0065-工艺夹具-减速箱体零件工艺规程及加工φ52H8孔夹具设计

0065-工艺夹具-减速箱体零件工艺规程及加工52H8孔夹具设计,工艺,夹具,减速,箱体,零件,规程,加工,52,h8,设计 学位论文附录二 ：中文翻译 通过夹具布局设计和夹紧力的优化控制变形摘 要工件变形必须控制在数值控制机械加工过程之中。夹具布局和夹紧力是影响加工变形程度和分布的两个主要方面。在本文提出了一种多目标模型的建立，以减低变形的程度和增加均匀变形分布。有限元方法应用于分析变形。遗传算法发展是为了解决优化模型。最后举了一个例子说明，一个令人满意的结果被求得， 这是远优于经验之一的。多目标模型可以减少加工变形有效地改善分布状况。关键词：夹具布局；夹紧力； 遗传算法；有限元方法1 引言夹具设计在制造工程中是一项重要的程序。这对于加工精度是至关重要。一个工件应约束在一个带有夹具元件，如定位元件，夹紧装置，以及支撑元件的夹具中加工。定位的位置和夹具的支力，应该从战略的设计，并且适当的夹紧力应适用。该夹具元件可以放在工件表面的任何可选位置。夹紧力必须大到足以进行工件加工。通常情况下，它在很大程度上取决于设计师的经验，选择该夹具元件的方案，并确定夹紧力。因此，不能保证由此产生的解决方案是某一特定的工件的最优或接近最优的方案。因此，夹具布局和夹紧力优化成为夹具设计方案的两个主要方面。 定位和夹紧装置和夹紧力的值都应适当的选择和计算，使由于夹紧力和切削力产生的工件变形尽量减少和非正式化。 夹具设计的目的是要找到夹具元件关于工件和最优的夹紧力的一个最优布局或方案。在这篇论文里， 多目标优化方法是代表了夹具布局设计和夹紧力的优化的方法。 这个观点是具有两面性的。一，是尽量减少加工表面最大的弹性变形； 另一个是尽量均匀变形。 ANSYS软件包是用来计算工件由于夹紧力和切削力下产生的变形。遗传算法是MATLAB的发达且直接的搜索工具箱，并且被应用于解决优化问题。最后还给出了一个案例的研究，以阐述对所提算法的应用。2 文献回顾随着优化方法在工业中的广泛运用，近几年夹具设计优化已获得了更多的利益。夹具设计优化包括夹具布局优化和夹紧力优化。King 和 Hutter提出了一种使用刚体模型的夹具-工件系统来优化夹具布局设计的方法。DeMeter也用了一个刚性体模型，为最优夹具布局和最低的夹紧力进行分析和综合。他提出了基于支持布局优化的程序与计算质量的有限元计算法。李和melkote用了一个非线性编程方法和一个联络弹性模型解决布局优化问题。两年后， 他们提交了一份确定关于多钳夹具受到准静态加工力的夹紧力优化的方法。他们还提出了一关于夹具布置和夹紧力的最优的合成方法，认为工件在加工过程中处于动态。相结合的夹具布局和夹紧力优化程序被提出，其他研究人员用有限元法进行夹具设计与分析。蔡等对menassa和devries包括合成的夹具布局的金属板材大会的理论进行了拓展。秦等人建立了一个与夹具和工件之间弹性接触的模型作为参考物来优化夹紧力与，以尽量减少工件的位置误差。Deng和melkote 提交了一份基于模型的框架以确定所需的最低限度夹紧力，保证了被夹紧工件在加工的动态稳定。大部分的上述研究使用的是非线性规划方法，很少有全面的或近全面的最优解决办法。所有的夹具布局优化程序必须从一个可行布局开始。此外，还得到了对这些模型都非常敏感的初步可行夹具布局的解决方案。夹具优化设计的问题是非线性的，因为目标的功能和设计变量之间没有直接分析的关系。例如加工表面误差和夹具的参数之间（定位、夹具和夹紧力）。以前的研究表明，遗传算法（ GA ）在解决这类优化问题中是一种有用的技术。吴和陈用遗传算法确定最稳定的静态夹具布局。石川和青山应用遗传算法确定最佳夹紧条件弹性工件。vallapuzha在基于优化夹具布局的遗传算法中使用空间坐标编码。他们还提出了针对主要竞争夹具优化方法相对有效性的广泛调查的方法和结果。这表明连续遗传算法取得最优质的解决方案。krishnakumar和melkote 发展了一个夹具布局优化技术，用遗传算法找到夹具布局，尽量减少由于在整个刀具路径的夹紧和切削力造成的加工表面的变形。定位器和夹具位置被节点号码所指定。krishnakumar等人还提出了一种迭代算法，尽量减少工件在整个切削过程之中由不同的夹具布局和夹紧力造成的弹性变形。Lai等人建成了一个分析模型，认为定位和夹紧装置为同一夹具布局的要素灵活的一部分。Hamedi 讨论了混合学习系统用来非线性有限元分析与支持相结合的人工神经网络（ ANN ）和GA。人工神经网络被用来计算工件的最大弹性变形，遗传算法被用来确定最佳锁模力。Kumar建议将迭代算法和人工神经网络结合起来发展夹具设计系统。Kaya用迭代算法和有限元分析，在二维工件中找到最佳定位和夹紧位置，并且把碎片的效果考虑进去。周等人。提出了基于遗传算法的方法，认为优化夹具布局和夹紧力的同时，一些研究没有考虑为整个刀具路径优化布局。一些研究使用节点数目作为设计参数。一些研究解决夹具布局或夹紧力优化方法，但不能两者都同时进行。 有几项研究摩擦和碎片考虑进去了。碎片的移动和摩擦接触的影响对于实现更为现实和准确的工件夹具布局校核分析来说是不可忽视的。因此将碎片的去除效果和摩擦考虑在内以实现更好的加工精度是必须的。在这篇论文中，将摩擦和碎片移除考虑在内，以达到加工表面在夹紧和切削力下最低程度的变形。一多目标优化模型被建立了。一个优化的过程中基于GA和有限元法提交找到最佳的布局和夹具夹紧力。最后，结果多目标优化模型对低刚度工件而言是比较单一的目标优化方法、经验和方法。3 多目标优化模型夹具设计一个可行的夹具布局必须满足三限制。首先，定位和夹紧装置不能将拉伸势力应用到工件；第二，库仑摩擦约束必须施加在所有夹具-工件的接触点。夹具元件-工件接触点的位置必须在候选位置。为一个问题涉及夹具元件-工件接触和加工负荷步骤，优化问题可以在数学上仿照如下： 这里的表示加工区域在加工当中j次步骤的最高弹性变形。其中是的平均值；是正常力在i次的接触点；是静态摩擦系数；fhi是切向力在i次的接触点；pos(i)是i次的接触点；是可选区域的i次接触点；整体过程如图1所示，一要设计一套可行的夹具布局和优化的夹紧力。最大切削力在切削模型和切削力发送到有限元分析模型中被计算出来。优化程序造成一些夹具布局和夹紧力，同时也是被发送到有限元模型中。在有限元分析座内，加工变形下，切削力和夹紧力的计算方法采用有限元方法。根据某夹具布局和变形，然后发送给优化程序，以搜索为一优化夹具方案。图1 夹具布局和夹紧力优化过程4 夹具布局设计和夹紧力的优化4.1 遗传算法遗传算法（ GA ）是基于生物再生产过程的强劲，随机和启发式的优化方法。基本思路背后的遗传算法是模拟“生存的优胜劣汰“的现象。每一个人口中的候选个体指派一个健身的价值，通过一个功能的调整，以适应特定的问题。遗传算法，然后进行复制，交叉和变异过程消除不适宜的个人和人口的演进给下一代。