CA6140车床拨叉831007加工工艺及中间铣断气动夹具设计【三维SW模型】

喜欢就充值下载吧，，资源目录下展示的全都有，，下载后全都有，dwg格式的为CAD图纸，有疑问咨询QQ：414951605 或1304139763 燕山大学 机械加工工艺过程卡片 产品型号 拨叉831007 零件图号 产品名称 拨叉 零件名称 拨叉 共1 页 第 1页 材料牌号 HT200 毛坯种类 铸件 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 2 每台件数 备注 序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 夹具 刀具 量具 准终 单件 01 铣 粗铣、半精铣φ40上端面 X5140 专用夹具，φ60高速钢盘铣刀，高度尺 0 2.7 02 钻扩铰孔 钻、扩、铰φ22孔 Z525 专用夹具，φ22铰刀，φ21.7扩孔钻，φ15.1麻花钻 0 3 03 车 粗车、半精车φ55孔，粗车、半精车中间下端面φ73孔 CA6140 专用夹具，硬质合金YG3内孔车刀，塞规 0 4.7 04 车 粗车、半精车中间上端面φ73孔 CA6140 专用夹具，硬质合金YG3内孔车刀，塞规 0 2.8 05 钻孔攻丝 钻M8螺纹孔底孔，攻M8螺纹 Z525 专用夹具,φ6.6麻花钻、M8机用丝锥 0 1.5 06 钻孔 钻φ8孔一半 Z525 专用夹具，φ8麻花钻 0 0.6 07 铣断 将毛坯从中间铣断 X6140 专用夹具，高速钢φ200×4锯片铣刀 0 0.8 08 检查 按图样检查 0 1 设计 曹立涛 日期 2010.1.1 审核 日期 会签 日期 2 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 摘要 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔与操纵机构相连，下方的φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以底面为主要定位基准.工件以的两条中心线和φ55孔两端面为定位基准，采用一面两销实现完全定位。 关键词：铣床；夹具；CA6140车床；拨叉 1 沈阳理工大学应用技术学院课程设计任务书 班级：081015 姓名： 彭瀚 学号：32 课程名称: 机械制造装备设计 题 目：铣断夹具 专 业：机械设计制造及其自动化 主要内容及要求： 1、根据所给的零件草图，画出零件工作图。 2、完成拨叉工件的铣断的专用夹具总装配工作图。 3、完成专用夹具部分零件工作图。 4、编写设计计算说明书。 5、总工作量要求：总图量为：0#图纸1张；设计计算说明书16页。 主要参考资料：夹具设计手册、夹具设计图册、机械零件设计手册。 进度安排： 1、1-2天完成工件工作图绘制及夹具设计方案。 2、3-6天完成夹具总装配图设计。 3、7-10天完成专用夹具部分零件图及设计计算说明书编写。 课程设计指导教师： 张 福 2011 年 6 月 25 日 教研室主任： 赵艳红 2011 年 6 月 25 日 燕山大学机械课程设计 第一章 零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔与操纵机构相连，二下方的φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 （二） 零件的工艺分析 零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 1. 孔内表面以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔 2. 孔内表面 3. Φ40上端面、Φ55上下两端面，上下两Φ73孔的内表面，Φ55孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。 由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工 并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 已知此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》321页表15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 第二章 拨叉零件机械加工工艺规程设计… （一） 毛坯的选择 确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。 （二） 基准的选择 1 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以Φ22孔外圆表面为辅助粗基准。 2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以精加工后的Φ40端面为主要的定位精基准，以Φ22孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。 （三）工艺路线的拟定 制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。 1. 工艺路线方案一 工序Ⅰ 粗铣、半精铣φ40上端面,以底面为粗基准. 工序Ⅱ 钻、扩、铰φ22孔,以φ40上端面和φ40外表面为精基准. 工序Ⅲ 粗车、半精车φ55孔，粗车、半精车中间下端面φ73孔, 以φ40上端面和φ22内表面为精基准. 工序Ⅳ 粗车、半精车中间上端面φ73孔, 以φ40上端面和φ22内表面为精基准. 工序Ⅴ 钻M8螺纹孔底孔，攻M8螺纹, 以φ40上端面和φ22内表面为精基准. 