K240-拖拉機(jī)變速箱撥叉加工工藝規(guī)程及銑斷端面夾具設(shè)計(jì)

喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 機(jī)械制造加工工藝 課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：撥叉銑面夾具設(shè)計(jì) 專 業(yè)：13機(jī)械電子工程 學(xué) 號(hào)： 1311114009 姓 名： 馮冰川 指導(dǎo)老師： 蹇崇軍 1 目 錄 第1章 設(shè)計(jì)前言 1 第2章 銑床專用夾具設(shè)計(jì)的要求 2 2.1 銑床專用夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2 2.2 夾緊裝置 2 2.3 專用夾具的基準(zhǔn)選擇 3 2.4 銑床夾具的分類 4 2.5 銑削專用夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 4 2.6 銑床夾具的安裝 4 2.7 工件的定位與誤差分析 5 2.8 夾緊裝置 8 第3章 銑床專用夾具設(shè)計(jì) 3.1夾具選擇 11 3.2 確定定位方案 11 3.3 定位誤差的計(jì)算與分析 13 3.4 減小定位誤差的措施 14 3.5 計(jì)算切削力及實(shí)際所需的夾緊力 14 3.6 主要元件的設(shè)計(jì) 16 3.7 對(duì)刀元件及夾具體 16 第4章 總 結(jié) 17 II 第1章 設(shè)計(jì)前言 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)法強(qiáng)度，需做一種專用夾具，省去加工中繁瑣的工序。我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械制造工藝和夾具，對(duì)夾具設(shè)計(jì)有了初步的了解。對(duì)于一種批量較大的產(chǎn)品可設(shè)計(jì)制造一種專業(yè)夾具，操作迅速方便，減少了工人的勞動(dòng)量，可獲得較高的加工精度和生產(chǎn)率，對(duì)工人的技術(shù)水平要求也相對(duì)較低。但專用夾具設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)、夾具制造費(fèi)用較高。專用夾具的針對(duì)性極強(qiáng)、沒有通用性，很明顯只能適用于產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)中。 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的，特別是對(duì)于機(jī)械制造工藝學(xué)和工程材料這兩門學(xué)科的運(yùn)用，同時(shí)也有對(duì)刀具和切屑的部分知識(shí)的綜合，因此這是我們對(duì)之前所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),同時(shí)還有對(duì)相關(guān)課外知識(shí)的查閱和學(xué)習(xí)，也是一次我們實(shí)際運(yùn)用知識(shí)解決問題的練習(xí)。 就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，能夠更深入理解課本知識(shí)，并能夠很好的應(yīng)用理論知識(shí)，為以后更好地勝任我的工作崗位打好基礎(chǔ)。 這是首次接觸夾具設(shè)計(jì)，對(duì)知識(shí)掌握和熟悉程度欠缺，因此在設(shè)計(jì)中難免會(huì)有考慮不周全的地方，請(qǐng)老師指正和幫助。 6 1．撥叉零件的工藝分析 1.1了解撥叉零件的用途 撥叉應(yīng)用在某拖拉機(jī)變速箱的換擋機(jī)構(gòu)中。撥叉頭以?30mm孔套在叉頭上，并用銷釘經(jīng)?8mm鎖銷孔與變速叉軸連接，撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當(dāng)需要變速時(shí)，操縱變速桿，變速操縱機(jī)構(gòu)就通過撥叉頭部操縱槽帶動(dòng)撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳移動(dòng)雙聯(lián)變換齒輪在花鍵軸上滑動(dòng)換擋位，從而改變拖拉機(jī)行駛速度。 撥叉在改換擋位時(shí)要承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的作用，因此該零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、韌性。該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面、叉軸孔?30 mm(H)和鎖銷孔?8mm(H7)，在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)予以保證。 1.2熟悉撥叉零件技術(shù)要求及對(duì)使用性能的影響 該撥叉的技術(shù)要求如表1-1所示。 表1-1 撥叉零件技術(shù)要求 加工表面 尺寸及偏差（mm） 公差及精度等級(jí) 表面粗糙度Ra（μm） 形位公差（mm） 撥叉頭左端面 80 IT12 3.2 撥叉頭右端面 80 IT12 12.5 撥叉腳內(nèi)表面 R48 IT13 12.5 撥叉腳兩端面 200.026 IT9 3.2 垂直度公差為0.1，平面公差為0.08 ?30mm孔 ?30 IT7 1.6 ?8mm孔 ?8 IT7 1.6 垂直度公差為0.15 操縱槽內(nèi)側(cè)面 12 IT12 6.3 操縱槽底面 5 IT13 12.5 撥叉形狀特殊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬典型的叉桿類零件。