GY01-080@制定开合螺母零件的加工工艺，设计镗Φ52H7孔的镗床夹具
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机械毕业设计全套
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GY01-080@制定开合螺母零件的加工工艺，设计镗Φ52H7孔的镗床夹具,机械毕业设计全套
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前 言 机械制造工艺学毕业设计是我们在学校的一个教学环节。本次课程设计题目是产品（或工程）设计类题目。 我们这次毕业设计题目，以曾经在实习工厂实习所参观的并以此设备为参考，结合所学机械的各方面的知识，在老师指导下，查阅了许多手册，经过不断的改进，最终设计出了此次机构，从而避免了加工质量差，生产效率低，设备昂贵的问题。 在实际工程设计中，我们得到所学过的理论基础，技术基础，专业课全面的训练，为将来做好机械设计工程师的工作提供全面的锻炼机会。 我此次毕业设计的题目是 CA6140 开合螺母的工艺规程及夹具设计 ， 在老师的辅导下，对原有的结构进行了改进，从而可以减少劳动强度，计算正确，符合工作量的要求。 通过这次毕业设计，我在计算，制图，机械原理，机械设计，机械制造工艺等方面的知识受到全面的综合训练，并有所提高，在夹具设计方面受益匪浅。特别是老师在工作中对我耐心辅导，他对学生强烈的责任感和严谨的治学态度，无不给我以深刻的影响。 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的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后参加实际工作打下一个良好的基础。 由于类似的大型课题 第一次接触，经验能力方面的欠缺，错误之处一定存在，恳请各位老师给予批评指正。 nts I 摘 要 本 次 课程 设计是以 CA6140 车床上开合螺母的工艺工装为基础的，内容主要包括以下几个方面：设计零件，加工工艺，设计一套夹具，拆画一套夹具等。 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 夹具方案的确定在国内是一项十分重要的设计程序，其方案的优劣决定了夹具设计的成功与失败。确定设计方案时应遵循以下原则：确保加工质量，结构尽量简单，操作省力高效，制造成本低廉。 这次 课程 设计，设计内容比较全 面，所涉及的知识比较广，是对我们所学知识及应用、设计能力的一次综合检验。 通过这次 课程 设计，既充分锻炼了我们的设计能力，又补充了在校学习期间知识和能力的不足。 关键词： CA6140 开合螺母 ;夹具设计；工艺工装设计 . nts I 目录 1.零件的分析 . 3 1.1 毛坯生产类型 . 3 1.2 毛坯铸造形式 . 4 1.3 毛坯精度尺寸 . 5 1.4 确定毛坯铸件的重量 . 6 1.5 确定机械加工余量 . 7 1.6 确定铸铁件的尺寸偏差 . 8 1.7 零件的作用 . 9 2. 工艺规程设计 . 10 2.1 确定毛坯的制造形式 . 11 2.2 基面的选择 . 12 2.3 制定工艺路线 . 13 2.4 工艺方案的比较与分析： . 14 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 15 2.6 确定切削用量及基本工时 . 16 2.6.1 粗铣燕尾 . 16 2.6.2 精铣燕尾 . 16 2.6.3 铣退刀槽 . 16 2.6.4 粗铣端面 . 17 2.6.5 精铣端面 . 17 2.6.6 工序磨燕尾及空刀槽，保证粗糙度为 1.6，精度为 7级 . 17 2.6.7 工序 钻 52H7孔并倒角 1.545 . 17 2.6.8 工序 钻 2 12 孔 . 18 2.6.9 工序 车端面 . 18 2.6.10 .切断 . 18 3. 机床夹具设计 . 19 3.1 机床夹具概论 . 19 3.1.1 夹具简介 . 19 3.1.2 机床夹具的概念 . 19 3.2 机床夹具的功能 . 20 3.2.1 机床夹具的主要功能 . 20 3.2.2 机床夹具的特殊功能 . 20 3.3机床夹具在机械加工中的作用 . 20 3.4 机床夹具的组成 . 21 3.5 夹具设计的基本要求 . 