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托腳機(jī)械加工工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計(jì)
序 言
機(jī)械加工工藝規(guī)程是組織車間生產(chǎn)、規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法的工藝文件。它是機(jī)械制造廠最主要的技術(shù)文件之一，它也是生產(chǎn)準(zhǔn)備和計(jì)劃調(diào)度的主要依據(jù)。有了機(jī)械加工工藝規(guī)程，在產(chǎn)品投入之前就可以依據(jù)它進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作，如原材料的準(zhǔn)備、毛坯的制造、設(shè)備和工具的購(gòu)置、專用工藝裝備的設(shè)計(jì)制造、勞動(dòng)力的組織等等。
夾具在機(jī)械加工中具有重要的作用，它能保證加工精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，能以優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的工藝去完成零件的加工和產(chǎn)品的裝配。而使用了分度鉆的好處在于，可采用多工位加工，能使加工工序集中，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)包括托腳的機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)及銑?55上端面的專用夾具設(shè)計(jì)。其中機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂必須可靠地保證所有技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)；通過(guò)兩種工藝方案的對(duì)比選擇最合理的方案。充分利用條件、創(chuàng)造條件在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，爭(zhēng)取最好的經(jīng)濟(jì)效益。本次夾具的設(shè)計(jì)，由于工件比較的小所以采用了裝拆較為方便的手柄夾緊機(jī)構(gòu)。采用圓形對(duì)刀塊作為導(dǎo)向作用。該夾具的設(shè)計(jì)還考慮到了工件的拿放問(wèn)題，提高了加工效率、保證工件加工的精度。
畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們分析和解決機(jī)械加工技術(shù)相關(guān)問(wèn)題的能力，使我們進(jìn)一步掌握機(jī)制工藝規(guī)程制訂和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本方法，并鞏固、深化已學(xué)得的理論知識(shí)，深一步培養(yǎng)我們熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)圖冊(cè)、圖表等技術(shù)資料的能力，訓(xùn)練我們識(shí)圖、制圖、運(yùn)算及編制技術(shù)文件的基本技能，培養(yǎng)我們的獨(dú)立工作能力。
第1章 托腳機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
1.1 分析零件圖
1.1.1零件的作用
托腳的零件圖如圖所示，題目所給的零件是托腳，主要在車細(xì)長(zhǎng)桿時(shí)起輔助支撐作用。
圖1–1零件圖
1.1.2零件的工藝分析
零件圖見上圖。
該零件屬于叉架類零件，需要加工的各個(gè)表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。其中A面對(duì)?35軸線有垂直度的要求，所以要保證以上要求是有一定難度的，故要合理的安排該零件的工藝。
1.2確定生產(chǎn)類型
由任務(wù)書上得知該托腳的年產(chǎn)量為1000件，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2版 第一卷 表5.2–1查得，該年產(chǎn)量屬于小批量生產(chǎn)。
1.3確定毛坯類型
該零件材料為HT150, 零件結(jié)構(gòu)屬于中等復(fù)雜程度，零件重要的和輪廓尺寸不是很大，故根據(jù)《鑄造手冊(cè)》第六卷 表1–1查得采用熔模鑄造。這對(duì)提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量也是有利的。
圖1–2毛坯圖
1.4機(jī)械加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)
1.4.1選擇定位基準(zhǔn)
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中回問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取下底面作為粗基準(zhǔn)。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)。因?yàn)楣ぜ亩嗣婧屯鈭A都與內(nèi)孔的中心線，有嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此因此要以Φ35孔為精基準(zhǔn)，來(lái)加工上面，側(cè)面和端面。
