拨动叉加工工艺及（一道工序）夹具设计【含CAD图纸、卡片、说明书】
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大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 拨叉加工工艺及夹具设计学习中心：层 次：专 业：年 级：学 号：学 生：指导教师：完成日期：II拨叉加工工艺及夹具设计摘要此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计，其零件为锻件，具有体积小，零件复杂的特点，拨叉零件的主要加工表面是三面两孔，一般来说由于平面的加工精度要比孔的加工精度更容易保证，因此，本设计遵循先面后孔的原则，并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔的加工精度。在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它，整个加工过程选用组合机床，其中各工序夹具都采用专用夹具，特别的对于加工大头孔、槽和钻小头孔斜面小孔的工序中，选一面两销的定位方式，考虑所需要的夹紧力较小等原因，本零件以操作简单的手动夹紧方式夹紧，其机构设计简单，方便且能满足要求。关键词：拨叉，加工工艺，工艺规程，定位，夹具目 录 摘要I1 绪论12 拨叉零件的分析22.1拨叉的工艺分析22.2拨叉的工艺要求33.1 加工工艺过程基本概念53.2确定各表面加工方案63.3确定定位基准94 拨叉零件的夹具设计134.1夹具的产生、发展和功用134.2机床夹具的设计要求164.3夹具总体设计174.4夹紧方案184.5夹具体的设计204.6夹具的装配及分析20参考文献25引 言本次毕业设计的题目是拨叉机械加工工艺设计及夹具设计，拨叉是是车床上的重要零件，并在零件的车削加工中承受一定的载荷。本次毕业设计的重点是两个方面，工艺规程设计和夹具设计，专用夹具的设计，专用夹具的应用在近年来国内外机械制造领域得到迅速发展，通过专用夹具的应用可以解决批量生产的零件加工，现代机械制造中的结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题。且能稳定加工质量，大幅度提高生产效率。毕业设计课题要求掌握夹具设计的基本原理，理解现代的加工技术和典型的机加工工艺。应用专用夹具技术来解决机械加工工艺的课题，编制出一套合理的加工工艺，这样可以降低成本，节约时间，提高生产效率。毕业设计是所学各课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在大学生活中占据着重要的地位。此外，通过毕业设计使我得到了以下三个方面的综合性锻炼：（1）正确的运用运动机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的知识，解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。（2）通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具。并通过这次设计提高结构设计能力。（3）通过使用手册以及图表资料，熟练的掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处。通过这次毕业设计，对自己未来将从事的工作进行了一次适应性的训练，从中锻炼了自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加工作打下了一个良好的基础。毕业设计是综合运用所学的知识的训练过程，也是对自我学习能力的检验和创新能力、实践能力及创业精神的重要环节。由于知识水平有限，设计经验不足，设计中会出现不少错误，也诚恳希望老师和同学批评指正。21 绪论毕业设计是培养学生实践能力的重要环节之一。它是我们完成所学全部课程，并进行了生产实习，做过课程设计，及与一系列教学环节的基础上进行的，它要求我们全面综合地运用所学课程的理论和实践知识进行零件加工毕业设计是培养学生实践能力的重要环节之一。它是我们完成所学全部工艺规程的设计。其目的在于（1）培养我们运用机械制造工艺学，数控加工工艺及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、公差与测量技术、金属切削原理与刀具、数控机床自动编程等）的知识。独立地分析和解决工艺问题。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。（2）能根据被加工零件的技术要求运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。当然，培养我们熟悉并运用有关手册，规范，图表等技术资料的能力。（3）进一步培养我们识图，制图，运算和编写技术文件等基本技能。（4）更能培养我们严肃认真，一丝不苟和实事求是的工作作风，从而实现从学生到工程技术人员的过渡。本次设计题目为：拨叉零件机械加工工艺及夹具设计。