毕业设计（论文）浴缸本体铣五面的加工工装设计.doc

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1、摘 要自机械加工技术的兴起，便带动了工装的快速发展，为适应现代工业生产的需要，工装设计的可调性及定位的精确性变得愈加重要，而且将成为当前工装发展的主要方向。本设计的亮点在于工装的分度结构即转动架，这样就可以实现一次装夹即可完成对新派浴缸本体换向阀部位五面结构的加工。该工装降低了在铣面过程中由于多次装夹而累积的误差，提高了五面结构的准确性，而且使加工生产效率大大提高。新工装的使用使产品的加工工艺发生了很大变革：使用旧工装的加工工艺： 用旧工装夹紧本体加工面1打开工装，调整本体位置重新夹紧加工面2打开工装，调整本体位置重新夹紧加工面5使用新工装的加工工艺： 用新工装夹紧本体加工面1转动转动架一定角

2、度后固定转动架加工面2转动转动架一定角度后固定转动架加工面5关键词：工装；可调性；转动架；准确性；效率；工艺ABSTRACTSince the rise of mechanical processing technologies, he led the rapid development of tooling, to meet the needs of the modern industrial production, tooling design and adjustable positioning accuracy becomes more important, and it will b

3、e the main tooling development direction. Highlights of this design is that the sub-degree structure of tooling that is rotating frame, so you can achieve in a single setup can be completed on the new style valve body bath surface structure of the five parts of the processing. The lower tooling surf

4、ace in milling process because of repetitious and cumulative errors, improve the accuracy of five surface structures, but also the processing efficiency is improved. The use of new tooling products, processing technology to make great changes have taken place: The use of old tooling processing techn

5、ology: Clamping body with the old tooling processing surface 1 open tooling, body position adjustment and re-clamping processing surface 2 . open tooling, body position adjustment and re-clamping processing surface 5 The use of new tooling processing technology: Clamping body with the new tooling pr

6、ocessing surface 1 Fixed the rotating frame after rotating the rotating frame an angleprocessing surface 2 . Fixed the rotating frame after rotating the rotating frame an angle processing surface 5 KEYWORDS: tooling; adjustable; rotating frame; accuracy; efficiency; Technology目 录一、 引言4二、 研究方案7三、 新派浴

7、缸本体铣五面工装的深度解析93.1 新工装的示意图及功能简介93.2 新工装的定位分析103.3 新工装的夹紧分析153.4 新工装的分度功能分析24四、 经济性分析28五、 总结30致谢31参考文献32附录34一、 引言国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用工装，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用工装；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用工装，而工装的实际磨损量仅为1020左右。特

8、别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对工装提出了如下新要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度工装； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型工装； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6）提高工装的标准化程度。 1.1 工装的发展方向现代工装的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 （1）标准化 工装的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有工装零件及部件的国家标准，工

9、装的标准化，有利于工装的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （2）精密化 随着产品精度的日益提高，势必相应提高了对工装的精度要求。（3）高效化 高效化工装主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。 （4）柔性化 工装的柔性化与机床的柔性化相似，它是指工装通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型工装种类主要有：组合工装、通用可调工装、成组工装、模块化工装等。为适应现代工业多品种、中小批量生产的需要，扩大工装的柔性化程度，发展可调工装结构，将是当前工装发

10、展的主要方向。1.2 我公司生产新派浴缸水嘴遇到的实际问题 金凯登装饰材料实业有限公司是专业生产水龙头的公司，我公司生产的新派浴缸水嘴在换向阀提拉头部分设计十分完美，做到了提拉头与本体的完美结合，达到了很好的感官效果。同时，要达到此设计效果，我们必须对新派浴缸本体换向阀部分加工出五个面，效果如下图：为加工出此五面，我们公司自主设计了一套立式铣床工装，此套工装是将新派浴缸本体的五个面分开五道工序来铣，铣完一个面后需对本体进行重新装夹定位，然后才能开始铣另外一个面。在铣面过程中，由于产品多次装夹累积了一定的误差，造成最终形成的尺寸精度无法达到设计定义的标准，同时多次装夹耗用了过多时间，使得生产效率