工序Ⅵ 钻φ8孔一半, 以φ40上端面和φ22内表面为精基准. 工序Ⅶ 将毛坯从中间铣断, 以φ55上端面和φ22内表面为精基准. 工序Ⅷ 去毛刺. 工序Ⅸ 按图样检查. 2. 工艺路线方案二 工序Ⅰ 钻、扩、铰φ22孔,以底面和φ40外表面为粗基准. 工序Ⅱ 粗车、半精车φ55孔，粗车、半精车中间下端面φ73孔, 以φ40上端面和φ22内表面为精基准. 工序Ⅲ 粗铣、半精铣φ40上端面,以底面为粗基准. 工序Ⅳ 粗车、半精车中间上端面φ73孔, 以φ40上端面和φ22内表面为精基准. 工序Ⅵ 钻φ8孔一半, 以φ40上端面和φ22内表面为精基准. 工序Ⅶ 将毛坯从中间铣断, 以φ55上端面和φ22内表面为精基准. 工序Ⅷ 去毛刺. 工序Ⅸ 按图样检查. 3. 工艺方案的比较与分析 上述两种工艺方案的特点在于：方案一考虑以Φ22mm孔为精加工基准，而方案二则是先加工孔后加工面 ,这样很难保证误差精度等。因此决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。 (四)加工余量毛坯尺寸,工序尺寸及其公差的确定  由于本零件材料为灰铸铁，则由《机械加工工艺手册》得： 拨叉Ⅱ工序尺寸，公差，表面粗糙度及毛坯尺寸的确定 加工面 工序名称 工序间余量/mm(单边) 工 序 工序基本尺寸/mm 经济精度/mm 表面粗糙度/mm φ40mm上端面 半精铣 1.5 Ra3.2 51 粗铣 1.0 Ra6.3 52.5 Φ22mm孔 铰 0.15 Ra1.6 22 扩 2.6 Ra6.3 21.7 钻 8 Ra12.5 16 Ф55 mm孔 半精车 1.0 Ra3.2 53 粗车 2 Ra6.3 49 Ф73 mm孔下端面 半精车 1.0 Ra3.2 71 粗车 8.0 Ra6.3 55 Ф73 mm孔上端面 半精车 1.5 Ra3.2 70 粗车 7.5 Ra6.3 55 M8螺纹孔 攻 0.7 8 钻 0.7 Ra6.3 6.6 φ8孔 钻 4 Ra6.3 0 铣断 铣 2 0 由以上资料得出毛坯尺寸图（见附图）,毛坯的铸造公差等级为11级 （五）切削用量及工时定额的确定 工序Ⅰ粗铣、半精铣φ40上端面 1. 加工条件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：粗铣φ22孔上端面。 机床：X6140卧式铣床。 刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。 2. 切削用量 （1）粗铣φ40上端面 1.1 铣削深度 ：因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。 1.2 计算切削速度 ：按《简明手册》，V c= 算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 据XA6140铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 1.3 校验机床功率 查《简明手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 1.4 计算基本工时 tm＝L/ Vf=(32+40)/475=0.9min。 （2）半精铣φ40上端面 2.1 铣削深度 ：因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。 2.2 计算切削速度 ：按《简明手册》，V c= 算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 据XA6140铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 2.3 校验机床功率 查《简明手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 2.4 计算基本工时 tm＝L/ Vf=(32+40)/475=0.9min。 工序Ⅱ 以φ40上端面和外端面为基准，钻、扩、铰φ22孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。 1. 加工条件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：钻、扩、铰φ22孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。 机床：Z525专用钻床 2. 切削用量 （1）钻φ16孔 1.1刀具选择：查《机械加工工艺手册》选用Ф16mm高速钢锥柄标准花钻，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝12°，二重刃长度bε=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 ° ° ° 1.2 选择切削用量 1.2.1决定进给量 查《切》 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 1.2.2钻头磨钝标准及寿命　 后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为0.5～０.８mm，寿命． 1.2.3切削速度 查《切》 修正系数 故。 查《简明手册》机床实际转速为 故实际的切削速度 1.3计算工时 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。 (2) 扩φ21.7孔 2.1刀具选择：选用Ф21.7mm高速钢锥柄扩孔钻。 2.2确定切削用量：查《切削用量手册》得：f=0.90~1.1mm/r,再由《机械加工工艺手册》C365L车床给量取f =0.92mm/r。