蝸桿的加工工藝與銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)-工藝裝備含非標(biāo)8張CAD圖
蝸桿的加工工藝與銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)-工藝裝備含非標(biāo)8張CAD圖,蝸桿,加工,工藝,鍵槽,夾具,設(shè)計(jì),裝備,設(shè)備,非標(biāo),cad
摘要
本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是機(jī)械零件的加工工序、設(shè)計(jì)方案、計(jì)算過(guò)程以及夾具設(shè)計(jì)。機(jī)械零件的表面加工方法的選擇、加工順序的安排、工序集中與分散的處理、加工階段的劃分、機(jī)床和工藝裝備的選擇、加工余量與工序尺寸及公差的確定等都是編制工藝規(guī)程的主要問(wèn)題。而夾具設(shè)計(jì)所面臨的是設(shè)計(jì)方案的確定、定位元件的選擇、定位誤差的分析與計(jì)算、夾緊力的計(jì)算、夾具體毛坯結(jié)構(gòu)及夾具元件配合的確定。還有毛坯圖、零件圖和夾具裝配圖的繪制，如何保證用技術(shù)條件是加工過(guò)程最為重要的問(wèn)題，而夾具也起著至關(guān)重要的作用。
機(jī)械零件的合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝性設(shè)計(jì)，保證零件的加工質(zhì)量，對(duì)提高生產(chǎn)效率有著重要意義，它是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵所在。通過(guò)對(duì)機(jī)械零件加工過(guò)程的設(shè)計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要各個(gè)加工過(guò)程很好的配合才能成功。
關(guān)鍵詞：機(jī)械零件； 工藝； 夾具； 夾緊； 定位
Abstract
In this paper, the design of the fork processing speed, design, calculation and design of drilling jig. Fork the surface of the choice of processing methods, processing sequence of the arrangement, process centralization and decentralization of treatment, the division stage of processing, machine tools and process equipment selection, allowance and processes determine the size and tolerance of the preparation process are the main point of order problem. Fixture Design and facing the program is designed to identify, locate component selection, positioning errors of analysis and calculation, the calculation of clamping force, the specific folder structure and the rough with the determination of fixture elements. There are fork blank map, fixture assembly parts diagram and mapping how to ensure the technical conditions fork is the most important process, and fixture also plays a vital role.
Fork reasonable structural design, design process to ensure quality processing fork, to improve the productivity of great significance, it is to ensure that the key to product quality. Fork through the design process can be found in a product design process requires a good co-ordination to succeed.
Keywords: fork; technology; fixture; clamping; positioning
目錄
第1章 緒論 4
1.1 課題背景及意義 4
1.2 夾具的發(fā)展趨勢(shì) 5
第2章 零件的分析 7
2.1 零件的作用 7
2.2 零件的技術(shù)要求 7
第3章 工藝規(guī)程的分析 8
3.1生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的確定 8
3.2確定毛坯制造形式 8
3.2.1 選擇毛坯種類 8
3.2.2 毛坯形狀的確定 9
3.3 毛坯尺寸與機(jī)械加工工藝尺寸確定 9
3.3.1加工余量的確定 9
3.3.2 工序尺寸及其公差的確定 10
3.4 基準(zhǔn)面的選擇 11
3.5生產(chǎn)過(guò)程與機(jī)械加工工藝過(guò)程 12
3.5.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程的種類 12
3.5.2 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始資料 12
3.7 工藝方案的制定 13
3.8 切削用量及工時(shí)的計(jì)算 13
第4章 銑床夾具設(shè)計(jì) 16
4.1 夾具的組成 16
4.2 常用定位元件及選用 16
4.2.1工件以平面定位 17
4.2.2工件以外圓柱定位 17
4.2.3工件以內(nèi)孔定位 18
4.2.4對(duì)定位元件的基本要求 18
4.2.5常用定位元件所能限制的自由度 18
4.3 夾具的作用 19
4.4 夾具的分類 19
4.5專用夾具的組成 21
4.6 銑夾具設(shè)計(jì) 22
4.6.1 工件預(yù)加工內(nèi)容 22
4.2.2 定位方案 22
4.2.3 夾緊方案 23
4.2.4 切削力和夾緊力計(jì)算 24
4.2.5 誤差分析計(jì)算 26
結(jié) 束 語(yǔ) 27
謝 辭 28
文 獻(xiàn) 29
IV
第1章 緒論
機(jī)械工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)是機(jī)械工業(yè)賴以生存和發(fā)展的重要保證。隨著科技不斷的發(fā)展，特別是近年來(lái)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域正朝著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展，使機(jī)械工業(yè)得到了很大的提高。
機(jī)械加工工藝是制造機(jī)械產(chǎn)品的技巧、方法和程序；是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源和降低成本的重要手段；是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備、計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)；也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。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)械加工工藝來(lái)體現(xiàn)。機(jī)械制造中，需要的加工順序、裝配工序及檢驗(yàn)工序等，使用著大量的夾具，可以提高勞動(dòng)效率，提高加工精度，減少?gòu)U品，可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動(dòng)條件。因此，夾具是機(jī)械制造的一項(xiàng)重要工藝裝備，它們的研究對(duì)機(jī)械工業(yè)有著很重要的意義。機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工時(shí)的重要裝備，同時(shí)是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，機(jī)床夾具的改進(jìn)和創(chuàng)造已成為廣大機(jī)械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項(xiàng)重要任務(wù)。
機(jī)械制造工藝學(xué)設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的，這是我們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)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)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們幾年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。
1.1 課題背景及意義
材料、機(jī)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計(jì)；另一方面，技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì)。技術(shù)使產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來(lái)新的機(jī)構(gòu)、新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。
