机械制造工艺学之夹具.doc

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目 录

第一章 产品概述········································ 2
第二章 箱体的工艺分析································· 4
2.1图纸的错误及修改································· 4
2.2图纸的技术要求分析······························· 4
第三章 生产纲领········································ 5
第四章 材料的选择和毛坯的制造方法的选择及毛坯图·· 5
4.1 材料选择 ····································· 5
4.2 毛坯制造方法的选择 ··························· 6
4.3 毛坯图的绘制 ································ 7
第五章 定位基面的选择及分析···························· 7
5.1 粗精基准的选择 ······························· 8
5.2 各加工面基准表································ 9
第六章 加工工作量及加工手段组合························ 10
第七章 大致工艺过程··································· 12
第八章 夹具设计······································· 16
第九章 重要工序卡片 ·································· 23
参考文献··············································· 24
实习心得 ············································· 24
附件

第一章 产品概述
箱体是减速器( 如图1-1) 中所有零件的基座, 是支撑和固定轴系部件、 保证传动零件的正确相对位置并承受作用在减速器上载荷的重要零件, 在整个减速器总成中的起支撑和连接的作用, 它把各个零件连接起来, 支撑传动轴, 保证各传动机构的正确安装。箱体一般还兼做润滑油的油箱, 具有充分润滑和良好密封箱内零件的作用。

1-1单级锥齿轮减速箱结构
为了便于轴系部件的安装和拆卸, 箱体大多做成剖分式( 如下图) , 由机座和机盖组成, 取轴的中心线所在平面为剖分面。机座与机盖采用普通螺栓联结, 用圆锥销定位。箱体的材料、 毛坯种类与减速器的应用场合及生产数量有关。铸造箱体一般采用灰铸铁铸造。铸造箱体的刚性较好, 外型美观, 易于切削加工, 能吸收振动和消除噪声, 但重量较重, 适合于成批生产。

1-2 机盖 1-3 机座
变速器箱体是典型的箱体类零件, 其结构和形状复杂, 壁薄, 外部为了增加其强度加有很多加强筋。有精度较高的多个平面、 轴承孔, 螺孔等需要加工, 因为刚度较差, 切削中受热大, 易产生震动和变形。
箱体零件是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作.因此,箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,加工质量的优劣, 将直接影响到轴和齿轮等零件位置的准确性, 也为将会影响减速器的寿命和性能进而影响机器的使用性能和寿命.因而箱体一般具有较高的技术要求.
由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用,箱体零件具有多种不同的结构型式,其共同特点是:结构形状复杂,箱壁薄而不均匀,内部呈腔型;有若干精度要求较高的平面和孔系,还有较多的紧固螺纹孔等.
箱体零件的毛坯一般采用铸铁件.因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜.有时为了减轻重量,用有色金属合金铸造箱体毛坯(如航空发动机上的箱体等).在单件小批生产中,为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯.
毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸.在单件小批生产中,多采用木模手工造型;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高.箱体上大于30—50mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量.
变速箱的大批量生产的机加工工艺过程中, 其主要加工面有轴承孔系及其端面, 平面, 螺纹孔, 销孔等。因此加工过程中的主要问题是保证的孔的精度及位置精度, 处理好孔与平面的相互关系。
第二章 箱体的工艺分析
2.1 图纸的错误及修改
查看图纸, 我们能够发现一处错误, 是机盖左端剖面无剖面线。
2.2 图纸的技术要求分析
1.箱体零件的结构工艺性.
箱体的结构形状比较复杂, 加工的表面多, 要求高, 机械加工的工作量大, 结构工艺性有以下几方面值得注意:
1)、 本箱体加工的基本孔可分为通孔和阶梯孔两类, 其中通孔加工工艺性最好, 阶梯孔相对较差。
2) 、 箱体的内端面加工比较困难, 结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过之孔加工前的直径, 当内端面的尺寸过大时, 还需采用专用径向进给装置。
3) 、 为了减少加工中的换刀次数, 箱体上的紧固孔的尺寸规格应保持一致, 本箱体连接螺栓孔的直径均为17mm。

