1《ZB9001箱体夹具设计1》毕业设计论文.doc

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1、 毕 业 设 计（论 文）设计（论文）题目：ZB90-01箱体夹具设计1毕业设计论文 学 院 名 称： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号 指 导 教 师： 职 称 定稿日期： 年 月 日摘 要箱体是机器和部件的基础零件，由它将机器和部件中许多零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，彼此能协调地运动。箱体类零件由箱座、箱盖组成，其结构较为复杂，其上通常有一些尺寸精度和位置精度要求都比较高的定位销孔，用作相关零件定位或在加工过程中定位，故机械加工劳动量相当大，困难也相当大，对工艺人员工艺、夹具设计提出很高要求。保证零件加工质量的前提下，提高了生产率，降低了生产成本，是国内外现代机械加工工

2、艺的主要发展方面方向之一。本文通过对ZB90-01箱体零件图及结构形式的分析基础上，对箱体零件进行工艺分析、工艺说明及加工过程的技术要求和精度分析。同时以ZB90-01箱体为例进行工艺过程设计进行专用夹具设计与精度和误差分析，实践证明，该工艺与夹具设计结果能应用于生产要求。关键词： ZB90-01箱体；加工工艺；定位；夹具设计目 录摘 要II目 录III第1章 绪论51.1 机械加工工艺概述51.2 机械加工工艺的发展前景61.3 ZB90箱体结构特点71.4 箱体的主要加工81.4.1箱体的平面加工81.4.2主轴孔的加工81.4.3孔系加工9第2章 ZB90箱体加工工艺过程分析102.1

3、箱体的材料、毛坯及热处理102.1.1 毛坯种类的确定。102.1.2毛坯的形状及尺寸的确定：102.1.3毛坯的材料热处理11第3章 定位基准的选择113.1 粗基准的选择123.2 精基准的选择12第4章 车输出面孔机床选择13第5章 车电机面孔机床选择16第6章 夹具设计概述186.1 机床夹具的概念186.2 机床夹具的分类186.3 机床夹具的作用196.4 机床夹具设计过程196.5 ZB90箱体夹具设计196.6根据零件的加工精度及表面质量要求，选择机床的精度等级196.7定位基准及装夹方式的确定206.7.1选择定位基准206.7.2确定工件的装夹方式216.8选择对刀方式及对

4、刀点226.8.1正确选择对刀方式226.8.2选择合理的对刀点及换刀点236.9.制定合理的加工方案236.9.1合理划分数控加工工序23第7章 车输出面孔ZB90-CSCMK-00夹具设计247.1 设计方案论证247.2 切削力及夹紧力的计算247.3 设计及操作的简要说明257.4 结构分析257.5 夹具的公差257.6工序精度分析267.6 本章总结26第8章 车电机面孔ZB90-CSCMK-00夹具设计278.1 设计方案论证278.2 切削力及夹紧力的计算288.3 设计及操作的简要说明288.4 结构分析288.5 夹具的公差298.6工序精度分析298.6 本章总结30参考

5、文献31致 谢32第1章 绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺过程是指在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理；零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。一、工序工序是工艺过程的基本组成单位。所谓工序是指在一个工作地点，对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序的内容是连续完成的。二、生产类型生产类型通常分为三类。1单件生产 单个地生产某个零件，很少重复地生产。2成批生产 成批地制

6、造相同的零件的生产。3大量生产 当产品的制造数量很大，大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产。拟定零件的工艺过程时，由于零件的生产类型不同，所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等，都有很大的不同。三、加工余量为了加工出合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属的厚度，称为加工余量。加工余量又可分为工序余量和总余量。某工序中需要切除的那层金属厚度，称为该工序的加工余量。从毛坯到成品总共需要切除的余量，称为总余量，等于相应表面各工序余量之和。在工件上留加工余量的目的是为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，如铸件表面冷硬层、气孔、夹砂层，锻件表面的氧化皮、脱

