车床尾座顶尖套工艺规程及铣槽夹具设计说明书

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1、1 绪论1.1 设计的目的能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确的解决一 个零件在加工中的定位、夹紧以及合理制定工艺规程等问题的方法，培养分析问题和 解决问题的能力。通过对零件某道工序的夹具的设计夹具的训练，提高结构设计的能 力。本次设计也是理论联系实践的过程，并学会用手册、资料等，增加解决工程实际 问题的独立工作能力。1.2 设计任务及要求制作成批量生产（5000 台）中等复杂程度零件（车床尾座顶尖套）的机械加工 工艺规程和铣槽工序中所需要的专用夹具的设计。设计任务要求：1.零件的工艺性分析及选择毛坯2. 机械加工工艺过程卡及铣槽工序卡3. 夹具装配图和零件图4. 设

2、计说明书1.3 设计的内容及步骤1.3.1 工艺规程的设计1）对零件进行工艺分析。（1）对零件机器结构中的作用及零件图上技术要求进行分析。（2）对零件主要加工表面尺寸，形状及相对位置精度，表面粗糙度及主要技术 条件进行分析。（3）对零件的材质、热处理及工艺性进行分析。通过以上分析，以便在工艺过 程中切实加以保证。2）选择毛坯的制造方式，绘制零件毛坯综合示意图。选择毛坯应以生产批量的大小来确定，跟据批量大小的生产规模决定毛坯形式及 制造方法，根据有关资料确定各个加工表面的总余量，并把各余量加在零件图各有关 位置上，在毛坯图上标出相关尺寸。3）制定零件的机械加工工艺路线（1）制定工艺路线，在对零件

3、和毛坯进行分析的基础上制定零件的加工工艺， 它包括确定加工方法、确定安排加工顺序、确定定位夹紧方法，以及安排热处理、检 验以及其他辅助工序等。（2）选择定位基准，合理选定各工序的定位基准，当工序定位基准与设计基准 不重合时，需要对它的工序尺寸进行换算。（3）选择机床及夹具、刀具、量具。机床设备及工艺装备的选用应当既要保证 加工质量，还要经济合理。（4）加工余量及工序间尺寸与公差的确定。根据工艺路线的安排，计算铣槽相 关工序加工余量。其工序间尺寸公差按经济精度确定。（5）确定切削用量机动时间。用公式计算各工序的切削用量，其余各工序的切 削用量可由切削手册查到。然后计算该工序的时间定额。（6）绘制

4、零件的机械加工工艺过程卡片，及铣槽工序的工序卡片。1.3.2 专用夹具设计在该加工过程中需要设计铣槽专用夹具。夹具结构设计的方法和步骤：1）确定夹具设计方案、绘制结构原理图。确定夹具设计方案应遵循几个原则：（1）保证工序加工精度和技术要求。（2）结构简单、制造容易。（3）造作方便、省力安全。（4）满足零件在生产中高效低成本。确定夹具设计方案的主要内容为：（1）确定工件的定位方案。（2）确定刀具的对刀或引导方式。（3）确定刀具的夹紧方案。（4）确定夹具其他组成部分的结构形式。（5）确定夹具体。最后绘制出结构原理示意图2）选择定位原件，计算定位误差。在确定设计方案的基础上，应按照加工精度的高低，根

5、据六点定位原理。约束自 由度的数目以及确定所需的定位元件。选择好定位原件后，应计算定位误差。3）计算夹紧力，决定夹紧机构及其主要尺寸夹紧是按照静力平衡条件，从具体定位夹紧力方案和切削条件出发进行分析，主 要根据切削力决定理论夹紧力，但由于在加工过程中有冲击震荡存在，为了保障安装 稳定理论夹紧力还要乘以一个安全系数 K，K 值可以在相关手册中查到。计算出夹紧力后，根据所确定的加紧机构决定其主要尺寸。4）绘制夹具装配图：（1）要求夹具装配图按照比例绘制。（2）要有必要的视图和剖面图。5）在装配图上标注各部位尺寸、公差配合和技术条件参考机床夹具设计或 其他有关手册。2 机械加工工艺规程的制定2.1