扩孔时的切削速度，由公式：扩=（1/2~1/3）钻 查《切削用量手册》取VC =0.29m/s=17.4m/min VC=（1/2~1/3）VC =5.8~8.7m/min =93~140r/min 按机床选取n =136r/m,故=8.5m/min 2.3计算基本工时：T=L/(f×n) =(50+10)/(0.92×136)=0.48min。 (3) 铰φ22孔 3.1刀具选择：Ф22mm高速钢锥柄机用铰刀 3.2确定切削用量：背吃刀量ap=0.12mm。 由《切削用量手册》得：f=1.3~2.5mm/r,取f=1.68 mm/r 由《切削用量手册》得：=7.9m/min =125.8 r/min 按机床选取 =136 r/min 所以实际切削速度=8.54m/min 3.3计算基本工时：T=L/(f*n) =(50+10)/(1.68×136)=0.26min 工序Ⅲ 粗车、半精车φ55孔，粗车、半精车中间下端面φ73孔 1. 加工条件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：粗车、半精车φ55孔，粗车、半精车中间下端面φ73孔 机床：CA6140车床 刀具：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm， 刀尖圆弧半径0.5mm 2.切削用量 （1）粗车φ55孔 1.1背吃刀量ap=2mm 1.2确定进给量 查《切削用量手册》：取进给量为0.035～0.07 mm/r。再根据CA6140车床说明书进给量取f =0.05mm/r。 1.3确定切削速度V ：根据《切削用量手册》 =48.610 m/min =126.325r/min 按CA6140说明书，选择与126.325r/min相近似的机床转速n =160r/min,则实际切削速度V =47.28m/min。 1.4计算基本工时：按《机械加工工艺手册》公式计算：T= 0.75min (2) 半精车φ55孔 2.1背吃刀量ap=1.0mm 2.2确定进给量 查《切削用量手册》：取进给量为0.25～0.4 mm/r。再根据CA6140车床说明书进给量取f =0.3mm/r。 2.3确定切削速度V ：根据《切削用量手册》 =103.071 m/min =316.235r/min 按CA6140说明书，选择与316.235r/min相近似的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V =106.509m/min。 2.4计算基本工时：按《机械加工工艺手册》公式计算：T=0.55min (3) 粗车中间下端面φ73孔 3.1背吃刀量ap=2.4mm 3.2确定进给量 查《切削用量手册》：取进给量为0.6～0.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书进给量取f =0.86mm/r。 根据《切削用量手册》，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。焊接车刀耐用度T=60min。 3.3确定切削速度V：根据《切削用量手册》 =43 m/min =146.8r/min 按CA6140说明书，选择与146.8r/min相近似的机床转速n =160r/min,则实际切削速度V =47.28m/min。 3.4计算基本工时：按《机械加工工艺手册》公式计算：T= 1.15min (4) 半精车中间下端面φ73孔 4.1背吃刀量ap=1.0mm 4.2确定进给量 查《切削用量手册》：取进给量为0.25～0.4 mm/r。再根据CA6140车床说明书进给量取f =0.3mm/r。 4.3确定切削速度V ：根据《切削用量手册》 =101.327 m/min =309.729r/min 按CA6140说明书，选择与309.729r/min相近似的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V =106.509m/min。 4.4计算基本工时：按《机械加工工艺手册》公式计算：T=0.45min 工序Ⅳ 粗车、半精车中间上端面φ73孔 1. 加工条件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：粗车、半精车中间上端面φ73孔 机床：CA6140车床 刀具：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm， 刀尖圆弧半径0.5mm 2.切削用量 (1) 粗车中间下端面φ73孔 1.1背吃刀量ap=2.0mm 1.2确定进给量 查《切削用量手册》：取进给量为0.6～0.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书进给量取f =0.86mm/r。 根据《切削用量手册》，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。焊接车刀耐用度T=60min。 1.3确定切削速度V：根据《切削用量手册》 =43 m/min =146.8r/min 按CA6140说明书，选择与146.8r/min相近似的机床转速n =160r/min,则实际切削速度V =47.28m/min。 1.4计算基本工时：按《机械加工工艺手册》公式计算：T= 1.15min (2) 半精车中间下端面φ73孔 2.1背吃刀量ap=1.0mm 2.2确定进给量 查《切削用量手册》：取进给量为0.25～0.4 mm/r。再根据CA6140车床说明书进给量取f =0.3mm/r。 2.3确定切削速度V ：根据《切削用量手册》 =101.327 m/min =309.729r/min 按CA6140说明书，选择与309.729r/min相近似的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V =106.509m/min。 