人口足够数目的演变基于这些经营者引起全球健身人口的增加和优胜个体代表全最好的方法。遗传算法程序在优化夹具设计时需夹具布局和夹紧力作为设计变量，以生成字符串代表不同的布置。字符串相比染色体的自然演变，以及字符串，它和遗传算法寻找最优，是映射到最优的夹具设计计划。在这项研究里，遗传算法和MATLAB的直接搜索工具箱是被运用的。 收敛性遗传算法是被人口大小、交叉的概率和概率突变所控制的 。只有当在一个人口中功能最薄弱功能的最优值没有变化时，nchg达到一个预先定义的价值ncmax ，或有多少几代氮，到达演化的指定数量上限nmax， 没有遗传算法停止。有五个主要因素，遗传算法，编码，健身功能，遗传算子，控制参数和制约因素。 在这篇论文中，这些因素都被选出如表1所列。表1 遗传算法参数的选择由于遗传算法可能产生夹具设计字符串，当受到加工负荷时不完全限制夹具。这些解决方案被认为是不可行的，且被罚的方法是用来驱动遗传算法，以实现一个可行的解决办法。1夹具设计的计划被认为是不可行的或无约束，如果反应在定位是否定的。在换句话说，它不符合方程（2）和（3）的限制。罚的方法基本上包含指定计划的高目标函数值时不可行的。因此，驱动它在连续迭代算法中的可行区域。对于约束（4），当遗传算子产生新个体或此个体已经产生，检查它们是否符合条件是必要的。真正的候选区域是那些不包括无效的区域。在为了简化检查，多边形是用来代表候选区域和无效区域的。多边形的顶点是用于检查。“inpolygon ”在MATLAB的功能可被用来帮助检查。4.2 有限元分析ANSYS软件包是用于在这方面的研究有限元分析计算。有限元模型是一个考虑摩擦效应的半弹性接触模型，如果材料是假定线弹性。如图2所示，每个位置或支持，是代表三个正交弹簧提供的制约。图2 考虑到摩擦的半弹性接触模型在x ， y和z 方向和每个夹具类似，但定位夹紧力在正常的方向。弹力在自然的方向即所谓自然弹力，其余两个弹力即为所谓的切向弹力。接触弹簧刚度可以根据向赫兹接触理论计算如下：随着夹紧力和夹具布局的变化，接触刚度也不同，一个合理的线性逼近的接触刚度可以从适合上述方程的最小二乘法得到。连续插值，这是用来申请工件的有限元分析模型的边界条件。在图3中说明了夹具元件的位置，显示为黑色界线。每个元素的位置被其它四或六最接近的邻近节点所包围。图3 连续插值这系列节点，如黑色正方形所示，是（37，38，31和30 ），（9，10 ，11 ， 18，17号和16号）和（ 26，27 ，34 ， 41，40和33 ）。这一系列弹簧单元，与这些每一个节点相关联。对任何一套节点，弹簧常数是：这里，kij 是弹簧刚度在的j -次节点周围i次夹具元件，Dij 是i次夹具元件和的J -次节点周围之间的距离，ki是弹簧刚度在一次夹具元件位置,i 是周围的i次夹具元素周围的节点数量为每个加工负荷的一步，适当的边界条件将适用于工件的有限元模型。在这个工作里，正常的弹簧约束在这三个方向（X ， Y ， Z ）的和在切方向切向弹簧约束，（X ， Y ）。夹紧力是适用于正常方向（Z）的夹紧点。整个刀具路径是模拟为每个夹具设计计划所产生的遗传算法应用的高峰期的X ，Y ，z切削力顺序到元曲面，其中刀具通行证。在这工作中，从刀具路径中欧盟和去除碎片已经被考虑进去。在机床改变几何数值过程中，材料被去除，工件的结构刚度也改变。 因此，这是需要考虑碎片移除的影响。有限元分析模型，分析与重点的工具运动和碎片移除使用的元素死亡技术。在为了计算健身价值，对于给定夹具设计方案，位移存储为每个负载的一步。那么，最大位移是选定为夹具设计计划的健身价值。遗传算法的程序和ANSYS之间的互动实施如下。定位和夹具的位置以及夹紧力这些参数写入到一个文本文件。那个输入批处理文件ANSYS软件可以读取这些参数和计算加工表面的变形。 因此， 健身价值观，在遗传算法程序，也可以写到当前夹具设计计划的一个文本文件。当有大量的节点在一个有限元模型时，计算健身价值是很昂贵的。因此，有必要加快计算遗传算法程序。作为这一代的推移，染色体在人口中取得类似情况。在这项工作中，计算健身价值和染色体存放在一个SQL Server数据库。遗传算法的程序，如果目前的染色体的健身价值已计算之前，先检查；如果不，夹具设计计划发送到ANSYS，否则健身价值观是直接从数据库中取出。啮合的工件有限元模型，在每一个计算时间保持不变。每计算模型间的差异是边界条件，因此，网状工件的有限元模型可以用来反复“恢复”ANSYS 命令。5 案例研究一个关于低刚度工件的铣削夹具设计优化问题是被显示在前面的论文中，并在以下各节加以表述。5.1 工件的几何形状和性能工件的几何形状和特点显示在图4中，空心工件的材料是铝390与泊松比0.3和71Gpa的杨氏模量。外廓尺寸152.4mm127mm*76.2mm.该工件顶端内壁的三分之一是经铣削及其刀具轨迹，如图4 所示。夹具元件中应用到的材料泊松比0.3和杨氏模量的220的合金钢。图4 空心工件5.2 模拟和加工的运作举例将工件进行周边铣削，加工参数在表2中给出。基于这些参数，切削力的最高值被作为工件内壁受到的表面载荷而被计算和应用，当工件处于330.94 n（切）、398.11 N （下径向）和22.84 N （下轴） 的切削位置时。整个刀具路径被26个工步所分开，切削力的方向被刀具位置所确定表2加工参数和条件。5.3 夹具设计方案夹具在加工过程中夹紧工件的规划如图5所示。图5 定位和夹紧装置的可选区域一般来说， 3-2-1定位原则是夹具设计中常用的。夹具底板限制三个自由度，在侧边控制两个自由度。这里，在Y=0mm截面上使用了4个定点（L1，L2 ， L3和14 ），以定位工件并限制2自由度；并且在Y=127mm的相反面上，两个压板（C1,C2）夹紧工件。在正交面上，需要一个定位元件限制其余的一个自由度，这在优化模型中是被忽略的。在表3中给出了定位加紧点的坐标范围。表3 设计变量的约束由于没有一个简单的一体化程序确定夹紧力，夹紧力很大部分（6673.2N）在初始阶段被假设为每一个夹板上作用的力。且从符合例5的最小二乘法，分别由4.43107 N/m 和5.47107 N/m得到了正常切向刚度。5.4 遗传控制参数和惩罚函数在这个例子中，用到了下列参数值：Ps=30, Pc=0.85, Pm=0.01, Nmax=100和Ncmax=20.关于f1和的惩罚函数是这里fv可以被F1或代表。当nchg达到6时，交叉和变异的概率将分别改变成0.6和0.1.5.5 优化结果连续优化的收敛过程如图6所示。且收敛过程的相应功能（1）和（2）如图7、图8所示。优化设计方案在表4中给出。图6 夹具布局和夹紧力优化程序的收敛性遗传算法 图7 第一个函数值的收敛图8第二个函数值的收敛性表4 多目标优化模型的结果 表5 各种夹具设计方案结果进行比较，5.6 结果的比较 从单一目标优化和经验设计中得到的夹具设计的设计变量和目标函数值，如表5所示。