CA6140车床拨叉[831005] 加工工艺及铣40×28上平面夹具设计[版本1]说明书资料

目 录 一 .前言 1 1.产前准备 2 1.1 年生产纲领 2 1.2 生产条件 2 1.3 零件工艺分析 3 2.夹具结构设计 4 2.1 定位机构 4 2.2 夹紧机构 5 2.3机床夹具的总体形式 6 2.4.1 确定夹具体 7 2.4.2 确定联接体 7 2.4.3 夹具体的总体设计图 8 2.5 绘制夹具零件图 8 2.6 绘 制夹具装配图 9 3.定位误差设计 11 3.1 误差分析 11 3.1.1 定位误差 11 3.1.2 产生定位误差的原因 12 3.2 定位误差的计算 12 二 .结论 14 三 .致谢 15 四 .参考文献 16 序 言 械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着 2 高深度迈进，机械工业的发展日趋重 需要 CAD 图纸，扣扣 414951605 3 需要 CAD 图纸，扣扣 414951605 要。 机械制造过程及检测，检验 中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。 机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。 夹具设计中的特点 ： 1 夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计 算。 2 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对 4 性。 3 “确保产品加工质量，提高劳动生产率 ”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工 表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。 4 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。 因此，夹具设计要保证以下几个条件： 1 夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。 2 保证工件的精度。 3 保证使用方便与安全。 4 正确处理作用力的平衡问题。 5 注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。 6 在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此 ,夹具计过程中 有朝着下列方向发展的趋势： （ 1） 发展通用夹具的新品种 A 由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。 B广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。 （ 2） 发展调整式夹具 （ 3） 推广和发展组合夹具及拼拆夹具。 5 （ 4） 加强专用夹具的标准化和规范化。 （ 5） 大力推广和使用机械化及自动化夹具。 （ 6） 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。 本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率 ，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各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，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。 由于个人能力所限，设计尚有许 多不足之处，希望各位老师给予指教。 6 目 录 目 录 序言 . 错误 !未定义书签。 一、零件的工艺分析 . 错误 !未定义书签。 二、工艺规程设计 . 错误 !未定义书签。 (一 )确定毛坯的制造形式 . 错误 !未定义书签。 （二）基面的选择 . 错误 !未定义书签。 （三）制定工艺路线 . 错误 !未定义书签。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 . 4 （五）确立切削用量及基本工时 . 4 参考资料： . 8 7 （一） 零件的分析 （一） .零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。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。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 （二）零件的工艺分析 ： CA6140 车床拨叉共有四处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1. 以 6X 22x 25x6 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 6X 22x 25x6 的花键孔。 2 以 6X 22x 25x6 孔为基准来加工 宽 8的槽和宽 18 的槽。 二 . 工艺规程设计 （一） 确定毛坯的制造形式。 零件的材料为 HT200 铸铁，考虑到零件的几何形状比较复杂。所以用铸造的形式进行毛坯的制造。 （二） 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 40 的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一块 V 形块支承这两个 40 作主要定位面，用一汽缸放在 V 型块对面用于加紧零件，同时用一定为挡快限制以旋转方向的自由度，再用钻床钻削时的力量来限制另一旋转自由度和一平面自由度，这样空间六个自由度就固定完了。 （ 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。 8 （三） 制订工艺路线 1. 