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寧XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
TJ049箱體蓋孔立式
鏜床夾具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
TJ049 箱體蓋零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
進(jìn)行專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
為了防止零件在夾緊過(guò)程中變形，保證加工過(guò)程中定位的穩(wěn)定性，則采用鉤形壓板為夾緊元件對(duì)零件底座進(jìn)行夾緊。為了保證有足夠的夾緊力，動(dòng)力源裝置采用鉤形壓板。
本夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、安裝方便、易更換、造價(jià)低廉。
關(guān)鍵詞：夾具，鏜孔，鉤形壓板
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目 錄
第1章 緒 論 1
1.1本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 2
1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 3
1.4 機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展 4
1.4.1 發(fā)展歷史 4
1.4.2發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.4.3發(fā)展趨勢(shì) 6
第2章 零件的分析 10
2.1零件的形狀 10
2.2零件的工藝分析 10
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 11
3.1 確定毛坯的制造形式 11
3.2定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇 11
3.3 制定工藝路線(方案分析與比較) 12
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 14
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 15
3.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 17
第4章 鏜孔夾具設(shè)計(jì)的要求 25
4.1 鏜孔夾具方案設(shè)計(jì) 25
4.2夾具總體設(shè)計(jì)的要求 26
4.3 機(jī)床夾具的組成 27
4.4 夾具設(shè)計(jì)的基本要求 28
4.5 本次夾具設(shè)計(jì)的基本過(guò)程 29
4.5.1 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖 29
4.5.2 繪制夾具總裝配圖及零件圖 30
4.6 確定夾具的類(lèi)型 31
4.7 鏜模的主要類(lèi)型 31
4.8 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，了解零件加工工藝過(guò)程 33
4.8.1 熟悉工件零件圖、本工序加工要求 33
4.8.2 熟悉零件加工工藝過(guò)程 33
第5章 定位裝置設(shè)計(jì) 34
5.1 零件定位的基本原理 34
5.1.1 六點(diǎn)定位原理 34
5.1.2 工件定位中的約束分析 34
5.2 常用定位元件及選用 35
5.2.1 對(duì)定位元件的基本要求 35
5.2.2 常用定位元件的選用 36
5.3 定位方案的確定 37
第6章 夾緊裝置設(shè)計(jì) 39
6.1 夾緊裝置的組成與基本要求 39
6.2 夾緊力的確定 39
6.2.1 確定夾緊力的基本原則 39
6.2.2 切削力的計(jì)算 40
6.2.3 夾緊力的計(jì)算 42
第7章 對(duì)刀及引導(dǎo)裝置設(shè)計(jì) 46
7.1 鏜套的類(lèi)別 46
7.2 鏜套的設(shè)計(jì) 47
第8章 夾具體的設(shè)計(jì) 47
8.1 夾具體設(shè)計(jì)的基本要求 48
8.2 夾具體毛坯的類(lèi)型 48
8.3 夾具體的設(shè)計(jì) 49
8.4 鏜模板的設(shè)計(jì) 51
第9章 經(jīng)濟(jì)性分析 53
總 結(jié) 56
致 謝 58
參 考 文 獻(xiàn) 60
第1章 緒 論
1.1本課題的研究?jī)?nèi)容和意義
工裝工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)課知識(shí)的一次鞏固，是在進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。
機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來(lái)組織原材料和毛坯的供應(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整，專(zhuān)用工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，調(diào)配勞動(dòng)力，以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。
機(jī)械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進(jìn)行計(jì)劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定生產(chǎn)產(chǎn)品的進(jìn)度計(jì)劃和相應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃，并能做到各工序科學(xué)地銜接，使生產(chǎn)均衡、順利，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片，是兩個(gè)主要的工藝文件。機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片，是說(shuō)明零件加工工藝過(guò)程的工藝文件。在單件、小批量生產(chǎn)中，以機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過(guò)程卡的各個(gè)項(xiàng)目編制較為詳細(xì)。機(jī)械加工工序卡片是為每個(gè)工序詳細(xì)制定的，用于直接指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)，多用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。
在機(jī)械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實(shí)質(zhì)性問(wèn)題，一直是從事于機(jī)械行業(yè)人員研究的問(wèn)題，其中在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候就要考慮以上問(wèn)題，高效的夾具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經(jīng)濟(jì)，這是行業(yè)人急需要解決的。
隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術(shù)逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)，如何利用這些高科技為人類(lèi)服務(wù)，如何充分利用這些高科技在機(jī)械行業(yè)中，這還需要機(jī)械行業(yè)人員不斷的努力，開(kāi)拓創(chuàng)新。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，和社會(huì)市場(chǎng)需要，夾具的設(shè)計(jì)在逐步的超向柔性制造系統(tǒng)方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機(jī)電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度標(biāo)準(zhǔn)化,用戶(hù)只需要按品種、規(guī)格選用采購(gòu)。而模具和夾具則和產(chǎn)品息息相關(guān),產(chǎn)品一有變化就需重新制作,通常是屬于專(zhuān)用性質(zhì)的工具,模具已發(fā)展成為獨(dú)立的行業(yè);夾具在國(guó)內(nèi)外也正在逐漸形成一個(gè)依附于機(jī)床業(yè)或獨(dú)立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組合化等當(dāng)代先進(jìn)設(shè)計(jì)思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保護(hù)原理。所以是今后夾具技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向單位 。
