拨叉镗Φ40孔夹具设计【开题报告】【液压夹紧】【含15张图纸及及档全套】

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Design of special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; calculate fixture positioning errors when positioning, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later. In order to prevent the deformation of the parts in the clamping process, ensure the stability of positioning in the processing process, using the hook clamp for clamping elements for clamping of the base parts. In order to ensure a sufficient clamping force, the power source device adopts the hook clamp. The advantages of fixture design are: simple structure, convenient installation, low cost, easy replacement. Keywords: fixture, boring, hook plate 目 录 第1章 绪 论 1 1.1　本课题的研究内容和意义 1 1.2 国内外的发展概况 2 1.3 本课题应达到的要求 3 1.4 机械加工工艺及夹具设计的发展 4 1.4.1 发展历史 4 1.4.2 发展现状 4 1.4.3 发展趋势 5 第2章 零件的分析 8 2.1 零件的形状 8 2.2 零件的工艺分析 9 第3章 工艺规程设计 10 3.1 确定毛坯的制造形式 10 3.2 定位基准的选择零件表面加工方法的选择 10 3.3 制定工艺路线(方案分析与比较) 10 3.4 选择加工设备和工艺装备 12 3.4.1 机床选用 12 3.4.2 选择刀具 12 3.4.3 选择量具 13 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 13 3.6 确定切削用量及基本工时（机动时间） 14 第4章 镗孔夹具设计的要求 20 4.1 镗孔夹具方案设计 20 4.2 夹具总体设计的要求 20 4.3 机床夹具的组成 21 4.4 夹具设计的基本要求 22 4.5 本次夹具设计的基本过程 22 4.5.1 拟定夹具的结构方案，绘制结构草图 22 4.5.2 绘制夹具总装配图及零件图 23 4.6 确定夹具的类型 24 4.7 镗模的主要类型 24 4.8 明确设计任务，了解零件加工工艺过程 25 4.8.1 熟悉工件零件图、本工序加工要求 25 4.8.2 熟悉零件加工工艺过程 25 第5章 定位装置设计 26 5.1 零件定位的基本原理 26 5.1.1 六点定位原理 26 5.1.2 工件定位中的约束分析 26 5.2 常用定位元件及选用 27 5.2.1 对定位元件的基本要求 27 5.2.2 常用定位元件的选用 27 5.3 定位方案的确定 28 第6章 夹紧装置设计 30 6.1 夹紧装置的组成与基本要求 30 6.2 夹紧力的确定 30 6.2.1 确定夹紧力的基本原则 30 6.2.2 切削力的计算 31 6.2.3 夹紧力的计算 32 6.2.4 液压缸的选型计算 35 第7章 对刀及引导装置设计 39 7.1 镗套的类别 39 7.2 镗套的设计 39 第8章 夹具体的设计 41 8.1 夹具体设计的基本要求 41 8.2 夹具体毛坯的类型 41 8.3 夹具体的设计 42 8.4 镗模板的设计 43 第9章　经济性分析 44 总 结 46 致 谢 47 参考文献 48 第1章 绪 论 1.1　本课题的研究内容和意义 工装工艺及夹具毕业设计是对所学专业课知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。 机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原材料和毛坯的供应，进行机床调整，专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。 机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定生产产品的进度计划和相应的调度计划，并能做到各工序科学地衔接，使生产均衡、顺利，实现优质、高产和低消耗。 机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。机械加工工艺过程卡片，是说明零件加工工艺过程的工艺文件。在单件、小批量生产中，以机械加工工艺过程卡片指导生产，过程卡的各个项目编制较为详细。机械加工工序卡片是为每个工序详细制定的，用于直接指导工人进行生产，多用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。 在机械行业中，如何去保证工件的高精度、加工的成本等实质性问题，一直是从事于机械行业人员研究的问题，其中在设计夹具的时候就要考虑以上问题，高效的夹具是工件高精度的保证，如何让夹具更高效、更经济，这是行业人急需要解决的。 随着社会的发展，科技的不断提高，各种高科技技术逐渐渗透到各个行业，如何利用这些高科技为人类服务，如何充分利用这些高科技在机械行业中，这还需要机械行业人员不断的努力，开拓创新。 随着科学技术的发展，和社会市场需要，夹具的设计在逐步的超向柔性制造系统方向发展。迄今为止,夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度标准化,用户只需要按品种、规格选用采购。而模具和夹具则和产品息息相关,产品一有变化就需重新制作,通常是属于专用性质的工具,模具已发展成为独立的行业;夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。 