CA6140車床撥叉831007的銑φ40孔頂面專用夾具設(shè)計及加工工藝裝備含量具11張CAD圖-版本3
CA6140車床撥叉831007的銑φ40孔頂面專用夾具設(shè)計及加工工藝裝備含量具11張CAD圖-版本3,ca6140,車床,40,孔頂面,專用,夾具,設(shè)計,加工,工藝,裝備,設(shè)備,量具,11,十一,cad,版本
目錄
前言 - 1 -
1 零 件 的 分 析 - 2 -
1.1 零件的作用 - 2 -
1.2 零件的工藝分析 - 2 -
2 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 - 3 -
2.1確定毛坯的制造形式 - 3 -
2.2 基面的選擇 - 3 -
2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 - 3 -
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 - 3 -
2.3 制定工藝路線 - 3 -
2.3.1 工藝路線方案一 - 4 -
2.3.2 工藝路線方案二 - 4 -
2.3.3 工藝方案的比較與分析 - 4 -
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 - 5 -
2.5 確定切削量及基本工時 - 6 -
3、銑φ40孔頂面專用夾具設(shè)計 - 13 -
3.1夾具的基本知識 - 13 -
3.2定位原理及方案分析 - 14 -
3.3 定位基準(zhǔn)的選擇 - 16 -
3.4定位元件選擇 - 16 -
3.5 切削力及夾緊力計算 - 16 -
3.6定位誤差分析 - 17 -
設(shè)計心得與體會 - 19 -
參考文獻(xiàn) - 20 -
前言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化（或機(jī)械工程及自動化）專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。
機(jī)械設(shè)計是機(jī)械工程的重要組成部分，是決定機(jī)械性能的最主要因素。由于各產(chǎn)業(yè)對機(jī)械的性能要求不同而有許多專業(yè)性的機(jī)械設(shè)計。
在機(jī)械制造廠的生產(chǎn)過程中,用來安裝工件使之固定在正確位置上,完成其切削加工 、檢驗、裝配、焊接等工作,所使用的工藝裝備統(tǒng)稱為夾具。如機(jī)床夾具、檢驗夾具、焊接夾具、裝配夾具等。
機(jī)床夾具的作用可歸納為以下四個方面：
1.保證加工精度 機(jī)床夾具可準(zhǔn)確確定工件、刀具和機(jī)床之間的相對位置，可以保證加工精度。
2.提高生產(chǎn)效率 機(jī)床夾具可快速地將工件定位和夾緊，減少輔助時間。
3.減少勞動強(qiáng)度 采用機(jī)械、氣動、液動等夾緊機(jī)構(gòu)，可以減輕工人的勞動強(qiáng)度。
4.擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 利用機(jī)床夾具，可使機(jī)床的加工范圍擴(kuò)大，例如在臥式車床刀架處安裝鏜孔夾具，可對箱體孔進(jìn)行鏜孔加工。
機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計是機(jī)械設(shè)計中的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生較為全面的機(jī)械設(shè)計訓(xùn)練。其目的在于：
1.培養(yǎng)學(xué)生綜合運用機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)以及其他先修課程的理論知識和生產(chǎn)實際知識去分析和解決工程實際問題的能力，通過課設(shè)訓(xùn)練可以鞏固、加深有關(guān)機(jī)械課設(shè)方面的理論知識。
2.學(xué)習(xí)和掌握一般機(jī)械設(shè)計的基本方法和步驟。培養(yǎng)獨立設(shè)計能力，為以后的專業(yè)課程及畢業(yè)設(shè)計打好基礎(chǔ)，做好準(zhǔn)備。
3.使學(xué)生具有運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范手冊、圖冊和查詢有關(guān)設(shè)計資料的能力。
我國的裝備制造業(yè)盡管已有一定的基礎(chǔ)，規(guī)模也不小，實力較其它發(fā)展中國家雄厚。但畢竟技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，滯后于制造業(yè)發(fā)展的需要。我們要以高度的使命感和責(zé)任感，采取更加有效的措施，克服發(fā)展中存在的問題，把我國從一個制造業(yè)大國建設(shè)成為一個制造強(qiáng)國，成為世界級制造業(yè)基礎(chǔ)地之一。
1 零 件 的 分 析
1.1 零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的φ55mm半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。
1.2 零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求
需要加工的表面：
1.小孔的上端面、大孔的上下端面；
2.小頭孔mm以及與此孔相通的mm的錐孔、螺紋
孔；
3.大頭半圓孔mm；
位置要求：
小頭孔上端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.05mm、大孔的上下端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm。
由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
2 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計
2.1確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200?？紤]到零件在機(jī)床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級CT9級，已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為4000件/年，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。
