横拉杆接头加工工艺规程及加工螺纹孔夹具设计 螺纹孔【含CAD图纸+PDF图】

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So this design follow the principle of face first hole. And in the plane of the hole processing clear divided into rough machining and intensive processing stage in order to ensure that the processing accuracy. Benchmark choose the right joint M52 threaded hole as pure benchmark, with the benchmark as fine processing round as fine a benchmark. Main processing process arrangement is first to boring cut M52 threaded hole as the other position datum, again with end face positioning processing technology hole out. In the subsequent process in addition to the individual with the process are face and technology hole hole and other plane positioning processing. The whole process are chosen for ordinary lathe. Keywords The car turned to lever connectors Processing technology special fixture 目录 第一章 绪论 6 第二章 零件分析 7 2.1 零件的作用 7 2.2 零件的工艺分析 7 2.2.1 以圆柱体中心为基准的加工表面及螺纹孔 8 2.2.2 孔中心为基准加工M25X1.5HL-60 8 2.2.3工艺过程设计所采取的相应措施 8 第三章 工艺规程设计 9 3.1确定毛坯的制造形式 9 3.1.1基准面的选择 9 3.2制定工艺路线 10 3.2.1工艺线路方案一 10 3.2.2工艺路线方案二 11 3.2.3工艺方案的比较与分析 11 3.3机械加工余量工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 12 3.3.1 孔、螺纹孔 12 3.3.2钻4孔 13 3.3.3钻X80孔底孔用于加工M25X1.5HL-65螺纹孔 13 3.3.4车M25X65螺纹孔 14 3.4确定切削用量及基本工时 14 3.4.1工序Ⅰ加工34孔的端面1，用作为基准1。以32圆柱体和34孔的端面2为定位基准，保证。（如毛坯图二所以）。 14 3.4.2工序Ⅱ粗钻25孔（毛坯孔为22） 15 3.4.3工序Ⅲ粗镗34孔台阶孔。粗镗至33.5。 15 3.4.4工序Ⅳ精镗34台阶孔、倒角C2和R2。 16 3.4.6 工序Ⅵ 加工34另外一端面2（如毛坯图二所示）倒角C2和R2 16 3.4.7工序Ⅶ 车24孔端面 17 3.4.8工序Ⅷ 粗钻22X80孔。 17 3.4.9工序Ⅸ精镗24X70孔。 17 3.4.10工序Ⅹ 加工M25X1.5HL-65螺纹孔。 18 3.4.11 工序ⅩⅠ 钻四个孔10 18 3.5小结（一） 19 第四章 螺纹孔夹具设计 20 4.1定位基准的选择 21 4.1.1工件定位的基本原理： 21 4.2定位原件的设计 23 4.3定位误差的分析 26 4.4夹紧力计算 26 4.4.1加紧装置设计的基本要求 26 4.4.2夹紧装置夹紧力的计算 27 4.5对刀塞尺设计 28 4.6夹具设计 29 4.6.1连接过渡盘设计 29 图4-10：连接过渡盘结构 30 4.6.2夹具体设计 30 4.7小结（二） 31 第五章 总结 32 参考文献 33 致谢 34 附表一 加工工序表 35 附图一 横拉杆接头零件图 36 附图二 钩型压板零件图 37 附图三 可换圆柱定位销零件图 38 附图四 夹具结构图 39 第一章 绪论 机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的大部分部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要意义 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。 