機(jī)床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱(chēng)為“輔助工具”。輔助工具有時(shí)也廣義地包括在機(jī)床夾具的范圍內(nèi)。按照機(jī)床夾具的應(yīng)用范圍,一般可分為通用夾具,專(zhuān)用夾具和可調(diào)整式夾具等。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)自己所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行一次綜合運(yùn)用，也是對(duì)四年的學(xué)習(xí)深度的一個(gè)檢驗(yàn)。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分挖掘自己分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的潛力。并希望通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)能養(yǎng)成一種嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真的態(tài)度，為以后參加工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況
工裝的全稱(chēng)是工藝裝備，工裝是指加工機(jī)床外而需保證零件加工質(zhì)量的工藝裝備，是制造過(guò)程中所用的各種工具的總稱(chēng)。它是各企業(yè)內(nèi)除生產(chǎn)設(shè)備和工具外的為配合生產(chǎn)設(shè)備和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對(duì)各自產(chǎn)品特點(diǎn)的。機(jī)械加工過(guò)程中用來(lái)固定和定位要加工的零件或毛坯件的裝置，即工裝的主要作用有：固定，定位，防止變形。
夾具屬于工裝，工裝包含夾具，屬于從屬關(guān)系。不僅僅是焊裝用，在機(jī)加工方面也有用，許多時(shí)候，需要裝配幾個(gè)部件并保證其定位準(zhǔn)確的時(shí)候就需要。設(shè)計(jì)工裝夾具要緊扣產(chǎn)品，因?yàn)楣ぱb夾具是專(zhuān)門(mén)為某些產(chǎn)品特定的，要保證生產(chǎn)時(shí)無(wú)干涉現(xiàn)象、定位準(zhǔn)確、操作工操作便捷等。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是用于工件裝夾的工具。
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過(guò)程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對(duì)夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。
由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全等。要想達(dá)到這樣的生產(chǎn)要求，就必須計(jì)算加工工序零件在加工過(guò)程中由于切削力、重力、慣性力等所產(chǎn)生的切削力及切削力矩，按照夾具設(shè)計(jì)中所確定的夾緊方式進(jìn)行夾緊力的計(jì)算，為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位區(qū)間，增大由夾緊力而產(chǎn)生的摩擦力矩、正壓力及由此而產(chǎn)生的摩擦力，以達(dá)到夾具小巧而精用的目的。同時(shí)為了減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工件裝夾效率，還需要對(duì)夾具的夾緊機(jī)構(gòu)的行程進(jìn)行設(shè)計(jì)，以期以最短的夾緊行程，達(dá)到最佳的夾緊效果。
1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求
通過(guò)實(shí)際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，對(duì)箱體蓋的基本結(jié)構(gòu)及作用有個(gè)大致的了解，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)對(duì)金屬切削加工、金屬切削機(jī)床、機(jī)械設(shè)計(jì)與理論等相關(guān)知識(shí)充分掌握后，分析箱體蓋的加工工藝，確定箱體蓋各加工表面的加工方法，進(jìn)而形成箱體蓋的機(jī)械加工工藝路線。并能根據(jù)箱體蓋的加工工序要求，分析箱體蓋的定位方式、金屬切削加工過(guò)程中的機(jī)床工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)、工件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論知識(shí)，完成工件的有效定位及夾緊，從而使整個(gè)箱體蓋的加工工藝路線經(jīng)濟(jì)，工件定位方案合理，來(lái)達(dá)到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
針對(duì)實(shí)際使用過(guò)程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確定及計(jì)算問(wèn)題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、機(jī)械加工工藝文件編制及實(shí)施等方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)出一套適合于實(shí)際的箱體蓋加工工藝路線，從而實(shí)現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。為提高鏜床夾具在機(jī)床上安裝的穩(wěn)固性，減輕其斷續(xù)切削可能引起的振動(dòng)，夾具體不僅要有足夠的剛度和強(qiáng)度，其高度和寬度比也應(yīng)恰當(dāng)，一般有H/B≤1～1.25，以降低夾具重心，使工件加工表面盡量靠近工作臺(tái)面。
機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是全面綜合運(yùn)用有關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的理論和實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的一次重要實(shí)踐。機(jī)床夾具是在機(jī)床上裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床和刀具有一個(gè)正確的位置，并且在加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變。夾具不僅能保證工件的加工精度、提高加工效率，還能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低產(chǎn)品的制造成本、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。制造技術(shù)已經(jīng)是生產(chǎn)、國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)品革新的一種重要手段，所有國(guó)家都在尋求、獲得、開(kāi)發(fā)和利用它。它正被看作是現(xiàn)代國(guó)家經(jīng)濟(jì)上獲得成功的關(guān)鍵因素。
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件，是一切有關(guān)工生產(chǎn)人員都應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行、認(rèn)真貫徹的紀(jì)律性文件。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問(wèn)題的方法和手段都要通過(guò)機(jī)械加工工藝規(guī)程來(lái)體現(xiàn)。而機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，并在加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變。它們的研究對(duì)機(jī)械工業(yè)有著很重要的意義。
