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0 摘 要 本設(shè)計(jì)是 CA6140 撥叉的加工工藝規(guī)程及某道工序的 專用夾具設(shè)計(jì)。 CA6140 撥叉的主要加工表面是三面兩孔。一般來 說，平面的加工精度要比孔的 加工精度更容易保證。因此，本設(shè)計(jì)遵循先面后孔的原 則，并將孔與平面的加工 明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔的加工精度。先將第一個(gè)待加工表面 零件的左端面加工出來，再以底面為粗基準(zhǔn)加工零件頂面，并以零件的頂面作為 精基準(zhǔn)以完成以后的孔的加工。所以選擇以零件左端面作為粗基準(zhǔn)，以 的孔作 為精基準(zhǔn)，整個(gè)加工過程選用組合機(jī)床，在夾具方面選用專用夾0215。?? 具?？紤] 到本零件結(jié)構(gòu)的特殊性，以及所需的夾緊力 較小等原因，本零件的 夾緊 方式采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 關(guān)鍵詞：夾具，加工工藝，工藝規(guī)程，定位 1 CA6140 lathe processing technology fork and Fixture Design Abstract CA6140 fork of the design is a point of order processing technology and procedures in a dedicated fixture design. CA6140 fork of the main surface is two holes on three sides. Generally speaking, the plane of the machining accuracy of the machining accuracy than the hole more easily guarantee. Therefore, the first surface of the design followed the principles of post-holes, and holes with the two- dimensional processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure the accuracy of the hole. First processing the surface of the first parts to be left out of face processing, and then to the bottom parts for rough machining the top face of the base and top parts as to complete the baseline precision of the hole after the processing.And therefore he chose to spare parts as a left-side rough, with a precision of the hole as a benchmark,the whole combination of 0215。?? machine tool selection process, in selected aspects of exclusive jig fixture. Taking into account the specificity of the structure of the parts, as well as a smaller clamping force required for other reasons, the parts of the clamping means clamping screw body to adopt. Keywords: Fixture ,Components processing ,technology Process, Positioning 2 目 錄 引言 1 1 機(jī)床夾具 1 1.1 機(jī)床夾具的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2 機(jī)床夾具的分類與構(gòu)成 2 1.2.1 機(jī)床夾具的分類 2 1.2.2 機(jī)床夾具的構(gòu)成 3 2 零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3 2.1 零件的分析 3 2.1.1 零件的作用： 3 2.1.2 零件的工藝分析： 4 2.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4 2.2.1 確定毛坯的制造形式 4 2.2.2 基準(zhǔn)面的選擇 4 2.2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .6 2.2.5 切削用量及基本工時(shí)的確定 7 3 專用夾具設(shè)計(jì) .13 3.1 問題提出 13 3.2 鉆 M8 底孔 Φ6.7、攻絲 M8，配鉆 M5 錐孔專用夾具設(shè)計(jì) .13 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 13 3.2.2 切削力和夾緊力的計(jì)算 13 3.2.3 定位元件的設(shè)計(jì)及定位誤差分析 14 圖 3 花鍵軸 .15 3.2.4 導(dǎo)向方案及導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì) 15 3.2.5 夾具體的設(shè)計(jì) 16 3.2.6 夾具裝配圖效果圖 17 4 結(jié)束語 .17 5 謝詞 .18 參考文獻(xiàn) 19 3 引言 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加 工、熱處 理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在金屬切削機(jī)床上使用的 夾具統(tǒng) 稱為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn) 中，機(jī)床 夾具是一種不可缺少的工藝裝備， 對工件進(jìn) 行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機(jī)床有正確的位 置，并使這個(gè)位置在加工過 程中不因外力的影響而變動(dòng)。為此，在 進(jìn)行機(jī)械加工 前，先要將工件裝夾好。