11、较低。 针对此情况，我们考虑可设计一带有分度结构的工装来实现一次装夹完成五面的加工，最终达到提高产品加工精度及生产效率的效果。1.3 研究内容及目标（1）根据对产品加工过程中误差形成原因的分析，研究能有效提高产品加工精度的方案。（2）根据对产品加工过程中影响生产效率因素的分析，研究能有效提高生产效率的方案。二、 研究方案2.1 原始数据的分析经过在加工车间的实习，我亲身体验了对新派浴缸本体铣五面的加工过程，并记录了许多原始数据，如下表一：抽查本体记录项加工面第1个第10个第30个第50个装夹时间/S加工时间/S尺寸误差/mm装夹时间/S加工时间/S尺寸误差/mm装夹时间/S加工时间/S尺寸误差

12、/mm装夹时间/S加工时间/S尺寸误差/mm1606+0.4407+0.7305-0.6286+0.52585+0.8425-0.6286-0.7257-0.53626-0.5456-0.5275+0.5265+0.64606+0.6405-0.6285+0.6275+0.85656-0.6436+0.5296+0.6255-0.6表一 通过上面表格的数据分析知道使用旧工装加工出来的产品精度并不理想，而且产品加工的时间只是装夹时间的四分之一不到，很明显，产品的多次装夹阻碍了我们生产效率的提高，且产品的加工精度还有一定的空间改良。因此，我们应从产品装夹方面入手来提高产品的精度及产品加工的生产效率

13、。2.2 新、旧工装带来的加工工艺改革 使用旧工装的加工工艺： 用旧工装夹紧本体加工面1打开工装，调整产品位置重新夹紧加工面2打开工装，调整产品位置重新夹紧加工面5使用新工装的加工工艺： 用新工装夹紧产品加工面1转动转动架一定角度后固定转动架加工面2转动转动架一定角度后固定转动架加工面52.3 研究方案的可行性分析使用新工装之后，产品的加工工艺发生了很大变革，我们可以实现产品的一次装夹即可完成对新派浴缸本体换向阀部位五面结构的加工。从前期分析可以知道，产品的多次装夹累积了一定的误差，使得产品加工的精度不是很理想，新工装攻克了这个难题，一次装夹即可完工，消除了误差累积，使得产品的加工精度大大提高

14、。从表一我们知道，产品的多次装夹浪费了大量时间，同理，新工装完全忽略了后面4次装夹的时间，从而大大提高了产品的生产效率。三、 新派浴缸本体铣五面工装的深度解析3.1 新工装的示意图及功能简介图1 新工装示意图工装的功能不外乎两种:定位与夹紧,从上图1我们可以知道,该工装的定位元件主要是定位销和浮动定位块,其中浮动定位块只起辅助定位的作用，不能限制工件的自由度，限制自由度主要靠定位销。压板主要是用来夹紧产品的,他实现了工装的夹紧功能。我设计的新工装除了拥有这两种功能以外，还增加了分度功能，分度功能的实现主要依靠转动架，这个功能也正是本设计的创新点。分度功能的增加实现了一次装夹即可完成对新派浴缸本

15、体换向阀部位五面结构的加工，提高了产品的加工精度和生产效率。本设计改善了产品的加工工艺，同时也保证了加工工作的顺畅，该工装的工作流程图如下：将本体对正浮动定位块及定位销放置于工装上启动气缸2换向开关，气缸带动压板夹紧本体，打开气缸1进气开关，拉紧转动架暂停立式铣床，启动气缸2换向开关，气缸带动压板离开本体表面，开始准备加工另一个本体。启动立式铣床，加工面1暂停立式铣床，关掉气缸1进气开关，放松转动架，拔出定位杆，转动转动架一定角度，放下定位杆使得刚好插入孔内，打开气缸1进气开关，拉紧转动架启动立式铣床，加工面2，循环前一操作继续加工完面3-4-5注意：如果加工第一个本体是从面1到面5，那么加工

