6撥叉零件專(zhuān)用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
6.1夾具設(shè)計(jì)任務(wù)
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(zhuān)用夾具。
我設(shè)計(jì)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(duì)工件的兩個(gè)端面同時(shí)進(jìn)行粗加工。因?yàn)閾懿婺_兩端面還有后序工序—磨削，所以加工時(shí)對(duì)精度的要求不是特別嚴(yán)格。
6.2夾具的設(shè)計(jì)
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(zhǔn)，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(gè)自由度，定位銷(xiāo)限制兩個(gè)自由度，再以一個(gè)定位支承釘頂再撥叉桿幅板的一個(gè)側(cè)面限制一個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。采用螺母加開(kāi)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(mǎn)足零件定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)的垂直度要求，以保證零件圖的要求。加工時(shí)，隨著銑刀的進(jìn)給工件可能會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差，但這屬于自由公差，故應(yīng)能滿(mǎn)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(jī)械加工工藝手冊(cè)》公式和表9.4—10可知一把刀的切削力為
。 其中所以。因?yàn)椴捎脙砂雁姷叮詫?shí)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(yīng)用本夾具加工時(shí)，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(dòng)或工件的轉(zhuǎn)動(dòng)。切削力對(duì)夾緊力影響不大，故夾緊力只需達(dá)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(mǎn)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(dòng)，使工作可靠。采用螺旋夾緊，夾緊力足夠，滿(mǎn)足加工條件。
6.2.3對(duì)刀裝置
采用對(duì)刀塊及塞尺對(duì)刀。根據(jù)銑削方式設(shè)計(jì)相應(yīng)的對(duì)刀塊，滿(mǎn)足加工條件的要求。
6.2.4夾具設(shè)計(jì)及操作的主要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性?xún)r(jià)比。由于工件受到切削力的影響較小，所以采用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。
進(jìn)行加工時(shí)，每次安裝一個(gè)工件。工件以?xún)?nèi)孔及端面和筋部定位，限制六個(gè)不定自由度。轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，通過(guò)快換墊圈夾緊。在轉(zhuǎn)動(dòng)另一個(gè)螺母帶動(dòng)壓板繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，將工件從筋部夾緊，定位可靠。
7設(shè)計(jì)總結(jié)
為期三周的工藝、夾具課程設(shè)計(jì)基本結(jié)束，回顧整個(gè)過(guò)程，我覺(jué)得受益匪淺。課程設(shè)計(jì)使理論與實(shí)踐更加將接近，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)。
本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)過(guò)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(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。第一階段中我認(rèn)真復(fù)習(xí)了有關(guān)書(shū)本只是學(xué)會(huì)了如何分析零件的工藝性，學(xué)會(huì)了如何查有關(guān)手冊(cè)，選擇加工余量、確定毛坯類(lèi)型、形狀、大小等。又想出了一種比較合理的工藝方案來(lái)編制工藝。其中運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)。還結(jié)合了我們生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所看到的實(shí)際情況選定設(shè)備，填寫(xiě)了工藝文件。夾具設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用工件定位、夾緊及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我基本掌握了一個(gè)中等復(fù)雜零件的加工過(guò)程分析、工藝文件的編制、專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查閱手冊(cè)，選擇使用工藝裝備等。
總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，使我在基本理論的綜合運(yùn)用以及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)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)。
由于自己能力有限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)們批評(píng)指正。
參考文獻(xiàn)
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3
序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。
一、零件的分析
（一）零件的作用
題目所給的零件是CA6140車(chē)床的撥叉。它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件的φ25孔與操縱機(jī)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(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。
（二）零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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(xiàn)的垂直度誤差為0.1mm；
槽端面與小頭孔中心線(xiàn)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(zhǔn)采用專(zhuān)用夾具進(jìn)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(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
二、藝規(guī)程設(shè)計(jì)
（一）確定毛坯生產(chǎn)類(lèi)型
已知此撥叉零件的生產(chǎn)類(lèi)型為中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專(zhuān)用工裝。
零件材料為HT200。考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類(lèi)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(shè)計(jì)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)效率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：按有關(guān)基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。現(xiàn)以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線(xiàn)的垂直度誤差為0.1mm；槽端面與小頭孔中心線(xiàn)的垂直度誤差為0.08m，故以φ25小頭孔為精基準(zhǔn)。
（三）制定工藝路線(xiàn)
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1．工藝路線(xiàn)方案一
