机械制造技术课程设计-CA6140车床拨叉831003加工工艺及精铣18H11槽夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目：车床拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 机械 10-3 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2013-6-29 辽宁工程技术大学 课程设 计 i 一、设计题目一、设计题目 车床拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型:（中批或大批大量生产） 三、上交材料三、上交材料 1绘制零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程综合卡片 1 套 4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工 工艺卡片） 1 套 5绘制夹具装配图（a0 或 a1） 1 张 6绘制夹具中 1 个零件图（a1 或 a2。装配图出来后，由指导教师为学生 指定需绘制的零件图，一般为夹具体） 。 1 张 7编写课程设计说明书（约 5000-8000 字） 。 1 份 四、进度安排四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l2 天查资料，熟悉题目阶段。 2第 37 天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械 加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。 3第 810 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在 其同意的前提下，进行课程设计的下一步） 。 4第 1113 天，完成夹具总装图的绘制。 5第 1415 天，零件图的绘制。 6第 1618 天，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天，完成图纸和说明书的输出打印。 8第 2021 天，答辩 辽宁工程技术大学课程设计 ii 五、指导教师评语五、指导教师评语 综合评定成绩：综合评定成绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽宁工程技术大学 课程设 计 iiiiii 摘摘 要要 机械制造技术基础课程设计是在完成生产实习的基础上，并且 学完了机械制造技术和大部分专业课之后进行的又一个实践性教学 环节。也是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综 合性的复习。 这次设计的是拨叉，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机 械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件和 了解其作用，它主要用来改变其在齿轮轴上的位置进而改变速度。 然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸 和机械加工余量。最后拟定支架的工艺路线图，制定该工件的夹紧 方案，画出夹具装配图。 通过这次的课程设计，我要学会将所学的理论知识和生产实际 结合在一起的能力，锻炼自己分析零件，设计加工工艺，设计夹具 的能力，为自己将来的工作打下良好的基础。 由于本人设计水平所限和时间比较仓促，错误和欠妥之处恳请 老师批评指正。 辽宁工程技术大学 课程设 计 iviv abstract fundamentals of mechanical manufacturing technology course design is done in the production practice foundation, and finished machinery manufacturing technology and the most professional course after another practical teaching link. we are also in the graduation design before the various courses of study by an in- depth comprehensive review. this design is the oil pump drive shaft support, including the part drawing, assembly drawing blank map, each one, machining process card and process card each one. first of all we should be familiar with and understanding of its role, which is mainly used for bearing transmission .then, according to parts of nature and map parts of the surface roughness to determine