17變速箱上蓋加工工藝編制及夾具設(shè)計(jì)（通過答辯全套含CAD圖紙）
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可持續(xù)夾具及固定裝置的高精度安裝的方法論
J. Jamshidi，P.G. maropoulos
英國巴斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系
摘要
在夾具安裝階段，夾具組件的精確測(cè)量能力決定其精確性，尤其是對(duì)大尺寸的產(chǎn)品和應(yīng)用來說。大量定制一些在設(shè)計(jì)上有多樣性的小批量產(chǎn)品和零部件是十分重要的。產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)該與迅速轉(zhuǎn)換理念相互協(xié)調(diào)，對(duì)于敏感元器件及組件而言，以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量來提高速度是不明智的，例如在航空航天工業(yè)中所看到的那些零部件。提高精確性對(duì)于夾具的安裝是很有必要的，為了要盡量少用，這可取決于夾具和夾具定位變化的耐受性預(yù)算。在航空航天工業(yè)中，靈活和可重構(gòu)夾具的概念的發(fā)展及固定裝置是夾具的主要開銷成本。吸引他們的是重構(gòu)夾具的可重用性，可持續(xù)使用是由于那些零部件也能夠被重新應(yīng)用到許多種產(chǎn)品和裝配中去。一直不佳的準(zhǔn)確性和可靠性為這類夾具的缺點(diǎn)，這篇論文主要是研究可持續(xù)夾具主要零部件的精確定位，影響夾具性能的因素在安裝階段會(huì)得以審查。本文介紹了一種在靈活?yuàn)A具中為了最大限度地減少定位和夾緊的不確定性的方法。
關(guān)鍵詞:可持續(xù)性夾具；夾具安裝；校準(zhǔn)不確定性；夾具的監(jiān)測(cè)；計(jì)量；可重復(fù)使用的夾具
1引言
質(zhì)量和可靠性等因素早已經(jīng)轉(zhuǎn)換為新零件固有的特征。在他們的產(chǎn)品和服務(wù)范圍內(nèi)，近期市場(chǎng)趨勢(shì)已經(jīng)迫使制造業(yè)走向大規(guī)模定制。其次增加新陳品的多樣化設(shè)計(jì)在部件和組件級(jí)別上遵循第二次高幅度的變化。有先進(jìn)制造系統(tǒng)和技術(shù)的國家提供了更多的靈活性，能使設(shè)計(jì)師更加自由的發(fā)揮想象。例如在過去幾十年發(fā)展起來的一種新的大體積測(cè)量方法，就能測(cè)量及公丈的距離。用來檢測(cè)大尺寸零件的這些設(shè)備通常是由多個(gè)組裝部件所制造出來的。在重組和裝配期間，那些大尺寸產(chǎn)品的制造需要用到專用的夾具和固定裝置，以便于他們的零部件能夠被定位在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上。對(duì)于大批量產(chǎn)品，在計(jì)算機(jī)輔助軟件上就能估算出其主要的花費(fèi)需求，否則，在某些情況下或以其他方式生產(chǎn)的產(chǎn)品成本可能會(huì)是非常高的。這個(gè)問題與客戶不斷用錢來尋求具有更高價(jià)值的市場(chǎng)需求相互矛盾。用一種典型的變化產(chǎn)品可以創(chuàng)建一個(gè)更加具有持續(xù)性的商業(yè)，因?yàn)樗軌驖M足相對(duì)比較大地市場(chǎng)需求。由支持產(chǎn)品變化的不同形狀的產(chǎn)品而形成的靈活和可重構(gòu)夾具及固定裝置則是應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)關(guān)鍵的解決方案。靈活?yuàn)A具的概念已經(jīng)在研究領(lǐng)域存在了幾年[1]。然而，它們?cè)诤艽蟪潭壬蠜]有充分利用真正的生產(chǎn)設(shè)施，尤其是大尺寸產(chǎn)品的制造，如航空航天設(shè)備。這是由于關(guān)于它們的初始安裝、校準(zhǔn)困難和可重復(fù)性等挑戰(zhàn)往往超出公差要求。這些夾具和高品質(zhì)關(guān)鍵部件裝置的制造以及大量的集成計(jì)量系統(tǒng)，都可以減少上述限制。本文包括了有關(guān)安裝的計(jì)量問題和靈活的夾具校準(zhǔn)以及檢測(cè)服務(wù)。
2相關(guān)工作
2.1大型零件的制造和裝配
通常把要精密制造的機(jī)械零件移動(dòng)到機(jī)床工作臺(tái)是必需的，先進(jìn)行粗加工，然后精對(duì)準(zhǔn)和夾緊。在這個(gè)階段，一方面是準(zhǔn)備用于加工高精度的關(guān)鍵所在，然而，這對(duì)于一些大尺寸或重的零部件并不總是可以實(shí)現(xiàn)的。大型產(chǎn)品是指那些與一些不經(jīng)濟(jì)的可能需要處理或在工廠周圍移動(dòng)的的組件一起來達(dá)到制造和裝配的目的[2]。制造業(yè)和這些部件的裝配工藝包括所需機(jī)器和系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)以及這些部件的位置和方向。這些零部件通常定位在大尺寸夾具及固定裝置上該定位的位置。如果這些部件以小批量生產(chǎn)，在航空航天工業(yè)、高開銷的情況下，每個(gè)產(chǎn)品將會(huì)出現(xiàn)。在設(shè)計(jì)和制造夾具上，已經(jīng)有了許多嘗試，以便于能夠持有許多種組件的變種。然而，這方法是不可行的，因?yàn)槊舾谢蜿P(guān)鍵的零部件完全是由它們的高精度要求所決定的。與固定的夾具相比較，可調(diào)、可重構(gòu)夾具會(huì)產(chǎn)生更低的重復(fù)性。固定夾具有固定的方式，可以通過焊接或鉚接的接頭固定在一起來實(shí)現(xiàn)。這些機(jī)械故障，例如夾具和固定裝置由于疲勞和塑料變形就是一個(gè)終止其服務(wù)的主要原因，發(fā)送它們?cè)龠M(jìn)行回收。小批量制造的需求是目前常見的淘汰不合格夾具，其使用壽命取決于產(chǎn)品的生命周期。換句話說，在制造變種零件停止不久之后，與之有關(guān)聯(lián)的夾具和固定裝置將會(huì)變得多余。即使夾具有工作順序，但它們?nèi)匀挥袌?bào)廢并送往循環(huán)再造。這種方法會(huì)帶來高負(fù)擔(dān)回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夾具和夾具的漂移以及夾具都能影響大尺寸零件組裝的精確性[5]。對(duì)于大尺寸的夾具已經(jīng)開發(fā)出了幾種分析夾具剛性的方法，可用來評(píng)估振動(dòng)的影響因素。在任何情況下更加可持續(xù)生產(chǎn)要通過選擇性方案才能得以實(shí)現(xiàn)。如圖2.1所示。
圖2.1 典型的大型夾具元件
用于制造所延誤的時(shí)間是固定夾具的又一重大缺點(diǎn)，這些夾具應(yīng)該在制造前就被訂購，在生產(chǎn)計(jì)劃和產(chǎn)品上市前還可以創(chuàng)建額外的復(fù)雜性。不管他們的類型，大型夾具有一些共同的元素，包括一個(gè)主框架、內(nèi)在的框架，有可能有一個(gè)或數(shù)多個(gè)可移動(dòng)的機(jī)制或更小的組件，如鉗、套管、皮卡和可調(diào)螺絲[表1]。
2.2柔性夾具
開發(fā)的柔性夾具的概念增加了其可持續(xù)性、快速轉(zhuǎn)換以及降低了成本?，F(xiàn)在可以使用現(xiàn)成的模塊來設(shè)計(jì)和組裝夾具。根據(jù)規(guī)定，只有極少數(shù)夾具的專用零件需要設(shè)計(jì)和制造。以這種概念看，大多數(shù)散裝部件、附件關(guān)節(jié)都應(yīng)用的很具體。一旦產(chǎn)品設(shè)計(jì)變異完全制造出來，然后就可以拆卸上述組件和重組成一種新的元件來與未來的設(shè)計(jì)變異相匹配。因?yàn)榻M裝和組件范圍上的設(shè)計(jì)都相當(dāng)接近，所以這種方法是最能降低夾具成本的。
根據(jù)組件的變化水平和工作類型的需求，每一個(gè)不同比例的柔性夾具都需要被重新安排。為了增加使用這種類型夾具的效益，這個(gè)問題在設(shè)計(jì)階段考慮是十分重要的。例如，在可能的情況下，皮卡車的位置和三維定位夾具上的組件的不同變種，甚至完全不同的部分應(yīng)該是在靠近增加兼容性和夾具子系統(tǒng)間變性。夾具關(guān)鍵部件的收集在短期內(nèi)能保證所需夾具的可用性。另外，這些夾具的存儲(chǔ)需要很少空間，因?yàn)椴鸪心K是可能的，通常以腳手架的形式并把它們彼此放在一起。目前在一些汽車公司應(yīng)用到柔性夾具，因?yàn)樗鼈兊木鹊燃?jí)是足夠滿足的。大尺寸制造的夾具設(shè)施盡管沒有許多柔性夾具那樣操作靈活，比如航空航天設(shè)備。準(zhǔn)確性和定位銷的不確定性、夾具的可重復(fù)性以及夾具結(jié)構(gòu)的漂移都出現(xiàn)這樣一個(gè)事實(shí)，這些夾具在發(fā)電和航空航天等工業(yè)不能滿足公差要求。一旦它們的精度問題得以解決，這些夾具在上述的工業(yè)中將會(huì)有很高的利用價(jià)值。