1.4 機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展
1.4.1 發(fā)展歷史
從1949年以來(lái)，我國(guó)機(jī)械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門(mén)類(lèi)比較齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)部門(mén)之一，其機(jī)械加工和夾具也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距，主要表現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高，加工工藝過(guò)程不合理，夾具應(yīng)用也比較少，使其加工工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工出來(lái)的產(chǎn)品也不理想。
1.4.2發(fā)展現(xiàn)狀
現(xiàn)在，各工業(yè)化國(guó)家都把制造技術(shù)視為當(dāng)代科技發(fā)展為活躍的領(lǐng)域和國(guó)際間科技競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，制定了一系列振興計(jì)劃、建立世界級(jí)制造技術(shù)中心，紛紛把先進(jìn)制造技術(shù)列為國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。
機(jī)械加工工藝及夾具隨著制造技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。機(jī)械加工工藝以各個(gè)工廠的具體情況不同，其加工的規(guī)程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其隨著情況的不同具有更加合理的工藝過(guò)程。也使產(chǎn)品的質(zhì)量大大提高。制定加工工藝雖可按情況合理制定，但也要滿(mǎn)足其基本要求：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本。并在充分利用本工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能采用國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)工藝技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。還應(yīng)保證操作者良好的勞動(dòng)條件。但我國(guó)現(xiàn)階段還是主要依賴(lài)工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)編制工藝，多半不規(guī)定工步和切削用量，工時(shí)定額也憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，十分粗略，缺乏科學(xué)依據(jù)，難以進(jìn)行合理的經(jīng)濟(jì)核算。
機(jī)床夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門(mén)類(lèi)齊全的工藝裝備。
國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類(lèi)總數(shù)的85％左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專(zhuān)用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專(zhuān)用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為10～20％左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；
3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；
4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
1.4.3發(fā)展趨勢(shì)
長(zhǎng)期以來(lái)，加工工藝編制是由工藝人員憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的。如果由幾位工藝員各自編制同一個(gè)零件的工藝規(guī)程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。這是因?yàn)楣に囋O(shè)計(jì)涉及的因素多，因果關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。CAPP將是機(jī)械加工工藝的發(fā)展趨勢(shì)，它不僅提高了工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量，而且使工藝人員從繁瑣重復(fù)的工作中擺脫出來(lái)，集中精力去考慮提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。
1夾具的發(fā)展趨勢(shì)
現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、高效化、精密化和柔性化等四個(gè)方面。
（1）標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的目的就在于提高生產(chǎn)效率，這樣也就必使其具有標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，而機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148～T2259－91以及各類(lèi)通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
（2）高效化 高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見(jiàn)的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車(chē)床上使用高速三爪自定心卡盤(pán)，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為9000r/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。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。
（3）精密化 機(jī)床夾具的精度會(huì)直接影響到零件的加工精度，而隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類(lèi)型很多，例如用于精密分度的多齒盤(pán)，其分度精度可達(dá)±0.1"；用于精密車(chē)削的高精度三爪自定心卡盤(pán)，其定心精度為5μm。這些精密化的夾具為以后零件加工的精度提供了保證。
（4）柔性化 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過(guò)調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)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(lèi)主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專(zhuān)用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。
2機(jī)械加工制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
（1）特種加工 它是指一些物理的、化學(xué)的加工方法，如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工等。特種加工方法的主要對(duì)象是難加工材料的加工，如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可達(dá)分子級(jí)加工單位或原子級(jí)加工單位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特種加工與傳統(tǒng)加工相結(jié)合的復(fù)合加工有較大的發(fā)展前途。
（2）快速成形 利用離散、堆積成形概念，可將一個(gè)三維實(shí)體分解為若干二維實(shí)體制造出來(lái)，再經(jīng)堆積而構(gòu)成三維實(shí)體。
