飞轮壳盖零件工艺规程及粗铣A面专用夹具、专机设计

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1、 1 毕业设计( 论文) 课 题 名 称 飞轮壳盖盖零件工艺规程及 粗铣 A 面专用夹具、专机设计 学 生 姓 名 学 号 院(系)、专业 指 导 教 师 职 称 2 摘要 本文详细研究分析了发动机飞轮壳盖盖的制造工艺规程， 并对飞轮壳盖盖粗铣 A 面工序使用的专用夹具进行了设计。 所设计的夹具属于铣床类专用夹具， 主要用于保证在加工孔时刀具有一个确切的位置，从而保证孔的位置和精度。 本次夹具设计的步骤是： (1）研究原始资料，明确设计要求； (2）拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图； 1 ）确定定位方案，选择定位元件； 2 ）确定导向装置； 3 ）确定夹紧机构； 4 ）确定其它装置和夹具体；

2、 5)绘制夹具总图 经过设计和讨论， 终于圆满地完成了设计任务。 本次设计整个设计过程条理清晰，能让读者明白整个过程。力求结构合理，计算准确，经济可靠。本设计的创新之处在于简化了钻模板的结构设计, 使其结构更简便, 同时也能满足设计要求。 但是由于本人实践经验的欠缺和知识的局限性， 设计过程中难免出现一些错误， 该夹具的实际工作情况及可用性还有待于实践的检验， 敬请各位领导， 老师，同学提出宝贵意见和见解，本人在此表示由衷的感谢！ 关键词：定位；夹紧；导向 3 目录 摘要 . 2 目录 . 3 1 绪论 . 5 2 零件的分析 . 8 2.1 飞轮壳盖零件工艺分析 . 8 2.2 飞轮壳盖加工

3、工艺规程设计要点 . 9 3 工艺规程设计 . 1 1 3.1 确定生产类型和生产纲领 . 1 1 3.2 拟定毛坯制造形式 . 1 1 3.3 拟定工艺路线 . 1 1 3.4 拟定机械加工余量 . 1 9 3.5 确定加工工序尺寸 . 2 0 3.6 切削用量及工时的计算 . 2 2 4 夹具的设计 . 2 4 4.1 机床夹具概述 . 2 4 4.2 拟定夹具结构 . 2 5 4.3 确定夹紧方案 . 3 1 4.4定位误差分析. 3 5 4.5 夹具体设计 . 3 6 总结 . 3 7 参考资料. 3 8 4 5 1 绪论 近年来，我国汽车工业快速发展， 促进了汽车零部件制造业的快速发

4、展， 进入新世纪以来，汽车零部件的进口平均关税将降到 10%，配额将逐步减少，国产化率的鼓励措施将取消， 多年来一直受关税和国产化双重保护的国内众多汽车零部件企业将面临巨大的挑战。汽车零部件企业属于传统的大批大量生产类型企业，讲究的是规模效益，但随着市场竞争的不断深化，顾客的需求不断变化，其生产方式也在向着多品种、中小批量生产方式转化，汽车零部件企业要实现跨越性的发展，不仅需要在提高产品质量、不遗余力地采用新工艺、新技术，不断进行产品创新等方面下功夫，还要不断的更新观念，优化生产组织方式，积极主动地应对市场不断变化的需求，降低成本、 提高效益， 以保持在市场上的竞争优势。 全球采购在带给我们挑

5、战的同时也带来了机遇， 国际上一些著名的汽车、 发动机制造商纷纷把目光瞄向中国，他们需要在中国找到质量好、成本低的产品，以实现他们的成本削减计划，应对挑战。 以飞轮壳盖产品为例，从 2003年开始，象康明斯、道依茨、卡特彼勒、水星等一些公司己经开始在中国开始寻找供应商， 他们在中国都设有专门的办事机构负责供应商的评价、培训。目前国内生产飞轮壳盖的专业厂不是很多，甚至有些发动机厂自己生产飞轮壳盖， 每家厂的产能都没有超过 30 万件/ 年。 市场的分散就造成资源的分散，无法形成规模效益，也就没法在装备上、制造水平进行投入，新工艺、新方法得不到应用，所以产品质量与上述公司的要求普遍有一定的距离。为

6、此，谁能快速提升产能、水平、质量，谁就能占领国际市场，形成良性循环。 对飞轮壳盖产品而言，在进行新的工艺设计时，必须在遵循工艺设计的基本原则基础上，充分借鉴国外的先进工艺方法，运用高速加工技术、成组技术等先进方法， 认识现有工艺中存在的工序分散、 设备效率低、 夹具多、 非有效工时长、质量靠工人个人技术保证等重要缺陷，通过对原有的方法进行优化，最终设计一套能消除夹紧变形，减少无效工时，高质量、低成本的工艺方法。 工艺设计是工艺规划的前提和基础，是连接产品设计和生产制造的重要纽带。产品的制造可以采用几种工艺方案， 零件加工也可以采用不同设备、 不同的加工方法、不同的工艺方案。同样一个产品，使用不

7、同的工艺方法进行加工，就会产生不同的质量、不同的成本。所以，效率高、质量好、成本低是衡量工艺设计好坏的重要标准。 6 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。 机床夹具被广泛应用于机械制造业中。 大量专用机床夹具的采用为大批大量生产提供了必要的条件。 机床夹具是组成工艺系统的一个环节， 是影响加工质量的重要因素。一般情况下，使用机床夹具能稳定地保证产品质量， 而不必过高的要求工人的技术等级。 先进高效的机床夹具不仅能减轻工人劳动强度， 提高生产率， 甚至能使生产过程实现自动化。随着汽车、内燃机、摩托车

8、、轴承等行业的规模化发展，对机床夹具的设计与制造不断提出新的课题。深入研究机床夹具设计的理论和改进机床夹具的结构，无疑具有巨大的经济意义。 机床夹具设计一般包括结构设计和精度设计两个方面。而人们通常习惯侧重于结构设计而忽视精度设计。关于机床夹具的结构设计，不仅有大量的资料可供参考，而且还不断从其它学科吸收新的成果而向前发展。诸如液性塑料夹具；各种弹性膜片式夹具；真空夹紧夹具；感应分度夹具等等。关于机床夹具的精度设计，随着零件加工精度的提高，也日益受到人们的重视。 人们逐渐认识到，机床夹具设计工作应围绕精度设计这个中心来进行。没有合理的精度设计不仅会给夹具制造带来困难，甚至会使制造出的夹具不能保

9、证工件的加工精度。因此，迫切需要全面的研究机床夹具的设计、制造、使用诸方面的定量关系；研究工件精度和夹具设计精度之间的合理联系。机床夹具设计是用途极广的一门专业学科，熟悉它的内容和方法，对从事机械制造方面的工程技术人员来说是十分必要的。 毕业设计是我们在学习阶段的最后一个重要环节，要求我们能综合运用大学四年所学的专业知识和理论知识，结合实际，独立解决本专业一般问题, 树立为生产服务，扎实肯干，一丝不苟的工作作风，为将来在机械方面工作打下良好的基础。 荐于夹具的重要性,同时也为了培养我们综合设计地能力，进一步培养我们科学的思维方式和正确的设计思维， 提高我们发现问题、 分析问题、解决问题的实际能

