精銑C6150車床主軸箱箱體上端面工序及夾具的設(shè)計

1、應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)綜合訓(xùn)練報告（論文）前 言課題介紹在機械制造工藝過程中，在機床上對零件進行機械加工時，為保證工件加工精度，首先要保證工件在機床上占有正確的位置，然后通過夾緊機構(gòu)使工件的正確位置固定不動，這一任務(wù)就是由夾具完成。機床夾具為機床的一種附加裝置，安裝工件后使之獲得相對于機床或刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。課題背景及發(fā)展趨勢夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(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，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員

2、改進工作及機床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。它主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）加強機床夾具的三化工作為了加速新產(chǎn)品的投產(chǎn)，簡化設(shè)計工作，加速工藝裝備的準備工作，以獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果，必須重視機床夾具的標準化，系列化和通用化工作。（2）大力研制推廣實用新型機床夾具在單件，小批生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中，應(yīng)推廣使用組合夾具和半組合夾具

3、。在多品種，中小批生產(chǎn)中，應(yīng)大力推廣使用可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。（3）提高夾具的機械化，自動化水平近十幾年來，高效，自動化夾具得到了迅速的發(fā)展。主要原因是：一方面由于數(shù)控機床，組合機床及其它高效自動化機床的出現(xiàn)，要求夾具能適應(yīng)機床的要求，才能更好的發(fā)揮機床的作用。另一方面，如采用氣動、電動等自動化夾具夾緊，避免了手工操作用劃線等方法來定位工件，縮短了安裝工件的時間，減輕了勞動強度，大大提高了生產(chǎn)效率。1 C6150車床主軸箱零件的分析1.1 零件的作用題目給出的零件是c6150車床主軸箱體，主軸箱體起著支持和固定軸系零件,保證軸系運轉(zhuǎn)精度和良好潤滑及密封等重要作用。主軸箱是C6150車床的關(guān)

4、鍵零件。一旦主軸箱的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機床的使用價值也將大打折扣。1.2 車床主軸箱的主要技術(shù)要求1.2.1 尺寸精度和表面粗糙度 圖1主軸箱零件圖Fig.1 Spindle box parts diagram車主軸箱的內(nèi)孔和安裝平面是決定工件精度的關(guān)鍵表面，其精度要求最高，一般不低于IT8級；車主軸箱內(nèi)孔的圓度直接影響加工工件的軸承孔精度，故要求較高，其誤差不大于尺寸的。1.3 工藝過程分組車主軸箱結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，精度要求也較高，在批量的生產(chǎn)條件下，車主軸箱的機械加工工藝過程有三組加工表面。第一階段：以毛坯面為基準，銑上平面和銑左右端平面。第二階段：以下平面為基準，鉆各螺紋孔及鏜軸承孔。232

5、工藝規(guī)程的設(shè)計2.1 確定毛坯的制造形式零件材料為HT200，由于零件年生產(chǎn)量為8000件，已達到大批量生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸較大。故采用鑄造成型 。它的毛坯精度較高，加工余量較小，對提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量也是有利的。 2.2 基準的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。粗基準的選擇：一般箱體類零件的粗基準都用它上面的重要孔和另一個相距較遠的孔作為粗基準，以保證孔加工時余量均勻。該車床主軸箱最先加工的是主軸箱底面和上表面。精基準

6、的選擇：常以車床主軸箱零件的裝配基準或?qū)ｉT加工的一面兩孔定位，使得基準統(tǒng)一。該工件有一定的尺寸精度和相互位置精度要求；孔軸線之間也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。為了保證以上幾項要求，加工車床主軸箱上表面時，應(yīng)以底面為精基準，使上表面加工時的定位基準與設(shè)計基準重合；加工孔時，仍以底面為主要定位基準，并與底面上的兩孔組成典型的一面兩孔定位方式。這樣，孔的加工，其定位基準既符合基準統(tǒng)一的原則，也符合基準重合的原則，有利于保證孔軸線與底面（裝配基準面）的尺寸精度和平行度?；鶞适怯脕泶_定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面或其組合,在機器零件的設(shè)計和加工過程中,按不同要求選擇哪些點

