CA6140车床拨叉[831007] 加工工艺及钻M8底孔夹具设计[铣断前]说明书资料

说明书 中文摘要 CA6140 车床拨叉加工工装设计 摘要 车床变速用拨叉是某企业产品的主要零件之一。于是需要设计关键工序的专用夹具及加工用组合机床，而且夹具采用液压驱动，组合机床采用液压滑台。工艺设计以保证质量稳定、生产可靠为原则。对工件进行加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，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，首先要将工件装夹好。用夹具装夹工件有下列优点：能稳定地保证工件的加工精度；能提高劳动生产率；能扩大机床的使用范围；能降低成本。 关键词 拨叉 工艺设计 机床 加工过程 - 2 - 外文摘要 Variable-speed lathe processing equipment design Abstract Variable speed lathe with a fork is the product of one of the main parts. So the key processes necessary to design a special fixture and the combination of processing machine tools, fixtures and the use of hydraulic drives, hydraulic slide combination of the use of Taiwan machine tool. Process design to ensure stable quality, reliable production of principle. Processing of the workpiece, the processing requirements in order to ensure, first of all to the workpiece and the machine tool relative to a correct position, and this location is not in the process due to the impact of external changes. To this end, during the pre-machining the first workpiece to a good setup. Workpiece clamping fixture with the following advantages: can guarantee the stability of the machining accuracy of workpiece； will increase labor productivity； to expand the use of machine tools； to reduce costs. Keywords fork Process design Machine tool Process 需要 CAD 图纸，扣扣 414951605- 4 - 目录 引言 . - 1 - 1 零 件 的 分 析 . - 1 - 1.1 零件的作用 . - 1 - 1.2 零件的工艺分析 . - 1 - 2 工 艺 规 程 设 计 . - 2 - 2.1 确定毛坯的制造形式 . - 2 - 2.2 基面的选择 . - 2 - 2.2.1 粗基准的选择 . - 3 - 2.2.2 精基准的选择 . - 3 - 2.3 制定工艺路线 . - 3 - 2.3.1 工艺路线方案一 . - 3 - 2.3.2 工艺路线方案二 . - 3 - 2.3.3 工艺方案的比较与分析 . - 4 - 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . - 5 - 2.5 确定切削量及基本工时 . - 6 - 2）钻头磨钝标准及寿命 . - 7 - 3）切削速度 . - 7 - 结 论 .- 12 - 参考文献 .- 32 - 致 谢 .- 33 - - 1 - CA6140 车床拨叉加工工装设计 引言 机械制造工艺学课毕业计使我们学完了大学的全部基础课 、 技术基础课以及大部分专业课之 后进行的 .这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总复习 ,也是一次理论联系实际的训练 ,因此 ,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题 、 解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 1 零 件 的 分 析 1.1 零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴 回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 22 孔与操纵机构相连，二下方的 55mm 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 1.2 零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，- 2 - 不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求 需要加工的表面： 1.小孔的上端面、大孔的上下端面； 2.小头孔 0.021022mm以及与 此孔相通的 8 mm 的锥孔、 8M 螺纹 孔； 3.大头半圆孔 55 mm； 位置要求： 小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07mm。 由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有 复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 2 工 艺 规 程 设 计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200。