双级圆柱齿轮减速器夹具设计样本

机械制造工艺学课程设计

中国地质大学（武汉） 1

粗铣上箱盖结合面夹具设计

学院：机电学院

姓名：李奇

班号：072095-05

学号：20091000691

2012 年9 月11 日

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目录

第一章产品概述......................................................................... (3)

1.1 产品介绍......................................................................... .. (3)

1.2 零件介

(3)

第二章图纸要求技术分析......................................................................... (4)

第三章生产纲领......................................................................... (5)

第四章材料、毛坯制造方法的选择及毛坯图 (6)

4.1 材料的选择......................................................................... . (6)

4.2 毛坯制造方法......................................................................... (6)

4.3 毛坯图......................................................................... .. (7)

4.3.1 毛坯尺寸及公差......................................................................... .. (7)

4.3.2 毛坯图......................................................................... . (8)

第五章定位基面的选择及分析......................................................................... .. (9)

5.1 定位基准的选择......................................................................... (9)

5.2 精基准的选择......................................................................... (9)

5.3 粗基准的选择......................................................................... (9)

5.4 个加工面基准表......................................................................... (9)

第六章加工工作量及工艺手段组合......................................................................... .. (11)

6.1 各加工面工序尺寸及偏

(11)

第七章划分加工阶段，大致工艺过程......................................................................... . (13)

第八章粗铣上箱盖结合面夹具设计......................................................................... .. (16)

8.1 刀具选择......................................................................... .. (16)

8.2 量具的选择......................................................................... .. (16)

8.3 切削用量......................................................................... (16)

8.4 机床选择......................................................................... (17)

8.5 计算圆周切削力......................................................................... . (17)

8.7 装夹方案......................................................................... (18)

8.8 夹紧机构的设计......................................................................... . (19)

8.8.1 计算图中机构自由度（右半部分） (20)

8.8.2 计算汽缸行程......................................................................... . (20)

8.8.3 气缸的选择......................................................................... .. (21)

8.8.4 气压控制回路设计......................................................................... (23)

8.8.5 效果图展示......................................................................... . (24)

第九章实习心

(26)

第十章参考文献......................................................................... . (27)

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第一章产品概述

本组设计对象是圆柱齿轮减速器箱体的工艺和夹具。

1.1 产品介绍

齿轮减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，齿轮减速器是减速电机和大型减速机的结合。无须联轴器和适配器，结构

紧凑。负载分布在行星齿轮上，因而承载能力比一般斜齿轮减速机高，满足小空间高扭矩输

出的需要。

1.2零件介绍

1 作用

变速器箱体在整个减速器总成中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，是传动零件的基座吗，应具有足够的强度和刚度。因此

变速器箱体的加工质量的优劣，将直接影响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。

2 结构特点

变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，薄壁，外部为了增加其强度为厂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。

3 零件装配

箱体通常用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。为了轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分

式。上箱盖和下箱体用螺栓联接成一体。轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座

旁的凸台，应具有足够的承托面.以便放置联接螺拴，并保证旋紧螺栓时需要的扳乎空间。

为保证筑体具有足够的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。为保证减速器安置在基础上的稳定性

并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。

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孔的精度及位置精度，处理好孔与平面的相

互关系。

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第二章图纸要求技术分析

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。

零件名称设计说明

上箱盖1. 正视图大轴孔粗糙度改为Ra0.8;

2. 俯视图中凸台螺栓孔的中心都以端面为基准且都为25mm；

3. 俯视图中中间凸台孔左右尺寸标注重复，应该去掉70mm 的标注；

4. 俯视图中左边凸台孔前后尺寸标注重复，应该去掉146mm 的标注；

5. 俯视图中右边凸台孔前后尺寸标注不合理，应该去掉35mm 的标注；

6. 大小轴孔中心线平行度为0.025mm；

7. 大轴孔圆柱度为0.010mm，小轴孔的圆柱度要求为0.008mm;

