变速箱壳体铣面夹具设计答辩稿
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w w
图（5）
• 带入公式得 • 由此可知我们所设计的夹具满足以上要求.
2 0.0312 0.0032 2 x0.0012 0.0315 T 3
• 11.2减少误差分析
• • 第一，在机床上找正夹具的位置； 第二，定位件装在夹具体上以后再最后加 工定位件的工作表面； • 第三，夹具安装在机床上以后再加工定位 件的工作表面。
四．对加工工件进行工艺分析
在铣削端面前，变速箱的上下表面已 加工好，俩定位孔也保证了精度。具体为 上下表面加工精度为平面度0.36，粗糙度为 3.2，俩表面间的距离为168.45mm；而俩 孔则是先打中心孔，然后再钻孔，再扩孔 最后再用绞刀精加工至10.3mm。在铣削侧 端面前根据所给任务的要求，直接铣削加 工其表面粗糙度为6.3。
1.1 0.8 1.1 0.95 P p z P
P
P
p
z
p
0 .8
p
b
736
• 另外查《材料力学》笔记其中为取 700MPa • 查《金属切削手册》表9-7、9-9、9-10和 9-12可取=0.4, • 铣削直径d为100mm，f 齿数取10，工件铣 削深度B为10mm，铣削宽度d取80mm。 • 将以上数据带入切削力公式得 • P= C a f d B zK • 带入数据得得P= 1554N
z
1.1 0.8 1.1 0.95 P p z P
九、夹紧力的计算
• 按照我们的设计的工件和夹具的特点， • 查《机械夹具设计手册》可得其受力分析 图（3）
•
图（3）
• 由理论力学力矩知识可知：选的力矩 M 方 向为正方向得 M M + M =0 其中f=uW KxPxL 即得：W = uxH l • 其中K为安全系数，P为切削力 • u为夹紧元件与工件间的摩擦系数 • L、H、l为工件的大致受力尺寸 • 其中L=89.243mm • H=165.34mm • L=50.05mm
•
, 另外夹具的精度必须 满足 其中是定位误差： D =0.031 • 是基准位置误差：j =0.003 S =0.010 • S 是塞尺的制造误差： • G 是对刀块工作表面至定位元件的尺寸公 G =0.010 差： • 其中他们之间的关系如图（5）
D 2 w j 2 w S 2 G 2 2 T 3 j w
1 min 2 min
J (W )
' D W1 D1 d 1 1 min
'
J W
1
D 1
d 1
1 min
D 2
d2
2 mian
重合
d 1
• 带入基准误差公式得 =0.018+0.008+0.005 • =0.031 • 则定位误差 = + =0.031+0.004 • =0.035<0.2T
二、设计任务
• 本次设计的题目为题目：变速箱壳体铣面夹具设计 • 也就是设计一个变速箱壳体铣面手动可调夹具，壳体为铸件，材料为 铸铁，要求 要求年生产能力为 5000件为中批生产。 具体如图下（1）： •
•
图（1）
三．铣床夹具的主要类型与特点
3.1 铣床夹具的主要类型
铣床专用夹具主要用于加工零件上的平面、 沟槽、缺口、花键，直线成型面和立体成 型面等，由于在铣削加工中，多数情况是 夹具好工作台一起做送进运动，而夹具的 整体结构又在很大程度上取决于铣加工的 送进方式，因此铣床夹具可分为直线送进 式，圆周送进式和沿曲线靠模送进式三种 类型。
按照工件的尺寸，可设压板的长、高、宽 分别为160mm、25mm、44mm，再由撑杆 和支柱杆的尺寸大小，可选M20x1.8的平底 其中夹紧图（4）如下
图（4）
八、切削力的计算
• • • • 我们此次加工面为平面，工件材料为铸铁 故查《现代机床夹具设计》表4-20得 切削力P= C a f d B zK C 为在高 同理其中由一直条件查表4-20可得C =294, 速钢铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系 a 为铣削深度，mm； f 为每齿进给量，mm；d 数； 为铣刀直径，mm；B为铣削宽度，mm;z为铣刀齿 k 为用高速钢铣刀铣削时,考虑工件材料机械性 数； 能笔筒的修正系数。其中k = 0.939
