【工装夹具类】CA6140车床拨叉工艺及拉25H7花键槽夹具设计
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工装
夹具
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25
h7
花键
设计
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【工装夹具类】CA6140车床拨叉工艺及拉25H7花键槽夹具设计,工装,夹具,ca6140,车床,工艺,25,h7,花键,设计
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在上道工序中（即加工花键底孔）与该工序的定位方案相同，即采用底面、左侧面及上顶面 3 个面进行定位。 左侧面有 2 个定位块进行定位，可控制零件的Y 移动、 X 转动、 Z 转动三个自由度，上顶面有 1 个定位块进行定位，可控制零件的 Z 移动、 Y 转动两个自由度，底面通过夹具体凸台进行定位，可控制零件的X 移动 1 个自由度。 采用螺栓压紧机构进行压紧，即采用用螺栓推动压紧块，压零件的侧面。 首先将压紧支座及螺栓、下安装块及定位块、后安装块及定位块等零部件安装到夹具体上。然后将夹具的 50 孔与机床上的导向套进行配合安装，并通过 在安装工件时，首先需要将夹具定位块的各个表面吹干净，然后将定位面与定位块相贴合，采用六角套筒扳手拧紧螺栓即可。 （论文） 摘 要 I 摘 要 此次设计任务是 对 拨叉 C 零件的加工工艺、夹具以 及拉刀设计， 该工件 由于上端面和底槽均与花键孔中心有位置关系，因此在工序安排上，先加工花键孔，再通过花键孔定位加工底槽和上端面，最后攻螺纹孔，其中各种夹具均采用专用夹具，由于该零件的尺寸小，所需的夹紧力不大，因此都采用手动夹紧，它的机构设计简单、方便，且满足夹紧要求。在设计拉刀时， 根据 零件材料、切削余量等，选择并计算拉刀的各种参数，如拉刀的 容屑槽 、拉刀齿升量、拉刀齿型及齿数等 并根据这些参数画出拉刀工作图 。 关键词 拨叉 C， 加工 工艺 ，定位 ，夹紧 ，拉 刀 （论文） I is to of ,of to of to of is in a to is to of as,of of of of so on,of , （论文） 1 绪论 3 目录 摘 要 . I . 绪论 . 5 2 拨叉 C 的分析 . 6 叉 C 的作用 . 6 叉 C 的工艺分析 . 6 叉 C 的工艺要求 . 6 坯的选择 . 7 章总结 . 7 3 工艺规程设计 . 8 工工艺过程 . 8 定各表面加工方案 . 8 择加工方法时，需考虑的因素 . 8 的加工 . 8 的加工 . 9 的加工 . 9 定定位基准 . 9 基准的选择 . 9 基准选择的原则 . 10 艺路线的拟订 . 10 序的合理组合 . 10 序的集中与分散 . 11 工阶段的划分 . 12 工工艺路线方案的比较 . 13 叉 C 的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 14 坯的结构工艺要求 . 14 叉 C 的偏差计算 . 15 定切削用量及基本工时（机动时间） . 16 间定额计算及生产安排 . 24 侧面 . 24 预制孔 . 25 25 花键 . 25 、精铣 18槽 . 25 、精铣上端面 . 26 、攻 2纹孔 . 27 章总结 . 28 4 花键孔 25刀设计 . 29 刀的结 构参数 . 29 （论文） 1 绪论 4 削特点 . 29 刀类型选择 . 29 刀材料选择 . 29 床类型选择 . 29 刀切削部分的设计 . 29 削方式选择 . 29 型确定 . 29 削余量的确定 . 30 齿几何参数选择 . 30 定齿升量. 30 定齿距 p 及同时工作齿数. 31 定容屑槽形状和尺寸 . 31 计分屑槽 . 32 定拉刀齿数和直径 . 33 刀其他部分设计 . 34 刀柄部设计 . 34 部与过渡锥部设计 . 34 导部、后导部设计 . 35 刀总长度 . 35 刀强度及拉床拉力校验 . 36 削力 . 36 刀强度校验 . 37 床拉力校验 . 37 章总结 . 38 5 结 论 . 39 参 考 文 献 . 40 致 谢 . 41 （论文） 1 绪论 5 1 绪论 夹具设计作为高等工科 院校教学的基本训练科目，在毕业设计中占极其重要的位置。夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥着极其重要的作用。因此，选择拨叉的夹具设计能很好的综合考查我们大学四年来所学知识。本次所选 拨叉 C 的工艺分析及夹具 设计内容主要包括：拨叉 C 工艺路线的确定，夹具方案的优选，装配图、零件图的绘制 以及拉刀设计 ，设计说明书的编写等。 夹具是工艺装备的主要组合部分，在机械制造中占有重要地位 ， 夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，缩短产品 生产周期 等都具有重要意义。 随着先进制造技术的 发展和市场竞争的加剧，传统的夹具设计方式已成为企业中产品快速上市的瓶颈， 各 企业迫切需要提高夹具设计的效率。 刀具行业是一个比较特殊的行业，肩负着为制造业提供关键装备、数控刀具的重任，制造业的水平如何往往会受刀具行业整体水平的较大影响，而制造业的发展也会促进刀具行业的发展，两者可以说是相互影响相互制约。随着制造业的持续发展，为制造业提供关键装备的刀具行业必将快速、稳步发展，根据制造业发展的需要，多功能复合刀具、智能刀具、高速高效刀具必将成为时代的新宠，面对日益增多的难加工材料，刀具行业必须在改进原有的刀具材料 、研发新的刀具材料及寻找更合理的刀具结构方面多下功夫，以解决制造业面临的越来越多的加工难题。 当前，切削技术快速发展，已经进入了现代切削技术新阶段，刀具材料、刀具结构均取得了全面的进步，加工效率 也在 成倍提高。同时，切削技术和刀具也成为制造业开发新产品和新工艺、应用新材料的基础工艺和建立创新体系的关键技术。 本次设计的 拉刀常用于加工高精度零件，所以在设计拉刀时要确保各个参数的正确性，为了保证在拉削过程中的高精度，拉刀材料的选择也是设计拉刀的重点，即要保证拉刀的寿命，也要保证拉刀的成本，加工难度小。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 拨叉 C 的分析 6 2 拨叉 C 的分析 叉 C 的作用 题目所给的零件是 床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，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的作用 。 叉 C 的工艺分析 拨叉 C 是 一个 很 重要 的 零件，因为其零件尺寸 比 较小，结构形状 较 复杂，其加工 内花键 的精度要求较高，此外还有 上端面 要求加工，对精度要求 也 很高。