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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第一章 緒論
畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們對(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,它在我們四年的大學(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)這次課程設(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)。
減速器箱體零件的工藝設(shè)計(jì)及其銑削159mm兩平面的夾具的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完了大學(xué)階段的所有課程后的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。它一方面要求學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)過(guò)的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力。另一方面能讓我們熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線(xiàn)安排，工藝尺寸確定等問(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。
我們通過(guò)設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。同時(shí)能掌握與設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱(chēng)，出處，能夠熟練運(yùn)用。不過(guò)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)。
第二章 工藝設(shè)計(jì)
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
1.1.1.1. 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(duì)位置關(guān)系，使它們能按一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)。因此，箱體的加工質(zhì)量對(duì)機(jī)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(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)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(shí)降低了負(fù)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(yùn)用得非常廣泛，也起到非常重要的的作用。
2.1.2 零件的工藝分析
減速箱體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、加工面多、技術(shù)要求高、機(jī)械加工的勞動(dòng)量大。因此箱體結(jié)構(gòu)工藝性對(duì)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。
減速箱體幾個(gè)加工表面它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分述如下：
.是159兩側(cè)面要保證一定的平行度要求平行度公差為0.05mm。
.箱體底面與側(cè)面都有一定的垂直度要求垂直度公差為0.05mm。
.φ52H8孔與φ185H8孔有一定的平行度要求平行度公差為0.05mm；且有一定的位置要求，保證相互位置尺寸為164±0.045mm；與側(cè)面也有一定的位置要求尺寸偏差為80±0.035mm。
.φ50H8兩孔與φ52H8孔有一定的位置要求，保證相互位置尺寸為92±0.031mm；且φ50H8兩孔之間有一定的平行度要求平行度公差為0.05mm。與側(cè)面也有一定的垂直度要求垂直度公差為0.05mm。
2.2毛坯的選擇與設(shè)計(jì)及基準(zhǔn)的確定
2.2.1確定毛坯制造形式
減速箱體零件材料為HT200?？紤]到零件形狀復(fù)雜、有腔形、制造精度、機(jī)械性能、壽命及批量（年產(chǎn)1萬(wàn)件） ；可選擇金屬型鑄造以提高毛坯精度、減少加工余量。
查閱《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》P498表6-68。金屬型鑄造，鑄造精度CT（按GB6414-86或HB6103-86）在6-9之間。金屬型鑄造的工藝方法與特點(diǎn)是以金屬型摸腔上覆以涂層作為型腔，有時(shí)輔以砂芯作為內(nèi)腔的鑄造方法。鑄造冷卻速度快，鑄件內(nèi)部組織嚴(yán)密，機(jī)械性能較高，單位生產(chǎn)面積產(chǎn)量高。適于成批與大量生產(chǎn)，一般不宜于單件或少量生產(chǎn)。常用于減數(shù)箱體的鑄件生產(chǎn)。查閱《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》P516表6-90。金屬型鑄造成批生產(chǎn)灰鑄鐵的鑄造尺寸公差等級(jí)要求為CT7-9，取CT8。鑄件公差按HB6130-86。查閱《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》P510表6-79。取鑄造斜度為3查閱《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》P512表6-85（HB6130-86）。鑄件基本尺寸在400-630之間，公差等級(jí)為CT8，則鑄件尺寸公差值取2.6。未注明鑄件圓角半徑R3。鑄件基本尺寸偏差為1.3。
