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机械毕业设计全套

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GY02-025@CA6140开合螺母工艺工装设计,机械毕业设计全套

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1 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。 nts2 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。 nts3 2. 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT15-33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。 nts4 . 清砂。 .涂漆。 .划线。 .铣燕尾及空刀槽。 .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。 .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。 . 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。 nts5 .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 HT15-33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 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； nts6 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：铣燕尾及空刀槽 2.6.1 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） 2.6.2 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） 2.6.3 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） nts7 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） 2.6.4 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） 2.6.5 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 nts8 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 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 nts9 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 钻 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） 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 nts10 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 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） nts11 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） 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） nts12 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 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 nts13 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 .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） nts14 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。 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。 nts15 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。 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； nts16 （ 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。 nts17 （ 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 12孔及磨燕尾，根据任务说明书，采用摇臂钻床和平面磨床，所以，夹具是安装在工件台上的。 3.8.2 夹具结构和方案的设计 对于摇臂钻床上使用的夹具采用偏心轮夹紧。利用本夹具主要是钻、扩铰两孔。这两孔粗糙度为 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 钻削力及夹紧力计算 刀具：直炳麻花钻 11mm M=CM doXM fYmm KM 10-3 =225.63 112 0.250.8 10-3=6.83N m F=CF.dOXF.fyF.KF， 由表 （ 1-3-36）， CF=588.60， yf=0.8， xF=1， F=588.60 11 0.25 0.8 1.0=1618.65N 当 HB=15-33 时，查表 （ 1-1-36）中 3 休 正系数 K料 M=K料 F=（ 150190） 0.6=0.9 实际切削扭矩及轴向力 F 为： M=6.83x0.9=6.147（ N m） ， F=1618.65 0.9=1456.785（ N） 切削功率为： PM=2 M n 10 -3=2 3.14 6.147 13.6 10 -3=0.525（ KW） 偏心夹紧时，夹紧力公式为： W0= s i n c o sQLu R r e u K Q L N ） （ ）W0：偏心夹紧时的夹紧力（ N） ； Q：作用在手柄上的作用力（ N）； L：力臂长（ mm）； nts18 u：摩擦因数（ tg 1 =tg 2 =u）； R：偏心轮半径（ mm）； E：偏心量（ mm）； r：转轴半径 ：偏心轮几何中心与转动中心联线和几何中心与夹紧点联线间的夹角（ ）； 1 2 3 4s s s s s ； s1=0.3mm（ 1-2-33） ， s2=0.1mm （ 1-2-33）， s3=0.1mm， s4=0.2mm， s=0.3+0.1+0.1+0.2=0.7mm； 偏心轮工作段为 1 2 为 150 180， 偏心量：偏心量：偏心量：120 . 