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2013屆畢業(yè)設計說明書模板
橫拉桿接頭加工工藝規(guī)程及加工螺紋孔夾具設計說明書
系 、 部： 機械工程學院
學生姓名： 黃利明
指導教師： 劉安民 職稱： 教授
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
班 級： 機本0905班
完成時間： 2013-5-30
摘 要
本次設計是對汽車轉向橫拉桿右接頭零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。汽車的轉向橫拉桿右接頭零件主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度。基準選擇以右接頭M52螺紋孔作為精基準，以不加工外圓作為精基準作為精基準。主要加工工序安排是先以鏜削M52螺紋孔做為其他面的定位基準，再以端面定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用端面和工藝孔定位加工其他孔與平面。整個加工過程均選用普通車床。
關鍵詞 ：汽車轉向橫拉桿右接頭 加工工藝 專用夾具
ABSTRACT
This design is on the vehicle steering levers of joint parts processing technology of the right procedures and some process of special jig design. The car turned to horizontal bars right joint parts processing surface is flat and main hole. The processing technology, it is known that guarantee the principle in the plane of the machining accuracy than guarantee hole machining accuracy easy. So this design follow the principle of face first hole. And in the plane of the hole processing clear divided into rough machining and intensive processing stage in order to ensure that the processing accuracy. Benchmark choose the right joint M52 threaded hole as pure benchmark, with the benchmark as fine processing round as fine a benchmark. Main processing process arrangement is first to boring cut M52 threaded hole as the other position datum, again with end face positioning processing technology hole out. In the subsequent process in addition to the individual with the process are face and technology hole hole and other plane positioning processing. The whole process are chosen for ordinary lathe.
Keywords The car turned to lever connectors Processing technology special fixture
目錄
第一章 緒論 6
第二章 零件分析 7
2.1 零件的作用 7
2.2 零件的工藝分析 7
2.2.1 以圓柱體中心為基準的加工表面及螺紋孔 8
2.2.2 孔中心為基準加工M25X1.5HL-60 8
2.2.3工藝過程設計所采取的相應措施 8
第三章 工藝規(guī)程設計 9
3.1確定毛坯的制造形式 9
3.1.1基準面的選擇 9
3.2制定工藝路線 10
3.2.1工藝線路方案一 10
3.2.2工藝路線方案二 11
3.2.3工藝方案的比較與分析 11
3.3機械加工余量工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 12
3.3.1 孔、螺紋孔 12
3.3.2鉆4孔 13
3.3.3鉆X80孔底孔用于加工M25X1.5HL-65螺紋孔 13
3.3.4車M25X65螺紋孔 14
3.4確定切削用量及基本工時 14
3.4.1工序Ⅰ加工34孔的端面1，用作為基準1。以32圓柱體和34孔的端面2為定位基準，保證。（如毛坯圖二所以）。 14
3.4.2工序Ⅱ粗鉆25孔（毛坯孔為22） 15
3.4.3工序Ⅲ粗鏜34孔臺階孔。粗鏜至33.5。 15
3.4.4工序Ⅳ精鏜34臺階孔、倒角C2和R2。 16
3.4.6 工序Ⅵ 加工34另外一端面2（如毛坯圖二所示）倒角C2和R2 16
3.4.7工序Ⅶ 車24孔端面 17
3.4.8工序Ⅷ 粗鉆22X80孔。 17
3.4.9工序Ⅸ精鏜24X70孔。 17
3.4.10工序Ⅹ 加工M25X1.5HL-65螺紋孔。 18
3.4.11 工序ⅩⅠ 鉆四個孔10 18
3.5小結（一） 19
第四章 螺紋孔夾具設計 20
4.1定位基準的選擇 21
4.1.1工件定位的基本原理： 21
4.2定位原件的設計 23
4.3定位誤差的分析 26
4.4夾緊力計算 26
4.4.1加緊裝置設計的基本要求 26
4.4.2夾緊裝置夾緊力的計算 27
4.5對刀塞尺設計 28
4.6夾具設計 29
4.6.1連接過渡盤設計 29
圖4-10：連接過渡盤結構 30
4.6.2夾具體設計 30
4.7小結（二） 31
第五章 總結 32
參考文獻 33
致謝 34
附表一 加工工序表 35
附圖一 橫拉桿接頭零件圖 36
附圖二 鉤型壓板零件圖 37
附圖三 可換圓柱定位銷零件圖 38
附圖四 夾具結構圖 39
第一章 緒論
機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大學的大部分部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，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)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。所以對機械的加工工藝及夾具設計具有十分重要意義