通过对一个中等复杂零件的机械加工工艺规程的毕业设计，对理论知识进行一次综合性，使用性，和实践性较强的应用。本次的设计任务是：制定一给定的零件（拨叉）的机械加工工艺及就加工该零件的某一道工序（钻孔）的夹具设计。设计内容包括：毛坯零件综合图1张；工艺过程卡片1套夹具装配图1张；夹具体零件图1张；论文1份；2 拨叉零件的分析2.1拨叉的工艺分析拨叉广泛应用于机床、汽车、拖拉机等机械的变速箱中，是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换档的目的。该零件图纸如下：拨叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于拨叉来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。由技术条件分析得知：拨叉的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工区也就不是很高。按照零件图纸的设计要求，零件材料为HT20-40，毛坯种类为铸件。铸件是指将融化了的金属浇注到旋转着的模型中，由于离心力的作用，金属液粘贴于模型的内壁上，凝结后所得铸件外形与模型内壁的形状相同，使用这种方法可以毋需浇注口，故能显著地减少金属的消耗。由于免除了砂型和制模的设备，以及减少了铸工车间的面积，生产成本就有了降低；而所得逐渐则具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。由于零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，因内孔很小，所以无法铸出。在灰口铸铁中，由于片状石墨的存在使其抗拉强度和塑性大大低于钢材，但片状石墨对抗压强度和硬度影响不大，仍然接近于钢材。而且片状石墨使灰口铁具有良好的消震性，减磨性和切削加工性。HT150和HT200的铸造性好，熔炼设备简单，价格便宜，所以它们是机械制造中应用最多的材料。零件的切削加工性良好，无特殊的加工问题，故加工中不需要采用特殊工艺措施。刀具材料选择范围很大，高速钢或YT类硬质合金均能胜任。刀具几何参数可根据不同刀具类型通过相关表格查取。零件组成表面：底面，顶面，外圆及台阶面，外圆内20H7孔, 8斜孔。主要零件表面分析：外圆内20H7孔为配合表面及工作面，底面为支承表面。主要技术条件：20H7孔精度要求H7，粗糙度Ra1.6m，是零件的主要的配合面和工作面。底面的粗糙度为Ra3.2m，是零件的主要基准面。20H7孔与底面保持基本的垂直关系，并有垂直度要求。零件总体特点是一个典型的铸造类零件。2.2拨叉的工艺要求制定合理的零件加工工艺过程首先要掌握目前有那些可供选用的加工方法，并能够针对零件的具体要求较合理的选用。其次，还必须解决各表面的加工顺序和热处理如何安排的问题。首先，要分析产品的零件图与装配图，分析零件图的加工要求，结构工艺性，检验图样的完整性；根据零件的生产纲领确定生产类型；在制定机械加工工艺规程时，一般按照零件的生产纲领，把零件划分为大批量生产、中批量生产和小批量生产三中类型。选择毛坯；毛坯的选用主要包括毛坯的材料、类型和生产方法的选用。常用的毛坯类主要有各种轧制型材、铸件、锻件、焊接件、冲压件、粉末冶金件以及注塑成形件等。根据零件结构的不同，毛坯的选用可分为轴类、盘套类和机架箱体类三大类。确定单个表面的加工方法；零件的加工过程，就是零件表面经加工获得符合要求的零件表面的过程。零件表面的类型和要求不同，采用的加工方法也不一样。主要有车削、钻削、铣削、刨削、磨削等五大类加工方法。此外还有镗削、拉削、光整、特种加工等。5）选择定位基准，确定零件的工艺路线；根据零件表面质量的要求不同，通常将表面加工划分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段三个加工阶段。零件加工需要遵循的原则是粗、精加工分开，零件的加工一般不是在一台机床上用一种工艺方法就可完成，往往需要几种加工方法互相配合，经过一定的工艺过程才能逐步地完成零件表面的加工。若一种表面可采用不同的加工方法进行加工的话，那么就生产的具体条件而言，其中必有一种加工方法是最合适的。确定各工序所用的设备及工艺装备计算加工余量、工序尺寸及公差确定切削用量，估算工时定额填写工艺文件拨叉是一种薄壁三叉型接结构，它一头是与滑杆连接的圆柱凸台滑杆孔，而另一头则是拨动滑齿轮或啮合套的拨叉叉口。从拨叉零件设计的机构工艺性来看，工件的刚性差，受力后容易发生弹性变形；加工基准选择范围小，造成工艺设计和制造加工困难。同时，产品设计时，为了提高其抗变形能力，在壁的一侧设计有一定高度的加强筋，从而使该类零件没有一个较为平整的基面可用来选作粗基准，这就给精基准的加工带来了较大的困难。另外，拨叉叉口的设计基准往往用拨叉的滑杆孔，两者距离较远，在加工时为了保证两者的相互位置，一般采取互为基准的定位方式进行工艺设计。在加工过程中，定位精度一方面容易受夹紧力的作用导致薄壁件自身变形的影响，另一方面，由于两者距离较远，定位面又相对较小，导致定位面误差的比例放大效应严重影响了定位的准确性。