7、、線、面作為基準,是直接影響零件加工工藝性和表面間尺寸、位置精度的主要因素之一。定位基準的選擇與工藝過程的制訂有密切的關(guān)系，故有必要多設(shè)想幾種定位方案比較他們的優(yōu)缺點，周密地考慮定位方案與工藝過程的關(guān)系，尤其對加工精度的影響。合理選擇定位基準對保證加工精度和確保加工順序都有決定性的影響，基準的選擇其實就是基面的選擇。根據(jù)作用的不同，基準可分為設(shè)計基準和工藝基準兩大類。設(shè)計基準：零件設(shè)計圖樣上所采用的基準，稱為設(shè)計基準。這是設(shè)計人員從零件的工作條件、性能要求出發(fā)，適當考慮加工工藝性而選定的。一個零件圖上可以有一個也可以有多個設(shè)計基準。工藝基準：零件在工藝過程中所采用的基準，成為工藝基準。其中又包

8、括工藝基準、定位基準、測量基準和裝配基準，現(xiàn)分析如下。1） 設(shè)計基準設(shè)計基準就是在零件設(shè)計圖紙上用來確定其他點、線和面的位置的基準。即零件圖紙上標注尺寸的起點。2） 工藝基準工藝基準是在加工裝配過程中所采用的基準。根據(jù)用途的不同可分為：定位基準、工序基準、裝配基準和測量基準。（1）定位基準:工件在機床上或夾具中進行加工時用作定位的基準，稱為定位基準。當加工主軸頸時，其位置是由夾具上定位相接的面確定的，故該接觸面即是本道工序的定位基準。（2）工序基準:在工序圖中，用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準，稱為工序基準。應(yīng)對各工序中的工件加工面作具體分析、確定某面或線作為該工序的基準

9、。工序基準采用工件上實際表面的點、線、面以外，還可以是工件表面的幾何中心、對稱面或?qū)ΨQ線等。（3） 測量基準:在測量時所采用的基準，稱為測量基準。根據(jù)不同工序要求測量已加工平面位置時使用不同的測量基準，如測量曲軸總長時應(yīng)以曲軸兩端面為測量基準。2.2.1 零件表面加工方法的選擇零件表面的加工方法，首先取決于加工表面應(yīng)有的技術(shù)要求。但應(yīng)注意，這些技術(shù)要求不是一定就是零件圖所規(guī)定的要求，有時還可能由于工藝上的原因而在某些方面高于零件圖上的要求。如果由于基準不重合而提高對某些表面的加工要求，或由于被作為精基準而可能對其提出更高的加工要求。當明確了各加工表面的技術(shù)要求后，即可據(jù)此選擇能保證該要求的最終

10、加工方法，并確定需幾個工步的加工方法。所選擇的加工方法，應(yīng)滿足零件的質(zhì)量、良好的加工經(jīng)濟性和高的經(jīng)濟效率的要求。為此，選擇加工方法時應(yīng)考慮以下各因素：任一種加工方法比如能獲得的加工精度和表面粗糙度都有一個相當大的范圍，但只有在某一個較窄的范圍才是經(jīng)濟的，這個范圍的加工精度就是經(jīng)濟加工精度。為此，在選擇加工方法時，應(yīng)選擇相應(yīng)的能獲得經(jīng)濟加工精度的加工方法。例如，公差為IT7級的和表面粗糙度為Ra0.4外圓表面，通過精心車削可以達到精度要求，但不如采用摸削經(jīng)濟。各種加工方法可達到的經(jīng)濟加工精度和表面粗糙度，可參閱工藝設(shè)計手冊中的有關(guān)資料。要考慮工件材料的性質(zhì)例如，對淬火鋼應(yīng)采用磨削加工，但對有色金

11、屬采用磨削加工就會發(fā)生困難，所以一般采用金剛鏜削或高速精細車削加工。要考慮工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小例如，回轉(zhuǎn)工件可以用車削或磨削等加工孔，而殼體上IT7級公差的孔，一般就不宜采用車削或磨削，而通常采用鏜削或鉸削加工。孔徑小的宜采用鉸孔，孔徑大或長度較短的孔宜采用鏜孔。要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性要求大批大量生產(chǎn)時，應(yīng)采用高效率的先進工藝，如平面和孔的加工采用拉削代替普通的銑、刨和鏜孔等加工方法。甚至可以從根本上改變毛坯的制造方法，以減少機械加工的勞動量。要考慮工廠或車間的現(xiàn)有設(shè)備情況和技術(shù)條件。選擇加工方法時應(yīng)充分利用現(xiàn)有的設(shè)備，挖掘企業(yè)的潛力，發(fā)揮工人的積極性和創(chuàng)造性。但也應(yīng)考慮不斷改進現(xiàn)有的加工方