工件的裝夾方法有兩種:一種是工件直接裝夾在機(jī)床的工 作臺(tái)或卡盤上;另一種是工件裝夾在夾具上。采用第一種方法裝夾工件時(shí)，一般要 先按圖樣要求在工件表面劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時(shí)用劃針或百 分表找正后再夾緊。這種方法無需專用裝備，但效率低，一般用于 單件和小批量 生產(chǎn)。批量 較大時(shí)，大都用夾具裝夾工件，因 為它直接影響著工件加工的精度、 勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。機(jī)床夾具的使用有利于保證工件的加工精度、 穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動(dòng)條件， 保證安全生產(chǎn)；有利于擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用 ”等。 1 機(jī)床夾具 1.1 機(jī)床夾具的發(fā)展現(xiàn)狀 機(jī)械制造業(yè)經(jīng)過了漫長的發(fā)展歷程，從遠(yuǎn)古簡單的石器打磨，到現(xiàn)代工業(yè)的 數(shù)控加工，已經(jīng)擺脫了手工作坊的作業(yè)方式， 進(jìn)入集 團(tuán)化生產(chǎn)、 專業(yè)化協(xié)作的生 產(chǎn)階段。而 夾具隨著機(jī)械制造模式的改變也經(jīng)歷了變革。 近些年來，隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代 化加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使 傳統(tǒng)的機(jī)械加工的制造方法發(fā)生了重大變革，由一次 裝夾多面加工，代替了傳統(tǒng) 的多次裝夾和多次加工，由大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥贩N 小批量的生產(chǎn)。夾具的功能已 經(jīng)從過去的裝夾、定位、引 導(dǎo)刀具，轉(zhuǎn)變?yōu)檠b夾、定 位。而數(shù)字化的設(shè)備加工功能的擴(kuò)大化，已 經(jīng)將夾具的引導(dǎo)刀具的功能完全替代， 給今后夾具的快速定位、快速裝 夾提出了更高的要求。同時(shí)，在 單件小批量生產(chǎn) 中，由于批量小，設(shè)計(jì)制造夾具增加研發(fā)成本和延長 生產(chǎn)周期。因此， 這時(shí)候最 多采用的生產(chǎn)模式是簡易生產(chǎn)，即土法上馬以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量為代價(jià)來保證生產(chǎn) 需求，這 在科技高速發(fā)展的今天，明顯不適應(yīng)社會(huì)發(fā) 展的需求。 為了使企業(yè)整體 的數(shù)字化和現(xiàn)代化加工技術(shù)能夠得到更快的發(fā)展，就要使夾具設(shè)計(jì)和數(shù)字化、現(xiàn) 代化加工技術(shù)相結(jié)合，所以人 們開始研究一種新型的 KBE（基于知識的工程）夾 具。知識 工程 KBE 是通過 知識驅(qū)動(dòng)和繁衍對工程問題提供最佳解決方案的計(jì)算 機(jī)集成處理技術(shù)[14] 。其特點(diǎn)為： 4 （1）保存占地面積小，制造周期短。 （2）滿足循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，最大的生的生產(chǎn)利用率。 （3）可實(shí)現(xiàn)工序間精確定位轉(zhuǎn)換。 與專用夾具生產(chǎn)周期長，保存占地面積大的缺點(diǎn)相比之下，KBE 夾具的確是 一種先進(jìn)的夾具。但是由于目前 KBE 夾具還沒有在各大企業(yè)公司之中推廣使用， 而且我國大多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品制造仍然為大中批量生產(chǎn)，專用的機(jī)床夾具仍在各 大中企業(yè)中普遍使用。 1.2 機(jī)床夾具的分類與構(gòu)成 我們知道當(dāng)零件生產(chǎn)批量較大時(shí)，大都用夾具裝夾工件。因?yàn)樗蟹€(wěn)定地保 證工件的加工精度、提高勞動(dòng) 生產(chǎn)率擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，改善操作者的勞動(dòng)條 件等諸多優(yōu)點(diǎn)。特別是工件批量愈大時(shí)，使用 夾具所取得的經(jīng)濟(jì)效益就愈顯著。 1.2.1 機(jī)床夾具的分類 根據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，機(jī)床夾具可分為通用夾具、專用夾 具、可調(diào)夾 具、組合夾具和自動(dòng)線夾具等[1] 。 （1）通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，而且具有一定通用性的夾具。 這類夾 具適應(yīng)性強(qiáng)，可用來裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。 (2)專用夾具。這類夾具是專為零件的某一道工序的加工而設(shè)計(jì)和制造的。在 產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生 產(chǎn)中，常用各種 專用夾 具，可 獲得較高的生產(chǎn)率和 加工精度。 (3)可調(diào)夾具。可調(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一 類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更 換原來夾具上的個(gè)別定位 元件和夾緊元件便可使用。 (4)組合夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高精度 和耐磨性，可組裝成各種夾 具。 夾具用畢可拆卸，清洗后留待組裝新夾具。 （5）自動(dòng)線夾具。自動(dòng)線夾具一般分為兩種:一種為 固定式夾具，它與專用夾 具相似;另一種為隨行夾具，使用中 夾具隨著工件一起運(yùn) 動(dòng)，并將工件沿著自動(dòng)線 從一個(gè)工位移至下一個(gè)工位進(jìn)行加工。 