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拨叉加工工艺及镗Φ40孔夹具设计【开题】【液压夹紧】【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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关键词：: 拨叉镗 40 夹具设计开题液压夹紧全套 cad 图纸毕业论文原创资料

资源描述：

摘要

拨叉零件首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

为了防止零件在夹紧过程中变形，保证加工过程中定位的稳定性，则采用钩形压板为夹紧元件对零件底座进行夹紧。为了保证有足够的夹紧力，动力源装置采用钩形压板。

本夹具设计的优点有：结构简单实用、安装方便、易更换、造价低廉。

关键词：夹具，镗孔，钩形压板

Abstract

The fork part first carries on the analysis to the components, understand the parts of the process and then design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process is the key to decide the size calculation, process equipment and cutting processes; then design special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; calculate fixture positioning errors when positioning, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.

Design of special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; calculate fixture positioning errors when positioning, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.

In order to prevent the deformation of the parts in the clamping process, ensure the stability of positioning in the processing process, using the hook clamp for clamping elements for clamping of the base parts. In order to ensure a sufficient clamping force, the power source device adopts the hook clamp.

The advantages of fixture design are: simple structure, convenient installation, low cost, easy replacement.

Keywords: fixture, boring, hook plate

第1章绪论1

1.1　本课题的研究内容和意义1

1.2 国内外的发展概况2

1.3 本课题应达到的要求3

1.4 机械加工工艺及夹具设计的发展4

1.4.1 发展历史4

1.4.2 发展现状4

1.4.3 发展趋势5

第2章零件的分析8

2.1 零件的形状8

2.2 零件的工艺分析9

第3章工艺规程设计10

3.1 确定毛坯的制造形式10

3.2 定位基准的选择零件表面加工方法的选择10

3.3 制定工艺路线(方案分析与比较)10

3.4 选择加工设备和工艺装备12

3.4.1 机床选用12

3.4.2 选择刀具12

3.4.3 选择量具13

3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定13

3.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）14

第4章镗孔夹具设计的要求20

4.1 镗孔夹具方案设计20

4.2 夹具总体设计的要求20

4.3 机床夹具的组成21

4.4 夹具设计的基本要求22

4.5 本次夹具设计的基本过程22

4.5.1 拟定夹具的结构方案，绘制结构草图22

4.5.2 绘制夹具总装配图及零件图23

4.6 确定夹具的类型24

4.7 镗模的主要类型24

4.8 明确设计任务，了解零件加工工艺过程25

4.8.1 熟悉工件零件图、本工序加工要求25

4.8.2 熟悉零件加工工艺过程25

第5章定位装置设计26

5.1 零件定位的基本原理26

5.1.1 六点定位原理26

5.1.2 工件定位中的约束分析26

5.2 常用定位元件及选用27

5.2.1 对定位元件的基本要求27

5.2.2 常用定位元件的选用27

5.3 定位方案的确定28

第6章夹紧装置设计30

6.1 夹紧装置的组成与基本要求30

6.2 夹紧力的确定30

6.2.1 确定夹紧力的基本原则30

6.2.2 切削力的计算31

6.2.3 夹紧力的计算32

6.2.4 液压缸的选型计算35

第7章对刀及引导装置设计39

7.1 镗套的类别39

7.2 镗套的设计39

第8章夹具体的设计41

8.1 夹具体设计的基本要求41

8.2 夹具体毛坯的类型41

8.3 夹具体的设计42

8.4 镗模板的设计43

第9章　经济性分析44

总结46

致谢47

参考文献48

第1章绪论

1.1　本课题的研究内容和意义

工装工艺及夹具毕业设计是对所学专业课知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。

机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原材料和毛坯的供应，进行机床调整，专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。

机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定生产产品的进度计划和相应的调度计划，并能做到各工序科学地衔接，使生产均衡、顺利，实现优质、高产和低消耗。

机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。机械加工工艺过程卡片，是说明零件加工工艺过程的工艺文件。在单件、小批量生产中，以机械加工工艺过程卡片指导生产，过程卡的各个项目编制较为详细。机械加工工序卡片是为每个工序详细制定的，用于直接指导工人进行生产，多用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。

