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目 錄
1 緒論 1
2 概述 1
2.1 選題的目的和意義 1
2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1
3 零件的分析 2
3.1 零件的作用 2
3.2 零件的工藝分析 2
3.3 本章小結(jié) 3
4 工藝規(guī)程設(shè)計 3
4.1 確定毛坯的制造形式 3
4.2 基面的選擇 4
4.2.1 粗基準的選擇 4
4.2.2精基準的選擇。 4
4.3 制定工藝路線 4
4.3.1工藝路線方案一 4
4.3.2 工藝路線方案二 4
4.3.3工序方案的比較與分析 5
4.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
4.4.1 側(cè)平面加工余量的計算 6
4.4.2 大頭孔兩側(cè)面加工余量的計算 6
4.4.3大小頭孔的偏差及加工余量計算 7
4.5 確定切削用量及基本工時 7
4.5.1 工序1 7
4.5.2 工序2 9
4.5.3 工序3 12
4.5.4 工序4 13
4.5.5 工序5 15
4.5.6 工序6 16
4.5.7 工序7 17
4.5.8 工序8 18
4.6 本章小結(jié) 19
5 鏜孔夾具設(shè)計 19
5.1 問題的提出 19
5.2 夾具設(shè)計 19
5.2.1 定位基準的選擇 19
5.2.2 夾具方案的確定 19
5.2.3 誤差分析與計算 21
5.2.4 切削力及夾緊力的計算 22
5.3 本章小結(jié) 24
6 結(jié)束語 25
致謝 27
參考文獻 28
1 緒論
機械制造加工工藝與機床夾具設(shè)計主要是對零件的加工工藝進行分析和對零件的某幾個主要部位進行專用夾具的設(shè)計，從零件的工藝來說，它主要是分析零件在進行加工時應(yīng)注意什么問題，采用什么方法和工藝路線加工才能更好的保證精度，提高勞動生產(chǎn)率。就專用夾具而言，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)率、精度、降低成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。在本次設(shè)計中，就針對撥叉831006的加工工藝進行分析，制定和比較加工工藝路線，選擇一種較好的加工工藝路線進行加工。并對撥叉ｍｍ的半孔進行專用夾具的設(shè)計，在這過程中，制定多套夾具方案分別對各夾具的定位誤差和精度進行分析計算，選擇其一，以完成本次設(shè)計。通過這次設(shè)計，培養(yǎng)了編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設(shè)計的能力，這也是在進行畢業(yè)之前對所學(xué)課程進行的最后一次深入的綜合性復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)生活中占有十分重要的地位。
就個人而言，希望通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
2 概述
2.1 選題的目的和意義
機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求。
2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
在我國現(xiàn)階段撥叉類零件的加工還沒有達到現(xiàn)代自動化的加工水平。在批量的生產(chǎn)中，它的加工工藝還需要人工畫線的方法來保證其精度，而對工件的裝夾也是通過人工的方法進行的。因此，我國對撥叉類不規(guī)則零件的加工還處于效率低、加工成本高的階段。
隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，氣動、液壓夾緊等夾具正是適應(yīng)發(fā)展的產(chǎn)物。它對縮短工藝裝備的設(shè)計、制造周期起到至關(guān)重要的作用。國外把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段，并將其作為機械制造業(yè)的主要發(fā)展。夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。
3 零件的分析
3.1 零件的作用
車床的撥叉位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照操作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件下方的ｍｍ孔與操縱機構(gòu)相連，而上方的ｍｍ半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。
3.2 零件的工藝分析
撥叉831006是機車變速箱中一個重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和側(cè)面有精度要求，此外還有小頭孔上的槽要求加工，對精度有一定的要求。撥叉的底面、大頭孔兩側(cè)面和大小頭孔內(nèi)壁粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其大頭孔軸與側(cè)面有垂直度的公差要求，所要加工的槽，在其槽兩側(cè)面有平行度公差和對稱度公差要求等。因為零件的尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工必須保證精度要求。