2.4计算基本工时：按《机械加工工艺手册》公式计算：T=0.45min 工序Ⅴ 钻M8螺纹孔底孔，攻M8螺纹 1. 加工条件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：钻M8螺纹孔底孔，攻M8螺纹 机床：Z525专用钻床 2. 切削用量 (1) 钻M8螺纹孔底孔 1.1刀具选择：查《机械加工工艺手册》选用Ф6.6mm高速钢锥柄标准花钻. 1.2 选择切削用量 1.2.1决定进给量 查《切》 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 1.2.2钻头磨钝标准及寿命　 后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为0.5～０.８mm，寿命． 1.2.3切削速度 查《切》 修正系数 故。 查《简明手册》机床实际转速为 故实际的切削速度 1.3计算工时 (2) 攻M8螺纹 2.1刀具选择：查《机械加工工艺手册》选用M8机用丝锥 2.2切削用量选择： 查《切削用量手册》得：f=0.70~0.86mm/r,再由《机械加工工艺手册》C365L 车床进给量取f =0.76mm/r。查《切削用量手册》取V =13m/min =230r/min 按机床选取n =238r/min,故=18m/min 2.3计算基本工时：T=（L+L1+L2）/(f×n)=0.66min。 工序Ⅵ 钻φ8孔一半, 以φ40上端面和φ22内表面为精基准. 1. 加工条件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：钻φ8孔一半 机床：Z525专用钻床 刀具: 查《机械加工工艺手册》选用Ф6.6mm高速钢锥柄标准花钻. 2. 切削用量 2.1决定进给量 查《切》 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 2.2钻头磨钝标准及寿命　 后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为0.5～０.８mm，寿命． 2.3切削速度 查《切》 修正系数 故。 查《简明手册》机床实际转速为 故实际的切削速度 2.4计算工时 工序Ⅶ 将毛坯从中间铣断, 以φ55上端面和φ22内表面为精基准. 1. 加工条件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：将毛坯从中间铣断 机床：X6140卧式铣床 刀具：锯片铣刀，d=200mm，l=4mm，中齿，Z=40 查《切削手册》，选择进给量为：,切削速度为：，则： 根据《简明手册》表4.2-39，取，故实际切削速度为： 此时工作台每分钟进给量应为： 查《切削手册》表4.2-40，刚好有。 计算切削基本工时： 第三章 铣断工序夹具设计 （一） 任务的提出 本夹具主要用来铣断工件，使之分离成为两个零件，由于本道工序已经是加工的最后阶段，而且是中批量生产，因此要保证加工的精度，所以，本道工序加工时，主要应该考虑如何提高精度，在此基础上在一定程度上提高劳动生产率，降低劳动强度。 （二） 定位方案及定位装置的设计计算 1.问题的提出 本夹具主要用来铣断工件，使之分离成为两个零件，由于本道工序已经是加工的最后阶段，而且是中批量生产，因此要保证加工的精度，所以，本道工序加工时，主要应该考虑如何提高精度，在此基础上在一定程度上提高劳动生产率，降低劳动强度。 2. 定位方案及定位装置的设计计算 1）定位基准的选择 根据零件的结构特性，结合工件加工精度要求和便于装夹的原则等因素，工件采用一面两孔定位方式。如图1，Φ55上端面以平面做为定位基准，限制3个自由度，再用Φ22的两个孔做为定位基准，分别限制剩下的2个自由度和1个自由度。 2）定位元件及装置的设计： 由于工件采用一面两孔定位方式，所以定位元件采用一面两销定位机构，即定 位机构由一个平面、一个圆柱定位销和一个菱形定位销组成，如图2。 图2 定位机构简图 图3 定位尺寸计算 确定相关的定位配合尺寸，以确定定位元件的尺寸： 1．确定两销中心距尺寸及公差 取工件上两孔中心距的基本尺寸为两销中心距的基本尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/4，及令：。 2.确定圆柱销直径及其公差 取相应孔的最小直径作为圆柱销直径的基本尺寸，其公差取g6，所以。 3.确定菱形销宽度、直径及公差 按有关标准选取菱形销的宽度，d=5mm；然后按式计算菱形销与其配合孔的最小间隙；计算出菱形销直径的基本尺寸：；按h6确定菱形销直径公差。最后让菱形销的基本尺寸与圆柱销相同，得。如下图 （三） 夹紧方案及装置的设计计算 1 夹紧方案的确定 由于是大批量生产，为提高生产效率及产量，本夹具采用气动加紧，方便拆卸工件。 2 夹紧力大小的分析计算： 铣削力计算： 由《金属切削机床夹具设计手册》表3.73查得切削力公式其中 水平分力 垂直分力 受力分析图 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内， 安全系数 其中，为基本安全系数1.5； 为加工性质系数为1.1； 为刀具钝化系数为1.1； 为断续切削系数为1.1。 所以， 由上图列平衡方程 计算得P=2980N 得所需的夹紧力最小为2980N. 选用为气缸—双斜楔机构，结构使用Ⅲ型。 其中 ， 取 ， 算的D=52mm 故气缸内径大于52mm. 3.夹紧机构及装置设计 3.1选择气缸： 由于回转气缸有以下缺点： 1.由于气缸转动，密封比较复杂，工作时容易发热，影响使用寿命。 2.由于气缸处于高速转动条件下工作，转动惯量大，容易损坏机床主 轴轴承。 故使用车床用不动式气缸。 