21 3.6 机床夹具的分类 . 21 3.7 机床夹具的设计特点和设计要求 . 21 3.7.1 机床夹具的设计特点 . 21 3.7.2 机床夹具的设计要求 . 21 3.8 夹具设计方法和步骤 . 221 nts II 3.8.1 研究原始资料，明确设计任务 . 23 3.8.2 夹具结构和方案的设计 . 24 3.9 钻削力及夹紧力计算 . 24 4. 机床夹具的发展 . 27 谢 辞 . 28 参考文献 . 29 nts 3 1.零件的分析 1.1 毛坯生产类型 确定毛坯类型为 3000 件 /年，由表（ 2-5.6）划分生产类型的参考数据确定为中批，工作制度 8小时 /班制。 1.2 毛坯铸造形式 将融化了的金属浇注到旋转着的模型中，由于离心力的作用，金属液粘贴于模型的内壁上，凝结后所得铸件外形与模型内壁的形状相同，使用这种方法可以毋需浇注口，故能显著地减少金属的消耗。由于免除了砂型和制模的设备，以及减少了铸工车间的 面积，生产成本就有了降低；而所得逐渐则具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。 1.3 毛坯精度尺寸 由表（ 2-5-1）得灰铸铁刀具切入金属层的厚度应大于表面层厚度，即大于 1mm，小于 4mm。 由 JK67-62，确定灰铸铁铸件精度等级为 2 级（指尺寸精度和表面光洁度要求较高，或者大批、中批生产的铸件。 1.4 确定毛坯铸件的重量 通过计算，最后确定毛坯的重量为 4.079Kg，由表（ 2-5-2）确定重量偏差为 7。 1.5 确定机械加工余量 由表（ 2-5-5）确定 2 级铸铁件的机械加工余量：顶面加工余量为 4.0mm，底面及侧面加工余量为 3.0mm。 1.6 确定铸铁件的尺寸偏差 由 (标 -5-6)查得 2 级铸铁件尺寸偏差为 0.8mm。 nts 4 1.7 零件的作用 题目所给定的零件是 CA6140 车床上的开合螺母 。开合螺母是用于接通和断开从丝杠传来的运动。车削螺纹时，将开合螺母合上，丝杠通过开合螺母传动溜板箱和刀架；否则就将开合螺母脱开。车削螺母时，顺时针方向转动手柄，通过轴带动曲线槽盘转动，曲线槽盘上的曲线槽盘形状，通过圆柱销带动上半螺母在溜板箱体后面的燕尾形导轨内上下移动，使其相互靠拢，将开合螺母和丝杠啮合。若 逆时针方向转动手柄，则两半螺母相互分离，开合螺母和丝杠脱开。槽盘的曲线槽是一段圆弧，此圆弧在接近槽盘中心部分的倾斜角比较小，目的是使开合螺母闭合能自锁，不会因为螺母上的径向力而自动脱开。 nts 5 2. 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200灰铸铁 ,考虑到灰铸铁 的抗缺口敏感性，减震性和耐优良等特点 ,因此应该选用铸件 ,以便使开合螺母在使用中耐磨性良好 ,保证零件工作可靠 .由于零件年产量为 3000 件 ,已达到成批生产的水平，而且 离心铸造，免除了砂模和制模的设备，以及减少了铸工车间的面积，生产成本就有了降低，这样得来的铸件具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。因此采用离心铸造 ,这从提高生产率、保证加工精度来考虑也是应该的。 2.2 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证、生产率得到提高。否则不但加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：对象开合螺母这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的。按照有关粗基准的选择原则，即当零 件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。我现在选取燕尾为粗基准，利用左、右两个定位块和一个削边销对其进行限制，以消除六个不定度，达到过定位。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题。 2.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，是应该使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥善的保证。