在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像前钢板弹簧吊环类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。 机械制造工艺学毕业设计是我们学完了大学的全部基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行的一次对所学各基础课程的一次深入的综合性的总复习。也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行依稀适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后参加工作打下一个良好的基础。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给与指教。 第二章 零件分析 2.1 零件的作用 题目所给定的零件是某型汽车转向横拉杆上的右接头，它位于横拉杆的右端。主要作用是传递扭矩，使梯形臂转动。零件有一个的孔和M36X1.5HL-6H，主要作用是连接横拉杆。还有一次M25x1.5HL-60的内螺纹孔，主要作用连接梯形臂。 图2-1：零件图 2.2 零件的工艺分析 转向横拉杆右接头这个零件从零件图上可以看出，它一共有两组加工表面，而这两组加工表面有一定的位置要求，以及端面1与F32圆柱体中心尺寸高度27±0.26要保证。现将这两组加工表面分述如下： 2.2.1 以圆柱体中心为基准的加工表面及螺纹孔 这一组表面34的台阶孔和M36X1.5HL-6H螺纹及其倒角C2 2.2.2 孔中心为基准加工M25X1.5HL-60 这一组表面包括：孔及孔及其倒角和端面加工，27±0.26的中心搞尺寸以及4个12深10mm的孔及其倒角。这一组加工表面之间没有太大的位置要求。 而在这以上两组加工面中存在着相关的位置尺寸要求一定要注意考虑，以保证加工工艺规程设计的合理。 2.2.3工艺过程设计所采取的相应措施 由上分析可知，该零件的主要加工表面是孔加工，一般来说，为了保证两个孔中心之间的位置关系采取互为基准的方式加工。因此，对于该零件来说，加工过程中的主要问题是保证孔的中心位置加工精度以及孔系的位置精度。 该类零件的加工应遵循线面后孔的原则：即先加工零件的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。横拉杆接头的加工自然要遵循这个原则。这是因为平面的面积虽然不大，当也可用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，从而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面了提切去铸件表面的粗糙不平，为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及时调整，也有利于保护刀具。 横拉杆接头零件的加工工艺过程应遵循粗精加工分开的原则，将孔于平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段，以保证孔系的加工精度。 因此，在这里我们必须选择加工基准和和工艺规程设计是主要是以已加工面先行加工，之后再加工定位精度高的面。同时，注意加工顺序，保证省时、高效、合理。 第三章 工艺规程设计 3.1确定毛坯的制造形式 零件的材料为45钢，毛坯为铸造件，在柱体上有一个F22的底孔。零件在汽车转向系统中起的只是连接作用，所以受到只是普通载荷，因此选用铸件.由于零件为汽车标配件，所以年产量很大，已达成批加工条件，而且零的轮廓尺寸不大，可以一次浇注加工，零件的批量较大，所以可以制作专用模具，这从提高生产率，保证加工精度上的考虑都是可以的。 3.1.1基准面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。负责，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 选择粗基准时。主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。具体选择时参考下列原则： 1 ．对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准。 2 . 对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。合理分配加工余量是指以下两点： （ 1 ）应保证各主要表面都有足够的加工余量。为满足这个要求，应选择毛坯余量最小的表面作为粗基准。 （ 2 ）对于工件上的某些重要表面（如导轨和重要孔等），为了尽可能使其表面加工余量均匀，则应选择重要表面作为粗基准。 3 ．粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只能使用一次，以免产生较大的定位误差。 4 ．选作粗基准的平面应平整，没有浇冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。 对于横拉杆右接头这个零件来说，选择粗基准应以32表面用作定位，用一个v型块定位32表面，消除用一对自动定心的窄口卡爪，夹持在32表面消除三个不定度，再用一个挡板挡在22圆柱一端消除两个不定度，达到完全定位。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，如此不在重复。 3.2制定工艺路线 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工夹具，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。 3.2.1工艺线路方案一 工序Ⅰ 加工34的端面1，用作为基准1（如毛坯图二所以）. 工序Ⅱ 粗钻24孔 工序Ⅲ 粗镗34孔台阶孔 工序Ⅳ 精镗34台阶孔、倒角C2和R2 工序Ⅴ 车M36X1.5HL-6H螺纹 工序Ⅵ 加工34另外一端面2（如毛坯图二所示） 工序Ⅶ 车24孔端面(以基准1和32孔中心定位) 工序Ⅷ 粗钻22X80孔 工序Ⅸ 精镗23X70孔 及倒角C2、R2 工序Ⅹ 加工M25X1.5HL-65螺纹孔 工序ⅩⅠ 钻四个孔12 工序ⅩⅡ 终检 3.2.2工艺路线方案二 工序Ⅰ 钻M25X80螺纹孔（以端面1、2及32孔中心为基准） 工序Ⅱ 精镗螺纹孔 工序Ⅲ 车端面及倒角C2、R2 工序Ⅳ 精车M25X1.5HL-65螺纹孔 工序Ⅴ 钻四个孔12 工序Ⅵ 钻孔. 工序Ⅶ 车端面2 工序Ⅷ 粗镗台阶孔(以端面2和31孔中心为基准) 工序Ⅸ 精镗台阶孔以及倒角C1、R2 工序 Ⅹ 镗M36X1.5HL-20螺纹 工序 ⅩⅠ 调头加工另一端面倒角C1、R2 工序ⅩⅡ终检 3.2.3工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工端面1来做基准，然后在以32中心和端面1来加工34；而方案二则是先以32和毛坯端面1、2来加工M25的。两相比较可以看出，先加工端面1可以更好的保证两孔之间的位置度好求，而且在工序上更加集中，减少了加工过程的装夹次数、节省时间。由于，毛坯有一个22的底孔，同时要保证尺寸27±0.26mm，因此必须要用保证端面1、2的加工在前面。综上所诉，选取方案一来加工。最后加工路线确定如下： 工序Ⅰ 加工34孔的端面1，用作为基准1。以32圆柱体和34孔的端面2为定位基准，保证尺寸27±0.26（如毛坯图二所以）。选用车床CA6140 工序Ⅱ 粗钻25孔（毛坯孔为22）。基准同上。选用车床CA6140 工序Ⅲ 粗镗34孔台阶孔。粗镗至33.5。选用车床CA6140 工序Ⅳ 精镗34台阶孔、倒角C2和R2。选用车床CA6140 工序Ⅴ 车M36X1.5HL-6H螺纹选用车床CA6140 工序Ⅵ 加工34另外一端面2（如毛坯图二所示）倒角C2和R2。选用车床CA6140 工序Ⅶ 车24孔端面。以基准1和32孔中心定位。选用车床CA6140 工序Ⅷ 粗钻22X80孔。选用车床CA6140 工序Ⅸ 精镗23X70孔 。及倒角C2、R2选用车床CA6140 工序Ⅹ 加工M25X1.5HL-65螺纹孔。选用车床CA6140 工序ⅩⅠ 钻四个孔12，以端面1、2和32端面和外表面为定位基准。选用Z535立铣钻床。 工序ⅩⅡ 终检 3.3机械加工余量工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 转向横拉杆接头零件材料为铸铁，生产类型为成批生产。采用铸件生产毛坯，成批生产。根据机械加工余量手册选取公差等级为11-13，铸件公差数值为5，加工余量等级为J，加工余量为4.5-5.5.铸造孔的最小孔径为，最小壁厚为6mm。圆柱体端面余量分别为1mm,即为48mm。圆柱体部分端面余量为1mm,即中心线到圆柱体端面距离为109mm。 根据资料及加工工艺确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛柸尺寸如下图二所示； 3.3.1 孔、螺纹孔 孔为通孔以及加工台阶孔和M36螺纹孔的初加工孔，精度要求并不是太高，先在钻到再粗加工即可。螺纹孔要用来做定位面，选取H7的精度要求，而且是铸造孔，参照手册分别选取选取； 孔 粗钻至24 镗至 34 孔 粗镗至33.5 34孔 精镗至34 图3-1：零件毛坯图 3.3.2钻4孔 这四个孔是用来装定位销，所以也没有精度要求， 钻9.6 钻孔至10 3.3.3钻X80孔底孔用于加工M25X1.5HL-65螺纹孔 要求为 圆柱外表和端面定位，毛柸没有留有铸造孔。