10、力， 我们选用了邵阳汽车发动机厂产品飞轮壳盖盖作为毕业课题， 对其加工过程的工艺，每一道工序的工装夹具进行设计。 一般来说,夹具设计必须满足下列要求： 1. 保证工件加工的各项技术要求 7 要求正确确定定位方案、夹紧方案，正确确定刀具的导向方式，合理制定夹具的技术要求，必要时要进行误差分析与计算； 2.具有较高的生产效率和较低的制造成本 为提高生产效率，应尽量采用多件夹紧、联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简单，造价要低廉； 3.尽量选用标准化零部件 尽量选用标准夹具元件和标准件， 这样可以缩短夹具的设计制造周期， 提高夹具设计质量和降低夹具制造成本； 4.夹具操作方便安全、省力 为便于操作，操

11、作手柄一般应放在右边或前面；为便于夹紧工件，操纵夹紧件的手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间； 为减轻工人的劳动强度， 在条件允许的情况下，应尽量采用气动、液压等机械化夹紧装置； 5.夹具应具有良好的结构工艺性 所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。 经过设计和讨论， 终于圆满地完成了设计任务。 本次设计就是围绕以上五点要求, 按照一般步骤来设计的，力求结构合理，计算准确，经济可靠。但是由于本人实践经验的欠缺和知识的局限性， 设计过程中难免出现一些错误， 该夹具的实际工作情况及可用性还有待于实践的检验，敬请各位领导，老师，同学提出宝贵意见和见解，本人在此表示由衷的感谢！ 8 2

12、零件的分析 2.1 飞轮壳盖零件工艺分析 飞轮壳盖的主要功能是实现发动机与变速器的有效联接，通过它的变化，同一型号的发动机可以搭载不同型号的汽车， 满足市场需求。 同一系列飞轮壳盖的与发动机连接面尺寸基本相同， 与离合器连接面则不同， 但具有相同的功能孔。 一般， 飞轮壳盖形似盆状， 其结构特点是外形尺寸大， 最大直径可达 600mm,高近 300mm。 飞轮壳盖大多采用灰铸铁铸造毛坯， 材料其结构特点是壁厚不均匀，一般处壁厚为 6-8mm，最薄处壁厚只有 5mm，最大壁厚处却达 40mm。其与发动机及离合器连接的两个面的面积较大，压铸时容易产生变形，且变形量不易控制，所以两个面上的连接孔必须

13、进行机械加工。 飞轮壳盖加工的首要问题是与发动机结合面的平面度。若平面度不好，则在加工过程中将产生定位误差，在测量过程中将会在建立基准过程中产生测量误差，出现测量基准与定位基准不统一的问题。 即使测量与定位基准统一， 也会发生零件合格与否的误判; 其次是轴孔的加工。如何保证相互之间位置精度是此工序的关键: 另外，对连接用螺栓孔的加工也很关键。关键点在于如何高效地完成加工。 为了保证飞轮壳盖在工作过程中有良好的稳定性和密封性， 在其重要表面和孔上均有详尽的技术要求。 首先， 两个定位孔是重中之重。 在加工完两个定位孔后的几乎每个工序的定位都要用到这两个定位孔。因此，它们的位置至关重要。对其的尺寸

14、精度要求较高，孔径精度达到了 H8 级，位置精度达到了 IT9。对其的粗糙度要求很高达到了 Ra1.6。 其次发动机孔92 和离合器结合孔516也都达到了 H8 级。在选择加工规程时要分析机械加工手册上的提供的途径， 保证粗糙度和尺寸精度都到达到理想的精度。同时516有缘度要求。 再次发动机结合面和 12M10端面在制定工艺路线时要经常被作为定位基准面，其中 12M10端面对发动机结合面有平行度要求，对516孔有垂直度要求。因此在加工516孔时要特别的对待，选择好恰当的加工方法。 9 最后， 对于其他各个空的加工要根据各自的粗糙度和技术要求选择各自的加工方法。保证其技术要求。 2.2 飞轮壳盖

15、加工工艺规程设计要点 对薄壁壳体类零件的加工， 由于工件容易变形， 且面与孔之间、 孔与孔之间、面与面之间经常有尺寸关联要求， 所以如何选择定位基准， 如何安排工艺顺序就非常关键，所以加工中通常应注意以下几个问题: 一、基准的选择 通常选与发动机合把面和该平面上相距尽可能远的两个孔， 采用一面两销的定位方式。 在国外的加工中也有以毛坯面做定位基准， 在一次装夹中完成全部工序的加工。( 前提是毛坯为高压铸造毛坯，毛坯外型变化不大的情况) 二、粗、精加工的划分 由于工件在粗加工后会引起显著变形时，所以常将平面和孔的加工交替进行，在这些表面都粗加工以后，再精加工基准面及其它表面及面上各孔。 (1)粗

16、加工阶段 通常先用与离合器结合面定位， 粗铣与发动机结合面， 然后再以粗铣后的与发动机结合面为基准，粗铣离合器结合面及其他表面，去除毛坯余量。 （2 ）半精加工阶段 通常安排一些半加工工序，将精度和光洁度要求中等的一些表面加工完成，而对于要求高的表面进行半精加工，为以后的精加工做好准备。 (3)精加工阶段 通常首先完成定位基准面( 发动机结合面) 的精铣及面上两销孔的精加工， 并以此为精基准完成对精度和光洁度要求高的表面及孔的加工。 三、次要小表面及孔的加工 如螺纹孔， 可以在精加工主要表面后进行， 一方面加工时对工件变形影响不大，同时废品率也降低。 另一方面如果主要表面出废品后， 这些小表面

17、就不必再加工了， 从而也不会浪费工时。 但是， 如果小表面的加工很容易碰伤主要表面时，就应该把小表面的加工放在主要表面的精加工之前。 四、热处理的安排 有些飞轮壳盖有热处理的要求。 为了消除内应力，需要进行人工时效，所以通常将热处理放在粗加工之后，半精加工之前。又如为了提高工件的表面硬度，需进行淬火，就要安排在半精加工之后，精加工之前。 10 五、辅助工序的安排 如检验，在零件全部加工完毕后、各加工阶段结束时、关键工序前后，都要适当安排。其他辅助工序还有清洗、去飞刺、表面处理、气密试验、包装等，也应按其要求排入工艺过程。 11 3 工艺规程设计 3.1 确定生产类型和生产纲领 生产纲领 N=Q

18、n（1+） （1+） 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 N=40001（1+1%）（1+6%）=4282件/ 年 由机械制造工艺学表 1-1可知零件的生产类型为大批生产 3.2 拟定毛坯制造形式 零件材料为 HT250，质量约为 45kg。它承载着变速器的质量，起着动力传递支点的作用。考虑到零件为薄壁类零件，宜变形，且结构复杂，因此应该选用壳膜铸件，以使零件的复杂机构以及精度要求得以保证。该零件的年产量为 4000件，已达大批生产的水平。最后确定毛坯的具体技术要求为： 1 、毛坯的精度等级为二级 2 、不加工表面需涂防锈层 3 、硬度 207

