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含CAD高清图纸、文档终稿 横拉杆接头加工工艺规程及加工螺纹孔夹具设计 螺纹孔【含CAD高清图纸、文档终稿】 拉杆 接头 加工 工艺 规程 螺纹 夹具 设计 CAD 图纸 文档

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0 / 39 20132013 届毕业设计说明书模板届毕业设计说明书模板 横拉杆接头加工工艺规程及加工螺纹孔夹具设计说明书横拉杆接头加工工艺规程及加工螺纹孔夹具设计说明书 系 、 部： 机械工程学院 学生姓名： 黄利明 指导教师： 刘安民 职称： 教授 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 机本 0905 班 完成时间： 2013-5-30 1 / 39摘 要本次设计是对汽车转向横拉杆右接头零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。汽车的转向横拉杆右接头零件主要加工表面是平面及孔。由加工工艺原则可知，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。所以本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以右接头 M52 螺纹孔作为精基准，以不加工外圆作为精基准作为精基准。主要加工工序安排是先以镗削 M52 螺纹孔做为其他面的定位基准，再以端面定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。整个加工过程均选用普通车床。关键关键词词 ：汽车转向横拉杆右接头 加工工艺 专用夹具 2 / 39ABSTRACTThis design is on the vehicle steering levers of joint parts processing technology of the right procedures and some process of special jig design. The car turned to horizontal bars right joint parts processing surface is flat and main hole. The processing technology, it is known that guarantee the principle in the plane of the machining accuracy than guarantee hole machining accuracy easy. So this design follow the principle of face first hole. And in the plane of the hole processing clear divided into rough machining and intensive processing stage in order to ensure that the processing accuracy. Benchmark choose the right joint M52 threaded hole as pure benchmark, with the benchmark as fine processing round as fine a benchmark. Main processing process arrangement is first to boring cut M52 threaded hole as the other position datum, again with end face positioning processing technology hole out. In the subsequent process in addition to the individual with the process are face and technology hole hole and other plane positioning processing. The whole process are chosen for ordinary lathe. Keywords The car turned to lever connectors Processing technology special fixture 3 / 39目录第一章 绪论.6第二章 零件分析.72.1 零件的作用 .72.2 零件的工艺分析 .72.2.1 以32圆柱体中心为基准的加工表面及36M螺纹孔.82.2.2 34孔中心为基准加工 M25X1.5HL-60.82.2.3 工艺过程设计所采取的相应措施.8第三章 工艺规程设计 .93.1 确定毛坯的制造形式 .93.1.1 基准面的选择 .93.2 制定工艺路线 .103.2.1 工艺线路方案一 .103.2.2 工艺路线方案二 .113.2.3 工艺方案的比较与分析.113.3 机械加工余量工艺尺寸及毛坯尺寸的确定.123.3.1 26孔、34螺纹孔.123.3.2 钻 4 孔10.133.3.3 钻23X80 孔底孔用于加工 M25X1.5HL-65 螺纹孔.133.3.4 车 M25X65 螺纹孔.143.4 确定切削用量及基本工时.143.4.1 工序加工34 孔的端面 1，用作为基准 1。