零件名称
设计说明

机
盖
①速器箱体铸成后, 应清理并进行时效处理;
②机盖和机座合箱后, 边缘应平齐, 相互错位每边不大于2㎜;
③应检查与机座接合面的密封性, 用0.05㎜塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的1／3, 用涂色法去检查接触面积达每个结合面一个斑点;
④与机座连接后, 打上定位销进行镗孔, 镗孔时接合面处禁放任何衬垫;
⑤机械加工未标注偏差尺寸处精度为IT12;
⑥铸造尺寸精度为IT18;
⑦未注明的倒角为C2, 粗糙度为Ra12.5;
⑧未注明的铸造倒角半径为R＝3～5㎜。

机
座
①机座的上端面的粗糙度为Ra1.6;
②机盖和机座的接合面处的平面度为0.025;
③窥视口面的粗糙度为Ra12.5;
④轴承孔的圆柱度为0.012;
⑤轴承孔的中心平行度为0.025;
⑥轴承孔的上偏差是0.040, 下偏差是0;
⑦输出轴承孔的内壁的粗糙度为Ra2.5、 输入轴承孔的内壁的粗糙度为Ra1.6;
⑧输出轴承孔的同轴度为0.03;
⑨输出( 入) 轴承孔两端面与输出( 入) 轴中心线的垂直度为0.01;
⑩机座不得漏油。

第三章 生产纲领
年产量Q＝ 0( 件/年) , 该零件在每台产品中的数量n=1( 件/台) , 废品率α＝3％, 备品率β＝5％。
由公式N＝Q×n( 1＋α＋β) 得:
N＝10000×1×( 1＋3％＋5％) =21600
查表( 《机制工艺生产实习及课程设计》中表6－1) 确定的生产类型为大量生产。
因此, 能够确定为Y流水线的生产方式, 又因为在加工箱盖和底座的时候有很多的地方是相同的, 因此可选择相同的加工机床, 采取同样的流水线作业, 到不同的工序的时候就采用分开的方法, 因此能够选择先重合后分开再重合的方式的流水线作业。虽然是大批量生产, 从积极性考虑, 采用组合机床加工, 流水线全部采用半自动化的设备。
第四章 材料的选择和毛坯的制造方法的选择及毛坯图
4.1 材料的选择
由于减速器箱体的外形与内形状相对比较复杂, 而且它只是用来起连接作用和支撑作用的, 综合考虑, 抗拉强度小于200MPa, 因此我们能够选用灰口铸铁( HT200) , 因为铸铁中的碳大部分或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具有良好铸造性能、 切削加工性好, 减磨性, 加上它熔化配料简单, 成本低、 广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件, 又由于含有石墨, 石墨本身具有润滑作用, 石墨掉落后的空洞能吸附和储存润滑油, 使铸件有良好的耐磨性。另外, 由于铸件中带有硬度很高的磷共晶, 又能使抗磨能力进一步提高, 这对于制备箱体零件具有重要意义。如果没有HT200时此种材料能够用45号钢, 经正火或退火处理就能够达到强度和韧性。
4.2毛坯的制造方法
金属型铸造: 是以金属型模腔上覆以涂层作为型腔, 有时辅以沙芯作内腔的铸造方法。铸造冷却速度快, 铸件内部组织致密, 机械性能较高, 单位生产面积产量高, 但零件尺寸大小, 几何形状复杂程度有一定限制, 仅适于成批与大量生产, 一般不宜与单件或小批量生产。
根据零件图可知, 减速箱上除主要的轴承孔是铸造的外, 其它的孔都是机械加工出来的。因为查表得: 在大量生产的时候通孔的最小直径是30㎜。这些不铸造的孔留待机械加工时钻出。
由于减速器箱体为大批量生产, 必须采用自动线机器造型, 因此分型面造在轴承孔的连线上, 分成上下两半, 采用两箱造型铸造。采用中注式浇注系统, 在直浇道下面设有横浇道。浇注的时候重要的加工面应该向下, 因为铸件的上表面容易产生砂眼、 气孔等。为了补缩, 上面设几个冒口。为了造型时方便拔模而设计了拔模斜度。