工艺路线方案 1 工序 1） 铸造 2） 时效处里 3） 铣 40 大端面 4） 钻，扩，铰 22 孔 5） 检查 6） 拉 6x 22x 25x6 的花键孔 7） 倒角 8） 铣 18 宽的槽 9） 铣宽 8mm 槽 10） 铣 40x28 面 11） 去毛刺 12） 检查 . 2.工艺路线方案 2 工序 1） 铸造 2） 时效处里 3） 铣 40 大端面 4） 铣 18 宽的槽 5） 铣 40x28 面 6） 拉 6x 22x 25x6 的花键孔 7） 检查 8） 倒角 9） 铣宽 8mm 槽 10） 去毛刺 11） 检查 钻，扩，铰 22 孔 比较两种方案：方案一先加工端面然后 一端面和外圆定位加工孔，然后以孔为定为基准加工宽 18 的槽和宽 8 的槽及 40x28 的槽，保证了加工精度。提高了效率，方案二夹具设计较多且有些困难，故选择方案一 （四） 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量，工序 9 尺寸及毛坯尺寸的确定如下： 1. 铣 40 大端面面：选择 YT15 硬质合金刀片 1） 由表 1 铣削深度 mmap 4时，端铣刀直径0d为 80mm，mmae 60为 ， Z=5 2） 铣 刀 几 何 形状 由表 2 00 8a 00 10a 010s 00 5 3） 选择切削用量 （ 1）确定铣削深度 pa：由于加工余量不大，可在一次走刀内完成 mmap 2 （ 2）确定每齿进给量 fa：采用不对称端铣以提高进给量，根据表 5 当使用 YT15 铣床功率为 7Kw 时 zmma f /18.009.0 4）选择铣刀磨铣标准及耐用度 由表 7 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 mm8.0 ；由于铣刀直径mmd 800 故耐用度 sT 3108.10 4） 确定切削速度 v 和每秒钟进给量fv 切削速度由表 13 mmd 800 mmap 5 zmmaf /24.0时 smvt /205 rpsnt 51.6 smmv ft /84.6 各修正系数为 0.1mvmnmv kkk 8.0svsnsv kkk 故 smkvvvt /64.18.00.105.2 r p sknnnt 21.58.00.151.6 smmkvvvfftf /47.58.00.184.6 根据 X52k 型立铣床说明书（表 24）选择 10 rpsnc 25.6 smmvf /25.6 因此实际切削速度和每齿进给量 smdv nc /57.1100025.68014.31000 0 zmmnvaczfcfc /2.0525.6 25.6 5） 计算基本工时 fm vLt 式中 L l y d L=90mm 由表 20 不对称安装铣刀入切削量及超切削量 y +d 92 182L mm 故 182 2 9 . 1 2 0 . 5 m i n6 . 2 5mts 2. 钻，扩，铰 mm25 孔 1） 选择钻头：选择高速钢麻花钻头，直径 mmd 5.230 钻头几何形状为（表 1 及表 2）：双锥修磨横刃， 030 01202 01 702 mmbe 5.4 00 50a 050 mmb 5.2 mml 5 2） 选择切削用量 （ 1） 确定进给量：由表 5 当加工要求为 7 级精度，材料铸铁时 mmd 5.230 时 rmmf /96.078.0 由 2.325/80/ dL 99.0fk 时 rmmf /95.077.099.0)96.078.0( 按 钻 头 强 度 确 定 进 给 量 由表 7 当灰铸铁 213168HB 时 mmd 5.230 时： rmmf /20.1 按机床进给机构强度确定进给量 由表 8 灰铸铁210HB 时 11 mmd 5.230 时：机床机构允许的轴向力为 9800N。 Z535允许最大为 15690N。 进给量 rmmf /41.0 由此可以看出受限制的进给量是工艺要求，从中取rmmf /78.0 由表 16 可以查出钻孔时的轴向力在 rmmf /78.0 mmd 5.230 时为： NFt 12360 轴向力 修正系数为 1.0 故 NNFc 1 5 6 9 01 2 3 6 0 故 rmmf /78.0 可用 2）确定钻头磨钝标准及耐用度， 由表 9 mmd 5.230 时 钻头后刀面最大磨损量取为mm8.0 耐用度 sT 4500 3） 确定切削速度 由表 10 加工性为第三类 rmmf /78.0 双横刃磨的钻头 mmd 5.230 时 smvt /40.0 切 削 修 正 系 数 0.1tvk 0.1cvk 85.0lvk 0.1tvk 故 smkvvvt /34.00.185.00.10.140.0 srd vn /6.45.2314.3 34.01 0 0 01 0 0 0 0 4） 加工工时 nfLtm 其中 ylL mml 80 由表 22 mmy 10 所以 stm 1.256.478.0 1080 扩孔： 21.7 rmmf /1.1 sT 2400 12 smfaTdcvvvyxvpmmzv /125.060 10 srd vn ns /61.17.2414.3 1 2 5.01 0 0 01 0 0 0 按机床取 srnw /67.1 所以实际切削速度 smv /124.01000 61.17.24 工时： 切入 ylL mml 80 mmy 10 所以 sfn Lt wm 491.167.1 1080 铰孔： 22 rmmf /3.1 sT 4800 smkfaT dcv vyvxvpmmzvr /075.03.1804 8 0 060 256.1560 5.01.03.03.012.010 srd vn ws /955.02514.3 075.01 0 0 01 0 0 0 取机床标准 1.13r/s 所以实际切削速度： smv /0 88.01 00 0 13.125 所以工时： stm 3.613.113.1 1080 3. 拉花键：拉刀 1）拉刀宽度 mmae 3 mmd 1000 8z mmap 4112 zmmaf /24.0时， smvt /37.0 smmvntt /95.116.1 各修正系数： 0.1fmvmnmv kkk 85.0fsvsnsv kkk 所以： smmkvfvvtf /66.10.185.095.1 13 工时：fm vLt ylL mmL 75 20y 4. 