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寧
課程設(shè)計(論文)
減速箱體1-粗銑四側(cè)凸緣端面、銑底座兩側(cè)上平面夾具設(shè)計
所在學院
專 業(yè)
機械設(shè)計制造及其自動化
班 級
姓 名
學 號
指導老師
2016 年 9月16 日
目 錄
目 錄 2
前 言 5
第1章 工藝設(shè)計 7
1.1 零件的分析 7
1.1.1 零件的作用 7
1.1.2 零件的工藝分析 7
1.2毛坯選擇 8
1.2.1毛坯的種類 8
1.2.2 鑄件制造方法的選擇 8
1.2.3鑄件的尺寸公差與加工余量 8
1.2.4毛坯—零件合圖 9
1.3定位基準的選擇 9
1.4 擬定工藝路線 10
1.4.1確定各表面的加工方法 10
1.4.2加工順序的安排 10
1.4.3確定加工余量 11
1.4.4計算工序尺寸及公差 12
1.5確定各工序切削用量 12
1.6機床及工藝裝備的選擇 13
1.7確定切削用量及基本工時（機動時間） 16
第2章 粗銑四側(cè)凸緣端面、銑底座兩側(cè)上平面夾具設(shè)計 25
2.1 指出存在的問題 25
2.2 夾具設(shè)計 25
2.2.1夾具體設(shè)計 25
2.2.2 定位基準的選擇 25
2.2.3 定位方案和元件設(shè)計 26
2.2.4 定位誤差的計算 26
2.2.5 夾緊力計算 27
2.2.6 夾緊機構(gòu)的設(shè)計 28
2.2.7 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 29
2.2.8確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 31
2.2.9 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 33
總 結(jié) 34
參 考 文 獻 36
摘 要
本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
減速器箱體零件的工藝規(guī)程及其加工夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(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)計中注意改進。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
前 言
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。
減速器箱體零件的工藝規(guī)程及其加工￠52H8孔的夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
第1章 工藝設(shè)計
1.1 零件的分析
1.1.1 零件的作用
減速器箱體是減速器的重要組成零件，它將有關(guān)零件（軸、套、齒輪）連接在一起，保證它們之間有正確的相對位置關(guān)系，使它們能按一定的傳動關(guān)系協(xié)調(diào)的運動。因此，箱體的加工質(zhì)量對機械精度、性能和使用壽命都有直接關(guān)系。減速器的作用（1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。 （2）速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。所以在日常的生活工作中運用得非常廣泛，也起到非常重要的的作用。
1.1.2 零件的工藝分析
減速箱體結(jié)構(gòu)較復雜、加工面多、技術(shù)要求高、機械加工的勞動量大。因此箱體結(jié)構(gòu)工藝性對保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本有重要意義
零件的結(jié)構(gòu)工藝分析主要應(yīng)考慮以下幾個方面：
（1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求應(yīng)經(jīng)濟合理，重要尺寸精度φ35，φ40，φ47公差在0.025之內(nèi)，形位公差垂直度要求0.05之內(nèi),一般尺寸精度為9-11級；
（2）各加工表面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單；
（3）有相互位置要求的表面應(yīng)盡量在一次裝夾中加工；
該箱體在加工時，對φ35和φ40二孔加工要保證孔與孔的孔距高度方向在33±0.03及孔與孔軸線垂直度在0.05之內(nèi)，故對φ35和φ40加工時采用一次定位安裝來加工?！ ?