单一目标优化的结果，在论文中引做比较。在例子中，与经验设计相比较，单一目标优化方法有其优势。最高变形减少了57.5 ，均匀变形增强了60.4 。最高夹紧力的值也减少了49.4 。从多目标优化方法和单目标优化方法的比较中可以得出什么呢？最大变形减少了50.2 ，均匀变形量增加了52.9 ，最高夹紧力的值减少了69.6 。加工表面沿刀具轨迹的变形分布如图9所示。很明显，在三种方法中，多目标优化方法产生的变形分布最均匀。与结果比较，我们确信运用最佳定位点分布和最优夹紧力来减少工件的变形。图10示出了一实例夹具的装配。图9沿刀具轨迹的变形分布图10 夹具配置实例6 结论本文介绍了基于GA和有限元的夹具布局设计和夹紧力的优化程序设计。优化程序是多目标的：最大限度地减少加工表面的最高变形和最大限度地均匀变形。ANSYS软件包已经被用于健身价值的有限元计算。对于夹具设计优化的问题，GA和有限元分析的结合被证明是一种很有用的方法。 在这项研究中，摩擦的影响和碎片移动都被考虑到了。为了减少计算的时间，建立了一个染色体的健身数值的数据库，且网状工件的有限元模型是优化过程中多次使用的。 传统的夹具设计方法是单一目标优化方法或经验。此研究结果表明，多目标优化方法比起其他两种方法更有效地减少变形和均匀变形。这对于在数控加工中控制加工变形是很有意义的。参考文献1、 King LS，Hutter（ 1993年） 自动化装配线上棱柱工件最佳装夹定位生成的理论方法。De Meter EC (1995) 优化机床夹具表现的Min - Max负荷模型。2、 De Meter EC (1998) 快速支持布局优化。Li B, Melkote SN (1999) 通过夹具布局优化改善工件的定位精度。3、 Li B, Melkote SN (2001) 夹具夹紧力的优化和其对工件的定位精度的影响。4、 Li B, Melkote SN (1999) 通过夹具布局优化改善工件的定位精度。5、 Li B, Melkote SN (2001) 夹具夹紧力的优化和其对工件定位精度的影响。6、 Li B, Melkote SN (2001) 最优夹具设计计算工件动态的影响。7、 Lee JD, Haynes LS (1987) 灵活装夹系统的有限元分析。8、 Menassa RJ, DeVries WR (1991) 运用优化方法在夹具设计中选择支位。9、 Cai W, Hu SJ, Yuan JX (1996) 变形金属板材的装夹的原则、算法和模拟。10、 Qin GH, Zhang WH, Zhou XL (2005) 夹具装夹方案的建模和优化设计。11、Deng HY, Melkote SN (2006) 动态稳定装夹中夹紧力最小值的确定。12、Wu NH, Chan KC (1996) 基于遗传算法的夹具优化配置方法。13、Ishikawa Y, Aoyama T(1996) 借助遗传算法对装夹条件的优化。14、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 一项关于空间坐标对基于遗传算法的夹具优化问题的作用的调查。15、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 夹具布局优化方法成效的调查。16、Kulankara K, Melkote SN (2000) 利用遗传算法优化加工夹具的布局。17、Kulankara K, Satyanarayana S, Melkote SN (2002) 利用遗传算法优化夹紧布局和夹紧力。18、Lai XM, Luo LJ, Lin ZQ (2004) 基于遗传算法的柔性装配夹具布局的建模与优化。19、Hamedi M (2005) 通过一种人工神经网络和遗传算法混合的系统设计智能夹具。20、Kumar AS, Subramaniam V, Seow KC (2001) 采用遗传算法固定装置的概念设计。21、Kaya N (2006) 利用遗传算法优化加工夹具的定位和夹紧点。22、Zhou XL, Zhang WH, Qin GH (2005) 遗传算法用于优化夹具布局和夹紧力。23、Kaya N, ztrk F (2003) 碎片位移和摩擦接触的运用对工件夹具布局的校核。62机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号共 1 页产品名称减速箱零（部）件名称减速箱箱体第 1 页材料牌号毛坯种类铸件毛坯外型尺寸每毛坯可件数每 台 件 数备 注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件0铸铸造铸造1铣铣159的一个端面以159的底面为基准机加X53K专用夹具、套式面铣刀、游标卡尺2铣铣159的另一个端面以端面为基准机加X53K专用夹具、套式面铣刀、游标卡尺3铣铣面、以159的一个端面为基准机加X51专用夹具、圆柱铣刀、游标卡尺4铣铣面以159的底面及面为基准机加X52K专用夹具、端面铣刀、游标卡尺5镗镗面以159的底面及面为基准机加T616专用夹具、硬质合金镗刀、深度游标卡尺6镗粗、半精镗孔185mm以159的底面及侧面为基准机加T616专用夹具、硬质合金镗刀、内径百分尺7镗粗、半精镗孔52H8以185mm的孔及长235mm的面为基准机加T616专用夹具、硬质合金镗刀、游标卡尺8镗粗、半精镗孔50H8以长为235mm面及52mm孔为基准机加T616专用夹具、硬质合金镗刀、游标卡尺9配配作螺纹孔10检检查设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）更改文件号签字日期标记处数更改文件名签字日期毕 业 设 计（论 文）说 明 书题 目 减速箱体零件工艺规程及加工52H8孔夹具设计 毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 减速箱体零件工艺规程及加工52H8孔夹具设计 1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求1. 零件图一张, 毛坯图一张 . 夹具装配图一份, 夹具零件图一套 . 机械加工工艺卡一套, 主要工序工序卡一份 . 设计说明书一份。2原始数据零件图一张, 生产纲领10000件3指定查阅的主要参考文献及说明1. 机械制造工艺手册 .机械零件设计手册 .夹具设计手册4. 进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1零件功能, 结构, 尺寸, 精度, 要求分析及相关资料收集2机械加工工艺设计3工序设计4夹具设计5说明书编制6检查及提交论文7答辩及准备摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。