機(jī)床羊角撥叉加工工藝及孔加工夾具設(shè)計(jì)

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1、機(jī)床“羊角”撥叉加工工藝及孔加工夾具設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目：機(jī)床“羊角”撥叉加工工藝及孔加工夾具設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)中心：廣東江門奧鵬學(xué)習(xí)中心 層 次： ?？破瘘c(diǎn)本科

2、 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 2009年 秋季 學(xué) 號(hào)： 091182411014 學(xué) 生： 羅 禮 勝 指導(dǎo)教師： 王 爽 完成日期： 2011年 9月 17日 II 內(nèi)容摘要 本論文完成了對(duì)機(jī)床“羊角”撥叉加工工藝及孔加工夾具 的設(shè)計(jì)。 本論文完成了對(duì)機(jī)床“羊角”撥叉加工工藝及鉆孔夾具的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的前一部分，主要進(jìn)行工藝卡

3、的填寫，流程如下：首先是分析零件基本特征；其次根據(jù)前面的分析來選擇毛坯；再次設(shè)計(jì)工藝規(guī)程：包括制定工藝路線，選擇基準(zhǔn)面等；然后進(jìn)行工序設(shè)計(jì)，即選擇機(jī)床，確定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，切削用量待參數(shù)；最后編制工藝文件。 第二階段，進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)?？v觀整條工藝路線，結(jié)合難易程度和夾具本身的特色，選定孔加工工序進(jìn)行夾具的總體裝配和夾具體的設(shè)計(jì)。首先，結(jié)合零件在該工序中需要達(dá)到的各項(xiàng)技術(shù)要求，初步擬定工件的定位、夾緊方案；然后，根據(jù)夾具設(shè)計(jì)原則以及夾緊力和夾緊點(diǎn)的確定原則進(jìn)行局部零部件和夾具體的設(shè)計(jì)；最后，校核該夾具的精度。 關(guān)鍵詞：羊角撥叉；機(jī)械加工；工藝；工藝卡；切削；夾具設(shè)計(jì) 目

4、 錄 內(nèi)容摘要 1 引 言 3 1.1 羊角撥叉的功用 4 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 4 2 零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5 2.1 產(chǎn)量的確定 5 2.1.1 生產(chǎn)類型的確定 5 2.1.2 日生產(chǎn)量的確定 5 2.2 毛坯的選擇及毛坯圖的繪制 6 2.2.1 毛坯的選擇 6 2.2.2 毛坯-零件綜合圖的繪制方法 6 2.3 定位基準(zhǔn)的分析與選擇 6 2.3.1 基準(zhǔn)的概念 7 2.3.2 基準(zhǔn)選擇原則 8 2.3.3 定位基準(zhǔn)的選擇 9 2.4 工藝路線的制定 10 2.5 工藝卡的填寫 14 3 夾具設(shè)計(jì) 20 3.1 夾具

5、的整體設(shè)計(jì) 20 3.1.1夾具設(shè)計(jì)分析 20 3.1.2 夾具結(jié)構(gòu)方案的確定 22 3.1.3 夾具的具體設(shè)計(jì) 24 3.2 夾具的裝配 25 3.3 夾具的經(jīng)濟(jì)性分析 26 結(jié) 論 28 參考文獻(xiàn) 29 引 言 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其夾具設(shè)計(jì)是我們?nèi)跁?huì)貫通三年所學(xué)的知識(shí)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用訓(xùn)練，為我們即將走向自己的工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。 機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)

6、械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時(shí)須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。 而機(jī)床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時(shí)提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本而在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，并在加工過程中保持這個(gè)位置不變。它們的研究對(duì)機(jī)械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。 而本次對(duì)于撥叉加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是： 1．完成撥叉零件加工工藝規(guī)程的制定； 2．完成銑削切斷的專用夾具設(shè)計(jì)。 通過對(duì)撥叉零件的初步分析，了解其零件的主要特點(diǎn)，加工難易程度，

7、主要加工面和加工粗、精基準(zhǔn)，從而制定出撥叉加工工藝規(guī)程；對(duì)于專用夾具的設(shè)計(jì)，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準(zhǔn)，然后再根據(jù)切削力的大小、批量生產(chǎn)情況來選取夾緊方式，從而設(shè)計(jì)專用夾具。 1 設(shè)計(jì)任務(wù)說明 1.1 羊角撥叉的功用 設(shè)計(jì)機(jī)床羊角撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及其機(jī)床夾具。撥叉是一種輔助零件，通過撥叉控制滑套與旋轉(zhuǎn)齒輪的接合?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動(dòng)滑套，滑套帶動(dòng)輸出軸，將動(dòng)力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動(dòng)撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結(jié)合與分離，達(dá)到換檔的目的。該零件圖紙如下： 圖1.1 機(jī)床羊角撥叉零件圖 1.2 設(shè)

8、計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)任務(wù)需完成毛坯選擇、編排加工工藝、工裝夾具設(shè)計(jì)、撰寫產(chǎn)品說明書，以及圖紙繪制等工作，圖紙說明如下： 1．毛坯—零件綜合圖 1張 2．工藝過程卡片 1套 3．夾具裝配圖 1張 4．夾具體零件圖 1張 5．說明書 1份 2 零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1 產(chǎn)量的確定 2.1.1 生產(chǎn)類型的確定 表2.1 生產(chǎn)類型的劃分 生產(chǎn)類型 同類零件的年產(chǎn)量/件 重型零件 （質(zhì)量>2000kg） 中型零件 （質(zhì)量100～2000kg） 小型零件 （質(zhì)量<100kg