12、法和設(shè)備，采用新技術(shù)和提高工藝水平，此外還應(yīng)考慮設(shè)備負荷的平衡。2.2.2 加工順序的安排零件表面的加工方法確定之后，就要安排加工的先后順序，同時還要安排熱處理、檢驗等其他工序在工藝過程中的位置。零件加工順序安排的是否合適，對加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率率和經(jīng)濟性有較大的影響?，F(xiàn)將有關(guān)加工順序安排的原則和應(yīng)注意的問題分述如下。加工工藝的劃分1） 零件加工時，往往不是依次加工完各個表面，而是將各表面的粗、精加工分開進行，為此，一般都將整個工藝過程劃分為幾個加工階段，這就是在安排加工順序時所應(yīng)遵循的工藝過程劃分階段的原則。按加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程可以劃分如下幾個階段：（1）粗加工階段：這個階段主要任

13、務(wù)是卻去大部分加工余量，為半精加工提供定位基準，因此主要是提高生產(chǎn)率的問題。（2）半精加工階段：這階段的作用是為零件主要表面的精加工做好準備（達到一定的精度和表面粗糙度，的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（如鉆孔、攻絲、銑鍵槽等），一般在熱加工以前進行。（3）精加工階段：對于零件上的精度和表面粗糙度要求高（精度在IT7級或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下的表面，還要安排精加工階段。這個階段的任務(wù)主要是提高加工表面的各項精度要求和降低表面粗糙度。有時由于毛坯余量特別大，加工表面十分粗糙，在粗加工前還需要去黑皮的加工階段，稱荒加工階段。為了及時地發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷和減少運輸工作量，通常把荒加工放

14、在毛坯車間中進行。此外，對零件上的精度和表面粗糙要求特高的表面還應(yīng)在精加工后進行光整加工。稱為光整加工階段。2）機械加工順序的安排一個零件上往往有幾個加工表面需要加工，這些表面不僅本身有一定的精度要求，而且各表面間還有一定的位置要求。為了達到這些精度要求，各表面的加工順序就不能隨便安排，而必須遵循一定的原則，這就是定位基準的選擇和轉(zhuǎn)換決定著加工順序，以及前工序為后續(xù)工序準備好定位基準的原則。3）熱處理工序的安排熱處理工序在工藝過程中的安排是否恰當，是影響零件加工質(zhì)量和材料使用性能的重要因素。熱處理的方法、次數(shù)和在工藝過程中的位置，應(yīng)根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。（1）退火或正火:為了得到較好

15、的表面質(zhì)量、減少刀具磨損，需要對毛坯預(yù)先進行熱處理，以消除組織的不均勻，降低硬度、細化晶粒，提高加工性。對高碳鋼零件用退火降低其硬度，對低碳鋼零件卻要用正火的辦法提高其硬度；對鍛造毛坯，因表面軟硬不均不利于切削，通常也進行正火處理。退火、正火等，一般應(yīng)安排在機械加工之前進行。（2）時效:為了消除殘余應(yīng)力應(yīng)進行時效處理（其中包括人工時效和自然時效）。殘余應(yīng)力無論在應(yīng)力制造還是在切削加工時都會殘留下來，不設(shè)法消除就會引起工件變形，降低產(chǎn)品質(zhì)量，甚至造成廢品。對于一般鑄件，只需在粗加工后進行一次時效處理即可，或在鑄造毛坯以后安排一次時效處理。（3） 淬火:淬火可提高材料的機械性能（硬度和抗拉強度等）

16、。淬火后尚需回火以取得所需要的硬度與組織。由于工件淬火后常產(chǎn)生較大的變形，因此，淬火工序一般安排在精加工階段的磨削加工之后進行。（4） 滲碳:由于滲碳的溫度高，容易產(chǎn)生變形，因此一般滲碳工序安排在精加工之前進行。氮化處理是為了提高零件的表面硬度和抗腐蝕性，一般安排在工藝過程的后部、該表面的最終加工之前。氮化處理前應(yīng)調(diào)質(zhì)。4） 輔助工序的安排輔助工序種類很多，包括中間檢驗、洗滌、防銹、特種檢驗和表面熱處理等。（1） 檢驗：檢驗工序一般安排粗加工全部結(jié)束之后，精加工之前；送往外車間加工的前后（特別是熱處理前后）；化費工時用于工序和重要工序的前后。以便及時控制質(zhì)量，避免浪費工時。（2） 特種檢驗：X