3 拨叉零件的工艺设计3.1 加工工艺过程基本概念1）工艺过程在产品的生产过程中，与原材料变为成品有直接关系的过程称为工艺工程。例如：铸造、锻造、焊接和零件的机械加工等。2）机械加工工艺过程在工艺过程中，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状，尺寸和性能使之变为成品的工艺过程，称为机械加工工艺过程。3）机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由若干个顺次工序组成的，通过这些不同的工序把毛坯加工成合格的零件。4）工序一个（或一组）工人，在一台机床上（或一个工作地点），对一个（或同时几个）工件连续加工所完成的那一部分机械加工工艺过程。这里必须注意，构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序内的工作是连续完成的。5）机械加工工艺规程机械加工工艺规程（简称工艺规程）是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。工艺规程的内容包括：工艺路线：工艺路线是指产品或零部件在生产过程中由毛坯准备到成品包装入库经过企业有关部门或工序的先后顺序。各工序加工的内容、要求，所采用的机床、工艺装备；工艺装备（简称工装）是产品制造过程中所用的各种工具的总称。它包括刀具、夹具、模具、量具、检验工具及辅助工具等。 C、工件的检验项目、检验方法和切削用量、工时定额等。 6）工艺规程的格式 机械加工工艺规程主要有机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片两种基本形式。机械加工工艺过程卡是以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。一般适用于单件小批生产。（零件加工的流向）3.2确定各表面加工方案1）产量的确定生产类型的划分如下表： 表1 生产类型划分生产类型同类零件的年产量/件重型零件（质量2000kg）中型零件（质量1002000kg）小型零件（质量100kg）单件生产5以下10以下100以下成批生产小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上零件的生产纲领为2000件/年，备品率是2%，废品率是2%。因此，可计算出年产量：Q=生产纲领每台件数（1+备品率）（1+废品率）Q=2081件除去一年中的法定假日：Days=365-52-14=299天日产量=2081/299=7件/天已知拨叉零件的质量m小于100kg，由上表中可确定拨叉的生产性质为中批量生产。2）零件图的分析考虑到保证产品按时定量完成，生产该产品的每一道工序的单件核算时间必须小于生产节拍（工艺卡填写过程考虑到客观随机因素的影响，将节拍乘80%后与单件核算时间比较），若大于生产节拍，就会造成完不成年产量，因此应改用多台机床加工。拨叉共有20H7孔和厚度12d11的加工精度较高，并且有垂直度要求，另外拨叉底部的平面也有较高的精度要求，因此，加工时应先加工一组表面，在以这组加工后表面为基准加工另外一组。3）确定毛坯、画毛坯在选定毛坯和确定了毛坯的机械加工余量后，便可绘制毛坯-零件综合图。综合图的绘制方法是：1以实线表示毛坯表面的轮廓、以点划线画出零件的轮廓；在剖面图上用交叉线表示加工余量，加工余量为35mm。2标注毛坯尺寸和公差，毛坯的基本尺寸包括机械加工的余量在内，毛坯的尺寸公差参照有关资料。3标注机械加工的粗基准符号和有关技术要求。毛坯尺寸是根据工艺规程，机械加工各工序的加工余量与毛坯制造方法能到的精度决定的，因此毛坯图绘制和工艺规程的制订是反复交叉进行的。现画零件毛坯图如下：图1 零件毛坯图4）确定各面的加工方案按照零件图的要求，参考零件毛坯图，分别定义拨叉零件的各面如下：图2 拨叉各面定义图可以得出各个表面的加工方案如下：A面采用铣削加工B面采用铣削加工D孔采用钻削加工C面采用车削加工，G孔采用车削加工E孔及F孔采用钻削加工端面H面采用铣削加工倒角J、J使用铣削加工3.3确定定位基准在制定零件加工工艺规程时，基面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是加工质量得到保证的基础，生产率得以提高的重要因素。否则，加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。基准分为粗基准和精基准，粗基准是指用毛坯上未经加工的表面作定位基准，这种定位基准称为粗基准。精基准含义是用加工过的表面作定位基准，这种定位基准称为精基准。A、粗基准的选择对于拨叉这类零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，面对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准，根据这个基准选择原则，先选择底面A面粗基准。先粗铣A面，再以A面为基准，粗铣B面。