组合夹具不仅具有标准化、模块化、组合化等当代先进设计思想,又符合节约资源的原则,更适合绿色制造的环境保护原理。所以是今后夹具技术的一个重要发展方向单位 。 机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。 通过这次毕业设计，对自己所学的理论知识进行一次综合运用，也是对四年的学习深度的一个检验。在这次设计过程中，充分挖掘自己分析问题，解决问题的潜力。并希望通过毕业设计能养成一种严谨，认真的态度，为以后参加工作打下一个良好的基础。 1.2 国内外的发展概况 工装的全称是工艺装备，工装是指加工机床外而需保证零件加工质量的工艺装备，是制造过程中所用的各种工具的总称。它是各企业内除生产设备和工具外的为配合生产设备和人完成工艺制作要求的部分，大多工装都是针对各自产品特点的。机械加工过程中用来固定和定位要加工的零件或毛坯件的装置，即工装的主要作用有：固定，定位，防止变形。 夹具属于工装，工装包含夹具，属于从属关系。不仅仅是焊装用，在机加工方面也有用，许多时候，需要装配几个部件并保证其定位准确的时候就需要。设计工装夹具要紧扣产品，因为工装夹具是专门为某些产品特定的，要保证生产时无干涉现象、定位准确、操作工操作便捷等。简单的说，就是用于工件装夹的工具。 夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。 由于现代加工的高速发展，对传统的夹具提出了较高要求，如快速、高效、安全等。要想达到这样的生产要求，就必须计算加工工序零件在加工过程中由于切削力、重力、惯性力等所产生的切削力及切削力矩，按照夹具设计中所确定的夹紧方式进行夹紧力的计算，为了减小夹具的具体尺寸，就需要增大夹具的定位区间，增大由夹紧力而产生的摩擦力矩、正压力及由此而产生的摩擦力，以达到夹具小巧而精用的目的。同时为了减少工人的劳动强度，提高工件装夹效率，还需要对夹具的夹紧机构的行程进行设计，以期以最短的夹紧行程，达到最佳的夹紧效果。 1.3 本课题应达到的要求 通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合，对拨叉的基本结构及作用有个大致的了解，在此基础上，经过对金属切削加工、金属切削机床、机械设计与理论等相关知识充分掌握后，分析拨叉的加工工艺，确定拨叉各加工表面的加工方法，进而形成拨叉的机械加工工艺路线。并能根据拨叉的加工工序要求，分析拨叉的定位方式、金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧等方面的相关数据，结合机械机构设计的相关理论知识，完成工件的有效定位及夹紧，从而使整个拨叉的加工工艺路线经济，工件定位方案合理，来达到产品的最优化设计。 针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及工艺参数确定及计算问题，综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施等方面的知识，设计出一套适合于实际的拨叉加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装置的优化设计。为提高镗床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可能引起的振动，夹具体不仅要有足够的刚度和强度，其高度和宽度比也应恰当，一般有H/B≤1～1.25，以降低夹具重心，使工件加工表面尽量靠近工作台面。 机械加工工艺及夹具设计是全面综合运用有关专业课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具设计的一次重要实践。机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并且在加工过程中保持这个位置不变。夹具不仅能保证工件的加工精度、提高加工效率，还能减轻工人的劳动强度、降低产品的制造成本、扩大机床的使用范围。制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。 机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切有关工生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义。 1.4 机械加工工艺及夹具设计的发展 1.4.1 发展历史 从1949年以来，我国机械工业有了很大的发展，已经成为工业中产品门类比较齐全、具有相当规模和一定技术基础的产业部门之一，其机械加工和夹具也有很大的发展，但是与工业发达国家相比，我们这方面的水平还存在着阶段性的差距，主要表现在机械产品质量和水平不够高，加工工艺过程不合理，夹具应用也比较少，使其加工工人劳动强度大，加工出来的产品也不理想。 1.4.2 发展现状 现在，各工业化国家都把制造技术视为当代科技发展为活跃的领域和国际间科技竞争的主战场，制定了一系列振兴计划、建立世界级制造技术中心，纷纷把先进制造技术列为国家关键技术和优先发展领域。 机械加工工艺及夹具随着制造技术的发展也突飞猛进。机械加工工艺以各个工厂的具体情况不同，其加工的规程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其随着情况的不同具有更加合理的工艺过程。也使产品的质量大大提高。制定加工工艺虽可按情况合理制定，但也要满足其基本要求：在保证产品质量的前提下，尽可能提高劳动生产率和降低加工成本。并在充分利用本工厂现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验。还应保证操作者良好的劳动条件。但我国现阶段还是主要依赖工艺人员的经验来编制工艺，多半不规定工步和切削用量，工时定额也凭经验来确定，十分粗略，缺乏科学依据，难以进行合理的经济核算。 