（3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技術(shù)、微細(xì)加工和超微細(xì)加工技術(shù)、微型機(jī)械和納米技術(shù)等方面。當(dāng)前，以納米技術(shù)為代表的超精密加工技術(shù)和以微細(xì)加工為手段的微型機(jī)械技術(shù)有重要意義，它們代表了這一時(shí)期精密工程的方向。
（4）傳統(tǒng)加工工藝的改造和革新 這一方面的技術(shù)潛力很大，如高速切削、超高速切削、強(qiáng)力磨削、超硬材料磨具的出現(xiàn)都對(duì)加工理論的發(fā)展、加工質(zhì)量和效率的提高有重要意義。另一方面，舊設(shè)備的改造和挖潛，如普通機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床等，對(duì)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和提高是不容忽視的。
3.簡(jiǎn)單的評(píng)述
綜上，機(jī)械加工藝及夾具隨著科技的發(fā)展都使計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、控制論及系統(tǒng)工程與制造技術(shù)的結(jié)合為制造系統(tǒng)，形成現(xiàn)代制造工程學(xué)。而物料流、能量流、信息流是組成制造系統(tǒng)的三個(gè)基本要素?，F(xiàn)代加工都為集成化的系統(tǒng)加工，這雖減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，但同時(shí)對(duì)工人的知識(shí)水平要求較高。這需要我們?nèi)轿坏恼J(rèn)知現(xiàn)代科技知識(shí)。因此，在以后的學(xué)習(xí)中需要我們?nèi)轿坏膶W(xué)習(xí)其各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，不能只注重一點(diǎn)，為將來(lái)的人才戰(zhàn)略提出了新的要求。
第2章 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是TJ049箱體蓋零件，主要作用是起固定作用。它主要用于軸箱體之間的連接，以固定安裝需要。
零件的實(shí)際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。具體尺寸，公差如下圖所示。
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知，其材料為HT200，具有較高強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。
TJ049箱體蓋零件主要加工表面為：1.上端面，表面粗糙度值為1.6。
2. 下端面，表面粗糙度值為1.6。
3. 2Xφ100孔，表面粗糙度值為1.6。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
本TJ049箱體蓋假設(shè)年產(chǎn)量為10萬(wàn)臺(tái)，每臺(tái)需要該零件1個(gè)，備品率為111%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。
該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性，所以選擇鍛造。依據(jù)設(shè)計(jì)要求Q=100000件/年，n=1件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率α和 廢品率β分別取111%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=2XQn(1+α)（1+β)=23134115件/年
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮到零件在使用過(guò)程中起連接作用，分析其在工作過(guò)程中所受載荷，最后選用鍛造，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用鍛造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。
3.2定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇
待加工的零件是盤(pán)狀零件，孔是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（也是裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。
3.3 制定工藝路線(方案分析與比較)
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，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。
方案一：
10 鑄造 鑄造毛坯
20 熱處理 退火
30 粗銑 粗銑上端面，留1mm精加工余量。
40 精銑 精銑下端面
50 粗銑 粗銑下端面，留1mm精加工余量。
60 精銑 精銑下端面
70 粗鏜 粗鏜2Xφ100孔
80 粗鏜 粗鏜2Xφ100孔
90 去毛刺 去毛刺
100 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫(kù)
方案二：
10 鑄造 鑄造毛坯
20 熱處理 退火
30 粗鏜 粗鏜2Xφ100孔
40 粗鏜 粗鏜2Xφ100孔
50 粗銑 粗銑上端面，留1mm精加工余量。
60 精銑 精銑下端面
70 粗銑 粗銑下端面，留1mm精加工余量。
80 精銑 精銑下端面
90 去毛刺 去毛刺
100 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫(kù)
方案分析：方案二把孔加工調(diào)整到加工面之前，這樣就會(huì)導(dǎo)致鏜孔的時(shí)候沒(méi)有以面為定位基準(zhǔn)，會(huì)導(dǎo)致面與孔之間沒(méi)有一定的垂直關(guān)系，會(huì)導(dǎo)致孔的偏斜。
最終方案：
10 鑄造 鑄造毛坯
20 熱處理 退火
30 粗銑 粗銑上端面，留1mm精加工余量。
40 精銑 精銑下端面
50 粗銑 粗銑下端面，留1mm精加工余量。
60 精銑 精銑下端面
70 粗鏜 粗鏜2Xφ100孔
80 粗鏜 粗鏜2Xφ100孔
90 去毛刺 去毛刺
100 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫(kù)
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備
3.4.1 機(jī)床選用
①.工序30、40、50、60粗銑、精銑。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用臥式車(chē)床就能滿(mǎn)足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的X52K立式銑床。參考根據(jù)《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-7。
②.工序70、80是鏜孔，選用TPX6113鏜床。
3.4.2 選擇刀具
①.在銑床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金銑刀。加工刀具選用YG6類(lèi)硬質(zhì)合金銑刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性,可選用可轉(zhuǎn)位銑刀(GB5343.1-134,GB5343.2-134)。
②.鏜孔時(shí)選用高速鋼鏜刀，參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
3.4.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計(jì)量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量器的測(cè)量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“TJ049箱體蓋” 零件材料為HT200，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（以后簡(jiǎn)稱(chēng)《工藝手冊(cè)》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，硬度HB為143～2611，表2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能，密度ρ=7.2～7.3（），計(jì)算零件毛坯的重量約為2。
