叉架加工工艺及夹具设计[铣叉口槽+钻Φ12孔][CAD高清图纸和说明书源文件]
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铣叉口槽+钻Φ12孔
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XX 学院叉架加工工艺及夹具设计铣+钻学生姓名： 学生学号： 院 （系）： 年级专业： 指导教师： 年 月I摘 要此次设计是对叉架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，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具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 叉架，加工工艺，专用夹具，设计IIAbstract This design is the processing technology and fixture design of the fork parts, the parts for the forgings, has the advantages of small volume, part of the complex features, easy to process becausespecific pore surface, in the development process, on the first surface, and then to surface as a benchmark to process the other, including the processes used the special fixture to operation manual clamping clamping way is simple, the design is simple, convenient and can meet the requirements of.Key words: fork, processing technology and fixture designIII 目 录摘 要 IABSTRACTII一、绪 论1二、叉架的分析22.1 叉架的工艺分析22.2 叉架的工艺要求2三、工艺规程设计53.1 加工工艺过程53.2 确定各表面加工方案53.2.1 影响加工方法的因素53.2.2 加工方案的选择63.3 确定定位基准63.4 加工工艺路线方案的比较63.5 叉架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定83.5.1 毛坯的结构工艺要求83.5.2 叉架的偏差计算93.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）93.7 时间定额计算及生产安排15四、专用夹具设计184.1 问题的指出184.2 定位基准的选择184.3 夹具方案的设计184.4 切削力和夹紧力计算194.5 夹紧力的计算19五、定位误差分析20六、零、部件的设计与选用226.1 挡销选用22IV6.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用22七、确定夹具体结构尺寸和总体结构23八、铣 40 槽夹具设计258.1 问题的提出258.2 夹具设计25九 钻 12H7 孔夹具设计289.1 夹具的夹紧装置和定位装置289.2 夹具的导向299.3 钻孔与工件之间的切屑间隙299.4 钻模板309.5 定位误差的分析309.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用309.7 确定夹具体结构和总体结构329.8 夹具设计及操作的简要说明33结 论34参考文献35致 谢361一、绪 论机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通四年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。而本次对于叉架加工工艺及夹具设计的主要任务是： 完成叉架零件加工工艺规程的制定； 完成铣槽、钻孔 2 个专用夹具的设计。通过对叉架零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出叉架加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。2二、叉架的分析2.1 叉架的工艺分析叉架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，但其加工孔和底面的精度要求较高，此外还有小头孔端要求加工，对精度要求也很高。叉架的底面、大头孔上平面和小头孔粗糙度要求都是，所以都要6 . 1Ra求精加工。其小头孔与底平面有垂直度的公差要求，叉架底面与大头孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽边有平行度公差和对称度公差要求等。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。2.2 叉架的工艺要求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。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。3图 2.1 叉架零件图叉架毛坯的选择模锻，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因其13mm年产量是 5000 件，由3表 2.13 可知是中批量生产。上面主要是对叉架零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为模锻和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。5三、工艺规程设计3.1 加工工艺过程由以上分析可知，该叉架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，对于叉架来说，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。由上面的一些技术条件分析得知：叉架的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。3.2 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，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，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计叉架的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。3.2.1 影响加工方法的因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为 Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准6备工序可为粗车半精车淬火粗磨。3.2.2 加工方案的选择1、由参考文献3表 2.112 可以确定，平面的加工方案为：粗铣精铣（） ，粗糙度为6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可79ITIT:aR以较小。2、小头孔加工方法：127H加零件毛坯不能直接锻出孔，只能锻出一个小坑，以便在以后加工时找正其中心，但其表面粗糙度的要求为，所以选择加工的方法是钻扩6 . 1Ra铰。3、大头端面槽的加工方法是：40因槽两侧面表面粗糙度的要求较高，为，所以我们采用粗铣6 . 1Ra精铣。3.3 确定定位基准选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求： 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证叉架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从叉架零件图分析可知，主要是选择加工叉架底面的装夹定位面为其加工粗基准。