6、零件的工艺分析2.1.1 尺寸精度50mm、70.8mm都是配合尺寸，要求有较高的尺寸精度，尺寸精度都为IT7 级公差，键槽长度282 0.4mm槽深控制尺寸64.8mm油槽半径3mm油槽长度170mm, 加工中都需加以保证。2.1.2 形位精度加工中要求键槽与油槽的对称面应在同一平面上且对称度为 0.1mm 键槽对 A 的 平行度误差为 0.08mm。2.1.3 表面粗糙度配合面表面粗糙度要求较高，键槽、油槽的粗糙度为Ra3.2um,33mm、51mm 孔的粗糙度为 Ra6.3um。2.1.4 热处理为了消除毛坯锻件中的残余应力，进一步改善切削性能，毛坯锻造后应安排去应 力退火或时效处理。2

7、.2 毛坯的制造方式2.2.1 零件的生产纲领机器产品在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为该产品的生产纲领。零 件的生产纲领可按下式计算：N 丰二Qn（l+a%+B%）零 式中N 零件的生产纲领（件/年） 零Q 产品的年产量（台/年）n 每台中该零件的数量（件/台）a%备品的百分率B%废品的百分率其中，产品的年产量 Q=5000 台/年，每台产品中该零件的数量 n=1 件/每台，备 品率a %=4%，平均废品率B %=3%。N=5000*l*(l+4%+3%)=5350 件从计算结果可知，生产类型为中批生产，生产周期性变换。2.2.2 毛坯材料及制造方法顶尖套同套筒的毛坯选择与其材料、结

8、构、尺寸及生产批量有关。该零件材料为 45 钢。考虑到车床在车销外圆工作中要经常正、反向旋转，该零件在工作过程中则 经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断， 保证零件工作可靠。由于零件年产量为5350件，属批量生产，而且零件的轮廓尺寸 不大，故可采用模锻成形。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。孔 径小的套筒一般选择焊接或冷拔棒料，也可采用实心棒料；孔径大的套筒选择无缝钢 管或带孔的铸铁或锻件。大批量生产时，常采用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造方 法，既可节约用材又可提高毛坯的精度及生产率。冷挤压的加工方法适用于小型零件， 而且结构简单，非合金钢、

9、合金钢、有色金属，大批生产，加工公差等级为 6-7 级， 表面粗超度为0.8-1.6,毛坯公差尺寸为0.02-0.05，生产率高，用于精度较高的小零件， 需要机械加工。因此考虑到零件是成批生产，而且轴向尺寸变化不大，且尺寸较小，该零件起支 撑作用，所以选用45钢，直径为80mm。的棒料，采用锻造的方法。2.2.3 机械加工余量的确定由于要加工的零件外圆尺寸为70.8mm，且要经过粗车精车才能到技术要求，因此要留够粗车精车的余量。查金属机械加工工艺人员手册知(170.8mm外圆加工余量为7.2mm。3420.10mm两端面的加工余量为2.0mm。3 拟订零件机械加工工艺路线3.1 制定工艺路线技

10、术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然制 定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度和位置精度技术要求 等能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万 能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考 虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精 度、形状精度、表面粗超度，并综合考虑各方面工艺因素的影响。一般是根据主要表 面的后再确定其它次要表面的加工方法。在各表面的加工方法选定以后，就需要进一步考虑这些加工方法

11、在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。车床尾座顶尖套的加工工艺路线一般是先下料，再进行外圆的加工。还包括 端面及钻孔、铣键槽等。按照先加工基准面及先粗后精的原则，参照顶尖套筒的 工艺路线，结合生产条件和大批生产的生产纲领，初步拟订顶尖套筒工艺过程：1 以毛坯外圆定位，铣削端面，钻中心孔，去毛刺。2 以外圆中心孔定位，车削外圆。3 热处理，调质至 220-240HBS。4 以外圆中心孔定位，车削外圆。5 以外圆，端面定位，钻削深孔，去毛刺。6 以外圆，端面定位，车削内锥孔。7热处理，高频淬火morseNO.5锥孔，45-50HRC。8 锥堵中心孔定位

12、，精车外圆。9 锥堵中心孔定位，磨削外圆，留余量。10 以外圆定位，粗磨 morseNO.5 锥孔，留磨量。11以中心孔定位，粗、精铣键槽及油槽。12 以锥堵中心孔定位，粗、精磨外圆。13 以外圆定位，精磨 morseNO.5 内锥孔。14 检验。3.2. 基准的选择(1) 选择定位基准工件的加工部位和各表面相对位置的准确性，取决于工件在机床上相对刀具位置 的准确性，也就是取决于工件在夹具中定位的准确性，定位的准确与否，又与定位基 准选择的好坏直接相关，因此定位基准选择合理与否不仅影响到零件的加工位置精 度，而且对工件各表面加工顺序也有很大影响。首先考虑保证空间位置精度，再考虑 保证尺寸精度；