考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级 CT9 级，已知此拨叉零件的生产纲领为 4000 件 /年，零件的质量是 1.0Kg/个，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 2.2 基面的选择 基面的选择是工 艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加 - 3 - 工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行 。 2.2.1 粗基准的选择 以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。 2.2.2 精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助 的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。 2.3 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。再生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 2.3.1 工艺路线方案一 工序 粗铣 40mm 孔的两头的端面， 73mm 孔的上下端面。 工序 精铣 40mm 孔的两头的端面， 73mm 孔的上下端面。 工序 粗镗、半精镗、精镗 55mm 孔至图样尺寸。 工序 钻、扩、铰两端 22mm 孔至图样尺寸。 工序 钻 M8 的螺纹孔，钻 8 的锥销孔钻到一半，攻 M8 的螺纹。 工序 铣断保证图样尺寸。 工序 去毛刺，检查。 2.3.2 工艺路线方案二 - 4 - 工序 粗铣 40mm 孔的两头的端面。 工序 钻、铰两端 22mm 孔之图样尺寸。 工序 粗铣中间孔上端面至 25mm，周径至 71mm；粗铣中间孔下端面至 22mm，周径至 71mm；精铣两头孔的端面至 50mm；精铣中间孔 上端面至 25mm，周径至 73mm；精铣中间孔下端面至周径至 73mm； 工序 粗镗、半精镗、精镗 55mm 孔至图样尺寸。 工序 钻 8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻 M8x1mm 的螺纹孔，攻 M8x1mm 的螺纹。 工序 铣断保证图样尺寸 工序 去毛刺，检查。 2.3.3 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与 22mm 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 22mm 的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案 一的装夹次数少，但在加工 22mm 的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用 22mm 孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求。这样也体现了基准重合的原则。很是审美！其他的工序尤为平常简单无需再议。这样一比较最终的工艺方案为： 工序 粗铣 40mm 孔的两头的端面。 工序 钻、铰两端 22mm 孔之图样尺寸。 工序 粗铣中间孔上端面至 25mm，周径至 71mm；粗铣中间孔下端面至 22mm，周径至 71mm；精铣两头孔的端面至 50mm；精铣中间孔上端面至 25mm，周径至 73mm；精铣中间孔下端面至周径至 73mm； 工序 粗镗、半精镗、精镗 55mm 孔至图样尺寸。 工序 钻 8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻 M8x1mm 的螺纹孔，攻 M8x1mm 的螺纹。 - 5 - 工序 铣断保证图样尺寸 工序 去毛刺，检查。 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ CA6140 车床拨叉”零件材料为 HT200，毛坯重量约为 1.6 ,生产类型为 大批生产，采用砂型铸造毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.外圆表面（ 40mm 及 73mm 外表面） 考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度 CT9 即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对 40mm 的中心轴线的尺寸偏差为 120 1.25 的范围内。 2. 两小孔 0.21022 毛坯为实心，两内孔精度要求界于 IT7IT8 之间，参照切屑加工简明实用手册表 8-21 确定工序尺寸及余量： 钻孔： 21.8mm 2Z=21.8mm 铰孔： 0.21022mm 2Z=0.2mm 3.中间孔（ 55mm 及 73mm） 中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表 1-13 得：孔的铸造毛坯为 49. 73 的孔是在 55 孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为 30mm，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照切屑 加工简明实用手册表 8-95 确定 73mm 工序尺寸及余量： 粗铣： 71mm Z=4mm 精铣： 73mm Z=1mm 参照切屑加工简明实用手册表 8-95确定 55mm 工序尺寸及余量： 粗 镗： 53mm 2Z=4mm - 6 - 半精镗： 54mm 精 镗： 55mm 4.螺纹孔 及销孔 无可非议此销尺寸铸造为实体。 参照切屑加工简明实用手册表 8-70 确定钻 8 螺纹孔和 8 圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。 5.铣断 2.5 确定切削量及基本工时 工序 粗铣 40mm 孔的两头的端面。 1. 加工条件 工件材料： HT200，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。 加工要求：粗铣两头端面至 51mm、粗铣大孔端面至 30mm。 机床： X52K 立式铣床参数。 刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm，选择刀具前角 o 5 后角 o 8 ，副后角 o =8 ，刀齿斜角 s= 10 ,主刃 Kr=60 ,过渡刃 Kr =30 ,副刃 Kr =5过渡刃宽 b =1mm。 2.计算切削用量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）计算切削速度 按简明手册 V c=vpvvevzvpmvov KZuayfXaT qdC 算得 Vc 98mm/s， n=439r/min,Vf=490mm/s 据 X52K 立式铣床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削 速度 V c=3.14 80 475/1000=1.06m/s,实际进给量为 - 7 - f zc=V fc/ncz=475/(300 10)=0.16mm/z。 3)校验机床功率 查简明手册 Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=2mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=1.06m/s， f z=0.15mm/z。 4）计算基本工时 tm L/ Vf=9.4s。 工序 钻、铰两端 22mm 孔之图样尺寸。 1. 加工条件 工件材料： HT200，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。 加工要求：钻孔至 21.8mm，精铰至 22mm，保证孔壁粗糙度 Ra=1.6 m。 机床： Z512 台式钻床。 刀具： YG8 硬质合金麻花钻 21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o 12 、二重刃长度 b=2.5mm、横刀长 b=1.5mm、宽 l=3mm、棱带长度 mml 5.11 、 1202 100 、 30 。 YG8 硬质合金铰刀 22mm。 2.计算切削量 1）查切削用量简明手册 rmmf /1.1 。 按钻头强度选择 rmmf /75.1 按机床强度选择 rmmf /53.0 ， 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /1.1 。 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查简明手册）为 0.5 . mm，寿命 min60T 3）切削速度 查切削用量简明手册 rmmvc /12 修正系数 0.1TVK 0.1MVK 0.1tvK 0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /12 。 - 8 - m in/46510000rd vn s 查简明手册机床实际转速为 min/460 rnc 。 故实际的切削速度 smndv sc /52.01 0 0 00 。 3. 计算基本工时 snfLt m 745.12 7 2 1030 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。 钻和精铰的切削用量如下： 钻孔： min/460 rn rmmf /1.1 smvc /52.0 mmd 8.210 。 精铰： min/850 rn rmmf /1 smvc /98.0 mmd 220 。 工序 粗铣中间孔上端面至 25mm，周径至 71mm；粗铣中 间孔下端面至 22mm，周径至 71mm；精铣两头孔的端面至 50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至 73mm；精铣中间孔下端面至周径至 73mm。 1. 加工条件 工件材料： HT200，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。 加工要求：粗铣中间孔上端面至 25mm，周径至 71mm；粗铣 中间孔下端面至 22mm，周径至 71mm；精铣两头孔的端面至 50mm；保证粗糙度Ra=3.2 m；精铣中间孔上端面至 25mm，周径至 73mm；精铣中间孔下端面至保证 20mm,周径至 73mm，保证端面粗糙度 Ra=3.2 m，保证孔壁粗糙度 Ra=6.3 m。 机床： X63 卧式铣床。 刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm，选择刀具前角 o 5 后角 o 8 ，副后角 o =8 ，刀齿斜角 s= 10 ,主刃 Kr=60 ,过渡 刃 Kr =30 ,副刃 Kr =5过渡刃宽 b =1mm。 - 9 - 2.计算切削量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=4mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）计算切削速度 按简明手册 V c=vpvvevzvpmvov KZuayfXaT qdC 算得 Vc 98mm/s， n=780r/min,Vf=490mm/s 据 X52K 立式 铣 床参 数， 选 择 nc=750r/min,Vfc=475mm/s, 则实 际 切削 速 度 V c=3.14 80 750/1000=1.78m/s,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=750/(300 10)=0.25mm/z。 3)校验机床功率 查简明手册 Pcc=2kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1mm， nc=750r/min,Vfc=475mm/s， V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。 4）计算基本工时 粗铣中间孔上端面至 25 mm，周径至 71mm； tm1=L/ Vf=13s 粗铣中间孔下端面至 22mm，周径至 71mm； tm2=L/ Vf=13s 精铣小孔上端面至 50mm， tm3=L/ Vf=8s； 精铣中间孔上端面至周径至 73mm， tm4= L/ Vf=10s； 精铣中间孔下端面至周径至 73mm， tm5= L/ Vf=10s。 工序 粗镗、半精镗、精镗 55mm 孔至图样尺寸。 1. 