the dimensions of the blank and the machining allowance. the final formulation of stent technology roadmap, the formulation of the workpiece clamping scheme, draw the jig assembly drawing. through the curriculum design, i want to learn to learn the theoretical knowledge and practical combination of ability, exercise their own analysis of parts, design process, design the fixtures ability, for the future work to lay a good foundation. as i design constraints and the time is hasty, errors and defects to teacher criticism. 辽宁工程技术大学 课程设 计 1 目录目录 1.零件工艺性分析. 2 1.1 零件的作用 2 1.1.1 零件的工艺分析 2 2. 机械加工工艺规程制订 4 2.1 确定毛坯制造形成 4 2.2 基面的选择 4 2.3 制定工艺路线 . 5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 6 2.5 确立切削用量及基本工时 . 7 2.5.1 拨叉脚端面 a 铣削用量及基本时间的确定 . 11 3.夹具设计 . 14 3.1 夹具的分析 14 3.2 铣槽专用夹具设计 15 3.2.1 定位基准的选择 . 15 3.2.2 切削力及夹紧力的计算 16 3.3 定位误差分析 18 3.4 夹具设计及操作的简要说明 18 3.5 夹具体上排屑措施的确定 19 4.方案的综合评价与结论.20 5.体会与展望.21 6.参 考 文 献 . 22 辽宁工程技术大学 课程设 计 2 1.零件工艺性分析零件工艺性分析 1.1 零件的作用零件的作用 题目给的是拨叉 ca6140，拨叉是一种辅助零件，位于车床变速 机构中，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合，起换挡作用。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。 宽度为30 +0.012 0mm 的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和 如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移 齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿 轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽 度为30 +0.012 0mm 的面和槽之间要达到很高的配合精度。 1.1.1 零件的工艺分析零件的工艺分析 一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工 工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质 量，同时使加工的劳动量最小。拨叉是一个很重要的零件，因为其零 件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内花键的精度要求较高，此 外还有上端面要求加工，所以对精度要求也很高。其底槽侧面与花键 孔中心轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求。因 为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质 量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此 它们的加工是非常关键和重要的。 拨叉零件图如下图 1.1 辽宁工程技术大学 课程设 计 3 其 余 未 注 明 圆 角 半 径 r 3 5m m 5锥 孔 配 作 2-m 8通 孔 图 1.1 拨叉零件图 大致的加工顺序和过程：铣侧面；拉 257hf 内花键孔；铣上端面； 铣 18h11 底槽；钻、铰 2-m8 通孔，并攻丝。 辽宁工程技术大学 课程设 计 4 （1） 侧面的加工主要是为了后续工序中能有更好的定位面，确 保后续加工所要求的精度，粗糙度在 6.3 即可。 （2） 以 2212hf 为主要加工面，拉内花键槽 257hf ，槽数为 6 个， 其 粗 糙 度 要 求 是 底 边 6 . 1=ra ， 侧 边 3.2ra = ， 2212hf 内 孔 粗 糙 度 6.3ra = 。 （3）加工是铣上端面，表面粗糙度要求为 3.2ra = 。 （4）铣 18h11 底槽，该槽的表面粗糙度要求是两槽边 3.2ra = ， 槽底的表面粗糙度要求是 3 . 6=ra 。 （5） 钻并攻丝 2-m8，保证两螺纹孔中心距为 25mm。 