汽车转向器壳体零件的加工工艺及其夹具设计
摘要
本设计要求“以质量求发展，以效益求生存”，在保证零件加工质量的前提下，提 高了生产效率，降低了生产成本，是国内外现代机械加工工艺的主要发展方向之一。通 过对壳体零件图分析及结构形式的了解，从而对壳体零件进行工艺分析。然后再对精镗 油缸孔进行夹具方案的确定。 关键词：壳体零件，夹具方案确定，油缸孔 关键词
Abstract
The design requirements, "quality development, efficiency of survival ", in ensuring the quality of parts processed under the premise of improving production efficiency, reduce production costs, domestic and foreign modern machining process one of the main development direction. Through the shell parts diagram analysis and understanding of structure, which parts of the shell process analysis. Fuel tank and then on fine boring holes to determine fixture program Key words：Shell Parts，Fixture scheme，Cylinder bore
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目 录
................................................................ 1 绪 论 ................................................................ 1 1.1 课题的来源、内容 .................................................. 1 1.2 本课题研究目的及意义 .............................................. 1 1.3 研究的切入点 ...................................................... 2 .............................................................. 2 零件分析 .............................................................. 3 2.1 技术要求及生产纲领计算 ............................................ 3 2.2 零件的工艺结构分析 ................................................ 3 2.3 主要尺寸分析 ...................................................... 3 2.4 毛坯的选择 .......................................................... 3 工艺方案设计 .......................................................... 5 3.1 基准的选择 ........................................................ 3.2 各表面加工方法与方案确定 .......................................... 3.3 各加工表面工序间余量的确定 ........................................ 3.4 制定工艺路线 ...................................................... 5 5 6 8
.............................................................. 4 工序设计 .............................................................. 9 4.1 工序 10 设计 ....................................................... 9 4.2 工序 20 设计 ....................................................... 9 4.3 工序 30 设计 ...................................................... 10 4.4 工序 40 设计 ...................................................... 11 4.5 工序 50 设计 ...................................................... 11 4.6 工序 60 设
计 ...................................................... 12 4.7 工序 70 设计 ...................................................... 13 4.8 工序 80 设计 ...................................................... 14 4.9 工序 90 设计 ...................................................... 14 4.10 工序 100 设计 .................................................... 14 4.11 工序 110 设计 .................................................... 15 4.12 工序 120 设计 .................................................... 15 4.13 工序 130 设计 .................................................... 16 4.14 工序 140 设计 .................................................... 16 4.15 工序 150 设计 .................................................... 17 4.16 工序 160 设计 .................................................... 17 4.17 工序 170 设计 .................................................... 18 4.18 工序 180 设计 .................................................... 18 4.19 工序 190 设计 ..................................................... 1 ................................................. 5 镗床夹具总体方案确定 ................................................. 20 ........................................................ 336 结论与致谢 ........................................................ 33-34 ............................................................... 参考文献 ............................................................... 35
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课题的来源 来源、 1.1 课题的来源、内容
本课题是针对东风汽车传动轴有限公司制造车间实际的生产情况：壳体零件是汽车 转向器主要的零部件，毛坯属砂型铸造，结构较复杂，加工精度高，加工路线长，现场 实习时， 发现该生产线废品率较高。 对转向器壳体加工工艺进行科学整理、 归纳和完善， 最终形成一套适合该零件的加工工艺规程设计。
绪 论
1.2 本课题研究目的及意义
就东风汽车传动轴有限公司现生产情况，通过现场调研发现存在如下主要问题： 1.工艺复杂，生产线长，产品的废品率高； 2.油缸孔强度不足，不能承受足够的油压力。 通过生产试验，针对现场生产工艺，完成汽车转向器壳体零件的加工工艺设计和 夹具设计，其工艺具有可靠性，完整性，计算正确，符合产品质量要求，力求工艺路线 简短，加工成本低廉。从而提高加工效率、减少费品率、提高加工精度、可大批量生产。
1.3 1.3 研究的切入点
本课题来源于生产实际，首先要考虑满足零件的精度要求和零件的生产节拍要 求，在保证这两个要求的基础上，还要根据生产现场的实际情况尽可能的节省资源， 降低生产成本，实现工艺路线简单、经济性高
、废品率低的现场工艺设计。
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湖北汽车工业院科技学院毕业（设计） 湖北汽车工业院科技学院毕业（设计）论文 2 零件分析
2.1 技术要求及生产纲领计算
1）零件技术要求： ）
① 铸造拔模圆角不大于 2° ② 铸件非加工表面壁厚不小于 10mm ③ 未注明铸造圆角 R3 ④ 铸件硬度 160-210HB ⑤ 机加工缸孔中心线应与铸件中心线重合，误差不大于 0.75 ⑥ 铸件应能承受 24MPa 的油压力，不得有渗漏和损坏
2）生产纲领的计算： ）生产纲领的计算：
产品的年产量 Q=100000 件/年 每台汽车的加工数量 N=1 由 N=Q×N（1+α） （1+β）有 N=100000×1×（1+2%）×（1+2%）=100000×1.04×1.04=108160 件/年 废品率 α=2% 备品率 β=2%
2.2 零件的工艺结构分析
该壳体的主要加工面为侧盖面、油缸端面、油缸孔、侧盖孔以及各螺纹孔的加工。 粗糙度最小值为 0.4，垂直度最高要求达 0.025，侧盖面的平面度为 0.05，油缸端面的平 面度为 0.04。油缸孔的圆柱度为 0.013，表面粗糙度为 0.4，所以缸孔加工除了粗镗精镗 外还需滚挤， 以达到精度要求。 各轴承孔的同轴度都为 0.05。 螺纹孔的位置度， 都为 0.3。 由于壳体本身结构复杂，加工精度要求较高，所以工艺过程也铰复杂。
2.3 毛坯选择
该转向器壳体的材料为球墨铸铁，硬度 160-210HB。该材料强度高、容易成形、切 削性能好、价格低廉，且吸振性和耐磨性也 比较好，并有一定的韧性，用于汽车的转向
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器壳体的制作。 毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类 型直接相关的，另外还和毛坯车间的具体生产条件相关。 铸件：包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的形状可以相当复杂， 尺寸可以相当大，且吸振性能好，但铸件的力学性能较差。 在大批量生产中，常采用精度和生产率高的毛坯制造方法，如金属型铸造，并采用机器 造型，可以使毛坯的形状接近于零件的形状，因此可以减小切削加工用量，从而提高材 料的利用率，降低了机械加工成本。
2.4 主要尺寸分析
1．侧盖孔尺寸 φ106+0.054，孔内表面粗糙度为 3.2。
+ 2．油缸孔尺寸 φ110 0 0.03 ，缸孔内表面粗糙度为 0.4，圆柱度 0.013。
3．油缸两端面距离 270，左端面距中心轴线距离 103±0.01，两面的平面度 0.04， 表面粗糙度 3.2。 4．侧盖面到油缸孔中心尺寸为 78±0.5。. 5．侧盖面螺纹孔 4-M14x1.5-6H 孔，位置度 φ0.3，孔深 2max，螺纹深 19min。 6． 油缸端面螺纹孔 4-M14x1.5-6H， 位置度为 φ0.3， 钻孔深 30max， 螺纹深 22.5min。
2.5 设计要求
该零件结构比较复
杂，且壁厚不均、刚度较低、加工面较多、加工精度要求较高。 壳体上的加工表面主要是平面和孔，平面的加工质量通常较容易保证，而精度要求较高 的孔的尺寸与形状精度、孔与孔间、孔与平面间的位置精度则较难保证，所以多步工序 我采用了一面两销作为定位基准， 使机床夹具结构简单， 刚度提高， 工件装卸快速方便。 加工的工序有铣平面，钻底孔，钻螺纹底孔，攻螺纹，扩孔，铰孔，镗孔，钻斜孔等， 位置、形状、尺寸精度都各有要求。 主要的工作内容如下： （1）绘制被加工零件毛坯图一张。 （2）绘制被加工零件图一张。 （3）设计零件机加工工艺规程，编制工 艺卡并绘制相应的工艺附图。
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（4）编写设计说明书一份。
3 工艺方案设计
3.1 基准的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正常、合理，可以保证 加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件 大批报废，使生产无法进行。工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对 于刀具位置的工件表面上的点、线、面称为定位基准。定位基准分为粗基准和精基准。
3.1.1 粗基准的选择
对于壳体类零件而言一般，以平面作粗基准是合理的。对于本零件来说，选择侧盖 面相对的为了加工方便铣出来的凸台作为粗基准。按照有关粗基准的选择原则（即当零 件上有一些不需要进行机械加工，且不加工表面与加工表面之间具有一定的相互位置精 度要求时，应以不加工表面中与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基 准。 ）
3.1.2 精基准的选择
精基准的选择有四大原则，即基准重合、基准统一、互为基准、自为基准原则。精 基准的选择主要考虑基准重合的问题。为了便于保证壳体上孔与孔、孔与平面及平面与 平面之间较高的位置精度要求，壳体类零件应遵循“基准统一”的原则选择精基准，使 具有位置精度要求的大部分表面能用同一个精基准定位加工。我采用一面两孔作为统一 的基准，侧盖面限制了 Z 的移动和 XY 的转动，固定圆柱销限制了 XY 的移动，菱形销限
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制了 Z 的转动。同时，定位平面是零件的设计基准，这样，既符合基准统一原则，又符 合基准重合原则。
3.2 各表面加工方法与方案确定
根据《机械制造工艺设计简明手册》选择确定零件各加工表面加工方法与方案如下 加工表面 侧盖面 两端面 油缸孔 侧盖
孔 侧盖面螺纹孔 油缸端面螺纹孔 三通孔 油封孔 轴承孔 切槽 自动卸荷阀孔 锥螺纹 深孔 精度等级 IT12 IT12 IT8 IT8 6H 6H IT8 IT11 IT10 IT10 6H 6H 6H Ra12.5 Ra3.2 Ra3.2 Ra1.6 表面粗糙度 Ra3.2 Ra3.2 Ra0.4 Ra1.6 加工方案 粗铣 → 精铣 粗铣 → 精铣 粗镗 → 精镗 → 滚挤 粗镗 → 精镗 钻孔 → 攻螺纹 钻孔 → 攻螺纹 钻孔 → 铰孔 粗镗 → 精镗 粗镗 → 精镗 切槽 钻孔 → 攻螺纹 钻孔 → 攻螺纹 钻孔
表 3.1 各加工表面加工方法与方案
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3.3 各加工表面工序间余量工序尺寸 工序尺寸的确定 3.3 各加工表面工序间余量工序尺寸的确定
通过毛坯的确定以及查手册[10]来确定工序间余量、表面粗糙度以及尺寸公差等，如 下表所示： 表 3.2 各加工表面工序间余量及工序尺寸 工序间 工序名称 工步 余量 /mm 精铣 侧盖面 粗铣 毛坯 0.5 2 /mm IT8 IT12 CT8 工序间 经济精度 表面粗糙度 Ra/μm 3.2 6.3 工序间尺寸 /mm 150 151 155 工序间 尺寸、公差 /mm 150 151 155
