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摘要
隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求相應(yīng)提高。為了適應(yīng)不同行業(yè)的需要和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性，采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)使用才有推廣的價(jià)值。
本設(shè)計(jì)是結(jié)合目前實(shí)際生產(chǎn)中，通用夾具不能滿足生產(chǎn)要求，而專門設(shè)計(jì)的一種銑床夾具，主要包括夾具的定位方案，夾緊方案、對刀方案，夾具體與定位鍵的設(shè)計(jì)及加工精度等方面的分析。
該夾具具有良好的加工精度，針對性強(qiáng)，主要用于拔叉鉆、擴(kuò)22花鍵底孔零件工序的加工。本夾具具有夾緊力裝置，具備現(xiàn)代機(jī)床夾具所要求的高效化和精密化的特點(diǎn)，可以有效的減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力，有效地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞 ：撥叉 機(jī)床夾具 經(jīng)濟(jì) 通用
目錄
摘要 1
1.機(jī)床夾具概論 4
1.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 4
1.2 機(jī)床夾具的發(fā)展方向 4
1.2.1標(biāo)準(zhǔn)化 4
1.2.2 精密化 4
1.2.3 高效化 5
1.2.4 柔性化 5
2.零件的分析 6
2.1零件的作用 6
2.2零件的工藝分析 7
3.工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 8
3.1 確定毛坯的制造形式 8
3.2基面的選擇 8
3.3 制訂工藝路線 8
3.3.1 工藝路線方案一 8
3.3.2 工藝路線方案二 9
3.3.3工藝方案的比較與分析 9
4、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9
4.1銑端面（A面）： 9
4.2拉花鍵孔： 10
4.3銑上表面（B面）： 10
5、確定切削用量及基本工時(shí) 10
5.1 工序Ⅰ：銑右端面。 10
5.2 工序Ⅱ：鉆、擴(kuò)花鍵底孔 11
5.3 工序Ⅲ：倒角 12
5.4 工序Ⅳ：拉花鍵孔 12
5.5 工序Ⅴ：銑上、下表面 13
5.6 工序Ⅵ：銑槽8+0.05 0 mm 14
5.7 工序Ⅶ：銑槽18+0.012 0 mm 14
5.8 磨18mm槽， 15
6鉆擴(kuò)Φ22+0.28㎜工序夾具設(shè)計(jì) 16
6.1 任務(wù)的提出 16
6.2 定位方案及定位裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 16
6.3 引導(dǎo)元件設(shè)計(jì) 17
6.4 夾緊方案及裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 17
6.5夾具體設(shè)計(jì) 18
6.6 夾具操作及維護(hù)簡要說明 18
參考文獻(xiàn) 18
結(jié) 論 19
1.機(jī)床夾具概論
1.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀
夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，目前的中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為10～20％左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
（1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；
（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；
（3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；
（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
（5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
（6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
所以，老式的夾具已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要了，更經(jīng)濟(jì)化、高效化的夾具也就慢慢的發(fā)展出來。
1.2 機(jī)床夾具的發(fā)展方向
機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。
1.2.1標(biāo)準(zhǔn)化
機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
1.2.2 精密化
隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。
1.2.3 高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。
1.2.4 柔性化
機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。
綜上所述，夾具在機(jī)械加工生產(chǎn)過程中起著重大的作用，夾具的發(fā)展是為了滿足當(dāng)代機(jī)械加工工藝的需要，可以說是社會(huì)的發(fā)展、生產(chǎn)的需要帶動(dòng)著夾具的發(fā)展，其發(fā)展過程是是必然的。
2.零件的分析
2.1零件的作用