1.1.2 毛坯的选择毛坯的选择 本次课程设计的拨叉材料为 ht200，根据材料成型工艺可知用金 属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，并且拨叉不经常受 交变载荷作用，受力也不是太大，所以能够满足使用要求。因其年产 量为 5000 件，查机械加工工艺手册表 2-1-3，生产类型为中批量 生产。 因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内 孔很小，不可以铸出，18h11 的底槽也不能铸出 2. 机械加工工艺规程制订机械加工工艺规程制订 2.1 确定毛坯制造形成确定毛坯制造形成 零件的材料是 ht200，工作环境良好，不会承受较大的冲击载荷， 由于年生产量为 2000 件，已经达到了中批量生产，并且材料可铸。 因此从提高生产率， 保证经济性的角度讲， 应该采用铸造成型中的 “金 属模机械砂型”铸造的方法制造毛坯。 2.2 基面的选择基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，合理正确的选择 辽宁工程技术大学 课程设 计 5 基面，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工 艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产 无法正常进行。 （1）粗基准的选择。 该零件属于一般轴类零件，以外圆为粗基准就已经合理了（夹持 长四点定位），为保证 a 面与花键孔轴线垂直，以便于保证以该两面 为定位精基准时其它表面的尺寸精度加工要求，可以把 a 面与花键底 孔放在一个工序中加工，因而该工序总共要消除 x，y，z，x，y 五个 自由度（建立空间坐标系为：以花键孔轴线方向为 z 轴，垂直花键孔 轴线，平行槽、花键、肋板对称线并且从槽 18 +0.11 0mm指向 80 +0.03 0mm的 方向为 x 轴，同时垂直于 x 轴、z 轴的方向为 y 轴，取坐标原点为花 键孔轴线与 a 面的交点为原点），用挡板、支撑板、支承板消除 x，y， x，y 四个自由度，再用一个浮动支承顶住 b 面，消除 z 自由度，达 到定位要求。 （2）精基准的选择。精基准的选择有利于保证加工精度，并使 工件装夹方便。在选择时，主要应该考虑基准重合、基准统一等问题。 当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。精基准选择为 花键孔和 7240 的端面，在加工中采用专用夹具夹持。 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已经确定为中批 量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量是 工序集中来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以使生 产成本尽量下降。工艺路线如下： 辽宁工程技术大学 课程设 计 6 表 2- 1 车床拨叉加工工艺路线顺序 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “拨叉”零件的材料为 ht200，净重量为 0.84 千克，生产类型为 中批量生产，可以采用“金属模机械砂型”铸造的方法进行毛坯的制 工序名称 设备 工艺装备 粗铣左端面 立式铣床 x51 端面铣刀、游标卡尺 钻孔20mm 、扩孔至22 + 0 0.021mm ra=3.2mm 立式钻床 z535 麻花钻、扩孔钻、铰 刀、卡尺、塞规 拉花键 卧式拉床 l6110a 拉刀、卡规 精铣左端面至 80mm ra=3.2mm 立式铣床 x51 端面铣刀、游标卡尺 粗铣沟槽 、精铣沟槽 18 + 0 0.1135 槽底 ra=6.3mm 槽内侧 ra=3.2mm 立式铣床 x51 三面刃铣刀、卡规、 深度游标卡尺 粗铣上平面 、精铣上平面 ra=3.2mm 立式铣床 x51 端面铣刀、游标卡尺 钻孔 27 立式钻床 z525 麻花钻、内径千分尺 攻螺纹 2m8mm 立式钻床 z525 丝锥 钻、铰5 锥销孔 立式钻床 z525 麻花钻、锥度铰刀、 塞规、卡尺 去毛刺 钳工台 平锉 清洗 清洗机 清洗机 终检 塞规、百分表、卡尺 等 辽宁工程技术大学 课程设 计 7 造。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加 工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 考虑到零件的很多表面没有粗糙度要求，不需要加工。从铸造出 来即可符合使用要求，因此，只采取 7540mm 的表面留有 2.575 40mm 的加工余量。毛坯的尺寸公差为 it8,可以从机械制造设计 工艺简明手册得到 it8=1.6mm。相应计算如下： 最大极限尺寸=80+2.5+it8/2=83.3mm 最小极限尺寸=80+2.5-it8/2=81.7mm 7540mm 的端面的精加工余量为 1mm， 粗加工余量 2.5-1=1.5mm。 2.5 确立切削用量及基本工时确立切削用量及基本工时 在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。 (1)切削用量指：背吃刀量 pa(即切削深度pa)、进给量 f 及切削 速度 v 。 (2)确定方法是：确定切削深度确定进给量确定切削 速度 (3)具体要求是： 由工序或工步余量确定切削深度：精、半精加工全部余量在 一次走刀中去除；在中等功率机床上一次走刀 pa可达 810mm。 按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量：对粗加工工序 或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度。 可用查表法或计算法得出切削速度cv(查表)， 用公式 换算出 查表或计算法所得的转速 n 查，根据cv（查表）在选择机床实有的主 轴转速表中选取接近的主轴转速 n 机作为实际的转速，再用 换算出 实际的切削速度cv机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度 辽宁工程技术大学 课程设 计 8 cv机、实际进给量 f 机和背吃刀量 pa之后，还要校验机床功率是否足 够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。 工序 1：铣 7540mm 的端面至符合要求。 工步 1：粗铣 (1)背吃刀量为 1p a =2.5-1.0=1.5mm。 进给量的确定： 机床的功率 510kw,工件夹具系统的刚度为中等 条件，按切削用量简明手册中表 3.3 选取该工序的每齿进给量为 z f =0.2mm/z。 (2)铣削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得， 选 用 镶 齿 铣 刀 ， 其 中 在d/z=80/10 的 条 件 下 选 取 。 铣 削 速 度 为 v=40m/min 。 有 公 式n=1000r/ d可 以 得 到 :n=1000 40/ 80=159.15r/min (3)由于手册中的 x51 型立式铣床的主轴转速为 n=160r/min,所 以 ， 实 际 的 铣 削 速 度 为 ： v=n d/1000=160 3.14 80/1000=40.19m/min (4)基本时间 t: 根据面铣刀平面（对称铣削、主偏角 r k =90） 的基本时间计算公式:t=( 21 lll+ )/ mz f 。其中，l=75mm， 2 l =13mm， 取 2 l =2mm， e a =40mm。则有： 1 l =0.5（d- 22 e ad - ）+(1 3)=0.5(80- 22 4080 - )+2=7.36mm。 mz f = f n= z f zn=0.210160=320mm/min t=( 21 lll+ )/ mz f =(75+7.36+2)/320=0.264min15.82s 工步 2：精铣 (1)背吃刀量的确定： 1p a =1mm . (2)进给量的确定：由切削用量简明手册中表 3.3，按表面粗 糙度为 a r =3.2m 的条件选取，该工序的每转进给量 f=0.8mm/r。 辽宁工程技术大学 课程设 计 9 (3)铣 削 速 度 的 计 算 ： 根 据 其 他 有 关资 料 确 定 ， 按 镶 齿铣 刀 ， d/z=80/10 ， z f =0.08mm/z 的 条 件 选 取 ， 铣 削 速 度v为 ： v=57.6mm/min 。 由 公 式 ： n=1000r/ d可 以 求 得 铣 刀 转 速 n=229.3r/min 。 参照 机械制造技术基础课程设计指导教程 中 4-15 的 x51 型立式铣床的主轴转速，选取转速为 n=210r/min。再将此转速 代入上面公式，可以求得： v= nd/1000=52.78mm/min。 (4)基本时间的确定：根据机械制造技术基础课程设计指导教 程中表 5-43 中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角 r k =90）的基本 时间公式 t=( 21 lll+ )/ mz f ， 可以求得该工序的基本时间， 其中l=75mm， 2 l =13mm，取 2 l =2mm， e a =40mm， 1 l =7.36mm，得 mz f = f n=0.8mm/r210r/min=168mm/min t=( 21 lll+ )/ mz f =(75+2+7.36)/168=0.502min30.13s 工序 2：钻20mm 的孔，扩孔至22mm。 工步 1：钻20mm 的孔。 (1)背吃刀量 p a =20mm (2)进给量的确定：选取该工步的每齿进给量 f=0.3mm/r。 (3)切削用量的计算：因为该工件的材料为 ht200，所以选取切削 速度 v=22m/min。由式 n=1000v/d 可以求得： n=100022/(20)=350.32r/min (4)参照机械制造技术基础课程设计指导教程中表 4-9 所列 的 z525 型立式钻床的主轴转速，选取 n=392r/min，再将 n 代入 n=1000v/d 中，得到：v=39220/1000=24.6m/min (5)基本时间 t: 其中l=80mm， 1 l= )21(cot 2 + r k d =101.66+1=12.66mm， 2 l =14mm, 取 2 l =2mm。所以基本时间 t 为： 辽宁工程技术大学 课程设 计 10 s nf lll t48.14min24.0 3923.0 266.1280 21 = + = + = 工步 2：扩20mm 的孔至22mm。 (1)背吃刀量的确定：取 p a =1mm。 (2)进给量的确定：由切削用量简明手册中表 2.10 的资料， 选取该工件的每转的进给量 f=1.1 mm/r 。 (3)切 削 速 度 的 确 定 ： 根 据 相 关 资 料 ， 确 定 : v=0.4 钻 v =0.1 22=8.8m/min 由公式 n=1000v/d。可以得到：n=10008.8/22=127.4r/min 按机床选取 n=140r/min，得切削速度 v=min/67.9 1000 m dn = p (4)基本时间 t: 其 中 l=80mm, 1l= )21(cot 2 + r k d =11.66+1=3.66mm/min, 2 l =1 4mm, 取 2 l =2mm。所以基本时间 t 为： s nf lll t4 .33min56.0 1401 .1 266. 380 21 = + = + = 工序 3：粗铣沟槽，上平面 工步 1：粗铣沟槽。 (1)背吃刀量的确定：双边背吃刀量为 p a =16mm。 (2)进给量的确定：按切削用量简明手册中表 3.14 中资料选 择刀具为“直柄立铣刀”，d/z=16/3;铣刀每齿进给量为 z f =0.04mm/z。 (3)铣削速度 c v =18mm/min。主轴转速为 n=358r/min。 (4)基本时间 t: 按机械制造技术基础课程设计指导教程中 表 5-43 得： mz f lll t 21+ + = ， 式中 1 l=0.5d+(12)，2l =13mm， 1p a h i =， mml40= min/96.42358304 . 0 mmnzff zmz = 其中 h 为沟槽深度，l为铣削轮廓的实际长度， 1p a 为沟槽深度的 背吃刀量。 mml102165 . 0 1 =+= ，取 2 l =2mm,i=34/17=2, 辽宁工程技术大学 课程设 计 11 st25.145min42.22 96.42 21040 = + = 工步 2: 铣上平面 (1)由工序 1 可知，精加工余量为 1mm,背吃刀量为 3-1=2 (2)进给量的确定：机床的功率按 510kw，按切削用量简明手 册中表 3.3 选取该工序的每齿进给量为 z f =0.2mm/z。 (3)铣削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得， 选 用 镶 齿 铣 刀 ， 其 中 在d/z=80/10 的 条 件 下 选 取 。 铣 削 速 度 为 v=40m/min 。 有 公 式n=1000r/ d可 以 得 到 : n=1000 40/ 80=159.15r/min 由于手册中的 x51 型立式铣床的主轴转速为 n=160r/min,所以， 实际的铣削速度为：v=nd/1000=1603.1480/1000=40.19m/min (5)基本时间 t 据面铣刀铣平面不对称铣削的计算时间计算公式： mz f lll t 21+ + = 按机械制造技术基础课程设计指导教程表 5-45 切入和切出 行程速度, = f n= z f zn=0.210160=320mm/min t=(80+29)/320=0.34min20.7s。 2.5.1 拨叉脚端面拨叉脚端面 a 铣削用量及基本时间的确定铣削用量及基本时间的确定 (1)、加工条件 工件材料：ht200 正火，b=220mpa，190220hbs 加工要求：粗铣拨叉脚端面。 机床选择：为 x51 卧式铣床，采用端铣刀粗铣。 机床功率：4.5kw 工件装夹：工件装夹在铣床专用夹具上。 辽宁工程技术大学 课程设 计 12 (2)、确定切削用量及基本工时 (2.1) 粗铣 1）、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1-27，选择用一把 yg6 硬质合金端铣刀， 其参数为：铣刀外径0d=100mm，铣刀齿数 z=10。 2）、确定铣削深度 p a ： 单边加工余量 z=3，余量不大，一次走刀内切完，则： p a =3mm 3）、确定每齿进给量zf : 根据切削手册表 3.5，用硬质合金铣刀在功率为 4.5kw 的 x51 铣床加工时，选择每齿进给量zf =0.140.24mm/z，由于是粗铣，取 较大的值。现取： zf =0.15mm/z 4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.0 1.5mm，现取 1.2mm，根据切削手册表 3.8 铣刀直径0d=100mm 的 硬质合金端铣刀的耐用度 t=180min。 5）、确定切削速度cv： 根据切削手册表 3.16 可以查cv： 由 p a =3mm zf =0.15mm/z，查得 cv=72mm/z n=235mm/z v=360mm/z 根据 x51 型卧铣床说明书 cn=160r/min vc=40.2 mm/min (横向) 实际切削速度和齿进给量： 6）、计算基本工时： 辽宁工程技术大学 课程设 计 13 t=28.8s (2.2) 精铣 1）、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1-27，选择用一把 yg6 硬质合金端铣刀， 铣刀外径 d0=100mm，铣刀齿数 z=10 2）、确定铣削深度 p a ： 由于单边加工余量 z=1，故一次走刀内切完，则： p a = 1 mm 3）、确定每齿进给量zf : 由切削手册表 3.5，用硬质合金铣刀在功率为 4.5kw 的 x51 铣床加工时，选择每齿进给量zf =0.140.24mm/z，半精铣取较小的 值。