根据估计夹紧力为1543N，查《金属切削机床夹具设计手册》和以上的计算结果选择气缸内径为Φ80mm，工作压力为0.5MPa，气缸的压力为2135N，能够夹紧。活塞杆行程大于等于35mm。 3.2 机构设计 3.4 夹具体设计 见夹具装配图 参考文献 1 王先逵主编 ．机械制造工艺学 ．第２版 ．北京：机械工业出版社，2006 2 王先逵主编 ．机械加工艺手册 ．第２版 ．北京：机械工业出版社，2006 3 浦林祥主编 ．金属切削机床夹具设计手册 ．第２版 ．北京：机械工业出版社，1995 4 邵晓荣，曲恩主编 ．互换性与测量技术基础 ．北京：中国标准出版社，2007 5 赵家齐主编 ．机械制造工艺学课程设计指导书 ．第2版 ．北京：机械工业出版社，2000 6 林文焕.陈本通 . 机床夹具设计 . 北京：国防工业出版社，1987 7 艾兴，肖诗纲主编 ．切削用量手册 ．北京：机械工业出版社，1985 8 陈宏均主编 ．实用机械加工工艺手册 ．北京：机械工业出版社，2003 18 第 18 页 共 18 页 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 前言 2 1.产前准备 3 1.1年生产纲领 3 1.2生产条件 3 1.3零件工艺分析 4 2.夹具结构设计 5 2.1定位机构 5 2.2夹紧机构 6 2.4机床夹具的总体形式 8 2.5绘制夹具零件图 10 2.6 绘制夹具装配图 10 3.定位误差设计 13 3.1误差分析 13 3.2定位误差的计算 14 结论 15 致谢 16 参考文献 17 前言 机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化（或机械工程及自动化）专业的一门重要的专业基础课。 机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。 在机械制造厂的生产过程中,用来安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削加工 、检验、装配、焊接等工作,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 机床夹具的作用可归纳为以下四个方面： 1.保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。 2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。 3.减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，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，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。 机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于： 1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。 2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。 3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。 我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一。 1.产前准备 1.1年生产纲领 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。如5万件以上夹具复杂用全自动化的设备，5000件小批量生产用手动设备。 1.2生产条件 1、卧式铣床：X6012、X60（6H80Γ）、X60W（6H80）、X602、X61（6H81Γ）、X6H81、X6030、X6130、X2、（6H82Γ）、X62W（6H82）、X6232、X6232A、X63、（6H83Γ）X63W、6H83Y、6H83、B1-169A、6H81A、FU2A、4FWA、FA5H、FA5U、IAE、X3810。 2、立式铣床：X50、X51（6H11）、X52、X52k（6H12）、X53、X53k（6H13）、X53T（FA5V）、X5430A、X50T、X5350、XS5040、X518、6П10、F1-250、F2-250、FA4AV、652、VF222、FSS、FB40V、6H13П，FYA41M、4MK-V、UF/05-135、6A54、ΓФ300、ΓФ173M-12。 3、数控立式铣床：XsK5040Ⅲ。 4、键槽铣床：x920（692A）、4205、XZ9006、ДФ60A。 5、万能工具铣：x8119（678M）、x8126（679）、x8140、680。 一、认真执行《金属切削机床通用操作规程》有关规定。 （1）台式铣床：小型的用于铣削仪器、仪表等小型零件的铣床。 （2）悬臂式铣床：铣头装在悬臂上的铣床，床身水平布置，悬臂通常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动，铣头沿悬臂导轨移动。 （3）滑枕式铣床：主轴装在滑枕上的铣床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍导轨作横向移动，滑鞍可沿立柱导轨作垂直移动。 （4）龙门式铣床：床身水平布置，其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。铣头装在横梁和立柱上，可沿其导轨移动。通常横梁可沿立柱导轨垂向移动，工作台可沿床身导轨纵向移动。用于大件加工。 （5）平面铣床：用于铣削平面和成型面的铣床，床身水平布置，通常工作台沿床身导轨纵向移动，主轴可轴向移动。