2.2 基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。這樣就可以達(dá)到限制五個自由度，再加上垂直的一個機(jī)械加緊，就可以達(dá)到完全定位。
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個小頭孔內(nèi)圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門的計算，此處不再重復(fù)。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。再生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用的夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。處此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
2.3.1 工藝路線方案一
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm孔的上下端面。
工序Ⅱ 精銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm孔的上下端面。
工序Ⅲ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅳ 鉆、擴(kuò)、鉸兩端Ф22mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆M8的螺紋孔，鉆Ф8的錐銷孔鉆到一半，攻M8的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸。
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
2.3.2 工藝路線方案二
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm；
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
2.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工完與Ф22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完Ф22mm的孔，再以孔的中心軸線來定位加工完與之有垂直度要求的三個面。方案一的裝夾次數(shù)少，但在加工Ф22mm的時候最多只能保證一個面定位面與之的垂直度要求。其他兩個面很難保證。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三個面時都是用Ф22mm孔的中心軸線來定位這樣很容易就可以保證其與三個面的位置度要求。這樣也體現(xiàn)了基準(zhǔn)重合的原則。很是審美！其他的工序尤為平常簡單無需再議。這樣一比較最終的工藝方案為：
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm；
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
以上工藝過程詳見“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片”。
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
撥叉零件材料為HT200，毛坯重量約為1.6㎏,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用砂型鑄造毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.外圓表面（Ф40mm及Ф73mm外表面）
考慮到此表面為非加工表面，其精度為鑄造精度CT9即可。又因它們是對稱的兩個零件最后還需銑斷，故對Ф40mm的中心軸線的尺寸偏差為120±1.25的范圍內(nèi)。
2. 兩小孔
毛坯為實心，兩內(nèi)孔精度要求界于IT7~IT8之間，參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-21確定工序尺寸及余量：
鉆孔：Ф21.8mm 2Z=21.8mm
鉸孔：mm 2Z=0.2mm
3.中間孔（Ф55mm及Ф73mm）
中間孔尺寸相對較大可以鑄造，根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊表1-13得：孔的鑄造毛坯為Ф49. Ф73的孔是在Ф55孔的基礎(chǔ)之上銑削加工得到，其軸向尺寸上下表面距離為30mm，由于其對軸向的尺寸要求不高，直接鑄造得到。參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф73mm工序尺寸及余量：
粗銑：Ф71mm Z=4mm
精銑：Ф73mm Z=1mm
參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф55mm工序尺寸及余量：
粗 鏜：Ф53mm 2Z=4mm
半精鏜：Ф54mm
精 鏜：Ф55mm
4.螺紋孔及銷孔
無可非議此銷尺寸鑄造為實體。
參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-70確定鉆Ф8螺紋孔和Ф8圓柱銷孔及螺紋孔的攻絲。
5.銑斷
2.5 確定切削量及基本工時
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗銑兩頭端面至51mm、粗銑大孔端面至30mm。
機(jī)床：X52K立式銑床參數(shù)。
刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2.計算切削用量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14×80×475/1000=1.06m/s,實際進(jìn)給量為
f zc=V fc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。
3)校驗機(jī)床功率 查《簡明手冊》Pcc=1.5kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。
4）計算基本工時
tm＝L/ Vf=9.4s。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：鉆孔至Ф21.8mm，精鉸至Ф22mm，保證孔壁粗糙度Ra=1.6μm。
機(jī)床：Z512臺式鉆床。