13、其次应尽量选择零件的主要表面为定位基准，因为主要表面是决定该 零件其它表面的基准，选主要表面为定位基准可使设计基准与定位基准重合；最后， 定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。(2) 选择粗基准粗基准选择应是使所需加工各表面，尤其是重要表面能分配到必须而又尽可能均 匀的加工余量，能保证工件加工与不加工面间的相互位置精度。粗基准选择的原则为 用不加工的面作为粗基准，以保证不加工表面相对于加 工表面有较高的加工精度，当工件有几个不加工表面时，选其中与加工表面相对于位 置精度要求较高的不加工表面作为粗基准选择重要表面作为粗基准，且保证各加工 表面都有足够的加工余量应选择平整光洁的表面作为粗基准

14、，以使工件定位加紧可 靠粗基准一般不得重复使用。根据以上原则，结合该零件的特点选择粗基准如下： 对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗加工的基准。本零件首先要进行外圆的 粗车和平端面，以外圆为粗基准是合理的。在粗车外圆和端面后，加工直径为 33mm 的孔，粗精加工都是在一次装夹中完成。(3) 精基准的选择 应保证各表面的相互位置精度，使夹具结构简单，安装方便，采用基准统一原则，即设计基准与定位基准相统一原则。一般是用已经加工过的表面作为精基准。选择原则为基准重合原则，即用设计 基准作为定位基准，以免产生基准不重合误差。基准统一原则，以免产生基准转换 误差互为基准，反复加工的原则应遵循自为基准原则

15、，即当精加工或光整加工工 序要求加工余量小而且均匀时，常以加工表面自身为精基准。应选择定位基准、加 紧可靠的表面作为精基准。根据以上原则选择精基准：该零件对于外圆和孔的同轴度要求很高，因此为了保证它们的位置精度要求，选 择已经加工过的孔作为精加工的基准，以心轴作为定位元件，以此来保证它们的位置 精度。在铣削直槽时，以外圆作为精基准，用 v 形块来定位。(4) 此外还应考虑到工序加工时工序基准，以及保证装配质量的装配基准。3.3 机床及工、夹、量、刃具a: 粗车和精车，工序的工步数不多，成批生产不要求很的生产率，故选用卧式 车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用最常用的 C

16、A6140 型卧式车床即可。b：钻孔，粗镗孔，精镗孔。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜 在车床上钻孔，镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度数值较小，需选用较精密的 车床才能满足要求，因此选用 C616A 型卧式车床。c:切断、车端面。选用CA6140d车床。d:研磨技术要求，表面粗糙度要求较高，因此选用。d:键槽是用三面刃铳刀粗铳及精铳槽，应选用卧式铳床。考虑本零件属成批生产。 所选机床使用范围较广为宜，故选常用的 X62 型铣床能满足加工要求。( 2)选择夹具以上工序中本零件除粗铣及精铣槽等工序需要专用夹具外，其它各工序使用通用 夹具即可。车床工序用三爪自定心卡盘和顶尖。在外圆的

17、精车中使用心轴定位，然后 是一夹一顶式装夹，这样可以保证外圆和孔的同轴度。(3) 选择刀具 根据不同的工序选择刀具。在车床上加工时一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质类零件采用YT类 硬质合金，粗加工用YT15，半精加工YT15，精加工用YT30。为提高生产率及经济性 可以使用转位车刀。切槽刀宜选用高速钢。铳刀选镶齿三面刃铳刀。零件要求铳切深度为6mm,铳刀的直径应为160200mm。 因此所选铳刀：半精铳工序铳刀直径d=125mm,宽L = 8mm,孔径D = 32mm,齿数Z = 20。(4) 选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量选用通用量具。根据零件表面的精度要 求、尺寸和形状

18、特点，参考有关资料。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不 确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。a选择各外圆加工面的量具。加工外圆70.8mm按计量器具的不确定择量 具。该尺寸公差为0.019。按工艺人员手册，计量器具不确定度允许值，选择测量范 围为5075，分度值为0.01的外径千分尺。b选择加工孔用量具。莫氏6号锥孔及55mm尺寸的孔经粗镗、精镗、磨削三次 加工。粗镗至55mm精镗至55mm。按计量器具的测量极限误差选择其量具。粗镗孔55mm公差等级为IT11,有参考资料选读数值0.01mm、测量范围50 125mm的内径千分尺即可。精镗、磨削孔及莫氏6号锥孔，由于精度要求