4-1 机盖铸造工艺图

4-2 机座铸造工艺图
4.3 毛坯图的绘制
机盖
毛坯的外廓尺寸:
考虑其加工外廓尺寸为590×350×140mm, 取机盖结合面的加工余量为5mm, 凸台面加工余量为3mm, 其余加工面的加工余量为4mm。故
毛坯 长: 590+4=594mm
宽: 350+2×4=358mm
高: 140+3=143mm
机座
毛坯的外廓尺寸:
考虑其加工外廓尺寸为400×350×230 mm, 取机座结合面的加工余量为5mm, 凸台面加工余量为3mm, 其余加工面的加工余量为4mm。故
毛坯 长: 590+4=594mm
宽: 350+2×4=358mm
高: 230+5=235mm
毛坯图如下

4-3 机盖毛坯图
4-4 机座毛坯图
第五章 定位基面的选择及分析
5.1定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准只分, 一般先确定精基准, 然后确定粗基准。
精基准的选择
根据大批大量生产的减速器箱体一般以底面和两定位销孔为精基准, 机盖则以结合面作为精基准。 在一次安装下, 能够加工除定位面以外的所有五个面上的孔或平面, 也能够作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准, 实现”基准统一”; 另外, 这种定位基准的选择夹紧方便, 工件的夹紧变形小; 易于实现自动定位和自动夹紧, 且不存在基准不重合误差。
粗基准的选择
加工的第一个平面是箱盖和箱座的接和面, 由于分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在箱盖和箱座两个不同部分上很不规则, 因而在加工箱盖和箱座的接和面时, 无法以轴承孔的毛坯面作粗基准, 而采用箱体上的接合面作为粗基准。 这样粗基准和精基准”互为基准”的原则下统一, 能够保证结合面的平行度, 减少箱体装合时对合面的变形。
定位基准的选择和分析
工件
工序内容
定位基准

箱盖
粗铣箱盖凸台面
箱盖的结合面
粗精铣箱盖结合面
箱盖的凸台面
粗精铣窥视孔端面
箱盖的结合面
钻起吊螺钉孔
箱盖的结合面
钻窥视孔台阶面螺钉孔
箱盖的结合面
攻起吊螺钉孔和窥视孔台阶面螺钉孔
箱盖的结合面

箱座( 下箱)
粗铣下箱底面
下箱的结合面
粗精铣下箱结合面
下箱底面
精 铣下箱底面
下箱结合面
粗铣下箱凸台面
下箱结合面
粗铣排油口台阶面
下箱结合面
粗铣游标台阶面
下箱结合面
钻地角螺栓孔
下箱结合面
钻排油螺栓孔和游标孔

下箱结合面

合箱后
粗精镗镗输出轴承孔
下箱底面
粗精镗镗输入轴承孔
下箱底面
粗精铣输入轴承孔端面
下箱底面
粗精铣输出轴承孔端面
下箱底面
钻上下箱连接螺栓孔
下箱底面
锪上下箱连接螺栓沉头座孔
下箱底面
钻输入与输出轴承盖孔
下箱底面