以32 圆柱体和34 孔的端面 2 为定位基准，保证26. 027。 （如毛坯图二所以） 。.143.4.2 工序粗钻25 孔（毛坯孔为22） .153.4.3 工序粗镗34 孔台阶孔。粗镗至33.5。.153.4.4 工序精镗34 台阶孔、倒角 C2 和 R2。.163.4.6 工序 加工34 另外一端面 2（如毛坯图二所示）倒角 C2 和 R2.163.4.7 工序 车24 孔端面.173.4.8 工序 粗钻22X80 孔。.17 4 / 393.4.9 工序精镗24X70 孔。.173.4.10 工序 加工 M25X1.5HL-65 螺纹孔。.183.4.11 工序 钻四个孔10.183.5 小结（一） .19第四章 螺纹孔夹具设计 .204.1 定位基准的选择 .214.1.1 工件定位的基本原理：.214.2 定位原件的设计 .234.3 定位误差的分析 .264.4 夹紧力计算.264.4.1 加紧装置设计的基本要求.264.4.2 夹紧装置夹紧力的计算.274.54.5 对刀塞尺设计对刀塞尺设计 .284.64.6 夹具设计夹具设计.294.6.1 连接过渡盘设计 .29图 4-10：连接过渡盘结构 .304.6.24.6.2 夹具体设计夹具体设计 .304.74.7 小结（二）小结（二） .31第五章第五章 总结总结.32参考文献参考文献.33致谢致谢.34附表一 加工工序表 .35附图一 横拉杆接头零件图 .36附图二 钩型压板零件图 .37附图三 可换圆柱定位销零件图.38附图四 夹具结构图 .39 5 / 39第一章第一章 绪论绪论 机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的大部分部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，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，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要意义夹具从产生到现在，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。在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像前钢板弹簧吊环类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、 6 / 39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方向发展。机械制造工艺学毕业设计是我们学完了大学的全部基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行的一次对所学各基础课程的一次深入的综合性的总复习。也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行依稀适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后参加工作打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给与指教。第二章第二章 零件分析零件分析2.12.1 零件的作用零件的作用 题目所给定的零件是某型汽车转向横拉杆上的右接头，它位于横拉杆的右端。主要作用是传递扭矩，使梯形臂转动。零件有一个的孔和05. 034M36X1.5HL-6H，主要作用是连接横拉杆。还有一次 M25x1.5HL-60 的内螺纹孔，主要作用连接梯形臂。图一：主视图图二：B-B剖示图图二：剖示图 7 / 39 图 2-1：零件图2.22.2 零件的工艺分析零件的工艺分析转向横拉杆右接头这个零件从零件图上可以看出，它一共有两组加工表面，而这两组加工表面有一定的位置要求，以及端面 1 与32 圆柱体中心尺寸高度270.26 要保证。现将这两组加工表面分述如下：2.2.1 以32圆柱体中心为基准的加工表面及36M螺纹孔这一组表面34 的台阶孔和 M36X1.5HL-6H 螺纹及其倒角 C2 2.2.2 34孔中心为基准加工 M25X1.5HL-60这一组表面包括：孔及孔及其倒角和端面加工，270.26 的中心搞尺25M32寸以及 4 个12 深 10mm 的孔及其倒角。这一组加工表面之间没有太大的位置要求。