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1.外文翻譯
機(jī)械加工零件的工藝及夾具設(shè)計(jì)
摘 要：本文對(duì)機(jī)械加工零件的結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行了分析，確定了機(jī)械加工工藝路線，夾具在機(jī)械加工中所占的地位和重要性，以及夾具設(shè)計(jì)。隨著科學(xué)的日益發(fā)展進(jìn)步和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整,工程機(jī)械行業(yè)已成為沒有政策壁壘的完全競(jìng)爭(zhēng)行業(yè)
關(guān)鍵詞：技術(shù)背景/發(fā)展趨勢(shì)/工序/定位方案
1 機(jī)械加工歷史背景及其意義
機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)古老而永遠(yuǎn)充滿生命力的行業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求越來越高，機(jī)械制造工藝也在日新月異地發(fā)展。自新中國(guó)成立以來，我國(guó)的制造技術(shù)與制造業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，一個(gè)具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的機(jī)械工業(yè)體系基本形成。改革開放二十多年來，我國(guó)制造業(yè)充分利用國(guó)內(nèi)國(guó)外兩方面的技術(shù)資源，有計(jì)劃地推進(jìn)企業(yè)的技術(shù)改造，引導(dǎo)企業(yè)走依靠科技進(jìn)步的道路，使制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和水平及經(jīng)濟(jì)效益發(fā)生了顯著變化，為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。盡管我國(guó)制造業(yè)的綜合技術(shù)水平有了大幅度提高，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在階段性差距。進(jìn)入二十一世紀(jì)，我國(guó)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)仍然是制造業(yè)，特別是在我國(guó)加入世貿(mào)組織后，世界的制造中心就從發(fā)達(dá)國(guó)家遷移到了亞洲，我國(guó)有廉價(jià)的勞動(dòng)力和廣大的消費(fèi)市場(chǎng)，因此，我國(guó)工業(yè)要想發(fā)展，就需要有相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備來支持。
機(jī)械工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備工業(yè)；是科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ)；是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的載體；是國(guó)防建設(shè)的基礎(chǔ)；是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的重要支柱；也是為提高人民生活質(zhì)量、提供消費(fèi)類機(jī)電產(chǎn)品的供應(yīng)工業(yè)。它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的質(zhì)量和效益、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化具有極其重要的作用。
2 機(jī)械行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
隨著社會(huì)的發(fā)展，各種機(jī)械逐漸運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)中，不管是在農(nóng)用、軍用、工用等方面，離開了機(jī)械的操作就談不上效率，因此，從某中角度上來說，一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、社會(huì)地位，和機(jī)械行業(yè)的發(fā)展是密不可分的。各工業(yè)化國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷程表明，沒有強(qiáng)大的裝備制造業(yè)，就不可能實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的工業(yè)化、現(xiàn)代化和信息化[3]。目前裝備制造業(yè)發(fā)展滯后是制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要因素，加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，推進(jìn)機(jī)械工業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體素質(zhì)，增強(qiáng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，保障國(guó)防安全等都具有重要而深遠(yuǎn)的意義。
3 機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂
3.1 機(jī)械加工工藝過程的定義
機(jī)械加工工藝過程是指用機(jī)械加工方法改變毛坯的形狀，尺寸，相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的全過程。機(jī)械加工工藝過程直接決定零件及產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，對(duì)產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)周期都有較大的影響，是整個(gè)工藝過程的重要組成部分。
3.2 機(jī)械加工工藝過程的組成
組成機(jī)械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又是由安裝、工位、工步及走刀組成的。
⑴ 工序是指一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。工序是制定勞動(dòng)定額、配備工人及機(jī)床設(shè)備、安排作業(yè)計(jì)劃和進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的基本單元。
⑵ 安裝是工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序。
⑶ 當(dāng)應(yīng)用轉(zhuǎn)位（或移位）加工的機(jī)床（或夾具）進(jìn)行加工時(shí)，在一次裝夾中，工件（或刀具）相對(duì)于機(jī)床要經(jīng)過幾個(gè)位置依次進(jìn)行加工，在每一個(gè)工作位置上所完成的那一部分工序，稱為工位。采用多工位加工可以減少裝夾的次數(shù)，減少裝夾誤差，提高生產(chǎn)率。
⑷ 工步是加工表面在切削刀具和切削用量（僅指主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量）都不變的情況下所完成的那一部分工藝過程。
⑸ 在一個(gè)工步中，如果要切掉的金屬層很厚，可分幾次切削，每切削一次就稱為一次走刀。
3.3 機(jī)械加工工藝規(guī)程的定義
規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造過程和操作方法等的工藝文件，稱為工藝規(guī)程，它是企業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)性技術(shù)文件。
3.4 機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用及內(nèi)容
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)它來組織原材料和毛坯的供應(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。
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)械加工工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產(chǎn)中，以機(jī)械加工工藝過程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過程卡的各個(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。
3.5 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則及步驟
在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動(dòng)消耗和最低的費(fèi)用，按計(jì)劃加工出符合圖紙要求的零件，是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本原則。
制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟如下：
①根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)決定生產(chǎn)類型；
②分析零件加工的工藝性；
③選擇毛坯的種類和制造方法；
④擬訂工藝過程；
⑤工序設(shè)計(jì)；
⑥編制工藝文件。
4 夾具設(shè)計(jì)
4.1 夾具設(shè)計(jì)的意義
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)性問題，一直是從事于機(jī)械行業(yè)人員研究的問題，其中在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候就要考慮以上問題，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,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。
通用夾具是在普通機(jī)床上一般都附有通用夾具,如車床上的卡盤,銑床上的回轉(zhuǎn)工作臺(tái),分度頭,頂尖座等。它們都一標(biāo)準(zhǔn)化了,具有一定的通用性,可以用來安裝一定形狀尺寸范圍內(nèi)的各種工件而不需要進(jìn)行特殊的調(diào)整。但是,在實(shí)際生產(chǎn)中,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要;或者因?yàn)樯a(chǎn)率低而必須把通用夾具進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn);或者由于工件的形狀,加工的要求等的不同須專門設(shè)計(jì)制造一種專用夾具,以解決生產(chǎn)實(shí)際的需要。