第六章 加工工作量及加工手段组合
减速器箱体要加工共有七个面, 上箱结合面、 窥视孔台阶面、 下箱结合面、 下箱底面、 下箱排油孔台阶面、 输入轴承孔端面、 输出轴承孔端面。另外, 除了要镗轴承孔外, 还要加工的有上下箱螺栓孔, 上箱吊环孔、 窥视孔台阶面、 下箱底面螺栓孔、 游标空、 排油孔、 油槽、 上下箱定位销孔。
下面查工序确定各工序的尺寸和偏差
1、 上下箱结合面
A、 加工工序: 粗铣—半精铣—精铣
B、 工序余量: 粗铣后3.0, 半精铣1.6, 精铣0.4
C、 工序公差: 毛坯1.5, 粗铣IT10, 半精铣IT8, 精铣IT7
D、 工序尺寸: 精铣 Ra1.6 半精铣 Ra6.4, 粗 铣 Ra12.5, 毛坯20±1.5
2、 窥视口台阶面
A、 加工工序: 粗铣
B、 工序余量: 粗铣5.0
C、 工序公差: 粗铣IT12
D、 工序尺寸: 粗铣 Ra12.5, 毛坯10±1.5
3、 下箱底面
A、 加工工序: 粗铣
B、 工序余量: 粗铣5.0
C、 工序公差: 毛坯1.5, 粗铣IT12
D、 工序尺寸: , 粗铣 Ra12.5, 毛坯30±1.5
4、 排油孔处台阶面
A、 加工工序: 粗铣
B、 工序余量: 粗铣5
C、 工序公差: 毛坯2, 粗铣IT11
D. 工序尺寸: , 粗铣, 毛坯13±2
5、 轴承孔端面
A、 加工工序: 粗铣—精铣
B、 工序余量: 粗铣4.5, 精铣0.5
C、 工序公差: 毛坯1.5, 粗铣IT13/0.54, 精铣IT8/0.054
D、 工序尺寸: 精铣 350IT7/0.035, 粗铣355.5IT13/0.54,
毛坯355±1.5
粗糙度Ra: 粗铣Ra12.5, 精铣Ra3.2
6、 输入轴承孔
A、 加工工序: 粗镗—半精镗--精镗—细镗
B、 工序余量: 粗镗3, 半精镗1.5, 精镗0.4, 细镗0.1
C、 工序公差: 毛坯1.5, 粗镋IT13, 半精镋IT10, 精镋IT8, 浮动镋IT7
D、 工序尺寸: 细镗φ140H7 Ra1.6, 精镗Ra3.2, 半精镗Ra6.4, 粗镗Ra12.5毛坯φ135±1.5
7、 输出轴承孔
A、 加工工序: 粗镗—半精镗--精镗—浮动镗
B、 工序余量: 粗镗3, 半精镗1.5, 精镗0.4, 浮动镗0.1
C、 工序公差: 毛坯1.5, 粗镋IT13, 半精镋IT10, 精镋IT8, 浮动镋IT7
D、 工序尺寸: 浮动镋φ140H7 Ra1.6 , 精镋 Ra3.2, 半精镋 Ra6.4, 粗镋 Ra12.5, 毛坯φ±1.5
第七章 大致工艺过程
在拟定工艺过程的时候应考虑, 先面后孔, 先粗后精, 工序适当等原则。整个加工过程分为两个大的阶段, 先对箱盖和箱体分别进行加工, 而后再对装配好的整体进行加工。第一阶段主要完成上下箱结合面以及与合箱无关的部分的加工, 为箱体的装合做准备; 第二阶段为在装合好的箱体上加工轴承孔及其端面和上下箱螺栓连接孔。在两个阶段之间应安排钳工工序, 将盖与底座合成箱体, 并用二锥销定位, 使其保持一定的位置关系, 以保证轴承孔和螺栓连接孔的加工精度和撤装后的重复精度。
箱盖:
工序号
工序名称
工序内容
定位基准
设备
刀具
1
毛坯铸造

2
清砂
清除浇注系统, 冒口, 型砂, 飞边, 飞刺等

3
热处理
人工时效处理

4
涂漆

5
粗铣
粗铣箱盖凸台面
箱盖结合面
X62W
高速钢立铣刀W18Cr4V
6
精铣
粗精铣箱盖结合面
箱盖凸台面
X53K
硬质合金面
7
精铣
粗精铣箱盖结合面
箱盖凸台面
X53K
硬质合金面
8
粗铣
粗铣窥视孔台阶面
箱盖结合面
X53K
硬质合金面
9
钻孔
钻起吊螺钉孔
箱盖结合面
Z3025B
麻花钻
10
钻孔
钻窥视孔台阶面螺钉孔
箱盖结合面
Z3025B
麻花钻
11
攻丝
攻起吊螺钉孔和窥视孔台阶面螺钉孔
箱盖结合面
Z3025B
丝锥
(如果是小批单件生产, 加工工艺过程中应安排划线的工序, 但由于是大量生产, 采用流水线生产, 故省略划线工序。)
下箱:
工序号
工序名称
工序内容
定位基准
设备
刀具
1
毛坯铸造