由撥叉零件圖（圖1）我們可以知道本零件共有5組加工面，現(xiàn)分述如下：
（1）以ｍｍ孔為中心的一組表面。
（2）以ｍｍ孔為中心的一組加工表面。這一組表面包括：
ｍｍ孔的內(nèi)表面及其兩端面，ｍｍ孔截斷部分平面。
（3）零件的下底面。
（4）ｍｍ圓柱面上的斜面。
（5）零件下底面ｍｍ的槽的三個面。
其中ｍｍ孔的兩端面以及ｍｍ的槽兩個側(cè)面都與ｍｍ孔又一定的位置要求，分別為：ｍｍ孔的兩端面與ｍｍ孔軸線的垂直度誤差為0.1ｍｍ，槽ｍｍ的兩側(cè)面與ｍｍ孔軸線的垂直度誤差為0.08mm。
由以上分析可知，在選擇各表面、孔及槽的加工方法時，要考慮加工表面的精度和表面粗糙度要求，因此要選擇合理的方法進行零件的加工可選擇加工其中一組表面，然后借助于夾具加工其余表面。
圖1 撥叉零件圖
3.3 本章小結(jié)
本章主要是對撥叉831006的分析，主要從撥叉的作用、工藝和加工要求等方面進行了分析，經(jīng)過查閱大量的參考資料，和上面的分析使對撥叉831006有了進一步的認識，為后面的設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。
4 工藝規(guī)程設(shè)計
4.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮到車床在加工中的變速雖然不像其它機器那么頻繁。但是，零件在工作過程中，也經(jīng)常要承受變載荷及沖擊性載荷，且它的外型復(fù)雜，不易加工。因此，應(yīng)該選用鑄件以提高勞動生產(chǎn)率，保證精度，由于零件的年生產(chǎn)量為5000件已達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用金屬型鑄造，這樣可以提高生產(chǎn)率，保證精度。
4.2 基面的選擇
由以上分析可知。該撥叉零件的主要加工表面是平面、孔和槽等面。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于撥叉831006來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系以及槽的各尺寸精度。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更嚴重的還會造成零件大批量報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
4.2.1 粗基準的選擇
對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取孔的內(nèi)表面作為定位基準，利用一短銷大平面，限制5個自由度，再以一個菱形銷限制最后1個自由度，達到完全定位,再用螺栓夾緊，然后進行銑削。
4.2.2精基準的選擇。
主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。
4.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能機床配以專用工具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
4.3.1工藝路線方案一
如表1
此工序不能保證其質(zhì)量，但可以進行精度要求不高的生產(chǎn)。綜合考慮以上步驟，得到下面工藝路線。
4.3.2 工藝路線方案二
如表2
此工序雖然工序增加了工時，但是質(zhì)量大大提高了。
4.3.3工序方案的比較與分析
表1 工序方案一
工序號
工序內(nèi)容
工序一
粗、精銑孔上端面
工序二
鉆、擴、鉸、精鉸孔
工序三
切斷
工序四
粗、精銑孔兩側(cè)面
工序五
粗、精鏜孔
工序六
銑下平面
工序七
粗、精銑mm槽
工序八
粗銑斜平面
工序九
檢查
表2 工序方案二
工序號
工序內(nèi)容
工序一
粗、精銑孔上端面
工序二
鉆、擴、鉸、精鉸孔
工序三
粗、精銑孔兩側(cè)面
工序四
粗、精鏜孔
工序五
銑下平面
工序六
粗、精銑mm槽
工序七
粗銑斜平面
工序八
切斷
工序九
檢查
方案一工藝路線在工序三就將孔鋸開，在后面的工序銑孔的兩側(cè)面的時候，工件的加工面可以減少不少的設(shè)計，但是在后面的工序中進行的加工，特別是定位和孔的加工就有相當大的難度，如果用方案一進行孔的加工時，在上面的工序中已經(jīng)鋸斷，只有進行半圓的加工。這樣的加工在一般的機床上是不保證精度的，若想要保證精度只有在數(shù)控機床上，那樣的話生產(chǎn)成本將提高了很多。方案二就解決了上述產(chǎn)生的問題，將的孔到了最后的時候才將其鋸開，這樣不僅保證了孔的精度，而且在后面工序中的加工也可以用的孔來作為定位基準。這樣的加工可以在一般的機床上就可以進行加工了，不僅保證了精度，還降低了生產(chǎn)成本。由以上分析：方案二為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。具體的加工工藝過程（如表3）：
表3 工序方案三
工序號
工序內(nèi)容
工序一
鑄造。
工序二
熱處理。
工序三
粗、精銑孔上端面。
工序四
鉆、擴、鉸孔。
工序五
粗、精銑孔兩側(cè)面。
工序六
粗、精鏜孔。
工序七
銑下平面。
工序八