為實(shí)現(xiàn)換擋、變速的功能，其叉軸孔與變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高。叉腳兩端面在工作中需沖擊載荷，為增強(qiáng)其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理，?30mm硬度為48~58HRC；為保證撥叉換擋時(shí)叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對(duì)叉軸上的有準(zhǔn)確的位置，改換擋位準(zhǔn)確，撥叉采用鎖銷定位。鎖銷孔的尺寸為?8mm,且鎖銷孔的中心線與叉軸孔中心線的垂直度要求0.15mm。 綜上所述，該撥叉件的各項(xiàng)技術(shù)要求制定得較合理，符合該零件在變速箱中的功用。 1.3審查撥叉零件的工藝性 分析零件圖可知，撥叉兩端和叉腳兩端均要求切削加工，并在軸方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了換擋時(shí)叉腳端面的接觸鋼度；?30mm孔和?8孔的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；另外，該零件除主要工作表面（撥叉腳兩端面、變速叉軸孔?30mm和鎖銷孔?8mm）外，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對(duì)比較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。 3．?dāng)M訂撥叉工藝路線 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 3.1.1精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該撥叉零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇撥叉頭左端面和叉軸孔?30mm作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用他們作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。叉軸孔?30mm的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作為精基準(zhǔn)定位加工撥叉腳兩端面和鎖銷孔?mm，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。選用撥叉頭左端面作為精基準(zhǔn)同樣是遵循了“基準(zhǔn)重合”原則，因?yàn)樵摀懿嬖谳S向方向上的尺寸多以該端面作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；另外，由于撥叉件剛性較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，為了避免在機(jī)械加工中產(chǎn)生夾緊變形，根據(jù)夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基面，并應(yīng)作用在剛度較大部位的原則，夾緊力作用點(diǎn)不能作用在叉桿上。選用撥叉頭左端面作為精基準(zhǔn)，夾緊可作用在撥叉頭的右端面上，夾緊穩(wěn)定可靠。 3.1.2粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠，該撥叉選擇變速叉軸孔?30mm的外圓面和撥叉頭右端面作為粗基準(zhǔn)。采用?30mm外圓面定位加工內(nèi)孔，可保證孔的壁厚均勻；采用撥叉頭右端作為粗基準(zhǔn)加工左端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 3.2表面加工方法的確定 根據(jù)撥叉零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面精度，查附表7~附表9，確定加工件各表面的加工方案，如圖3-1所示。 表3-1 撥叉零件各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級(jí) 表面粗糙度Ra(μm) 加工方案 備注 撥叉頭左端面 IT11 3.2 粗銑—半精銑 附表9 撥叉頭右端面 IT13 12.5 粗銑 附表9 撥叉腳內(nèi)表面 IT13 12.5 粗銑 附表9 撥叉腳兩端面（淬硬） IT9 3.2 粗銑—精銑—磨削 附表9 ?30mm孔 IT7 1.6 粗?jǐn)U—精擴(kuò)—鉸 附表9 ?8mm孔 IT7 1.6 鉆—粗鉸—精鉸 附表9 操縱槽內(nèi)側(cè)面 IT12 6.3 粗銑 附表9 操縱槽底面 IT13 12.5 粗銑 附表9 3.3加工階段的劃分 將撥叉加工階段劃分成粗加工、半粗加工和精加工3個(gè)階段。 在粗加工階段，首先要將精基準(zhǔn)（撥叉頭左端和叉軸孔）準(zhǔn)備好。使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工；然后粗銑撥叉頭右端、撥叉腳內(nèi)表面、撥叉腳兩端面、操縱槽內(nèi)側(cè)面和底面。在半精加工階段，完成撥叉腳兩端面的粗銑加工和銷軸孔?8mm的鉆、鉸加工。在精加工階段，進(jìn)行撥叉腳兩端面的磨削加工。 3.4工序順序的安排 3.4.1機(jī)械加工工序的安排如下： 遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)—撥叉頭左端面和叉軸孔?30mm； 遵循“先粗后精”的原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序； 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面—撥叉頭左端面和叉軸孔?30mm及撥叉腳兩端面，后加工次要表面—操縱槽底面和內(nèi)側(cè)面； 遵循“先面后孔”原則，先加工撥叉頭端面，再加工叉軸孔?30mm；先銑操縱槽，再鉆銷軸孔?8mm。 