滚挤 精镗 油缸孔 半精镗 粗镗 毛坯 精镗 半精镗 粗镗 毛坯 精镗 轴承孔 粗镗 扩孔 毛坯 左端面 精铣
0.1 0.3 1.6 6
IT6 IT7 IT8 IT11 CT8
0.4 1.6 3.2 6.3
φ110 φ109.9 φ109.6 φ108 φ102
+ φ110 0 0.03 + φ109.9 0 0.04
φ109.6±0.0 5
+ φ108 0 0.2
φ102±1.6
+ φ106 0 0.025
0.5 1.5 6
IT7 IT10 IT13 CT8
1.6 3.2 12.5 1.6 1．6 3.2 12.5
φ106 φ105.5 φ104 φ98 Φ74 Φ73 Φ72 Φ70
侧盖孔
φ 105 − 0.1
+ φ104 0 0.016
−0 . 2
φ98±1.3 Φ74 Φ73 Φ72 Φ70 150
1 1 2
IT7 IT10 IT13 CT8
0.5
IT8
7
3.2
150
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粗铣 毛坯 精铣 右端面 粗铣 毛坯 0.5 2 2 IT12 CT8 IT8 IT12 CT8 3.2 6.3 6.3 151 155 150 151 155 151 155 150 151 155
侧盖面 M14 螺纹 孔
攻螺纹 钻 φ13 孔 扩 φ10
6H
3.2
M14
M14
IT12
12.5
φ13
φ13
IT11
12.5
φ11
φ11
φ11 沉 孔
孔 钻 φ9.75 孔 攻螺纹 6H 3.2 M14 M14 IT12 12.5 φ9.75 φ9.75
左端 M14 螺纹孔
钻 φ11.5 底孔 攻螺纹 6H 3.2 M14 M14 IT12 12.5 φ11.5 φ11.5
右端 M14 螺纹孔
钻 φ11.5 底孔 IT12 12.5 φ11.5 φ11.5
钻 φ4 中 心孔
钻 φ4 孔 攻螺纹 钻 φ8 孔
IT12 6H IT12
12.5 3.2 12.5
φ4 φ8 φ8
φ4 φ8 φ8
钻 φ8 锥 螺纹孔
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3.5 制定工艺路线
根据最终确定的加工方案制定工艺路线如下：
粗精铣侧盖面→铣凸台面，钻镗/铰大梁孔→粗镗油缸孔，粗锪油缸孔，粗锪端面 →粗精镗侧盖孔，精镗油缸孔，铣油缸端面，钻孔→车端面，粗精镗轴承油封孔，切槽 →钻侧盖面 4 孔→钻攻自动卸荷阀孔，铣沉孔→钻攻锥螺纹→钻深孔→攻
油缸面 4 孔→ 攻侧盖面 4 孔→钻攻下腔油孔→钻攻上腔油孔→铣标记面→清洗→去毛刺→滚挤油缸孔 →清洗→终检。
4 工序设计
4.1 工序 10 设计
工序 10 粗精铣侧盖面 1. 加工设备：圆铣台 2. 工装：高度尺，铣刀 3. 切削要素：①粗铣侧盖面，三凸台； 切削深度 ap=2.5mm， 查手册 [15]表 3. 取铣刀每齿进给量 fz=0.3mm/z，查手册[15]表 3.27 知铣削时切削速度的计算公式为：
vc =
Vc=
cv d 0 qv kv yv uv T m a xv p f z ae z pv
CV d 0 q 0
y
xv uv T m a p f zyv a e z pv
CV d 0 q 0 T m a xv p f z
kv
Cv d 0 q0
xv uv T m a p f zyv a e z pv
k v ff ggg =200 m/min
根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×200/(3.14×160)=200 r/min 则 fMz= fzzn=0.3×16×200=960 mm/z 4. 参数确定：ap=4 mm，fMz=960 mm/z，n=200 r/min，
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Vc= CV d 0 q 0 T a
m xv p
CV d 0 q 0
y
fz
T a fz a z
m
xv p
yv
uv e
pv
kv
Cv d 0 q0
xv uv T a p f zyv a e z pv m
k v ff ggg =200 m/min
vc =
cv d 0 qv kv yv uv T a p f z ae z pv
m xv
vc =
cv d 0 qv kv yv uv T a p f z ae z pv
m xv
5．基本时间：公式为 Tj= L/ｎｆ 切削长度公式：L=d＋l＋l1＋l2 查表得公式 其中 d=160mm l=114mm
l1 = 0.5 d − d 2 − ae2 +
l2=3mm
(
)
ap tgκ r
+ (1 − 2 )
带入计算得 l1=21.9mm L=160+114+21.9+3=298.9mm ②精铣侧盖面，三凸台 切削深度 ap=0.5 mm
取 L=3 查表计算 Tj=
L 300 = =0.75 min nf 400
铣刀为 φ160×16
由刀具查表可取切削速度 v=100 m/min 根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×100/(3.14×160)=199 r/min 取 n=200 r/min 查手册 [15]表 3. 取 fz=0.65mm/z
进给量 fMz= fzzn=0.65×16×200=2080 mm/z 4.工时定额：查表选择切削长度公式：L=d＋l＋l1＋l2 其中 d=160mm 查表得公式 计 算 得 出 l1=21.9mm L=300mm 基本时间的公式为 Tj= L/ｎｆ=2min 5.各参数确定:ap=0.5mm ，v=100 m/min， n=200 r/min ，fMz=2080 mm/z l2=3mm 则 L=160+114+21.9+3=298.9mm l=114mm
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4.2 工序 20 设计
工序 20 铣凸台面，钻镗/铰大梁孔，其数据的确定如同工序 10
1.加工设备：立加 2.工装：游标卡尺，端面铣刀 3.切削用量：①铣三大梁孔凸台 切削深度 ap=3 mm 铣刀为 φ160×16
由刀具查表可取切削速度 v=100 m/min 根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×100/(3.14×160)=199 r/min 取取 取 n=200 r/min 查手册 [15]表 3. 取 fz=0.28 mm/z 进给量 fMz= fzzn=0.28×16×200=896 mm/z 4.工时定额：查表选择切削长度公式：L=d＋l＋l1＋l2 其中 d=160mm 查表得公式 计 算 得 出 l1=21.9mm L=300mm 基本时间的公式为 Tj= L/ｎｆ=2min 5.各参数确定:ap=3 mm ，v=100 m/min， n=200 r/min ，fMz=896 mm/z ②钻三通孔 1.加工设备：立加 2.工装：游标卡尺 阶梯钻 l2=3mm 则 L=160+114+21.9+3=298.9mm l=1
14mm
3.切削用量：选钻头直径为 22.5 mm ap=0.15mm，查手册{1}表 2.4-38 {1}表 {1} 2.4取 f=0.25 mm/r， 查手册{1}表 2.4-41 得 v=23.4 m/min {1}表 2.4{1} v=nπd/1000 得 n=1000×23.4/(3.14×22.5)=331 r/min ③镗/铰三通孔 1.加工设备：立加 2.工装：塞规 硬质合金铰刀
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3.切削要素：铰刀直径选在 20-25 范围内 f=0.11mm/r，查手册 {1}表 2.4{1}表 {1}表 2.4-58 f=0.9--1.4 mm/r 取 f=1mm/r，查手册{1}表 2.4-61 v=60--72 m/min 取 {1} 2.4v=60 m/min 根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×60/(3.14×8.5)=2248 r/min
4.3 工序 30 设计
工序 30 粗镗油缸孔，粗锪端面 ① 粗镗油缸孔 1．加工设备：组合机床 2．工装：游标卡尺，镗刀夹 3．切削用量：确定镗刀为高速钢 L＜10 d=10×73=730 mm 取 L=100 或 200 mm， 查手册{1} ap=2 mm {1} m/min 根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×20/(3.14×72)=88.46 r/min 4. 工时定额：由公式 Tj= L/ｎｆ得 Tj=1.85 min ② 粗锪端面 1.加工设备：组合机床 2.工装： 高度尺，深度尺，镗刀夹 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-67 f=0.1mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-67 v=12-24m/min 取切削速度 v=20m/min {1}表 2.4{1} 根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×20/(3.14×8.5)=749 r/min 4.Tj= L/ｎｆ=0.6min f=0.35-0.70 mm/r 取 f=0.5mm/r， 切削速度 v=12-24 m/min 取 v=20
4.4 工序 40 设计
工序 40 粗精镗侧盖孔，粗精镗油缸孔，铣油缸端面，钻孔 ① 粗镗侧盖孔，倒角
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1.加工设备： 卧式加工中心 2.工装： 游标卡尺，粗镗头，倒角刀 3.切削要素：v=36m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.1mm/r 切削深度 ap=3mm 切削长度 L=36mm ②精铣油缸端面 1.加工设备： 卧式加工中心 2.工装： 百分表，高度尺，铣刀 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-73 每转进给量 f=0.3mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-81 切削速度 v=1.44×60=86.4 m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速 n=1000 r/min
切削深度 ap=1m 切削长度 ③精镗油缸孔 1.加工设备： 卧式加工中心 2.工装： 内径量表，深度尺，精镗头 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-66 取 f=0.15mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-66 v=0.2-0.4m/s {1}表 2.4{1} 主轴转速 n=1000v/πd =600r/min 切削深度 ap=0.75mm 切削长度 L=250mm ④钻油缸端面四孔 1.加工设备： 卧式加工中心 2.工装： 游标卡尺，阶梯钻 3.切削要素：选钻头直径为 12 mm ap=0.15mm，查手册{1}表 2.4-38 取 f=0.25mm/r， {1}表 {1} 2.4查手册{1}表 2.4-41 得 v=23.4 m/min {1}表 2.4{1} v=nπd/1000 得 n=500 r/min
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L=120mm
取 v=20m/min
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切削长度 L=30mm ⑤钻油孔预置孔 1.加工设
备： 卧式加工中心 2.工装： 游标卡尺，钻头 3.切削要素： 选钻头直径为 7mm ap=0.25mm， 查手册{1}表 2.4-38 取 f=0.15mm/r， 查 {1}表 {1} 2.4手册{1}表 2.4-41 得 v=46.4 m/min {1}表 2.4{1} v=nπd/1000 得 n=700 r/min 切削长度 L=30mm ⑥精镗侧盖孔 1.加工设备： 卧式加工中心 2.工装： 内径量表，百分表，校对规，精镗头 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-66 取 f=0.15mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-66 v=0.4-0.6m/s {1}表 2.4{1} 主轴转速 n=1000v/πd =600r/min 切削深度 ap=0.75mm 切削长度 L=35mm 所有的基本时间 Tj=1.5min 取 v=50m/min
4.5 工序 50 设计
工序 50 车端面，粗精镗轴承油封孔，切槽 ①车端面，粗镗油封孔及止口 1.加工设备：数控立车 2.工装：游标卡尺，高度尺，镗刀 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-73 每齿进给量取 f=0.25mm/ z {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-81 得 ap=2mm {1}表 2.4{1} 切削速度 v=1.13×60=67.8m/min
根据公式 v=nπd/1000 得 n=450 r/min 4 工时定额：Tj= L/ｎｆ=300/172×6×0.3=1.5min 5.参数确定：ap=2mm f=0.25 mm/ z v=67.8m/min
14
n=450 r/min
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②粗镗轴承孔 1.加工设备： 数控立车 2.工装： 内沟槽卡尺，反镗刀 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-66 取 f=0.2mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-66 v=0.5-0.7m/s {1}表 2.4{1} 主轴转速 n=1000v/πd =400r/min 切削深度 ap=1mm 切削长度 L=130mm ③精镗油封孔及止口 1.加工设备：数控立车 2.工装：塞规，深度尺，镗刀 3.切削要素：切削速度：v=68m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.2mm/r 切削深度 ap=0.5mm 切削长度 L=4mm ④精镗轴承孔 1.加工设备：数控立车 2.工装：内径量表，校对规，深度尺，反镗刀 3.切削要素：切削速度：v=98m/min 主轴转速 n=450r/min 进给量 f=0.2mm/r 切削深度 ap=0.5mm 切削长度 L=135mm ⑤切槽 1.加工设备：数控立车 2.工装：内沟槽卡尺，游标卡尺，深度尺，切槽刀 3.切削要素：切削速度：v=60m/min 主轴转速 n=400r/min
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取 v=60m/min
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进给量 f=0.1mm/r 切削深度 ap=3mm 切削长度 L=7mm
4.6 工序 60 设计
工序 60 钻侧盖面四孔 1.加工设备：组合机床 2.工装：阶梯钻钻头 φ6.75（高速钢） 万能检测 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-38 取 f=0.25mm/r {1}表 .4{1} 查手册{1}表 2.4-41 取 v=0.4×60=24m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速 n=1000v/πd=400 r/min 切削长度：L=23mm ap=3.2mm
4.7 工序 70 设计