其底槽侧 面 与花键孔中心轴有垂直度公差要求 ，上端面与花键孔轴线有平行度要求 。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配 质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它 们 的加工是非常关键和重要的。 叉 C 的工艺要求 一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。 其余未注明圆角半径R 3 5 m 孔 配 作2 - M 8 通 孔图 叉 C 零件图 其加工有 五 组加工： 铣侧面；拉 25 7H 内花键孔 ；粗精铣上端面； 粗精铣攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 拨叉 C 的分析 7 18槽 ； 钻、铰 2孔，并攻丝 。 （ 1） 侧面的加工主要是为了后续工序中能有更好的定位面，确保后续加工所要求的精度，粗糙度在 可。 （ 2） 以 22 12H 为主要加工 面， 拉内花键槽 25 7H ，槽数为 6 个 ，其 粗糙度要求是 底边 a ，侧边 ， 22 12H 内孔粗糙度 。 （ 3） 另一组加工是 粗精铣上端面 ， 表面粗糙度要求为 。 （ 4） 第三组为粗精铣 18槽 ， 该槽 的表面粗糙度要求是 ， 槽底 的表面粗糙度要求是 a 。 （ 5） 钻 并攻丝 2证两螺纹孔中心距为 25 坯的选择 拨叉 C 毛坯 选择金属行浇铸，因为生产率很高，所以可以免去每次造 型。工件尺寸较小 单边余量一般在 12结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因 其 年产量是 5000 件， 查 参考文献 5表 产类型 为 中批量生产。 章总结 通过对拨叉 C 的工艺分析，为以后工序的设计安排，夹具的设计打下理论基础，在对拨叉 C 进行工艺分析时，要充分考虑工件的材料、形状尺寸，保证工件加工时的良好工艺性，通过对拨叉 C 的分析，确定毛坯为铸件， 在后续设计中 以此分析为前提，优化夹具方案。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 专用夹具设计 8 3 工艺规程设计 工工艺过程 由以上分析可知。该 拨叉零件的主要加工表面是平面、 内花键 和槽 系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证 内花键 的加工精度容易。因此，对于 拨叉 C 来说，加工过程中的主要问题是保证 内花键 的尺寸精度及位置精度，处理好 内花键 和平面之间的相互关系 以及槽的各尺寸精度 。 由上工艺分析知，上端面与槽边均与花键轴有位置度公差，所以，保证内花键高精度是本次设计的重点、难点。 定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时 是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计 拨叉 C 的加工工艺来说，应选择能够满足 内花键 加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也 要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较 底的机床。 择加工方法时，需考虑的因素 （ 1） 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 （ 2） 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。 （ 3） 考虑被加工材料的性质。 （ 4） 考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 （ 5） 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法 。 的加工 侧面的加工主要是为后续加工做准备，因此，在选择加工方法上可以选用一次性铣面，表面粗糙度为 端面的 查 参考文献 5表 以确定，上端面 的加工方案为：粗铣 精 铣（ 7 9T ），粗糙度为 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 专用夹具设计 9 般不 淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小 。 的加工 （ 1） 加工内花键前的预制孔 22 12H 加工 查 参考文献 5表 由于预制孔的精度为 以 确定预制孔的加工方案为： 一次钻孔 ，由于在拉削过程中才能保证预制孔表面精度，所以，在加工内花键前预制孔的精度可适当降低 。 （ 2） 内花键的加工 通过拉刀实现花键的加工， 由于拉削的精度高，所以能满足花键表面精度 ，同时也能保证预制孔表面精度。 （ 3） 2纹孔的加工 加工方案定为：钻 ，攻丝。 的加工 查 参考文献 5表 以确定， 槽 的加工方案为：粗铣 精铣（ 7 9T ），粗糙度为 计要求为 铣时，精度可适当降低。 定定位基准 基准的选择 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不 加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择应当满足以下要求： （ 1） 粗 基准的选 择应 以 加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 （ 2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 （ 3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 （ 4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （ 5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 专用夹具设计 10 多次使用难以保证表面间的位置精度。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证 拨叉 C 在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从 拨叉 C 零件图分析可知， 选 择作为 拨叉 C 加工粗基准。 基准选择的原则 （ 1） 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 （ 2） 基准统一原则， 应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 （ 3） 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准 磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。 