7 1 . 4c o s c o s c o s 1 5 0 c o s 1 8 0se m m m m （ ） ， 偏心轮直径 D （ 1420） e， 转轴直径： d 0.25， D=0.2525=6.25mm， W0= s i n c o sQLu R r e u K Q L N ） （ ）=10070x0.43=3010N nts19 4. 夹具总图的绘制 一、 总图应该遵循机械制图国家标准绘制，图形大小的比例尽量取 1： 1，为求使绘制的夹具总图有良好的直观性，如果工件过大的时候选用 1： 2等缩小比例，过小时取 2：1的比例； 二、 图中应该以最少数量视图清楚地表示出夹具的工作原理和结果，表示各 种元件或者装置之间的位置关系等； 三、 的顺序：先用点划线绘出工件的轮廓 ，外形及定位基准，并用网状线显示出加工余量；把工件轮廓视为透明体，然后按着工件的形状及位置依次画出定位、导向、夹紧及其他元件或者装置的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个完整的夹具； 四、夹具总图上标注出零件编号，按规定要求填写标题栏和明细表； 五、确定并标注有尺寸和夹具技术要求。 如图所示。 nts20 5. 机床夹具的发展 回顾夹具 6的历史，它是来源于以大量生产为基础的呼唤性零件的加工。 夹具最早出现于 1798 年，当时作为大量生产方式的创造者而名列前茅的“惠特尼”公司接受了美国政府订购的三年间制造一 万支步枪的合同，把原来靠手工操作的步枪枪管锻件，由一个人从头到尾制造下来的方式改为雇用熟练工人进行简单操作、制造，使用了一系列夹具，使 5 步枪按时交货。 继而在 1853年“科尔特”根据互换性方式建造了大型兵工厂，据说把涉及 1400台机床的大部分作成了专用机床，并花费与机械设备的数量相同的费用，消耗在制造刀具和夹具上。这样通过使用刀具和夹具才使制造有互换性的零件成为可能。同时还简化了操作，为后来向大量生产的发展准备了条件。 第二次世界大战时期，世界机床技术的发展在很大程度上受军火生产多影响，战前用于生产汽车、无 线电、民用产品的大量技术，在战时广泛移用于军需品的产品。为了提高生产率，应付熟练技术工人的不足，机床夹具得到了更大的发展。 1920年，世界第一部几少夹具的书籍在德国出版。 夹具从产生到现在，大约可分为以下三个阶段：第一阶段主要表现在夹具与人的结合上，这时夹具只是作为人的单纯的辅助工具，使加工过程加速和趋于完善，生产率得到提高；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的技机能发生变化，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件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 .夹具在机械加工中的作用已如前面所述 . 在近几十年中 ,夹具的基本组成部分并无明显变化 ,但随着机械工艺的迅速发展 ,对产品品种和生产率提出了愈来愈高的要求 ,使多品种、中小批生产成为机械工业生产的主流 ,为了适应机械工业这种发展的趋势 ,必然对机床夹具提出更高的要求 .它主要表现在如下几方面 : i. 机床夹具的“三化”工作 为了加速新产品的投产 ,简化设计工作 ,加速工艺装备的准备工作 ,以获取良好的技术经济效果 ,必须重视机床夹具的标准化、系列化和 通用化工作 .标准化是多样化、自动化的前提 ,世界许多国家不但制定了组合夹具的标准 .苏联、美国、英国、民主德国、日nts21 本等国还制定了专用和通用可调夹具的标准 .大大达到了夹具设计和制造的劳动量 ,为组织专用夹具零部件的集中大量生产创造了有利条件 . 目前各国都在尽量减少专用夹具的比重，积极采用各类标准的通用夹具，逐渐扩大标准件、通用件的使用范围。 ii. 大力研制推广使用新型机床夹具 1.单件、小批生产或新产品试制中，应推广使用组合夹具和半组合夹具。 2.在多品种、中小批生产中，应大力推广使用可调夹具，尤其是成组夹具。 iii. 高夹具的机械化、自动化水平 提高生产率是社会生产的一项经常的、一贯的要求，近几十年来，高小、自动化夹具得到了迅速地发转，主要原因是，一方面由于书空机床、组合机床及其它高小自动化机床的出现，要求夹具能适应机床的要求，才能更好地发挥机床的作用。另一方面，由于采用高速强力切削，机动时间得到了响应地缩短，但劳动生产率并未因此得到明显地提高，其原因就在于辅助时间没有减少不多。因此，只有采用高小机械化与自动化夹具，才能使生产力厂得以进一步大幅度提高。 a) 制高精度机床夹具 目前，机械制造工艺普遍朝精密化的方向发 展。对精度要求较高的零件，除选用精密的机床外，尚需采用一些精密的夹具。 b) 展计算机辅助机床夹具设计的眼界工作 为了提高机床家具设计的质量与书牍，在机床夹具亿个度微的标准化、系列化和通用化的基础上，过外已可以用计算机进行机床夹具的设计工作。计算机辅助机床夹具设计乃是整个计算机辅助设计（ CAD）的一个组成部分。计算机辅助机床夹具设计可以做到：哟功能标准化的夹具元件组成的专用夹具的设计；用标准化、规格化的夹具基体和调整件组成的成组夹具的设计；组合夹具的组装设计。 用计算机辅助机床夹具设计的最主要 优点就在于：用计算机控制设计程序，哟功能自动绘图机来自动进行绘图，大大加快了设计速度，大大加速了工艺准备工作，缩短了生产准备周期；同时在设计过程中，根据需要可在光笔图象显示仪上随时显示所设计的方案图象，并且可用光笔进行实地修改，以达到夹具设计的最佳化。 c) 开展机床夹具设计中有关问题的研究 除上面 谈到的一些问题在机床夹具设计中需要加以研究之外，还有一些问题需要进一步加强眼界，以便更好地设计机床夹具。这些问题有：夹具设计中误差（定位误差、nts22 夹紧误差等）的综合分析；高精度零件检验夹具设计；夹具磨损极限的合理制定；夹 具设计与制造工时定额的确定；夹具最佳标准件的确定；夹具设计中的尺寸与形