减速器箱体零件的工艺规程及其加工52H8孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing 52H8 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录中文摘要英文摘要第一章 工艺设计11.1零件分析 11.2 毛坯的选择与设计及基准的确定 11.3工艺规程的设计 3第二章 工序设计 62.1工序尺寸与毛坯尺寸的确定 62.2设备和工艺装备的选择72.3切削用量与时间定额 9第三章 专用夹具的设计 153.1夹具的设计153.2夹紧装置的组成及设计要求163.3镗模导向装置的设计173.4切削力与夹紧力的计算193.5 定位误差的分析243.6夹具设计与操作的简要说明253.7夹具结构设计的分析与改进26第四章 总结27参考文献29致谢30附录1：机械加工工艺过程卡附录2：机械加工工序卡前 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。减速器箱体零件的工艺规程及其加工52H8孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。毕业设计（论文）第一章 工艺设计1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用减速器箱体是减速器的重要组成零件，它将有关零件（轴、套、齿轮）连接在一起，保证它们之间有正确的相对位置关系，使它们能按一定的传动关系协调的运动。因此，箱体的加工质量对机械精度、性能和使用寿命都有直接关系。减速器的作用（1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。 （2）速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。所以在日常的生活工作中运用得非常广泛，也起到非常重要的的作用。1.1.2 零件的工艺分析减速箱体结构较复杂、加工面多、技术要求高、机械加工的劳动量大。因此箱体结构工艺性对保证加工质量、提高生产效率、降低生产成本有重要意义。减速箱体几个加工表面它们之间有一定的位置要求，现分述如下：尺寸159两侧面要保证一定的平行度要求平行度公差为0.05mm。箱体底面与侧面都有一定的垂直度要求垂直度公差为0.05mm。52H8孔与185H8孔有一定的平行度要求平行度公差为0.05mm；且有一定的位置要求，保证相互位置尺寸为1640.045mm；与侧面也有一定的位置要求尺寸偏差为800.035mm。50H8两孔与52H8孔有一定的位置要求，保证相互位置尺寸为920.031mm；且50H8两孔之间有一定的平行度要求平行度公差为0.05mm。与侧面也有一定的垂直度要求垂直度公差为0.05mm。1.2毛坯的选择与设计及基准的确定1.2.1确定毛坯制造形式工件生产类型为大批量生产。减速箱体零件材料为HT200。查机械加工工艺设计实用手册P498表6-68，考虑到零件形状复杂、有腔形、制造精度、机械性能、寿命及批量 ；可选择砂型铸造以提高毛坯精度、减少加工余量。再确定毛坯制造形状时应考虑各加工表面的余量还应考虑是否需要制出工艺凸台以利于工件的装夹；是一个零件制成一个毛坯还是多个零件合成一个毛坯；那些表面不需要制出；铸件分型面、拔模斜度及铸造圆角；最后绘制出毛坯图，并要决定毛坯的结构特征及各项技术条件。1.2.2 基准的选择 正确选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。定位基准分为精基准、粗基准、辅助基准。在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工的表面为定位基准（粗基准），在后续加工工序中，用也加工表面作为定位基准（精基准）。在制定工艺规程时，应先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各加工加工出来，另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位做一辅助基准，用以定位。为了说明基准及加工表面方便，因此画零件加工表面编号图1-1，其中加工表面编号为、图1-1粗基准的选择。粗基准的选择应遵循以下原则：1）以不需要加工表面作为粗基准。2）以工件上要求余量均匀的重要表面作为粗基准。3）以平整且面积较大的表面作为粗基准。4）粗基准一般只能使用一次。对于箱体类零件应先加工面后加工孔再以面为基准加工孔。根据有关粗基准的选择原则（当零件有不加相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准。）加工尺寸为159的两个端面、时应以尺寸159的底面为粗基准；在加工面、时应以孔及端面为粗基准，在加工面时应以、面及面为粗基准；再加工孔时应以也加工的表面为粗基准，如加工、孔时应以、面作为粗基准，在加工孔时应以、为粗基准。精基准的选择。精基准的选择应遵循以下原则：1）：“基准重合”原则，用设计基准作为精基准，以便消除基准不重合误差。2）“基准统一”原则，当定位以某一组精基准定位可以较方便的加工其它表面，尽可能在多数工序中采用这组精基准定位。3）：“自为基准”原则，当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准。4）“互为基准”原则，。当两个加工表面相互位置精度要求较高时，以两个需加工表面相互作为基准反复加工以获得均匀的加工余量和较高的位置精度。应遵循“基准重合及统一”原则，选择面积较大的平面或孔及其组合。因此第一个工序应选择尺寸159端面作为精基准加工另一个端面，有利于夹紧及定位。其它工序应尽可能采取“基准重合及统一”原则，如在加工面、时应以孔及端面为精基准，在加工面时应以、面及面为精基准；再加工孔时应以也加工的表面为精基准，如加工、孔时应以、面作为精基准，在加工孔时应以、为精基准。1.3工艺规程的设计1.3.1 制定工艺路线零件机械加工工艺过程是工艺规程的中心问题，其内容包括确定定位基准、选择各加工表面的加工方法、安排加工顺序及组织整个加工工艺过程中各个工序的内容、确定各个工序所采用机床设备和工艺装备等。设计时应同时考虑几个方案，经过分析比较，选择出比较合理的方案。根据减速箱体零件为大批生厂，所以采用通用机床，并配以专用的夹具、刀具，并考虑工序集中，以提高生产率，减少机床数量，降低生产成本。经零件工艺分析，零件毛坯为砂型机械造型，并经人工时效处理消除铸件内应力，改善工件的可切削性。先确定工艺路线如下：方案一工序 铣尺寸159的两端面、，以尺寸159的底面为基准。