圖2.2 夾具與汽車行業(yè)中的可重構(gòu)組件
大量的體積計(jì)量系統(tǒng)和技術(shù)一直有許多新的發(fā)展。依靠計(jì)量系統(tǒng)和技術(shù)的現(xiàn)代激光技術(shù)現(xiàn)在就能夠測(cè)量一些可接受精度的大尺寸產(chǎn)品甚至到幾公丈的產(chǎn)品。在安裝和初期安裝調(diào)試期間，這些系統(tǒng)能夠用來精確定位一些夾具的關(guān)鍵部件。
夾具的安裝通常開始形成機(jī)架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夾具那樣逐漸更小的零部件。計(jì)量系統(tǒng)能夠用于柔性夾具的主要框架和其內(nèi)部框架的安裝，從而來保證每個(gè)零部件彼此之間的準(zhǔn)確定位。表1顯示了這些大規(guī)模的測(cè)量系統(tǒng)數(shù)。跟蹤系統(tǒng)能夠測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，它是實(shí)現(xiàn)這一目的的最合適的測(cè)量系統(tǒng)。一起跟蹤球式反射鏡在三維空間內(nèi)都可以認(rèn)準(zhǔn)所要記錄的位置。球式反射鏡可以直接練習(xí)目標(biāo)對(duì)象來提供幾何位置信息或可以在機(jī)械重復(fù)的球式反射鏡下應(yīng)用，從這個(gè)角度用激光來跟蹤目標(biāo)或短期目標(biāo)。像一些其他測(cè)量儀器的激光跟蹤有時(shí)候不確定，在夾具的安裝過程中需要做以說明。此外，激光跟蹤和目標(biāo)點(diǎn)之間的光線問題還應(yīng)該考慮到。如果必要的話，多個(gè)跟蹤職位都可以使用，在實(shí)際測(cè)量活動(dòng)中，其結(jié)果必然是伴隨著一個(gè)不確定的說明。經(jīng)過測(cè)量，這些給定的分散的特征值是合理的，這個(gè)問題與一些夾具或夾具的安裝及以后的審核都是一樣的。這些知識(shí)闡明了一個(gè)給定的定位夾具的能力和裝配任務(wù)。換句話說，它表示在其相關(guān)流程中一套夾具是否能夠滿足公差要求。
2.3夾具理論比較
為了用于多種生產(chǎn)裝置和組裝應(yīng)用，在不同的公司也有大量不同形狀和設(shè)計(jì)的夾具。這些夾具中的某一些的形式都是標(biāo)準(zhǔn)形式，然而另一些是經(jīng)過專門設(shè)計(jì)和制造的特殊零部件。后者可以說是建立在產(chǎn)品的復(fù)雜性和大規(guī)模的基礎(chǔ)上的，所以可能會(huì)是非常昂貴的[9]。
無論成本和目的如何，制造和組裝過程都可以完成，要么不使用夾具，要么用固定幀夾具或用可重構(gòu)或柔性夾具。表2對(duì)它們的典型應(yīng)用的這些方法做出了比較。
固定框夾具通常用于重型應(yīng)用上，它們更適合于應(yīng)用在能夠減輕花費(fèi)開銷的大量產(chǎn)品上。
對(duì)于制造業(yè)和大型組裝及復(fù)雜產(chǎn)品來說，柔性夾具的應(yīng)用有很多好處。特別是在研究和發(fā)展工作中，以及低容量產(chǎn)品的情況下，制造柔性夾具和夾具可能會(huì)是非常有益的。除了在時(shí)間和金錢上使利益均衡外，柔性夾具還會(huì)有一個(gè)更加靈活的設(shè)計(jì)思路。由于在夾具的制造和裝配過程中，會(huì)直接和經(jīng)常改變夾具的拓?fù)涑杀尽Ｅc傳統(tǒng)夾具相比較，這種類型的柔性夾具的可重用性和可重構(gòu)性是一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)。這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)樗诰G色制造方面符合行業(yè)的發(fā)展方向，通過回收使用系統(tǒng)的組成部件，為相關(guān)項(xiàng)目的工裝費(fèi)用降低了項(xiàng)目成本。
表2.1 用于驗(yàn)證夾具大量的例子、便攜式測(cè)量儀器
儀器
輔助部件
測(cè)量類型
接觸式 非接觸式
圖像
激光跟蹤儀
賽立信探頭
是
T型探頭
是
激光雷達(dá)
球形目標(biāo)
是
攝影
目標(biāo)
是
光投影
是
關(guān)節(jié)臂
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)
基于激光掃描頭
是
接觸探頭
是
2.4 柔性夾具的安裝
本節(jié)中描述的夾具在安裝過程中需要考慮一些問題。夾具元件安裝在合適位置可以說是一種挑戰(zhàn)，尤其是當(dāng)定位公差比較小時(shí)，柔性夾具也應(yīng)當(dāng)被監(jiān)測(cè)以便于開發(fā)和與傳統(tǒng)夾具相比較它們的剛性。
給出了一個(gè)通用的描述階段根據(jù)初步夾具安裝在仿真軟件環(huán)境和利用一些尺寸為5m×4m×3m的大尺寸夾具的實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果來測(cè)量指令階段。這是不論這個(gè)夾具是否是第一次安裝在夾具中還是對(duì)已經(jīng)存在的夾具只做外形上的更換，其都是為了定位不同的零部件。
根據(jù)其復(fù)雜性，一種典型的大尺寸夾具具有三至五個(gè)結(jié)構(gòu)。通常除了有一個(gè)主框架之外，在每一個(gè)級(jí)別的基本水平，也可以由一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)用來作為參考以便于作為夾具基準(zhǔn)來定位。在一個(gè)自動(dòng)化固定的平臺(tái)上，機(jī)器系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行多項(xiàng)任務(wù)，比如定位、加工和進(jìn)行裝配。因此機(jī)器人的工作基準(zhǔn)與夾具的工作框架相聯(lián)系。仔細(xì)考慮夾具的綜合數(shù)據(jù)，會(huì)確保后續(xù)安裝達(dá)到預(yù)期的公差要求。
2.4.1 測(cè)試輔助柔性夾具的安裝
柔性夾具的安裝在第一次進(jìn)行模擬仿真時(shí)有幾個(gè)安裝階段。使用模擬演習(xí)，在這個(gè)工程中可以減少一些潛在的錯(cuò)誤和返工。測(cè)量輔助安裝過程是類似的跟蹤對(duì)象位置的過程，是常見的大尺寸組件用到的。夾具的組件先用這種方法使其大致位置公差在1mm以內(nèi)，然后當(dāng)所有的夾具組件被放到所設(shè)計(jì)的位置時(shí)，在0.1mm至0.15mm公差內(nèi)，它們可以使用適當(dāng)?shù)呐ぞ厥站o。典型的計(jì)量協(xié)助柔性夾具安裝階段如下：
在出廠時(shí)設(shè)置初試參考結(jié)構(gòu)；
測(cè)量初始參照系；
安裝基地或其位置的主框架；
安裝脫機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)；
安裝控股和定位；
在內(nèi)框和主框架位置安裝鉗、套管和皮卡。
底座上安裝內(nèi)框；
重點(diǎn)定位元件的精細(xì)調(diào)整和緊固；
核查參照系和夾具；
對(duì)于夾具關(guān)鍵位置的服務(wù)監(jiān)測(cè)。
這些階段是從無到有夾具的完整安裝。更不用說，在設(shè)計(jì)變化略有變化的情況下，一些下面的操作將被忽略。
表2.2 不同夾具理念之間簡(jiǎn)明的比較
典型特征
固定框架
柔性夾具
夾具
應(yīng)用
大批量產(chǎn)品
小批量產(chǎn)品
樣機(jī)
優(yōu)點(diǎn)
唯一性
可重復(fù)性
可重構(gòu)性
成本效益
耐用性
非常高
高
低
剛度
非常高
剛性不確定
低
缺點(diǎn)
重量
重
中
低
可移植性
不可移植
難以在每一個(gè)安裝中定位
難以進(jìn)行
成本
非常高
中等
低
生產(chǎn)時(shí)間
長
中等
短
2.4.2 柔性夾具的安裝
柔性夾具安裝過程中采取了以下階段：
安裝夾具的主框架；
移動(dòng)單元和子系統(tǒng)組裝；
夾具內(nèi)框架在夾具裝配中的安裝；