3.4.2熱處理工序的安排如下： 鍛模成型后切邊，進(jìn)行調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)硬度為241HBS~285HBS,并進(jìn)行酸洗、噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脫碳而對(duì)機(jī)械加工帶來的不利影響；叉腳兩端面在精加工之前進(jìn)行局部高頻淬火，提高耐磨性和工作中承受沖擊載荷的能力。 3.4.3輔助工序的安排如下： 粗加工撥叉腳兩端面和熱處理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗(yàn)工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該撥叉工序的安排順序?yàn)椋夯鶞?zhǔn)加工—主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工—主要表面半精加工和次要表面加工—熱處理—主要表面精加工。 3.5確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，確定撥叉的工藝路線如下：粗銑撥叉頭兩端面→半精銑撥叉頭左端面→粗?jǐn)U、精擴(kuò)、倒角、鉸?30mm孔→校正撥叉腳→粗銑撥叉腳兩端面→銑叉爪口內(nèi)側(cè)面→粗銑操縱槽底面和內(nèi)側(cè)面→精銑撥叉腳兩端面→鉆、倒角、粗鉸、精鉸?8mm孔→去毛刺→中檢→熱處理（撥叉腳兩端面局部淬火）→校正撥叉腳→磨削撥叉腳兩端面→清洗→終檢。 3.6機(jī)床設(shè)備、工裝的選用 針對(duì)大批量生產(chǎn)的工藝特性，選用設(shè)備及工藝設(shè)備按照通用、專用相結(jié)合的原則。各工序使用的機(jī)床設(shè)備、工裝及工藝路線如表3-2所示。 表3-2 撥叉零件的工藝路線，使用的機(jī)床設(shè)備、工裝 工序號(hào) 工序名稱及內(nèi)容 機(jī)床設(shè)備 刀具 量具 1 鍛造 100kN摩擦壓力機(jī) 2 退火 3 粗銑撥叉頭兩端面 X51立式銑床 端銑刀 游標(biāo)卡尺 4 半精銑撥叉頭左端面 X51立式銑床 端銑刀 游標(biāo)卡尺 5 粗?jǐn)U、精擴(kuò)、倒角、鉸?30mm孔 四面組合鉆床 麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 6 校正撥叉腳 鉗工臺(tái) 手錘 7 粗銑撥叉腳兩端 臥式雙面銑床 三面刃銑刀 游標(biāo)卡尺 8 銑叉爪口內(nèi)側(cè)面 X51立式銑床 銑刀 游標(biāo)卡尺 9 粗銑操縱槽底面和內(nèi)側(cè)面 X51立式銑床 銑刀 卡規(guī)、深度游標(biāo)卡尺 10 精銑床撥叉腳端面 X51立式銑床 銑刀 游標(biāo)卡尺 11 鉆、倒角、粗鉸、精鉸?8mm孔 四面組合鉆床 復(fù)合鉆頭、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 12 去毛刺、中檢 鉗工臺(tái) 平銼 13 熱處理 淬火機(jī) 14 校正撥叉腳 鉗工臺(tái) 手錘 15 磨削撥叉腳兩端面 M7120A平面磨床 砂輪 游標(biāo)卡尺 16 清洗、檢驗(yàn) 清洗機(jī) 卡尺、塞規(guī)、百分表 第2章 銑床專用夾具設(shè)計(jì)的要求 2.1 銑床專用夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) （一）由于銑削過程不是連續(xù)切削，且加工余量較大，切削力較大而方向隨時(shí)多可能在改變。所以夾具應(yīng)具有足夠的剛性和強(qiáng)度，夾具的重心應(yīng)盡量低，夾具的高度于寬度之比應(yīng)為1：1.25，并應(yīng)有足夠排屑空間。 （二）夾緊裝置要有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證必需的夾緊力，并有良好的自鎖性能，一般在銑床夾具上特別是粗銑，不宜采用偏心夾緊。 （三）夾緊力應(yīng)作用在工件剛度較大的部位上。工件與主要定位元件的定位表面接觸剛度要大。當(dāng)從側(cè)面壓緊工件時(shí)，壓板在側(cè)面的著力點(diǎn)應(yīng)低于工件側(cè)面支承點(diǎn)。 （四）為了調(diào)整和確定夾具與銑刀的相對(duì)位置，應(yīng)正確選用對(duì)刀裝置，對(duì)到裝置在使用塞尺方便和易于觀察的位置，并應(yīng)在銑刀開始切入工件的一端。 （五）切削和切削液應(yīng)能順利地排除，必要時(shí)應(yīng)開排屑孔。 （六）為了調(diào)整和確定夾具與機(jī)床工作臺(tái)軸線的相對(duì)位置，在夾具的底面應(yīng)具有兩個(gè)定向建，定向健與工作臺(tái)T形槽宜用單面貼合。當(dāng)工作臺(tái)T形槽表面平整時(shí)可采用圓柱銷，精度高的或重型夾具宜采用夾具體上的找正基面。 2.2 夾緊裝置 在機(jī)械加工中，加工件將受到切削力，離心力，慣性力等外力的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持有定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生震動(dòng)或位移，一般在夾具結(jié)構(gòu)中都必須設(shè)置一定的夾緊裝置，將工件可靠的夾緊。 1.夾緊裝置的組成 典型的夾緊裝置是由幾部分組成 （1）力源裝置。力源裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。通常是指機(jī)動(dòng)夾緊時(shí)所用的氣動(dòng)，液壓，電動(dòng)等動(dòng)力裝置。 （2）中間遞力機(jī)構(gòu)，。中間遞力機(jī)構(gòu)是介于力源和夾緊作用力傳遞給夾緊元件，然后由夾緊元件，然后由夾緊元件最終完成對(duì)工件的夾緊。