材料、加工工藝、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品形象有機(jī)的聯(lián)系在一起的，某各環(huán)節(jié)的變革，便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化。隨著機(jī)床加精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度對(duì)夾具的制造精度要求更高精度夾具的定位孔距精度也隨著提高，機(jī)床夾具的精度以提高到微米級(jí)，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠(chéng)然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)行，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔位的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。
工業(yè)的模塊、組合夾具元件模塊化實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開(kāi)發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型家具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過(guò)程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷的改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)網(wǎng)站，位夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開(kāi)發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。迅速發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了越來(lái)越高的要求，使多品種，對(duì)中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢(shì)，必然對(duì)機(jī)床夾具提出更高的要求。
零件要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最小。而設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計(jì)者要考慮加工工藝問(wèn)題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計(jì)者的要求。
1.2 夾具的發(fā)展趨勢(shì)
夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。
高精
隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)±5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國(guó)戴美樂(lè)公司制造的4m長(zhǎng)、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺(tái)，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5μm；瑞士EROWA柔性?shī)A具的重復(fù)定位精度高達(dá)2~5μm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí)，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠(chéng)然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。
高效
為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來(lái)越多。為了減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開(kāi)工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國(guó)杰金斯公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺(tái)上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的作用。
模塊、組合
夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開(kāi)發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過(guò)程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開(kāi)發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。
夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國(guó)戴美樂(lè)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值。
專家們建議組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研發(fā)協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動(dòng)與國(guó)外夾具廠商聯(lián)系，爭(zhēng)取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國(guó)組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
此零件與其它蝸桿零部件相配，構(gòu)成一個(gè)結(jié)合體，然后裝于止蝸桿上，與其它零件配合工件，成為一個(gè)重要組成部分，此零件是機(jī)械中的一個(gè)關(guān)鍵零件。由于此零件承件伴隨其它零件工作，又是機(jī)械中的支承件，因此它對(duì)于機(jī)器加工零件的同軸度、軸向壓力、機(jī)件的磨損、及周圍機(jī)件安裝的準(zhǔn)確性和零件的回轉(zhuǎn)平穩(wěn)度都有不可忽視的影響。
2.2 零件的技術(shù)要求
從機(jī)械的各個(gè)需要加工的表面來(lái)分析：后平面與機(jī)體相連，其長(zhǎng)度尺寸精度不高，而表面質(zhì)量較高；因需要裝配進(jìn)行連接，還要用于夾具定位，其加工精度可定為IT9級(jí)；端面位置精度要求不高；面需要定位，表面質(zhì)量要求比較高；其他有些面，其表面質(zhì)量要求高；各加工面之間的尺寸精度要求不高。
從以上分析可知，該零件在批量生產(chǎn)條件下，不需要采用專用的機(jī)床進(jìn)行加工，用普通機(jī)床配專用夾具即可保證其加工精度和表面質(zhì)量要求。因此，該零件的加工不存在技術(shù)難題。
第3章 工藝規(guī)程的分析
3.1生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的確定
生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對(duì)生產(chǎn)組織和零件加工工藝過(guò)程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(yè)化和自動(dòng)化的程度，以及所選用的工藝方法和工藝裝備。
零件生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算。
N=Qn（1+a%）（1+b%）
N——零件的年產(chǎn)量
Q——產(chǎn)品年產(chǎn)量
n——每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的件數(shù)
——備品百分率
——廢品百分率
根據(jù)教材中生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型及產(chǎn)品大小和復(fù)雜程度的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類型。
N=Qn（1+a%）（1+b%）
=10000*1*（1+10%）（1+3%）
=11330件/年
此零件零件的年產(chǎn)量為11330件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于輕型機(jī)械，根據(jù)生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系查閱參考文獻(xiàn) ，確定其生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。
3.2確定毛坯制造形式
3.2.1 選擇毛坯種類
毛坯種類的選擇主要依據(jù)的是以下幾種因素：
（1）設(shè)計(jì)圖樣規(guī)定的材料及機(jī)械性能；
（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸；
（3）零件制造經(jīng)濟(jì)性；
（4）生產(chǎn)綱領(lǐng)；
（5）現(xiàn)有的毛坯制造水平。
由零件圖可知零件材料為45#，生產(chǎn)批量為大批大量，零件結(jié)構(gòu)一般復(fù)雜，所以選擇金屬型澆鑄，因?yàn)樯a(chǎn)率很高，所以可以免去多次造型，工件尺寸較小，單邊余量不大，需要結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，所以選擇鑄件做毛坯。
確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量
3.2.2 毛坯形狀的確定