精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题，当涉及基准与工序不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。因此应选择底面A面作为精基准。3.4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，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。现有工艺路线方案如下：工艺路线方案一：工序一：铣削A面工序二：铣削B面工序三：钻，扩，铰D,D孔工序四：车削C面和镗削G面工序五：钻，扩，铰E、E、F、F孔工序六：铣削切断H面工序七：铣削J、J面倒角工序八：清除毛刺工艺路线方案二：工序三：钻，扩，铰D,D孔工序四：车削C面和镗削G面工序五：钻，扩，铰E、E、F、F孔工序一：铣削A面工序二：铣削B面工序六：铣削切断H面工序七：铣削J、J面倒角工序八：清除毛刺工艺路线方案三：工序一：铣削切断H面工序二：铣削A面工序三：铣削B面工序四：钻，扩，铰D,D孔工序五：车削C面和镗削G面工序六：钻，扩，铰E、E、F、F孔工序七：铣削J、J面倒角工序八：清除毛刺由经验告诉我们，大多数情况下都应该先铣平面再加工孔，会更能容易满足零件的加工要求，同时，先加工A面和B面再切断H面会更容易满足零件的位置精度要求。因此，工艺路线方案一较为合理，效率也比较高，其中铣削有四次，多次加工D孔是因为图纸中精度要求所致。主要表面可能采用的终加工方法，按照精度要求，Ra3.2m应为精铣。3) 选择加工设备及刀、夹、量具按照零件材料，批量大小，现场条件等因素，并对照各加工方法特点及适应范围确定采用铣削加工底面及两端面。结合主要表面加工及表面形状特点，D、E、F孔和D、E、F孔采用钻、扩、铰的加工方式。A、B两面铣削采用立式铣床，H面和J、J面采用卧式铣床，D、D、E、E、F、F孔加工采用摇臂钻床，C面和G面采用通用车床进行加工。零件在铣床上或者钻床上的加工都应采用专用夹具进行装夹。立式铣床的主要参数如下：型号：X5032A功率：7.5KW主轴转速：30-1500转/分卧式铣床的主要参数如下：型号：X63功率：10KW主轴转速：30-1500转/分摇臂钻床的主要参数如下：型号：Z3032功率：2.2kW主轴转速：32-2500转/分通用车床的主要参数如下：型号：C6140功率：7.5kW主轴转速：10-1400转/分4) 机械加工工艺卡的填写切削用量指的是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量。拨叉零件材料为HT20-40，毛坯为铸件，毛重20kg，数量为2000件/年，属于中批量生产。考虑零件外圆表面（38）为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。根据以上原始资料及加工路线，分别确定各道加工工序的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：工序一、二：铣削A面、B面查机械制造工艺设计简明手册，取粗铣加工余量为3mm，半精铣平面加工余量为1mm。查机械制造工艺设计简明手册，取粗铣A面、B面加工余量为3mm，半精铣A面、B面加工余量为1mm；工序三：钻，扩，铰D,D孔查机械制造工艺设计简明手册，并根据加工精度要求，取钻孔H1，H2的加工余量为11mm，惚孔G1，G2的加工余量为6mm。工序四：车削C面和镗削G面查机械制造工艺设计简明手册，取钻孔余量为18mm，扩孔余量为1.8mm，铰孔余量为0.2mm。工序五：钻，扩，铰E、E、F、F孔查机械制造工艺设计简明手册，取钻孔余量为17mm，扩孔余量为1.85mm，铰孔余量为0.15mm工序六：铣削切断H面查机械制造工艺设计简明手册，取粗铣H面加工余量为3mm，半精铣H面加工余量为1mm；工序七：铣削J、J面倒角查机械制造工艺设计简明手册，取粗铣J面、J面加工余量为3mm，半精铣J面、J面加工余量为1mm；工序八：清除毛刺此道工序不适用加工余量。根据以上工序，可以计算出基本工序的切削加工工时：工序一、二：铣削A面、B面v=15m/min（0.25m/s）ns=1000v/dw =1000 40 =2r/s（120r/min）按机床选取nw=2r/s （120r/min）实际切削速度切削工时：l1=8.7（表1-11-12）t0=185.09s（3.09min）工序六：铣削切断H面v=15m/min（0.25m/s）ns=1000v/dw =1000 40 =2r/s（120r/min）按机床选取nw=2r/s （120r/min）实际切削速度切削工时：l1=6.3（表1-11-12）t0=180.57s（3.1min）4 拨叉零件的夹具设计4.1夹具的产生、发展和功用1)夹具的产生夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期，机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，尽管国际生产研究协会的统计表明中不批，多品种生产的工价已占工件种类数的85%左右。