孔的精度介于IT7-IT8之间。参照手册确定工序及其余量为； 钻孔；15 二次钻孔：21.8 扩孔： 铰孔： 23 3.3.4车M25X65螺纹孔 先倒角C2，再车螺纹M25X1.5HL-65。 3.4确定切削用量及基本工时 3.4.1工序Ⅰ加工34孔的端面1，用作为基准1。以32圆柱体和34孔的端面2为定位基准，保证。（如毛坯图二所以）。 1、加工条件 工件材料：45钢正火，sb=0.6GPa、锻造。 加工要求：以32圆柱体和34孔的端面2为定位基准，保证。 机床：CA6140卧式车床。 刀具：刀片材料YT15,刀杆尺寸16X258m㎡,kr=90°，g。=1.5，a。=12°，ge=0.5mm. 计算切削用量：端面余量为1mm。长度加工公差等级按IT12级，取-0.46mm. 1）进给量f 根据《切削用量简明手册》（第3版）（以下简称《切削手册》）表1.4，当刀杆尺寸为16X25mm,ap ≤3mm以及工件直径为44mm时 f=0.4～0.5mm/r 按CA6140车床说明书（见《切削手册》表1.31）取 f=0.45mm/r 2)计算切削速度 按《切削手册》表1.21，切削速度计算公式为（寿命选T=60min） nc=kv(m/min) 其中： Cv=242，xv=0.15，yv=0.35,m=0.2.修正系数kn见《切削手册》表1.28， 既 ， ,,, 所以 vc=115.5(m/min) 3)确定机床主轴转速 ==(r/min) 按机床说明书（见《工艺手册》表4.2-8）与566r/相近的机床转速为560r/min和450r/min。现取560r/min。若取450r/min则速度损失太大。 所以实际切削速度v=122m/min。 4）切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。 l==1(min),=2mm，=0，=0 =i=0.069(min) 3.4.2工序Ⅱ粗钻25孔（毛坯孔为22） f =0.41mm/r 见（《切削手册》表2.7） v=12.25m/min 见（《切削手册》表2.13及表2.14，按5类加工性考虑。 ==155(r/min) 按机床选取=136r/min(按《工艺手册》表4.2-12) 所以实际切削速度 v===10.68(m/min) 切削工时 t===1(min) 其中：切入l1=10mm,切出l2=2mm,l=44mm 3.4.3工序Ⅲ粗镗34孔台阶孔。粗镗至33.5。 1.粗镗至33.5 =0.1mm/r =800r/min(13.5r/s) =90m/min(2.03m/s) 切削工时 =44mm =10mm =2mm ==31.92s(0.53min) 3.4.4工序Ⅳ精镗34台阶孔、倒角C2和R2。 精镗孔至34mm。 =0.07mm/r =1000r/min(16.5r/s) =40.32m/min(0.672m/s) 切削工时 =44mm =10mm =2mm ==45.88s(0.76min) 3.4.5工序Ⅴ 车M36X1.5HL-6H螺纹 =0.1mm/r =1000r/min(16.5r/s) =122.2m/min(2.03m/s) 切削工时 =17mm =1mm =2mm ==0.833min 3.4.6 工序Ⅵ 加工34另外一端面2（如毛坯图二所示）倒角C2和R2 =0.1mm/r =1000r/min(16.5r/s) =122.2m/min(2.03m/s) 切削工时 l==1(min),=2mm，=0，=0 =i=0.069(min) 3.4.7工序Ⅶ 车24孔端面 =0.1mm/r =1000r/min(16.5r/s) =122.2m/min(2.03m/s) 切削工时 l=109-108=1(min),=2mm，=0，=0 =i=0.045（min) 3.4.8工序Ⅷ 粗钻22X80孔。 f =0.41mm/r 见（《切削手册》表2.7） v=12.25m/min 见（《切削手册》表2.13及表2.14，按5类加工性考虑。 ==155(r/min) 按机床选取=125r/min(按《工艺手册》表4.2-12) 所以实际切削速度 v===10.68(m/min) 切削工时 t===1.64(min) 3.4.9工序Ⅸ精镗24X70孔。 =0.07mm/r =1000r/min(16.5r/s) =40.32m/min(0.672m/s) 切削工时 =70mm =10mm =0mm ==45.88s(0.76min) 3.4.10工序Ⅹ 加工M25X1.5HL-65螺纹孔。 =0.1mm/r =1000r/min(16.5r/s) =122.2m/min(2.03m/s) 切削工时 =65mm =10mm =0mm ==0.833min 3.4.11 工序ⅩⅠ 钻四个孔10 1.选择钻头 选择高速麻花钻头，其钻头，标准钻头 2.选择切削用量 1）选择进给量f 钻头直径13-16.材料硬度小于800MPa，所以选择进给量为0.31-0.37. 由于l/d=35/14.5=2.4故孔深修正系数选取1.0，则f=0.31-0.37mm/r，根据钻床说明书选取f=0.36mm/r。由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻通时停止自动进给改为手动进给。 决定钻头的磨顿标准及寿命 当钻头直径为14.5时，钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm，寿命T=45min。 2）决定切削速度 普通处理的45钢，加工性属6类。f=0，36mm/r，双横刃磨的钻头，d=14.5mm时，=14mm/min 切削速度的修正系数为 m/min 根据钻Z235立式钻床说明书，可考虑选择n=272r/min，但因选择的转速计算较高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.28. 3）计算基本工时 式中 。l=35，入切量和超切量=8mm故 ==0.56min 最后，将以上工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见附表1 3.5小结（一） 零件加工工艺规程制定必须要先了解零件（横拉杆接头）的工作环境，选择合适的材料及材料的处理方式。之后，确定了零件的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸后，就可以对零件的工艺路线进行分析，制定出几套工艺方案，然后对这几套方案进行分析比较，选择最优的方案。优良的加工工艺是能否生产出合格，优质零件的必要前提，所以对加工工艺的设计十分重要，设计时要反复的比较，选择最优方案。 注意事项：1）根据零件图的要求来选取地位基准和加工基准。尤其注意起关键的位置度要求，尺寸要求以及表面粗糙度要求。 2）制定加工工序时，必须要按基准选取的原则及工艺集中原则来合理安排工序，提高加工效率。 3）选择切削用量是必须要根据切削余量和材料的性质来合理选择。（在镗孔时，必须要注意底孔的大小来选择刀杆的大小） 我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下：清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆分为两体时无此问题,。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角R。端面与外圆定位时，与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等)加工的夹具时，会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的系列产品零件夹具时，为了降低生产成本,提高夹具的利用率，往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。 第四章 螺纹孔夹具设计 本次设计零件横拉杆接头，为接头类零件注意在车床上加工。而螺纹口加工时再卧式车床上加工的，夹具采用的是角铁式车床夹具。下面先介绍下车床夹具的类型和角铁车床夹具的特点。 车床夹具的类型 车床夹具的种类繁多， 主要有下列五种类型：心轴类车床夹具、角铁式车床夹具、圆盘类车床夹具、卡盘式车床夹具、特种用途车床夹具。 角铁式车床夹具用于复杂零件的加工中。其特点是夹具体为角铁形，工装夹在角铁面上。角铁面与夹具中心轴线相平行，如工件主要定位基准是平面，则夹具就能满足加工面的中心距尺寸要求。这类夹具可装夹泵体、接头、壳体、箱体、支架、杠杆、三通管、轴座等复杂零件。 而机床夹具的设计特点主要有下面八个方面。 1）要有较短的设计周期和制造周期，以满足企业生产要求。由于市场环境是的企业之间的竞争加剧产品的更新换代加快。以此，能否缩短设备的制造周期对企业的生存发展十分重要。 2）夹具的低成本设计，以降低夹具的成本。 3）夹具的柔性化设计，以提高夹具在现代机械制造中适应性。 4）夹具的制造精度一般比工件的加工精度高2~3倍。 5）夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操作习惯密切结合。 6）在一般情况下，夹具是单件制造，没有重复制造的机会。一般没有条件对夹具进行原理实验和复杂的计算工作。通常要求夹具在投产时一次成功。 