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6撥叉零件專用機床夾具設計 6.1夾具設計任務 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。 我設計粗銑撥叉腳兩端面的銑床夾具。本夾具將用于X62W臥式銑床。刀具為兩把直齒三面刃銑刀，對工件的兩個端面同時進行粗加工。因為撥叉腳兩端面還有后序工序—磨削，所以加工時對精度的要求不是特別嚴格。 6.2夾具的設計 6.2.1定位方案確定 工件以φ30mm的內(nèi)孔和撥叉頭左端面作為定位基準，采用平面與定位心軸組合定位方案。其中定位平面限制三個自由度，定位銷限制兩個自由度，再以一個定位支承釘頂再撥叉桿幅板的一個側(cè)面限制一個自由度，實現(xiàn)完全定位。采用螺母加開口墊圈夾緊工件，用壓板壓住工件幅板的另一側(cè)完成輔助定位與夾緊，以承受切削力。定位元件的工作表面與夾具體底面的垂直度要求保證滿足零件定位基準與工序基準的垂直度要求，以保證零件圖的要求。加工時，隨著銑刀的進給工件可能會產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差，但這屬于自由公差，故應能滿足定位要求。 6.2.2切削力及夾緊力分析 刀具：硬質(zhì)合金直齒三面刃銑刀，φ125mm，Z=20，B=12mm。根據(jù)《機械加工工藝手冊》公式和表9.4—10可知一把刀的切削力為 。 其中所以。因為采用兩把銑刀，所以實際主切削力為1040×2=2080，水平分力=（1～1.2）=2288N 垂直分力=0.3=624N。 在應用本夾具加工時，工件在加工工程中受到切削力的影響可能引起工件的振動或工件的轉(zhuǎn)動。切削力對夾緊力影響不大，故夾緊力只需達到將工件固定即可。工件受到軸向力不大，所以采用裝配圖中的夾緊方式滿足加工的要求。輔助支承和輔助夾緊功能限制了工件的轉(zhuǎn)動，使工作可靠。采用螺旋夾緊，夾緊力足夠，滿足加工條件。 6.2.3對刀裝置 采用對刀塊及塞尺對刀。根據(jù)銑削方式設計相應的對刀塊，滿足加工條件的要求。 6.2.4夾具設計及操作的主要說明 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。由于工件受到切削力的影響較小，所以采用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。 進行加工時，每次安裝一個工件。工件以內(nèi)孔及端面和筋部定位，限制六個不定自由度。轉(zhuǎn)動螺母，通過快換墊圈夾緊。在轉(zhuǎn)動另一個螺母帶動壓板繞支點轉(zhuǎn)動，將工件從筋部夾緊，定位可靠。 7設計總結(jié) 為期三周的工藝、夾具課程設計基本結(jié)束，回顧整個過程，我覺得受益匪淺。課程設計使理論與實踐更加將接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。 本次課程設計主要經(jīng)過了兩個階段。第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段中我認真復習了有關書本只是學會了如何分析零件的工藝性，學會了如何查有關手冊，選擇加工余量、確定毛坯類型、形狀、大小等。又想出了一種比較合理的工藝方案來編制工藝。其中運用了基準選擇、切削用量選擇計算、時間定額計算等方面的知識。還結(jié)合了我們生產(chǎn)實習中所看到的實際情況選定設備，填寫了工藝文件。夾具設計階段，運用工件定位、夾緊及零件結(jié)構(gòu)設計等方面的知識。 通過這次設計，我基本掌握了一個中等復雜零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查閱手冊，選擇使用工藝裝備等。 總的來說，這次設計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我獨立思考問題、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎。 由于自己能力有限，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正。 參考文獻 [1]鄒青主編.機械制造工藝學課程設計.北京：機械工業(yè)出版社，2004 [2]崇凱主編.機械制造技術基礎課程設計指南.北京：化學工業(yè)出版社，2006 [3]王啟平主編.機床夾具設計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1996 [4]宋殷主編.機床夾具設計.武漢：華中理工大學出版社，1990 [5]趙家齊編.機械制造工藝學課程設計指導書.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1984 [6]孟少農(nóng).機械加工工藝手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1996 [7]艾興，肖詩綱編.切削用量簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004 [8]李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2003 [9]馬賢智主編.夾具與輔具標準應用手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995 [10]李鳳平，張士慶，蘇猛，屈振生主編.機械圖學.沈陽：東北大學出版社，2003 [11]甘永立主編.幾何量公差與檢測.上海：上?？茖W技術出版社，2005 3 序言 機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各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，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的建設打下一個良好的基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 一、零件的分析 （一）零件的作用 題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件的φ25孔與操縱機構(gòu)相連，φ55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。兩件零件鑄為一體，加工時分開。 （二）零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(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．小頭孔φ25； 2．大頭半圓孔Ф及其端面； 3．16×8槽； 4．φ40外圓斜面； 5．大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.1mm； 槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.08m。 由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二、藝規(guī)程設計 （一）確定毛坯生產(chǎn)類型 已知此撥叉零件的生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；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。 零件材料為HT200。考慮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)類型為中批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。 （二）基面的選擇： 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，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。 粗基準的選擇：按有關基準的選擇原則，即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準?，F(xiàn)以零件的底面為主要的定位粗基準。 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.1mm；槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.08m，故以φ25小頭孔為精基準。 （三）制定工藝路線 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1．工藝路線方案一 工序Ⅰ 車φ55圓與兩端面 工序Ⅱ 銑斷，使之為兩個零件 工序Ⅲ 銑16×8槽 工序Ⅳ 銑φ40外圓斜面 工序Ⅴ 加工φ25小頭孔 2．工藝路線方案二 工序Ⅰ 銑斷，使之為兩個零件 工序Ⅱ 加工φ25小頭孔 工序Ⅲ 銑16×8槽 工序Ⅳ 車φ55半圓與兩端面 工序Ⅴ 銑φ40外圓斜面 3．