粗铣凸台两内侧面工序3：钻，扩、铰孔，倒角工序4：钻，扩，铰孔，倒角工序5：终检2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“钻车钻臂座”零件材料为Q235，硬度HBS为149187，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，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：(1) 加工孔考虑其加工表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为钻、扩铰三步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔： 扩孔： 2Z=1.8铰孔： 2Z=0.2(2) 铣凸台两内侧面考虑其表面粗糙度要求为，可以先粗铣，再精铣，根据机械加工工艺手册表2.3-5，取2Z=5已能满足要求。(3) 加工孔考虑其加工表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为钻、扩铰三步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔： 扩孔： 2Z=1.8铰孔： 2Z=0.2(4) 加工孔考虑其加工表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为钻、扩铰三步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔： 扩孔： 2Z=1.6铰孔： 2Z=0.42.6确定切削用量及基本工时（机动时间）工序1：钻，扩，铰孔，倒角机床：专用组合钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（1）、钻孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-10，取由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据机械加工工艺师手册表28-13，取取切削速度取=24, =26代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3，取实际切削速度： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1机动时间： 式 (2-4)取，, ,代入公式（2-4）得：（2）、扩孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-30，参照机械加工工艺师手册表28-31，取切削速度：参照机械加工工艺师手册表28-31，取取=19, =27.8代入公式（2-1）得机床主轴转速： ，根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度： 根据机械加工工艺师手册表28-42被切削层长度：刀具切入长度 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间：（3）铰孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-35，取根据机械加工工艺师手册表28-36，取取切削速度取=9.1, =28代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间： （4）倒角。采用锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：，手动进给。工序2：粗铣凸台的内侧面机床：专用组合铣床刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表30-29，取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-29，取，取=24, =20代入公式（2-1）得机床主轴转速： ，根据机械加工工艺师手册表11-4，取实际铣削速度： 取=，=代入公式（2-2）得：工作台每分进给量： 取根据机械加工工艺手册 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1取，,代入公式（2-3）得：机动时间： 以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为工序3：钻，扩，铰孔机床：专用组合钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（1）、钻孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-10，取由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据机械加工工艺师手册表28-13，取取切削速度取=24, =22代入公式（2-1）得机床主轴转速： ，根据机械加工工艺师手册表9-3，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间： 以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为（2）、扩孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-30，参照机械加工工艺师手册表28-31，取切削速度：参照机械加工工艺师手册表28-31，取取=19.8, =23.8代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度： 根据机械加工工艺师手册表28-42被切削层长度： 刀具切入长度 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间： 以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为（3）铰孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-35，取根据机械加工工艺师手册表28-36，取取切削速度取=9.9, =24代入公式（2-1）得机床主轴转速： ，根据机械加工工艺师手册表9-3，取实际切削速度： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1 取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间： 以上为铰一个孔的机动时间，故本工序机动工时为4）倒角。采用锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：，手动进给。