车床变速箱操纵机构的拔叉及专用夹具毕业设计论文.doc

高等教育自学考试本科毕业论文 车床变速箱操纵机构的拔叉及专用夹具设计考生姓名： 胡小洋 准考证号： 011808101169 专业层次： 本 科 院 （系）：机械与动力工程学院指导教师： 邱 霖 职 称： 讲 师 重庆科技学院二O一O年十二月二十日 高等教育自学考试本科毕业论文车床变速箱操纵机构的拔叉及专用夹具设计考生姓名： 胡小洋 准考证号： 011808101169 专业层次： 本 科 指导教师： 邱 霖 院 （系）： 机械与动力工程学院 重庆科技学院二O一O年十二月二十日II摘 要本次设计是车床变速箱中拔叉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。此拔叉零件的结构较为复杂，其加工的地方主要是孔和平面。本设计先加工孔后加工面。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它们的加工精度。基准选择以拔叉右面的最大的平面作为粗基准，来加工中间的通孔，然后以此加工过的孔作为精基准。主要加工工序安排是先以中心孔定位加工出顶平面和右侧平面以及下面的大孔的两平面，再以中心孔定位加工出下端的大孔。加工时是用镗床镗孔。最后以这两个孔为基准，分别加工右侧的槽和顶面的螺纹底孔。整个加工过程选用了钻床、铣床和镗床。工件在机床上定位夹紧选用专用夹具，夹紧方式为手动夹紧，夹紧可靠，操作方便。因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。关键词：加工工艺，定位，夹紧，专用夹具Lathe gearbox manipulated mechabism of fork and special fixture designABSTRACTThis design is a lather to become soon an appropriation for inside pulling out fork spare parts processing craft rules distance and some work prefaces tongs design.This pull out the construction of the fork spare parts than for complicacy, its the place that process is a peaceful in bore primarily.This design processes after processing first the bore.Process with flat surface the clear and definite dividing the line the bore the coarseness processes to process with the nicety the stage to guarantee their process the precise degree.The basis choice to pull out rough basis of conduct and actions of the biggest flat surface of the right in fork, process the in the center in general use bore, then be used as the precise basis with the bore that processed.Processing primarily work preface arrangement is first to process a flat surface with the center bore fixed position with the right side flat surface and below big bore of two flat surface, again with center bore the fixed position processes the big bore that carry down.While processing is to use the boring machine boring bore.Regard these two bores as the basis finally, process the right-hand slot respectively with the thread bottom bore of the a.Whole processes the process chose to use to the drill machine, miller with the boring machine .The tongs chooses to use the appropriation tongs, clipping tight way as to move to clip tight, clip tight and dependable, operation convenience.Therefore produce the efficiency higher, be applicable to the large quantity measures, the flowing water is on-line to process.Can satisfy the design request.Keywords：Process the craft，Fixed position，Clip tight，Appropriation tongs目 录中文摘要I英文摘要II1绪论11.1课题背景11.2夹具的发展史11.3小结22拨叉80-08的加工工艺规程设计32.1零件的分析32.1.1 零件的作用32.1.2 零件的工艺分析32.2确定生产类型32.3确定毛坯32.3.1 确定毛坯种类32.3.2 确定铸件加工余量及形状42.3.3 绘制铸件零件图42.4工艺规程设计42.4.1 选择定位基准42.4.2 