在確定毛坯制造形狀時(shí)應(yīng)考慮各加工表面的余量還應(yīng)考慮是否需要制出工藝凸臺(tái)以利于工件的裝夾；是一個(gè)零件制成一個(gè)毛坯還是多個(gè)零件合成一個(gè)毛坯；那些表面不需要制出；鑄件分型面、拔模斜度及鑄造圓角；最后繪制出毛坯圖，并要決定毛坯的結(jié)構(gòu)特征及各項(xiàng)技術(shù)條件。
2.2.2 基準(zhǔn)的選擇
正確選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工藝過(guò)程的一項(xiàng)重要內(nèi)容，也是保證零件加工精度的關(guān)鍵。
定位基準(zhǔn)分為精基準(zhǔn)、粗基準(zhǔn)、輔助基準(zhǔn)。在最初加工工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面為定位基準(zhǔn)（粗基準(zhǔn)），在后續(xù)加工工序中，用也加工表面作為定位基準(zhǔn)（精基準(zhǔn)）。在制定工藝規(guī)程時(shí)，應(yīng)先考慮選擇怎樣的精基準(zhǔn)以保證達(dá)到精度要求并把各加工加工出來(lái)，另外，為了使工件便于裝夾和易于獲得所需加工精度，可在工件上某部位做一輔助基準(zhǔn)，用以定位。
粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于箱體類(lèi)零件應(yīng)先加工面后加工孔再以面為基準(zhǔn)加工孔。根據(jù)有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（當(dāng)零件有不加相對(duì)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn)。）先以159底面作為粗基準(zhǔn)加工其它工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)；若零件有幾個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求較高的表面為粗基準(zhǔn)面，因?yàn)槠渌媾c尺寸159底面都有垂直度要求。
精基準(zhǔn)的選擇。應(yīng)遵循“基準(zhǔn)重合及統(tǒng)一”原則，選擇面積較大的平面或孔及其組合。因此應(yīng)選擇159端面作為精基準(zhǔn)，有利于夾緊及定位。
2.3工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
2.3.1 制定工藝路線(xiàn)
零件機(jī)械加工工藝過(guò)程是工藝規(guī)程的中心問(wèn)題，其內(nèi)容包括定位基準(zhǔn)、確定夾緊方法、選擇各加工表面的加工方法、安排加工順序及組織整個(gè)加工工藝過(guò)程中各個(gè)工序的內(nèi)容、確定各個(gè)工序所采用機(jī)床設(shè)備和工藝裝備等。
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)經(jīng)過(guò)分析比較選擇比較合理的方案。為方便描述各加工平面，參見(jiàn)圖（2-1）
（圖2-1）
根據(jù)減速箱體零件為大批生廠，所以采用通用機(jī)床，配以專(zhuān)用的夾具、刀具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率，減少機(jī)床數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。經(jīng)零件工藝分析，零件毛坯為金屬模，機(jī)械造型，并經(jīng)人工時(shí)效處理消除鑄件內(nèi)應(yīng)力，改善工件的可切削性
先確定工藝路線(xiàn)如下：
方案一：
工序Ⅰ 銑159兩端面、（基準(zhǔn)面）。刀具：端銑刀，機(jī)床：X62；
工序Ⅱ 銑面、（為基準(zhǔn)）。刀具：圓柱銑刀，機(jī)床：X51；
工序Ⅲ 鏜孔φ185mm、φ310mm （為基準(zhǔn)）。刀具：鏜刀，
機(jī)床：T616；
工序Ⅳ 銑面（為基準(zhǔn)）。刀具：端銑刀，機(jī)床：X62；
工序Ⅴ 鏜面（為基準(zhǔn)）。刀具：鏜刀，機(jī)床：T616；
工序Ⅵ 粗、半精鏜孔φ52H8（為基準(zhǔn)）。刀具：鏜刀，機(jī)床：T616；
工序Ⅶ 粗、半精鏜階梯孔φ50H8（為基準(zhǔn)）。刀具：鏜刀，
機(jī)床：T616；
工序Ⅷ 配作螺紋孔；
工序Ⅸ 檢查。
方案二：
工序Ⅰ 銑159的端面 （為基準(zhǔn)）。
工序Ⅱ 銑159的端面（為基準(zhǔn)）。
工序Ⅲ 銑面、（為基準(zhǔn)）。
工序Ⅳ 銑面 （為基準(zhǔn)）。
工序Ⅴ 鏜孔φ185mm、φ310mm （為基準(zhǔn)）。
工序Ⅵ 鏜面（為基準(zhǔn)）。
工序Ⅶ 粗、半精鏜孔φ52H8（為基準(zhǔn)）。
工序Ⅷ 粗、半精鏜孔φ50H8（為基準(zhǔn)）。