按使用機(jī)床可將夾具分為車床夾具、銑床夾具、 鉆床夾具、 鏜床夾具、齒輪 機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動(dòng)機(jī)床夾具以及其他機(jī)床 夾具等。 這是專用夾具設(shè) 計(jì)所用的分類方法。 按夾緊的動(dòng)力源分類可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液增力 夾具、 電磁夾具、真空夾具、離心力夾具等。 5 1.2.2 機(jī)床夾具的構(gòu)成 機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)雖然繁多，但它們的組成均可概括為以下幾個(gè)部分: (1)定位元件及定位裝置；定位元件與工件的基面相接觸，用于確定工件在夾 具中的正確位置。 (2)夾緊元件 (夾緊裝置)；夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，使工件在加工 過程中保持在夾具中的既定位置。 (3)夾具體；用于 連接或固定夾具上個(gè)元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ) 件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行 連接、 對定，使夾具相對 機(jī)床具有確定的位置。 (4))對刀或?qū)蜓b置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件， 、如對刀塊。 用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件稱為導(dǎo)向裝置。 (5)分度,對定裝置； (6)其他裝置或元件；根據(jù)加工需要，有些夾具分別采用分度裝置、靠模裝置、 上下料裝置、頂出器和平衡 塊等。 2 零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用： 該零件是 CA6140 車床的撥叉（圖 1），它位于廂體內(nèi)部：主要作用是傳遞紐 矩，幫助改變機(jī)床工作臺(tái)的運(yùn) 動(dòng)方向。零件在主 視方向均有 8mm 的筋板支撐，零 件中部有 的花鍵孔，上平面分別有 M8 的螺紋孔和 5mm 的錐孔,所有技025。?? 術(shù)要求都是為了機(jī)床總體裝配。 圖 1 撥叉零件圖 6 2.1.2 零件的工藝分析： 本零件可從零件圖中可知,它有三組加工面,而有位置要求,還有兩組孔,也有 位置和精度要求。 1、零件左端面，它是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個(gè)面，此面將作 為粗 基準(zhǔn)，表面粗糙度為 3.2。根據(jù)表面粗糙度要求我們 采取粗銑、半精 銑的加工方式， 即節(jié)省時(shí)間又能達(dá)到技術(shù)要求。 2、零件頂面，它是以底面為粗基準(zhǔn)而加工的，它將作為精基準(zhǔn)以完成以后的 孔加工，為達(dá)到題目要求我 們采取粗銑、半精 銑的加工方式，表面粗糙度為 3.2。. 最終達(dá)到要求。 3、以頂面為基準(zhǔn)加工 的花鍵孔，此面表面粗糙度為 6.3。采用 鉆，擴(kuò)025。?? 即達(dá)到要求。 4、18mm 的槽加工，此槽側(cè)面粗糙度為 3.2，底面粗糙度為 6.3 即采取粗銑、 半精銑，兩步工序能達(dá)到要求。 5、加工 M8 螺紋孔，由《機(jī)械加工工藝手冊》查知底孔為 φ6.7，考慮到工藝要 求我們采取鉆、攻絲兩步工序。 6、加工 M5 錐孔，由《機(jī)械加工工藝手冊》查知.配鉆方式加工。在加工的適當(dāng) 工藝過程中我們對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢查，以滿足工藝要求。 由以上工藝過成的完成，本零件也按要求加工完成。 2.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.2.1 確定毛坯的制造形式 由零件要求可知，零件的材料為 HT200，考 慮到本零件在具體工作的受力情 況，我們選擇砂型鑄造，足以滿足要求，又因 為零件是中批量生 產(chǎn)，所以選擇砂 型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。 2.2.2 基準(zhǔn)面的選擇 基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要過程之一?；娴倪x擇正確，可以使加 工質(zhì)量的到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者， 會(huì)使零件大批量地報(bào)廢，使用無法進(jìn)行， 難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。 粗基準(zhǔn)的選擇對于本撥叉來說是至關(guān)重要的，對于一般零件而言，應(yīng)以粗加 工的表面為粗基準(zhǔn)，零件左端面，它是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個(gè)面， 此面將作為粗基準(zhǔn)正好符合要求。 對于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)考慮到基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不 重合時(shí)， 應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，在此設(shè)計(jì)中我們以 的孔為精基準(zhǔn)，基本滿足0215。?? 要求。 7 2.2.3 工藝路線的制定 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，是應(yīng)該使兩件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等 技術(shù)要求得到妥善保證，在生 產(chǎn)綱領(lǐng)一確定成批生產(chǎn)的情況下，我們盡量集中工 序，除此之外我們還應(yīng)該考 慮經(jīng)濟(jì)效益，工 藝簡單工序集中，盡量降低成本。 工藝路線 方案一： 工序 1:鑄造； 工序 2:時(shí)效處理； 工序 3:粗銑、半精銑左端面； 工序 4:粗銑、半精銑頂面； 工序 5:鉆、擴(kuò) Φ22孔； 工序 6:車 Φ22倒角 工序 7:拉花鍵孔； 工序 8:銑 18mm 槽； 工序 9:鉆 M8 底孔 φ6.7、攻絲 M8，配鉆 M5 錐孔 工序 10:去刺 工序 11:檢驗(yàn)。 