壳体零件的加工工艺及夹具设计.doc

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1、 编号 淮安信息职业技术学院毕业论文题 目壳体零件的加工工艺及夹具设计学生姓名学 号院 系机电系专 业机械制造及自动化班 级指导教师参谋教师二一四年九月第 44 页摘 要机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段。本设计是一种壳体的工艺设计与夹具设计。该零件是一种支承与包容传动机构的壳体零件。设计中先进展零件的构造与工艺分析，确定粗基准与精基准以及零件的加工余量及毛坯的尺寸，得出零件的加工工艺过程，接着再计算各工序的切削用量。除此之外，还设计了一套专用车床夹具与专用钻床夹具。首先确定适宜的定位基准，设计夹具体，再选择定位元件、夹紧元件等部件。然后计算出定位误差、夹紧

2、力以及切削力，分析夹具的合理性。关键词：壳体；加工工艺分析；车床夹具；钻床夹具；Abstract Machining process is to achieve product design,product quality assurance,save energy,reduce consumption of the important means.This design isa process design and fixture design.This partis a shellof supporting and embracing transmission mechanism.Anal

3、ysis of the structure andparts of the processtodesign,determine the coarse and fine reference base and machining allowance and blank size, process the parts, then calculate the amount of cutting process. In addition,we also designed aset of speciallathefixture and specialfixture for drilling machine

4、.First,determine the appropriatelocation,designspecific folders,and then select thepositioning element,clamping elementetc.Then calculate the positioning error,the clamping forceand cutting force,rationality analysis offixture.Key words: Shell; The machining process analysis; Turning attachment; Dri

5、ll jig;目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 壳体零件的作用11.2 壳体零件的加工方法11.3 壳体零件的生产类型1第二章 零件的工艺设计12.1 零件的功用及工艺分析12.1.1 零件的功用12.2.2 零件的工艺分析32.2 工艺规程的设计332.2.2 确定毛坯的制造形式42.2.3 基准的选择42.2.4工序的合理组合52.2.5制定工艺路线52.3 机械加工余量及毛坯的尺寸确定82.4 确定切削用量92.4.1 工序4切削用量的计算92.4.3 工序6切削用量的计算102.4.3 工序7切削用量的计算112.4.4 工序8切削用量的计算12第三章 加工设备及

6、工艺装备选择133.1机床的选择133.2夹具的选择133.3刀具的选择13第四章 零件的车床夹具设计154.1车床夹具设计154车床夹具的主要类型154车床夹具的设计要点154壳体零件的车床专用夹具的总体设计164.2问题的提出164.3定位基准的选择174.4切削力及夹紧力的计算174.5夹具构造及定位误差的分析194.6 车床夹具的截图20第五章 钻床夹具设计225.1问题的提出225.2定位基准的选择225.3切削力及夹紧力的计算235.4定位误差的分析245.5夹具总体方案255.6夹紧装置255.7钻套的选择255.8钻模板的设计265.9夹具的装夹及拆卸275.9.1 夹具的装夹

7、275.9.2 夹具的拆卸275.10钻床夹具截图28总结及展望30参考文献33第一章 绪论1.1 壳体零件的作用壳体是一种起支撑、连接其他零件与承受负荷的零件。通过底面孔与上端面的孔、螺纹孔，侧面的螺纹孔来及管道、其他壳体等零件连接在一起，并使这些零件之间保持正确的位置关系,通过壳体的孔进展液体或气体的传输。1.2 壳体零件的加工方法在市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富与提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，工件的加工效率与经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料与工人的经历来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件与

8、现场的加工条件来确定最正确的加工方案。1.3 壳体零件的生产类型零件的生产纲领：根据机械设计制作工艺及机床夹具公式：N=QN(1+a)(1+B)说明：式中N：零件生产纲领。Q：产品的生产纲领n：每一产品包含该零件的数量a:零件的备用率一般情况下a=4%。B:零件的平均废品率：取B=1%。所以，4000=Q1(1+4%)(1+1%)Q=3808件根据机械制造工艺及机床夹具表1-3，可查得此零件生产为中批生产。第二章 零件的工艺设计2.1 零件的功用及工艺分析2.1.1 零件的功用壳体零件，即某种产品的外壳，主要作用是用来支承、包容、保护运动零件或其他零件，也起定位与密封作用，其三维形状以及零件图

