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1、应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1 前 言 课题介绍 在机械制造工艺过程中，在机床上对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件的正确位置固定不动，这一任务就是由夹具完成。机床夹具为机床的一种附加装置，安装工件后使之获得相对于机床或刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。课题背景及发展趋势 夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具
2、与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。它主要表现在以下几个方面：（1）加强机床夹具的三化工作 为了加速新产品的投产，简化设计工作，加速工艺装备的准备工作，以获得良好的技术经济效果，必须重视机床夹具的标准化，系列化和通用化工作。（2）大力研制推广实用新型机床夹具 在单件，小批生产或新产品试制中，应推广使用组合夹
3、具和半组合夹具。在多品种，中小批生产中，应大力推广使用可调夹具，尤其是成组夹具。（3）提高夹具的机械化，自动化水平 近十几年来，高效，自动化夹具得到了迅速的发展。主要原因是：一方面由于数控机床，组合机床及其它高效自动化机床的出现，要求夹具能适应机床的要求，才能更好的发挥机床的作用。另一方面，如采用气动、电动等自动化夹具夹紧，避免了手工操作用划线等方法来定位工件，缩短了安装工件的时间，减轻了劳动强度，大大提高了生产效率。精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计 2 1 C6150 车床主轴箱零件的分析 1.1 零件的作用 题目给出的零件是 c6150 车床主轴箱体，主轴箱体起着支持
4、和固定轴系零件,保证轴系运转精度和良好润滑及密封等重要作用。主轴箱是 C6150 车床的关键零件。一旦主轴箱的旋转精度降低，则机床的使用价值也将大打折扣。1.2 车床主轴箱的主要技术要求 1.2.1 尺寸精度和表面粗糙度 图 1 主轴箱零件图 Fig.1 Spindle box parts diagram 车主轴箱的内孔和安装平面是决定工件精度的关键表面，其精度要求最高，一般不低于 IT8 级；车主轴箱内孔的圆度直接影响加工工件的轴承孔精度，故要求较高，其误差不大于尺寸的30%。1.3 工艺过程分组 车主轴箱结构较为复杂，精度要求也较高，在批量的生产条件下，车主轴箱的机械应用技术学院毕业综合训
5、练报告（论文）1 加工工艺过程有三组加工表面。第一阶段：以毛坯面为基准，铣上平面和铣左右端平面。第二阶段：以下平面为基准，钻各螺纹孔及镗轴承孔。精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计 2 2 工艺规程的设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200，由于零件年生产量为 8000 件，已达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较大。故采用铸造成型。它的毛坯精度较高，加工余量较小，对提高生产率，保证加工质量也是有利的。2.2 基准的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题
6、百出，更有甚者，还会零件的大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：一般箱体类零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀。该车床主轴箱最先加工的是主轴箱底面和上表面。精基准的选择：常以车床主轴箱零件的装配基准或专门加工的一面两孔定位，使得基准统一。该工件有一定的尺寸精度和相互位置精度要求；孔轴线之间也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。为了保证以上几项要求，加工车床主轴箱上表面时，应以底面为精基准，使上表面加工时的定位基准与设计基准重合；加工孔时，仍以底面为主要定位基准，并与底面上的两孔组成典型的一面两孔定位方式。这样，孔的加工，其定位基准既符合基准