十二、夹具的工作原理简介
• 接下来我们来简述一下夹具的工作原理：夹具体 首先固结在机床上，并用底面安装定向键用于与 铣床工作台定位；其次，通过定位块分别与夹具 体和工件固结，形成一面；然后通过菱形销和圆 柱销将工件固结在定位块上，期间，菱形销与圆 柱销的中心连线应垂直菱形销的长边，从而形成 一面俩销的定位原则；再通过旋动螺母来左右移 动夹板来对工件形成夹紧，通过前者的定位和后 面的夹紧从而达到了装夹；最后，开始对工件进 行铣切加工。由此我们这次设计的夹具的Pro-E装 配图如图（6）
W
k
P
W
k
f
k
k
• 查《现代机械机床夹具设计》表4-21知安全 系数K= K x K xK xK xK xK x K 其中 K为考虑工件 材料及加工余量均匀性的基本安全系数 其 值取1.2-1.5 • K 为加工性质系数 精加工其取值为1.0 • K 为刀具钝化系数 其取值为1.0到1.9 • K 为切削特点系数 断续切削其值为1.2 • K 为夹紧的稳定性系数 手动夹紧其值为1.3 • K 为手动夹紧时的手柄位置 其值操作方便为 1.0
3.2 铣床夹具的特点
第一，铣削通常为断续切削，且加工余 量较大，切削力较大而方向随时可能变化， 因此夹具整体应有足够的刚度和强度；第 二，夹紧装置应有足够的刚度和强度，保 证必须的夹紧力；第三，夹紧力应作用在 工件刚度较大的部位上，工件与主要定位 元件的定位表面接触刚度要大；第四，夹 具结构应使切屑和冷却液能顺利排出，必 要时应开排屑孔等等。
图（4）
十一、夹具精度计算以及减少误差的方法
•
• 11.1 夹具的精度计算 机床夹具是用于保证工件相对于刀具的正确位置的，而 产品的加工精度主要取决于机械加工过程中工件与刀具之 间的相对位置，所以夹具精度直接影响产品的质量。夹具 设计中，为了保证制造精度，必须将工件定位在一个合适 的位置，并在一个或多个加工工序中保持位置不发生变化 ，首先应选择好定位表面，其次应考虑定位点的合理分布 。定位件的位置不准确，必然造成工件定位和方位的变化 ，进而引起工件产生几何误差，因此设计时必须认真分析 、综合考虑各个方面因素。又因为工件加工时，各项误差 都是独立的随机变量，所以总加工误差
6.2 定位误差计算
对于一面俩销的定位，如下图（3）是俩 销反向移动
图（3）
• 查《机床夹具设计手册》表1-1-12得 • 基准位移误差： tan • 基准转角误差： 2L 同理当圆柱销与菱形销移动方向相同时有 • 基准位移误差： tan • 基准转角误差： 2L • 其中式中为第一定位孔的公差，为圆柱销的公差 • 为第一定位孔的公差，为圆柱销的公差 • 为第一定位孔与圆柱销间的最小间隙
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• •
• •
• •
为仅有力矩使工件回转时，工件与支承 面接触的情况系数 接触点稳定其值为1.0 另外刀具铣削力P查《机械夹具设计手册》 和相应计算可知切削力P大概为1550N 代入安全系数公式可知 K= K x K xK xK xK xK x K =1.25x1.0x1.45x1.2x1.3x1.0x1.0 =2.8275 KxPxL W 带入夹紧力公式可得 = uxH l
D W1 D1 d 1 1 min
1 D 1 d 1 1 min D 2 d2 2 mian J W
' D W1 D1 d 1 1 min
'
J W
1
D 1
d 1
1 minD 2 d2 2 mian
d 1
D1
D2