2
清砂
清除浇注系统, 冒口, 型砂, 飞边, 飞刺等

3
热处理
人工时效处理

4
涂漆

5
粗铣
粗铣下箱底面
下箱结合面
X53K
硬质合金面
6
粗铣
粗铣下箱结合面
下箱底面
X53K
硬质合金面
7
精铣
精铣下箱结合面
下箱底面
X53K
硬质合金面
8
精铣
精铣下箱底面
下箱结合面
X53K
硬质合金面
9
粗铣
粗铣下箱凸台面
下箱结合面
X62W
高速钢立铣刀W18Cr4V
10
粗铣
粗铣排油口台阶面
下箱结合面
X62W
高速钢立铣刀W18Cr4V
11
粗铣
粗铣游标台阶面
下箱结合面
X62W
高速钢立铣刀W18Cr4V
12
钻孔
钻地角螺栓孔
下箱结合面
Z3025B
麻花钻
13
钻孔
钻排油螺栓孔和游标孔
下箱结合面
Z3025B
麻花钻
14
攻丝
攻排油螺栓孔和游标孔
箱盖结合面
Z3025B
丝锥
( 由于下箱有两凸缘面的原因, 因此下箱接合面与底面上螺栓孔的锪平不能用组合钻床直接锪平, 而必须采用特殊的刀杆, 把套式锪钻插装在特殊刀杆上来锪平螺栓孔。而且还应该先让刀杆穿过螺栓孔, 在装上套式锪钻, 然后再进行反锪。)
合箱后:
工序号
工序名称
工序内容
定位基准
设备
刀具
1
钳工
将箱盖, 箱体对准和箱
下箱底面

钳工
2
钻
钻, 铰锥销孔, 装入锥销

3
钳工
将箱盖, 箱体做标记, 编号

4
粗镗
粗镗输出轴承孔
下箱底面
T618
硬质合金镗刀
5
半精镗
半精镗输出轴承孔
下箱底面
T618
硬质合金镗刀
6
精镗
精镗输出轴承孔
下箱底面
T618
硬质合金镗刀
7
金刚镗
金刚镗输出轴承孔
下箱底面
T618
金刚镗刀
8
粗镗
粗镗输入轴承孔
下箱底面
T618
硬质合金镗刀
9
半精镗
半精镗输入轴承孔
下箱底面
T618
硬质合金镗刀
10
精镗
精镗输入轴承孔
下箱底面
T618
硬质合金镗刀
11
金刚镗
金刚镗输入轴承孔
下箱底面
T618
金刚镗刀
12
粗铣
粗铣输入轴承孔端面
下箱底面
X53K
硬质合金面铣刀
13
精铣
精铣输入轴承孔端面
下箱底面
X53K
硬质合金面铣刀
14
粗铣
粗铣输出轴承孔端面
下箱底面
X53K
硬质合金面铣刀
15
精铣
精铣输出轴承孔端面
下箱底面
X53K
硬质合金面铣刀
16
钻孔
钻上下箱连接螺栓孔
下箱底面
Z3025B
麻花钻
17
锪孔
锪上下箱连接螺栓沉头座孔
下箱底面
Z3025B
锪钻
18
钻孔
钻输入与输出轴承盖孔
下箱底面
Z3025B
麻花钻
19
钳工
拆箱, 去毛刺, 清洗