制定工艺路线52.4.3 选择加工设备和工艺设备62.4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定72.5确定切削用量及基本工时82.5.1工序1： 粗铣25H7的两侧面82.5.2工序2： 粗铣平下端孔侧面的工艺凸台92.5.3工序3： 钻25H7的通孔102.5.4工序4： 扩25H7的通孔112.5.5工序5： 铰25H7的通孔112.5.6工序6： 粗铣a、b面122.5.7工序7： 粗铣60H12孔的两面132.5.8工序8： 精铣60H12孔的两面142.5.9工序9： 粗镗下端60H12的孔152.5.10工序10： 半精镗下端孔到60H12162.5.11工序11： 粗铣16H11的槽172.5.12工序12： 半精铣16H11的槽172.5.13工序13： 钻20.50的孔182.5.14工序14： 攻M221.5的螺纹202.5.15工序15： 铣开60H12的孔202.6本章小结213专用夹具设计223.1镗孔夹具设计223.1.1 问题的提出223.1.2 夹具的设计223.2铣槽夹具设计253.2.1 问题的提出253.2.2 夹具的设计253.3钻孔夹具设计293.3.1 问题的提出293.3.2 夹具的设计293.4本章小结354结论36致谢37参考文献38论文原创性声明附录I1 绪 论1.1课题背景随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。1.2夹具的发展史夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。1.3小结一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。382 拨叉80-08的加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零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。2.1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：(1) 中心圆孔。(2) 的螺纹孔垂直于中心孔，其中心与右面的距离为。(3) 键槽与中心孔有0.08的垂直度，深为。(4) 半孔与中心孔有的位置关系，其宽为与中心孔有0.1的垂直度。由上面分析可知，可以先加工拨叉中心孔，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.2确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2.3确定毛坯2.3.1确定毛坯种类零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为大批生产，故选择金属型铸造毛坯。2.3.2确定铸件加工余量及形状查机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册125页表1-4-7，选用各个加工面的铸件机械加工余量均为3mm。2.3.3绘制铸件零件图图2.1 零件毛坯图2.4工艺规程设计2.4.1选择定位基准粗基准的选择以零件的下端孔为主要的定位粗基准，以较大面a面为辅助粗基准。精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以加工后的通孔为主要的定位精基准，以下端孔为辅助的定位精基准。2.4.2制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：表2.1工艺路线方案一工序号工序内容工序一钻、扩、铰25H7的通孔工序二粗铣a、b面，使粗糙度达到6.3，a面到25H7的孔中心距为，b面到25H7的中心距为36工序三粗铣、半精铣16H11的槽工序四粗铣下端圆孔的两侧面，使两面之间的距离为12d11工序五粗镗下端圆孔的内孔到59半精镗此孔到60H12工序六铣开下端圆孔工序七钻20.50的孔，垂直于25H7的通孔工序八攻M221.5的螺纹工序九钳工打毛刺工序十检验表2.2工艺路线方案二工序号工序内容工序一粗铣25H7的两侧面，使两面间距为80 工序二粗铣平下端孔侧面的工艺凸台工序三钻25H7的通孔工序四扩25H7的通孔工序五铰25H7的通孔工序六粗铣a、b面，使粗糙度达到6.3，a面到25H7的孔中心距为，b面到25H7的中心距为36工序七粗铣60H12孔的两面，使两面的间距为14工序八精铣60H12孔的两面，使两面的间距为12d11，粗糙度3.2工序九粗镗下端孔工序十半精镗下端孔到60H12，粗糙度达到3.2工序十一粗铣16H11的槽工序十二半精铣16H11的槽工序十三钻20.50的孔，垂直于25H7的通孔工序十四攻的螺纹工序十五铣开60H12的孔工序十六钳工打毛刺工序十七检验工艺立方案的比较与分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案二是加工工序分散，适合流水线生产，缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常清晰易提高加工精度，是对大批量生产是很合适的。方案一把工件加工工序分得很紊乱并且很集中，基准得不到保证，加工出来的精度低，不符合现代化的生产要求。两种方案的装夹比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且还是大批生产，所以采用方案二比较合适。2.4.3选择加工设备和工艺设备机床的选择 工序1、7、8、11、12、15采用X6022型卧式铣床 工序2、6采用X5028立式铣床工序3、4、5、13、14 采用Z535立式钻床 工序9、10采用T618卧式镗床选择夹具该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。选择刀具在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。选择量具加工的孔均采用极限量规。