工序4：钻，扩、铰孔机床：专用组合钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、（1）、钻孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-10，取由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据机械加工工艺师手册表28-13，取取切削速度取=24, =18代入公式（2-1）得机床主轴转速： ，根据机械加工工艺师手册表9-3，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间： 以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为（2）、扩孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-30，参照机械加工工艺师手册表28-31，取切削速度：参照机械加工工艺师手册表28-31，取取=25, =19.6代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度： 根据机械加工工艺师手册表28-42被切削层长度：刀具切入长度 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间： 以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为（3）铰孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-35，取根据机械加工工艺师手册表28-36，取取切削速度取=9.9, =20代入公式（2-1）得机床主轴转速： ，根据机械加工工艺师手册表9-3，取实际切削速度： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1 取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间： 以上为铰一个孔的机动时间，故本工序机动工时为4）倒角。采用锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：，手动进给。2.7时间定额计算及生产安排参照机械加工工艺手册表2.5-2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时）因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： 式 (2-5)其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间） 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值工序1：钻，扩，铰孔，倒角机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5-45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5-48，取，k=0.13代入公式（2-5）得单间时间定额： 工序2：粗铣凸台的内侧面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5-41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5-43，取，k=0.1214代入公式（2-5）得单间时间定额： 工序3：铣孔的内侧面机动时间： 辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5-45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5-48，取，k=0.13代入公式（2-5）得单间时间定额： 工序4：钻，扩、铰孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5-41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5-43，取，k=0.1214代入公式（2-5）得单间时间定额： 2.8 本章小结本章主要是对钻车钻臂座的加工工艺进行设计。先要明确零件的作用 ，本次设计的钻车钻臂座的主要作用就是支承钻臂，使钻臂能够得到俯仰，摆动，能有正常的缓冲作用。确定了零件的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸后，就可以对零件的工艺路线进行分析，制定出几套工艺方案，然后对这几套方案进行分析比较，选择最优方案，最后进行时间定额计算及生产安排。优良的加工工艺是能否生产出合格，优质零件的必要前提，所以对加工工艺的设计十分重要，设计时要反复比较，选择最优方案。3 加工工艺孔夹具设计3.1加工工艺孔夹具设计本夹具主要用来钻、扩、两个工艺孔。这两个工艺孔均有表面粗糙度要求，表面粗糙度为，与圆垂直。本到工序为钻车钻臂座加工的第一道工序，本道工序加工时主要应考虑如何保证其表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.2定位方案的分析和定位基准的选择由零件图可知，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与端面垂直。为了保证所钻、扩的孔与侧面垂直，根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时，选择了工艺孔作为定位基准，工艺孔作为辅助基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择孔端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以孔配和的圆柱销限制工件的两个自由度，以孔配和的削边销限制工件的一个自由度，既采用一面两销定位。再用一个螺旋夹紧机构从孔的另一端面进行夹紧。图3.1 定位分析图3.3定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边销进行设计。由加工工艺孔工序简图可知两工艺孔中心距：由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为所以两工艺孔的中心距为 ，而两工艺孔尺寸为，。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：图3.2 两销分析图（1）、确定两定位销中心距尺寸及其偏差 = （2）、确定圆柱销直径及其公差 （基准孔最小直径） 取f6 所以圆柱销尺寸为 （3）、削边销的宽度b和B （由机床夹具设计手册） （4）、削边销与基准孔的最小配合间隙 式（3-1）其中： 基准孔最小直径 圆柱销与基准孔的配合间隙代入数据由公式（3-1）得（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，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为。（6）、补偿值 3.4定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：（1）、移动时基准位移误差 = = (2)、转角误差 其中： 3.5切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由切削手册得：钻削力 式（3-2）钻削力矩 式（3-3）式中： 代入公式（3-2）和（3-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.6定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D25-0.014-0.0454014615624+0.0237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣加工，所以选用直角对刀块。