表3-1 機(jī)械加工車(chē)間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類(lèi)別
同類(lèi)零件的年產(chǎn)量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書(shū)上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類(lèi)型的主要特點(diǎn)要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊(cè)》表3.1-111 特種鑄造的類(lèi)別、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，采用機(jī)器砂模造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)
鑄造方法
公差等級(jí)CT
球墨鑄鐵
砂型手工造型
11~11
砂型機(jī)器造型及殼型
8~10
金屬型
7~11
低壓鑄造
7~11
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級(jí)為7級(jí)。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級(jí)CT
大于
至
8
63
100
190
100
190
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至190，公差等級(jí)為8級(jí)的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機(jī)械加工余量（JB4054-134）如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級(jí) 6
澆注時(shí)位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側(cè)面
底 面
鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時(shí)位置處于頂面的機(jī)械加工余量選擇。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
3.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
工序30：粗銑上端面，留1mm精加工余量。
機(jī)床：銑床X52K
工件材料HT200 ，鑄造 ，高速鋼鑲齒銑刀、 齒數(shù) ，查表5.8
確定銑削速度
采用X52K立式銑床 ，查表3.6，取轉(zhuǎn)速 ， 故實(shí)際銑削速度
當(dāng)工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給 為
由《工藝手冊(cè)》得
工序40：精銑上端面
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～73，取：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81，取銑削速度
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81，取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～74，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81,取
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序50：粗銑下端面，留1mm精加工余量。
機(jī)床：銑床X52K
工件材料HT200 ，鑄造 ，高速鋼鑲齒銑刀、 齒數(shù) ，查表5.8
確定銑削速度
采用X52K立式銑床 ，查表3.6，取轉(zhuǎn)速 ， 故實(shí)際銑削速度
當(dāng)工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給 為
由《工藝手冊(cè)》得
工序60：精銑下端面
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81，取銑削速度
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81，取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～74，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81,取
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序70 ：粗鏜2Xφ100孔
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
單邊余量Z=1.1mm
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～66，刀桿伸出長(zhǎng)度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量。
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4～45，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～41，取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序80 精鏜2Xφ100孔
粗加工后單邊余量Z=0.4mm，一次鏜去全部余量， ，精鏜后孔徑
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～66，刀桿伸出長(zhǎng)度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4～45，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.14—41，取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)工時(shí)
59
第4章 鏜孔夾具設(shè)計(jì)的要求
4.1 鏜孔夾具方案設(shè)計(jì)
方案設(shè)計(jì)是夾具設(shè)計(jì)的重要階段，它在分析各種原始資料的基礎(chǔ)上，要完成下列設(shè)計(jì)工作：[1]
① 研究殼體零件原始資料，明確設(shè)計(jì)要求。
② 擬訂鏜孔夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖。
③ 繪制夾具總圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸及技術(shù)要求。
④ 繪制零件圖。
從另外一方面來(lái)說(shuō)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)深人實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。而深入生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查研究中，應(yīng)當(dāng)掌握下面的一些資料：[1]
(1)工件圖紙；詳細(xì)閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術(shù)要求，該零件在機(jī)器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。
(2)工藝文件：了解工件的工藝過(guò)程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準(zhǔn)面選擇的情況，可用機(jī)床設(shè)備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。
(3)生產(chǎn)綱領(lǐng)：夾具的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與工件的批量大小相適應(yīng)，做到經(jīng)濟(jì)合理。
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的夾具要求是中小批量生產(chǎn)的夾具設(shè)計(jì)。
(4)制造與使用夾具的情況，有無(wú)通用零部件可供選用。工廠有無(wú)壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術(shù)狀況等。
夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。
4.2夾具總體設(shè)計(jì)的要求
1）夾具應(yīng)滿(mǎn)足零件加工工序的精度要求。特別對(duì)于精加工工序，