7、碳层、表面裂纹，切削加工后的内应力层和表面粗糙度等。从而提高工件的精度和表面粗糙度。加工余量的大小对加工质量和生产效率均有较大影响。加工余量过大，不仅增加了机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加了材料、工具和电力消耗，提高了加工成本。若加工余量过小，则既不能消除上道工序的各种缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时的装夹误差，造成废品。其选取原则是在保证质量的前提下，使余量尽可能小。一般说来，越是精加工，工序余量越小。四、基准机械零件是由若干个表面组成的，研究零件表面的相对关系，必须确定一个基准，基准是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准的不同功能，基准可分为设计基准和工

8、艺基准两类。在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。2工艺基准零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准。五、拟定工艺路线的一般原则机械加工工艺规程的制定，大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线，然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的，应进行综合分析。工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。1.2 机械加工工艺的发展前景机械制造是国民经济各部门科技进步的基

9、础。在现代条件下机械制造的发展方向是开发工艺可行性广、能保证各种原料消耗最少、可靠性和自动化精度高的新一代的技术。机械制造工艺及其实现组织形成的发展趋势，在很大程度上取决于机器结构的发展方向和它的技术使用特征。机器制造中的科技进步将促进以计算机和生产全盘自动化为基础的工序少和能节约资源的工艺的建立和推广。机器制造工艺和组织的远景发展的概念是考虑在集管理、信息和技术为体的基础上建立全盘自动化工厂，将最终产品的各个加工阶段连接起来。这时， 在科技发展现阶段的自动化工厂将不是无人企业。由人服务和管理的体系和机器会发挥作用。新的智能型和集成型的生产手段与高度熟练的工作人员相结合，将在市场需求变化的条件

10、下创造出满足技术和社会经济需求的先决条件。在先进的发达国家中，毛坯生产的发展趋势表明今后毛坯生产决定性的发展方向是力图在经济合理的范围内，使毛坯接近成品零件的尺寸形状。这可降低金属消耗量，减少加工余量和毛坯及铁屑的运输费用。 这样，最终会提高生产率，降低零件的加工成本。对于毛坯生产，其特点主要是扩大新的先进的节约资源的工艺过程应用领域。采用电子技术管理切削加工过程， 提高了对毛坯质量和精度的要求。这将使其加工工艺得到必要的完善，在不久的将来，精密金属模铸造和压力铸造将取代沙型铸造。有发展前途的制取毛坏的方法将会得到发展，其中包括等静压法、金属的压力喷射成型挤压、清密冲压、预热推挤方法等。金属切

11、削加工将被比较经济的制取零件的方法， 如冷推挤所取代。但由于所用设备昂贵，金属切削机床上的加工工艺的发展前景在很大程度上与扩大有效采用现有工艺方法的范围紧密相关。1.3 ZB90箱体结构特点箱体是机器和部件的基础零件，由它将机器和部件中许多零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，彼此能协调地运动.常见的箱体零件有：各种形式的机床主轴箱.减速箱和变速箱等。各种箱体类零件由于功用不同，形状结构差别较大，但结构上也存在着相同的特点：1.尺寸较大箱体通常是机器中最大的零件之一，它是其他零件的母体，如大型减速箱体长达56m，宽34m，重5060吨，正因为它是一个母体，所以它是机器整体的最大零件。2

12、.形状复杂其复杂程度取决于安装在箱体上的零件的数量及在空间的相互位置，为确保零件的载荷与作用力，尽量缩小体积，有时为了减少机械加工量或减轻零件的重量，而又要保证足够的刚度，常在铸造时减小壁的厚度，再在必要的地方加筋板、凸台、凸边等结构来满足工艺与力的要求。3.精度要求ZB90箱体上有许多轴孔，这些轴承支承孔，必须具备较高的尺寸精度、几何形状精度及较低的表面粗糙度值，否则将直接影响到轴的外圆与孔的配合精度，使轴的旋转精度降低。同轴孔的孔与孔之间达不到一定的同轴度要求，不仅轴的装配困难，而且会使轴的旋转状况恶化，磨损加剧，温度升高，影响配合精度和正常运转。4.有许多紧固螺钉定位箱孔这些孔虽然没有什