7、统一的原则，也符合基准重合的原则，有利于保证孔轴线与底面（装配基准面）的尺寸精度和平行度。基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面或其组合,在机器零件的设计和加工过程中,按不同要求选择哪些点、线、面作为基准,是直接影响零件加工工艺性和表面间尺寸、位置精度的主要因素之一。定位基准的选择与工艺过程的制订有密切的关系，故有必要多设想几种定位方案比较他们的优缺点，周密地考虑定位方案与工艺过程的关系，尤其对加工精度的影响。合理选择定位基准对保证加工精度和确保加工顺序都有决定性的影响，基准的选择其实就是基面的选择。根据作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准：零件
8、设计图样上所采用的基准，称为设计基准。这是设计人员从零件的工作条件、性能要求出发，适当考虑加工工艺性而选定的。一个零件图上可以有一个也可以有多个设计基准。工艺基准：零件在工艺过程中所采用的基准，成为工艺基准。其中又包括工艺基准、定位基准、测量基准和装配基准，现分析如下。应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1 1）设计基准 设计基准就是在零件设计图纸上用来确定其他点、线和面的位置的基准。即零件图纸上标注尺寸的起点。2）工艺基准 工艺基准是在加工装配过程中所采用的基准。根据用途的不同可分为：定位基准、工序基准、装配基准和测量基准。（1）定位基准:工件在机床上或夹具中进行加工时用作定位的基准，称为定
9、位基准。当加工主轴颈时，其位置是由夹具上定位相接的面确定的，故该接触面即是本道工序的定位基准。（2）工序基准:在工序图中，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。应对各工序中的工件加工面作具体分析、确定某面或线作为该工序的基准。工序基准采用工件上实际表面的点、线、面以外，还可以是工件表面的几何中心、对称面或对称线等。（3）测量基准:在测量时所采用的基准，称为测量基准。根据不同工序要求测量已加工平面位置时使用不同的测量基准，如测量曲轴总长时应以曲轴两端面为测量基准。2.2.1 零件表面加工方法的选择 零件表面的加工方法，首先取决于加工表面应有的技术要求。但应注意，这
10、些技术要求不是一定就是零件图所规定的要求，有时还可能由于工艺上的原因而在某些方面高于零件图上的要求。如果由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求，或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。当明确了各加工表面的技术要求后，即可据此选择能保证该要求的最终加工方法，并确定需几个工步的加工方法。所选择的加工方法，应满足零件的质量、良好的加工经济性和高的经济效率的要求。为此，选择加工方法时应考虑以下各因素：任一种加工方法 比如能获得的加工精度和表面粗糙度都有一个相当大的范围，但只有在某一个较窄的范围才是经济的，这个范围的加工精度就是经济加工精度。为此，在选择加工方法时，应选择相应的能获得经济加工精
11、度的加工方法。例如，公差为 IT7 级的和表面粗糙度为Ra0.4 外圆表面，通过精心车削可以达到精度要求，但不如采用摸削经济。各种加工方法可达到的经济加工精度和表面粗糙度，可参阅工艺设计手册中的有关资料。要考虑工件材料的性质 例如，对淬火钢应采用磨削加工，但对有色金属采用磨削加工就会发生困难，所以一般采用金刚镗削或高速精细车削加工。要考虑工件的结构形状和尺寸大小 例如，回转工件可以用车削或磨削等加工孔，而壳体上 IT7 级公差的孔，一般就不宜采用车削或磨削，而通常采用镗削或铰削加工。孔径小的宜采用铰孔，孔径大或长度精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计 2 较短的孔宜采用镗孔。
12、要考虑生产率和经济性要求 大批大量生产时，应采用高效率的先进工艺，如平面和孔的加工采用拉削代替普通的铣、刨和镗孔等加工方法。甚至可以从根本上改变毛坯的制造方法，以减少机械加工的劳动量。要考虑工厂或车间的现有设备情况和技术条件。选择加工方法时应充分利用现有的设备，挖掘企业的潜力，发挥工人的积极性和创造性。但也应考虑不断改进现有的加工方法和设备，采用新技术和提高工艺水平，此外还应考虑设备负荷的平衡。2.2.2 加工顺序的安排 零件表面的加工方法确定之后，就要安排加工的先后顺序，同时还要安排热处理、检验等其他工序在工艺过程中的位置。零件加工顺序安排的是否合适，对加工质量、生产效率率和经济性有较大的影