皮卡和夾具的裝配。
主框架通常是夾具的骨干。因此，它一般不會(huì)改變外形，和內(nèi)框架及較小的元素如襯套、皮卡和夾具一樣具有規(guī)律性。慎重考慮制造過程可以減少夾具元件較大元素的重新排列，也會(huì)更進(jìn)一步節(jié)約時(shí)間和成本。圖3顯示了三組不同活動(dòng)小組對(duì)于柔性夾具的安裝過程。在這個(gè)過程中，假定夾具的標(biāo)準(zhǔn)件是從可供選擇的現(xiàn)成的部件和組件中選出來的，然后提前在大量的物理安裝測(cè)試和調(diào)試時(shí)以降低測(cè)量不確定度來進(jìn)行一次夾具安裝。一旦達(dá)到可接受水平的不確定性的物理安裝才能進(jìn)行。
圖2.3 柔性夾具的測(cè)量輔助安裝程序
在夾具安裝過程中，它可能需要用到多個(gè)測(cè)量系統(tǒng)或用到包括一套完整夾具安裝關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量系統(tǒng)。這應(yīng)該包括在夾具維修期間放在工廠的地板和墻壁上的穩(wěn)定性及漂移檢查的目標(biāo)參考點(diǎn)。
在夾具上定位的關(guān)鍵點(diǎn)、測(cè)量儀器的不確定性應(yīng)該予以考慮。作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則，每個(gè)夾具關(guān)鍵位置的定位的準(zhǔn)確性應(yīng)該是在10倍，甚至比所需的耐受性更好。換句話說，如果組件公差指定至0.1mm，則夾具定位精度至少應(yīng)為0.01mm。
柔性夾具安裝的最佳做法如下：
一個(gè)工廠的墻壁和地板上的初始參考點(diǎn)的位置是首選，以減少測(cè)量的不確定性；
應(yīng)驗(yàn)證該儀器所在位置上經(jīng)常使用初始參考點(diǎn)的基地；
在每個(gè)夾具的大節(jié)上，為更好地具有跟蹤和可重復(fù)性，可以附加多個(gè)球式反射跟蹤系統(tǒng)；
夾具大型組件有關(guān)于彎曲或扭曲的測(cè)量應(yīng)集中在角梁的中央部分，以減少定位誤差；
內(nèi)框架參考點(diǎn)應(yīng)選擇盡可能遠(yuǎn)的創(chuàng)建框的坐標(biāo)系統(tǒng)。這可能會(huì)導(dǎo)致在內(nèi)框坐標(biāo)系時(shí)的較小的不確定性。
3.不確定性
由于評(píng)估的結(jié)果旨在對(duì)于所描述物體真正價(jià)值范圍內(nèi)的評(píng)估定位，則不確定性被定義為膠[8]。這里的不確定性來自兩方面的審查，首先是與測(cè)量過程中有關(guān)的，其次是與夾具定位的不確定性有關(guān)。測(cè)量不確定性的一些因素，如灰塵、重力、溫度、氣壓、濕度、測(cè)量儀器和相關(guān)軟件中的系統(tǒng)誤差、操作人員的技能、接觸探針或球式反射跟蹤儀。基于膠[8]的定義，測(cè)量結(jié)果應(yīng)伴隨著它的不確定性說明，這些錯(cuò)誤詳細(xì)來源的討論超出了本文的范圍。已經(jīng)有多項(xiàng)研究來建立真正的不確定性的一些測(cè)量儀器[10、11]。
夾具關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該包括相關(guān)的置信水平。除了最初的不確定性上升的測(cè)量儀器，夾具的不確定性還有其他方面的影響。夾具框架方面的應(yīng)用由于產(chǎn)品重量以及制造工藝過程在夾具框架中能創(chuàng)建一些彈性變形。夾具有了集成化、自動(dòng)化和移動(dòng)部分，是這個(gè)問題變得更加復(fù)雜。
仔細(xì)考慮夾具設(shè)計(jì)階段不確定性的來源可以在一個(gè)給定的情況下減少過度使用公差預(yù)算的風(fēng)險(xiǎn)。夾具的精度和夾具的成本之間有著直接的關(guān)系。然而，整體的成本也應(yīng)該被考慮在內(nèi)。高數(shù)額的零部件有更長的使用壽命。換句話說，質(zhì)量特征接近平均值是，在使用過程中會(huì)很少失效。朝六個(gè)方向靠近在安裝時(shí)是很必要的，然后是在高精度夾具和敏感部位上的可重構(gòu)、柔性夾具及夾具的監(jiān)測(cè)。
4.討論
柔性夾具適用于組裝和在加工部分有不同的設(shè)計(jì)和幾何參數(shù)。尤其是當(dāng)這些部件之間的設(shè)計(jì)變化小時(shí)，這種類型的夾具被證明是具有成本效益和快速的解決方案，這是因?yàn)樗赡軙?huì)通過夾具重新配置到一個(gè)新的產(chǎn)品或組件的變種上。然而，當(dāng)所需的零件盒裝配的設(shè)計(jì)完全不同時(shí)，可能需要不同尺寸夾具組件的完整地重排，因此，在設(shè)計(jì)一個(gè)新的零件和重組夾具的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該考慮到要便于減少夾具的安裝和重新配置的時(shí)間以及成本，并最大限度的重用現(xiàn)在的組件在當(dāng)前的裝配中。
一個(gè)柔性夾具有許多種裝配方式，是由于其靈活性。在正確的安裝順序下選擇合適的組件，可以最大限度的節(jié)約成本和時(shí)間。本次選擇的過程中應(yīng)該對(duì)未來產(chǎn)品的夾具的潛在的重用予以考慮。在產(chǎn)品不斷變化的情況下，計(jì)劃和設(shè)計(jì)夾具框架是很重要的。使用定制的夾具、緊固件、軸套和其他夾具元件都是降低成本的關(guān)鍵問題。
仿真軟件和工具的廣泛使用，可以減少返工和浪費(fèi)夾具材料相關(guān)的成本。例如測(cè)量儀器，其目標(biāo)點(diǎn)之間的視線檢查就會(huì)使用這些軟件來輔助。圖4顯示了柔性夾具安裝在測(cè)量仿真軟件中的第一個(gè)階段。由于夾具正在興建的模擬的效益越
來越明顯，因此它可以突出儀器與目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)的水平視線的問題和不確定性。
由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財(cái)政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。
選擇合適的測(cè)量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計(jì)量。一個(gè)連貫的計(jì)量系統(tǒng)，其測(cè)量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個(gè)給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。
圖4.1 測(cè)量輔助夾具安裝的模擬過程
由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財(cái)政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。
選擇合適的測(cè)量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計(jì)量。一個(gè)連貫的計(jì)量系統(tǒng)，其測(cè)量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個(gè)給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。
總結(jié)
零件和裝配體應(yīng)該以盡量減少夾具成本的方式來設(shè)計(jì)，以滿足使用標(biāo)準(zhǔn)組件。如果在夾具更新至下一產(chǎn)品時(shí)提前思考，則其速度和成本可能會(huì)增加。在夾具和固定裝置的設(shè)計(jì)上有強(qiáng)大的總成本、碳足跡及其可持續(xù)性。它往往要求生產(chǎn)出只有極少數(shù)的典型設(shè)計(jì)或產(chǎn)品，子系統(tǒng)或組件，以滿足產(chǎn)品的變化和客戶的需求。對(duì)于大型產(chǎn)品的幾何尺寸超出幾米夾具的可能會(huì)造成重大的開銷。此外，一旦所需的零部件倍制造出來，這些夾具則會(huì)變得多余。常規(guī)回收多余夾具是不經(jīng)濟(jì)的。因此，找到增加夾具的靈活性才是所需求的方法。
柔性夾具和夾具的概念已存于二十余年。然而它們的潛能還沒有真正發(fā)揮，是由于其精度可可重復(fù)性的不確定性。高精度計(jì)量系統(tǒng)現(xiàn)在能夠用來對(duì)夾具進(jìn)行初始安裝和服務(wù)。然后使用該系統(tǒng)有可能重新設(shè)定夾具元素使其精確到一個(gè)新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以便于定位不同幾何位置的組件，允許幾次使用夾具。