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面，把滑塊與齒輪連在一起，使齒輪帶動(dòng)滑塊，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。分析這種動(dòng)力聯(lián)接方式可知，車換檔時(shí)要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長零件的使用壽命。
題目給定的零件是CA6140撥叉。它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求進(jìn)行工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。撥叉頭以?22+0.280孔套在變速叉軸上，并用花鍵與變速叉軸連接，撥叉教夾在變換齒輪的槽中，當(dāng)需要變速時(shí)，操縱變速桿，變速操縱機(jī)構(gòu)就通過撥叉頭部的操縱槽帶動(dòng)撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動(dòng)齒輪在化簡軸上滑動(dòng)以變換檔位，從而改變主軸轉(zhuǎn)速。
該撥叉在變換檔位時(shí)要承受彎曲應(yīng)力及沖擊載荷作用，因此該零件應(yīng)有足夠強(qiáng)度，剛度和韌性，以適應(yīng)撥叉的工作條件。該零件的主要工作表面為叉軸孔?22+0.280，撥叉腳內(nèi)表面及操縱槽。
寬度為18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因?yàn)樵趽懿姘蝿?dòng)使滑移齒輪時(shí)如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時(shí)，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為18+0.0120mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。
2.2零件的工藝分析
CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1， 零件孔Φ22mm的上下加工表面及花鍵孔Φ25mm
這一組加工表面包括：孔Φ22mm的上下加工表面，孔Φ22mm的內(nèi)表面，有粗糙度要求為Ra小于等于6.3um，Φ25mm的六齒花鍵孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um，擴(kuò)兩端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um;
加工時(shí)以上下端面和外圓Φ40mm為基準(zhǔn)面，有由于上下端面須加工，根據(jù)“基準(zhǔn)先行”的原則，故應(yīng)先加工上下端面（采用互為基準(zhǔn)的原則），再加工孔Φ22mm, 六齒花鍵孔Φ25mm和擴(kuò)孔；
2， 孔Φ22mm兩側(cè)的撥叉端面
這一組加工表面包括：右側(cè)距離18mm的上下平面，Ra=3.2um，有精銑平面的要求，左側(cè)距離為8mm的上下平面，Ra=1.6um，同樣要求精銑；
加工時(shí)以孔22mm，花鍵孔25 mm和上下平面為基準(zhǔn)定位加工；
根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面尺寸，上述表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們的位置精度要求
圖2.2 零件尺寸圖
3.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 確定毛坯的制造形式
1：零件材料為HT200。考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。
2：已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是20000件每年,故查表（15-2），可確定其為大批生產(chǎn)，初步確定工藝安排的基本傾向?yàn)椋杭庸み^程劃分階段，工序適當(dāng)集中，加工設(shè)備主要以通用設(shè)備為主，采用專用夾具，這樣投資較少，投產(chǎn)快生產(chǎn)率較高，轉(zhuǎn)產(chǎn)較容易。
3：根據(jù)零件的材料確定毛坯為鑄件，材料為HT200，毛坯的鑄造方法為金屬模機(jī)械造型（表15-4），鑄件尺寸公差等級為CT9級（表15-5）
3.2基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)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)率得以提高。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個(gè)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(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ22孔的不加工外輪廓底面作為粗基準(zhǔn)，利用圓柱來定位，另外四爪握住兩邊來限制六個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。
3.3 制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1 工藝路線方案一
工序Ⅰ 粗、精銑端面
工序Ⅱ 鉆、擴(kuò)花鍵底孔?22+0.28 0、倒角。
工序Ⅲ 粗、精銑削上面。
工序Ⅳ 銑削8+0.05 0 mm的槽。
工序Ⅴ 銑削18+0.012 0 mm的槽。
工序Ⅵ 拉花鍵孔。
工序Ⅶ 去毛刺。
工序Ⅷ 檢查。
3.3.2 工藝路線方案二
工序Ⅰ 粗、精銑端面
工序Ⅱ 鉆、擴(kuò)花鍵底孔?22+0.28 0、倒角。
工序Ⅲ 拉花鍵孔。
工序Ⅳ 粗、精銑削上面。
工序Ⅴ 銑削8+0.05 0 mm的槽。
工序Ⅵ 銑削18+0.012 0 mm的槽。
工序Ⅶ 去毛刺。
工序Ⅷ 檢查。