粗、精銑mm槽。
工序九
粗銑斜平面。
工序十
切斷。
工序十一
檢查。
4.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
CA6140車床撥叉A，零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.0kg生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工藝尺寸和毛坯尺寸如下：
4.4.1 側(cè)平面加工余量的計算
根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：余量值規(guī)定為，現(xiàn)取
精銑：余量值規(guī)定為。取1.0mm
鑄造毛坯的基本尺寸為
粗銑后最大尺寸為：
精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個尺寸精度。
4.4.2 大頭孔兩側(cè)面加工余量的計算
根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。
精銑：其余量值規(guī)定為。取1.0mm。
鑄造毛坯的基本尺寸為。
粗銑后最大尺寸為：。
精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個尺寸精度。
4.4.3大小頭孔的偏差及加工余量計算
鉆孔到要求尺寸：
根據(jù)工序要求，小頭孔分為鉆、擴、鉸三個工序，工序尺寸及加工余量為：
鉆孔： mm
擴孔： mm
鉸孔：
鏜孔到要求尺寸：
加工該組孔的工藝是：粗鏜——精鏜
粗鏜：孔，余量值為；
精鏜：孔，余量值為；
孔毛坯基本尺寸為：
粗鏜工序尺寸為：mm
精鏜工序尺寸為： 從而達到要求。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量及毛坯尺寸（如圖2）
4.5 確定切削用量及基本工時
4.5.1 工序1
粗、精銑孔上平面
（1）粗銑孔上平面
機床：X52K。
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：，，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2mm，所以銑削深度 ： =2mm
每齒進給量：取=0.12mm/Z
銑削速度：取=1.33m/s
機床主軸轉(zhuǎn)速：
（1）式中 V—銑削速度；
D—刀具直徑。
代入式（1）得
，
查X52K說明書取
實際銑削速度v：
圖2撥叉毛坯圖
進給量：
工作臺每分進給量：
切削工時：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
（2）
==7mm
刀具切出長度：取=2mm
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）精銑孔上平面
機床： X52K。
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：，D=100mm ，齒數(shù)12，
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：
銑削速度：
機床主軸轉(zhuǎn)速：由式（1）得
，取n=600r/min
實際銑削速度v：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
4.5.2 工序2
加工孔mm到要求尺寸
機床：Z535立式鉆床.加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔：標準高速鋼麻花鉆；擴孔：標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔：標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量：
（1）確定鉆削用量
1）確定進給量f：，由于孔深度比 ，，故：。查Z535立式鉆床說明書，取。
2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 由插入法得
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進行修正。
查表，，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為
，故
3）校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
，故選擇的鉆削用量可用。即
，，，，相應(yīng)地：
，，
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）確定擴孔切削用量
1） 確定進給量：。根據(jù)Z535機床說明書，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 根據(jù)表取。修正系數(shù)：
，
故
查機床說明書，取。實際切削速度為
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度，有：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（3）確定鉸孔切削用量
1）確定進給量：，查Z535說明書，取。