8. 上箱盖结合面平面度要求为0.025mm，

9. 大轴孔直径采用入体原则的包容要求；

10. 端盖螺栓孔与端盖配做要求加工；

11. 窥视孔面的粗糙度要求为Ra6.3，两锥销孔与下箱体配做加工，且粗糙度

要求为Ra1.6，上箱盖结合面粗糙度为Ra1.6。

下箱体轴承孔的中心平行度为0.0025

输出轴承孔的同轴度为0.03

销孔表面粗糙度为1.6mm，凸台面表面粗糙度为3.2mm

螺栓孔、通油孔、基座面的表面粗糙度均为12.5mm

结合面平面度为0.025mm

输出轴承孔的圆柱度公差值为0.01mm，同轴度为0.025mm；输入轴承孔的圆

柱度公差值为0.008mm，同轴度为0.025mm

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第三章生产纲领

年产量Q＝20000（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，可以确定为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，所以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，所以可以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。

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第四章材料、毛坯制造方法的选择及毛坯图

4.1 材料的选择

减速器箱体使用以支持和固定轴的零件并保证传动件的啮合精度和良好润滑及轴系可

靠密封的重要部件,其抗拉强度小于200MP.经查灰口铸铁（HT200）可以满足抗拉强度要求，

且铸铁中的碳大部分或全部以自由状态片状石墨存在，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。石墨的存在使车屑容易脆断，不粘刀，

切削性能好。

由于铸铁中硅含量高且成分接近于共晶成分，因而流动性、填充性能好，即铸造性能好。HT200 的缺点是力学性能低，易导致应力集中，因而其强度、塑形及韧性低于碳钢。如果

没有HT200 时此种材料可以用45 号钢。缸体、缸盖为铸件用普通的退火即可，消除铸造应

力、稳定尺寸，细化晶粒组织，便于切削加工。

4.2 毛坯制造方法

由于我们所需要的产量比较大，还有铸铁可以满足零件的性能需要，且砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产及大量生产均能适应，因

此采用砂型铸造机器造型。因为查表得：在大量生产的时候通孔的最小直径是12～15 ㎜。

因此减速箱上的孔除主要的轴承孔是铸造的外，其它的孔都是加工出来的。

减速器上箱体采用两箱造型。采用中注式浇注系统，上面设几个冒口。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，应为铸件的上表面容易产生砂眼、气孔等。

由于尽量使铸造工艺简单只采用一个分型面，这样可以提高铸造的精度，因此以结合面为分

型面。减速器下箱体采用三箱造型，结合面向下。同样采用中注式浇注系统，上面设几个冒

口。在直浇道下面设有横浇道。

图4-1 上箱盖铸造工艺图

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图4-2 下箱盖铸造工艺图

4.3 毛坯图

4.3.1 毛坯尺寸及公差

由图纸可知，上箱盖的加工面有：上下箱结合面、两侧轴承座端面、窥视孔面；下箱体的加工面有：上下箱结合面、箱体底面、两册轴承座端面及漏油口端面。查《金属机械加工

工艺手册》得，

上箱盖

窥视孔面和凸台面加工余量RMA = 2mm ，轴承孔端面加工余量RMA = 4mm ，其余

加工面加工余量RMA = 5mm ，取铸造公差等级为9级，查表得：

结合面和凸台面：CT = ±1.0mm、R = F + 2RMA = 52mm ；

轴承孔：CT = ±1.2mm、R1 F 2RMA 88mm = ? = ，R2 F 2RMA 68mm = ? = ；

窥视孔：CT = ±1.0mm、R = F + RMA = 7mm ；

两侧轴承座端面：CT = ±1.5mm、R = F + 2RMA = 204mm；

下箱体

泄油口，机座底面加工余量RMA = 2mm ，其余加工面加工余量RMA = 5mm ，公差

等级9 级查表得：

接合面和底面：CT = ±1.5mm 、R = F +RMA =177mm ；

两侧轴承座端面：CT = ±1.5mm、R = F + 2RMA = 204mm；

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轴承孔：CT = ±1.2mm、R1 F 2RMA 88mm = ? = ，R2 F 2RMA 68mm = ? = ；

泄油孔：CT = ±1.0mm、R = F + RMA = 7mm 。

4.3.2 毛坯图

图4-3 上箱盖毛坯图

图4-4 下箱盖毛坯图

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第五章定位基面的选择及分析

5.1 定位基准的选择

正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容。在最初的工序中只能选择未经加工的毛坯表面作为基准，这种表面称为粗基准。用加工过的表面做定位基准称为精基准。另