直角对刀块的结构和尺寸如图所示：图 3.4 对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC3-0.0060.253.7夹紧分析及夹具体设计为了提高生产效率，缩短加工中的辅助时间。因此夹紧装置采用螺纹夹紧装置。工件在夹具上安装好后，转动杠杆，杠杆与螺杆连接，螺杆推动圆压块夹紧工件。杠杆、螺杆和圆压块的结构、数据如下图：图3.6杠杆、螺杆和圆压块图 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图1所示。3.8夹具设计及操作的简要说明本夹具用于加工钻车钻臂座工艺孔。工件以孔及外端面为定位基准，再用横向定位销实现完全定位。夹紧时，转动杠杆使螺杆压紧圆压块从而夹紧工件，螺杆固定再支承板上与夹具体连为一体。其夹紧采用的是螺纹夹紧，夹紧简单、快速、可靠。有利于提高生产率。当工件加工完成后，松开螺杆即可松开工件及取下工件。3.9本章小结在本章中，夹具主要用来加工钻车钻臂座工艺孔。首先应明确本夹具中的夹紧定位机构，在进行钻车钻臂座工艺孔加工工序时，和工艺孔已经加工出。工件以孔及端面为定位基准，用横向定位销实现完全定位。夹紧时，转动杠杆使螺杆压紧圆压块从而夹紧工件，螺杆固定再支承板上与夹具体连为一体。然后按照有关公式进行铣削力和夹紧的计算，然后对铣床夹具必不可少的定向键和对刀装置进行设计，为了提高生产效率，缩短加工中的辅助时间。因此夹紧装置杠杆、螺杆和圆压块夹紧装置。夹具是制造系统的重要组成部分，夹具对加工质量、生产率和产品成本都有直接的影响。是能否高效、便捷生产出合格、优质零件的保证。所以对夹具设计也是非常重要的。4 粗铣钻车钻臂座凸内侧端面夹具设计4.1粗铣钻车钻臂座凸内侧端面夹具设计本夹具主要用来粗铣钻车钻臂座凸内侧端面。由加工本道工序的工序简图可知。粗铣钻车钻臂座凸内侧端面时，均有表面粗糙度要求。本道工序仅是对内侧端面进行粗加工。工件以孔和外端面为定位基准，用竖直面做定位板实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面，再用支承板和夹具体组成的凹槽固定零件。在本道工序加工时，还应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。4.2定位方案的分析和定位基准的选择在进行钻车钻臂座凸内侧端面粗铣加工工序时，工艺孔已经加工出，而且它的外端面不需要加工。很容易想到一面一孔组合基准定位，定位心轴通过螺母和支承板、夹具体相连，再加上支承板和夹具体组成的凹槽，从而实现了零件的完全定位。夹紧时，由螺母和开口垫圈及定位心轴夹紧孔两端面，定位心轴与支承板、夹具体通过螺母连接夹紧为一体。图4.1 定位机构图4.3定位误差分析本工序选用的工件以支承板和夹具体组成的凹槽定位，定位凹槽竖直放置，为了方便零件装卸，凹槽与零件间存在横向间隙，因此必将引起横向基准位移误差。在切削力的作用下，定位凹槽与零件只存在单边间隙，即工件始终与凹槽的左边接触，故此时的横向基准位移误差仅存在Y轴方向，且向左，取间隙。见下图：图4.2 定位凹槽横向放置时定位分析图4.4铣削力与夹紧力计算根据机械加工工艺手册可查得：铣削力计算公式为圆周分力 式（4-1）查表可得： 代入公式（4-1）得 =查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为： 铣削加工产生的水平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 4.5定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 4.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下：表4.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D25-0.014-0.0454014615624+0.0237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣加工，所以选用直角对刀块。直角对刀块的结构和尺寸如图所示：图 4.4 对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 4.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 4.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC3-0.0060.254.6夹紧分析及夹具体设计为了提高生产效率，缩短加工中的辅助时间。因此夹紧装置采用螺母、垫片夹紧装置。工件在夹具上安装好后，只要拧紧上面的六角螺母即可从上往下移动夹紧工件。支承板用圆头螺柱固定在夹具体上，夹具体和支承板形成一个定位凹槽，当拧紧上面的螺母时，就可把工件夹紧在支承板上。螺母和垫片结构、数据如下图：图 4.6 螺母、垫片图 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图1所示。4.7夹具设计及操作的简要说明本夹具用于钻车钻臂座凸内侧端面的粗铣。工件以孔及外端面为定位基准，用竖直面做定位板实现完全定位。夹紧时，由螺母和开口垫圈及定位心轴夹紧孔两端面，定位心轴与支承板、夹具体通过螺母连接夹紧为一体。其夹紧采用的是气动夹紧，夹紧简单、快速、可靠。有利于提高生产率。工件在夹具上安装好后，只要拧紧上面的六角螺母即可从上往下移动夹紧工件。当工件加工完成后，松开螺母即可松开工件，取下开口垫圈后就可取下工件。4.8本章小结在本章中，夹具主要用来粗铣钻车钻臂座凸内侧端面。首先应明确本夹具中的夹紧定位机构，在进行钻车钻臂座内侧端面粗铣加工工序时，外端面不需加工，工艺孔已经加工出。工件以孔及外端面为定位基准，用竖直面做定位板实现完全定位。夹紧时，由螺母和开口垫圈及定位心轴夹紧孔两端面，定位心轴与支承板、夹具体通过螺母连接夹紧为一体。然后按照有关公式进行铣削力和夹紧的计算，然后对铣床夹具必不可少的定向键和对刀装置进行设计，为了提高生产效率，缩短加工中的辅助时间。因此夹紧装置螺母、垫片夹紧装置，因为螺母和垫片都时标准件，可直接查工具书得数据。夹具是制造系统的重要组成部分，夹具对加工质量、生产率和产品成本都有直接的影响。是能否高效、便捷生产出合格、优质零件的保证。所以对夹具设计也是非常重要的。5 加工工艺孔夹具设计5.1加工工艺孔夹具设计本夹具主要用来钻、扩、铰两个工艺孔。这两个工艺孔均有尺寸精度要求为，表面粗糙度要求，表面粗糙度为，与端面垂直。并用于以后加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本道工序为钻车钻臂座加工的第三道工序，本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。5.2定位方案的分析和定位基准的选择由零件图可知，两工艺孔位于零件孔内外侧面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与侧面垂直。