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畢業(yè)設計（論文）
題 目
蝸輪箱體加工工藝及夾具設計
所屬系部
機械工程系
所屬專業(yè)
機械設計與制造
所屬班級
學 號
學生姓名
指導教師
起訖日期
摘 要
本設計是基于蝸輪箱體零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。蝸輪箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度?；鶞蔬x擇以蝸輪箱體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準，以頂面與兩個工藝孔作為精基準。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。支承孔系的加工采用的是坐標法鏜孔。整個加工過程均選用組合機床。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用氣動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖，因此生產效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能夠滿足設計要求。
關鍵詞：蝸輪箱體類零件；工藝；夾具；
29
Abstract
The design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.
Key words: box type parts process; fixture;
目 錄
摘 要 II
Abstract III
第1章 緒論 1
1.1 機械加工工藝概述 1
1.2機械加工工藝流程 1
1.3夾具概述 2
1.4機床夾具的功能 2
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 2
1.5.1機床夾具的現狀 2
1.5.2現代機床夾具的發(fā)展方向 3
第2章 加工工藝規(guī)程設計 5
2.1 零件的分析 5
2.1.1 零件的作用 5
2.1.2 零件的工藝分析 5
2.2 蝸輪箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 5
2.2.1 孔和平面的加工順序 5
2.2.2 孔系加工方案選擇 6
2.3 蝸輪箱體加工定位基準的選擇 6
2.3.1 粗基準的選擇 6
2.3.2 精基準的選擇 6
2.4 蝸輪箱體加工主要工序安排 7
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間）[3] 10
2.7 時間定額計算及生產安排 16
第3章 銑底面夾具設計 25
4.1 機床夾具概述 25
4.2研究原始質料 26
4.3定位基準的選擇 26
4.4 切削力及夾緊分析計算 26
4.5 誤差分析與計算 29
4.6 零、部件的設計與選用 29
4.7 夾具操作步驟分析和可靠性預測 30
總結 31
參 考 文 獻 32
致 謝 33
第1章 緒論
1.1 機械加工工藝概述
機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據。
機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。
機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數據了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。
技術人員根據產品數量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。
總的來說，工藝流程是綱領，加工工藝是每個步驟的詳細參數，工藝規(guī)程是某個廠根據實際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2 機械加工工藝流程
機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計算年生產綱領，確定生產類型。
2) 分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。
3) 選擇毛坯。
4) 擬訂工藝路線。
5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。
6) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
7) 確定切削用量及工時定額。
8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。
9) 填寫工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。
1.3 夾具概述
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產率和產品的制造成本等，幫機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。
“工欲善其事，必先利其器?！?
工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.4 機床夾具的功能
在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機床夾具的主要功能
機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機床夾具的特殊功能
機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。
（1）對刀 調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。
（2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。
1.5 機床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.5.1機床夾具的現狀
國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工作品種已占工件種類總數的85%左右?，F代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本。
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。
3）適用于精密加工的高精度機床夾具。
4）適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具。
5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產率。
6）提高機床夾具的標準化程度。
1.5.2現代機床夾具的發(fā)展方向
現代機床夾具的發(fā)展方向主要表現為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。
精密化
隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。
高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉速為2600r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。
柔性化
機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、拼裝、組合等方式，以適應可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣?、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數控機床夾具等。在較長時間內，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
標準化
機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。在制訂典型夾具結構的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結構。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。
第2章 加工工藝規(guī)程設計
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目給出的零件是蝸輪箱體。蝸輪箱體的主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證部件與發(fā)動機正確安裝。因此蝸輪箱體零件的加工質量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響汽車的工作精度、使用性能和壽命。主要是實現變速，改變汽車的運動速度。蝸輪箱體零件的頂面用以安裝蓋，前后端面支承孔用以安裝傳動軸，實現其變速功能。