其他对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：表2.3各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度工序号工序内容加工余量经济精度工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大1粗铣25H7的两侧面3IT11806.3-0.10.12粗铣平下端孔侧面的工艺凸台3IT1106.3-0.10.13钻25H7通孔IT126.3-114扩25H7通孔2.0IT123.2-0.050.055铰25H7通孔0.2IT81.6-0.0060.0066粗铣a、b面粗铣a面3IT12(距中心孔)6.3-0.10.1粗铣b面36(距中心孔)7粗铣60H12孔的两面2IT116.3-0.10.18精铣60H12孔的两面1IT93.2-0.050.059粗镗下端孔2.5IT136.3-0.20.210半精镗下端孔0.5IT113.2-0.020.0211粗铣16H11的槽IT116.3-0.10.112半精铣16H11的槽1IT103.2-0.020.0213钻20.50的孔IT136.3-1114攻的螺纹15铣开60H12的孔4IT136.3-0.050.052.5确定切削用量及基本工时2.5.1工序1：粗铣25H7的两侧面机床：X6022型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为80)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3，取铣削速度：参照参考文献3，取机床主轴转速：，（公式2.5.1-1） 按照参考文献3 实际铣削速度： （公式2.5.1-2）进给量： （公式2.5.1-3） 工作台每分进给量： （公式2.5.1-4）：根据参考文献3,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：（公式2.5.1-5）刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（公式2.5.1-6）查参考文献1，工步辅助时间为：1.23min2.5.2工序2：粗铣平下端孔侧面的工艺凸台机床：X5028刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数粗铣a面铣削深度每齿进给量：根据机械加工工艺手册，取铣削速度：参照机械加工工艺手册，取机床主轴转速：，取（公式2.5.2-1）实际铣削速度：（公式2.5.2-2）进给量：（公式2.5.2-3）工作台每分进给量：（公式2.5.2-4）：根据机械加工工艺手册,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：（公式2.5.2-5）刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（公式2.5.2-5）查参考文献1，工步辅助时间为：1.52min2.5.3工序3：钻25H7的通孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床。钻头为22mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃。确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2，可查出，查Z535立式钻床说明书，取。 根据参考文献2，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2，表28-15，由插入法得， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，故（公式2.5.3-1）（公式2.5.3-2）查参考文献1，工步辅助时间为：1.76min2.5.4工序4：扩25H7的通孔加工机床为Z535立式钻床。扩孔钻为24.7mm标准高速钢扩孔钻；确定扩孔切削用量确定进给量 根据参考文献2，有。根据Z535机床说明书，取=0.57mm/r。确定切削速度及 根据表28-33，取。修正系数： ，（公式2.5.4-1）故（公式2.5.4-2）查参考文献1，工步辅助时间为：1.16min2.5.5工序5：铰25H7的通孔加工机床为Z535立式钻床。铰刀为25mm标准高速铰刀。确定铰孔切削用量确定进给量，按该表注4，进给量取小植。查Z535说明书，取。确定切削速度及取。由表28-3，得修正系数 ， （公式2.5.5-1）故（公式2.5.5-2）查Z535说明书，取，实际铰孔速度 （公式2.5.5-3） 切削工时被切削层长度：刀具切入长度，（公式2.5.5-4）刀具切出长度： 取走刀次数为1查参考文献1，工步辅助时间为：2.03min粗铣b面同样的铣削深度每齿进给量：根据机械加工工艺手册，取铣削速度：参照机械加工工艺手册，取机床主轴转速：，（公式2.5.5-5）取实际铣削速度：（公式2.5.5-6）进给量：（公式2.5.5-7）查参考文献1，工步辅助时间为：1.52min2.5.6工序6：粗铣a、b面机床：X5028刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数粗铣a面铣削深度每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速：，取（公式2.5.6-1）实际铣削速度：（公式2.5.6-2）进给量：（公式2.5.6-3）工作台每分进给量：（公式2.5.6-4）：根据机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知粗铣b面同样的铣削深度每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.52min2.5.7工序7：粗铣60H12孔的两面机床：X6022型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