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目 錄 第1章 緒論 1 第2章 零件的分析 2 2.1零件的作用 2 2.2零件的工藝分析 2 第3章 工藝規(guī)程設計 3 3.1確定毛坯的制造形式 3 3.2基面的選擇 3 3.2.1粗基準的選擇 3 3.2.2精基準的選擇 3 3.3制訂工藝路線 4 3.4機械加工余量的確定 5 3.5 確定切削用量及基本工時 6 第4章 專用夾具設計 14 4.1 問題的提出 14 4.2 定位基準的選擇 14 4.3 定位誤差分析 14 4.4 切削力的計算與夾緊力分析 14 4.5定導向元件的設計 16 4.6夾具設計及操作簡要說明 18 致 謝 19 參考文獻 20 第1章 緒論 機床夾具是在切削加工中，用以準確地確定工件位置，并將其牢固地夾緊的工藝裝備。它的重要作用是：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，沖鋒發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。因此夾具在機械制造中占有重要的地位。機床夾具的設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率的一項技術措施。我們在設計中也應該注意一些重要方法，我們必須深入生產(chǎn)實踐調(diào)查研究，因為，這樣有利于我們掌握一些重要資料，例如： （1）工件的圖紙——詳細閱讀圖紙，了解工件被加工表面的技術要求，該件在機械中的位置和作用，以及裝配中的特殊要求。（2）工藝文件——了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件已加工面及及待加工面的狀況，基準面的選擇狀況，可用的機床設備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。（3）生產(chǎn)綱領——夾具的結(jié)構(gòu)形式應與工件批量大小相適應，做到經(jīng)濟合理。（4）制造與使用夾具的狀況等。我深刻明白要想做好這次夾具設計，我也要了解并注意設計夾具出現(xiàn)的問題，對夾具最基本的要求是：工件的定位準確，定位精度滿足加工要求，工件夾緊牢固可靠，操作安全方便，成本低廉。工件夾具中的定位精度，主要是定為基準是否與工序基準重合，定位基準的形式和精度，定位元件的形式和精度，定位元件的布置方式，定位基準與定位元件的配合狀況等因素有關。這些因素所造成的誤差，可以通過數(shù)學計算求得。在采取提高定位精度的措施時，要注意到夾具制造上的可能性。在總的定位精度滿足加工要求的條件下，不要過高的提高工件在夾具中的定位精度。夾具在機床上的定位精度，和刀具在夾具上的導向精度也不應忽視。夾具在機床上的定位精度，主要與定位元件表面與機床配合處的位置精度。夾具與機床連接處的配合間隙等因素有關。因此，提高夾具制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度。如果定位精度要求很高，而通過提高夾具制造精度的措施已不可能或不合理時，應采用調(diào)整法或就地加工法解決，即在安裝夾具時找正定位表面的準確位置，或在夾具安裝后加工定位表面，使夾具在機床上獲得高精度定位。刀具在夾具上的導向精度通常利用導向元件或?qū)Φ对肀ＷC。因此影響刀具在夾具上的導向精度的因素有：導套中心到定位元件產(chǎn)生變形等。夾具中出現(xiàn)過定位時，可通過撤銷多余定位定位元件，使多余定位元件失去限制重復自由度的能力，增加過定位元件與定位基準的配合間隙等辦法來解決。 第2章 零件的分析 2.1零件的作用 題目所給的零件是變速叉。它位于機床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ16孔與操縱機構(gòu)相連，二下方叉口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。 2.2零件的工藝分析 零件的材料為ZG45，鑄鋼生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1.Φ16右端面 2.Φ16左端面 3. Φ16孔 4. 變速叉頭凸臺表面 5. Φ30圓弧 6. Φ6孔 7. 變速叉腳兩端面 8. 變速叉口內(nèi)側(cè)面 變速叉兩叉腳的同側(cè)端面應垂直于Φ16孔,其錯開量不大于0.09；Φ89孔與Φ16的位置度公差為Φ0.1。 ? ? 第3章 工藝規(guī)程設計 3.1確定毛坯的制造形式 零件材料為ZG450?？紤]到零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級CT8級，已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。?? 3.2基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。? 3.2.1粗基準的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應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。以求壁厚均勻、外形對稱、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。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(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。 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。 3.2.2精基準的選擇 精基準的選擇應滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 （5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。 3.3制訂工藝路線 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)綱領一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的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。 工序01：鑄造 工序02：調(diào)質(zhì)硬度:HB229-269 工序03：銑Φ16右端面 工序04：銑Φ16左端面 工序05：鉆、鉸Φ16孔； 倒角1×45° 工序06：銑變速叉頭凸臺表面 工序07：銑Φ30圓弧 工序08：粗銑變速叉腳兩端面 工序09：鉆Φ6孔；倒角0.5×45° 工序10：高頻淬火，表面硬度:HRC55-63，硬化層深度:0.5-2.5 工序11：半精銑撥叉腳兩端面 工序12：銑變速叉口內(nèi)側(cè)面 ；倒角1×45° 工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求 工序15：入庫 3.4機械加工余量的確定 工件毛坯為鑄件，查相關資料知，采用金屬模機械砂型鑄造，鑄造精度等級IT8，加工余量等級MA-G。 1、 Φ16右端面面的加工余量 由上述知，鑄造等級IT8，加工余量等級MA-G，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4知，單邊加工余量Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ22孔左右端面表面粗糙度Ra12.5，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 2、 Φ16左端面的加工余量 由上述知，鑄造等級IT8，加工余量等級MA-G，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4知，單邊加工余量Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ22孔左右端面表面粗糙度Ra12.5，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 3、 Φ16孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用實心鑄造，由零件圖知，Φ16孔的表面粗糙度Ra3.2，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-9知，需經(jīng)鉆、鉸方可滿足其精度要求。首先鉆孔至Φ15，后再鉸Φ15孔至Φ16。 4、 變速叉頭凸臺表面的加工余量 由上述知，鑄造等級IT8，加工余量等級MA-G，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4知，單邊加工余量Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ22孔左右端面表面粗糙度Ra12.5，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 5、 Φ30圓弧的加工余量 因加工表面的尺寸不大，故采用實心鑄造，由零件圖知，Φ16孔的表面粗糙度Ra12.5，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 6、 Φ6孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用實心鑄造，由零件圖知，Φ16孔的表面粗糙度Ra6.3，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，一步鉆削即可滿足其精度要求。 