自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。 此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的 位置，能保证 拨叉 C 在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从 拨叉 C 零件图分析可知，它的25 7H 内花键槽 ，适于作精基准使用 。 选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准 。 艺路线的拟订 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。 拨叉 C 的加工的第一个工序 也就是加工统一的基准。具体安排是 ：先加工预制孔，再加工花键槽，最后 以 花键槽 定位粗、精加工拨叉 上端面和底槽 及 纹孔 。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 序的合理组合 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 专用夹具设计 11 （ 1） 工序分散原则 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 （ 2） 工序集中原则 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时 加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 80 90 c 的含 打及 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。 保证零件内部 基本无 杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留 物 。 序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 （ 1） 工序集中的特点 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的 专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 （ 2） 工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专 用机床和工夹具攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 专用夹具设计 12 组织流水线生产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。 工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： （ 1） 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多余 的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用 大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为糙度为 0100 m。 （ 2） 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 面粗糙度为0m。 （ 3） 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量 ,主要目的是保证零件的形状位置几精度 ,尺寸精度及表面粗糙度 ,使各主要 表面达到图纸要求 可防止或减少工件精加工表面损伤 。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为 面粗糙度为 m。 （ 4） 光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 面粗糙度为 m。 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于 粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 专用夹具设计 13 面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。 工工艺路线方案的比较 在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等 技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济 效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案， 见 表 表 工工艺路线方案比较表 工序号 方案 方案 工序内容 定位基准 工序内容 定位基准 010 铣左侧面 右侧面和上端面 铣左侧面 右侧面和上端面 020 钻预制孔 底面和侧面 钻预制孔 底面和侧面 030 粗、精铣上端面 已加工预制孔和侧面 拉内花键 25加工预制孔和侧面 040 粗、精 铣 18已加工预制孔和侧面 粗、精铣 18内花键 和侧面 050 钻 2孔，攻丝 已加工预制孔和侧面 粗、精铣上端面 内花键 和侧面 060 拉内花键 25加工预制孔和侧面 钻 2孔，攻丝 内花键 和侧面 070 去毛刺，清洗 去毛刺，清洗 080 检验 检验 加工工艺路线方案的论证 ： 方案、主要区别在于在加工上端面及以下工序时，所选定位基准不同，方案选用预制孔为主要定位基准，方案选用花键 作主要定位基准，很显然选用内花键做定位基准更符合设计要求，因为其表面精度更高，且和某些需加工面有位置精度要求。 由以上分析 ， 方案为合理、经济的加 工工艺路线方案。具体的工艺过程见 表 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 专用夹具设计 14 表 工工艺 过程表 工序号 工 种 工作内容 说 明 010 铸造 金属型浇铸 铸件毛坯尺寸： 长： 80宽： 40高：75预制孔、底槽不 铸出 020 热处理 退火 030 铣 铣侧面 专用铣夹具装夹； 卧式铣床（ 040 钻 钻 预制孔 22 12H 专用夹具装夹； 轻型圆柱立式钻床 ( 5035)050 拉 拉内花键 25 7H 专用夹具装夹； 卧式拉床（ 06
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