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4 專用夾具的設計
4.1 明確設計任務
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。有老師分配的任務，我被要求設計工序:銑Φ52圓柱兩端面
4.2 確定定位方案
4.2.1 基準的選擇
根據(jù)工件的加工要求，該工序必須限制工件的6個自由度。為保證銑Φ52圓柱兩端面，應選底面為定位基面，限制；須限制、，所以選取A面為定位基面；為保證寬度為42的兩平面兩側面對孔軸線的對稱度要求，還必須在加工時限制自由度。另外，為了方便控制刀具的走刀位置，還需要限制。
綜上所述，工件的六個自由度均被限制，為使定位基準與設計基準重合，選取的定位基準是底面、孔。
4.2.2 確定定位夾緊方案
根據(jù)零件特點，按照工藝過程要求，確定工件定位夾緊方案【4】，采用機械夾緊方式對工件進行夾緊。
4.2.3 定位元件的選擇及設計
1.定位元件的選擇 由上知，工件的定位面是側平面底面、和孔，據(jù)此在夾具上的定位元件選為支承板、支承釘、和菱形定位銷。
2.定位板設計 定位平面底面所用的定位支承板參照參考文獻【3】第272頁設計。 標記為：支承板 A6×45 GB 2236-80 材料：T8。
現(xiàn)確定定位銷的極限偏差和定位表面到定位銷中心的名義尺寸：
=L，其中取工件相應尺寸=L=230.08mm的平均尺寸，公差取相應尺寸公差的(~)倍，現(xiàn)取，【2】則有：
=2230.02mm
滿足工件順利裝拆的補償量值：=(+)÷2=(0.16+0.04)÷2=0.10mm
則，菱形定位銷和定位孔配合的最小間隙===0.43mm
（其中，b的值可查手冊得值為3【3】）
4.3 定位誤差的計算與分析
必須要滿足誤差的總和應該小于或等于該工序公差。
與夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻可得：
⑴ 兩定位銷定位誤差 ：
本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：
（1）、移動時基準位移誤差
=
=
(2)、轉角誤差
其中：
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上、所設計的夾具滿足零件加工精度要求。
4.4 減小定位誤差的措施
采取措施：
1.提銷圓柱部分的制造精度，將菱形定位銷圓柱部分精度提高到IT6級，公差值為0.011mm,則此時定位銷圓柱部分直徑Φmm,=0.043-(-0.054)=0.097mm。0.097仍接近加工誤差的。
2.在提高菱形定位銷圓柱部分的制造精度基礎上，將Φ12孔的精度提高到IT8級，其公差值為0.027mm，此時孔的尺寸及公差為Φmm，則0.027mm-(-0.054)=0.081mm,那么就要約0.12mm的加工精度預留量，可滿足保證對稱度加工要求。
4.5 計算切削力及實際所需的夾緊力
圖2.9作用于工件上的切削力
工件在加工時的受力情況如圖2.9所示。加工時，工件受到切削合力F的作用，F(xiàn)可分解為水平和垂直方向的切削分力和，由經(jīng)驗公式，和可通過切向銑削力分別乘以一個系數(shù)來得到。在對稱銑削情況下，=(1~1.2),=(0.2~0.3)。
參照《機床夾具設計手冊》【3】表1-2-9得銑削力的計算公式：
參數(shù)的選?。?