9、） 單件生產(chǎn) 5以下 10以下 100以下 成批生產(chǎn) 小批生產(chǎn) 5～100 10～200 100～500 中批生產(chǎn) 100～300 200～500 500～5000 大批生產(chǎn) 300～1000 500～5000 5000～50000 大量生產(chǎn) 1000以上 5000以上 50000以上 已知零件質(zhì)量m約為2.2kg，由表2.1即可確定零件的生產(chǎn)性質(zhì)。該零件的生產(chǎn)類型為小型零件大批量生產(chǎn)。 2.1.2 日生產(chǎn)量的確定 零件的年產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）： N=2000件/年 每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺(tái)）：n=1 備品率：a=2% 廢品率：b=2%

10、 1．年產(chǎn)量Q=N×n×(1+a)×(1+b)=2081（件） 2．年工作日D=365-1×52-7×2=299（天） 3．日產(chǎn)量q=Q/D=7（件/天） 通過計(jì)算可得知日該撥叉的日生產(chǎn)量為7件。 2.2 毛坯的選擇及毛坯圖的繪制 2.2.1 毛坯的選擇 按照零件圖紙的設(shè)計(jì)要求，該零件毛坯的材料為HT200，毛坯種類為鑄件?？紤]到零件需加工表面少，精度要求不高，有強(qiáng)肋，且工作條件不差，既無交變載荷，又屬于間歇工作，故選用金屬型鑄件，以滿足不加工表面的粗糙度要求及生產(chǎn)要求。 零件形狀簡(jiǎn)單，因此毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，因內(nèi)孔很小，所以無法鑄出。 毛坯選擇的技術(shù)要求

11、為：20D6孔與2-14D4孔中心線在水平方向的不平行度不大于0.1/150；20D6孔中心線對(duì)5D4鉆槽不平行度不大于0.07/100；5D4鉆槽對(duì)20D6孔中心線的偏移不大于0.08。 2.2.2 毛坯-零件綜合圖的繪制方法 在選定毛坯和確定了毛坯的機(jī)械加工余量后，便可繪制毛坯-零件綜合圖。綜合圖的繪制方法是： 1．以實(shí)線表示毛坯表面的輪廓、以點(diǎn)劃線畫出零件的輪廓；在剖面圖上用交叉線表示加工余量，加工余量為3～5mm。 2．標(biāo)注毛坯尺寸和公差，毛坯的基本尺寸包括機(jī)械加工的余量在內(nèi)，毛坯的尺寸公差參照有關(guān)資料。 3．標(biāo)注機(jī)械加工的粗基準(zhǔn)符號(hào)和有關(guān)技術(shù)要求。毛坯尺寸是根據(jù)工藝規(guī)程，

12、機(jī)械加工各工序的加工余量與毛坯制造方法能到的精度決定的，因此毛坯圖繪制和工藝規(guī)程的制訂是反復(fù)交叉進(jìn)行的。 根據(jù)以上繪制方法，用AutoCAD軟件畫出毛坯-零件綜合圖，如圖2.1所示。 2.3 定位基準(zhǔn)的分析與選擇 在制定零件加工工藝規(guī)程時(shí)，正確選擇定位基準(zhǔn)對(duì)保證加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求以及合理安排加工順序都有重要的影響。 圖2.1 機(jī)床羊角撥叉零件毛坯圖 2.3.1 基準(zhǔn)的概念 零件上用以確定其它點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)。根據(jù)其功用的不同，可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)兩大類。 在零件圖上用以確

13、定其它點(diǎn)、線、面的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。而零件在加工、測(cè)量、裝配等工藝過程中使用的基準(zhǔn)統(tǒng)稱工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)又可分為： 1．裝配基準(zhǔn)，在零件或部件裝配時(shí)用以確定它在機(jī)器中相對(duì)位置的基準(zhǔn)。 2．測(cè)量基準(zhǔn)，用以測(cè)量工件已加工表面所依據(jù)的基準(zhǔn)。例如以內(nèi)孔定位用百（千）分表測(cè)量外圓表面的徑向跳動(dòng)，則內(nèi)孔就是測(cè)量外圓表面徑向跳動(dòng)的測(cè)量基準(zhǔn)。 3．工序基準(zhǔn)，在工序圖中用以確定被加工表面位置所依據(jù)的基準(zhǔn)。所標(biāo)注的加工面的位置尺寸稱工序尺寸。工序基準(zhǔn)也可以看作工序圖中的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 4．定位基準(zhǔn)，用以確定工件在機(jī)床上或夾具中正確位置所依據(jù)的基準(zhǔn)。如軸類零件的中心孔就是車、磨工序的定位基準(zhǔn)。 作為基準(zhǔn)的點(diǎn)

14、、線、面有時(shí)在工件上并不一定實(shí)際存在（如孔和軸的軸線、某兩面之間的對(duì)稱中心面等），在定位時(shí)是通過有關(guān)具體表面起定位作用的，這些表面稱定位基面。例如在車床上用頂尖撥盤安裝一根長(zhǎng)軸，實(shí)際的定位表面（基面）是頂尖的錐面，但它體現(xiàn)的定位基準(zhǔn)是這根長(zhǎng)軸的軸線。因此，選擇定位基準(zhǔn)，實(shí)際上既選擇恰當(dāng)?shù)亩ㄎ换妗? 2.3.2 基準(zhǔn)選擇原則 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： 1．粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表

15、面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。 2．選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。 3．應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 4．應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。 5．粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)

16、使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證拔叉在整個(gè)加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，主要應(yīng)考慮如何保證加工表面之間的位置精度、尺寸精度和裝夾方便，其主要原則是： 1．基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。 2．基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。基準(zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為

17、定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 3．互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 4．自為基準(zhǔn)原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。 此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)