外，为了满足工艺需求在工件上专门设计的定位面，称为辅助基准。

5.2 精基准的选择

精基准以“基准重合”、“互为基准”、“自为基准”的原则来选择。

减速器上下箱体通常以底面加两销定位，上箱盖以结合面定位。加工上箱盖时，以上箱盖结合面为精基准，加工窥视孔面、钻窥视孔凸台面螺钉孔并攻丝，钻起盖螺钉孔并攻丝，

符合“基准统一”原则；加工下箱盖时用底面加两销定位，加紧简便，易于实现自动化。

5.3 粗基准的选择

粗基准的选择影响各加工面的余量分配及不需加工表面以加工表面之间的位置精度。这两方面的要求常常是相互矛盾的，因此在选择粗基准时，必须首先明确那一方向是主要的。

减速器上箱盖和下箱盖均以结合面作为粗基准，加工出加工结合面的精基准，再以此面加工上下箱盖结合面，这样便能保证结合面的加工余量均匀，以保证加工精度。

5.4 个加工面基准表

工件工序内容定位基准

上箱盖粗铣连接螺栓凸台面箱盖结合面

粗、精铣接合面连接螺栓凸台面

粗铣窥视孔面箱盖结合面

钻起盖螺纹孔，连接螺栓孔箱盖结合面

窥视孔面螺纹孔箱盖结合面

钻吊耳孔箱盖结合面

攻起盖螺纹孔箱盖结合面

攻窥视孔面螺纹孔箱盖结合面

下箱盖粗铣底面箱盖结合面

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粗、精铣结合面箱底面，一面两销定位

锪地脚螺栓凸台面箱盖结合面

锪游标凸台面箱底面

粗铣泄油孔面箱底面

钻连接螺栓孔箱底面

钻地脚螺栓孔箱底面

钻泄油孔箱底面

钻游标孔箱底面

合箱钻轴承座旁螺栓孔箱底面，一面两销定位

锪轴承座螺栓沉头孔箱底面，一面两销定位

粗镗轴承孔箱底面，一面两销定位

半精镗轴承孔箱底面，一面两销定位

粗铣轴承座端面箱底面，一面两销定位

钻端盖螺纹孔箱底面，一面两销定位

攻端盖螺纹孔箱底面，一面两销定位

精铣轴承座端面箱底面，一面两销定位

精镗轴承孔箱底面，一面两销定位

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第六章加工工作量及工艺手段组合

减速器的加工面主要有上下箱盖结合面，输入输出轴承孔，两轴承孔端面，下箱盖底面，上箱盖窥视孔凸台面；此外还有油槽，泄油孔端面，游标凸台面等。

6.1 各加工面工序尺寸及偏差

1 上箱盖接合面

加工程序：粗铣—半精铣—精铣

工序余量：粗铣：3mm，半精铣：1.5mm，精铣：0.5mm

工序公差：毛坯±1.0mm，粗铣IT12，半精铣IT9，精铣IT7

工序尺寸：精铣0 mm

45?0.025 （IT7，Ra1.6）

半精铣0 mm

0.062 45.5?（IT9，Ra6.3）

粗铣0 mm

47?0.25 （IT12，Ra12.5），毛坯 1.8mm

50 1.8 +?

2 下箱盖接合面

加工程序：粗铣—半精铣—精铣

工序余量：粗铣：3mm，半精铣：1.5mm，精铣：0.5mm

工序公差：毛坯±1.0mm，粗铣IT12，半精铣IT9，精铣IT7

工序尺寸：精铣0 mm

170?0.018 （IT7，Ra1.6）

半精铣0 mm

170.5?0.043 （IT9，Ra6.3），

粗铣0 mm

0.18 172?（IT12，Ra12.5），毛坯 1.0mm

1.0 175+?