而在这以上两组加工面中存在着相关的位置尺寸要求一定要注意考虑，以保证加工工艺规程设计的合理。2.2.3 工艺过程设计所采取的相应措施 由上分析可知，该零件的主要加工表面是孔加工，一般来说，为了保证两个孔中心之间的位置关系采取互为基准的方式加工。因此，对于该零件来说，加工过程中的主要问题是保证孔的中心位置加工精度以及孔系的位置精度。 该类零件的加工应遵循线面后孔的原则：即先加工零件的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。横拉杆接头的加工自然要遵循这个原则。这是因为平面的面积虽然不大，当也可用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，从而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面了提切去铸件表面的粗糙不平，为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及时调整，也有利于保护刀具。 8 / 39横拉杆接头零件的加工工艺过程应遵循粗精加工分开的原则，将孔于平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段，以保证孔系的加工精度。因此，在这里我们必须选择加工基准和和工艺规程设计是主要是以已加工面先行加工，之后再加工定位精度高的面。同时，注意加工顺序，保证省时、高效、合理。第三章第三章 工艺规程设计工艺规程设计3.13.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料为 45 钢，毛坯为铸造件，在柱体上有一个22 的底孔。零件在汽车转向系统中起的只是连接作用，所以受到只是普通载荷，因此选用铸件.由于零件为汽车标配件，所以年产量很大，已达成批加工条件，而且零的轮廓尺寸不大，可以一次浇注加工，零件的批量较大，所以可以制作专用模具，这从提高生产率，保证加工精度上的考虑都是可以的。3.1.13.1.1 基准面的选择基准面的选择 基面的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，生产率得以提高。负责，不但使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。 选择粗基准时。主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。具体选择时参考下列原则： 1 对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准。 2 . 对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。合理分配加工余量是指以下两点： （ 1 ）应保证各主要表面都有足够的加工余量。为满足这个要求，应选择毛坯余量最小的表面作为粗基准。 （ 2 ）对于工件上的某些重要表面（如导轨和重要孔等） ，为了尽可能使 9 / 39其表面加工余量均匀，则应选择重要表面作为粗基准。 3 粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只能使用一次，以免产生较大的定位误差。 4 选作粗基准的平面应平整，没有浇冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。对于横拉杆右接头这个零件来说，选择粗基准应以 32 表面用作定位，用一个v 型块定位 32 表面，消除用一对自动定心的窄口卡爪，夹持在 32 表面.y消除三个不定度，再用一个挡板挡在 22 圆柱一端消除两个不定zxy.zx.度，达到完全定位。对于精基准而言，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，如此不在重复。3.23.2 制定工艺路线制定工艺路线 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技术要求能得到合理的保证。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。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.2.1 工艺线路方案一工序 加工34 的端面 1，用作为基准 1（如毛坯图二所以）. 