13、响。现将有关加工顺序安排的原则和应注意的问题分述如下。加工工艺的划分 1）零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分为几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可以划分如下几个阶段：（1）粗加工阶段：这个阶段主要任务是却去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率的问题。（2）半精加工阶段：这阶段的作用是为零件主要表面的精加工做好准备（达到一定的精度和表面粗糙度，的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝、铣键槽等），一般在热加工以前进行。（3
14、）精加工阶段：对于零件上的精度和表面粗糙度要求高（精度在 IT7 级或以上，表面粗糙度在 Ra0.8 以下的表面，还要安排精加工阶段。这个阶段的任务主要是提高加工表面的各项精度要求和降低表面粗糙度。有时由于毛坯余量特别大，加工表面十分粗糙，在粗加工前还需要去黑皮的加工阶段，称荒加工阶段。为了及时地发现毛坯的缺陷和减少运输工作量，通常把荒加工放在毛坯车间中进行。此外，对零件上的精度和表面粗糙要求特高的表面还应在精加工后进行光整加工。称为光整加工阶段。2）机械加工顺序的安排 一个零件上往往有几个加工表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求
15、，各表面的加工顺序就不能随便安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1 3）热处理工序的安排 热处理工序在工艺过程中的安排是否恰当，是影响零件加工质量和材料使用性能的重要因素。热处理的方法、次数和在工艺过程中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。（1）退火或正火:为了得到较好的表面质量、减少刀具磨损，需要对毛坯预先进行热处理，以消除组织的不均匀，降低硬度、细化晶粒，提高加工性。对高碳钢零件用退火降低其硬度，对低碳钢零件却要用正火的办法提高其硬度；对锻造毛坯，因表面软硬不均不利于切削，
16、通常也进行正火处理。退火、正火等，一般应安排在机械加工之前进行。（2）时效:为了消除残余应力应进行时效处理（其中包括人工时效和自然时效）。残余应力无论在应力制造还是在切削加工时都会残留下来，不设法消除就会引起工件变形，降低产品质量，甚至造成废品。对于一般铸件，只需在粗加工后进行一次时效处理即可，或在铸造毛坯以后安排一次时效处理。（3）淬火:淬火可提高材料的机械性能（硬度和抗拉强度等）。淬火后尚需回火以取得所需要的硬度与组织。由于工件淬火后常产生较大的变形，因此，淬火工序一般安排在精加工阶段的磨削加工之后进行。（4）渗碳:由于渗碳的温度高，容易产生变形，因此一般渗碳工序安排在精加工之前进行。氮化
17、处理是为了提高零件的表面硬度和抗腐蚀性，一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前。氮化处理前应调质。4）辅助工序的安排 辅助工序种类很多，包括中间检验、洗涤、防锈、特种检验和表面热处理等。（1）检验：检验工序一般安排粗加工全部结束之后，精加工之前；送往外车间加工的前后（特别是热处理前后）；化费工时用于工序和重要工序的前后。以便及时控制质量，避免浪费工时。（2）特种检验：X 射线、超声波探伤等多用于工件材料内部质量的检验，一般安排在工艺过程的开始。荧光检验、磁力探伤主要用于工件表面质量的检验，通常安排在精加工阶段。如果用于检验毛坯的裂纹，则安排在加工前进行。（3）清洗、涂防锈油：一般安排在