19、高，加工时每个工件都需进行测 量，故宜选用极限量规。根据孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规。c 选择轴向尺寸用量具。由于尺寸精度要求不高，故选用分度值为0.02。d 选择加工槽用量具。槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽的尺寸公差等级为 IT9,槽深的尺寸公差等级为IT12，切可选用分度值为0. 01mm，测量工具用内径千分 尺及深度千分尺即可。3.4 加工余量、工序尺寸及公差的计算3.4.1 加工余量的确定、工序尺寸及毛坯尺寸的确定序号工序加工余量(mm)加工等级工序公差(mm )1车端面1.0IT120.382粗车外圆2.5IT120.383钻孔2.25IT120.384粗镗1.52.0IT80.195

20、精镗0.30.5IT90.126磨削0.08IT70.0217半精车0.45IT110.19精车0.25IT60.198铣键槽粗铳1.5IT70.19精铳1.0IT60.03612H11的键槽工序名称工序余量(mm)工序公差(mm)工序基本尺寸(mm)工序尺寸和偏差(mm)粗铳3.0IT11(0.021)9 9 0.0300精铳0.02IT9(0.12)12 12 0.0110半径3mm的油槽工序名称工序余量(mm)工序公差(mm)工序基本尺寸(mm)工序尺寸和偏差(mm)粗铳0.6IT12(0.3)5.45.4 0.0310精铳0.02IT9(0.19)6 6 0.03003.4.2 工序尺

21、寸换算公式ESA =乞 ESi 乞 EliEIA = EEli -名 +ESiA 二工 A-i - E Aj产n+10A增环i=A2减环A0封闭环A1=70.801- 0.019A =64.8 0 00A =A1-A =70.8-64.8=6mmES A =0-0=00EI A =-0.019-0=-0.0190A =6 0 mm2 -0.019最大单边余量值为 0.902mm。 根据金属机械加工工艺人员手册可得，此余量可进行扩孔加工。3.5 切削用量及机动时间的计算以加工12H11键槽及051孔工序为例确定各工步的切削用量、机动时间及工时 定额。所选用数值查机械加工工艺手册。3.5.1 切削

22、用量的计算(1)粗铳槽，所选刀具为高速钢三面刃铳刀。铳刀直径d=125mm,宽度L=8mm, 齿数Z=20。根据金属加工工艺手册选择铳刀的基本形状。由于加工钢料的在600 700MPa范围内，故选前角r =15，后角a =12o,a =60。已知铳削宽度a =10mm,铳削0 0 0 e深度 a =6。机床选用 X62 型卧式铣床。p1、确定每齿进给量f。根据金属加工工艺手册,X62型卧式铳床的功率为7.5kw, 工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查得每齿进给量 f =0.060.1mm/z。Z现取 f =0.07mm/z。Z2、选择铣刀磨钝标准及耐用度。用高速钢盘铣刀加工钢料，铣刀刀齿

23、后刀面最 大磨损量为0.6mm;铳刀直径d=125mm,耐用度T=120min。3、确定切削速度和工作台每分钟进给量 f 。根据机械金属加工工艺手册MZ中公式计算：C dqvvT ma 心 f yv a 巴 ZPvP z e式中：c =48,q =0.25,x =0.1,y =0.2,u =0.3,p =0.1,m=0.2,T=120min,a =6,f =0.07mVVVVVVp zm/z,a =10,z=20,d=125mm,k =1.0。ev=32.61m /min48 x 1250.251200.2 x 60.1 x 0.070.2 x 100.3 x 200.1n = 1000 x

24、3261 = 83.08r /min n x125根据X62卧式铳床主轴表，选择n=60r/min=1r/s,则实际切削速度v=0.39m/s,工作 台每分钟进给量为=0.07 x 20 x 60 = 84mm / minmz根据X62型卧式铳床工作台进给表，选择f = 75mm/min，则实际的每齿进给mz75表为 f =市=0.063mm / Z4、校验机床功率。根据计算公式，铣削时功率为FVp = C1000式中：C aFfyFayFzF p z ek-p-d qF n wFFcC =650,X =0.10,Y =0.72,u =0.68,w =0,q =0.86,a =6mm,f =0

25、.063mm/z,a F F F F F F P Z=10mm,z=20,d=125mm,n=60r/min,k =0.63。eFC1250.86 x 60F = 650 x 61.0 x .0630.72 xW6 x 20 x 0.63 = 761.39N cV=0.39m/s100076139 x 039 二 0.30kwcX62铳床主电动机的功率为7.kw,故所选切削用量可以采用。所确定的切削用量 为f - 0.063mm / z, f = 75mm / min, n = 60r / min, v = 0.39m / szmz(2) 基本时间 三面刃铣刀铣槽的基本时间为l +1 +1 .