用夾具是為了適應(yīng)某一工件的某一工序加工的要求而專門設(shè)計(jì)制造的,其功用主要有下列幾個(gè)方面:1.保證工件被加工表面主要包括加工工件所需要的機(jī)動(dòng)時(shí)間和裝卸工件等所需要的輔助時(shí)間兩部分。2.采用專用夾具后,安裝工件和轉(zhuǎn)換工位的工作都可以大為簡(jiǎn)化,不再需要畫線和找正,縮短了工序的輔助時(shí)間并且節(jié)省了畫線這個(gè)工序,從而提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率.在生產(chǎn)中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時(shí)加工的幾個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間將與加工一個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間相同。采用回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加工夾具,可以在進(jìn)行切削加工某個(gè)工件的同時(shí),進(jìn)行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間相重合?？傊?隨著專用夾具的采用和進(jìn)一步改善,可以有效地縮短工序時(shí)間,滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。3.采用專用夾具還能擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用。4.減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,保障安全生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)需要,采用一些氣動(dòng),液壓或其它機(jī)械化,自動(dòng)化程度較高的專用夾具,對(duì)于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質(zhì)高產(chǎn)都有很大作用。加工大型工件時(shí),例如加工車床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉(zhuǎn)幾次進(jìn)行加工,勞動(dòng)強(qiáng)度大而且不安全。采用電動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆床家具后,就能夠達(dá)到提高生產(chǎn)效率,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,保障生產(chǎn)安全的目的。
4.2 夾具的發(fā)展趨勢(shì)
工業(yè)設(shè)計(jì)是人類社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，從英國(guó)莫里斯的“工藝美術(shù)運(yùn)動(dòng)”，到德國(guó)的包豪斯設(shè)計(jì)革命以及美國(guó)的廣泛傳播與推廣，工業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)過了醞釀，探索，形成，發(fā)展百余年的歷史滄桑。時(shí)至今日，工業(yè)設(shè)計(jì)已成為一門獨(dú)立的專業(yè)學(xué)科，并且有一套完整的研究體系。
1980年國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)理事會(huì)（ICSID）給工業(yè)作了明確定義：“就批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品而言，憑借訓(xùn)練，技術(shù)知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)及視覺感受，而預(yù)示材料、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、形態(tài)、色彩、表面加工，裝飾以新的品質(zhì)和規(guī)格，叫做工業(yè)設(shè)計(jì)。根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況，工業(yè)設(shè)計(jì)師應(yīng)在上述工業(yè)產(chǎn)品全部側(cè)面或其中幾個(gè)方面進(jìn)行工作，而且需要工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)包裝、宣傳、展示，市場(chǎng)開發(fā)等問題的解決付出自己的技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及視覺評(píng)價(jià)能力時(shí)，這也屬于工業(yè)設(shè)計(jì)的范疇”。
材料、結(jié)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)。從設(shè)計(jì)美學(xué)的觀點(diǎn)看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實(shí)用，美觀，經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。
任何設(shè)計(jì)都是時(shí)代的產(chǎn)物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時(shí)期的科學(xué)技術(shù)水平。技術(shù)是產(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)品帶來新的結(jié)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)，產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個(gè)環(huán)節(jié)的變革，便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化。
現(xiàn)在，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)階段還是主要依賴工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來編制工藝，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
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總數(shù)的85％左右?，F(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)千甚至近萬套專用夾具；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，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。
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。
利用更好的夾具，可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)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)械制造中的一項(xiàng)重要的工藝裝備。一個(gè)好的夾具是加工出合格產(chǎn)品的首要條件，為了讓夾具有更好的發(fā)展，夾具行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(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)夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
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一級(jí)減速器箱蓋加工工藝和夾具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
所在學(xué)院：
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
中國(guó)·大慶
2015 年 6 月
III
摘 要
本文是在減速器箱體的圖樣分析后進(jìn)行減速器箱體的機(jī)械加工工藝路線的設(shè)計(jì)，同時(shí)按照其中的加工工序的要求設(shè)計(jì)夾具。
減速器箱體的主要加工內(nèi)容是表面和孔。其加工路線長(zhǎng)，加工時(shí)間多，加工成本高，零件的加工精度要求也高。按照機(jī)械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以底面作為粗基準(zhǔn)，以底面與兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)，確定了其加工的工藝路線和加工中所需要的各種工藝參數(shù)。
在零件的夾具設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應(yīng)限的自由度數(shù)，進(jìn)而根據(jù)零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應(yīng)限自由度。確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結(jié)構(gòu)形式。
關(guān)鍵詞:減速器箱體；加工工藝；工序；專用夾具
黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
Abstract
This paper is the design of mechanical line processing of the gearbox in the pattern analysis of the gearbox after, at the same time according to the design process of the fixture requirements.
The main content is the processing of the gearbox surface and the hole. The processing route is long, processing time, high processing cost, the machining precision requirement is high. In accordance with the requirements of the machining process, follow the principle of the surface after the first hole, and the hole and the plane processingclearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. The basis choice to the bottom as a rough benchmark, the bottom with two hole as abenchmark, various parameters needed to process its processing and processing of.
In parts of fixture design, mainly according to the requirements of machining process, analysis of the number of degrees of freedom should be restricted, and then according to the surface features of parts of the selected positioning element, then analysis the selected components can be defined positioning should be limited degrees of freedom. Determine the location components also need to select the clamping element, finally is to determine the structure of special fixture.