在机械行业中，如何去保证工件的高精度、加工的成本等实质性问题，一直是从事于机械行业人员研究的问题，其中在设计夹具的时候就要考虑以上问题，高效的夹具是工件高精度的保证，如何让夹具更高效、更经济，这是行业人急需要解决的。

随着社会的发展，科技的不断提高，各种高科技技术逐渐渗透到各个行业，如何利用这些高科技为人类服务，如何充分利用这些高科技在机械行业中，这还需要机械行业人员不断的努力，开拓创新。

拨叉镗Φ40孔夹具装配图.png

夹具体.png

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前端盖.png

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内容简介：: 1 拨叉镗 40 孔夹具设计 1 课题研究的目的和意义拨叉主要零件加工工艺及夹具设计是本人在基本完成大学的学习任务后完成的一次由理论转化为实际生产的一个过程，将我在大学期间学习到的东西全部整合到一起运用到实践当中去，使本人对自己所学的专业知识，专业技能，和专业所从事的方向有了更深层次的学习与了解，为我以后的工作打下基础。机械加工工艺主要是实现产品的设计，保证产品质量，节约能源，降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，生产安全，技术检测和健全劳动组织的重要依据。然而夹具在制造系统中也是一个非常重要的组成部分，好的夹具可以提高劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本，还可以扩大机床的使用范围，而这个拨叉主要零件的精度，材料的好坏，加工的工艺将直接影响到发动机的使用效率和寿命，所以本次设计要实现产品的设计，保证产品质量还要在保证产品加工精度的同时提高生产率，节约成本。 2 国内外研究现状 2.1 国外研究现状工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物，从英国莫里斯的 “ 工艺美术运动 ” ，到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广，工业设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年的历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立的专业学科，并且有一套完整的研究体系。 1980 年国际工业设计协会理事会（ ICSID）给工业作了明确定义： “ 就批量生产的工业产品而言，凭借训练，技术知识，经验及视觉感受，而预示材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工，装饰以新的品质和规格，叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作，而且需要工业设计师对包装、宣传、展示，市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时，这也属于工业设计的范畴 ” 。材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的 “ 功能 ” 作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的 “ 功能 ” 。任何设计都是时代的产物，它的不同的面貌，不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。 2.2 国内研究现状 nts 2 改革开放以来，随着中国与世界的接轨，中国不断的引进了西方先进的加工技术，而且随着世界科技的飞速发展，数控机床，加工中心，柔性制造单元，柔性制造系统等一系列高端设备得以广泛的运用，使得我国的加工精度和加工方法也发生了革命性的改变。产品更新换代的加快，产品需求的多样化，是制造业面临巨大挑战，特别像拨叉主要零件这种不规则零件就出现了重大问题，现阶段拨叉主要零件零件加工还打不到自动化加工，它的工艺好需要人工画线的方法来保证，而零件的装夹也是通过人工来完成的，所以现阶段我国对拨叉主要零件这种不规则零件的加工的效率还是比较低的阶段。夹具方面人们也从过去传统的夹具的装夹，定位，刀具的引导定位为夹具的装夹和定位，随着数字化加工设备的扩大化，已经将夹具的引导刀具功能完全替代，给今后的夹具的快速装夹与定位提出了更高的要求。近年来，机械制造工艺有着飞速的发展。比如，应用人工智能选择零件的工艺规程。因为特种加工的微观物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域，其加工机理的理论研究极其困难 ,通常很难用简单的解析式来表达。近年来，虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用尚有一定的距离。然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面质量与加工条件参数间都有其规律。因此，目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方法来了解特种加工的工艺规律，以便实际应用，但还缺乏系统性。受其限制，目前特种加工的工艺参数只能凭经验选取，还难以实现最优化和自动化，例如，电火花成形电极的沉入式加工工艺，它在占电火花成形机床总数 95%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。虽然已有学者对其 CAD、 CAPP 和 CAM 原理开展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工艺数据的缺乏，仍未有成熟的商品化的 CAD/CAM 系统问世。通常只能采用手工的方法或部分借助于 CAD 造型、部分生成复杂电极的三维型面数据。