然而目前，一般企业习惯于采用传统的专用夹具，在一个具有只能同等生产能力工厂中约拥有13000-15000套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有15%左右，特别最近年来柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC）、加工中心（MC）和成组加工（GT）等新技术被广泛应用和推广，使中小批量生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求：A、能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期；B、能装夹一组相似性特征的工件；C、适用于精密加工的高精度的机床；D、适用于各种现代化制造技术的新技术；E、采用液压泵站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率。2）现代夹具的发展现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：A、精密化随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿量，其分度可达正负0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5m，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度可达0.2-0.5mB、高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高5倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。C、柔性化夹具的柔性化和机床的柔性化相似，它是通过调节组合等方式，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、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。D、标准化夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和不见的部件的形成；舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛坯和材料的通用化，夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB2148-2249-80，GB2262-2269-80以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。3）夹具的功用夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工，热处理装配，焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床工件中使用的夹具称为机床夹具，在现代生产过程中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度，劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具的设计在企业产品设计和制造以及生产技术装备中占有极其主要的地位，机床夹具设计是一项重要的技术工作。在机床上应用夹具装工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。机床夹具的主要功能有以下几个方面：A、定位确定工件在夹具中占有正确的位置的过程，定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触成配合实现的，正确的定位可以保证加工面的尺寸和位置的精度要求。B、夹紧工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不错的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将其固定，则工件会松动、脱离，因此夹紧为工件提高了安全和可靠的加工条件。C、对刀调整刀具切削相对于工件或夹的正确位置如铣床夹具中的对刀块，能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。D、导向如铣床夹具中的钻模板与钻套，能迅速的确定钻头的位置，并引导其进行钻削加工，导向元件制成模板形成故钻刨夹具称为钻模、镗床夹具（镗模）也是具有导向功能的。4)机床夹具在机械加工中的作用在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有以下六个方面，然而在不同的生产条件下，应该有不同的侧重点。夹具设计时应综合考虑加工的技术要求，生产成本和工人操作方面的要求以达到预期的效果。A、保证加工精度用夹具装夹工件时，能稳定的保证加工精度，并减少对其他工作条件的依赖性，故在精密加工中广泛的使用该夹具，并且它还是全面质量管理的一个重要环节。