18、最后工序。2.3 制定工艺路线 由于生产类型为大批生产，故在使零件的几何性状、尺寸精度几位置精度等技术要求得到合理的保证的前提下，应采用专用的夹具，并应尽量使工序集中起来提高生产率，处此之外，还应考虑经济效果，以使生产成本尽量提高。根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，设计了两种工艺路线来达到加工目的：精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计 2 表 2.1 工艺路线方案一 Tab2.1 Process route 1 序号 工序内容 1 铸造成型 2 去除铸造应力 3 涂底漆 4 钻、扩侧面三孔，钻、攻6-M10孔 6 镗轴承各孔 7 铣左端平面 8 铣上端平面，铣底平
19、面 10 铣右端平面 11 去除锐边毛剌 12 检验 表 2.2 工艺路线方案二 Tab2.2 Process route 2 序号 工艺内容 1 铸造成型 2 去除铸造应力 3 涂底漆 4 铣上端平面 5 铣底平面 6 铣右端平面 7 铣左端平面 8 钻、扩侧面三孔 9 钻、攻 6-M10 孔 10 镗轴承各孔 11 去除锐边毛剌 12 检验 方案选择：上述两个工艺方案的特点在于：方案一工序比较集中，很混乱，相对方案二来说，减少了装夹次数，体现了工序集中原则，两个方案中，都以底面为基准，保应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1 证了设计基准与工艺基准相重合；通过仔细考虑零件的技术要求，分析两
20、个进行的方案采取的加工手段，最后选加工路方案二。2.3.1 加工阶段的划分 在大批量生产条件下，车主轴箱的机械加工工艺可划分为以下三阶段：（1）粗加工阶段 该阶段是在车主轴箱毛坯铸造和正火后进行的，包括铣端面、钻孔等工序。其主要任务是切除毛坯上大部分余量，同时，可以发现铸件的裂纹或其他缺陷。（2）精加工阶段 车床主轴箱毛坯在粗加工后需要进行调质阶段，然后再进行精加工。精加工阶段包括各钻孔工序，及螺孔等次要表面加工等工序。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 2.4.1 毛坯的制造分析 车床主轴箱零件材料为 HT200 铸件，硬度 HBS 为 127:162。生产类型为大批生产，由机械
21、加工工艺手册表 2.3-22 查得确定毛坯图：图 2.1 主轴箱毛坯图 Fig.2.1 Spindle box rough chart 2.5 确定切削用量及基本工时 工序 1：铸造成型 精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计 2 工序 2：时效热处理 工序 3：铣上端平面，选用机床：X51 铣床 2.5.1 粗铣上端面（1）铣削深度 ap：已知 ap=2.0 mm，可一次走刀切完。（2）进给量 fz：采用不对称端铣以提高进给量，当使用 YG6 硬质合金刀具，铣床功率为 7.5 Kw,（机械加工工艺手册表 3.1-73）fz=0.140.24/mm z 因采用不对称端铣，故选取
22、适当大值 fz=0.20/mm z（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据机械加工工艺手册表 2.4-71 得，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.5mm，由工艺手册表 2.4-72 知，由于铣刀直径d0=100 mm，故刀具寿命 T=10.8103s。（4）确定切削速度cv和每分钟进给量 vf 切削速度cv可由 工艺手册 表 2.4-81 直接查出，当铣刀直径 d0=100 mm，齿数 Z=8时，a=96 mm，v=1.27 m/s,Pm=3.0km，则机床主轴转速 sn=01000dv=10027.11000 =4.04/r s 按机床选取 nw=300/minr 则实际切削速度：cv=1000
23、0wnd=100030010014.3=94.2/minm 实际每分钟进给量：fv=zfZwn=0.210300=600/minmm（5）校验机床功率 由工艺手册表 2.4-81，查得 Pm=3.0km，查表（3.1-73）X51A 型立式铣床说明书知，机床主轴允许功率为 Pcm=7.5 kmPm 因此，所选择得切削用量可以采用，即 ap=2.0 mm，vf=600/minmm，nw=300/minr，vc=94.2/minm，zf=0.20/mm z（6）计算基本工时 应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1 mt=fvL 式中 L=ea180（170100),X=ea180=96180=1.