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。
在夾具設計過程中，對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題,設計人員一般都會考慮的比較周全，但是，夾具設計還經(jīng)常會遇到一些小問題，這些小問題如果處理不好，也會給夾具的使用造成許多不便，甚至會影響到工件的加工精度。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，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。特別像前鋼板彈簧吊環(huán)類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過程中，應大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟方向發(fā)展。
機械制造工藝學畢業(yè)設計是我們學完了大學的全部基礎課程、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行的一次對所學各基礎課程的一次深入的綜合性的總復習。也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行依稀適應性的訓練，希望在設計中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后參加工作打下一個良好的基礎。
由于能力有限，設計尚有許多不足之處，希望各位老師給與指教。
第二章 零件分析
2.1 零件的作用
題目所給定的零件是某型汽車轉向橫拉桿上的右接頭，它位于橫拉桿的右端。主要作用是傳遞扭矩，使梯形臂轉動。零件有一個的孔和M36X1.5HL-6H，主要作用是連接橫拉桿。還有一次M25x1.5HL-60的內(nèi)螺紋孔，主要作用連接梯形臂。
圖2-1：零件圖
2.2 零件的工藝分析
轉向橫拉桿右接頭這個零件從零件圖上可以看出，它一共有兩組加工表面，而這兩組加工表面有一定的位置要求，以及端面1與F32圓柱體中心尺寸高度27±0.26要保證?，F(xiàn)將這兩組加工表面分述如下：
2.2.1 以圓柱體中心為基準的加工表面及螺紋孔
這一組表面34的臺階孔和M36X1.5HL-6H螺紋及其倒角C2
2.2.2 孔中心為基準加工M25X1.5HL-60
這一組表面包括：孔及孔及其倒角和端面加工，27±0.26的中心搞尺寸以及4個12深10mm的孔及其倒角。這一組加工表面之間沒有太大的位置要求。
而在這以上兩組加工面中存在著相關的位置尺寸要求一定要注意考慮，以保證加工工藝規(guī)程設計的合理。
2.2.3工藝過程設計所采取的相應措施
由上分析可知，該零件的主要加工表面是孔加工，一般來說，為了保證兩個孔中心之間的位置關系采取互為基準的方式加工。因此，對于該零件來說，加工過程中的主要問題是保證孔的中心位置加工精度以及孔系的位置精度。
該類零件的加工應遵循線面后孔的原則：即先加工零件的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。橫拉桿接頭的加工自然要遵循這個原則。這是因為平面的面積雖然不大，當也可用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，從而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面了提切去鑄件表面的粗糙不平，為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及時調(diào)整，也有利于保護刀具。
橫拉桿接頭零件的加工工藝過程應遵循粗精加工分開的原則，將孔于平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段，以保證孔系的加工精度。
因此，在這里我們必須選擇加工基準和和工藝規(guī)程設計是主要是以已加工面先行加工，之后再加工定位精度高的面。同時，注意加工順序，保證省時、高效、合理。
第三章 工藝規(guī)程設計
3.1確定毛坯的制造形式
零件的材料為45鋼，毛坯為鑄造件，在柱體上有一個F22的底孔。零件在汽車轉向系統(tǒng)中起的只是連接作用，所以受到只是普通載荷，因此選用鑄件.由于零件為汽車標配件，所以年產(chǎn)量很大，已達成批加工條件，而且零的輪廓尺寸不大，可以一次澆注加工，零件的批量較大，所以可以制作專用模具，這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上的考慮都是可以的。
3.1.1基準面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，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。負責，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
選擇粗基準時。主要考慮兩個問題：一是保證加工面與不加工面之間的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。具體選擇時參考下列原則：
1 ．對于同時具有加工表面和不加工表面的零件，為了保證不加工表面與加工表面之間的位置精度，應選擇不加工表面作為粗基準。
2 . 對于具有較多加工表面的工件，選擇粗基準時，應考慮合理分配各加工表面的加工余量。合理分配加工余量是指以下兩點：
（ 1 ）應保證各主要表面都有足夠的加工余量。為滿足這個要求，應選擇毛坯余量最小的表面作為粗基準。
（ 2 ）對于工件上的某些重要表面（如導軌和重要孔等），為了盡可能使其表面加工余量均勻，則應選擇重要表面作為粗基準。
3 ．粗基準應避免重復使用。在同一尺寸方向上，粗基準通常只能使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。
4 ．選作粗基準的平面應平整，沒有澆冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。
對于橫拉桿右接頭這個零件來說，選擇粗基準應以32表面用作定位，用一個v型塊定位32表面，消除用一對自動定心的窄口卡爪，夾持在32表面消除三個不定度，再用一個擋板擋在22圓柱一端消除兩個不定度，達到完全定位。
對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，如此不在重復。
3.2制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.2.1工藝線路方案一
工序Ⅰ 加工34的端面1，用作為基準1（如毛坯圖二所以）.