機(jī)床：T616；
工序Ⅸ 配作螺紋孔；
工序Ⅹ 檢查。
2.3.2 工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是159的兩端面一起在臥式銑床上加工，然后以端面為基面加工其它面，面和孔加工順序比較混亂。而且查各種數(shù)據(jù)顯示工件的尺寸不適合在臥式銑床上加工；方案二則與一有所不同，159兩端面分開(kāi)加工，先加工面再以面為基準(zhǔn)加工孔；兩者比較可以看出，第二方案比第一方案合理，位置精度也較易保證，定位及夾緊等都比較方便；但方案二也有不合適的地方，面、可以一起加工減少裝夾次數(shù)及夾具設(shè)計(jì)，因此可以合為一道工序，面、可以同時(shí)裝夾（一個(gè)夾具裝夾兩個(gè)工件，詳見(jiàn)夾具設(shè)計(jì)）互為基準(zhǔn)加工。改進(jìn)的工藝過(guò)程如下：
工序Ⅰ 銑159兩端面、，以尺寸159的另一底面為粗基準(zhǔn)；
工序Ⅱ 銑面、，以尺寸159的一個(gè)端面為基準(zhǔn)；
工序Ⅲ 銑面，以尺寸159的底面及面為基準(zhǔn)；
工序Ⅳ 鏜面，以159的底面及面為基準(zhǔn)；
工序Ⅴ 粗、半精鏜孔φ185mm、φ310mm ，以尺寸159的底面及側(cè)面為基準(zhǔn)；
工序Ⅴ 粗、半精鏜孔φ52H8 ，以185mm的孔及長(zhǎng)235mm的面為基準(zhǔn)； 工序Ⅵ 鏜孔φ50H8 ，以長(zhǎng)為235mm面及φ52mm孔為基準(zhǔn)；
工序Ⅶ 配作螺紋孔；
工序Ⅷ 檢查。
27
第三章 工序設(shè)計(jì)
3.1加工設(shè)備與工藝裝備的確定
“減速器箱體”零件材料HT200，生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，采用金屬型鑄造毛坯。
鑄造精度CT8，表6-90，P516；鑄造斜度3°，表6-79，P510；未注明圓角半徑R3；查書(shū)《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》。選出每一步加工工序所用的機(jī)床、刀具、夾具、量具如下：
工序Ⅰ 銑159兩端面、：立式銑床X53K、端面銑刀、專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺；
工序Ⅱ 銑面、：立式銑床X51、圓柱銑刀、專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺；
工序Ⅲ 銑面：立式銑床X52K、端面銑刀、專(zhuān)用夾具、多用游標(biāo)卡尺；
工序Ⅳ 鏜面：臥式鏜床T616、硬質(zhì)合金鏜刀、深度游標(biāo)卡尺；
工序Ⅴ 粗、半精鏜孔φ185mm、φ310mm：臥式鏜床T616、硬質(zhì)合金鏜刀、專(zhuān)用夾具、深度游標(biāo)卡尺；
工序Ⅵ 粗、半精細(xì)鏜孔φ52H8：臥式鏜床T4163、硬質(zhì)合金鏜刀、專(zhuān)用夾具、多用游標(biāo)卡尺；
工序Ⅶ 鏜孔φ50H8：臥式鏜床T616、硬質(zhì)合金鏜刀、專(zhuān)用夾具、多用游標(biāo)卡尺；
3.2工序尺寸、公差與加工余量的確定
鑄件加工余量等級(jí)F，表3-1，P78；鑄件機(jī)械加工余量查表3-3，P80；鑄件尺寸公差查表3-6，P84；見(jiàn)書(shū)《機(jī)械加工余量與公差手冊(cè)》。
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、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
（表3-1）
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量（mm）
精度等級(jí)
工序尺寸（mm）
粗糙度
（um）
工序余量（mm）
最小
最大
端面
鑄件
8
CT8
167±1.3
銑削
8
IT9
6.3
7.9
9.4
底面
鑄件
3
CT8
238±1.0
銑削
3
IT9
12.5
2.815
4.185
235mm端面
鑄件
3
CT8
407±2.1
銑削
3
IT9
6.3
2.86
5.24
銑面φ80mm
鑄件
4
CT8
銑削
4
IT9
6.3
4
4.28
鏜面
鑄件
3.5
CT8
鏜削
3.5
IT11
6.3
2.6
4.54
鏜孔φ185H8
鑄件
5
CT8
半精鏜
1.5
IT8
3.2
1.21
1.572
粗鏜
3.5
IT11
6.3
3.21
3.79
鏜孔φ310mm
鑄件
7
CT8
φ303±1.1
鏜孔
7
IT12
12.5
5.9
9.81
鏜孔φ52H8
鑄件
8
CT8
φ44±1.3
半精鏜
1.5
IT8
3.2
1.31
1.546
粗鏜
6.5
IT11
6.3
5.2
6.69
鏜孔φ50H8
鑄件
5
CT8
φ45±1.0
半精鏜
1.5
IT8
3.2
1.25
1.562
粗鏜
3.5
IT11
6.3
2.5
4.75
鏜階梯孔φ82
鑄件
32
CT8
半精鏜
2
IT8
3.2
1.7
2.087
粗鏜
30
IT11
6.3
29.938
30.362
3.3切削用量及時(shí)間定額的確定
3.3.1工序Ⅲ:銑端面φ80mm
加工要求：銑面φ80mm，表面粗糙度6.3um。
機(jī) 床：X63臥式銑床
刀 具：硬質(zhì)合金端面銑刀YG6，Z=6，=90o
計(jì)算銑削用量：
1） 銑削深度=4mm
2） 每齒進(jìn)給量 =0.3mm/z,表3-28，P108《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》。