16、第二个本体就是从面5到面1，面的序号及排序可以操作者自己定，但加工顺序一定是从本体的一侧加工到另一侧，然后加工下一个本体时顺序反过来。3.2 新工装的定位分析3.2.1 新工装的定位元件 图2 浮动定位块 图3 定位销如图2，是浮动定位块的PROE空间图，在工装中，它起到辅助定位的作用，由于新派浴缸本体在定位的时候重心不在定位销处，把本体放上去的时候定位销不能很好的与换向阀孔对正，最终导致定位不到位而产生更大的误差。浮动定位块就是扶正本体，保证定位销的定位准确的。浮动定位块下面支撑杆有弹簧与之配合达到浮动的效果，之所以定位块是浮动的，就是因为它只是个辅助定位元件，它只需要提供很小的力来扶正本体

17、，所以选择弹簧力来适应。如果定位块是固定的，则有可能限制定位销的定位，新派浴缸本体属于铸件，余量大且不均匀，与定位块的结合并不一定很融洽，所以可能会干涉定位销的定位。定位块的浮动保证了其定位辅助功能，同时也不会去干涉定位销的定位，是一个很好的设计亮点。浮动定位块的2D尺寸图见下：图4 浮动定位块尺寸图图的比例为 1：1。如图3，是定位销的PROE空间图，它与螺钉M8*40（参考GB/T70-1985）组合固定在定位底板上，最终实现其定位功能，定位销的2D尺寸图见下：图5 定位销尺寸图图的比例为 1：1。3.2.2 定位误差的分析与计算图6 本体换向阀孔与定位销组合示意图图7 新派浴缸本体换向阀

18、孔的尺寸图在新工装中，定位销是主要的定位元件，浮动定位块只是辅助定位，并不限制自由度，所以只需要对定位销进行定位误差分析。由新工装的工作流程知，本体的加工是从侧面开始的，所以定位销应是水平的。本体装到定位销中（图6）后，由于自重作用，本体的换向阀孔（图7）与定位销上的母线接触，孔轴线处于定位销轴线1的下方，如右图则定位误差 db=OO1=0.5（Dmax-dmin）由于Dmax=Dmin+TD,dmin=dmax-Td 所以db=0.5 Dmin+TD-(dmax-Td) =0.5(TD+Td+s) （公式一）式中 Dmin 换向阀孔的最小直径（mm）； TD 换向阀孔的公差（mm）； Dma

19、x 定位销的最大直径（mm）； Td 定位销的公差（mm）； s 换向阀孔与定位销的最小配合间隙（mm），s=Dmin-dmax。通过对图6的观察，以及对图6与图7的尺寸参考，可以知道定位销除了细长杆定位外，还有其下端的台阶也起着定位的作用，所以误差分析应该有2处。由图6和图7知，定位销细长杆的直径 d1=9.9 -0.02 -0.05 mm ；换向阀孔深小孔部分的直径 D1=100 -0.1 mm；定位销台阶的直径 d2=21.4-0.05 -0.10 mm；换向阀孔台阶孔部分的直径 D2=21.50 -0.1 mm。由以上尺寸知，TD1=0.1mm, Td1=0.05mm, s1=9.9-

20、9.88=0.02mm;TD2=0.1mm, Td2=0.05mm, s2=21.4-21.35=0.05mm;把以上数据带入公式一，得定位销细长杆的定位误差:db1=0.5*（0.1+0.03+0.02）=0.075mm;定位销台阶的定位误差: db2=0.5*(0.1+0.05+0.05)=0.1mm 。经过对新工装定位误差的计算分析，我们清楚的了解到它的定位精度在水龙头制造方面比较高，其定位误差最多只有0.1mm,所以该设计在理论上其定位还是足够满足生产要求的。3.3 新工装的夹紧分析3.3.1新工装的夹紧装置当新派浴缸本体在工装中正确定位后，接下来就是夹紧，夹紧装置就是为此而设计的。夹