17、射線、超聲波探傷等多用于工件材料內(nèi)部質(zhì)量的檢驗，一般安排在工藝過程的開始。熒光檢驗、磁力探傷主要用于工件表面質(zhì)量的檢驗，通常安排在精加工階段。如果用于檢驗毛坯的裂紋，則安排在加工前進行。（3） 清洗、涂防銹油：一般安排在最后工序。2.3 制定工藝路線由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故在使零件的幾何性狀、尺寸精度幾位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證的前提下，應(yīng)采用專用的夾具，并應(yīng)盡量使工序集中起來提高生產(chǎn)率，處此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟效果，以使生產(chǎn)成本盡量提高。根據(jù)工件材料性質(zhì)和具體尺寸精度、粗糙度的要求，設(shè)計了兩種工藝路線來達到加工目的：表2.1 工藝路線方案一Tab2.1 Process route 1序

18、號工序內(nèi)容1鑄造成型2去除鑄造應(yīng)力3涂底漆4鉆、擴側(cè)面三孔，鉆、攻6-M10孔6鏜軸承各孔7銑左端平面8銑上端平面，銑底平面10銑右端平面11去除銳邊毛剌12檢驗表2.2 工藝路線方案二Tab2.2 Process route 2序號工藝內(nèi)容1鑄造成型2去除鑄造應(yīng)力3涂底漆4銑上端平面5銑底平面6銑右端平面7銑左端平面8鉆、擴側(cè)面三孔9鉆、攻6-M10孔10鏜軸承各孔11去除銳邊毛剌12檢驗方案選擇：上述兩個工藝方案的特點在于：方案一工序比較集中，很混亂，相對方案二來說，減少了裝夾次數(shù)，體現(xiàn)了工序集中原則，兩個方案中，都以底面為基準，保證了設(shè)計基準與工藝基準相重合；通過仔細考慮零件的技術(shù)要求，

19、分析兩個進行的方案采取的加工手段，最后選加工路方案二。2.3.1 加工階段的劃分在大批量生產(chǎn)條件下，車主軸箱的機械加工工藝可劃分為以下三階段：（1）粗加工階段該階段是在車主軸箱毛坯鑄造和正火后進行的，包括銑端面、鉆孔等工序。其主要任務(wù)是切除毛坯上大部分余量，同時，可以發(fā)現(xiàn)鑄件的裂紋或其他缺陷。（2）精加工階段車床主軸箱毛坯在粗加工后需要進行調(diào)質(zhì)階段，然后再進行精加工。精加工階段包括各鉆孔工序，及螺孔等次要表面加工等工序。2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定2.4.1 毛坯的制造分析車床主軸箱零件材料為HT200鑄件，硬度HBS為127:162。生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，由機械加工工藝手冊表

20、2.3-22查得確定毛坯圖：圖2.1主軸箱毛坯圖Fig. 2.1 Spindle box rough chart2.5 確定切削用量及基本工時工序1：鑄造成型工序2：時效熱處理工序3：銑上端平面，選用機床：X51銑床2.5.1 粗銑上端面（1）銑削深度ap：已知ap=2.0 mm，可一次走刀切完。（2）進給量fz：采用不對稱端銑以提高進給量，當使用YG6硬質(zhì)合金刀具，銑床功率為7.5 Kw,（機械加工工藝手冊表3.1-73） fz= 0.140.24 因采用不對稱端銑，故選取適當大值 fz = 0.20 （3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4-71得，銑刀刀齒后刀面最大磨

21、損量為1.5mm，由工藝手冊表2.4-72知，由于銑刀直徑d0=100 mm，故刀具壽命T=10.8×10s。（4）確定切削速度和每分鐘進給量vf切削速度可由工藝手冊表2.4-81直接查出，當銑刀直徑d0=100 mm，齒數(shù) Z=8時，a =96 mm，v =1.27 m/s, Pm=3.0km，則機床主軸轉(zhuǎn)速 = = = 4.04 按機床選取 nw= 300 則實際切削速度：=94.2 實際每分鐘進給量：=·Z·=0.2×10×300=600 （5）校驗機床功率由工藝手冊表2.4-81，查得Pm =3.0km，查表（3.1-73）X51A 型