3.4 加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产7可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下表： 表 3.1 加工工艺路线方案比较表方案方案工序号工序内容定位基准工序内容定位基准010粗铣平面B、A平面和孔209H粗、精铣 B 平面平面和孔209H020精铣平面B、A平面和孔209H粗、精铣 A 平面平面和孔209H030钻、扩、铰： 孔209H底面和侧面钻、扩、铰： 孔209H底面和侧面040粗铣槽0.3020.5底面、孔20和孔44粗、精铣槽0.3020.5底面、孔20和孔44050精铣槽0.3020.5底面和孔20检验加工工艺路线方案的论证： 从前两步工序可以看出：方案把粗、精加工都安排在一个工序中，以便装夹、安装工件。 再看后面的镗孔、铣槽工序，方案把粗、精加工分在两个不同的工序中，而方案都在一个工序中，这样不但有利于工件的安装，且在设计专用夹具时也可以减少工件的安装次数。方案 2 中其工序较为集中，如粗、精加工都安排在一个工序中，以便装夹、安装工件。由以上分析：方案为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表：表 3.2 加工工艺过程表工序号工 种工作内容说 明010锻造模锻铸件毛坯020热处理退火030铣粗、精铣 B 平面工件用专用夹具装夹；双立轴圆工作台铣床)52(KX040铣粗、精铣 A 平面工件用专用夹具装夹；双立轴圆工作台铣床)52(KX8050钻、扩、铰将孔钻到直径再127H9dmm将扩孔到最后进行铰加1111.7工到要求尺寸 127H工件采有专用夹具装夹，机床选用摇臂钻床（）3025Z070粗、精铣粗、精铣 40 槽工件用专用夹具装夹；铣床 X6132100检验110入库清洗，涂防锈油3.5 叉架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定叉架的锻造采用的是 45 钢模锻制造，其材料是 45，生产类型为中批量生产，采用模锻毛坯。3.5.1 毛坯的结构工艺要求叉架为锻造件，对毛坯的结构工艺性有一定要求： 由于模锻件尺寸精度较高和表面粗糙度值低，因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工，其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满模膛和减少工序，模锻件外形应力求简单、平直的对称，尽量避免模锻件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。 模锻件的结构中应避免深孔或多孔结构。 模锻件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。93.5.2 叉架的偏差计算 叉架底平面和大头孔上平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考文献4表 1119。其余量值规定为，现取2.0 2.5mm。查3可知其粗铣时精度等级为 IT12，粗铣平面时厚度偏差取2.2mm0.21mm精铣：由参考文献3表 2.359，其余量值规定为。1.0mm 小头孔的偏差及加工余量计算参照参考文献3表 2.22，2.225,2.313 和参考文献15表 18，可以查得：孔：127H钻孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。12IT12.5Raummm21. 0扩孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。10IT3.2Raummm084. 0铰孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。8IT 1.6Raum0.043mm钻孔 127H参照参考文献3表 2.347，表 2.348。确定工序尺寸及加工余量为：加工该孔的工艺是：钻扩铰钻孔： 9扩孔： （Z 为单边余量）11.722.7Zmm铰孔： （Z 为单边余量）1220.3Zmm 粗、精铣 40 槽10参照参考文献1表 215，得其槽边双边粗加工余量 2Z=2.0mm，槽深加工余量为 1.0mm3.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）工序 1：粗、精铣 B 平面。机床：铣床 X52刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料：， ，齿15YT100Dmm数，此为粗齿铣刀。5Z 因其单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度：pa2.2pamm精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：pa1.0pamm每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取：根据参fa0.15/famm Z考文献3表 2.481，取铣削速度2.8/Vm s每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取根据参考faZmmaf/18. 0文献3表 2.481，取铣削速度2.47/Vm s机床主轴转速：n10001000 2.47 60471.97 /min3.14 100Vnrd按照参考文献3表 3.174，取 475 /minnr实际铣削速度 ：v 3.14 100 4752.49/10001000 60dnvm s进给量： fV0.18 5 475/607.12/ffVa Znmm s 工作台每分进给量： mf7.12/427.5/minmffVmm smm：根据参考文献3表 2.481,取amma60切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l141lmm68lmm刀具切入长度：1l 2210.5()(1 3)lDDa220.5(10010060 )(1 3)12mm11刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： 1jt121141 1220.36min427.5jmllltf机动时间：1jt12168 1220.19min427.5jmllltf所以该工序总机动时间110.55minjjjttt工序 2：粗、精铣 A 面。机床：铣床 X52刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料：， ，齿15YT100Dmm数 8，此为细齿铣刀。因其单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度：pa2.2pamm精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：pa1.0pamm每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取根据参考faZmmaf/18. 0文献3表 2.481，取铣削速度2.47/Vm s每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取：根据参fa0.15/famm Z考文献3表 2.481，取铣削速度2.8/Vm s机床主轴转速：n10001000 2.8 60535 /min3.14 100Vnrd按照参考文献3表 3.131，取 600 /minnr实际铣削速度 ：v3.14 100 6003.14/10001000 60dnvm s进给量：fV0.15 8 600/6012/ffVa Znmm s 工作台每分进给量： mf12/720/minmffVmm smm被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知，l141lmm68lmm刀具切入长度：精铣时1l1100lDmm刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 112机动时间：2jt122141 10020.34min720jmllltf机动时间：2jt12268 10020.24min720jmllltf所以该工序总机动时间220.58minjjjttt工序 3：钻、扩、铰孔。