刀具：YG8硬質(zhì)合金麻花鉆Ф21.8mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝12°、二重刃長度=2.5mm、橫刀長b=1.5mm、寬l=3mm、棱帶長度 、° °、°。YG8硬質(zhì)合金鉸刀Ф22mm。
2.計算切削量
1）查《切削用量簡明手冊》 。
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇，
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 。
2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.5～０.８mm，壽命．
3）切削速度
查《切削用量簡明手冊》 修正系數(shù) 故。
查《簡明手冊》機(jī)床實際轉(zhuǎn)速為。
故實際的切削速度
3. 計算基本工時
由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。
鉆和精鉸的切削用量如下：
鉆孔： 。
精鉸： 。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中
間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑
中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；保證粗糙度Ra=3.2μm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至保證20mm,周徑至Ф73mm，保證端面粗糙度Ra=3.2μm，保證孔壁粗糙度Ra=6.3μm。
機(jī)床：X63臥式銑床。
刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2.計算切削量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=4mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s
據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=750r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14×80×750/1000=1.78m/s,實際進(jìn)給量為
f zc=V fc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。
3)校驗機(jī)床功率 查《簡明手冊》Pcc=2kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。
4）計算基本工時
粗銑中間孔上端面至Ф25 mm，周徑至Ф71mm；tm1=L/ Vf=13s
粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；tm2=L/ Vf=13s
精銑小孔上端面至50mm，tm3=L/ Vf=8s；
精銑中間孔上端面至周徑至Ф73mm，tm4= L/ Vf=10s；
精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm，tm5= L/ Vf=10s。
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗鏜中間孔至Ф53mm、半精鏜中間孔至Ф54mm、精鏜中間孔至Ф55mm。
機(jī)床：T616臥式鏜床。
刀具：YG8硬質(zhì)合金鏜刀。
2.計算切削量
單邊余量 分三次切除，則 第一次。根據(jù)《簡明手冊》4.2-20查得，取 。根據(jù)《簡明手冊》4.2-21查得，?。?。
3.計算切削基本工時：
同理，當(dāng)?shù)诙?，第三次時，進(jìn)給量和，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速都取64r/min，切削基本工時分別為100s和80s。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：先鉆Ф8mm的錐銷孔，鉆到一半后將與該孔配合的軸安裝進(jìn)去，把兩者配做加工，為的使保證孔與軸的同軸度，同時在尺寸上保證距上端面10mm；再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
機(jī)床：組合機(jī)床。
刀具：Ф8mm麻花鉆、Ф7.5mm麻花鉆、Ф8mm的絲錐。
2.計算切削量
（1）鉆Ф8mm的錐銷孔
根據(jù)《切削手冊》查得，進(jìn)給量為0.18～0.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：
查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為：
計算切削基本工時：
（2）鉆M8的螺紋孔
刀具：Ф7.5mm麻花鉆。
根據(jù)《切削手冊》查得，進(jìn)給量為0.18～0.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：
查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為：
計算切削基本工時：
（3）攻M8x1mm的螺紋
刀具：絲錐M6，P=1mm
切削量選為：，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機(jī)床使用說明書選?。海瑒t ；機(jī)動時，，計算切削基本工時：
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：銑斷后保證兩邊對稱相等。
刀具：YG硬質(zhì)合金圓盤銑刀，厚度為4mm。
機(jī)床：組合機(jī)床。
2.計算切削量
查《切削手冊》，選擇進(jìn)給量為：,切削速度為：，則：
根據(jù)《簡明手冊》表4.2-39，取，故實際切削速度為：
查《切削手冊》表4.2-40，剛好有。
計算切削基本工時：
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
3、銑φ40孔頂面專用夾具設(shè)計
3.1夾具的基本知識