现取： zf =0.14mm/z 4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.0 1.5mm，现取 1.2mm，根据切削手册表 3.8 铣刀直径0d=100mm 的 硬质合金端铣刀的耐用度 t=180min。 5）、确定切削速度cv： 根据切削手册表 3.16 可以查cv： 由 p a 4mm z=0.14mm/z，查得： cv=110mm/z n=352mm/z v=394mm/z 根据 x51 型卧铣床说明书 cn=210 r/min vc= 52.78mm/min 实际切削速度和每齿进给量： 6）、计算基本工时： 辽宁工程技术大学 课程设 计 14 t=28.8s 所以本工序的基本时间为： t=t1+t2=28.8+28.8=57.6 3.夹具设计夹具设计 为了在考虑零件的技术要求的前提下降低劳动强度提高劳动生 产率。根据任务要求中的设计内容，需要设计专用夹具来铣 18h11 底 槽，该槽相对于花键孔中心有一定的技术要求。加工底槽的夹具将用 于 kx52 卧式镗床，刀具采用三面刃铣刀。 3.1 夹具的分析夹具的分析 对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对 于机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而 变动。为此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。用夹具装夹工 件有下列优点： 1).能稳定的保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相 对于道具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响， 使一批工件的加工极度趋于一致。 2).能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快捷，工件不需 要划线找正，可显著的减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具 中装夹后提高了工件的刚性， 因此可加大切屑用量， 提高劳动生产率； 可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一 步提高劳动生产率。 3).能扩大机床的使用范围 4).能降低成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提 高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显得降低了 生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上。每个工件增加的成本时 极少的， 远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。 工件批量愈大， 辽宁工程技术大学 课程设 计 15 使用夹具所取得的经济效益就愈显著。 夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。因此，夹 具体的形状及尺寸取决于夹具上各种装置的布置及夹具于机床的连 接。对于夹具体有以下几点要求： (1).有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，应有 适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 (2).有足够的强度和刚度 加工过程中，夹具体要承受较大的 切屑力和夹紧力。为保证夹具体不产生不允许的变形和震动，夹具体 应有足够的强度和刚度。 (3).结构工艺性好 夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹 具体上安装各种元件的表面应铸出凸台，以减少加工面积。夹具体结 构形式应便于工件的装卸。 (4).排屑方便 切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。 (5).在机床上安装稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹 具体上的安装基面与机床上相应表面的接触或配合实现的。当夹具在 机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，重心越高则支撑面应越 大；夹具底面四边应凸台，使夹具体的安装基面与机床的工作台面接 触良好。 为了在考虑零件的技术要求的前提下降低劳动强度提高劳动生 产率。根据任务要求中的设计内容，需要设计专用夹具来铣 18h11 底 槽，该槽相对于花键孔中心有一定的技术要求。加工底槽的夹具将用 于 kx52 卧式镗床，刀具采用三面刃铣刀。 3.2 铣槽专用夹具设计铣槽专用夹具设计 3.2.1 定位基准的选择定位基准的选择 由零件图可知：槽两侧面面对花键孔的中心线有尺寸要求及垂直 度要求，其设计基准为花键孔的中心线。为了使定位误差达到要求的 范围之内，在此选择以花键孔中心线为主要定位基准，则由定位其准 辽宁工程技术大学 课程设 计 16 不重合引起的误差较小，这种定位在结构上也简单易操作。 采用花键轴定心定位的方式，保证底槽加工的技术要求。