工序Ⅱ 粗鉆24孔
工序Ⅲ 粗鏜34孔臺階孔
工序Ⅳ 精鏜34臺階孔、倒角C2和R2
工序Ⅴ 車M36X1.5HL-6H螺紋
工序Ⅵ 加工34另外一端面2（如毛坯圖二所示）
工序Ⅶ 車24孔端面(以基準1和32孔中心定位)
工序Ⅷ 粗鉆22X80孔
工序Ⅸ 精鏜23X70孔 及倒角C2、R2
工序Ⅹ 加工M25X1.5HL-65螺紋孔
工序ⅩⅠ 鉆四個孔12
工序ⅩⅡ 終檢
3.2.2工藝路線方案二
工序Ⅰ 鉆M25X80螺紋孔（以端面1、2及32孔中心為基準）
工序Ⅱ 精鏜螺紋孔
工序Ⅲ 車端面及倒角C2、R2
工序Ⅳ 精車M25X1.5HL-65螺紋孔
工序Ⅴ 鉆四個孔12
工序Ⅵ 鉆孔.
工序Ⅶ 車端面2
工序Ⅷ 粗鏜臺階孔(以端面2和31孔中心為基準)
工序Ⅸ 精鏜臺階孔以及倒角C1、R2
工序 Ⅹ 鏜M36X1.5HL-20螺紋
工序 ⅩⅠ 調(diào)頭加工另一端面倒角C1、R2
工序ⅩⅡ終檢
3.2.3工藝方案的比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工端面1來做基準，然后在以32中心和端面1來加工34；而方案二則是先以32和毛坯端面1、2來加工M25的。兩相比較可以看出，先加工端面1可以更好的保證兩孔之間的位置度好求，而且在工序上更加集中，減少了加工過程的裝夾次數(shù)、節(jié)省時間。由于，毛坯有一個22的底孔，同時要保證尺寸27±0.26mm，因此必須要用保證端面1、2的加工在前面。綜上所訴，選取方案一來加工。最后加工路線確定如下：
工序Ⅰ 加工34孔的端面1，用作為基準1。以32圓柱體和34孔的端面2為定位基準，保證尺寸27±0.26（如毛坯圖二所以）。選用車床CA6140
工序Ⅱ 粗鉆25孔（毛坯孔為22）?；鶞释?。選用車床CA6140
工序Ⅲ 粗鏜34孔臺階孔。粗鏜至33.5。選用車床CA6140
工序Ⅳ 精鏜34臺階孔、倒角C2和R2。選用車床CA6140
工序Ⅴ 車M36X1.5HL-6H螺紋選用車床CA6140
工序Ⅵ 加工34另外一端面2（如毛坯圖二所示）倒角C2和R2。選用車床CA6140
工序Ⅶ 車24孔端面。以基準1和32孔中心定位。選用車床CA6140
工序Ⅷ 粗鉆22X80孔。選用車床CA6140
工序Ⅸ 精鏜23X70孔 。及倒角C2、R2選用車床CA6140
工序Ⅹ 加工M25X1.5HL-65螺紋孔。選用車床CA6140
工序ⅩⅠ 鉆四個孔12，以端面1、2和32端面和外表面為定位基準。選用Z535立銑鉆床。
工序ⅩⅡ 終檢
3.3機械加工余量工藝尺寸及毛坯尺寸的確定
轉向橫拉桿接頭零件材料為鑄鐵，生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)。采用鑄件生產(chǎn)毛坯，成批生產(chǎn)。根據(jù)機械加工余量手冊選取公差等級為11-13，鑄件公差數(shù)值為5，加工余量等級為J，加工余量為4.5-5.5.鑄造孔的最小孔徑為，最小壁厚為6mm。圓柱體端面余量分別為1mm,即為48mm。圓柱體部分端面余量為1mm,即中心線到圓柱體端面距離為109mm。
根據(jù)資料及加工工藝確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛柸尺寸如下圖二所示；
3.3.1 孔、螺紋孔
孔為通孔以及加工臺階孔和M36螺紋孔的初加工孔，精度要求并不是太高，先在鉆到再粗加工即可。螺紋孔要用來做定位面，選取H7的精度要求，而且是鑄造孔，參照手冊分別選取選??；
孔 粗鉆至24
鏜至
34 孔 粗鏜至33.5
34孔 精鏜至34
圖3-1：零件毛坯圖
3.3.2鉆4孔
這四個孔是用來裝定位銷，所以也沒有精度要求，
鉆9.6 鉆孔至10
3.3.3鉆X80孔底孔用于加工M25X1.5HL-65螺紋孔
要求為 圓柱外表和端面定位，毛柸沒有留有鑄造孔?？椎木冉橛贗T7-IT8之間。參照手冊確定工序及其余量為；
鉆孔；15
二次鉆孔：21.8
擴孔：
鉸孔： 23
3.3.4車M25X65螺紋孔
先倒角C2，再車螺紋M25X1.5HL-65。
3.4確定切削用量及基本工時
3.4.1工序Ⅰ加工34孔的端面1，用作為基準1。以32圓柱體和34孔的端面2為定位基準，保證。（如毛坯圖二所以）。
1、加工條件
工件材料：45鋼正火，sb=0.6GPa、鍛造。
加工要求：以32圓柱體和34孔的端面2為定位基準，保證。
機床：CA6140臥式車床。
刀具：刀片材料YT15,刀桿尺寸16X258m㎡,kr=90°，g。=1.5，a。=12°，ge=0.5mm.