工序 铣面、，以端面、及孔为基准。 工序 镗孔185mm、310mm以、面及面为基准。 工序 铣面以、面及面为基准。 工序 镗面以、面及基准。 工序 粗、半精镗孔52H8以、面及孔为基准。 工序 粗、半精镗阶梯孔50H8以、面及孔为基准。 工序 配作螺纹孔工序 检查方案二工序 铣尺寸159的端面以尺寸159的底面为基准。 工序 铣尺寸159的端面以尺寸159的底面为基准。 工序 铣面、以端面、及孔为基准。 工序 铣面以、面及面为基准。 工序 镗孔185mm、310mm以、面及面为基准。 工序 镗面以、面及基准。 工序 粗、半精镗孔52H8以、面及孔为基准。 工序 粗、半精镗孔50H8以、面及孔为基准。 工序 配作螺纹孔工序 检查1.3.2 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是159的两端面一起加工，然后以端面为基面加工其它面，面和孔加工顺序比较混乱；方案二则与一有所不同，159两端面分开加工，先加工面再以面为基准加工孔；两者比较可以看出，第二方案比第一方案合理，位置精度也较易保证，定位及夹紧等都比较方便；但方案二也有不合适的地方，面、可以一起加工减少装夹次数及夹具设计，因此可以合为一道工序，改进的工艺过程如下：工序 铣尺寸159mm两端面，以尺寸159mm的底面为粗基准。工序 铣尺寸159mm两端面，以端面为基准。工序 铣面、，以尺寸159mm的一个端面为基准。工序 铣面，以尺寸159mm的底面及面为基准。工序 镗面，以尺寸159mm的底面及面为基准。工序 粗、半精镗孔185mm、310mm ，以尺寸159mm的底面及侧面为定位基准。工序 粗、半精镗孔52H8 ，以185mm的孔及尺寸为235mm的面为定位基准。工序 粗、半精镗孔50H8，以尺寸为235mm面及52mm孔为定位基准。工序 配作螺纹孔工序 检查13第二章 工序设计2.1工序尺寸与毛坯尺寸加工余量的确定“减速器箱体”零件材料HT200，生产类型为大批生产，查书机械加工工艺设计实用手册P498表6-68，因为箱体有腔孔等、形状复杂所以采用砂型铸造毛坯；查书机械加工工艺设计实用手册P516表6-90，根据为砂型机械造型材料为灰铸铁选取铸造公差等级为CT8，；查书机械加工工艺设计实用手册P510常用斜度值砂型一般选为铸造斜度为3，查书机械加工工艺设计实用手册P511对于砂型铸造一般圆角半径为R3。 查书机械加工余量与公差手册P78表3-1，为砂型机械造型选取铸件加工余量等级为F；查机械加工余量与公差手册表3-3，P80根据毛坯加工面的基本尺寸选取铸件机械加工余量； 查机械加工余量与公差手册表3-6，P84 根据铸件的基本尺寸选取铸件尺寸公差值。工序一：加工尺寸159的两个端面以尺寸159的地面为基准，因为两面都要加工，因此都有加工余量；查机械加工余量与公差手册表3-3，P80根据加工面的基本尺寸400mm-630mm之间一个端面的加工余量为4mm则两个加工面的毛坯余量为8mm，查机械加工余量与公差手册表3-6，P84根据铸件的基本尺寸及公差等级选取尺寸公差值为2.6mm。本工序采用铣削，则加工余量为8mm，表面粗糙度为6.3um，查书机械制造工艺设计手册表2-22，P65根据它的表面粗糙度采用粗铣便可达到加工要求。毛坯尺寸为1671.3 精度为CT8，加工余量为8mm铣削后为 精度等级为IT9，粗糙度为6.3um以下工序尺寸具体计算步骤同上，现列表描述如下根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下表：表2-1 加工表面加工内容加工余量（mm）精度等级工序尺寸（mm）粗糙度（um）工序余量（mm）最小最大端面铸件8CT81671.3铣削8IT96.37.99.4底面铸件 3 CT82381.0铣削 3 IT912.52.8154.185235mm端面铸件3 CT84072.1 铣削3 IT96.3 2.86 5.24铣面80mm铸件 4 CT8铣削 4 IT96.3 4 4.28镗面铸件 3.5 CT8镗削 3.5 IT116.3 2.6 4.54镗孔185H8铸件 5 CT8半精镗 1.5 IT8 3.2 1.21 1.572粗镗 3.5 IT11 6.3 3.21 3.79镗孔310mm铸件 7CT83031.1镗孔 7 IT1212.5 5.99.81镗孔52H8铸件 8CT8441.3半精镗 1.5 IT83.21.311.546粗镗 6.5 IT116.35.26.69镗孔50H8铸件 5 CT8451.0半精镗 1.5 IT83.21.251.562粗镗 3.5 IT116.32.54.75镗阶梯孔82铸件 32 CT8半精镗 2 IT83.21.72.087粗镗 30 IT116.329.93830.3622.2 设备和工艺装备的选择在设计工序时，需要具体选定所用的机床、夹具、切削工具和量具。先具体各个工序装备选择如下： 工序： 铣159mm的端面，以尺寸159的底面为粗基准。查书机械制造工艺设计手册P224表4-16，根据刀杆直径、主轴孔径及主轴端面与工作台面距离选择X53K立式铣床；查书机械制造工艺设计手册P270表5-42，根据加工表面为大面积平面选择套式面铣刀D=160mm,d=50mm,Z=16；查书机械制造工艺设计手册P287表6-7，根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺，测量范围为0-200mm读数值为0.05mm；使用专用夹具夹紧加工。工序：铣尺寸159两端面，以端面为基准。同工序一样查书机械制造工艺设计手册P224表4-16，根据刀杆直径、主轴孔径及主轴端面与工作台面距离选择X53K立式铣床；查书机械制造工艺设计手册P270表5-42，根据加工表面为大面积平面选择套式面铣刀D=160mm,d=50mm,Z=16；查书机械制造工艺设计手册P287表6-7，根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺，测量范围为0-200mm读数值为0.05mm；采用专用夹具夹紧加工。工序：铣面、，以尺寸159的一个端面为基准。查书机械制造工艺设计手册P224表4-16，根据刀杆直径、主轴孔径及主轴端面与工作台面距离选择X51立式铣床；查书机械制造工艺设计手册P271表5-44，根据加工表面为两个侧面选取圆柱形铣刀，D=60mm,d=22mm,L=63mm；查书机械制造工艺设计手册P287表6-7，根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺，测量范围为0-200mm读数值为0.05mm；采用专用夹具夹紧加工。工序：铣面，以尺寸159的底面及面为基准。