工序Ⅰ 車(chē)φ55圓與兩端面
工序Ⅱ 銑斷，使之為兩個(gè)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(xiàn)方案二
工序Ⅰ 銑斷，使之為兩個(gè)零件
工序Ⅱ 加工φ25小頭孔
工序Ⅲ 銑16×8槽
工序Ⅳ 車(chē)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(gè)方案的特點(diǎn)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(shì)，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(jī)床間切換的麻煩，最后加工孔；方案二是先切開(kāi)工件，分別加工，然后加工小頭孔，再銑、再車(chē)、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(yīng)該利用兩件合鑄的優(yōu)勢(shì)，所以還是先加工φ55大圓。可以將工序定為：
工序Ⅰ 粗，精車(chē)φ55圓與兩端面
工序Ⅱ 銑斷，使之為兩個(gè)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(lái)工序簡(jiǎn)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(shì)。
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“CA6140車(chē)床撥叉”；零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.12kg，生產(chǎn)類(lèi)型大批量，鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線(xiàn)，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 外圓表面延軸線(xiàn)方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（φ25，φ55端面）。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（以下稱(chēng)《工藝手冊(cè)》）表2.2～2.5，取φ25，φ55端面長(zhǎng)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(cè)》表2.2～2.5，取φ55已鑄成孔長(zhǎng)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(kuò)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(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
（五）確立切削用量及基本工時(shí)
工序一 粗，精車(chē)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(jī)床：臥式車(chē)床CA6140
刀具：YW2內(nèi)圓車(chē)刀 YW3端面車(chē)刀
2. 切削用量
1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。由于是對(duì)稱(chēng)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(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4）計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》，V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)臥式車(chē)床CA6140銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)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(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。
工序二 銑斷，使之為兩個(gè)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(gè)零件
機(jī)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(jī)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(kuò)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(jìn)給量
查《切》
所以，
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.5～０.８mm，壽命．
（3）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
（4）校驗(yàn)扭矩功率
所以
故滿(mǎn)足條件，校驗(yàn)成立。
３.計(jì)算工時(shí)
由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。
擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下：
擴(kuò)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(jī)床：X60銑床
選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銑刀
（1）決定進(jìn)給量
查《切》
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇Z550機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.8～1.2mm，壽命
擴(kuò)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(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
３.計(jì)算工時(shí)
所有工步工時(shí)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(jī)床：X60銑床
選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銑刀
設(shè)計(jì)總結(jié)
夾具課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束?；仡櫿麄€(gè)過(guò)程，經(jīng)過(guò)老師和同學(xué)的幫助，還有自己不懈的努力，終于定時(shí)定量的完成了這次課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)作為機(jī)械制造與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的重點(diǎn)，使理論與實(shí)踐結(jié)合，對(duì)理論知識(shí)加深了理解，使生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的理解和認(rèn)識(shí)也到了強(qiáng)化。
本次課程設(shè)計(jì)主要是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇等知識(shí)，夾具設(shè)計(jì)的運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)等知識(shí)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我基本掌握了零件的加工過(guò)程分析、工藝文件的編制、專(zhuān)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(cè)、選擇使用工藝裝備等等。本次設(shè)計(jì)還存在很多不足之處。由于對(duì)知識(shí)的掌握不夠扎實(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不能全面地考慮問(wèn)題。仍需要進(jìn)一步研究和實(shí)踐。
這次設(shè)計(jì)，讓我對(duì)基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了思考、解決問(wèn)題，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)存在很多不足之處，最后懇請(qǐng)老師、同學(xué)批評(píng)指正！
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