在生产纲领已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工夹具，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。 工艺路线方案一： 工序 . 铸造。 . 清砂。 . 热处理。 . 清砂。 nts 6 .涂漆。 .划线。 .铣 底面、 燕尾及空刀槽。 .磨燕尾及空刀槽。 .粗镗、精镗、粗铰、精铰 52H7孔并倒角 1.5 x 45。 .钻、扩钻、粗铰、精铰 2 x 12 孔。 .粗车、半精车、精车一端面。 .粗车、半精车、精车另一端面。 钻，锪 6.5 孔 铰 8.3 孔，攻 M10 螺纹 .切断。 .去毛刺。 .清洗。 .检验。 .入库。 路线方案二 ： 工序 . 铸造。 . 清砂。 . 热处理。 . 清砂。 .涂漆。 .划线。 . 粗车、半精车、精车一端面。 . 粗镗、精镗、粗铰、精铰 52H7孔并倒角 1.5 x 45。 . 粗车、半精车、精车另一端面。 nts 7 . 铣燕尾及空刀槽。 . 磨燕尾及空刀槽。 . 钻、扩钻、粗铰、精铰 2 x 12 孔。 .切断。 .去毛刺。 .清洗。 .检验。 .入库。 2.4 工艺方案的比较与分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工燕尾及空刀槽，然后以此为基准加工孔 52H7；而方案二是先加工两端面，再加工 52H7孔。两者相比较，可以看出，先加工燕尾及空刀槽，然后以此为基准加工孔 52H7，这时的位置精度较易保证，并且定位及装夹等比较方便。 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “开合螺母”零件材料为 HT200灰铸铁。毛坯重量为 4公斤，生产类型为中批生产，采用离心铸造毛坯， 2级精度。 根据上述原始材料及加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定如下： 1. 52H7 孔 精铰至 52H7，表面粗糙度为 Ra1.6um，工序余量为 2z=0.08； 粗铰至 51.92mm 2z=0.42； 精镗至 51.5mm 2z=1.5； 粗镗第二次至 50mm 2z=3； 粗镗至 47m 2z=7； 1. 2 12 孔 nts 8 铰至 12mm 2z=0.15； 扩钻至 11.85mm 2z=0.85； 钻至 11 2z=11； 2. 一端面 精车至 97 2z=0.8； 半 精车至 97.8 2z=1.2； 粗车至 99 2z=6； 3. 另一端面 精车至 95 2z=0.5； 半 精车至 96.5 2z=0.5； 粗车至 96 2z=1； 2.6 确定切削用量及基本工时 工序：铣 底面、 燕尾及空刀槽 2.6.1 粗铣底面 v=6m/min（ 0.1m/s） （表 1-10-151） ns=1000v/ dw =1000 1.03.14 40=0.8r/s（ 47.8r/min） 按机床选取 nw=0.79 r/s （ 47.5r/min） 实际切削速度 3 . 1 4 4 0 0 . 1 9 0 . 4 3 /1 0 0 0 1 0 0 0d w n wv m s 切削工时： l1=8.7（表 1-11-12） t0= 1 7 5 .2 8 .70 .5 3mzlls =158.3s（ 2.64min） 2.6.2 精铣底面 v=6m/min（ 0.1m/s） （表 1-10-151） ns=w1 0 0 0 v 1 0 0 0 0 . 1d 3 . 1 4 4 0 =0.8r/s（ 47.8r/min） nts 9 按机床选取 nw=0.79 r/s （ 47.5r/min） 实际切削速度 v= dw nw/1000=3.14 40 0.79/1000=0.43m/s 切削工时： l1=6.3（表 1-11-12） t0= 1l+ l 7 5 .2 6 .30 .5 3mzs =153s（ 2.6min） 2.6.3 粗铣燕尾 v=6m/min（ 0.1m/s） （表 1-10-151） ns=1000v/ dw =1000 1.03.14 40=0.8r/s（ 47.8r/min） 按机床选取 nw=0.79 r/s （ 47.5r/min） 实际切削速度 3 . 1 4 4 0 0 . 1 9 0 . 