它结构简单，生产效率高。 （6）仿形铣床：对工件进行仿形加工的铣床。一般用于加工复杂形状工件。 （7）升降台铣床：具有可沿床身导轨垂直移动的升降台的铣床，通常安装在升降台上的工作台和滑鞍可分别作纵向、横向移动。 （8）摇臂铣床 摇臂装在床身顶部，铣头装在摇臂一端，摇臂可在水平面内回转和移动，铣头能在摇臂的端面上回转一定角度的铣床。 （9）床身式铣床：工作台不能升降，可沿床身导轨作纵向移动，铣头或立柱可作垂直移动的铣床。 1.3零件工艺分析 本次课设是要为此图1-3-1设计一个铣断拨叉的夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成铣断工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。 图1-3-1 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，它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,本工件放置方法应如图1-3-1所示。工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面，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方位方案，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，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的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型尺寸，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。 2.夹具结构设计 2.1定位机构 图2-1-1 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。 根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。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。 设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。 由于该零件的加工是铣断拨叉，属孔定位类型，因此本次设计采用的定位机构为圆柱销与大平面相结合。圆柱销定位的形式很多，短圆柱销定位限制Y，Z方向的移动，限制两个自由度；长圆柱销定位限制工件的Y，Z方向的转动和移动，限制四个自由度；两个短圆柱销与长圆柱销相同。大平面限制X，Y方向的转动及Z方向的移动。装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件。本次设计的定位选用的是短销与平面相结合，分别限制工件的X、Y方向的移动及转动自由度以及Z方向的旋转自由度。心轴定位的特点为结构简单、制造容易、夹紧可靠，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。 2.2夹紧机构 图2-2-1工件放置方式 1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。 2 .夹紧力的方向的确定： 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。 3 .夹紧力的作用点的选择： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。 4. 选择夹紧机构： 设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则： 1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。 3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构 4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。 5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。 图2-2-2夹紧机构 选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。 螺栓螺母夹紧机构的特点：①结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；②自锁性能好操；③扩力比80以上，行程S不受限制；④加紧工作慢，效力低。 2.4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。 夹具的组成归纳为： 1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。 2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。 3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。 4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。 5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 6）其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。 