3.3.3工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：工藝方案一是先加工上面和兩個(gè)槽，然后拉花鍵孔，但此方案中工序Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ很難對工件進(jìn)行定位和夾緊；而方案二是先拉花鍵孔，這樣，方案二中的工序Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ很容易對工件進(jìn)行定位和夾緊即以花鍵孔中心線和右端面（A面）作為工序Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ的定位基準(zhǔn)，此方案定位精度高，專用夾具結(jié)構(gòu)簡單、可靠，所以采用方案二比較合理。
4、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.00Kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，
采用金屬砂型鑄造。
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(jī)械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：
4.1銑端面（A面）：
考慮左端面的粗糙度Ra為3.2，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》——以下簡稱“手冊”，表1—43，確定工序尺寸為 Z=3.0mm，其中粗加工的加工余量Z=2.0mm，精加工的加工余量Z=1.0mm。右端面沒有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位3.0㎜。
4.2拉花鍵孔：
要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。
內(nèi)孔?22+0.28 0：
鉆孔：?20㎜
擴(kuò)鉆：?22㎜ 2Z=2.0㎜
花鍵孔要求外徑定心，花鍵內(nèi)徑拉削時(shí)的加工余量為孔的公差0.28㎜
4.3銑上表面（B面）：
根據(jù)“手冊”表1—49，取上表面的機(jī)械加工余量為4.0㎜，下表面的余量為3.0㎜。
粗銑上表面 Z=3.0㎜
精銑上表面 Z=1.0㎜
粗銑下表面 Z=3.0㎜
5、確定切削用量及基本工時(shí)
5.1 工序Ⅰ：銑右端面。
1）粗銑右端面
α=0.25mm/Z
ν=0.35m/s（21m/min）
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.637r/s (38.2r/min)
按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s
故實(shí)際切削速度ν==0.29m/s
切削工時(shí)
l=50mm，l=175mm，l=3mm
t== 109.2s=1.82min
2）精銑右端面
α=0.10mm/Z
ν=0.30m/s（18m/min）
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.546r/s (32.76r/min)
按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s
故實(shí)際切削速度ν==0.29m/s
切削工時(shí)
l=50mm，l=175mm，l=3mm
t== 272.99s=4.55min
5.2 工序Ⅱ：鉆、擴(kuò)花鍵底孔
1）鉆孔? 20㎜
f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s
ν=0.35m/s （21m/min）
n===5.57r/s (334r/min)
按機(jī)床選取 n=338r/min=5.63r/s
故實(shí)際切削速度 ν==0.35m/s
切削工時(shí) l=80mm，l= 10mm，l=2mm
t== =23s （0.4min）
2）擴(kuò)孔? 22㎜
f=1.07
ν=0.175m/s （10.5m/min）
n===2.53r/s (151.8r/min)
按機(jī)床選取 n=136r/min=2.27r/s
故實(shí)際切削速度 ν==0.16m/s
切削工時(shí) l=80mm，l= 3mm，l=1.5mm
t== =35s （0.6min）
5.3 工序Ⅲ：倒角
f=0.05㎜/r
ν=0.516m/s
n===6.3r/s (378r/min)
按機(jī)床選取 n=380r/min=6.33r/s
切削工時(shí) l=2.0mm，l= 2.5mm，
t== =14s （0.23min）
5.4 工序Ⅳ：拉花鍵孔
單面齒升 0.05㎜
v=0.06m/s （3.6m/min）
切削工時(shí)
t=
式中：h——單面余量1.5㎜（由? 22㎜—? 25㎜）；
l——拉削表面長度80㎜；
——考慮標(biāo)準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.20；
K——考慮機(jī)床返回行程的系數(shù)，取1.40；
V——切削速度3.6m/min；
S——拉刀同時(shí)工作齒數(shù) Z=L/t。
t——拉刀齒距，
t=(1.25—1.5)=1.35=12㎜
Z=L/t=80/126齒
t==0.15min (9s)
5.5 工序Ⅴ：銑上、下表面
1）粗銑上表面（B面）
α=0.15mm/Z
ν=0.30m/s（18m/min）
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.546r/s (33r/min)
按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s
故實(shí)際切削速度ν==0.27m/s
切削工件時(shí)
l=28mm，l=175mm，l=3mm
t== =171.66s=2.86min
2）精銑上表面（B面）
α=0.07mm/Z
ν=0.25m/s（15m/min）
采用高速三面刃 銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.455r/s (33r/min)
按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s
故實(shí)際切削速度ν==0.27m/s
切削工時(shí)
l=28mm，l=175mm，l=3mm