3 输入轴承孔

加工程序: 粗镗—半精镗—精镗

工序余量：粗镗3mm 半精镗1.8mm 精镗0.2mm

工序公差：精镗0.030

800φ+ mm（Ra1.6~3.2 IT7）

半精镗0.120

79.80φ+ mm（Ra3.2~6.3 IT10）

粗镗0.400

0 φ78.+ mm（Ra6.3~12.5 IT12）

4 输出轴承孔

加工程序: 粗镗—半精镗—精镗

工序余量：粗镗3mm 半精镗1.8mm 精镗0.2mm 工序公差：精镗0.035

1000φ+ mm（Ra1.6~3.2 IT7）

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半精镗0.140

99.80φ+ mm（Ra3.2~6.3 IT10）

粗镗0.460

0 φ98.+ mm（Ra6.3~12.5 IT12）

5 轴承孔端面

工序：粗铣—精铣

工序余量：粗铣：3mm, 精铣： 1mm，

工序尺寸：精铣：尺寸为0.0461

1960+ Ra1.6，

粗铣：0.183

1980+ Ra12.5，

毛坯尺寸：204mm

6 窥视孔面

加工工序：粗铣

工序余量：粗铣2mm

工序公差：毛坯0.8mm，粗铣IT12

工序尺寸：粗铣0.12

50+ mm，_______Ra6.3，毛坯0.8

7 0.8 +?

mm

7 下箱底面

加工工序：粗铣

工序余量：粗铣4

工序公差：毛坯±1.5，IT11

0.29 粗铣

工序尺寸：粗铣0.290

0 25+ ，毛坯29 ±1.5

8 上箱盖凸台面

加工工序：粗铣

加工余量：粗铣2mm

工序公差：毛坯±1.2mm，粗铣IT12

工序尺寸：粗铣0.343

0 45+ mm，Ra12.5，毛坯 1.2

1.2 47+?mm，Ra3.2

9 泄油口凸台面

加工工序：粗铣

加工余量：2mm

工序公差：毛坯0.8mm，粗铣IT12

工序尺寸：粗铣0.12

0 2+ mm，Ra6.3，毛坯0.8

0.8 4+?

mm

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第七章划分加工阶段，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。整个加工工艺过程可分为两大部分，第一部分是上下箱体的分别加工，第二部分是合箱后的加工，两步之

间应安排钳工工序，钻铰两定位孔，并打入定位销。

上箱：

(如果是小批单件生产，加工工艺过程中应安排划线的工序，但由于是大批生产，采用流水

线生产，故省略划线工序。)