計算切削用量：端面余量為1mm。長度加工公差等級按IT12級，取-0.46mm.
1）進給量f 根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第3版）（以下簡稱《切削手冊》）表1.4，當?shù)稐U尺寸為16X25mm,ap ≤3mm以及工件直徑為44mm時
f=0.4～0.5mm/r
按CA6140車床說明書（見《切削手冊》表1.31）取
f=0.45mm/r
2)計算切削速度 按《切削手冊》表1.21，切削速度計算公式為（壽命選T=60min）
nc=kv(m/min)
其中： Cv=242，xv=0.15，yv=0.35,m=0.2.修正系數(shù)kn見《切削手冊》表1.28，
既 ， ,,,
所以
vc=115.5(m/min)
3)確定機床主軸轉速
==(r/min)
按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8）與566r/相近的機床轉速為560r/min和450r/min?，F(xiàn)取560r/min。若取450r/min則速度損失太大。
所以實際切削速度v=122m/min。
4）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
l==1(min),=2mm，=0，=0
=i=0.069(min)
3.4.2工序Ⅱ粗鉆25孔（毛坯孔為22）
f =0.41mm/r 見（《切削手冊》表2.7）
v=12.25m/min 見（《切削手冊》表2.13及表2.14，按5類加工性考慮。
==155(r/min)
按機床選取=136r/min(按《工藝手冊》表4.2-12)
所以實際切削速度 v===10.68(m/min)
切削工時
t===1(min)
其中：切入l1=10mm,切出l2=2mm,l=44mm
3.4.3工序Ⅲ粗鏜34孔臺階孔。粗鏜至33.5。
1.粗鏜至33.5
=0.1mm/r
=800r/min(13.5r/s)
=90m/min(2.03m/s)
切削工時
=44mm =10mm =2mm
==31.92s(0.53min)
3.4.4工序Ⅳ精鏜34臺階孔、倒角C2和R2。
精鏜孔至34mm。
=0.07mm/r
=1000r/min(16.5r/s)
=40.32m/min(0.672m/s)
切削工時
=44mm =10mm =2mm
==45.88s(0.76min)
3.4.5工序Ⅴ 車M36X1.5HL-6H螺紋
=0.1mm/r
=1000r/min(16.5r/s)
=122.2m/min(2.03m/s)
切削工時
=17mm =1mm =2mm
==0.833min
3.4.6 工序Ⅵ 加工34另外一端面2（如毛坯圖二所示）倒角C2和R2
=0.1mm/r
=1000r/min(16.5r/s)
=122.2m/min(2.03m/s)
切削工時
l==1(min),=2mm，=0，=0
=i=0.069(min)
3.4.7工序Ⅶ 車24孔端面
=0.1mm/r
=1000r/min(16.5r/s)
=122.2m/min(2.03m/s)
切削工時
l=109-108=1(min),=2mm，=0，=0
=i=0.045（min)
3.4.8工序Ⅷ 粗鉆22X80孔。
f =0.41mm/r 見（《切削手冊》表2.7）
v=12.25m/min 見（《切削手冊》表2.13及表2.14，按5類加工性考慮。
==155(r/min)
按機床選取=125r/min(按《工藝手冊》表4.2-12)
所以實際切削速度 v===10.68(m/min)
切削工時
t===1.64(min)
3.4.9工序Ⅸ精鏜24X70孔。
=0.07mm/r
=1000r/min(16.5r/s)
=40.32m/min(0.672m/s)
切削工時
=70mm =10mm =0mm
==45.88s(0.76min)
3.4.10工序Ⅹ 加工M25X1.5HL-65螺紋孔。
=0.1mm/r
=1000r/min(16.5r/s)
=122.2m/min(2.03m/s)
切削工時
=65mm =10mm =0mm
==0.833min
3.4.11 工序ⅩⅠ 鉆四個孔10
1.選擇鉆頭
選擇高速麻花鉆頭，其鉆頭，標準鉆頭
2.選擇切削用量
1）選擇進給量f
鉆頭直徑13-16.材料硬度小于800MPa，所以選擇進給量為0.31-0.37.