1.2毛坯選擇
1.2.1毛坯的種類
鑄件HT15-33（適用于形狀復雜的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和鑄造性能）—表1-6HT的牌號、性能及主要用途（機械制造基礎(chǔ)）。
1.2.2 鑄件制造方法的選擇
毛坯制造方法應(yīng)與材料的工藝性、零件的結(jié)構(gòu)形狀及大小、生產(chǎn)類型及特點以及工廠的現(xiàn)有條件相適應(yīng)
毛坯種類
制造精度
（IT）
加工余量
原材料
工件尺寸
工件形狀
砂型鑄造
13級以下
大
HT15-33
各種尺寸
復雜
表1-2各類毛坯的特點及應(yīng)用范圍
1.2.3鑄件的尺寸公差與加工余量
1鑄件的尺寸公差（GB6414-1986）規(guī)定：鑄件尺寸代號為CT，分16級
造型材料
公差等級CT
灰鑄鐵
自硬砂
11~13
表1-4小批和單件生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級
表1-5鑄件尺寸公差數(shù)值（機械制造技術(shù)課程設(shè)計）
2鑄件加工余量表1-6用于成批和大量生產(chǎn)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量等級和表1-7鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量（機械制造技術(shù)課程設(shè)計）
3鑄件最小孔徑
表面類型
成批生產(chǎn)
通孔
15~30MM
表1-8鑄件最小孔徑
1.2.4毛坯—零件合圖
用查表法確定各表面的加工總余量和余量公差。
表1-5鑄件尺寸公差數(shù)值（機械制造技術(shù)課程設(shè)計）
表1-6用于成批和大量生產(chǎn)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量等級和表1-7鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量（機械制造技術(shù)課程設(shè)計）
1.3定位基準的選擇
正確地選擇定位基準是設(shè)計工藝過程的一項重要內(nèi)容，也是保證加工精度的關(guān)鍵。定位基準分為粗基準和精基準。對于無合適定位面的零件可在毛坯上另外專門設(shè)計或加工出定位表面，稱為輔助基準。
定位基準的選擇原則（機械制造基礎(chǔ)P254）
粗基準的選擇原則
（1） 應(yīng)選擇不加工表面為粗基準。
（2） 對于具有較多加工表面的工件，粗基準的選擇，應(yīng)合理分配各加工表面的加工余量，以保證：
1） 各加工表面都有足夠的加工余量；
2） 對某些重要的表面，盡量使其加工余量均勻；
3） 使工件上各加工表面總的金屬切除量最小；
（3） 作為粗基準的表面，應(yīng)盡量平整，沒有澆口，冒口或飛邊等其它表面缺陷，以便定位準確；
（4） 同一尺寸方向上的粗基準表面只能使用一次；
精基準的選擇原則：
（1） 基準重合原則
（2） 基準統(tǒng)一原則
（3） 互為基準原則
（4） 自為基準原則
1.4 擬定工藝路線
1.4.1確定各表面的加工方法
工件各加工表面的加工方法和加工次數(shù)是擬定工藝路線的重要內(nèi)容。主要依據(jù)零件各加工表面本身的技術(shù)要求確定，同時還要綜合考慮生產(chǎn)類型，零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工表面的尺寸，工廠現(xiàn)有的設(shè)備情況，工件材料性質(zhì)和毛坯情況等。
1.4.2加工順序的安排
在確定了零件各表面的加工方法之后，就要安排加工的先后順序，零件加工順序是否合適，對加工質(zhì)量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟性有著較大的影響。
（1） 機械加工順序的安排
在安排機械加工順序時，一般遵循先粗后精．先面后孔．先主后次．基準先行的原則。對于工序內(nèi)容復雜的零件則視具體情況采取工序集中與分散的原則處理。
（2） 加工階段的劃分
對于精度和表面質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)將粗．精加工分開進行。為此，一般將整個工藝過程劃分階段，按加工性質(zhì)和作用不同，一般劃分為粗加工階段．半精加工階段．精加工階段和光整加工階段。這對于保證零件加工質(zhì)量．合理使用機床設(shè)備．及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷及合理安排熱處理工序等有很大好處 。
（3） 熱處理工序的安排
熱處理工序主要用來改善材料的性能及消除應(yīng)力。熱處理的方法．次數(shù)和在工藝路線中的位置，應(yīng)根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。
（退火 正火時效）（人工時效） （氮化）
↓ ↓ ↓
毛坯→粗加工→半精加工→精加工→精磨→細磨
↑ ↑
（調(diào)質(zhì) 退火） （高頻淬火 滲碳淬火整體淬火去應(yīng)力處理）