一般遞力機(jī)構(gòu)可以在傳遞加緊作用力過程中，改變夾緊作用力的方向和大小，并根據(jù)需要亦可具有一定的自鎖性能。 （3）夾緊元件與夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動(dòng)作。 以上就是夾緊裝置的基本設(shè)計(jì)內(nèi)容。 2.夾緊裝置的基本要求 (1)在夾緊過程中，工件應(yīng)能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應(yīng)離開定位置支承。 （2）夾緊力的大小要適當(dāng)，可靠。既要是工件在加工過程中不產(chǎn)生移動(dòng)和振動(dòng)，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。 （3）夾緊裝置應(yīng)操作安全，方便，省力。 （4）夾緊裝置的自動(dòng)化程度和復(fù)雜程度應(yīng)與工件的產(chǎn)量和批量相適應(yīng)。 2.3 專用夾具的基準(zhǔn)選擇 本夾具采用側(cè)面定位限制一個(gè)方向的自由度；由壓板軸定位，這樣六個(gè)自由度全部都被限制住了?？烧{(diào)部分安裝在夾具體上，即通過滑塊來限制住支座X軸方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)。并通過滑塊上的可換定位銷來實(shí)現(xiàn)限制作用。 定位基礎(chǔ)可以通過夾具體上的面來定位或由底板來定位，因?yàn)閵A具上的面上的定位誤差比起底板所產(chǎn)生的定位誤差相比較大，因此為了減少定位誤差，在此我選擇了以底板作為定位基準(zhǔn)。 2.4 銑床夾具的分類 銑床夾具主要用于加工零件上的平面精加工工序、花鍵及各種成型面等，是最常見的夾具之一。按銑削的進(jìn)給方式，可將銑床夾具分為直線進(jìn)給式、圓周進(jìn)給式和靠模進(jìn)給式三類。其中，直線進(jìn)給式夾具用得最多。 另外，銑床夾具按使用范圍可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類；還可按自動(dòng)化程度和夾緊動(dòng)力源的不同以及裝夾工件數(shù)量的多少等進(jìn)行分類。 2.5 銑削專用夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1.為了調(diào)整和確定夾具與機(jī)床工作臺(tái)軸線的相對(duì)位置，在夾具體與地面之間應(yīng)具有兩個(gè)定位鍵。 2.為了調(diào)整和確定夾具與銑刀的相對(duì)位置，應(yīng)正確選用對(duì)刀裝置，對(duì)刀裝置應(yīng)在使用塞尺方便和易于觀察的位置，并應(yīng)在銑刀開始切入工件的一端。 3.考慮加工余量大和切削力方向隨時(shí)可能變化的因素，夾具應(yīng)有足夠的剛性和強(qiáng)度，夾具的重心應(yīng)盡量低。 4.夾具裝置要有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證必需的夾緊力，并有良好的自鎖性能。 5.夾緊力應(yīng)作用在工件剛度較大的部位上。工件與主要定位元件的定位表面接觸剛度要大。當(dāng)從側(cè)面壓緊工件時(shí)，壓板在側(cè)面的著力點(diǎn)應(yīng)低于工件側(cè)面支承點(diǎn)。 6.切屑和冷卻液應(yīng)能順利排出，必要時(shí)應(yīng)開排泄孔 2.6 銑床夾具的安裝 夾具在銑床工作臺(tái)上的定位,由裝在夾具體底部的兩個(gè)定位鍵實(shí)現(xiàn)。銑床夾具在銑床工作臺(tái)上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，因而在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下面裝兩個(gè)定位鍵。定位鍵的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)按銑床工作臺(tái)的T形精加工工序尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺(tái)T形精加工工序的配合為H7/h6、H8/h8。兩定位鍵的距離應(yīng)力求最大，以利提高安裝精度。 定位鍵安裝在夾具體底面的縱向精加工工序中,一個(gè)夾具一般要配置兩個(gè)定位鍵。銑床夾具底座定位鍵與銑床工作臺(tái)T型精加工工序的配合連接，再用T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺(tái)上，所以在夾具體上還需要提供兩個(gè)穿T形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時(shí)，可在同側(cè)設(shè)置兩個(gè)耳座，兩耳座的距離要和銑床工作臺(tái)兩個(gè)T形精加工工序間的距離一致。 2.7 工件的定位與誤差分析 2.7.1 工件定位的基本原理 六點(diǎn)定位原理：如果要使一個(gè)自由剛體在空間有一個(gè)確定的位置，就必須設(shè)置相應(yīng)的六個(gè)約束以限制六個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。如果工件的六個(gè)自由度都加以限制了，工件在空間的位置也就完全被確定下來了。因此定位實(shí)質(zhì)上就是限制自由度。 關(guān)于六點(diǎn)定位原則的幾個(gè)主要問題： 1.在夾具的結(jié)構(gòu)中，定位支承點(diǎn)是通過具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承點(diǎn)不一定用點(diǎn)或銷的頂端，而常用面或線來代替。兩個(gè)點(diǎn)決定一條直線，三個(gè)點(diǎn)決定一個(gè)平面，即一條直線可以代替兩個(gè)支承點(diǎn)，一個(gè)平面可代替三個(gè)支承點(diǎn)。