随着模糊数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展，人们开始尝试利用这一技术来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型，并得到了初步的成果。因此，通过实验建模，将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来，建立描述特种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟。并为进一步开展特种加工加工工艺过程的计算机模拟，应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定基础。同时，在机械加工过程中，夹具占有非常重要的地位，它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度，夹具的设计过程中，应深入生产实际，（对工件的图纸，工艺文件，生产纲领等分析），精心调查研究，吸取国内外的先进技术，制订出合理的设计方案。我们都知道减少停工检修期是提高生产力、使生产能力利用系数最大化的一项重要因素。然而零件加工过程中的精确定位和装夹的重复精度也是改进效率和质量的关键。譬如柔性加工中心的产生就是为了减少产品循环周期。目前中国制造业发展迅猛，以前的我国制造业普遍使用刚性专机加工各种各样的零部件，导致改型和生产个零部件周期较长。随着我国制造业发展和各种各种零件的需求与日俱增，加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。加工装备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上，因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。当然，在满足了柔性的条件下、也有着不同的解决方案，如：模块化、可变换化、可重新配置化、在线兼容性等。不论采用哪种方nts 3 案，使用高性能的液压夹具都显得尤为重要，现在，柔性专机、可重新配置的机床及专用加工中心的组合应用，使得发动机零件的加工变得越来越柔性化，具体情况取决于每个加工项目的产量配额使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省 90%95%的时间，缩小了生产循环周期，从而增加了产量也就意味着降低了成本。当加工一长型铝合金零件时，刀具通过时旋转油缸可快速让开，刀具通过后可快速复位。液压夹具系统的第二项重要特点是可实现非常高的定位精度。关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变。从而确保了同一道工序下的加工质量一致性。由于变形造成的废品率将会微乎其微。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济的方向发展 3 设计思路通过网络、期刊、教材、厂家资料及国内外相关文献查阅。根据要求完成对拨叉主要零件加工工艺和夹具设计系统设计。完成设计图纸的绘制并进行相关校核工作，完成设计说明书的编写。、拨叉主要零件加工工艺 1、制订拨叉主要零件加工工艺规程，关键是工序的划分和定位基准的选择。在设计开始的过程中，我们必须要认真分析零件图，了解其拨叉主要零件零件的结构特点和相关的技术要求，对拨叉主要零件零件的每一个细节，都应仔细的分析，如拨叉主要零件加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特别是要注意拨叉主要零件零件各孔系自身精度（同拨叉主要零件度、圆度、粗糙度等）和它们的相互位置精度（拨叉主要零件线之间的平行度、垂直度以及拨叉主要零件线与平面之间的平行度、垂直度等要求），拨叉主要零件零件的尺寸是整个零件加工的关键，必须弄清拨叉主要零件零件的每一个尺寸。绘制零件图是一个重点，同时因为拨叉主要零件零件比较复杂 ,所以也是一个难点。我们采用 autoCAD 软件绘制零件图，一方面增加我们对零件的了解认识，另一方面增加我们对 autoCAD软件的熟悉。工序的划分确定加工顺序和工序内容，安排工序的集中和分散程度，划分工序阶段，这项工作与生产纲领有密切关系，具体可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等。生产条件确定工艺过程的工序次数；如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则，批量大时即可按工序分散原则，组织流水线生产，也可利用高生产率的通用设备，按工序集中原则组织生产。 2、夹具设计可能遇到的问题：工件定位是否正确，定位精度是否满足要求，工件夹紧牢固是否可靠等等。工件在夹具中的定位精度，主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基准与定位元件的配合状况等因素有关，可提高夹具的制造精度，减少配合间隙，就能提高夹具在机床上的定位精度，夹具中出现过定位时，可通过撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。 nts 4 夹紧必须可靠，但夹紧力不可过大，以免工件或夹具产生过大变形。可采用多点夹紧或在工件钢性薄弱部位安放适当的辅助支撑。夹具的设计必须要保证夹具的定位准确和机构合理 ,考虑夹具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与夹具的认真分析 ,结合一些夹具的具体设计事例 ,查阅相关的夹具设计资料 ,联系在工厂看到的一些拨叉主要零件零件加工的夹具来解决这些问题 . 上述即为遇到困难的解决措施 3、本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析根据不同的研究对象拟采用不同的研究手段（途径），本课题包括两方面内容：拨叉镗 40 孔夹具设计制定工艺规程的研究途径和可行性分析毛坯的选择：根据生产纲领和零件结构选择毛坯，毛坯的类型一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率，以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材，则按其标准确定尺寸规格，并决定每批加工件数。毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对提高劳动生产率、节约材料、降低成本有很大的影响。拟订工艺路线：表示零件的加工顺序及加工方法，分出工序，安装或工位及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订工艺路线从实际出发，理论联系实际和工人结合起来。常常需要提出几个方案，进行分析比较后再确定。计算切削用量、加工余量及工时定额：查阅切削用量手册等资料并进行计算确定。目前，对单件小批量生产不规定切削用量，而是由操作工人根据经验自行选定，但对于自动线和流水线，为保证生产的节拍，必须规定切削用量，并不能随意改变。计算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工质量以保证最终加工质量。工时定额一般按各工厂的实际经验积累起来的统计资料来估算。随着生产的发展，工艺的改进，新工艺，新技术的不断出现，工时定额应进行相应的修改。对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾，但只要把它们处理好，就会成为一个统一体。在三个要求中，质量是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标，质量不能保证，根本谈不上数量；质量和生产率之间是密切联系的，在保证质量的前提下，应该不断地最大限度地提高生产率，满足生产量的要求。如果两者矛盾，则生产率要服从于质量，应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下，应尽可能的节约耗费，减少投资，降低制造成本，这就是经济性。因此，拨叉主要零件的工艺规程研究途径应该体现质量、生产率和经济性的统一，达到经济合理及可行的最优方案。夹具设计的研究途径和可行性分析拨叉主要零件、铣、钻等工序使用的专用夹具，此类夹具的特点是针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。夹具设计最关键是要求对工件定位正确，且满足定位精度要求。为了解决此问题，首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度，那么可以提高夹具的制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。 nts 5 除此之外，选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应，夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度，从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。课题研究的主要方法：（ 1）搜集资料，了解并掌握拨叉主要零件加工工艺结构和工作原理。（ 2）确定设计大体思路，撰写开题报告，要求完成具体的设计内容及计算。（ 3）根据设计任务书的要求，熟悉相关软件 AutoCAD，确定设计方法及设计要点。按要求完成完整的设计计划及预期达到的结果，进行相关设计及计算。（ 4）对所设计夹具设计相关校核，准备相关资料。（ 5）对设计说明书初稿进行相关格式修改，对设计图纸并进行修改。研究过程中的主要问题和解决的方法： 4 工作进度与安排 2.15 3.15 理解和消化课题内容，完成课题的调研、开题报告、翻译、文献综的撰写等； 3.16 4.01 完成拨叉主要零件的工艺工装设计与优化方案； 4.02 4.15 完成拨叉主要零件的工艺工装设计与优化参数计算； 4.16 4.20 完成拨叉主要零件的工艺工装设计与优化各元件设计； 4.21 5.15 拨叉主要零件的工艺工装装配图和主要零件图设计； 5.16 5.31 完成论文的撰写和答辩准备工作。 nts 6 参考文献 1 于勇 . 我国机械制造技术的现状及发展方向 J. 山西焦煤科技 ,2010,(S1) :75-76 2 应雷 . 浅谈我国机械制造业的困境和发展战略对策 J. 科技资讯 , 2010,(27) :112 3 侯志楠 . 浅析机械制造技术的发展历程、现状及趋势 J. 2010/20 4 濮良贵，纪名刚 . 机械设计 M .高等教育出版社， 2006 5 黎震，朱江峰 . 先进制造技术 M . 北京理工大学出版， 2009 6 郑修本 . 机械制造工艺学 M . 北京：机械工业出版社， 2007 7 徐鸿本 . 机床夹具设计手册 M.辽宁：辽宁科学技术出版社， 2004 8 闻邦椿 . 机械设计手册（第 5 版）第 1 卷机械工业出版社， 2010 9 张捷 . 机械制造技术基础 M . 西南交通大学出版社， 2006 10卢秉桓 . 机械制造基础 M .北京：机械工业出版社， 2008 11 王先逵 . 机械制造工艺学 M .北京：机械工业出版社， 2004 12 Handbook of Machine Tools Manfred weckJ ,2005 13Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SMEJ,2006 nts 宁湖北汽车工业学院毕业设计 (论文 ) 拨叉镗 40 孔夹具设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日 nts 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在 _年解密后适用本授权书。