加工条件 工件材料： HT200，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。 加工要求：粗镗中间孔至 53mm、半精镗中间孔至 54mm、精镗中间孔至 55mm。 机床： T616 卧式镗床。 刀具： YG8 硬质合金镗刀。 - 10 - 2.计算切削量 单边余量 ,3mmZ 分三 次切除，则 第一次 mmap 2。根据简明手册 4.2-20查得，取 rmmf /1 。根据简明手册 4.2-21 查得，取 ： min/245 rn 。 3.计算切削基本工时： sfLtmm 3052.02 0 0 1212 同理，当第二次 mmap 6.0，第三次 mmap 4.0时，进给量 rmmf /3.0 和rmmf /12.0 ，机床主轴转速都取 64r/min， 切削基本工时 分别为 100s 和 80s。 工序 钻 8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻 M8x1mm 的螺纹孔，攻 M8x1mm 的螺纹。 1. 加工条件 工件材料： HT200，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。 加工要求：先钻 8mm 的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配做加工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面 10mm；再钻 M8x1mm的螺纹孔，攻 M8x1mm 的螺 纹。 机床：组合机床。 刀具： 8mm 麻花钻、 7.5mm 麻花钻、 8mm 的丝锥。 2.计算切削量 （ 1）钻 8mm 的锥销孔 根据切削手册查得，进给量为 f 0.18 0.33mm/z,现取 f=0.3mm/z， v=5m/min，则： m in/1998 51 0 0 01 0 0 0 rd vnws 查简明手册表 4.2-15，取 min/195 rn w 。所以实际切削速度为： - 11 - smndv ww /1.01 0 0 0 1 9 581 0 0 0 计算切削基本工时： sfyltmm 3222.01 9 5 46 （ 2）钻 M8 的螺纹孔 刀具： 7.5mm 麻花钻。 根据切削手册查得，进给量为 f 0.18 0.33mm/z,现取 f=0.3mm/z， v=5m/min，则： m in/2 1 25.7 51 0 0 01 0 0 0 rd vnws 查简明手册表 4.2-15，取 min/195 rn w 。所以实际切削速度为： smndv ww /1.01 0 0 0 1955.71 0 0 0 计算切削基本工时： sfyltmm 323.01 9 5 46 （ 3） 攻 M8x1mm 的螺纹 刀具： 丝锥 M6， P=1mm 切削量选为： smv /1.0 ，机床主轴转速为： min/219 rn s ，按机床使用说明书选取： min/195 rn w ，则 smv /1.0 ；机动时， mml 1046 ，计算切削基本工时： sfyltmm 323.01 9 5 46 工序 铣断保证图样尺寸 - 12 - 1. 加工条件 工件材料： HT200，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。 加工要求：铣断后保证两边对称相等。 刀具： YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为 4mm。 机床：组合机床。 2.计算切削量 查切削手册，选择进给量为： rmmf /3.0 ,切削速度为： smv /1 ，则： m in/1 0 073 11 0 0 01 0 0 0 rd vnws 根据简明手册表 4.2-39，取 min/100 rn w ，故实际切削速度为： smndv ww /11 0 0 0 1 0 0731 0 0 0 查 切削手册表 4.2-40，刚好有 m in/400 mmfm 。 计算切削基本工时： sfyltmm 1 2 64 0 0 3072 工序 去毛刺，检查。 结 论 时间飞逝，本次毕业设计已经到尾声了，回首这次设计，感概万千。经过这次设计，我对砌块成型机的布料系统进一步了解。混凝土砌块成型机布料系统是成型机的重要组成部分，它的运行精度、运行平稳性以及布料耙料器的耙料方式将直接影响制品的密实 - 13 - 性 (强度 )，也对布料的均匀性、制品强度离散性有很大的影响。一般成型机布料系统由布料箱行走机构 、布料箱体总成、耙料器总成和布料箱底板总成组成 . 本次设计中，在指导老师的指导和建议下，我在一般砌块成型机布料系统组成的基础下，加上了一个压块机构，该机构通过驱动微型液压缸推动摆杆，摆杆绕压轴转动，通过销把转矩传递给压块，获得转矩的压块对布料往下产生一定的压力，从而能把更多的布料压到下模箱的料槽了，这样便可以提高砖块的密实度，使砖块的强度进一度得到提高。 除此之外，我初步学会了如何查找资料，如何应付一个问题，当然，坚持不懈和努力使必不可少的。这次设计是我们大学的最后一门课程，通过这门课程，我觉得对我们步入社 会打下了一个很好的基础。 前言 机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化（或机械工程及自动化）专业的一门重要的专业基础课。 机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。 在机械制造厂的生产过程中 ,用来安装工件使之固定在正确位置上 ,完成其切削加工 、检验、装配、焊接等工作 ,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 机床夹具的作用可归纳为以下四个方面： 1.保证加工精度 机床夹具可准确 确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。 2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。 - 14 - 3.减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。 4.扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。 