1.4.2擬定工藝過(guò)程
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用通用型和專用型機(jī)床配以專用工夾具,并盡量使工序分散來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。考慮到“先粗后精”、“先面后孔”、“先主后次”、“基準(zhǔn)先行”的基本原則。故我制定了托腳的兩種加工方案如表1–1所示。
表1–1工藝過(guò)程方案一
1
鑄造
鑄造
2
時(shí)效
時(shí)效
3
涂底漆
涂底漆
4
粗銑
粗銑下底面至尺寸
5
粗銑
粗銑上端面至尺寸，
6
粗銑
粗銑Φ35上端面至尺寸
7
粗銑
粗銑右端面
8
粗鏜
粗鏜Φ35孔至Φ34
9
半精鏜
半精鏜Φ35至Φ34.5
10
精鏜
精鏜Φ35至尺寸
11
粗銑
粗銑上端左孔
12
粗銑
粗銑上端右孔
13
鉆
鉆2*M8-7H孔
14
攻絲
鉆2*M8-7H螺紋孔
15
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)
16
入庫(kù)
入庫(kù)
表1–2工藝過(guò)程方案二
1
鑄造
鑄造
2
時(shí)效
時(shí)效
3
涂底漆
涂底漆
4
銑
銑下底面至尺寸
5
銑
銑上端面至尺寸，
6
銑
銑Φ35上端面至尺寸
7
銑
銑右端面
10
鏜
鏜Φ35至尺寸
11
銑
銑上端左孔
12
銑
銑上端右孔
13
鉆
鉆2*M8-7H孔
14
攻絲
鉆2*M8-7H螺紋孔
15
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)
16
入庫(kù)
入庫(kù)
工藝方案一和工藝方案二比較：方案一粗加工和精加工分開加工，這樣更好的保證加工精度要求，可以更好的達(dá)到粗糙度要求，而方案只有一步加工，沒有分粗加工和精加工，工藝安排比較粗糙。綜合考慮我們選擇方案一。
表1–3工藝過(guò)程最終方案
1
鑄造
鑄造
2
時(shí)效
時(shí)效
3
涂底漆
涂底漆
4
粗銑
粗銑下底面至尺寸
5
粗銑
粗銑上端面至尺寸，
6
粗銑
粗銑Φ35上端面至尺寸
7
粗銑
粗銑右端面
8
粗鏜
粗鏜Φ35孔至Φ34
9
半精鏜
半精鏜Φ35至Φ34.5
10
精鏜
精鏜Φ35至尺寸
11
粗銑
粗銑上端左孔
12
粗銑
粗銑上端右孔
13
鉆
鉆2*M8-7H孔
14
攻絲
鉆2*M8-7H螺紋孔
15
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)
16
入庫(kù)
入庫(kù)
1.5選擇機(jī)床和工藝設(shè)備
1.5.1選擇機(jī)床
根據(jù)該零件的加工特點(diǎn)以及考慮到經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，所以盡可能的選用通用機(jī)床以減少加工成本。但為使加工方便在有些情況下也選用了專用機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行加工，基本情況如表1–2機(jī)床的選擇所示。
表1–4 托腳的加工時(shí)機(jī)床的選擇
工序號(hào)
所選機(jī)床
10
20
30
40
X52K立式銑床
50
X52K立式銑床
60
X52K立式銑床
70
T716立式鏜床
80
T716立式鏜床
90
T716立式鏜床
100
X52K立式銑床
110
X52K立式銑床
120
Z535立式鉆床
130
Z535立式鉆床
1.5.2選擇夾具
為了提高勞動(dòng)勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，所以在加工該零件時(shí)所用的夾具都是專用夾具。
1.5.3選擇刀具
結(jié)合各個(gè)加工表面的特點(diǎn)以及其加工方法，綜合考慮這兩者選用刀具如表1–5刀具的選擇所示。
表1–5 托腳的加工時(shí)機(jī)床的選擇
工序號(hào)
刀具
40、50、60、70
鑲齒套式面銑刀
80、90、100
硬質(zhì)合金鏜刀
110、120
鍵槽銑刀
130、140
麻花鉆
1.5.4選擇量具
為了達(dá)到尺寸以及形狀結(jié)合各工序的具體尺寸精度的要求，我在各工序間選用了不同的量具對(duì)零件進(jìn)行檢測(cè)，如表1–6所示。
表1–6 托腳的加工時(shí)量具的選擇
工序號(hào)
量具
10
20
30
40
游標(biāo)卡尺
50
游標(biāo)卡尺
60
游標(biāo)卡尺
70
游標(biāo)卡尺
80
游標(biāo)卡尺
90
游標(biāo)卡尺
100
游標(biāo)卡尺
110
內(nèi)測(cè)千分尺
120
內(nèi)測(cè)千分尺
130
內(nèi)螺紋千分尺
140
內(nèi)螺紋千分尺
1.6確定工序尺寸
托腳零件材料為HT150 重量為1.2kg
生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，采用砂型機(jī)鑄造毛坯。
1、 不加工表面毛坯尺寸
不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。
2、 托腳底面
由于托腳底面要與其他接觸面接觸，粗糙度要求為6.3，查相關(guān)資料知余量留2.5比較合適。
3、托腳的孔