钳工台

20
钳工
合箱, 装锥销, 紧固

钳工台
钳工
21
终检查
检查各部尺寸及精度

22
入库

第八章 夹具设计
8.1 机床的选择:
1) 机床尺寸规格和工件的形状尺寸应相适应
2) 机床精度等级与本工序加工要求应相适应
3) 机床电动机功率与本工序加工所需功率应相适应
4) 机床自动化程度和生产效率与生产类型应相适应
据此查《金属机械加工工艺人员手册》, 根据最大加工孔直径, 采用卧式镗床T618 , 其最大镗孔直径200mm 。
8.2 刀具的选择:
刀具的选择主要取决于所采用的加工方法, 工件材料, 加工尺寸, 精度和表面粗糙度的要求, 生产率要求和加工经济性等。应尽量采用标准刀具, 在大批量生产中应采用搞生产率的复合刀具。
故采用YG8 刀具, 材质为钨钴类硬质合金。
相关参数: 前角r=10°, 后角a=5°, 主偏角ψ=45°, 副偏角ψ1=8°, 副后脚a1=5°
8.3 量具的选择:
采用内径百分表
8.4 切削力的计算:
切削用量是切削加工中能够控制的参数, 具体是指切削速度Vc、 进给量f和背吃刀量三个参数。切削用量的选择, 对生产率、 加工成本和加工质量均有重要影响。
因此取粗镗余量为ap=3mm, 进给量f=0.4, 切削速度v=50—70m/min,
又根据公式 V=
(T 刀具耐用度, t切削深度, s进给量, HB是HT200的硬度为160—210, 取180)
带入上式得V=69m/min,取70m/min
主切削力Pz=p˙t˙s˙k( p为单位切削力P=, a为切削厚度, t为切削深度, s为进给量, k为修正系数)
带入各数得Pz=92.23
镗刀在切削过程中, 各方向所受的力
Nz=Cnz˙ap˙f^0.75=90230.4^0.75=1361N
Ny=Cny˙ap^0.9˙f^0.75=5293^0.90.4^0.75=715N
Nx=Cnx˙ap˙f^0.4=45130.04^0.4=938N
8.5 机动时间的计算:
镗孔直径 To= 其中n==≈159.2 r/min
L=L+L1+L2=70+2+3=75mm
To==1.17min
辅助时间Tf=( 0.15～0.2) To=0.1755～0.234min
工作地点服务时间Tw=( 0.02～0.07) ( Tf+To) =0.02691～0.09828min
休息时间Tx=0.02( Tf+To) =0.02691～0.02808min
因此T粗=To+Tf+Tw+Tx=1.17+0.234+0.09828+0.02808=1.53min
8.6 粗镗两轴承孔夹具设计
镗床夹具又称镗模,它主要用于加工箱体, 支架等工件上的单孔或孔系。镗模不但广泛用于一般镗床和镗孔组合机床上也能够用在一般车床、 铣床和摇臂钻床上, 加工有较高精度要求的孔或孔系。镗床夹具, 除具有定位元件、 加紧机构和夹具体等基本部分外, 还有引导刀具的镗套。而且还像钻套布置在钻模板上一样, 镗套也按照被加工孔或孔系的坐标位置, 布置在一个或几个专用的镗孔的位置精度和孔的几何形状精度。因此, 镗套、 镗模支架和镗杆是镗床夹具的特有元件。
1) 结构分析
加工工件为减速器箱体工件, 要求加工直径为φ140mm输出轴承孔。工件的装配基准为底面和两个地脚螺丝孔, 本工序所加工的孔为8级精度, 两孔之间一定的平行度、 同轴度要求, 装配基面及定位孔已精加工过。由于采用所选镗床可同时加工出两侧孔, 因此中心与底面的距离要求为2300mm。根据基准面重合的原则, 选定底面定位基准, 限制三个自由度, 两个地脚螺丝孔限制三个自由度, 实现定位。考虑到流水线生产的流畅性, 设计把限位块和定位销都设计成活动件, 便于加工零件的一字形运行, 故将限位块用扭转弹簧与夹具箱体连接, 定位销则依附在和夹具箱体连接的针形气缸上。这样就能够保证工件的一字形运行, 实现流水线的生产了。
2) 、 夹具的结构类型
镗床夹具按其结构特点, 使用机床和镗套位置的不同, 有以下分类方法。
①按使用机床类别分, 可分为万能镗床夹具、 多轴组合机床镗床夹具、 精密镗床夹具, 以及一般通用机床镗床夹具。
②按夹具的结构特点分, 可分为卧式镗床夹具和立式镗床夹具等。
③按镗套的位置分布, 可分为单面前导向、 单面后导向、 单面双导向、 双面单导向和双面双导向。
本夹具属于双面单导向的镗床夹具, 现就加以说明介绍。
双面单导向支架分别装在工件的两测, 刀具与机床主轴浮动联结, 适用于L>1.5D的通孔或同轴线孔且中心距或同轴度要求高的加工。
3) 、 夹紧力大小的确定原则
夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸, 保证夹紧可靠性等有很大影响。夹紧力过大易引起工件变形, 影响加工精度。夹紧力过小则工件夹不紧, 在加工过程中容易发生工件位移, 从而破坏工件定位, 也影响加工精度, 甚至造成安全事故。由此可见夹紧力大小必须适当。
计算夹紧力时, 一般将夹具和工件看成一个刚性系统, 然后根据工件受切削力、 夹紧力( 大工件还应考虑重力, 运动的工件还需考虑惯性) 后处于静力平衡条件, 求出理论夹紧力, 为了安全起见再乘以安全系数K。
具体计算过程如下:
刀具作用在箱体上竖直方向上的力
F1=2Nz=21361N=2722N
考虑安全系数K=K1K2K3K4=1.31.21.21.0=1.872
夹具所要提供的夹紧力F2=K˙F1=5096N
在水平方向所受的力F( x) =2Nx=2938=1876N
用摩擦力克服这个方向上的力, 所需压力F3= = =6253N(其中f为钢和铸铁的摩擦系数)
所需夹紧力F4=K˙F3=1.8726253N=11706N>F2=5096N
因此夹具所要提供的压力至少为F4=11706N , 考虑到本人设计的夹具为四个压板, 因此只需每个压板的提供Fj==2926.5N
下图为夹具的机构简图:

如图所示, 箭头所指方向就是机构的动力提供方向
凸轮所需的上升高度
h==43.3mm
凸轮移动推杆移动的高度逐渐上升, 只要能够上升43.3mm即可得到要求。

如上图所示, 只要移动凸轮前移40mm, 推杆就能够达到想要的高度。
8.7 气缸的选择:

如上图, 受力分析如下:
作用在滚子上的力 Fy=
凸轮与滚子间的摩擦力 f=Fy˙f ( 其中f为凸轮滚子与凸轮间的摩擦力)
摩擦力的水平分力 F5=f˙sina
气缸要克服的力 F=4˙F5
联立上各式 得 F=819.42N
气缸推力做功公式D===0.036m
查国家标准气缸, 选气缸CA2L-40-40-J, 其内径D=40mm

8.8 一面两销的计算:
下图为工件左右极限位置

分析其定位误差如下:
(1)确定定位销中心距及尺寸公差
取

故销间距为297±0.007
( 2) 确定圆柱销尺寸及公差
取 d1=
(3) 按表2-1选削边销的b及B之值
取 b1= 4mm; B=d2=20-2=18mm
( 4) 确定削边销的直径尺寸及公差
=20 - =20-0.0056
按定位销经济精度h6查d2的偏差为
d2=20-0.056( ) =
(5)计算定位误差
由于两孔定位有旋转角度误差a,使加工尺寸产生定位误差和, 应考虑较大值对加工尺寸的影响。两个方向上的偏转其值相同。因此, 只对一个方向偏转误差进行计算。