21、紧装置一般包括3个部分：动力装置、夹紧元件、中间传力结构，我设计的工装是用气缸来作动力装置的，夹紧元件则是压板，中间传力结构我选择了双头螺柱（M12），如下图9：图9 夹紧装置结构图对于夹紧装置的设计我们应该满足如下要求：（1） 夹紧过程不得破坏工件在工装中占有的定位位置；（2） 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或者使工件产生过大的夹紧变形。（3） 操作要安全，省力。（4） 结构应尽量简单，便于制造便于维修。通过前文对新工装的功能简介，以及新旧工装加工工艺的对照，新工装的先进性已经得到充分的认可，且新工装夹紧装置的设计也基本符合设计要求。夹紧

22、装置的夹紧力是由气缸来提供的，气缸的选择是否合理将折射出夹紧力的适当与否，针对这点设计要求还待进一步分析计算和校验，接下来我们将进入夹紧力的分析计算。3.3.2 夹紧力的分析与计算图10 夹紧力示意图（1） 夹紧力的选择夹紧力作为一个力应该有作用点和作用方向，这只是在定性分析，当定量分析的时候应该还有作用力大小，因为作用力大小的分析计算比较复杂，所以我们分出单独的一项来分析。夹紧力的选择应该包括夹紧力作用点的选择和作用方向的选择，首先我们结合新工装的设计来探讨下夹紧力作用点的选择问题。 夹紧力的作用点应正对定位元件或位于定位元件所形成的支撑面内。从图10我们知道，压板有2个力作用在本体上，是以

23、定位销为中心平均分配在其两边的，从理论设计上来讲，那2个力应该是大小相等，方向一致的力（如图11）。从理论力学可知，这2个力的合力的作用点在定位销的中心，而且大小等于这2个力之和。所以本设计的夹紧力的作用点正对定位元件。图11 夹紧力分析图 夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，使夹紧稳固可靠。图12 夹紧力作用点位置图如图12，压板宽度b=60mm ，五面部位的宽度c=24.6+0.1mm ,压板两夹块之间的距离 d=29mm ，则压板单片夹块的宽度 a=0.5*(60-29)=15.1mm 。从理论力学知识可以分析出，夹紧力的作用点在压板夹块的中心，所以夹紧力作用点离加工表面的最大距离 e=0.

24、5*(29-24.5)+0.5*15.1=9.8mm 。从理论数据分析可知，这样的设计是合理的。通过以上分析，夹紧力作用点的选择基本符合设计要求，而对于一个力的分析来说，其作用方向的分析也是必不可少的。工装的设计理论要求夹紧力的作用方向应垂直于工件的主要定位基面。我设计的工装的定位基面是定位销的台阶底面，如图13，从理论设计来说，我们完全可以保证夹紧力的方向与定位销的方向一致（如图10），即夹紧力的作用垂直于定位销的台阶底面。所以从这点分析夹紧力作用方向的选择合理。图13 定位基面（2） 夹紧力的分析与计算在工装的设计过程中，夹紧力的估算是一件十分重要的工作。夹紧力太大会增大工件的变形，还会无

25、谓的增大夹紧装置，造成累赘与浪费；夹紧力过小会导致工件夹不紧，在加工过程中工件的定位位置很可能被破坏，而且容易引发安全事故。我设计的工装是应用在立式铣床上，所以夹紧力的估算离不开工件被加工时所受的铣削力，而铣削力的分析计算需要涉及到加工设备、铣刀、加工工件等众多方面。从加工工艺我们知道，工装夹紧本体以后需要被加工出五个面，这五个面所在的位置以及方向是各异的，所以在分析力的过程中我们需要找到本体在加工过程中最容易脱离定位夹紧的位置及方向，即工作中的薄弱环节。夹紧力的估算是复杂的，需要一步步的分析与探讨，最终得出合理的结果。 我们公司现有的立式铣床是佛山市汉贝尔数控机床有限公司生产的精密炮塔铣床，