由于l/d=35/14.5=2.4故孔深修正系數(shù)選取1.0，則f=0.31-0.37mm/r，根據(jù)鉆床說明書選取f=0.36mm/r。由于是加工通孔，為了避免孔即將鉆穿時鉆頭容易折斷，故宜在孔即將鉆通時停止自動進給改為手動進給。
決定鉆頭的磨頓標準及壽命
當鉆頭直徑為14.5時，鉆頭后刀面最大磨損量取為0.6mm，壽命T=45min。
2）決定切削速度
普通處理的45鋼，加工性屬6類。f=0，36mm/r，雙橫刃磨的鉆頭，d=14.5mm時，=14mm/min
切削速度的修正系數(shù)為
m/min
根據(jù)鉆Z235立式鉆床說明書，可考慮選擇n=272r/min，但因選擇的轉速計算較高，會使刀具壽命下降，故可將進給量降低一級，即取f=0.28.
3）計算基本工時
式中 。l=35，入切量和超切量=8mm故
==0.56min
最后，將以上工序切削用量、工時定額的計算結果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片，見附表1
3.5小結（一）
零件加工工藝規(guī)程制定必須要先了解零件（橫拉桿接頭）的工作環(huán)境，選擇合適的材料及材料的處理方式。之后，確定了零件的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸后，就可以對零件的工藝路線進行分析，制定出幾套工藝方案，然后對這幾套方案進行分析比較，選擇最優(yōu)的方案。優(yōu)良的加工工藝是能否生產(chǎn)出合格，優(yōu)質(zhì)零件的必要前提，所以對加工工藝的設計十分重要，設計時要反復的比較，選擇最優(yōu)方案。
注意事項：1）根據(jù)零件圖的要求來選取地位基準和加工基準。尤其注意起關鍵的位置度要求，尺寸要求以及表面粗糙度要求。
2）制定加工工序時，必須要按基準選取的原則及工藝集中原則來合理安排工序，提高加工效率。
3）選擇切削用量是必須要根據(jù)切削余量和材料的性質(zhì)來合理選擇。（在鏜孔時，必須要注意底孔的大小來選擇刀桿的大小）
我們把多年來在夾具設計中遇到的一些小問題歸納如下：清根問題在設計端面和內(nèi)孔定位的夾具時，會遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處清根問題。端面和定位外圓分為兩體時無此問題,。夾具要不要清根，應根據(jù)工件的結構而定。如果零件定位內(nèi)孔孔口倒角較小或無倒角,則必須清根,如果零件定位孔孔口倒角較大或孔口是空位，則不需要清根，而且交界處可以倒為圓角R。端面與外圓定位時，與上述相同。讓刀問題在設計圓盤類刀具(如銑刀、砂輪等)加工的夾具時，會存在讓刀問題。設計這類夾具時，應考慮銑刀或砂輪完成切削或磨削后，銑刀或砂輪的退刀位置，其位置大小應根據(jù)所使用的銑刀或砂輪的直徑大小，留出超過刀具半徑的尺寸位置即可。更換問題在設計加工結構相同或相似，尺寸不同的系列產(chǎn)品零件夾具時，為了降低生產(chǎn)成本,提高夾具的利用率，往往會把夾具設計為只更換某一個或幾個零件的通用型夾具。
第四章 螺紋孔夾具設計
本次設計零件橫拉桿接頭，為接頭類零件注意在車床上加工。而螺紋口加工時再臥式車床上加工的，夾具采用的是角鐵式車床夾具。下面先介紹下車床夾具的類型和角鐵車床夾具的特點。
車床夾具的類型
車床夾具的種類繁多， 主要有下列五種類型：心軸類車床夾具、角鐵式車床夾具、圓盤類車床夾具、卡盤式車床夾具、特種用途車床夾具。
角鐵式車床夾具用于復雜零件的加工中。其特點是夾具體為角鐵形，工裝夾在角鐵面上。角鐵面與夾具中心軸線相平行，如工件主要定位基準是平面，則夾具就能滿足加工面的中心距尺寸要求。這類夾具可裝夾泵體、接頭、殼體、箱體、支架、杠桿、三通管、軸座等復雜零件。
而機床夾具的設計特點主要有下面八個方面。
1）要有較短的設計周期和制造周期，以滿足企業(yè)生產(chǎn)要求。由于市場環(huán)境是的企業(yè)之間的競爭加劇產(chǎn)品的更新?lián)Q代加快。以此，能否縮短設備的制造周期對企業(yè)的生存發(fā)展十分重要。
2）夾具的低成本設計，以降低夾具的成本。
3）夾具的柔性化設計，以提高夾具在現(xiàn)代機械制造中適應性。
4）夾具的制造精度一般比工件的加工精度高2~3倍。
5）夾具和操作工人的關系特別密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作習慣密切結合。