毛坯為空心，鑄造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之間，參照參數(shù)文獻(xiàn)，確定工藝尺寸余量為2.5mm
1.7確定切削用量和時(shí)間定額
工序1：鑄造
工序2：時(shí)效處理
工序3：涂漆底
工序4：粗銑下底面至尺寸
1. 選擇刀具
刀具選取鑲齒套式面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮螅淮渭庸ね瓿?
2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說(shuō)明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
當(dāng)＝900r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序5：粗銑上端面至尺寸
1. 選擇刀具
刀具選取鑲齒套式面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
4） 決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，故可在一次走刀?nèi)銑完，則
5） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說(shuō)明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?000
當(dāng)＝1000r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
6） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：l=114 ，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序6：粗銑Φ35上端面至尺寸
1. 選擇刀具
刀具選取鑲齒套式面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
7） 決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮螅淮渭庸ね瓿?
8） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說(shuō)明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
當(dāng)＝900r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
9） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序7：粗銑右端面
1. 選擇刀具
刀具選取鑲齒套式面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
10） 決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，一次加工完?
11） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說(shuō)明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取＝500
當(dāng)＝500r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
12） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序8：鏜Φ35孔至Φ34
1.加工條件
工件材料：HT150，時(shí)效處理，砂型鑄造
加工要求：粗鏜孔Φ34mm
機(jī) 床：臥式鏜床T716
刀 具：硬質(zhì)合金鏜刀
2.計(jì)算切削用量
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得
=25mm/min
=0.07mm/z
=9.6mm
根據(jù)T616鏜床說(shuō)明書，取=275 r/min
切削工時(shí)：L=60mm
工序9：半精鏜Φ35至Φ34.5
1.加工條件
工件材料：HT150，時(shí)效處理，砂型鑄造
加工要求：半精鏜孔Φ34.5
機(jī) 床：臥式鏜床T716
刀 具：硬質(zhì)合金鏜刀
2.計(jì)算切削用量
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得
=35mm/min
=0.06mm/z
=3.5mm
根據(jù)T616鏜床說(shuō)明書，取=300 r/min
切削工時(shí)：L=60mm
工序10：精鏜Φ35至尺寸
1.加工條件
工件材料：HT150，時(shí)效處理，砂型鑄造
加工要求：精鏜孔Φ35mm
機(jī) 床：臥式鏜床T716
刀 具：硬質(zhì)合金鏜刀
2.計(jì)算切削用量
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得
=40m/min
=0.05mm/z
=1.4mm
根據(jù)T716鏜床說(shuō)明書，取=375 r/min
切削工時(shí)：L=60mm
工序11：粗銑上端左孔
1. 選擇刀具
刀具選取鍵槽銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
13） 決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮螅淮渭庸ね瓿?
14） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說(shuō)明書，其功率為為6kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?50
當(dāng)＝750r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
15） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序12：粗銑上端右孔同上
工序13: 鉆2*M8-7H孔
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機(jī)床選取
基本工時(shí)： min
工序14：鉆2*M8-7H螺紋孔
選擇M8mm高速鋼機(jī)用絲錐
等于工件螺紋的螺距，即
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
工序15：檢驗(yàn)
工序16：入庫(kù)
第二章 機(jī)床夾具的定位及夾緊
2.1 概述
在機(jī)械制造中，用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置，稱為夾具。它是用來(lái)固定加工對(duì)象，使之占有正確位置，接受施工或檢測(cè)的裝置。
2.1.1 機(jī)床夾具的概念
在機(jī)械加工過(guò)程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機(jī)床上占有正確的位置，確定工件在機(jī)床上或夾具中占有正確的位置的過(guò)程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機(jī)床或夾具上定位、夾緊的過(guò)程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機(jī)床夾具，簡(jiǎn)稱夾具。
2.1.2 機(jī)床夾具的組成
1. 機(jī)床夾具的基本組成部分
（1）定位裝置
該裝置由定位元件組合而成，其作用是確定工件在夾具中的正確位置。
（2）夾具裝置
該裝置的作用是將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工的過(guò)程中正確位置不變。
（3）夾具體
夾具體是夾具的基本骨架，通過(guò)它將夾具所有的元件構(gòu)成一個(gè)整體。
2. 機(jī)床夾具的其他特殊元件或裝置
（1）連接元件
根據(jù)機(jī)床的特點(diǎn)，夾具在機(jī)床上的安裝連接常有兩種形式。一種是安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，另一種是安裝在機(jī)床主軸上。連接元件用以確定夾具本身在機(jī)床上的位置。如機(jī)床夾具所使用的過(guò)渡盤，銑床夾具所使用的定向鍵等，都是連接元件。
（2）對(duì)刀元件
常用在普通銑床夾具中，用對(duì)刀快調(diào)整銑刀加工前的位置。對(duì)刀時(shí)，銑刀不與對(duì)刀快直接接觸，而用塞尺進(jìn)行檢查，以免碰傷銑刀的切削刃和對(duì)刀快工作表面。
（3）導(dǎo)向元件
常用在鉆床、鏜床夾具中，用鉆套和鏜套引導(dǎo)刀具加工中的正確位置。
（4）其他元件或裝置
根據(jù)加工需要，有些夾具還分別采用分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、平衡塊等。這些元件或裝置需要專門設(shè)計(jì)。
2.1.3 機(jī)床夾具的分類
根據(jù)機(jī)床夾具的通用化程度，可將夾具氛圍以下幾種：
1. 通用夾具
可加工一定范圍內(nèi)不同工價(jià)的夾具為通用夾具，如車床上的三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤；銑床上的平口虎鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。它們有很大的通用性，無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已標(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機(jī)床附件供應(yīng)給用戶。
由于使用通用夾具夾緊工件比較費(fèi)時(shí)，操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故通用夾具主要用于單件小批生產(chǎn)，在產(chǎn)品固定的大批量生產(chǎn)中很少使用通用夾具，而使用效率較高的專用夾具。
2. 專用夾具
專用夾具是針對(duì)某一種工件的某道工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)的夾具。所以結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速方便。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)與制造。