3） 切削速度 查表3-30《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》。取V=1.5m/s即90m/s。根據(jù)刀具采用套式面銑刀， 表12-113，P1099《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》。
=100，Z=6。
則：
（式3-1）
根據(jù)X63臥式銑床說(shuō)明P228附表4-17-1取=300r/min則實(shí)際切削速度
（式3-2）
當(dāng)=300r/min時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量查附表4-17-2，P229取=600mm/min
4)
（式3-3）
切削工時(shí)的計(jì)算：
（式3-4）
表7-7，P305《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》。
ｌ=80mm, =0.5(100-)+2=22mm =2mm
3.3.2工序Ⅴ：粗、半精鏜孔φ52H8
工件材料：HT200、金屬型鑄造
加工要求：粗、半精鏜孔φ52H8，表面粗糙度為3.2um
機(jī) 床：T4163坐標(biāo)鏜床
刀 具：刀具材料為硬質(zhì)合金、YG8、刀桿尺寸為12mm×12mm，長(zhǎng)度為500mm。
(一)計(jì)算切削用量：
粗鏜孔至φ50.5mm，單邊余量Z=3.25mm，=3.25mm,一次加工
確定進(jìn)給量
查表3-13，P93《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，加工鑄鐵，f=0.03-0.16mm/r.根據(jù)T4163鏜床主軸進(jìn)給量。取f=0.15mm/r
根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，取V=100m/min則
===612r/min
查表4-7-1，P213《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》。T4163坐標(biāo)鏜床主軸轉(zhuǎn)速取=612r/min
鏜削工時(shí)：P299表7-1《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》。
（式3-5）
半精鏜孔至φ52mm，單邊余量0.75mm
一次加工
確定進(jìn)給量
查表3-22，P101《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》根據(jù)鏜床主軸進(jìn)給量取f=0.10mm/r
查表3-19，P98《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》。V=1.333-1.83m/min,取V=0.18m/min。
則：
（式3-6）
根據(jù)T4163主軸轉(zhuǎn)速
工時(shí)定額 P299，表7-1《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》。
3.3.3工序Ⅰ:銑159mm端面
加工要求：銑159mm端面，表面粗糙度6.3。
機(jī) 床：X53K立式銑床。
刀 具：套式面銑刀（B類(lèi)），
D=160mm，=40mm, =56mm,H=63mm，Z=8(粗加工)，=90o。查自表12-113可轉(zhuǎn)位面銑刀（摘自GB5342-85），P1099《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》。
（圖3-1）
計(jì)算銑削用量：
1． 銑削深度
=8mm（在兩個(gè)工步中均分為四）
2． 每齒進(jìn)給量
=0.1mm/r,表3-28，《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》P108王紹俊主編。
3． 切削速度
查表3-30，《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》P113王紹俊主編。取V=1.5m/s即90m/s。根據(jù)刀具采用套式面銑刀， 表12-113，P1099《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》張耀宸主編。
=160，Z=8
則根據(jù)
（式3-6）
查閱《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》立式銑床說(shuō)明P226附表4-16-1。
取=190r/min則實(shí)際切削速度：
（式3-7）
計(jì)算銑削工時(shí)：
當(dāng)=190r/min
（式3-8）
取工作臺(tái)的進(jìn)給量=156mm/min。查閱《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》P226表4-16-2立式銑床X53K工作臺(tái)橫向進(jìn)給量。
由于工件在工作臺(tái)上的縱向最大尺寸為428mm，立銑刀直徑為160mm。可分為3次走刀完成銑削工步一，由于工步二和工步一情況幾乎一樣，故以下只需算工步一再乘以2就可得工序銑削159mm兩平面總時(shí)間，如圖3-2所示。
查閱表7-7，P305《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》王紹俊主編。可得公式：
；
（式3-9）
；
（式3-10）
。
第一次走刀：第1段：l=457.93mm，B=129.38mm；