24、875,取整 X=2，则 L=2(170100)=360 mm，mt=fvL=600360=0.6 min=36 s 2.5.2 精铣上端面 已知 ap=0.7 mm，则根据工艺手册表 2.4-73，当 Ra=3.2 时，f=0.51.0/mm r 取 f=1.0 mm/r，则 zf=zf=100.1=0.1/mm z 查工艺手册表 2.4-81 得，zf=0.1 zmm时，ea=96 mm，v=1.62 m/s,则机床主轴转速：sn=01000dv=10062.11000 =5.16 sr=309.6/minr 按机床选取 wn=375/minr（表 3.1-74）则实际切削速度：cv=10
25、000wnd=100037510014.3=117.75/minm 实际每分钟进给量：vf=fzZnw=0.110375=375/minmm 计算基本工时 mt=fvL=375)100170(2=0.96 min=57.6 s 精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计 2 图 2.2 主轴箱毛坯图 Fig.2.1 Spindle box rough chart 2.5.3 铣底平面（1）粗铣底平面 已知 ap=2.0 mm，则根据工艺手册表 2.4-73 知，zf=0.140.24/mm z 取 zf=0.2/mm z，根据工艺手册表 2.4-81，zf=0.2/mm z时，ea
26、=96 mm，v=1.27 m/s,则机床主轴转速：sn=01000dv=10027.11000 =242.7/minr 按机床选取 wn=300/minr，则实际切削速度：cv=10000wnd=100030010014.3=94.2/minm 实际每分钟进给量：fv=zfZwn=0.210300=600/minmm 计算基本工时 mt=fvL=6004115=0.77 min=46 s 2.5.4 精铣底面 应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1 已知 ap=0.7 mm，则切削用量等参数与精铣底面相同，如下：zf=0.1/mm z，wn=375/r mm，cv=117.75/minm，f
27、v=375/minmm，基本工时：mt=fvL=375460=1.23 min=73.6 s 图 2.2主轴箱铣底平面 Fig.2.2 Spindle box milling bottom plane 2.5.5 钻、扩 2-30 孔（1）钻孔30 钻孔 2-30 时先采取的是钻到24 在扩到30，所以mmD10，切削深度pa：mmap5 进给量f：根据7机械加工工艺手册表 2.4-52，取 f=0.27 mm/r 切削速度V：参照 7机械加工工艺手册表 2.4-53，取smV/15 机床主轴转速n，由式（1.1）有：10001000 14477.7/min3.1424vnrd，取min/50
28、0rn 实际切削速度V，由式（1.2）有：03.1424 5000.26/1000100060d nVm s 被切削层长度l：mml60 刀具切入长度1l：精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计 2 mmmmctgctgkDlr5.633.62120210)21(21 （1）刀具切出长度2l：mml412 取mml32 走刀次数为 1 基本工时2jt：min51.050027.03605.62fnLtj （2）扩孔加工 扩孔30：根据机械加工工艺手册表604.2查表：f=0.27 mm/r，smV/15；min/.3411414.31410001000rdvnc，取min/50
29、0rn smdnvc/367.06010005001414.31000 mmL60，mmctgctgkdDlr4212021014)21(21 扩孔时，由机械加工工艺手册表85.2得：mml282 根据机械制造工艺学表401可得：min68.060/50027.02846021nfllLTj 图 2.3 主轴箱钻、扩侧面三孔 Fig.2.3 Spindle box milling right side plane 2.5.6 钻、攻 6-M10 孔，选用机床：Z35A 钻床 应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1 （1）钻8.5 的孔：选择高速钢麻花钻 0.10/fmm r机 20/mincV
30、m查 1326/minnr查 按机床选取1360/minnr机 20.5/mincVm机 基本工时：8320.096(min)1360 0.1t （2）攻丝 M10 孔：选择 M10 丝攻 0.6/fmm r机 010001000 6382.17(/min)10cVnrd机查 按机床选取392/minnr机 010 3926.15(/min)10001000cd nVm机机 基本工时：8320.055(min)392 0.6t 图 2.4 主轴箱钻、攻 6-M10 孔 Fig.2.4 Spindle box milling right side plane 精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端
31、面工序及夹具的设计 2 2.5.7 镗轴承孔 粗镗孔120 机床：镗床 T618 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：YT5 切削深度pa：2.0pamm，毛坯孔径0118dmm。进给量f：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取mm200，切削深度为Fa=2.0mm。因此确定进给量0.2/fmm r。切削速度V：参照参考文献3表 2.4-9 取2.4/144/minVm sm 机床主轴转速n：10001000 144804.56/min3.14 118Vnrd，按照参考文献3表 3.1-41 取1000/minnr 实际切削速度v:3.14 175 10002.98/10001000 118dn