18、單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證拔叉在整個(gè)加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。選擇精基準(zhǔn)的原則時(shí)，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)確。 2.3.3 定位基準(zhǔn)的選擇 1．該羊角撥叉的主要加工任務(wù)為，A1、A2、B1、B2四個(gè)表面以及M、N兩個(gè)內(nèi)孔。其中表面精度要求粗糙度Ra3.2μm，內(nèi)孔加工精度要求粗糙度Ra1.6μm。 2．在粗加工階段，主要是盡量切除大部分余量，主要考慮生產(chǎn)率。應(yīng)該注意如下細(xì)節(jié)：應(yīng)保證各加工表面都有足夠的加工余量，如外圓加工以軸線為基準(zhǔn)；以加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)，以保證該表面加工余量分布均勻、表面質(zhì)量高，如

19、床身加工，先加工床腿再加工導(dǎo)軌面；一般應(yīng)以非加工面做為粗基準(zhǔn)，這樣可以保證不加工表面相對(duì)于加工表面具有較為精確的相對(duì)位置，并且當(dāng)零件上有幾個(gè)不加工表面時(shí)，應(yīng)選擇與加工面相對(duì)位置精度要求較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。 在半精加工及精加工階段，主要是為主要表面的精加工做準(zhǔn)備，并完成次要表面的終加工（鉆孔、攻絲、銑鍵槽等）。保證各主要表面達(dá)到圖紙要求，主要任務(wù)是保證加工質(zhì)量。 因此由上面分析可以得出結(jié)論，該撥叉的加工應(yīng)該以A1、A2、B1、B2四個(gè)表面互為粗基準(zhǔn)加工，再以加工過的B1、B2光滑表面作為精基準(zhǔn)加工內(nèi)孔N、 M及 C糟。 2.4 工藝路線的制定 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的

20、加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。 根據(jù)零件的技術(shù)要求劃分加工階段，大體可分以下四個(gè)階段：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段以及光整加工和超精密加工階段。 在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1．工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： （1） 工序分散原則 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)

21、單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 （2） 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流

22、水線生產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在80～90℃的含0.4%～1.1%蘇打及0.25%～0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部基本無雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留物。 2．工序的集中與分散 制訂工藝路線時(shí)，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個(gè)不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 （1） 工序集中的特點(diǎn) 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精

23、度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 （2） 工序分散的特點(diǎn) 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量，便于采用通用設(shè)備，簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易，對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進(jìn)行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床

24、和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 由于近代計(jì)算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費(fèi)過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟(jì)效果。 3．加工階段的劃分 將零件的加工過程劃分為加工階段的主要目的是： （1） 保證零件加工質(zhì)量（因?yàn)楣ぜ袃?nèi)應(yīng)力變形、熱變形和受力變形，精度、表面質(zhì)量只能逐步提高，）； （2） 有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷并得到及時(shí)處理； （3） 有利于合理利用機(jī)床設(shè)備。 （4）便于穿插熱處理工序：穿插熱處理工序必須將加工過程劃分成幾個(gè)階段，否則很難充分發(fā)揮熱處理的效果。 此外，將工件加工劃分為幾個(gè)階段，還有利于保護(hù)精

25、加工過的表面少受磕碰損壞。 零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過程劃分為幾個(gè)階段： （1） 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報(bào)廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時(shí)。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時(shí)，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工公差等級(jí)為IT11～I(xiàn)T12。粗糙度為Ra80～100μm。 （2） 半精加工階段 半精加工階段基目的主要是完成一些次要面的加工

26、并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級(jí)為IT9～I(xiàn)T10。表面粗糙度為Ra10～1.25μm。 （3） 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達(dá)到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6～I(xiàn)T7，表面粗糙度為Ra10～1.25μm。 （4） 光整加工階段 對(duì)某些要求特別高的需進(jìn)行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對(duì)尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互

27、位置誤差，其精度等級(jí)一般為IT5～I(xiàn)T6,表面粗糙度為Ra1.25～0.32μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對(duì)的。在實(shí)際生活中，對(duì)于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個(gè)階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個(gè)加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小孔之類的粗加

28、工。 4．工序順序的安排 在安排機(jī)械加工工序時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工階段的劃分、基準(zhǔn)的選擇和被加工表面的 主次來決定，一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則如表2.2所示。 表2.2 工序安排原則 工序安排原則 原則詳情 先基準(zhǔn)后其它 即首先應(yīng)加工用作精基準(zhǔn)的表面，再以加工出的精基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)加工其他表面。如果定位基準(zhǔn)面不只一個(gè)，則應(yīng)根據(jù)基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換的順序和逐步提高加工精度的原則來安排基準(zhǔn)面和主要表面的加工，以便為后續(xù)工序提供適合定位的基準(zhǔn) 先面后孔 先加工平面，后加工孔。因?yàn)槠矫娑ㄎ槐容^穩(wěn)定，可靠，所以像箱體、支架、連桿等平面輪廓尺寸較大的零件，常先加工平面，然后再加工該平面上的孔，以保證加工質(zhì)量

29、 先主后次 先加工主要表面，再加工次要表面 先粗后精 各表面的加工順序，按加工階段，從粗到精進(jìn)行安排 綜合以上原則，常見的機(jī)械加工順序?yàn)椋憾ㄎ换鶞?zhǔn)的加工——主要表面的粗加工——次要表面加工——主要表面的半精加工——次要表面加工——修基準(zhǔn)——主要表面的精加工。 5．加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機(jī)床，以便提高生產(chǎn)率。但同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個(gè)加工工藝路線方案，見表2.3。 表2.3 加工工藝路線方案比較表 工序號(hào) 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 010