机床夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 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夹具，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夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3～4年就要更新50～80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10～20％左右。特别是近年来，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，对机床夹具提出了如下新的要求： 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机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 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）提高机床夹具的标准化程度。 1.4.3 发展趋势 长期以来，加工工艺编制是由工艺人员凭经验进行的。如果由几位工艺员各自编制同一个零件的工艺规程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。这是因为工艺设计涉及的因素多，因果关系错综复杂。CAPP将是机械加工工艺的发展趋势，它不仅提高了工艺设计的质量，而且使工艺人员从繁琐重复的工作中摆脱出来，集中精力去考虑提高工艺水平和产品质量问题。 1夹具的发展趋势 现代机床夹具的发展趋势主要表现为标准化、高效化、精密化和柔性化等四个方面。 （1）标准化 机床夹具的目的就在于提高生产效率，这样也就必使其具有标准化和通用化，而机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148～T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （2）高效化 高效化夹具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。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 （3）精密化 机床夹具的精度会直接影响到零件的加工精度，而随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。这些精密化的夹具为以后零件加工的精度提供了保证。 （4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、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夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 2机械加工制造技术的发展趋势 （1）特种加工 它是指一些物理的、化学的加工方法，如电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、离子束加工等。特种加工方法的主要对象是难加工材料的加工，如金刚石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可达分子级加工单位或原子级加工单位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特种加工与传统加工相结合的复合加工有较大的发展前途。 （2）快速成形 利用离散、堆积成形概念，可将一个三维实体分解为若干二维实体制造出来，再经堆积而构成三维实体。 （3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技术、微细加工和超微细加工技术、微型机械和纳米技术等方面。当前，以纳米技术为代表的超精密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术有重要意义，它们代表了这一时期精密工程的方向。 （4）传统加工工艺的改造和革新 这一方面的技术潜力很大，如高速切削、超高速切削、强力磨削、超硬材料磨具的出现都对加工理论的发展、加工质量和效率的提高有重要意义。另一方面，旧设备的改造和挖潜，如普通机床改造成数控机床等，对机械工业的发展和提高是不容忽视的。 3.简单的评述 综上，机械加工艺及夹具随着科技的发展都使计算机技术、数控技术、控制论及系统工程与制造技术的结合为制造系统，形成现代制造工程学。而物料流、能量流、信息流是组成制造系统的三个基本要素。现代加工都为集成化的系统加工，这虽减轻了工人的劳动强度，但同时对工人的知识水平要求较高。这需要我们全方位的认知现代科技知识。因此，在以后的学习中需要我们全方位的学习其各个相关领域的知识，不能只注重一点，为将来的人才战略提出了新的要求。 2011届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 第2章 零件的分析 2.1 零件的形状 题目给的零件是拨叉零件，主要作用是起固定作用。它主要用于轴拨叉之间的连接，以固定安装需要。 零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。 2.2 零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为HT200，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 拨叉零件主要加工表面为： 1.上端面，表面粗糙度值为1.6。 2. 下端面，表面粗糙度值为1.6。 3.φ40孔、φ20孔、φ18孔，表面粗糙度值为1.6。 45 第3章 工艺规程设计 本拨叉假设年产量为10万台，每台需要该零件1个，备品率为111%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。 