工序工序名称工序内容定位基准设备刀具

10 毛坯铸造

20 清砂

清除浇注系统、冒

口、型砂、飞边、飞

刺等

30 热处理人工时效处理

40 粗铣

粗铣连接螺栓凸台

面

上箱结合面X53T

硬质合金面

铣刀

50 粗铣粗铣箱盖结合面

上箱盖连接螺栓

凸台面

X53K

硬质合金镶

齿套式面铣

刀

60 半精铣半精铣箱盖结合面

上箱盖连接螺栓

凸台面

硬质合金面

铣刀

70 粗铣粗铣窥视孔面上箱结合面X53T

硬质合金面

铣刀

80 钻钻窥视孔面螺钉孔

上箱侧面、上箱

盖结合面

Z53T 麻花钻

90 攻丝窥视孔面螺孔攻丝上箱结合面Z53T 丝锥

100 钻钻起盖螺钉孔上箱盖结合面Z53T 麻花钻

110 攻丝起盖螺钉孔攻丝上箱结合面Z53T 丝锥

120 锪平锪平螺栓孔上箱结合面

组合锪

床

130 精铣精铣上箱结合面

上箱连接螺栓凸

台面

X53K

硬质合金面

铣刀

140 清洗

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下箱：

工序工序名称工序内容定位基准设备刀具

10 毛坯铸造

20 清砂清除浇注系统、冒

口、型砂、飞边、飞

刺等

30 热处理人工时效

40 粗铣粗铣下箱结合面下箱底面X53K 硬质合金面

铣刀

50 粗铣粗铣下箱底面下箱接合面X53K 硬质合金面

铣刀

60 半精铣半精铣下箱盖底面下箱接合面X53K 硬质合金面铣刀

70 钻钻下箱底面螺栓孔

排油孔

下箱接合面Z35 锥柄麻花钻

80 攻丝排油孔攻丝下箱接合面Z35 丝锥

90 钻钻地脚螺栓孔下箱底面Z35 锥柄麻花钻

100 锪平钻地脚螺栓孔下箱底面组合锪

110 钻钻油标孔下箱接合面Z35 锥柄麻花钻

120 钻钻排油孔下箱接合面Z35 锥柄麻花钻

130 攻丝游标孔，排油孔攻丝下箱接合面Z35 丝锥

140 精铣精细铣下箱结合面下箱底面X53K 硬质合金面

铣刀

150 清洗

（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：

工序工序名称工序内容定位基准设备刀具

10 钳工合箱，螺栓联接、钻

两定位销孔、打入定

位销

下箱底面

钳工台

20 钻钻、绞锥销孔机座底面

30 钳工装锥销，做标记

40 钻轴承座旁连接螺栓

孔

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50 锪平轴承座旁连接螺栓

沉头孔，上机座连接

螺栓沉头孔

机座底面Z3025B 锪钻

60 钳工拆箱，去毛刺，清洗，

在装配。

70 粗镗粗镗两轴承孔下箱底面

T618

硬质合金镗

刀

80 半精镗半精镗两轴承孔下箱底面

T618

硬质合金镗

刀

90 粗铣

粗铣轴承孔端面

下箱底面X63T 硬质合金面

铣刀

100 钻钻轴承孔端面螺孔下箱底面Z35 锥柄麻花钻

110 攻丝轴承孔端面螺孔攻

丝

下箱底面Z35 丝锥

120 精铣精铣轴承孔端面下箱底面

X63T

硬质合金面

铣刀

130 精镗精镗两轴承孔下箱底面

T618

硬质合金镗

刀

140 钳工拆箱，去毛刺，清洗，

合箱，打标记钳工台

150 终检查检查各部分尺寸及

精度

160 入库

（因为两轴承孔的左右端面成对称分布，且端面上的螺孔也呈对称分布。因此，在加工端面，

轴承孔以及螺孔时，综合考虑到受力和生产效率，采用两左右端面同时加工的方式。）机械制造工艺学课程设计

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第八章粗铣上箱盖结合面夹具设计

8.1 刀具选择

本道工序选择硬质合金镶齿套式面铣刀JB/T 7954-1999。

图8-1

参数为：

直径

(mm)

齿数

前角

后角

0 γ

0 α

主偏角

k r 副偏角'

副后角'

r k

0a

400 14 0 7 60 5 9

8.2 量具的选择

采用三用游标卡尺

量具名称公称规格测量范围读数值

三用游标卡尺125x0.02 0~125 0.02

8.3 切削用量

查表可得粗铣的切削深度t = 3mm，进给量s = 0.3mm / z ，又由切削速度的计算公式可得

0.32 0.15 0.35 0.2

368 0.2

T t S B

V D

z ???

= ?，功率P t f B z n z = 2.66?10?5 ?0.9 ?0.75 ???

（T=420，B = 196mm ，n =V /(pi *D) = 63.2r /min），

算得切削速度V = 79.4m / mim ，功率p = 5.02kw。

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8.4 机床选择

机床的选择原则：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。

本道工序为粗铣上箱盖结合面，根据工件外形尺寸和精度要求，查《金属机械加工工艺手册》，选择立式铣床X53K，技术参数为：

机床工作台工作面积长X

宽

工作台最大行程

纵向x 横向x 垂直

主轴转速

（转/分）

主电机功率

（KW）

立式铣床

X53K

1250X320 700X255X370 30~1500 7.5

图8-2 铣床

8.5 计算圆周切削力

铣削力在加工过程中往往方向、大小在变化，在计算中应按最不利的加工条件下求得的

铣削力或铣削合力计算。

已知t = 3mm，s = 0.25mm / z ，Z =14，B = 196mm，D = 400mm

带入圆周切削力公式可得：

P = 50?t1.14 ?B0.9 ?Z ?S 0.72 ?D?1.14 ?k p = 50×31.14 ×550.9 ×14×0.250.72 ×80?1.14 ×1 =128.6kg

?