为14)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3，取铣削速度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：，（公式2.5.7-1）按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：（公式2.5.7-2）进给量：工作台每分进给量：（公式2.5.7-3）：根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：（公式2.5.7-4）刀具切出长度：取走刀次数为1查参考文献1，工步辅助时间为：1.94min2.5.8工序8：精铣60H12孔的两面机床：X6022型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为)，材料：， ，齿数Z=25，为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：，（公式2.5.8-1）按照参考文献3表3.1-31 实际铣削速度：（公式2.5.8-2）进给量：（公式2.5.8-3）工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（公式2.5.8-4）查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.94min2.5.9工序9：粗镗下端60H12的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献3，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.5mm。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3取机床主轴转速：，（公式2.5.9-1）按照参考文献3取实际切削速度：（公式2.5.9-2）工作台每分钟进给量：（公式2.5.9-3）被切削层长度：刀具切入长度：（公式2.5.9-4）刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：（公式2.5.9-5）查参考文献1，工步辅助时间为：2.61min2.5.10工序10：半精镗下端孔到60H12机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3，取机床主轴转速：，取（公式2.5.10-1）实际切削速度，：（公式2.5.10-2）工作台每分钟进给量：（公式2.5.10-3）被切削层长度：刀具切入长度：（公式2.5.10-4）刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：（公式2.5.10-5）所以该工序总机动工时查参考文献1，工步辅助时间为：1.86min2.5.11工序11：粗铣16H11的槽机床：X6022型卧式铣床 刀具：错齿三面刃铣刀 切削深度：根据参考文献查1：刀具的直径D=80mm，刀具的齿数 Z=14，刀具的宽度L=14mm。查2表2.4-76得：进给量,根据参考文献3查得切削速度，机床主轴转速：，（公式2.5.11-1）按照参考文献2表3.1-74取实际切削速度：（公式2.5.11-2）进给量：（公式2.5.11-3）机床工作台每分进给量：（公式2.5.11-4）被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（公式2.5.11-5）查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.92min 2.5.12工序12：半精铣16H11的槽机床：X6022型卧式铣床 刀具：错齿三面刃铣刀刀具直径D=80，齿数Z=14，宽度L=16。切削深度：根据参考文献2查得：进给量,根据参考文献3查得切削速度，机床主轴转速： ，（公式2.5.12-1）按照参考文献3取实际切削速度： （公式2.5.12-2）进给量：（公式2.5.12-3）工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：=42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（公式2.5.12-4）查参考文献1，工步辅助时间为：1.41min 本工序机动时间2.5.13工序13：钻20.50的孔机床：Z535立式钻床刀具：20.50直柄短麻花钻确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2，可查出，查Z535立式钻床说明书，取。 根据参考文献2，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2，由插入法得， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，故（公式2.5.13-1）查Z535机床说明书，取。实际切削速度为（公式2.5.14-2）由参考文献2，表28-5，故校验机床功率 切削功率为机床有效功率（公式2.5.13-3）刀具切入长度：（公式2.5.13-4）刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，工步辅助时间为：1.58min2.5.14工序14：攻M221.5的螺纹机床：Z535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册，取机床主轴转速：，取（公式2.5.14-1）丝锥回转转速：取实际切削速度： （公式2.5.14-2）被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：（公式2.5.14-3）查参考文献1，工步辅助时间为：1.33min2.5.15工序15：铣开60H12的孔机床：X6022型卧式铣床刀具：中齿锯片铣刀刀具直径D=80mm，齿数Z=32，宽度L=4mm。