该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择锻造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和 废品率β分别取111%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+α)（1+β)=23134115件/年 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用锻造，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 3.2 定位基准的选择零件表面加工方法的选择 待加工的零件是盘状零件，孔是设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。 3.3 制定工艺路线(方案分析与比较) 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 方案一： 10 铸造 铸造毛坯 20 热处理 退火 30 粗铣 粗铣上端面，留1mm精加工余量。 40 精铣 精铣下端面 50 粗铣 粗铣下端面，留1mm精加工余量。 60 精铣 精铣下端面 70 钻扩铰 钻扩铰φ20并倒角 80 粗镗 粗镗φ40孔 90 精镗 精镗φ40孔 100 钻扩 钻扩φ18并倒角 110 钻孔攻丝 钻孔2XM12底孔并进行攻丝 120 铣宽度为5mm的开口槽 130 插键槽 140 去毛刺 去毛刺 150 检验 检验入库 方案二： 10 铸造 铸造毛坯 20 热处理 退火 30 粗铣 粗铣上端面，留1mm精加工余量。 40 精铣 精铣下端面 50 粗铣 粗铣下端面，留1mm精加工余量。 60 精铣 精铣下端面 70 钻扩铰 钻扩铰φ20并倒角 80 钻扩 钻扩φ18并倒角 90 粗镗 粗镗φ40孔 100 精镗 精镗φ40孔 110 钻孔攻丝 钻孔2XM12底孔并进行攻丝 120 铣宽度为5mm的开口槽 130 插键槽 140 去毛刺 去毛刺 150 检验 检验入库 方案分析：方案二把孔加工调整到加工面之前，这样就会导致镗孔的时候没有以面为定位基准，会导致面与孔之间没有一定的垂直关系，会导致孔的偏斜。 最终方案： 10 铸造 铸造毛坯 20 热处理 退火 30 粗铣 粗铣上端面，留1mm精加工余量。 40 精铣 精铣下端面 50 粗铣 粗铣下端面，留1mm精加工余量。 60 精铣 精铣下端面 70 钻扩铰 钻扩铰φ20并倒角 80 粗镗 粗镗φ40孔 90 精镗 精镗φ40孔 100 钻扩 钻扩φ18并倒角 110 钻孔攻丝 钻孔2XM12底孔并进行攻丝 120 铣宽度为5mm的开口槽 130 插键槽 140 去毛刺 去毛刺 150 检验 检验入库 3.4 选择加工设备和工艺装备 3.4.1 机床选用 ①.工序30、40、50、60粗铣、精铣。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的X52K立式铣床。参考根据《机械制造设计工工艺简明手册》表4.2-7。 ②.工序70、80是镗孔，选用TPX6113镗床。 3.4.2 选择刀具 ①.在铣床上加工的工序,一般选用硬质合金铣刀。加工刀具选用YG6类硬质合金铣刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位铣刀(GB5343.1-134,GB5343.2-134)。 ②.镗孔时选用高速钢镗刀，参考《机械加工工艺手册》（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。 3.4.3 选择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “拨叉” 零件材料为HT200，查《机械加工工艺手册》（以后简称《工艺手册》），表2.2-17 各种铸铁的性能比较，硬度HB为143～2611，表2.2-23 球墨铸铁的物理性能，密度ρ=7.2～7.3（），计算零件毛坯的重量约为2。 表3-1 机械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 轻型 （零件重<100kg） 单件生产 5以下 10以下 100以下 小批生产 5~100 10~200 100~500 中批生产 100~300 200~500 500~5000 大批生产 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生产 1000以上 5000以上 50000以上 根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于30～50，毛坯重量2<100为轻型，确定为大批生产。 根据生产纲领，选择铸造类型的主要特点要生产率高，适用于大批生产，查《工艺手册》表3.1-111 特种铸造的类别、特点和应用范围，再根据表3.1-20 各种铸造方法的经济合理性，采用机器砂模造型铸件。 表3-2 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级 铸造方法 公差等级CT 球墨铸铁 砂型手工造型 11~11 砂型机器造型及壳型 8~10 金属型 7~11 低压铸造 7~11 熔模铸造 5~7 根据上表选择金属型公差等级为7级。 3-3 铸件尺寸公差数值 铸件基本尺寸 公差等级CT 大于 至 8 63 100 190 100 190 250 1.6 1.8 2.0 根据上表查得铸件基本尺寸大于100至190，公差等级为8级的公差数值为1.8。 表3-4 铸铁件机械加工余量（JB4054-134）如下 铸件基本尺寸 加工余量等级 6 浇注时位置 >120~250 6.0 4.0 顶、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 3.6 确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序30：粗铣上端面，留1mm精加工余量。 