本文提出了一種對(duì)于大規(guī)模柔性夾具及夾具初始定位和安裝的通用的算法。計(jì)量輔助夾具安裝的新概念被證明對(duì)復(fù)雜的設(shè)置和夾具的安裝是有益的。當(dāng)完全裝配好時(shí)，夾具的穩(wěn)定性可以通過慎重考慮和選擇夾具幾何位置上的關(guān)鍵點(diǎn)來予以保證。這種方法將應(yīng)用于大尺寸元件和產(chǎn)品的制造以及裝配件，尤其是應(yīng)用于航空航天和發(fā)電工業(yè)中。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
17變速箱上蓋加工工藝編制及夾具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
本設(shè)計(jì)上箱體零件加工過程的基礎(chǔ)上。主要加工部位是平面和孔加工。在一般情況下，確保比保證精密加工孔很容易。因此，設(shè)計(jì)遵循的原則是先加工面后加工孔表面。孔加工平面分明顯的階段性保證粗加工和加工精度加工孔。的基礎(chǔ)上，通過輸入輸出底面作一個(gè)良好的基礎(chǔ)過程的基礎(chǔ)。主要的流程安排是支持在定位孔過程中的第一個(gè)，然后進(jìn)行平面和孔定位技術(shù)支持上加工孔。整個(gè)過程是一個(gè)組合的選擇工具。專用夾具夾具的選擇，有自鎖機(jī)構(gòu)，因此，更高的生產(chǎn)力，對(duì)于大批量，滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：上箱體類零件；工藝；夾具；
ABSTRACT
Basic process of machining the crankcase of the pump body. The main processing parts processing plane and holes. In general, ensure easy to guarantee precision machining holes than. Therefore, the design principle is first machined surface after machining hole surface. Periodic hole machining plane is obvious that rough machining and machining precision machining hole. Based on the basic input and output, the bottom surface as a good foundation process. The main flow arrangement is supported in the positioning hole of the first, and then the processing hole plane and the hole positioning technology support. The whole process is a combination of the selection tool. Special fixture fixture selection, a self-locking mechanism, therefore, higher productivity, for large quantities, to meet the design requirements.
Keywords: crankcase body parts; technology; fixture;
46
目 錄
摘 要 II
ABSTRACT III
序 言 1
第1章 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2
1.1 零件的分析 2
1.1.1 零件的作用 2
1.1.2 零件的工藝分析 3
1.2 上箱體加工措施 3
1.2.1 孔和平面的加工順序 3
1.2.2 孔系加工方案選擇 3
1.3 上箱體加工定位基準(zhǔn)的選擇 4
1.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 4
1.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 4
1.4 上箱體加工主要工序安排 5
1.5 機(jī)械加工余量、工序及毛坯的確定 10
1.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 10
1.7 時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排 25
第2章 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 29
2.1設(shè)計(jì)分析 30
2.2設(shè)計(jì)方案論證 30
2.3切削力及夾緊力的計(jì)算 30
2.4 設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 31
2.5 結(jié)構(gòu)分析 31
2.6 夾具的公差 33
2.7 工序精度分析 34
第3章 銑?400端面夾具設(shè)計(jì) 35
3.1 設(shè)計(jì)要求 35
3.2 夾具設(shè)計(jì) 35
3.2.1夾具體設(shè)計(jì) 35
3.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 35
3.2.3 定位方案和元件設(shè)計(jì) 36
3.2.4 定位誤差的計(jì)算 36
3.2.5 夾緊力計(jì)算 37
3.2.6 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 39
3.2.7 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 40
3.2.8確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 41
3.2.9 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 42
總 結(jié) 44
參 考 文 獻(xiàn) 45
致謝 46
序 言
機(jī)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(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)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(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)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(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)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(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
上箱體零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個(gè)全面的考核。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)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)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
第1章 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
1.1 零件的分析
1.1.1 零件的作用
題目給出的零件是上箱體。上箱體零件的加工質(zhì)量，并確保組件正確安裝。因此，上箱體加工質(zhì)量不但影響裝配精度和運(yùn)動(dòng)精度，又影響精度，性能和壽命。
1.1.2 零件的工藝分析
由上箱體零件圖可知。通上箱體零件圖顯示。分別安裝在五個(gè)平面的外表面加工的需要。支持前和后孔。此外，表面還需加工一系列孔?？煞秩M加工表面。分析如下：
1） 箱蓋、箱體分割面的平面度公差為0.03mm.