7、 變速叉腳兩端面的加工余量 由上述知，鑄造等級IT8，加工余量等級MA-G，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4知，單邊加工余量Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ22孔左右端面表面粗糙度Ra3.2，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，兩步銑削即粗銑——精銑可滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5mm 半精銑 單邊余量Z=0.5mm 8、 變速叉口內(nèi)側(cè)面的加工余量 因加工表面的尺寸不大，故采用實心鑄造，由零件圖知，Φ16孔的表面粗糙度Ra6.3，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 3.5 確定切削用量及基本工時 工序01：鑄造 工序02：調(diào)質(zhì)硬度:HB229-269 工序03：銑Φ16右端面 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52K型立式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝475 當＝475r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工序04：銑Φ16左端面 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52K型立式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?75 當＝475r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工序05：鉆、鉸Φ16孔； 倒角1×45° 工步一：鉆孔至Φ15 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 531r/min 按機床選取n=545r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步二：鉸Φ15孔至Φ16孔 選用高速鋼錐柄鉸刀（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 995r/min 按機床選取n=960r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步三：倒角1×45° 工序06：銑變速叉頭凸臺表面 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52K型立式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?75 當＝475r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工序07：銑Φ30圓弧 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52K型立式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?75 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工序08：粗銑變速叉腳兩端面 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型臥式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝475 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工序09：鉆Φ6孔；倒角0.5×45° 工步一：鉆Φ6孔 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 531r/min 按機床選取n=545r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工步二：倒角0.5×45° 工序10：高頻淬火，表面硬度:HRC55-63，硬化層深度:0.5-2.5 工序11：半精銑撥叉腳兩端面 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型臥式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工序12：銑變速叉口內(nèi)側(cè)面 ；倒角1×45° 工步一：銑變速叉口內(nèi)側(cè)面 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型臥式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝475 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工步二：倒角1×45° 工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求 工序15：入庫 第4章 專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配，決定設計工序04：銑Φ16孔左端面的夾具。 4.1 問題的提出 本夾具主要用于銑Φ16孔左端面，表面粗糙度Ra12.5，精度要求不高，故設計夾具時主要考慮如何提高生產(chǎn)效率 。 4.2 定位基準的選擇 為首道加工工序，定位選擇按粗基準選擇原則來選取，以變速叉Φ16孔右端面，叉口內(nèi)端面和叉口前端面定位，對應的定位元件為：支承板、A型固定式定位銷和A型支承釘，定位分析如下： 1、 變速叉Φ16孔右端面作為第一定位基準，與支承板（兩可調(diào)支承釘輔助定位）相配合，限制三個自由度，即X軸轉(zhuǎn)動、Y軸轉(zhuǎn)動和Z軸移動。 2、 變速叉叉口內(nèi)端面作為第二定位基準，與A型固定式定位銷相配合，限制兩個自由度，即Y軸移動和Z軸轉(zhuǎn)動。 3、 變速叉叉口前端面作為第三定位基準，與A型支承釘相配合，限制一個自由度，即X軸移動， 工件六個自由度被完全限制，屬于完全定位，故設計合理。 4.3 定位誤差分析 一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。 形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。 根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。 已知孔的形狀公差為0.28，根據(jù)經(jīng)驗公式，易知此結(jié)果符合。 4.4 切削力的計算與夾緊力分析 （1）刀具： 采用立銑刀 d=φ30mm 機床： X51立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=8mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠 4.5定導向元件的設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 4.1 夾具體槽形與螺釘圖 根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下： 表 4.1 定向鍵數(shù)據(jù)表 B L H h D d1 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 -0.013 -0.033 25 12 4 12 6.6 18 +0.077 4 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 對刀塊選用圓形對刀塊，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖4-2 圓形對刀塊 圓形對刀塊的規(guī)格及主要尺寸： 圖4-3 圓形對刀塊尺寸表 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 4-4 平塞尺圖 塞尺尺寸為： 表 4.2 平塞尺尺寸表 公稱尺寸H 允差d C 2 -0.014 0.5 4.6夾具設計及操作簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇由螺母、圓墊圈、彈簧、螺桿、移動壓板和帶肩螺母等組成夾緊機構(gòu)夾緊工件。本工序為銑削余量小，銑削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 致 謝 這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次課程設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參考文獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 19