19、-241HBS 4 、毛坯表面不允许有气孔和砂眼存在 5 、毛坯形体不准错移 6 、铸件拔模斜度不大于 70 7 、热处理后时效处理 3.3 拟定工艺路线 一、制定工艺路线需要注意的问题 制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、 尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。 在生产纲领以确定为大批生产的条件下， 可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果、以使生产成本尽量降低。 12 拟订工艺路线是制定工艺工艺规程过程中的重要的一步。 工艺方案制定的好坏，不仅关系到加工质量和效率，而且关系到工人劳动强度，设备投资，车间面积，生产成本等诸

20、多问题。在制定工艺路线时，要从以下几个方面考虑。 对于加工精度要求较高和粗糙度值要求较低的零件，常将工艺过程划分为粗加工和精加工两个阶段；对于加工精度要求很高、粗糙度值要求很低的零件，则常划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工阶段。鉴于本零件最高的粗糙度要求为 Ra=3.2 m ，精加工就可以达到技术要求，所以零件加工时将各个表面的粗精加工分开进行，将整个工艺过程划分为粗加工、半精加工、精加工阶段就可以了，不毕设计光整加工。 在分析和研究零件图的基础上，对各表面应选择相应的加工方法。首先选择零件表面的加工方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是

21、最经济合理的； 再者决定加工方法时要考虑被加工材料的性质；同时选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。在大批、大量生产中可采用专用的高效率设备和专用工艺装备。在单件小批生产中，就采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工方法。这里考虑到成本的问题以及中批的生产类型而选用通用设备；其次选择加工方法还要考虑本厂（或本车间）的现有设备情况及技术条件。应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人群众的积极性和创造性。 在制定工艺过程中，为便于组织生产、安排计划和均衡机床的负荷，常将工艺过程划分为若干个工序。 划分工序时有两个原则， 即工序的集中和工序的分散。工序集中：将若干个工步集中在

22、一个工序内完成。采用工序集中可以减少工件的装夹次数，在一次装夹中可以加工许多表面，有利于保证各表面之间的相互位置精度，也可以减少机床的数量，相应地减少工人的数量和机床的占地面积。但所需要的设备复杂，操作和调整工作也较复杂。工序分散：工序的数目多，工艺路线长，每个工序所包括的工步少，最大限度的分散是在一个工序内只包括一个简单的工步。工序分散可以使所得要的设备和工艺装备结构简单、调整容易、操作简单，但专用性强。 工作各表面的加工顺序，一般按照下述原则安排：先粗加工后精加工；先基准面加工后其它面加工； 先主要表面加工后次要表面加工； 先平面加工后孔加工。根据上述原则，作为精基准的表面应安排在工艺过程

23、开始时加工。精基准面加工好后，接着对精度要求高的主要表面进行粗加工和半精加工，并穿插进行一些次 13 要表面的加工， 然后进行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后进行，这样可避免已加工表面在运输过程中碰伤，有利于保证加工精度。 为了改善工件材料的机械性能和切削性能， 在加工过程中常常需要安排热处理工序。 采用何种热处理工序以及如何安排热处理工序在工艺过程中的位置，要根据热处理的目的决定。 检验工序是保证产品质量和防止产生废品的重要措施。 在每个工序中，操作者都必须自行检验。 在操作者自检的基础上， 在下列场合还要安排独立检验工序：粗加工全部结束后，精加工之前；送往其它车间加工

24、的前后（特别是热处理工序的前后） ； 重要工序的前后； 最终加工之后等。 除以上工序以外， 在工序过程中，还可根据需要在一些工序的后面安排去毛刺、去磁、清洗等工序。 二、拟定工艺路线方案 1 、工艺路线一 工序一：粗铣 12M10端面 工序二：粗镗556外圆表面 工序三：粗镗516内圆表面 工序四：粗铣、精铣发动机结合面 工序五：粗铣、精铣32 端面 工序六：粗铣、精铣92 端面 工序七：钻、扩、粗饺、精铰两个定为孔13 至图样尺寸 工序八：粗镗油封孔 工序九：粗镗92 孔、 工序十：半精镗556外圆表面 工序十一：半精镗516孔 工序十二：半精镗、精镗92 孔至图样尺寸 工序十三：钻扩 3

25、M16底孔 工序十四：攻螺纹 3 M16 工序十五：钻 11-13 孔 工序十六：钻、绞 10M8 孔 工序十七：粗铣、精铣下台 M8 端面 14 工序十八：钻下台 4 M8 底孔 工序十九：攻螺纹 4 M8 工序二十：钻 12M10底孔 工序二十一：攻螺纹 12M10 工序二十二：粗铣 10M8 内端面、精铣 10M8 内端面 工序二十三：铰（E-E）M10底孔，倒角 工序二十四：攻螺纹 M10 工序二十五：锪沉头孔30 工序二十六：粗铣凸台 工序二十七：钻、绞凸台上 M16底孔，锪倒角 工序二十八：攻螺纹 M16 工序二十九：锪沉头孔30 工序三十：锪沉头孔40 深 0.5 工序三十一：钻

26、、绞 B 向 2 M8 底孔 工序三十二：攻螺纹 2 M8 工序三十三：镗底孔20 工序三十四：倒角、去毛刺 工序三十五：检验 2 、工艺路线二 工序一：粗铣 12M10端面 工序二：粗铣 10M8 内端面 工序三：粗铣发动机结合面 工序四：粗铣32 端面 工序五：粗铣92 端面 工序六：粗铣下台 M8 端面 工序七：粗铣凸台 工序八：粗镗556外圆表面 工序九：粗镗516内圆表面 工序十：钻、扩、粗绞 、精铰两个定为孔13 至图样尺寸 15 工序十一：精铣 12M10端面 工序十二：精铣发动机结合面 工序十三：精铣32 端面 工序十四：精铣92 端面 工序十五：精铣下台 M8 端面 工序十六

27、：精铣 10M8 内端面 工序十七：粗镗油封孔 工序十八：粗镗92 孔 工序十九：半精镗92 孔 工序二十：半精镗556外圆表面 工序二十一：半精镗516孔 工序二十二：精镗516孔至图样尺寸 工序二十三：精镗92 孔 工序二十四：钻扩 3 M16底孔 工序二十五：攻螺纹 3 M16 工序二十六：钻 1113 孔 工序二十七：钻、绞 10M8 孔 工序二十八：攻螺纹 10M8 工序二十九：钻下台 4 M8 底孔 工序三十：攻螺纹 4 M8 工序三十一：钻 12M10底孔 工序三十二：攻螺纹 12M10 工序三十三：钻、铰（E-E）M10底孔，倒角 工序三十四：攻螺纹 M10 工序三十五：锪沉头

28、孔30 工序三十六：钻、绞凸台上 M16底孔，锪倒角 工序三十七：攻螺纹 M16 工序三十八：锪沉头孔30 工序三十九：锪沉头孔40 深 0.5 16 工序四十：钻、绞 B 向 2 M8 底孔 工序四十一：攻螺纹 2 M8 工序四十二：倒角、去毛刺 工序四十三：检验 三、工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：在路线一中首先加工出了 12M10端面和516孔，以其为定位再加工发动机结合面一侧的面和孔，再以定位孔和发动机结合面为定位加工离合器结合面方向上的面和孔， 这样互为定位反复加工容易得到较高的精度， 而且把两个定位孔的加工放在了靠前的工序中， 便于以后工序的加工。但在前面加工面的