2.1.2 零件的工藝分析
由蝸輪箱體零件圖可知。蝸輪箱體是一個簿壁殼體零件，它的外表面上有五個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F分析如下：
（1）以頂面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：頂面的銑削加工；螺孔加工其中頂面有表面粗糙度要求為，
（2）以Φ120孔、Φ52孔的支承孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：前后端面；螺孔的孔。
（3）以底面為主要加工平面的加工面。
2.2 蝸輪箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施
由以上分析可知。該蝸輪箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于蝸輪箱體來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。
由于的生產量很大。怎樣滿足生產率要求也是加工過程中的主要考慮因素。
2.2.1 孔和平面的加工順序
蝸輪箱體類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工蝸輪箱體上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。蝸輪箱體的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。
蝸輪箱體零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
2.2.2 孔系加工方案選擇
蝸輪箱體孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格最底的機床。
根據蝸輪箱體零件圖所示的蝸輪箱體的精度要求和生產率要求，當前應選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。
（1）用鏜模法鏜孔
在大批量生產中，蝸輪箱體孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。
采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產效率很高。但鏜模結構復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。
（2）用坐標法鏜孔
在現代生產中，不僅要求產品的生產率高，而且要求能夠實現大批量、多品種以及產品更新換代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產成本高，生產周期長，不大能適應這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。
用坐標法鏜孔，需要將蝸輪箱體孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。
2.3 蝸輪箱體加工定位基準的選擇
2.3.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入蝸輪箱體的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以蝸輪箱體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。
2.3.2 精基準的選擇
從保證蝸輪箱體孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證蝸輪箱體在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從蝸輪箱體零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是蝸輪箱體的裝配基準，但因為它與蝸輪箱體的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。
2.4 蝸輪箱體加工主要工序安排
對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。蝸輪箱體加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到蝸輪箱體加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。
后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于蝸輪箱體，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。
根據以上分析過程，現將蝸輪箱體加工工藝路線確定如下：
工藝路線一：
１0 鑄造 鑄造
２0 時效 時效處理
３0 粗銑 粗銑底面
４0 鉆孔 鉆6XΦ10孔
５0 銑削 銑削前端面
６0 銑削 銑削后端面
７0 銑削 銑削左端面
８0 銑削 銑削右端面
９0 銑削 銑削Φ24凸臺面
100 粗鏜，精鏜 粗鏜，精鏜Φ120孔
110 粗鏜，精鏜 粗鏜精鏜Φ52孔
120 粗鏜，精鏜 粗鏜精鏜Φ28孔
130 鉆孔攻絲 鉆頂面各孔，并攻絲
140 鉆孔攻絲 鉆前面各孔并攻絲
150 鉆孔攻絲 鉆左面各孔并攻絲
160 鉆孔攻絲 鉆右面各孔并攻絲
170 終檢 終檢
190 入庫 清洗入庫
工藝路線二：
１0 鑄造 鑄造
２0 時效 時效處理
３0 粗銑 粗銑底面
40 銑削 銑削前端面
50 銑削 銑削后端面
60 銑削 銑削左端面
70 銑削 銑削右端面
80 銑削 銑削Φ24凸臺面
90 粗鏜，精鏜 粗鏜，精鏜Φ120孔
100 粗鏜，精鏜 粗鏜精鏜Φ52孔
110 粗鏜，精鏜 粗鏜精鏜Φ28孔
120 鉆孔 鉆6XΦ10孔
130 鉆孔攻絲 鉆頂面各孔，并攻絲
140 鉆孔攻絲 鉆前面各孔并攻絲
150 鉆孔攻絲 鉆左面各孔并攻絲
160 鉆孔攻絲 鉆右面各孔并攻絲
170 終檢 終檢
190 入庫 清洗入庫
工藝路線三：
１0 鑄造 鑄造
２0 時效 時效處理
３0 粗銑 粗銑底面
４0 鉆孔 鉆6XΦ10孔
５0 銑削 銑削前端面
６0 銑削 銑削后端面
７0 銑削 銑削左端面
８0 銑削 銑削右端面
９0 銑削 銑削Φ24凸臺面
100 粗鏜，精鏜 粗鏜，精鏜Φ120孔
110 粗鏜，精鏜 粗鏜精鏜Φ52孔
120 粗鏜，精鏜 粗鏜精鏜Φ28孔
130 鉆孔攻絲 鉆頂面各孔，并攻絲
140 鉆孔攻絲 鉆前面各孔并攻絲
150 鉆孔攻絲 鉆左面各孔并攻絲
160 鉆孔攻絲 鉆右面各孔并攻絲
170 終檢 終檢
190 入庫 清洗入庫
以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現仍有問題，
方案二把底面的鉆孔工序調整到后面了，這樣導致銑削加工定位基準不足，特別鏜孔工序。
方案三：先鏜孔后加工各面，這是極其不合理的。鏜孔缺少很多基準參考的。鏜孔無法保證與孔端面有垂直關系。
以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案一：
工藝路線一：
１0 鑄造 鑄造
２0 時效 時效處理
３0 粗銑 粗銑底面
４0 鉆孔 鉆6XΦ10孔
５0 銑削 銑削前端面
６0 銑削 銑削后端面
７0 銑削 銑削左端面
８0 銑削 銑削右端面
９0 銑削 銑削Φ24凸臺面
100 粗鏜，精鏜 粗鏜，精鏜Φ120孔
110 粗鏜，精鏜 粗鏜精鏜Φ52孔
120 粗鏜，精鏜 粗鏜精鏜Φ28孔
130 鉆孔攻絲 鉆頂面各孔，并攻絲
140 鉆孔攻絲 鉆前面各孔并攻絲
150 鉆孔攻絲 鉆左面各孔并攻絲
160 鉆孔攻絲 鉆右面各孔并攻絲
170 終檢 終檢
190 入庫 清洗入庫
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“蝸輪箱體”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為HT200，硬度HB為170—241，生產類型為大批量生產，采用鑄造毛坯。
（1）頂面的加工余量。
根據工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。
（2）前后端面加工余量。
根據工藝要求，前后端面分為粗銑、半精銑、半精銑、精銑加工。各工序余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23，其加工余量規(guī)定為，現取。
半精銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》，其加工余量值取為。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》，其加工余量取為。