方案二： 工序 1:鑄造； 工序 2:時(shí)效處理； 工序 3:粗銑、半精銑左端面； 工序 4: 鉆、擴(kuò) Φ22孔； 工序 5:粗銑、半精銑頂面； 工序 6:車 Φ22倒角； 工序 7:拉花鍵孔； 工序 8:銑 18mm 槽； 工序 9:鉆 M8 底孔 φ6.7、攻絲 M8，配鉆 M5 錐孔； 工序 10:去刺； 工序 11:檢驗(yàn)。 工藝路線的比較與分析： 第二條工藝路線不同于第一條是將“工序 4:鉆、擴(kuò) Φ22孔” 變?yōu)椤肮ば?5 粗銑、 半精銑頂面” 其它的先后順 序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣 的變動(dòng)影響生產(chǎn)效率。 而對于零的尺寸精度和位置精度都沒有太大程度的幫助。 以零件左端面為基準(zhǔn)，先銑下端面。再 鉆、擴(kuò) Φ22孔，符合先加工面再鉆孔 8 的原則。若選第二條工藝路線而先鉆、 擴(kuò) Φ22孔， 再粗銑、半精銑頂面需要二次 裝夾。所以發(fā)現(xiàn)第二條工藝路線并不可行。從提高效率和保證精度這兩個(gè)前提下， 發(fā)現(xiàn)第一個(gè)方案也比較合理想。 2.2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “撥叉”零件的材料為 HT200，硬度 HB170—200，毛坯重量約為 1kg,生產(chǎn)類 型為成批量生產(chǎn)，采用砂型 鑄造， 13 級精度以下（批量生產(chǎn)）。由于毛坯及以后各 道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的 加工余量，實(shí)際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別對個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量、工藝 尺寸及毛坯尺寸確定如下： （1）零件端面： 此面是粗基準(zhǔn)，是最先加工的表面，由《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表 6- 92 及公式（6-16）計(jì)算底面加工余量。 e=C （1）15.02maxA 式中 e ——余量 值； ——鑄件的最大尺寸；max A ——加工表面最大尺寸； C ——系數(shù) e=0.55× =2.5mm?2.0815.7 滿足《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表 6-93 的要求。 （2）頂面 因?yàn)楸砻娲植诙纫蟾?，根?jù)零件圖中可以看出加工余量為 e=3mm 滿足《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表 6-93 的要求。 （3）中間 孔? 毛坯為實(shí)心，不沖出孔，孔精度為 IT7—IT8 之間，根據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 實(shí)用手冊》確定尺寸和余量。 鉆孔：φ20 擴(kuò)孔：φ22 e=2mm （4）φ25 花鍵 孔 以 φ22孔為基準(zhǔn)拉孔 e=3mm （5）銑 18mm 槽 毛坯為實(shí)心，不沖出孔，根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》查知 e=18mm 9 （6）M8 螺紋孔 毛坯為實(shí)心，不沖出孔，根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》查知 M8 底孔為 6.7 為零 件滿足要求確定尺寸余量如下。 鉆 M8 底孔 φ6.7； 攻絲 M8； e= 1.3mm 2.2.5 切削用量及基本工時(shí)的確定 （1）工序Ⅲ：銑端面 加工條件： 機(jī)床：X62W 臥式銑床 刀具：高速鋼圓柱銑刀 GB1106-85 其中 d=80mm, L=82mm , l=22mm 計(jì)算切削用量： =2.5mmpa 由《機(jī)械加工工藝手冊》表 15.53 可知： f= rmzf /2.160.?? 由《切削用量手冊》表 9.4-8 可知： vt =0.34m/s nt=1.35r/s vft=1.70m/s 各修整系數(shù)為 Kmv=Kmn=Kmf=0.69 Ksv=Ksn=Ksf=0.8 所以有 V= =0.19m/s8.06934.? V= =0.75r/s 51 V= =0.94mm/s .7. 由 X62W 機(jī)床取 nt=0.792r/s=47.5r/min vfc=1.0mm/s 所以實(shí)際切削速度 V= =0.20m/s=12m/min （2）01dn? 10 確定主軸轉(zhuǎn)速： l1+l2=17mm l=75mm n= =7r/s=420r/min （3）0dv? 切削工時(shí)： （4）1291.53minmw ltsnf??? （2）工序Ⅳ：銑 20+10 平面 加工條件： 機(jī)床：X52K 立式銑床 刀具：高速鋼立銑刀 其中 d=32mm, z=6 . 計(jì)算切削用量： =3mmpa 由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表 15-52 af=0.08mm/z 由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表 15-55 v=0.3m/s=18m/min = =3r/s(179r/min) （5）wsdvn?10?183.42? 按機(jī)床選?。?srr/67.min/280?? （6）31423.10.7/10dv ms?????實(shí) 際 刀具切入長度： l01 刀具切出長度： 2 被切削層長度： l=80mm 進(jìn)給量： .1.52/fvaznms? 11 切削工時(shí)： （7）128012.min.5mfltv???? （3）工序Ⅵ 鉆，擴(kuò) φ22孔 鉆 φ20孔 加工條件： 機(jī)床：Z525 立時(shí)鉆床 刀具：麻花鉆，其中 d=20mm 計(jì)算切削用量： =20mmpa 由《機(jī)械加工工藝手冊》表 15-53，表 15-37 可知： f=0.36mm/r v=0.35m/s 確定主軸轉(zhuǎn)速： n= =334r/min （8）01vd? 實(shí)際機(jī)床選?。? v= （9）0.41/nms?? 被切削層長度： l=80mm 刀具切入長度： 15l 刀具切出長度： 23? 切削工時(shí)： (10)120.6minmwltnf? 