13、么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有时给加工带来很大的困难。由于箱体有以上共特点，故机械加工劳动量相当大，困难也相当大，例如减速箱体在镗孔时，要如何保证位置度问题，都是加工过程较困难的问题。1.4 箱体的主要加工 1.4.1箱体的平面加工箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。刨削箱体平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了这些表面的位置精度。箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加工。当批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保证了平面间的位置精度，又提

14、高了生产率。1.4.2主轴孔的加工由于主轴孔的精度比其它轴孔精度高，表面粗糙度值比其它轴孔小，故应在其它轴孔加工后再单独进行主轴孔的精加工（或光整加工）。目前机床主轴箱主轴孔的精加工方案有：精镗浮动镗；金刚镗珩磨；金刚镗滚压。上述主轴孔精加工方案中的最终工序所使用的刀具都具有径向“浮动”性质，这对提高孔的尺寸精度、减小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度。孔的位置精度应由前一工序（或工步）予以保证。从工艺要求上，精镗和半精镗应在不同的设备上进行。若设备条件不足，也应在半精镗之后，把被夹紧的工件松开，以便使夹紧压力或内应力造成的工件变形在精镗工序中得以纠正。1.4.3孔系加工箱体的孔系，

15、是有位置精度要求的各轴承孔的总和，其中有平行孔系和同轴孔系两类。平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗床上加工。单件小批生产箱体时，为保证孔距精度主要采用划线法。为了提高划线找正的精度，可采用试切法，虽然精度有所提高，但由于划线、试切、测量都要消耗较多的时间，所以生产率仍很低。坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批生产中也广泛采用，特别是在普通镗床上加装较精密的测量装置（如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精度。必须指出，采用坐标法加工孔系时，原始孔和加工顺序的选定是很重要的。因为，各排孔的孔距是靠坐标尺寸

16、保证的。坐标尺寸的积累误差会影响孔距精度。如果原始孔和孔的假定顺序选择的合理，就可以减少积累误差。成批或大量生产箱体时，加工孔系都采用镗模。孔距精度主要取决于镗模的精度和安装质量。虽然镗模制造比较复杂，造价较高，但可利用精度不高的机床加工出精度较高的工件。因此，在某些情况下，小批生产也可考虑使用镗模加工平行孔系。同轴孔系的主要技术要求是各孔的同轴度精度。成批生产时，箱体的同轴孔系的同轴度大部分是用镗模保证，单件小批生产中，在普通镗床上用以下两种方法进行加工：1.从箱体一端进行加工 加工同轴孔系时，出现同轴度误差的主要原因是：当主轴进给时，镗杆在重力作用下，使主轴产生挠度而引起孔的同轴度误差；当

17、工作台进给时，导轨的直线度误差会影响各孔的同轴度精度。对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔。对于大型箱体，可利用镗床后立柱导套支承镗杆。第2章 ZB90箱体加工工艺过程分析2.1 箱体的材料、毛坯及热处理2.1.1 毛坯种类的确定。常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素：（1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。（2）依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类

18、零件一般都采用锻件。（3）依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。（4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。冶金矿山机械中应用最多的ZB90是平行轴孔圆柱齿轮卧式的，箱体是分离式结构。毛坯常用HT15或HT200灰口铸铁制作，但在一些轻载荷的机器中所用的ZB90体积小、结构简单。如蜗杆、蜗轮ZB90。其毛坯的材料常用HT200灰口铸铁制作。减速箱箱体为了减轻重量常将上盖分为轴承座和罩盖两部分。轴承采用铸件，

19、结构简单，制造方便。本课题中以ZB90箱体为工艺及夹具设计对象，因其是大批量的生产，材料为HT200用铸造成型。2.1.2毛坯的形状及尺寸的确定：毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定，毛坯的形状时，为了方便加工，有时还要考虑下列问题：（1）为了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。（2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以做成一坯多件。（3）有些形状比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割分开。在确定

20、毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。2.1.3毛坯的材料热处理长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常箱体材料采用灰口铸铁。最常用的是HT200，HT2547，当载荷较大时，采用HT3054，HT3561高强铸铁。箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件

21、或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸焊、铸煅焊、煅焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。第3章 定位基准的选择