此零件在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強(qiáng)度。因此，此零件材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；如45鋼、55鋼、40Cr、40CrMnB等。近年來(lái)也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造此零件是一個(gè)很有發(fā)展前途的制造方法。
此零件毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對(duì)材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來(lái)確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，此零件多用模鍛制造毛坯。此零件模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開(kāi)鍛造，另一種是將體和蓋鍛成—體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機(jī)械加工過(guò)程中將其切開(kāi)，為保證切開(kāi)后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體此零件大頭孔鍛成橢圓形。相對(duì)于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問(wèn)題，但由于整體鍛造的此零件毛坯具有材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來(lái)越多，成為此零件毛坯的一種主要形式?？傊鞯姆N類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。
鍛好后的此零件毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使之得到細(xì)致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內(nèi)應(yīng)力。為了提高毛坯精度，此零件的毛坯尚需進(jìn)行熱校正。
此零件必須經(jīng)過(guò)外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查，方能進(jìn)入機(jī)械加工生產(chǎn)線。
3.3 毛坯尺寸與機(jī)械加工工藝尺寸確定
3.3.1加工余量的確定
在切削加工時(shí)，為了保證零件的加工質(zhì)量，從某加工表面上所必須切除的一層金屬層厚度成為加工余量。加工余量分為總余量和工序余量?jī)煞N。在由毛坯加工成成品的過(guò)程中，毛坯尺寸與成品零件圖的設(shè)計(jì)尺寸之差，成為加工總余量，即某加工表面上切除的金屬層總厚度。
完成一道工序時(shí)，從某一表面上所必須切除的金屬層厚度，稱為該工序的工序余量，即上道工序的工序尺寸與本道工序的工序尺寸之差。對(duì)于外圓和孔等旋轉(zhuǎn)表面而言，加工余量是從直徑上考慮的，故稱為雙邊余量，但實(shí)際上所切除的金屬層厚度是直徑上的加工余量的一半。加工平面時(shí)，加工余量是非對(duì)稱的單邊余量，它等于實(shí)際所切除的金屬層厚度。各工序的工序余量之和等于這一表面的加工總余量。
任何加工方法加工之后的尺寸都有一定的誤差，因而毛坯和各個(gè)工序尺寸都有公差，所以加工余量也就是變化的，因此加工余量可分為公稱余量、最小余量和最大余量。
工序尺寸的公差按各種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)選定，并按“入體原則”標(biāo)主。即對(duì)于被包容面（如軸，鍵寬等），工序尺寸的公差帶都取上偏差為零，即加工后的基本尺寸與最大極限尺寸相等；對(duì)于包容面（如孔，鍵槽寬等），工序尺寸公差帶都取下偏差為零，即加工后的基本尺寸與最小極限尺寸相等?？拙喙ば虺叽绻?，一般按對(duì)稱偏差標(biāo)住，毛坯尺寸公差可取對(duì)稱偏差，也可取非對(duì)稱偏差。
加工余量大小對(duì)制定工藝過(guò)程有一定的影響?？傆嗔坎粔?，不能保證加工質(zhì)量；總余量過(guò)大，不但增加機(jī)械加工的勞動(dòng)量，而且也增加了材料、刀具、電力等的成本消耗。
對(duì)于工序余量，目前一般采用經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的方法，或按照技術(shù)手冊(cè)等資料推薦的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況確定其加工余量的數(shù)值。對(duì)于一些精加工工序（例如：磨削、研磨、金剛鏜等）又以最合適的加工余量范圍。加工余量過(guò)大，會(huì)使精加工工時(shí)過(guò)大，甚至不能達(dá)到精加工的目的(破壞了精度和表面質(zhì)量)；加工余量過(guò)小，會(huì)使工件的某些部位加工不出來(lái)。此外，精加工的工序余量不均勻，還會(huì)影響加工精度。所以，對(duì)于精加工工序余量的大小和均勻性都必須予以保證。
3.3.2 工序尺寸及其公差的確定
工序尺寸是工件在加工過(guò)程中各工序應(yīng)保證的加工尺寸。因此，正確的確定工序尺寸及其公差，是制定工藝規(guī)程的一項(xiàng)重要工作。
工序尺寸的計(jì)算要根據(jù)零件圖上的設(shè)計(jì)尺寸、已經(jīng)確定的各個(gè)工序的加工余量及定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換來(lái)進(jìn)行。確定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后一道工序開(kāi)始依次向前推算，最后工序的工序尺寸按設(shè)計(jì)尺寸標(biāo)注。當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序的加工余量有關(guān)。當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合或工序尺寸尚需從繼續(xù)加工的表面標(biāo)注時(shí)，工序尺寸應(yīng)用尺寸鏈解算。分析該零件圖樣，其工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故其工序尺寸只與各個(gè)加工工序的余量有關(guān)。具體的計(jì)算步驟如下：
1）確定某一被加工表面各個(gè)加工工序的加工余量 由查表法確定各工序的加工余量；
2）計(jì)算各工序尺寸的基本尺寸 從終加工工序開(kāi)始，即從設(shè)計(jì)尺寸開(kāi)始，到第一道加工工序，逐次加上（對(duì)被包容面）或減去（對(duì)包容面）每道加工工序的基本余量，便可得到各工序尺寸的基本尺寸（包括毛坯尺寸）；
3）確定各工序尺寸公差及其偏差 除終加工以外，根據(jù)各工序所采用的加工方法及其經(jīng)濟(jì)加工精度，確定各工序的工序尺寸公差（終加工工序的公差按設(shè)計(jì)要求確定），并按照“入體原則”標(biāo)注工序尺寸公差。
3.4 基準(zhǔn)面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x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)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇
由于零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工的表面較多，粗基準(zhǔn)選擇的是否合理，對(duì)各加工能否非配到合理的加工余量及加工面與不加工面的相對(duì)位置關(guān)系有很大影響。因此在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面；
a在保證各加工面均有加工余量的前提下，應(yīng)使重要孔的加工余量盡量均勻；
b裝入零件內(nèi)的旋轉(zhuǎn)零件（如齒輪、軸套）應(yīng)與零件內(nèi)壁有足夠的間隙；
c注意保持機(jī)械零件必要的外形尺寸；
d能保證定位、夾緊可靠。
按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，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為基準(zhǔn)），現(xiàn)選取面作為粗基準(zhǔn)，利用這一平面做定位面，以消除、、。
（2）精基準(zhǔn)的選擇
由于機(jī)械零件面加工的要求較高，又可能需要經(jīng)過(guò)多次的安裝，因此應(yīng)盡可能采用統(tǒng)一的精基準(zhǔn)?？紤]零件有較大的平面，所以一般選機(jī)械零件合適的組成作為統(tǒng)一的精基準(zhǔn)，這樣不僅可以避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過(guò)多而帶來(lái)的累積誤差，有利于保證機(jī)械零件各主要表面的相互位置精度，而且可以減少夾具數(shù)量和安裝次數(shù)，以縮短生產(chǎn)周期和降低成本，同時(shí)，零件底面又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和安配基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合原則，因此也避免基準(zhǔn)不重合誤差的產(chǎn)生。
3.5生產(chǎn)過(guò)程與機(jī)械加工工藝過(guò)程
生產(chǎn)過(guò)程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^(guò)程。它包括原材料的運(yùn)輸、保管于準(zhǔn)備，產(chǎn)品的技術(shù)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、毛坯的制造、零件的機(jī)械加工及熱處理，部件及產(chǎn)品的裝配、檢驗(yàn)調(diào)試、油漆包裝、以及產(chǎn)品的銷售和售后服務(wù)等。