22、立式銑床說明書知，機床主軸允許功率為Pcm=7.5 km>Pm因此，所選擇得切削用量可以采用，即ap=2.0 mm， vf=600 ， nw = 300 ，vc=94.2 ， = 0.20 （6）計算基本工時=式中 =×（170100), X=1.875, 取整X=2，則 =2×(170100)=360 mm，=0.6 min =36 s2.5.2 精銑上端面已知a=0.7 mm，則根據(jù)工藝手冊表2.4-73，當Ra=3.2時， = 0.51.0 取 f= 1.0 ，則 = =0.1 查工藝手冊表2.4-81得，=0.1 時，=96 mm，=1.62 m/s,則機床主

23、軸轉(zhuǎn)速： = = = 5.16 =309.6按機床選取 = 375 （表3.1-74）則實際切削速度：=117.75 實際每分鐘進給量：vf=fz·Z·nw=0.1×10×375=375 計算基本工時 =0.96 min=57.6 s圖2.2主軸箱毛坯圖Fig.2.1 Spindle box rough chart2.5.3 銑底平面（1）粗銑底平面已知a=2.0 mm，則根據(jù)工藝手冊表2.4-73知， = 0.140.24取 = 0.2 ，根據(jù)工藝手冊表2.4-81，= 0.2 時，=96 mm，=1.27 m/s,則機床主軸轉(zhuǎn)速： = = = 242

24、.7 按機床選取 = 300 ，則實際切削速度：=94.2 實際每分鐘進給量：=·Z·=0.2×10×300=600 計算基本工時 =0.77 min=46 s2.5.4 精銑底面已知a=0.7 mm，則切削用量等參數(shù)與精銑底面相同，如下： = 0.1 ， = 375 ，=117.75，=375 ，基本工時： =1.23 min=73.6 s圖2.2主軸箱銑底平面Fig.2.2 Spindle box milling bottom plane2.5.5 鉆、擴2-30孔（1）鉆孔30鉆孔2-30時先采取的是鉆到24在擴到30，所以，切削深度：進給量：根據(jù)

25、7機械加工工藝手冊表2.4-52，取f=0.27 mm/r切削速度：參照 7機械加工工藝手冊表2.4-53，取機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：，取實際切削速度，由式（1.2）有：被切削層長度：刀具切入長度： （1）刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1基本工時： （2）擴孔加工擴孔30：根據(jù)機械加工工藝手冊表查表：f=0.27 mm / r，； ，取 ，擴孔時，由機械加工工藝手冊表得：根據(jù)機械制造工藝學(xué)表可得：圖2.3主軸箱鉆、擴側(cè)面三孔Fig. 2.3 Spindle box milling right side plane2.5.6 鉆、攻6-M10孔，選用機床：Z35A鉆床（1）鉆8.5的孔：

26、選擇高速鋼麻花鉆 按機床選取 基本工時：（2）攻絲M10孔： 選擇M10絲攻 按機床選取 基本工時：圖2.4主軸箱鉆、攻6-M10孔Fig. 2.4 Spindle box milling right side plane2.5.7 鏜軸承孔粗鏜孔120機床：鏜床T618刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5 切削深度：，毛坯孔徑。進給量：根據(jù)參考文獻表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=2.0mm。因此確定進給量。切削速度：參照參考文獻3表2.4-9取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻3表3.1-41取實際切削速度:工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度:刀具切入長度: 刀具切出長度: 取行程次

27、數(shù):機動時間：查參考文獻1，表2.5-37工步輔助時間為：2.61min精鏜孔120H12機床：鏜床刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：切削深度：進給量：根據(jù)參考文獻3表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。因此確定進給量切削速度：參照參考文獻3表2.4-9，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際切削速度，： 工作臺每分鐘進給量：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機動時間：所以該工序總機動工時查參考文獻1，表2.5-37工步輔助時間為：1.86min查參考文獻1，表2.5-37工步輔助時間為：1.56min圖2.6主軸箱Fig. 2.6 Main axle box2.5.7 鉗工去除銳

28、邊毛剌。圖2.7主軸箱去除銳邊毛剌Fig. 2.7 The headstock removal of sharp edge burr2.5.8 檢驗按圖示尺寸檢驗。合格后，防銹入庫。圖2.8主軸箱終檢Fig. 2.8 Final inspection of the spindle box2.6 小結(jié)機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設(shè)計，可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)3 夾具設(shè)計3.1 概述在機械制造過程中，用來固定加工對象，使