t== =367.86s=6.13min
3）粗銑下表面保證尺寸75㎜
本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同
切削工時(shí) l=34mm，l=175mm，l=3mm
t== =176.67s=2.94min
5.6 工序Ⅵ：銑槽8+0.05 0 mm
(1)粗銑：
α=0.05mm/Z
ν=0.3m/s（18m/min）
采用錯(cuò)齒三面刃銑刀 L=8mm D=63 d=22 齒數(shù)Z=16
n==4.34r/s (260r/min)
按機(jī)床選取n=235r/min(3.92 r/s)
故實(shí)際切削速度ν==0.27m/s
切削工時(shí)
l=40mm，l=14mm，l=0mm
t==17s
(2)精銑槽兩側(cè)：
α=0.05mm/Z(表3-28)
ν=0.38m/s（23m/min）
采用錯(cuò)齒三面刃銑刀L=8mm D=63 d=22 齒數(shù)Z=16
n==5.5 r/s (330r/min)
按機(jī)床選取n=300r/min(5 r/s)
故實(shí)際切削速度ν==0.35m/s
切削工時(shí)
l=40mm，l=14mm，l=0mm
t==14s
5.7 工序Ⅶ：銑槽18+0.012 0 mm
(1)粗銑：
α=0.05mm/Z
ν=0.3m/s（18m/min）
采用鑲齒三面刃銑刀，。
n== 2r/s (120r/min)
按機(jī)床選取n=118r/min(1.97 r/s)
故實(shí)際切削速度ν==0.3 m/s
切削工時(shí)
l=40mm，l=20mm，l=0mm
t==30s
因?yàn)橐叩秲纱?，所以切削工時(shí)為60s
(2)精銑下平面的槽的三個(gè)面：
α=0.05mm/Z
ν=0.38m/s（23m/min）
采用鑲齒三面刃銑刀，
n==2.5 r/s (151r/min)
按機(jī)床選取n=150r/min(2.5 r/s)
故實(shí)際切削速度ν==0.38 m/s
切削工時(shí)
l=40mm，l=20mm，l=0mm
t==16s
因?yàn)橐叩秲纱?，所以切削工時(shí)為32s
5.8 磨18mm槽，
保證尺寸18mm
選擇砂輪。
見《切削手冊》第三章中磨料選擇各表，結(jié)果為
GZ46KV6P350×40×127其含義為：磨輪磨料為棕剛玉，為了防止粒度過小而磨輪堵塞，所以選用為粒度為46#，硬度為軟2級。 平型砂輪，其尺寸為16×6×40（D×d×H）。
切削用量的選擇。砂輪轉(zhuǎn)速n砂=3000r/min(見機(jī)床說明書)，
v砂=2.5m/s
進(jìn)給量f=50mm/min 雙單行程 fr=0.015mm
切削工時(shí)。當(dāng)加工1個(gè)表面時(shí)
Tm=(L+y+△)??i K/50=3.1min
6鉆擴(kuò)Φ22+0.28㎜工序夾具設(shè)計(jì)
6.1 任務(wù)的提出
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具
經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)鉆、擴(kuò)花鍵底孔的立式鉆床夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床。刀具為高速鋼麻花鉆頭，來對工件進(jìn)行加工。
本夾具主要用來鉆擴(kuò)Φ22+0.28㎜，由于采用高速鋼麻花鉆頭，一次切削，所以主要應(yīng)該考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度．
6.2 定位方案及定位裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算
6.2.1定位方案的確定
根據(jù)加工工序及零件圖可知，要加工Φ22+0.28㎜，要確保所加工的孔和毛坯圓柱的同軸度問題，即定心。
在垂直于加工方向上，不能產(chǎn)生移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。沿加工方向上，由于Φ40外圓有一部分與肋板相交，不為規(guī)則外圓柱面，形狀特殊，所以也得限制其沿加工方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。最終采取的定位方位為工件以Φ40外圓柱面和端面A定位基準(zhǔn)，在V形塊和支撐板上實(shí)現(xiàn)五點(diǎn)定位。用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)推動(dòng)V形塊壓頭夾緊工件。滿足六點(diǎn)定位原理，限制了工件6個(gè)自由度，屬于完全定位。
6.2.2定位元件及裝置設(shè)計(jì)
定位元件的選擇，包括其結(jié)構(gòu)尺寸形狀及布置形式等，主要決定于工件的加工要求、工件定位基準(zhǔn)和外力的作用狀況。
根據(jù)加工工序和零件圖可知，以外圓柱面定位采用固定V形塊，其對中性好，能使工件的定位基準(zhǔn)軸線在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響，并且安裝方便。選用活動(dòng)V形塊，可用于夾緊機(jī)構(gòu)中，起到取消一個(gè)自由度的作用。用支承板對端面A底面定位。支承板用螺釘緊固在夾具體上。但考慮到加工工序，采用兩塊扇形支承板同心相對固定。裝配后，應(yīng)磨平工作表面，以保證等高性。
6.2.3定位誤差的分析計(jì)算
使用夾具時(shí)，加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。由于工件定位所造成的加工表面相對其工序基準(zhǔn)的位置誤差成為定位誤差。在加工時(shí)，夾具相對刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)的位置，經(jīng)調(diào)定后不再變動(dòng)，因此可以認(rèn)為加工表面的位置是固定的。在這種情況下，加工表面對其工序基準(zhǔn)的位置誤差，必然是工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)所起的。所以，定位誤差也就是工件定位時(shí)工序基準(zhǔn)（一批工件的）沿加工要求方向上的位置的最大變動(dòng)量，即工序基準(zhǔn)位置的最大變動(dòng)量在加工尺寸方向上的投影。