9、如下：三维模型如下：图2.1.1(1) 三维模型图二维零件图如下：图2.1.1(2) 壳体零件图零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件构造比拟复2.2.2 零件的工艺分析壳体零件共有两组加工外表，它们相互间有一定的加工要求。现分述如下:1以20mm孔中心轴线为中心的加工外表。这一组加工外表包括：两个直径50mm的外圆端面，两个直径为90mm的外圆端面及倒角，还有8个15mm的通孔，其中，主要加工外表为8个15mm的通孔。2以18mm孔中心轴线为中心的加工外表。这一组加工外表包括：一个50mm的外圆端面，一个mm的孔，一个1:7梯形孔以及退刀槽。这两组加工外表之间有着一定的加工要求，主要

10、是：mm孔的粗糙度要求是； 1:7梯形孔的粗糙度要求是；其余各面及孔的粗糙度要求是。1确定生产纲领：机械产品在方案期内应当生产的产品产量与进度方案称为该产品的生产纲领。机械产品的生产纲领除了该产品在方案期内的产量以外，还应包括一定的备品率与平均废品率，其计算公式为.1。 .1式中n为零件方案期内的产量；a为备品率；b平均废品率。由生产任务得：,，代入公式计算，2确定生产类型：最终传动箱壳体长110mm，宽80mm，高100mm，属于中型零件，壳体生产纲领为108件，属于小批量生产。2.2.2 确定毛坯的制造形式毛坯的铸造方法：由上文可知，该壳体属于小批量生产，对于毛坯制造宜采用金属模机器造型、

11、模锻、压力铸造等。本次采用金属模机器造型，这种铸造方法的特点是铸件内部组织致密，机械性能较高，单位面积的产量高，适用于泵体、泵盖、壳体、减速箱体、汽缸头等中、小型铸件。毛坯的材料是HT200。2.2.3 基准的选择(一)粗基准的选择原那么： 粗基准影响：位置精度、各加工外表的余量大小。重点考虑：如何保证各加工外表有足够余量，使不加工外表与加工外表间的尺寸、位置符合标准,一般不得重复使用的原那么,在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组外表之间位置误差会相当大，因此，粗基一般不得重复使用。二精基准的选择： 重点考虑：如何较少误差，提高定位

12、精度。 1合理分配加工余量的原那么 a、应保证各加工外表都有足够的加工余量：如外圆加工以轴线为基准； b、以加工余量小而均匀的重要外表为粗基准，以保证该外表加工余量分布均匀、外表质量高；如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；在床身零件中，导轨面是最重要的外表，它不仅精度要求高，而且要求导轨面具有均匀的金相组织与较高的耐磨性。由于在铸造床身时，导轨面是倒扣在砂箱的最底部浇铸成型的，导轨面材料质地致密，砂眼、气孔相对较少，因此要求加工床身时，导轨面的实际切除量要尽可能地小而均匀，故应选导轨面作粗基准加工床身底面，然后再以加工过的床身底面作精基准加工导轨面，此时从导轨面上去除的加工余量可较小而均匀。2

13、保证零件加工外表相对于不加工外表具有一定位置精度的原那么一般应以非加工面做为粗基准，这样可以保证不加工外表相对于加工外表具有较为准确的相对位置。当零件上有几个不加工外表时，应选择及加工面相对位置精度要求较高的不加工外表作粗基准。选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具构造简单，工件装夹方便。根据以上选择的原那么，我们就可以20孔与50右端面定位，用可调辅助支承90外圆并找正20外圆母线。精基准选择20孔轴线,这样可以便于在一次装夹中车左右端面，完成所需零件形状的加工，所以精基准选择20mm孔轴心线。2.2.4工序的合理组合确定加工方法以后，就要按生产类型、零件的构造