29、很多工序中把粗、 精加工放在了一个工序里， 这样虽然可以减少了装夹次数、 节省时间提高了生产率， 但在粗加工过程中， 由于加工余量大， 工件容易产生振动， 从而影响了定位精度， 这样也就直接影响了加工质量。另外， 飞轮壳盖属于薄壁类零件在粗加工时容易产生变形， 而材料变形的恢复又是需要时间的，所以应该在粗加工后把工件放置一段时间。因此，最好把粗、精加工分开。另外，加工面和加工孔的工序混在了一起，违背了先面后孔的原则。 在线路二中，很好的遵从了先面后孔的原则，另外把很好的划分了粗加工阶段，半精加工阶段和精加工阶段。这样有利于保证加工质量，便于使用机床，便于安排热处理工序。同时粗加工各表面后可以及

30、早的发现毛坯的缺陷，即使报废和补修，以免继续进行加工而浪费了工时和制造费用。精加工安排在最后可保护精加工后的表面不受损伤或少受损伤。但在这两个加工路线中都出现了工序过多、加工繁琐的问题， 这样会使工件反复的被拆卸安装， 这样加工精度不容易保证，另外使辅助时间增多降低了生产率， 增高了生产成本。 因此应尽量在一次装夹中加工尽可能多的面和孔，提高生产率。 综上所述，最后的加工路线确定如下： 工序号 工步号 工步内容 定位基准 机床 一 1 粗铣 12M10端面 发动机结合面，油封孔 立式平面铣床X3132 2 粗铣 10M8 内端面 17 二 1 粗铣发动机结合面 12M10端面，油封孔 卧式铣床

31、 X63W 2 粗铣32 端面 3 粗铣92 端面 三 1 粗镗556外圆表面 发动机结合面，油封孔 卧式镗床 T68 2 粗镗516内圆表面 四 1 钻两个定位孔13 12M10端面，油封孔 516内圆表面 立式钻床 Z518 2 扩两个定位孔13 3 粗绞两个定位孔13 4 精绞两个定位孔13至图样尺寸 五 1 粗铣下台 M8 端面 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 万能铣床 XA6132 六 1 粗铣凸台 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 万能铣床 X62W 七 1 精铣 12M10端面 发动机结合面，两个定位孔 立式平面铣床X3132 2 精铣 10M8 内端面 八

32、 1 精铣发动机结合面 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 立式平面铣床X3132 2 精铣32 端面 3 精铣92 端面 九 1 精铣下台 M8 端面 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 万能铣床 XA6132 十 1 粗镗油封孔 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 卧式镗床 T68 2 粗镗92 孔 十一 1 粗镗底孔20 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 卧式镗床 T68 18 十二 1 半精镗556外圆表面 发动机结合面，两个定位孔 坐标镗床 T6143B 2 半精镗516孔 十三 1 半精镗92 孔 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 坐标镗

33、床 T4145 十四 1 精镗516孔至图样尺寸 发动机结合面，两个定位孔 卧式镗床 T68 十五 1 精镗92 孔至图样尺寸 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 坐标镗床 T4145 十六 1 钻 3 M16底孔 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 摇臂钻床 Z3052 2 扩 3 M16底孔 3 攻螺纹 3 M16 十七 1 钻 1113 孔 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 立式钻床 Z518 2 钻 10M8 孔 3 绞 10M8 孔 4 攻螺纹 10M8 十八 1 钻下台 4 M8 底孔 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 立式钻床 Z518 2 攻

34、螺纹 4 M8 十九 1 钻 12M10底孔 发动机结合面，两个定位孔 立式钻床 Z518 2 攻螺纹 12M10 二十 1 钻（E-E）M10底孔 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 立式钻床 Z5132A 2 铰(E-E）M10底孔 3 攻螺纹 M10 4 锪沉头孔30 12M10端面，两个定位孔 516内圆表面 立式钻床 Z525B 二十一 1 钻凸台上 M16底孔 12M10端面，两个定位孔 立式钻床 Z5140 19 516内圆表面 2 绞凸台上 M16底孔 3 攻螺纹 M16 4 锪沉头孔30 5 锪沉头孔40 深 0.5 二十二 1 钻 B 向 2 M8 底孔 12M10

35、端面，两个定位孔 516内圆表面 立式钻床 Z518 2 绞 B 向 2 M8 底孔 3 攻螺纹 2 M8 二十三 1 倒角、去毛刺 二十四 检验 表 3.1 3.4 拟定机械加工余量 加工余量分为两种，即总余量和工序余量。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为加工的总余量。 完成一道工序时从某一面上所必须切除的金属层厚度成为该工序的工序余量。 任何加工方法加工后的尺寸都会有一定的误差， 因而猫配合各工序尺寸都有公差，所以加工余量也是变化的。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确定，并规定在零件的“入体”方向， 即对于

36、被包容面工序尺寸公差都取上偏差为零， 即加工后的基本尺寸等于最大极限尺寸； 对于包容面工序尺寸公差都取下偏差为零， 即加工后的基本尺寸等于最小极限尺寸。孔距工序尺寸公差，一般按对称偏差标注。毛坯尺寸公差可取对称公差也可为非对称公差。 加工余量大小对制定工艺过程有一定的影响。 总余力量不够， 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。加工总余量的数值，一般与毛坯的制造精度有关。同样的毛皮制造方法，总余量的大小又与生产类型有关，批量大，总余量就可以小些。由于粗加工的工序余量变化很大，半精加工和精加工的加工余量小，所以，一般情况下， 加工总余量

37、总是足够分配的。 20 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， 并结合生产的实际情况确定其加工余量的数值。对于一些精加工工序，有一最合适的加工余量范围。加工余量过大，会使精加工时工时过大，甚至达不到精加工的目的；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必须予以保证。 3.5 确定加工工序尺寸 对于简单的工序尺寸， 在决定了各工序的余量和其能达到的经济精度后， 就可以计算各工序尺寸及其公差，其计算方法为“逆推法” ，即由最后一步工序开始逐步向前推。 对于本零件，采用逆推法

38、确定各工序尺寸如下： 1 054. 0092 的加工路线如下： 粗镗半精镗精镗 (1) 确定各工序的余量 查机械加工工艺手册表2.348 可得 粗镗为5mm，半精镗为0.4mm,精镗为0.2mm 总余量为5.6mm (2) 计算各工序的基本尺寸 精镗后：92mm；半精镗后：91.8mm;粗镗后：91.4mm;毛坯：86.4mm (3) 计算各工序的尺寸公差 由各工序所采用的加工方法的经济精度及有关公差按机械加工工艺手册表 1.41 和 2.22 可查出，并按“入体”原则标注。 精镗: 92054. 00; 表面粗糙度为 Ra3.2m; 半精镗：91.822. 00mm，表面粗糙度为 Ra6.3

39、m; 精镗；91.454. 00mm,表面粗糙度为 Ra12.5m 毛坯：86.487. 00mm 2 095. 00516 的加工路线如下： 粗镗半精镗精镗 (1) 确定各工序的余量 查机械加工工艺手册表2.348 可得 粗镗为5mm，半精镗为0.8mm,精镗为0.4mm 21 总余量为 5.6mm (2) 计算各工序的基本尺寸 精镗后：516mm； 半精镗后：515.6mm;粗镗后：514.8mm;毛坯：509.8mm (3) 计算各工序的尺寸公差 由各工序所采用的加工方法的经济精度及有关公差按机械加工工艺手册表 1.41 和 2.22 可查出，并按“入体” 原则标注。 精镗: 51609