22、在制定工艺过程时，选择定位基准的主要目的是为了保证加工表面的位置精度。因此选择定位基准的总原则应该是从有较高位置精度要求的表面中进行选择。定位基准的选择包括粗基准和精基准的选择。3.1 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择的原则是：1.选择应加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。2.选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身

23、导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。3.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。4.应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。5.粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。箱体粗基准选择要求：在保证各加工表面均有加工余量的前提下，使主要孔加工余量均匀；装入箱体内的旋转零

24、件应与箱体内壁有足够间隙；此外还应保证定位、夹紧可靠。为了满足上述要求，一般选箱体的主要孔的毛坯孔作为粗基准。减速箱体加工的第一个面是盖或底座的结合面，由于 分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在盖和底座两个不同的部分上很不规则，因而在加工盖和底座的结合面时无法用主要孔的毛坯作粗基准。而是用顶面与底面作为粗基准。这样可以保证结合面加工后凸缘的厚度叫均匀。3.2 精基准的选择选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。精基准选择的原则是：基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则。应尽可能

25、选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，

26、像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。箱体上孔与孔、孔与平面、平面与平面之间都有较高的位置精度要求，这些要求的保证与精基准的选择有很大的关系。为此，通常优先考虑“基准统一”原则。使具有相互位置精度要求的大部分工序，尽可能用同一组基准定位。以避免因基准转换过多而 带来的积累误差，并且由于采用同一基准，使所用夹具具有相似的结构形式，可减少夹具设计与制造工作量、降低成本。例如车床主轴箱可以选用装配基面的底面做定位基准，在大批量生产中，则选用主轴箱顶面和 两定位销为定位基准。分离

27、式减速箱体的结合面与装配基面底面有一定的尺寸精度和位置精度，轴承孔轴线应对结合面上，与底面也有尺寸精度和相互位置精度要求，故加工底座结合面时，选底面为精基准，箱体和箱后的轴承孔加工仍以底面为主要定位基准。若箱体尺寸较小而批量很大时，可与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。这样既符合“基准统一”原则，又符合“基准重合”原则，有利于保证轴承孔轴线与结合面重合度及与装配基面的尺寸精度和平行度。 第4章 车输出面孔机床选择根据任务书要求，选用沈阳第一机床床厂生产的CAK6163数控车床CAK系列数控车床是一种经济、实用的万能型加工机床，产品结构成熟，性能质量稳定可靠，广泛地应用于汽车，石油军工

28、等多种行业的机械加工，是国内第一个用户评选出来的名牌产品。该系列机床品种规格齐全，可以实现轴类、盘类的内外表面，锥面、圆弧、螺纹、镗孔、铰孔加工，也可以实现非圆曲线加工。根据用户的需求，可选配不同的数控系统和附件。车输出面孔夹具上CAK6163数控车床 本次加工的零件为箱体,外形尺寸为332X372X200毫米,零件是由平面、凸台、孔等组成的,形状比较复杂。各精度要求较高。而CAK6163数控机床最大回转直径630 厘米 ,主轴转速（rpm）：无级调速,最大工件距离（mm）：2850,数控车床可用于加工复杂轴、盘类的零件。数控车床机床主轴采用高性能的变频无级调速驱动系统,具有过载保护功能。数控

29、车床步进或交流伺服驱动,进给传动采用预载荷滚珠丝杆驱动,定位精度高。数控车床采用四工位电动刀架,适合复杂形状零件的加工。数控机床满足所需的加工要求,采用了CAK61363卧式数控机床。根据零件大小，该机床完全符合加工生产需要。第5章 车电机面孔机床选择车电机面孔夹具上CW6163B普通车床根据任务书要求，选择安阳鑫盛机床股份有限公司生产的CW6163B的普通车床加工B90箱体车电机面工序1、机床的重要技术参数1.1 结构参数1.1.1最大工件回转直径： 产品系列回转直径CW6163B床身上630刀架上3501.1.2最大工件车削长度：最大工件长度3000CW6163/3000 28501.1.