Keywords: reducer; processing technology; process; special fixture
- 32 -
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 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
2 零件工藝的分析 4
2.1 零件的工藝分析 4
2.2 箱體零件的結(jié)構(gòu)工藝性 4
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7
3.1 確定毛坯的制造形式 7
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 8
3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 8
3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 9
3.3 擬定工藝路線 10
3.3.1 劃分加工階段 10
3.3.2 安排加工順序 11
3.3.3 擬定加工工藝路線 12
3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 13
4 確定切削用量及基本工時(shí) 15
4.1 粗銑上窺視孔面 15
4.2 粗銑結(jié)合面 16
4.3 磨分割面 17
4.4 鉆孔 18
5 銑左右端面夾具設(shè)計(jì) 20
5.1 設(shè)計(jì)要求 20
5.2 夾具設(shè)計(jì) 20
5.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 20
5.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 20
5.3定位誤差的分析 23
5.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 24
6 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 25
6.1設(shè)計(jì)分析 25
6.2設(shè)計(jì)方案論證 25
6.3切削力及夾緊力的計(jì)算 25
6.4 設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 26
6.5 結(jié)構(gòu)分析 26
6.6 夾具的公差 28
6.7 工序精度分析 29
總 結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 32
致謝 33
1 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)它來組織原材料和毛坯的供應(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。
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)械加工工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產(chǎn)中，以機(jī)械加工工藝過程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過程卡的各個(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)性問題，一直是從事于機(jī)械行業(yè)人員研究的問題，其中在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候就要考慮以上問題，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,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。
通過這次畢業(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)過程中，充分挖掘自己分析問題，解決問題的潛力。并希望通過畢業(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，是制造過程中所用的各種工具的總稱。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)械加工過程中用來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夾具是專門為某些產(chǎn)品特定的，要保證生產(chǎn)時(shí)無干涉現(xiàn)象、定位準(zhǔn)確、操作工操作便捷等。簡(jiǎn)單的說，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)絹碓秸J(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)減速器箱體的基本結(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，分析減速器箱體的加工工藝，確定減速器箱體各加工表面的加工方法，進(jìn)而形成減速器箱體的機(jī)械加工工藝路線。并能根據(jù)減速器箱體的加工工序要求，分析減速器箱體的定位方式、金屬切削加工過程中的機(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)減速器箱體的加工工藝路線經(jīng)濟(jì)，工件定位方案合理，來達(dá)到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
針對(duì)實(shí)際使用過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)際的減速器箱體加工工藝路線，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)。為提高鉆床夾具在機(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。
2 零件工藝的分析
2.1 零件的工藝分析
1.要加工孔的孔軸配合度為H7，
2.表面粗糙度為Ra小于1.6um,圓度為0.0175mm,垂直度為0.08mm,同2.1.3 軸度為0.02mm。其它孔的表面粗糙度為Ra小于12.5um,錐銷孔的表面粗糙度為Ra小于1.6um。
3.蓋體上平面表面粗糙度為Ra小于12.5um,端面表面粗糙度為Ra小于3.2um.
4.機(jī)蓋機(jī)體的結(jié)合面的表面粗糙度為Ra小于3.2um.
5.結(jié)合處的縫隙不2.1.6 大于0.05mm， 機(jī)體的端面表面粗糙度為Ra小于12.5um.
2.2 箱體零件的結(jié)構(gòu)工藝性
工藝分析的目的主要有兩個(gè)：
一是審查零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處理等的技術(shù)要求是否合理，是否便于加工與裝配；
二是通過工藝分析，對(duì)零件的工藝要求有進(jìn)一步的了解，以便制定出合理的工藝規(guī)程。
①鑄件必須進(jìn)行時(shí)效處理，以消除應(yīng)力。有條件時(shí)應(yīng)在露天存放一年以上再加工。
②為了保證加工精度應(yīng)使定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，該零件主要定位基準(zhǔn)，集中在D面和W面上。
③鏜孔時(shí)，在可能的條件下盡量采用“支承鏜削”方法，以增加鏜桿的剛性，提高加工精度。對(duì)直徑較小的孔、應(yīng)采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法。
為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導(dǎo)向套再加工其他孔的方法。
④為提高孔的加工精度，應(yīng)將粗鏜、半精鏜和精鏜分開進(jìn)行。
⑤鑄造時(shí)一般φ50mm以下孔不鑄出。
⑥孔的尺寸精度檢驗(yàn)，使用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑百分表進(jìn)行測(cè)量。軸內(nèi)孔之間距離的測(cè)量可以通過孔與孔之間壁厚進(jìn)行間接測(cè)量。
⑦同一軸線上各孔的同軸度，可采用檢驗(yàn)心軸進(jìn)行檢驗(yàn)。
⑧各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準(zhǔn)面的平行度，均應(yīng)通過檢驗(yàn)心軸進(jìn)行測(cè)量。
減速器箱體作為主傳動(dòng)系的支承零件，各傳動(dòng)軸間要求一定的位置精度，因此，加工此減速器箱體的主要任務(wù)是保證各孔系間的相互位置精度。在此減速器箱體的加工中保證各孔正確位置是靠T68坐標(biāo)鏜床手動(dòng)控制坐標(biāo)來完成的，為更好地保證加工質(zhì)量，單件小批量生產(chǎn)也可采用組合夾具、專用鏜模進(jìn)行加工，批量較大時(shí)，應(yīng)采用專用鏜模進(jìn)行加工。
根據(jù)減速器箱體零件圖可知，其主要加工面是進(jìn)行導(dǎo)軌面的加工、表面加工、孔加工、鉆孔、攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產(chǎn)屬小批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)加工零件所需要的專用夾具是為了提高勞動(dòng)效率、降低成本。
箱體的結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，加工的表面多，要求高，機(jī)械加工的工作量大，結(jié)構(gòu)工藝性有以下幾方面值得注意：
2.2.1 本箱體加工的基本孔可分為通孔和階梯孔兩類，其中通孔加工工藝性最好，
階梯孔相對(duì)較差。
2.2.2 箱體的內(nèi)端面加工比較困難,結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡可能使內(nèi)端面的尺寸小于刀具需穿過之孔加工前的直徑，當(dāng)內(nèi)端面的尺寸過大時(shí)，還需采用專用徑向進(jìn)給裝置。
2.2.3 為了減少加工中的換刀次數(shù),箱體上的緊固孔的尺寸規(guī)格應(yīng)保持一致.