工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一是先加工φ55圓與兩端面，以便于后續(xù)加工，并利用了兩件合鑄的優(yōu)勢，提高了工作效率，然后在銑床上把所有銑的工序全部弄完，省去了在各機床間切換的麻煩，最后加工孔；方案二是先切開工件，分別加工，然后加工小頭孔，再銑、再車、再銑……顯然，工序上不如方案一效率高。但由于圓與槽都與小頭孔有垂直度要求，可以先加工小頭孔，后加工槽；圓應該利用兩件合鑄的優(yōu)勢，所以還是先加工φ55大圓?？梢詫⒐ば蚨椋? 工序Ⅰ 粗，精車φ55圓與兩端面 工序Ⅱ 銑斷，使之為兩個零件 工序Ⅲ 加工φ25小頭孔銑 工序Ⅳ 16×8槽 工序Ⅴ 銑φ40外圓斜面 這樣，看起來工序簡潔且保證了垂直度的要求，還能充分利用兩件合鑄的優(yōu)勢。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 “CA6140車床撥叉”；零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.12kg，生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（φ25，φ55端面）。 查《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取φ25，φ55端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工） 銑削加工余量為： 粗銑 1mm 精銑 0mm 2. 內(nèi)孔（φ55已鑄成孔） 查《工藝手冊》表2.2～2.5，取φ55已鑄成孔長度余量為3，即鑄成孔半徑為49mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 2mm 擴孔 0.125mm 鉸孔 0.035mm 精鉸 0mm 3. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認。 （五）確立切削用量及基本工時 工序一 粗，精車φ55圓與兩端面 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：粗，精銑φ55圓以及上下端面。 機床：臥式車床CA6140 刀具：YW2內(nèi)圓車刀 YW3端面車刀 2. 切削用量 1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4）計算切削速度 按《切削手冊》，V c= 算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據(jù)臥式車床CA6140銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序二 銑斷，使之為兩個零件 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：銑斷，使之為兩個零件 機床：X60銑床。 刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀 工序三 加工φ25小頭孔 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：加工φ25小頭孔 機床：立式鉆床Z535 選擇鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆頭￠25mm，鉆孔至φ23mm，擴孔至φ24.8mm，鉸孔至φ24.94mm，精鉸孔至φ25mm 2.選擇切削用量 （1）決定進給量 查《切》 所以， 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇 最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.5～０.８mm，壽命． ?。?）切削速度 查《切》 修正系數(shù) 故。 查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為 故實際的切削速度 （4）校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。 ３.計算工時 由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。 擴鉸和精鉸的切削用量如下： 擴鉆： 鉸孔： 精鉸： 工序四 銑16×8槽 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：銑16×8槽 機床：X60銑床 選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銑刀 （1）決定進給量 查《切》 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇 最終決定選擇Z550機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.8～1.2mm，壽命 擴孔后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.9～１.４mm，壽命 鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《切》）為０.６～０.９mm，壽命 （3）切削速度 查《切》 修正系數(shù) 故。 查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為 故實際的切削速度 ３.計算工時 所有工步工時相同。 工序五 銑φ40外圓斜面 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：銑16×8槽 機床：X60銑床 選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銑刀 設計總結(jié) 夾具課程設計即將結(jié)束?；仡櫿麄€過程，經(jīng)過老師和同學的幫助，還有自己不懈的努力，終于定時定量的完成了這次課程設計。課程設計作為機械制造與自動化專業(yè)的重點，使理論與實踐結(jié)合，對理論知識加深了理解，使生產(chǎn)實習中的理解和認識也到了強化。 本次課程設計主要是機械加工工藝規(guī)程設計和專用夾具設計。機械加工工藝規(guī)程設計運用了基準選擇等知識，夾具設計的運用了工件定位、夾緊機構(gòu)等知識。通過此次設計，使我基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等。本次設計還存在很多不足之處。由于對知識的掌握不夠扎實，在設計過程中不能全面地考慮問題。仍需要進一步研究和實踐。 這次設計，讓我對基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了思考、解決問題，創(chuàng)新設計的能力。為以后的設計工作打下了較好基礎。本設計存在很多不足之處，最后懇請老師、同學批評指正！ 參考文獻: 1.楊叔子，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004。 2. 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，2004。 3. 李洪，機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 4. 方昆凡，公差與配合手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1999。 5.王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上?？茖W技術出版社，2000。 6. 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1979。 7. 吳宗澤，機械設計實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2000。 8.劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987。 9. 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1984。 10. 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。 11.黃如林.切屑加工簡明實用手冊 北京：化學工業(yè)出版社,2004.7. 12.王紹俊.機械制造工藝手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,1985. 13.孟少農(nóng).機械加工工藝手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1991. 14. 楊叔子.機械加工工藝師手冊.北京:機械工業(yè)出版社，2001. 15. 王光斗、王春福．機床夾具設計手冊．上海：上海科學技術出版社，2001. 16.吳宗澤、羅圣國.機械設計課程設計手冊. 北京:高等教育出版社2006