2） 軸承孔由箱蓋、箱體兩部分組成，其尺寸 mm的分割面位置，對(duì)上、下兩個(gè)半圓孔有對(duì)稱度要求，其對(duì)稱度公差為0.02mm
3） 兩個(gè)軸承孔mm的同軸度公差為Φ0.03mm.
4） Φ400mm端面對(duì)mm孔軸心線的垂直度公差為0.03 mm.
5） 鑄件不得有砂眼、夾潭、縮松等缺陷。
6） 未注明鑄造圓角R3~R5。
7） 未注明倒角2×45°.
8） 非加工表面涂防銹漆。
10) 箱體底部做煤油滲漏試驗(yàn)
11) 材料HT200
1.2 上箱體加工措施
從以上的分析。上箱體加工是平面孔系。一般來說，平面加工要比保證孔精度比較容易一些。因此，在這個(gè)過程中確保和孔位置精度。由于是大批量生產(chǎn)。要考慮因素如何滿足提高加工過程中的效率問題。
1.2.1 孔和平面的加工順序
上箱體類零件的加工應(yīng)遵循的原則一個(gè)基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)的表面處理。然后，整個(gè)系統(tǒng)的過程。應(yīng)遵循這一原則。平平面定位可保證定位牢固可靠，保證各個(gè)孔的加工粗糙度和精度。其次，首先先加工面可以去除鑄件不均勻表面，進(jìn)而為孔加工提供前提，也有利于保護(hù)刀具。
1.2.2 孔系加工方案選擇
通過上箱體的加工方案，應(yīng)選擇符合加工方法，加工精度和加工設(shè)備。主要考慮加工精度和效率，此外還有考慮經(jīng)濟(jì)因素。滿足精度和生產(chǎn)率的要求，應(yīng)選擇在的最終價(jià)格。
根據(jù)基上箱體部要求顯示和生產(chǎn)力的要求，目前應(yīng)用在鏜床夾具鏜床組合適于。
（1）鏜套加工
在大批量生產(chǎn)中，加工上箱體通孔通常是在組合鏜床的鏜模。加工孔鏜夾具在設(shè)計(jì)和制造要求。當(dāng)鏜桿的鏜套引導(dǎo)鏜，鏜模的精度直接保證鑰匙孔的精度。
鏜模提高系統(tǒng)抗振動(dòng)、剛度。同時(shí)加工幾個(gè)工件的過程。生產(chǎn)效率很高。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高制造困難，鏜模制造和裝配在夾具誤差鏜桿鏜襯套磨損等原因。加工精度可通過鉆孔獲得也受到一定的限制。
（2）用坐標(biāo)鏜方法
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且可以實(shí)現(xiàn)大的品種和數(shù)量，和產(chǎn)品的升級(jí)換代，所需時(shí)間短。普通的鏜模加工，生產(chǎn)成本高，周期長，難滿足要求，和坐標(biāo)鏜可以滿足這一要求。鏜加工模板還需要利用坐標(biāo)鏜床。
隨著坐標(biāo)鏜削的方法，需要上箱體孔的和在直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成的和公差的公差，然后用在笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度鏜。
1.3 上箱體加工定位基準(zhǔn)的選擇
1.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足下列要求：
（1）保證每個(gè)重要支持均勻的加工余量；
（2）保證零件和管壁有一定的差距。
為了滿足要求，主要支持應(yīng)作主要參考孔。作粗基準(zhǔn)輸入軸和輸出軸。因此，主軸承孔的精定位，孔的加工余量必須統(tǒng)一。因與孔的位置，墻是相同的核心的位置。孔的余量均勻保證余量均勻。
1.3.2 精基準(zhǔn)的選擇
上箱體孔與孔，孔與平面，平面與平面的位置。從孔與孔的位置，孔與平面，平面與平面的位置。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能確保在整個(gè)過程的統(tǒng)一的管道基本上可以使用參考位置。從管底座零件圖的分析，支撐孔平行并覆蓋大面積的平面與主軸，適合用作精基準(zhǔn)。但與平面定位只能三自由度的限制，如果使用一二孔定位方法對(duì)典型的全過程，基本能夠滿足定位要求的參考。最后，雖然它是裝配基準(zhǔn)通油管底座地，但因它是對(duì)垂直主軸承孔的基礎(chǔ)。
1.4 上箱體加工主要工序安排
用于零件的批量生產(chǎn)，總是首先產(chǎn)生均勻的基準(zhǔn)。基管的處理的第一步是處理一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)。具體安排第一孔定位粗后，加工頂平面。第二步是定位兩個(gè)工藝孔。由于頂面處理后到管道基礎(chǔ)處理已經(jīng)完成，除了個(gè)人的過程，作定位基準(zhǔn)。因此，孔底面也應(yīng)在兩個(gè)工藝孔加工工藝處理。
工序安排應(yīng)該是盡可能地先加工表面然后再加工孔。首先粗加工面，然后粗加工孔。螺紋孔鉆床的鉆頭，切削力大，也應(yīng)在粗加工階段完成。對(duì)于工件，需要精加工是支持前孔與平面結(jié)束后。根據(jù)以上原則應(yīng)該先完成加工平面加工孔，但在本裝置實(shí)際生產(chǎn)不易保證孔和端面互相垂直的。因此，工藝方案實(shí)際上是用于精加工軸承孔，從而支持?jǐn)U孔芯棒定位端處理，所以容易保證的端部的圖紙上的全跳動(dòng)公差。螺紋孔攻絲時(shí)，切削力小，可以分散在后期階段。加工完成后，還要檢驗(yàn)入庫等操作，衛(wèi)生打掃干凈。
根據(jù)分析上箱體加工路線：
10
鑄
鑄造
20
清砂
清砂
30
熱處理
人工時(shí)效處理
40
涂漆
非加工表面涂防銹漆
50
劃線
劃分割面加工線，劃mm軸承孔線，照顧壁厚均勻，并保證軸承孔的加工量
60
刨
以分割面定位，按分割面加工線找正，裝夾工件，刨底面，留加工余量2mm
70
刨
以底面定位，裝夾工件，刨分割面，留著余量0.4～0.5mm
80
刨
以分割面定位，裝夾工件，精刨底面至圖樣尺寸 (注意保留工序留磨余量)
90
鉆
以分割面定位，裝夾工件，用專用鉆模，按底面外形找正6×Φ18mm孔锪6×Φ32mm
100
鉆
以底面定位，裝夾工件，用專用鉆模，按分割面外形找正，鉆8×Φ18mm孔，锪8×Φ32mm
110
鉆
鉆、攻放油孔M20內(nèi)螺紋，锪平面Φ40mm
120
鉗