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• 为第一定位孔与圆柱销间的最小间隙 • 为第二定位孔与圆柱销间的最小间隙 • 为转角误差 • 同理当圆柱销与菱形销移动方向相同时有 • 基准位移误差： tan 基准转角误差： 2L • 而基准不重合误差为 =0.5 =0.5x0.008=0.004 H7 • 圆柱销与定位孔 1的配合为g 6 ,菱形销与定位孔 H7 2间的配合为 g 6 ,都是为过盈配合又因为圆柱销 的尺寸为10.20 ，菱形销的尺寸为10.17
D W1 D1 d 1 1 min
D W
重合
J W tan
1
D d 1 min D d 2 mian
1 1 2 2
• =tan • =0.0172度 综上可知，这次的定位方案符合 要求
1
0.031 0.031 2 x106.02
2L
七、夹紧方案设计
• 我们所加工的工件需六点定位，工件三个 方向都要被夹紧，若三方向分别设置夹紧 机构，则夹具复杂且操作不便，为简化操 作，其结构由底板、可调支柱，压缩弹簧 ，移动压板、平垫圈，双头螺杆等组成。 在工件夹紧前，先旋松平底螺母，使压板 松动向左右移动，再将工件放置在加工位 置出，而后定位之后，再将移动压板放置 正确位子，最后再拧紧螺母即可。
5.2 夹具体与机床的定位
• 夹具体与机床的定位是通过俩个定向键与T 型槽同侧、内六角圆柱体螺钉以及T型螺杆 与压板将夹具固定在机床上，完成定位。
• 如图（2）所示
•
图（2）
六、定位误差分析与计算
6.1定位误差分析 在机械加工中，产生加工误差的因素很 多， 工件逐个在夹具中定位时，各个工件 的位置不一致的原因主要是基准不重合， 而基准不重合又分为俩种情况：一是定位 基准与限位基准不重合产生的基准位移误 差；二是定位基准与工序基准不重合产生 的基准不重合误差。
K
0
十、夹具体设计
夹具体是夹具的基础件。在夹具体上， 要安装组成该夹具所需要的各种元件、机 构和装置等。设计时应满足以下基本要求： 1、应有足够的强度和刚度； 2、结构简单，具有良好的工艺性； 3、尺寸要稳定； 4、便于排屑。
由此，根据所铣削工件的尺寸、俩面一销的定位方案 和刀具的对刀方式与夹紧力的作用点和方向以及其 他组成部分的结构形式等来确定夹具体的形式和结 构，则推知夹具体的尺寸长为430mm，宽200，厚 24mm，如图（4）所示
各位老师、同学 大家上午好！
题目：变速箱壳体铣面夹具设计
--江西农业大学2014届毕业设计
学 姓 院： 工 名： 学 院
学
号： 20101137
专 业：机械设计制造及其自动化 年 级：机制104班 指导教师：
一.前言
“工欲善其事，必先利其器”，这是我国历 史上劳动人民在生产斗争中对工具重要性所做出 的结论。在现代化生产中，夹具（工艺设备）的 作用也是如此。 机床夹具在机械加工中起着十分重要的作用： 第一，缩短辅助时间，提高生产效率，降低加工 成本。第二，保证加工精度，稳定加工质量。第 三，降低对工人的技术要求，减轻工人劳动强度， 保证生产安全等。由此可知，机床夹具的设计和 运用是改良工艺技术的重要途径之一。
K6
0
1
2
3
4
5
6
k
• = =4928.62471N • 我们此次采用的夹紧方式是螺旋夹紧机构 ，查《机械夹具设计手册》表1-2-25有当手 柄长度为240mm，作用力为100N时螺母的 夹紧力W =7950N • 由此可知 W W , 因此夹紧机构满足加工所 需夹紧力，故此设计是可行的。
0
2.8275x1554 x89.243 0.16 x165.34 55
五．定位方案设计
5.1 工件与夹具体的定位
工件与夹具体的定位是通过定位块简介来实 现的。定位块是通过本身的下面与夹具体的地面 贴合和四个内6角圆柱头螺钉、村套与底板镶嵌而 实现定位的。而定位块与工件的定位，以定位块 上表面限制工件Z方向的移动、X方向方向转动以 及Y方向的转动；以工件上内孔1作为轴线的定位 基准，圆柱销1限制X方向的移动及Y方向的移动 俩个自由 度。菱形销2则限制Z方向的转动的自由 度。另外菱形销与圆柱销的中心连线必须和菱形 销长轴垂直，从而达到完全定位，我们称这种定 位为‘一面二销’定位。
图（5）
• 带入公式得 • 由此可知我们所设计的夹具满足以上要求.