所以： stm 7.566.1 2075 铣 40 大端面面：选择 YT15 硬质合金刀片 1） 由表 1 铣削深度 mmap 4时，端铣刀直径0d为 80mm，mmae 60为 ， Z=5 2） 铣 刀 几 何 形状 由表 2 00 8a 00 10a 010s 00 5 3） 选择切削用量 （ 1）确定铣削深度 pa：由于加工余量不大，可在一次走刀内完成 mmap 2 （ 2）确定每齿进给量 fa：采用不对称端铣以提高进给量，根据表 5 当 5. 铣 宽 18 的槽：选择 YT15 硬质合金三面刃铣刀 1） 由表 1 铣削深度 mmap 4时，端铣刀直径0d为 80mm，mmae 60为 ， Z=5 2） 铣 刀 几 何 形状 由表 2 00 8a 00 10a 010s 00 5 3） 选择切削用量 （ 1）确定铣削深度 pa：由于加工余量不大，可在一次走刀内完成 mmap 2 （ 2）确定每齿进 给量 fa：采用不对称端铣以提高进给量，根据表 5 当使用 YT15 铣床功率为 7Kw 时 zmma f /18.009.0 4）选择铣刀磨铣标准及耐用度 由表 7 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 mm8.0 ；由于铣刀直径 14 mmd 800 故耐用度 sT 3108.10 4） 确定切削速度 v 和每秒钟进给量fv 切削速度由表 13 mmd 800 mmap 5 zmmaf /24.0时 smvt /205 rpsnt 51.6 smmv ft /84.6 各修正系数为 0.1mvmnmv kkk 8.0svsnsv kkk 故 smkvvvt /64.18.00.105.2 r p sknnnt 21.58.00.151.6 smmkvvvfftf /47.58.00.184.6 根据 X52k 型立铣床说明书（表 24）选择 rpsnc 25.6 smmvf /25.6 因 此实际切削速度和每齿进给量 smdv nc /57.1100025.68014.31000 0 zmmnvaczfcfc /2.0525.6 25.6 5） 计算基本工时 fm vLt 式中 L l y d L=90mm 由表 20 不对称安装铣刀入切削量及超切削量 y +d 92 182L mm 故 182 2 9 . 1 2 0 . 5 m i n6 . 2 5mts 6. 铣 宽 8 的槽：选择 YT15 硬质合金三面刃铣刀 1） 由表 1 铣削深度 mmap 4时，端铣刀直径0d为 80mm，mmae 60为 ， Z=5 15 2） 铣 刀 几 何 形状 由表 2 00 8a 00 10a 010s 00 5 3） 选择切削用量 （ 1）确定铣削深度 pa：由于加工余量不大，可在一次走刀内完成 mmap 2 （ 2）确定每齿进给量 fa：采用不对称端铣以提高进给 量，根据表 5 当使用 YT15 铣床功率为 7Kw 时 zmma f /18.009.0 4）选择铣刀磨铣标准及耐用度 由表 7 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 mm8.0 ；由于铣刀直径mmd 800 故耐用度 sT 3108.10 4） 确定切削速度 v 和每秒钟进给量fv 切削速度由表 13 mmd 800 mmap 5 zmmaf /24.0时 smvt /205 rpsnt 51.6 smmv ft /84.6 各修正系数为 0.1mvmnmv kkk 8.0svsnsv kkk 故 smkvvvt /64.18.00.105.2 r p sknnnt 21.58.00.151.6 smmkvvvfftf /47.58.00.184.6 根据 X52k 型立铣床说明书（表 24）选择 rpsnc 25.6 smmvf /25.6 因此实际切削速度和每齿进给量 smdv nc /57.1100025.68014.31000 0 zmmnvaczfcfc /2.0525.6 25.6 16 5） 计算基本工时 fm vLt 式中 L l y d L=90mm 由表 20 不对称安装铣刀入切削量及超切削量 y +d 92 182L mm 故 182 2 9 . 1 2 0 . 5 m i n6 . 2 5mts 7. 铣 28x40 面 1） 确定切削深度 确定切削宽度： 由于加工余量不大，所以可一次走刀完成 mmha e 3 2） 确定每齿进给量 根据 x52k 铣床说明书，其功率为 7kw,中等系统刚度 根据表 3 zmmaf /20.012.0 现取 zmaf /20.0 3） 选择铣刀磨钝标准及耐磨度 根据表 7 铣刀刀齿后刀面最大磨损为 mm6.0 ，镶齿铣刀（ mmd 1000 ）耐用度 sT 3108.10 4） 确定切削速度和每秒进给量 切削深度可根据表 21 中公式计算 也可查表 根据表 9 当 mmd 1000 8z mmap 13041 3ea 24.0fa时， smvt /32.0 srnt /03.1 smmv f /73.1 各修正系数为： 69.0vsnmv kkk 8.0s v fsnsv kkk 故 smkvvvt /18.08.069.032.0 srknnnt /52.08.069.003.1 smmkvvvftf /95.08.069.073.1 17 根据机床说明书选择 srn /625.00 smmvf /0.10 实际切削速度和每齿进给量为： smndvc /20.01000625.010014.31000 00 zmmnzva ff /20.086 2 5.00.100 5） 检查机床功率 根据表 5 当 zmmaf /32.018.0 mmap 84 mmae 5.3 smv f /0.1 时， kwp mt 10.1 切削功率的修正系数 1mpk 所以实际切削功率为 kwppmtmc 1.1 根据机床说明书，机床主轴允许的功率为 kwpmM 25.575.07 因为mMmc pp ，所以此切削用量可以采用。 