40、5. 00; 表面粗糙度为 Ra3.2m; 半精镗：515.644. 00mm，表面粗糙度为 Ra6.3m; 精镗；514.810. 10mm,表面粗糙度为 Ra12.5m 毛坯：509.875. 10mm 3 13018. 00 钻扩粗绞精绞 由 机械加工工艺手册表 2.347 和 2.348 推荐的工序余量为 钻孔；12mm； 扩孔：11.85mm; 2Z=0.15mm 粗绞：12.95mm； 2Z=1.1mm 精绞：13018. 00 2Z=0.05mm 4. 发动机结合面，92 端面，32 端面 由 机械加工工艺手册表 2.359 推荐的工序余量为 粗铣：Z=3mm; 精铣:Z=0.8

41、mm 总余量为 3.8mm 5. 12M10端面 由 机械加工工艺手册表 2.359 推荐的工序余量为: 粗铣：4mm; 精铣：1mm,总余量为 5mm 6. 凸台 由 机械加工工艺手册表 2.359 推荐的工序余量为: 粗铣：1mm 7. M8内端面 由 机械加工工艺手册表 2.359 推荐的工序余量为: 粗铣：4mm; 精铣：0.7mm,总余量：4.7mm 8. 孔556 22 查机械加工工艺手册表 2.348 可得 粗镗：5mm； 半精镗：0.8mm 总余量：5.8mm 半精镗后：556mm 粗镗后: 8 .555mm 精镗后：8 .550mm 9. 下台M8端面 查机械加工工艺手册表

42、2.359推荐的工序余量为粗铣： 2mm； 精铣：1mm.总余量：3mm。 10. 油封孔 粗镗即可达到要求。 查机械加工工艺手册表 2.348可得工序余量为 : 粗镗：2Z=5mm 毛坯半径： R=81mm 3.6 切削用量及工时的计算 工序一 工序内容 工步 1 ：粗铣 12M10端面。工步 2 ：粗铣 10M8 内端面 机床：立式平面铣床 X3132 工步 1 刀具：硬质合金端铣刀 d=80mm z=10 背吃刀量：pa=4mm 进给量：zf =0.14mm/z (查机械加工工艺手册表 2.473) 切削速度： v=113.04m/min (查机械加工工艺手册表 2.481) 主轴转速：

43、 n=mdv1000=pa=1000 113.043.14 80=449.84r/min 按机床选取：nw=450 r/min 切削工时：tfnlllww213.5min 工步 2 刀具：硬质合金端铣刀 d=100mm z=6 23 背吃刀量：pa=3mm 进给量：zf=0.18mm/z 切削速度：v=148.2 m/min 主轴转速：n=mdv1000=471.97r/min 按机床选取： nw=475 r/min 切削工时： tfnlllww210.88min 其余各工序的切削用量与公司计算与此类似，本文从略。 24 4 夹具的设计 4.1 机床夹具概述 机床夹具是机械加工工艺系统的一个重

44、要组成部分。 为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时， 是通过夹具来实现这一要求的。 而要实现这一要求，又必须满足三个条件： 一批工件在夹具中占有正确的加工位置； 夹具装夹在机床上的准确位置； 刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系：零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以“定位”也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通 过夹具来保证的。 工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定， 使工件保持在准确定位的

45、位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准 确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。 机床夹具按其使用范围可分为以下五种基本类型： 1 ）通用夹具 通用夹具一般已标准化，并由专门的专业工厂生产，常作为机床的标准附件提供给用户。 2 ）专用夹具 这类夹具是针对某一种工件的某一个工序而专门设计的，因其用途转移而得名。适用于大批大量生产，本处夹具多设计为专用夹具。 3 ） 通用可调夹具和成组夹具 这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整， 以适用不同零件的加工。 用于相试零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通

46、用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。 4 ）组合夹具 这类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 这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。工件安装在随行夹具上， 除完成对工件的定位和夹紧外， 还载着工件由运输装置送往各机 25 床，并在各机床上被定位和夹紧。 机床夹具基本组成部分根据其功用一般可分为，定位元件或装置、刀具导向元件或装置、夹紧元件或装置、连接元件、夹具体、其他元件或装置。 使用夹具最终目的是保证产品质量，改善工人劳动条件，提高生产率，降低劳动成本。机床夹具的用途可归结为： 1.保证产品质量； 2. 提高劳动生

47、产率 3.扩大机床的工艺范围，解决复杂或困难的工艺问题。 4.改变原机床的用途，扩大机床的使用范围。 5.减轻操作的劳动强度，做到生产安全。 在夹具设计工作中一般有以下特点： 1. 夹具的设计周期短，一般不进行强度和刚度的计算。 2. 专用夹具的设计，对产品零件的有较强的针对性。 3. 确保产品加工质量，提高劳动生产率是设计任务的首要问题。 4. 加紧装置的设置对整个夹具的结构具有决定性的影响。 夹具设计的原则是经济和适用。夹具设计的基本要求可分为三个方面： （1 ）好用 （2 ）好造 （3 ）好修。 其中好用是主要的，但不应该脱离工序的要求和生产的具体情况而过分强调。具体要求有以下几点： 1

48、.夹具的构造应与其用途及生产相适应。 2.保证工件精度。 3.保证使用方便与安全。 4.正确处理作用力的平衡问题。 5.注意结构的工艺性，便于制造和维修。 6.注意夹具与机床、辅助夹具、刀具、量具之间的关系。 4.2 拟定夹具结构 由于工件结构复杂， 工艺要求较高， 需要设计专用夹具。 经与指导老师协商，决定设计工序一：粗铣 12M10端面的铣床夹具。 26 本夹具主要用来粗铣飞轮课盖与发动机结合面、12M10端面。其中发动机结合面对 12M10端面有平行度要求，求下台有垂直度要求，因此对其的加工尤为重要。由于本工序为首道工序，因此精度问题必须值得重视。 2.1 工件定位要则 (1)选择合理的

49、定位基准 1)定位基准必须与工艺基准重合, 并尽量与设计基准重合, 以减小定位误差,获得最大加工允差, 降低夹具制造精度。当定位基准和工艺基准或设计基准不重合时，需进行必要的加工尺寸及其允差的换算。 2 ）应选择工件上最大的平面，最长的圆柱面或圆柱轴线为定位基准，以提高定位精度，并使定位稳定、可靠。 3 ）在选择定位元件时，要防止出现在超定位现象。 4 ）在工件各加工工序中，力求采用同一基准，以避免因基准更换而降低工件各表面相互位置的准确度。 5 ）当铸、锻件以毛坯面作为第一道工序的基准时，应选用比较光整的表面作基准面，避开冒口、浇口或分型面等凸起不平整的部位。 （2 ）限制工件的自由度 一个