127H机床：立式钻床 Z525刀具：根据参照参考文献3表 4.39 选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔127H钻孔时先采取的是钻孔，再扩到，所以。911.79Dmm切削深度：pa4.5pamm进给量：根据参考文献3表 2.438，取。frmmf/33. 0切削速度：参照参考文献3表 2.441，取。V0.48/Vm s机床主轴转速：n，10001000 0.48 60539.53 / min3.14 9vnrd按照参考文献3表 3.131，取630 /minnr所以实际切削速度 ：v3.14 17 6300.56/10001000 60dnvm s切削工时 被切削层长度 ：l42lmm刀具切入长度：1l 117(1 2)12015.9622rDlctgkctgmmmm 刀具切出长度：,取2lmml412mml32走刀次数为 1机动时间： 1 jt142630.25min0.33 630jLtfn 扩孔刀具：根据参照参考文献3表 4.331 选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。片型号：B403切削深度：pa1.35pamm13进给量：根据参考文献3表 2.452，取。f0.6/fmm r切削速度：参照参考文献3表 2.453，取。V0.44/Vm s机床主轴转速：n10001000 0.44 60426.78 /min3.14 19.7vnrD按照参考文献3表 3.131，取500 /minnr所以实际切削速度 ：v3.14 19.7 5000.52/10001000 60dnvm s切削工时被切削层长度 ：l42lmm刀具切入长度有：1l1119.7 17(1 2)12022.86322rDdlctgkctgmmmm刀具切出长度： ，取2lmml412mml32走刀次数为 1机动时间：2jt242330.16min0.6 500jLtfn 铰孔刀具：根据参照参考文献3表 4.354，选择硬质合金锥柄机用铰刀。切削深度：，且。pa0.15pamm20Dmm进给量：根据参考文献3表 2.458，取frmmf/0 . 20 . 1。rmmf/0 . 2切削速度：参照参考文献3表 2.460，取。VsmV/32. 0机床主轴转速：n10001000 0.32 60305.73 /min3.14 20VnrD按照参考文献3表 3.131 取315 /minnr实际切削速度 ：v3.14 20 6000.63/10001000 60Dnvm s切削工时被切削层长度 ：l42lmm刀具切入长度，1l140120 19.7(1 2)12022.0922rDdlctgkctgmm刀具切出长度： 取2lmml412mml32走刀次数为 1机动时间：3jt3422.0930.07min2 315jLtnf该工序的加工机动时间的总和是：jt0.250.160.070.48minjt 工序 5：粗、精铣 40 槽。机床：双立轴圆工作台铣床KX52刀具：错齿三面刃铣刀 粗铣槽切削深度：pa9.5pamm根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献12.4760.06/famm z表查得切削速度。303224/minVm机床主轴转速：n，10001000 2462.1 /min3.14 125Vnrd按照参考文献3表 3.174，取75 /minnr实际切削速度 ：v3.14 125 750.50/10001000 60dnvm s进给量：fV0.06 18 75/601.35/ffVa Znmm s工作台每分进给量： mf1.35/81/minmffVmm smm被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l20lmm刀具切入长度：1l 10.5(1 2)lD=63mm刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： 1jt121206321.05min81jmllltf 精铣槽15切削深度：pa2.0pamm根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献12.4760.08/famm z表查得切削速度，303223/minVm机床主轴转速：n，10001000 2345.8 /min3.14 160Vnrd按照参考文献3表 3.174，取。47.5 /minnr实际切削速度 ：v3.14 160 47.50.40/10001000 60dnvm s进给量：fV0.08 22 47.5/601.39/ffVa Znmm s工作台每分进给量： mf1.39/83.6/minmffVmm smm被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l20lmm刀具切入长度：1l 10.5(1 2)lD=81mm刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： 2jt122208121.23min83.6jmllltf本工序机动时间：121.05 1.232.28minjjjttt3.7 时间定额计算及生产安排根据设计任务要求，该叉架的年产量为 5000 件。一年以 240 个工作日计算，每天的产量应不低于 21 件。设每天的产量为 21 件。再以每天 8 小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于 22.8min。参照参考文献3表 2.52，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时） Ntktttzzfjd/%)1)(0/Ntzz因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： %)1)(ktttfjd其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间）dtjt 辅助时间，用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动ft16作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值k 粗、精铣 B、A 面粗加工机动时间：jt0.55minjt粗精加工机动时间：jt0.58minjt精辅助时间：参照参考文献3表 2.545，取工步辅助时间为。ftmin41. 0由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为，min1则 min41. 1141. 0ft：根据参考文献3表 2.548，k13k单间时间定额有：dt()(1%)(0.55 1.41)(1 13%)2.21min22.8minfdjtttk粗粗()(1%)(0.58 1.41)(1 13%)2.25min22.8minfdjtttk精精因此应布置二台粗、精机床即可以完成此二道工序的加工，达到生产要求。 钻、扩、铰孔209H机动时间： jt0.250.160.070.48minjt 辅助时间：参照参考文献3表 2.541，取工步辅助时间为。ftmin775. 1由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为，min1则 min775. 11775. 1ft：根据参考文献3表 2.543，k14.12k单间时间定额：dt()(1%)(0.48 1.775)(1 12.14%)2.04min22.8mindjftttk因此应布置一台机床即可完成本工序的加工，达到生产要求 粗、精铣 40 槽加工机动时间：jt2.28minjt 辅助时间：参照参考文献3表 2.545，取工步辅助时间为。ftmin41. 0由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为，min1则 min41. 1141. 0ft：根据参考文献3表 2.548，。k13k单间时间定额有：dt()(1%)(2.28 1.41)(1 13%)4.17min22.8mindjftttk17因此应布置一台机床即可以完成此道工序的加工，达到生产要求。 