14、特点、技术要求与机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数有两种根本原那么可供选择。(1) 工序分散原那么 工序多，工艺过程长，每个工序所含的加工内容很少，极端境况下每个工序只有一个工步，所使用的工艺设备及装备比拟简单，易于调整与掌握，有利于选用合理的切削用量，减少根本时间，设备数量多，生产面积大。(2) 工序集中原那么零件的各个外表的加工集中在少数几个工序内完成，每个工序的内容与工步都较多，有利于采用高效的数控机床，生产方案与生产组织工作得到简化，生产面积与操作工人数量减少，工件装夹次数减少，辅助时间缩短，加工外表间的位置精度易于保证，设备、工装投资大，调整、维护复杂，生产准备工

15、作量大。批量小时往往采用在通用机床上工序集中的原那么，批量大时即可按工序分散原那么组织流水线生产，也可利用高生产率的通用设备按工序集中原那么组织生产。2.2.5制定工艺路线加工工艺路线制定的原那么：1、首先要加工基准面就是指零件在加工过程中，作为定位基准的外表应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行。 2、然后划分加工阶段,一般加工质量要求高的外表，都划分加工阶段，可分为粗加工、半精加工与精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。3、接着先孔后面,就是指对于箱体、支架与连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样

16、就可以以平面定位加工孔，保证平面与孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。4、最后就是关于主要外表的光整加工，这个应放在工艺路线最后阶段进展，以免光整加工的外表，由于工序间的转运与安装而受到损伤。制订工艺路线的出发点，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。根据以上分析制定的工艺路线如下(如图2.1.1(2)及所示)：工艺路线：1工艺路线方案一：工序1：铸造毛坯。工序2：时效处理。工序3：划线。工序4：粗铣左右50mm端面。工序5：粗车90mm外圆端面并倒角C2。工序6：钻八个15mm孔。工序7：粗铣顶面50mm面。工序8：钻、扩36mm孔。工序9：镗梯形孔

17、及退刀槽。工序10：粗铰梯形孔。工序11：钻M8mm底孔6.7mm。工序12：攻螺纹M8。工序13：去毛刺。工序14：清洗。工序15：检验。工序16：入库。2工艺路线方案二：工序1：铸造毛坯。工序2：时效处理。工序3：划线。工序4：粗铣左右50mm端面。工序5：粗铣顶面50mm面。工序6：粗车90mm外圆端面并倒角C2。工序7：钻八个15mm孔。工序8：镗36mm孔。工序9：镗梯形孔及退刀槽。工序10：粗铰梯形孔。工序11：钻M8mm底孔6.7mm。工序12：攻螺纹M8。工序13：去毛刺。工序14：清洗。工序15：检验。工序16：入库。3工艺方案比拟及分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先

18、加工以18mm孔为中心的一组外表，然后以此为基准加工八个15mm孔；而方案二那么先完成所有面的加工，再加工各孔。经比拟可见，先加工以18mm孔为中心的一组外表，然后以此为基准加工八个15mm孔，这时的位置精度交易保证，并且定位及装夹都较方便。但方案一中工序4及工序5中涉及到两个不同的机床，不宜采用组合机床。故决定将方案一中工序4粗铣面改成粗车面，这样工序4及工序5可采用同一个专用夹具，也不用重新装夹，符合工序集中原那么。还有就是方案一工序8用钻、扩36mm孔，而方案二工序8用镗36mm孔，这两个工序都可以完成零件的加工，但考虑到两个方案工序9要镗梯形孔及退到槽，如果用钻、扩36mm孔，便要更换

19、机床，让费时间，故采用镗孔方案。具体工艺过程如下：工序1：铸造毛坯。工序2：时效处理。工序3：划线。工序4：粗车左右50mm端面。工序5：粗车90mm外圆端面并倒角C2。工序6：钻八个15mm孔。工序7：粗铣顶面50mm面。工序8：镗36mm孔。工序9：镗梯形孔及退刀槽。工序10：粗铰梯形孔。工序11：钻M8mm底孔6.7mm。工序12：攻螺纹M8。工序13：去毛刺。工序14：清洗。工序15：检验。工序16：入库。以上加工方案大致看来还是合理的。但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，发现仍有问题，主要表现加工8个15mm 孔时，因为该零件的8个15mm 孔全是通孔且加工深度不