30、 銑A1、A2表面 頂弧及B1、B2表面 銑A1、A2表面 頂弧及B1、B2表面 020 鉆通孔M A1、A2表面 銑B1、B2表面 頂弧及A1、A2表面 030 拉C槽 A1、A2表面 鉆通孔N B1、B2表面 040 鉆通孔N A1、A2表面 鉆通孔M B1、B2表面 050 銑B1、B2表面 頂弧及A1、A2表面 拉C槽 B1、B2表面 060 去毛刺 清洗 去毛刺 清洗 070 檢驗(yàn) 入庫 檢驗(yàn) 入庫 加工工藝路線方案的論證： 方案Ⅰ、Ⅱ主要區(qū)別在于加工過程中工序的不一致，從而導(dǎo)致定位基面不同。方案

31、Ⅰ一次性將A1、A2表面銑平繼而用A1、A2表面作為基準(zhǔn)加式以下孔和面，整個(gè)的方案看上去較為方便簡(jiǎn)單，裝夾次數(shù)少，但基缺點(diǎn)在于定位不準(zhǔn)確，誤差較大；方案Ⅱ的四個(gè)表面加工過程中，粗、精加工時(shí)兩組表面互為基準(zhǔn)，并且在加工兩個(gè)內(nèi)孔及槽時(shí)，三者都有很好的配合，從而大大提高了定位的準(zhǔn)確度，提高了加工精度，當(dāng)然其缺點(diǎn)在于工序略為麻煩，裝夾次數(shù)多。 (a)車削用量 (b)周銑切削用量 (c)端銑切削用量 圖2.2切削用量示意圖 由以上分析，該撥叉的加工宜選用方案Ⅱ?yàn)楹侠?。具體的工藝過程如圖2.2。 2.5 工藝卡的填寫 2.5.1 切削用量 切削用量（如下圖所示）表示主

32、運(yùn)動(dòng)及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)大小的數(shù)量，是切深、進(jìn)給量和切削速度三要素的總稱，用來描述切削加工運(yùn)動(dòng)量。銑削加工的切深分背吃刀量和側(cè)吃刀量。 1．切削深度 （1） 車削時(shí)的背吃刀量 背吃刀量是在與主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相垂直的方向上測(cè)量的已加工表面與待加工表面之間的距離，單位為mm。如圖2.2（a），外圓車削時(shí)，其背吃刀量（ap）可由下式計(jì)算： 式中 ： dww——工件待加工表面直徑，單位為mm； dm——工件已加工表面直徑，單位為mm。 （2） 銑削吃刀量 如圖2.2（b）（c）,銑削加工的背吃刀量（ap）為平行于銑刀軸線測(cè)量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時(shí)，背吃刀量為切削層深度

33、；而圓周銑削時(shí)，為被加工表面的寬度。 側(cè)吃刀量（ae）為垂直于銑刀軸線測(cè)量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時(shí)，ae為被加工表面寬度；而圓周銑削時(shí)，側(cè)吃刀量為切削層深度。 （3） 切削深度的選用 切削深度的選取主要由加工余量和對(duì)表面質(zhì)量的要求決定： 余量不大，力求粗加工一次進(jìn)給完成，但是在余量較大，或工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，可多次分層切削完成。 當(dāng)工件表面粗糙度值要求不高時(shí)，粗加工，或分粗、半精加工兩步加工；當(dāng)工件表面粗糙度值要求較高，宜分粗、半精、精加工三步進(jìn)行。 2．進(jìn)給量 （1） 車削時(shí)的進(jìn)給量 如圖2.2（a），車削刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于工件的位移量，可用刀具

34、或工件每轉(zhuǎn)(主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí))的位移量來表達(dá)和測(cè)量，單位為mm／r （2） 銑削時(shí)的進(jìn)給量 如圖2.2（b）（c），銑削加工的進(jìn)給量f（mm/r）是指刀具轉(zhuǎn)一周，工件與刀具沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移量；對(duì)于多齒刀具(如鉆頭、銑刀)，每轉(zhuǎn)中每齒相對(duì)于工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的位移量稱為每齒進(jìn)給量fZ（單位為mm／z）。 （式中，z為刀齒數(shù)） 進(jìn)給速度（mm/min）是單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量。進(jìn)給速度與進(jìn)給量的關(guān)系為： 。 （n為銑刀轉(zhuǎn)速，單位r /min） （4） 進(jìn)給量的選用 進(jìn)給量的選取主要依據(jù)工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、工件

35、表面粗糙度等因素。 工件材料強(qiáng)度和硬度越高，切削力越大，每齒進(jìn)給量宜選得小些；刀具強(qiáng)度、韌性越高，可承受的切削力越大，每齒進(jìn)給量可選得大一些；工件表面粗糙度要求越高，每齒進(jìn)給量選小些；工藝系統(tǒng)剛性差，每齒進(jìn)給量應(yīng)取較小值。 3．切削速度 如圖2.2（a）（b）（c），切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，單位為m／min。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其計(jì)算公式為 = 式中： d——切削刃上選定點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的工件或刀具的直徑，單位為mm。 n——主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速，單位為r／min。 選擇切削速度時(shí)，不可忽視以下幾點(diǎn)： （1） 刀具材料硬度高，耐磨、耐熱性好時(shí)，可取較高的切削速度。 （