7）夹具的社会协调制造条件较差，特别是商品化的元件较少。设计者要熟悉夹具结构和夹具的制造方法，以满足设计要求。 8）目前，专用夹具已形成系统设计原理。设计时，务必多参考有关设计资料和经验。 4.1定位基准的选择 4.1.1工件定位的基本原理： 使用夹具加工工件有多种加工要求，其主要是满足工件被加工表面的工序尺寸和位置精度要求。为此，必须保证工件在加工过程中相对机床切削成形远动有准确的位置。从夹具保证加工精度的原理可以知道，工件的定位是其中极为重要的一个环节。 1)首先必须要明确工件在夹具中定位的任务:工件的定位原理、定位形式、定位元件设计、定位误差计算、定位设计的方法和步骤。 2）定位与夹紧力的关系是装夹工件的两个有关系的过程。在工件使用定位元件定位以后，工件在夹具中的位置即被确定。为了是工件在切削力、重力、离心力等外力作用下能保持既定的位置不变，通常需要使用夹紧机构在妥善地夹紧工件，即工件固定。 3）定位基准的选择是定位设计的一个很重要的因素。工件的定位基准一旦被确定，则其方案也就基本确定。通常，定位基准是在工艺规程中确定的，故定位设计是，应按工艺规程选择定位基准。 4.1.2定位设计的基本原则： 1) 遵循基准重合原则 示定位基准与工序基准重合。在多工序加工时，还应该遵循基准统一原则，具有一定的定位精度。但有时考虑到实际情况，定位基准也可以不选用工序基准。 2) 合理选择主要定位基准 主要定位基准应该有比较大的支撑面，较高的精度。 3) 装夹方便 便于工件的装夹和加工，并使夹具结构简单。 横拉杆定位基准的选择如下： 图4-1所示为用于加工横拉杆接头的角铁式车床夹具。图4-2所示为横拉杆接头零件工序简图，其中已加工面为mm孔、M36X1.5-6H螺纹孔及两端面。加工M24X1.5HL-6H螺纹孔的要求是：其轴线与mm孔轴线相互垂直，中心距尺寸为（27±0.26）mm;定位基准为孔、端面及外圆柱面。定位分别如图4-1所示。 图4-1：夹具立体图 图4-2：工序简图 4.2定位原件的设计 由上面的分析可知道，M24X1.5HL-6H螺纹孔轴线与mm孔轴线相互垂直，中心距尺寸为（27±0.26）mm。在这里必须要保证垂直度和相关的尺寸要求，我在这里选用可换式圆柱定位销来定位。同时配合使用台阶定位面来保证尺寸精度要求。其中可换式圆柱定位销采用国标系列（JB/T8014.3-1999）A型，D=34。台阶定位面采用非标自行设计。具体尺寸如图4-3、4-4所示 图4-3可换式圆柱定位销 表1 可换式圆柱定位销参数 D H d d 1 D1 L L1 h h 1 B b b1 ﹥30～40 ﹥40～50 18 18 22 0 -0.031 M16 M20 - 60 20 25 3 D-3 6 8 4 5 30 72 38 20 35 80 70 85 45 95 图4-4：台阶定位面 在固定F44圆柱体上端面，采用钩型压板来加紧（JB/T 8012 1-1999）如图4-5所示。 图4-5：钩型压板 而F32圆柱表面的加紧采摆动压板，自行设计要满足夹紧力的要求。如图4-6所示。 图4-6：摆动压板 链接块和杠杆也是自行设计的，能够提供足够的夹紧力给摆动压板即可。其机构如图4-7所示。 图4-7：链接块和杠杆 4.3定位误差的分析 1、圆柱销定位误差计算 已知圆柱销尺寸为F，而孔的直径为F。 1）基准不重合误差 由于定位基准与工序基准不重合而造成的定位误差 ==0.0405(mm) 2）基准位移误差==++0.031+0.05+0=0.81(mm) 式中 —定位最大配合间隙（mm）； — 工件定位基准孔的直径公差（mm）； —圆柱销的直径公差（mm）； —定位所需最小间隙，有设计时确定（mm）； 2、M25螺纹孔中心与端面1的定位位差计算： 已知台阶定位面保证M25螺纹孔中心尺寸为270.08、而零件图要求是27±0.26。 =0.26-0.08=0.18（mm） 4.4夹紧力计算 4.4.1加紧装置设计的基本要求 1、具有合适的夹紧力 对加紧力的要求主要有以下四点： 1） 在加紧过程中，不得改变工件定位后所占据的准确位置，以免影响加工精度。 2） 在加工时，工件不得松动或脱落。 3） 减少加紧变形对加工精度的影响。 4） 防止工件在加工时发生振动。 2、具有一定的增力比 增力比是夹紧机构的重要特性 夹紧力与原始力之比称为增力比，有下式表示 = 式中 ——增力比 ——夹紧力（N） ——原始力（N） 增力比越大，夹装置的性能就越佳。 3、具有自锁性 自锁性是指在夹紧工件且原始力消失后，在夹紧机构在摩擦力作用下，仍能保持对工件夹紧的性能。夹紧机构的自锁性，是满足夹紧可靠性要求的特性，故自锁性是夹紧机构的安全性指标。 4、操作方便、省力 装卸工件方便、省力，无障碍，有利于降低人工的劳动强度；有利于缩短辅助时间，提高劳动生产率。 