圖1-4熱處理工序的安排圖（機械制造技術(shù)課程設(shè)計）
由圖可得熱處理安排為 毛坯→粗加工→半精加工→精加工
↑ ↑
（去應(yīng)力退火 時效去應(yīng)力） （表面淬火）
（4） 合理安排輔助工序
輔助工序種類很多，主要包括檢驗．劃線，去毛刺．清洗．平衡．退磁．防銹．包裝等，根據(jù)工藝需要穿插在工序中。
1.4.3確定加工余量
合理確定加工余量對零件的加工質(zhì)量和整個工藝過程的經(jīng)濟性都有很大影響。余量過大（材料．工時．機床．刀具）則消耗大；余量過小，不能去掉加工前道工序存在的誤差和缺陷層，影響加工質(zhì)量，造成廢品。
故應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下盡量減小加工余量。毛坯余量（總余量）已在畫毛坯圖時確定，這里主要是確定工序余量。
（1） 平面加工余量
加工工序
加工長度
加工寬度
粗加工后精銑
≤30
≤100
＞100~300
＞300~1000
1.0mm
1.5mm
1.5mm
2.0mm
表1-38平面加工余量
（2） 鏜孔加工余量
項目
加工直徑
直徑余量
半精鏜
20~80
0.7~1.2mm
精鏜
30~130
0.25~0.40mm
表1-37鏜孔加工余量
（3） 在實心工件上加工H7孔的工序尺寸
零件基本尺寸
鉆
粗鉸
精鉸
Φ8
Φ7.8
Φ7.96
Φ8H7
零件基本尺寸
鉆
擴孔鉆
粗鉸
Φ12
Φ11.0
Φ11.95
Φ12H9
表1-33在實心工件上加工H7孔的工序尺寸
1.4.4計算工序尺寸及公差
工序順序確定后，就要計算各個工序加工時所應(yīng)達到的工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差的確定與工序余量大小．工序尺寸的標注方法．基準選擇．中間工序安排等密切相關(guān)，是一項細致的工作。
1.5確定各工序切削用量
在單件小批生產(chǎn)中，各工序的切削用量一般由操作工人根據(jù)具體情況自己確定，以簡化工藝文件。
在大批大量生產(chǎn)中則應(yīng)科學地．嚴格地選擇切削用量，以充分發(fā)揮高效率設(shè)備的潛力和作用。切削用量的選用與下列因素有關(guān)：生產(chǎn)率，加工質(zhì)量（主要是表面粗糙），切削力所收起的工藝系統(tǒng)彈性變形，工藝系統(tǒng)的振動，刀具耐用度，機床功率等。在綜合考慮上述因素的基礎(chǔ)上，使背吃刀量ap，進給量f ，切削速度v的積最大。一般應(yīng)先盡量取在的ap，其次盡量取大的進給量f，最后取合適的切削速度v.
1.6機床及工藝裝備的選擇
選擇機床：數(shù)控銑床．臥式鏜床。夾具（專用夾具）
選擇機床和工藝裝備的總原則是根據(jù)生產(chǎn)類型與加工要求使所選擇的機床及工藝裝備既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟合理。中批生產(chǎn)時，通常采用通用機床加專用工．夾具；在大批大量生產(chǎn)條件下，多采用高效率專用機床．組合機床流水線．自動線與隨行夾具。
在需要改裝設(shè)備或設(shè)計專用機床時，應(yīng)根據(jù)具體要求提出設(shè)計任務(wù)書，其中包括與加工工序內(nèi)容有關(guān)的必要參數(shù)，所要求的生產(chǎn)率．保證產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)條件以及機床的總體布置形式等。
在選擇工藝裝備時，既工考慮適應(yīng)性又要注意新技術(shù)的應(yīng)用，當需要設(shè)計專用刀具．量具時，也應(yīng)提出設(shè)計任務(wù)書。
機械加工工藝過程卡片
零件名稱
減速箱體
材料牌號
HT15-33
毛坯種類
灰鑄鐵
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
工藝裝備
010
毛坯鑄造
砂型鑄造
自硬砂為造型材料
020
熱處理1
去應(yīng)力退火
030
粗/半精底面
加工
180，170尺寸加工
銑床X52K
立銑刀，專用夾具1，機械卡尺
040
粗銑四側(cè)凸緣端面，各端面加工余量為0.5mm
粗銑四側(cè)凸緣端面，各端面加工余量為0.5mm
銑床X52K
面銑刀（高速鋼），專用夾具1，機械卡尺
050
銑底座兩側(cè)上平面，高15mm，表面粗糙度為Ra值2.5um
高15mm尺寸加工
銑床X52K
面銑刀（高速鋼），專用夾具1，機械卡尺
060
孔粗/半精加工
Φ35，Φ40
臥式鏜床
單刃鏜刀，專用夾具2，機械卡尺
070
鉆孔
Φ12
080
孔粗/半精加工
Φ75，Φ47
臥式鏜床
單刃鏜刀，專用夾具3，機械卡尺
090
面粗/半精加工
2，45
臥式鏜床
單刃鏜刀，專用夾具3，機械卡尺
100
鉆孔
Φ8，Φ9，Φ14，M5-7H
臥式鏜床
鉆頭，鉸刀，絲攻，機械卡尺
110
熱處理2
表面淬火
120
面精加工
15，2，45
臥式鏜床
精銑刀，專用夾具2，機械卡尺
130
孔精加工
Φ35，Φ40，
Φ47
臥式鏜床
雙刃鏜刀，專用夾具2與3，機械卡尺
編制（日期）
審核（日期）
共（ ）頁 第（?。╉?