第2段：l=15mm，B=15mm；
第3段：l=185.21mm，B=32mm
則：第1段：=0.5（160-）=32.94mm
=（457.93+32.94+3）/156=3.17min；
第2段：=0.5（160-）=0.35mm
=（15+0.35+3）/156=0.12min；
第3段：=0.5（160-）=1.62mm
=（185.21+1.62+3）/156=1.22min；
第一次走刀時(shí)間T=3.17+0.12+1.22=4.51min
（圖3-2）
第二次走刀：第1段：l=502mm，B=160mm；
第2段：l=15mm，B=15mm；
第3段：l=300mm，B=160mm
則：第1段：=0.5（160-）=80mm
=（502+80+3）/156=3.75min；
第2段：=0.5（160-）=0.35mm
=（15+0.35+3）/156=0.12min；
第3段：=0.5（160-）=80mm
=（300+80+3）/156=2.46min；
第二次走刀時(shí)間：T=3.75+0.12+2.46=6.33min
第三次走刀：第1段：l=384.03mm,B=138mm；
第2段：l=288mm，B=108mm
則：第1段： =0.5（160-）=39.52mm
=（381.03 +39.52+3）/156=2.72min；
第1段： =0.5（160-）=20.96mm
=（288 +20.96+3）/156=2.00min；
第三次走刀時(shí)間：T=2.72+2.00=4.72min
該工步銑削總工時(shí)即3次走刀總銑削時(shí)間：
T=4.51+6.33+4.72=15.56min.
工序I（銑159兩平面）銑削所用總時(shí)間即2次工步時(shí)間的總和。因?yàn)楣げ?和工步1在同一夾具中同樣的裝夾，只是把工件對(duì)調(diào)，高度發(fā)生了變化而銑削表面的分布和面積均未發(fā)生變化，兩次工步所用時(shí)間相同。
工序I總切削時(shí)間：
T=15.562=31.12min
第四章 夾具設(shè)計(jì)
4.1 任務(wù)的提出
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。經(jīng)與指導(dǎo)老師協(xié)商，由本人設(shè)計(jì)第I道工序。
設(shè)計(jì)銑159兩端面工序的專(zhuān)用夾具，夾具用于立式銑床X53K。查閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-9-303-9-32立式銑床聯(lián)系尺寸，以便在設(shè)計(jì)專(zhuān)用銑床夾具的過(guò)程中考慮夾具與銑床是否能夠配合。刀具為硬質(zhì)合金套式面銑刀，參見(jiàn)P1099《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》張耀宸主編，表12-113。
4.2 定位方案及定位元件的確定
考慮加工平面只需要限工件三個(gè)自由度。即Z方向的移動(dòng)，繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)工件用兩個(gè)支承板限制就能限制這三個(gè)自由度。
支承板選用標(biāo)準(zhǔn)件A20120 GB2236-80，查閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P272。支承同一工件的另一支承板如選用三孔的A20180 GB2336-80會(huì)短一些，所以設(shè)計(jì)比該標(biāo)準(zhǔn)件長(zhǎng)的支承板，具體詳見(jiàn)零件圖。
4.3夾緊方案與夾緊機(jī)構(gòu)的確定
裝夾采用液壓機(jī)動(dòng)裝夾，通過(guò)液壓缸內(nèi)活塞桿的移動(dòng)，帶動(dòng)滑筒內(nèi)滑塊的移動(dòng)，在有滑塊帶動(dòng)推桿端部的壓塊對(duì)工件產(chǎn)生向下的夾緊力，限制工件Z方向的自由度。由于三組推桿滑塊呈分布，所以該夾緊方式限制了工件繞X軸方向的自由度和繞Y軸方向的自由度。壓塊和工件表面所產(chǎn)生的摩擦力平衡了刀具銑削時(shí)所產(chǎn)生的周向切削力。如加緊機(jī)構(gòu)的示意圖（4-1）所示；推桿和壓塊對(duì)工件作用見(jiàn)圖（4-2。）
（圖4-1）
（圖4-2）
4.4 對(duì)刀裝置的確定
為了提高效率，可以同時(shí)加工兩個(gè)工件的159mm相反兩個(gè)表面。對(duì)刀塊設(shè)計(jì)成階梯狀，可以?xún)纱螌?duì)刀。如圖（4-3）
（圖4-3）
4.5 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.5.1夾具體方式的確定
????夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置連接成一個(gè)整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等。在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求。
夾具體毛坯制造方法的選擇?? 綜合考慮結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)型、標(biāo)準(zhǔn)化以及各種夾具體的優(yōu)缺點(diǎn)等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；
夾具體的外形尺寸?：?