工序 粗钻24 孔 工序 粗镗34 孔台阶孔工序 精镗34 台阶孔、倒角 C2 和 R2工序 车M36X1.5HL-6H 螺纹 工序 加工34 另外一端面 2（如毛坯图二所示） 工序 车 24 孔端面(以基准 1 和 32 孔中心定位)工序 粗钻 22X80 孔工序 精镗 23X70 孔 及倒角 C2、R2工序 加工 M25X1.5HL-65 螺纹孔 10 / 39工序 钻四个孔 12工序 终检 3.2.2 工艺路线方案二工序 钻 M25X80 螺纹孔（以端面 1、2 及 32 孔中心为基准）工序 精镗螺纹孔7025X工序 车端面及倒角 C2、R2工序 精车 M25X1.5HL-65 螺纹孔 工序 钻四个孔 12 工序 钻孔.24 工序 车端面 2工序 粗镗台阶孔(以端面 2 和 31 孔中心为基准)34工序 精镗台阶孔以及倒角 C1、R2 34工序 镗 M36X1.5HL-20 螺纹工序 调头加工另一端面倒角 C1、R2工序终检3.2.3 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工端面 1 来做基准，然后在以 32 中心和端面 1 来加工 34；而方案二则是先以 32 和毛坯端面 1、2 来加工 M25 的。两相比较可以看出，先加工端面 1 可以更好的保证两孔之间的位置度好求，而且在工序上更加集中，减少了加工过程的装夹次数、节省时间。由于，毛坯有一个 22 的底孔，同时要保证尺寸 270.26mm，因此必须要用保证端面 1、2 的加工在前面。综上所诉，选取方案一来加工。最后加工路线确定如下：工序 加工34 孔的端面 1，用作为基准 1。以32 圆柱体和34孔的端面 2 为定位基准，保证尺寸 270.26（如毛坯图二所以） 。选用车床CA6140 工序 粗钻25 孔（毛坯孔为22） 。基准同上。选用车床 CA6140 11 / 39 工序 粗镗34 孔台阶孔。粗镗至33.5。选用车床 CA6140工序 精镗34 台阶孔、倒角 C2 和 R2。选用车床 CA6140工序 车M36X1.5HL-6H 螺纹选用车床 CA6140 工序 加工34 另外一端面 2（如毛坯图二所示）倒角 C2 和 R2。选用车床 CA6140 工序 车 24 孔端面。以基准 1 和 32 孔中心定位。选用车床 CA6140工序 粗钻 22X80 孔。选用车床 CA6140工序 精镗 23X70 孔 。及倒角 C2、R2 选用车床 CA6140工序 加工 M25X1.5HL-65 螺纹孔。选用车床 CA6140工序 钻四个孔 12，以端面 1、2 和 32 端面和外表面为定位基准。选用 Z535 立铣钻床。工序 终检 3.33.3 机械加工余量工艺尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量工艺尺寸及毛坯尺寸的确定转向横拉杆接头零件材料为铸铁，生产类型为成批生产。采用铸件生产毛坯，成批生产。根据机械加工余量手册选取公差等级为 11-13，铸件公差数值为 5，加工余量等级为 J，加工余量为 4.5-5.5.铸造孔的最小孔径为，最小22壁厚为 6mm。圆柱体端面余量分别为 1mm,即为 48mm。圆柱体部分端面4432余量为 1mm,即中心线到圆柱体端面距离为 109mm。4432根据资料及加工工艺确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛柸尺寸如下图二所示；3.3.1 26孔、34螺纹孔孔为通孔以及加工台阶孔和 M36 螺纹孔的初加工孔，精度要求并不2634是太高，先在钻到再粗加工即可。螺纹孔要用来做定位面，选取 H7262434的精度要求，而且是铸造孔，参照手册分别选取选取；孔 粗钻至 2426 镗至26 12 / 3934 孔 粗镗至 33.534 孔 精镗至 34毛坯图一毛坯图二端面端面 图 3-1：零件毛坯图3.3.2 钻 4 孔10这四个孔是用来装定位销，所以也没有精度要求，钻 9.6 钻孔至 103.3.3 钻23X80 孔底孔用于加工 M25X1.5HL-65 螺纹孔要求为 圆柱外表和端面定位，毛柸没有留有铸造孔。孔的精度介3244于 IT7-IT8 之间。参照手册确定工序及其余量为；钻孔； 15二次钻孔： 21.8扩孔： 8 .22铰孔： 23 13 / 393.3.4 车 M25X65 螺纹孔先倒角 C2，再车螺纹 M25X1.5HL-65。3.4 确定切削用量及基本工时3.4.1 工序加工34 孔的端面 1，用作为基准 1。以32 圆柱体和34 孔的端面 2 为定位基准，保证26. 027。 （如毛坯图二所以） 。1、加工条件工件材料：45 钢正火，b=0.6GPa、锻造。加工要求：以32 圆柱体和34 孔的端面 2 为定位基准，保证。26. 027机床：CA6140 卧式车床。刀具：刀片材料 YT15,刀杆尺寸 16X258m,r=90，。=1.5，。=12，=0.5mm.计算切削用量：端面余量为 1mm。长度加工公差等级按 IT12 级，取-0.46mm.1）进给量 f 根据切削用量简明手册 （第 3 版） （以下简称切削手册 ）表 1.4，当刀杆尺寸为 16X25mm,ap 3mm 以及工件直径为 44mm 时 f=0.40.5mm/r按 CA6140 车床说明书（见切削手册表 1.31）取 f=0.45mm/r2)计算切削速度 按切削手册表 1.21，切削速度计算公式为（寿命选T=60min） c=v(m/min)其中： Cv=242，xv=0.15，yv=0.35,m=0.2.