工序 70 钻攻自动卸荷阀孔，铣沉孔 ①钻 φ4 中心孔 1.加工设备： 立加 2.工装：中心钻 3.切削要素： v=104m/min 主轴转速 n=1000r/min 进给量 f=0.15mm/r 切削深度 ap=2mm 基本时间 Tj=0.8min ②钻 φ8.917-9.153 螺纹底孔 1.加
工设备： 立加 2.工装：游标卡尺，钻头 3.切削要素： v=98m/min 主轴转速 n=700r/min
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进给量 f=0.2mm/r 切削深度 ap=4.5mm 基本时间 Tj=1.2min ③锪 φ22 凸台 1.加工设备： 立加 2.工装：高度尺，倒锪复合钻 3.切削要素： v=68m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.1mm/r 切削深度 ap=1mm 基本时间 Tj=0.6min ④铣沉孔 φ11.05-φ11.12 1.加工设备： 立加 2.工装：塞规，立铣刀 3.切削要素： v=46m/min 主轴转速 n=800r/min 进给量 f=0.1mm/r 切削深度 ap=1mm 切削长度 L=2.7mm 基本时间 Tj=0.2min ⑤攻 M10X1-6H 螺纹 1.加工设备： 立加 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3. 切 削 要 素 ： 查 手 册 {1} 表 2.4-105 进 给 量 f=1mm/r ， v=0.133×60=8 m/min 2.4ap=0.5mm，主轴转速：v=nπd/1000 得 n=200 r/min 所有的基本时间 Tj=1.2min
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4.8 工序 80 设计
工序 80 钻攻锥螺纹 ①钻孔 Φ8-Φ8.3 1.加工设备：立钻 2.工装：游标卡尺，阶梯钻 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-38 取 f=0.25 mm/r。 {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-41 切削速度 v=0.8×60=48m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速：v=nπd/1000 得 n=500r/min 切削长度 L=35mm 基本时间 Tj=1min ②攻 NPT1/8-27 锥螺纹 1.加工设备：立钻 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-41 切削速度 v=0.8×60=8m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速：v=nπd/1000 得 n=500r/min 基本时间 Tj=0.3min ap=0.6mm ap=4.1mm
4.9 工序 90 设计
工序 90 钻深孔 1.加工设备：摇臂钻 2.工装：孔位检具，抛物钻 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-41 切削速度 v=0.61×60=36.6m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速 v=nπd/1000 得 n=1400r/min 切削长度 L=255mm 基本时间 Tj= =0.08min ap=3.8mm
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4.10 工序 100 设计
工序 100 攻油缸面四孔 1.加工设备：摇臂钻 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-38 取 f=1.5mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-41 切削速度 v=0.41×60=24.6m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速 v=nπd/1000 得 n=90r/min 切削深度 ap=0.75mm 切削长度 L=23mm 基本时间: Tj==0.8min
4.11 工序 110 设计
工序 110 攻侧盖面四孔 1.加工设备：摇臂钻 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-38 取 f=1.5mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-41 切削速度 v=0.41×60=36m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速 v=nπd/1000 得 n=90r/min 切削深度 ap=0.75mm 切削长度 L=19mm 基本时间: Tj==0.8min
4.12 工序 120 设计
工序 120 钻攻下腔油孔 ①钻中心孔 φ6.3 1.加工设备： 立钻 2.工装：中心钻
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3.切削要素：切削速度 v=146m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=3.2mm 基本时间 Tj=0.2min ②钻 φ17.8 孔 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，四韧阶梯钻 3.切削要素：切削速度 v=126m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=8.9mm 切削长度 L=23mm 基本时间 Tj=0.2min ③锪油孔平面 φ31 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，锪刀 3.切削要素：切削速度 v=56m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=4.5mm 切削长度 L=69mm 基本时间 Tj=0.4min ④铰油孔 φ18.376-φ18.676 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，铰刀 3.切削要素：切削速度 v=36m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r
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切削深度 ap=0.3mm 切削长度 L=18mm 基本时间 Tj=0.3min ⑤攻螺纹 M20X1.5-6H 1.加工设备： 立钻 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3.切削要素：切削速度 v=26m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=1.5mm/r 切削深度 ap=0.7mm 切削长度 L=15mm 基本时间 Tj=0.4min
4.13 工序 130 设计
工序 130 钻攻上腔油孔 ①钻中心孔 φ6.3 1.加工设备： 立钻 2.工装：中心钻 3.切削要素：切削速度 v=146m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=3.2mm 基本时间 Tj=0.2min ②钻 φ17.8 孔 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，四韧阶梯钻 3.切削要素：切削速度 v=126m/min 主轴转速 n=500r/min
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进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=8.9mm 切削长度 L=23mm 基本时间 Tj=0.2min ③锪油孔平面 φ31 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，锪刀 3.切削要素：切削速度 v=56m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=4.5mm 切削长度 L=69mm 基本时间 Tj=0.4min ④铰油孔 φ18.376-φ18.676 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，铰刀 3.切削要素：切削速度 v=36m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=0.3mm 切削长度 L=18mm 基本时间 Tj=0.3min ⑤攻螺纹 M20X1.5-6H 1.加工设备： 立钻 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3.切削要素：切削速度 v=26m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=1.5mm/r 切削深度 ap=0.7mm
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切削长度 L=15mm 基本时间 Tj=0.4min
4.14 工序 140 设计
工序 140 铣标记面 1.加工设备：立铣 2.工装：高度尺，铣刀 3.切削要素：切削速度 v=68m/min 主轴转速 n=235r/min 进给量 f=1.08mm/r 切削深度 ap=2mm 基本时间 Tj=0.2min
4.15 工序 150 设计
工序 150 清洗 1.温度：80°C-90°C 2.时间：3min
4.16 工序 160 设计
工序 160 去
毛刺 1.三凸台两侧边缘毛刺 2.侧盖端面边缘毛刺 3.油缸端面边缘毛刺 4.油缸孔与侧盖孔及摇臂轴孔相贯线处毛刺
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4.17 工序 170 设计
工序 170 滚挤油缸孔 1.加工设备：立钻 2.工装：内径量表，校对规，滚挤头，滚针 3.切削要素：主轴转速 n=355r/min 切削速度 v=60m/min 进给量 f=0.45mm/r
切削深度 ap=0.015mm 基本时间 Tj= L/ｎｆ=2min
4.18 工序 180 设计
工序 180 清洗 1.温度：80°C-90°C 2.时间：3min
4.19 工序 190 设计
工序 190 终检
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镗床夹具总体方案的确定
专用夹具应有合理的定位方案，适合的尺寸、公
夹具设计时，通常应满足以下主要要求： （1）能保证工件的加工精度
差和技术要求，并进行必要的精度分析。 （2）能提高加工效率 所设计的夹具结构在与工件生产纲领相适应的条件下采
用夹紧可靠、快速高效的夹紧机构与传动方式，以缩短辅助时间。 （3）工艺性好 专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检修。专用
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夹具的制造属单件生产。最终精度常由调整或修配保证，夹具上应设置调整或检配结构 （如调整间隙、可修磨的垫片等） （4）使用性好 便。 （5）经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外， 间距操作应简便、省力、安全可靠、排屑、润滑方式及维护方
还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高其在生产中的经济效益。 以上要求有时是相互矛盾的，在设计夹具过程中要全面考虑，使之达到最佳综合 效果。
5.1 设计机床夹具前得准备工作
5.1.1 明确工件的生产要求 工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很 大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床 夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹 紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。
5.1.2 充分理解工件的零件图和工序图
零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，他决定了工件在 机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据。工序图给出了零件本工序的 工序基准、以加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工 表面、决定了机床夹具的定位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位 方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，
定位方案不一定要顶六个自由 度，但是要完全定位。工件的代待加工表面是选择机床，刀具的依据。确定夹紧机构要 依据零件的外形尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与 刀具的运动轨迹相冲突。
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5.1.3 机床夹具的总体形式
机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素 来确定。 （1） 选择导向装置： 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定 装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择。 （2） 确定联接体： 联接体是将装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联 接体的位置，给定位元件、加紧机构留出空间。 （3） 确定夹具体： 夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状） ，保证具有足够的刚性。它 用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。
5.2 夹紧方案和夹紧装置机构的确定
5.2.1 夹紧机构的概述 .2.1 当工件依靠夹具上的定位支撑系统获得了相对于刀具及其导向装置的正确的相对 位置后，还必须依靠夹具上面的夹紧机构来消除工件因受到切削力或者工件自重的作用 而产生的位移或震动，使得工件在加工过程中能继续保持定位所得到的位置。 夹紧机构通常由三个部分组成：夹紧动力部分、中间传动机构和夹紧元件。这三个 部分起着不同的作用：夹紧动力部分用于产生力源，并将作用力传给中间传动机构；中 间传动机构能够改变作用力的方向和大小，即作为增力机构，同时能产生自锁作用，以 保证在加工过程中，当力源消失时，工件在切削力或者震动的作用下仍能可靠夹紧；夹 紧元件则用以承担由中间传力机构传递过来的夹紧力，并且与工件直接接触而执行夹紧 元件。 在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注 意以下几方面的问题： ① 安全性 夹紧机构应具备足够的强度和加紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。 ② 手动夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。
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③ 夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。 ④ 手动夹紧机构应操作灵活、方便。
在设计夹紧机构时，应满足以下的基本要求： 1） 保证加工精度 夹紧机构应能保证工件可靠地接触相应的定位基面， 夹紧后不许 破坏工件的正确位置。 2）保证生产率 夹紧机构应