29、其占有正確的位置，以便接受施工，檢測的裝置，都可統(tǒng)稱為“夾具”。對于單件、小批量生產(chǎn)，應(yīng)盡量使用通用夾具，這樣可以降低工件的生產(chǎn)成本。但是由于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以夾緊時往往比較費時間，并且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。夾具是機械制造廠使用的一種工藝裝備,分為機床夾具、焊接夾具、裝配夾具及檢驗夾具等。各種金屬切削機床上用于裝夾工件的工藝裝備，稱機床夾具，如車床上使用的三爪自定心卡盤、銑床上使用的平口虎鉗等。3.1.1 機床夾具在機械加工中的作用對工件進行加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，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，首

30、先要將工件裝夾好。工件的裝夾方法有兩種：一種是工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上；另一種是工件裝夾在夾具上。采用第一種方法夾工件時，一般要先按圖樣要求在工件表面劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時用劃針或百分表找正后再夾緊。這種方法無需專用裝備，但效率低，一般用于小批生產(chǎn)。批量較大時，大都用夾具裝夾工件。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點：（1）能穩(wěn)定地保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。（2）能提高勞動生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；工件在夾

31、具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，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(gòu)，進一步提高生產(chǎn)率。（3）能擴大機床的使用范圍 （4）能降低成本 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(shù)等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯地降低了生產(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是極少的，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。3.1.2 機床夾具的分類機床夾具的種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。常用的分類方法有以下幾種。（1）按夾具的使用特點分類通用夾具 已經(jīng)標準化的，

32、可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱為通用夾具，如三爪定心卡盤、機床用平口虎鉗、萬能分度頭、磁力工作臺等。這些夾具已作為機床附件的專門工廠制造供應(yīng)，只需選購即可。專用夾具 專門為某一工件的某道工序設(shè)計制造的夾具，稱為專用夾具。專用夾具一般在批量生產(chǎn)中使用?？烧{(diào)夾具 夾具的某些元件可調(diào)整或可更換，以適應(yīng)多種工件加工的夾具，稱為可調(diào)夾具。它還分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩類。組合夾具 采用標準的組合夾具元件、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱為組合夾具。拼裝夾具 用專門的標準化、系列化的拼裝夾具而成的夾具，稱為拼裝夾具。它具有組合夾具的優(yōu)點，但比組合夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。它的基礎(chǔ)板和夾

33、緊部件中常帶有小型液壓缸。此類夾具更適合在數(shù)控機床上使用。（2）按使用機床分類夾具按使用機床可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機床夾具、數(shù)控機床夾具、自動機床夾具、自動線隨行夾具以及其它機床夾具等。（3）按夾緊的動力源分類夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。3.1.3 機床夾具的組成機床夾具的種類和結(jié)構(gòu)雖然繁多，但它們的組成均可概括為下面幾個部分。（1）定位裝置定位裝置的作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。（2）夾緊裝置夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力作用是不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。（3）對刀或

34、導(dǎo)向裝置對刀或?qū)蜓b置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。（4）連接元件連接元件是確定夾具在機床上正確位置的元件。（5）夾具體夾具體是機床夾具的基礎(chǔ)件。（6）其它裝置或元件它們是指夾具中因特殊需要而設(shè)置的裝置或元件。如需加工按一定規(guī)律分布的多個表面時，常設(shè)置分度裝置；為能方便、準確地定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對于大型夾具，常設(shè)置吊裝元件等。本次設(shè)計要求設(shè)計銑上端平面夾具，該零件屬于大批生產(chǎn)，零件外形也不適于使用通用夾具，為保證工件加工精度，提高生產(chǎn)效率，設(shè)計專用銑床夾具就顯得非常必要。3.2 銑上端平面夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)

35、商，決定設(shè)計銑上端平面，本夾具將用與銑床。刀具為50標準高速鋼錐柄銑刀，齒數(shù)為6。對工件進行銑平面加工。3.2.1 問題的提出本夾具是用來銑上端平面。要求表面粗糙度為Ra=3.2，對基準軸線垂直度為0.06。因為加工裝夾比較費時，零件為批量生產(chǎn)，為了提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，須設(shè)計專用夾具。3.2.2 定位元件的選擇 其中夾具體底面為定位面，而上下兩個加緊裝置則限制了工件一個自由度，防止加工過程中的工件旋轉(zhuǎn)并以底面基準定位加工表面，一共限制了工件6個自由度，達到完全定位。3.2.3 定位基準的選擇要加工工件的頂面，確定所需要限制的工件的自由度。為保證頂端平面和底面的平行度，需限制工件的x、y、z軸上的的六個自由度。ZYX圖3.1工件所需限制自由度Fig. 3.1 The need to limit the degree of freedom of the workpiece以底面作為基準面，設(shè)計定位塊，定位