2.4.1确定夹具体： 夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。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。 2.4.2确定联接体： 联接体是将导向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、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。 2.4.3夹具体的总体设计图: 图2-4-1总体图 2.5绘制夹具零件图 对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。 1.零件图尽可能按1:1绘制。 2.零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。 3.零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整。 4.零件图名称： 零件图1底座 零件图2压块 2.6 绘制夹具装配图 1.装配图按1:1的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。 2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。 3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。 4.画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。 此机床夹具要用到的零件如下： （1） 螺纹加紧机构压板 （2） 六角螺母-C级 （3） 固定钻套 （4） 钻套螺钉 （5） 双头螺柱 （6） 六角螺母-C级 （7）定位大平面 （8）六角螺母-C级 （9）开口垫圈 8 （10）销轴 （11）后支柱 （12）内六角圆柱头螺钉 （13）底座 （14）内六角圆柱头螺钉 （15）圆柱销 （16）菱形销 （17）夹具体 （18）圆柱螺旋压缩弹簧 5.标注必要的尺寸、配合、公差等 (1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 (2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。 (3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。 (4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 (5)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。 6.夹具装备图上应标注的技术要求 (1)定位元件的定位面间相互位置精度。 (2)定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。 (3)定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。 (4)各导向元件的工作面间的相互位置精度。 (5)夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。 对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。 7.对零件编号，填写标题栏和零件明细表： 每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。 8.机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面： 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，以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。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。 4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使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 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 3.定位误差设计 3.1误差分析 3.1.1定位误差 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： 1）工件在夹具中的定位、夹紧误差。 2）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）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爱的加工误差。 3.1.2产生定位误差的原因 1.基准不重合来带的定位误差： 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映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。 2.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。 3.与夹具有关的因素产生的定位误差 1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。 2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。 