切削深度：根据参考文献2查得：进给量,根据参考文献3查得切削速度，机床主轴转速：，（公式2.5.15-1）按照参考文献3取实际切削速度：（公式2.5.15-2）进给量：（公式2.5.15-3）工作台每分进给量： （公式2.15-4）被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =41mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（公式2.5.15-5）查参考文献1，工步辅助时间为：1.59min 2.6本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进行比较，选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机床，再查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。 3专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工此拔叉零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计镗孔夹具、铣槽夹具及钻顶面螺纹底孔夹具各一套。3.1镗孔夹具设计3.1.1问题的提出本夹具是用来镗此拔叉下端60H12的孔,零件图中此孔与25H7的孔中心距有公差要求。此工序为粗镗、半精镗加工,因此本工序加工时要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,重点是保证加工精度的问题.3.1.2夹具的设计定位基准的选择因为25H7的孔与此孔有公差要求,所以应以这个长通孔为主要定位基准。由于铸件的公差要求较大,利用60H12的孔的左侧面作为辅助定位基准。在小孔处采用移动压板对零件进行夹紧。在60H12的孔旁边有筋板的缘故，有足够的强度，可以进行直接的镗削，能保证加工精度。定位元件及夹紧元件的选择据上面所述，查参考文献1，选用固定式定位销（长销）穿过25H7的孔。由于此孔两侧面没加工，故用定位块进行支承。这样一销一面就限制了五个自由度，最后在待加工孔下面加上一个支承钉再限制最后一个自由度，即一面两销定位。这样就可以完全定位了。图3.1 固定式定位销（GB2203-80）夹紧元件选用压板，由于压板种类很多，当选用转动压板时，其行程不够，选用U型压板又不合适，故在充分比较分析的情况下，选用移动压板，其夹紧可靠、操作方便，在很多地方都有用到。图3.2 移动压板（GB2175-80）切削力及夹紧力计算镗刀材料：（机夹单刃硬质合金镗刀），机床为：T68由参考文献3，表1-12选择刀具的几何参数为： 1）粗镗：由参考文献12： （公式3.1.2-1）2）半精镗：同理，圆周切削分力公式：有： （公式3.1.2-2）当夹紧力方向与切削力方向一致时，仅需要较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。故该夹具采用移动压板夹紧机构，为了方便操作，通过手动拧紧螺母将压板压紧工件。由于夹紧力方向与切削力方向在水平上有一段距离，使工件在夹紧的地方产生了弯矩，如图：图3.3 弯矩示意图既是加上转矩M，所以319.65N 误差分析与计算该夹具以一长销和一支承钉定位，要求保证孔中心与小通孔中心距的尺寸公差。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工序公差。由参考文献12可知孔销间隙配合的定位误差为：（公式3.1.2-3）夹具体设计夹具体的设计参考镗孔夹具体零件图。3.2铣槽夹具设计3.2.1问题的提出本夹具主要用来粗、精铣此拨叉的槽。粗、精铣槽时，槽宽有尺寸要求，其深度要求为，槽的左右两侧面粗糙度要求Ra3.2,底面粗糙度要求Ra6.3。本道工序仅是对槽进行粗、精铣削加工。同样在本道工序加工时，还是应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.2.2夹具的设计定位基准的选择在进行铣槽加工工序时，由于和的孔已经加工。因此工件选择的孔一面与两孔作为定位基准。由一个长销穿在的孔加上此孔的一面就限制了五个自由度，再在的孔中间加上个削边销，就把自由度限制完了。即是一面两孔定位。定位元件及夹紧元件的选择此过程定位元件主要是长圆柱销和削边销，所以对他们进行选取。查参考文献1，选用的元件如下图：图3.4 长圆柱销（GB2203-80 A型）图3.5 削边销（GB2203-80 B型）夹紧元件选用压板，考虑到工件装夹的方便，此选用转动压板图3.6 转动压板（GB2176-80）铣削力与夹紧力计算根据参考文献1，表2.497可查得：铣削力计算公式为圆周分力 查表可得： 代入得 =查参考文献1，表5.1-4可知，所需的夹紧力为：式中： L=62.53mm f=1.22 l=34mm （公式3.2.2-1）定位误差分析图3.7 转角定位误差示意图由图可知这时的一面两销定位的转角定位误差为：（公式3.2.2-3）定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具体底面的槽中，一般使用两个。其距离应尽可能布置得远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据参考文献1选用定向键为 图3.8 定向键(GB220780)及其与机床连接示意图对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本工序是完成此拨叉的槽粗、精铣加工，所以选用直角对刀块。根据参考文献5选用直角对刀块，其结构和尺寸如图所示： 图3.9 直角对刀块(GB224180 A型)塞尺选用平塞尺，其结构如图所示： 图3.10 平塞尺(GB2244-80)夹具体的设计夹具体的设计参考铣槽夹具体零件图。3.3钻孔夹具设计3.3.1问题的提出本夹具主要用来钻拔叉顶部螺纹孔的底孔。这个孔距右平面有尺寸精度要求为，与中心孔垂直。