机床：铣床X52K 工件材料HT200 ，铸造 ，高速钢镶齿铣刀、 齿数 ，查表5.8 确定铣削速度 采用X52K立式铣床 ，查表3.6，取转速 ， 故实际铣削速度 当工作台每分钟进给 为 由《工艺手册》得 工序40：精铣上端面 精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4～73，取：根据参考文献[3]表2.4～81，取铣削速度 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4～73，取根据参考文献[3]表2.4～81，取铣削速度 机床主轴转速： 按照参考文献[3]表3.1～74，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献[3]表2.4～81,取 切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 机动时间： 所以该工序总机动时间 工序50：粗铣下端面，留1mm精加工余量。 机床：铣床X52K 工件材料HT200 ，铸造 ，高速钢镶齿铣刀、 齿数 ，查表5.8 确定铣削速度 采用X52K立式铣床 ，查表3.6，取转速 ， 故实际铣削速度 当工作台每分钟进给 为 由《工艺手册》得 工序60：精铣下端面 精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4～73，取：根据参考文献[3]表2.4～81，取铣削速度 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4～73，取根据参考文献[3]表2.4～81，取铣削速度 机床主轴转速： 按照参考文献[3]表3.1～74，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献[3]表2.4～81,取 切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 机动时间： 所以该工序总机动时间 工序70 ：粗镗φ40孔 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： 单边余量Z=1.1mm 进给量：根据参考文献[3]表2.4～66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量。 切削速度：参照参考文献[3]表2.4～45，取。 机床主轴转速： ， 按照参考文献[3]表3.1～41，取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 取 行程次数： 机动时间： 工序80 精镗φ40孔 粗加工后单边余量Z=0.4mm，一次镗去全部余量， ，精镗后孔径 进给量：根据参考文献[3]表2.4～66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量 切削速度：参照参考文献[3]表2.4～45，取 机床主轴转速： ， 按照参考文献[3]表3.14—41，取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 取 行程次数： 机动时间： 所以该工序总机动工时 第4章 镗孔夹具设计的要求 4.1 镗孔夹具方案设计 方案设计是夹具设计的重要阶段，它在分析各种原始资料的基础上，要完成下列设计工作：[1] ① 研究壳体零件原始资料，明确设计要求。 ② 拟订镗孔夹具结构方案，绘制夹具结构草图。 ③ 绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求。 ④ 绘制零件图。 从另外一方面来说，机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料：[1] (1)工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该零件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。 (2)工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。 (3)生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。 在本次毕业设计的夹具要求是中小批量生产的夹具设计。 (4)制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。 夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。 4.2 夹具总体设计的要求 1）夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加工工序， 应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和形状位置公差等。 2）夹具应达到加工生产率的要求。特别对于大批量生产中使用的 夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。 3）夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的 防护装置、挡屑板以及各种安全器具。 4）能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。夹具元件 的材料选用将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力学性能较好的材料。夹具的低成本设计在世界各国都以相当重视。为此，夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产中。宜采用气压、液压等高效夹紧装置；而小批量生产，则宜采用较简单的夹具结构。 5）要适当提高夹具元件的通用化和标准程度。选用标准化元件， 特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，从而降低夹具成本。 6）必须具有良好的结构工艺性，以便夹具的制造、使用和维修。 以上要求有时是互相矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之达到较好的效果。例如镗模设计中，通常侧重于生产率的要求。 在机械加工中，在机床上用来确定工件位置并将其压紧夹牢的工艺装备称为机床夹具。不仅单件小批量生产中需要它，成批大量生产更不可缺少。