5、夹具的低成本设计 通常，夹紧装置这部分成本较高的，应该注意夹具的低成本设计，是制造企业获得良好的经济效益。 4.4.2夹紧装置夹紧力的计算 1、带肩螺母及钩型压板部分的夹紧力计算 这部分是拧动带肩螺母来夹紧钩型压板将零件端面2夹紧。主要是螺旋夹紧机构夹紧。采用螺旋夹紧，选择螺纹直径25mm，螺距2 mm用扳手带肩螺母。通过查表2可知： 螺旋装置产生的压紧力为1=8060N 在作用下完全可以夹紧端面2。 表2：螺旋夹紧装置夹紧力 名称 螺纹公称直径d/mm 螺纹中径d/mm 手柄长度L/mm 手柄上的作用力FQ/N 产生的夹紧力/N 用扳手的带肩螺母 20 18.376 240 100 8060 2、计算摆动卡爪的夹紧力 螺旋装置产生的夹紧力通过压紧钩型卡爪的同时也在压缩内部的弹簧，力由弹簧传递到连接块，使连接块带动杠杆向上移动，而楔块向下移动，从而带动摆动卡爪夹紧F32圆柱表面。其杠杆结构如图4-8所示。 由1=0.806KN,杠杆两部分尺寸为L1=45,L2=30,则有 F1===1.209KN。 再由楔块传递力使摆动卡爪夹紧。其楔块的夹角为30°，则有 F2=F1sin30°=12.09X0.5=0.6045KN 有摆动卡爪的结构可以计算出其最终夹紧力为F3,则 F3=F2X29/19=0.922KN 最终夹紧力为0.922KN，其增力比为1.142。 考虑到F32圆柱表面实际为孔壁类零件，其夹紧力不宜过大，因此，该结构满足加工时夹紧力的要求。 图4-8：杠杆结构 4.5对刀塞尺设计 对刀塞尺可以有查手册可知，如图4-9所示： 图4-9对刀塞尺选择 4.6夹具设计 机床夹具设计是一个集零件工艺分析、机床选择及夹具体设计的过程。在分析零件加工工艺是必须要注意到零件图要求的关键尺寸精度、位置形状要求，以为机床选择和夹具体具体设计提供依据。 本课题的零件加工工艺分析及机床选择在先前已经过了分析，下面就机床夹具体设计做分析。 在本次课题中夹具体设计分为三个部分进行的，即：连接过渡盘设计、夹具体设计、夹紧机构设计。 4.6.1连接过渡盘设计 根据选用的机床型号：CA6140,其主轴的相关参数来设计。具体如下: 床体机本尺寸参数： 床身回转直径：400mm，最大工件长度:750/650mm,主轴孔径/主轴孔前端锥度:F52mm/1:20。根据主轴尺寸设计连接过渡盘，过渡盘与主轴配合采用基孔制，在过渡盘与夹具体配合采用H7/h6配合。其结构图4-10所示： 图4-10：连接过渡盘结构 4.6.2夹具体设计 由于这部分机构比较复杂，有缺乏参数依据，因此在设计过程中先要对夹紧力估算，以及一些定位元件，夹紧元件的选取（因为它们许多是国标系列的）。这样在这些国标元件和零件加工图的要求来确定夹具体的基本结构和尺寸。 在本次课程中夹具主体盘和角铁支撑架结构两部分。在夹具体主体盘设计是主要是根据过渡盘尺寸来设计，再次不做过多说明。主要是角铁支撑架结构设计说明，其结构图如图4-11所示。 图2-11：夹具体机构图 夹具体的壁厚去20~15mm,其具体取值根据定位元件以及满足夹紧要求来定。其实在角铁支撑架和夹具主体盘之间采用组合焊接的方法加工，而角铁支撑架采用铸造和机加工，在保证角铁支撑架焊接定位是采用定位销定位再焊接，保证尺寸27±0.08。 4.6.3夹紧机构设计 夹紧机构主要是采用国标件和夹紧力要求来设计，同时也影响到夹具体的部分细节修改。在本课程设计中的夹紧机构主要用以下几部分组成：钩型压板、带肩螺母、拉杆、弹簧、联接块、杠杆、楔块、摆动卡爪。主要零件的结构在前面已经说明过来，在这里主要对其传动夹紧力过程说明。 扳手拧动带肩螺母，通过钩型压板压紧零件端面1，同时在弹簧作用下，拉杆和联接块向上移动，再通过杠杆带动楔块向下移动，从而是摆动卡爪夹紧零件F32圆柱体表面。 4.7小结（二） 角铁类车床夹具设计过程中有许多地方引发了我的思考，比如所谓的非标设计其实也是在受到一些标准件影响，可能小到一颗螺丝钉，因为也许它给你降低了生产成本。当然这不是主要的启发，在设计过程值得注意的主要问题有以下几个。 1）夹具类型的选择 在选择设计何种夹具时必须要考虑前面的加工工艺，在夹具设计是要保证夹具的作用可以保证加工工序集中。 2）夹具设计前的夹紧力估算 在设计夹具具体结构是必须要先估算夹紧力的大小，并结合零件加工的尺寸、精度要求来设计。同时在设计夹紧机构是还要考虑夹具体是否合理来对夹具体进行修正。 3）注意国标件的选择和使用 在设计过程中国标件的选择不仅是节省了设计时间也降低了加工制造成本，最主要是使结构更合理。 第五章 总结 本次设计是大学里面最后一次设计，在这过程中我重新温习了一遍大学的专业课程。我找了一家非标设备生产公司，在夹具设计里面让我对非标设计有了一个新的认识。 加工其实有很多的工艺路线，在制作加工工艺时必须要考虑到加工的效率。而制作加工工艺的前提是对零件对的仔细分析，以及对各种加工生产设备性能的了解。