應(yīng)適當(dāng)提高夾具的精度，以保證工件的尺寸公差和形狀位置公差等。
2）夾具應(yīng)達(dá)到加工生產(chǎn)率的要求。特別對(duì)于大批量生產(chǎn)中使用的
夾具，應(yīng)設(shè)法縮短加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間。
3）夾具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可設(shè)置必要的
防護(hù)裝置、擋屑板以及各種安全器具。
4）能保證夾具一定的使用壽命和較低的夾具制造成本。夾具元件
的材料選用將直接影響夾具的使用壽命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力學(xué)性能較好的材料。夾具的低成本設(shè)計(jì)在世界各國(guó)都以相當(dāng)重視。為此，夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)批量相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)中。宜采用氣壓、液壓等高效夾緊裝置；而小批量生產(chǎn)，則宜采用較簡(jiǎn)單的夾具結(jié)構(gòu)。
5）要適當(dāng)提高夾具元件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)程度。選用標(biāo)準(zhǔn)化元件，
特別應(yīng)選用商品化的標(biāo)準(zhǔn)元件，以縮短夾具制造周期，從而降低夾具成本。
6）必須具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便夾具的制造、使用和維修。
以上要求有時(shí)是互相矛盾的，故應(yīng)在全面考慮的基礎(chǔ)上，處理好主要矛盾，使之達(dá)到較好的效果。例如鏜模設(shè)計(jì)中，通常側(cè)重于生產(chǎn)率的要求。
在機(jī)械加工中，在機(jī)床上用來(lái)確定工件位置并將其壓緊夾牢的工藝裝備稱(chēng)為機(jī)床夾具。不僅單件小批量生產(chǎn)中需要它，成批大量生產(chǎn)更不可缺少。機(jī)床夾具是機(jī)床和工件之間的連接裝備，能使工件相對(duì)于機(jī)床和刀具獲得正確位置，以保證零件和產(chǎn)品的質(zhì)量，并提高生產(chǎn)率。機(jī)床夾具的性能好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，因此機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的工作，也是加工過(guò)程中最活躍的因素之一。
4.3 機(jī)床夾具的組成
雖然機(jī)床夾具的種類(lèi)繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。一般可以概況為一下幾個(gè)部分組成，這些組成部分既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。
1. 定位支承元件。定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。
2. 夾緊裝置。夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過(guò)程中工件的正確位置不變。
3. 連接定向元件。這種元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過(guò)程中工件的正確位置不變。
4. 對(duì)刀元件或?qū)蛟?。這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱(chēng)為對(duì)刀元件。用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件稱(chēng)為導(dǎo)向元件。
5. 其他裝置或元件。根據(jù)加工需要，有些夾具上還設(shè)有分度裝置?？磕Ｑb置、上下料裝置、工件頂出機(jī)構(gòu)、電動(dòng)扳手和平衡塊等，以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其他連接元件。
6. 夾具體。夾具體是夾具的基本骨架，用來(lái)配置、安裝各夾具元件，使之組成一整體。
4.4 夾具設(shè)計(jì)的基本要求
一個(gè)優(yōu)良的機(jī)床夾具必須滿(mǎn)足下列基本要求。
(1) 保證工件的加工精度。保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確地選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時(shí)還需要進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度的影響，注意夾具應(yīng)有足夠的剛度，多次重復(fù)使用的夾具還應(yīng)該注意相關(guān)元件的強(qiáng)度和耐磨性，確保夾具能滿(mǎn)足工件精度要求。
(2) 提高生產(chǎn)效率。專(zhuān)用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機(jī)構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
(3) 工藝性能好。專(zhuān)用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理、便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、維修等。
(4) 使用性能好。專(zhuān)用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟(jì)適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)械化加緊裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。專(zhuān)用夾具還應(yīng)排屑方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑機(jī)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來(lái)大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。
(5) 經(jīng)濟(jì)性好。專(zhuān)用夾具應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。
4.5 本次夾具設(shè)計(jì)的基本過(guò)程
4.5.1 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖
1. 確定工件的定位方案，根據(jù)工件定位原理選擇或者設(shè)計(jì)定位裝置，合理設(shè)置定位元件，進(jìn)行定位誤差的分析計(jì)算，定位誤差應(yīng)小于工序公差的三分之一。
2. 確定刀具的對(duì)刀或引導(dǎo)方式，設(shè)計(jì)對(duì)刀及引導(dǎo)裝置。
3. 確定工件的夾緊方案，合理的確定夾緊的方向和作用點(diǎn)，進(jìn)行夾緊力的分析計(jì)算，最后確定夾緊元件及傳動(dòng)裝置的主要尺寸。
4. 確定夾具其它元件(夾具體、鏜模板等)的架構(gòu)模型。
5. 合理布置夾具元件，確定夾具體的形式及夾具的總體結(jié)構(gòu)。
4.5.2 繪制夾具總裝配圖及零件圖
1. 夾具總裝配圖應(yīng)盡量采用1：1的比例，越要時(shí)可采用1：2、1：5、2：1、5：1等比例。主視圖應(yīng)選面對(duì)操作者的工作位置。
2. 總裝配圖繪制的順序是：用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、定位 基面，夾緊表面及加工表面(加工余量用網(wǎng)線表示)繪制在各個(gè)視圖的合理位置上，視工件為透明體，依次繪出定位、對(duì)刀—導(dǎo)引、夾緊及其它元件或裝置，最后繪出夾具體，并對(duì)各零件進(jìn)行編號(hào)，填寫(xiě)零件明細(xì)表和標(biāo)題欄。
3. 標(biāo)注必要的尺寸、公差配合及技術(shù)要求。
4. 夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件要繪制零件圖，并按總裝配圖的設(shè)計(jì)要求，確定各零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。
4.6 確定夾具的類(lèi)型