当具有适当的自动化程度。夹紧动作要求迅速。 3）保证工作可靠——具有自锁性能 夹紧机构除了应当满足产生足够的夹紧力外， 通常还要求具有自锁性能，以保证它的工作可靠。 4）结构紧凑简单 在保证加工精度、满足生产率要求和工作可靠性的原则下，夹紧 力应越小越好，这样可以避免使用庞大而复杂的夹紧机构和减小夹压变形。 5）操作方便，使用安全 由于组合机床生产率较高，操作比较频繁，因此夹紧机构 应当操作方便省力。
5.2.2 夹紧力的确定 （1）.夹紧力作用点的确定 夹紧力的作用点应该选择在定位元件支撑点的作用范围内，以及工件刚度高的位 置。确保工件的定位准确、不变形。 选择加紧力的作用点时应该注意： 1）保证工件在夹紧后保持定位稳定。为此必须避免产生能使工件离开夹具定位表 面的力系和力矩系，夹紧力的作用点应在工件定位支撑面之上，或者落在由支撑块所连 成的面积范围之内。 2）必须保证夹紧后工件的变形最小。为此，夹紧力应作用在工件刚性最好的部位， 即夹紧部位应尽量靠近工件的壁或筋，并要避免设在工件被加工孔的正上方。另外，夹 紧点应该力求对着定位支撑面，辅助支撑尽量布置在接近被加工表面处。 3）为了满足上述两条要求，只有一个夹紧点往往是不够的，因此在多数的情况下 需要对工件进行多点夹压，力求使得工件夹紧得比较稳固。 夹紧力的大小一般按静力平衡条件计算，计算出夹紧力为理论夹紧力。为保证工件 装夹安全可靠，实际夹紧力应等于理论夹紧力乘以系数 K，一般 K=1.5~2.5。各种典型
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夹紧机构的计算方法可参阅《机床夹具手册》 。
、夹紧力方向的确定 （2） 夹紧力方向的确定 、 夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能是工件有脱离定 位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。 夹紧力方向的选择与工件定位基准的位置，工件重力的方向和切削力的方向有着密 切的联系。夹紧力的方向应朝向工件在夹具上定位时的主要基准面，因为这对于保证夹 压后工件定位的稳定和减小工件的夹紧变形都是有利的。 切削力的大小和方向，是确定夹紧力方向的另一个重要的因素。
5.3 零件的工艺规程
零件在工艺规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工，加工中除了需要机床， 刀具量具外，成批生产是还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的联系装置，使工件 相对于机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精
度， 所以机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作， 是加工过程中最活跃的因素之一。
5.4 机床夹具的功能
（1）保证加工精度，工件通过机床夹具进行安装，包含了两层含义：一是工件通过夹 具上的定位元件获得正确的位置，称为定位;二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加 工过程中保持不变，称为夹紧，这样，就可以保证工件加工表面的位置精度，且精度稳 定。 （2）提高生产率，使用夹具来安装工件，可以减少划线，找正，对刀等辅助时间，采 用多件，多工位夹具，以及气动，液压动力基金装置，可以进一步减少辅助时间，提高 生产率。 （3）扩大加床的使用范围，有些机床夹具是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的 功能和使用范围。如在车床床鞍上镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。
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（4）减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
5.5 机床夹具应满足的条件
（1）保证加工精度，这是必须做到的最基本要求，其关键是正确的定位，夹紧和导向 方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 （2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应，在大批量生产时，尽量采用快速，高效 的定位，夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求，在中，小批量生 产时，夹具应有一定的可调性，一适应多品种工件的加工。 （3）安全，方便，减轻劳动强度，机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置、 要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便、大 批量生产和加工笨重工件时，更需要减轻工人的劳动强度。 （4）排屑顺畅，机床夹具中积累切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量时工件和 夹具产生热变形，影响加工精度，清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设 计中要给予排屑问题充分的重视。 （5）机床夹具应有良好的强度，刚度和结构工艺性，加床夹具设计时，要方便制造， 检测，调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。
5.6 机床夹具的类型
（1）通用夹具 例如车床上的卡盘，铣床上的平口钳，分度头，平面磨床上的电磁吸盘等，这些夹 具通用性强，一般不需要调整就可适应多种工件的安装加工，在单件小批生产中广泛应 用。 （2）专用夹具 因为它是用于某一特定工件特定工序的夹具，称为专用夹具。专用夹具广泛用于成 批生产和大批生产中。 （3）可调整夹具和成组夹具 这一类夹具的特点具有一定的可调性，或称“柔性”夹具中部分元件可更换，
部分 装置可调整， 以适应不同工件的加工。 可调整夹具一般适用于同类产品不同品种的生产，
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略作更换调整就可用来安装不同品种的工件。 成组夹具适用于一组尺寸相似， 结构相似， 工艺相似工件的安装和加工，在多品种，中小批量生产中有广泛应用的前景。 （4）组合夹具 它是由一系列的标准化元件组装而成，标准元件有不同的形状，尺寸和功能，其配 合部分有良好互换性和耐磨性。使用时，可根据被加工工件的结构和工序要求，选用适 当元件进行组合联接，形成一专用夹具。用完后可将元件拆卸，清洗，涂油，入库，以 备后用。它特别适合单件小批生产中位置精度要求较高的工件的加工。 （5）随行夹具 这是一类在自动线和柔性制造系统中使用的夹具。它既要完成工件的定位和夹紧，又 要作为运载工具将工件在机床间进行传递。传送到下一道工序的机床后，随行夹具应能 在机床上准确的定位和可靠的夹紧。一条生产线上有许多随行夹具，每个随行夹具随着 工件经历生产线的全过程，然后卸下已加工的工件，装上新的待加工工件，循环使用。
5.7 镗床夹具总体方案最终确定
转向器壳体是壳类零件，主要加工孔系。我要设计的是工序 40 的精镗油缸孔的专 用夹具的方案。本道工序在卧式加工中心上加工。在加工过程中，以已加工完得侧盖面 和 2 个大梁孔作为定位基准， （这样，既符合基准重合原则，又符合基准统一原则。 ）定 位元件选择固定圆柱销和菱形圆柱销，这样，侧盖面限制了 Z 的移动和 XY 的转动，固 定圆柱销限制了 XY 的移动，菱形销限制了 Z 的转动，属于完全定位，此定位是合理的。 （1）选择定位元件 按照六点定位原理的原则，确定定位方案。 1) 本工序需加工的项目 对工件的工序图进行分析，明确本工序需要加工的内容： 保证加工孔的尺寸、位置精度。 2) 本工序前已加工完成的表面 大梁孔 2-Φ23 侧盖面
按有关标准正确选择定位元件或定位元件的组合。在机床夹具的使用过程中，工件 的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便 机床夹具的维修和维护。
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3) 选择定位方式 由图可知要求工件钻 Φ23 的孔， 我以 2-Φ23 的大梁孔和转向器壳体侧盖面作为定位 基准，采用平面、圆柱销和菱形销，限制了 6 个自由度。 （2）选择刀具导向装置： 孔 Φ23 的加工精度可采用钻孔的工艺方案。 为了保证孔的
加工精度， 故采用钻模板。 （3）选择夹紧机构 为了保证定位精度，主夹紧力的作用点应在主定位点的支承范围内，故夹紧机构选 择螺母。 （4）夹具的总体形式 1）使用一个固定圆柱销和一个菱形圆柱销将转向器壳体的侧盖面与夹具体紧密连 接，同时两销必须与夹具体采用 Φ23H7/r6 过盈配合。 2）将零件的侧盖面压在定位板上，用一个螺栓穿过第三个大梁孔，用螺母将工件 夹紧。
夹具精度的验算
（1）影响精度的因素 影响工件加工表面位置精度的因素有三个方面，工件在夹具中的安装误差，夹具在机床 上的对定误差，加工误差，夹具精度的验算主要是验算工件在夹具中的安装误差，其他 两项可以在夹具安装或加工过程中调整。夹具精度应不大于工件的允差的 2/3 为合格， 我设计的夹具一面两孔为定位基准，两孔中心距为 176+0.02，根据概率法计算总的定位 误差小于工件的允差的 2/3 为合格。 （2）精度标注 标注必要的尺寸、配合、公差。 (1)夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 (2)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 (3)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置 尺寸和形位公差。
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定位误差的分析
（1）定位误差 1）工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大 小，它是由三部分因素产生的； 2）夹具带着工件安装在机床上，相对机床主轴或运动导轨的位置误差也称对定误差。 3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力，受热变形，切削振动等原因 引起的误差。 其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。 （2）产生定位误差的原因 1）平面定位情形，夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反应到 被加工表面的位置上去，所产生的定位误差称之为基准转换误差。 2）定位基准面与定位元件表面的形状误差。 3）导向元件，对刀元件与定位元件间的位置误差。 4）夹紧力使工件或夹具产生变形，产生位置误差。 5）夹具在机床上的安装误差。 6）定位元件与定位元件间的位置误
设计方案的论证
（1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用钻床加工比较合理，因此加工 方向是垂直面的。 （2）工件主要定位部分为底面及底面上两孔，因此我采用一面两销定位限制 6 个自由 度。六点定位属于完全定位，此定位方式是合理的。 （3）最后，对整个夹紧方案分析得出，
夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。
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湖北汽车工业院科技学院毕业（设计） 湖北汽车工业院科技学院毕业（设计）论文 结 论
汽车转向器壳体零件的设计，采用了目前广泛采用的机械加工设备—加工中心，刀 具为目前流行的硬质合金涂层刀具，通过对误差和生产节拍的分析，可满足精度和生产 批量的要求，同时，企业有条件引进加工时所需要的设备，而且对于系列产品的生产， 更换零件型号时设备不需要做太大的调整，满足大批量多品种的生产要求，因此本课题 设计可用于生产现场经实践检验。 本次毕业设计在陈老师的指导和自己的努力下，最终完成了理论上的设计，回过头 来重新整理一遍，发现存在一些潜在的问题。 1 工序参数的确定 各工序的相关参数都应通过查表计算求得，应有详细的过程，但由于时间关系，部 分工序的详细计算过程已经省略。 2 夹具的设计 夹具的设计不够详细， 还应包括对刀方案的设计、 传动装置等。 整套夹具通过验算， 理论上符合要求，但夹紧过程中气缸可能存在夹紧不同步的问题，误差可能在允许的范 围之外，这时需要对夹具的设计进行调整，采用底面的“一面两销”来定位，由于设计 到整个工艺方案，问题比较复杂，这里不做具体分析。 总之，本次设计除未经实践检验外，总体上来说满足了设计要求，适应机械加工 的现状和发展趋势。
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湖北汽车工业院科技学院毕业（设计） 湖北汽车工业院科技学院毕业（设计）论文
致 谢
在指导老师和各位专业老师的帮助下，通过这几个月的毕业设计，我对机械加工制造 方面的专业知识有了更深的了解。针对“转向器壳体的工艺”这一课题，我查阅了大量有 关机械制造工艺设计和夹具设计的参考资料，对我的设计方案进行反复的推敲、筛选，它 们不仅要符合加工尺寸要求，还要保证加工的精度。 我在设计转向器壳体的工艺时，考虑到零件的几何形状比较复杂，而且需加工平面的 位置与定位基准面大部分成一定的角度，在设计中为保证加工的精度，我尽量使加工表面 在水平或垂直面上。根据粗基准的选择原则，我选择不需要加工的壳体侧盖面相对的铣出 来的凸台作为粗基准，加工侧盖面和三个大梁孔平面，为后续工序的加工做准备。由于是 大批量生产，我选择一面两销定位，这种定位方式符合基准统一的原则。 通过工艺设计和夹具设计，我学会了怎样运用已学的专业知识（如金属切削刀具，机 床夹具设计，机械制造工艺学等等） ，根据实际加工要求，去完成工艺的设计。我相信我 的设计方案是切实可行的，因为它是经过大量的理
论计算，资料的查阅和老师的帮助完成 的。通过这次毕业设计，我学会了怎样去完成一项工程设计的方法、过程，学会了怎样去 查阅有关参考资料，怎样用已学的知识去进行工程计算，运用 CAD 进行绘图的能力也得到 大幅度的提高。总之，通过本次毕业设计，我的受益非浅，我感到我已初步具备了独立进 行机械装备设计的能力，为我今后从事的工作，打下了结实的基础。 最后，我衷心感谢陈老师，谢谢您对我真诚无私的帮助。
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参考文献
[1] 李洪主编.机械加工工艺手册[M].北京:北京出版社,1990 [2] 候家驹主编.汽车制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,1991 [3] 刘友才等主编.机床夹具设计[M]. 北京:机械工业出版社,1994 [4] 龚定安主编．机床夹具设计．西安：陕西科学技术出版社，1999 [5] 孟少农主编.机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社,1992 [6] 王先逵主编.机械加工工艺手册[M]（第 2 版）.北京：机械工业出版社，2007 [7] 侯家驹主编．汽车制造工艺学[M]（第 3 版） ．北京：机械工业出版社，1991 [8] 李庆余主编.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2003 [9] 冯辛安等主编.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2005 [10] 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，1996 [11] 肖继德 陈宁平主编.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，2007 [12] 上海柴油机厂工艺设备研究所编.金属切削机床夹具设计手册.北京：机械工业出版社， 2005 [13] 黄如林等主编.切削加工简明实用手册.北京：化学工业出版社，2004 [14] 南京市机械研究所主编.金属切削机床夹具图册.北京：机械工业出版社，1984 [15]艾兴 肖诗纲主编 切削用量简明手册 北京：机械工业出版社，1998 [16] 唐金松主编.简明机械设计手册[M].上海:上海科学技术出版社,2000