2 0.0312 0.0032 2 x0.0012 0.0315 T 3
• 11.2减少误差分析
• • 第一，在机床上找正夹具的位置； 第二，定位件装在夹具体上以后再最后加 工定位件的工作表面； • 第三，夹具安装在机床上以后再加工定位 件的工作表面。
四．对加工工件进行工艺分析
在铣削端面前，变速箱的上下表面已 加工好，俩定位孔也保证了精度。具体为 上下表面加工精度为平面度0.36，粗糙度为 3.2，俩表面间的距离为168.45mm；而俩 孔则是先打中心孔，然后再钻孔，再扩孔 最后再用绞刀精加工至10.3mm。在铣削侧 端面前根据所给任务的要求，直接铣削加 工其表面粗糙度为6.3。
1.1 0.8 1.1 0.95 P p z P
P
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0 .8
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• 另外查《材料力学》笔记其中为取 700MPa • 查《金属切削手册》表9-7、9-9、9-10和 9-12可取=0.4, • 铣削直径d为100mm，f 齿数取10，工件铣 削深度B为10mm，铣削宽度d取80mm。 • 将以上数据带入切削力公式得 • P= C a f d B zK • 带入数据得得P= 1554N
z
1.1 0.8 1.1 0.95 P p z P
九、夹紧力的计算
• 按照我们的设计的工件和夹具的特点， • 查《机械夹具设计手册》可得其受力分析 图（3）
•
图（3）
• 由理论力学力矩知识可知：选的力矩 M 方 向为正方向得 M M + M =0 其中f=uW KxPxL 即得：W = uxH l • 其中K为安全系数，P为切削力 • u为夹紧元件与工件间的摩擦系数 • L、H、l为工件的大致受力尺寸 • 其中L=89.243mm • H=165.34mm • L=50.05mm
•
, 另外夹具的精度必须 满足 其中是定位误差： D =0.031 • 是基准位置误差：j =0.003 S =0.010 • S 是塞尺的制造误差： • G 是对刀块工作表面至定位元件的尺寸公 G =0.010 差： • 其中他们之间的关系如图（5）
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• 带入基准误差公式得 =0.018+0.008+0.005 • =0.031 • 则定位误差 = + =0.031+0.004 • =0.035<0.2T
二、设计任务
• 本次设计的题目为题目：变速箱壳体铣面夹具设计 • 也就是设计一个变速箱壳体铣面手动可调夹具，壳体为铸件，材料为 铸铁，要求 要求年生产能力为 5000件为中批生产。 具体如图下（1）： •
•
图（1）
三．铣床夹具的主要类型与特点
3.1 铣床夹具的主要类型
铣床专用夹具主要用于加工零件上的平面、 沟槽、缺口、花键，直线成型面和立体成 型面等，由于在铣削加工中，多数情况是 夹具好工作台一起做送进运动，而夹具的 整体结构又在很大程度上取决于铣加工的 送进方式，因此铣床夹具可分为直线送进 式，圆周送进式和沿曲线靠模送进式三种 类型。
按照工件的尺寸，可设压板的长、高、宽 分别为160mm、25mm、44mm，再由撑杆 和支柱杆的尺寸大小，可选M20x1.8的平底 其中夹紧图（4）如下
图（4）
八、切削力的计算
• • • • 我们此次加工面为平面，工件材料为铸铁 故查《现代机床夹具设计》表4-20得 切削力P= C a f d B zK C 为在高 同理其中由一直条件查表4-20可得C =294, 速钢铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系 a 为铣削深度，mm； f 为每齿进给量，mm；d 数； 为铣刀直径，mm；B为铣削宽度，mm;z为铣刀齿 k 为用高速钢铣刀铣削时,考虑工件材料机械性 数； 能笔筒的修正系数。其中k = 0.939
