夹具设计课程设计.doc

机械专用夹具设计 目录1.设计任务书1.1.概述1.2.设计的要求1.3.设计题目2.加工零件的简介2.1.加工的零件图2.2.加工零件的结构特点3.零件加工方案的选择3.1.零件的工艺分析3.2.工艺方案的确定3.2.1、确定毛坯的制造形式3.2.2、基面的选择3.2.3. 制定工艺路线3.2.4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3.2.5、确立切削用量及基本工时4. 零件夹具方案的选择4.1拟定定位方案和选择定位元件4.1.1.拟定定位方案4.1.2选择定位元件4.2.确定夹具类型5.夹紧方案的确定5.1.夹紧方案的选择5.2.夹紧力的估算6.夹具的结构设计7.夹具的使用说明8.设计小结参考文献1.设计任务书1.1概述在现代制造技术迅猛发展的今天，机床夹具无论在传统机床上还是在数控机床、加工中心上，仍是必不可少的重要工艺装备。通过机床夹具设计，不仅可养综合运用已学知识的能力而且可以得到工程设计的初步训练。1.2.设计的要求1.运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得的实际只是，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。2.培养结构设计能力，掌握结构设计的方法和步骤3.学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确的解决一个零件在加工中的加工基准的选择、定位、夹紧、加工方法选择以及合理安排工艺路线，保证零件的加工质量。4.进一步培养机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本技能。1.3.设计题目题目：“拔叉 （CA6140）”的夹具设计内容：铣直径为40mm上端面的立式铣床夹具设计（1）零件图 1张（2）夹具总装图 1张（3）夹具主要零件图 若干张（每个零件一张图）（4）课程设计说明书 1份2.加工零件的简介2.1.加工的零件图2.2.加工零件的作用及结构特点题所给的是CA6140车床上的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作用，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。零件上方的20mm的孔与操作机构相连，下方的50mm的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，两零件铸造为一体，加工时分开。拔叉零件的结构不是很规范因此在机床上使用通用夹具很难加工，所以需要设计专用夹具。3.定位方案的选择3.1. 零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：(1)、以22为中心的加工表面外直径为40mm的圆面这一组加工表面包括：22的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。下端有一个47的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。(2) 、以55为中心的加工表面这一组加工表面包括：55的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即55的孔上下两个端面与22的孔有垂直度要求。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组3.2.工艺规程设计3.2.1、确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑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，故选择铸件毛坯。3.2.2、基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 (1)、粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，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粗基准。根据这个基准选择原则，现选取22孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个40作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。(2)、精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。3.2.3. 制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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：工序一 以40外圆为粗基准，夹紧零件，粗铣22孔下端面。工序二 以40外圆为粗基准，夹紧零件，半精铣22孔下端面。工序三 以40外圆为粗基准，夹紧零件，精铣22孔下端面。工序四 以22孔下端面为精基准，粗铣22孔上端面。工序五 以22孔下端面为精基准，半精铣22孔上端面工序六 以22孔下端面为精基准，精铣22孔上端面，使其表面粗糙度为3.2。工序六 检查。3.2.4、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，硬度190210HB，毛坯重量2.2kg，生产类型大批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：(1)、外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（22，55端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5，取22，55端面长度余量均为2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 1mm精铣 0mm3.2.5、确立切削用量及基本工时工序一： 以40外圆为粗基准，粗铣22孔上下端面。(1)、加工条件：工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣22孔上下端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）、计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序二 精铣22孔上下端面。(1)、加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：精铣22上下端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）、计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。4. 零件夹具方案的选择4.1拟定定位方案和选择定位元件4.1.1夹紧方案的选择方案一：一面两销定位方案可用方案比较：定位方案：一面两销定位，利用R12圆柱体一个端面限制3个自由度，R7孔内放短销限制2个自由度，再利用档销限制一个自由度，完全定位。 方案二：91)下面为两种定位方案的图形;方案（一）方案（二）(2)最终选定的方案是：此方案使用加工时操作比较方便，且夹具简单，还有一定的通用性。示意图如下：4.1.2选择定位元件如图是V型块（一），它固定在夹具底座上，其v形面起固定零件的圆柱侧面的作用。如图是V型块（二），它用四个螺钉固定在垫片上，其v形面可以通过丝杆的运动，和固定的v形块一起，起固定和夹紧零件的作用。4.2.确定夹具类型5.夹紧方案的确定5.1. 夹具的结构设计 (1）夹具的组成:两个V形块，固定用的螺栓，移动活动V形块及其组件（如手柄）。 （2） 此道工序是要铣拨叉的40mm的平面，所以夹具要确保工件在加工过程中不会左右移动、摆动，根据；零件的形状设计了两个V形块夹紧的方案 用两个V形块从工件的两边进行夹紧定位，两个V形块限制了5个自由度满足加工的要求，一个V形块通过螺栓固定，另外一个V形块和螺栓连接，螺栓和手柄连接，转动手柄就可以移动V形块夹紧工件5.2.夹紧力的估算（1）V形块地夹紧力：切削力的大小：由公式估算大小:100N左右（水平方向上）,乘上安全系数1.5最后夹紧力大小设为：W=1.52.5100=375N.（2）螺栓的夹紧力： 螺栓必须为V形块提高375N的水平力。F=(K*W)/(f*z*i) i=1,z=4, 取f为：0.16，k=1.3 则F=761N故4个螺栓每个的预紧力F=761N6.夹具的使用说明 此夹具主要有两个V形块及其固定和附件组成。先安装要求把夹具安装好，通过调节移动V形块扩大间隙，然后放进工件，最后移动活动V形块加紧工件，就可以铣削上面的端面.示意图如下：7.设计小结参考文献、徐嘉元，曾家驹主编机械制造工艺学机械工业出版社97.82、赵家齐：机械制造工艺学课程设计指导书，机械工业出版社3、李益民主编：机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社4、艾兴 肖诗纲主编.切削用量简明手册. 机械工业出版社, 19945 、浦林祥主编.金属切削机床夹具设计手册.机械工业出版社, 19846、王启平主编机