4 3 /1 0 0 0 1 0 0 0d w n wv m s 切削工时： l1=8.7（表 1-11-12） t0= 1 7 5 .2 8 .70 .5 3mzlls =158.3s（ 2.64min） 2.6.4 精铣燕尾 v=6m/min（ 0.1m/s） （表 1-10-151） ns=w1 0 0 0 v 1 0 0 0 0 . 1d 3 . 1 4 4 0 =0.8r/s（ 47.8r/min） 按机床选取 nw=0.79 r/s （ 47.5r/min） 实际切削速度 v= dw nw/1000=3.14 40 0.79/1000=0.43m/s 切削工时： l1=6.3（表 1-11-12） t0= 1l+ l 7 5 .2 6 .30 .5 3mzs =153s（ 2.6min） nts 10 2.6.5 铣退刀槽 s=0.02 0.03（表 1-10-142） 选 s=0.02mm v=47m/min（ 0.78m/s） （表 1-10-144） ns=w1 0 0 0 v 1 0 0 0 0 . 7 8d 3 . 1 4 6 0 =4.14r/s（ 248r/min） 按机床选取 nw=4 r/s （ 240r/min） 实际切削速度 v= wwd n 3 . 1 4 6 0 41 0 0 0 1 0 0 0 =0.75m/s（ 45m/min） 切削工时： l1=5.9， l2=4（表 1-11-12） sm=sz z n=0.02 4 36=2.88 t0= 12 1 5 . 9 42 . 8 8ml l ls =3.785s（ 0.06min） 2.6.6 粗铣端面 选择高速钢套式面铣刀 每齿进给量： sz=0.1-0.2（ 10-113） 选 sz=0.1mm v=56m/min（ 0.92m/s） ns=w1 0 0 0 v 1 0 0 0 0 . 9 3d 3 . 1 4 8 0 =3.7r/s（ 222r/min） 按机床选取 nw=4.2r/s （ 252r/min） 实际切削速度 v= wwd n 3 . 1 4 8 0 4 . 21 0 0 0 1 0 0 0 =1.01m/s（ 61m/min） 切削工时： l1=37.5， l2=2（表 1-11-15） sm=sz z n=0.1 18 3.7=0.37 t0=（ 12 2 9 3 7 . 5 20 . 3 7ml l ls =185s（ 3min） nts 11 2.6.7 精铣端 面 铣刀每转进给量 0.10 0.12 选 s0=0.12mm v=56m/min=0.9m/s ns=w1 0 0 0 v 1 0 0 0 0 . 9 2d 3 . 1 4 8 0 =3.7r/s（ 222r/min） 按机床选取 nw=4.2r/s （ 252r/min） 实际切削速度 v= wwd n 3 . 1 4 8 0 4 . 21 0 0 0 1 0 0 0 =1.01m/s（ 61m/min） 切削工时： l1=37.5， l2=2（表 1-11-15） sm=sz z n=0.1 18 3.7=0.37 t0= 12 2 9 3 7 . 5 20 . 3 7ml l ls =185s（ 3min） 2.6.6 工序磨燕尾及空刀槽，保证粗糙度为 1.6，精度为 7 级 选择卧轴矩台平面磨床 M7130-1 磨轮的选择 磨料：黑色炭化硅 粒度： 36-46 硬度： ZR1-Z1 结合剂：陶瓷 结构： 5-6 用磨轮端面磨平面的切削用量（表 10-239） 工件运动速度 v=8-15m/min 选 v=10m/min 工作台磨削深度进给量 st=0.065毫米每行程 st与工件材料相关的次数为 k=1.05 用磨轮端面磨平面的切削动力（表 10-240） 切削动力 N=10.3 千 瓦 nts 12 切削动力的修正系数 与工件材料有关 K2=0.9 用磨轮圆周粗磨平面的切削用量（表 10-233） 工作台单行程的进给量 Sb=16.224毫米每行程 工作台单行程的磨削深度进给量 St=0.025 毫米每行程 St的修正系数 K1=0.86 切削工时 t0lh kT o = 1 0 0 0 v s z t L ：磨削计算长度 矩台用磨轮圆周磨 L=l1+20 矩台用磨轮端面磨 L=l1+DM+10 l1 ：工件磨削面长度 DM ：磨轮直径 h ：加工余量 k：平面磨系数 v：工作台往复运动的速度 St：磨削深度进给 量 Z：同时加工的工件数量 T01= t02 2 + 3 2 0 + 1 0 0 . 