夾具設(shè)計一般是在零件的機(jī)械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進(jìn)行的。制訂工藝過程，應(yīng)充分考慮夾具實現(xiàn)的可能性，而設(shè)計夾具時，如確有必要也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設(shè)計質(zhì)量的高低，應(yīng)以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護(hù)容易等為其衡量指標(biāo)。工藝人員在編制零件的工藝規(guī)程時，便會提出相應(yīng)的夾具設(shè)計任務(wù)書，經(jīng)有關(guān)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后下達(dá)給夾具設(shè)計人員。夾具設(shè)計人員根據(jù)任務(wù)書提出的任務(wù)進(jìn)行夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計?，F(xiàn)將夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范化程序具體分述如下。
1．明確設(shè)計要求，認(rèn)真調(diào)查研究，收集設(shè)計資料
（1）仔細(xì)研究零件工作圖、毛坯圖及其技術(shù)條件。
（2）了解零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、投產(chǎn)批量以及生產(chǎn)組織等有關(guān)信息。
（3）了解工件的工藝規(guī)程和本工序的具體技術(shù)要求，了解工件的定位、夾緊方案，了解本工序的加工余量和切削用量的選擇。
（4）了解所使用量具的精度等級、刀具和輔助工具等的型號、規(guī)格。
（5）了解本企業(yè)制造和使用夾具的生產(chǎn)條件和技術(shù)現(xiàn)狀。
（6）了解所使用機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)、性能、規(guī)格、精度以及與夾具連接部分結(jié)構(gòu)的聯(lián)系尺寸等。
（7）準(zhǔn)備好設(shè)計夾具用的各種標(biāo)準(zhǔn)、工藝規(guī)定、典型夾具圖冊和有關(guān)夾具的設(shè)計指導(dǎo)資料等。
（8）收集國內(nèi)外有關(guān)設(shè)計、制造同類型夾具的資料，吸取其中先進(jìn)而又能結(jié)合本企業(yè)實際情況的合理部分。
2．確定夾具的結(jié)構(gòu)方案
在廣泛收集和研究有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，著手?jǐn)M定夾具的結(jié)構(gòu)方案，主要包括：
（1）根據(jù)工藝的定位原理，確定工件的定位方式，選擇定位元件。
（2）確定工件的夾緊方案和設(shè)計夾緊機(jī)構(gòu)。
（3）確定夾具的其它組成部分，如分度裝置、對刀塊或引導(dǎo)元件、微調(diào)機(jī)構(gòu)等。
（4）協(xié)調(diào)各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結(jié)構(gòu)和尺寸。
在確定方案的過程中，會有各種方案供選擇，但應(yīng)從保證精度和降低成本的角度出發(fā)，選擇一個與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)的最佳方案。
3．夾具精度校核
在夾具設(shè)計中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案擬定之后，應(yīng)該對夾具的方案進(jìn)行精度分析和估算；在夾具總圖設(shè)計完成后，還應(yīng)該根據(jù)夾具有關(guān)元件的配合性質(zhì)及技術(shù)要求，再進(jìn)行一次復(fù)核。這是確保產(chǎn)品加工質(zhì)量而必須進(jìn)行的誤差分析。
4．繪制夾具零件工作圖
夾具總圖繪制完畢后，對夾具上的非標(biāo)準(zhǔn)件要繪制零件工作圖，并規(guī)定相應(yīng)在的技術(shù)要求。零件工作圖應(yīng)嚴(yán)格遵照所規(guī)定的比例繪制。視圖、投影應(yīng)完整，尺寸要標(biāo)注齊全，所標(biāo)注的公差及技術(shù)條件應(yīng)符合總圖要求，加工精度及表面光潔度應(yīng)選擇合理。
在夾具設(shè)計圖紙全部完畢后，還有待于精心制造和實踐和使用來驗證設(shè)計的科學(xué)性。經(jīng)試用后，有時還可能要對原設(shè)計作必要的修改。因此，要獲得一項完善的優(yōu)秀的夾具設(shè)計，設(shè)計人員通常應(yīng)參與夾具的制造、裝配，鑒定和使用的全過程。
5．設(shè)計質(zhì)量評估
夾具設(shè)計質(zhì)量評估，就是對夾具的磨損公差的大小和過程誤差的留量這兩項指標(biāo)進(jìn)行考核，以確保夾具的加工質(zhì)量穩(wěn)定和使用壽命。
雖然各類機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)有所不同但按照主要功能加以分析，機(jī)床夾具的基本組成部分是定位元件，夾緊裝置和夾具體三個部分，這也好似夾具體的主要內(nèi)容。
3.2定位原理及方案分析
為了提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用銑面夾具。首先考慮夾具結(jié)構(gòu)的總體方案，夾具結(jié)構(gòu)方案經(jīng)常是參考生產(chǎn)中已有結(jié)構(gòu)加以改造，以適合本工序的加工要求。也往往需要把幾個夾具中采用的結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)綜合成自己需要的夾具。夾具總體結(jié)構(gòu)也會有幾個方案，同樣需要從保證工序加工精度、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、滿足該零件批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率等四個方面，從中選用較優(yōu)的結(jié)構(gòu)。
由于各類機(jī)床自身的工作特點和結(jié)構(gòu)形式各不相同，對所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地提出了不同的要求。按照所使用的機(jī)床不同，夾具可分為：車夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等。本次設(shè)計的機(jī)床撥叉零件加工在銑床上完成，因此，本次夾具設(shè)計的任務(wù)是一個銑床夾具的設(shè)計。本次設(shè)計零件機(jī)床撥叉要求成本低，且在加工過程夾緊力要求不高。
由于支承元件直接與被加工零件相接觸，因此其尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和布置都直接影響被加工零件的精度，其設(shè)計應(yīng)注意以下問題：