在具體應(yīng)用時(shí)，還可用窄長(zhǎng)的平面代替直線，用較小的平面來替代點(diǎn)。 2.定位支承點(diǎn)與工件定位基準(zhǔn)面始終保持接觸，方起到限制自由度的作用。 3.分析定位支承點(diǎn)的定位作用時(shí)，不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制是指工件在某個(gè)坐標(biāo)方向有了確定位置，并不是指工件在受到使其脫離定位支承點(diǎn)的外力時(shí)不能運(yùn)動(dòng)。使工件在外力作用下不能運(yùn)動(dòng)，要靠夾緊裝置來完成。 2.7.2 定位方法與定位元件 定位方法和定位元件的選擇，主要決定于工件的加工要求、工件的定位基準(zhǔn)和外力的作用情況等。定位方法有平面定位，圓柱孔定位，圓柱面定位，特殊表面定位，組合表面定位等。據(jù)定位方法及各定位元件的特點(diǎn)合理選擇定位元件 1.對(duì)定位元件的基本要求 (1) 限位基面應(yīng)有足夠的精度。足夠的精度才能保證工件的定位精度。 (2) 限位基面應(yīng)有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經(jīng)常與工件接觸和磨擦，為此定位元件限位表面的耐磨性要好，以保證夾具的壽命和精度。 (3) 支承元件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。定位元件在加工過程中受工件重力、夾緊力和切削力的作用，因此要求定位元件應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。 (4) 應(yīng)有較好的工藝性。定位元件應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于制造、裝配和更換。 (5) 定位元件應(yīng)便于清除切屑。定位元件的結(jié)構(gòu)和工作表面形狀應(yīng)有利于清除切屑，以防切屑嵌入夾具內(nèi)影響加工和定位精度。 2.常用定位元件的選用 定位元件選用時(shí)，應(yīng)按工件定位基準(zhǔn)面和定位元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行選擇。 1.以面積較小的已經(jīng)加工的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用平頭支承釘，以基準(zhǔn)面粗糙不平或毛坯面定位時(shí)，選用圓頭支承釘，側(cè)面定位時(shí)，可選用網(wǎng)狀支承釘。 2.以面積較大、平面度精度較高的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用支承板，用于側(cè)面定位時(shí)，可選用不帶斜精加工工序的支承板，盡可能用帶斜精加工工序的支承板，以利清除切屑。 3.以毛坯面和環(huán)形平面作基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用自位支承作定位元件。 4.定位基準(zhǔn)面需提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時(shí)，可選用輔助定位元件，輔助支承不限制自由度，且每次加工均需重新調(diào)整支承點(diǎn)高度，支承位置應(yīng)選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。 2.7.3 工件的誤差分析 由于一批工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，各個(gè)工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準(zhǔn)與不準(zhǔn)”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準(zhǔn)確，加工后各工件的尺寸必然有誤差。這種由工件定位引起的誤差即定位誤差（ΔD）。 為保證精度，限定定位誤差不超過工件加工公差T的1/5～1/2?！?】　　　　　　　 即， ΔD≤(1/5～1/2)T 式中：ΔD──定位誤差，單位為mm； T ──工件的加工誤差，單位為mm 2.7.4 定位誤差產(chǎn)生的原因 工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，各個(gè)工件的位置不一致的原因主要是基準(zhǔn)不重合，而基準(zhǔn)不重合又分為兩種情況：一是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差ΔY；二是定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差ΔB。 1.基準(zhǔn)不重合誤差ΔB 加工尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是外圓柱面的母線時(shí)，定位基準(zhǔn)是圓柱孔的中心線，這種由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合所致的工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動(dòng)量，稱基準(zhǔn)不重合誤差，此時(shí)除定位基準(zhǔn)位移誤差外，還有基準(zhǔn)不重合誤差。 當(dāng)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。因此選擇定位基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合。當(dāng)被加工工件的工藝過程確定以后，各工序的工序尺寸也就隨之而定，此時(shí)在工藝文件上，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)便轉(zhuǎn)化為工序基準(zhǔn)。 