機械加工工藝卡片
零件名稱
減速箱體
材料牌號
HT15-33
毛坯
種類
灰鑄鐵
工序
裝夾工步
工序內(nèi)容
背吃刀量
切削速
度m/s
每分鐘
轉(zhuǎn)數(shù)
進給量mm/r
設(shè)備
名稱
工藝裝備
030
1
180，170
3.5
040
1
15
1.4，1.1，
050
1
117，130，127
1.5，0.75，
060
2
Φ35，
Φ40
1.45，0.6，
1/3
0.3
070
1
Φ12
12，0.425，
0.45
0.52~0.64
臥式
鏜床
鉆頭
080
1
Φ75
2.25
080
2
Φ47
1.45，0.6，
090
2
2，45
0.55，2.3
100
1
Φ8，Φ9，Φ14
8，0.08， 9，14
0.45
0.36~0.44
0.47~0.57
0.61~0.75
臥式
鏜床
鉆頭
100
1
M5-7H
4.8，
0.45
0.27~0.33
臥式
鏜床
鉆頭
編制
（日期）
審核
（日期）
共（ ）頁 第（?。╉?
1.7確定切削用量及基本工時（機動時間）
工序：粗、半精底面加工
機床：銑床X52K
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10]
（1）粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序40：粗銑四側(cè)凸緣端面，各端面加工余量為0.5mm
機床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
刀具切入長度：精銑時
由工序5可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序70：底平面5XΦ9孔
機床：組合鉆床
刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀
（1）鉆底面底平面5XΦ9孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序80、90：粗銑精銑Φ55端面(A-A視圖)
機床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序4：粗銑頂端面
機床：銑床X52K
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀YG8，硬質(zhì)合金立銑刀YT15
（1）粗銑
銑刀直徑，齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序5：粗鏜Φ40，Φ35孔
機床：鏜床
刀具：高速鋼刀具
（1）粗鏜孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
（2）粗鏜孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
工序7：精銑Φ35端面
機床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
由工序5可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序10：鉆兩側(cè)面孔
機床：組合鉆床
刀具：麻花鉆
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序11：精鏜前后端面支承孔
機床：組合鏜床
刀具：高速鋼刀具
（1）精鏜孔
切削深度：
進給量：根據(jù)切削深度，再參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66。因此確定進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
工序200：鉆各個螺紋孔并攻絲
機床：組合攻絲機
刀具：釩鋼機動絲錐
（1）螺孔攻絲
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.105，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： （盲孔）
機動時間：
第2章 粗銑四側(cè)凸緣端面、銑底座兩側(cè)上平面夾具設(shè)計
2.1 指出存在的問題
為了提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。對于粗銑四側(cè)凸緣端面、銑底座兩側(cè)上平面夾具夾具設(shè)計，由于對加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時，主要考慮如何降低降低生產(chǎn)成本和降低勞動強度。
2.2 夾具設(shè)計
2.2.1夾具體設(shè)計
設(shè)計夾具，首先要仔細分析加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計方案；在滿足加工精度的條件下，合理的進行安裝、定位、夾緊；在完成夾具草圖后，進一步考慮零件間的連接關(guān)系和螺釘、螺母、定位銷等的固定方式，設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)個零部件間的相對運動；根據(jù)零件的使用要求，選擇相應(yīng)的材料。
完成鉆床夾具的所有設(shè)計后，用AutoCAD進行二位圖形的繪制，首先畫裝配圖，然后從裝配圖上拆畫零件圖，標注相關(guān)尺寸及技術(shù)要求，最后進行論文撰寫、整理、修改完成該課程設(shè)計。
2.2.2 定位基準的選擇
在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準，稱為定位基準。據(jù)《夾具手冊》知定位基準應(yīng)盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準進行加工。該零件以三面定位，箱體上的裝配基準為平面，而它們又是箱體上其他要素的設(shè)計基準，因此以這些裝配基準平面作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高箱體各主要表面的相互位置精度。有零件圖可知,根據(jù)本道工序，選底面和側(cè)面為定位基準。
2.2.3 定位方案和元件設(shè)計
根據(jù)以上零件的結(jié)構(gòu)分析以及定位基準的選擇，可得定位基準為平面，因此可選擇定位元件為支承板,如圖4.1定位支承板所示。
圖4.1 定位支承板
根據(jù)工序圖及對零件的結(jié)構(gòu)的分析，本道工序需限制4個自由度，為了增加定位的可靠行，實際限制了其6個自由度。本夾具采用6點定位原則，用兩個固定的支撐板作為一大平面即D面，限制了工件的兩個旋轉(zhuǎn)自由度和一個移動自由度；用W面作為一小平面，限制了工件的一個旋轉(zhuǎn)自由度和一個移動自由度；用一個底面來限制了工件上下移動自由度。
2.2.4 定位誤差的計算
⑴ 定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
2.2.5 夾緊力計算
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得：
所以有：