機(jī)械工工藝過(guò)程是指用機(jī)械加工方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)使其成為零件的全過(guò)程。
機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本單元是工序。工序又由安裝、工位、工步及走刀組成。
規(guī)定產(chǎn)品或零件制造過(guò)程和操作方法等工藝文件，稱為工藝規(guī)程。機(jī)械加工工藝規(guī)程的主要作用如下：
1.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)組織原料和毛坯的供應(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整、專用工藝裝備的設(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。
2.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)。有了它就可以制定進(jìn)度計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和低消耗。
3.機(jī)械加工工藝規(guī)程是新建工廠的基本技術(shù)文件。根據(jù)它和生產(chǎn)綱領(lǐng)，才能確定所須機(jī)床的種類和數(shù)量，工廠的面積，機(jī)床的平面布置，各部門(mén)的安排
3.5.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程的種類
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。對(duì)于檢驗(yàn)工序還有檢驗(yàn)工序卡片；自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)床完成的工序，還有機(jī)床調(diào)整卡片。
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。
機(jī)械加工工序卡片是每個(gè)工序詳細(xì)制訂時(shí)，用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)，用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。
3.5.2 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始資料
制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，必須具備下列原始資料：
1.產(chǎn)品的全套技術(shù)文件，包括產(chǎn)品的全套圖紙、產(chǎn)品的驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。
2.毛坯圖及毛坯制造方法。工藝人員應(yīng)研究毛坯圖，了解毛坯余量，結(jié)構(gòu)工藝性，以及鑄件分型面，澆口、冒口的位置，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。
3.車間的生產(chǎn)條件。即了解工廠的設(shè)備、刀具、夾具、量具的性能、規(guī)格及精度狀況；生產(chǎn)面積；工人的技術(shù)水平；專用設(shè)備；工藝裝備的制造性能等。
4.各種技術(shù)資料。包括有關(guān)的手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、以及國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的工藝技術(shù)等。
3.7 工藝方案的制定
鍛
鍛造出毛坯Φ110x670
熱處理
正火處理
數(shù)車
第一次裝夾粗,鉆中心孔,精車外圓輪廓,割槽,再次掉頭裝夾裝頂尖
,粗,精車外圓輪廓,割槽,
銑
銑床銑鍵槽
滾
滾齒
綜檢
入庫(kù)
3.8 切削用量及工時(shí)的計(jì)算
工序三 第一次裝夾粗,鉆中心孔,精車外圓輪廓,割槽,再次掉頭裝夾裝頂尖,粗,精車外圓輪廓,割槽,。
1. 加工條件
工件材料：45#,σb=0.16GPa HB=200~241。
加工要求：第一次裝夾粗,鉆中心孔,精車外圓輪廓,割槽,再次掉頭裝夾裝頂尖,粗,精車外圓輪廓,割槽,
機(jī)床：CK6140。
刀具：外圓車刀,割刀
2. 切削用量
工步1
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊(cè)》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.8mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊(cè)》表8，壽命T=180min
計(jì)算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算切削速度按《切削手冊(cè)》表14，查得Vf＝80m/min(，n=240r/min
工步2
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊(cè)》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.3mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊(cè)》表8，壽命T=180min
計(jì)算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算切削速度按《切削手冊(cè)》表14，查得Vf＝150m/min(，n=520r/min
工步3
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊(cè)》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.5mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊(cè)》表8，壽命T=180min
計(jì)算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算切削速度按《切削手冊(cè)》表14，查得Vf＝120m/min(，n=450r/min
工步4
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊(cè)》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.8mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊(cè)》表8，壽命T=180min
計(jì)算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算切削速度按《削手冊(cè)》表14，查得Vf＝8m/min(，n=240r/min
工步5
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.3mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊(cè)》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.2mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊(cè)》表8，壽命T=180min
計(jì)算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算切削速度按《削手冊(cè)》表14，查得Vf＝150m/min(，n=520r/min
工步6
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊(cè)》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.5mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊(cè)》表8，壽命T=180min
計(jì)算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算切削速度按《削手冊(cè)》表14，查得Vf＝120m/min(，n=450r/min
工序四 銑床銑鍵槽。
1. 加工條件
工件材料：45#,σb=0.16GPa HB=200~241。
加工要求：銑床銑鍵槽
機(jī)床：X52k。
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）。選擇刀具前角γo＝18°后角αo＝10°,主偏角Kr=60°,副偏角Kr’=8°
2. 切削用量
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊(cè)》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.75mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊(cè)》表8，壽命T=180min
計(jì)算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算切削速度按《切削手冊(cè)》表14，查得Vf＝80m/min(，n=235r/min
第4章 銑床夾具設(shè)計(jì)
4.1 夾具的組成
雖然夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結(jié)構(gòu)或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個(gè)組成部分，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。定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度。
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
這種元件用于將夾具與機(jī)床連接并確定夾具對(duì)機(jī)床主軸、工作臺(tái)或?qū)к壍南嗷ノ恢谩?