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汽车转向器壳体零件的加工工艺及其夹具设计
摘要
本设计要求“以质量求发展，以效益求生存”，在保证零件加工质量的前提下，提 高了生产效率，降低了生产成本，是国内外现代机械加工工艺的主要发展方向之一。通 过对壳体零件图分析及结构形式的了解，从而对壳体零件进行工艺分析。然后再对精镗 油缸孔进行夹具方案的确定。 关键词：壳体零件，夹具方案确定，油缸孔 关键词
Abstract
The design requirements, "quality development, efficiency of survival ", in ensuring the quality of parts processed under the premise of improving production efficiency, reduce production costs, domestic and foreign modern machining process one of the main development direction. Through the shell parts diagram analysis and understanding of structure, which parts of the shell process analysis. Fuel tank and then on fine boring holes to determine fixture program Key words：Shell Parts，Fixture scheme，Cylinder bore
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目 录
................................................................ 1 绪 论 ................................................................ 1 1.1 课题的来源、内容 .................................................. 1 1.2 本课题研究目的及意义 .............................................. 1 1.3 研究的切入点 ...................................................... 2 .............................................................. 2 零件分析 .............................................................. 3 2.1 技术要求及生产纲领计算 ............................................ 3 2.2 零件的工艺结构分析 ................................................ 3 2.3 主要尺寸分析 ...................................................... 3 2.4 毛坯的选择 .......................................................... 3 工艺方案设计 .......................................................... 5 3.1 基准的选择 ........................................................ 3.2 各表面加工方法与方案确定 .......................................... 3.3 各加工表面工序间余量的确定 ........................................ 3.4 制定工艺路线 ...................................................... 5 5 6 8
.............................................................. 4 工序设计 .............................................................. 9 4.1 工序 10 设计 ....................................................... 9 4.2 工序 20 设计 ....................................................... 9 4.3 工序 30 设计 ...................................................... 10 4.4 工序 40 设计 ...................................................... 11 4.5 工序 50 设计 ...................................................... 11 4.6 工序 60 设
计 ...................................................... 12 4.7 工序 70 设计 ...................................................... 13 4.8 工序 80 设计 ...................................................... 14 4.9 工序 90 设计 ...................................................... 14 4.10 工序 100 设计 .................................................... 14 4.11 工序 110 设计 .................................................... 15 4.12 工序 120 设计 .................................................... 15 4.13 工序 130 设计 .................................................... 16 4.14 工序 140 设计 .................................................... 16 4.15 工序 150 设计 .................................................... 17 4.16 工序 160 设计 .................................................... 17 4.17 工序 170 设计 .................................................... 18 4.18 工序 180 设计 .................................................... 18 4.19 工序 190 设计 ..................................................... 1 ................................................. 5 镗床夹具总体方案确定 ................................................. 20 ........................................................ 336 结论与致谢 ........................................................ 33-34 ............................................................... 参考文献 ............................................................... 35
1
湖北汽车工业院科技学院毕业（设计） 湖北汽车工业院科技学院毕业（设计）论文 1
课题的来源 来源、 1.1 课题的来源、内容
本课题是针对东风汽车传动轴有限公司制造车间实际的生产情况：壳体零件是汽车 转向器主要的零部件，毛坯属砂型铸造，结构较复杂，加工精度高，加工路线长，现场 实习时， 发现该生产线废品率较高。 对转向器壳体加工工艺进行科学整理、 归纳和完善， 最终形成一套适合该零件的加工工艺规程设计。
绪 论
1.2 本课题研究目的及意义
就东风汽车传动轴有限公司现生产情况，通过现场调研发现存在如下主要问题： 1.工艺复杂，生产线长，产品的废品率高； 2.油缸孔强度不足，不能承受足够的油压力。 通过生产试验，针对现场生产工艺，完成汽车转向器壳体零件的加工工艺设计和 夹具设计，其工艺具有可靠性，完整性，计算正确，符合产品质量要求，力求工艺路线 简短，加工成本低廉。从而提高加工效率、减少费品率、提高加工精度、可大批量生产。
1.3 1.3 研究的切入点
本课题来源于生产实际，首先要考虑满足零件的精度要求和零件的生产节拍要 求，在保证这两个要求的基础上，还要根据生产现场的实际情况尽可能的节省资源， 降低生产成本，实现工艺路线简单、经济性高
、废品率低的现场工艺设计。
2
湖北汽车工业院科技学院毕业（设计） 湖北汽车工业院科技学院毕业（设计）论文 2 零件分析
2.1 技术要求及生产纲领计算
1）零件技术要求： ）
① 铸造拔模圆角不大于 2° ② 铸件非加工表面壁厚不小于 10mm ③ 未注明铸造圆角 R3 ④ 铸件硬度 160-210HB ⑤ 机加工缸孔中心线应与铸件中心线重合，误差不大于 0.75 ⑥ 铸件应能承受 24MPa 的油压力，不得有渗漏和损坏
2）生产纲领的计算： ）生产纲领的计算：
产品的年产量 Q=100000 件/年 每台汽车的加工数量 N=1 由 N=Q×N（1+α） （1+β）有 N=100000×1×（1+2%）×（1+2%）=100000×1.04×1.04=108160 件/年 废品率 α=2% 备品率 β=2%
2.2 零件的工艺结构分析
该壳体的主要加工面为侧盖面、油缸端面、油缸孔、侧盖孔以及各螺纹孔的加工。 粗糙度最小值为 0.4，垂直度最高要求达 0.025，侧盖面的平面度为 0.05，油缸端面的平 面度为 0.04。油缸孔的圆柱度为 0.013，表面粗糙度为 0.4，所以缸孔加工除了粗镗精镗 外还需滚挤， 以达到精度要求。 各轴承孔的同轴度都为 0.05。 螺纹孔的位置度， 都为 0.3。 由于壳体本身结构复杂，加工精度要求较高，所以工艺过程也铰复杂。
2.3 毛坯选择
该转向器壳体的材料为球墨铸铁，硬度 160-210HB。该材料强度高、容易成形、切 削性能好、价格低廉，且吸振性和耐磨性也 比较好，并有一定的韧性，用于汽车的转向
3
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器壳体的制作。 毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类 型直接相关的，另外还和毛坯车间的具体生产条件相关。 铸件：包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的形状可以相当复杂， 尺寸可以相当大，且吸振性能好，但铸件的力学性能较差。 在大批量生产中，常采用精度和生产率高的毛坯制造方法，如金属型铸造，并采用机器 造型，可以使毛坯的形状接近于零件的形状，因此可以减小切削加工用量，从而提高材 料的利用率，降低了机械加工成本。
2.4 主要尺寸分析
1．侧盖孔尺寸 φ106+0.054，孔内表面粗糙度为 3.2。
+ 2．油缸孔尺寸 φ110 0 0.03 ，缸孔内表面粗糙度为 0.4，圆柱度 0.013。
3．油缸两端面距离 270，左端面距中心轴线距离 103±0.01，两面的平面度 0.04， 表面粗糙度 3.2。 4．侧盖面到油缸孔中心尺寸为 78±0.5。. 5．侧盖面螺纹孔 4-M14x1.5-6H 孔，位置度 φ0.3，孔深 2max，螺纹深 19min。 6． 油缸端面螺纹孔 4-M14x1.5-6H， 位置度为 φ0.3， 钻孔深 30max， 螺纹深 22.5min。
2.5 设计要求
该零件结构比较复
杂，且壁厚不均、刚度较低、加工面较多、加工精度要求较高。 壳体上的加工表面主要是平面和孔，平面的加工质量通常较容易保证，而精度要求较高 的孔的尺寸与形状精度、孔与孔间、孔与平面间的位置精度则较难保证，所以多步工序 我采用了一面两销作为定位基准， 使机床夹具结构简单， 刚度提高， 工件装卸快速方便。 加工的工序有铣平面，钻底孔，钻螺纹底孔，攻螺纹，扩孔，铰孔，镗孔，钻斜孔等， 位置、形状、尺寸精度都各有要求。 主要的工作内容如下： （1）绘制被加工零件毛坯图一张。 （2）绘制被加工零件图一张。 （3）设计零件机加工工艺规程，编制工 艺卡并绘制相应的工艺附图。
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（4）编写设计说明书一份。
3 工艺方案设计
3.1 基准的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正常、合理，可以保证 加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件 大批报废，使生产无法进行。工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对 于刀具位置的工件表面上的点、线、面称为定位基准。定位基准分为粗基准和精基准。
3.1.1 粗基准的选择
对于壳体类零件而言一般，以平面作粗基准是合理的。对于本零件来说，选择侧盖 面相对的为了加工方便铣出来的凸台作为粗基准。按照有关粗基准的选择原则（即当零 件上有一些不需要进行机械加工，且不加工表面与加工表面之间具有一定的相互位置精 度要求时，应以不加工表面中与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基 准。 ）
3.1.2 精基准的选择
精基准的选择有四大原则，即基准重合、基准统一、互为基准、自为基准原则。精 基准的选择主要考虑基准重合的问题。为了便于保证壳体上孔与孔、孔与平面及平面与 平面之间较高的位置精度要求，壳体类零件应遵循“基准统一”的原则选择精基准，使 具有位置精度要求的大部分表面能用同一个精基准定位加工。我采用一面两孔作为统一 的基准，侧盖面限制了 Z 的移动和 XY 的转动，固定圆柱销限制了 XY 的移动，菱形销限
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制了 Z 的转动。同时，定位平面是零件的设计基准，这样，既符合基准统一原则，又符 合基准重合原则。
3.2 各表面加工方法与方案确定
根据《机械制造工艺设计简明手册》选择确定零件各加工表面加工方法与方案如下 加工表面 侧盖面 两端面 油缸孔 侧盖
孔 侧盖面螺纹孔 油缸端面螺纹孔 三通孔 油封孔 轴承孔 切槽 自动卸荷阀孔 锥螺纹 深孔 精度等级 IT12 IT12 IT8 IT8 6H 6H IT8 IT11 IT10 IT10 6H 6H 6H Ra12.5 Ra3.2 Ra3.2 Ra1.6 表面粗糙度 Ra3.2 Ra3.2 Ra0.4 Ra1.6 加工方案 粗铣 → 精铣 粗铣 → 精铣 粗镗 → 精镗 → 滚挤 粗镗 → 精镗 钻孔 → 攻螺纹 钻孔 → 攻螺纹 钻孔 → 铰孔 粗镗 → 精镗 粗镗 → 精镗 切槽 钻孔 → 攻螺纹 钻孔 → 攻螺纹 钻孔
表 3.1 各加工表面加工方法与方案
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3.3 各加工表面工序间余量工序尺寸 工序尺寸的确定 3.3 各加工表面工序间余量工序尺寸的确定