鑄件毛坯的基本尺寸為，根據《機械加工工藝手冊》表2.3.11，鑄件尺寸公差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鑄件尺寸公差為。
（3）前后端面上16螺孔，毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71，現確定螺孔加工余量為：
16螺孔
鉆孔：
攻絲：
（8）兩側面螺孔加工余量
毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71,現確定螺孔加工余量為：
鉆孔：
攻絲：
2.6 確定切削用量及基本工時（機動時間）[3]
工序30：粗銑底面
機床：雙立軸圓工作臺銑床X52K
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數[10]
（1）粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
（2）精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
本工序機動時間
工序40：鉆6XΦ10孔
機床：鉆床Z525
刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀
切削深度：
進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
工序50：銑削前端面
機床：銑床
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數
銑削深度：
每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
工序60：銑削后端面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀YG8，硬質合金立銑刀YT15
（1）粗銑兩側面
銑刀直徑，齒數
銑削深度：
每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
工序70：銑削左端面
機床：銑床
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數
銑削深度：
每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
由工序5可知：
走刀次數為1
機動時間：
工序5：粗鏜前后端面支承孔粗鏜，精鏜Φ120孔
機床：組合鏜床
刀具：高速鋼刀具
（1） 粗鏜
（2） 切削深度：
進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數：
機動時間：
（2）粗鏜
切削深度：
進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數：
機動時間：
工序140 鉆前面各孔并攻絲
切削深度：
進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
工序150 ：鉆左面各孔并攻絲
機床：鉆床
刀具：麻花鉆
切削深度：
進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
工序160：鉆右面各孔并攻絲
機床：組合攻絲機
刀具：釩鋼機動絲錐
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.105，取
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： （盲孔）
機動時間：
2.7 時間定額計算及生產安排
根據設計任務要求，該的年產量為大批量。一年以240個工作日計算，每天的產量應不低于417件。設每天的產量為420件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產時間應不大于1.14min。
參照《機械加工工藝手冊》表2.5.2，機械加工單件（生產類型：中批以上）時間定額的計算公式為：
（大量生產時）
因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為：
其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間）
—輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間
—布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值
工序1：粗、精銑頂面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.43，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序2：鉆頂面孔、鉸定位孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.43，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序3：粗銑兩側面及凸臺
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序4：鉆兩側面孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.43，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序5：粗銑前后端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序6：半精銑前后端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序9：粗鏜前后端面支承孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.39，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序11：精鏜支承孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.39，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序12：前后端面螺紋孔攻絲
機動時間：
輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則
：參照鉆孔值，取
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序14：精銑前后端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序15：精銑兩側面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序17：頂面螺紋孔攻絲
機動時間：
輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則
：參照鉆孔值，取
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
第3章 銑底面夾具設計
4.1 機床夾具概述
在對工件進行機械加工時，為了保證加工的要求，首先要使工件相對道具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。因此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。
機床夾具的組成
1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據正確的位置。
2、夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力（切削力等）作用時不離開已經占據的正確的正確位置。
3、對刀或導向裝置 其作用是確定刀具相對定位元件的正確位置。
X、連接原件 其作用是確定夾具在機床上的正確位置。
5、夾具體 夾具體是機床夾具的基礎件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。
6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設置的元件或裝置。根據加工需要，有些夾具上設置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準確定位，常設置預定位裝置；對于大型夾具，常設置吊裝元件等。
以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機床夾具的基礎組成部分。
機床的分類
機床夾具種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。
按夾具的使用特點可分為：通用夾具，專用夾具，可調夾具，組合夾具，