2.基準(zhǔn)位移誤差ΔY 由于定位副的制造誤差或定位副配合間所導(dǎo)致的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上最大位置變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)位移誤差（ΔY）。 如果工件內(nèi)孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致，作無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實(shí)際上，心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差?；鶞?zhǔn)位移誤差的方向是任意的，減小定位配合間隙，即可減小基準(zhǔn)位移誤差ΔY值，以提高定位精度。 2.8 夾緊裝置 工件在夾具定位之后，在機(jī)械加工過程中，工件會(huì)受到切削力、離心力、慣性力等的作用，故必須設(shè)計(jì)夾緊裝置對(duì)工件夾緊，它對(duì)工件加工有較大影響。 2.8.1夾緊裝置的組成 夾緊裝置的組成由以下三部分組成： 1.動(dòng)力源裝置 產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。分手動(dòng)和機(jī)動(dòng)夾緊兩種，為了改善勞動(dòng)條件和提高生產(chǎn)率，目前在大批量生產(chǎn)中均采用機(jī)動(dòng)夾緊。機(jī)動(dòng)夾緊的力源來自氣動(dòng)、液壓、氣液聯(lián)動(dòng)、電磁、真空等動(dòng)力夾緊裝置。 2.傳力機(jī)構(gòu) 介于動(dòng)力源和夾緊元件之間傳遞動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。作用是，改變作用力的方向、大??；具有一定的自鎖性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個(gè)夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點(diǎn)在手動(dòng)夾緊時(shí)尤為重。 3.夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。 2.8.2 對(duì)夾緊裝置的基本要求 在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會(huì)直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率。因此，設(shè)計(jì)夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則： 1.夾緊過程中，不能破壞工件定位時(shí)占據(jù)的正確位置。 2.夾緊力的大小應(yīng)適當(dāng)可靠。既要保證加工過程中工件不發(fā)生送的或振動(dòng)，又不允許工件產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷。 3.夾緊裝置工藝性好。 4.使用性好。操作方便、安全、省力。 2.8.3 夾緊力的確定 夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小三個(gè)要素。 1.夾緊力的方向 夾緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。選擇時(shí)必須遵守以下準(zhǔn)則： （1）夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。 （2）夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。 （3）夾緊力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向。 2.夾緊力的作用點(diǎn) 合理選擇夾緊力作用點(diǎn)必須遵守以下準(zhǔn)則： （1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點(diǎn)與支承點(diǎn)對(duì)應(yīng)，使夾緊力作用在支承上。如夾緊力作用在支承面范圍之外，會(huì)使工件傾斜或移動(dòng)，夾緊時(shí)將破壞工件的定位。 （2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位。這對(duì)剛度較差的工件尤其重要，如將作用點(diǎn)由中間的單點(diǎn)改成兩旁的兩點(diǎn)夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。 （3）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止工件產(chǎn)生振動(dòng)和變形，提高定位的穩(wěn)定性和可靠性。 3.夾緊力的大小 夾緊力的大小，對(duì)于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著密切的關(guān)系。 2.8.4 夾緊力大小計(jì)算 計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需的夾緊力數(shù)值。即： 式中，—實(shí)際所需的夾緊力； —在一定條件下，由靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力； —安全系數(shù)。 其中， 24 第3章 專用夾具的設(shè)計(jì) 3.1夾具選擇 本夾具設(shè)計(jì)用于工序10 精銑床撥叉腳端面 夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。 