2 1 . 0l h k =1 0 0 0 v s z t 1 0 0 0 0 . 0 6 5 3=0.36min T02= t01 3 + 3 2 0 + 1 0 0 . 2 1 . 0l h k =1 0 0 0 v s z t 1 0 0 0 0 . 0 6 5 3=0.35min T03= t01 2 6 + 1 0 + 1 0 0 . 2 1 . 0l h k =1 0 0 0 v s z t 1 0 0 0 0 . 0 6 5 3=0.15min T= T01 + T02 + T03=0.36+0.35+0.15=0.86min 2.6.7 工序 镗 52H7 孔并倒角 1.5 45 (1) 粗镗第一次至 47mm 选择硬质合金可调节浮动镗刀 B=25， H=12（表 8-32） nts 13 进给量 S=1.6-2.0，选 S=1.6mm/r（ 10-97） v=62.6m/min， n=398r/min（ 6.63r/min） （表 10-98） 切削工时 l1=1.7， l2=3.0， l=105（表 11-9） t=（ D-d1） /2=（ 47-40） /2=3.5mm t0= 12 1 0 5 1 . 7 3 . 01 6 6 . 6 3l l lsn =10.34s（ 0.17min） 粗镗第二次至 50mm S=1.6-2.0，选 S=2.0mm/r（ 10-97） v=56.6m/min， n=360r/min（ 6r/min） （表 10-98） 切削工时 l1=0.87， l=105（表 11-9） t=（ D-d1） /2=（ 50-47） /2=1.5mm t0= 12 1 0 5 0 . 8 7 3 . 02 . 0 6l l lsn =9.07s（ 0.15min） 精镗至 52m S=1.6-2.0，选 S=1.6mm/r（ 10-97） v=62.6m/min， n=398r/min（ 6.63r/min） （表 10-98） 切削工时 l1=0.58， l=105（表 11-9） t=（ D-d1） /2=（ 51.5-50） /2=0.75mm t0= 12 1 0 5 0 . 5 8 3 . 01 . 6 6 . 6 3l l lsn =10.24s（ 0.17min） 2.6.8 工序 钻 2 12 孔 选择直柄麻花钻（ GB1436-78） 钻到 11.0mm S=0.22-0.28， S=0.25mm/r（ 10-67） v=28m/min（ 0.47m/s）， n=894r/min（ 7.95r/s） ns=1000v/ 切削工时 nts 14 l1=0.05， l2=39， l=105（表 11-10） t=（ D-d1） /2=（ 52-51.92） /2=0.04mm ns=w1 0 0 0 v 1 0 0 0 0 . 4 7d 3 . 1 4 1 1 =13.6r/s（ 816r/min） 按机床选取 nw=800r/s （ 13.3r/min） 实际切削速度 v = wwd n 3 . 1 4 1 1 1 3 . 31 0 0 0 1 0 0 0 = 0.46m/s 切削工时： l1=3.4， l2=1.5， L=20（表 11-6） t0= 12 2 0 3 . 4 1 . 51 3 . 3 0 . 2 5wl l lns =7.49s（ 0.13min） 扩孔钻至 11.85 S=0.7-0.9， S=0.7mm/r（ 10-75） v=22.2m/min， n=472r/min（表 10-76） 按机床选取 nw=460r/min=7.67r/s 实际切削速度 wwd n 3 . 1 4 1 1 . 8 5 7 . 6 71 0 0 0 1 0 0 0v =0.29m/s 切削工时 l1=0.58， l2=1.5， l=20 120 2 0 0 . 5 8 1 . 57 . 6 7 0 . 7wl l lt ns =4.11s（ 0.07min） 铰至 12 选用锥柄机用铰刀 D=12（表 8-34） S=1.7 mm/r（ 10-81） v=10m/min， n=318r/min（ 5.3r/s）（表 10-84） 切削工时 l1=0.05， l2=18， l=20 120 2 0 0 . 0 5 1 81 . 7 5 . 