①、 具有足夠的強(qiáng)度和剛度；
②、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，在保證強(qiáng)度和剛度前提下結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單緊湊，體積小、質(zhì)量輕和便于工件裝卸；
③、安裝穩(wěn)定牢靠；
④、結(jié)構(gòu)的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗(yàn)；
⑤、尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度；
⑥、清理方便。
4.5.2 夾具的裝配
在繪制夾具總圖時(shí)，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機(jī)構(gòu)在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，再根據(jù)強(qiáng)度和剛度要求選擇斷面的結(jié)構(gòu)形狀和壁厚尺寸。夾具體的壁厚50mm（主要承重處為100mm），長(zhǎng)度1435mm，寬度430mm（略大于X53K立式銑床工作臺(tái)寬度）；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，夾具體上設(shè)計(jì)有螺孔、銷(xiāo)孔，并且要求定位件和夾緊機(jī)構(gòu)的銷(xiāo)孔在裝配時(shí)配作。
為了滿(mǎn)足夾具中液壓缸的裝配，采用的嵌入式的設(shè)計(jì)。將液壓缸直接嵌入夾具體中，見(jiàn)圖（4-4）所示。
（圖4-4）
4.5.3夾具的精度要求
夾具的精度都應(yīng)比工件要求的精度高，才能加工出合格的工件。精度高出的部分稱(chēng)為夾具的精度儲(chǔ)備或精度裕度。精度裕度用來(lái)補(bǔ)償加工中的各項(xiàng)誤差及定位、導(dǎo)向元件的磨損。當(dāng)然精度裕度越大，加工工件的質(zhì)量越穩(wěn)定，夾具的易損件的使用壽命也越長(zhǎng)。但從另一方面看，精度裕度越大，必須要求夾具的制造精度越高，從而會(huì)急劇增加夾具的制造成本，工件的加工成本也隨之增加；反之，夾具制造的精度越小，將會(huì)使夾具在夾具中易損件〔主要是定位、導(dǎo)向元件〕需頻繁地更換，維修周期短，增加維修費(fèi)用，從而增加了工件的加工成本。所以?shī)A具精度的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：應(yīng)使夾具的設(shè)計(jì)精度與工件的加工精度要求相適應(yīng)，不可盲目地提高夾具的精度要求。但多大的 經(jīng)濟(jì)裕度才算合適呢？從原則上講對(duì)加工精度要求高的工件，夾具的精度只能略高于工件要求的加工精度，即減小夾具的經(jīng)濟(jì)裕度。這雖然會(huì)使易損件使用期限縮短，更換頻繁，但仍比提高夾具的制造精度經(jīng)濟(jì)、合理。對(duì)加工精度要求不高的工件，夾具的設(shè)計(jì)精度要求應(yīng)以?shī)A具制造車(chē)間的平均經(jīng)濟(jì)精度為下限而不必過(guò)低。
4.5.4夾具使用注意事項(xiàng)、保養(yǎng)及維護(hù)
（1）使用前對(duì)限位尺寸檢查是否還保持正確位置；
（2）如果擋銷(xiāo)磨損超差，可以進(jìn)行打磨修復(fù)；如果擋板、插銷(xiāo)、支承釘磨損超差，可以重新組裝，錯(cuò)開(kāi)磨損部位后繼續(xù)使用；
（3）使用后需注意。
4.6夾緊力的計(jì)算
4.6.1切削力的計(jì)算
銑削力的計(jì)算：見(jiàn)表1-2-9銑削切削力的計(jì)算公式，《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P35?？傻锰间摿姷躲娤髁τ?jì)算公式：
P=
（式4-1）
P- 銑削力（N）；
t-銑削深度（mm）, t=4mm；
-每齒進(jìn)給量(mm), =0.1mm/z；
D-銑刀直徑(mm), D=160mm；
B-銑削寬度(mm), B=160mm；
n-銑刀每分鐘轉(zhuǎn)數(shù), n=190r/min；
Z-銑刀齒數(shù), Z=8。
P=
P=
P=5617.09N
4.6.2加緊力的計(jì)算