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正確位置的元件稱為對(duì)刀元件，用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件稱為導(dǎo)向元件。
5．其它裝置或元件
根據(jù)加工需要，有些夾具上還設(shè)有分度裝置、靠模裝置、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)化了的其它聯(lián)接元件。
6．夾具體
夾具體是夾具的基體骨架，用來(lái)配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形狀。
上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。
4.2 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，以實(shí)現(xiàn)工件的六點(diǎn)定位。用定位元件選用時(shí)，應(yīng)按工件定位基準(zhǔn)面和定位元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行選擇。
4.2.1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，以基準(zhǔn)面粗糙不平或毛坯面定位時(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、平面度精度較高的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用支承板定位元件，用于面定位時(shí)用不帶斜槽的支承板，通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利清除切屑。
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。但須注意，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.以毛坯面作為基準(zhǔn)平面，調(diào)節(jié)時(shí)可按定位面質(zhì)量和面積大小分別選用可調(diào)支承作定位元件。
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)，可選用輔助支承作輔助定位元件，但須注意，輔助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新調(diào)整支承點(diǎn)高度，支承位置應(yīng)選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。
4.2.2工件以外圓柱定位
1.當(dāng)工件的對(duì)稱度要求較高時(shí)，可選用V形塊定位。V形塊工作面間的夾角α常取60°、90°、120°三種，其中應(yīng)用最多的是90°V形塊。90°V形塊的典型結(jié)構(gòu)和尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，使用時(shí)可根據(jù)定位圓柱面的長(zhǎng)度和直徑進(jìn)行選擇。V形塊結(jié)構(gòu)有多種形式，有的V形塊適用于較長(zhǎng)的加工過(guò)的圓柱面定位；有的V形塊適于較長(zhǎng)的粗糙的圓柱面定位；有的V形塊適用于尺寸較大的圓柱面定位，這種V形塊底座采用鑄件，V形面采用淬火鋼件，V塊是由兩者鑲合而成。
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。大型軸類和曲軸等不宜以整個(gè)圓孔定位的工件，可選用半圓定位座。
4.2.3工件以內(nèi)孔定位
1.工件上定位內(nèi)孔較小時(shí)，常選用定位銷作定位元件。圓柱定位銷的結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，不同直徑的定位銷有其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)工件定位內(nèi)孔的直徑選用。當(dāng)工件圓柱孔用孔端邊緣定位時(shí)，需選用圓錐定位銷。當(dāng)工件圓孔端邊緣形狀精度較差時(shí)，選用圓錐定位銷；當(dāng)工件需平面和圓孔端邊緣同時(shí)定位時(shí)，選用浮動(dòng)錐銷。
2.在套類、盤(pán)類零件的車削、磨削和齒輪加工中，大都選用心軸定位，為了便于夾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。因此，這類心軸通常是帶臺(tái)階定位面的心軸，當(dāng)工件以內(nèi)花鍵為定位基準(zhǔn)時(shí)，可選用外花鍵軸，當(dāng)內(nèi)孔帶有花鍵槽時(shí)，可在圓柱心軸上設(shè)置鍵槽配裝鍵塊；當(dāng)工件內(nèi)孔精度很高，而加工時(shí)工件力矩很小時(shí)，可選用小錐度心軸定位。
綜上：正確定位，必須選對(duì)定位基準(zhǔn)。
4.2.4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)常與工件接觸和磨擦，容易磨損，為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持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，受工件重力、夾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，避免使用中變形和損壞。
4.定位元件應(yīng)有較好的工藝性。定位元件應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，便于制造、裝配和更換。
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。
4.2.5常用定位元件所能限制的自由度
定位元件可按工件典型定位基準(zhǔn)面分為以下幾類：
1.用于平面定位的定位元件：括固定支承（釘支承和板支承），自位支承，可調(diào)支承和輔支承。
2.用于外圓柱面定位的定位元件：括V形架，定位套和半圓定位座等。
3.用于孔定位的定位元件：括定位銷（圓柱定位銷和圓錐定位銷），圓柱心軸和小錐度心軸。
4.3 夾具的作用
夾具是用于機(jī)加工、檢測(cè)、裝配、焊接和其它制造工藝的一種工藝設(shè)備，它將工件定位并牢固地夾持在一個(gè)確定的位置上，以便按工藝要求加工工件。它的主要作用是：可靠地保證工件的加工質(zhì)量，提高加工效率，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。不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。夾具對(duì)加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有直接影響?；ㄙM(fèi)在夾具設(shè)計(jì)和制造的時(shí)間不論在改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品或開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品中，在生產(chǎn)周期中都占有較大比重。所以，制造業(yè)中非常重視對(duì)夾具的研究。夾具設(shè)計(jì)是制造過(guò)程的一個(gè)重要組成部分，廣泛用于各種制造工序中，并因不同的批量如單件、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)而使用和開(kāi)發(fā)不同的夾具。