根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣顶面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择外圆斜面、与之配合的心轴和与之配合的心轴为主要定位基准限制工件的五个自由度，用一个定位台阶限制工件的另一个自由度。图5.1 定位分析图5.3定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位，心轴为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。不过这时的径向定位误差不再只是单向的了，而是在垂直面内任意方向上都有可能发生，其最大值也比心轴水平放置时大一倍。见下图。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 心轴外圆直径公差（mm）。图5.2 心轴水平放置时定位分析图5.4切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由切削手册得：钻削力 式（5-1）钻削力矩 式（5-2）式中： 代入公式（5-1）和（5-2）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的台阶强度、刚度适当即能满足加工要求。5.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔分钻、扩、铰三个工步完成加工。即先用的麻花钻钻孔，根据GB114184的规定钻头上偏差为零，钻套孔径为。再用标准扩孔钻扩孔，根据GB114184的规定扩孔钻的尺寸为，钻套尺寸为。最后用的标准铰刀铰孔，根据GB114184的规定标准铰刀尺寸为故钻套孔径尺寸为。图 5.3 快换钻套图铰工艺孔钻套结构参数如下表：表 5.1 铰工艺孔钻套数据表dHD公称尺寸允差303540-0.010-0.0274340154.51928衬套选用固定衬套其结构如图所示：图 5.4 固定衬套图其结构参数如下表：表 5.2 固定衬套数据表dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差30+0.2303536+0.35+0.1832夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图8所示。5.6夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。本道工序加工中主要保证两工艺孔尺寸及同轴度公差及表面粗糙度。本道工序最后采用精铰加工，选用GB114184铰刀，直径为，并采用钻套，铰刀导套孔径为，外径为同轴度公差为。固定衬套采用孔径为，同轴度公差为。该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：（1）、各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为的理想圆柱面的控制。（2）、各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸。（3）、当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸时可将偏离量补偿给位置度公差。（4）、如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为时，相对于最大实体尺寸的偏离量为，此时轴线的位置度误差可达到其最大值。工艺孔的尺寸，由选用的铰刀尺寸满足。工艺孔的表面粗糙度，由本工序所选用的加工工步钻、扩、铰满足。5.7夹具设计及操作的简要说明由零件图可知，两工艺孔位于零件孔内外侧面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与侧面垂直。根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣顶面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择外圆斜面和与之配合的心轴为主要定位基准限制工件的五个自由度，用一个定位台阶限制工件的另一个自由度。5.8本章小结在本章中，夹具主要用来加工钻车钻臂座工艺孔。首先应明确本夹具中的夹紧定位机构，在进行上一道工序中，工艺孔已经加工出。本工艺孔的定位基准应选择外圆斜面和与之配合的心轴为主要定位基准限制工件的五个自由度，用一个定位台阶限制工件的另一个自由度。然后按照有关公式进行切削力和夹紧力的计算，然后对钻床夹具必不可少的钻套和衬套进行设计，还应对夹具精度进行分析。夹具是制造系统的重要组成部分，夹具对加工质量、生产率和产品成本都有直接的影响。是能否高效、便捷生产出合格、优质零件的保证。所以对夹具设计也是非常重要的。6 加工工艺孔夹具设计6.1加工工艺孔夹具设计本夹具主要用来钻、扩、铰两个工艺孔。这两个工艺孔均有尺寸精度要求为，表面粗糙度要求，表面粗糙度为，与端面垂直。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本道工序为钻车钻臂座加工的第四道工序，本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。6.2定位方案的分析和定位基准的选择由零件图可知，两工艺孔位于零件孔内外侧面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与侧面垂直。根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣顶面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择外圆斜面、与之配合的心轴和与之配合的心轴为主要定位基准限制工件的五个自由度，用一个定位台阶限制工件的另一个自由度。图6.1 定位分析图6.3定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位，心轴为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。不过这时的径向定位误差不再只是单向的了，而是在垂直面内任意方向上都有可能发生，其最大值也比心轴水平放置时大一倍。见下图。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 心轴外圆直径公差（mm）。图6.2 心轴水平放置时定位分析图6.4切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由切削手册得：钻削力 式（6-1）钻削力矩 式（6-2）式中： 代入公式（6-1）和（6-2）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的台阶强度、刚度适当即能满足加工要求。6.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔分钻、扩、铰三个工步完成加工。即先用的麻花钻钻孔，根据GB114184的规定钻头上偏差为零，钻套孔径为。再用标准扩孔钻扩孔，根据GB114184的规定扩孔钻的尺寸为，钻套尺寸为。最后用的标准铰刀铰孔，根据GB114184的规定标准铰刀尺寸为故钻套孔径尺寸为。