修正系数见切削手册表1.28，既 ， ,所以 vc=115.5(m/min) 14 / 393)确定机床主轴转速 =(r/min) 按机床说明书（见工艺手册表 4.2-8）与 566r/相近的机床转速为560r/min 和 450r/min。现取 560r/min。若取 450r/min 则速度损失太大。 所以实际切削速度 v=122m/min。4）切削工时，按工艺手册表 6.2-1。 l=1(min),=2mm，=0，=0 =i=0.069(min)3.4.2 工序粗钻25 孔（毛坯孔为22） f =0.41mm/r 见（切削手册表 2.7） v=12.25m/min 见（切削手册表 2.13 及表 2.14，按 5类加工性考虑。 =155(r/min)按机床选取=136r/min(按工艺手册表 4.2-12)所以实际切削速度 v=10.68(m/min)切削工时 t=1(min)其中：切入 l1=10mm,切出 l2=2mm,l=44mm3.4.3 工序粗镗34 孔台阶孔。粗镗至33.5。1.粗镗至 33.5=0.1mm/rf=800r/min(13.5r/s)n=90m/min(2.03m/s)v切削工时=44mm =10mm =2mml1l2l 15 / 39=31.92s(0.53min)nflllim211 . 06 .16210443.4.4 工序精镗34 台阶孔、倒角 C2 和 R2。精镗孔至 34mm。=0.07mm/rf=1000r/min(16.5r/s)n=40.32m/min(0.672m/s)v切削工时=44mm =10mm =2mml1l2l=45.88s(0.76min)nflllim2107. 05 .16210443.4.5 工序 车M36X1.5HL-6H 螺纹 =0.1mm/rf=1000r/min(16.5r/s)n=122.2m/min(2.03m/s)v切削工时=17mm =1mm =2mml1l2l=0.833minnflllim211 . 06 .1612173.4.6 工序 加工34 另外一端面 2（如毛坯图二所示）倒角 C2 和 R2=0.1mm/rf=1000r/min(16.5r/s)n=122.2m/min(2.03m/s)v 16 / 39切削工时l=1(min),=2mm，=0，=0 =i=0.069(min)3.4.7 工序 车24 孔端面=0.1mm/rf=1000r/min(16.5r/s)n=122.2m/min(2.03m/s)v切削工时l=109-108=1(min),=2mm，=0，=0 =i=0.045（min)3.4.8 工序 粗钻22X80 孔。f =0.41mm/r 见（切削手册表 2.7） v=12.25m/min 见（切削手册表 2.13 及表 2.14，按 5类加工性考虑。 =155(r/min)按机床选取=125r/min(按工艺手册表 4.2-12)所以实际切削速度 v=10.68(m/min)切削工时 t=1.64(min)3.4.9 工序精镗24X70 孔。=0.07mm/rf=1000r/min(16.5r/s)n=40.32m/min(0.672m/s)v 17 / 39切削工时=70mm =10mm =0mml1l2l=45.88s(0.76min)nflllim2107. 05 .16010703.4.10 工序 加工 M25X1.5HL-65 螺纹孔。=0.1mm/rf=1000r/min(16.5r/s)n=122.2m/min(2.03m/s)v切削工时=65mm =10mm =0mml1l2l=0.833minnflllim211 . 06 .16010653.4.11 工序 钻四个孔10 1.选择钻头选择高速麻花钻头，其钻头，标准钻头8 . 92.选择切削用量1）选择进给量 f 钻头直径 13-16.材料硬度小于 800MPa，所以选择进给量为 0.31-0.37.由于 l/d=35/14.5=2.4 故孔深修正系数选取 1.0，则 f=0.31-0.37mm/r，根据钻床说明书选取 f=0.36mm/r。由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻通时停止自动进给改为手动进给。 决定钻头的磨顿标准及寿命 当钻头直径为 14.5 时，钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm，寿命T=45min。2）决定切削速度 18 / 39普通处理的 45 钢，加工性属 6 类。f=0，36mm/r，双横刃磨的钻头，d=14.5mm 时，=14mm/mincv切削速度的修正系数为0 . 1.85. 0.0 . 1, 0 . 1bvivcvTvKKKKm/min9 .110 . 185. 00 . 10 . 114vtkvvmin/36.2615 .1414. 39 .1110001000rdvn根据钻 Z235 立式钻床说明书，可考虑选择 n=272r/min，但因选择的转速计算较高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取 f=0.28.3）计算基本工时nfLtm式中。