因为位置精度要求不高，也无需表面粗糙度要求，故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.3.2夹具的设计定位基准的选择此零件放在Z535立式钻床上加工，刀具为20.50直柄短麻花钻。由零件分析，选择用中心孔的长销加上这个孔的一面定位，就可以限制5个自由度，在由下面的大孔加个削边销就可以实现完全定位。定位元件与夹紧元件的选择查参考文献1，表5.2-6，选用固定式定位销图3.11 固定式定位销（GB2203-80）图3.12 削边销（GB2203-80 B型）压板还是选用操作方便的转动压板图3.13 转动压板（GB2176-80）切削力与夹紧力的计算由于本道工序完成螺纹底孔的钻削，因此切削力为钻削力。由参考文献1，表2.4-69得：轴向力F： 扭矩M： 式中： 如图：图3.14 扭矩图夹紧力的方向在轴线上，与M产生的转矩同轴，所以夹紧力F不需要太大，只要工件相对与夹具体没有移动就可以了。钻套、衬套、钻模板及夹具体设计螺纹底孔的加工只需钻削加工就能满足加工要求。考虑到钻套可能出现的磨损，故查参考文献1，表5.2-13选用可换钻套（GB2264-80其结构如下图所示），当磨损就可更换。与其装配的是钻套用衬套（GB2263-80查表5.2-14），起固定的是钻套螺钉（GB2268-80查表5.2-16）。图3.15 可换钻套表3.1 可换钻套dDHhCr基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差20.5+0.041+0.02030+0.021+0.008464225125.518132.529.5图3.16 钻套用衬套表3.2 钻套用衬套dDHC基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差30+0.041+0.02042+0.033+0.0172513图3.17 钻套螺钉表3.3 钻套螺钉dL1d1Dd2LL0nt基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差M85.5+0.20+0.0512-0.05-0.162062211.522.5钻模板选用伸出式钻模板，用螺钉将其连接在夹具体上。安装前先调整好位置然后用销定位，后用螺钉将其拧紧在夹具体上。钻模板参见钻孔装配图。夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序可知，本道工序只需钻螺纹底孔，所以孔的精度无需考虑，只保证它垂直与中心孔就可以了。由于是立钻，又是一面两销定位，在垂直方向可能存在偏转（参见钻孔装配图）。其计算同前面的计算相同。转角定位误差为既是（由下的图可知）：（公式3.3.2-1）图3.18 转角误差分析图除了上面的误差外，影响孔位置度的因素还有：1）、钻模板上装衬套孔的尺寸公差：2）、衬套与钻套配合的最大间隙：3）、钻套与钻头配合的最大间隙：4）、钻套的同轴度公差： 综合误差为：（公式3.3.2-2）能满足零件要求。夹具体设计夹具体的设计参考钻孔夹具体零件图。3.4本章小结在本章是对夹具结构的设计和分析其精确度的阶段。重点在于选择基准面将零件如何定位、夹紧在夹具体上。在选择基准面时，主要参考已加工面，在此主要用到的是一面两销定位，一个圆柱销和一个削边销，他们分别穿过已加工过的长中心孔和大端面的孔，再由中心孔的一面定位，就使零件在夹具体上完全定位了。选用压紧件时，分别用了移动和转动压板。最后设计出夹具体，参考有关资料计算夹具的定位误差。4 结 论本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产，工序就分得很散，中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面两销定位，将工件固定夹紧在夹具上。在此计算了了夹紧力和夹具体的误差等。在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，有所不足。致 谢在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声，谢谢！我想没有他们的帮助，毕业设计就会做得很困难。这次毕业设计是在老师悉心指导下完成的。老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题，老师给了我许多关怀和帮助，并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们，也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。在论文工作中，得到了机电工程学院有关领导和老师的帮助与支持，在此表示衷心的感谢。最后，在即将完成毕业设计之时，我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、领导及同学。谢谢了！参考文献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社，1996.1 （4）：5-452 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社，2005.19 （7）:1-903 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社，2002.24 (7)：4-814 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社，2000.5 (12) 9-115 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社，19834(2):125-1276 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社，20015(2):315-3177 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社，2003.2(3) :267-2708 王先逵机械制造工艺学