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 確定毛坯的制造形式
毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝及費(fèi)用、零件生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，而且也與零件的機(jī)械加工工藝和質(zhì)量密切相關(guān)。故正確選擇毛坯具有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。
毛坯選擇時(shí)，應(yīng)全面考慮以下因素：
1）零件的材料及機(jī)械性能要求；
2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸；
3）生產(chǎn)類型，它在很大程度上決定采用毛坯制造方法的經(jīng)濟(jì)性；
4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件；
5）充分考慮利用新工藝、新材料、新技術(shù)的可能性。
由于鑄鐵容易成形，切削性能好，價(jià)格低廉，且抗振性和耐磨性也較好，因此，一般箱體零件的材料大都采用鑄鐵，其牌號(hào)選用HT200，由于零件年生產(chǎn)量8萬臺(tái)，已達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，通常采用金屬摸機(jī)器造型，毛坯的精度較高，毛坯加工余量可適當(dāng)減少。
長(zhǎng)期使用經(jīng)驗(yàn)證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術(shù)上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)，通常減速器箱體材料采用灰口鑄鐵。最常用的是HT200~400，當(dāng)載荷較大時(shí)，采用HT300~540高強(qiáng)鑄鐵。
減速器箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當(dāng)零件尺寸和重量很大無法采用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時(shí)，可以采用焊接結(jié)構(gòu)件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結(jié)構(gòu)有鑄—焊、鑄—煅—焊、煅—焊等。采用焊接結(jié)構(gòu)可以用小的鑄造設(shè)備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題。焊前對(duì)各種組合件進(jìn)行粗加工，可以部分地減輕大型機(jī)床的負(fù)荷。
毛坯未進(jìn)入機(jī)械加工車間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)毛坯應(yīng)進(jìn)行人工實(shí)效處理，對(duì)某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進(jìn)行時(shí)效處理。
毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要加工面要求更高。重要的減速器箱體毛坯還應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的化學(xué)成分和機(jī)械性能要求。
該零件為減速器箱體類，且外型尺寸較大，材料為HT200，零件的形狀較復(fù)雜，因此不能用鍛造，只能用鑄件，采用砂型鑄造毛坯，如圖3.1減速器箱體毛坯圖所示。采用小批量造型生產(chǎn)。根據(jù)零件主要的加工表面的粗糙度查參考文獻(xiàn)《機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》確定各表面加工余量。
毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)使減速器箱體壁厚盡量均勻，減速器箱體澆鑄后應(yīng)安排時(shí)效或退火工序。
該減速器箱體的材料是HT200，單件小批生產(chǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以毛坯采用鑄件。為了提高減速器箱體加工精度的穩(wěn)定性，采用時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。定位基準(zhǔn)選擇正確、合理，可以保證零件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。否則，就會(huì)使加工工藝過程問題百出，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。
減速器箱體定位基準(zhǔn)的選擇，直接關(guān)系到減速器箱體上各個(gè)平面與平面之間、孔與平面之間、孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準(zhǔn)時(shí)，首先要遵守“基準(zhǔn)統(tǒng)一”和“基準(zhǔn)重合”的原則，同時(shí)必須考慮生產(chǎn)批量的大小、生產(chǎn)設(shè)備、特別是夾具的選用等因素。
該減速器箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故減速器箱體重要加工表面都要?jiǎng)澐执?、精加工兩個(gè)階段，這樣可以避免粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、夾緊力和切削熱對(duì)加工精度的影響，有利于保證減速器箱體的加工精度。
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)只分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后確定粗基準(zhǔn)。
3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇
加工的第一個(gè)平面是蓋或低坐的對(duì)和面，由于分離式箱體軸承孔的毛坯孔分布在蓋和底座兩個(gè)不同部分上很不規(guī)則，因而在加工蓋回底座的對(duì)和面時(shí)，無法以軸承孔的毛坯面作粗基準(zhǔn)，而采用凸緣的不加工面為粗基準(zhǔn)。故蓋和機(jī)座都以凸緣A面為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證對(duì)合面加工后凸緣的厚薄較為均勻，減少箱體裝合時(shí)對(duì)合面的變形。
選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時(shí)應(yīng)考慮下列原則：
①重要表面原則
為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。
②不加工表面原則?
為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應(yīng)選擇不加工面為粗基準(zhǔn)。
③余量最小原則?
如果零件上每個(gè)表面都要加工，則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)，以避免該表面在加工時(shí)因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。
④使用一次原則?
因?yàn)榇只鶞?zhǔn)本身都是未經(jīng)機(jī)械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復(fù)使用將產(chǎn)生較大的誤差。
⑤平整光潔原則
以便工件定位可靠、夾緊方便。
根據(jù)生產(chǎn)類型不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件安裝方式也不一樣。大批大量生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度高，可以直接用減速器箱體上的重要孔在專用夾具上定位，工件安裝迅速，生產(chǎn)率高。在單件、小批及中批生產(chǎn)時(shí)，一般毛坯精度較低，按上述辦法選擇粗基準(zhǔn)，往往會(huì)造成減速器箱體外形偏斜，甚至局部加工余量不夠，因此通常采用劃線找正的辦法進(jìn)行第一道的工序加工，即以主軸孔及中心線為粗基準(zhǔn)對(duì)毛坯進(jìn)行劃線和檢查，必要時(shí)予以糾正，糾正后孔的余量應(yīng)足夠，但不應(yīng)定均勻。
該減速器箱體為單件小批量生產(chǎn)，在單件小批量生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度低，所以以劃線找正法安裝。劃線時(shí)先找正主軸孔中心，然后以主軸孔為基準(zhǔn)找出其他需加工平面的位置。加工該減速器箱體時(shí)，按所劃的線找正安裝工件，則體現(xiàn)的是以主軸孔作為粗基準(zhǔn)。
3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
選擇精基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠。一般應(yīng)考慮以下原則：
1) 基準(zhǔn)重合原則?