26、机台型号为3K，其工作台最大宽度为400mm ，工作台最大长度为760mm ，转速范围为662720r/min 。在加工新派浴缸本体五面结构时，调机员把转速调在1200r/min ，这个转速的选定是由被加工工件的铣削量以及需要达到的粗糙度来选定的，当然，这点也离不开调机员们的工作经验。从图12我们知道五面结构的宽度c=24.6+0.1mm ，为加工此宽度的五面需要相应的铣刀来铣削，但市场上购买不到和该宽度相适应的铣刀，为此，我们公司自行开发设计了一款铣刀，命名为:新派浴缸本体24.6铣刀，如图14，该铣刀的刀杆材料是45钢，焊接在刀杆上的刀片是YG8硬质合金。图14 新派浴缸本体24.6铣刀Y

27、G8硬质合金刀片是从市场上购买回来的，我们选择YG8硬质合金刀片来制作铣刀是因为它更加适合铣削黄铜铸件，在生产线上，很多时候都是依据经验来选择刀具以及刀具材料的。从图上信息我们知道，对于刀具来说刃口是比较重要的部位，而且刃口的粗糙度要求很高，0.4的粗糙度让我们更关注刃口的加工。铣刀除了需要锋利的刃口去铣削工件之外，还要有良好的排削功能，排削对于刀具的加工来说也说比较重要的，所以我们需要设计排削槽。我们知道，夹紧力的作用就是阻止工件脱离定位以及随铣削力运动，所以夹紧力的分析也就是对铣削力的分析。铣五面就有五个铣削力的出现，我们只需要分析其中一个力，这个力最有可能使本体脱离定位甚至随铣削力运动，

28、只要夹紧力能够满足这个方向的铣削力的话，那我设计的工装在夹紧功能上就能实现。在生产中我们知道，铣削平面一般是一个来回，也就是工件进给完之后还要返回到原处，工件进给铣削余量，进给完之后返回再铣削一道。很明显，进给的时候铣削力很大，返回的时候几乎没有什么余量，所以铣削力也几乎为零，所以铣削力的走向如图15，若开始从另一侧面开始铣削，则铣削力的走向就反向了。图15 铣削力走向从理论分析知，只有受力与定位销的轴向一致时，工件才最有可能脱离定位，根据这点我们很快可以从受力分析得出，只有在铣削侧面的时候铣削力的方向才和定位销的轴向一致，如图16。在铣削侧面时，有两种铣削方向，一种是朝向定位销，一种是背离定

29、位销，朝向定位销的铣削力是产生压紧本体的效果，可以不用考虑其破坏定位。背离定位销的那个铣削力使本体有挣脱压板夹紧的趋势，所以背离定位销的那个铣削力才是分析的重点，当计算出该铣削力的大小，就可以估算出需要多大的夹紧力来夹紧工件。为使夹紧功能的安全实现，夹紧力应该比该铣削力稍大点，这种选择才最有可能的靠近预期的效果。图16 铣削侧面的力分析以上的分析只是为了接下来铣削力的计算，除了得出一定的计算数据外，重要的是有助于我们理解整个分析过程。铣削力的计算必须选择合适的铣削力计算公式，铣刀的类型及所要加工的工件材料可以作为选择的条件。加工新派浴缸本体的铣刀属于端铣刀，且从生产中我们知道本体属于铸造件，材

30、料为铜，材质偏软，综合以上信息，我们选择的计算公式如下： F z=9.81*54.5*a1.0 e*a0.74 f*a0.9 p*Z*d-1.0 0 (公式二)F z 铣削力（N）；a e 铣削宽度（mm）；a f 每齿进给量(mm/z)；a p 铣削深度(mm)；Z 铣刀齿数；d 0 铣刀直径(mm)。从图12知，加工后五面的宽度c=24.6+0.1mm，即铣削宽度，为了受力分析的合理性，被加工的宽度应取最大值来进行计算，这样才能保证最终分析的夹紧力的合理性,所以取a e =24.7mm 。a f为每齿进给量，它是衡量铣削加工水平的一个重要指标，它的大小的选择与刀具材料、铣刀类型、被加工金属