即 mmat 3 smmvf /0.1 m i n/5.37/6 2 5.0 rsrn smv /20.0 zmma f /20.0 6）计算工时 fm vLt 式中 ylL mml 40 根据表 19 入切削量及超切削量 mmy 20 则 3 2 2 0 5 2L m m 故 52 521 .0mts smndv /366.01000 33.8814.31000 实际 mmll 2021 l=25mm 计算工时 : 1 m i n6010.033.8 2525212 sfn lllt m 18 前言 机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化（或机械工程及自动化）专业的一门重要的专业基础课。 机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。 在机械制造厂的生产过程中 ,用来安装工件使之固定在正确位置上 ,完成其切削加工 、检验、装配、焊接等工作 ,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 机床夹具的作用可归纳为以下四个方面： 1.保证 加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。 2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。 3.减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。 4.扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。 机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于： 1.培养学生综合运用机械设 计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。 2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。 3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。 我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个 制造业大国建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一。 19 1.产前准备 1.1 年生产纲领 工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。如 5 万件以上夹具复杂用全自动化的设备， 5000 件小批量生产用手动设备。 1.2 生产条件 1、卧式铣床： X6012、 X60（ 6H80 ）、 X60W（ 6H80）、 X602、 X61（ 6H81 ）、X6H81、 X6030、 X6130、 X2、（ 6H82 ）、 X62W（ 6H82）、 X6232、 X6232A、X63、（ 6H83 ） X63W、 6H83Y、 6H83、 B1-169A、 6H81A、 FU2A、 4FWA、 FA5H、FA5U、 IAE、 X3810。 2、立式铣床： X50、 X51（ 6H11）、 X52、 X52k（ 6H12）、 X53、 X53k（ 6H13）、X53T（ FA5V）、 X5430A、 X50T、 X5350、 XS5040、 X518、 610 、 F1-250、F2-250、 FA4AV、 652、 VF222、 FSS、 FB40V、 6H13 ， FYA41M、 4MK-V、 UF/05-135、6A54、 300 、 173M -12。 3、数控立式铣床： XsK5040 。 4、 键槽铣床 ： x920（ 692A）、 4205、 XZ9006、 60A 。 5、万能工具铣： x8119（ 678M）、 x8126（ 679）、 x8140、 680。 一、认真执行 金属切削机床通用操作规程有关规定。 （ 1）台式铣床：小型的用于铣削仪器、仪表等小型零件的铣床。 （ 2）悬臂式铣床：铣头装在悬臂上的铣床，床身水平布置，悬臂通常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动，铣头沿悬臂导轨移动。 （ 3）滑枕式铣床：主轴装在滑枕上的铣床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍导轨作横向移动，滑鞍可沿立柱导轨作垂直移动。 20 （ 4）龙门式铣床：床身水平布置 ，其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。铣头装在横梁和立柱上，可沿其导轨移动。通常横梁可沿立柱导轨垂向移动，工作台可沿床身导轨纵向移动。用于大件加工。 （ 5）平面铣床：用于铣削平面和成型面的铣床，床身水平布置，通常工作台沿床身导轨纵向移动，主轴可轴向移动。它结构简单，生产效率高。 （ 6）仿形铣床：对工件进行仿形加工的铣床。一般用于加工复杂形状工件。 （ 7）升降台铣床：具有可沿床身导轨垂直移动的升降台的铣床，通常安装在升降台上的工作台和滑鞍可分别作纵向、横向移动。 （ 8）摇臂铣床 摇臂装在床身顶部，铣 头装在摇臂一端，摇臂可在水平面内回转和移动，铣头能在摇臂的端面上回转一定角度的铣床。 （ 9）床身式铣床：工作台不能升降，可沿床身导轨作纵向移动，铣头或立柱可作垂直移动的铣床。 1.3 零件工艺分析 本次课设是要为此图 1-3-1 中的铣端面夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成铣面工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。 零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗 糙度等总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据 ,本工件放置方法应如图 1-3-1 所示。工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案2 827408+ 0 . 0 80 1 01 8+ 0 . 