即選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。
2) 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則?
應(yīng)采用同一組基準(zhǔn)定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。
3) 自為基準(zhǔn)原則?
某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，稱為自為基準(zhǔn)原則。
4) 互為基準(zhǔn)原則?
5) 便于裝夾原則
所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便。
為了保證減速器箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺寸精度，減速器箱體類零件精基準(zhǔn)選擇常用兩種原則：基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、基準(zhǔn)重合原則。小批生產(chǎn)時(shí)一般采用基準(zhǔn)重合原則，即以裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合誤差，有利于提高減速器箱體上各表面間的相互位置精度。大批生產(chǎn)時(shí)常采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，即一面兩孔定位，可避免由于基準(zhǔn)變換而帶來的累積誤差。根據(jù)大批大量生產(chǎn)的減速器箱體通常以頂面和兩定位銷孔為精基準(zhǔn)，機(jī)蓋以下平面和兩定位銷孔為精基準(zhǔn)，平面為330X20mm，兩定位銷孔以直徑6mm,這種定位方式很簡(jiǎn)單地限制了工件六個(gè)自由度，定位穩(wěn)定可靠；在一次安裝下，可以加工除定位面以外的所有五個(gè)面上的孔或平面，也可以作為從粗加工到精加工的大部分工序的定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”；此外，這種定位方式夾緊方便，工件的夾緊變形?。灰子趯?shí)現(xiàn)自動(dòng)定位和自動(dòng)夾緊，且不存在基準(zhǔn)不重合誤差。
3.3 擬定工藝路線
分離式箱體工藝路線與整體式箱體工藝路線的主要區(qū)別在于：
整個(gè)加工過程分為兩個(gè)大的階段，先對(duì)蓋和低座分別進(jìn)行加工，而后再對(duì)裝配好的整體箱體進(jìn)行加工。第一階段主要完成平面，，緊固孔和定位空的加工，為箱體的裝合做準(zhǔn)備；第二階段為在裝合好的箱體上加工軸承孔及其端面。在兩個(gè)階段之間應(yīng)安排鉗工工序，將蓋與底座合成箱體，并用二錐銷定位，使其保持一定的位置關(guān)系，以保證軸承孔的加工精度和撤裝后的重復(fù)精度。
3.3.1 劃分加工階段
零件的技術(shù)要求較高時(shí)，零件在進(jìn)行加工時(shí)都應(yīng)劃分加工階段，按工序性質(zhì)不同，可劃分如下幾個(gè)階段：
①粗加工階段
此階段的主要任務(wù)是提高生產(chǎn)率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛坯形狀和尺寸接近與成品，所能達(dá)到的加工精度和表面質(zhì)量都比較低。
②半精加工階段
此階段要減少主要表面粗加工中留下的誤差，使加工面達(dá)到一定的精度并留有一定的加工余量，并完成次要表面的加工（鉆、攻絲、銑鍵槽等），為精加工做好準(zhǔn)備。
③精加工階段
切除少量加工余量，保證各主要表面達(dá)到圖紙要求，所得精度與表面質(zhì)量都比較高。所以此階段主要目的是全面保證加工質(zhì)量。
④光整加工階段
此階段主要針對(duì)要進(jìn)一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6級(jí)以上）的表面。一般不用于提高形狀、位置精度。
根據(jù)加工階段劃分的要求及零件的批量，該減速器箱體的加工劃分為3個(gè)階段：粗加工階段（粗銑各個(gè)平面、孔端面及各主軸孔粗鏜）、半精加工階段（半精鏜各主軸孔，完成各次要孔等）和精加工階段（磨各平面、精鏜各主軸孔）。
3.3.2 安排加工順序
復(fù)雜工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序，如何將這些工序安排在一個(gè)合理的加工順序中，生產(chǎn)中已總結(jié)出一些指導(dǎo)性的原則，先述如下。
切屑加工工序順序的安排原則
1）先粗后精
各表面加工順序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的順序進(jìn)行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量。
2）先主后次
零件的主要加工表面（一般是指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面、主要工作面、裝配基面等）應(yīng)先加工，而次要表面（鍵槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最終精度加工之前進(jìn)行加工。
3）先面后孔原則
對(duì)于減速器箱體類、支架類、機(jī)體類等零件，平面輪廓尺寸較大，用平面定位比較穩(wěn)定可靠，故應(yīng)先加工平面，后加工孔。這樣，不僅使后續(xù)的加工有一個(gè)穩(wěn)定可靠的平面作為定位基準(zhǔn)面，而且在平整的表面上加工孔，加工變得容易一些，也有利于提高孔的加工精度。
4）先基準(zhǔn)后其他
作為精基準(zhǔn)的表面要首先加工出來。
該減速器箱體的加工和裝配大多以平面為基準(zhǔn)，按照加工順序安排的原則，采用先面后孔的加工順序。先加工平面，可以為加工精度較高的支承孔提供穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，有利于提高加工精度。另外，先加工平面可以將鑄件不平表面切除，可減少鉆孔時(shí)鉆頭引偏和刀具崩刃等現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)刀和調(diào)整也較為方便。加工孔系時(shí)應(yīng)遵循先主后次的原則，即先加工主要平面或孔系，這也符合切削加工順序的安排原則。
3.3.3 擬定加工工藝路線
擬定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)：應(yīng)當(dāng)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。還要考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。