l=35，入切量和超切量=8mm 故ylLy=0.56minnfLtm28. 0272835最后，将以上工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见附表 13.53.5 小结小结（一）（一） 零件加工工艺规程制定必须要先了解零件（横拉杆接头）的工作环境，选择合适的材料及材料的处理方式。之后，确定了零件的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸后，就可以对零件的工艺路线进行分析，制定出几套工艺方案，然后对这几套方案进行分析比较，选择最优的方案。优良的加工工艺是能否生产出合格，优质零件的必要前提，所以对加工工艺的设计十分重要，设计时要反复的比较，选择最优方案。注意事项：1）根据零件图的要求来选取地位基准和加工基准。尤其注意起关键的位置度要求，尺寸要求以及表面粗糙度要求。2）制定加工工序时，必须要按基准选取的原则及工艺集中原则来合理安排 19 / 39工序，提高加工效率。3）选择切削用量是必须要根据切削余量和材料的性质来合理选择。 （在镗孔时，必须要注意底孔的大小来选择刀杆的大小）我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下：清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆分为两体时无此问题,。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角 R。端面与外圆定位时，与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等)加工的夹具时，会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的系列产品零件夹具时，为了降低生产成本,提高夹具的利用率，往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。第四章第四章 螺纹孔夹具设计螺纹孔夹具设计本次设计零件横拉杆接头，为接头类零件注意在车床上加工。而螺纹口加工时再卧式车床上加工的，夹具采用的是角铁式车床夹具。下面先介绍下车床夹具的类型和角铁车床夹具的特点。车床夹具的类型车床夹具的种类繁多， 主要有下列五种类型：心轴类车床夹具、角铁式车床夹具、圆盘类车床夹具、卡盘式车床夹具、特种用途车床夹具。角铁式车床夹具用于复杂零件的加工中。其特点是夹具体为角铁形，工装夹在角铁面上。角铁面与夹具中心轴线相平行，如工件主要定位基准是平面，则夹具就能满足加工面的中心距尺寸要求。这类夹具可装夹泵体、接头、壳体、箱体、支架、杠杆、三通管、轴座等复杂零件。而机床夹具的设计特点主要有下面八个方面。1）要有较短的设计周期和制造周期，以满足企业生产要求。由于市场环境 20 / 39是的企业之间的竞争加剧产品的更新换代加快。以此，能否缩短设备的制造周期对企业的生存发展十分重要。2）夹具的低成本设计，以降低夹具的成本。3）夹具的柔性化设计，以提高夹具在现代机械制造中适应性。4）夹具的制造精度一般比工件的加工精度高 23 倍。5）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。6）在一般情况下，夹具是单件制造，没有重复制造的机会。一般没有条件对夹具进行原理实验和复杂的计算工作。通常要求夹具在投产时一次成功。7）夹具的社会协调制造条件较差，特别是商品化的元件较少。设计者要熟悉夹具结构和夹具的制造方法，以满足设计要求。8）目前，专用夹具已形成系统设计原理。设计时，务必多参考有关设计资料和经验。4.14.1 定位基准的选择定位基准的选择4.1.14.1.1 工件定位的基本原理：工件定位的基本原理：使用夹具加工工件有多种加工要求，其主要是满足工件被加工表面的工序尺寸和位置精度要求。为此，必须保证工件在加工过程中相对机床切削成形远动有准确的位置。从夹具保证加工精度的原理可以知道，工件的定位是其中极为重要的一个环节。1)首先必须要明确工件在夹具中定位的任务:工件的定位原理、定位形式、定位元件设计、定位误差计算、定位设计的方法和步骤。2）定位与夹紧力的关系是装夹工件的两个有关系的过程。在工件使用定位元件定位以后，工件在夹具中的位置即被确定。为了是工件在切削力、重力、离心力等外力作用下能保持既定的位置不变，通常需要使用夹紧机构在妥善地夹紧工件，即工件固定。3）定位基准的选择是定位设计的一个很重要的因素。工件的定位基准一旦被确定，则其方案也就基本确定。通常，定位基准是在工艺规程中确定的，故 21 / 39定位设计是，应按工艺规程选择定位基准。4.1.2 定位设计的基本原则：1) 遵循基准重合原则 示定位基准与工序基准重合。在多工序加工时，还应该遵循基准统一原则，具有一定的定位精度。但有时考虑到实际情况，定位基准也可以不选用工序基准。2) 合理选择主要定位基准 主要定位基准应该有比较大的支撑面，较高的精度。3) 装夹方便 便于工件的装夹和加工，并使夹具结构简单。