不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日本论文属于 nts2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）摘要拨叉零件首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。为了防止零件在夹紧过程中变形，保证加工过程中定位的稳定性，则采用钩形压板为夹紧元件对零件底座进行夹紧。为了保证有足够的夹紧力，动力源装置采用钩形压板。本夹具设计的优点有：结构简单实用、安装方便、易更换、造价低廉。关键词：夹具，镗孔，钩形压板 nts2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） Abstract The fork part first carries on the analysis to the components, understand the parts of the process and then design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process is the key to decide the size calculation, process equipment and cutting processes; then design special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; calculate fixture positioning errors when positioning, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later. Design of special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; calculate fixture positioning errors when positioning, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later. In order to prevent the deformation of the parts in the clamping process, ensure the stability of positioning in the processing process, using the hook clamp for clamping elements for clamping of the base parts. In order to ensure a sufficient clamping force, the power source device adopts the hook clamp. The advantages of fixture design are: simple structure, convenient installation, low cost, easy replacement. Keywords: fixture, boring, hook plate nts2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）目录第 1 章绪论 . 1 1.1 本课题的研究内容和意义 . 1 1.2 国内外的发展概况 . 2 1.3 本课题应达到的要求 . 3 1.4 机械加工工艺及夹具设计的发展 . 4 1.4.1 发展历史 . 4 1.4.2 发展现状 . 4 1.4.3 发展趋势 . 5 第 2 章零件的分析 . 7 2.1 零件的形状 . 7 2.2 零件的工艺分析 . 8 第 3 章工艺规程设计 . 9 3.1 确定毛坯的制造形式 . 9 3.2 定位基准的选择零件表面加工方法的选择 . 9 3.3 制定工艺路线 (方案分析与比较 ). 9 3.4 选择加工设备和工艺装备 . 11 3.4.1 机床选用 . 11 3.4.2 选择刀具 . 11 3.4.3 选择量具 . 12 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 12 3.6 确定切削用量及基本工时（机动时间） . 13 第 4 章镗孔夹具设计的要求 . 19 4.1 镗孔夹具方案设计 . 19 4.2 夹具总体设计的要求 . 19 4.3 机床夹具的组成 . 20 4.4 夹具设计的基本要求 . 21 4.5 本次夹具设计的基本过程 . 21 4.5.1 拟定夹具的结构方案，绘制结构草图 . 21 nts III 4.5.2 绘制夹具总装配图及零件图 . 22 4.6 确定夹具的类型 . 23 4.7 镗模的主要类型 . 23 4.8 明确设计任务，了解零件加工工艺过程 . 24 4.8.1 熟悉工件零件图、本工序加工要求 . 24 4.8.2 熟悉零件加工工艺过程 . 24 第 5 章定位装置设计 . 25 5.1 零件定位的基本原理 . 25 5.1.1 六点定位原理 . 25 5.1.2 工件定位中的约束分析 . 25 5.2 常用定位元件及选用 . 26 5.2.1 对定位元件的基本要求 . 26 5.2.2 常用定位元件的选用 . 26 5.3 定位方案的确定 . 27 第 6 章夹紧装置设计 . 29 6.1 夹紧装置的组成与基本要求 . 29 6.2 夹紧力的确定 . 29 6.2.1 确定夹紧力的基本原则 . 29 6.2.2 切削力的计算 . 30 6.2.3 夹紧力的计算 . 31 6.2.4 液压缸的选型计算 . 34 第 7 章对刀及引导装置设计 . 38 7.1 镗套的类别 . 38 7.2 镗套的设计 . 38 第 8 章夹具体的设计 . 40 8.1 夹具体设计的基本要求 . 40 8.2 夹具体毛坯的类型 . 40 8.3 夹具体的设计 . 41 8.4 镗模板的设计 . 42 第 9 章经济性分析 . 43 总结 . 45 nts IV 致谢 . 46 参考文献 . 