因此，作为一个设计人员对零件机加工的设备及使用性能要有一个全面的了解。作为一名即将进入工作岗位的毕业生，我会牢记一切要从基层做起，只有亲身体验才能转化智慧。 在夹具设计过程中，我明白了机械设计的世界里没有异想天开，只有严谨慎密，滴水不漏。在以前我们看到各种电影里面的新式装备和高科技武器总是感叹外国人聪明，其实大可不必，我们只是确少认识和基本的研究而已。中国起步晚，但是起点高，因此，我们的机遇很多。当然前提是我们要敢于承担起自己的责任。 夹具设计其实是一个很系统的、基础性的设计，它不仅仅是一个夹具体的设计，它还要计算夹紧力、传动力的方式、加工可靠性的分析等等。尤其在传动方式和夹紧力计算发面，在以后的工作中也十分重要，为这关系到一个夹具的可用性能的高低。 参考文献 [1] 李旦等，《机床专用夹具图册》，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005。 [2] 孙已德，《机床夹具图册》，北京：机械工业出版社，1984。 [3] 何玉林，《机械制图》，重庆：重庆大学出版社，1983。 [4] 机械工程基础与通用标准实用丛书编委会，《形状和位置公差》，北京：中国计划出版社，2004。 [5] 淘济贤等，《机床夹具设计》，北京：机械工业出版社，1986。 [6] 李洪，《机械加工工艺师手册》，北京：机械工业出版社，1990。 [7] 机械设计手册编委会，《机械设计手册卷4》，北京：机械工业出版社，1998。 [8] 东北重型机械学院，《机床夹具设计手册》，上海：上海科学技术出版社，1979。 [9] 贺光谊等，《画法几何及机械制图》，重庆：重庆大学出版社，1994。 [10] 丁骏一，《典型零件制造工艺》，北京：机械工业出版社,1989。 [11] 孙丽媛，《机械制造工艺及专用夹具设计指导》，北京：冶金工业出版社，2002。 [12] 东北重型机械学院等，《机床夹具设计手册》，上海：上海科学技术出版社，1979。 [13] 孟少龙，《机械加工工艺手册第1卷》，北京：机械工业出版社，1991。 [14] 《金属机械加工工艺人员手册》修订组，金属机械加工工艺人员手册，上海：上海科学技术出版社，1979。 [16] 马贤智，《机械加工余量与公差手册》，北京：中国标准出版社，1994。 [17] 上海金属切削技术协会，《金属切削手册》，上海：上海科学技术出版社，1984。 [18] 周永强，《高等学校毕业设计指导》，北京：中国建材工业出版社，2002。 [19] 薛源顺，《机床夹具设计第3版》，北京：机械工业出版社，2011。 [20] 周兆云、李翔英，《互换性与测量技术基础》，北京：机械工业工业出版社，2011。 致谢 通过这次毕业设计的落实，我对机械设计制造有了一个新的认识，同时也检验了我的软件应用能力。在这过程中也得到了老师的许多指点和帮助，让我明白了许多以前没用弄懂的问题。 五年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。五年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师，张学良教授。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。张老师不仅在学业上言传身教，而且以其高尚的品格给我以情操上的熏陶。本文的写作更是直接得益于他的悉心指点，从论文的选题到体系的安排，从观点推敲到字句斟酌，无不凝聚着他的心血。滴水之恩，当以涌泉相报，师恩重于山，师恩难报。我只有在今后的学习、工作中，以锲而不舍的精神，努力做出点成绩，以博恩师一笑。 另外，我必须感谢我的父母。焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报。作为他们的孩子，我秉承了他们朴实、坚韧的性格，也因此我有足够的信心和能力战胜前进路上的艰难险阻；也因为他们的日夜辛劳，我才有机会如愿完成自己的大学学业，进而取得进一步发展的机会。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们! 大学五年学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人对我大学五年学习的默默支持；感谢湖南工学院给了我在大学五年深造的机会，让我能继续学习和提高；感谢机本专业的老师和同学们五年来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的五年充满了感动。 最后，我必须感谢我的指导老师和朋友，正是因为他们在技术上的无私指引，我才能得以顺利完成该论文。 附表一 加工工序表 附图一 横拉杆接头零件图 附图二 钩型压板零件图 附图三 可换圆柱定位销零件图 附图四 夹具结构图 39 / 40