36、2） 工件材料的切削加工性差時(shí)，如強(qiáng)度、硬度高、塑性太大或太小，切削速度應(yīng)取低些。 （3） 工藝系統(tǒng)(機(jī)床、夾具、工件、刀具)剛度較差時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低切削速度以防止振動(dòng)。 （4） 切削速度的選用應(yīng)與切深、進(jìn)給量的選擇相適應(yīng)，當(dāng)切深、進(jìn)給量增大時(shí)，刀刃負(fù)荷增加，使切削熱增加，刀具磨損加快，從而限制了切削速度的提高；當(dāng)切深、進(jìn)給量均小時(shí)，可選擇較高的切削速度。 （5） 在機(jī)床功率較小的機(jī)床上，限制切削速度的因素也可能是機(jī)床功率。在一般情況下，可以先按刀具耐用度來求出切削速度，然后再校驗(yàn)機(jī)床功率是否超載。 2.5.2 撥叉加工工序卡 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加

37、工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。通過已上各章節(jié)的分析，綜合各個(gè)方面的要求，該撥叉的加工工序方案可如附件中工藝卡圖所示。 2.5.3 典型工序分析 該撥叉的加工過程一共可分為七大工序，而每一個(gè)工序又可分為若干小工步，由于篇幅有限故不在此一一闡述，謹(jǐn)以第三大工序M孔加工作為講解。 工序三：鉆M孔 1． 鉆孔至12 （1） 加工條件 工件材料：HT200，бb=0.16GPa ，HBS=190～210，鑄件。 機(jī)床：Z518立式銑床（PE=1KW）。 鉆頭：高速鋼錐柄麻花鉆頭（GB/T1438

38、.1-1996），d=12，I=110，L=210。 （2） 切削用量 1） 決定進(jìn)給量f a） 按加工要求決定進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.7，當(dāng)鑄鐵的強(qiáng)度бb200MPa，do=12mm時(shí)，f=0.52～0.64mm/r。由于I/d=110/12=9.2>7，故取修正系數(shù)K=0.8。所以f=(0.52～0.64)×0.8=(0.42～0.51)mm/r。 b） 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.8，當(dāng)бb=190MPa，do=12mm,鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量f=1.22mm/r。 c） 按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表《切削手冊(cè)》2.9，當(dāng)бb210Mpa，do1

39、2.1mm，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為9880N，進(jìn)給量為1.1mm/r。 從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為f=0.42～0.51mm/r，根據(jù)Z518鉆床說明書，選f=0.50mm/r（見《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4.2-16），又由《切削手冊(cè)》表2.19可以查出鉆孔時(shí)的軸向力，當(dāng)f=0.50mm/r，do=12mm時(shí)，軸向力Ff=5120N，軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=5120N。 根據(jù)Z518鉆床說明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力為Fmax=8830N，由于Ff

40、削手冊(cè)》表2.12，當(dāng)do<=18 mm時(shí)，鉆頭后刀面最大磨鈍量取為（0.5～0.8）mm，壽命T=30min。 3） 決定切削速度 由《切削手冊(cè)》表2.15可知f=0.50mm/r時(shí)，雙修磨橫刃的鉆頭，do=12 mm時(shí)，Vt=18m/min。 切削速度的修正系數(shù)由《切削手冊(cè)》表2.31可知： Ktv=1.0，Kmv=1.0，KTv=1.0，Klv=0.85 所以 Vc=VtKv=17×1.0×1.0×1.0×0.85=15.3m/min 所以 =406r/min 根據(jù)Z518鉆床說明書,可考慮選擇nc=440r/min（

41、見《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4.2-15） 4） 檢驗(yàn)機(jī)床扭轉(zhuǎn)及功率 根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.21，當(dāng)f<=0.5mm/r，do<=21 mm時(shí)，Mc=17.85N·m。根據(jù)Z518鉆床說明書，當(dāng)nc=440r/min，Mm> Mc。 又根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.23，當(dāng)бb=(170～213)Mpa，do<=13.2mm，f<=0.53mm/r Vc<=26.4m/min時(shí)， Pc=1KW。 根據(jù)Z518鉆床說明書, Pc

42、 公式中： L=x+y+Δ；根據(jù)實(shí)際情況和《切削手冊(cè)》表3.26可知，當(dāng)L=110mm時(shí)，有 =0.5min 2． 擴(kuò)孔至14 （1） 加工條件 工件材料：HT200，бb=0.16GPa ，HBS=190～210，鑄件。 機(jī)床：Z518立式銑床。 鉆頭：莫氏錐柄麻花鉆頭（GB/T4256-2004），d=14，I=125，L=220。 （2） 切削用量 同理，通過重復(fù)上一工步查表核算，可得到如下結(jié)論： 進(jìn)給量：f=0.3 鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：T=30min 切削速度：nc=440 r/min 檢驗(yàn)機(jī)床扭轉(zhuǎn)及功率：Mc< Mm，Pc

43、。 （3） 計(jì)算基本工時(shí) 公式中： L=x+y+Δ；根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.26，L=125mm 故 min 3 夾具設(shè)計(jì) 3.1 夾具的整體設(shè)計(jì) 3.1.1夾具設(shè)計(jì)分析 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過程中。在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對(duì)于刀具及機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過程中不因外力的影響而變動(dòng)。為此，在進(jìn)行機(jī)械加工前，先要將工件裝夾好。工件的裝夾方法有兩種：一種是工件直接

44、裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或卡盤上；另一種是工件裝夾在夾具上。采用第一種方法裝夾工件時(shí)，一般要先按圖樣要求在工件表面劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時(shí)用劃針或百分表找正后再夾緊。這種方法無需專用裝備，但效率低，一般用于單件和小批量生產(chǎn)。批量較大時(shí)，大都用夾具裝夾工件，因?yàn)樗苯佑绊懼ぜ庸さ木取趧?dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。 機(jī)床夾具的使用有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”等。 在成批生產(chǎn)，大量生產(chǎn)中，工件的裝夾是通過機(jī)床夾具來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)床夾具是工藝系統(tǒng)的重要組成部分，它在生