47 nts2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 1 第 1 章绪论 1.1 本课题的研究内容和意义工装工艺及夹具毕业设计是对所学专业课知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原材料和毛坯的供应，进行机床调整，专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定生产产品的进度计划和相应的调度计划，并能做到各工序科学地衔接，使生产均衡、顺利，实现优质、高产和低消耗。机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。机械加工工艺过程卡片，是说明零件加工工艺过程的工艺文件。在单件、小批量生产中，以机械加工工艺过程卡片指导生产，过程卡的各个项目编制较为详细。机械加工工序卡片是为每个工序详细制定的，用于直接指导工人进行生产，多用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。在机械行业中，如何去保证工件的高精度、加工的成本等实质性问题，一直是从事于机械行业人员研究的问题，其中在设计夹具的时候就要考虑以上问题，高效的夹具是工件高精度的保证，如何让夹具更高效、更经济，这是行业人急需要解决的。随着社会的发展，科技的不断提高，各种高科技技术逐渐渗透到各个行业，如何利用这些高科技为人类服务，如何充分利用这些高科技在机械行业中，这还需要机械行业人员不断的努力，开拓创新。随着科学技术的发展，和社会市场需要，夹具的设计在逐步的超向柔性制造系统方向发展。迄今为止 ,夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具之一 ,刀具本身已高度标准化 ,用户只需要按品种、规格选用采购。而模具和夹具则和产品息息相关 ,产品一有变化就需重新制作 ,通常是属于专用性质的工具 ,模具已发展成为独立的行业 ;夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。组合夹具不仅具有标准化、模nts 2 块化、组合化等当代先进设计思想 ,又符合节约资源的原则 ,更适合绿色制造的环境保护原理。所以是今后夹具技术的一个重要发展方向单位。机床夹具通常是指装夹工件用的装置 :至于装夹各种刀具用的装置 ,则一般称为 “辅助工具 ”。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围 ,一般可分为通用夹具 ,专用夹具和可调整式夹具等。通过这次毕业设计，对自己所学的理论知识进行一次综合运用，也是对四年的学习深度的一个检验。在这次设计过程中，充分挖掘自己分析问题，解决问题的潜力。并希望通过毕业设计能养成一种严谨，认真的态度，为以后参加工作打下一个良好的基础。 1.2 国内外的发展概况工装的全称是工艺装备，工装是指加工机床外而需保证零件加工质量的工艺装备，是制造过程中所用的各种工具的总称。它是各企业内除生产设备和工具外的为配合生产设备和人完成工艺制作要求的部分，大多工装都是针对各自产品特点的。机械加工过程中用来固定和定位要加工的零件或毛坯件的装置，即工装的主要作用有：固定，定位，防止变形。夹具属于工装，工装包含夹具，属于从属关系。不仅仅是焊装用，在机加工方面也有用，许多时候，需要装配几个部件并保证其定位准确的时候就需要。设计工装夹具要紧扣产品，因为工装夹具是专门为某些产品特定的，要保证生产时无干涉现象、定位准确、操作工操作便捷等。简单的说，就是用于工件装夹的工具。夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。由于现代加工的高速发展，对传统的夹具提出了较高要求，如快速、高效、安全等。要想达到这样的生产要求，就必须计算加工工序零件在加工过程中由于切削力、重力、惯性力等所产生的切削力及切削力矩，按照夹具设计中所确定的夹紧方式进行夹紧力的计算，为了减小夹具的具体尺寸，就需要增大夹具的定位区间，增大由夹紧力而产生的摩擦力矩、正压力及由此而产生的摩擦力，以达到夹具小巧而精用的目的。同时为了减nts 3 少工人的劳动强度，提高工件装夹效率，还需要对夹具的夹紧机构的行程进行设计，以期以最短的夹紧行程，达到最佳的夹紧效果。 1.3 本课题应达到的要求通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合，对拨叉的基本结构及作用有个大致的了解，在此基础上，经过对金属切削加工、金属切削机床、机械设计与理论等相关知识充分掌握后，分析拨叉的加工工艺，确定拨叉各加工表面的加工方法，进而形成拨叉的机械加工工艺路线。并能根据拨叉的加工工序要求，分析拨叉的定位方式、金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧等方面的相关数据，结合机械机构设计的相关理论知识，完成工件的有效定位及夹紧，从而使整个拨叉的加工工艺路线经济，工件定位方案合理，来达到产品的最优化设计。针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及工艺参数确定及计算问题，综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施等方面的知识，设计出一套适合于实际的拨叉加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装置的优化设计。为提高镗床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可能引起的振动，夹具体不仅要有足够的刚度和强度，其高度和宽度比也应恰当，一般有 H/B1 1.25，以降低夹具重心，使工件加工表面尽量靠近工作台面。机械加工工艺及夹具设计是全面综合运用有关专业课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具设计的一次重要实践。