將箱蓋、箱體對(duì)準(zhǔn)合箱，用6×M16螺栓、螺母緊固
130
鉆
鉆鉸2×Φ12mm和1：50錐度銷孔
140
鉗
將箱蓋、箱體做標(biāo)記、編號(hào)
150
鏜
以底面定位裝夾工件，按分割面高度中心線找正鏜桿中心高，按線找正孔的位置，精鏜mm軸承孔，留精鏜余量0.5～0.6mm,刮兩端面
170
精鏜
精鏜 mm軸承孔至圖樣尺寸，精刮兩端面
180
鏜
以底面及軸承孔（軸承孔裝上心軸）定位，軸承孔一端面定向，裝夾工件，鏜一側(cè)mm 至圖樣尺寸，刮削端面。用同樣裝夾方法，重新裝夾工件，鏜另一側(cè)缸mm至圖樣尺寸，刮削端面
190
銑
以底面定位，裝夾工件（專用工裝或組合工具），銑平面
200
鉆
鉆攻端面上各14×M12螺孔
210
鉆
鉆、攻端面4× M12螺孔
220
檢查
檢查孔端面與軸承孔軸心線的平行度，缸孔端面與缸孔軸心線的垂直度及各部尺寸及精度
230
磨
以底面定位，裝夾工件，磨分割面至圖樣尺寸
240
鉗
煤油滲漏試驗(yàn)
250
檢驗(yàn)
檢查各部尺寸
工藝路線一：
工藝路線二：
10
鑄
鑄造
20
清砂
清砂
30
熱處理
人工時(shí)效處理
40
涂漆
非加工表面涂防銹漆
50
劃線
劃分割面加工線，劃mm軸承孔線，照顧壁厚均勻，并保證軸承孔的加工量
60
鉆
以分割面定位，裝夾工件，用專用鉆模，按底面外形找正6×Φ18mm孔锪6×Φ32mm
70
鉆
以底面定位，裝夾工件，用專用鉆模，按分割面外形找正，鉆8×Φ18mm孔，锪8×Φ32mm
80
刨
以分割面定位，按分割面加工線找正，裝夾工件，刨底面，留加工余量2mm
90
刨
以底面定位，裝夾工件，刨分割面，留著余量0.4～0.5mm
100
刨
以分割面定位，裝夾工件，精刨底面至圖樣尺寸 (注意保留工序留磨余量)
110
鉆
鉆、攻放油孔M20內(nèi)螺紋，锪平面Φ40mm
120
鉗
將箱蓋、箱體對(duì)準(zhǔn)合箱，用6×M16螺栓、螺母緊固
130
鉆
鉆鉸2×Φ12mm和1：50錐度銷孔
140
鉗
將箱蓋、箱體做標(biāo)記、編號(hào)
150
鏜
以底面定位裝夾工件，按分割面高度中心線找正鏜桿中心高，按線找正孔的位置，精鏜mm軸承孔，留精鏜余量0.5～0.6mm,刮兩端面
170
精鏜
精鏜 mm軸承孔至圖樣尺寸，精刮兩端面
180
鏜
以底面及軸承孔（軸承孔裝上心軸）定位，軸承孔一端面定向，裝夾工件，鏜一側(cè)mm 至圖樣尺寸，刮削端面。用同樣裝夾方法，重新裝夾工件，鏜另一側(cè)缸mm至圖樣尺寸，刮削端面
190
銑
以底面定位，裝夾工件（專用工裝或組合工具），銑平面
200
鉆
鉆攻端面上各14×M12螺孔
210
鉆
鉆、攻端面4× M12螺孔
220
檢查
檢查孔端面與軸承孔軸心線的平行度，缸孔端面與缸孔軸心線的垂直度及各部尺寸及精度
230
磨
以底面定位，裝夾工件，磨分割面至圖樣尺寸
240
鉗
煤油滲漏試驗(yàn)
250
檢驗(yàn)
檢查各部尺寸
方案二把鉆孔工序調(diào)整到最前面了，這樣違反先面后孔的規(guī)則，并且可能導(dǎo)致孔的基準(zhǔn)不足。
以上工藝過程詳見機(jī)械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案一：
10
鑄
鑄造
20
清砂
清砂
30
熱處理
人工時(shí)效處理
40
涂漆
非加工表面涂防銹漆
50
劃線
劃分割面加工線，劃mm軸承孔線，照顧壁厚均勻，并保證軸承孔的加工量
60
刨
以分割面定位，按分割面加工線找正，裝夾工件，刨底面，留加工余量2mm
70
刨
以底面定位，裝夾工件，刨分割面，留著余量0.4～0.5mm
80
刨
以分割面定位，裝夾工件，精刨底面至圖樣尺寸 (注意保留工序留磨余量)
90
鉆
以分割面定位，裝夾工件，用專用鉆模，按底面外形找正6×Φ18mm孔锪6×Φ32mm
100
鉆
以底面定位，裝夾工件，用專用鉆模，按分割面外形找正，鉆8×Φ18mm孔，锪8×Φ32mm
110
鉆
鉆、攻放油孔M20內(nèi)螺紋，锪平面Φ40mm
120
鉗
將箱蓋、箱體對(duì)準(zhǔn)合箱，用6×M16螺栓、螺母緊固
130
鉆
鉆鉸2×Φ12mm和1：50錐度銷孔
140
鉗
將箱蓋、箱體做標(biāo)記、編號(hào)
150
鏜
以底面定位裝夾工件，按分割面高度中心線找正鏜桿中心高，按線找正孔的位置，精鏜mm軸承孔，留精鏜余量0.5～0.6mm,刮兩端面
170
精鏜
精鏜 mm軸承孔至圖樣尺寸，精刮兩端面
180
鏜
以底面及軸承孔（軸承孔裝上心軸）定位，軸承孔一端面定向，裝夾工件，鏜一側(cè)mm 至圖樣尺寸，刮削端面。用同樣裝夾方法，重新裝夾工件，鏜另一側(cè)缸mm至圖樣尺寸，刮削端面
190
銑
以底面定位，裝夾工件（專用工裝或組合工具），銑平面
200
鉆
鉆攻端面上各14×M12螺孔
210
鉆
鉆、攻端面4× M12螺孔
220
檢查
檢查孔端面與軸承孔軸心線的平行度，缸孔端面與缸孔軸心線的垂直度及各部尺寸及精度
230
磨
以底面定位，裝夾工件，磨分割面至圖樣尺寸
240
鉗
煤油滲漏試驗(yàn)
250
檢驗(yàn)
檢查各部尺寸
1.5 機(jī)械加工余量、工序及毛坯的確定
“上箱體” 零件材料采用HT200制造。材料是HT200，硬度HB170到240，大批量生產(chǎn)，鑄造毛坯。
（1）面的加工余量。
根據(jù)工步余量如下：
粗刨：參照《工藝手冊(cè)第1卷》。其余量，現(xiàn)取。
精刨：參照《工藝手冊(cè)》，其余量值規(guī)定為。
（2）底面螺孔
毛坯為實(shí)心，不沖孔
（3）前后端面加工余量。
根據(jù)工藝要求，各工序余量如下：
粗刨：參照《工藝手冊(cè)第1卷》，鑄件公差等級(jí)選用CT7。
（4）側(cè)面螺孔余量
毛坯為實(shí)心，不沖孔。
1.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
工序10：無切削加工，無需計(jì)算
工序20：無切削加工，無需計(jì)算
工序30：無切削加工，無需計(jì)算
工序40：無切削加工，無需計(jì)算
工序60：以分割面定位，按分割面加工線找正，裝夾工件，刨底面，留加工余量2mm
機(jī)床：牛頭刨床B1010A
刀具：YG硬質(zhì)合金刀具。
因其單邊余量：Z=3mm
所以刨削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝∷俣?