3wl l lt ns =5.14s（ 0.09min） nts 15 2.6.9 工序 车端面 粗车至 99mm S=（ 0.3 0.5） mm/r （ 10-19） 选 s=0.4 mm/r V=118m/min（ 1.97m/s） w1 0 0 0 v 1 0 0 0 1 . 9 7d 3 . 1 4 6 5sn =9.65r/s（ 597r/min） 按机床选取 nw=8.6r/s（ 516 r/s） 实际切削速度为 wwd n 3 . 1 4 6 5 8 . 61 0 0 0 1 0 0 0v =1.76m/s（ 105m/min） l=（ 105-99） /2=3mm， l1=3， l2=2 ， l3=5（ 11-4） L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+3+2+5=42.5mm t0=（ L/s n ） i =（ 42.5/0.4 8.6） 2=24.72s（ 0.4min） 半精镗至 97.8mm S=（ 0.3 0.5） mm/r （ 10-19） 选 s=0.3 mm/r V=35m/min（ 0.58m/s） w1 0 0 0 v 1 0 0 0 0 . 5 8d 3 . 1 4 6 5sn =2.84r/s（ 171r/min） 按机床选取 nw=2.5r/s（ 150 r/s） 实际切削速度为 wwd n 3 . 1 4 6 5 2 . 51 0 0 0 1 0 0 0v =0.51m/s（ 30.615m/min） l=0.6， l1=1， l2=1 ， l3=5（ 11-4） L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+1+1+5=39.5mm t0=（ L/s n ） i =（ 39.5/0.3 2.5） 1=52.7s（ 0.88min） 精车至 97mm S=（ 0.3 0.5） mm/r （ 10-19） 选 s=0.3 mm/r nts 16 V=35m/min（ 0.58m/s） w1 0 0 0 v 1 0 0 0 0 . 5 8d 3 . 1 4 6 5sn =2.84r/s（ 171r/min） 按机床选取 nw=2.5r/s（ 150 r/s） 实际切削速度为 wwd n 3 . 1 4 6 5 2 . 51 0 0 0 1 0 0 0v =0.51m/s（ 30.615m/min） l=0.4， l1=1， l2=1 ， l3=5（ 11-4） L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+1+1+5=39.5mm t0=（ L/s n ） i =（ 39.5/0.3 2.5） 1=52.7s（ 0.88min） 倒角 1.5 45 S=（ 0.15 0.25） mm/r （ 10-90） 选 s=0.2 mm/r v=（ 12 25） m/min（ 0.58m/s），选 v=20 m/min=0.33m/m w1 0 0 0 v 1 0 0 0 0 . 3 3d 3 . 1 4 5 2sn =2.02r/s（ 121r/min） 按机床选取 nw=120r/min（ 2 r/s） l=0.75， l1=0.4（ 11-9） tm=（ l+ l1） /nw s=（ 0.75+0.4） /（ 2 0.2） =2.87min（ 172.5s） 2.6.10 工序 钻孔 4- 6.5 L=6mm mml 31mml 12 960nwr/min 12 42 4 3 19 6 0 0 . 10 . 2 9 m i nmwlflltn 锪沉头孔 f=0.21mm/r min/44 rnw L=8 mml 2102lfL n lltwm21 = min08.121.044 28 nts 17 2.6.11 工序 钻攻 M10 钻 L=120 mml 31mml 12 960nwr/min fL n lltwm21 2= 1 2 0 3 1 2 2 . 6 m i n9 6 0 0 . 1 攻 195nw v=4.9r/min L=30mm mml 31mml 12 fL n lltwm21 2= ( 3 0 3 3 ) 2 2 0 . 7 4 m i n1 9 5 1 2.6.10 工序 .切断 选用锯片铣刀， D=175mm（ 8-38），齿数（ 8 38） S=（ 0.03 0.04） mm/r （ 10-142） 选 s=0.03 mm/r v=34m/min（ 0.57m/s）， w1 0 0 0 v 1 0 0 0 0 . 