20、大，并且到下一外表的距离不大，极易造成钻头折断或擦到下一外表上，甚至会造成零件报废。为了解决这个问题，原有的加工路线仍可保持不变，只是在加工8个15mm 孔时，观察到钻头快钻穿零件时，采用手动进给方式。因为零件是小批量生产，故可以采用手动进给方式。这样既可以防止钻头及零件的报废，同时也照顾了原有的加工路线中装夹方便的特点。还有在加工两个50mm外圆端面以及两个90mm外圆端面时涉及到两次掉头以及需要4次装夹，让费了大量时间。为了解决这一问题，可以先加工50mm以及90mm外圆左端面，再掉头一次加工右端面，减少了装夹的次数以及掉头的次数。因此，最后的加工路线确定如下：工序1：铸造毛坯。工序2：时

21、效处理。工序3：划线。工序4：粗车50mm右外圆端面，粗车90mm右外圆端面并倒角C2。工序5：粗车50mm左外圆端面，粗车90mm左外圆端面倒角C2。工序6：钻八个15mm孔钻头快钻穿零件时采用手动进给。工序7：粗铣顶面50mm面。工序8：镗36mm孔。工序9：镗梯形孔及退刀槽。工序10：粗铰梯形孔。工序11：钻M8mm底孔6.7mm。工序12：攻螺纹M8。工序13：去毛刺。工序14：清洗。工序15：检验。工序16：入库。以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片与机械加工工序卡片。2.3 机械加工余量及毛坯的尺寸确定在机械加工过程中，为改变工件的尺寸与形状而切除的金属厚度成为加工余量。为完成某一

22、道工序所必须切除的金属层厚度，称为工序余量。由毛坯变成成品的过程中，在某加工外表上所切除的金属层总厚度，称为总余量。 1粗铣各外表的加工余量：由?机械制造技术根底课程设计指导教程?表235平面的加工余量，及考虑在铸造过程中，外表会产生气泡等局部，因此，加工余量得留大点。从而得出粗铣各外表的加工余量为3mm。2粗车左右50mm端面的加工余量：由?机械加工余量实用手册?表5-25查得粗车左右50mm面的加工余量为1.6mm。3粗车左右50mm外圆的加工余量：由?机械制造工艺学?查得粗车90mm外圆的加工余量为2mm。4加工36mm孔的加工余量：查?机械制造工艺设计简明手册?表2.3-10得镗孔的加

23、工余量为0.3mm。5加工梯形孔的加工余量：查?机械制造工艺设计简明手册?表2.3-8得先镗出梯形孔，再粗铰，粗铰的加工余量为0.04mm。6加工M8孔的加工余量：由?机械制造技术根底课程设计指导教程?表229查出先钻孔6.7mm，攻螺纹M8的加工余量为1.3mm。由上各个加工余量确定零件的铸件尺寸，毛坯图如图2.3：图2.3 毛坯图2.4 确定切削用量2.4.1 工序4切削用量的计算工序4：粗车50mm右外圆端面，粗车90mm右外圆端面并倒角第一步1确定端面最大加工余量 毛坯的长度方向加工余量为1.6mm，故可一次走刀完成，所以可得长度加工公差按IT12级。取-0.46mm入体方向。2确定进

24、给量f根据?切削用量手册?表4，当刀杆尺寸为16mm25mm，以及工件直径在60到100之间时：按C620-1车床说明书取：3计算切削速度：查?切削用量手册?表21，切削速度的计算公式为2.4.(1)寿命选T=60min： 2.4.1(1)式中：加工材料系数加工形式系数刀具材料系数系数指数修正系数，见?切削用量手册?表211，即公式2.4.(2)： 2.4.1(2)式中：钢与铸铁的强度与硬度改变时切削速度的修正系数毛坯外表状态改变时切削速度的修正系数车削方式改变时切削速度的修正系数车刀主偏角改变时切削速度的修正系数刀具材料改变时切削速度的修正系数所以 即 所以 4确定机床主轴转速： 2.4.1