6）在一般情況下，夾具是單件制造，沒有重復制造的機會。一般沒有條件對夾具進行原理實驗和復雜的計算工作。通常要求夾具在投產(chǎn)時一次成功。
7）夾具的社會協(xié)調(diào)制造條件較差，特別是商品化的元件較少。設計者要熟悉夾具結構和夾具的制造方法，以滿足設計要求。
8）目前，專用夾具已形成系統(tǒng)設計原理。設計時，務必多參考有關設計資料和經(jīng)驗。
4.1定位基準的選擇
4.1.1工件定位的基本原理：
使用夾具加工工件有多種加工要求，其主要是滿足工件被加工表面的工序尺寸和位置精度要求。為此，必須保證工件在加工過程中相對機床切削成形遠動有準確的位置。從夾具保證加工精度的原理可以知道，工件的定位是其中極為重要的一個環(huán)節(jié)。
1)首先必須要明確工件在夾具中定位的任務:工件的定位原理、定位形式、定位元件設計、定位誤差計算、定位設計的方法和步驟。
2）定位與夾緊力的關系是裝夾工件的兩個有關系的過程。在工件使用定位元件定位以后，工件在夾具中的位置即被確定。為了是工件在切削力、重力、離心力等外力作用下能保持既定的位置不變，通常需要使用夾緊機構在妥善地夾緊工件，即工件固定。
3）定位基準的選擇是定位設計的一個很重要的因素。工件的定位基準一旦被確定，則其方案也就基本確定。通常，定位基準是在工藝規(guī)程中確定的，故定位設計是，應按工藝規(guī)程選擇定位基準。
4.1.2定位設計的基本原則：
1) 遵循基準重合原則 示定位基準與工序基準重合。在多工序加工時，還應該遵循基準統(tǒng)一原則，具有一定的定位精度。但有時考慮到實際情況，定位基準也可以不選用工序基準。
2) 合理選擇主要定位基準 主要定位基準應該有比較大的支撐面，較高的精度。
3) 裝夾方便 便于工件的裝夾和加工，并使夾具結構簡單。
橫拉桿定位基準的選擇如下：
圖4-1所示為用于加工橫拉桿接頭的角鐵式車床夾具。圖4-2所示為橫拉桿接頭零件工序簡圖，其中已加工面為mm孔、M36X1.5-6H螺紋孔及兩端面。加工M24X1.5HL-6H螺紋孔的要求是：其軸線與mm孔軸線相互垂直，中心距尺寸為（27±0.26）mm;定位基準為孔、端面及外圓柱面。定位分別如圖4-1所示。
圖4-1：夾具立體圖
圖4-2：工序簡圖
4.2定位原件的設計
由上面的分析可知道，M24X1.5HL-6H螺紋孔軸線與mm孔軸線相互垂直，中心距尺寸為（27±0.26）mm。在這里必須要保證垂直度和相關的尺寸要求，我在這里選用可換式圓柱定位銷來定位。同時配合使用臺階定位面來保證尺寸精度要求。其中可換式圓柱定位銷采用國標系列（JB/T8014.3-1999）A型，D=34。臺階定位面采用非標自行設計。具體尺寸如圖4-3、4-4所示
圖4-3可換式圓柱定位銷
表1 可換式圓柱定位銷參數(shù)
D
H
d
d 1
D1
L
L1
h
h 1
B
b
b1
﹥30～40
﹥40～50
18
18
22
0
-0.031
M16
M20
-
60
20
25
3
D-3
6
8
4
5
30
72
38
20
35
80
70
85
45
95
圖4-4：臺階定位面
在固定F44圓柱體上端面，采用鉤型壓板來加緊（JB/T 8012 1-1999）如圖4-5所示。
圖4-5：鉤型壓板
而F32圓柱表面的加緊采擺動壓板，自行設計要滿足夾緊力的要求。如圖4-6所示。
圖4-6：擺動壓板
鏈接塊和杠桿也是自行設計的，能夠提供足夠的夾緊力給擺動壓板即可。其機構如圖4-7所示。
圖4-7：鏈接塊和杠桿
4.3定位誤差的分析
1、圓柱銷定位誤差計算
已知圓柱銷尺寸為F，而孔的直徑為F。
1）基準不重合誤差 由于定位基準與工序基準不重合而造成的定位誤差
==0.0405(mm)
2）基準位移誤差==++0.031+0.05+0=0.81(mm)
式中 —定位最大配合間隙（mm）；
— 工件定位基準孔的直徑公差（mm）；
—圓柱銷的直徑公差（mm）；
—定位所需最小間隙，有設計時確定（mm）；
2、M25螺紋孔中心與端面1的定位位差計算：
已知臺階定位面保證M25螺紋孔中心尺寸為270.08、而零件圖要求是27±0.26。
=0.26-0.08=0.18（mm）
4.4夾緊力計算
4.4.1加緊裝置設計的基本要求
1、具有合適的夾緊力
對加緊力的要求主要有以下四點：
1） 在加緊過程中，不得改變工件定位后所占據(jù)的準確位置，以免影響加工精度。
2） 在加工時，工件不得松動或脫落。
3） 減少加緊變形對加工精度的影響。
4） 防止工件在加工時發(fā)生振動。
2、具有一定的增力比
增力比是夾緊機構的重要特性
夾緊力與原始力之比稱為增力比，有下式表示
=