專用夾具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸穩(wěn)定，互換性高，并且可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省工時(shí)，顯著提高效率，另外利用專用夾具還可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。但專用夾具是為滿足某個(gè)工件某道工序的加工需要而專門設(shè)計(jì)的，所以它的適用范圍較窄。此外、專用夾具的設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)。當(dāng)產(chǎn)品更換時(shí)，往往因無(wú)法再使用而報(bào)廢，因此，專用夾具主要適用于產(chǎn)品品種相對(duì)穩(wěn)定的大批大量生產(chǎn)。
3. 成組夾具
根據(jù)成組技術(shù)原來(lái)技術(shù)的用于成組加工的夾具。這種夾具的特點(diǎn)是，在通用的夾具體上，只需對(duì)夾具的部分元件稍加調(diào)整或更換，即可用于組內(nèi)的不同工件的加工。
4. 組合夾具
組合夾具是由可循環(huán)使用的標(biāo)準(zhǔn)夾具零件部件組裝成易于聯(lián)結(jié)和拆卸的夾具。它在使用上具有專用夾具的優(yōu)點(diǎn)，而當(dāng)產(chǎn)品更換時(shí)，不存在夾具“報(bào)廢”問(wèn)題。因?yàn)樗梢圆痖_，其元件可清洗入庫(kù)，留待組裝新的夾具。因此，組合夾具很適合于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)使用。由于組合夾具還具有縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少專用夾具種類、數(shù)量和存放面積等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于新產(chǎn)品的試制和多品種小批量生產(chǎn)。
5. 隨行夾具
隨行夾具為自動(dòng)線上使用的一種夾具。自動(dòng)線夾具基本上分為兩類：一類為固定式夾具，它與一般專用夾具相似；一類為隨行夾具，她除了具有一般夾具所擔(dān)負(fù)的裝夾任務(wù)外，還擔(dān)負(fù)自動(dòng)線輸送工件的任務(wù)。所以，它是跟隨被加工工件沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位的，故稱為隨行夾具。
除了上述分類外，夾具還可以按照動(dòng)力來(lái)源不同分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具及自?shī)A緊夾具等，按工種還可以分為車床夾具、銑床夾具、磨床夾具、鉆床夾具等。
2.1.4 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用
夾具是機(jī)械加工中的一種工藝裝備，它在生產(chǎn)中起的作用很大，所以在機(jī)械加工中的應(yīng)用十分廣泛。歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面的作用：
1. 保證工件的加工精度
由于采用夾具安裝，可以準(zhǔn)確地確定工件與機(jī)床、刀具之間的相互位置，所以在機(jī)械加工中，可以保證工件各個(gè)表面的相互位置精度，使其不受或不受各種主觀因素的影響，容易獲得較高的加工精度，并使一批工件的精度穩(wěn)定。
2. 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本
采用夾具使工件裝夾方便，免去工件逐個(gè)找正對(duì)刀所花費(fèi)的時(shí)間，因此可以縮短輔助時(shí)間。另外，采用夾具裝夾或，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，對(duì)操作工人的技術(shù)水平的要求可以降低，有利于提高生產(chǎn)率和降低成本。
3. 擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍和改變機(jī)床用途
使用專用夾具可以改變?cè)瓩C(jī)床的用途和擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。這是在生產(chǎn)條件有限的也器中常用的一種技術(shù)改造措施。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜摸夾具后，就可以對(duì)箱體孔系進(jìn)行鏜削加工，一充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用。
4. 改善勞動(dòng)條件和保證生產(chǎn)安全
使用專用機(jī)床夾具可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)。
2.2工件的裝夾方式
工件在機(jī)床上的裝夾方式有以下三種方法：
1. 直接找正法
在機(jī)床上根據(jù)工件上有關(guān)基準(zhǔn)直接找正工件，使工件獲得加工的正確位置的方法。
直接找正法的定位精度和工作效率，取決于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技術(shù)水平。此法一般多用于單件小批生產(chǎn)和精度要求特別高的場(chǎng)合。
2. 劃線找正法
在機(jī)床上按毛坯或工件上所劃線找正工件，使工件獲得正確位置的方法。
此法由于受到劃線精度的限制，定位精度比較低，多用于單件小批量生產(chǎn)、毛坯精度較低以及大型零件等不使用夾具的粗加工中。
3. 用夾具裝夾
即通過(guò)夾具上的定位元件使工件相對(duì)于刀具及機(jī)床獲得正確位置的方法。