30、3 主轴头:主轴头号11号主轴孔前端锥度120号顶尖锥度莫氏5号主轴通孔直径100卡盘、拨盘联结方式基型 卡口式（短位法兰盘）； 凸轮锁紧式1.1.4尾座:套筒直径100mm套筒锥孔莫氏5号套筒有效行程250mm尾座横向移动量15mm1.1.5 刀架:允许最大刀具截面32mm(高)35mm(宽)刀具支承面对主轴中心线的垂直距离约 33mm中刀架的回转、角度90上刀架的最大行程200mm下刀架的最大行程CW6163B440mmCW6180B540mmCW6194B570mm容许的最大切削力PZ19600N容许：进给抗力PX7840N2.1运动参数：主轴转速级数18级主轴转速范围 CW6163B7

31、51000 r/min2.2进给：纵横向进给量种数各64种2.2.1进给量范围：公制进给系统纵向进给量范围（11）0.11.52mm公制进给系统纵向进给量范围（161）1.624.32mm英制进给系统纵向进给量范围（11）0.00380.0576英制进给系统纵向进给量范围（161）0.06140.9216横向进给量与纵向进给量的比率1/2床鞍快速移动速度4000mm/min2.2.2主丝杠螺距：公制进给系统12mm英制进给系统1/22.2.3车削螺纹的种数及范围：公制螺纹的种数50种公制螺纹的范围1240 mm英制螺纹的种数26种英制螺纹的范围141牙/吋模数螺纹的种数53种模数螺纹的范围05

32、44mm经节螺纹的种数24种经节螺纹的范围281牙/吋2.3动力参数：交流电源根据用户的要求分别提供频率50/60HZ相数3电压380V（220V、420V、440V、660V供选）主电机型号Y160M4B3主电机功率11KW主电机转速1460r/min根据零件大小，该机床完全符合加工生产需要。第6章 夹具设计概述6.1 机床夹具的概念在零件的加工中，为了迅速、准确地确定工件在机床上的位置，进而正确地确定工件与机床、刀具的相对位置关系，并在加工中始终保持这个正确位置的工艺装备称为机床夹具。6.2 机床夹具的分类机床夹具的种类很多，按机床夹具的通用特性分类，这是一种基本的分类方法，主要反映机床夹

33、具在不同生产类型中的通用特性，是我们选择夹具的主要依据。(1)通用夹具 通用夹具是指夹具的结构、尺寸已标准化、系列化，具有一定通用性的夹具。如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、万能分度头、机用虎钳、项尖、中心架、跟刀架、回转工作台、电磁吸盘等。此类夹具的优点是适应性较强，不需调整或稍加诃整即可用来装夹一定形状和尺寸范围内的多种工件。但其缺点也非常明显：装夹时常常需要辅以人工找正工件位置，故加工精度不高、生产效率低，且较难装夹形状复杂的工件。所以其应用范围仅限于单件小批量生产。这类夹具作为机床附件已经商品化。(2)专用夹具 专用夹具是针对某一工件某一工序的加工要求而专门设计和制造的机床夹具。这类夹具

34、专用性强、操作迅速方便。其优点是在产品相对稳定、批量较大的进口轴承生产中可获得较高的加工精度和生产率，对工人的技术水平要求也相对较低。其缺点是设计制 J2NN、夹具制造费用较高。由于专用夹具的针对性极强、没有通用性，很明显只能适用于产品相对稳定的大批量生产中。6.3 机床夹具的作用（1）保证加工精度 用机床夹具装夹工件，能准确确定工件与刀具、机床之间的相对位置关系，可以保证加工精度。（2）提高生产效率 机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间，提高生产效率。（3）减轻劳动强度 机床夹具采用机械、气动、液动夹紧装置，可以减轻工人的劳动强度。（4）扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，能扩大

35、机床的加工范围，例如，在车床或钻床上使用镗模可以代替镗床镗孔，使车床、钻床具有镗床的功能。6.4 机床夹具设计过程夹具的设计过程主要包括工件加工任务分析，工件在夹具中的定位，工件在夹具中的夹紧，夹具在机床上的定位、对刀和计算等。6.5 ZB90箱体夹具设计本设计主要是针对ZB90箱体上的孔进行车床夹。车输出面孔夹具ZB90-CSCMK-00，车电机面孔夹具ZB90-CDJMK-00其工作图能用于实践，指导生产，满足批量加工ZB90-01箱体的需要。6.6根据零件的加工精度及表面质量要求，选择机床的精度等级选择机床的精度等级应根据典型零件关键部位加工精度要求来定，数控机床精度一般可分为为普通型和