計(jì)算加緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件手切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)加緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后保證夾緊可靠，在乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：
=
（式4-2）
式中 ----實(shí)際所需夾緊力（N）；
W ----在一定條件下，有靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力（N）；
K ----安全系數(shù)。
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
（式4-3）
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見(jiàn)表1-2-1，《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P35。取1.5，取1.2（粗加工），取1.2，取1.0（連續(xù)切削），取1.0（機(jī)動(dòng)夾緊），（操作方便），（接觸點(diǎn)確定）。
=2.16
由于工件只受到圓周方向的切削力，所以只需要圓周方向的摩擦力相等。夾緊力既是工件和牙塊之間的壓力，方向垂直工件向下。由于=P，所以N=P/k(k為工件和牙塊表面間的摩擦系數(shù))。
W=N=P/k=5617.09N/0.7=8024.41N
==2.168024.41N=17332.73N
2=34665.45N
4.7 定位誤差的分析
機(jī)械加工過(guò)程中，產(chǎn)生加工誤差的因素很多。在這些因素中，有一項(xiàng)因素與機(jī)床家具有關(guān)。使用夾具時(shí)，加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的對(duì)定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。為了滿(mǎn)足工序加工要求，必須使工序中各項(xiàng)加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。參閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P24表1-1-12。
（式4-4）
式中：----與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差；
----與工序中除夾具外其他因素有關(guān)的誤差；
----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4-5）
式中：----夾具相對(duì)于機(jī)床成型運(yùn)動(dòng)的位置誤差；
----夾具相對(duì)于刀具位置的誤差；
----工件在夾具中的定位誤差；
----工件在夾具中被夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊誤差；
----夾具磨損所造成的加工誤差。
由式（1-1）可知，使夾具加工工件時(shí)，應(yīng)盡量減小與夾具有關(guān)的加工誤差，在保證工序加工要求的情況下，留給加工過(guò)程中其他誤差的因素的比例大一些，以便較容易的控制加工誤差。
設(shè)計(jì)銑削加工159mm兩平面時(shí)屬于以一個(gè)平面作為定位基準(zhǔn)的情況。定位誤差計(jì)算公式：
（式4-6）
由圖4-5可得=0.07
圖4-5
4.8液壓油缸的設(shè)計(jì)
4.8.1活塞作用力P的計(jì)算
查閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版P182表1-6-7。
活塞作用力P近似計(jì)算：；
（式4-7）
----沿活塞作用方向的夾緊力（或力矩）所要求的作用力總和；
----考慮各種損失的有效系數(shù)，通常?。ㄓ透灼r(shí)取大值）；
=34665.45N ； 取0.8
=43331.81N
4.8.2油缸內(nèi)徑及活塞桿直徑的計(jì)算
查閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版P183表1-6-8。
往復(fù)活塞式油缸推力工作時(shí)油缸內(nèi)徑計(jì)算公式：
（式4-8）
P----活塞最大作用力（N）；
p----油缸工作壓力（），夾緊油缸一般?。?