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8.6 机动时间计算及单位时间定额

本道工序为铣上箱盖结合面，采用纵向铣削，走刀一次，加工过程基本时间计算如下：带入公式：

i

S

T L L L

M

1 2 = + + 基本

铣削长度L=248mm，进给量SM=n·SZ·Z=63.2×0.25×14mm/min=221.2 mm/min，

查表知L1=11mm，L2=2mm，i=1，所以T 基本=1.18min。

辅助时间为：T 辅助=0.2·T 基本=0.226min

准备终结时间为T 准备=0.05·T 基本=0.059min

单件时间为：T 单件=1.5·T 基本=1.77min

8.7 装夹方案

本工序为粗铣上箱盖结合面（A 面），使工件达到完全定位。以B 面平面定位限制3 个自由度，此为第一基准；C 面与夹具上处于同一直线上的两个支承钉接触，限制2 个自由度，

此为第二基准；D 面与夹具生的支承钉接触，限制了1 个自由度，此为第三基准，这时夹紧

力自上而下施加于工件4 个轴承孔上。考虑到工件为大批量生产，为提高生产效率，减轻工

人劳动强度，宜采用气动夹紧。装夹方案如图8-3、图8-4、图8-5。利用气缸活塞推动楔形

块，压紧工件并且自锁。加紧装置工作原理图如图8-6。

图8-3 装夹方案

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图8-4 装夹方案

图8-5 装夹方案

8.8 夹紧机构的设计

考虑到是流水线作业，工件进出工作台的方向为沿输入轴轴线的方向，因此夹具不能与工件进出方向干涉，所以将夹具布置在输出轴承孔端面的两侧，并且夹具打开后不会碰到轴

承孔端面，同时要求夹具最高点不能高于要加工凸台的高度（60mm），以防止夹具与立铣

刀干涉。根据以上原则，设计了如下图所示的夹具。

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图8-6 加紧机构简图

1-压板，2-连杆，3-楔形块，4-气缸

a=d=30mm,b=c=40mm,e=150mm

8.8.1计算图中机构自由度（右半部分）

图中含有一个原动机，4 个构件，3 个转动副，2 个移动副，1 个平面高副，因此图中共有自

由度：

= 3 ?(2 + ) = 3× 4 ?(2×5 +1) =1 f n p l p h

8.8.2计算汽缸行程

图8-7

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已知压板转过25°，连杆e向下移动25mm。取楔形块前段倾角α= 45°，后段倾角α= 15°，

则气缸行程l 34mm

tan15

22 3 ≈

°

= + 。

8.8.3气缸的选择

1、加紧力计算

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，通常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。

受力分析知：

P 夹·f1+（P 夹+G）·f2=K·P

其中工件与压板的摩擦系数取f1=0.9，工件与定位板的摩擦系数也取f2=0.3，切削力

P=1286N ，箱盖的重力G=146.37N （由solidworks2010 自动测量得），总安全系数

1 2 3 4 K = K ?K K K 基本安全系数 1 1.2 k = ，加工状态系数 2 1.2, K = 刀具钝化系数

3 1.2 k = 切削特性系数

4 1.2 k = ，则k =1.24 = 2.07

代入上式，得P 夹=2181.76N，由于设计了4 个压板，所以平均每个压板上的力为

= 546N 压F 。

上述仅是粗略计算的应用注意点，可作大致参考。由于实际加工中切削力是一个变值，受工件材料性质的不均匀、加工余量的变动、刀具的钝化等因素影响，计算切削力大小的公

式也与实际不可能完全一致，故夹紧力不可能通过这种计算而得到结果。生产中也有根据一

定生产实际经验而用类比法估算夹紧力的，如果是一些关键性的重要夹具，则往往还需要通

过实验的方法来确定所需夹紧力。

2、缸径的计算与选用

由= P ?2i 夹动P ，其中i=1.90，P 夹=546N

因此P 动=2074.8N

参考《液压传动与气压传动(第三版)》知：

= π??η

4

( )