擴(kuò) φ22孔 加工條件： 機(jī)床：Z525 立時(shí)鉆床 刀具：擴(kuò)孔鉆，其中 d=22mm 計(jì)算切削用量： =2mmpa 12 由《機(jī)械加工工藝手冊》表 15-53，表 15-37 可知： f=0.81mm/r v=0.14m/s 確定主軸轉(zhuǎn)速： n= =121.5r/min 01vd? . 按機(jī)床選?。? 14/minwnr? 實(shí)際機(jī)床選取： v= （11） 0.16/nms??? 切削工時(shí)： （12） 120.78inmwlltnf? (4) 拉花鍵 孔 （13） .51.40.13/100367nszlyr msvf????? (5) 銑 18mm 槽 加工條件： 機(jī)床：x62w 臥式銑床. 刀具：直齒三面刃銑刀，其中 d=80mm,z=18 計(jì)算切削用量： =18mmpa 由《機(jī)械加工工藝手冊》表 15-53，表 15-55 可知： af=0.20mm/z v=0.3m/s 確定主軸轉(zhuǎn)速： n= =71.6r/min （14）01vd? . 按機(jī)床選?。? 13 75/minwnr? 實(shí)際機(jī)床選?。?v= （15） 0.314/1s?? 切削工時(shí)： (16)12.16minmw lltnf?? ( 6) 鉆 M8 螺紋孔 1) 鉆 M8 螺紋底孔 φ6.7孔. 加工條件： 機(jī)床：Z525 立時(shí)鉆床 刀具：麻花鉆 其中 d=6.7mm 計(jì)算切削用量： =6.7mmpa 由《機(jī)械加工工藝手冊》表 15-53，表 15-37 可知： f=0.13mm/r v=0.35m/s 確定主軸轉(zhuǎn)速： n= =998r/min （17）01vd? . 按機(jī)床選?。? 96/minwnr? 實(shí)際機(jī)床選?。?v= （18） 0.34/1s?? 被切削層長度： l=11mm 14 刀具切入切出： l+l2=4mm 切削工時(shí)： (19)120.1minmwltnf?? 2) 攻 絲 M8 加工條件： 機(jī)床：Z525 立時(shí)鉆床 刀具：機(jī)用絲錐，其中 d=8mm 切削用量： =1.3mmpa 由《機(jī)械加工工藝手冊》表 15-53，表 15-37 可知： f=1mm/r v=0.12m/s 確定主軸轉(zhuǎn)速： n= =286r/min （20）01vd? . 按機(jī)床選取： 27/minwnr? 實(shí)際機(jī)床選?。?v= (21) 0.1/s?? 刀具切入切出長度： l1+l2=4mm 被切削層長度： l=11mm 切削工時(shí)： (22) 120.6minmwlltnf?? 15 3 專用夾具設(shè)計(jì) 3.1 問題提出 因該零件為批量生產(chǎn)，所以為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低 勞動(dòng) 強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計(jì)內(nèi)容，需要設(shè)計(jì)鉆 M8 底孔 φ6.7、攻絲 M8，配鉆 M5 錐孔專用夾具各一套。本夾 具將用于 Z525 立式鉆床，刀具為麻花鉆，機(jī)用絲錐。 為達(dá)到零件工藝要求，需要 對零件進(jìn)行鉆、 擴(kuò)兩步工序 進(jìn)行加工。利用本 夾具主 要是鉆 M8 螺紋底孔 φ6.7孔，此孔沒有特殊的形位要求,因此，在本道工序加工 時(shí)，主要 應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng) 的生產(chǎn)率，降低 勞動(dòng)強(qiáng) 度，而精度 則不是主要問題。 3.2 鉆 M8 底孔 φ6.7、攻 絲 M8，配 鉆 M5 錐孔專用夾具設(shè)計(jì) 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)零件圖及定位基準(zhǔn)的選擇原則，采用以采用以 2?孔以及零件左端 面來定位。 3.2.2 切削力和夾緊力的計(jì)算 (23)09.81 ZfYfFFCdK? 查表可得 =42.7、 xf=1.0、 yf=0.7、 =0.9F ZF 因此 Fz=595N (24)09.81 ZMYCdfK? 查表可得 =0.021、 xM=2.0、 yM=0.8、 =0.87M 因此扭矩 M=1.6Nm 由夾緊力機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力應(yīng)滿足下式： P=K× 'F 其余系數(shù) K=K1×K2×K3×K4 16 K1——基本安全系數(shù) 1.3 K2——加工性質(zhì)系數(shù) 1.1 K3——刀具鈍化系數(shù) 1.15 K4——斷續(xù)刀削系數(shù) 1.2 所以 K=1.3×1.1×1.15×1.2.=1.98 在設(shè)計(jì)夾夾具時(shí)，應(yīng)該注意勞動(dòng)生產(chǎn)率。但是考 慮到實(shí)際夾緊力較小，以 及所加工零件的結(jié)構(gòu)特征，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)成，并用滑動(dòng)壓板圖 2 壓 緊，它具有壓緊零件以及方便零件的安裝和拆卸。 圖 2 滑動(dòng)壓板 3.2.3 定位元件的設(shè)計(jì)及定位誤差分析 根據(jù)夾具方案的設(shè)計(jì)，采用花鍵軸圖 3 進(jìn)行定位，花鍵軸可固定零件在夾 具中的位置。由于所加工的零件對本工序加工的面沒有特殊的技術(shù)要求，雖然由 于定位孔的加工誤差以及底面的誤差，可能產(chǎn)生所加工的面的平面度、位置度等 形位誤差，但是在這里是允 許的。 17 圖 3 花鍵軸 3.2.4 導(dǎo)向方案及導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì) 由于是鉆孔，因此可選用鉆套， 鉆套具有引導(dǎo)刀具以及保證被加工孔的位置 精度和提高工藝系統(tǒng)的剛度的作用。標(biāo)準(zhǔn)鉆套可分為固定鉆套、可換鉆套和快換 鉆套。固定鉆套定位精度高，但磨損后不易更換，常用于中小批量生產(chǎn)中?？蓳Q 鉆套磨損后，將螺釘松開便可迅速更換，多用于大批量生產(chǎn)。因此在此 選用可換 鉆套圖 4。因?yàn)殂@套必須安裝在鉆模板才能正確地確定刀具的位置并引導(dǎo)刀具進(jìn) 行加工，保證孔的加工要求和提高生產(chǎn)率，所以 鉆模板的設(shè)計(jì)也是非常必要的。 圖 5 為鉆模板的設(shè)計(jì)。 圖 4 可換鉆套 18 圖 5 鉆模板 3.2.5 夾具體的設(shè)計(jì) 夾具體圖 6 主要用于連接或固定夾具上個(gè)元件及裝置，使其成為一個(gè)整體 的基礎(chǔ)件。 