CA6140车床后托架夹具设计.doc

夹具设计报告课题：CA6140车床后托架夹具设计 组员：韩超 设计图纸，绘制装配图 吕凯凌 查找相关资料，绘制夹紧装置 卢泽昌 设计定位元件，绘制夹具体 王鑫亮 设计总结，写设计报告 绘制定位装置 目 录1、 序言.32、 机床夹具介绍.43、 夹具的基本结构及夹具设计的内容.7四、零件的分析.11五、工艺规程设计.13六、夹具设计.15七、设计总结.23八、参考文献.24一、序 言 夹具设计在我们学完机床夹具设计课之后进行的，这是我们在进行夹具设计对所学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，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次夹具设计之后，我得到一次在毕业工作前的综合性训练，我在想我能在下面几方面得到锻炼： （1）运用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实践知识，正确地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）提高结构设计能力。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的能力。（3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 就我个人而言，我希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力。二机床夹具介绍 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。2.1夹具的现状几生产对其提出新的要求 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，多品种生产的工件已占工件种类数的85%左右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有只能感等生产的能力工厂中约拥有1300015000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）等新技术被应用和推广，使中小批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： （1）能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期 （2）能装夹一组相似性特征的工件 （3）适用于精密加工的高精度的机床 （4）适用于各种现代化制造技术的新型技术 （5）采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率 2.2现代夹具的发展发向 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：1、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盘，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5um，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆读可达0.20.5um。2、高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，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、告诉化夹具、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了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。3、柔性化 夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调整、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。4、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、毛呸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：GB21482249-80，GB22622269-80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。三.夹具的基本结构及夹具设计的内容一、概述 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，一接受施工或检测的装置。 1、机床夹具的概念 在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。2、 机床夹具的组成（1）机床夹具的基本组成部分 1）定位装置 该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。 2）夹具装置 该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程中正确位置不变。 3）夹具体 夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。（2） 机床夹具的其他特殊元件或装置 1）连接元件 根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。 2）对刀元件 常用在普通铣床夹具中，用对刀快调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不与对刀快直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀快工作表面。 3）导向元件 常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。 4）其他元件或装置 根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、预出器个平衡快等。这些元件或装置需要专门设计。2、 工件的装夹方式工件在机床上的装方式有以下三种方法： 1.直接找正法 在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加工的正确位置的方法。 直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技术水平。此法一般多用于单件小批生产和精度要求特别高的场合。2.划线找正法 在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确位置的方法。此法由于受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单件小批量生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。3.用夹具装家 即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方法。 此法使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和大量生产。 上述用装夹工件的方法有以下几个特点：1） 工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与夹具上的定位元件相接触而实现的。2） 由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确的位置。3） 通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置三.