31、材料有关，从上面分析可知，用来加工的铣刀是硬质合金端铣刀，被加工的材料为黄铜铸件，质地较软，根据以上信息查表得a f=0.20.5mm/Z ,加工工艺要求是精铣，所以我们选小值，故a f=0.2mm/Z 。铣削深度a p的确定还需要涉及到铸造技术，因为新派浴缸本体是铸造件，铣削深度对于本体来说就是铸造时所留的加工余量。一般铸件留的余量大概在0.8mm ，但铸造开摸有一定的拔摸角度，也就是说加工面是个斜面，所以余量有增大的趋势，最大余量在1mm左右，故a p=1mm 。铣刀齿数很明显，对于端铣刀来说铣刀齿数就是其刀片刃口数，从图14知该铣刀只有一块刀片，但有2个方刃口在铣削， 故该铣刀的铣刀齿数

32、Z=2，铣刀直径由图中也可知道d 0 =24.6mm 。综上所分析，a e =24.7mm ，a f=0.2mm/Z ，a p=1mm ，Z=2 ，d 0 =24.6mm ，代入公式二，得 F z=9.81*54.5*24.71.0 *0.20.74 *10.9 *2*24.6-1.0 =326.28N 由以上计算知铣削力约为326.28N 。在生产中，我们公司取夹紧力的安全系数为S=1.5 ，故夹紧力F= F z*1.5=489.42N 。夹紧的动力装置是气缸，最终决定夹紧力大小的是气缸，气缸给压板提供多大的力，则夹紧力就多大，但气缸的选择要依据计算出来的夹紧力的大小。气缸提供的力必须大于等

33、于计算出来的夹紧力，且不能超过太多，所以气缸的选择也很关键。我设计的工装选择的气缸是QGY系列标准气缸，我需要根据夹紧力的大小计算出气缸内径的大小，然后根据工件装夹便利所需要的空间选择合适的行程，最终完成气缸选型。由F=P*S，S=Pi*（d/2）2 ,F=489.42N ，Pi=3.14 ，P为气压，我们公司能提供的气压大约在0.5Mpa ，故P=0.5Mpa ,综合以上数据得d=35.3mm 。气缸的标准内径可选范围为12，16，20，25，32，40，50，63，80，100，单位为mm ，根据计算数据选d=40mm ，定位销的定位高度为24mm ，工件取出至少要脱离定位，且考虑到便利，

34、则行程选40mm ，故我选择的气缸型号为QGY40*40 。3.4 新工装的分度功能分析3.4.1 新工装的分度装置 新工装的分度功能是本设计的亮点，它的结构设计比较简单，但其效用很大，该功能的介入使本设计变的人性化，它从一定程度上降低了加工的劳动强度。新工装的分度装置主要包括转动架、转轴I、拔杆、拉手、拉杆、气缸1等元件，如图17，操作者扳动拔杆使转动架转动一定角度，然后用拉手定位，最后靠气缸拉紧转动架，以保证最终的分度。 图17 分度装置图分度的主要元件还是转动架，转动架是一个已经打孔分度的圆盘，另焊接一块定位底板在圆盘上。本体在工装上转动的角度是由转动架上的孔来定的，当转到孔的位置时，拉

35、手在弹簧的作用下适应性的插入孔中，这样转动的角度就定好了。由于定位底板支撑着本体在立铣上铣削，承受着很大的力，它在工装中是和转动架组合在一起的，所以在加工的时候转动架承受着一定的力，因此我设计了气缸1来拉紧转动架，以保证分度。气缸1只有一边孔进气，也就是只能产生拉紧，不能推开转动架，所以气缸1的开关只能控制拉紧与否。转动架的转动必须依赖转轴，转轴与底座接触的地方有衬套保护，转轴的转动必定会带来磨损，底座磨损更换较难，而且成本较高，所以增加了衬套，衬套磨损之后可以更换，且成本较低，这样的设计是经济的。3.4.2 分度功能的分析在新派浴缸水嘴的设计中，本体五面结构的实现是该设计的一大重点，否则换向