此法使工件定位迅速方便，定位精度較高，廣泛用于成批和大量生產(chǎn)。
上述用裝夾工件的方法有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
工件在夾具中的定位，是通過(guò)工件上的定位基準(zhǔn)與夾具上的定位元件相接觸而實(shí)現(xiàn)的。
由于夾具預(yù)先在機(jī)床上已調(diào)整好位置（也有在加工過(guò)程中再進(jìn)行找正的），因此，工件通過(guò)夾具相對(duì)于機(jī)床也就有了正確的位置。
通過(guò)夾具上的對(duì)刀裝置，保證了工件加工表面相對(duì)于刀具的正確位置。
2.3 基準(zhǔn)及其分類
機(jī)器零件是由若干個(gè)表面組成的。這些表面之間的相對(duì)位置關(guān)系包括兩方面的要求：表面見的位置尺寸精度和相對(duì)位置精度。研究零件表面的相對(duì)位置關(guān)系，是離不開基準(zhǔn)的。不明確基準(zhǔn)就不無(wú)法確定表面的位置。
基準(zhǔn)是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。根據(jù)基準(zhǔn)的不同功能，基準(zhǔn)分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。
1. 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)
在零件圖樣上所采用的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
2. 工藝基準(zhǔn)
零件在工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)按用途不同，又分為裝配基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)。
（1）裝配基準(zhǔn)
裝配時(shí)用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。
（2）測(cè)量基準(zhǔn)
測(cè)量時(shí)用以檢驗(yàn)已加工表面尺寸幾 位置的基準(zhǔn)，稱為測(cè)量基準(zhǔn)。
（3）工序基準(zhǔn)
在加工工序中，用以確定本工序被加工表面家工后的尺寸、形狀及位置的基準(zhǔn)，稱為工序基準(zhǔn)。
（4）定位基準(zhǔn)
工件定位時(shí)所采用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。
需要說(shuō)明的是，作為基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面在工件上并不一定具體存在。如軸心線、對(duì)稱面等，它們是由某些具體表面來(lái)體現(xiàn)的。用以體現(xiàn)基準(zhǔn)的表面稱為定位基準(zhǔn)。
2.4 工件的定位
2.4.1 工件定位的基本原理
工件裝夾在機(jī)床上必須使工件相對(duì)于刀具和機(jī)床處于正確的加工位置，它包括工件在夾具的定位、夾具在機(jī)床上的安裝以及夾具相對(duì)于刀具和整個(gè)工藝系統(tǒng)的調(diào)整等工作過(guò)程。在使用夾具的情況下，就要使機(jī)床、刀具、夾具和工件之間保持正確的加工位置。顯然，工件的定位是其中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
1. 六點(diǎn)定位原則
定位，就是限制自由度。通常是用一個(gè)支承點(diǎn)限制工件的一個(gè)自由度，用合理設(shè)置的六個(gè)支承點(diǎn)，限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是工件定位的“六點(diǎn)定位原則” 。
2. 工件定位中可能出現(xiàn)的集中情況
（1）完全定位
六個(gè)支承點(diǎn)限制了工件的全部自由度，稱為完全定位。
（2）不完全定位
根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位，稱為不完全定位。
（3）欠定位
根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒有被限制的定位，稱為欠定位。器定位無(wú)法保證加工要求，所以是決不允許的。
（4）過(guò)定位
夾具上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位元件，重復(fù)限制工件的同一個(gè)或幾個(gè)自由度的現(xiàn)象，稱為過(guò)定位。過(guò)定位中常會(huì)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。
消除或減小過(guò)定位所引起的干涉，一般有兩種方法：一種是提高定位基準(zhǔn)之間以及定位元件工作表面之間的位置精度。一種是改變定位元件的結(jié)構(gòu)，使定位元件在重復(fù)限制自由度的部分不起定位作用。
2.4.2 常見定位方式及定位元件
定位方式和定位元件的選擇包括選擇定位元件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及布置形式等，他們主要取決于工件的加工要求、工件定位基準(zhǔn)和外力的作用等因素。
1. 工件及平面定位
（1）主要支承 主要支承用來(lái)限制工件的自由度，起定位作用
1）固定支承
2）可調(diào)支承
3）自位支承