50、自由的物体，它对三个相互垂直的坐标系来说，有六个可活动可能性，其中三种是移动，三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为自由度，因此空间任一自由物体共有 6 个自由度，物体的 6 个自由度分别为：沿 X 轴移动，以x 表示；沿 Y 轴移动，以y表示；沿 Z 轴移动，以z表示；沿 X 方向的旋转，以x表示；沿 Y 方向的旋转，以y表示；沿 Z 方向的旋转，以z表示。若要使物体在某个方向有确定的位置，就必须限制该方向的自由度，所以要使工件在空处于相对固定的位置，就必须对六个自由度加以限制，限制的方法就是用相当于六个支承点的定位元件与工件的定位基准面接触。这种用正确分布的 6 个支承点来限制工件的 6

51、 个自由度，使工件在夹具中得到正确位置的规律，称为六点定位原理。 （3 ）对定位元件的要求 1 ）工件定位基准与定位元件接触或配合后，能限制住必须由其限制的工件的自由度； 27 2 ）由其产生的定位误差最小； 3 ）定位表面应具有较高的尺寸精度、配合精度、表面光洁度和硬度； 4 ）定位元件结构应尽量简单，便于装卸工件； 5 ）具有足够的强度和刚度； 6 ）无产生超定位的可能性； 7 ）对尺寸大的定位件表面，从结构上采取措施，在不影响定位精度的前提下，尽量减小与工件定位表面的接触面积； 8 ）消除定位表面的切屑方便。 （4 ）定位精度 1 ）对夹具要做必要的定位误差分析和计算，定位误差必须满足工

52、件的加工精度要求； 2 ）必须考虑提高夹具在机床上的定位精度； 3 ）必须确保刀具在夹具上的导向精度； 4 ）必须确保对刀元件表面到工件被加工面间的尺寸精度； 5 ）出现超定位时，应取消产生超定位的定位元件，或增加超定位元件与定位基准间的间隙，以提高定位精度； 6 ）工件被加工平面或中心至定位元件的位置精度和尺寸精度，在未注明特殊要求的情况下，一般取工件精度要求的 1/5-1/3。 7 ）钻模板钻套孔中心距的公差在工件未注明公差要求的情况下，取工件孔中心距自由公差的 1/5-1/3； 8 ）当工件未注明定位面间的位置精度要求时，夹具定位面间的位置精度一般取 0.01-100mm； 9 ）按工件

53、公差选取夹具公差的参考值； 10）按工件的直线尺寸公差确定夹具相应尺寸公差的参考值； 11）按工件的角度公差确定夹具相应角度公差的参考值。 2 2 工件的定位方式的选择 2.2.1 完全定位、不完全定位和欠定位现象 加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位。 但生产中并不是任何工序都需要采用完全定位的。 究竟应该限制几个自由度 28 和哪几个自由度，应由工件的加工要求决定。 例如在一个长轴上铣一个两头不通的键槽，加工要求除了键槽本身的宽度、深度和长度外， 还需保证槽距轴端的尺寸及槽对外圆轴线的对称度。此时绕工件轴线转动的自由度就不必限制而只要限制五个自由度即行了。 工件的六个自由

54、度没有被完全限制的现象称为不完全定位。 在平面磨床上磨削平板零件的平面也是不完全定位的一个例子。 在满足加工要求的前提下， 采用不完全定位是允许的。但是根据加工要求应该限制的自由度而没有限制是不允许的， 它必然不能保证加工要求， 这种现象称为欠定位。 2.2.2 过定位现象 工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。 一般情况下应当尽量避免过定位。 但是，在某些条件下，过定位的现象不仅允许，而且是必要的。此时应当采取适当的措施提高定位基准之间及定位元件之间的位置精度，以免产生干涉。 如车削细长轴时，工件装夹在两顶尖间，已经限制了所必须限制的五个自由度（除了绕其轴线旋转的自由度以外） ，但为了

55、增加工件的刚性，常采用跟刀架，这就重复限制了除工件轴线方向以外的两个移动自由度，出现了过定位现象。此时应仔细地调整跟刀架，使它的中心尽量与顶尖的中心一致。 2.2.3 定位方式的选择 在本次设计中, 飞轮壳盖的加工工序如下： 粗铣前端面粗车后端面孔精车前端面钻铰定位孔，钻前端面孔粗车后端面孔精车后端面孔铣周边平面粗镗马达孔精镗马达孔马达也倒角钻周边孔周边孔攻丝钻后端面孔锪后端面 2- 35后端面孔攻丝钻前端面马达螺孔前端面孔攻丝清理、去尖角、毛刺、打标记成检清洗油封、包装、入库。 本次的设计是在定位孔已钻出的情况下对前端面孔进行钻削。 根据六点定位原理，本设计采用在夹具体底座上插入三个定位销，

56、控制工件的五个自由度（Z方向的旋转除外） ， 实现工件的不完全定位， 使工件只能在圆周上有轻微的旋转，然后工件与钻模板之间， 根据本例加工零件的结构特点， 以及考虑到定位基准与设计基准重合的原则和六点定位原则, 选择一面及两孔12.7064. 0038. 0作为定位基 29 准。故该类工件采用“一面两孔销”的定位方法。以消除工件在空间中的六个自由度。当采用一平面、两短圆柱销的定位元件时，此时平面限制 Z 方向的移动、X 和 Y 方向的旋转三个自由度， 第一个定位销限制 X 和 Y 方向的移动两个自由度，第二个定位销限制 X 方向的移动和Z 方向的旋转， 因此X 方向的移动属于过定位。又设两圆孔

57、分别为11DTD、22DTD， 孔距为LDTL； 两销直径分别为 d1-Td1,d2-Td2,销距为LdTL 。由于两孔、两销的直径，两孔中心距都存在制造误差，故有可能使工件两孔无法套在两定位销上，如图2.1所示： 图 2-1 产生定位误差的示意图 解决的方法有三： （1)减小第二个销子的直径； （2) 使第二个销子可沿 X方向移动； （3 ）第二个销子采用削角销及菱形销。这三种方法解决的原则都是消除X 方向移动的过定位，但是，第一种方法中，减小第二个销子的直径后应有的直径大小可由图 2-1求得，即销子的大小应在 AB 范围内，其最大半径为DOA2( 或DOB2 ),最大直径为ADd 2, 由

58、图得: )(22LdLDTTDAD (2.1) 为便于装夹, 销子与孔的侧壁应有一定的最小间隙, 假设为min2C, 它使得销子直径减小min2C, 同理, 第一孔与销子配合也应有一定的最小间隙为min1C, 并起到了补偿第二个销子减小直径的一部分数值, 使第二个销子直径可以加大min1C. 因此 30 得: )(222LdLDTTDdmin2C+min1C (2.2) 此种方法由于销子直径减小， 配合间隙加大， 故使工件绕销子1 的转角误差加大； 第二种方法使整体结构复杂； 当转角误差要求较为严格时， 采用第三种方法很普遍， 因为它不需要减小第二个销子直径，因此转角误差较小。 因此，根据工件