3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。 4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 3.2定位误差的计算 1.定位误差，此项主要是定位孔∮30H7与定位销∮30r6的间隙产生，最大间隙为-0.028mm。 2.钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为15.3±0.015mm，误差为0.03mm。 3.钻套与衬套的配合间隙，有∮18H7／h6可知最大间隙为0.024mm。 4.钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽 略。 5.钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出： e=( H/2 + h + b )△max/H e----刀具引偏量（mm） H----钻套导向高度（mm） h----钻套下断面与工件间的空间高度（mm） △max----刀具与钻套的最大间隙 刀具与钻套的配合为∮30H7/r6，可知△max=0.028mm；将H=36mm, h=20, B=30mm代入，可求得e=0.05mm。 由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和： 该项误差大于中心距允差0.1mm的2/3，可用。 · 结论 在这次历时两个礼拜的课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。让我认识到了仔细认真的重要性。 这次课程设计让我们更能注意到细枝末节。这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的理解，特别使其中的技术要求。同时感觉到了细节的重要性。有时候我们我们错的并不是理论，而是我们很容易忽略的线型和该删掉的线我们没有删掉。作为一个设计者不仅应掌握良好的专业知识，有一个认真仔细的心态，还有有一个冷静的心态，遇到问题不能慌乱，不知所措 首先根据工件的加工要求，我选择了钻床，因此加工方向式垂直与水平面的。然后工件主要定位部分为直径为φ30mm的中心孔和一侧端面，用长销小平面定五个自由度。虽然没有满足六个自由度的要求，但是不影响机床夹具的工作。因为被加工件需要钻2个孔不限制Z向的旋转会增进效率。最后是将定位销和支承板固定在夹具体上，利用销定位、螺柱、螺母和内六角螺钉进行定位、夹紧。这样将工件稳固的夹紧在机床上，能更方便，准确的进行钻孔加工。通过以上这些步骤，此机床夹具可以正常工作，此项设计方案可实施。通过精度验算可知，此项机床夹具可施行。工件的定位、夹紧符合要求。 在设计的过程中，虽然感觉到了我的不足之处，但是我也学到了不少东西。在一定程度上，使我对以前学习过的东西有了加深理解和熟练操作。课程设计是机械专业学习的一个重要的、总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过本次夹具设计，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。课程设计内容源于生产实践，使得课程设计和实践得到了充分的结合，有利于培养解决工程实际问题的能力。上学期在沈飞进工厂实习或参观的时候对夹具也有所了解，而这次课程设计的经历，使我对夹具有了更深刻的认识 我们在这次的学习实践中看到了自己的不足，同时发现到自己的一个不足，意味着我们成长了一点，如果我们每天成长一点点，那么我们会稳扎稳打的走向成功。 致谢 为期两周的课程设计转眼就过去了。通过这两个星期的课程设计，使我综合的运用了几年所学的专业知识。在课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。 首先，感谢学校给我们提供这次难得的实习机会，这让我真切的体会到理论与实际相结合的意义，为我今后的机械制造技术设计思路奠定了基础。从次课程设计中能让我们学习到一些课本中不能引起我们注意的细节东西，感谢学校为我们提供的宝贵学习机会！ 我非常感谢我的指导教师张海华老师和张福老师。两周来，我时刻体会着两位老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，不论天气有多么的炎热，都会在我们身边细心指导。在课外时间，我们不明白一些设计的问题和有关画图方面的问题时，每次去老师那里，老师都会在百忙之中给我们足够的时间去问问题，有时还会和我坐下来一起讨论设计的方案。当我的提出的方案不是经济实用的时候老师会细心讲解给予更好的意见。整个过程，两位老师都倾注了大量的心血。正是在老师科学、严谨的指导下，我的课程设计才能顺利进行，这篇论文也才得以顺利完成。两位老师不仅在学习上对我严格要求，在我们的思想行为上都给予了教育与指导。 这次课程设计虽然我完成的不是很成熟，但是通过老师的帮助和自己的努力完成课程设计还是让我有一种自豪感，这是我自己真的去思考，设计，查询资料得来的成果。在这次课程设计结束的时候，我感到有一种轻松感，不是因为课程设计不用再做了，而是因为我从这次课程设计中获得了知识，有所学、有所用。更加知道我们将来能做什么，会做什么，该做什么。让我们对行业有了了解，让我们对自己的未来有了规划。 感谢两位老师的细心指导！ 参考文献 [1] 作者：吴宗泽，罗圣国，书名《机械设计课程设计手册》，出版者：高等教育出版社，出版年：1999，引用部分起止页：37～46。 [2] 作者：李庆余，书名《机械制造装备设计》，出版者：机械工业出版社，出版年：2008年，版次：2版 [3] 作者：张海华，书名《机械制造装备设计指导书》 ，出版者：机械工程系，引用部分起止页：44～46页。 [4] 作者：薛源顺，书名《机床夹具图册》 ，出版者：机械工业出版社， 出版年2003年，版次：1版 18