25、(3)按机床说明书，及134r/min相近的机床转速为120r/min与150r/min。现取机转速为150r/min，如果选取120r/min，那么速度损失较大。所以实际切削速度。2.4.3 工序6切削用量的计算 工序6：钻八个15mm孔（1） 选择钻头选择高速钢麻花钻头，其直径d0=15mm。钻头的几何形状为查切削用量手册第三章表1及表二：双锥修磨横刃，=30，2=118，21=70，b1=3.5mm，a0=12，=55，b=2mm，l=4mm。2选择切削用量1决定进给量fa、按加工要求决定进给量：根据表5查切削用量手册第三章当加工要求为7级精度，钢的强度b0.784GPa，d0=15mm

26、时，f=0.350.43mm/r。由于l/d=12/15=0.8，故应乘孔深系数klf=0.95，那么b、按钻头强度决定进给量：根据表7查切削用量手册第三章，当b=0.628GPa,d0=15mm，钻头强度允许的进给量f=1.11mm/r。c、按机床进给机构决定进给量：根据表8查切削用量手册第三章，当b0.628GPa，d020.5mm，机床进给机构允许的轴向力为8330N时，进给量为0.53mm/r。从以上三个进给量比拟可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.350.43mm/r，根据Z535机床说明书，选择f=0.36mm/r。由于加工通孔，为了防止孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜

27、在孔即将钻穿时停顿自动进给而采用手动进给。2决定切削速度由表10及11查切削用量手册第三章，查得vi=0.46m/s。切削速度的修正系数为：kTv=1.0，kcv=1.0，klv=0.85，ktv=1.0，那么由公式2.4.1(3)得 2.4.3 工序7切削用量的计算工序7：粗铣顶面50mm面（1） 选择刀具铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度与刀具材料的消耗，不能任选取。查切削用量手册第五章表1及表9，采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数Z=8；铣刀几何形状切削用量手册第五章表2：n=15,0=12。（2） 选择切削用量1） 决定铣削宽度ae由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，那么 ae

28、=h=3mm;2） 决定没齿进给量af根据X62W型铣床说明书切削用量手册第六章，常见铣床的技术资料，表24，其功率为7kW，中等系统刚度，那么af=0.120.20mm/z，现取af=0.20mm/z。3） 决定切削速度v与没秒进给量vf根据表9切削用量手册第五章，当d0=100mm，z=8mm，ap=41130mm，ae=3mm，af0.24mm/z时，vt=0.32m/s，nt=1.03r/s，vft=1.73mm/s。各修正系数为：kMv=kMn=kMv ksv=ksn=ksvf故 v=vtkv=0.320.690.8=0.18m/s； n=ntkn=1.030.690.8=0.52r

29、/s; vf=vftkv=1.730.690.8=0.95mm/s。根据X62W型铣床说明书，选择nc=0.625r/s，vfc=1.0mm/s。因此实际切削速度与没齿进给量为： 2.4.3(1) 2.4.3(2)2.4.4 工序8切削用量的计算工序8：镗36mm孔1选择机床 选用T740金刚镗床。2粗镗孔至38.7mm，单边余量Z=0.3mm，一次镗去全部余量，进给量f=0.1mm/r。根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为v=100m/min，那么：由公式2.4.1(3)得 由于T740金刚镗床主轴转速为无级调速，故以上转速可以作为加工时使用的转速。第三章 加工设备及工艺装备选择3.1机床

30、的选择 选择机床应遵循如下原那么：1机床的加工范围应及零件的外廓尺寸相适应；2机床的精度应及工序加工要求的精度相适应；3机床的生产率应及零件的生产类型相适应。在壳体的加工过程中，为了提高生产率将大量使用专用机床，如钻孔、镗孔工序中会用到专用钻床与专用镗床。在铣端面、倒角与攻丝工序中会用到通用机床。通用机床是在?机械加工工艺人员手册?上查找，具体机床的选用见后面的加工工艺过程卡。3.2夹具的选择机床夹具是在切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将工件结实地夹紧的一种工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工精度；提高加工效率；减轻劳动强度；充分发挥与扩大机床的工艺性能。夹具的种类很多，按夹具

31、的应用范围分类，可分为通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具；按夹具上的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具与真空夹具等。在单件、小批量生产时，应尽可能采用通用夹具。为提高生产率，在条件允许时也可采用组合夹具。中批以上生产时，应采用专用夹具，以提高生产效率，夹具的精度应及工序的加工精度相适应。壳体的生产属于小批量生产，为了提高生产率，加工中应该采用专用夹具。为此要为生产线上的工序专门设计一套夹具。对于动力源，由于壳体的加工属于小批量生产，可以采用手动旋转六角螺母夹紧，这样便于操作，减少工作强度，以及材料本钱。3.3刀具的选择刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法