59、的具体形状， 定位基准及定位要求， 为补偿工件两定位孔的孔径和孔距误差及夹具两定位销的直径和距离误差， 避免工件不套入定位销， 选择一面两孔销定位。即两定位销一个为圆柱销，一个为菱形销。 选择这些定位装置所能消除的自由度如下所示： 一固定面： 消除 X,Y,Z方向的旋转三个不定度，即消除x，y，z 圆柱定位销：消除X,Y方向的移动两个不定度，即消除x，y 削边销： 消除 Z 方向的移动一个不定度，即消除z 来实现工件在夹具中的准确定位。见图2-2所示。 圆柱销定位板削边销工件 图 2-2 一面两孔的定位方式 根据零件图，在加工本工序之前没有任何表面加工过，因此可以直接选择飞轮壳盖后端面为主要定

60、位基面。 切削力和夹紧力的计算 刀具：高速钢圆柱铣刀; d=150mm; z=12 查机床夹具设计手册表 1-2-9可得出切削力公式为： 31 P=CPt0.83Sz0.65D-0.83BzKp 其中: 工件材料和铣刀类型系数：Cp=294 铣削深度：t=3mm 每齿进给量：Sz=0.2mm/z 铣刀直径;D=150mm 铣削宽度：B=100mm 修正系数：KP=55. 0190 HB=55. 0190241=1.14 切削力：P=5494.88N 夹紧力的确定： wk=kwk 其中 k=k0k1k2k3k4 基本安全系数： k0=1.5 加工表面光洁度系数： k1=1.0 刀具磨钝系数： k

61、2=1.0 断续切削系数： k3=1.2 疲劳系数：k4=1.3 工件与夹具支撑间的摩擦系数 f1=0.3 夹紧元件与工件间的摩擦系数 f2=0.3 理想夹紧力： wk=2122fffpp=3158.13N 实际夹紧力： wk=7390N 弯头压板提供的夹紧力完全可以胜任，可以满足要求。 定位误差包括基准位置误差和基准不重合误差。 由于是粗基准定位， 所以基准面误差较大， 可以考虑增加下道工序的加工余量，待以后精基准定位的时候最终保证质量，因而可以不予考虑。 由于定位基准与工序基准重合，因而也没有基准不重合误差。 4.3 确定夹紧方案 机床对工件进行加工时， 除需要定位支承系统获得对于刀具及其

62、导向的正确 32 相对位置， 还需依靠夹具上的夹紧机构来消除工件因受切削力和工件自重的作用而产生的位移或振动。 本例夹紧装置中， 工件在加工过程中能继续保持定位所得到的正确位置。 夹紧机构通常由三个部分组成：夹紧动力部分，中间传动机构和夹紧元件。夹紧动力部分用于产生力源， 并将作用力传给中间传动机构， 中间传动机构用于改变作用力的大小和方向， 并能产生自锁。夹紧元件则承受由中间传动机构传递的夹紧力并与工件直接接触而执行夹紧动作。 工件达到正确夹紧的原则 1 、在夹紧过程中，不至于因工件重力的影响而破坏正确定位 1 ）确定定位方案及设置定位支承时，因尽量使工件重心位于支承范围内，避免因支承反力与

63、工件重力构成力偶而破坏正确定位； 2 ）当工件重力与主基准或双导向基准垂直，而工件的重心位置不在各支承范围内时，应使主要夹紧力与主基准或双导向基准垂直，并处在各支承范围内。同时在夹具的适当位置上设置初定位件； 3 ）若由于工件或加工等条件的限制，使主夹紧力不能与主基准或双导向基准垂直，可在夹紧前对工件施加预夹紧力。该力应垂直于主基准或双导向基准，并处在支承范围内。待夹紧后可将预夹紧力撤出，并在适当位置设置初定位件。 4 ）当重力与主基准或双导向基准平行而与止动基准垂直时，则应在夹具的适当位置上设置初定位件。 2 、在夹紧过程中，夹紧力不应使已经获得正确定位的工件脱离正确位置： 1 ）制定夹紧方

64、案时，应尽可能避免夹紧力与支承反务构成力偶； 2 ）主夹紧力的方向最好压向主基准或双导向基准，其作用点应在定位支承范围内； 3 ）当主夹紧力只能压向导向基准时，则应合理选择夹紧力的作用点或设置预夹紧力； 4 ）若压紧力处于支承范围外，则应采取结构上的措施，使工件不脱离正确位置； 3 、在夹紧过程中，应使工件不产生超出表面形状精度允许范围的变形： 1 ）制定夹紧方案时，对于刚性较差的工件，应尽可能减少或避免由于夹紧力而产生弯曲变形； 2 ）夹紧力应力求通过或靠近定位基准与定位支承的接触面； 33 3 ）当夹紧力无法通过或靠近定位基准与定位支承的接触面时，应在与夹紧力相对应的位置设置辅助支承； 4

65、 ） 当夹紧力作用于工件的斜面上时， 若其分力能够在工件上产生弯曲力矩，则应避免在斜面上施加夹紧力。 5 ）当单方面夹紧所需要的夹紧力过大，致使弯曲力矩过大而造成工件变形较大时，可采用多向夹紧的方法； 6 ）夹紧力应避免压向超定位元件； 4 、在切削过程中，应避免工件产生不能允许的振动： 1 ）制定夹紧方案时，对于刚性较差的工件，应尽可能减少或避免由切削力而产生的振动； 2 ）夹紧力要尽可能靠近工件被加工表面，以减少工件的悬臂长度； 3 ） 当主夹紧力无法靠近工件被加工表面， 而工件被加工表面悬臂又较长时，可在切削过程中对工件刚性较差的部位设置辅助支承， 或在辅助支承上还加一个夹紧力。 5 、

66、在切削过程中，切削力不应破坏工件的正确位置，并使平衡切削力所需的夹紧力最小： 1 ）制定夹紧方案时，切削力最好由定位支承反力平衡，尽可能避免用夹紧力及由夹紧力产生的摩擦力平衡。 2 ）用定位支承反力平衡最大切削力，此时所需要的夹紧力最小； 3 ）用夹紧力平衡最大切削力，此时所需夹紧力最大； 4 ）用夹紧力产生的摩擦力以平衡切削力，此时所需夹紧力最大。 针对成批生产的工艺特征， 本夹具选用螺旋夹紧机构夹压工件。 采用螺旋装置直接夹紧或其它元件组合实现夹紧的机构， 统称为螺旋夹紧机构。 螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力的夹紧行程都较大，在手动夹具上应

67、用较多。螺旋夹紧机构可以看做是绕在圆柱表面上的斜面，将它展开就相当于一人斜楔。在此螺旋夹紧装置中，采用螺母直接夹紧。装夹工件时，先将工件放在夹具体上，用三个定位销控制工件的五个自由度，使工件不能前后左右移动，然后将钻模板放在工件上，套上开口垫圈，利用一面两孔定位，然后手动拧紧螺母压紧工件。 夹紧力的方向与工件的装夹方式、工件受外力的方向以及工件的刚性等有关，夹紧力方向的确定原则： 34 (1)夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工件定位准确可靠； (2)加紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形； (3)加紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小加紧

68、力。可以从以下三方面考虑： 当工件以几个表面作为定位基准时， 若工件是大型的， 则为了保持工件的正确位置，朝每个定位元件都要有夹紧力；若工件尺寸较小，切销力不大，则往往只要垂直朝向主要定位面有夹紧力， 保证主要定位面与定位元件有较大的接触面积，就可以使工件装夹稳定可靠。 夹紧力的方向应方便装夹和有利于减小夹紧力。下图 4.1为夹紧力 Q 、重力G 和切销力 F 三者之间的组合关系： 工件重力 G方向始终指向地面，因此从装夹工件出发，以图a,b 最好，因为主要定位元件表面是水平朝上， 使工件装夹稳定可靠；图 c,d,e情况较差，图f 情况最差，一便装夹；若从减小夹紧力出发，假定图中 G 和 F