4.4 夾具的分類
（1）通用夾具
通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同攻堅(jiān)的家具。例如，車床上的三爪卡盤(pán)和四爪卡盤(pán)、頂尖和雞心夾頭；銑床上的平口鉗、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。這類夾具一般已經(jīng)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。
（2）專用夾具
專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門(mén)設(shè)計(jì)的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點(diǎn)。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。
（3）組合夾具
組合夾具是在機(jī)床夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，由一整套預(yù)先制造好的，具有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件，按照組合化的原理，針對(duì)工件的加工要求組裝成各種專用夾具。夾具使用完畢后，可以拆卸，留待組裝新夾具時(shí)使用。
組合夾具的應(yīng)用范圍十分廣泛。它最適合于品種多、產(chǎn)品變化快、新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)等場(chǎng)合，在批量生產(chǎn)中也可利用組合夾具代替臨時(shí)短缺的專用夾具，以滿足生產(chǎn)要求。用組合夾具元件可以組裝成各類機(jī)床夾具。數(shù)控機(jī)床和柔性制造單元的出現(xiàn)，更加推動(dòng)了組合夾具技術(shù)的進(jìn)步，擴(kuò)大了組合夾具的應(yīng)用范圍。
組合夾具具有以下特點(diǎn)：
a/組合夾具元件可供多次使用，但其一旦組裝成某個(gè)夾具后，該夾具結(jié)構(gòu)仍屬專用性，只能一次使用。當(dāng)變換加工對(duì)象時(shí)，一般仍需全部拆開(kāi)，重新組裝成新夾具結(jié)構(gòu)，以滿足新工件的加工要求。
b/和專用夾具不一樣，組合夾具的最終精度，是靠各組成元件的精度，直接組合來(lái)保證的，不允許進(jìn)行任何補(bǔ)充加工，否則無(wú)法保證元件的互換性。
c/由于組合夾具是由各標(biāo)準(zhǔn)元件組合起來(lái)的，因此剛性較差，尤其是元件連接的結(jié)合面接觸剛度，對(duì)加工精度影響較大。
d/一般組合夾具的外形尺寸較大，不及專用夾具那樣緊湊。
e/這種夾具不受生產(chǎn)類型的限制，可以隨時(shí)組裝，以應(yīng)生產(chǎn)之急。
（4）拼裝夾具
拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的夾具元件，直接按專用夾具的裝配方法（銷釘定位、螺栓緊固）裝配成的專用夾具。采用拼裝夾具大大縮短了專用夾具的設(shè)計(jì)與制造周期，而且當(dāng)產(chǎn)品改型時(shí)原來(lái)夾具的大部分元件仍可拆下重新使用，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。
（5）通用可調(diào)夾具
通用可調(diào)夾具是指根據(jù)不同尺寸或種類的工件，調(diào)整或更換個(gè)別定位元件或夾緊元件而形成的專用夾具。加工對(duì)象不很確定，通用范圍較大，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。
（6）成組夾具
成組夾具是指專為加工成組工藝中某一組零件而設(shè)計(jì)的可調(diào)夾具。加工對(duì)象明確，只需調(diào)整或更換個(gè)別定位元件或夾緊元件便可使用，調(diào)整范圍只限于本零件組被的工件，適用于成組加工。
通用可調(diào)夾具和成組夾具都是一種比較先進(jìn)的、繼承性好的新型夾具。采用這兩種夾具可大大減少專用夾具數(shù)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，并可有效地促進(jìn)并實(shí)現(xiàn)機(jī)床夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。
通用可調(diào)夾具與成組夾具的區(qū)別在于：前者的加工對(duì)象不很確定，其更換調(diào)整部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往具有較大的適應(yīng)性，通用范圍大；而成組夾具則是為成組加工工藝中一組零件而專門(mén)設(shè)計(jì)的，加工對(duì)象十分明確，可調(diào)范圍也只限于本組內(nèi)的零件，因此后者亦稱為專用可調(diào)夾具。
這兩類夾具不僅適合多品種、小批量生產(chǎn)的需要，而且也能在少品種、較大批量生產(chǎn)中應(yīng)用。
通用可調(diào)夾具與成組夾具都是根據(jù)加工對(duì)象和工藝的相似性，尺寸的相近，對(duì)零件進(jìn)行分類歸組而進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此原理上和結(jié)構(gòu)都比較類同。從原理上說(shuō)，對(duì)同類一組的不同加工對(duì)象，只需要更換或調(diào)整其中個(gè)別定位、夾緊或?qū)虻仍纯墒褂谩慕Y(jié)構(gòu)上看，這兩類夾具通常都是由兩部分組成：一是基本部分，包括夾具體、夾緊傳動(dòng)裝置、操縱機(jī)構(gòu)等。對(duì)于不同的加工對(duì)象，上述部分都是保持不變的。二是可更換調(diào)整部分，即根據(jù)不同加工對(duì)象，通過(guò)更換或調(diào)整某些定位、夾緊或?qū)虻仍?lái)適應(yīng)加工。