按使用范圍，夾具可分為通用夾具和專(zhuān)用夾具兩類(lèi)。通用夾具適用于各種不同尺寸的零件加工，如導(dǎo)尺、分度盤(pán)等。這類(lèi)夾具是作為附件與機(jī)床一起配套供應(yīng)的。專(zhuān)用夾具是專(zhuān)門(mén)為某一工件在某一工序進(jìn)行加工而設(shè)計(jì)的夾具，如在銑床上加工彎曲零件必須采用相應(yīng)的夾具，在壓刨上加工斜面、曲面也要采用專(zhuān)用夾具。
4.7 鏜模的主要類(lèi)型
鏜床專(zhuān)用夾具一般通稱(chēng)為“鏜?！??？砂寸M模有無(wú)夾具體，以及夾具體是否可動(dòng)，而分為下面幾類(lèi)：[1]
1.固定式鏜模
這種鏜模在使用時(shí)，是被固定在鏜床工作臺(tái)。用于在立軸式鏜床上加工較大的單孔或在搖臂鏜床上加工平行孔系。如果要在立式鏜床上使用固定式鏜模加工平行空系，則需要在機(jī)床主軸上安裝鏜模時(shí)，一般先將裝在主軸上的定尺刀具伸入鏜套中，以確定鏜模的位置，然后將其緊固。這種加工方式的鏜孔精度比較高。
2.回轉(zhuǎn)式鏜模
回轉(zhuǎn)式鏜模主要用于加工同一圓周面上的平行孔系，或分布在圓周上的徑向孔。有立軸、臥軸和斜軸回轉(zhuǎn)等三種基本形式。由于回轉(zhuǎn)臺(tái)已標(biāo)準(zhǔn)化，并作為機(jī)床附件由專(zhuān)門(mén)廠生產(chǎn)供應(yīng)，固回轉(zhuǎn)式鏜模的設(shè)計(jì)，大多數(shù)情況是設(shè)計(jì)專(zhuān)用的工作夾具和標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)合使用。
3.翻轉(zhuǎn)式鏜模
主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻轉(zhuǎn)式鏜模可減少工件裝夾的次數(shù)，提高工件上各孔之間的位置精度。
4.蓋板式鏜模
這種鏜模無(wú)夾具體，其定位元件和夾緊裝置直接裝在鏜模板上。鏜模板在工件上裝夾，適合于體積大而笨重的工件上的小孔加工。夾具、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便，易清除切屑；但是每次夾具需從工件上裝卸，較費(fèi)時(shí)，故此鏜模的質(zhì)量一般不宜超過(guò)10 kg。
5.滑柱式鏜模
滑柱式鏜模的結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了和規(guī)格化了，具有不同的系列。使用時(shí)，只要根據(jù)工件的形狀、尺寸和加工要求等具體情況，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造相應(yīng)的定位、夾緊裝置和鏜套等，裝在夾具體的平臺(tái)或鏜模板上的適當(dāng)位置，就可用于加工。
4.8 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，了解零件加工工藝過(guò)程
4.8.1 熟悉工件零件圖、本工序加工要求
圖2.3 加工零件圖
該零件為HT200；零件圖如上圖2.3，中批量生產(chǎn)；該工序在立式鏜床上用鏜刀加工。
4.8.2 熟悉零件加工工藝過(guò)程
1.粗銑上下兩端面 2. 精銑上下兩端面
3. 鏜2-￠100孔 4.鉆鉸各個(gè)小孔
以上銑削工序均在X52K銑床上加工，工序3在立式鏜床上加工鏜2-￠100孔在TPX6113。工序4在Z525立式鉆床上加工。
第5章 定位裝置設(shè)計(jì)
5.1 零件定位的基本原理
5.1.1 六點(diǎn)定位原理
工件定位的實(shí)質(zhì)就是要使工件在夾具中占有某個(gè)確定的位置。任何一個(gè)剛體(工件)在空間直角坐標(biāo)系內(nèi)都有六個(gè)自由度，即沿X、Y、Z軸的移動(dòng)和繞X、Y、Z軸的旋轉(zhuǎn)，如圖1-1所示。工件在空間的六個(gè)自由度，可用很合理布置的六個(gè)支承點(diǎn)來(lái)限制，使零件得到正確的位置，此即工件的六點(diǎn)定位原理。
圖 1-1 自由度示意圖
5.1.2 工件定位中的約束分析
運(yùn)用六點(diǎn)定位原理可以分析和判斷夾具中定位結(jié)構(gòu)是否正確、布局是否合理、約束條件是否滿(mǎn)足。
根據(jù)工件自由度被約束的情況，工件定位可分為以下幾種類(lèi)型。
1. 完全定位。完全定位是指工件的六個(gè)自由度不重復(fù)地被全部約束的定位。當(dāng)工件在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向均有尺寸要求或位置精度要求時(shí)，一般采用這種定位方式。
2. 不完全定位。根據(jù)工件的加工要求，有時(shí)并不需要約束工件的全部自由度，這樣的定位方式稱(chēng)為不完全定位。工件在定位時(shí)應(yīng)該約束的自由度數(shù)目應(yīng)由工序的加工要求而定，不影響加工精度的自由度可以不加約束。
3. 欠約束。根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該約束的自由度沒(méi)有完全被約束的定位稱(chēng)為欠定位。欠定位無(wú)法保證加工要求，因此，在確定工件在夾具中的定位方案時(shí)，決不允許有欠定位的現(xiàn)象產(chǎn)生。
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)約束同一個(gè)自由度的現(xiàn)象，稱(chēng)為過(guò)定位。消除或減少過(guò)定位引起的干涉，一般有兩種方法：一是改變定位元件的結(jié)構(gòu)；二是控制或者提高工件定位基準(zhǔn)之間以及定位元件工作表面之間的位置精度。
5.2 常用定位元件及選用
工件在夾具中要想獲得正確定位，首先應(yīng)正確選擇定位基準(zhǔn)，其次則是選擇合適的定位元件。工件定位時(shí)，工件定位基準(zhǔn)和夾具的定位元件接觸形成定位副。
5.2.1 對(duì)定位元件的基本要求
1. 限位基面應(yīng)有足夠的精度。定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精度。
2. 限位基面應(yīng)有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經(jīng)常與工件接觸和摩擦，容易磨損，為此要求定位元件限位表面的耐磨性較好，以保證夾具的使用壽命和定位精度。
3. 支承元件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。定位元件在加工過(guò)程中，受工作重力、加緊力和切削力的作用，因此要求定位元件應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，避免使用中的變形和損壞。
4. 定位元件應(yīng)有較好的工藝性。
5. 定位元件應(yīng)便于清除切屑。定位元件的結(jié)構(gòu)和工作表面形狀應(yīng)有利于清除切屑，以防切屑嵌入夾具內(nèi)影響加工和定位精度。
5.2.2 常用定位元件的選用
1. 工件以平面定位
(1) 以面積較小的已經(jīng)加工的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用平頭支承釘；以粗糙不平的基準(zhǔn)面或毛皮面定位時(shí)，選用圓頭支承釘側(cè)面定位時(shí)，可選用網(wǎng)狀支承釘。
(2) 以面積較大、平面精度較高的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用支承板定位元件；用于側(cè)面定位時(shí)，可選用帶斜槽的支承板；通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利于清除切屑。
(3) 以毛坯面、階梯平面和環(huán)形平面作基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用自位支承作定位元件。但需注意，自位支承雖有兩個(gè)或三個(gè)支承點(diǎn)，由于自位和浮動(dòng)作用只能作為一個(gè)支承點(diǎn)。
(4) 以毛坯面作基準(zhǔn)平面，可選用調(diào)節(jié)支承作為定位元件。
(5) 當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時(shí)，可選用更輔助支承作輔助定位元件。
2. 工件以外圓柱定位
(1) 當(dāng)工件的對(duì)稱(chēng)度要求較高時(shí)，可選用V形塊定位。
(2) 當(dāng)工件定位圓柱面精度較高時(shí)(一般不低于IT8)，可選用定位套或半圓形定位座定位。
3. 工件以?xún)?nèi)孔定位
(1) 工件上定位內(nèi)孔較小時(shí)，常選用定位銷(xiāo)作為定位元件。
(2) 在套類(lèi)、盤(pán)類(lèi)零件的車(chē)削、磨削和齒輪加工中，大都選用心軸定位，為了便于加緊和減小工件因間隙造成的傾斜，當(dāng)工件定位內(nèi)孔與基準(zhǔn)端面垂直精度較高時(shí)，常以孔和端面聯(lián)合定位。