（1） 合理布置定位支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面，最好使夾緊力的位置對準(zhǔn)定位支承元件，當(dāng)受工件結(jié)構(gòu)限制不能實現(xiàn)時，也應(yīng)使定位支承元件盡量接近壓緊力的作用線，并應(yīng)使夾壓力的各力中心處于定位支承平面內(nèi)。
（2） 提高剛度，減小定位支承系統(tǒng)的變形，應(yīng)力求使定位元件（定位銷）不受力。
（3） 提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，一邊長期保持夾具的定位精度。
可靠的排出定位支承部件的切屑，使切屑不堵塞和粘附在支承定位系統(tǒng)上，對保證定位的準(zhǔn)確性和工作可靠性有很大的影響。因此設(shè)計時應(yīng)盡可能不使切屑落到定位支承系統(tǒng)上，當(dāng)切屑有可能落在其上，必須采取有效的排屑和清理措施。
夾具體是夾具的最大和最復(fù)雜的元件，而且也是承受符合最大的元件。在它上面安裝定位元件、夾緊元件，對刀元件和導(dǎo)向元件，及其它的一切元件和機(jī)構(gòu)并通過它將夾具安裝在機(jī)床上。工件的加工精度與夾具體本身的精度有很大關(guān)系，而且在加工過程中產(chǎn)生的切削力，慣性力等及工件的自重作用在夾具體上，都可能影響工件的加工精度。因此，設(shè)計夾具體應(yīng)考慮以下問題：
1) 有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性，特別是位置精度直接影響工件在加工過程中產(chǎn)生的誤差。
2) 夾具體要有足夠的強(qiáng)度和剛度，使夾具體能承受在加工過程中產(chǎn)生的作用力而不止變形和發(fā)生振動。
3) 夾具體的機(jī)構(gòu)要緊湊形狀要簡單，同時要有足夠的空間位置，保證夾具的其它元件和機(jī)構(gòu)安裝方便，更換易損元件容易以及裝卸工件方便。
4) 夾具體的結(jié)構(gòu)工藝性要好以便于制造，并注意消除內(nèi)應(yīng)力避免變形。
5) 夾具體的中心要低，安裝在機(jī)床上能穩(wěn)固和安全，為了安裝后得到穩(wěn)定，底面的中部一般都挖空，同時應(yīng)根據(jù)機(jī)床連接部分的機(jī)構(gòu)形狀來確定夾具體連接部分的形狀和結(jié)構(gòu)。
6) 在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，夾具體應(yīng)盡量輕，不重要的部位，可以挖空以減輕重量，便于裝卸。
7) 夾具體采用鑄造件，由于鑄造可得到各種復(fù)雜的外形，剛性好還能吸振，但需進(jìn)行時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。
3.3 定位基準(zhǔn)的選擇
第一道工序，采用粗基準(zhǔn)。由毛坯零件圖可知，底面的精度較高，采用底面作為第一定位基準(zhǔn)面，然后以結(jié)合面為第二基準(zhǔn)面。
3.4定位元件選擇
定位元件的選擇有4條原則：
（1） 定位元件要有較高的精度；
（2） 定位元件要有較高的耐磨性；
（3） 定位元件要有足夠的剛度和硬度；
（4） 定位元件要有良好的工藝性。
對于本工序而言，定位銷可設(shè)計為固定銷，這樣定位方便穩(wěn)定，裝置不復(fù)雜，直接將定位銷打入孔中即可，當(dāng)定位銷時間長了有磨損時，可以直接換掉即可。
3.5 切削力及夾緊力計算
刀具：端銑刀，
則F=9.81×54.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0δFz (《切削手冊》)
查表得：d0=19mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, δFz =1.06所以：
F=(9.81×54.5×2.50.9×0.20.74×192×20×1.06) ÷19=79401N
查表可得，銑削水平分力，垂直分力，軸向力與圓周分力的比值：
FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53
故FL=0.8 FE =0.8×79401=63521N
FV=0.6 FE=0.6×79401=47640N
FX =0.53 FE=0.53×79401=42082N
在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)
K=K1K2K3K4
式中：K1 —基本安全系數(shù)，2.5
K2—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1
K3—刀具鈍化系數(shù)，1.1
K2—斷續(xù)切削系數(shù)，1.1
則F/=K FH=2.5×1.1×1.1×1.1×63521
=211366N
選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，故夾緊力
fN=1/2 F/
f為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，f=0.25
則 N=0.5×211366÷0.25=52841N
由于工件所受夾緊力大于工件所受的切削力，而且實際夾緊力大于所需夾緊力。故本夾具安全可靠。
3.6定位誤差分析
（1）滿足誤差不等式并有精度儲備的的原則。零件加工中受工藝系統(tǒng)各種誤差因素的影響而使加工尺寸產(chǎn)生一定的誤差，設(shè)除夾具本身之外工藝系統(tǒng)其他各誤差環(huán)節(jié)所造成的總和，同時考慮到要維持夾具的使用精度，在壽命期內(nèi)應(yīng)留出允許的磨損公差為△m.因此，夾具的制造誤差應(yīng)當(dāng)保證被加工工件的尺寸誤差在考慮上述兩項誤差之后。仍在允許的尺寸公差范圍之內(nèi)于是就有不等式
（2）基本尺寸按工件相應(yīng)尺寸的平均值標(biāo)注并采用雙向?qū)ΨQ偏差的原則。
為了便于尺寸計算和誤差分析，并盡可能避免計算中的錯誤，凡是夾具上與被加工主件尺寸相應(yīng)的尺寸，其基本尺寸均應(yīng)按工件尺寸的平均尺寸標(biāo)注，其公差取工件尺寸公差的1/2~1/5標(biāo)注。
在夾具設(shè)計中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計的夾具進(jìn)行精度分析和誤差計算。
底面的所引起的夾具安裝誤差，對工序尺寸影響較大，因此對卡具定位孔與底面的垂直度要求較高，取卡具體的定位孔φ22與卡具底面的垂直度為0.01。引起的加工公差計算：
用概率法相加總誤差為：
0.098137mm<0.15mm