36、提拉头与本体将不能完美结合。设计是完美的，可是完美的实现还得依靠加工技术的创新，我设计的工装在一定程度上保证了五面结构的精度，重点就在于工装的分度准确。在新派浴缸水嘴的设计过程中，设计者就已经给五面结构设定了一个对称中心，如图18，产品的设计必须考虑到后期的加工能否实现，只有这样才能称得上是成功的设计。图18 五面结构的对称中心本工装的设计必须结合本体五面结构，为实现分度功能我为此工装设计了转动架，转动架也有一对称中心与本体五面结构的对称中心处于同一水平线上。转动架是一个可以在转轴上转动的圆盘结构，该圆盘的圆心与五面结构的对称中心处于同一水平线上，圆盘周边的孔的位置由五面结构各边中线的位置来决

37、定，当分度正确的时候周边的孔的轴线与各边中线分别相交，如图18，图19。由于五面结构设计了对称中心，给我设计工装带来了很大的方便，该转动架的分度结构比较简单，但在实现转动的设计上还需要更深一层次的分析。图19 转动架分度尺寸转动架的转动要靠转轴的正常转动来实现，转轴能否正常工作在我们的设计过程中就有公差配合的选择以及粗糙度的选择。从各个部件的功能来分析，我们就可以大概的知道其公差配合的选择，首先我们分析衬套I与底座，衬套在底座上是不能转动的，因为它的作用是充当底座孔，支撑转轴在其孔内转动，很明显要选择过盈配合。在本设计中，衬套与底座的配合我选的是H7/p6 ,最后底座孔的孔径D 1=28+0.

38、021 0mm ,衬套I的外径d 128+0.035 +0.022 mm 。该配合属于过盈配合，同时过盈配合在装配方面有一定的难度，所以要求粗糙度等级较高，这样才能更有利于装配，故衬套与底座孔接触的那个的面的粗糙度我选择Ra 1.6。衬套I除了要和底座配合外，还需要与转轴I配合，转动架的功能就是转动分度，所以转轴必须转动良好。为实现转动两者的配合我选择了间隙配合，在本设计中，转轴与衬套内孔的配合我选的是H7/g5，最后衬套I的内径D220+0.021 0 mm ,转轴I的直径d 2=20-0.007 -0.016mm 。该配合为间隙配合，在装配的时候较容易，但考虑到转轴在转动的时候与衬套直接接

39、触有一定的磨损，所以粗糙度等级也不应该太低，如果太低会使两者的转动接触磨损更厉害，影响分度的准确度，故转轴和衬套内径的粗糙度我都选择了Ra 3.2。转轴I还要和转动架孔配合，它们两者的配合我选择的是H7/n6 ，这种配合是过渡配合，因为设计时就是希望转动架不能在转轴I上转动。转动架要转动良好，除了需要依靠转轴I，同时也需要转轴能正常工作。转轴在工装中其实并不能转动，所以转轴与侧立板孔的配合也是一种过渡配合，我选的是H7/p6的配合。转轴不能转动，但我们需要转动架能在转轴上转动良好，转轴与转动架的连接是由定位底板来完成的，定位底板也有一孔与衬套配合再由衬套与转轴配合。衬套与定位底板孔的配合为过盈