這兩類夾具按照可更換調(diào)整部分的工作方式有三種形式：更換式、調(diào)整式和更換調(diào)整式。更換式適用范圍較廣，加工對(duì)象形狀和工藝相似性差些也可適用，同時(shí)工作比較可靠方便。調(diào)整式可減少組成元件的數(shù)量，但調(diào)整要花費(fèi)一定時(shí)間，夾具精度也要受調(diào)整影響。更換調(diào)整式可集中上述兩者的優(yōu)點(diǎn)，故生產(chǎn)中用得較多。一般將主要定位元件或?qū)蛟O(shè)計(jì)成更換式，這樣可使加工精度由更換件本身的精度來(lái)保證，不受或少受其與基本部分組裝誤差的影響。對(duì)輔助定位元件、夾緊元件等則盡可能采用調(diào)整式，這對(duì)同組零件在夾具調(diào)整上可得到較好的兼顧。
4.5專用夾具的組成
（1）定位裝置
這種裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置，即通過(guò)它使工件加工時(shí)相對(duì)于刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)處于正確的位置，如支承釘、支承板、V形塊、定位銷等。
（2）夾緊裝置
它的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時(shí)所占據(jù)的位置在加工過(guò)程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位移，同時(shí)防止或減小振動(dòng)。它通常是一種機(jī)構(gòu)，包括夾緊元件（如夾爪、壓板等），增力及傳動(dòng)裝置（如杠桿、螺紋傳動(dòng)副、斜楔、凸輪等）以及動(dòng)力裝置（如氣缸、油缸）等。
（3）對(duì)刀—引導(dǎo)裝置
它的作用是確定夾具相對(duì)于刀具的位置，或引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工，如對(duì)刀塊、鉆套、鏜套等。
（4）其他元件及裝置
如定向件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設(shè)置的一些裝置，如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。
（5）夾具體
用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件，并與機(jī)床有關(guān)部位連接，以確定夾具相對(duì)于機(jī)床的位置。
4.6 銑夾具設(shè)計(jì)
4.6.1 工件預(yù)加工內(nèi)容
1.該工件其他部位都已經(jīng)加工完畢，工件所待加工的部位為銑鍵槽?；零件的形狀、尺寸及其位置如零件圖2-1所示。
2.零件生產(chǎn)批量10000件，屬中小批量生產(chǎn)。
4.2.2 定位方案
由零件圖可知：中心線和軸線有尺寸要求及平行度要求，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為孔的中心線。為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，在此選用V形塊定心自動(dòng)找到中心線，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。
采用V形塊定心平面定位的方式，保證平面加工的技術(shù)要求。同時(shí)，應(yīng)加一側(cè)面定位支承來(lái)限制一個(gè)沿軸移動(dòng)的自由度。
4.2.3 夾緊方案
夾緊力確定的基本原則
夾緊力是由夾緊元件(裝置)產(chǎn)生的，夾緊力是根據(jù)工序圖或夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中所提供的資料進(jìn)行計(jì)算。夾緊裝置所產(chǎn)生的夾緊力一般是按下述條件和順序進(jìn)行的：
1)按靜力學(xué)的平衡條件，根據(jù)工件受外力的情況計(jì)算所需理論夾緊力。
2)確定夾緊方式和夾緊裝置。
3)確定夾緊裝置所能產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力。
實(shí)際夾緊力比理論夾緊力要大一些，這樣才能安全可靠，確定夾緊力的基本原則是正確選擇夾緊力的方向、著力點(diǎn)和夾緊力的大小。
夾緊力方向確定的基本原則
夾緊力方向主要與定位基準(zhǔn)及工件所受外力的方向有關(guān)，確定的原則是：
1)夾緊力方向應(yīng)保證工件定位的準(zhǔn)確性與可靠性
2）夾緊力方向應(yīng)使工件變形最小
因?yàn)橐环矫娈?dāng)承載表面不同時(shí)，接觸變形不同；另一方面工件在不同方向上的剛性不同。因此，要使工件夾緊變形小，在選擇夾緊力方向時(shí)，最好使承載力表面是定位件與工件定位基準(zhǔn)接觸面積較大的那個(gè)面，并在工件剛性較好的方向上將工件夾緊，以減小變形。加工薄壁套類、盤(pán)類工件時(shí)因?yàn)楣ぜS向比徑向剛性好，所以常采用均布載荷，而不用集中載荷。
3）夾緊力方向所需夾緊力盡可能小
夾緊力作用點(diǎn)的選擇
1）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在支承面中心或支承面內(nèi)使定位穩(wěn)定。
2）夾緊力作用點(diǎn)盡可能靠近被加工表面，以使切削力作用點(diǎn)的力矩小，從而減輕振動(dòng)，防止翻轉(zhuǎn)。
3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位，以防工件產(chǎn)生夾緊變形。
4）夾緊力作用點(diǎn)的數(shù)目應(yīng)盡量使工件在整個(gè)接觸面上夾的均勻，減小夾緊變形。
綜上所述，夾緊力作用點(diǎn)選擇是否合理，對(duì)工件是夾緊變形影響極大。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種因素進(jìn)行分析，確定合理方案。
工件受力分析
夾緊力的大小，對(duì)工件安裝的可靠性，工件與夾具的變形，夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度和傳動(dòng)裝置的選用等都有很大關(guān)系。因此，在夾緊力方向、作用點(diǎn)確定后，尚需確定夾緊力的大小。
工件在加工過(guò)程中受到切削力、離心力、慣性力和工件自身的重力的作用，為保證工件安裝穩(wěn)定可靠，夾緊力必須與上述外力平衡。但在不同條件下，上述各種外力在平衡力系中所起的作用并不相同。如在一般的中小型工件加工起決定作用的是切削力，而重型工件起決定作用的則是工件的重力。此外，切削力在加工過(guò)程中是變化的，工藝系統(tǒng)的剛性和夾緊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率又不同。因此，夾緊力大小的計(jì)算是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，一般只作粗略估算。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在計(jì)算夾緊力大小時(shí)，假定工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過(guò)程穩(wěn)定不變，只考慮切削力（矩）對(duì)夾緊的影響，按靜力平衡原理求出夾緊力的大小。為保證安全再乘以安全系數(shù)。