0 1 20 2 673503 4 1 81 5 821.61.63 . 23.23.23.23.23.2 2 5+ 0 . 0 2 3022+0.206 . 3R 2 06+0.06-0.036 . 33 . 23 . 21.6 21 的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时 夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。 2.夹具结构设计 2.1 定位机构 图 2-1-1 大平面、挡板和支承钉 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。 根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。 设 计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。 由于该零件的加工是 铣 40X70的端面 并以下底面作为定位面，属面定位类型，因此本次设计采用的定位机构为大平面与支承钉相结合。定位的形式很多， 22 大平面限制 X， Y方向的转动及 Z方向的移动；小平面限制 Y方向的移动；在用另一个小平面限制 X方向移动和 Z轴转动，来实现完全定位。装夹工件时，通过夹紧机构压板将夹紧工件。本次设计的定位平面与平面相结合，分别限制工件的 X、 Y方向的移动及转动自由度以及 Z方向的旋转自由度。心轴定位的特点为结构 简单、制造容易、夹紧可靠，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。 2.2夹紧机构 图 2-2-1 工件放置方式 1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。 2 .夹紧力的方向的确定： 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。 3 .夹紧力的作用点的选择： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内， 23 1 8 7 827.4137.43 7 . 53 1 0以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。 4. 选择夹紧机构： 设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则： 1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 2)工件和夹具的变形必须在允许的范 围内。 3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构 4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。 5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。 6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。 图 2-2-2 夹紧机构 选用压板夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。 压板夹紧机构的特点：结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；自锁 24 性能好操；扩力比 80 以上，行程 S 不受限制； 加紧工作慢，效力低。 2.3 机 床夹具的总体形式 机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。 夹具的组成归纳为： 1） 定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。 2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。 3） 导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。 4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。 5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 6） 其他元件及装置 根据加工需要来设置的元 件或装置。 2.4.1 确定夹具体 ： 夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。 2.4.2 确定联接体 ： 联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题， 在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。 25 3 1 01 8 7 827.4137.43 7 . 55 01 4 02 02 02 7 . 1 37 03 3 . 3 8 2.4.3 夹具体的总体设计图 : 2.5 绘制夹具零件图 对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。 26 3 1 01 8 7 827.4137.43 7 . 55 01 4 02 02 02 7 . 1 37 03 3 . 3 81.零件图尽可能按 1:1.5 绘制。 2.零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。 3.零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整。 4.零件图名称： 零件图 1 花键轴 零件图 2 夹紧盖 2.6 绘制夹具装配图 1.装配图按 1:1.5 的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。 27 2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。 