通过毛坯的确定以及查手册[10]来确定工序间余量、表面粗糙度以及尺寸公差等，如 下表所示： 表 3.2 各加工表面工序间余量及工序尺寸 工序间 工序名称 工步 余量 /mm 精铣 侧盖面 粗铣 毛坯 0.5 2 /mm IT8 IT12 CT8 工序间 经济精度 表面粗糙度 Ra/μm 3.2 6.3 工序间尺寸 /mm 150 151 155 工序间 尺寸、公差 /mm 150 151 155
滚挤 精镗 油缸孔 半精镗 粗镗 毛坯 精镗 半精镗 粗镗 毛坯 精镗 轴承孔 粗镗 扩孔 毛坯 左端面 精铣
0.1 0.3 1.6 6
IT6 IT7 IT8 IT11 CT8
0.4 1.6 3.2 6.3
φ110 φ109.9 φ109.6 φ108 φ102
+ φ110 0 0.03 + φ109.9 0 0.04
φ109.6±0.0 5
+ φ108 0 0.2
φ102±1.6
+ φ106 0 0.025
0.5 1.5 6
IT7 IT10 IT13 CT8
1.6 3.2 12.5 1.6 1．6 3.2 12.5
φ106 φ105.5 φ104 φ98 Φ74 Φ73 Φ72 Φ70
侧盖孔
φ 105 − 0.1
+ φ104 0 0.016
−0 . 2
φ98±1.3 Φ74 Φ73 Φ72 Φ70 150
1 1 2
IT7 IT10 IT13 CT8
0.5
IT8
7
3.2
150
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粗铣 毛坯 精铣 右端面 粗铣 毛坯 0.5 2 2 IT12 CT8 IT8 IT12 CT8 3.2 6.3 6.3 151 155 150 151 155 151 155 150 151 155
侧盖面 M14 螺纹 孔
攻螺纹 钻 φ13 孔 扩 φ10
6H
3.2
M14
M14
IT12
12.5
φ13
φ13
IT11
12.5
φ11
φ11
φ11 沉 孔
孔 钻 φ9.75 孔 攻螺纹 6H 3.2 M14 M14 IT12 12.5 φ9.75 φ9.75
左端 M14 螺纹孔
钻 φ11.5 底孔 攻螺纹 6H 3.2 M14 M14 IT12 12.5 φ11.5 φ11.5
右端 M14 螺纹孔
钻 φ11.5 底孔 IT12 12.5 φ11.5 φ11.5
钻 φ4 中 心孔
钻 φ4 孔 攻螺纹 钻 φ8 孔
IT12 6H IT12
12.5 3.2 12.5
φ4 φ8 φ8
φ4 φ8 φ8
钻 φ8 锥 螺纹孔
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3.5 制定工艺路线
根据最终确定的加工方案制定工艺路线如下：
粗精铣侧盖面→铣凸台面，钻镗/铰大梁孔→粗镗油缸孔，粗锪油缸孔，粗锪端面 →粗精镗侧盖孔，精镗油缸孔，铣油缸端面，钻孔→车端面，粗精镗轴承油封孔，切槽 →钻侧盖面 4 孔→钻攻自动卸荷阀孔，铣沉孔→钻攻锥螺纹→钻深孔→攻
油缸面 4 孔→ 攻侧盖面 4 孔→钻攻下腔油孔→钻攻上腔油孔→铣标记面→清洗→去毛刺→滚挤油缸孔 →清洗→终检。
4 工序设计
4.1 工序 10 设计
工序 10 粗精铣侧盖面 1. 加工设备：圆铣台 2. 工装：高度尺，铣刀 3. 切削要素：①粗铣侧盖面，三凸台； 切削深度 ap=2.5mm， 查手册 [15]表 3. 取铣刀每齿进给量 fz=0.3mm/z，查手册[15]表 3.27 知铣削时切削速度的计算公式为：
vc =
Vc=
cv d 0 qv kv yv uv T m a xv p f z ae z pv
CV d 0 q 0
y
xv uv T m a p f zyv a e z pv
CV d 0 q 0 T m a xv p f z
kv
Cv d 0 q0
xv uv T m a p f zyv a e z pv
k v ff ggg =200 m/min
根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×200/(3.14×160)=200 r/min 则 fMz= fzzn=0.3×16×200=960 mm/z 4. 参数确定：ap=4 mm，fMz=960 mm/z，n=200 r/min，
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Vc= CV d 0 q 0 T a
m xv p
CV d 0 q 0
y
fz
T a fz a z
m
xv p
yv
uv e
pv
kv
Cv d 0 q0
xv uv T a p f zyv a e z pv m
k v ff ggg =200 m/min
vc =
cv d 0 qv kv yv uv T a p f z ae z pv
m xv
vc =
cv d 0 qv kv yv uv T a p f z ae z pv
m xv
5．基本时间：公式为 Tj= L/ｎｆ 切削长度公式：L=d＋l＋l1＋l2 查表得公式 其中 d=160mm l=114mm
l1 = 0.5 d − d 2 − ae2 +
l2=3mm
(
)
ap tgκ r
+ (1 − 2 )
带入计算得 l1=21.9mm L=160+114+21.9+3=298.9mm ②精铣侧盖面，三凸台 切削深度 ap=0.5 mm
取 L=3 查表计算 Tj=
L 300 = =0.75 min nf 400
铣刀为 φ160×16
由刀具查表可取切削速度 v=100 m/min 根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×100/(3.14×160)=199 r/min 取 n=200 r/min 查手册 [15]表 3. 取 fz=0.65mm/z
进给量 fMz= fzzn=0.65×16×200=2080 mm/z 4.工时定额：查表选择切削长度公式：L=d＋l＋l1＋l2 其中 d=160mm 查表得公式 计 算 得 出 l1=21.9mm L=300mm 基本时间的公式为 Tj= L/ｎｆ=2min 5.各参数确定:ap=0.5mm ，v=100 m/min， n=200 r/min ，fMz=2080 mm/z l2=3mm 则 L=160+114+21.9+3=298.9mm l=114mm
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4.2 工序 20 设计
工序 20 铣凸台面，钻镗/铰大梁孔，其数据的确定如同工序 10
1.加工设备：立加 2.工装：游标卡尺，端面铣刀 3.切削用量：①铣三大梁孔凸台 切削深度 ap=3 mm 铣刀为 φ160×16
由刀具查表可取切削速度 v=100 m/min 根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×100/(3.14×160)=199 r/min 取取 取 n=200 r/min 查手册 [15]表 3. 取 fz=0.28 mm/z 进给量 fMz= fzzn=0.28×16×200=896 mm/z 4.工时定额：查表选择切削长度公式：L=d＋l＋l1＋l2 其中 d=160mm 查表得公式 计 算 得 出 l1=21.9mm L=300mm 基本时间的公式为 Tj= L/ｎｆ=2min 5.各参数确定:ap=3 mm ，v=100 m/min， n=200 r/min ，fMz=896 mm/z ②钻三通孔 1.加工设备：立加 2.工装：游标卡尺 阶梯钻 l2=3mm 则 L=160+114+21.9+3=298.9mm l=1
14mm
3.切削用量：选钻头直径为 22.5 mm ap=0.15mm，查手册{1}表 2.4-38 {1}表 {1} 2.4取 f=0.25 mm/r， 查手册{1}表 2.4-41 得 v=23.4 m/min {1}表 2.4{1} v=nπd/1000 得 n=1000×23.4/(3.14×22.5)=331 r/min ③镗/铰三通孔 1.加工设备：立加 2.工装：塞规 硬质合金铰刀
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3.切削要素：铰刀直径选在 20-25 范围内 f=0.11mm/r，查手册 {1}表 2.4{1}表 {1}表 2.4-58 f=0.9--1.4 mm/r 取 f=1mm/r，查手册{1}表 2.4-61 v=60--72 m/min 取 {1} 2.4v=60 m/min 根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×60/(3.14×8.5)=2248 r/min
4.3 工序 30 设计
工序 30 粗镗油缸孔，粗锪端面 ① 粗镗油缸孔 1．加工设备：组合机床 2．工装：游标卡尺，镗刀夹 3．切削用量：确定镗刀为高速钢 L＜10 d=10×73=730 mm 取 L=100 或 200 mm， 查手册{1} ap=2 mm {1} m/min 根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×20/(3.14×72)=88.46 r/min 4. 工时定额：由公式 Tj= L/ｎｆ得 Tj=1.85 min ② 粗锪端面 1.加工设备：组合机床 2.工装： 高度尺，深度尺，镗刀夹 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-67 f=0.1mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-67 v=12-24m/min 取切削速度 v=20m/min {1}表 2.4{1} 根据公式 v=nπd/1000 得 n=1000×20/(3.14×8.5)=749 r/min 4.Tj= L/ｎｆ=0.6min f=0.35-0.70 mm/r 取 f=0.5mm/r， 切削速度 v=12-24 m/min 取 v=20
4.4 工序 40 设计
工序 40 粗精镗侧盖孔，粗精镗油缸孔，铣油缸端面，钻孔 ① 粗镗侧盖孔，倒角
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1.加工设备： 卧式加工中心 2.工装： 游标卡尺，粗镗头，倒角刀 3.切削要素：v=36m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.1mm/r 切削深度 ap=3mm 切削长度 L=36mm ②精铣油缸端面 1.加工设备： 卧式加工中心 2.工装： 百分表，高度尺，铣刀 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-73 每转进给量 f=0.3mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-81 切削速度 v=1.44×60=86.4 m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速 n=1000 r/min
切削深度 ap=1m 切削长度 ③精镗油缸孔 1.加工设备： 卧式加工中心 2.工装： 内径量表，深度尺，精镗头 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-66 取 f=0.15mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-66 v=0.2-0.4m/s {1}表 2.4{1} 主轴转速 n=1000v/πd =600r/min 切削深度 ap=0.75mm 切削长度 L=250mm ④钻油缸端面四孔 1.加工设备： 卧式加工中心 2.工装： 游标卡尺，阶梯钻 3.切削要素：选钻头直径为 12 mm ap=0.15mm，查手册{1}表 2.4-38 取 f=0.25mm/r， {1}表 {1} 2.4查手册{1}表 2.4-41 得 v=23.4 m/min {1}表 2.4{1} v=nπd/1000 得 n=500 r/min
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L=120mm
取 v=20m/min
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切削长度 L=30mm ⑤钻油孔预置孔 1.加工设
备： 卧式加工中心 2.工装： 游标卡尺，钻头 3.切削要素： 选钻头直径为 7mm ap=0.25mm， 查手册{1}表 2.4-38 取 f=0.15mm/r， 查 {1}表 {1} 2.4手册{1}表 2.4-41 得 v=46.4 m/min {1}表 2.4{1} v=nπd/1000 得 n=700 r/min 切削长度 L=30mm ⑥精镗侧盖孔 1.加工设备： 卧式加工中心 2.工装： 内径量表，百分表，校对规，精镗头 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-66 取 f=0.15mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-66 v=0.4-0.6m/s {1}表 2.4{1} 主轴转速 n=1000v/πd =600r/min 切削深度 ap=0.75mm 切削长度 L=35mm 所有的基本时间 Tj=1.5min 取 v=50m/min
4.5 工序 50 设计
工序 50 车端面，粗精镗轴承油封孔，切槽 ①车端面，粗镗油封孔及止口 1.加工设备：数控立车 2.工装：游标卡尺，高度尺，镗刀 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-73 每齿进给量取 f=0.25mm/ z {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-81 得 ap=2mm {1}表 2.4{1} 切削速度 v=1.13×60=67.8m/min
根据公式 v=nπd/1000 得 n=450 r/min 4 工时定额：Tj= L/ｎｆ=300/172×6×0.3=1.5min 5.参数确定：ap=2mm f=0.25 mm/ z v=67.8m/min
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n=450 r/min
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②粗镗轴承孔 1.加工设备： 数控立车 2.工装： 内沟槽卡尺，反镗刀 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-66 取 f=0.2mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-66 v=0.5-0.7m/s {1}表 2.4{1} 主轴转速 n=1000v/πd =400r/min 切削深度 ap=1mm 切削长度 L=130mm ③精镗油封孔及止口 1.加工设备：数控立车 2.工装：塞规，深度尺，镗刀 3.切削要素：切削速度：v=68m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.2mm/r 切削深度 ap=0.5mm 切削长度 L=4mm ④精镗轴承孔 1.加工设备：数控立车 2.工装：内径量表，校对规，深度尺，反镗刀 3.切削要素：切削速度：v=98m/min 主轴转速 n=450r/min 进给量 f=0.2mm/r 切削深度 ap=0.5mm 切削长度 L=135mm ⑤切槽 1.加工设备：数控立车 2.工装：内沟槽卡尺，游标卡尺，深度尺，切槽刀 3.切削要素：切削速度：v=60m/min 主轴转速 n=400r/min
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取 v=60m/min
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进给量 f=0.1mm/r 切削深度 ap=3mm 切削长度 L=7mm
4.6 工序 60 设计
工序 60 钻侧盖面四孔 1.加工设备：组合机床 2.工装：阶梯钻钻头 φ6.75（高速钢） 万能检测 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-38 取 f=0.25mm/r {1}表 .4{1} 查手册{1}表 2.4-41 取 v=0.4×60=24m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速 n=1000v/πd=400 r/min 切削长度：L=23mm ap=3.2mm
4.7 工序 70 设计