40、配合，我选的是H7/p6的配合，同以上衬套I的功能一样，它只是起保护作用，故它与定位底板孔不能相互转动,且衬套的外表面的粗糙度我选择的也是Ra1.6。转动架要转动则衬套在转轴上必须能转动，故它们的配合要选择间隙配合，我选的配合是E7/p6 ，该配合能满足它们之间的转动。我设计的工装是需要能在本公司生产的，在选择方面我还需要考虑到我们公司现有的设备及技术问题，还有最重要的一点那就是在满足生产要求的前提下成本要低。除特殊功能要求外，我选的粗糙度一般都为Ra3.2 ，因为这样的粗糙度我们公司的设备更容易达到。为保障转动分度的准确度，转动架孔与定位底座孔必须有一定的同轴度，转动架为分度的主要部分，故选

41、择同轴度的基准轴应该是转动架孔的轴，我选的同轴度公差等级为10级，同轴度公差为0.1mm ，同轴度等级选的不是很高，但能满足生产且加工起来成本较低。这些设计的加入只是为了分度功能的良好实现，分度功能是本设计的创新所在，保证分度必须严格执行。四、经济性分析旧工装的加工利润分析：该加工工作需要技术工操作，技术工的工资为 80.0元/天。由表一知道，技术工加工完一个本体大概需要2.5分钟，员工一天工作8小时，则技术工一天的产量大概为170个，报废数量为8个，良品数量为162个，良品率为95.3%。加工出一个本体的五面结构的利润为3.0元；报废一个本体浪费的成本：砂芯 1.0元 ，浇注员记件工资 0.

42、5元/个，电费 0.5元，铜耗损成本 5.0元，总计为 7.0元。技术工每天创造的总利润为：3.0*162 = 486.0元 ；技术工每天浪费的成本为：7.0*8 = 56.0元；则技术工每天为公司创造的利润为：486.0-（80.0+56.0）=350.0元。新工装的加工利润分析： 该加工工作可一般普工操作，普工工资为50.0元/天。 下表二为新工装的加工情况数据记录：抽查本体记录项加工面第1个第10个第30个第50个装夹时间/S加工时间/S尺寸误差/mm装夹时间/S加工时间/S尺寸误差/mm装夹时间/S加工时间/S尺寸误差/mm装夹时间/S加工时间/S尺寸误差/mm1606+0.3407+

43、0.1305-0.4286+0.3255+0.245-0.466-0.357-0.2366-0.256-0.255+0.355+0.3466+0.345-0.145+0.465+0.1566-0.146+0.346+0.245-0.2表二由表二知道，普工加工完一个本体大概需要1分钟，员工一天工作8小时，则技术工一天的产量大概为480个，报废数量为5个，良品数量为475个，良品率为98.9%。加工出一个本体的五面结构的利润为3.0元；报废一个本体浪费的成本：砂芯 1.0元 ，浇注员记件工资 0.5元/个，电费 0.5元，铜耗损成本 5.0元，总计为 7.0元。普工每天创造的总利润为：3.0*47

44、5 = 1425.0元 ；普工每天浪费的成本为：7.0*5 = 35.0元；则普工每天为公司创造的利润为：1425.0-（80.0+56.0）=1289.0元。此计算只按员工创造利润来计算，机器的耗费、工具耗费及磨损费用等各种费用都尚未加入其中。通过上面的计算比较可知道，新工装在生产中的使用提高了产品的加工精度以及生产效率，提高了产品加工的良品率，降低了在生产中的成本浪费，最终达到了较大利润的提高。五、总结5.1 成果本文所设计的工装从根本上解决我公司新派浴缸本体铣五面的加工效率低以及精度上不去的问题，本设计能有效的提高生产效率，提高产品精度。纵观全文主要有以下成果：1. 在旧工装的基础上创新，设计了一带有分度结构，效率更高，加工产品精度更高的可调工装。2. 在设计过程中，有旧工装的数据做参考，有目的性的进行改进创新。3. 在设计过程中阅读了大量工装方面的资料，使我对工装的认识更深刻，而且清楚的了解到工装在加工过程中发挥的重要作用。4. 通过本设计，巩固了我在大学中所学的知识，深深体会到了学以致用的重要性。5.2 进一步工作 进一步的工作是向CNC机床发展，现代科技立