2）確定切削速度及 取。查表取修正系數(shù)
，
故
查Z535說明書，取，實際鉸孔速度
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度，
（3）
由式（3）得
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
該工序的加工機動時間的總和是：
3）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計算，各工序切削用量如下：
鉆孔：，，，
擴孔：，，，
鉸孔：，，，
4.5.3 工序3
粗、精銑mm孔兩側(cè)面
（1）粗銑兩側(cè)面
機床：X52K
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2mm，所以銑削深度：
每齒進給量：
銑削速度：
機床主軸轉(zhuǎn)速：由式（1）得
，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
（4）
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）精銑兩側(cè)面
機床：X52K
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)8，此為細齒銑刀。精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：
銑削速度：
機床主軸轉(zhuǎn)速：由式（1）得
，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
4.5.4 工序4
粗、精鏜孔
機床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
（1）粗鏜孔
切削深度：，毛坯孔徑。
進給量：刀桿伸出長度取，
切削深度為2.2mm。因此確定進給量。
切削速度：取
機床主軸轉(zhuǎn)速：由式（1）得
，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
（2）精鏜mm孔
切削深度：
進給量：刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度，：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
所以該工序總機動工時
4.5.5 工序5
粗、精銑下平面
（1）粗銑下平面
機床：立式銑床X52K。
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。Z=2mm，
銑削深度：
每齒進給量：取
銑削速度：取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知。
刀具切入長度
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）精銑下平面
機床：X52K。
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)8，此為細齒銑刀。精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：取
銑削速度：取
機床主軸轉(zhuǎn)速：由式（1）得
，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
4.5.6 工序6
粗、精銑槽
（1）粗銑槽
機床：X52K
刀具：整體直齒銑刀 Z=20 D=100mm
切削深度：
進給量,，切削速度，
機床主軸轉(zhuǎn)速：由式（4）得
，取
實際切削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：=52mm
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）精銑槽
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀
切削深度：
進給量,
切削速度，
機床主軸轉(zhuǎn)速：由式（1）得
，取
實際切削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：=52mm
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
4.5.7 工序7
粗銑斜平面
工件材料； HT200，鑄造。
機床：X52K。
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。Z=3mm，
銑削深度：
每齒進給量：取
銑削速度：取
機床主軸轉(zhuǎn)速：由式（1）得
，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)零件圖可知
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知l=21mm
刀具切入長度：
（5）
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
4.5.8 工序8
銑斷
機床：
刀具：細齒鋸片銑刀，D=100mm L=4mm d=22mm Z=80
切削深度：
進給量,
切削速度。
機床主軸轉(zhuǎn)速：由式（1）得