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。該鏜孔夾具對工件的定位考慮合理，且夾具結(jié)構(gòu)簡單，可適合于批量生產(chǎn)。
設(shè)計心得與體會
兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解。 課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)． 通過這次夾具設(shè)計，本人在多方面都有所提高。通過這次夾具設(shè)計，綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進(jìn)行一次夾具設(shè)計工作的實際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了夾具設(shè)計等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握夾具設(shè)計的方法和步驟，掌握夾具設(shè)計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了夾具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨立思考的能力也有了提高。
在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計夾具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。
在此感謝我們的老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣.這次模具設(shè)計的每個實驗細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。 同時感謝對我?guī)椭^的同學(xué)們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)的友誼。
由于本人的設(shè)計能力有限，在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。
參考文獻(xiàn)
[1]黃如林.切屑加工簡明實用手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004.7.
[2]王紹俊.機(jī)械制造工藝手冊[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1985.
[3]孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.
[4] 楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.
[5] 王光斗、王春福．機(jī)床夾具設(shè)計手冊[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2001.
[6]吳宗澤、羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M]. 北京:高等教育出版社2006.
朱孝錄，機(jī)械傳動設(shè)計手冊[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.
[7]蔡春源，楊文通，機(jī)械零件設(shè)計手冊[M].第3版.北京：冶金工業(yè)出版社，1994.
[8]王萬均，胡中任.，實用機(jī)械設(shè)計手冊[M].中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社.1984.
[9]成大先，王德夫，.機(jī)械設(shè)計手冊[M].第4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.
[10]孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].第7版.北京：高等教育出版社，2005.
[11]張淑娟，周靜卿，趙鳳芹.機(jī)械制圖與計算機(jī)繪圖[M].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2004.
[12]單祖輝，材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社.2004
[13]王鐸，王宏鈺.理論力學(xué)[M].6版.北京：高等教育出版社，2002.
[14]甘永立，幾何量公差與檢測[M].8版.上海科學(xué)技術(shù)出版社，2008.
[15]中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院．農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計手冊（上）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988．
[16]郭愛蓮，新編機(jī)械工程技術(shù)手冊[M]．北京：經(jīng)濟(jì)日報出版社，1991．
[17] 吳宗澤，機(jī)械設(shè)計師手冊（上）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.1.
[18] 沈鴻，機(jī)械工程手冊，第14卷[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982.8.
[19]王光斗、王春福主編．機(jī)床夾具設(shè)計手冊[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002,23.（5）.
[20]趙家齊主編．機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003,24.（1）.
[21] 孫巳德主編．機(jī)床夾具圖冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000,28.（10）.
[22] 李慶余主編．機(jī)械制造裝備設(shè)計[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009.10.
[23]王先逵主編．機(jī)械制造工藝學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002,30.（7）.
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