查书机械制造工艺设计手册P224表4-16，根据刀杆直径、主轴孔径及主轴端面与工作台面距离选择X52K立式铣床；查书机械制造工艺设计手册P271表5-44，根据加工表面为顶面选取套式面铣刀，D=80mm,d=27mm,L=36mm；查书机械制造工艺设计手册P287表6-7，根据加工面为平面先选取量具为多用游标卡尺，测量范围为0-500mm读数值为0.05mm；采用专用夹具夹紧加工。工序：镗面，以尺寸159的底面及面为基准。查书机械制造工艺设计手册P221表4-7，根据平旋盘最大加工外端面为400mm选择T616卧式镗床；查书机械加工工艺手册P1064表4.3-63，根据加工表面的情况顶选取硬质合金镗刀，B=12，H=12,d=12；查书机械制造工艺设计手册P287表6-7，根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺，测量范围为0-200mm读数值为0.05mm；采用专用夹具夹紧加工。工序：粗、半精镗孔185mm、310mm ，以尺寸159的底面及侧面为定位基准。查书机械制造工艺设计手册P221表4-7，根据最大加工孔径及工作台宽度，选择T616卧式镗床；查书机械加工工艺手册P1064表4.3-63，根据加工孔的大小情况顶选取硬质合金镗刀，B=12，H=12,d=12；查书机械制造工艺设计手册P287表6-7，根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺，测量范围为0-400mm读数值为0.05mm；采用专用夹具夹紧加工。工序：粗、半精镗孔52H8 ，以185mm的孔及尺寸为235mm的面为定位基准。查书机械制造工艺设计手册P214表4-8，根据最大加工孔径及工作台宽度，选择T4163坐标镗床；查书机械加工工艺手册P1064表4.3-63，根据加工孔的大小情况顶选取硬质合金镗刀，B=12，H=12,d=12；查书机械制造工艺设计手册P287表6-7，根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺，测量范围为0-200mm读数值为0.05mm；采用专用夹具夹紧加工。工序：粗、半精镗孔50H8，以尺寸为235mm面及52mm孔为定位基准。查书机械制造工艺设计手册P221表4-7，根据最大加工孔径及工作台宽度，选择T616卧式镗床；查书机械加工工艺手册P1064表4.3-63，根据加工孔的大小情况顶选取硬质合金镗刀，B=12，H=12,d=12；查书机械制造工艺设计手册P287表6-7，根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺，测量范围为0-200mm读数值为0.05mm；采用专用夹具夹紧加工。工序：配作螺纹孔，查书机械制造工艺设计手册P221表4-7，根据零件最大尺寸及工作台宽度，选择C616普通车床；查书机械制造工艺设计手册选择相应螺纹孔的螺纹车刀；查书机械制造工艺设计手册P287表6-7，根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺，测量范围为0-200mm读数值为0.05mm；采用专用夹具夹紧加工。2.3 确定切削用量及时间定额工序:铣159mm的端面、加工要求：铣159mm两端面，表面粗糙度6.3。机 床：X53K立式铣床。刀 具：套式面铣刀（B类），D=160mm，=40mm, =56mm,H=63,mmZ=8(粗加工)，=90。查机械加工工艺设计实用手册P1099，表12-113计算铣削用量： 1.铣削深度=4mm2.每齿进给量 =0.1mm/z,机械制造工艺手册P108表3-28，。3.切削速度查机械制造工艺手册P113表3-30。取V=1.5m/s即90m/s。根据刀具采用套式面铣刀，表12-113，P1099机械加工工艺设计实用手册。=160 Z=8则根据 （2-1）查阅机械制造工艺手册X53K立式铣床说明P226附表4-16-1。取=190r/min则实际切削速度： （2-2）计算铣削工时：当=190r/min （2-3）取工作台的进给量=156mm/min。查阅机械制造工艺手册P226表4-16-2立式铣床X53K工作台横向进给量。由于工件在工作台上的纵向最大尺寸为428mm，立铣刀直径为160mm。可分为3次走刀完成铣削。查阅表7-7，P305机械制造工艺手册可得公式：； （2-4）；。第一次走刀：l=466mm，B=140mm 则：=0.5（160-）=41.27mm =（466+41.27+3）/156=3.27min；第二次走刀：l=502mm，B=160mm 则：=0.5（160-）=80mm =（502+80+3）/156=3.75min；第三次走刀：l=381.33mm,B=128mm 则： =0.5（160-）=32mm=（381.33+32+3）/156=2.67min；现画三次走刀路线图如下： 图2-1 该工序铣削总工时既是3次走刀时间相加： T=3.27+3.75+2.67=9.69min.辅助时间计算：查书机械制造工艺设计手册P335表7-29，1）在立式铣床上装上及取下零件所需的辅助时间为；根据压紧方式为压板压紧及工件重量为8kg所以取辅助时间为0.89min；2）查书机械制造工艺设计手册P336表7-30，在立式铣床上工作时有关定程的辅助时间，根据加工性质为粗铣及工作台长度取0.77min；3）工作地点服务及自然需要时间服，取工序时间的4.1%；4）查书机械制造工艺设计手册P337表7-32，准备结束时间为7.6 min；因此，总的辅助时间为T=0.89+0.77+7.6+9.694.1%=9.66min工序:铣端面80mm加工要求：铣面80mm，表面粗糙度6.3um。机 床：X63卧式铣床刀 具：硬质合金端面铣刀YG6，Z=6，=90计算铣削用量： 1） 铣削深度=4mm2） 每齿进给量 =0.3mm/z,查书机械制造工艺手册表3-28，P108。3） 切削速度 查表3-30机械制造工艺手册。取V=1.5m/s即90m/s。根据刀具采用套式面铣刀，表12-113，P1099机械加工工艺设计实用手册。=100，Z=6。则 （2-5）根据X63卧式铣床说明P228附表4-17-1取=300r/min则实际切削速度（2-6）当=300r/min时，工作台每分钟进给量查附表4-17-2，P229取=600mm/min4) （2-7）5) 切削工时的计算： （2-8）查表7-7，P305机械制造工艺手册。 =80mm, =0.5(100-)+2=22mm =2mm6) 辅助时间计算：查书机械制造工艺设计手册P335表7-29，1）在立式铣床上装上及取下零件所需的辅助时间为；根据压紧方式为压板压紧及工件重量为8kg所以取辅助时间为0.89min；2）查书机械制造工艺设计手册P336表7-30，在立式铣床上工作时有关定程的辅助时间，根据加工性质为粗铣及工作台长度取0.77min；3）工作地点服务及自然需要时间服，取工序时间的4.1%；4）查书机械制造工艺设计手册P337表7-32，准备结束时间为7.6 min；因此，总的辅助时间为T=0.89+0.77+7.6+9.694.1%=9.66min工序：粗、半精镗孔52H8工件材料：HT200、金属型铸造加工要求：粗、半精镗孔52H8，表面粗糙度为3.2um机 床：T4163坐标镗床刀 具：刀具材料为硬质合金、YG8、刀杆尺寸为12mm12mm，长度为500mm。 (一)计算切削用量：粗镗孔至50.5mm，单边余量Z=3.25mm，=3.25mm,一次加工确定进给量查表3-13，P93机械制造工艺设计手册，加工铸铁，f=0.03-0.16mm/r.根据T4163镗床主轴进给量。取f=0.15mm/r根据有关手册，取V=100m/min则 （2-9）查表4-7-1，P213机械制造工艺手册。T4163坐标镗床主轴转速取=612r/min镗削工时：查P299表7-1机械制造工艺手册。 （2-10） 半精镗孔至52mm，单边余量0.75mm一次加工确定进给量查表3-22，P101机械制造工艺设计手册根据镗床主轴进给量取f=0.10mm/r查表3-19，P98机械制造工艺设计手册。V=1.333-1.83m/min,取V=1.8m/s。则 （2-11） 根据T4163主轴转速工时定额 P299，表7-1机械制造工艺设计手册。 第三章 夹具设计3.1 夹具的设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第道工序。专用夹具是为某工序而特定设计制造的夹具。它优点是针对性强，结构简单，刚性好，操作容易，装夹容易，生产率高。缺点是设计周期长，产品更新换代后往往不能继续使用，适应性差；费用较高。机床夹具一般由功能相互独立而又相互联系的以下六部分组成：1.定位元件或定位装置。如支承钉、定位键、定位销等。2.夹紧元件或夹禁装置，它一般由动力装置（油缸、汽缸等）、中间传力机构和夹紧元件（压板、钩板等）组成。3.对刀或引导元件，它是保证夹具相对刀具的正确的位置，如对刀块、钻套、镗套等。4.夹具体，它与机床有关部件相连接，以确定夹具相对于机床的位置。5.连接元件，确定夹具在机床上的正确位置，如定位键、定位销、螺钉、螺栓等。6.其它元件或装置，适用于有特殊要求的元件，如分度装置、上下料装置等。设计镗52H8孔工序的专用夹具，夹具用于T4163坐标镗床，刀具为硬质合金镗刀，利用镗杆对孔进行镗削。工件的定位原理自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿OX,OY,OZ三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，则必须限制六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六个，但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。在生产中，为了调整和控制不可避免产生的应力和变形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。、以工件的平面为基准进行定位时，常采用挡铁、支撑钉进行定位、工件以圆孔内表面为基准进行定位时常采用销定位器、工件以圆柱外表面为基准进行定位时常采用V形铁定位器、利用以定位工件的轮廓对被定位工件进行定位可采用样板定位器零件工序图如下： 图3-1 “减速箱体”用定位钉和圆销定位。底面两个支承钉限制了Z方向的移动自由度与X方向的转动，挡板上的支承钉限制了Y方向移动以及绕Y、Z轴的转动，圆销限制了Y、Z两个方向的移动，螺旋夹紧器机构夹紧，共限制了6个自由度。分析见上图3-1。3.2夹紧装置的组成及设计要求夹紧工件的方式是多种多样的，因而夹紧装置的结构也是千变万化的。夹紧装置一般分为简单夹紧装置与复合夹紧装置两类。夹紧装置一般由以下三大部分组成：3.2.1动力源在夹具中产生原始作用力的机构称为动力源。有手动与机动两类，采用机动夹紧的动力源，是为了减少辅助时间，减轻工人劳动强度，提高生产率。本夹具采用机动液压夹紧的动力源。3.2.2中间传力机构它是将动力源产生的原始作用力传递给夹紧元件的机构称为传力机构。有螺旋机构、铰链机构、偏心机构等。本夹具采用螺旋机构。3.2.3夹紧元件夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件。它通过与工件被夹表面直接接触来实现夹紧的功能，如压板、压头等。本夹具采用钩形压板。钩形压板的计算如图： 图3-2 压板回转时沿圆柱转过的弧长S （3-1）d-钩形压板导向部分直径mm-压板回转角度压板回转时的升程 （3-2）-压板螺旋槽的螺旋角 为90k-压板升程系数 k=0.943.3镗模导向装置的设计采用镗模镗孔，孔的位置尺寸精度除了采用刚性主轴加工外都是依靠镗模导向来保证的，而不决定于机床成形运动的精度。镗模导向装置的布置，结构和制造精度是保证镗模精度的关键。3.3.1导向支架的布置方式单面后导向导向支架布置在刀具的后方，刀具与主轴刚性连接。加工D的长孔时，刀具导向部分直径d应小于所加工的孔径D。这是因为，此时镗杆能进入孔内，可以减少镗杆的悬伸量和利于缩短镗杆长度。图3-3 单面后导向3.3.2镗套的结构形式固定式镗套它是固定在镗模的导向支架上，不能随镗杆一起转动。刀具或镗杆在镗套内既有相对转动又有相对移动。它具有外形尺寸小、结构简单、中心位置准确的优点。为了减少镗套与镗杆的磨损，一般带有润滑油孔，用油枪注油润滑。3.3.3镗杆1） 镗杆导向部分采用开有直槽和开有螺旋槽的导向。这种导向与导套接触面积小，并有在沟槽中能存屑的优点，采用上述导向结构时，切削速度不宜超过20米/分，因此采用这种导向结构的镗杆直径一般不大于60毫米。2） 镗杆直径 确定镗杆直径时，在考虑到镗杆刚度的同时，还要考虑到镗杆和工件孔之间应留有足够的容屑空间。镗杆直径一般选取 ， 在设计镗杆时，镗孔直径D、镗杆直径d、镗刀截面BB之间一般按表考虑；查书机床夹具设计P140表5-4，取D=52mm、d=40mm、BB=12123） 镗杆材料及技术要求 镗杆要求表面硬度而内部有较好的韧性。因此镗杆材料多采用45钢。镗杆的导向部分的公差，粗加工采用db,精加工采用db1;镗杆在500毫米长度内弯曲小于0.01毫米；装刀的刀孔对镗杆的不对称度不大于0.01-0.1毫米，不垂直度不大于0.01-0.02/100，刀孔光洁度一般为；3.4 切削力与夹紧力的计算3.4.1切削力的计算刀具材料为：硬质合金镗削力的计算：见表1-2-3，P32机床夹具设计手册。