，取
實際切削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
=52mm
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
最后將以上各工序切削用量、工時定額的計算結(jié)果，連同其他數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程卡，見附表
4.6 本章小結(jié)
本章主要講述的是毛坯零件尺寸的確定、工藝路線以及切削用量、加工工時計算和時間定額計算。它主要是保證零件在加工時能夠有足夠的余量進行粗、精加工保證精度，同時，對在加工中所需的機床、刀具等都進行選擇。再查閱工具書確定切削進給量、機床轉(zhuǎn)速等進行計算工時，將所計算的各結(jié)果填寫到相應(yīng)的工序卡片中，并與所給的任務(wù)書進行用量比較，看能否完成加工。經(jīng)過上文的計算分析所選的刀具、機床等都能達到生產(chǎn)要求，將進行下一步的設(shè)計。工藝過程卡片詳見（附圖）。
5 鏜孔夾具設(shè)計
為了達到提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度的目的。在加工車床撥叉零件時，需要設(shè)計專用夾具。
5.1 問題的提出
利用本夾具主要用來鏜加工孔mm。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足孔軸線對底孔有位置度公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
5.2 夾具設(shè)計
5.2.1 定位基準的選擇
由零件圖可知：孔mm的軸線與底孔有位置度要求，在對孔進行加工前，小頭孔進行了粗、精加工。因此，選底孔為定位精基準（設(shè)計基準）來滿足位置度公差要求。（如圖3）：
5.2.2 夾具方案的確定
設(shè)計專用夾具的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等的技術(shù)要求能夠得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，應(yīng)該使所設(shè)計的專用夾具在加工過程中裝夾方便，有較高的生產(chǎn)效率。因此，我設(shè)
圖3 鏜孔定位
計了兩個夾具方案以供選擇，其方案如下：
（1）夾具設(shè)計方案一
在加工本工序之前，工件的大頭孔兩端面、小頭孔及它的端面都均已經(jīng)加工過。因此，我選擇小頭孔用長心軸定位，以大小頭孔的左端面為定位面，并在大頭孔的下方用一檔銷定位，以實現(xiàn)典型的一面兩銷定位。在大小頭孔之間用一個移動壓板壓在連接板上，實現(xiàn)夾緊。并選用固定鏜套作為刀具的導(dǎo)向裝置。
（2）夾具設(shè)計方案二
在加工本工序之前，工件的大頭孔兩端面、小頭孔及它的端面都均已經(jīng)加工過。在小頭孔用一長銷定位，以小頭孔的左端面作為定位面，在大頭孔下方用一定位塊作為檔銷以實現(xiàn)一面兩銷定位。在小頭孔的心軸右端用一個帶肩的螺母和開口墊圈作為壓緊，在加工處用一輔助支撐以抵消加工時所產(chǎn)生的軸向力。
（3）方案的比較分析
上述兩個夾具方案的特點在于：它們都采用了典型的一面兩銷定位，它們的不同之處在于，方案一是以兩個平面同時作為一個定位面，采用移動壓板作為夾緊機構(gòu)。方案二是以定位環(huán)作為定位面，在心軸上加一個螺母進行了夾緊，在加工處用一螺釘作為輔助支撐。通過對它們的比較方案一以兩個不同的平面同時作為定位面，如果那兩個平面在加工的時候，出現(xiàn)了加工誤差，則在以這兩個面作為定位面進行孔的加工會出現(xiàn)受力不均的情況，使工件受較大的外力而變形。而方案二用一個定位環(huán)作為定位面就解決了這個問題，因此，我選擇方案二作為加工本工序的專用夾具。（如圖4）：
圖4 夾具方案
5.2.3 誤差分析與計算
該夾具以兩個平面定位，要求保證孔軸線與端面間的尺寸公差以及孔軸線與底孔的位置度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
由于本工序的加工是以心軸定位,工件孔和心軸的誤差可分為以下兩種:一是工件以圓孔在過盈配合圓柱心軸上定位,所以定位副之間無徑向間隙,也即這時不存在徑向基準位移誤差(,)。工件在軸線方向上的軸向定位誤差，則可利用夾緊力加以控制。由此可見，過盈配合圓柱心軸的定位精度是相當?shù)母?。二是以圓孔在間隙配合圓柱心軸上定位，根據(jù)心軸放置位置的不同，有不同情況。在設(shè)計中，是將心軸水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此，有徑向基準位移誤差。在重力作用下，定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸母線接觸。故此時的徑向基準位移誤差僅在Z軸方向，且向下。（如圖5）：
由《機床夾具設(shè)計手冊》可得：定位誤差（兩個垂直平面定位）：
（6）
式中 ——定位副間的最小配合間隙；
——工件圓孔直徑公差；
——心軸外圓直徑公差，
由式（6）可知，
（1）夾緊誤差：
（7）
圖5 定位分析
其中接觸變形位移值：
（8）
（2） 磨損造成的加工誤差：通常不超過
（3） 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