32、、加工外表的尺寸、工件材料、所要求的精度与外表粗糙度、生产率及经济性等，在选择时一般尽可能采用标准刀具，必要时可采用高生产率的复合刀具与其它一些专用刀具。最终传动箱壳体的加工根本都采用标准刀具, 可以在?机械加工工艺手册?上查到。铣平面时大都采用镶齿套式面铣刀，铣面时用数控铣床加工，选用直柄立式铣刀。镗刀那么根据孔的大小不同分别选取。钻孔时大都选用锥柄麻花钻，这种钻头有足够的强度，排屑容易。对于刀具的材料，常用的刀具材料有碳素工具钢、高速钢、硬质合金。其中碳素工具钢指含碳的质量分数在0.65%1.35% 的优质钢碳钢。常用牌号有T8A、T10A与T12A等，其中以T12A用的最多，淬火后硬度可

33、达5864HRC，红硬性达250300C左右，允许的切削速度Vc=510m/min，所以一般用于制造手用与切削速度很低得工具，如锉刀、手用锯条、丝锥与板牙等。而高速钢是在高碳钢中参加较多的合金元素W、Gr、V、Mo等及C生成碳化物制得的。参加合金元素后，细化了晶粒，提高了合金的硬度。所以一般高速钢的淬火硬度可达6367HRC，红硬性可达5502倍。它具有较高的强度，在所有刀具材料中它的抗弯强度与冲击韧度最高，是制造各种刃型复杂刀具的主要材料。而硬质合金的耐热性比高速钢高得多，约在8001000C，允许的切削速度约是高速钢的41.5GPa，只是高速钢的一半，冲击韧度缺乏高速钢的1/251/10.

34、由于它的耐热性及耐磨性好，因而在刃型不太复杂的刀具上的应用日益增多，如车刀，铣刀，镗刀，小尺寸钻头，丝锥等刀具上。综上所述，端面套式面铣刀材料选择硬质合金，加工孔用的麻花钻、扩孔钻、锪钻、丝锥都采用高速钢材料，镗梯形孔孔用镗刀刀尖局部材料也选用硬质合金。具体刀具型号及规格见后面的加工工艺过程表格。第四章 零件的车床夹具设计4.1车床夹具设计车床夹具主要用于零件的旋转外表以及端面。因而车床夹具的主要特点是工件加工外表的中心线及机床主轴的回转轴线同轴。4车床夹具的主要类型1 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式

35、、夹头式、卡盘式、角铁式与花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动。定心式车床夹具：在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具：在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具：这类夹具的夹具体称花盘，上面开有假设干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件与分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆与内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。2 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具那么安

36、装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以壳体零件在车床上加工用专用夹具。4车床夹具的设计要点1安装基面的设计 为了使车床夹具在机床主轴上安装正确，除了在过渡盘上用止口孔定位以外，常常在车床夹具上设置找正孔、校正基圆或其它测量元件，以保证车床夹具准确地安装到机床主轴回转中心上。2夹具配重的设计要求加工时，因工件随夹具一起转动，其重心如不在回转中心上将产生离心力，且离心力随转速的增高而急剧增大。使加工过程产生振动，对零件的加工精度、外表质量以及车床主轴轴承都会有较大的影响。所以车床夹具要注意各装置

37、之间的布局，必要时设计配重块加以平衡。3夹紧装置的设计要求由于车床夹具在加工过程中要受到离心力、重力与切削力的作用，其合力的大小及方向是变化的。所以夹紧装置要有足够的夹紧力与良好的自锁性，以保证夹紧平安可靠。但夹紧力不能过大，且要求受力布局合理，不破坏工件的定位精度。4夹具总体构造的要求车床夹具一般都是在悬臂状态下工作的，为保证加工过程的稳定性，夹具构造应力求简单紧凑、轻便且平安，悬伸长度要尽量小，重心靠近主轴前支承。为保证平安，装在夹具上的各个元件不允许伸出夹具体直径之外。此外，还应考虑切屑的缠绕、切削液的飞溅等影响平安操作的问题。车床夹具的设计要点也适用于外圆磨床使用的夹具。4壳体零件的车