同时， 应加一圆柱销固定好花键轴，防止花键轴带动工件在 x 方向上的旋转 自由度。 其中花键轴限制五个自由度，包括 3 个转动自由度和两个移动自 由度;平面限制轴向方向的移动自由度。 3.2.2 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 刀具材料：高速钢镶齿三面刃铣刀（ vcw r418 ） 刀 具 有 关 几 何 参 数 ： 00 0 1510=g 00 0 128= 00 85= n a 00 2515=b mmd63= 8=z zmmaf/25 . 0 = mmap0 . 2= 由参考文献13表 1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： pzppc zkbdfacf 9 . 01 . 172 . 0 1 . 1- = 查参考文献13表 1021- 得： 510 p c = 对于灰铸铁： 55 . 0 ) 190 ( hb kp= 取 175=hb ， 即 96 . 0 = p k 所以 1.10.721.10.9 510 2.00.2563608 0.96640.69() c fn - = 由参考文献3表 1-2 可得： 垂直切削力 ： )(62.5769 . 0nff ccn = （对称铣削） 背向力： )(38.35255 . 0 nff cp = 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 辽宁工程技术大学 课程设 计 17 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： fkwk= 安全系数 k 可按下式计算： 6543210 kkkkkkkk = 式中： 60 kk 为各种因素的安全系数，见参考文献13表 121- 可得： 25. 20 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1=k 所以 )(55.144125 . 2 69.640nfkw ck = )(62.129725 . 2 72.576nfkw cnk = )(86.79225 . 2 38.352nfkw pk = 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： )( 21 0 jagjg+ = tgtg ql w z 式中参数由机床夹具设计手册可查得： 0=g 912= o a 059 2 = o j 其中： 120()lmm= )(25 nq = 螺旋夹紧力： )(08.1923 0 nw = 易得： k ww 0 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 辽宁工程技术大学 课程设 计 18 构工作是可靠的。 3.3 定位误差分析定位误差分析 该夹具以平面定位心轴定心，心轴定心元件中心线与底槽侧面规 定的垂直度偏差 0.08mm，槽的公差为 0.11 0 + mm。为了满足工序的加工要 求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。 由于该定位采用工件孔与定位心轴间隙配合，工件孔与定位心轴 水平放置。工序基准与定位基准重合 bd=0；但由于工件的自重作用使 工件孔与定位心轴的上母线单接，孔中心线对于定位心轴轴线将总是 下移。由于定位副的制造误差，将产生基准位移误差，孔中心线在铅 直方向上的最大变动量为 2)(ddjdd+=d=（0.012+0.08）/2=0.046 bjdd+d=d=0.046+00.11 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 3.4 夹具设计及夹具设计及操操作的作的简简要要说明说明 如前所述，在夹具设计时，应该注意提高生产率，但该夹具设计 采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工 件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分 析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结 构简单，操作方便，容易铸成，加工定位方便，在机床夹具中应用广 泛。 此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变 化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，心轴可采用可换的。 以便随时根据情况进行调整。 辽宁工程技术大学 课程设 计 19 3.5 夹具体上排屑措施的确定夹具体上排屑措施的确定 切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。排屑措施有两种： 1）增加容纳排屑空间。在夹具体上增设容屑沟或增大定位元件 工作表面与夹具体之间的距离。适用于加工时产生的切屑不多的场 合。 2）采用切屑自动排除结构。在夹具体上专门设计排屑用的斜面 和缺口，使切屑自动由斜面处滑下而排至夹具体外。a 图是在夹具体 上开出排屑用的斜弧面，使钻孔的切屑，沿斜弧面排出。b 图是在铣 床夹具的夹具体内，设计排屑腔，切屑落入腔内后，沿斜面排出。适 用于切屑较多的场合。 辽宁工程技术大学 课程设 计 20 4.