根據(jù)《金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表3-1,“V形塊的尺寸及定位誤差的計(jì)算”可知，常用的V形塊工作角度為90°。
由定位誤差公式
（其中D—定位圓直徑的中間尺寸，d—定位圓直徑的最小值）
得㎜
6.3 引導(dǎo)元件設(shè)計(jì)
引導(dǎo)裝置是在鉆、鏜類機(jī)床上加工孔和孔系時(shí)做刀具導(dǎo)向用。借助于引導(dǎo)元件可提高被加工孔的幾何精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。應(yīng)此選擇可換鉆套，其便于磨損后快速更換。根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》圖2-1-46可知可換鉆套具體參數(shù)。
6.4 夾緊方案及裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算
6.4.1夾緊方案的確定
為了保證在切削力、離心力、慣性力等外力的作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動(dòng)或位移，一般在夾具結(jié)構(gòu)中都必須設(shè)置一定的夾緊裝置，將工件可靠地夾緊。通過活動(dòng)V形塊連接到快速螺旋夾具機(jī)構(gòu)上，可是工件保持既定位置，即在切削力的作用下，工件不應(yīng)離開定位支承。
6.4.2夾緊力大小的分析計(jì)算
根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表1-2-7可知，用高速鋼刀具鉆削材料為灰鑄鐵（190HBS）直徑為Φ22+0.28㎜的孔的切削力計(jì)算公式為
切削扭矩計(jì)算公式為
—鉆頭直徑，22㎜
—每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,0.81㎜/r
—修正系數(shù)，0.9
計(jì)算出，
根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表1-2-11可知，工件以外圓定位中，V形塊定位V形塊夾緊的實(shí)際所需夾緊力計(jì)算公式為
防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)：
防止工件移動(dòng)：
—安全系數(shù)，（,,其余為1.0）
—工件與V形塊間的圓周方向摩擦系數(shù)，查表1-2-12取0.2
—工件與V形塊間的軸向摩擦系數(shù), 查表1-2-12取0.2
°，
經(jīng)過計(jì)算可知，
防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)：
防止工件移動(dòng)：
6.4.3夾緊機(jī)構(gòu)及裝置設(shè)計(jì)
由于需選用結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠，通用性大的夾緊機(jī)構(gòu)，初選快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。其可以克服螺旋夾緊機(jī)構(gòu)動(dòng)作慢、效率低的缺點(diǎn)?？焖賷A緊機(jī)構(gòu)中，螺桿上開有直槽，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄松開工作將直槽轉(zhuǎn)至螺釘處，即可迅速拉出螺桿，以便裝卸工件。螺桿一頭與活動(dòng)V形塊連接，另一頭與手柄相聯(lián)。
6.5夾具體設(shè)計(jì)
由于可以鑄造出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀，抗壓強(qiáng)度大，抗振性好，因此夾具體毛坯結(jié)構(gòu)選用鑄造，其適用于切削負(fù)荷大、振動(dòng)大的場合以及批量生產(chǎn)。為了便于排除切屑，不使其聚集在定位元件工作表面而影響工件正確定位，一般在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)，要增加容納切屑的空間，如容屑溝等。
6.6 夾具操作及維護(hù)簡要說明
在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率.為此,在螺母夾緊時(shí)采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有正確的安裝位置,以利于鉆孔加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。
夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時(shí)，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以有利于鉆孔加工。
參考文獻(xiàn)
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結(jié) 論
本次設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過程，我在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績，這次設(shè)計(jì)使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。
這次設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
通過此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。
總的來說，這次設(shè)計(jì)，使我們在基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學(xué)們批評指正！
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