机床夹具是机床和工件之间的连接装备，能使工件相对于机床和刀具获得正确位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产率。机床夹具的性能好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，因此机床夹具设计是机械制造装备设计中一项重要的工作，也是加工过程中最活跃的因素之一。 4.3 机床夹具的组成 虽然机床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。一般可以概况为一下几个部分组成，这些组成部分既相互独立又相互联系。 1. 定位支承元件。定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。 2. 夹紧装置。夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。 3. 连接定向元件。这种元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。 4. 对刀元件或导向元件。这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。 5. 其他装置或元件。根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置。靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其他连接元件。 6. 夹具体。夹具体是夹具的基本骨架，用来配置、安装各夹具元件，使之组成一整体。 4.4 夹具设计的基本要求 一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求。 (1) 保证工件的加工精度。保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需要进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，注意夹具应有足够的刚度，多次重复使用的夹具还应该注意相关元件的强度和耐磨性，确保夹具能满足工件精度要求。 (2) 提高生产效率。专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。 (3) 工艺性能好。专用夹具的结构应力求简单、合理、便于制造、装配、调整、检验、维修等。 (4) 使用性能好。专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化加紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便，必要时可设置排屑机构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。 (5) 经济性好。专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。 4.5 本次夹具设计的基本过程 4.5.1 拟定夹具的结构方案，绘制结构草图 1. 确定工件的定位方案，根据工件定位原理选择或者设计定位装置，合理设置定位元件，进行定位误差的分析计算，定位误差应小于工序公差的三分之一。 2. 确定刀具的对刀或引导方式，设计对刀及引导装置。 3. 确定工件的夹紧方案，合理的确定夹紧的方向和作用点，进行夹紧力的分析计算，最后确定夹紧元件及传动装置的主要尺寸。 4. 确定夹具其它元件(夹具体、镗模板等)的架构模型。 5. 合理布置夹具元件，确定夹具体的形式及夹具的总体结构。 4.5.2 绘制夹具总装配图及零件图 1. 夹具总装配图应尽量采用1：1的比例，越要时可采用1：2、1：5、2：1、5：1等比例。主视图应选面对操作者的工作位置。 2. 总装配图绘制的顺序是：用双点划线将工件的外形轮廓、定位 基面，夹紧表面及加工表面(加工余量用网线表示)绘制在各个视图的合理位置上，视工件为透明体，依次绘出定位、对刀—导引、夹紧及其它元件或装置，最后绘出夹具体，并对各零件进行编号，填写零件明细表和标题栏。 3. 标注必要的尺寸、公差配合及技术要求。 4. 夹具中的非标准零件要绘制零件图，并按总装配图的设计要求，确定各零件的尺寸、公差及技术要求。 4.6 确定夹具的类型 按使用范围，夹具可分为通用夹具和专用夹具两类。通用夹具适用于各种不同尺寸的零件加工，如导尺、分度盘等。这类夹具是作为附件与机床一起配套供应的。专用夹具是专门为某一工件在某一工序进行加工而设计的夹具，如在铣床上加工弯曲零件必须采用相应的夹具，在压刨上加工斜面、曲面也要采用专用夹具。 4.7 镗模的主要类型 镗床专用夹具一般通称为“镗模”。可按镗模有无夹具体，以及夹具体是否可动，而分为下面几类：[1] 1.固定式镗模 这种镗模在使用时，是被固定在镗床工作台。用于在立轴式镗床上加工较大的单孔或在摇臂镗床上加工平行孔系。如果要在立式镗床上使用固定式镗模加工平行空系，则需要在机床主轴上安装镗模时，一般先将装在主轴上的定尺刀具伸入镗套中，以确定镗模的位置，然后将其紧固。这种加工方式的镗孔精度比较高。 2.回转式镗模 回转式镗模主要用于加工同一圆周面上的平行孔系，或分布在圆周上的径向孔。有立轴、卧轴和斜轴回转等三种基本形式。由于回转台已标准化，并作为机床附件由专门厂生产供应，固回转式镗模的设计，大多数情况是设计专用的工作夹具和标准回转台联合使用。 3.翻转式镗模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻转式镗模可减少工件装夹的次数，提高工件上各孔之间的位置精度。 4.盖板式镗模 这种镗模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在镗模板上。镗模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此镗模的质量一般不宜超过10 kg。 5.滑柱式镗模 滑柱式镗模的结构已经标准化了和规格化了，具有不同的系列。使用时，只要根据工件的形状、尺寸和加工要求等具体情况，专门设计制造相应的定位、夹紧装置和镗套等，装在夹具体的平台或镗模板上的适当位置，就可用于加工。 