钻孔6机动时间： jt0.11minjt 辅助时间：参照参考文献3表 2.541，取工步辅助时间为。ftmin775. 1由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为，min1则 min775. 11775. 1ft：根据参考文献3表 2.543，。k14.12k单间时间定额，由式（1.11）有：dt()(1%)(0.11 1.775)(1 12.14%)2.11min22.8mindjftttk因此应布置一台机床即可完成本工序的加工，达到生产要求 铣断加工机动时间：jt0.616minjt 辅助时间：参照参考文献3表 2.545，取工步辅助时间为。ftmin41. 0由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1则 min41. 1141. 0ft：根据参考文献3表 2.548，。k13k单间时间定额有：dt()(1%)(0.616 1.41)(1 13%)2.29min22.8mindjftttk因此应布置一台机床即可以完成此道工序的加工，达到生产要求。18四、专用夹具设计4.1 问题的指出由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。本次设计选择设计是针对、钻、扩、铰孔，孔的夹具，它将229H389H用于 Z525 钻床。4.2 定位基准的选择该工序要求中心线与端面（有位置要求，因此可以得出该孔在两个侧面的正中心上，并且还要求其孔为通孔，由于端面经过精铣，精度比较高，因而工序基准为端面 A，为了便于加工，选取适当的定位基准，保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求，在保证较高的生产效率的前提下，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，并且夹具体应具有较好的刚性。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。4.3 夹具方案的设计一面加固定 V 型块和固定 V 型块定位，这样既简单。如上图所示，一底面限制的自由度有 3 个，一个固定 V 型块限制两个自由度，一个固定 V 型块限制19限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部 6 个自由度，属于完全定位。可是这种方案无法调节。如果毛坯超差还得通过螺丝调节。在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了 z 轴的移动，z 轴的旋转，y 轴的旋转三个移动自由度。一个固定 V 型块限制了 y 轴的移动，x 轴的移动，一个滑动 V 型块限制了 z 轴的旋转，这样 6 个自由度全部被限制4.4 切削力和夹紧力计算（1）刀具：刀具用高速钢刀具钻头机床： Z525 机床切削力公式： 1.20.7667fPFDfK式中 12Dmm0.22/fmm r查表得： 8210.75()736bpK其中： 0.6b0.0048pK 即：955.08()fFN实际所需夹紧力：由参考文献5表得：1 2 12 12KFKW 有：120.7,0.16安全系数 K 可按下式计算有：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 60 KK121 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 955.08 1.561489.92()KfWK FN4.5 夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由FKffN21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25. 021 ff F=+G G 为工件自重zP NffFN4 .35512120夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPaB1006MPaBs480108螺钉疲劳极限： MPaB19260032. 032. 01极限应力幅：MPakkkma76.511lim许用应力幅： MPaSaaa3 .17lim螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss s=2.54 取s=4 得 MPa120 满足要求 8 . 2242cHdF MPadNc1543 . 12经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力五、定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和 V 型块间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为21孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为 80。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尺寸公差。gwj与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：j MjjjWDADZWj由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ：111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm且：L=80mm ，得： 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 022误差总和：0.0850.3jwmmmm 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。六、零、部件的设计与选用6.1 挡销选用本夹具选用一挡销来定位，其参数如下表： 表 2.2 挡销销ddH公称尺寸允差Lh1hb1bC1C122010+0.0340.0236553816 1.56.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。.尺寸表dDD1Ht基本基本极限极限基基极限极限23尺寸尺寸偏差偏差 F7本尺寸本尺寸偏差偏差 D6013+0.010+0.004611.8471.82.65869-2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.00893.34710458118121656+0.022+0.01010+0.019+0.01013681215101620810+0.028+0.0131518101218+0.023+0.01222122025121522260.0081518+0.034+0.0162630162836182230+0.028+0.01534222635392036452630+0.041+0.0204246303548+0.033+0.0175225455635425559424862660.0124850+0.050+0.02570+0.039+0.020743056670.040钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。七、确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以24及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠 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的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，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。工件装夹方案确定以后，根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机床工作台的尺寸，确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。 