45、產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。 1．機(jī)床夾具的作用 （1） 保證加工精度，用機(jī)床夾具裝夾工件，能準(zhǔn)確確定工件與刀具，機(jī)床之間的相對(duì)位置關(guān)系，可以保證加工精度。 （2） 提高生產(chǎn)效率，機(jī)床夾具能快速地將工件定位和夾緊，可以減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 （3） 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，機(jī)床夾具采用機(jī)械、氣動(dòng)、液動(dòng)夾緊裝置，可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 （4） 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，利用機(jī)床夾具，能擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍，例如，在車床或鉆床上使用鏜模可以代替鏜床鏜孔，使車床、鉆床具有鏜床的功能。 2．機(jī)床夾具的分類 機(jī)床夾具的種類很多，現(xiàn)按應(yīng)用范圍分類如下： （1） 通用夾具：通用夾具是指結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，且有較

46、大適用范圍的夾具，例如，車床用的三爪卡盤和四爪卡盤，銑床用的平口鉗及分度頭等。 （2） 專用機(jī)床夾具：專用機(jī)床夾具是針對(duì)某一工件的某道工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)制造的夾具。專用機(jī)床夾具適于在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定，產(chǎn)量較大的場(chǎng)合應(yīng)用。 （3） 組合夾具：組合夾具是用一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件組裝而成的夾具。組合夾具結(jié)構(gòu)靈活多變，設(shè)計(jì)和組裝周期短，夾具零部件能長(zhǎng)期重復(fù)使用，適于在多品種單件小批生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制等場(chǎng)合應(yīng)用。 （4） 成組夾具：成組夾具是在采用成組加工時(shí)，為每個(gè)零件組設(shè)計(jì)制造的夾具，當(dāng)改換加工同組內(nèi)另一種零件時(shí)，只需調(diào)整或更換夾具上的個(gè)別元件，即可進(jìn)行加工。成組夾具適于在多品種，中小批生產(chǎn)中應(yīng)用。

47、 （5） 隨行夾具：它是一種在自動(dòng)線上使用的移動(dòng)式夾具，在工件進(jìn)入自動(dòng)線加工之前，先將工件裝在夾具中，然后夾具連同被加工工件一起沿著自動(dòng)線依次從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，直到工件在退出自動(dòng)線加工時(shí)，才將工件從夾具中卸下。隨行夾具是一種始終隨工件一起沿著自動(dòng)線移動(dòng)的夾具。 3．專用機(jī)床夾具的組成 夾具一般由下列元件或裝置組成： （1） 定位元件：定位元件是用來確定工件正確位置的元件，被加工工件的定位基面與夾具定位元件直接接觸或相配合。 （2） 夾緊裝置：夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。 （3） 對(duì)刀元件及導(dǎo)向元件：對(duì)刀元件及導(dǎo)向元件是指夾具中用于確定(或引導(dǎo)

48、)刀具相對(duì)于夾具定位元件具有正確位置關(guān)系的元件，例如鉆套、鏜套、對(duì)刀塊等。 （4） 連接元件：夾具連接元件是指用于確定夾具在機(jī)床上具有正確位置并與之連接的元件，例如安裝在銑床夾具底面上的定位鍵等。 （5） 其它元件及裝置：根據(jù)加工要求，有些夾具尚需設(shè)置分度轉(zhuǎn)位裝置，靠模裝置，工件抬起裝置和輔助支承等裝置。 （6） 夾具體：夾具體是用于連接夾具元件和有關(guān)裝置使之成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件，夾具通過夾具體與機(jī)床連接。定位元件，夾緊裝置和夾具體是夾具的基本組成部分，其它部分可根據(jù)需要設(shè)置。 （7） 其他元件或裝置：根據(jù)不同工件的不同加工表面要素的需要，有些夾具分別需要采用分度裝置、靠模裝置、上下料

49、裝置、頂出器和平衡塊等，以分別滿足生產(chǎn)率、加工精度、仿形、裝卸工件等其他要求。這些裝置或元件一般需要專門設(shè)計(jì)。 本文選擇其中的M孔加工工序的夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，加工完成應(yīng)達(dá)到圖紙的技術(shù)要求。 3.1.2 夾具結(jié)構(gòu)方案的確定 1． 夾緊原理與裝置 在機(jī)械加工前，工件 在夾具的定位元件上獲得正確位置之后，還必須在夾具上設(shè)置夾緊機(jī)構(gòu)將工件夾緊，以保證工件在加工過程跳致因受到切削力、慣性力、離心力或重力等外力作用而產(chǎn)生位置偏移和振動(dòng)，并保持已由定位元件所確定的加工位置。由此可見夾緊機(jī)構(gòu)在夾具中占有重要地位。 夾緊裝置分為手動(dòng)夾緊和機(jī)動(dòng)夾緊兩類。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功用，典型夾緊裝置由三部分組成： （1

50、） 力源裝置，即產(chǎn)生夾緊力的裝置，通常是指動(dòng)力夾緊時(shí)所用的氣壓裝置、液壓裝置、電動(dòng)裝置等等。 （2） 中間傳力機(jī)構(gòu)，即界于力源和夾緊元件之間的機(jī)構(gòu)，通過其將力源產(chǎn)生的夾緊力傳給夾緊元件，然后由夾緊元件最終完成對(duì)工件的夾緊。一般中間傳力機(jī)構(gòu)可以在傳遞夾緊力的過程中，改變夾緊力的方向和大小，并根據(jù)需要亦可具有一定的自鎖功能。 （3） 夾緊元件，即實(shí)現(xiàn)夾緊的最終執(zhí)行元件，通過其和工件直接接觸而完成夾緊工件。 夾緊裝置設(shè)計(jì)的好壞，不僅關(guān)系到工件的加工質(zhì)量，而且對(duì)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本以及創(chuàng)造良好的工作環(huán)境等諸方面都有很大的影響。所以設(shè)計(jì)夾緊裝置應(yīng)該滿足下列基本要求： （1） 夾緊過程中，不