机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于： 1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论 知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。 2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。 3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。 我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强 国，成为世界级制造业基础地之一。 1.产前准备 1.1 年生产纲领 工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。如 5 万件以上夹具复杂用全自动化的设备， 5000 件小批量生产用手动设备。 1.2 生产条件 - 15 - 直径从 1 毫米以下至 120 毫米的所有规格钻头都可以使用钻床加工。 台式钻床的加工范围通常在 15 毫米以下。立式钻床的最大加工范围通常在 1575毫米之间。摇臂钻的最大加工范围在 25120 毫米之间。各种钻床主轴的锥孔型号和功率不同。最小的高速台钻的功率只有 200W，最大的摇臂钻的功率可以达到 25KW。 台钳常用在立式钻床和台式钻床上，只能夹持小型零件，大中型零件通常在摇臂钻上加工，直接夹紧在工作台上。 Z5025 型号立式钻床，最大钻孔直径 25mm，主轴端至底面距离 1000mm，主轴级数 9 级，主轴转速范围 500-2000 转每分钟，主轴行程 200mm，外形尺寸 10506871980。 1.3 零件工艺分析 本次课设是要为此图 1-3-1 中的侧面设计一个钻 2- 8 孔的夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成钻孔工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。 - 16 - 6 00- 0 . 23 5 73+ 0. 605 5+0 .403.246.3M 8 8 锥 销 加 工 一 半装 配 时 钻 铰1.6 4 01020 2 2+ 0 . 0 2 103020-0.07-0.2125500 . 0 5 AAR 5R 50 . 0 7 A3 . 23 . 23 . 21.6 图 1-3-1 零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了 工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据 ,本工件放置方法应如图 1-3-1所示。工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动 轨迹相冲突。 - 17 - 2.夹具结构设计 2.1 定位机构 图 2-1-1 圆柱销 图 2-1-2 削边销 - 18 - 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。 根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快 ，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。 设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。 由于该零件的加工是钻 2-8孔并以 22表面作为定位面，属孔定位类型，因此本次设计采用的定位机构为圆柱销与大平面相结合。圆柱销定位的形式很多，短圆柱销定位限制 Y， Z方向的移动，限制两个自由度；长圆柱销定位限制工件的 Y， Z方向的转动和移动，限制四个自由度；两个短圆柱销与长圆柱销相同。大平面限制 X， Y方向的转动及 Z方向的移动。装夹工件时，通过工件孔和 心轴接触表面的弹性变形夹紧工件。本次设计的定位选用的是短销与平面相结合，分别限制工件的 X、 Y方向的移动及转动自由度以及 Z方向的旋转自由度。心轴定位的特点为结构简单、制造容易、夹紧可靠，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。 2.2夹紧机构 - 19 - 图 2-2-1 工件放置方式 1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。 2 .夹紧力的方向的确定： 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧 力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。 3 .夹紧力的作用点的选择： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作 用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。 - 20 - 4. 选择夹紧机构： 设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则： 1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。 3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构 4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。 5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。 6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。 图 2-2-2 夹紧机构 选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。 - 21 - 螺栓螺母夹紧机构的特点：结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；自锁性能好操；扩力比 80 以上，行程 S 不受限制； 加紧工作慢，效力低。 2.3 导向装置的选择 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等， 钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。 