切向銑削力 （N）
銑刀系數(shù) =669
銑削深度 =3mm
每齒進給量 =0.15mm
銑刀直徑 d=100mm
銑削寬度 B=12mm
銑刀齒數(shù) z=12
修正系數(shù) （工件屈服應力）
綜上，計算得：
銑削力 。
故水平分力=1.1=1279N，垂直分力=0.3=349N。
工件的主定位面是底面，故選擇夾緊力的作用方向為水平方向作用于底面。當夾緊力水平作用于工件上時，所需要的理論夾緊力=+=1279+=3606N
由公式 = 可計算出實際所需夾緊力。
現(xiàn)在計算安全系數(shù)K的值。
安全系數(shù)K的計算公式為：
由《機床夾具設計手冊》表1-2-0得各安全系數(shù)K的取值如下：
基本安全系數(shù) 加工性質
刀具鈍化程度 切削特點
穩(wěn)定性 手柄位置
工件與支撐面接觸情況
將各安全系數(shù)值代入上面公式計算得,K=1.95<2.5（注：若安全系數(shù)的計算值小于2.5，則取=2.5），則取K的值為2.5。
所以實際所需夾緊力為： = =9015N。
實際所需的夾緊力計算是一個很復雜的問題，一般只能作粗略的估算。為簡化計算，在設計夾緊裝置時，可只考慮切削力對夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的切削過程穩(wěn)定不變。【2】
4.6 主要元件的設計與建模
依據(jù)《機床夾具設計手冊》對各個元件進行設計并對其標記如下如下：
1. 定位鍵： A14h6 GB 2206-80 材料：45鋼
2. 壓板： A14×130 GB 2188-80 材料：45鋼
3. 浮動壓塊：A40×14 GB 2174-80 材料：45鋼
4. 銷 A10×28 GB/T 119.1-2000 材料：35鋼
5. 銷 A6×28 GB/T 119.1-2000 材料：35鋼
6. 對刀塊 GB 2242-80 材料：20鋼
7. 對刀塞尺 3 GB 2244-80 材料：T8
8. 螺釘 GB/T 68-2000 M5.5×25
4.7 對刀元件及夾具體
根據(jù)工件加工表面形狀，對刀件可選用夾具零件及部件中的標準直角對刀塊。它的直角對刀面和工件被加工寬度為42的兩平面精加工工序形相對應，其間距等于塞尺厚度，設計塞尺厚度為3，并把對刀件安裝于夾具體的豎直板上。
根據(jù)銑床T行寬度為42的兩平面精加工工序的寬度，選用寬度B=18mm,公差為h6的A型定位鍵來確定夾具在機床上的位置?！?】
夾具體選用灰鑄鐵的鑄造夾具體【7】。其基本厚度選為22mm,并設計出供寬度為42的兩平面精加工工序用螺栓緊固夾具用得U形寬度為42的兩平面精加工工序耳座。根據(jù)所設計的各種元件、機構、裝置，設計出夾具的形狀、結構。
5 夾具圖繪制
5.1 工序圖
依據(jù)零件的加工要求，制訂寬度為42的兩平面精加工工序工序圖。見附圖01
5.2 夾具體零件圖
參照工序圖的定位夾緊方案，合理設計寬度兩平面精加工工序的夾具，繪制夾具體零件圖。
5.4 標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術條件
5.4.1 標注尺寸、公差與配合
1.夾具外形輪廓尺寸
2.工件與定位元件的聯(lián)系尺寸
3.夾具與刀具的聯(lián)系尺寸 即調刀尺寸，分為水平和垂直兩個方向的尺寸。
（1）水平方向的調刀尺寸為為銷中心至對刀元件尺面的距離。 查手冊的所用銑刀的寬度尺寸及其極限偏差為，其平均尺寸為12.09mm。定位銷中心至工件上寬度為42的兩平面精加工工序，再加上塞尺厚度2mm，故水平方向調刀尺寸的基本尺寸
（2）垂直方向的調刀尺寸為定位元件(兩支承釘)工作面至對刀面之間的位置尺寸。工件上相應的尺寸為工件寬度為42的兩平面精加工工序底至工件底面之間的尺寸，減去3mm的塞尺厚度
4.夾具與機床連接部分的聯(lián)系尺寸 定位鍵與工作臺寬度為42的兩平面精加工工序配合尺寸為18H7/h6。
5.4.2制訂技術條件
1.由于工件上有寬度為42的兩平面精加工工序底至工件底面的垂直度要求0.10mm，夾具上應標注定位表面Q(兩個支承板限定的表面)對底面的垂直度允差100:0.2 (mm)。
2.由于工件上有寬度為42的兩平面精加工工序兩側面對Φ10孔軸線對稱度要求，夾具上應標注定位表面Q(兩個支承板限定的表面)對定位鍵側面的垂直度允差100:0.2 (mm)。
3.兩定位支承釘?shù)牡雀咴什畈淮笥?.02(mm)。
畢業(yè)設計(論文)
機油泵傳動軸支架機械加工工藝及夾具設計
學生姓名
xxx
學院名稱
機電工程學院
專業(yè)名稱
指導教師
xxx
xxx大學畢業(yè)設計(論文)
摘要
本次設計是對機油泵傳動軸支架零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。機油泵傳動軸支架零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計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?；鶞蔬x擇以機油泵傳動軸支架端面作為粗基準，以上表面作為精基準。
關鍵詞 機械加工，加工工藝，專用夾具。