本次設(shè)計(jì)中，平面的定位采用帶斜槽的支承板，內(nèi)孔的定位采用定位銷(xiāo)。
5.3 定位方案的確定
根據(jù)所加工的工件尺寸為形狀是矩形即箱體類(lèi)零件可以初步確定采用一面三支撐釘定位，又因?yàn)榱慵w積比較大不便于裝卸和搬運(yùn)，因此在工件安裝后采取推入式將工件送到指定位置，綜合考慮工件在加工過(guò)程中的穩(wěn)定性等其它因素最終確定采取一面兩孔定位。一面則采用五個(gè)支承板(圖2-1)來(lái)代替以限制工件的三個(gè)自由度，兩孔則用兩個(gè)短銷(xiāo)，為防止出現(xiàn)過(guò)定位現(xiàn)象其中一個(gè)用削邊銷(xiāo)（本設(shè)計(jì)用的是菱形削邊銷(xiāo)），為更好的限制工件轉(zhuǎn)動(dòng)，兩銷(xiāo)在空間的位置為斜對(duì)角布置，并且削邊的方向要與兩銷(xiāo)中心的連線互相垂直，如圖2-2所示：
圖 2-1 支承板
在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上，為裝卸方便，通常兩個(gè)定位銷(xiāo)不是固定不動(dòng)的，而是活動(dòng)的可以伸縮的，但是該工件外形尺寸比較大，裝卸不易。為了能更好的便于裝卸，在本次設(shè)計(jì)中對(duì)工件的裝卸以及定位運(yùn)用了導(dǎo)軌運(yùn)輸?shù)姆绞?，即支承板和兩個(gè)定位銷(xiāo)釘安裝在推板上，零件定位后推動(dòng)推板使之達(dá)到正確位置
第6章 夾緊裝置設(shè)計(jì)
在機(jī)械加工過(guò)程中，零件會(huì)受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動(dòng)和位移，在夾具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置一定的加緊裝置將零件可靠地夾牢。
6.1 夾緊裝置的組成與基本要求
夾緊裝置一般由動(dòng)力源裝置、中間傳力裝置機(jī)構(gòu)、夾緊元件與夾緊機(jī)構(gòu)所組成。
設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，一般應(yīng)滿(mǎn)足一下基本要求：
1. 夾緊過(guò)程中不改變工件定位時(shí)所占據(jù)的正確位置。
2. 夾緊力大小適當(dāng)，既要保證加工過(guò)程中工件不會(huì)產(chǎn)生位移和移動(dòng)，又要使工件不產(chǎn)生不允許的變形和損傷。
3. 夾緊裝置的自動(dòng)化程度，應(yīng)與工件的生產(chǎn)批量相適應(yīng)。
4. 結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，力求體積小、重量輕、并有足夠的強(qiáng)度；工藝性好便于制造與維修。
5. 使用性能好，操作方便、省力、安全可靠。
6.2 夾緊力的確定
6.2.1 確定夾緊力的基本原則
設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小三個(gè)要素。
1. 夾緊力的方向
(1) 夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。
(2) 夾緊力的方向應(yīng)有利于減少夾緊力，以減少工件的變形、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。
(3) 夾緊力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向。
2. 夾緊力的作用點(diǎn)
(1) 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點(diǎn)與支承點(diǎn)對(duì)應(yīng)，使夾緊力作用在支承上。
(2) 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位。
(3) 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止零件產(chǎn)生振動(dòng)和變形，提高定位的穩(wěn)定性和可靠性。
3. 夾緊力的大小
夾緊力的大小，對(duì)于保證定位穩(wěn)定、加緊可靠，確定加緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著密切的關(guān)系。
6.2.2 切削力的計(jì)算
查《簡(jiǎn)明機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得，切削力的計(jì)算公式為：
圓周分力 (3-1)
徑向分力 (3-2)
軸向分力 (3-3)
式中 ：背吃刀量，mm，在切斷、割槽和成形車(chē)削時(shí)，指切削刃的長(zhǎng)度
f：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，mm
：修正系數(shù)
：考慮工件材料力學(xué)性能的系數(shù)
：考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)
則；=2mm，f=0.25mm
在本次工序中采用硬質(zhì)合金刀具對(duì)工件進(jìn)行加工，其刀具的相關(guān)參數(shù)為：主偏角=30°，前角=10°，刃傾角=5?！?
查《簡(jiǎn)明機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，==1.10，=1.08，=1.0，=1.0。
則 =1.10×1.08×1.0×1.0=1.188
將以上數(shù)據(jù)代入公式(3-1)得：
圓周分力=902×2××1.188=757.7N
查《簡(jiǎn)明機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，==1.10，=1.30，=1.0，=1.25。
則 =1.10×1.30×1.0×1.25=1.79
將以上數(shù)據(jù)代入公式(3-2)得：
徑向分力=530××0.25×1.79=625.9N
查《簡(jiǎn)明機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，==1.10，=0.78，=1.0，=0.85。
則 =1.10×0.78×1.0×0.85=0.73
將以上數(shù)據(jù)代入公式(3-3)得：
軸向分力=451×2××0.73=378.2N
6.2.3 夾緊力的計(jì)算
為了防止工件在受到夾緊力時(shí)產(chǎn)生變形，本次設(shè)計(jì)采用鉤形壓板對(duì)箱體底座進(jìn)行夾緊，這樣可以避免因夾緊力過(guò)大而使工件變形。
查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，鉤形壓板的計(jì)算公式為：
(3-4)
式中 ：實(shí)際所需夾緊力，N
：夾壓點(diǎn)到軸心線的距離，mm
：鉤形壓板的導(dǎo)向長(zhǎng)度，mm
：摩擦系數(shù)0.1~0.15
：彈簧作用力，N
由于本次設(shè)計(jì)工件的定位方式為一面兩銷(xiāo)，查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，為防止工件在切削力F作用下移動(dòng)所需的加緊力為：
(3-5)
式中 ：圓柱銷(xiāo)允許承受的部分切屑力對(duì)精加工：；
對(duì)粗加工：
：摩擦系數(shù)，見(jiàn)表3-1
：安全系數(shù)，，其中為各種因素的安全系數(shù)，見(jiàn)表3-2及表3-3。
表 3-1 摩擦系數(shù)
摩 擦 系 數(shù)
μ
工件為加工過(guò)的表面
0.16
工件為未加工過(guò)的毛坯表面（鑄、鍛件），固定支承為球面
0.2~0.25
夾緊元件和支承表面有齒紋，并在較大的相互作用力下工作
0.70
用卡盤(pán)或彈簧夾頭夾緊，其夾爪為：
光滑表面
溝槽與切削力方向一直
溝槽相互垂直
齒紋表面
0.16~0.18
0.30~0.40
0.40~0.50
0.70~1.0
表 3-2 安全系數(shù)的數(shù)值
符號(hào)
考慮因素
系數(shù)值
考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)
1.2~1.5
加工性質(zhì)
粗加工
1.2
精加工
1.0
刀具鈍化程度（詳見(jiàn)表3-2）
1.0~1.9
切削特點(diǎn)
連續(xù)加工
1.0
斷續(xù)加工
1.2
加緊力的穩(wěn)定性
手動(dòng)夾緊
1.3
機(jī)動(dòng)夾緊
1.0
續(xù)表3-2
符號(hào)
考慮因素
系數(shù)值
手動(dòng)加緊時(shí)的手柄位置
操作方便
1.0
操作不便
1.2
僅有力矩作用于工件時(shí)與支承面接觸情況
接觸點(diǎn)穩(wěn)定
1.0
接觸點(diǎn)不穩(wěn)定