圖 6 夾具體 19 3.2.6 夾具裝配圖效果圖 如圖 7 所示為夾具的裝配圖 圖 5 裝配圖 圖 7 夾具裝配效果圖 本夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，通過手動(dòng)螺旋螺母，用滑動(dòng)壓板及夾緊板，幷通 過調(diào)節(jié)支撐的調(diào)節(jié)，將毛坯件 夾緊，然后由可 換鉆套將 鉆頭導(dǎo)入， 進(jìn)行帶加工孔 的鉆孔加工。 4 結(jié)束語 對專用夾具的設(shè)計(jì)，可以了解機(jī)床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工 件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的給以性能。 本夾具在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)反應(yīng)了夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方 式、 夾 具結(jié) 構(gòu)的剛度和強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。而且運(yùn)用 pro/E 軟件將每個(gè)元 件的實(shí)體形狀及最后的裝配效果顯現(xiàn)出來。但由于本人缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),個(gè)人能力 有限,所以本夾具在設(shè)計(jì)過程中仍然存在許多不足之處不足之處，如對一些參數(shù) 和元件的選用可能不是非常合理，刀具和量具的選用也不一定精確合理。與實(shí)際 的加工生產(chǎn)相結(jié)合之后，整個(gè) 設(shè)計(jì)的加工工藝規(guī)程可能會(huì)在實(shí)際加工操作中有 一定的變動(dòng)三維繪圖軟件使用不熟練,一些零件的實(shí)體效果圖形不十分完美。 20 5 謝詞 本文從課題選取到方案論證等整個(gè)過程都是在導(dǎo)師的全面、悉心指導(dǎo)下完 成的，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作過 程中， 導(dǎo)師活躍的學(xué)術(shù)思 維、 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí) 的工作作風(fēng)、誨人不倦的師 德風(fēng)范都給我留下了深刻的印象，為我今后生活、學(xué) 習(xí)、工作 樹立了榜樣。恩師淵博的知識和悉心指導(dǎo)使我受益非淺。同時(shí)也非常感 謝我的同學(xué)給予我的幫助導(dǎo)師的在此深表感謝! 最后，在本文結(jié)束之際，向所有為我的論文提出寶貴意見的評閱專家們表 示衷心的感謝和崇高的敬意! 21 參考文獻(xiàn) [1]陳明.機(jī)械制造工 藝學(xué)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002 [2]孫玉芹，孟兆新.機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社出版 1995 [3]馬賢智.機(jī)械加工余量與公差手冊[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994 [4]張鵬. 以內(nèi)孔表面作為定位基準(zhǔn)的夾具 設(shè)計(jì)原理[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)， 1996（25）5:54-55 [5]劉文劍.夾 具工程師手冊[M].黑龍江：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1995 [6] 李洪，機(jī)械加工工藝師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1990 [7]孫已德.機(jī)床 夾具圖冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1984 [8]王美蘭.機(jī)械制 圖[Ｍ]. 北京：高等教育出版社，2002 [9]董玉明， 楊洪玉.夾具設(shè)計(jì)中常見的問題[J].機(jī)械工人,2005(1):59-60 [10]謝 騏. 機(jī)床 夾具設(shè)計(jì)中的技巧[J] .機(jī)械工程學(xué)報(bào),1998（6）:24-25 [11]李月琴，曾令宜，弓申 .撥叉、 撥叉體類零件鉆徑向孔成組夾具設(shè)計(jì)[J]. 工具技 術(shù),2005(38):74-76 [12]錢東洲.定位 誤差在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算[J].理工科研,2008(12):274- 275 [13]張亞明.機(jī)床 夾具的分類與構(gòu)成[J].科技資訊 ,2008(4):76-77 [14]李延平,張 喜群,王耀，武梁齊.新一代夾具的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 機(jī)械工人, 2006(6): 43-44 [15]上海金屬切削技 術(shù)協(xié)會(huì).金屬切削手冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984 22 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題申請表 院（系）名稱 機(jī)電學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 姓名及職稱 課題名稱 CA6140 車床撥叉的加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 課題來源 自 擬 立題理由 和所具備 的條件 基于 AutoCAD 軟件對 CA6140 撥叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序 的專用夾具設(shè)計(jì)。CA6140 撥 叉零件的主要加工表面是平面及孔。因此主要 研究內(nèi)容為基準(zhǔn)的選擇，加工工 藝和零件主要部位的專用 夾具的設(shè)計(jì)。 要求熟練掌握 AutoCAD 繪圖軟件及機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)知識。 