3.2 確定定位方案 3.2.1 夾具方案的選擇 方案一：工件以φ30mm的內(nèi)孔和撥叉頭左端面作為定位基準(zhǔn)，采用平面與定位心軸組合定位方案。其中定位平面限制三個(gè)自由度，定位銷限制兩個(gè)自由度，再以一個(gè)定位支承釘頂再撥叉桿幅板的一個(gè)側(cè)面限制一個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。采用螺母加開口墊圈夾緊工件，用壓板壓住工件幅板的另一側(cè)完成輔助定位與夾緊，以承受切削力。定位元件的工作表面與夾具體底面的垂直度要求保證滿足零件定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)的垂直度要求，以保證零件圖的要求。加工時(shí)，隨著銑刀的進(jìn)給工件可能會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差，但這屬于自由公差，故應(yīng)能滿足定位要求。 方案二：工件以2個(gè)φ30mm的內(nèi)孔和撥叉頭端面作為定位基準(zhǔn)，采用平面與定位銷組合定位方案。其中定位平面限制三個(gè)自由度，定位銷限制兩個(gè)自由度，菱形銷限制1個(gè)自由度，組成一面2銷定位。 根據(jù)工件的加工要求，該工序必須限制工件的6個(gè)自由度。為保證平面至工件底面的垂直度，應(yīng)選底面為定位基面，限制；須限制、，所以選取A面為定位基面；為保證對(duì)孔軸線的對(duì)稱度要求，還必須在加工時(shí)限制自由度。另外，為了方便控制刀具的走刀位置，還需要限制。 綜上所述，選擇方案二，操作方便，成本低，可行性好。 工件的六個(gè)自由度均被限制，為使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，選取的定位基準(zhǔn)是底面、孔。 3.2.2 確定定位夾緊方案 根據(jù)零件特點(diǎn)，按照工藝過程要求，確定工件定位夾緊方案，采用機(jī)械夾緊方式對(duì)工件進(jìn)行夾緊。 綜上對(duì)工件定位、夾緊方案的分析，確定定位、夾緊方案。其定位夾緊圖如下圖2.3所示： 圖3.3 定位夾緊方案圖 切削力及夾緊力分析 刀具：硬質(zhì)合金直齒三面刃銑刀，φ125mm，Z=20，B=12mm。根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》公式和表9.4—10可知一把刀的切削力為 。 其中所以。因?yàn)椴捎脙砂雁姷叮詫?shí)際主切削力為1040×2=2080，水平分力=（1～1.2）=2288N 垂直分力=0.3=624N。 在應(yīng)用本夾具加工時(shí)，工件在加工工程中受到切削力的影響可能引起工件的振動(dòng)或工件的轉(zhuǎn)動(dòng)。切削力對(duì)夾緊力影響不大，故夾緊力只需達(dá)到將工件固定即可。工件受到軸向力不大，所以采用裝配圖中的夾緊方式滿足加工的要求。輔助支承和輔助夾緊功能限制了工件的轉(zhuǎn)動(dòng)，使工作可靠。采用螺旋夾緊，夾緊力足夠，滿足加工條件。 3.2.3 定位元件的選擇及設(shè)計(jì) 1.定位元件的選擇 由上知，工件的定位面是側(cè)平面底面、和孔，據(jù)此在夾具上的定位元件選為支承板、支承釘、和菱形定位銷。 2.定位板設(shè)計(jì) 定位平面底面所用的定位支承板參照參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)。 標(biāo)記為：支承板 A6×45 GB 2236-80 材料：T8。 現(xiàn)確定定位銷的極限偏差和定位表面到定位銷中心的名義尺寸： =L，其中取工件相應(yīng)尺寸=L=1310.08mm的平均尺寸，公差取相應(yīng)尺寸公差的(~)倍，現(xiàn)取則有： =1310.02mm 滿足工件順利裝拆的補(bǔ)償量值：=(+)÷2=(0.16+0.04)÷2=0.10mm 則，菱形定位銷和定位孔配合的最小間隙===0.43mm （其中，b的值可查手冊(cè)得值為3） 3.3 定位誤差的計(jì)算與分析 必須要滿足誤差的總和應(yīng)該小于或等于該工序公差。 與夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻(xiàn)可得： ⑴ 兩定位銷定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上、所設(shè)計(jì)的夾具滿足零件加工精度要求。 3.4 減小定位誤差的措施 采取措施： 1.提銷圓柱部分的制造精度，將菱形定位銷圓柱部分精度提高到IT6級(jí)，公差值為0.011mm,則此時(shí)定位銷圓柱部分直徑Φ30mm,=0.043-(-0.054)=0.097mm。0.097仍接近加工誤差的。 2.在提高菱形定位銷圓柱部分的制造精度基礎(chǔ)上，將Φ30孔的精度提高到IT8級(jí)，其公差值為0.027mm，此時(shí)孔的尺寸及公差為Φ30mm，則0.027mm-(-0.054)=0.081mm,那么就要約0.12mm的加工精度預(yù)留量，可滿足保證對(duì)稱度加工要求。 3.5 計(jì)算切削力及實(shí)際所需的夾緊力 圖2.9作用于工件上的切削力 工件在加工時(shí)的受力情況如圖2.9所示。加工時(shí)，工件受到切削合力F的作用，F(xiàn)可分解為水平和垂直方向的切削分力和，由經(jīng)驗(yàn)公式，和可通過切向銑削力分別乘以一個(gè)系數(shù)來得到。在對(duì)稱銑削情況下，=(1~1.2),=(0.2~0.3)。 參照《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-9得銑削力的計(jì)算公式： 參數(shù)的選?。? 切向銑削力 （N） 銑刀系數(shù) =669 銑削深度 =3mm 每齒進(jìn)給量 =0.15mm 銑刀直徑 d=100mm 銑削寬度 B=12mm 銑刀齒數(shù) z=12 修正系數(shù) （工件屈服應(yīng)力） 綜上，計(jì)算得： 銑削力 。 故水平分力=1.1=1279N，垂直分力=0.3=349N。 