4.8 明确设计任务，了解零件加工工艺过程 4.8.1 熟悉工件零件图、本工序加工要求 该零件为HT200；零件图如上图2.3，中批量生产；该工序在立式镗床上用镗刀加工。 4.8.2 熟悉零件加工工艺过程 10 铸造 铸造毛坯 20 热处理 退火 30 粗铣 粗铣上端面，留1mm精加工余量。 40 精铣 精铣下端面 50 粗铣 粗铣下端面，留1mm精加工余量。 60 精铣 精铣下端面 70 钻扩铰 钻扩铰φ20并倒角 80 粗镗 粗镗φ40孔 90 精镗 精镗φ40孔 100 钻扩 钻扩φ18并倒角 110 钻孔攻丝 钻孔2XM12底孔并进行攻丝 120 铣宽度为5mm的开口槽 130 插键槽 140 去毛刺 去毛刺 150 检验 检验入库 以上铣削工序均在X52K铣床上加工，工序3在立式镗床上加工镗￠40孔在T68。工序4在Z525立式钻床上加工。 第5章 定位装置设计 5.1 零件定位的基本原理 5.1.1 六点定位原理 工件定位的实质就是要使工件在夹具中占有某个确定的位置。任何一个刚体(工件)在空间直角坐标系内都有六个自由度，即沿X、Y、Z轴的移动和绕X、Y、Z轴的旋转，如图1-1所示。工件在空间的六个自由度，可用很合理布置的六个支承点来限制，使零件得到正确的位置，此即工件的六点定位原理。 图 1-1 自由度示意图 5.1.2 工件定位中的约束分析 运用六点定位原理可以分析和判断夹具中定位结构是否正确、布局是否合理、约束条件是否满足。 根据工件自由度被约束的情况，工件定位可分为以下几种类型。 1. 完全定位。完全定位是指工件的六个自由度不重复地被全部约束的定位。当工件在X、Y、Z三个坐标方向均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。 2. 不完全定位。根据工件的加工要求，有时并不需要约束工件的全部自由度，这样的定位方式称为不完全定位。工件在定位时应该约束的自由度数目应由工序的加工要求而定，不影响加工精度的自由度可以不加约束。 3. 欠约束。根据工件的加工要求，应该约束的自由度没有完全被约束的定位称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，因此，在确定工件在夹具中的定位方案时，决不允许有欠定位的现象产生。 4. 过定位。夹具上的两个或两个以上的定位元件重复约束同一个自由度的现象，称为过定位。消除或减少过定位引起的干涉，一般有两种方法：一是改变定位元件的结构；二是控制或者提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。 5.2 常用定位元件及选用 工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次则是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副。 5.2.1 对定位元件的基本要求 1. 限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。 2. 限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和摩擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性较好，以保证夹具的使用寿命和定位精度。 3. 支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中，受工作重力、加紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中的变形和损坏。 4. 定位元件应有较好的工艺性。 5. 定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。 5.2.2 常用定位元件的选用 1. 工件以平面定位 (1) 以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉；以粗糙不平的基准面或毛皮面定位时，选用圆头支承钉侧面定位时，可选用网状支承钉。 (2) 以面积较大、平面精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件；用于侧面定位时，可选用带斜槽的支承板；通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利于清除切屑。 (3) 以毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但需注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。 (4) 以毛坯面作基准平面，可选用调节支承作为定位元件。 (5) 当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用更辅助支承作辅助定位元件。 2. 工件以外圆柱定位 (1) 当工件的对称度要求较高时，可选用V形块定位。 (2) 当工件定位圆柱面精度较高时(一般不低于IT8)，可选用定位套或半圆形定位座定位。 3. 工件以内孔定位 (1) 工件上定位内孔较小时，常选用定位销作为定位元件。 (2) 在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于加紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。 本次设计中，平面的定位采用带斜槽的支承板，内孔的定位采用定位销。 5.3 定位方案的确定 根据所加工的工件尺寸为形状是矩形即拨叉类零件可以初步确定采用一面三支撑钉定位，又因为零件体积比较大不便于装卸和搬运，因此在工件安装后采取推入式将工件送到指定位置，综合考虑工件在加工过程中的稳定性等其它因素最终确定采取一面两孔定位。一面则采用五个支承板(图2-1)来代替以限制工件的三个自由度，两孔则用两个短销，为防止出现过定位现象其中一个用削边销（本设计用的是菱形削边销），为更好的限制工件转动，两销在空间的位置为斜对角布置，并且削边的方向要与两销中心的连线互相垂直，如图2-2所示： 图 2-1 支承板