教研室 審批意見 教研室主任簽字： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè) 計(jì)）工作領(lǐng)導(dǎo) 小組審批意見 組長簽字：： 年 月 日 注：本表經(jīng)教務(wù)處復(fù)審后存院（系）備查 23 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 題目名稱 CA6140 車床撥叉的加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 所學(xué)專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班級 指導(dǎo)教師姓名 所學(xué)專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 職稱 完成期限 20**年 12 月 22 日至 20**年 5 月 31 日 論文（設(shè)計(jì)）主要內(nèi)容及主要技術(shù)指標(biāo) 1.主要內(nèi)容 基于 AutoCAD 軟件對 CA6140 撥叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具 設(shè)計(jì)。 CA6140 撥叉零件的主要加工表面是平面及孔。因此主要研究內(nèi)容為基準(zhǔn)的選擇， 加工工藝和零件主要部位的專用夾具的設(shè)計(jì)。 2.技術(shù)指標(biāo) （1）設(shè)計(jì)參數(shù)要符合實(shí)際生產(chǎn)要求； （2）生成圖形要符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定； 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要求 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一份：有 400 字左右的中英文摘要，正文后有 15 篇左右的參考文獻(xiàn)， 正文中要引用 5 篇以上文獻(xiàn)，并注明文獻(xiàn)出 處。 論文字?jǐn)?shù)在 6000 字以上； 2.有不少于 2000 漢字的與本課題有關(guān)的外文翻譯資料； 3.畢業(yè)設(shè)計(jì)總字?jǐn)?shù)在 10000 字以上； 4.程序清單； 三、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度安排 1.20**年 1 月 16 日-1 月 20 日，下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書；寒假期間完成外文資料翻譯和 開題報(bào)告。 2. 20**年 2 月 16 日-2 月 22 日（第 1 周），審核開題報(bào)告和設(shè)計(jì)方案。 4. 20**年 2 月 23 日-3 月 8 日、4 月 13 日-4 月 19 日（第 2-4、9 周），畢業(yè)設(shè)計(jì)單元部分 骨架和零件模型設(shè)計(jì)。 5. 20**年 4 月 20 日-26 日（第 10 周），畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查。 6. 20**年 4 月 27 日-5 月 24 日（第 11-14 周），裝配模型的生成、工程圖文件的建立和 仿真的實(shí)現(xiàn)，撰寫和整理畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）。 7. 20**年 5 月 25-6 月 7 日（第 15-16 周）上交畢業(yè)論文，指導(dǎo)、評閱教師審查評閱論文， 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯資格審查，學(xué)生修改整理 論文。 24 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期進(jìn)展情況檢查表 學(xué)生姓名 班級 指導(dǎo)教師 論文（設(shè)計(jì)）題 目 CA6140 車床撥叉的加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 1 2000 字左右的外文資料翻譯； 2 畢業(yè)論文所需文獻(xiàn)資料的全面匯總； 3、開題報(bào)告的規(guī)劃與書寫； 目 前 已 完 成 任 務(wù) 是否符合任務(wù)書要求進(jìn)度：符合 1 畢業(yè)論文初稿的撰寫、前后內(nèi)容的連貫和銜接； 2 論文表達(dá)更深層次的分析與研究； 3、 畢業(yè)論文相關(guān)圖形的繪制； 尚 需 完 成 的 任 務(wù) 能否按期完成論文（設(shè)計(jì)）：能 存 在 問 題 由于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和能力有限，對論文更深層次的分析與探討還有一定的 困難。 存 在 問 題 和 解 決 辦 法 擬 采 取 的 辦 法 到圖書館查閱更多與論文內(nèi)容相關(guān)的資料與文獻(xiàn)； 向指導(dǎo)教師咨詢與請教; 指導(dǎo)教 師簽 字 日期 年 月 日 教學(xué)院 長（系主 任） 意 見 簽字： 年 月 日 25 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告 題目名稱 CA6140 車床撥叉的加工工藝及夾 具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè) 機(jī)電技術(shù)教育 學(xué)號 導(dǎo)師姓名 所學(xué)專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 職稱 完成期限 20 年 2 月 25 日至 20 年 5 月 25 日 選題的目的意義 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，特別是生產(chǎn)批量較大時(shí)， 大都用夾具裝夾工件，因?yàn)?它直接影響著工件加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制 造成本等。機(jī)床夾具的使用有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提 高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴(kuò)大 機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”等。