綜合以上加工階段和加工順序的分析，可以初步得出減速器箱體的加工藝路線。
初擬減速器箱體加工工藝路線方案如表3-1所示。
表3-1 工藝路線方案
工序號(hào)
工序內(nèi)容
10
鑄造
20
清除澆注系統(tǒng)，冒口，型砂，飛邊，飛刺等
30
人工時(shí)效處理
40
以分割面為定位基準(zhǔn)，按線找正，裝夾工件，粗銑頂斜面，留余量1mm
50
以已加工的頂斜面為定位基準(zhǔn)，按線找正，裝夾工件，粗銑分割面，留余量1mm
60
以已加工的分割面為定位基準(zhǔn)，按線找正，裝夾工件，精銑頂斜面，保證尺寸。
70
以已加工的頂斜面為定位基準(zhǔn)，按線找正，裝夾工件，精銑頂面，保證尺寸要求。
80
將上下箱體合并
90
以箱體端面定位，鉆2-Φ3銷釘孔、鉸2-Φ3銷釘孔。裝定位銷
100
以箱體端面定位，鉆6-Φ9連接孔。
110
粗、精銑兩端端面
120
以底面、端面為定位基準(zhǔn)，粗、精鏜軸承孔及卡簧槽
130
以已加工端面定位，鉆、攻螺釘孔4-M3
140
拆卸上下箱體、去毛刺、清洗
方案在鏜孔時(shí)，把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進(jìn)行加工，滿足了粗精分開的原則，可以有效避免因粗精不分給工件帶來的加工應(yīng)力無法釋放的危害，有效地保證了零件的加工精度。而且四個(gè)是孔同時(shí)進(jìn)行加工的，不僅可以保證各主軸孔間的相互位置精度，而且還有效地提高了零件的加工效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
考慮到機(jī)械加工順序安排原則及零件的生產(chǎn)成本等因素，其優(yōu)越性在于把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進(jìn)行加工，符合切削加工工序順序的先粗后精安排原則，而且各軸孔加工順序按照粗加工、半精加工、精加工進(jìn)行，可以逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量，可以逐漸提高各個(gè)軸孔的質(zhì)量要求，可以提高各軸孔間的相互位置精度和各自的尺寸精度，保證減速器箱體零件的技術(shù)要求，確定其為此零件的加工工藝路線。
3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
減速器箱體體的材料是HT200，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以毛坯采用鑄件。
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、工序尺寸與毛坯尺寸如下：
①頂面
根據(jù)其加工長(zhǎng)度和加工寬度的大小及尺寸公差等級(jí)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4鑄件機(jī)械加工余量，可得頂面B長(zhǎng)度方向的單邊加工余量如下：
精加工余量：Z2 =2.5mm
粗加工余量：Z1 =5.5mm
毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm
②兩側(cè)面
根據(jù)其加工長(zhǎng)度和加工寬度的大小及尺寸公差等級(jí)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4鑄件機(jī)械加工余量，可得兩側(cè)面A、C長(zhǎng)度方向的單邊加工余量如下：
精加工余量：Z2 =2.5mm
粗加工余量：Z1=5.5mm
毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm
③平面
根據(jù)其加工長(zhǎng)度和加工寬度的大小及尺寸公差等級(jí)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4鑄件機(jī)械加工余量，可得平面D、W長(zhǎng)度方向的單邊加工余量如下：
精磨余量： Z4=1.0mm
粗磨余量： Z3=1.5mm
半精刨余量：Z2 =3.5mm
粗刨余量： Z1=5.0mm
毛坯余量： Z=5.0+3.5+1.5+1.0=11mm
4 確定切削用量及基本工時(shí)
4.1 粗銑上窺視孔面
⑴ 加工條件：??
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：粗銑箱蓋上頂面，保證頂面尺寸3 mm
機(jī)床：銑床X52K
刀具：采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，dw=225mm,齒數(shù)Z=20
量具：卡板??
⑵ 計(jì)算銑削用量??????????
最大加工余量為Zmax=2.5mm,可一次銑削，切削深度ap=2.5mm
確定進(jìn)給量f：
根據(jù)《工藝手冊(cè)》），表2.4—75,確定fz=0.2mm/Z
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定V=0.45m/s,即27m/min
根據(jù)表2.4—86,取nw=37.5r/min,
故實(shí)際切削速度為：
V=πdwnw?/1000=26.5(m/min)
當(dāng)nw=37.5r/min,工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
fm=fzznz=0.2×20×37.5=150(mm/min) (5-2)
切削時(shí)由于是粗銑，故整個(gè)銑刀刀盤不必銑過整個(gè)工件，則行程為
l+l1+l2=125+3+2=130mm
故機(jī)動(dòng)工時(shí)為：??
tm =130÷150=0.866min=52s
輔助時(shí)間為：
tf=0.15tm=0.15×52=7.8s
其他時(shí)間計(jì)算：
6%×（tb+tx) =6%×(52+7.8)=3.58s
故工序5的單件時(shí)間：
tdj=tm+tf+tb+tx?=52+7.8+3.58=63.4s
4.2 粗銑結(jié)合面
⑴ 加工條件：??
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：精銑箱結(jié)合面，保證頂面尺寸3 mm
機(jī)床：臥式銑床X52K
刀具：采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，dw=225mm,齒數(shù)Z=20
量具：卡板??
⑵ 計(jì)算銑削用量??????????