机床夹具设计内容和步骤 1.分析原始资料，明确设计任务 需分析工件的结构特点、材料、生产规模；分析本工序的加工要求以及本工序与前后工序的联系；分析了解所用设备、辅助工具及与设计夹具有关的技术性能和规格；了解工具车间的生产技术水平。 2. 分析研究设计方案，确定设计结构 （1）确定定位方案，设计定位机构 1）根据加工要求分析所需限制的自由度； 2）确定采用何种定位元件或机构，分析属于何种定位，过定位时应采取何种措施； 3）设计定位机构。 （2）确定夹紧方案，设计夹紧机构 1）根据工件的结构特点、材料加工性能、本工序的切削用量、加工要求，确定夹紧力的方向、作用点和大小； 2）确定夹紧方案，采取何种夹紧机构，估算夹紧力的大小； 3）设计夹紧机构。 （3）确定刀具引导、对刀方案，设计刀具引导、对刀元件 1）根据本工序的加工机床夹具设计内容和步要求、加工性能，分析确定对刀方案； 2）分析初算刀具引导、对刀误差； 3）设计引导，对刀机构。 （4）确定分度方案，设计分度机构 1）分析确定方案 采用立轴式还是卧轴式或斜轴式分度；采用轴向分度还是采用径向分度；采用何种对定机构；采用何种对定操作机构；采用何种锁紧机构；采用何种抬起机构。 2）设计分度、对定、操作、锁紧、抬起机构 （5）.分析考虑各种元件、机构的布局，确定夹具体和总体结构 需分析确定各种元件、机构的布局；分析确定各种元件、机构的连接，设计连接件；分析确定采用何种形式的夹具体及设计夹具体；分析确定总体结构方案，设计总体结构。四.零件的分析一.零件的作用 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，工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速，转向。其花键孔25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。以下是该零件的实体图：二、零件的工艺分析 CA6140车床有一处加工表面，其间有一定位置要求。描述如下： 1.零件孔22mm的内加工表面及花键孔25mm这一组加工表面包括：孔22mm的内表面，有粗糙度要求为Ra小于等于6.3um，25mm的六齿花键孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um，扩两端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um;加工时以上下端面和外圆40mm为基准面，有由于上下端面须加工，根据“基准先行”的原则，故应先加工上下端面（采用互为基准的原则），再加工孔22mm, 六齿花键孔25mm和扩孔；三. 零件的尺寸图：五.工艺规程设计一、确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，采用铸造。由于零件年产量为5000件，已达大批量生产水平，故采用铸造精度较高的金属型铸造。二. 基面的选择基面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工质量得到保证，生产率得以提高。CA6140拨叉这个零件从零件图上可以看出，有一组加工表面，这一组加工表面之间有一定的位置要求，现将这一组加工表面描述如下：1.以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括25+0.25 0 mm的六齿方花键孔、22+0.28 0花键底孔两端的2X150倒角和距中心线为27mm的平面。三、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 级等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，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。1工艺路线方案 工序一 铸件工序二 粗、精车端面。以40圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及专用夹具。工序三 钻、扩花键底孔。以40圆柱面为粗基准。选用Z525型立式钻床。工序四 倒两端15度倒角。以40圆柱面为粗基准。选用Z525型立式钻床。150度锪钻。工序五 拉花键。以A面为基准。工序六 铣削槽B面。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床专用夹具。工序七 去毛刺。工序八 终检。2，选择机床（1） 工序二，工序六均为铣表面，可用XA5032铣床。（2） 工序三为钻孔，扩孔工艺，可采用摇臂钻床Z305B。（3） 工序五为拉花键，采用普通拉床。 ( 4 ) 工序四用车床。3，选择夹具:每个工序都可以采用专用的夹具,夹具后面再设计。4，选择刀具:在铣床上用高速钢立铣刀，铣上下两槽用三面刃铣刀，在车床上选普通车刀，内拉床选矩形齿花键拉刀，钻床用150度锪钻。5，选择量具:精度要求较高的可用内径千分尺量程50125，其余用游标卡尺。六.夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。一、设计主旨 设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对4022孔及25花键孔进行加工，二组孔尺寸精度要求为IT7，表面粗糙度Ra1.6m，钻、镗、磨就足以满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。2、 夹具设计1、定位装置的选择 工件以外圆定位主要两种形式：一种是定心定位，常有各种自定心卡盘和弹簧夹头以及定位套；另一种是支承定位，常用支撑板和V型块。由于工件形状的限制，不适合定心定位，而支撑板定位常用于加工外圆轮廓，所以采用V型块定位。也是由于工件轮廓限制，采用两个短V块定位。 1） 定位误差分析与计算定位误差是指由于定位不准确造成的某一工序的工序基准在工序尺寸方向上相对于其理想位置的最大位移量。分为基准位置误差和基准不重合误差。基准位置误差易知，工件在V形块中定位有两种极端位置，由几何关系得： 定位=Td/sin/2基准不重合误差 由于此工序定位基准与工序基准重合，故 不重=0所以 =定位+不重2. 夹紧装置的选择工件在切削过程中会受到切削力、离心力和惯性力等各种力的作用，因此定位后必须夹紧。夹紧装置一般由夹紧机构和动力源组成。夹紧装置有如下设计要求： 应保证定位准确，而不能破坏定位； 夹紧后工件与夹具的变形应在允许的范围内； 夹紧机构安全可靠，有足够的刚度和强度，手动夹紧应自锁，夹紧行程要足够； 结构简单，制造和操作方便，快速和省力。 (1)夹紧力的方向：夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。 (2)夹紧力的作用点： 夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度的位置.确保工件定位准确、不变形。 (3)选择夹紧机构：在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：安全性 夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止以外伤及夹具操作人员。手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。手动夹紧机构应操作灵活、方便。综上所述，本零件的夹紧装置共有2个方案如下：方案一：使用铰链夹紧机构方案二：使用螺旋夹紧机构由于本零件为大批量制造，使用螺旋夹紧机构更加经济、方便，故选用方案二。3. 夹具体 用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，水平，所以形位公差会有较严格的要求。4.装配总图七. 设计总结 本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题的能力，使学生进一步巩固有关实际知识，把握