每齒進(jìn)給量：取取速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)，取
實(shí)際刨削速度：
進(jìn)給量：
每分進(jìn)給量：
：,取
切削工時(shí)
被切削層長度：由毛坯可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序70：以底面定位，裝夾工件，刨分割面，留著余量0.4～0.5mm
機(jī)床：牛頭刨床B1010A
刀具：YG硬質(zhì)合金刀具。
因其單邊余量：Z=3mm
所以刨削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝∨傧魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取刨削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)，取
實(shí)際刨削速度：
進(jìn)給量：
每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn),取
切削工時(shí)
被切削層長度：由毛坯可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
刨削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝∨傧魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取刨削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)，取
實(shí)際刨削速度：
進(jìn)給量：
每分進(jìn)給量：
：,取
切削工時(shí)
被切削層長度：可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序80：以分割面定位，裝夾工件，精刨底面至圖樣尺寸 (注意保留工序留磨余量)
機(jī)床：牛頭刨床B1010A
刀具：YG硬質(zhì)合金刀具。
因其單邊余量：Z=3mm
所以刨削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝∨傧魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取刨削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)，取
實(shí)際刨削速度：
進(jìn)給量：
每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn),取
切削工時(shí)
被切削層長度：由毛坯可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
刨削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝∨傧魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取刨削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)，取
實(shí)際刨削速度：
進(jìn)給量：
每分進(jìn)給量：
：,取
切削工時(shí)
被切削層長度：可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序 90以分割面定位，裝夾工件，用專用鉆模，按底面外形找正6×Φ18mm孔锪6×Φ32mm機(jī)床：立式鉆床Z3050
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
⑴ 鉆孔
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度：參照資料表2.4～41，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)，取
所以實(shí)際切削速度：
工序100、以底面定位，裝夾工件，用專用鉆模，按分割面外形找正，鉆8×Φ18mm孔，锪8×Φ32mm
機(jī)床：鉆床Z525
刀具：麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀
切削深度：
進(jìn)給量：，取
切削速度：，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實(shí)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(jī)動(dòng)時(shí)間：
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照《工藝手冊(cè)》，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)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(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序110 鉆、攻放油孔M20內(nèi)螺紋，锪平面Φ40mm
刀具：根據(jù)參照文獻(xiàn)選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
锪φ40的面
機(jī)床：銑床X52K
刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。
單邊余量：Z=2.2mm
所以銑削深度：
精銑面余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)文獻(xiàn)取
切削工時(shí)
被切削層：由毛坯可知，
刀具切入：
刀具切出：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序130：鉆鉸2×Φ12mm和1：50錐度銷孔
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照文獻(xiàn)，取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
⑵ 擴(kuò)孔
刀具：選擇擴(kuò)孔鉆頭（硬質(zhì)合金錐柄麻花材料）。
片型號(hào)：E403
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照文獻(xiàn)取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層：
刀具切入有：
刀具切出： ，取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序150\160、170、180：以底面定位裝夾工件，按分割面高度中心線找正鏜桿中心高，按線找正孔的位置，精鏜軸承孔，留精鏜余量0.5～0.6mm,刮兩端面
機(jī)床：銑床X52K
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
⑴ 粗鏜進(jìn)給量：刀桿伸出取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照文獻(xiàn)[3]表3.1～41，取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
精鏜孔
進(jìn)給量：確定進(jìn)給量
切削速度：取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照文獻(xiàn)[3]表3.14—41，取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)工時(shí)
工序190：以底面定位，裝夾工件（專用工裝或組合工具），銑平面
機(jī)床：X62W專用工裝或組合夾具
刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：取
切削工時(shí)
被切削層：由毛坯可知，
刀具切入：
刀具切出：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序200：鉆攻端面上各14×M12螺孔
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)《工藝手冊(cè)》取
切削速度：參照《工藝手冊(cè)》取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實(shí)際切削速度：
被切削層：
刀具切入：
刀具切出：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照《工藝手冊(cè)》取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)際切削速度：
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： （盲孔）
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序210：鉆、攻端面4× M12螺孔
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)《工藝手冊(cè)》取
切削速度：參照《工藝手冊(cè)》取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實(shí)際切削速度：
被切削層：
刀具切入：
刀具切出：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照《工藝手冊(cè)》取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)際切削速度：
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： （盲孔）
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序230：以底面定位，裝夾工件，磨分割面至圖樣尺寸，保證尺寸260mm
機(jī)床：磨床M7132Z
刀具：砂輪。
因其單邊余量：Z=0.5mm
所以磨削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝∨傧魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取刨削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)，取
實(shí)際刨削速度：
進(jìn)給量：
每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn),取
切削工時(shí)
被切削層長度：由毛坯可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
磨削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝∨傧魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取刨削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)，取
實(shí)際刨削速度：
進(jìn)給量：
每分進(jìn)給量：
：,取
切削工時(shí)
被切削層長度：可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
1.7 時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排
設(shè)年產(chǎn)量是10萬件。一年有250個(gè)工作日。一個(gè)日產(chǎn)量420。一天工作時(shí)間的計(jì)算8個(gè)小時(shí)，每部分的生產(chǎn)時(shí)間不應(yīng)超過1.14min。機(jī)械加工單（在上述生產(chǎn)類型：）時(shí)間定額：大規(guī)模生產(chǎn)）
因此在單一的時(shí)間定額的計(jì)算公式的大規(guī)模生產(chǎn)：
參照《工藝手冊(cè)》
（大量生產(chǎn)時(shí)）
大批量生產(chǎn)時(shí)間定額公式為：
其中： —單件時(shí)間定額 —基本時(shí)間（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
—輔助時(shí)間。各種輔助生產(chǎn)加工服務(wù)時(shí)間，包括裝卸時(shí)間和輔助時(shí)間工作
—布置場(chǎng)所地、休息時(shí)間占操作時(shí)間的百分比值
工序1：粗、精刨底面
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：取工步輔助時(shí)間為。在裝卸時(shí)間非常的短暫，所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《工藝手冊(cè)》，
單間時(shí)間定額：
工序2：鉆底面孔
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
：根據(jù)《工藝手冊(cè)》單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序3：粗刨凸臺(tái)
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：取工步輔助時(shí)間為。裝卸時(shí)間短暫，所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《工藝手冊(cè)》，
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序4：鉆側(cè)面孔
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：取工步輔助時(shí)間為。由于裝卸時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《工藝手冊(cè)》，
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序5：粗刨端面
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：取工步輔助時(shí)間為。則
：根據(jù)《工藝手冊(cè)》，
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序6：刨端面
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：取工步輔助時(shí)間為。所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《工藝手冊(cè)》，
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序9：粗鏜支承孔
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：參取工步輔助時(shí)間為。所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《工藝手冊(cè)》，
單間時(shí)間定額：
即能滿足生產(chǎn)要求
工序11：精鏜支承孔
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：取工步輔助時(shí)間為。在加工過程中時(shí)間,短暫，所以裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《工藝手冊(cè)》，
單間時(shí)間定額：
即能滿足生產(chǎn)要求
工序12：端面螺紋孔攻絲
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：取裝卸工件輔助時(shí)間為。則
：參照鉆孔值，取
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序14：精刨端面
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：取輔助時(shí)間為。
由于在加工過程中裝卸時(shí)間非常的短暫，取裝卸時(shí)間為。則
：根據(jù)《工藝手冊(cè)》，