修正系数 S 每转进给量 t 切削深度V 切削速度表1-2-4 ，P33机床夹具设计手册在 （3-3）在 （3-4） 在 （3-5） 查表1-2-6中机床夹具设计手册P33。 主 偏 角 =45 1.0 1.0 1.0前 角 =10 1.0 1.0 1.0刀 倾 角 =0 1.0 1.0 1.0刀尖圆弧半径 r = 0.5mm 0.87 0.66 1.0镗削力：（3-6）（3-7）（3-8）3.4.2夹紧力的确定确定一个机构的夹紧力,即确定夹紧力的大小,方向和作用点。它必须通过综合分析工件的结构特征、加工要求、工件的定位方案以及工件在加工过程中所受外力来确定。1确定夹紧力作用方向原则夹紧力的作用方向不仅影响工件的加工精度，而且还影响工件夹紧的实际效果。0确定夹紧力方向应考虑以下三点：一是夹紧力的作用方向不应破坏工件的即定位置；二是夹紧力的作用方向应使夹紧力尽可能最小。本夹具作用方向为向下。2确定夹紧力作用点的原则夹紧力作用点是夹紧元件与工件接触点处的面积。确定夹紧力作用点是指夹紧力方向已经确定后，来确定作用点的位置、数目及面积。本夹具的作用点为两个点。3夹紧力大小的确定夹紧力的大小关系到夹具使用的可靠性、安全性及工件的变形量。夹紧力过小加工过程中工件位置将发生变动，夹紧力过大将使将使工件产生变形。因此也不能过大。一套夹具的实际所需夹紧力的计算是一个很复杂的问题，为了简化计算，一般只考虑切削力对夹紧力的影响，并假定工艺系统是刚性的，切削过程是连续稳定的。根据静力平衡原理计算出理论夹紧力W，在乘上安全系数K即的实际夹紧力数值。在计算夹紧力时,必须把安全系数考虑在内。安全系数，其中为1.52 粗加工取1.2，精加工取1刀具钝化系数；取1.11.3断续切削系数，连续取1则粗加工安全系数K=1.21.71.21=2.45镗削及夹紧力分析图如下：图3-4方向所需夹紧力 （3-9）方向所需夹紧力 （3-10）方向所需夹紧力 （3-11）则W（即为运动方向所需夹紧力总和）3.4.3液压系统的设计活塞作用力P的近似计算查书机床夹具设计手册P182表1-6-7； （3-12） 为沿活塞运动方向的夹紧力所要求的作用力总和；既为前面所算W为4181N 为考虑各种损失的有效系数，通常取 查书机床夹具设计手册P183表1-6-8；液压缸内径D的计算 （3-13） P-活塞最大作用力 p-油缸工作压力取2.5-5.0MPa往复式活塞油缸，推力工作时的缸径。P=5226N p=3MPa查书机床夹具设计手册P183表1-6-8；无杆腔最大流量 （3-14） D为油腔内径；V1为无杆腔工作时活塞速度（m/min）根据工作需要确定取为2m/min 活塞杆直径d=0.5D 查表3-1液压与气压传动 缸筒内径尺寸取50mm ，GB/T2348-1993，则活塞杆直径d=0.5D=25mm活塞长度0.6-1D 活塞杆导向长度0.6-1.5d查书液压与气压传动P67；工作腔有效工作面积 （3-15） F为活塞作用力为5226N， P为油缸工作压力取3MPa； 查书液压与气压传动P67实际工作压力（液压缸） （3-16） F为活塞作用力为5226N D为油腔内径为50mm； 查书机床夹具设计手册P182表1-6-7；油流量计算 （3-17） 为活塞最大移动速度（m/min），F为活塞有效工作面积( )；查书液压传动P75，油缸端盖螺栓验算：螺栓直径 （3-18）F 液压缸负载 拧紧系数 Z固定螺栓个数 为材料屈服极限查书液压传动P75，活塞杆直径校核： （3-19）F活塞杆作用力 材料许用应力3.5定位误差的分析与计算由于工件定位所造成的加工面相对其工序基准的位置误差简称定位误差，以表示。对夹具设计中采用的某一定位方案,只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/3,或满足前述,见书机械制造技术基础P163；即可认为该定位方案符合加工精度的要求.在加工时夹具相对刀具及切削成形运动的位置经调整后不在变动，因此可以认为加工面的位置是固定的，在这种情况下，加工面对其工序基准位置误差必然是工序基准的位置变动所造成的。造成定位误差的原因是基准位置误差与不重合误差。查书机械制造技术基础P165， 本工件是以端面及孔为定位基准，消除五个自由度，用短圆柱销对孔及端面定位；再用钩形压板压紧。本夹具采用销定位，销放置于定位板上，限制了工件的上下垂直方向位置的移动，而使工件水平位置不会变动；因此基准位置无变动，；而且定位基准与工序基准重合是同一个基准，因此。定位误差分析如下图：图3-53.6夹具设计与操作的简要说明3.6.1夹具体方式的确定夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具体时应满足以下基本要求。、具有足够的强度和刚度。 、结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小、质量轻和便于工件装卸。、安装稳定牢靠。、结构的工艺性好，便于制造、装配和检验、尺寸要稳定且具有一定精度。、清理方便。夹具体毛坯制造方法的选择 综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；夹具体的外形尺寸 在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸。夹具体的壁厚30mm，长度326mm，宽度128mm；根据设计要求，夹具体上设计有螺孔、销孔，并且要求定位件和夹紧机构的销孔在装配时配作。3.6.2夹具的精度要求夹具的精度都应比工件要求的精度高，才能加工出合格的工件。精度高出的部分称为夹具的精度储备或精度裕度。精度裕度用来补偿加工中的各项误差及定位、导向元件的磨损。当然精度裕度越大，加工工件的质量越稳定，夹具的易损件的使用寿命也越长。但从另一方面看，精度裕度越大，必须要求夹具的制造精度越高，从而会急剧增加夹具的制造成本，工件的加工成本也随之增加；反之，夹具制造的精度越小，将会使夹具在夹具中易损件主要是定位、导向元件需频繁地更换，维修周期短，增加维修费用，从而增加了工件的加工成本。所以夹具精度的设计准则是：应使夹具的设计精度与工件的加工精度要求相适应，不可盲目地提高夹具的精度要求。但多大的 经济裕度才算合适呢？从原则上讲对加工精度要求高的工件，夹具的精度只能略高于工件要求的加工精度，即减小夹具的经济裕度。这虽然会使易损件使用期限缩短，更换频繁，但仍比提高夹具的制造精度经济、合理。对加工精度要求不高的工件，夹具的设计精度要求应以夹具制造车间的平均经济精度为下限而不必过低。3.6.3夹具使用注意事项、保养及维护（1）使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置；（2）如果挡销磨损超差，可以进行打磨修复；如果挡板、插销、支承钉磨损超差，可以重新组装，错开磨损部