（2）輔助支承 提高工件的安裝剛性和穩(wěn)定性
1）螺旋式輔助支承
2）自位式輔助支承
3）推引式輔助支承
4）液壓鎖緊的輔助支承
2. 工件以圓柱空定位
（1）圓柱銷
（2）圓錐銷
（3）圓柱心軸
3. 工件以外圓柱面定位
（1）在V形塊中定位
（2）在圓孔中定位
（3）在半圓孔和圓錐孔中定位
2.5 工件的夾緊
在機(jī)械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個(gè)工作過(guò)程。工件定位以后需要通過(guò)一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過(guò)程中，不會(huì)由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動(dòng)，以保證加工精度和安全生產(chǎn)。這樣把工件壓緊夾牢的裝置，即稱為夾緊裝置。
2.5.1夾緊裝置的組成及基本要求
1. 夾緊裝置的組成
（1）力源裝置
（2）中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 作用如下：
1）改變夾緊作用力的方向
2）改變夾緊作用力的大小
3）具有一定的自鎖性能
（3）夾緊元件
2. 對(duì)夾緊裝置的基本要求
（1）夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置
（2）夾緊力的大小要適當(dāng)
（3）夾緊裝置要操作方便
（4）結(jié)構(gòu)要進(jìn)湊簡(jiǎn)單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件
2.5.2 夾緊力的確定
確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作同點(diǎn)。在確定夾緊力的三要素時(shí)要分析工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情況，而且必須考慮定位裝置的結(jié)構(gòu)形式和布置方式。夾緊力的三要素對(duì)夾緊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)起著決定性的作用。只有夾緊力的作用點(diǎn)分布合理，大小適當(dāng)，方向正確才能獲得良好的效益。
1. 夾緊力方向的確定
（1）夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面
（2）夾緊力的方向最好與切削力、工件重力方向一致
2. 夾緊力作用點(diǎn)的選擇
（1）應(yīng)能夠保持工件定位穩(wěn)定可靠，在夾緊過(guò)程中不會(huì)引起工件產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)。
（2）應(yīng)盡量避免或減少工件的夾緊變形
（3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工部位
3. 夾緊力大小的估算
（1）首先假設(shè)系統(tǒng)為剛性系統(tǒng)，切削過(guò)程處于穩(wěn)定狀態(tài)。
（2）常規(guī)情況下，只考慮切削力（矩）在力系中的影響；切削力（矩）用切削原理公式計(jì)算。
（3）對(duì)重型工件應(yīng)考慮工件重力的影響。在工件做高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，必須計(jì)入慣性力。
（4）分析對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，按靜力平衡方程計(jì)算此狀態(tài)下所需的夾緊力即為計(jì)算夾緊力
（5）將計(jì)算夾緊力再乘以K，即得實(shí)際夾緊力。K為總安全系數(shù)，K=K0K1K2K3
各種因素的安全系數(shù)可查表2-3，一般K=1.5~2.5；當(dāng)夾緊力與切削力相反時(shí)，K=2.5~3 。
2.5.3典型夾緊結(jié)構(gòu)
1. 斜楔夾緊結(jié)構(gòu)
2. 螺旋夾緊結(jié)構(gòu)
（1）單個(gè)螺旋夾緊結(jié)構(gòu)
（2）螺旋壓板夾緊結(jié)構(gòu)
（3）偏心夾緊機(jī)構(gòu)
2.5.4定心夾緊機(jī)構(gòu)
當(dāng)加工尺寸的工序基準(zhǔn)是中心要素（軸線、中心平面等）撕，為使基準(zhǔn)重合以減少定位誤差，可以采用定位夾緊機(jī)構(gòu)，所以，定心夾緊機(jī)構(gòu)主要用于要求準(zhǔn)確定心或?qū)χ械膱?chǎng)合。定心夾緊機(jī)構(gòu)可分為以下幾種：
（1）螺旋式定心夾緊機(jī)構(gòu)
（2）杠桿式定心夾緊機(jī)構(gòu)
（3）楔式定心夾緊機(jī)構(gòu)
（4）彈簧筒夾式定心夾緊機(jī)構(gòu)
（5）膜片卡盤定心夾緊機(jī)構(gòu)
（6）波紋套定心夾緊機(jī)構(gòu)
（7）液性塑料定心夾緊機(jī)構(gòu)
第3章 專用夾具設(shè)計(jì)
3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
為了提高勞動(dòng)勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)指導(dǎo)老師與我協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第60道工序銑Φ55上端面的專用夾具。刀具為鑲齒套式面銑刀。