51、改變工件定位后占據(jù)的正確位置。 （2） 夾緊力的大小要可靠適當(dāng)，既要工件保證工件在整個(gè)加工過程中位置穩(wěn)定不變，振動(dòng)小，以要使工件不會(huì)產(chǎn)生過大的變形。 （3） 夾緊裝置的自動(dòng)化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)率的前提下，其結(jié)構(gòu)要力求簡(jiǎn)單，以便于制造和維修。 （4） 夾緊裝置的操作應(yīng)當(dāng)方便、安全、省力。 2．夾緊三要素的確定 夾緊力的確定是夾緊裝置設(shè)計(jì)與選用的核心問題。在具體確定時(shí)必須結(jié)合工件的加工要求和特點(diǎn)、定位元件的結(jié)構(gòu)形式和布置方式、工件的自身重力和所受外力作用情況等諸多方面綜合考慮。 （1） 夾緊力方向的確定：夾緊力的方向主要和工件定位基準(zhǔn)的配置以及工件所受外力的作用方

52、向有關(guān)。 夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面 。這里的主要定位基準(zhǔn)面是指消除自由度較多、面積較大的表面。這樣可以保證定位準(zhǔn)確可靠，不破壞原定位精度。 夾緊力應(yīng)盡可能與切削力、工件重力同方向，以利于減小夾緊力。 （2） 夾緊力著力點(diǎn)的選擇：在選擇夾緊力著力點(diǎn)的位置時(shí)，主要考慮如何保證夾緊時(shí)不破壞工件在定位時(shí)所取得的位置和引起的工件變形最小。 夾緊力落在支承元件上或落在幾個(gè)支承所形成的支承面內(nèi)。 夾緊力應(yīng)作用在工件剛性較好的部位上。這一點(diǎn)對(duì)于剛性差的工件特別重要。其目的在于盡可能避免或減少夾緊力所產(chǎn)生的彎曲力矩，防止工件產(chǎn)生不允許的變形。 夾緊力靠近加工表面。其目的是使切削力對(duì)此夾緊點(diǎn)的力矩

53、較小，防止工件產(chǎn)生振動(dòng)。 （3） 夾緊力大小的估算：在加工過程中工件受到切削力、離心力、慣性力和工件自身重力等外力的作用，為保證夾緊可靠，夾緊力必須與上述各種外力相平衡。但在不同的條件下，上述各種外力在平衡力系中對(duì)工件所起的作用并不相同，例如在一般的中小件的加工中，起決定作用的因素是切削力，而對(duì)于重型工件則還要考慮重力。因此在確定夾緊力大小時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算起見，可只考慮主要因素在力系中的影響，從夾緊可靠的前提出發(fā)，找出加工過程中最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，根據(jù)靜力平衡的條件，求出夾緊力的大小，然后再將此結(jié)果予以適當(dāng)增大，作為所需的夾緊力。 夾緊力大小的一般估算公式如下： QK = K × Q 式中

54、 QK—實(shí)際所需的夾緊力（單位：N）； Q—按靜力平衡條件計(jì)算出來的夾緊力大小（單位：N）； K—安全系數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般為1.5～3。粗加工時(shí)取K = 2～3，精加工時(shí)取K=1.5～2。 3．羊角撥叉鉆孔夾具方案 綜合考慮如上各個(gè)因素的影響，羊角撥叉鉆孔夾具方案定制為： （1） 以B1、B2面作為加工基準(zhǔn)面； （2） 以N孔軸線及M孔的外側(cè)面定位； （3） 夾緊裝置以手動(dòng)螺紋連接為主。 3.1.3 夾具的具體設(shè)計(jì) 1． 定位基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使其裝夾準(zhǔn)確。在本道工序前，已經(jīng)加工了四個(gè)表面以及N孔，因此可以利用前面得到

55、加工成果作為精基準(zhǔn)。在加工N孔的工序中，采用的是B1、B2表面作為基準(zhǔn)面，根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。故本道工序仍然采用B1、B2表面作為基準(zhǔn)面。 在選擇B1、B2表面作為基準(zhǔn)后，只限制了撥叉在Z方向上的自由度，而在X及Y方向的自由度沒有限制，因此需要進(jìn)一步定位?？稍贜孔作為基準(zhǔn)以及在M孔的兩個(gè)外側(cè)邊作為基準(zhǔn)來消除撥叉在X及Y方向上的自由度。自此撥叉可在空間范圍內(nèi)完全定位。 2． 定位元件類型 根據(jù)撥叉毛坯圖可知，立式鉆床加工M孔時(shí)，因B2面最向外，故可將B2面貼與機(jī)床表面；而B1面可利用一定位墊以固定；N孔因其深度為88mm，故將利用一個(gè)圓柱定位心軸固定；M孔的兩個(gè)外

56、側(cè)邊宜選用定位塊與螺紋配合將其固定。 3． 夾緊裝置 該夾具的主要夾緊裝置為M孔的兩個(gè)外側(cè)邊的夾緊裝置。其定位塊與螺紋配合的之間產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生夾緊力。該夾緊裝置的動(dòng)力源為手動(dòng)，中間傳力結(jié)構(gòu)為螺紋配合裝置，夾緊元件為定位塊與螺釘。 由夾具裝配圖便可知道，夾緊力的作用點(diǎn)在于撥叉分別與定位塊及螺釘?shù)慕佑|線或接觸點(diǎn)。夾緊力方向應(yīng)為由螺釘接觸點(diǎn)通過M孔圓心指向定位塊接觸點(diǎn)或由定位塊接觸點(diǎn)通過M孔圓心指向螺釘接觸點(diǎn)。 4．夾緊力的校核 由資料《切削手冊(cè)》查表2.32可得： 切削力公式： 式中 ，，，， 查表得： 即： 實(shí)