2

D2 d 2 p

P

气

动

其中P =1816.4N 动，p = 0.7Mpa 气，d=0.5D，η=0.9，代入上式，得D=0.05922m=52.87 mm

根据标准，选取缸径为63mm，行程为45mm 的单杆双作用气缸，型号为：

CQ2B63—45—H7BW（63 代表缸径，45 代表左侧气缸活塞的行程）。

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图8-8 气缸实物图

图8-9 气缸参数

图8-10 气缸参数

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图8-11 气缸参数

8.8.4气压控制回路设计

图8-12 气动控制回路

1-气源，2-气动三联件，3-三位四通手动换向阀，4、5-双作用双活塞气缸，

6-溢流阀

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控制原理说明：

控制阀3 在左位时，气缸4、5 伸出，推动楔形块使夹紧机构夹紧；控制阀3 在右位时，气缸4、5 缩回，夹紧机构松开。

8.8.5 效果图展示

图8-13 效果图展示

图8-14 效果图展示

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图8-15 效果图展示

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第九章实习心得

这次课程实习无疑是最难的，也是收获最多的一次实习。从拿到题目到小组分工讨论，我们几乎用到了本专业所有的知识，所以这是将所学科学文化知识与实际工作相结合的一个

很好的平台,不仅可以使我们在实践中了解社会、在实践中巩固知识，更重要的是使我们有

更多的机会尝试不同的工作，扮演不同的社会角色，逐步完成职业化角色的转化，发现自己

真实的潜力和兴趣，以奠定良好的事业基础，也为自我成长丰富了阅历，为我们以后进一步

走向社会打下坚实的基础。作为一名学生，通过实习工作了解到工作的实际需要，使得学

习的目的性更明确，得到的效果也相应的更好。

首先是安全，安全第一，在实习之前我并没有怎么在意，可是经过参加二汽实习的动员大会老师讲解才深刻的认识到安全生产的重要意义。通过系统的学习，搞使我明白了好安全

实习是我们切身利益之所在，是与我们息息相关的大事，我们要积极行动起来，自觉地

参与

安全管理，要进行广泛的安全知识学习，使安全生产的思想深入人心，唤起我们强烈的事业

心和责任感，从而把安全工作树立在每个同学的之中，确保安全生产，杜绝事故的发生。这

就要求我们不但要提高安全意识，还要提高我们的安全知识水平。特别注意：自觉遵守实习

纪律，不能迟到、早退或无故缺席。有事缺席，必须向带队老师请假；自觉遵守工地和实习

现场的安全规则和制度，防止一切事故发生；听从带队教师的安排和支指挥。未经许可，不

能随意操作机器和摆弄其它器具；在实习的各个阶段，要注意实习内容的记录和整理，收集

有关资料，为编写实习报告作准备；讲文明、讲礼貌、谦逊好学、搞好与实习单位的关系，

时时处处体现大学生的良好品德和精神风貌。

其次，在二汽实习的这段时间，通过老师的讲解和自己的观摩，不仅使自己的业务水平有了很大程度的提高，同时也增强了自己动手操作水平，更加增强了自己独立思考和判断问

题的能力。短短十天的二汽实习，我不仅向工厂师傅学到了一定的机械零件加工的方法，也

体会到跟和同学协同合作的重要性。这不仅为我今后的理论学习打下了良好的基础，也为我

今后从事相关的制造业有了一个良好的开端。

理论与现实永远是有差距的，在绘制夹具设计图时，很多地方我都认为是理所当然，结果确实差之千里，设计上原来许多地方都是有据可查的，老师说，如果设计有小小的错误，

制造出来的夹具就没有任何作用，那是我忽然发现原来设计不仅是在纸上算一算画一画，我

们做的是更加重要的事情，那就是可以说我们在为自己甚至社会创造设备和便利，我们要对

设计的每一步负责，因为其实我们要设计的就是要用于与许多人息息相关的现实生活中的。

这次课程设计让我对机械制造工艺学有了更加深刻的认识，实习是去了解现实的加工工艺，

而课程设计更是等去自己亲自去工厂设计夹具。课程设计不仅让我们巩固了在课堂上与实习

期间的机械制造工艺学学习，还让我们同事复习了好几门专业课，机械制图、互换性、金属

工艺学、机械原理、机械设计等，这些都是相互串接在一起的，大一的时候感觉的我们学习

的都是好零散的，这时候发现机械专业就被这些课程紧密的联系在一起，我们需要融会贯通，

举一反三，这样才会继续在机械方面发展的更好。