26、12 ifMz式中：1 = 7.5mm, 1 = a (d 一a ) + (1-3),a = 10mm,d = 125mm, 1 = 45mm, 1 = 4mm, f = 75mm/min,1eee12mz7.5 + 35 + 475x2= 74.4S(2)精铣槽 切削用量, 本工序所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。 d=125mm,L=16mm,z=20。机床亦选用X62型卧式铳床。1、确定每齿进给量f。本工序要求保证的表面粗糙度为R 3.2um，每转进给量zaf = 0.5 一 1.2mm / r，现取 f = 0.6mm / r，贝Urrf = 0.03mm / zz 202、选择铳刀磨钝

27、标准及耐用度。铳刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm;耐用度T=120min。3、确定切削速度和工作台每分钟进给量 f 。经过计算得，MZv = 0.51m / s ，n=80r/min根据X62型卧式铳床主轴转速表，选择n=150r/min=2.5/s，实际切削速度v=0.98m/s,工作台每分钟进给量为f = 90mm/min。MZ根据X62型卧式铳床工作台进给量表，选择f = 95mm/min，则实际的每齿进 MZ给量为 f = 0.032mm / z 。Z4、基本时间T - (7.5 + 39 + 4) x 2 - 1.35min - 80.8s J754顶尖套铣槽的夹具设计4.1设计

28、夹具目的机床夹具是在切削加工中，用以准确的确定工件位置，并将其牢固的加紧的工艺 装备。它可靠的保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度。充分发挥机床 的工艺性能。为了提高生产率，对顶尖套铳槽的加工，有必要采用专用夹具来满足生 产率及合理的经济要求，减轻工人劳动强度。由于铳槽加工比其它表面要复杂的多，加工环境条件差，刀具尺寸受被加工的槽 限制，致使刀杆细长而刚性差，以至于影响槽的加工精度。如果采用一般的方法加工 有一定位置精度的槽时；不仅生产效率低，而且加工质量也不高。有必要采用铳槽夹 具。设计该铳槽夹具，有利于保证加工精度，提高生产率，保证定位准确，保证夹紧 可靠，并尽可能使夹具结构简单

29、合理，降低成本。4.2设计方案4.2.1定位方案的选择若先铳键槽后铳油槽，按加工要求，铳键槽时应限制5个自由度，铳油槽时应限 制6个自由度。因为是大批生产，为了提高生产率，可在铳床主轴上安装两把直径相 等的铳刀，同时对两个工件铳键槽和油槽，每进给一次，即能看到一个键槽和油槽均 已加工好的工件，这类夹具称多工位加工铳床夹具。如图5-16所示为顶尖套铳双槽 的两种定位方案。方案1： 工件以70.8mm外圆在两个互相垂直的平面上定位，端面加止推销， 如图5-16 (a)所示。方案2： 工件以70.8mm外圆在v形块上定位，端面加止推销，如图5-16 (b) 所示。为保证油槽和键槽的对称面在同一平面内

30、，两方案中的第二工位(铳油槽工位) 都需要一短销与已铳好的键槽配合，限制工件绕轴线的角度自由度。由于键槽和油槽 的长度不等，要同时进给完毕，需将两个止推销沿工件轴线方向错开适当的距离。厂fX - :厂一、74.2.2对定位方案的确定比较以上两种方案，方案1使加工尺寸为64.8mm的定位误差为零，方案2则使 对称度的定位误差为零。由于64.8mm未注公差，加工要求低，而对称度的公差较小, 故选用方案2的较好，从承受切削力的角度看，方案2也较可靠。4.2.3夹紧方案的选择及夹紧机构设计根据加紧力的方向应朝向主要限位面以及作用点应落在定位元件的支承范围内 的原则，如图5-17所示，夹紧力的作用线应落

31、在B区域内(N 为接触点)，加紧力与 垂直方向的夹角应尽量小，以保证加紧稳定可靠。铰链压板的两个弧形面的曲率半径 应大于工件的最大半径。由于顶尖套较长，须用两块压板在两处加紧。如果采用手动加紧，工件装所花的 时间较多，不能适应大批生产的要求；若用气动加紧，则夹具体积太大，不便安装在 铳床工作台上。因为采用动夹紧机构使两块压板7同时均匀地夹紧工件。液压缸的结 构型式和活塞直径可参考夹具手册。铳削时各支承面上受力良好。该夹紧机构操作简 便，工件的装卸迅速、方便，稳定性好。4.2.4对刀方案键槽铳刀需两个方向对刀，故应采用侧装直角对刀块6。由于两铳刀的直径相 等，油槽深度由两工位v形块定位高度之差保