由于转角误差很小, 不计工件左右端面的旋转对定位误差的影响, 较大的定位误差尚小于工件公差的三分之一,此方案可取。

参考文献:
【1】唐增宝, 何永然, 刘安俊主编.《机械设计课程设计》( 第二版) , 华中科技大学出版社, 1999.
【2】西北工业大学机械原理及机械零件教研室编.《机械原理》( 第六版) , 高等教育出版社, .5.
【3】王伯平主编.《互换性与测量技术基础》( 第二版) , 机械工业出版社, .2.
【4】中国地质大学王巍主编.《机械制图》, 高等教育出版社, .7.
【5】孙已德, 机床夹具图册, 北京: 机械工业出版社, 1984.
【6】中国地质大学王巍主编.《机械制图》, 高等教育出版社, .7.
【7】李旦等, 机床专用夹具图册, 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, .
【7】孙丽媛, 机械制造工艺及专用夹具设计指导, 北京: 冶金工业出版社, 。
【8】机械设计手册编委会, 机械设计手册卷4, 北京: 机械工业出版社, 1998
【9】机械工程基础与通用标准实用丛书编委会, 形状和位置公差, 北京: 中国计划出版社, 。

实习心得
时光荏苒, 四周时间就这样过去了, 回想这几天在二汽参观学习及在学校的课程设计, 收获颇丰, 经过这次课程设计, 使我对书本的知识做进一步的了解与学习( 比如《机械原理》、 《机械制图》、 《互换性与测试技术基础》) , 对资料的查询与合理的应用有了更深入的了解, 在这次课程设计中, 进行了工件的工艺路线分析、 工艺卡的制定、 工艺过程的分析、 镗孔夹具的设计与分析, 对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。很好的将理论与实践相结合, 将书本上的知识经过处理项目很好地运用到实践中去。
记得上学期末听说要去十堰二汽实习, 当时是无比的激动, 终于能够将自己的所学东西与实际的东西联系在一起了, 而且说参观完之后还要做课程设计, 那就更开心了, 检验自己的的所学了, 哈哈···
可事实却不是想象中的那么轻松, 到了二汽之后, 原来打算看那种原来的那种人力操作占主导的的生产设备, 但由于现代科技的发展, 引进了一些先进的设备, 大部分时间我们参观的时候只能是走马观花式的形式, 加上实习期间正式酷暑时节, 不免增加了我们实习期间的困难度。不过在老师悉心照顾下和二汽员工及师傅的热情招待下, 我们也克服了许多困难, 顺利完成了在二汽的参观实习任务。
刚回来休息一天, 我们就开始了我们在校的课程设计实习任务, 记得第一天是分组开始搞夹具的设计。第一天真象无头的苍蝇到处乱撞, 一点头绪都没有, 就是那样对着课本乱看, 呜。不过第二天我们找了一个大四学长的模板, 思路就逐渐清晰了, 慢慢的我们就熟悉了路子, 很快我们就开始分工查资料, 设计工艺路线, 到自己的夹具设计, 再到老师的认真审核, 之后的三维建模及二维图的绘制, 就这样二周过去了。
回眸这二周的课设我学到了很多, 并悟出了一个道理: 实践是最好的老师, 我们经过在教室亲手设计夹具, 很好地将纯理论的知识与实践相结合, 经过这次机械制造工艺学的课程设计, 让我更加深刻理解了课本的知识, 并使我熟悉和掌握了《机械制图》、 《机械原理》、 《互换性与测试技术基础》等相关书籍的相关知识。经过这次课程设计, 提高了我的动手和动脑能力, 更让我们体会到了理论与实践相结合的重要性, 使我得到了一次用专业知识、 专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在机械设计、 机械制图方面都能向前迈了一大步。再次感谢学院给我们安排本次二汽实习, 还有在此期间悉心照顾我们的老师, 更要感谢在学校课程设计时指导我们的老师, 是她们的认真让我们学到来了更多的知识, 为我们以后在社会上做人和做事有了更好的榜样, 谢谢老师!

附件: 夹具的三维图

机构简图

气压控制回路