式中 ——增力比
——夾緊力（N） ——原始力（N）
增力比越大，夾裝置的性能就越佳。
3、具有自鎖性
自鎖性是指在夾緊工件且原始力消失后，在夾緊機構在摩擦力作用下，仍能保持對工件夾緊的性能。夾緊機構的自鎖性，是滿足夾緊可靠性要求的特性，故自鎖性是夾緊機構的安全性指標。
4、操作方便、省力
裝卸工件方便、省力，無障礙，有利于降低人工的勞動強度；有利于縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率。
5、夾具的低成本設計
通常，夾緊裝置這部分成本較高的，應該注意夾具的低成本設計，是制造企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟效益。
4.4.2夾緊裝置夾緊力的計算
1、帶肩螺母及鉤型壓板部分的夾緊力計算
這部分是擰動帶肩螺母來夾緊鉤型壓板將零件端面2夾緊。主要是螺旋夾緊機構夾緊。采用螺旋夾緊，選擇螺紋直徑25mm，螺距2 mm用扳手帶肩螺母。通過查表2可知：
螺旋裝置產(chǎn)生的壓緊力為1=8060N
在作用下完全可以夾緊端面2。
表2：螺旋夾緊裝置夾緊力
名稱
螺紋公稱直徑d/mm
螺紋中徑d/mm
手柄長度L/mm
手柄上的作用力FQ/N
產(chǎn)生的夾緊力/N
用扳手的帶肩螺母
20
18.376
240
100
8060
2、計算擺動卡爪的夾緊力
螺旋裝置產(chǎn)生的夾緊力通過壓緊鉤型卡爪的同時也在壓縮內(nèi)部的彈簧，力由彈簧傳遞到連接塊，使連接塊帶動杠桿向上移動，而楔塊向下移動，從而帶動擺動卡爪夾緊F32圓柱表面。其杠桿結構如圖4-8所示。
由1=0.806KN,杠桿兩部分尺寸為L1=45,L2=30,則有
F1===1.209KN。
再由楔塊傳遞力使擺動卡爪夾緊。其楔塊的夾角為30°，則有
F2=F1sin30°=12.09X0.5=0.6045KN
有擺動卡爪的結構可以計算出其最終夾緊力為F3,則
F3=F2X29/19=0.922KN
最終夾緊力為0.922KN，其增力比為1.142。
考慮到F32圓柱表面實際為孔壁類零件，其夾緊力不宜過大，因此，該結構滿足加工時夾緊力的要求。
圖4-8：杠桿結構
4.5對刀塞尺設計
對刀塞尺可以有查手冊可知，如圖4-9所示：
圖4-9對刀塞尺選擇
4.6夾具設計
機床夾具設計是一個集零件工藝分析、機床選擇及夾具體設計的過程。在分析零件加工工藝是必須要注意到零件圖要求的關鍵尺寸精度、位置形狀要求，以為機床選擇和夾具體具體設計提供依據(jù)。
本課題的零件加工工藝分析及機床選擇在先前已經(jīng)過了分析，下面就機床夾具體設計做分析。
在本次課題中夾具體設計分為三個部分進行的，即：連接過渡盤設計、夾具體設計、夾緊機構設計。
4.6.1連接過渡盤設計
根據(jù)選用的機床型號：CA6140,其主軸的相關參數(shù)來設計。具體如下:
床體機本尺寸參數(shù)：
床身回轉直徑：400mm，最大工件長度:750/650mm,主軸孔徑/主軸孔前端錐度:F52mm/1:20。根據(jù)主軸尺寸設計連接過渡盤，過渡盤與主軸配合采用基孔制，在過渡盤與夾具體配合采用H7/h6配合。其結構圖4-10所示：
圖4-10：連接過渡盤結構
4.6.2夾具體設計
由于這部分機構比較復雜，有缺乏參數(shù)依據(jù)，因此在設計過程中先要對夾緊力估算，以及一些定位元件，夾緊元件的選取（因為它們許多是國標系列的）。這樣在這些國標元件和零件加工圖的要求來確定夾具體的基本結構和尺寸。
在本次課程中夾具主體盤和角鐵支撐架結構兩部分。在夾具體主體盤設計是主要是根據(jù)過渡盤尺寸來設計，再次不做過多說明。主要是角鐵支撐架結構設計說明，其結構圖如圖4-11所示。
圖2-11：夾具體機構圖
夾具體的壁厚去20~15mm,其具體取值根據(jù)定位元件以及滿足夾緊要求來定。其實在角鐵支撐架和夾具主體盤之間采用組合焊接的方法加工，而角鐵支撐架采用鑄造和機加工，在保證角鐵支撐架焊接定位是采用定位銷定位再焊接，保證尺寸27±0.08。
4.6.3夾緊機構設計
夾緊機構主要是采用國標件和夾緊力要求來設計，同時也影響到夾具體的部分細節(jié)修改。在本課程設計中的夾緊機構主要用以下幾部分組成：鉤型壓板、帶肩螺母、拉桿、彈簧、聯(lián)接塊、杠桿、楔塊、擺動卡爪。主要零件的結構在前面已經(jīng)說明過來，在這里主要對其傳動夾緊力過程說明。
扳手擰動帶肩螺母，通過鉤型壓板壓緊零件端面1，同時在彈簧作用下，拉桿和聯(lián)接塊向上移動，再通過杠桿帶動楔塊向下移動，從而是擺動卡爪夾緊零件F32圓柱體表面。