32、证。两铳刀的距离(125 0.03) mm则 由两铳刀间的轴套长度确定。因此，只需设置一个对刀块即能满足键槽和油槽的加工 要求。4.2.5 设计夹具体夹具体应能保证夹具的整体刚度和强度，在此前提下，要尽量减轻重量。因此， 夹具体大部分采用铸件，以便能根据需要铸出各种形状的筋条和边框、铣床、磨床等 机床夹具通常是开式或半开式的，以便刀具通过。 为了提高夹具制造的工 艺性，夹具体很少做成整体的，而是分成座底立柱，模板等零件，它们之间用螺钉和 销钉进行联接定位。为了在夹具体上安装液压缸和联动夹紧机构，夹具体应有适当高度，中部应有较 大的空间。为保证夹具在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于

33、1.25 的 原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。为了保证槽的对称度要求，夹具体底面应设置定位键，两定位键的侧面应与 v 形块的对称面平行。为减小夹具的安装误差，宜采用 B 型定位键。4.3 确定夹具的主要尺寸、公差和技术要求(1) 夹具最大轮廓尺寸为 570mm、230mm、270mm。(2) 影响工件定位精度的尺寸和公差。为两组v形块的设计心轴直径70.79mm、 两止推销的距离(1120.01)mm、定位销12与工件上键槽的配合尺寸12h8mm。(3) 影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差。为定位键与铳床工作台T形槽 的配合尺寸18h8(T形槽为18h8)。(4)影响夹具精度的尺

34、寸和公差。为两组v 形块的定位高度 (64 0.02)mm、(61 0.02)mm； 1工位v形块8、10设计心轴轴线对定位键侧面B的平行度0.03mm； 1工位v形块设计心轴轴线对夹具底面A的平行度0.05mm； 1工位与2工位v形块 的距离尺寸(125 0.03)mm； 1工位与2工位v形块设计心轴轴线间的平行度0.03mm。 对刀块的位置尺寸 1 1-0.047 mm 24.5+0.01 mm(或(0.9380.015)mm、( 24.4950.015)-0.017+0.02mm)。对刀块的位置尺寸h(图5-19中h、h )为限位基准(v形块的设计心轴的轴线)12到对刀块表面的距离。计算

35、时，要考虑定位基准在加工尺寸方向的最小位移量i 。min当最小位移使加工尺寸增大时h= H s - imin当最小位移量使加工尺寸缩小时h= H s + imin式中 h对刀块的位置尺寸；H定位基准至加工表面的距离S 塞尺厚度。当工件以圆孔在心轴上定位或者以圆柱面在定位并在外力作用下单边接触时Xi minmin 2式中 X 圆柱面与圆孔的最小配合间隙，当工件以圆柱在 v 形块上定位时mini =0 。min按图 5-19 所示的尺寸链，将各环转化为平均尺寸(对称偏差的基本尺寸)，分别算出h和h的平均尺寸，然后取工件相应尺寸公差的1/5-1/2作为h和h的公差，即 12可确定对刀块的位置尺寸和公

36、差。本例中，由于工件定位基面直径 70.8h6= 70.80mm=O(70.7905 0.095 )mm,-0.019塞尺厚 s=5h8=5omm=(4.91 0.09)mm,键槽宽 12H11=12+o.oii mm= ( 12.0550.055)-0.0180mm,槽深控制尺寸64.8h12= (64.80.15)mm。所以对刀块水平方向的位置尺寸为 12.055H mm1 2h =(6.0275+4.91)mm=10.938m m(基本尺寸)1对刀块垂直方向的位置尺寸为70.79H (64.8 一)mm 29.405mm22h (29.405 - 4.91)mm 24.495mm(基本尺

37、寸)2取工件相应尺寸公差的 1/5-1/2得h (10.938 0.015)mm 11-0.047 mm1 - 0.077h (24.495 0.015)mm 24.5+0.01 mm2 - 0.025)影响对刀精度的尺寸和公差s:塞尺的厚度尺寸5h8=5 0 mm。-0.018(6)夹具总图上应标注下列技术要求：键槽刀与油铣刀的直径相等。4.3.1 加工精度分析尖套铳双槽工序中，键槽两侧面对70.8h6轴线的对称度和平行度要求较高， 应进行精度分析，其他加工要求未注公差或公差很大，可不进行精度分析。1、键槽侧面对70.8h6轴线的对称度的加工精度(1) 定位误差A。由于对称度的工序基准是70

