课程设计说明书831007

CA6140 车床拔叉铣断夹具设计 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 联系 qq 842081183 课程设计任务书 初始条件： 指定零件图（另见零件图纸）及指定工序 要求完成的主要任务： 技术要求：生产纲领为中或大批生产，年产量 5000-50000件 设计内容： 夹具设计 1） 夹具装配图； 2） 夹具主要零件图； 3） 课程设计说明书（包括夹具的定位误差分析）。 其余? 81 . 铸造圆角2 . 两件铸造在一起，表面应无夹渣，气孔技术要求A零件图 成绩评定表 姓名 学号 专业、班级 机械设计制造及其自动化 设计题目： CA6140 车床拔叉铣断夹具设计 评定成绩： 指导教师： 年 月 目录 1 序言 . 1 2 零件分析 . 2 3 夹具设计方案的确定 . 3 3.1定位机构 . 3 3.2夹紧机构 . 4 3.3机床夹具的总体形式 . 5 4主要零件设计的说明 . 6 4.1 夹具体 . 6 4.2 定位元件 . 6 4.4 压紧元件 . 6 4.5 其它元件 . 6 5定位方案设计 . 7 5.1定位基准的选择 . 7 5.2 切削力和夹紧力计算 . 7 5.3定位误差分析 . 8 6夹具设计及操作的简要说明 . 11 参考文献 . 12 附录 . 13 1 1 序言 本夹具是用来铣断 55的孔，由于此孔为预铸孔 ，为了保证质量、降低劳动强度、提高生产效率，而设计一套专用夹具（也可用于精铰孔工序）。 专用工装夹具及其在生产中的应用 专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，在产品相对稳定、批量较大的生产中使用；在生产过程中它能有效地降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加 工精度。 专用夹具的主要作用有以下几个方面： （ 1） 准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性 （ 2）减少了加工时繁琐的操作，获得较高的生产率和加工精度 夹具设计的基本要求： （ 1） 工装夹具应具备足够的强度和刚度。夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。 （ 2） 夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移， 又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。 （ 3） 夹具体应具有良好的加工精度和尺寸稳定性。对于夹具体上用来安装定位元件、对刀（或导向元件）的工作表面，应提出相应的尺寸、几何公差以及粗糙度的具体要求，并作相应的热处理或时效处理。 （ 4） 有良好的结构工艺性和使用性。 夹 具体上部加工的毛面与工件表面之间应保证有一定的空隙，以免安装时产生干涉，空隙大小可按以下经验数据选取 :夹具体是毛面，弓箭也是毛面，去 815mm；夹具体是毛面，而工件是光面时，取 410mm。 （ 5） 力求结构简单，装卸方便。在保证强度和刚度的前提 下，极可能体积小、重量轻、以便于操作。 （ 6） 排屑方便。 （ 7） 夹具在机床上安装要稳定、可靠 。 2 2 零件分析 CA6140拨叉 831007 的产品图 其余? 81 . 铸造圆角2 . 两件铸造在一起，表面应无夹渣，气孔技术要求A图 2-1 拨叉零件图 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。零件上方的 22孔与操纵机构相连，二下方的 55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。零件的材料为 HT200，灰铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性差、脆性高，不易磨削。 在这套模具上所进行的加工工序为铣断 55孔。 3 3 夹具设计方案的确定 3.1定位机构 图 3-1 定位机构 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对 55孔进行铣断，因此本次设计采用的定位机构为一面 两 销定位，实现完全定位。并采用手动螺旋压板机构夹紧工件。 4 3.2夹紧机构 图 3-2 夹紧机构 （ 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，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。 5 3.3 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。 夹具体的总体设计图 : 图 3-3 夹具体图 6 4 主要零件设计的说明 4.1 夹具体 综合考虑了结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体； 考虑到定位精度，要求对弹簧与螺杆有一定的配合精度；考虑到工件较小， 夹具体的强度要求以及夹具体的结构要求，没有在夹具体上设计加强筋。 4.2 定位元件 采用一面俩销定位，俩销固定俩孔，夹具体定位。 4.4 压紧元件 螺杆，弹簧进行夹紧，螺母调节，夹紧块。 4.5 其它元件 对刀块，螺栓。 7 5 定位方案设计 5.1定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。 22的孔和其两端面都已加 工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的 22 孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的 25孔的端面作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。 5.2 切削力和夹紧力计算 （ 1）刀具：高速钢错齿三面刃铣刀 4 机床： x61W 型万能铣床 由 3 所列公式 得 FVFzFwqueyzXpFndzafaCF0 查表 9.4 8 得其中： 修正系数 0.1vk30FC 83.0Fq 0.1FX 65.0Fy 83.0Fu 8Pa z=24 0Fw 代入上式 ， 可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数 考虑在内。 安全系数 K=4321 KKKK其中： 1K 为基本安全系数 1.5 2K 为加工性质系数 1.1 3K为刀具钝化系数 1.1 4K 为断续切削系数 1.1 所以 NKFF 7.1775 8 （ 2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKffN 21 其中 f为夹紧面上的摩擦系数，取 25.021 ff F= zP +G G 为工件自重 Nff FN 4.355121 夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8级 MPaB 1006 M P aBs 480108 螺钉疲劳极限： M P aB 19260032.032.01 极限应力幅： M Pakkk ma 76.511l i m 许用应力幅： M P aS aaa 3.17l i m 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss s=2.54 取 s=4 得 MPa120 8.2242c HdF 满足要求 M P adNc1543.1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力 5.3定位误差分析 （ 1）定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和二定位销，孔与销间隙配合。 （ 2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具 9 是用来在卧式铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接 触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为 127。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 gwj 与机床夹具有关的加工误差j，一般可用下式表示： MjjjWDADZWj 由 参考文献 5可得： 两定位销 的定位误差 ： 11 1 m i nD W D d 1 1 2 21 m i n 2 m i n. 2D d D dJW a r c t g L 其中： 1 0 .0 5 2D mm ，2 0D mm 1 0 .0 1 1d mm ，2 0 .0 2 3d mm 1min 0mm，2 m in 0 .0 3 4 mm且： L=127mm ，得 0 .0 6 3DW mm. 0 .0 0 3 2JW mm 夹紧误差 ： c o s)(m i nm a x yyjj 其中接触变形位移值： 1( ) ( )1 9 . 6 2 nH B Zy R a Z a Z kNk R cH B l 查 5表 1 2 15有10 . 0 0 4 , 0 . 0 0 1 6 , 0 . 4 1 2 , 0 . 7R a z H BK K C n 。 c o s 0 . 0 0 2 8j j y mm 磨损造成的加工误差：Mj通常不超过 mm005.0 夹具相对刀具位置误差： AD 取 mm01.0 10 误差总和： 0 . 0 8 5 0 . 3jw m m m m 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 11 6 夹具设计及操作的简要说明 如前 所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提 高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序 铣余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 图 6-1 装配图 12 参考文献 1 邹青 .