机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并且在加工过程中保持这个位置不变。夹具不仅能保证工件的加工精度、提高加工效率，还能减轻工人的劳动强度、降低产品的制造成本、扩大机床的使用范围。制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切有关工生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。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规程来体现。而机床夹具是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。 nts 4 1.4 机械加工工艺及夹具设计的发展 1.4.1 发展历史从 1949 年以来，我国机械工业有了很大的发展，已经成为工业中产品门类比较齐全、具有相当规模和一定技术基础的产业部门之一，其机械加工和夹具也有很大的发展，但是与工业发达国家相比，我们这方面的水平还存在着阶段性的差距，主要表现在机械产品质量和水平不够高，加工工艺过程不合理，夹具应用也比较少，使其加工工人劳动强度大，加工出来的产品也不理想。 1.4.2 发展现状现在，各工业化国家都把制造技术视为当代科技发展为活跃的领域和国际间科技竞争的主战场，制定了一系列振兴计划、建立世界级制造技术中心，纷纷把先进制造技术列为国家关键技术和优先发展领域。机械加工工艺及夹具随着制造技术的发展也突飞猛进。机械加工工艺以各个工厂的具体情况不同，其加工的规程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其随着情况的不同具有更加合理的工艺过程。也使产品的质量大大提高。制定加工工艺虽可按情况合理制定，但也要满足其基本要求：在保证产品质量的前提下，尽可能提高劳动生产率和降低加工成本。并在充分利用本工厂现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验。还应保证操作者良好的劳动条件。但我国现阶段还是主要依赖工艺人员的经验来编制工艺，多半不规定工步和切削用量，工时定额也凭经验来确定，十分粗略，缺乏科学依据，难以进行合理的经济核算。机床夹具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 3 4年就要更新 50 80左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 10 20左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（ FMS）等新加工技术nts 5 的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6）提高机床夹具的标准化程度。 1.4.3 发展趋势长期以来，加工工艺编制是由工艺人员凭经验进行的。如果由几位工艺员各自编制同一个零件的工艺规程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。这是因为工艺设计涉及的因素多，因果关系错综复杂。 CAPP 将是机械加工工艺的发展趋势，它不仅提高了工艺设计的质量，而且使工艺人员从繁琐重复的工作中摆脱出来，集中精力去考虑提高工艺水平和产品质量问题。 1 夹具的发展趋势现代机床夹具的发展趋势主要表现为标准化、高效化、精密化和柔性化等四个方面。（ 1）标准化机床夹具的目的就在于提高生产效率，这样也就必使其具有标准化和通用化，而机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： GB/T2148 T2259 91 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（ 2）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（ 3）精密化机床夹具的精度会直接影响到零件的加工精度，而随着机械产品精nts 6 度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m。这些精密化的夹具为以后零件加工的精度提供了保证。（ 4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、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、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 2 机械加工制造技术的发展趋势（ 1）特种加工它是指一些物理的、化学的加工方法，如电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、离子束加工等。特种加工方法的主要对象是难加工材料的加工，如金刚石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可达分子级加工单位或原子级加工单位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特种加工与传统加工相结合的复合加工有较大的发展前途。（ 2）快速成形利用离散、堆积成形概念，可将一个三维实体分解为若干二维实体制造出来，再经堆积而构成三维实体。（ 3）精密工程它包括精密加工的超精密加工技术、微细加工和超微细加工技术、微型机械和纳米技术等方面。当前，以纳米技术为代表的超精密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术有重要意义，它们代表了这一时期精密工程的方向。（ 4）传统加工工艺的改造和革新这一方面的技术潜力很大，如高速切削、超高速切削、强力磨削、超硬材料磨具的出现都对加工理论的发展、加工质量和效率的提高有重要意义。