38、.8h6轴线，定位基准也是此轴D线，故A 0。由于v形块的对中性，A 0因此，对称度的定位误差为零。 BY(2) 安装误差A。定位键在T形槽中有两种位置，如图5-20所示。因加工尺A寸在两定位键之间，若按如图5-20 (a)所示计算A =X(0.027+0.027)mm0.054mmA max若加工尺寸在两定位键之外，则应按如图5-20 (b)所示计算A X + 2 L tan AaA maxXtan Aa maxL0(3) 对刀误差匕。对称度的对刀误差等于塞尺厚度的公差，即 =0.018mm。(4) 夹具误差。影响对称度的误差有：1工位v形块设计心轴轴线对定位键J侧面B的平行度0.03mm、

39、对刀块水平位置尺寸11mm的公差，所以A = (0.03+0.03)Jmm=0.06mm。2、键槽侧面对70.8h6轴线的平行度的加工误差(1) 定位误差A。由于两v形块8、10 (图5-18)一般在装配后一起精加工vD形面，它们的相互位置误差极小，可视为一长v形块，所以A =0。D(2) 安装误差A。当定位键的位置如图5-20 (a)所示时，工件的轴线相对工A作台导轨平行，所以 A =0。A当定位键的位置如图5-20 (b)所示时，工件的轴线相对工作台导轨有转角误差, 使键槽侧面对70.8h6轴线产生平行度误差，故A = tan Aa L = x 282)mm = 0.038mmA400_(

40、3) 对刀误差人丁。由于平行度不受塞尺厚度的影响，所以A =0。(4) 夹具误差A。影响平行度的制造误差是1工位v形块设计心轴轴线与定位J键侧面B的平行度0.03mm，所以A =0.03mm。J总加工误差和精度储备的计算见表 5-3。经计算可知，顶尖套铣双槽夹具不仅可 以保证加工要求，还有一定的精度储备。44 夹紧力计算(估算)实际设计中常采用类比法、估算法、实验法确定所需的夹紧力。当采用估算法确 定夹紧力的大小时，为了简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件 所受切削力、夹紧力、摩擦力等的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态， 按静力平衡原理计算出理论夹紧力F ，再乘以安全

41、系数k作为实际所需夹紧力F，J0 JF = KFJJ 0安全系数k的选择应根据切削的具体情况和所用夹紧机构的特点来选取。一般粗 加工或断续切削时取k=2.5-3；精加工和连续切削时取k=1.5-2。如果夹紧力的方向和 切削力的方向相反，为了保证夹紧可靠，k值可取2.5-3。工件以外圆定位，用v形块和铰链压板夹紧，加工键槽及油槽，工件承受切削转 矩及轴向力，加工时，主要应考虑如何保证两端面的表面粗糙度，尺寸公差。由于粗 铳时，切削深度较精铳时大，所以粗铳时切削力最大。切削时，铳刀切槽深为6mm， 槽宽12m m。刀具材料高速钢三面刃铳刀。切削力的计算，查机床夹具设计手册第34页表119防止工件转

42、动akM smF =2Jaf R sm 一 + f R1 2 2防止工件移动kF sin F =?J心in a2 + f324式中 f1工件与压板间的圆周方向摩擦系数f1工件与 v 形块间的圆周方向摩擦系数f1工件与压板间的轴向方向摩擦系数f1工件与 v 形块间的轴向方向摩擦系数当用两把刀铳削时压板的静力平衡夹紧力，F =980(N) F = KF = 3096.8J0 JJ 0在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内，查0 机床夹具设计手0 册第 19 页表1 2 1及表1 2 2,基本安全系数K =3,加工性质系数K =1.2,刀具钝化系 01数K =1.3,断续切削系数K =1.2,23K

43、 二 K KK K K 二 3.1601234手动夹紧系数K =1.3。安全系数:4F= FJkM sin a2f R sin + f R1 2 2F+Jasin + f324=3250(N)F = KF = 2.5 x 980 = 2450 (N)JJ 0查金属机械加工工艺人员手册第664页表9 33，选用M12mm。当螺纹直径为12mm,手柄长度为119mm,作用力为60N时，其夹紧力为N螺=3250N。 此时 N 螺已大于所需的 2450N 的夹紧力,故本夹具可安全工作。附录 英文翻译The Effect of a Viscous Coupling Used as a Front-Whe