横拉杆定位基准的选择如下：图 4-1 所示为用于加工横拉杆接头的角铁式车床夹具。图 4-2 所示为横拉杆接头零件工序简图，其中已加工面为 mm 孔、M36X1.5-6H 螺纹孔及两端面。加工 M24X1.5HL-6H 螺纹孔的要求是：其轴线与 mm 孔轴线相互垂直，中心距尺寸为（270.26）mm;定位基准为孔、端面及外圆柱面。定位分别如图 4-1 所示。 图 4-1：夹具立体图 22 / 39图一：主视图图二：剖示图 图 4-2：工序简图4.2 定位原件的设计定位原件的设计由上面的分析可知道，M24X1.5HL-6H 螺纹孔轴线与 mm 孔轴线相互垂直，中心距尺寸为（270.26）mm。在这里必须要保证垂直度和相关的尺寸要求，我在这里选用可换式圆柱定位销来定位。同时配合使用台阶定位面来保证尺寸精度要求。其中可换式圆柱定位销采用国标系列（JB/T8014.3-1999）A 型，D=34。台阶定位面采用非标自行设计。具体尺寸如图 4-3、4-4 所示图 4-3 可换式圆柱定位销 23 / 39表 1 可换式圆柱定位销参数DHdd 1D1LL1h h 1Bb b118603072382035807085304040504518220-0.031M16M20-9520253D-36845图 4-4：台阶定位面在固定44 圆柱体上端面，采用钩型压板来加紧（JB/T 8012 1-1999）如图 4-5 所示。 24 / 39图 4-5：钩型压板而32 圆柱表面的加紧采摆动压板，自行设计要满足夹紧力的要求。如图4-6 所示。图 4-6：摆动压板链接块和杠杆也是自行设计的，能够提供足够的夹紧力给摆动压板即可。其机构如图 4-7 所示。 25 / 39图 4-7：链接块和杠杆4.3 定位误差的分析定位误差的分析1、圆柱销定位误差计算已知圆柱销尺寸为，而孔的直径为。1）基准不重合误差 由于定位基准与工序基准不重合而造成的定位误差 =0.0405(mm)2）基准位移误差=+0.031+0.05+0=0.81(mm)式中 定位最大配合间隙（mm） ； 工件定位基准孔的直径公差（mm） ； 圆柱销的直径公差（mm） ； 定位所需最小间隙，有设计时确定（mm） ；2、M25 螺纹孔中心与端面 1 的定位位差计算：已知台阶定位面保证 M25 螺纹孔中心尺寸为 270.08、而零件图要求是270.26。 =0.26-0.08=0.18（mm）4.4 夹紧力计算夹紧力计算4.4.14.4.1 加紧装置设计的基本要求加紧装置设计的基本要求1、具有合适的夹紧力 26 / 39对加紧力的要求主要有以下四点：1） 在加紧过程中，不得改变工件定位后所占据的准确位置，以免影响加工精度。2） 在加工时，工件不得松动或脱落。3） 减少加紧变形对加工精度的影响。4） 防止工件在加工时发生振动。2、具有一定的增力比增力比是夹紧机构的重要特性夹紧力与原始力之比称为增力比，有下式表示 =式中 增力比 夹紧力（N） 原始力（N）增力比越大，夹装置的性能就越佳。3、具有自锁性自锁性是指在夹紧工件且原始力消失后，在夹紧机构在摩擦力作用下，仍能保持对工件夹紧的性能。夹紧机构的自锁性，是满足夹紧可靠性要求的特性，故自锁性是夹紧机构的安全性指标。4、操作方便、省力装卸工件方便、省力，无障碍，有利于降低人工的劳动强度；有利于缩短辅助时间，提高劳动生产率。5、夹具的低成本设计通常，夹紧装置这部分成本较高的，应该注意夹具的低成本设计，是制造企业获得良好的经济效益。4.4.24.4.2 夹紧装置夹紧力的计算夹紧装置夹紧力的计算1、带肩螺母及钩型压板部分的夹紧力计算这部分是拧动带肩螺母来夹紧钩型压板将零件端面 2 夹紧。主要是螺旋夹紧机构夹紧。采用螺旋夹紧，选择螺纹直径 25mm，螺距 2 mm 用扳手带肩螺母。通过查表 2 可知： 27 / 39 螺旋装置产生的压紧力为 1=8060N在作用下完全可以夹紧端面 2。表 2：螺旋夹紧装置夹紧力名称螺纹公称直径 d/mm螺纹中径d/mm手柄长度L/mm手柄上的作用力 FQ/N产生的夹紧力/N用扳手的带肩螺母2018.37624010080602、计算摆动卡爪的夹紧力螺旋装置产生的夹紧力通过压紧钩型卡爪的同时也在压缩内部的弹簧，力由弹簧传递到连接块，使连接块带动杠杆向上移动，而楔块向下移动，从而带动摆动卡爪夹紧32 圆柱表面。其杠杆结构如图 4-8 所示。由 1=0.806KN,杠杆两部分尺寸为 L1=45,L2=30,则有 F1=1.209KN。再由楔块传递力使摆动卡爪夹紧。其楔块的夹角为 30，则有 F2=F1sin30=12.09X0.5=0.6045KN有摆动卡爪的结构可以计算出其最终夹紧力为 F3,则 F3=F2X29/19=0.922KN最终夹紧力为 0.922KN，其增力比为 1.142。考虑到32 圆柱表面实际为孔壁类零件，其夹紧力不宜过大，因此，该结构满足加工时夹紧力的要求。图 4-8：杠杆结构4.54.5 对刀塞尺设计对刀塞尺设计 28 / 39对刀塞尺可以有查手册可知，如图 4-9 所示：图 4-9 对刀塞尺选择4.64.6 夹具设计夹具设计 机床夹具设计是一个集零件工艺分析、机床选择及夹具体设计的过程。