32、vm s 工作台每分钟进给量mf：0.2 1000200/minmffnmm 被切削层长度l:35lmm 刀具切入长度1l:12.5(2 3)26.3330pralmmtgktg 刀具切出长度2l:mml532 取mml42 行程次数i:1i 机动时间1jt：121356.3340.227 min200jmllltf 查参考文献1，表 2.5-37 工步辅助时间为：2.61min 精镗孔120H12 机床：镗床618T 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5YT 切削深度pa：0.5pamm 进给量f：根据参考文献3表 2.4-66，刀杆伸出长度取mm200，切削深度为Fa=0.5mm。因此确定进给
33、量0.15/fmm r 切削速度V：参照参考文献3表 2.4-9，取3.18/190.8/minVm sm 机床主轴转速n：010001000 190.81029/min3.14 120Vnrd，取1000/minnr 应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1 实际切削速度v，：3.14 39 10003.09/10001000 40dnvm s 工作台每分钟进给量mf：0.15 1000150/minmffnmm 被切削层长度l：35lmm 刀具切入长度1l：10.5(2 3)22.8730pralmmtgktg 刀具切出长度2l：mml532 取mml42 行程次数i：1i 机动时间1jt：
34、121352.8740.279 min150jmllltf 所以该工序总机动工时0.2270.2790.506minjt 查参考文献1，表 2.5-37 工步辅助时间为：1.86min 查参考文献1，表 2.5-37 工步辅助时间为：1.56min 图 2.6 主轴箱 Fig.2.6 Main axle box 2.5.7 钳工 去除锐边毛剌。精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计 2 图 2.7 主轴箱去除锐边毛剌 Fig.2.7 The headstock removal of sharp edge burr 2.5.8 检验 按图示尺寸检验。合格后，防锈入库。图 2.8
35、主轴箱终检 Fig.2.8 Final inspection of the spindle box 应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1 2.6 小结 机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现 精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计 2 3 夹具设计 3.1 概述 在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工，检测的装置，都可统称为“夹具”。对于单件、小批量
36、生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。但是由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低。夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备,分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳等。3.1.1 机床夹具在机械加工中的作用 对工件进行加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，首先要将工件装夹好。工件的装夹方法有两种：一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘
37、上；另一种是工件装夹在夹具上。采用第一种方法夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法无需专用装备，但效率低，一般用于小批生产。批量较大时，大都用夹具装夹工件。用夹具装夹工件有下列优点：（1）能稳定地保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。（2）能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多
38、工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高生产率。（3）能扩大机床的使用范围 （4）能降低成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。3.1.2 机床夹具的分类 机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1 （1）按夹具的使用特点分类 通用夹具 已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，称
39、为通用夹具，如三爪定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。这些夹具已作为机床附件的专门工厂制造供应，只需选购即可。专用夹具 专门为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。专用夹具一般在批量生产中使用。可调夹具 夹具的某些元件可调整或可更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。组合夹具 采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。拼装夹具 用专门的标准化、系列化的拼装夹具而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具