拼裝夾具。
按使用機床可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機床夾具，數控機床夾具，自動機床夾具，自動線隨行夾具以及其他機床夾具。
按夾緊的動力源可分為：手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾具以及真空夾具等。
工件的裝夾方法
工件裝夾的方法有兩種：
將工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上
將工件裝夾在家具上
采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時，用劃針或面分表找正后再夾緊。一般用于單件和小批生產。批量較大時，都采用夾具裝夾工件。
采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點：
a、保證加工精度，穩(wěn)定加工質量
b、縮短輔助時間，提高勞動生產率
c、擴大機床的使用范圍，實現“一機多能”
d、改善工人的勞動條件，降低生產成本
工件在夾具中的定位
（1）工件的定位的基本原理
1. 六點定則
用合理分布的六個支承點限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱為“六點定位原則”，簡稱“六點定則”。
六點定則是工件定位的基本法則，用于實際生產時，起支承點作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。
2. 限制工件自由度與加工要求的關系
工件定位時，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時要限制，有時可不限制，視具體情況而定。習慣上，工件的六個自由度都限制了的定位稱為完全定位，工件限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。
在工件定位時，以下情況允許不完全定位：
a． 加工通孔或通槽時，沿貫通軸的位置自由度可不限制。
b． 毛坯（本工序加工前）是軸對稱時，繞對稱軸的角度自由度可不限制。
c． 加工貫通的平面時，除可不限制沿兩個貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。
4.2研究原始質料
利用本夾具主要用來粗、精銑底面，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。
4.3定位基準的選擇
由零件圖可知：在對進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。因此，為了使定位誤差達到要求的范圍之內，這種定位在結構上簡單易操作。
4.4 切削力及夾緊分析計算
刀具：立銑刀（硬質合金）
刀具有關幾何參數：
由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：
有：
根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值，即：
安全系數K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數：
由此可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
夾緊力的確定
夾緊力方向的確定
夾緊力應朝向主要的定位基面。
夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
(1) 夾緊力作用點的選擇
a. 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。
b. 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。
c. 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。
(3)夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.實際需要的夾緊力FJ需，應考慮安全系數，FJ需=KFJ理。
c.校核夾緊機構的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2]
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。
夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質量和生產安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件。
考慮到機床的性能、生產批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。
螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機構的特點：
（1）結構簡單；
（2）擴力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉，通過螺栓夾緊移動壓板，實現對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調整。通過松緊螺栓實現壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。
查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如3.1.
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
4.5 誤差分析與計算
為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
注：V型塊夾角α=90°。
基準位移誤差：
工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對一批工件來說，當直徑由最小D－δD變大到D時，工件中心（即定位基準）將在V型塊的對稱中心平面內上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關系退出：
ΔY==
基準不重合誤差：
從圖（b）中設計基準與定位基準不重合，假設定位基準不動，當工件直徑由最小D－δD變到最大D時，設計基準的變化量為，即基準不重合誤差ΔB=。
從圖(c)中可知，設計基準為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差.
ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207
ΔD=0.00207＜T 即滿足要求
4.6 零、部件的設計與選用
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。
4.7 夾具操作步驟分析和可靠性預測
如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進行調整換取。
總 結
本次設計從零件的毛坯生產到最終成品，中間經過了銑、鏜、鉆、攻螺紋、打毛刺等工序。因為是大批量生產，工序就分得很散，中間就可省去換刀具和調試的時間。在每道工序中都有計算切削用量和工時。
在本次設計中已無大的問題，基本達到了要求。只是在夾具的設計中沒有能提出多中方案進行分析比較，有所不足。
參 考 文 獻
[1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1．
[2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1．
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[12] 王光斗．機床夾具設計手冊[M]．上海科學技術出版社，2002．8．
致 謝
在畢業(yè)設計即將結束之際我向所有幫助過我的老師和同學說一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，畢業(yè)設計就會做得很困難。
這次畢業(yè)設計是在老師悉心指導下完成的。XX老師以其淵博的學識、嚴謹的治學風范、高度的責任感使我受益非淺。在做設計的過程中也遇到了不少的問題，XX老師給了我許多關懷和幫助，并且隨時詢問我畢業(yè)設計的進展情況、細心的指導我們，也經常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導我的設計。
在論文工作中，得到了機電學院有關領導和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。
最后，在即將完成畢業(yè)設計之時，我再次感謝對我指導、關心和幫助過老師、領導及同學。謝謝了！
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