B、提高劳动生产率使用夹具是否能使工件迅速的定位和夹紧并能够显著的缩短辅助加工的时间和基本时间，提高劳动生产率。C、改善工人的劳动条件用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等装夹工件时，可减少工人的劳动强度保证生产安全。D、保证工艺纪律在生产过程中使用夹具可确保生产周期，生产强度等工艺秩序，例如：夹具设计也是工程技术人员解决高难度零件加工的主要手段之一。E、降低生产成本在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显降低生产成本。F、扩大机床工艺范围这是生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施，如车床上的拉削，钻孔加工等，也可用夹具装夹的加工较复杂的成型面。设计夹具时，应满足下列四项基本要求：A、保证工件的加工精度；即在机械加工工艺系统中，夹具在满足以下三项要求，工件在夹具中的定位、夹具在机床上的位置、刀具的正确位置B、保证工人的操作安全C、达到加工精度的劳动生产率要求D、满足夹具一定的使用寿命和经济效应4.2机床夹具的设计要求机床夹具因被加工工件的加工表面不同或使用机床种类的不同而有各种不同的结构形式，但就机床夹具体结构而言，大致可分为以下几个部分：定位元件、夹紧装置、导向对刀元件、连接元件、 装置和元件、夹具体。对于夹具的设计来说，其基本要求有：（1）稳定地保证工件的加工技术要求：（2）提高机械加工的劳动条件；（3）结构简单，便于制造和维修：（4）作安全、方便。根据夹具的不同特点，可以把夹具做一些分类；（1）按夹具的通用特征分类这是一种基本的分类方法，主要反映夹具在不同生产类型中的通用特性，故也是选择夹具的主要依据。目前，我国常用的分类有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动化生产用夹具等五大类。（2）按夹具使用的机床分类这是专用夹具设计所用的分类方法。如车床、铣床、刨床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、拉床等夹具。设计专用夹具时，机床的类别、组别、型别和主要参数均已确定。它们不同点是机床的切削成形运动不同，故夹具与机床的连接方式不同。它们的加工精度要求也不相同。既然夹具有自身的特点，机床夹具的设计特点和设计要求也与其它机械装备的设计有很大的不同，主要表现在以下五个方面：（1）要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理性试验和复杂的计算工作。（2）夹具的精度一般比工件的精度高23倍。（3）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。（4）夹具在一般情况下是单件制造的，没有重复制造的机会。通常要求夹具在投产时一次成功。（5）夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少。设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺性要求。显然，注意这些问题是很重要的。这将有利于保证夹具的设计、制造质量。机床夹具的设计要求：设计夹具时，应满足下列四项基本要求：（1）保证工件的加工精度要求，即在机械加工工艺系统中，夹具要满足以下 三项要求：工件在夹具中的正确定位；夹具在机床上的正确位置；刀具的正确位置。（2）保证工人的操作方便、安全。（3）达到加工的生产率要求。（4）满足夹具一定的使用寿命和经济性要求。4.3夹具总体设计本课题的工艺设计中，为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，经过与指导老师协商，决定设计工序六：铣削切断H面在卧式铣床上使用的铣床夹具。铣床夹具的组成主要包括：定位装置、夹紧装置、夹具体、连接元件和对刀元件。而铣床夹具的类型可分为：直线进给式铣床夹具圆周进给式铣床夹具仿形进给式铣床夹具对于铣床夹具的设计，由于铣削加工的切削力较大，又是断续切削，加工中易引起振动，因此：夹具的受力元件要有足够的强度和刚度；夹紧机构所提供的夹紧力应足够大；要求有较好的自锁性能。为了提高夹具的工作效率，应尽可能采用机动夹紧机构和联动夹紧机构。并在可能的情况下，采用多件夹紧和多件加工。铣床夹具的对刀装置，用以确定夹具相对于是刀具的位置。铣床夹具的对刀装置主要由对刀块和塞尺构成。常用的对刀块有：高度对刀块：用于加工平面时对刀直角对刀块：用于加工键槽或台阶面时对刀；成形对刀块：用于加工成形表面时对刀。本次设计零件变速箱拨叉为中批量生产，要求成本低，且在加工过程夹紧力要求不高。本道工序六：铣削切断H面，在进行本道工序时，其他加工表面均已经完成。为了保证技术要求，最关键的是要找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.4夹紧方案本夹具设计时以前道工序成型后的表面作为粗基准，再以加工好的面作为基准加工另外一个面。