3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。 4.画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。 此机床夹具要用到的零件如下： （ 1）外端悬梁 （ 2）紧 轴螺钉 （ 3）花键轴 （ 4）键槽 （ 5）内六角圆柱头 M5 螺钉 （ 6）夹紧盖 （ 7）螺旋夹紧杆 （ 8）紧订螺钉 （ 9）套筒 （ 10）手柄 （ 11）内六角圆柱头 M5螺钉 （ 12）内六角圆柱头 M6螺钉 （ 13）启箱螺钉 （ 14）内六角圆柱头 M6螺钉 （ 15）箱底 5.标注必要的尺寸、配合、公差等 (1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 (2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。 (3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面 到定位表面的尺寸及公差。 (4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 (5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后 28 的位置尺寸和形位公差。 6.夹具装备图上应标注的技术要求 (1)定位元件的定位面间相互位置精度。 (2)定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。 (3)定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。 (4)各导向元件的工作面间的相互位置精度。 (5)夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。 对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。 7.对零件编号，填写标题栏和零件明细表 ： 每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。 8.机床夹 具应满足的基本要求包括下面几方面： 1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。 3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便 。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。 4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。 29 5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 3.定位误差设计 3.1 误差分析 3.1.1 定位误差 工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生 的： 1） 工件在夹具中的定位、夹紧误差。 2） 夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。 3） 加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。 其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。 3.1.2 产生定位误差的原因 1.基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。 2.间隙引起的定位误差 在使 用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。 3.与夹具有关的因素产生的定位误差 1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。 2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生 30 的导向误差和对刀误差。 3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。 4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 3.2 定位误差的计算 1.定位误差，此项主要是定位孔 8H6 与定位销 8f5 的间隙产生，最大间隙为 -0.028mm。 2.钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为 15.3 0.015mm，误差为 0.03mm。 3.钻套与衬套的配合间隙，有 18H7 h6 可知最大间隙为 0.024mm。 4.钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽 略。 5.钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差 e，由下式求出 ： e=( H/2 + h + b ) max/H e-刀具引偏量 （ mm） H-钻套导向高度（ mm） h-钻套下断面与工件间的空间高度（ mm） max-刀具与钻套的最大间隙 刀具与钻套的配合为 30H7/r6，可知 max=0.028mm；将 H=36mm, h=20, B=30mm 代入，可求得 e=0.05mm。 由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和： 2 2 2 20 . 0 2 8 0 . 0 3 0 . 0 2 4 0 . 0 5 0 . 0 2 4 mm 31 该项误差大于中心距允差 0.1mm 的 2/3，可用。 结论 在这次历时两个礼拜的课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。让我认识到了仔细认真的重要性。 这次课程设计让我们更能注意到细枝末节。这次课设使我对机