圖4—1 一端受力
1）工件一端某點(diǎn)受刀具的力
受到徑向切削分力、軸向切削分力、切向切削分力三個(gè)力如圖4—1。
圖4—2 兩端同時(shí)受力
2）當(dāng)兩端同時(shí)加工時(shí)，受力如圖42，夾緊力必須平衡它們，工件才能正常加工，兩端大小相等方向相反，已平衡；由于用短V形塊分別夾緊兩端，分別平衡兩端的；而兩端則分別會(huì)產(chǎn)生力矩使工件扭轉(zhuǎn)，這個(gè)扭轉(zhuǎn)力矩也需要夾緊力平衡。
4.2.4 切削力和夾緊力計(jì)算
由資料[10]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表可得：
切削力公式： 式（2.11）
式中
查資料[10]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得：
即由式2.11得：
切削扭矩公式 ： 式（2.12）
即：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。
由資料[10]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得：
式（2.13）
取，， 即：
螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按式2.6計(jì)算：
式中參數(shù)由資料[10]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過(guò)弧形壓塊壓緊工件。受力簡(jiǎn)圖如下：
圖2.1 受力簡(jiǎn)圖
由資料[10]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得：原動(dòng)力計(jì)算公式 式（2.14）
即：
由上述計(jì)算易得：
因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
4.2.5 誤差分析計(jì)算
該夾具以V型塊定位定心，心軸定心元件中心線與底槽側(cè)面規(guī)定的垂直度偏差0.08mm，槽的公差為mm。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)定的工序公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
式（2.10）
由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：
⑴、平面定位心軸定心的定位誤差 ：
⑵、夾緊誤差 ： 式（2.11）
其中接觸變形位移值：
式（2.12）
⑶、磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷、夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
結(jié) 束 語(yǔ)
機(jī)械制造工藝學(xué)設(shè)計(jì)是在大學(xué)全部基礎(chǔ)課,技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課完成以后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)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),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們大學(xué)幾年的的學(xué)習(xí)中占有重要地位.
就我個(gè)人而言,希望能通過(guò)這次設(shè)計(jì)對(duì)自己即將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練,從中鍛煉自己分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力.通過(guò)本次的機(jī)械制造工藝學(xué)設(shè)計(jì)，使我能夠?qū)?shū)本的知識(shí)做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)，對(duì)資料的查詢與合理的應(yīng)用做了更深入的了解，本次進(jìn)行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過(guò)程的分析、專用夾具的設(shè)計(jì)與分析，對(duì)我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)的課程進(jìn)行了實(shí)際的應(yīng)用與綜合的學(xué)習(xí)。
謝 辭
幾年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)眼即逝，幾個(gè)月的設(shè)計(jì)，就要結(jié)束。在外求學(xué)經(jīng)歷的坎坷使我慢慢成熟，在學(xué)校的這段時(shí)間里，使我收獲很多，所經(jīng)歷的一切將讓我倍加珍惜未來(lái)的生活。
本課題的撰寫(xiě)是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在此，我表示真摯的感謝，從畢業(yè)題目的確定到設(shè)計(jì)的完成，每一步都得到了老師的精心指導(dǎo)，他淵博的學(xué)術(shù)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤勉的工作作風(fēng)、和藹大度的學(xué)者風(fēng)范和對(duì)我的嚴(yán)格要求使我受益匪淺、享用終生。其次，感謝同學(xué)們對(duì)我的支持，在我進(jìn)行資料查找時(shí)，是他們給了我信心和力量！
總之，我的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)和我共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的幾個(gè)月里，我們合作的非常愉快，他們教會(huì)了我許多道理，這是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！感謝學(xué)院的各位老師幾年來(lái)對(duì)我們的教育，感謝學(xué)院能給我們提供這次非常好的學(xué)習(xí)實(shí)踐機(jī)會(huì)！
向在百忙之中評(píng)閱本方案并提出寶貴意見(jiàn)的各位評(píng)委老師表示最誠(chéng)摯的謝意，同時(shí)向所有關(guān)心、幫助和支持我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝，祝他們工作順利，萬(wàn)事如意！
由于本人的學(xué)識(shí)水平、時(shí)間和精力有限，文中肯定有許多不盡人意和不完善之處，我將在以后的工作、學(xué)習(xí)中
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