題目所給的零件 CA6140 車床的撥叉，它位于 廂體內(nèi)部：主要作用是傳遞紐矩，幫助改變機(jī)床工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向。 雖然現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床夾具已經(jīng)開始在一些企業(yè)中使用開來, 數(shù)控機(jī)床夾具所 具有的柔性為能裝夾不同尺寸、不同形狀的多品種工件，在經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整即可夾持 多種形狀和尺寸的工件。但數(shù)控夾具只用于多品種、小批量生產(chǎn)，而 CA6140 車床 的撥叉零件的結(jié)構(gòu)簡單,又是屬于大中批量生產(chǎn)，所以采用專用機(jī)床夾具比較方便、 合理。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 近些年來，隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代化 加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng) 的機(jī)械加工的制造方法發(fā)生了重大變革，人們對夾具 的功能已經(jīng)從過去的裝夾、定位、引導(dǎo)刀具定位為裝 夾、定位。而數(shù)字化的 設(shè)備加 工功能的擴(kuò)大化，已經(jīng)將夾 具的引導(dǎo)刀具的功能完全替代，給今后夾具的快速定位、 快速裝夾提出了更高的要求。目前國內(nèi)外已開始將夾具設(shè)計(jì)和數(shù)字化、現(xiàn)代化加工 技術(shù)相結(jié)合，研究和推廣 KBV 夾具，即基于知 識的工程。KBV 把知識、技能、經(jīng)驗(yàn)、 原理、規(guī) 范等結(jié)合到三維 CAD 系統(tǒng)中，使得 設(shè)計(jì)人 員只要輸入工程參數(shù)或應(yīng)用要 求，系統(tǒng) 就能依據(jù)相關(guān)的知 識，推理構(gòu)造出符合特定要求的工程設(shè)計(jì)結(jié)果 KBV 夾 具。 26 三、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.簡述機(jī)床夾具的發(fā)展現(xiàn)狀以及機(jī)床夾具的分類與構(gòu)成。 2. 對 CA6140 車床撥叉零件的作用和工藝進(jìn)行分析，并制定出合理的工藝路線方 案，然后確定各道工序的機(jī)械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸、切削用量及基本工 時(shí)。 3. 針對第九道工序鉆 M8 底孔 φ6.7、攻絲 M8，配鉆 M5 錐孔進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)運(yùn)用 pro/E 分別畫出各個(gè)夾具元件的實(shí)體圖形，最后畫出三維裝配效果圖。 四、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的研究方法或技術(shù)路線 1．采用理論和實(shí)際相結(jié)合的方式再結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有的條件 來進(jìn)設(shè)計(jì)。 2．根據(jù)指導(dǎo)教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)來重新完善和提高自己新的認(rèn)識和設(shè)計(jì)。 3．大量查閱有關(guān)書籍和資料擴(kuò)充自己視野與認(rèn)識，提高理論成果的技術(shù)量。 4．充分利用互連網(wǎng)來查找最新技術(shù)成果，提高自身的創(chuàng)新意識。 五、主要參考文獻(xiàn)與資料 [1]陳明.機(jī)械制造工 藝學(xué)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002 [2]孫玉芹，孟兆新.機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社出版 1995 [3]馬賢智.機(jī)械加工余量與公差手冊[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994 [4]張鵬. 以內(nèi)孔表面作為定位基準(zhǔn)的夾具設(shè)計(jì)原理 [J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1996（25） 5:54-55 [5]劉文劍.夾 具工程師手冊[M].黑龍江：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1995 [6] 李洪，機(jī)械加工工藝師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1990 [7]孫已德.機(jī)床 夾具圖冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1984 [8]王美蘭.機(jī)械制 圖[Ｍ]. 北京：高等教育出版社，2002 [9]董玉明， 楊洪玉.夾具設(shè)計(jì)中常見的問題[J].機(jī)械工人,2005(1):59-60 [10]謝 騏. 機(jī)床 夾具設(shè)計(jì)中的技巧[J] .機(jī)械工程學(xué)報(bào),1998（6）:24-25 [11]李月琴，曾令宜，弓申 .撥叉、 撥叉體類零件鉆徑向孔成組夾具設(shè)計(jì)[J]. 工具技術(shù), 2005(38):74-76 [12]錢東洲.定位 誤差在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算[J].理工科研,2008(12):274-275 [13]張亞明.機(jī)床 夾具的分類與構(gòu)成[J].科技資訊 ,2008(4):76-77 [14]李延平,張 喜群,王耀，武梁齊.新一代夾具的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 機(jī)械工人, 2006(6): 43-44 [15]上海金屬切削技 術(shù)協(xié)會(huì).金屬切削手冊[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1984 27 指導(dǎo)老師審閱意見 簽名： 年 月 日