已知毛坯被加工長(zhǎng)度為330 mm，最大加工余量為Zmax=2.5mm,留磨削量0.05mm，可一次銑削，切削深度ap=2.45mm
確定進(jìn)給量f：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《工藝手冊(cè)》），表2.4—75,確定
fz=0.2mm/Z
切削速度：
參考有關(guān)手冊(cè)，確定V=0.45m/s,即27m/min
根據(jù)表2.4—86,取nw=37.5r/min;由公式（5-1）得
故實(shí)際切削速度為：
V=πdwnw?/1000=26.5(m/min)
當(dāng)nw=37.5r/min,工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
fm=fzznz=0.2×20×37.5=150(mm/min)
切削時(shí)由于是粗銑，故整個(gè)銑刀刀盤不必銑過整個(gè)工件，則行程為
l+l1+l2=330+3+2=335mm
故機(jī)動(dòng)工時(shí)為：??
tm =335÷150=2.23min=134s
輔助時(shí)間為：
tf=0.15tm=0.15×134=20.1s
其他時(shí)間計(jì)算：
tb+tx=6%×(134+20.1)=9.2s
故工序6的單件時(shí)間：
tdj=tm+tf+tb+tx?=134+20.1+9.2=163.3s
4.3 磨分割面
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：以底面及側(cè)面定位，裝夾工件，磨分割面，加工余量為0.05mm機(jī)床：平面磨床M7130
刀具：砂輪
量具：卡板
⑴ 選擇砂輪
見《工藝手冊(cè)》表4.8—2到表4.8—8，則結(jié)果為
WA46KV6P350×40×127
其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為46號(hào)，硬度為中軟1級(jí)，陶瓷結(jié)合劑，6號(hào)組織，平型砂輪，其尺寸為350×40×127（D×B×d）
⑵ 切削用量的選擇
砂輪轉(zhuǎn)速為N砂?=1500r/min,V砂=27.5m/s
軸向進(jìn)給量fa?=0.5B=20mm(雙行程)
工件速度Vw?=10m/min
徑向進(jìn)給量fr?=0.015mm/雙行程
⑶ 切削工時(shí)
根據(jù)《工藝手冊(cè)》可知
式中L—加工長(zhǎng)度，L=330mm
b—加工寬度，230mm
Zb——單面加工余量，Zb?=0.0 5mm
K—系數(shù)，1.10
V—工作臺(tái)移動(dòng)速度（m/min）
fa——工作臺(tái)往返一次砂輪軸向進(jìn)給量（mm）
fr——工作臺(tái)往返一次砂輪徑向進(jìn)給量（mm）
輔助時(shí)間為：
tf=0.15tm=0.15×162=24.3s
其他時(shí)間計(jì)算：
tb+tx=6%×(162+24.3)=11.2s
故該工序的單件時(shí)間：
tdj=tm+tf+tb+tx?=162+24.3+11.2=197.5s
4.4 鉆孔
⑴ 鉆4-Φ9mm孔
工件材料：灰鑄鐵
機(jī)床：立式鉆床Z535型
刀具：采用Φ5mm的麻花鉆頭走刀一次，?擴(kuò)孔鉆Φ6mm走刀一次
Φ5mm的麻花鉆：f=0.25mm/r（《工藝手冊(cè)》2.4--38)
?v=0.53m/s=31.8m/min（《工藝手冊(cè)》2.4--41)
ns=1000v/πdw=405(r/min)
按機(jī)床選取nw=400r/min,?（按《工藝手冊(cè)》3.1--36）
所以實(shí)際切削速度
Φ6mm擴(kuò)孔：f=0.57mm/r（《工藝手冊(cè)》2.4--52）
v=0.44m/s=26.4m/min（《工藝手冊(cè)》2.4--53）
ns=1000v/πdw=336(r/min)
按機(jī)床選取nw=400r/min,?（按《工藝手冊(cè)》3.1--36）
所以實(shí)際切削速度
由于是加工2個(gè)相同的孔，故總時(shí)間為
T=2×(t1?+t2)=2×(10.8+10.8)=86.4s
輔助時(shí)間為：
tf=0.15tm=0.15×86.4=12.96s
其他時(shí)間計(jì)算：
tb+tx=6%×(86.4+12.96)=5.96s
故單件時(shí)間：
tdj=tm+tf+tb+tx?=86.4+12.96+5.96=105.3s
⑵ 鉆6-Φ9mm孔
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：鉆6個(gè)直徑為9mm的孔
機(jī)床：立式鉆床Z535型
刀具：采用麻花鉆頭走刀一次，
f=0.25mm/r
v=0.44m/s=26.4m/min
ns =1000v/πdw=336(r/min)
按機(jī)床選取nw=400r/min,?（按《工藝手冊(cè)》3.1--36）
所以實(shí)際切削速度
由于是加工6個(gè)相同的孔，故總時(shí)間為
T=6×t=6×20.4=102.4 s
輔助時(shí)間為：
tf=0.15tm=0.15×81.6=12.2s
其他時(shí)間計(jì)算：
tb+tx=6%×(81.6+12.2)=5.6s
故單件時(shí)間：
tdj=tm+tf+tb+tx?=81.6+12.2+5.6=99.5s
按機(jī)床選取nw=195r/min,?