十二、夹具的工作原理简介
• 接下来我们来简述一下夹具的工作原理：夹具体 首先固结在机床上，并用底面安装定向键用于与 铣床工作台定位；其次，通过定位块分别与夹具 体和工件固结，形成一面；然后通过菱形销和圆 柱销将工件固结在定位块上，期间，菱形销与圆 柱销的中心连线应垂直菱形销的长边，从而形成 一面俩销的定位原则；再通过旋动螺母来左右移 动夹板来对工件形成夹紧，通过前者的定位和后 面的夹紧从而达到了装夹；最后，开始对工件进 行铣切加工。由此我们这次设计的夹具的Pro-E装 配图如图（6）
W
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• 查《现代机械机床夹具设计》表4-21知安全 系数K= K x K xK xK xK xK x K 其中 K为考虑工件 材料及加工余量均匀性的基本安全系数 其 值取1.2-1.5 • K 为加工性质系数 精加工其取值为1.0 • K 为刀具钝化系数 其取值为1.0到1.9 • K 为切削特点系数 断续切削其值为1.2 • K 为夹紧的稳定性系数 手动夹紧其值为1.3 • K 为手动夹紧时的手柄位置 其值操作方便为 1.0
3.2 铣床夹具的特点
第一，铣削通常为断续切削，且加工余 量较大，切削力较大而方向随时可能变化， 因此夹具整体应有足够的刚度和强度；第 二，夹紧装置应有足够的刚度和强度，保 证必须的夹紧力；第三，夹紧力应作用在 工件刚度较大的部位上，工件与主要定位 元件的定位表面接触刚度要大；第四，夹 具结构应使切屑和冷却液能顺利排出，必 要时应开排屑孔等等。
图（4）
十一、夹具精度计算以及减少误差的方法
•
• 11.1 夹具的精度计算 机床夹具是用于保证工件相对于刀具的正确位置的，而 产品的加工精度主要取决于机械加工过程中工件与刀具之 间的相对位置，所以夹具精度直接影响产品的质量。夹具 设计中，为了保证制造精度，必须将工件定位在一个合适 的位置，并在一个或多个加工工序中保持位置不发生变化 ，首先应选择好定位表面，其次应考虑定位点的合理分布 。定位件的位置不准确，必然造成工件定位和方位的变化 ，进而引起工件产生几何误差，因此设计时必须认真分析 、综合考虑各个方面因素。又因为工件加工时，各项误差 都是独立的随机变量，所以总加工误差
6.2 定位误差计算
对于一面俩销的定位，如下图（3）是俩 销反向移动
图（3）
• 查《机床夹具设计手册》表1-1-12得 • 基准位移误差： tan • 基准转角误差： 2L 同理当圆柱销与菱形销移动方向相同时有 • 基准位移误差： tan • 基准转角误差： 2L • 其中式中为第一定位孔的公差，为圆柱销的公差 • 为第一定位孔的公差，为圆柱销的公差 • 为第一定位孔与圆柱销间的最小间隙
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为仅有力矩使工件回转时，工件与支承 面接触的情况系数 接触点稳定其值为1.0 另外刀具铣削力P查《机械夹具设计手册》 和相应计算可知切削力P大概为1550N 代入安全系数公式可知 K= K x K xK xK xK xK x K =1.25x1.0x1.45x1.2x1.3x1.0x1.0 =2.8275 KxPxL W 带入夹紧力公式可得 = uxH l
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• 为第一定位孔与圆柱销间的最小间隙 • 为第二定位孔与圆柱销间的最小间隙 • 为转角误差 • 同理当圆柱销与菱形销移动方向相同时有 • 基准位移误差： tan 基准转角误差： 2L • 而基准不重合误差为 =0.5 =0.5x0.008=0.004 H7 • 圆柱销与定位孔 1的配合为g 6 ,菱形销与定位孔 H7 2间的配合为 g 6 ,都是为过盈配合又因为圆柱销 的尺寸为10.20 ，菱形销的尺寸为10.17