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下：
圖4.1受力簡圖
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
2.2.6 夾緊機構(gòu)的設(shè)計
采用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實現(xiàn)夾緊工件的機構(gòu)，統(tǒng)稱螺旋夾緊機構(gòu)。由于這類夾緊機構(gòu)簡單，夾緊可靠，通用性大，故在機床夾具中得到廣泛運用。它的主要缺點是夾緊和松開工件時比較費力。
本夾具采用移動壓板進行夾緊，同時保證了夾緊可靠和動作迅速的要求。同時，由于移動壓板標準件，可直接購買，降低了夾具的制造成本。
夾緊力的計算
單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按下列計算：
式中： W0——單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）；
Q ——原始作用力（N）；
L——作用力臂（mm）；
——螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm），其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定，參見《機床夾具設(shè)計手冊》第三版表1-2-20；
——螺桿端部與工件間的摩擦角（°）；
——螺紋中徑之半（mm）；
——螺旋升角（°），參見《機床夾具設(shè)計手冊》第三版表1-2-21；
——螺旋副的當量摩擦角（°）， 式中為螺旋副的摩擦角（°），β為螺紋牙型半角（°），參見《機床夾具設(shè)計手冊》第三版表1-2-22。
2.2.7 定向鍵與對刀裝置設(shè)計
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖4.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表4.4：
表4.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖4.3所示：
圖4.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表4.5：
表4.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
2.2.8確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體：夾具的定位、引導、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復雜的基礎(chǔ)件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計時也應(yīng)加以考慮。
夾具體設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設(shè)加強筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
工件裝夾方案確定以后，根據(jù)定位元件及夾緊機構(gòu)所需要的空間范圍及機床工作臺的尺寸，確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
2.2.9 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。
總 結(jié)
課程設(shè)計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學四年里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質(zhì)量、機床夾具設(shè)計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結(jié)合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，來完成本次設(shè)計。
在這次課程設(shè)計中培養(yǎng)了自己自學的能力，學會了翻閱資料、查找國家標準。從資料書中了解了許多工藝設(shè)計知識。回想起這學期的經(jīng)歷，用一句話就是忙碌并快樂著。遇到困難的做不出來的時候真的是很痛苦，而當做了很久終于做出來的時候又有一種快樂的感覺。其中的艱辛和滿足只有親自經(jīng)歷了才能體驗到，從剛拿到題目的迷茫，到設(shè)計過程中一點點的明了，再到迷茫，再到最終的結(jié)果，確實讓自己學到了許多東西，不光是對專業(yè)知識的復習和鞏固，更重要的是在這個設(shè)計過程中讓自己學會了面對困難時不要退縮的精神，很多問題只要再堅持一點點就可以解決的。設(shè)計中體會到了我們學機械的思維必須縝密，考慮問題必須周全。
當然在本次課程設(shè)計中也找到了自己的不足，很多以前學過的專業(yè)知識都感到很陌生了，不得不再去補習，重新復習一遍。
課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學完大學四年來所學的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實習的一次理論與實踐相結(jié)合的綜合訓練。這次設(shè)計雖然只有三個月時間，但在這三個月時間中使我對這次課程設(shè)計有了很深的體會。 這次課程設(shè)計使我以前所掌握的關(guān)于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運用設(shè)計與工藝等方面的知識； 以及自己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高；再次體會到理論與實踐相結(jié)合時，理論與實踐也存在差異。
回顧起此次課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到完成定稿，從理論到實踐，在整整一學期的日子里，可以說學到了很多很多的的東西，同時鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正的實用，在生產(chǎn)過程中得到應(yīng)用。在設(shè)計的過程中遇到了許多問題，當然也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計，讓自己把以前所學過的知識重新復習了一遍。
這次課程設(shè)計雖然順利完成了，也解決了許多問題，也碰到了許多問題，在官中偉老師的辛勤指導下，都游韌而解。同時，在官老師的身上我也學得到很多額外的知識，在此我表示深深的感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位教研室指導老師再次表示忠心的感謝！
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參 考 文 獻
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