在分析零件加工工艺是必须要注意到零件图要求的关键尺寸精度、位置形状要求，以为机床选择和夹具体具体设计提供依据。 本课题的零件加工工艺分析及机床选择在先前已经过了分析，下面就机床夹具体设计做分析。 在本次课题中夹具体设计分为三个部分进行的，即：连接过渡盘设计、夹具体设计、夹紧机构设计。4.6.1 连接过渡盘设计 根据选用的机床型号：CA6140,其主轴的相关参数来设计。具体如下:床体机本尺寸参数：床身回转直径：400mm，最大工件长度:750/650mm,主轴孔径/主轴孔前端锥度:52mm/1:20。根据主轴尺寸设计连接过渡盘，过渡盘与主轴配合采用基孔制， 29 / 39在过渡盘与夹具体配合采用 H7/h6 配合。其结构图 4-10 所示：图 4-10：连接过渡盘结构4.6.24.6.2 夹具体设计夹具体设计由于这部分机构比较复杂，有缺乏参数依据，因此在设计过程中先要对夹紧力估算，以及一些定位元件，夹紧元件的选取（因为它们许多是国标系列的） 。这样在这些国标元件和零件加工图的要求来确定夹具体的基本结构和尺寸。 在本次课程中夹具主体盘和角铁支撑架结构两部分。在夹具体主体盘设计是主要是根据过渡盘尺寸来设计，再次不做过多说明。主要是角铁支撑架结构设计说明，其结构图如图 4-11 所示。 30 / 39图 2-11：夹具体机构图 夹具体的壁厚去 2015mm,其具体取值根据定位元件以及满足夹紧要求来定。其实在角铁支撑架和夹具主体盘之间采用组合焊接的方法加工，而角铁支撑架采用铸造和机加工，在保证角铁支撑架焊接定位是采用定位销定位再焊接，保证尺寸 270.08。4.6.3 夹紧机构设计夹紧机构主要是采用国标件和夹紧力要求来设计，同时也影响到夹具体的部分细节修改。在本课程设计中的夹紧机构主要用以下几部分组成：钩型压板、带肩螺母、拉杆、弹簧、联接块、杠杆、楔块、摆动卡爪。主要零件的结构在前面已经说明过来，在这里主要对其传动夹紧力过程说明。 扳手拧动带肩螺母，通过钩型压板压紧零件端面 1，同时在弹簧作用下，拉杆和联接块向上移动，再通过杠杆带动楔块向下移动，从而是摆动卡爪夹紧零件32 圆柱体表面。4.74.7 小结（二）小结（二）角铁类车床夹具设计过程中有许多地方引发了我的思考，比如所谓的非标设计其实也是在受到一些标准件影响，可能小到一颗螺丝钉，因为也许它给你降低了生产成本。当然这不是主要的启发，在设计过程值得注意的主要问题有以下几个。1）夹具类型的选择 在选择设计何种夹具时必须要考虑前面的加工工艺，在夹具设计是要保证夹具的作用可以保证加工工序集中。2）夹具设计前的夹紧力估算 在设计夹具具体结构是必须要先估算夹紧力的大小，并结合零件加工的尺寸、精度要求来设计。同时在设计夹紧机构是还要考虑夹具体是否合理来对夹具体进行修正。3）注意国标件的选择和使用 在设计过程中国标件的选择不仅是节省了设计时间也降低了加工制造成本，最主要是使结构更合理。 31 / 39第五章第五章 总结总结本次设计是大学里面最后一次设计，在这过程中我重新温习了一遍大学的专业课程。我找了一家非标设备生产公司，在夹具设计里面让我对非标设计有了一个新的认识。加工其实有很多的工艺路线，在制作加工工艺时必须要考虑到加工的效率。而制作加工工艺的前提是对零件对的仔细分析，以及对各种加工生产设备性能的了解。因此，作为一个设计人员对零件机加工的设备及使用性能要有一个全面的了解。作为一名即将进入工作岗位的毕业生，我会牢记一切要从基层做起，只有亲身体验才能转化智慧。在夹具设计过程中，我明白了机械设计的世界里没有异想天开，只有严谨慎密，滴水不漏。在以前我们看到各种电影里面的新式装备和高科技武器总是感叹外国人聪明，其实大可不必，我们只是确少认识和基本的研究而已。中国起步晚，但是起点高，因此，我们的机遇很多。当然前提是我们要敢于承担起自己的责任。夹具设计其实是一个很系统的、基础性的设计，它不仅仅是一个夹具体的设计，它还要计算夹紧力、传动力的方式、加工可靠性的分析等等。尤其在传动方式和夹紧力计算发面，在以后的工作中也十分重要，为这关系到一个夹具的可用性能的高低。 32 / 39参考文献参考文献1 李旦等， 机床专用夹具图册 ，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005。2 孙已德， 机床夹具图册 ，北京：机械工业出版社，1984。3 何玉林， 机械制图 ，重庆：重庆大学出版社，1983。4 机械工程基础与通用标准实用丛书编委会， 形状和位置公差 ，北京：中国计划出版社，2004。5 淘济贤等， 机床夹具设计 ，北京：机械工业出版社，1986。6 李洪， 机械加工工艺师手册 ，北京：机械工业出版社，1990。7 机械设计手册编委会， 机械设计手册卷 4 ，北京：机械工业出版社，1998。8 东北重型机械学院， 机床夹具设计手册 ，上海：上海科学技术出版社，1979。9 贺光谊等， 画法几何及机械制图 ，重庆：重庆大学出版社，1994。10 丁骏一， 典型零件制造工艺 ，北京：机械工业出版社,1989。11 孙丽媛， 机械制造工艺及专用