这些装置均已标准化，可按标准选择。 综上分析，本次设计采用 固定导向套加工工件 ，来提高其工作的连续性和其工作效率。 选择 导向装置： 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择。 用于钻床零件加工的是可换钻套装置。换钻套时，只需将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可取出，换套方便迅速。 钻夹具中的钻套 ,除要求它引导钻头，钻出正确的孔外，还要求它能在装卸时快而准确。一般在工厂中使用较多的是可换钻套，虽然这种钻套具有可换的优点，但在制造上较复杂；由于采用螺钉来压紧 ,所以占面大，而又增加制造步骤。 钻模板与支柱之间用开口销连接。 2.4 机床夹具的总体形式 机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。 夹具的组成归纳为： 1） 定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。 2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。 3） 导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。 4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动- 22 - 等动力装置。 5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 6） 其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。 2.4.1 确定夹具体 ： 夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。 2.4.2 确定联接体 ： 联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置 上在用一个联接体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。 2.4.3 夹具体的总体设计图 : - 23 - 图 2-4-1 总体图 2.5 绘制夹具零件图 对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。 1.零件图尽可能按 1:1 绘制。 2.零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。 3.零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整。 4.零件图名称： - 24 - 零件图 1 定位轴 零件 图 2 支柱 零件图 3 夹具体 零件图 4 钻模板 2.6 绘制夹具装配图 1.装配图按 1:1 的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。 2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。 - 25 - 画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。 3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。 4.画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。 此机床夹具要用到的零件如下： （ 1） 螺纹加紧 机构压板 （ 2） 六角螺母 -C级 （ 3） 钻模板 1 45 钢 （ 4） 钻套用衬套 A 型 （ 5） 可换钻套 （ 6） 钻套螺钉 （ 7） 双头螺柱 （ 8） 定心轴 1 （ 9） 六角螺母 -C级 （ 10）定位大平面 （ 11）六角螺母 -C级 （ 12）开口垫圈 8 （ 13）销轴 （ 14）后支柱 （ 15）内六角圆柱头螺钉 （ 16）后支柱 （ 17）内六角圆柱头螺钉 （ 18）圆柱销 （ 19） 开口销 （ 20）夹具体 （ 21）圆柱螺旋压缩弹簧 5.标注必要的尺寸、配合、公差等 (1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 (2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。 - 26 - (3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。 (4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 (5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。 6.夹具装备图上应标注 的技术要求 (1)定位元件的定位面间相互位置精度。 (2)定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。 (3)定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。 (4)各导向元件的工作面间的相互位置精度。 (5)夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。 对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。 7.对零件编号，填写标题栏和零件明细表 ： 每一个 零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。 8.机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面： 1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在 大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。 3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。 - 27 - 4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设 计中要给予排屑问题充分的重视。 5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 3.定位误差设计 - 28 - 3.1 误差分析 3.1.1 定位误差 工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的： 1） 工件在夹具中的定位、夹紧误差。 2） 夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。 3） 加工过程中误差，如机床几何 精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。 其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。 3.1.2 产生定位误差的原因 1.基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。 2.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。 3.与夹具有关的因素产生的定位误差 1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。 2）导 向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。 3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。 4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 - 29 - 3.2 定位误差的计算 1.定位误差，此项主要是定位孔 30H7 与定位销 30r6 的间隙产生，最大间隙为-0.028mm。 2.钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为 15.3 0.015mm，误差为0.03mm。 3.钻套与衬 套的配合间隙，有 18H7 h6 可知最大间隙为 0.024mm。 4.钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽 略。 5.钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差 e，由下式求出 ： e=( H/2 + h + b ) max/H e-刀具引偏量 （ mm） H-钻套导向高度（ mm） h-钻套下断面与工件间的空间高度（ mm） max-刀具与钻套的最大间隙 刀具与钻套的配合为 30H7/r6，可知 max=0.028mm；将 H=36mm, h=20, B=30mm代入，可求得 e=0.05mm。 由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和： 2 2 2 20 . 0 2 8 0 . 0 3 0 . 0 2 4 0 . 0 5 0 . 0 2 4 mm 该项误差大于中心距允差 0.1mm 的 2/3，可用。 结论 - 30 - 在这次历时两个礼拜的课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏， 理论到实践的能力还急需提高。让我认识到了仔细认真的重要性。 这次课程设计让我们更能注意到细枝末节。这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的理解，特别使其中的技术要求。同时感觉到了细节的重要性。有时候我们我们错的并不是理论，而是我们很容易忽略的线型和该删掉的线我们没有删掉。作为一个设计者不仅应掌握良好的专业知识，有一个认真仔细的心态，还有有一个冷静的心态，遇到问题不能慌乱，不知所措 首先根据工件的加工要求，我选择了钻床，因此加工方向式垂直与水平面的。然后工件主要定位部分为一个圆柱销和一个削边销，以及零件上表面， 共限制六个自由度，属完全定位。因为被加工件需要钻 2个孔不限制 Z 向的旋转会增进效率。最后是将定位销和支承板固定在夹具体上，利用销定位、螺柱、螺母和内六角螺钉进行定位、夹紧。这样将工件稳固的夹紧在机床上，能更方便，准确的进行钻孔加工。通过以上这些步骤，此机床夹具可以正常工作，此项设计方案可实施 。 通过精度验算可知，此项机床夹具可施行。工件的定位、夹紧符合要求。 在设计的过程中，虽然感觉到了我的不足之处，但是我也学到了不少东西。在一定程度上，使我对以前学习过的东西有了加深理解和熟练操作。课程设计是机械专业学习的一个 重要的、总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过本次夹具设计，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。课程设计内容源于生产实践，使得课程设计和实践得到了充分的结合，有利于培养解决工程实际问题的能力。上学期在沈飞进工厂实习或参观的时候对夹具也有所了解，而这次课程设计的经历，使我对夹具有了更深刻的认识 我们在这次的学习实践中看到了自己的不足，同时发现到自己的一个不足，意味着我们成长了一点，如果我们每天成长一点点，那么我们会稳扎稳打的走向成功。 - 31 - 致谢 为期两周的课 程设计转眼就过去了。 通过这两个星期的课程设计 ， 使我综合的运用了所学的专业知识 。在课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。 这里要感谢学校给我们提供这次难得的实习机会，这让我真切的体会到理论与实际相结合的意义，为我今后的机械制造技术设计思路奠定了基础。从 次课程设计中能让我们学习到一些课本中不能引起我们注意的细节东西，感谢学校为我们提供的宝贵学习机会！ 我非常感谢我的指导教师张福老师。 两周来，我时刻体会着老师严肃的科 学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，不论天气有多么的炎热，都会在我们身边细心指导。在课外时间，我们 不明白一些设计的问题和有关画图方面的问题时，每次去老师那里，老师都会在百忙之中给我们足够的时间去问问题，有时还会和我坐下来一起讨论设计的方案。当我的提出的方案不是经济实用的时候老师会细心讲解给予更好的意见。整个过程，老