另一方面，旧设备的改造和挖潜，如普通机床改造成数控机床等，对机械工业的发展和提高是不容忽视的。 3.简单的评述综上，机械加工艺及夹具随着科技的发展都使计算机技术、数控技术、控制论及系统工程与制造技术的结合为制造系统，形成现代制造工程学。而物料流、能量流、信息流是组成制造系统的三个基本要素。现代加工都为集成化的系统加工，这虽减轻了工人的劳动强度，但同时对工人的知识水平要求较高。这需要我们全方位的认知现代科技知识。因此，在以后的学习中需要我们全方位的学习其各个相关领域的知识，不能只注重一点，为将来的人才战略提出了新的要求。 nts2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 7 第 2 章零件的分析 2.1 零件的形状题目给的零件是拨叉零件，主要作用是起固定作用。它主要用于轴拨叉之间的连接，以固定安装需要。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。 nts2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 8 2.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为 HT200，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。拨叉零件主要加工表面为： 1.上端面，表面粗糙度aR值为 1.6 m 。 2. 下端面，表面粗糙度aR值为 1.6 m 。 3.40 孔、 20孔、 18孔，表面粗糙度aR值为 1.6 m 。 nts2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 9 第 3 章工艺规程设计本拨叉假设年产量为 10万台，每台需要该零件 1个，备品率为 111%，废品率为 0.25%，每日工作班次为 2 班。该零件材料为 HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择锻造。依据设计要求 Q=100000 件 /年， n=1 件 /台；结合生产实际，备品率和废品率分别取 111%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)（ 1+)=23134115件 /年 3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用锻造，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 3.2 定位基准的选择零件表面加工方法的选择待加工的零件是盘状零件，孔是设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循 “基准重合 ”的原则。 3.3 制定工艺路线 (方案分析与比较 ) 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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。方案一： 10 铸造铸造毛坯 20 热处理退火 30 粗铣粗铣上端面，留 1mm 精加工余量。 nts2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 10 40 精铣精铣下端面 50 粗铣粗铣下端面，留 1mm 精加工余量。 60 精铣精铣下端面 70 钻扩铰钻扩铰 20并倒角 80 粗镗粗镗 40孔 90 精镗精镗 40孔 100 钻扩钻扩 18并倒角 110 钻孔攻丝钻孔 2XM12 底孔并进行攻丝 120 铣宽度为 5mm 的开口槽 130 插键槽 140 去毛刺去毛刺 150 检验检验入库方案二： 10 铸造铸造毛坯 20 热处理退火 30 粗铣粗铣上端面，留 1mm 精加工余量。 40 精铣精铣下端面 50 粗铣粗铣下端面，留 1mm 精加工余量。 60 精铣精铣下端面 70 钻扩铰钻扩铰 20并倒角 80 钻扩钻扩 18并倒角 90 粗镗粗镗 40孔 100 精镗精镗 40孔 110 钻孔攻丝钻孔 2XM12 底孔并进行攻丝 120 铣宽度为 5mm 的开口槽 130 插键槽 140 去毛刺去毛刺 150 检验检验入库方案分析：方案二把孔加工调整到加工面之前，这样就会导致镗孔的时候没有以面为定位基准，会导致面与孔之间没有一定的垂直关系，会导致孔的偏斜。 nts2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 11 最终方案： 10 铸造铸造毛坯 20 热处理退火 30 粗铣粗铣上端面，留 1mm 精加工余量。 40 精铣精铣下端面 50 粗铣粗铣下端面，留 1mm 精加工余量。 60 精铣精铣下端面 70 钻扩铰钻扩铰 20并倒角 80 粗镗粗镗 40孔 90 精镗精镗 40孔 100 钻扩钻扩 18并倒角 110 钻孔攻丝钻孔 2XM12 底孔并进行攻丝 120 铣宽度为 5mm 的开口槽 130 插键槽 140 去毛刺去毛刺 150 检验检验入库 3.4 选择加工设备和工艺装备 3.4.1 机床选用 .工序 30、 40、 50、 60 粗铣、精铣。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的 X52K 立式铣床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 4.2-7。 .工序 70、 80 是镗孔，选用 TPX6113 镗床。 3.4.2 选择刀具 .在铣床上加工的工序 ,一般选用硬质合金铣刀。加工刀具选用 YG6 类硬质合金铣刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性 ,可选用可转位铣刀 (GB5343.1-

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