36、精密型两种。另外还有一些经济性数控机床配置开环伺服系统的则精度更低一些，每台机床的精度检验项目很多，但反应数控机床关键精度的项目只有几项。一项是机床的基础部件和运动大件（如床身、立柱、工作台、主轴箱等）的直线度、平面度、垂直度等的要求，如工作台面的平面度，各坐标方向移动的直线度和相互垂直度，X、Y（立式）或X、Z（卧式）坐标方向移动时工作台面的平行度，X坐标方向移动时工作台面T型槽侧面的平行度等；另一项是对机床主轴的要求，如主轴的轴向窜动，主轴孔的径向跳动，主轴箱移动时主轴轴线的平行度，主轴轴线与工作台面的垂直度或平行度等。由于零件的加工精度要求较高，加工的零件符合普通型数控加工机床，所以我选

37、择CAK6163来加工我所设计的零件。6.7定位基准及装夹方式的确定6.7.1选择定位基准（1）粗基准的选择原则选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，并注意尽快获得精基面。本综合轴的加工应遵循的原则有：（1）合理分配加工余量原则（2）保证零件相互位置要求原则（3）夹紧原则（4）不重复使用原则本次设计的ZB90粗基准的选择遵循的是合理分配加工余量原则，所选的基准为零件的外圆柱表面。2）精基准的选择原则选择精基准时，主要考虑保证加工精度。本综合轴数控加工工艺规程制订的加工应遵循的原则有：（1）基准重合原则 综合轴数控加工工艺规程制订为轴类零件即选用外表面基准作为定位基准，以避免定位基准与

38、设计基准不重合误差。（2） 自为基准原则 选择加工表面本身作为定位基准，本零件对加工表面没有太高的尺寸精度要求，所以不必考虑此原则。（3）互为基准原则 当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。（4）所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。无论是精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时还相互矛盾的，因此，选择根据实际情况分析，权衡利弊，保证其主要要求。本次设计的ZB90数控加工工艺规程制订精基准的选择遵循的是基准重合原则，ZB90数控加工工艺规程制订轴类零件即选用外表面基准作为定位基准，以避免定

39、位基准与设计基准不重合误差。6.7.2确定工件的装夹方式常用装夹方式 1在三爪自定心卡盘上装夹三爪自定心卡盘的三个爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。三爪自定心卡盘装卡工件方便、省时，自动定心好，但夹紧力较小，所以适用于装夹外形规则的中小型工件。三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式。反爪用于装夹直径较大的工件。用三爪自定心卡盘装夹精加工后的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。 2.在两顶尖之间装夹对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。两顶尖装夹工件方便，不需要找正，装夹精度高，但必须先在工件的两端面钻出中心孔。该装夹

40、方式适用与多工序加工或精加工。 3.用卡盘和顶尖装夹用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性差。因此，车削质量较大工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支撑，或利用工件的工作台面限位。这种方法比较安全，能承受较大的轴向切削力，安装刚性好，轴向定位准确，所以应用广泛。4.用双三爪自定心卡盘装夹对于精度要求较高、变形要求小的细长轴类零件可采用双主轴驱动式数控车床加工，机床两主轴轴线同轴、转动同步，零件两端同时分别有三爪自定心卡盘装夹并带动旋转，这样可以减少切削加工时切削力矩引起的工件扭转变形。5.设计辅助夹具夹紧（后面单独介绍）。 通

41、过对零件图的分析,我设计的零件为了方便加工,选用三爪卡盘装夹专用夹具即可。6.8选择对刀方式及对刀点对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置的关系点,是确定共建坐标系与机床坐标系的关系点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。本零件采用手动对刀。6.8.1正确选择对刀方式对刀方式分为机内对刀和机外对刀,本次因为加工的使用的刀具比较少,所以采用机内对刀。 对刀方法1试切对刀采用G92指令建立工件坐标系对刀采用G54G59零点偏置指令建立工件坐标系对刀改变参考点位置，通过回参考点直接对刀多刀加工时的对刀利用刀具长度补偿功能对刀2机外对刀仪对刀3ATC对刀4自动对刀其操作步骤为:a.将