工件的主定位面是底面，故選擇夾緊力的作用方向?yàn)樗椒较蜃饔糜诘酌?。?dāng)夾緊力水平作用于工件上時(shí)，所需要的理論夾緊力=+=1279+=3606N 由公式 = 可計(jì)算出實(shí)際所需夾緊力。 現(xiàn)在計(jì)算安全系數(shù)K的值。 安全系數(shù)K的計(jì)算公式為： 由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-0得各安全系數(shù)K的取值如下： 基本安全系數(shù) 加工性質(zhì) 刀具鈍化程度 切削特點(diǎn) 穩(wěn)定性 手柄位置 工件與支撐面接觸情況 將各安全系數(shù)值代入上面公式計(jì)算得,K=1.95<2.5（注：若安全系數(shù)的計(jì)算值小于2.5，則取=2.5），則取K的值為2.5。 所以實(shí)際所需夾緊力為： = =9015N。 實(shí)際所需的夾緊力計(jì)算是一個(gè)很復(fù)雜的問題，一般只能作粗略的估算。為簡(jiǎn)化計(jì)算，在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，可只考慮切削力對(duì)夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的切削過程穩(wěn)定不變。 3.6 主要元件的設(shè)計(jì) 依據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行設(shè)計(jì)并對(duì)其標(biāo)記如下如下： 1. 定位鍵： A14h6 GB 2206-80 材料：45鋼 2. 壓板： A14×130 GB 2188-80 材料：45鋼 3. 浮動(dòng)壓塊：A40×14 GB 2174-80 材料：45鋼 4. 銷 A10×28 GB/T 119.1-2000 材料：35鋼 5. 銷 A6×28 GB/T 119.1-2000 材料：35鋼 6. 對(duì)刀塊 GB 2242-80 材料：20鋼 7. 對(duì)刀塞尺 3 GB 2244-80 材料：T8 8. 螺釘 GB/T 68-2000 M5.5×25 3.7 對(duì)刀元件及夾具體 根據(jù)工件加工表面形狀，對(duì)刀件可選用夾具零件及部件中的標(biāo)準(zhǔn)直角對(duì)刀塊。它的直角對(duì)刀面和工件被加工寬度為85的兩平面精加工工序形相對(duì)應(yīng)，其間距等于塞尺厚度，設(shè)計(jì)塞尺厚度為3，并把對(duì)刀件安裝于夾具體的豎直板上。 根據(jù)銑床T行寬度為85的兩平面精加工工序的寬度，選用寬度B=14mm,公差為h6的A型定位鍵來確定夾具在機(jī)床上的位置。 夾具體選用灰鑄鐵的鑄造夾具體。其基本厚度選為25mm,并設(shè)計(jì)出供寬度為85的兩平面精加工工序用螺栓緊固夾具用得平面精加工工序耳座。根據(jù)所設(shè)計(jì)的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置，設(shè)計(jì)出夾具的形狀、結(jié)構(gòu)。 第4章 總 結(jié) 專用夾具是為零件的某一道工序加工而設(shè)計(jì)制造的，它廣泛用于大量生產(chǎn)中，它不但提高了生產(chǎn)率而且也提高加工精度，改善勞動(dòng)條件。 通過這次課程設(shè)計(jì)，我個(gè)人對(duì)夾具有了更進(jìn)一步的了解，夾具要保證加工出的產(chǎn)品有較高的精度，就必須要求其自身有較高的精度，定位元件擁有高精度的同時(shí)還需要有一定的剛度和強(qiáng)度，以保證在加工過程中自身不會(huì)變形和一定的壽命。夾緊機(jī)構(gòu)要求有一定的剛度和強(qiáng)度，以確保在一定的力的作用下夾緊元件不會(huì)先于工件發(fā)生變形、損壞。夾具體是夾具的主體部分，是與機(jī)床相接的部位、也是支撐夾緊元件、工件的主要部分：要求其有一定的強(qiáng)度和剛度、穩(wěn)定性，又考慮到經(jīng)濟(jì)性一般都采用HT200作為夾具體。 對(duì)夾具的維護(hù)保養(yǎng)，及夾具在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題有了更進(jìn)一步的了解，自己的能力在這次課程設(shè)計(jì)中也得到了提升。在設(shè)計(jì)的過程中又一次把所學(xué)的知識(shí)做了一次綜合式的復(fù)習(xí)，為接下來要做的畢業(yè)設(shè)計(jì)做好了很好的準(zhǔn)備工作；同時(shí)在設(shè)計(jì)中也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處：缺乏實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，有些實(shí)物沒有見過很難想像，只能通過找相應(yīng)的參考資料，然后再通過想象把他們綜合到一起，再通過實(shí)例對(duì)比，進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此在夾具設(shè)計(jì)中存在有很多的不足之處，還懇請(qǐng)老師您予以指導(dǎo)和指正。 參 考 文 獻(xiàn) [1]《機(jī)械制圖》第五版，大連理工大學(xué)工程畫教研室編。 [2]《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編。 [3]張耀宸.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].航空工業(yè)出版社，1987.12 [4]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版，王光斗，王春福主編。 [5]《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械知道工藝及自動(dòng)化教研室王紹俊主編