工序 70 钻攻自动卸荷阀孔，铣沉孔 ①钻 φ4 中心孔 1.加工设备： 立加 2.工装：中心钻 3.切削要素： v=104m/min 主轴转速 n=1000r/min 进给量 f=0.15mm/r 切削深度 ap=2mm 基本时间 Tj=0.8min ②钻 φ8.917-9.153 螺纹底孔 1.加
工设备： 立加 2.工装：游标卡尺，钻头 3.切削要素： v=98m/min 主轴转速 n=700r/min
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进给量 f=0.2mm/r 切削深度 ap=4.5mm 基本时间 Tj=1.2min ③锪 φ22 凸台 1.加工设备： 立加 2.工装：高度尺，倒锪复合钻 3.切削要素： v=68m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.1mm/r 切削深度 ap=1mm 基本时间 Tj=0.6min ④铣沉孔 φ11.05-φ11.12 1.加工设备： 立加 2.工装：塞规，立铣刀 3.切削要素： v=46m/min 主轴转速 n=800r/min 进给量 f=0.1mm/r 切削深度 ap=1mm 切削长度 L=2.7mm 基本时间 Tj=0.2min ⑤攻 M10X1-6H 螺纹 1.加工设备： 立加 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3. 切 削 要 素 ： 查 手 册 {1} 表 2.4-105 进 给 量 f=1mm/r ， v=0.133×60=8 m/min 2.4ap=0.5mm，主轴转速：v=nπd/1000 得 n=200 r/min 所有的基本时间 Tj=1.2min
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4.8 工序 80 设计
工序 80 钻攻锥螺纹 ①钻孔 Φ8-Φ8.3 1.加工设备：立钻 2.工装：游标卡尺，阶梯钻 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-38 取 f=0.25 mm/r。 {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-41 切削速度 v=0.8×60=48m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速：v=nπd/1000 得 n=500r/min 切削长度 L=35mm 基本时间 Tj=1min ②攻 NPT1/8-27 锥螺纹 1.加工设备：立钻 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-41 切削速度 v=0.8×60=8m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速：v=nπd/1000 得 n=500r/min 基本时间 Tj=0.3min ap=0.6mm ap=4.1mm
4.9 工序 90 设计
工序 90 钻深孔 1.加工设备：摇臂钻 2.工装：孔位检具，抛物钻 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-41 切削速度 v=0.61×60=36.6m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速 v=nπd/1000 得 n=1400r/min 切削长度 L=255mm 基本时间 Tj= =0.08min ap=3.8mm
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4.10 工序 100 设计
工序 100 攻油缸面四孔 1.加工设备：摇臂钻 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-38 取 f=1.5mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-41 切削速度 v=0.41×60=24.6m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速 v=nπd/1000 得 n=90r/min 切削深度 ap=0.75mm 切削长度 L=23mm 基本时间: Tj==0.8min
4.11 工序 110 设计
工序 110 攻侧盖面四孔 1.加工设备：摇臂钻 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3.切削要素：查手册{1}表 2.4-38 取 f=1.5mm/r {1}表 2.4{1} 查手册{1}表 2.4-41 切削速度 v=0.41×60=36m/min {1}表 2.4{1} 主轴转速 v=nπd/1000 得 n=90r/min 切削深度 ap=0.75mm 切削长度 L=19mm 基本时间: Tj==0.8min
4.12 工序 120 设计
工序 120 钻攻下腔油孔 ①钻中心孔 φ6.3 1.加工设备： 立钻 2.工装：中心钻
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3.切削要素：切削速度 v=146m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=3.2mm 基本时间 Tj=0.2min ②钻 φ17.8 孔 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，四韧阶梯钻 3.切削要素：切削速度 v=126m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=8.9mm 切削长度 L=23mm 基本时间 Tj=0.2min ③锪油孔平面 φ31 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，锪刀 3.切削要素：切削速度 v=56m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=4.5mm 切削长度 L=69mm 基本时间 Tj=0.4min ④铰油孔 φ18.376-φ18.676 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，铰刀 3.切削要素：切削速度 v=36m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r
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切削深度 ap=0.3mm 切削长度 L=18mm 基本时间 Tj=0.3min ⑤攻螺纹 M20X1.5-6H 1.加工设备： 立钻 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3.切削要素：切削速度 v=26m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=1.5mm/r 切削深度 ap=0.7mm 切削长度 L=15mm 基本时间 Tj=0.4min
4.13 工序 130 设计
工序 130 钻攻上腔油孔 ①钻中心孔 φ6.3 1.加工设备： 立钻 2.工装：中心钻 3.切削要素：切削速度 v=146m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=3.2mm 基本时间 Tj=0.2min ②钻 φ17.8 孔 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，四韧阶梯钻 3.切削要素：切削速度 v=126m/min 主轴转速 n=500r/min
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进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=8.9mm 切削长度 L=23mm 基本时间 Tj=0.2min ③锪油孔平面 φ31 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，锪刀 3.切削要素：切削速度 v=56m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=4.5mm 切削长度 L=69mm 基本时间 Tj=0.4min ④铰油孔 φ18.376-φ18.676 1.加工设备： 立钻 2.工装：游标卡尺，铰刀 3.切削要素：切削速度 v=36m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=0.25mm/r 切削深度 ap=0.3mm 切削长度 L=18mm 基本时间 Tj=0.3min ⑤攻螺纹 M20X1.5-6H 1.加工设备： 立钻 2.工装：螺纹塞规，丝锥 3.切削要素：切削速度 v=26m/min 主轴转速 n=500r/min 进给量 f=1.5mm/r 切削深度 ap=0.7mm
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切削长度 L=15mm 基本时间 Tj=0.4min
4.14 工序 140 设计
工序 140 铣标记面 1.加工设备：立铣 2.工装：高度尺，铣刀 3.切削要素：切削速度 v=68m/min 主轴转速 n=235r/min 进给量 f=1.08mm/r 切削深度 ap=2mm 基本时间 Tj=0.2min
4.15 工序 150 设计
工序 150 清洗 1.温度：80°C-90°C 2.时间：3min
4.16 工序 160 设计
工序 160 去
毛刺 1.三凸台两侧边缘毛刺 2.侧盖端面边缘毛刺 3.油缸端面边缘毛刺 4.油缸孔与侧盖孔及摇臂轴孔相贯线处毛刺
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4.17 工序 170 设计
工序 170 滚挤油缸孔 1.加工设备：立钻 2.工装：内径量表，校对规，滚挤头，滚针 3.切削要素：主轴转速 n=355r/min 切削速度 v=60m/min 进给量 f=0.45mm/r
切削深度 ap=0.015mm 基本时间 Tj= L/ｎｆ=2min
4.18 工序 180 设计
工序 180 清洗 1.温度：80°C-90°C 2.时间：3min
4.19 工序 190 设计
工序 190 终检
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镗床夹具总体方案的确定
专用夹具应有合理的定位方案，适合的尺寸、公
夹具设计时，通常应满足以下主要要求： （1）能保证工件的加工精度
差和技术要求，并进行必要的精度分析。 （2）能提高加工效率 所设计的夹具结构在与工件生产纲领相适应的条件下采
用夹紧可靠、快速高效的夹紧机构与传动方式，以缩短辅助时间。 （3）工艺性好 专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检修。专用
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夹具的制造属单件生产。最终精度常由调整或修配保证，夹具上应设置调整或检配结构 （如调整间隙、可修磨的垫片等） （4）使用性好 便。 （5）经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外， 间距操作应简便、省力、安全可靠、排屑、润滑方式及维护方
还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高其在生产中的经济效益。 以上要求有时是相互矛盾的，在设计夹具过程中要全面考虑，使之达到最佳综合 效果。
5.1 设计机床夹具前得准备工作
5.1.1 明确工件的生产要求 工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很 大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床 夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹 紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。
5.1.2 充分理解工件的零件图和工序图
零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，他决定了工件在 机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据。工序图给出了零件本工序的 工序基准、以加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工 表面、决定了机床夹具的定位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位 方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，
定位方案不一定要顶六个自由 度，但是要完全定位。工件的代待加工表面是选择机床，刀具的依据。确定夹紧机构要 依据零件的外形尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与 刀具的运动轨迹相冲突。
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5.1.3 机床夹具的总体形式
机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素 来确定。 （1） 选择导向装置： 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定 装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择。 （2） 确定联接体： 联接体是将装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联 接体的位置，给定位元件、加紧机构留出空间。 （3） 确定夹具体： 夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状） ，保证具有足够的刚性。它 用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。
5.2 夹紧方案和夹紧装置机构的确定
5.2.1 夹紧机构的概述 .2.1 当工件依靠夹具上的定位支撑系统获得了相对于刀具及其导向装置的正确的相对 位置后，还必须依靠夹具上面的夹紧机构来消除工件因受到切削力或者工件自重的作用 而产生的位移或震动，使得工件在加工过程中能继续保持定位所得到的位置。 夹紧机构通常由三个部分组成：夹紧动力部分、中间传动机构和夹紧元件。这三个 部分起着不同的作用：夹紧动力部分用于产生力源，并将作用力传给中间传动机构；中 间传动机构能够改变作用力的方向和大小，即作为增力机构，同时能产生自锁作用，以 保证在加工过程中，当力源消失时，工件在切削力或者震动的作用下仍能可靠夹紧；夹 紧元件则用以承担由中间传力机构传递过来的夹紧力，并且与工件直接接触而执行夹紧 元件。 在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注 意以下几方面的问题： ① 安全性 夹紧机构应具备足够的强度和加紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。 ② 手动夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。
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③ 夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。 ④ 手动夹紧机构应操作灵活、方便。
在设计夹紧机构时，应满足以下的基本要求： 1） 保证加工精度 夹紧机构应能保证工件可靠地接触相应的定位基面， 夹紧后不许 破坏工件的正确位置。 2）保证生产率 夹紧机构应