d----活塞桿直徑（m）；
,；
，d=0.5D；
，d=0.7D。
取p=4
則：D==104.08mm
取D=110mm，則有d=55mm。
4.8.3油缸壁厚的計(jì)算和驗(yàn)算
查閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版P184表1-6-9。
厚壁缸筒（的鍛鑄件油缸）的油缸壁厚驗(yàn)算公式：
（cm）
（式4-9）
（式4-10）
鑄鐵缸體材料許用應(yīng)力：，
----油缸外徑（cm）；
D----油缸內(nèi)徑（cm）；
----試油油壓（）；
----缸體材料許用應(yīng)力（）；
----油缸壓力為時(shí)缸體上最大應(yīng)力（）。
取=8（）
則：=12.46（cm）
取=130mm
代入式中：
=44.68
即油缸外徑取130mm符合缸體材料許用應(yīng)力。
（圖4-6）
4.8.4油缸設(shè)計(jì)綜述
圖4-6簡(jiǎn)單表示了針對(duì)所設(shè)計(jì)夾具專(zhuān)用的油缸。為了配合夾具的整體要求，后端蓋部分和《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的范例油缸有所不同。增加了三個(gè)呈分布的耳板，方便油缸和夾具體的裝配又不影響工件和夾具體的裝配。油缸主要由以下部分組成，分別是：前端蓋、后端蓋、缸體、活塞、活塞桿、彈簧、密封圈以及連接用的螺釘。除油缸后端蓋有變化外其余部分均按《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的范例油缸所設(shè)計(jì)，故以下圖（4-7）為油缸后端蓋。
圖（4-7）
第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的一門(mén)科目，它要求我們把大學(xué)四年里學(xué)到的所有知識(shí)系統(tǒng)的組織起來(lái)，進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機(jī)床概論、公差與配合、機(jī)械加工質(zhì)量、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。同時(shí)也培養(yǎng)了自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實(shí)踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，來(lái)完成本次設(shè)計(jì)。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中培養(yǎng)了自己自學(xué)的能力，學(xué)會(huì)了翻閱資料、查找國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。從資料書(shū)中了解了許多工藝設(shè)計(jì)知識(shí)。
設(shè)計(jì)中肯定還有很多不足之處，再次懇請(qǐng)各位老師給于指正，不吝賜教，非常感激！
5.1改進(jìn)方案
設(shè)計(jì)夾具時(shí)考慮不周全，想節(jié)約時(shí)間在同一夾具上同時(shí)裝夾兩個(gè)工件，分別加工尺寸159兩平面。但最后才發(fā)現(xiàn)工序一的第二工步，即先分別加工尺寸159一面過(guò)后翻面之后，推桿到夾具體的高度并不相等。故設(shè)計(jì)中用固定支承板并不節(jié)約時(shí)間，相反每次翻面裝夾時(shí)還需要換底4mm的支承板還更浪費(fèi)時(shí)間?？梢愿某筛?dòng)支承即可改進(jìn)夾具設(shè)計(jì)中這一不足之處。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980年
[2]《機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，張進(jìn)生主編-北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.9
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[3]《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》張捷主編，-成都：西南交通大學(xué)出版社，2006.2
ISBN 7-81104-228-2
[4]《機(jī)械加工余量與公差手冊(cè)》馬賢智主編，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993年
[5]《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》哈爾濱工業(yè)大學(xué)，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社，1994.7 ISBN 7-111-04062-7
[6]《機(jī)械制圖》劉力主編，高等教育出版社，2001， ISBN 7-04-008721-9
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[8]《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》張耀宸主編，航空工業(yè)出版社，1993年
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[11]《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》李云主編-機(jī)械工業(yè)出版社，北京，1997.8
ISBN 7-111-05626-4
[12]《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》吳宗澤，羅圣國(guó)主編；盧頌峰等編-2版-北京，高等教育出版社，1999 ISBN 7-04-005841-3
[13]《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》東北大學(xué)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組編，冶金工業(yè)出版社出版 ISBN 7-5024-1325-1
[14]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版，東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽(yáng)工學(xué)院，第一汽車(chē)制造廠職工大學(xué)遍
致 謝
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的過(guò)程中得到了機(jī)械制造教研室的各位老師的指導(dǎo)與幫助，尤其是指導(dǎo)姜明老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中的細(xì)心講解和耐心輔導(dǎo)，在此表示忠心的感謝！