定位元件用于确定工件在夹具中的位置，使工件相对于刀具及运动轨迹有一个正确的位置。定位元件是夹具的主要功能元件之一，其定位精度将直接影响攻坚饿加工精度。定位元件主要有支承钉、支撑板、可调支承和辅助支承四种。由于变速箱拨叉零件在本道工序之前所有表面均已经加工过，因此使用支承板作为定位元件较为合适，因此，在本设计中，分别以支承板作为工件A面的定位，限制工件x轴旋转、y轴旋转、z向移动三个自由度。另外，由于变速箱拨叉零件的结构特点具有外圆表面，在进行工序六之前，外圆内孔已经加工过，以外圆内孔定位时，通常采用圆柱轴销。根据工件的特点，需要两个圆柱轴销，实现“一面两销”的定位。安装时，先将工件放在一个支承板（消除x轴旋转、y轴旋转、z向移动三个自由度）之上，并靠在右边的支承钉之上（消除x向移动一个自由度），并由两个圆柱轴销定向（消除z轴旋转一个自由度），然后使用开口垫片和螺母等锁紧螺母，把工件夹紧，此时六个自由度全部消除。本夹具夹紧方案为利用螺栓、螺母手动夹紧。在铣削时夹紧力产生的力矩，必须满足机床夹具设计手册中所规定的要求，刀具材料：YG8细齿硬质合金面铣刀刀具有关几何参数： 由机床夹具设计手册表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： 查参考文献13表得：对于灰铸铁： 取 ， 即所以 由参考文献3表1-2可得：垂直切削力 ：（对称铣削）背向力：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献13表可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： 式中参数由机床夹具设计手册可查得： 其中： 螺旋夹紧力：易得：经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的，可以满足切削力的要求。4.5夹具体的设计夹具体是用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对于机床具有确定的位置。铣床夹具的夹具体一般要设定位或导向装置，夹具通过夹具体底面安放在铣床工作台上，可直接用钻套找正并用压板夹紧（或在夹具体上设置耳座用螺栓夹紧）。对于铣床，通常要求在相当于刀具送进方向设置对刀块安装位置。本设计中的夹具体图纸设计可见本文附件。在夹具设计中，本夹具有以下特点：A、该夹具采用手动夹紧，可靠方便，省时省力，尺寸小，不需要增压装置，结构简单。B、该夹具采用一面两销定位，误差少，能够满足工件的加工要求；C、工件要求不太高，夹具各公差配合适当放宽，降低了夹具的制造精度，从而使夹具生产成本不太高，符合夹具设计要求。4.6夹具的装配及分析按规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程，称为装配。装配包括部件装配和总装。机器是由零件、套件、组件、部件等构成的。为保证有效地进行装配工作，通常将机器划分成若干个能独立装配的部分，称为装配单元。在装配工艺中，表明产品零、部件间相互装配关系及装配流程的示意图，称为装配系统图。零件是组成机器的最小单元，它是由整块金属或其它材料制成的。零件可以直接安装到机器上，也可以预先组成套件、组件或部件后再安装到机器上。在一个基准零件上，装上一个或若干个零件构成的部分称为套件。在一个基准零件上，装上若干个零件(及套件)而构成的部分称为组件。机器结构装配工艺性的基本要求：机器能够分成独立的装配单元；尽量减少装配过程中的修配和机械加工；机器结构应便于装配和拆卸；结构的继承性好；各装配单元应有正确的装配基准。为了提高整个工艺加工的生产效率，在保证定位夹紧要求和零件的各项技术要求的前提下，对于夹具的选择也要满足一定的经济性。1在夹具设计中，应尽量采用标准件或推荐的元件，这样在夹具需更换元件时，可避免重复设计、重复制造带来的麻烦和浪费，减少更换时间，且降低了夹具成本。2尽量减小需精加工的平面的面积，降低夹具的制造成本。3为提高生产率，应尽量采用方便、简单的夹紧装置，这样不仅可以减少劳动强度，还可降低成本。夹具的装配总图应该遵循机械制图国家标准绘制，图形大小的比例尽量取1：1，为求使绘制的夹具总图有良好的直观性，如果工件过大的时候选用1：2等缩小比例，过小时取2：1的比例；图中应该以最少数量视图清楚地表示出夹具的工作原理和结果，表示各种元件或者装置之间的位置关系等；绘制的顺序：先用点划线绘出工件的轮廓，外形及定位基准，并用网状线显示出加工余量；把工件轮廓视为透明体，然后按着工件的形状及位置依次画出定位、导向、夹紧及其他元件或者装置的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个完整的夹具；夹具总图上标注出零件编号，按规定要求填写标题栏和明细表；最后确定并标注有尺寸和夹具技术要求。按照以上要求绘制夹具装配图如下：基于以上结论，本套夹具在经济性方面具有加工经费较少，比较容易
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