D W1 D1 d 1 1 min
D W
重合
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• =tan • =0.0172度 综上可知，这次的定位方案符合 要求
1
0.031 0.031 2 x106.02
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七、夹紧方案设计
• 我们所加工的工件需六点定位，工件三个 方向都要被夹紧，若三方向分别设置夹紧 机构，则夹具复杂且操作不便，为简化操 作，其结构由底板、可调支柱，压缩弹簧 ，移动压板、平垫圈，双头螺杆等组成。 在工件夹紧前，先旋松平底螺母，使压板 松动向左右移动，再将工件放置在加工位 置出，而后定位之后，再将移动压板放置 正确位子，最后再拧紧螺母即可。
5.2 夹具体与机床的定位
• 夹具体与机床的定位是通过俩个定向键与T 型槽同侧、内六角圆柱体螺钉以及T型螺杆 与压板将夹具固定在机床上，完成定位。
• 如图（2）所示
•
图（2）
六、定位误差分析与计算
6.1定位误差分析 在机械加工中，产生加工误差的因素很 多， 工件逐个在夹具中定位时，各个工件 的位置不一致的原因主要是基准不重合， 而基准不重合又分为俩种情况：一是定位 基准与限位基准不重合产生的基准位移误 差；二是定位基准与工序基准不重合产生 的基准不重合误差。
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十、夹具体设计
夹具体是夹具的基础件。在夹具体上， 要安装组成该夹具所需要的各种元件、机 构和装置等。设计时应满足以下基本要求： 1、应有足够的强度和刚度； 2、结构简单，具有良好的工艺性； 3、尺寸要稳定； 4、便于排屑。
由此，根据所铣削工件的尺寸、俩面一销的定位方案 和刀具的对刀方式与夹紧力的作用点和方向以及其 他组成部分的结构形式等来确定夹具体的形式和结 构，则推知夹具体的尺寸长为430mm，宽200，厚 24mm，如图（4）所示
各位老师、同学 大家上午好！
题目：变速箱壳体铣面夹具设计
--江西农业大学2014届毕业设计
学 姓 院： 工 名： 学 院
学
号： 20101137
专 业：机械设计制造及其自动化 年 级：机制104班 指导教师：
一.前言
“工欲善其事，必先利其器”，这是我国历 史上劳动人民在生产斗争中对工具重要性所做出 的结论。在现代化生产中，夹具（工艺设备）的 作用也是如此。 机床夹具在机械加工中起着十分重要的作用： 第一，缩短辅助时间，提高生产效率，降低加工 成本。第二，保证加工精度，稳定加工质量。第 三，降低对工人的技术要求，减轻工人劳动强度， 保证生产安全等。由此可知，机床夹具的设计和 运用是改良工艺技术的重要途径之一。
K6
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• = =4928.62471N • 我们此次采用的夹紧方式是螺旋夹紧机构 ，查《机械夹具设计手册》表1-2-25有当手 柄长度为240mm，作用力为100N时螺母的 夹紧力W =7950N • 由此可知 W W , 因此夹紧机构满足加工所 需夹紧力，故此设计是可行的。
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五．定位方案设计
5.1 工件与夹具体的定位
工件与夹具体的定位是通过定位块简介来实 现的。定位块是通过本身的下面与夹具体的地面 贴合和四个内6角圆柱头螺钉、村套与底板镶嵌而 实现定位的。而定位块与工件的定位，以定位块 上表面限制工件Z方向的移动、X方向方向转动以 及Y方向的转动；以工件上内孔1作为轴线的定位 基准，圆柱销1限制X方向的移动及Y方向的移动 俩个自由 度。菱形销2则限制Z方向的转动的自由 度。另外菱形销与圆柱销的中心连线必须和菱形 销长轴垂直，从而达到完全定位，我们称这种定 位为‘一面二销’定位。