38、床专用夹具的总体设计1 夹具的总体构造应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。2 当工件与夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力与振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度与平安生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，常用适配的方法进展夹具的平衡工作。3为了保证平安，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此，还应该注意防止切削与冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。4.2问题的提出 利用本夹具主要用来粗车左右端面，在粗车左右端面时，其他都是未

39、加工外表。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率与降低劳动强度，如下列图所示：图4.2 工序图4.3定位基准的选择由零件图可知：粗车左右端面只有长度尺寸要求，其设计基准为零件左端面，限制了左右方向上的自由度，这样设计基准与工艺基准统一，符合基准统一原那么。为了使定位误差到达要求的范围之内，在此通过心轴左端支撑零件及弹性套筒胀紧零件，限制3个自由度，从而保证零件的定位误差在较小范围内，这种定位在构造上简单易操作。4.4切削力及夹紧力的计算1切削力的计算由?切削用量手册?表22车削时切削力及切削功率的计算公式查得计算公式：主切削力 CFzkFz(N) 4.4(1)

40、径向切削力 CFykFy(N) 4.4(2) 轴向切削力 CFxkFx(N) 4.4(3)其中系数及指数分别为CFz=367，xFz=0.72，yFz=0.8，nFz=0，CFy=142，xFy=0.73，yFy=0.67，nFy=0，CFx=294，xFx=1.0，yFx=0.5，nFx=-0.4，v=122。根据?切削用量简明手册?第三版表1.4，当刀杆尺寸为16mm25mm, p3mm以及工件直径为90mm时：按C620-1车床说明书，现取f=0.5mm/r。由于车削单边余量为1.6mm，一次走刀就能完成，所以取ap=1.6。由?切削用量手册?表22-1钢与铸铁的强度与硬度改变时切削力的

41、修正系数kMF查得计算公式： 4.4(4)其中nF=0.75指数，p =0.628材料硬度。故kMF=0.949。代入公式得：主切削力 FZ=9.81CFzkFz =9.816001220 =2748(N)径向切削力 Fy=9.81CFykFy6001220 =1172(N)轴向切削力 Fx=9.81CFxkFx =9.81601122 =600(N)2夹紧力的计算 4.4(5)式中650，1.6, 1.0，0.08，0.72，20，40，0.86，225，0.86，0代入公式进算得750计算切削力时，需考虑平安系数 4.4(6)式中 那么1.51.11.11.17501500 f1f2300

42、0 4.4(7) 根据?工艺手册?，弹性套筒的最大夹紧力8345,此时已大于3000的夹紧力，故本夹具可平安工作。4.5夹具构造及定位误差的分析由于生产类型为小批生产，故考虑本钱节约，使用手动加紧机构，采用手动弹簧芯轴机构进展其内孔的定位加紧，工件以20mm通孔在弹性套筒与心轴端面上定位，旋紧螺母，通过椎体与锥套使弹性套筒产生向外均匀的弹性变形，将工件胀紧，实现对工件的定心夹紧。如下列图所示：图4.5 车夹具装配图本夹具的定位元件主要为套筒的外圆与心轴端面进展定位，故对定位误差的影响主要反映到心轴与衬套接触的端面与中心轴线的垂直度上，即其端面与轴线是否垂直。由?机床夹具设计手册?可得：1定位误

43、差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向及加工方向一致。即：故2夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： 3磨损造成的加工误差：通常不超过4夹具相对刀具位置误差：。误差总与： 从以上的分析可见，所设计的夹具的加工误差较小，实用性强。4.6 车床夹具的截图图4.6(1) 三维夹具爆炸图图4.6(2) 三维夹具零件装配图第五章 钻床夹具设计5.1问题的提出本夹具主要用来钻上下端面上4个15mm通孔。因为位置精度要求不高，外表粗糙度要求精度低，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率与降低劳动强度，如下列图所示：图5.1 工序图5.2定位基准的选择由工序图可知：由于在