57、際所需夾緊力：由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-11得： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-1可得： 所以 =2749×2.25=6185N 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 取，， 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力 式中參數(shù)由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得： ,,,, 其中： 由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》表1-2-11查得當(dāng)螺紋的公稱直徑為12mm時(shí)，螺栓許用的夾緊力為10600N。 由上述計(jì)算易得： 因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。

58、該夾具如圖3.1所示。 3.2 夾具的裝配 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，首先要考慮到能保證零件的加工精度，其次是要提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此，應(yīng)先考慮所設(shè)計(jì)的夾具體與零件在夾具上的定位，在本道工序中，由于零件的側(cè)邊的定位是用的夾具體，所以其表面粗糙度要求應(yīng)比較高，視為關(guān)鍵面。又本道工序是鉆孔，其切削力大，故在設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)考慮夾具的實(shí)效及盡量利用常用的一些零件。具體裝配技術(shù)如下： 1． 鉆模板安裝準(zhǔn)確后，用錐銷定位； 2． 鉆套工作面與定位支承板工作面垂直度誤差不大于0.05mm； 3． 鉆套工作面與夾具體安裝基面垂直度誤差不大于0.05mm； 4． 定位支承板工作面對(duì)夾具休安裝基面平行度誤差

59、不大于0.02； 5． 裝配過程中不允許磕、碰、劃傷各銹蝕。 圖3.1 夾具體夾緊機(jī)構(gòu) 3.3 夾具的經(jīng)濟(jì)性分析 為了提高整個(gè)工藝加工的生產(chǎn)效率，在保證定位夾緊要求和零件的各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，對(duì)于夾具的選擇也要滿足一定的經(jīng)濟(jì)性。 1．在夾具設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件或推薦的元件，這樣在夾具需更換元件時(shí)，可避免重復(fù)設(shè)計(jì)、重復(fù)制造帶來的麻煩和浪費(fèi)，減少更換時(shí)間，且降低了夾具成本。 2．盡量減小需精加工的平面的面積，降低夾具的制造成本。 3．為提高生產(chǎn)率，應(yīng)盡量采用方便、簡(jiǎn)單的夾緊裝置，這樣不僅可以減少勞動(dòng)強(qiáng)度，還可降低成本。 4．該夾具的設(shè)計(jì)本著效率第一、兼顧經(jīng)濟(jì)的原則，零件的

60、選用幾乎都采用了標(biāo)準(zhǔn)件。另外，夾具體的設(shè)計(jì)也簡(jiǎn)單而實(shí)用，在加工過程中使用起較為方便，整體來說經(jīng)濟(jì)比較好。 結(jié)論 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)零件制造過程、加工工藝和夾具設(shè)計(jì)都有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，也加深了對(duì)大學(xué)四年中所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解。畢業(yè)設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的最有效方法。在具體設(shè)計(jì)過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設(shè)計(jì)，在實(shí)際中往往存在各種問題。這樣，在設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是否合理，在實(shí)際運(yùn)用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)了從實(shí)際出發(fā)加工零件和設(shè)計(jì)夾具。 在本次設(shè)計(jì)中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是

61、操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)件，從現(xiàn)時(shí)以最低的成本實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的加工。本次設(shè)計(jì)從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品，中間經(jīng)過了銑、鉆等工序。在夾具設(shè)計(jì)中，先確定工件的基準(zhǔn)，然后通過一面兩銷定位，將工件固定夾緊在夾具上。在設(shè)計(jì)過程中計(jì)算了刀具的切削力、夾具的夾緊力等，最后再通過autoCAD進(jìn)行零件圖和裝配圖的繪制。整個(gè)設(shè)計(jì)過程將我以前學(xué)過的機(jī)械制造工藝與裝備、公差與配合、機(jī)械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識(shí)很好的串聯(lián)了起來，鞏固了所學(xué)知識(shí)，提高了我的學(xué)習(xí)能力。在本次設(shè)計(jì)中已無大的問題，基本達(dá)到了要求。但是也有存在一些不足之處： （1）對(duì)工藝規(guī)程相關(guān)知識(shí)了解欠缺，許多知識(shí)學(xué)習(xí)不到位； （2）進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)

62、思路不夠開闊，提出的方案較少，對(duì)零件的定位了解不夠； （3）在夾具的設(shè)計(jì)中沒有能提出多中方案進(jìn)行分析比較，有所不足。 最后衷心感謝指導(dǎo)教師王老師的細(xì)致耐心的講解和指導(dǎo)！ 參考文獻(xiàn) [1] 徐嘉元，曾家駒.機(jī)械制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社，2002. [2] 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，2003. [3] 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，2003. [4] 甘永立.幾何量公差與檢測(cè).上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005. [5] 楊鐵牛.互換性與技術(shù)測(cè)量.電子工業(yè)出版社，2010. [6] 李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1992. [7] 樂兌謙，金屬切削刀具，機(jī)械工業(yè)出版社，2005. [8] 余光國(guó)，馬俊，張興發(fā)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995. [9] 朱派龍，孫永紅.機(jī)械制造工藝裝備.西安電子科技大學(xué)出版社，2006. [10] 金大鷹.機(jī)械制圖.機(jī)械工業(yè)出版社.2000. [11] Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984. [12] Machine Tools N.chernor 1984. [13] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973. 29