42、所用刀具装到自动回转刀架上并使主轴中速转动；b.手动移动刀具沿+Z方向靠近工件，直至刀刃轻微接触到工件表面，即产生切屑；c.保持X坐标不变，将刀具沿+Z向退离工件，测量工件直径，记下数值并输入到刀偏表的相应刀号的Z坐标处；d.手动移动刀具沿-Z方向靠近工件轻微接触工件端面，然后沿-X方向车削工件，即产生切屑；e.保持Z坐标不变，将刀具沿+X方向退离工件，在刀偏表中相应刀号的X坐标处输入0；f.依次将所用刀具进行对刀；g.对完所有刀具后在外圆刀刀号的X磨损处输入0.46.8.2选择合理的对刀点及换刀点正确选择对刀点：对刀点可以设在被加工零件上,也可以设在与零件定位基准有固尺寸联系的夹具的某一位置

43、或机床上。其选择原则如下：对刀点的位置容易确定；能够方便换刀,以便与换刀点重合；采用G54-G95建立工件坐标系时,对刀点应与工件坐标系原点重合；批量加工时,为应用调整法获得尺寸,即一次对刀可加工一批工件,对刀点应选在夹具定位元件的起始基准上,并将编程原点与定位基准重合,以便直接按定位基准对刀或将对刀点选在夹具中专设的对刀元件上,以方便对刀。由于选择了G54来建立工件坐标系对刀,所以刀位点就与工件坐标系原点重合。所以对刀点就选在工件上。这样对刀点的位置就容易确定,换刀就很容易,可以直接从对刀点进给到换刀点。缩短了刀具的空行程,缩短了加工时间。正确选择换刀点：数控程序中指定用于换刀的位置点。在数

44、控车床上加工工件时,需要经常换刀,在程序编制时,就要设置换刀点。换刀点的位置应避免与工件,夹具和机床干涉。普通数控车床的换刀点由编程人员指定,通常将其与对刀点重合。由于是用G54建立的工件坐标系,对刀点在工件上,换刀点就无法与对刀点重合。为了使换刀点不与工件,夹具和机床干涉,缩短空行程的原则我把换刀点设立在X100 ，Z100的位置上。6.9.制定合理的加工方案6.9.1合理划分数控加工工序对于多台不同的数控机床、多道工序才能完成加工的零件,工序的划分自然以机床为单位来进行。而对于需要很少的数控机床就能加工完零件全部内容的情况,数控加工工序的划分一般按照下列方法进行： 以一次安装所进行的加工作

45、为一道工序。以一个完整数控程序连续加工的内容作为一道工序。以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序。以粗、精加工划分工序。所以综合考虑具体情况和经济性,机床设备、现有的工装设备等因素,为了更好的完成加工, 我模拟了2个加工工序方案。方案一:以装夹划分需要两道工序。工序一，第一次装夹然后进行粗精加工使工件达到加工精度。工序二，掉头装夹进行粗精加工。方案二:以粗精加工划分需要两道工序。工序一，第一次装夹然后进行粗加工，掉头再进行粗加工。工序二，装夹工件进行精加工，再掉头，再进行精加工。经过比较方案二要比方案一多装夹2次，在同样保证加工精度的情况下明显方案一更为方便快捷提高了工作效率所以我选择方案一做为我设计的零件的数控加工工序，以一次安装所进行的加工作为一道工序,以安装的加工作为工序,我的零件共需要两次装夹,分别进行粗加工、精加工。这样两道工序就能完成零间的加工,定位基准可以得到很好的保证,不会出现定位误差。每次装夹都要对刀,这样就只对刀两次,保证了刀位误差。第7章 车输出面孔ZB90-CSCMK-00夹具设计7.1 设计方案论证1、定位基准的选择工序结合面是已加工过的平面，基准重合原则选择它作为定位基准是比较恰当的。若定位元件采用200的孔，则基