4.7小結（二）
角鐵類車床夾具設計過程中有許多地方引發(fā)了我的思考，比如所謂的非標設計其實也是在受到一些標準件影響，可能小到一顆螺絲釘，因為也許它給你降低了生產(chǎn)成本。當然這不是主要的啟發(fā)，在設計過程值得注意的主要問題有以下幾個。
1）夾具類型的選擇 在選擇設計何種夾具時必須要考慮前面的加工工藝，在夾具設計是要保證夾具的作用可以保證加工工序集中。
2）夾具設計前的夾緊力估算 在設計夾具具體結構是必須要先估算夾緊力的大小，并結合零件加工的尺寸、精度要求來設計。同時在設計夾緊機構是還要考慮夾具體是否合理來對夾具體進行修正。
3）注意國標件的選擇和使用 在設計過程中國標件的選擇不僅是節(jié)省了設計時間也降低了加工制造成本，最主要是使結構更合理。
第五章 總結
本次設計是大學里面最后一次設計，在這過程中我重新溫習了一遍大學的專業(yè)課程。我找了一家非標設備生產(chǎn)公司，在夾具設計里面讓我對非標設計有了一個新的認識。
加工其實有很多的工藝路線，在制作加工工藝時必須要考慮到加工的效率。而制作加工工藝的前提是對零件對的仔細分析，以及對各種加工生產(chǎn)設備性能的了解。因此，作為一個設計人員對零件機加工的設備及使用性能要有一個全面的了解。作為一名即將進入工作崗位的畢業(yè)生，我會牢記一切要從基層做起，只有親身體驗才能轉化智慧。
在夾具設計過程中，我明白了機械設計的世界里沒有異想天開，只有嚴謹慎密，滴水不漏。在以前我們看到各種電影里面的新式裝備和高科技武器總是感嘆外國人聰明，其實大可不必，我們只是確少認識和基本的研究而已。中國起步晚，但是起點高，因此，我們的機遇很多。當然前提是我們要敢于承擔起自己的責任。
夾具設計其實是一個很系統(tǒng)的、基礎性的設計，它不僅僅是一個夾具體的設計，它還要計算夾緊力、傳動力的方式、加工可靠性的分析等等。尤其在傳動方式和夾緊力計算發(fā)面，在以后的工作中也十分重要，為這關系到一個夾具的可用性能的高低。
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致謝
通過這次畢業(yè)設計的落實，我對機械設計制造有了一個新的認識，同時也檢驗了我的軟件應用能力。在這過程中也得到了老師的許多指點和幫助，讓我明白了許多以前沒用弄懂的問題。
五年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。五年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的導師，張學良教授。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。張老師不僅在學業(yè)上言傳身教，而且以其高尚的品格給我以情操上的熏陶。本文的寫作更是直接得益于他的悉心指點，從論文的選題到體系的安排，從觀點推敲到字句斟酌，無不凝聚著他的心血。滴水之恩，當以涌泉相報，師恩重于山，師恩難報。我只有在今后的學習、工作中，以鍥而不舍的精神，努力做出點成績，以博恩師一笑。
另外，我必須感謝我的父母。焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報。作為他們的孩子，我秉承了他們樸實、堅韌的性格，也因此我有足夠的信心和能力戰(zhàn)勝前進路上的艱難險阻；也因為他們的日夜辛勞，我才有機會如愿完成自己的大學學業(yè)，進而取得進一步發(fā)展的機會。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!
大學五年學習時光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學們表達我由衷的謝意。感謝我的家人對我大學五年學習的默默支持；感謝湖南工學院給了我在大學五年深造的機會，讓我能繼續(xù)學習和提高；感謝機本專業(yè)的老師和同學們五年來的關心和鼓勵。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學們在學習中的認真熱情，生活上的熱心主動，所有這些都讓我的五年充滿了感動。
最后，我必須感謝我的指導老師和朋友，正是因為他們在技術上的無私指引，我才能得以順利完成該論文。
附表一 加工工序表
附圖一 橫拉桿接頭零件圖
附圖二 鉤型壓板零件圖
附圖三 可換圓柱定位銷零件圖
附圖四 夾具結構圖
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