44、el Drive Limited-Slip Differential on Vehicle Traction and HandlingABCTRACTThe viscous coupling is known mainly as a driveline component in four wheel drive vehicles. Developments in recent years, however, point toward the probability that this device will become a major player in mainstream front-w

45、heel drive application. Production application in European and Japanese front-wheel drive cars have demonstrated that viscous couplings provide substantial improvements not only in traction on slippery surfaces but also in handing and stability even under normal driving conditions.This paper present

46、s a serious of proving ground tests which investigate the effects of a viscous coupling in a front-wheel drive vehicle on traction and handing. Testing demonstrates substantial traction improvements while only slightly influencing steering torque. Factors affecting this steering torque in front-whee

47、l drive vehicles during straight line driving are described. Key vehicle design parameters are identified which greatly influence the compatibility of limited-slip differentials in front-wheel drive vehicles.Cornering tests show the influence of the viscous coupling on the self steering behavior of

48、a front-wheel drive vehicle. Further testing demonstrates that a vehicle with a viscous limited-slip differential exhibits an improved stability under acceleration and throttle-off maneuvers during cornering.THE VISCOUS COUPLINGThe viscous coupling is a well known component in drivetrains. In this p

49、aper only a short summary of its basic function and principle shall be given.The viscous coupling operates according to the principle of fluid friction, and is thus dependent on speed difference. As shown in Figure 1 the viscous coupling has slip controlling properties in contrast to torque sensing

50、systems.This means that the drive torque which is transmitted to the front wheels is automatically controlled in the sense of an optimized torque distribution.In a front-wheel drive vehicle the viscous coupling can be installed inside the differential or externally on an intermediate shaft. The exte

51、rnal solution is shown in FigureThis layout has some significant advantages over the internal solution. First, there is usually enough space available in the area of the intermediate shaft to provide the required viscous characteristic. This is in contrast to the limited space left in todays front-a

52、xle differentials. Further, only minimal modification to the differential carrier and transmission case is required. In-house production of differentials is thus only slightly affected. Introduction as an option can be made easily especially when the shaft and the viscous unit is supplied as a compl

53、ete unit. Finally, the intermediate shaft makes it possible to provide for sideshafts of equal length with transversely installed engines which is important to reduce torque steer (shown later in section 4).This special design also gives a good possibility for significant weight and cost reductions

54、of the viscous unit. GKN Viscodrive is developing a low weight and cost viscous coupling. By using only two standardized outer diameters, standardized plates, plastic hubs and extruded material for the housing which can easily be cut to different lengths, it is possible to utilize a wide range of vi

55、scous characteristics. An example of this development is shown in Figure 3.TRACTION EFFECTSAs a torque balancing device, an open differential provides equal tractive effort to both driving wheels. It allows each wheel to rotate at different speeds during cornering without torsional wind-up. These ch

56、aracteristics, however, can be disadvantageous when adhesion variations between the left and right sides of the road surface (split- 口 ) limits the torque transmitted for both wheels to that which can be supported by the low- 口 wheel.With a viscous limited-slip differential, it is possible to utiliz

57、e the higher adhesion potential of the wheel on the high- 口 surface. This is schematically shown in Figure 4.When for example, the maximum transmittable torque for one wheel is exceeded on a split- 口 surface or during cornering with high lateral acceleration, a speed difference between the two drivi

58、ng wheels occurs. The resulting self-locking torque in the viscous coupling resists any further increase in speed difference and transmits the appropriate torque to the wheel with the better traction potential.It can be seen in Figure 4 that the difference in the tractive forces results in a yawing

59、moment which tries to turn the vehicle in to the low- 口 side, To keep the vehicle in a straight line the driver has to compensate this with opposite steering input. Though the fluid-friction principle of the viscous coupling and the resulting soft transition from open to locking action, this is easi

60、ly possible, The appropriate results obtained from vehicle tests are shown in Figure 5.Reported are the average steering-wheel torque Ts and the average corrective opposite steering input required to maintain a straight course during acceleration on a split- 口 track with an open and a viscous differ

61、ential. The differences between the values with the open differential and those with the viscous coupling are relatively large in comparison to each other. However, they are small in absolute terms. Subjectively, the steering influence is nearly unnoticeable. The torque steer is also influenced by s

62、everal kinematic parameters which will be explained in the next section of this paper.FACTORS AFFECTING STEERING TORQUEAs shown in Figure 6 the tractive forces lead to an increase in the toe-in response per wheel. For differing tractive forces, Which appear when accelerating on split- 口 with limited-slip differentials, the toe-in response changes per whe