xxx大學畢業(yè)設計(論文)
目 錄
摘要 I
1 緒論 1
2機油泵傳動軸支架加工工藝規(guī)程設計 2
2.1機械加工基準介紹 2
2.2基準的選擇 2
2.3 制定工藝路線 3
2.4選擇加工設備及刀、夾、量具 4
2.4.1設備的選擇 4
2.4.2刀具量具的選擇 6
2.5加工工序設計 7
3 夾具設計 10
3.1定位方案的選定 11
3.2夾具夾緊裝置的確定 11
3.2.1夾緊力的方向和作用點的確定 11
3.2.2夾緊力大小的估算 12
3.3夾緊機構及元件的選擇 13
3.4夾具體上排屑措施的確定 15
3.5鉆模的設計 15
3.5.1鉆套的選定 15
3.5.2鉆模板的設計 16
4夾具定位方案的分析 18
4.1工件定位自由度分析 18
4.2工件定位精度分析 19
參 考 文 獻 21
致謝 22
11
1 緒論
對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件時，工件相對于道具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工極度趨于一致，穩(wěn)定的保證工件的加工精度。同時使用夾具裝夾工件方便、快捷，工件不需要劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切屑用量，提高勞動生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構，進一步提高勞動生產(chǎn)率。在批量生產(chǎn)中使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高、使用技術等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯得降低了生產(chǎn)成本。夾具制造成本分攤在一批工件上。每個工件增加的成本時極少的，遠遠小于由于提高勞動生產(chǎn)率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經(jīng)濟效益就愈顯著。
2機油泵傳動軸支架加工工藝規(guī)程設計
2.1機械加工基準介紹
基準：基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面?；鶞矢鶕?jù)其功用的不同可分別為設計基準和工藝基準。
在工件工序圖中，用來確定本工序加工表面位置的基準，加工表面與工序基準之間一般有兩次核對位置要求：一是加工表面對工序基準的距離要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面對工序基準的形狀位置要求，如平行度，垂直度等。所以工件定位時，用以確定工件在夾具中位置的表面（或點，線）稱為定位基準，定位基準的選擇，一般應本著基準重合原則，盡可能選用工序基準作為定位基準，工件在定位時，每個工件的夾具中的位置是不確定的，一般是限制工件的六個自由度，分別是指：沿三坐標軸的移動自由度，和繞三坐標軸轉動的自由度。
基面的選擇是工藝規(guī)程設計的重要工作之一，基面選擇正確合理，可以使加工質量的到保證，減輕勞動強度，生產(chǎn)效率得到提高。否則，會使加工困難，甚至造成加工零件報廢。
2.2基準的選擇
(1) 粗基準的選擇
粗基準選擇原則：選擇粗基準，主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)工序提供精基準。為了方便地加工出精基準，使精基準面獲得所需加工精度，選擇粗基準，以便于工件的準確定位。選擇粗基準的的出發(fā)點是：一要考慮如何合理分配各加工表面的余量；二要考慮怎么樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置要求，一般應按下列原則來選擇：
1) 若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應優(yōu)先選擇該表面為粗基準。
2)若工件每個表面都有加工要求，為了保證各表面都有足夠的加工余量，應選擇加工量最少的表面為粗基準。
3)若工件必須保證某個加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，則應選擇某個加工面為粗基準。
4)選擇基準的表面應盡可能平整，沒有鑄造飛邊，澆口，冒口或其他缺陷。粗基準一般只允許使用一次。
基于上述的要求和考慮到安裝裝配面的精度要求和便于夾緊等實際情況，粗基準選用前機體內一個較大的非加工面在毛坯圖上已經(jīng)標出。
(2) 精基準的選擇
精基準選擇原則：選擇精基準時，應從整個工藝過程來考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并要達到使用起來方便可靠。一般應按下列原則來選擇：
1)基準重合原則；應選擇設計基準作為定位基準。
2)基準統(tǒng)一原則；應盡可能在多數(shù)工序中選用一組統(tǒng)一的定位基準來加工其他各表面，采用統(tǒng)一基準原則可以避免基準轉換過程所產(chǎn)生的誤差，并可使各工序所使用的夾具結構相同或相似，從而簡化夾具的設計和制造。