5 7d 3 . 1 4 7 5sn =2.412r/s（ 144r/min） 实际切削速度为 wwd n 3 . 1 4 7 5 2 . 51 0 0 0 1 0 0 0v =0.59m/s（ 35m/min） l1=6 ， l2=4mm（ 11-12） Sm= Sz Z n=0.03 40 2.5=3mm 120 8 3 6 1 43ml l lt s =49s（ 0.82min） nts 18 3. 机床夹具设计 3.1 机床夹具概论 3.1.1 夹具简介 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛 地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。 3.1.2 机床夹具的概念 在机械制造厂的生产过程中用夹安装工件使之固定在正确的位置上，完成其切削加工、检验、装配、焊接等工作，所使用的工艺装备称为夹具。 3.2 机床夹具的功能 在机 床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。然而，由于各类机床加工方式的不同，有些机床夹具还具有一些特殊的功能。 3.2.1 机床夹具的主要功能 定位：确定工件在夹具中占有正确的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度要求。 夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。 nts 19 3.2.2 机 床夹具的特殊功能 （ 1） 对刀 调整刀锯切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 （ 2） 导向 如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具也具有导向功能。 3.3 机床夹具在机械加工中的作用 在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有以下六个方面。然而，在不同的生产条件下，应该与不同的侧重点。夹具设计时应综合考虑加工的技术要求，以达到预期的效果。 （ 1） 保证加工精度 用夹具装夹工件时，能稳定地保 证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使用加紧厂，并且它还是全面质量管理的一个重要环节。 夹具能保证加工精度的原因是由于工件在夹具中的位置和夹具对刀具、机床的切削成形运动的位置被确定，所以工件在加工中的正确位置得到保证，从而夹具能满足工件的加工精度要求。 （ 2） 提高劳动生产率 使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。 （ 3） 改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度，保证安全生产。 （ 4） 降低生产成本 在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。 （ 5） 保证工艺纪律 在生产过程中使用夹具，可确保生产周期、生产调度等工艺秩序。例如，夹具设计往往也是工程技术人员解决高难度零件加工的主要工艺手段之一。 （ 6） 扩大机床工艺范围 这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施。如在车床上拉削、深孔加工等，也可用夹具装夹以加工较复杂的成形面。 nts 20 3.4 机床夹具的组成 机床夹具因被加工工件的加工表面不同或使用机床种类的不同而有各种不同的结构形式，但 就机床夹具体结构而言，大致可分为以下几个部分：定位元件、夹紧装置、导向对刀元件、连接元件、 装置和元件、夹具体。 3.5 夹具设计的基本要求 （ 1） 稳定地保证工件的加工技术要求： （ 2） 提高机械加工的劳动条件； （ 3） 结构简单，便于制造和维修： （ 4） 作安全、方便。 3.6 机床夹具的分类 （ 1） 按夹具的通用特征分类 这是一种基本的分类方法，主要反映夹具在不同生产类型中的通用特性，故也是选择夹具的主要依据。目前，我国常用的分类有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动化生产用夹具等五大类。 （ 2） 按夹具使用的机床分类 这是专用夹具设 计所用的分类方法。如车床、铣床、刨床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、拉床等夹具。设计专用夹具时，机床的类别、组别、型别和主要参数均已确定。它们不同点是机床的切削成形运动不同，故夹具与机床的连接方式不同。它们的加工精度要求也不相同。 3.7 机床夹具的设计特点和设计要求 3.7.1 机床夹具的设计特点 机床夹具设计与其它装备设计比较，有较大的差别，主要表现在下列五个方面： （ 1） 要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理性试验和复 杂的计算工作。 （ 2） 夹具的精度一般比工件的精度高 2 3倍。 （ 3） 夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操作习惯密切nts 21 结合。 （ 4） 夹具在一般情况下是单件制造的，没有重复制造的机会。通常要求夹具在投产时一次成功。 （ 5） 夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少。设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺性要求。 显然，注意这些问题是很重要的。这将有利于保证夹具的设计、制造质量。 3.7.2 机床夹具的设计要求 设计夹具时，应满足下列四项基本要求： （ 1） 保证工件的加工精度要求，即在机械 加工工艺系统中，夹具要满足以下 三项要求：工件在夹具中的正确定位；夹具在机床上的正确位置；刀具的正确位置。 （ 2） 保证工人的操作方便、安全。 （ 3） 达到加工的生产率要求。 （ 4） 满足夹具一定的使用寿命和经济性要求。 3.8 夹具设计方法和步骤 3.8.1 研究原始资料，明确设计任务 本次是 CA6140 车床开合螺母 52孔，根据任务说明书，采用 角铁式夹具 ，所以，夹具是安装在 主轴上的 。 3.8.2 夹具结构和方案的设计 夹具采用 滑块 夹紧 ，菱形销定位 。利用本夹具主要是铰 52 孔。孔 粗糙度为 1.6，精度微级。在本道工序加工时，考虑如何提高劳动的生产率降低生产强度，同时也要考虑精度问题。 3.9 切 削力及夹紧力计算 1.切削力计算： 首先选择切削所用的刀具，根据要求，选择刀具为 高速钢 W18Cr4V。刀具nts 22 有 关 参 数 如 下 ： 000 1510000 12800 85n00 2515 mmD 45 8Z zmma f /25.0 mma p 0.2 由参考文献机床夹具设计手册，可得镗削加工的切削力计算公式： PzppC zKBDfaCF 9.01.172.01.1 (4.1) 由参考文献机床夹具设计手册得： CF=310 对于合金钢： 55.0)190( HBK p (4.2) 取 HB63， 去 HB=200，即 1pK 所以 FC=3102.01.10.250.7245-1.1600.981=2187528.98(N) 垂直切削力 ： FCN=0.9FC=1968776(N) (4.3) 背向力： FP=0.55FC=1203140.9(N) 2.夹紧力计算： 夹紧力的计算公式为： WKWK 式中： KW 夹紧力 W 理论夹紧力 K 安全系数 安全系数 K 可按下式计算，由 (7.4)有： 6543210 KKKKKKKK 式 (4.4) 式中：60 KK为各种因素的安全系数，见 机床夹具设计手册表 121 可得： 式中：60 KK为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册表 121 可得： 25.20.10.13.12.10.12.12.1 K 所以 WK=KFC=4921940.205(N) (4.5) WK=KFCN=4429746(N) (4.6) WK=KFP=2707067.1(N) (4.7) 取最大值为 WK=4921940.205(N) 3.误差分析： 该夹具以定位板为主要的定位方式，为了满足公差要求，必须使加工误差小于其形位公差：与机床夹具有关的加工误差
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