3.2設(shè)計(jì)方法和步驟
3.2.1夾具類型的確定
由于在銑面時(shí)是采用鑲齒套式面銑刀進(jìn)行銑削，所以采用的是圓形對(duì)刀塊。
3.2.2定位裝置的設(shè)計(jì)
銑Φ55上端面定位原理圖，如圖所示。
為了使定位誤差竟可能的小，決定采用控制六個(gè)自由度的定位方式實(shí)現(xiàn)完全定位。六個(gè)自由度分別由一個(gè)面加三個(gè)支撐釘來(lái)控制五個(gè)自由度，一個(gè)定位擋銷來(lái)控制工件的轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖3-1 銑?55上端面定位原理圖
3.3夾緊裝置的設(shè)計(jì)
3.3.1夾緊機(jī)構(gòu)
夾緊裝置的好壞會(huì)影響工件加工的精度和表面粗糙度，也影響到加工的時(shí)間，因此在夾具中占有重要的地位。
在此次的夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，所采用的是手柄螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。該夾緊機(jī)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，而且自鎖性能較好，夾緊力和夾緊行程較大，是手動(dòng)夾緊中用的最常見的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
3.3.2夾緊力的計(jì)算
(1)刀具： 采用鑲齒套式面銑刀
機(jī)床： X51立式銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
(2)夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=8mm，材料45鋼 性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí)
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
3.4導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向裝置用于引導(dǎo)刀具對(duì)工件的加工，可提高被加工孔的形狀精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。
對(duì)刀塊是銑床夾具所特有的零件，起導(dǎo)向作用，提高刀具剛度并保證被加工孔與工件其他表面的相對(duì)位置。由于此工序加工的是端面，所以我選用的是圓形對(duì)刀塊
3.5繪制夾具結(jié)構(gòu)圖
綜合上述的設(shè)計(jì)內(nèi)容，最終畫出夾具結(jié)構(gòu)圖，如圖3–1夾具機(jī)構(gòu)圖所示。
圖3–1夾具機(jī)構(gòu)圖
3.6定位誤差分析與計(jì)算
工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位擋銷的孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來(lái)在銑床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin =0.015-0.008=0.007
本工序采用支撐釘和擋銷定位，工件始終靠近擋塊的一面。但是，由于此道工序后還有精加工，因此本道工序要求不高，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
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致 謝
奮斗了將近三個(gè)月的時(shí)間，我在大學(xué)里最后一次也是唯一一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，難免有許多考慮不周全的地方，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了這樣、那樣的問(wèn)題。每當(dāng)我遇到難以解決的問(wèn)題時(shí)，我的指導(dǎo)老師總會(huì)有問(wèn)必答、知無(wú)不言。老師平日里教學(xué)工作比較繁忙，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。每周都會(huì)進(jìn)行疑難問(wèn)題的解答，記得有一次原定于下午的答辯，由于老師臨時(shí)有事被迫延后。但是老師還是犧牲了自己晚上休息的時(shí)間為我們進(jìn)行指導(dǎo)，這讓我看到了老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪嘛L(fēng)格。真心的感謝池老師。
當(dāng)然在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中其次要感謝我的同學(xué)對(duì)我無(wú)私的幫助，我們互相幫助著解開了一個(gè)又一個(gè)難題，正因?yàn)橛辛怂麄兾也拍茼樌耐瓿僧厴I(yè)設(shè)計(jì)。另外，我還要感謝那些曾給我授過(guò)課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。在此，我想衷心的說(shuō)一聲謝謝大家！
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