3) 自為基準原則；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇加工表面本身來作為定位基準。
4) 互為基準原則；對于相互位置精度要求高的表面，可以采用互為基準，反復加工的方法。
5) 可靠，方便原則；應選擇定位可靠，裝夾方便的表面作為精基準。
本零件是鑄造件，要用毛坯面定位先加工出一個精基準。然后以精基準定位，加工零件。精基準放在工序最前面加工。以上表面毛坯面定位。詳見工藝卡片。
2.3 制定工藝路線
（1）熱處理工序的安排
加工工藝安排熱處理，因為零件精度要求較高HT200要鑄造完成要進行時效處理，防止工件變形。
（2）定位基準的選擇
粗基準選擇下表面，則由非加工面為定位基準，銑精基準。
精基為上表面，則加工時穩(wěn)定性差一些，加工精度就受到了影響，角向定位也是這樣。
因此，擬訂工藝路線方案如下：
工序1：
清沙，去除非加工表面鑄造積瘤
工序2：
時效處理，去除內應力
工序3：
毛坯面定位，銑上表面，保證尺寸12及72.3+0.1/0
工序4：
鉆2-Φ8H7(+0.015/0) 沉孔Φ10x90°及3-Φ11孔
工序5：
以底面為基準，粗鏜Φ32孔至Φ31.5
工序6：
以底面為基準，精鏜Φ31孔至32H7(+0.015/0)
工序7：
以底面為基準，銑端面，保證30°及11尺寸，工件總長度250
工序8：
檢驗
工序9：
入庫
2.4選擇加工設備及刀、夾、量具
由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，加工設備易以通用機床為主，配以專用夾具，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。
2.4.1設備的選擇
1) 搖臂鉆床 Z3040X16 主要參數(shù)：
最大鉆孔孔直徑 40 mm
主軸中心線至立柱母線距離 最大 1600 mm
最小 350 mm
主軸端面至底座工作面距離 最大 1250 mm
最小 350 mm
主軸行程 315 mm
主軸錐孔（莫氏） 4# No.
主軸軸轉速范圍 25-2000 r/min
主軸轉速級數(shù) 16
主軸進給量范圍 0.04-3.20 mm/r
主軸進給級數(shù) 16
工作臺尺寸 500×630 mm
主軸箱水平移動距離 1250 mm
主電機功率 3 kw
機床重量 3500 kg
機床外型尺寸（長×寬×高) 2500×1070×2840 mm
2)立式銑床 X52K 主要參數(shù)：
單 位 /X52K
工作面積 寬*長 mm 320*1250
承載重量 kg 500
T型槽數(shù)目 個 3
T型槽寬度 mm 18
T型槽間距 mm 70
X向（工作臺縱向）手動/機動 mm 700/680
Y向（滑座橫向）手動/機動 mm 255/240
Z向（升降臺垂向）手動/機動 mm 370/350
最大回轉角度 deg ±45
轉速 r/min 30-1500
轉速級數(shù) Step 18
錐孔 . ISO7：24 NO.50
軸向移動距離 mm 85
主軸端面至工作臺距離最小/最大 mm 45/415
主軸中心線至床身垂直導軌面距離 mm 350
切削進給速度 mm/min X，Y：23.5-1180，Z：8-394
快速移動進給速度 mm/min X，Y：2300，Z：770
進給級數(shù) Step 18
主軸電機功率 KW 7.5
進給電機功率 KW 1.5
機床外形尺寸（長*寬*高） mm 2272*1770*2094
機床凈重（約） kg 2800
4） 立式鉆床 Z5140 主要參數(shù):
工作臺尺寸（長X寬） mm 450X500
工作臺行程 mm 300
主軸中心線至導軌面距離 mm 335
主軸端面至工作臺面距離 mm 0-750
主電機功率 kw 3.0
最大鉆孔直徑 mm 40
最大送刀抗力 N 16000
主軸最大輸送扭矩 N.m 350
主軸孔錐度 Morse 4
主軸變速級數(shù) 級 12
主軸變速范圍 r/min 31.5-1400
主軸行程 mm 250
主軸箱行程 mm 200
送刀級數(shù) 級 9
送刀范圍 mm/r 0.056-1.80
外形尺寸（長X寬X高） mm 1080X810X2510
機床重量 kg 2000
2.4.2刀具量具的選擇
依據(jù)〈〈金屬機械加工工藝人員手冊〉〉所選量具公布如下：
測量范圍為：0～100的深度規(guī)
深度規(guī)用于精確測量凹臺和溝槽深度。
塞規(guī)具有獨特的導向圓柱體設計，方便、快、準。適用于現(xiàn)場測量。
測量范圍為10～30的內槽卡鉗
內槽卡鉗適用于測量各種筒形工件、管材內徑以及凹槽尺寸。
2.5加工工序設計
1. 銑上表面，保證尺寸12及72.3
查參考文獻[3]表2.3-59，得平面加工余量為0.9mm，已知A面總余量為2mm，故粗加工余量=4-0.9=3.1mm。
查參考文獻[3]表2.4-73，取粗銑的每齒進給量為，取精度銑的每轉進給量?=，粗銑走刀1次，=3.5mm，精銑走刀1次，=1.5mm。
查參考文獻[3]表3.1-74，取粗銑的主軸轉速為，取精銑的主軸轉速為。又前面已選定銑刀直徑D為φ40mm，故相應的切削速度為:
校核機床功率(只校核粗加工工序)：
切削功率為:=
取z=10個齒，則
代入式中得：
××××168×10×2.5×1=
由文獻[3]表得機床功率為7.5kw，取效率為0.85，則7.5×0.85=6.375kw<6.62kw
故重新選擇主軸轉速為，則：
帶入公式得：××××168×10××1≈5.2kw<6.375kw
故機床功率足夠。
2. 鉆2-?8H7(+0.015/0)
因φ8孔不是一次鉆出，故其鉆削余量為=11/2=5.5mm，φ8孔的精度較高，要分2次加工。
參考文獻[3]表2.4-41，用插入法求得鉆φ8孔的切削速度v=，由此算出轉速為：
n=1000v/πd=1000×26.7/3.14×11=
按機床實際轉速取n=，則實際切削速度為：
v=3.14×11×630/1000=
參考文獻[3]表2.4-69，得：=9.81×42.7(N)
M=9.81×0.021(Nm)
分別求出鉆φ8孔和M如下：
=9.81×42.7×11××1=2427N
M=9.81×0.021×××1=15.63Nm
它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉力矩196Nm，故機床剛度足夠。
3．以底面為基準，粗鏜?32孔至?31.5
取粗鏜的每齒進給量為，，粗鏜走刀1次，=3.5mm
查參考文獻[3]表3.1-74，取粗鏜的主軸轉速為。又前面已選定鏜刀直徑D為φ19mm，故相應的切削速度為:
4．以底面為基準，精鏜?31孔至32H7(+0.015/0)
取精鏜的每齒進給量為，，粗鏜走刀1次，=1.5mm
查參考文獻[3]表3.1-74，取精鏜的主軸轉速為。又前面已選定鏜刀直徑D為φ19mm，故相應的切削速度為:
5. 以底面為基準，銑端面，保證30°及11尺寸，工件總長度1250取進給量為f=0.7mm/r，則v=25.4m/min
n===622.2
按機床實際轉速取n=650
則實際切削速度為:
v=3.14×13×650/1000=26.53
參考文獻[3]表2.4-41，得：
=98.1×42.7kF(N)
M=9.81×0.021kM(Nm)
分別求出11的和M如下：
=98.1×42.7×13××1=2616N
M=9.81×0.021×××1=16.73Nm
它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉力矩196Nm，故機床剛度足夠。
參 考 文 獻
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[18] 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。
致謝
經(jīng)過將近三個月的忙碌，我基本上完成了機油泵傳動軸機械加工工藝以及夾具設計。在這整個設計的過程中我遇到了許多的問題，但是通過查找資料、和同組的同學一起探討、請教指導老師來解決了這些問題。從這次設計當中我不但把以前學習到的知識運用上來了，還學習了一些我們以前沒有學到的，可以說是即學即用。這對于即將走上工作崗位的我來說是一個很好的鍛煉，因為參加工作之后還有很多的東西要學，我們就應該具有這種即學即用的能力。總的來說，通過畢業(yè)設計，我學到了很多知識，也深刻體會到畢業(yè)設計這一課在整個大學學習當中的重要性。
在這次設計當中，我得到了指導老師xxx教授的悉心指導，老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，都給予我悉心的指導和幫助。可以說，沒有老師的悉心指導和幫助，我是不可能順利完成我的畢業(yè)設計的。另外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。因此，在這里我衷心地感謝明老師。同時也謝謝和我一組的成員。
農業(yè)機械化及其自動化
機械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
共1頁
產(chǎn)品名稱
傳動軸支架
零件名稱
傳動軸支架
第1頁
車間
工序號
工序名稱
材料牌號
機加工
銑
HT15-33
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每件毛坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄造
設備名稱
設備型號
設備編號
同時加工件數(shù)
銑床
X52K
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時/min
準終
單件
工步號
工步內容
工藝裝備
主軸轉速
/（r／min）
切削速度
/（m／min）
進給量/（mm／r）
切削深度/mm
進給
次數(shù)
公步工時/min
機動
輔助
1
銑32孔端面
專用夾具，銑刀，游標卡尺
800
89.5
0.5
1
2
0.67
1.36
設計
（日期）
校對
（日期）
審核
（日期）
標準化（日期）
會簽
（日期）
標記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期