則實(shí)際切削速度
V=4.9(m/min)
故機(jī)動(dòng)加工時(shí)間：
l=19mm, l1?=3mm,l2?=3mm,
t= (l+l1+l2)×2/nf×4=1.02(min)=61.2s
輔助時(shí)間為：
tf=0.15tm=0.15×61.2=9.2s
其他時(shí)間計(jì)算：
tb+tx=6%×(61.2+9.2)=4.2s
故單件時(shí)間：
tdj=tm+tf+tb+tx?=61.2+9.2+4.2=74.6s
故該工序的總時(shí)間：
T=105.3+99.5+109.7+74.6=389.1s
5 銑左右端面夾具設(shè)計(jì)
5.1 設(shè)計(jì)要求
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。本夾具將用于X52k銑床。成批生產(chǎn)，任務(wù)為設(shè)計(jì)一銑左右端面夾具
本夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問題。
5.2 夾具設(shè)計(jì)
5.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對(duì)進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊。
由零件圖可知：進(jìn)行加工前，左右端面進(jìn)行了粗、精銑加工，進(jìn)行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有：
方案Ⅰ：選下平面、和側(cè)面和支撐釘定位夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來夾緊。
為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。
5.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：立銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
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(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，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
夾緊力的確定
夾緊力方向的確定
夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。
夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
(1) 夾緊力作用點(diǎn)的選擇
a. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
b. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對(duì)加工精度的影響。
c. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。
(3)夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計(jì)算出。但實(shí)際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計(jì)算是個(gè)很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.實(shí)際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。
c.校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場(chǎng)合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對(duì)工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和震動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：
（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
（2）擴(kuò)力比大；
（3）自瑣性能好；
（X）行程不受限制；
（5）夾緊動(dòng)作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡(jiǎn)單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱中心在規(guī)定位置上。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
螺旋夾緊力：
該夾具采用夾緊機(jī)構(gòu)， 由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
5.3定位誤差的分析
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)定的尺寸公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
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(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
5.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時(shí)，需要更換零件加工時(shí)速度要求快。本夾具設(shè)計(jì)，用移動(dòng)夾緊的大平面定位三個(gè)自由度，定位兩個(gè)自由度，用定位塊定位最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個(gè)有機(jī)整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)構(gòu)工藝性要好。
由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時(shí)吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。
6 鉆孔夾具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)任務(wù)
設(shè)計(jì)在成批生產(chǎn)條件下,在專用立式鉆床上鉆孔夾具設(shè)計(jì)
6.1設(shè)計(jì)分析
1、φ9為自由尺寸,可一次鉆削保證.該孔在軸線方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是以鉆套的中心線.徑線的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是以軸承孔與另一端面.
2、面銑結(jié)合面是前一工序已完成的尺寸
3、專用鉆床的最大鉆孔直徑為φ9mm.
4、本工序是對(duì)孔進(jìn)行加工，采取移動(dòng)的夾具，鉆模板選用旋式；使用快換鉆套。
6.2設(shè)計(jì)方案論證
1、定位基準(zhǔn)的選擇
工序結(jié)合面是已加工過的平面，且又是本工序要加工的孔φ19mm的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，按照基準(zhǔn)重合原則選擇它作為定位基準(zhǔn)是比較恰當(dāng)?shù)摹Ｈ舳ㄎ辉捎忙?10的軸承孔，則基準(zhǔn)不重合。因此，選擇結(jié)合面與軸承端面作為定位比較合理。
2、夾緊結(jié)構(gòu)的確定
當(dāng)定位心軸水平放置時(shí)，在專用鉆床上鉆φ9 mm孔的鉆前力和扭矩力均由重力與外力來承擔(dān)，這時(shí)工件的夾緊可以有兩種方案：
（1） 在箱體的底面上，采用壓板壓緊，夾緊力與切削力處于平行狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝卸工件比較麻煩。
（2） 在箱體的底面上采用螺紋夾緊裝置，加緊力與切削力平行，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。裝卸工件比較容易。
6.3切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：麻花鉆，dw=9mm,
則F=9.81×54.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0δFz (《切削手冊(cè)》)
查表得：d0=19mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, δFz =1.06所以：
F=(9.81×54.5×2.50.9×0.20.74×192×20×1.06) ÷19=79401N
查表可得，銑削水平分力，垂直分力，軸向力與圓周分力的比值：
FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53
故FL=0.8 FE =0.8×79401=63521N
FV=0.6 FE=0.6×79401=47640N
FX =0.53 FE=0.53×79401=42082N
在計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)
K=K1K2K3K4
式中：K1 —基本安全系數(shù)，2.5
K2—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1
K3—刀具鈍化系數(shù)，1.1
K2—斷續(xù)切削系數(shù)，1.1
則F/=K FH=2.5×1.1×1.1×1.1×63521
=211366N
選用螺旋—板夾緊機(jī)構(gòu)，故夾緊力
fN=1/2 F/
f為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，f=0.25
則 N=0.5×211366÷0.25=52841N
6.4 設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為降低成本，可選用手動(dòng)螺釘夾緊，本道工序的銑床夾具就是選擇了手動(dòng)螺旋—板夾緊機(jī)構(gòu)。由于本工序是粗加工，切削力比較大，為夾緊工件，勢(shì)必要求工人在夾緊工件時(shí)更加吃力，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，因此應(yīng)設(shè)法降低切削力。可以采取的措施是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。
6.5 結(jié)構(gòu)分析
按設(shè)計(jì)步驟，先在各視圖部位用雙點(diǎn)劃線畫出工件的外形，然后圍繞工件的布置定位，加緊和導(dǎo)向元件再進(jìn)一步考慮零件的裝卸，各部件結(jié)構(gòu)單元的劃分，加工時(shí)操作的方便和結(jié)構(gòu)工藝性的問題使整個(gè)夾具設(shè)計(jì)形成一個(gè)整體。
夾具體是夾具的基本組成部分，為了滿足加工要求，特定的文件夾應(yīng)該有足夠的剛度和強(qiáng)度，以及更好的結(jié)構(gòu)的過程。
由于鑄造工藝性好，幾乎沒有零件的尺寸，形狀，同時(shí)限制重量和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，良好的減振器，抗壓能力好，因此鑄造選擇材料HT200鑄件后，時(shí)效處理，以消除應(yīng)力。
對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度
在加工過程中夾具體不允許因夾緊力和切削力等外力變形，夾具應(yīng)有足夠的厚度，適當(dāng)加固剛度。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò)
夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過程中，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對(duì)切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。
（5）安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
1、夾具采用分鑄式鑄件組合的結(jié)構(gòu)。鑄造簡(jiǎn)單，剛性較好。為保證鑄件壁厚均勻，內(nèi)腔掏空；為減少加工面，各部件的結(jié)合面處設(shè)置鑄件凸臺(tái)。
2、定位板和定位釘安裝在夾具體的底面與側(cè)面并通過夾具體的孔與底面的平行度，保證工件底