25八、铣 40 槽夹具设计8.1 问题的提出本夹具要用于铣拔叉叉口侧面铣床夹具精度等级为 IT12 级，粗糙度为6.3。本道工序只精铣一下即达到各要求，因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证槽的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。8.2 夹具设计1定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。12 的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的 12 孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的 12 孔的端面作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。1切削力和夹紧力计算（1）刀具： 高速钢错齿三面刃铣刀 30mm z=10机床： X6132 型万能铣床 由3 所列公式 得 FVFzFwqueyzXpFndzafaCF0查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1vk 30FC83. 0Fq0 . 1FX z=24 65. 0Fy83. 0Fu8Pa0Fw26 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=4321KKKK其中：为基本安全系数 1.51K 为加工性质系数 1.12K 为刀具钝化系数 1.13K 为断续切削系数 1.14K 所以 NKFF7 .1775（2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由FKffN21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25. 021 ff F=+G G 为工件自重zP NffFN4 .355121夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPaB1006MPaBs480108螺钉疲劳极限： MPaB19260032. 032. 01极限应力幅：MPakkkma76.511lim许用应力幅： MPaSaaa3 .17lim螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss s=2.54 取s=4 得 MPa120 满足要求 8 . 2242cHdF27 MPadNc1543 . 12经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力2.2. 定位误差分析定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和一定位销，孔与销间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。3.3. 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。28九 钻 12H7 孔夹具设计9.1 夹具的夹紧装置和定位装置夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向，用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后，用定位插销把29夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位，把压板压紧，之后取出定位插销。9.2 夹具的导向在钻床上加工孔时，大都采用导向元件或导向装置，用以引导刀具进入正确的加工位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的刚性，从而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套，可换钻套，快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大，磨损较小，孔距离精度要求较高，则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图2.2 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性，材料选择20Mn2。淬火HRC60。我选择的钻套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1985。相同的，为了防止定位销与模板之间的磨损，在模板定位孔之间套上两个固定衬套。选取的标准件代号为12*18 GB2263-1985。材料仍选取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。9.3 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用 H7/n6 配合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以 F7/m6 或 F7/k6 配合装入衬套中。3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。30钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C，使开始钻孔时，钻头切屑刃不位于钻套的孔中，以免刮伤钻套内孔，如图4.3。图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了C=8。因为此钻的材料是铸件，所以C可以取较小的值。9.4 钻模板在导向装置中，导套通常是安装在钻模板上，因此钻模板必须具有足够的刚度和强度，以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式，可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板，在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下，钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位，螺栓紧固，钻模精度较高。49.5 定位误差的分析制造误差ZZ （1）中心线对定位件中心线位置精度. 取.mm05. 003. 02mm04. 02（2）内外圆同轴度误差（查表 P297）.故，mm008. 03.mmDW142. 016. 005. 008. 004. 0125. 022222252423222则.533. 032142. 0知此方案可行。9.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）31以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。表d dD DD1D1H Ht t基本基本极限极限偏差偏差 F7F7基基本本极限极限偏差偏差 D6D6013+0.010+0.004611.8471.82.65869-2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.00893.34710458118121656+0.022+0.01010+0.019+0.0101368+0.02812+0.023151016200.00832810+0.0131518101218+0.01222122025121522261518+0.034+0.0162630162836182230+0.028+0.01534222635392036HT2002630+0.041+0.0204246303548+0.033+0.0175225HT2005635425559424862660.0124850+0.050+0.02570+0.039+0.020743056670.040钻模板选用翻转钻模板，用沉头
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