5.2.4 切削力及夾緊力的計算
鏜刀材料：（硬質(zhì)合金鏜刀）
刀具的幾何參數(shù)：
由參考文獻《機床夾具設(shè)計手冊》可得：
圓周切削分力公式：
（9）
式中 ——圓周切削分力；
——背吃刀量；
——修正系數(shù)；
f——每轉(zhuǎn)進給量。
式中
由公式：
（10）
式中 ——考慮工件材料機械性能的系數(shù)；
——考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)。
查參考文獻得： 取
由參考文獻可得參數(shù)：
即：
同理：徑向切削分力公式 ：
（11）
式中 ——徑向切削分力；
——背吃刀量；
——修正系數(shù)；
f——每轉(zhuǎn)進給量。
式中參數(shù)：
即：
軸向切削分力公式 ：
（12）
式中 ——軸向切削分力；
——背吃刀量；
——修正系數(shù)；
f——每轉(zhuǎn)進給量。
式中參數(shù)：
即：
根據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：
（13）
式中 ——實際所需夾緊力；
——在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力；
——安全系數(shù)。
安全系數(shù)K可按下式計算：
（14）
式中 ——加工性質(zhì)；
——刀具鈍化程度；
——切削特點；
——夾緊力的穩(wěn)定性；
——手動夾緊時的手柄位置；
——僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時工件與支承面接觸的情況。
式中：為各種因素的安全系數(shù)，
粗鏜：代入式（14）得
所以，由式（13）有：
精鏜：代入（1）得
所以，有：
鏜削產(chǎn)生的圓周切削分力由定位塊和夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力平衡。
查表可得：，所以，
（15）
因此，所需的夾緊力為4668N，由于螺母產(chǎn)生的夾緊力，所以，，且還有定位塊可以作為支承，因此，滿足要求。
由上面的計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)，滿足設(shè)計要求
5.3 本章小結(jié)
通過本工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計，對鏜夾具有了較大的認識，對鏜床夾具的特點及主要類型有了深刻的了解。在這個設(shè)計中所主要保證的精度是mm的內(nèi)孔精度和它的位置度要求，通過對孔的精度進行分析，設(shè)計了兩套定位方案，選擇較好的一套用于本零件的加工，這套夾具的定位主要是用一面兩銷定位，用心軸限制了四個自由度，一個檔銷限制了一個自由度，定位環(huán)限制了一軸向移動。通過用一面兩銷定位，既保證了零件的加工精度，零件的裝夾也相當?shù)姆奖恪６覍Ｓ脢A具的結(jié)構(gòu)，夾緊又相當?shù)暮唵危瑢υO(shè)計帶來了最大的方便，又降低了工件生產(chǎn)成本。夾具體圖及裝配圖詳見（附圖）
6 結(jié)束語
通過對撥叉831006零件加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計，對零件的加工過程和夾具設(shè)計的認識有進一步的提高。在這次的設(shè)計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為使零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問題一一解決，確定了零件的加工工藝過程并設(shè)計了鏜mm孔的專用夾具。采用一面兩銷定位，手動夾緊。立體零件圖、毛坯圖、立體夾具體圖及裝配圖如下：
圖6 零件圖 圖7 毛坯圖
圖8 裝配圖
圖9 夾具體
致謝
本論文是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在我即將完成學(xué)業(yè)之際，衷心感謝老師對我的關(guān)心、指導(dǎo)和幫助。老師淵博的學(xué)識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認真負責的工作態(tài)度讓我收益匪淺。通過本次設(shè)計我學(xué)到了許多的專業(yè)知識和相關(guān)的設(shè)計方法。最重要的是學(xué)習(xí)到怎樣把我們課本上所學(xué)的知識運用在生產(chǎn)實際中的方法和技巧。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝，感謝老師在百忙中給予我的指導(dǎo)。
在論文撰寫過程中，也得到了機電學(xué)院很多老師和同學(xué)無私的幫助，在此對他們表示衷心的感謝。
同時還要感謝學(xué)院讓我有這么好的學(xué)習(xí)條件，通過五年的學(xué)習(xí)，讓我成為有用之才，也是學(xué)院給我了這次畢業(yè)設(shè)計機會，讓我們在走上工作崗位前好好的鍛煉一下自己，自己也非常珍惜這次機會也把握了這次機會，最后自己再次對在這次畢業(yè)設(shè)計中給予自己幫助和指導(dǎo)的老師表示最真誠的感謝。
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