40、更适合在数控机床上使用。（2）按使用机床分类 夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机床夹具等。（3）按夹紧的动力源分类 夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。3.1.3 机床夹具的组成 机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为下面几个部分。（1）定位装置 定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。（2）夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用是不离开已经占据的正确位置。（3）对刀或导向装置 对刀或导向装置
41、用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。（4）连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。（5）夹具体 夹具体是机床夹具的基础件。（6）其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。如需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置；为能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。本次设计要求设计铣上端平面夹具，该零件属于大批生产，零件外精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计 2 形也不适于使用通用夹具，为保证工件加工精度，提高生产效率，设计专用铣床夹具就显得非常必要。3.2 铣上端平面夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低
42、劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计铣上端平面，本夹具将用与铣床。刀具为50 标准高速钢锥柄铣刀，齿数为 6。对工件进行铣平面加工。3.2.1 问题的提出 本夹具是用来铣上端平面。要求表面粗糙度为 Ra=3.2，对基准轴线垂直度为 0.06。因为加工装夹比较费时，零件为批量生产，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，须设计专用夹具。3.2.2 定位元件的选择 其中夹具体底面为定位面，而上下两个加紧装置则限制了工件一个自由度，防止加工过程中的工件旋转并以底面基准定位加工表面，一共限制了工件 6 个自由度，达到完全定位。3.2.3 定位基准的选择 要加工工件的顶面，确定所需要限制的
43、工件的自由度。为保证顶端平面和底面的平行度，需限制工件的 x、y、z 轴上的的六个自由度。图 3.1 工件所需限制自由度 Fig.3.1 The need to limit the degree of freedom of the workpiece X Z Y 应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1 以底面作为基准面，设计定位块，定位块通过定位配合固定在夹具体上垫块通过立柱连接和螺钉连接固定在夹具体上，另一头通过手柄的旋紧从而使压板压紧工件。图 3.2 夹具装配图 Fig.3.2 Fixture assembly diagram 3.2.4 工件的加工精度分析 本工序的要求是：尺寸 263m
44、m 以及位置度，表面粗糙度要求为 Ra=3.2。要求不高，一次加工即可。（1）定位误差D 工件的定位面为，在尺寸水平方向的位移误差为 mmmmXr112.0032.008.0max 工件的定位基准和工序基准重合，因此 B=0 因此尺寸的定位误差为 mmBrD112.0 （2）对刀误差r 对刀片到夹具体底面尺寸为171，刀具尺寸为 40mm 对刀误差为：r=r=0.032mm （3）安置误差A 0A 精铣 C6150 车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计 2 3.2.5 切削力和夹紧力的计算 刀具：标准高速钢锥柄铣刀，齿数为6 查机械制造工艺设计手册表3-36，铣削扭矩计算公式：FVFzFwqu
45、eyzXpFndzafaCF （3）式中 225MC,1.0FX,0.8My 1.0K,0.15/Mmm z，50dmm 磨钝系数 0.80.82149 0.1511894F 因为此夹具夹紧力和轴向力上方向一致，螺栓夹紧力主要是防止工件在加工过程中产生振动，夹具夹紧可靠。3.2.6 夹具设计及操作的简要说明 本套夹具用于加工端面。定位采用常见的定位方案。箱体平面及其内来实现定位。主要考虑工件便于取出夹紧装置采用活动螺栓夹紧。工件加工完成后，移动螺栓，工件就可以很方便的取出。工件装夹时，先将工件放到定位板上，固定工件后，然后将移动螺栓，压紧工件，将螺栓拧紧就可以进行加工了。加工完成以后将移动压板
46、退出一定距离，就可以把工件直接取出。如夹具装配图所示。图 3.3 夹具装配图 Fig.3.3 Fixture assembly diagram 职业技术学院毕业综合训练报告（论文）4 总结 毕业设计是由大学四年所学到的知识凝聚而成，既是复习，也是总结，更是自己交给自己的一份答卷。刚开始进行构思的时候，甚至连如何开始都不知道，感觉就像突然被要求用阿拉伯语来写一篇文章的感觉。而对于设计步骤更是不知道该如何安排，每个步骤该如何设计更是不知道了。在老师的指导下，开始对零件图进行分析，拿出以前的课本，对所需要的知识进行复习。在设计期间，通过翻阅各式各样的资料，一次次巩固了我的机械知识，使我有了很大的提高
47、，遇到难解的问题时，导师都能帮助我解决。而且同学之间也会经常讨论，互相帮助，有时候一句不经意的话就会使自己茅塞顿开，虽然我们每个人的题目不一样，但仍然展现了我们的团队合作能力。在这次设计中，导师对我帮助尤其大，帮我们解决了许多难题。说实话这次的设计对我的改变真的是非常之大的，以前我真的有好多东西都不只知道，一度认为我大学里面没有学到什么东西，但是开始做设计之后，我知道该怎么去面对困难，有困难后知道该怎么去解决，什么东西都是自己亲手去做的。以前我做事马马虎虎，不细心，有个这次经历之后我发现稍微马虎一下，可能会导致严重的事发生。故而这养成了我做事心细的习惯，也进一步的促进我学会怎么做人，为以后出社会在做人处事这方面打下了重要的基础。