單間時(shí)間定額：
即能滿足生產(chǎn)要求
工序15：精刨側(cè)面
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：取工步輔助時(shí)間為。在加工過程短暫，所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《工藝手冊(cè)》，
單間時(shí)間定額：
即能滿足生產(chǎn)要求
工序17：底面螺紋孔攻絲
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：取裝卸輔助時(shí)間，工步輔助時(shí)間為。則
：參照鉆孔值，取
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
第2章 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,在專用立式鉆床上設(shè)計(jì)鉆孔夾具
2.1設(shè)計(jì)分析
1、φ18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φ18mm.主軸端面到工作臺(tái)面的最大距離H=700mm,工作臺(tái)面尺寸為375x500mm2, 其空間尺寸完全滿足夾具的布置和加工范圍的要求。
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。
2.2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)?。若定位元件采用?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φ19 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。
2.3切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：麻花鉆，dw=18mm,
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
2.4 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。
2.5 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，所以夾具設(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，所以夾具設(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，保證工件底面與夾具底面的平行度。
3、為了便于裝卸零件，夾具采用了鉸鏈?zhǔn)降你@模板結(jié)構(gòu)。以保證鉆套的位置精度，用瑣緊螺釘鎖緊。
2.6 夾具的公差
1、制訂夾具公差的基本原則和方法
（1）滿足誤差不等式并有精度儲(chǔ)備的的原則
零件加工中受工藝系統(tǒng)各種誤差因素的影響而使加工尺寸產(chǎn)生一定的誤差，設(shè)除夾具本身之外工藝系統(tǒng)其他各誤差環(huán)節(jié)所造成的總和，同時(shí)考慮到要維持夾具的使用精度，在壽命期內(nèi)應(yīng)留出允許的磨損公差為△m.因此，夾具的制造誤差應(yīng)當(dāng)保證被加工工件的尺寸誤差在考慮上述兩項(xiàng)誤差之后。仍在允許的尺寸公差范圍之內(nèi)于是就有不等式
（2）、基本尺寸按工件相應(yīng)尺寸的平均值標(biāo)注并采用雙向?qū)ΨQ偏差的原則。
為了便于尺寸計(jì)算和誤差分析，并盡可能避免計(jì)算中的錯(cuò)誤，凡是夾具上與被加工主件尺寸相應(yīng)的尺寸，其基本尺寸均應(yīng)按工件尺寸的平均尺寸標(biāo)注，其公差取工件尺寸公差的1/2~1/5標(biāo)注。底面與結(jié)合面的尺寸為160，選用尺寸偏差時(shí)為160±0.36mm.
2.與加工要求沒有直接關(guān)系的加具尺寸公差的制訂
與加工要求無直接關(guān)系的尺寸是指不直接與零件加工尺寸相對(duì)應(yīng)的夾具尺寸。他們的尺寸公差無法從工件上相對(duì)應(yīng)的尺寸來確定。但他們的公差也并非對(duì)加工精度沒有影響。
屬于這種夾具公差的多為夾具內(nèi)部結(jié)構(gòu)配合尺寸公差，如定位元件與夾具體、可換鉆套與襯套、導(dǎo)向套與刀具、鉸鏈連接的軸與孔、夾具機(jī)構(gòu)上各零件的配合尺寸公差等。這類尺寸公差主要是根據(jù)零件的功用和裝配要求，直接根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公差配合來選用的。如夾具中起導(dǎo)向作用并相對(duì)滑動(dòng)的連接副一般選用;有相對(duì)活動(dòng)而無導(dǎo)向作用的連接副一般選用、；鉸鏈連接則按基軸制選用、等間隙配合。
2.7 工序精度分析
在夾具設(shè)計(jì)中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對(duì)所設(shè)計(jì)的夾具進(jìn)行精度分析和誤差計(jì)算。
影響原始尺寸18的各項(xiàng)誤差分析
1、重合,故產(chǎn)生定位誤差。定位尺寸160mm定位尺寸公差=02mm，在加工尺寸方向上的投影，這里I的方向與加工方向是一致的，所以=0.2mm,因?yàn)槠矫娑ㄎ弧Ｋ?
故
2、垂直度所引起的夾具安裝誤差，對(duì)工序尺寸18的影響均小，既可以忽略不計(jì)。
3、 面到鉆套座孔之間的距離公差，按工件相應(yīng)尺寸公差的五分之一，。
4、 通常不超過0.005mm.。
5、 偏移
用概率法相加總誤差為：
0. 098137mm<0.2mm
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。
第3章 銑?400端面夾具設(shè)計(jì)
3.1 設(shè)計(jì)要求
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，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。對(duì)于?400端面夾具設(shè)計(jì)，由于對(duì)加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時(shí)，主要考慮如何降低降低生產(chǎn)成本和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2 夾具設(shè)計(jì)
3.2.1夾具體設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)夾具，首先要仔細(xì)分析加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計(jì)方案；在滿足加工精度的條件下，合理的進(jìn)行安裝、定位、夾緊；在完成夾具草圖后，進(jìn)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(jì)合理的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)個(gè)零部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；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(jì)后，用AutoCAD進(jìn)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(biāo)注相關(guān)尺寸及技術(shù)要求，最后進(jìn)行論文撰寫、整理、修改完成該畢業(yè)設(shè)計(jì)。
3.2.2 定位基準(zhǔn)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(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。據(jù)《夾具手冊(cè)》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)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(zhǔn)進(jìn)行加工。該零件以三面定位，滑鞍上的裝配基準(zhǔn)為平面，而它們又是滑鞍上其他要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合誤差，有利于提高滑鞍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(zhǔn)。
3.2.3 定位方案和元件設(shè)計(jì)
根據(jù)以上零件的結(jié)構(gòu)分析以及定位基準(zhǔn)的選擇，可得定位基準(zhǔn)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(duì)零件的結(jié)構(gòu)的分析，本道工序需限制4個(gè)自由度，為了增加定位的可靠行，實(shí)際限制了其6個(gè)自由度。本夾具采用6點(diǎn)定位原則，用兩個(gè)固定的支撐板作為一大平面即D面，限制了工件的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度；用W面作為一小平面，限制了工件的一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度；用一個(gè)底面C來限制了工件上下移動(dòng)自由度。
3.2.4 定位誤差的計(jì)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(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。
3.2.5 夾緊力計(jì)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(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)算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得：
所以有：
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：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如下：
圖4.1受力簡(jiǎn)圖
由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式
即：
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)。
3.2.6 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
采用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊工件的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。由于這類夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠，通用性大，故在機(jī)床夾具中得到廣泛運(yùn)用。它的主要缺點(diǎn)是夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)力。
本夾具采用移動(dòng)壓板進(jìn)行夾緊，同時(shí)保證了夾緊可靠和動(dòng)作迅速的要求。同時(shí)，由于移動(dòng)壓板標(biāo)準(zhǔn)件，可直接購買，降低了夾具的制造成本。
夾緊力的計(jì)算
單個(gè)螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按下列計(jì)算：
式中： W0——單個(gè)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(dāng)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(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表1-2-21；
——螺旋副的當(dāng)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(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表1-2-22。
3.2.7 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)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
3.2.8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(dǎo)、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(jī)床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個(gè)整體的最大最復(fù)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(jī)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(dòng)，因此夾具體必須具有必要的強(qiáng)度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會(huì)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(jì)夾具體時(shí)，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(jì)性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)加以考慮。
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?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(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?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(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)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(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)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(fù)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(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)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(duì)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(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，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(jī)構(gòu)所需要的空間范圍及機(jī)床工作臺(tái)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。
3.2.9 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)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(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式
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