当具有适当的自动化程度。夹紧动作要求迅速。 3）保证工作可靠——具有自锁性能 夹紧机构除了应当满足产生足够的夹紧力外， 通常还要求具有自锁性能，以保证它的工作可靠。 4）结构紧凑简单 在保证加工精度、满足生产率要求和工作可靠性的原则下，夹紧 力应越小越好，这样可以避免使用庞大而复杂的夹紧机构和减小夹压变形。 5）操作方便，使用安全 由于组合机床生产率较高，操作比较频繁，因此夹紧机构 应当操作方便省力。
5.2.2 夹紧力的确定 （1）.夹紧力作用点的确定 夹紧力的作用点应该选择在定位元件支撑点的作用范围内，以及工件刚度高的位 置。确保工件的定位准确、不变形。 选择加紧力的作用点时应该注意： 1）保证工件在夹紧后保持定位稳定。为此必须避免产生能使工件离开夹具定位表 面的力系和力矩系，夹紧力的作用点应在工件定位支撑面之上，或者落在由支撑块所连 成的面积范围之内。 2）必须保证夹紧后工件的变形最小。为此，夹紧力应作用在工件刚性最好的部位， 即夹紧部位应尽量靠近工件的壁或筋，并要避免设在工件被加工孔的正上方。另外，夹 紧点应该力求对着定位支撑面，辅助支撑尽量布置在接近被加工表面处。 3）为了满足上述两条要求，只有一个夹紧点往往是不够的，因此在多数的情况下 需要对工件进行多点夹压，力求使得工件夹紧得比较稳固。 夹紧力的大小一般按静力平衡条件计算，计算出夹紧力为理论夹紧力。为保证工件 装夹安全可靠，实际夹紧力应等于理论夹紧力乘以系数 K，一般 K=1.5~2.5。各种典型
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夹紧机构的计算方法可参阅《机床夹具手册》 。
、夹紧力方向的确定 （2） 夹紧力方向的确定 、 夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能是工件有脱离定 位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。 夹紧力方向的选择与工件定位基准的位置，工件重力的方向和切削力的方向有着密 切的联系。夹紧力的方向应朝向工件在夹具上定位时的主要基准面，因为这对于保证夹 压后工件定位的稳定和减小工件的夹紧变形都是有利的。 切削力的大小和方向，是确定夹紧力方向的另一个重要的因素。
5.3 零件的工艺规程
零件在工艺规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工，加工中除了需要机床， 刀具量具外，成批生产是还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的联系装置，使工件 相对于机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精
度， 所以机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作， 是加工过程中最活跃的因素之一。
5.4 机床夹具的功能
（1）保证加工精度，工件通过机床夹具进行安装，包含了两层含义：一是工件通过夹 具上的定位元件获得正确的位置，称为定位;二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加 工过程中保持不变，称为夹紧，这样，就可以保证工件加工表面的位置精度，且精度稳 定。 （2）提高生产率，使用夹具来安装工件，可以减少划线，找正，对刀等辅助时间，采 用多件，多工位夹具，以及气动，液压动力基金装置，可以进一步减少辅助时间，提高 生产率。 （3）扩大加床的使用范围，有些机床夹具是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的 功能和使用范围。如在车床床鞍上镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。
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（4）减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
5.5 机床夹具应满足的条件
（1）保证加工精度，这是必须做到的最基本要求，其关键是正确的定位，夹紧和导向 方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 （2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应，在大批量生产时，尽量采用快速，高效 的定位，夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求，在中，小批量生 产时，夹具应有一定的可调性，一适应多品种工件的加工。 （3）安全，方便，减轻劳动强度，机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置、 要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便、大 批量生产和加工笨重工件时，更需要减轻工人的劳动强度。 （4）排屑顺畅，机床夹具中积累切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量时工件和 夹具产生热变形，影响加工精度，清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设 计中要给予排屑问题充分的重视。 （5）机床夹具应有良好的强度，刚度和结构工艺性，加床夹具设计时，要方便制造， 检测，调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。
5.6 机床夹具的类型
（1）通用夹具 例如车床上的卡盘，铣床上的平口钳，分度头，平面磨床上的电磁吸盘等，这些夹 具通用性强，一般不需要调整就可适应多种工件的安装加工，在单件小批生产中广泛应 用。 （2）专用夹具 因为它是用于某一特定工件特定工序的夹具，称为专用夹具。专用夹具广泛用于成 批生产和大批生产中。 （3）可调整夹具和成组夹具 这一类夹具的特点具有一定的可调性，或称“柔性”夹具中部分元件可更换，
部分 装置可调整， 以适应不同工件的加工。 可调整夹具一般适用于同类产品不同品种的生产，
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略作更换调整就可用来安装不同品种的工件。 成组夹具适用于一组尺寸相似， 结构相似， 工艺相似工件的安装和加工，在多品种，中小批量生产中有广泛应用的前景。 （4）组合夹具 它是由一系列的标准化元件组装而成，标准元件有不同的形状，尺寸和功能，其配 合部分有良好互换性和耐磨性。使用时，可根据被加工工件的结构和工序要求，选用适 当元件进行组合联接，形成一专用夹具。用完后可将元件拆卸，清洗，涂油，入库，以 备后用。它特别适合单件小批生产中位置精度要求较高的工件的加工。 （5）随行夹具 这是一类在自动线和柔性制造系统中使用的夹具。它既要完成工件的定位和夹紧，又 要作为运载工具将工件在机床间进行传递。传送到下一道工序的机床后，随行夹具应能 在机床上准确的定位和可靠的夹紧。一条生产线上有许多随行夹具，每个随行夹具随着 工件经历生产线的全过程，然后卸下已加工的工件，装上新的待加工工件，循环使用。
5.7 镗床夹具总体方案最终确定
转向器壳体是壳类零件，主要加工孔系。我要设计的是工序 40 的精镗油缸孔的专 用夹具的方案。本道工序在卧式加工中心上加工。在加工过程中，以已加工完得侧盖面 和 2 个大梁孔作为定位基准， （这样，既符合基准重合原则，又符合基准统一原则。 ）定 位元件选择固定圆柱销和菱形圆柱销，这样，侧盖面限制了 Z 的移动和 XY 的转动，固 定圆柱销限制了 XY 的移动，菱形销限制了 Z 的转动，属于完全定位，此定位是合理的。 （1）选择定位元件 按照六点定位原理的原则，确定定位方案。 1) 本工序需加工的项目 对工件的工序图进行分析，明确本工序需要加工的内容： 保证加工孔的尺寸、位置精度。 2) 本工序前已加工完成的表面 大梁孔 2-Φ23 侧盖面
按有关标准正确选择定位元件或定位元件的组合。在机床夹具的使用过程中，工件 的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便 机床夹具的维修和维护。
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3) 选择定位方式 由图可知要求工件钻 Φ23 的孔， 我以 2-Φ23 的大梁孔和转向器壳体侧盖面作为定位 基准，采用平面、圆柱销和菱形销，限制了 6 个自由度。 （2）选择刀具导向装置： 孔 Φ23 的加工精度可采用钻孔的工艺方案。 为了保证孔的
加工精度， 故采用钻模板。 （3）选择夹紧机构 为了保证定位精度，主夹紧力的作用点应在主定位点的支承范围内，故夹紧机构选 择螺母。 （4）夹具的总体形式 1）使用一个固定圆柱销和一个菱形圆柱销将转向器壳体的侧盖面与夹具体紧密连 接，同时两销必须与夹具体采用 Φ23H7/r6 过盈配合。 2）将零件的侧盖面压在定位板上，用一个螺栓穿过第三个大梁孔，用螺母将工件 夹紧。
夹具精度的验算
（1）影响精度的因素 影响工件加工表面位置精度的因素有三个方面，工件在夹具中的安装误差，夹具在机床 上的对定误差，加工误差，夹具精度的验算主要是验算工件在夹具中的安装误差，其他 两项可以在夹具安装或加工过程中调整。夹具精度应不大于工件的允差的 2/3 为合格， 我设计的夹具一面两孔为定位基准，两孔中心距为 176+0.02，根据概率法计算总的定位 误差小于工件的允差的 2/3 为合格。 （2）精度标注 标注必要的尺寸、配合、公差。 (1)夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 (2)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 (3)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置 尺寸和形位公差。
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定位误差的分析
（1）定位误差 1）工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大 小，它是由三部分因素产生的； 2）夹具带着工件安装在机床上，相对机床主轴或运动导轨的位置误差也称对定误差。 3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力，受热变形，切削振动等原因 引起的误差。 其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。 （2）产生定位误差的原因 1）平面定位情形，夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反应到 被加工表面的位置上去，所产生的定位误差称之为基准转换误差。 2）定位基准面与定位元件表面的形状误差。 3）导向元件，对刀元件与定位元件间的位置误差。 4）夹紧力使工件或夹具产生变形，产生位置误差。 5）夹具在机床上的安装误差。 6）定位元件与定位元件间的位置误
设计方案的论证
（1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用钻床加工比较合理，因此加工 方向是垂直面的。 （2）工件主要定位部分为底面及底面上两孔，因此我采用一面两销定位限制 6 个自由 度。六点定位属于完全定位，此定位方式是合理的。 （3）最后，对整个夹紧方案分析得出，
夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。
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湖北汽车工业院科技学院毕业（设计） 湖北汽车工业院科技学院毕业（设计）论文 结 论
汽车转向器壳体零件的设计，采用了目前广泛采用的机械加工设备—加工中心，刀 具为目前流行的硬质合金涂层刀具，通过对误差和生产节拍的分析，可满足精度和生产 批量的要求，同时，企业有条件引进加工时所需要的设备，而且对于系列产品的生产， 更换零件型号时设备不需要做太大的调整，满足大批量多品种的生产要求，因此本课题 设计可用于生产现场经实践检验。 本次毕业设计在陈老师的指导和自己的努力下，最终完成了理论上的设计，回过头 来重新整理一遍，发现存在一些潜在的问题。 1 工序参数的确定 各工序的相关参数都应通过查表计算求得，应有详细的过程，但由于时间关系，部 分工序的详细计算过程已经省略。 2 夹具的设计 夹具的设计不够详细， 还应包括对刀方案的设计、 传动装置等。 整套夹具通过验算， 理论上符合要求，但夹紧过程中气缸可能存在夹紧不同步的问题，误差可能在允许的范 围之外，这时需要对夹具的设计进行调整，采用底面的“一面两销”来定位，由于设计 到整个工艺方案，问题比较复杂，这里不做具体分析。 总之，本次设计除未经实践检验外，总体上来说满足了设计要求，适应机械加工 的现状和发展趋势。
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致 谢
在指导老师和各位专业老师的帮助下，通过这几个月的毕业设计，我对机械加工制造 方面的专业知识有了更深的了解。针对“转向器壳体的工艺”这一课题，我查阅了大量有 关机械制造工艺设计和夹具设计的参考资料，对我的设计方案进行反复的推敲、筛选，它 们不仅要符合加工尺寸要求，还要保证加工的精度。 我在设计转向器壳体的工艺时，考虑到零件的几何形状比较复杂，而且需加工平面的 位置与定位基准面大部分成一定的角度，在设计中为保证加工的精度，我尽量使加工表面 在水平或垂直面上。根据粗基准的选择原则，我选择不需要加工的壳体侧盖面相对的铣出 来的凸台作为粗基准，加工侧盖面和三个大梁孔平面，为后续工序的加工做准备。由于是 大批量生产，我选择一面两销定位，这种定位方式符合基准统一的原则。 通过工艺设计和夹具设计，我学会了怎样运用已学的专业知识（如金属切削刀具，机 床夹具设计，机械制造工艺学等等） ，根据实际加工要求，去完成工艺的设计。我相信我 的设计方案是切实可行的，因为它是经过大量的理
论计算，资料的查阅和老师的帮助完成 的。通过这次毕业设计，我学会了怎样去完成一项工程设计的方法、过程，学会了怎样去 查阅有关参考资料，怎样用已学的知识去进行工程计算，运用 CAD 进行绘图的能力也得到 大幅度的提高。总之，通过本次毕业设计，我的受益非浅，我感到我已初步具备了独立进 行机械装备设计的能力，为我今后从事的工作，打下了结实的基础。 最后，我衷心感谢陈老师，谢谢您对我真诚无私的帮助。
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参考文献
[1] 李洪主编.机械加工工艺手册[M].北京:北京出版社,1990 [2] 候家驹主编.汽车制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,1991 [3] 刘友才等主编.机床夹具设计[M]. 北京:机械工业出版社,1994 [4] 龚定安主编．机床夹具设计．西安：陕西科学技术出版社，1999 [5] 孟少农主编.机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社,1992 [6] 王先逵主编.机械加工工艺手册[M]（第 2 版）.北京：机械工业出版社，2007 [7] 侯家驹主编．汽车制造工艺学[M]（第 3 版） ．北京：机械工业出版社，1991 [8] 李庆余主编.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2003 [9] 冯辛安等主编.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2005 [10] 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，1996 [11] 肖继德 陈宁平主编.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，2007 [12] 上海柴油机厂工艺设备研究所编.金属切削机床夹具设计手册.北京：机械工业出版社， 2005 [13] 黄如林等主编.切削加工简明实用手册.北京：化学工业出版社，2004 [14] 南京市机械研究所主编.金属切削机床夹具图册.北京：机械工业出版社，1984 [15]艾兴 肖诗纲主编 切削用量简明手册 北京：机械工业出版社，1998 [16] 唐金松主编.简明机械设计手册[M].上海:上海科学技术出版社,2000
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