69、大小相同，则所需要的 Q 力以图 a 最小，图 b 次之，图 f 最大；由此可见当 Q ，G ，F 方向相同时，所需夹紧力最小， 此时施加夹紧力的目的就是防止工件在加工中振动。 此设计中，主夹紧力的 Q ，G ，F 方向就相同。 （3 ）夹紧力的方向应使工件夹紧后的变形小。 图 4-1 六种夹紧方式的比较 夹紧力的作用点应正对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑面内； 夹具力的作用点应位于工件刚性较好的部位。 夹具力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止 35 或减小工件的加工振动或弯曲变形。 工件的夹紧力过大，会引起工件的变形，达不到加工精度要求，而且使夹紧装置结构尺寸过

70、大，造成结构不紧凑；夹紧力过小，会造成工件夹紧不牢，加工时易破坏定位， 同样也保证不了加工精度要求，甚至会引起安全事故。由此可见，必须对工件施加大小适当的夹紧力。查金属切削机床夹具设计手册表 3-21可知，当工件以一面两孔定位，而夹紧力又与切削力方向一致时，由于主切削力起着帮助夹紧工件的作用，所以当其它切削分力较小时，通常可不必计算，仅需较小的夹紧力来防止工件在加工时产生的振动和转动。而在此夹紧方案中, 夹紧力与切削力方向相同, 故不必计算夹紧力的大小。 4.4定位误差分析 所谓定位误差, 是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说， 刀具经调整后位置是不动的， 即

71、被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 为了保证加工精度要求，我们加工时应满足下列关系式： Te总 (2.5) 式中，总e各种因素产生误差的总和； T工件被加工尺寸的公差。 在这里， 我们只研究有夹具有关的定位方法所引起的定位误差对加工精度的影响，因此上式又可写成： TWe定 (2.6) 式中，定e定位误差； W除定位误差外，其它因素所引起的误差总和，可按加工经济精度查表确定。 所以由上式知道：定e，或者：3/1定e。 定位误差的组成及产生原因有以下两个方面： 1）定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对

72、定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以 不e 表示。 2）定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置误差， 即定位基准的相对应位置在加工尺寸方向上的最大变动量， 以 基e 表示。 故有基不定eee 36 此公式是在加工尺寸方向上的代数和。 4.5 夹具体设计 夹具体是整个基体和骨架。在夹具体上要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构、装置等；而且还要考虑便于装卸工件以及在机床上的固定。因此，夹具体的开关和尺寸，主要取决于夹具上各组成件的分布情况，工件的形状、尺寸及加工性质等。 对夹具体的设计提出以下基本要求： 应有足够的强度和刚度，保证加工过程中在夹紧力、切削力等外力作用下

73、，不致产生不允许的变形和振动。 力求结构简单，装卸工件方便，要防止无法制造和难以装卸的现在发生。 要有良好的结构工艺性和使用性，以便于制造、装配和使用。 尺寸要稳定，即夹具体经制造加工后，应防止其日久变形。 排除切屑要方便， 为了防止加工中切屑聚积在定位元件工件表面上或其它装置中，而影响工件的正确定位和夹具的正常工作，因此在设计夹具体时，要考虑切屑的排除问题。 在机床上安装要稳定、可靠、安全 根据以上原则，为了使底座与机床工作台接触稳定、可靠，采用周边接触,实现夹具体与机床的夹紧配合；夹具体采用铸造，夹具体厚度 h=25mm。夹具体的外形尺寸可根据工件，定位元件，夹紧装置，对刀，引导元件以及其

74、他辅助机构和装置在总体上的配置确定。 夹具体通过定位键与铣床连接定位，从而使各零部件组合为一个整体。 37 总结 机床夹具是由定位元件, 夹紧装置, 对刀元件, 夹具体部分组成, 机床夹具设计也就是针对夹具组成的各个部分进行设计, 其中定位与夹紧量个环节是夹具设计的重点。 本次设计中，基本上按专用夹具设计步骤来设计夹具的。首先对工件零件图进行仔细研究，分析，明确设计任务书中的设计要求及有关资料。对工件有了全面透彻的了解，熟悉了它的结构和工艺要求。考虑到在生产实际方便、可靠性、机床型号、生产批量、零件工艺性等各方面的因素，然后确定夹具的结构方案。 主要包括： 1 、工件的定位方案 2 、确定夹紧

75、方案 3 、确定夹紧机构 4 、确定夹具体极其总体结构 根据具体方案的各项工艺性指标，画出非标准件的零件工作图，公差配合制定。参照有关资料经验植，基本上完成了专用夹具的设计。 在夹具设计中，本夹具具有以下特点 1 、该夹具采用手动夹紧，可靠方便，省时省力，尺寸小，不需要增压装置， 结构简单； 2 、该夹具采用一面两销定位，误差少，能够满足工件的加工要求； 3 、工件要求不太高，夹具各公差配合适当放宽，降低了夹具的制造精度， 从而使夹具生产成本不太高，符合夹具设计要求。 由于本人实践经验不足， 对各门知识运用不是很熟悉， 在加上这是第一次接触这门课程，系统的设计夹具结构。在设计中难免出现错误和缺

76、点。敬请各位领导，老师，同学赐教，本人不胜感激。 38 参考资料 1郑本修，机械制造工艺学机械工业出版社 ， 1999 2白成轩机床夹具设计新原理机械工业出版社，1997 3齐世恩机械制造工艺哈工大出版社 1989 4任家隆机械制造技术机械工业出版社，2000 5张进生机械制造工艺与夹具设计指导机械工业出版社, 1995 6荆长生机械制造工艺学西北工业大学出版社，1996 7徐发仁机床夹具设计重庆大学出版社，1996 8刘朝儒机械制图高等教育出版社，2001 9庞怀玉机械制造工程学机械工业出版社，1998 10刘守勇机械制造工艺与机床夹具机械工业出版社，1994 11浦林祥金属切削机床夹具设计

77、手册机械工业出版社，1995 12机械制造工艺学 ，陈明，机械工业出版社，2005年 1 月 13金属切削手册 ，上海市金属切削技术协会编，上海市科学技术出版社，2000年 6 月第三版 14切削用量手册 ，艾兴、萧诗纲 机械工业出版社，1985年 1 月 15金属切削原理 ，陈日曜，机械工业出版社，2005年 1 月， 16机械加工工艺手册 ，李洪，北京出版社，1992年 8 月 17机械零件设计手册 ，吴宗译主编，机械工业出版社，出版日期，2004； 18金属切削机床 ，戴曙，机械工业出版社，2005年 1 月 19金属切削刀具 ，乐兑谦，机械工业出版社，2005年 1 月； 20机床夹具设计手册东北重型机械学院、洛阳工学院、第一期汽车制造职工大学，上海科学技术出版社，1981年 1 月； 21金属机械加工工艺人员手册 ，赵如福，上海科学技术出版社，1990年 1月第一版