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說明書 設計題目：撥叉機械加工工藝規(guī)程及鉆 8 孔夾 具設計【氣動】 摘 要 本文是對 CA6140 車床撥叉 831007 零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的 分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件 的填寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程。此外還對填料箱蓋零件的兩道工序的加 工設計了專用夾具. 機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè) 的工廠進行生產。而廣泛用于批量生產，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根 據(jù)工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內容是設計加工軸承孔夾具。 關鍵詞：CA6140 車床撥叉 831007，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具 目 錄 摘 要....................................................................................................................................................................2 第 1 章 緒論..........................................................................................................................................................4 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀..............................................................................................................................4 1.2 課題主要研究內容......................................................................................................................................4 1.3 研究方法和手段..........................................................................................................................................4 1.4 研究目標......................................................................................................................................................5 1.5 方案可行性分析..........................................................................................................................................5 第 2 章 工藝規(guī)程設計..........................................................................................................................................6 2.1 分析零件圖 .................................................................................................................................................6 2.2 確定生產類型 .............................................................................................................................................7 2.3 確定毛坯 .....................................................................................................................................................7 2.4 基準的選擇..................................................................................................................................................8 2.4.1 粗基準的選擇 .........................................................................................................................8 2.4.2 精基準的選擇 .........................................................................................................................8 2.5 加工主要工序安排......................................................................................................................................8 2.6 選擇加工設備與工藝設備........................................................................................................................10 2.7 確定工序尺寸............................................................................................................................................11 2.8 切削用量....................................................................................................................................................12 第 3 章 鉆 8 孔氣動夾具設計 .......................................................................................................................15 3.1 夾具的設計原理 .......................................................................................................................................15 3.2 定位基準的選擇 .......................................................................................................................................15 3.3 確定夾具結構，確定夾緊機構（氣壓夾緊）方案................................................................................16 3.4 設計夾具裝配圖........................................................................................................................................17 3.5 切削力及夾緊力的計算............................................................................................................................18 3.6 誤差分析與計算 .......................................................................................................................................19 3.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 ...........................................................................................................19 3.8 確定夾具體結構和總體結構 ..................................................................................................................21 3.9 夾具設計及操作的簡要說明 ...................................................................................................................22 總 結....................................................................................................................................................................23 參考文獻..............................................................................................................................................................24 致 謝......................................................................................................................................................................0 第 1 章 緒論 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 當前，我國中小零部件機械產業(yè)正處于穩(wěn)步發(fā)展的成熟期，國外進口設備一統(tǒng)天下的局面已 經結束，國產零部件機械已經成為主力。主要表現(xiàn)如下： 一、國產機械的技術水平已接近或達到世界先進水平，大規(guī)?？恳M技術發(fā)展的時代已經結 束，吸收、學習國外先進技術的渠道和方法大為增強，自身開發(fā)能力大大提升，大型機械開發(fā)周期 一般不超過一年。 二、行業(yè)格局發(fā)生很大變化。一是國外著名的機械企業(yè)紛紛在中國建廠，改變了機械生產企 業(yè)的結構。它們在機械方面具有雄厚的技術和經濟實力，代表著世界領先水平，今后將對中國機械 行業(yè)的生產格局產生深遠影響。其在產品開發(fā)、制造及知識產權保護等許多方面給中國企業(yè)提供了 學習機會。二是國內著名大企業(yè)成功介入機械產品的生產，并向多品種方向發(fā)展，憑借大廠在經驗、 技術、經濟、制造方面的實力，其機械產品在銷售市場上已經占據(jù)了主導地位。這些變化，極大增 強了我國機械行業(yè)的實力，對中小企業(yè)的發(fā)展也有很大影響。 三、一批民營中小企業(yè)迅速成長壯大，規(guī)模和技術實力大增。尚存問題有待解決 。在看到我 國零部件機械行業(yè)獲得長足發(fā)展的同時，一些潛在的問題也不容忽視。首先，我國多數(shù)機械企業(yè)規(guī) 模偏小，抵抗風險能力有限，回款率低，流動資金不足。其次，也如同其他產品一樣，我國零部件 機械存在著科技投入不足、創(chuàng)新能力偏低等問題。對基本研發(fā)的投入很少，采用挖人才、 “偷”技 術的方式很普遍。所以各家的產品都是大同小異，很少有標志性的技術，原始創(chuàng)新很少。第三，零 部件機械廠家正面臨著水、電、鋼材等原材料持續(xù)上漲的壓力，利潤損失較大，不利于進一步擴大 生產。第四，對出口歐洲、美國等發(fā)達國家和地區(qū)的產品，由于不熟悉其市場準入和標準，經常遭 遇“專利門檻”問題，對產品出口產生不利影響。 認清趨勢促進發(fā)展。針對上述問題，相關企業(yè)要重視創(chuàng)新，主動加大科技投入；樹立尊重知 識、保護知識產權的法律意識；企業(yè)對技術骨干要有留人和防挖辦法；可在市場接受的范圍內，適 當進行漲價，以促進生產發(fā)展。 1.2 課題主要研究內容 軸承座零件的分析包括：零件用途、安裝使用、零件圖的加工工藝、材料毛坯以及技術要求 等的分析。確定加工方法，填寫加工工藝過程。 1、依據(jù)國家有關標準，JB/T2562-2007, 對開式四螺柱正滑動軸承座 型式與尺寸，JB/T2564- 2007,滑動軸承座 技術條件等，根據(jù)需要標注軸承座裝配圖的尺寸公差、形位公差等； 2、根據(jù)軸承座的裝配圖，畫出軸承座上蓋和底座的零件圖。根據(jù)需要標注零件表面的尺寸公 差、形位公差和粗糙度等； 3、綜合運用所學知識，參考有關資料，按大批生產，安排產品的加工工藝；設計加工軸承孔 夾具。 1.3 研究方法和手段 （1）調研、消化原始資料； 收集整理有關機械零件設計、裝配工藝、機械加工工藝、制造技術等有關資料，供設計時使 用；消化零件制件圖，了解零件的用途，分析零件的工藝性、尺寸精度等技術要求；分析工藝資料， 了解所用材料性能、零件特性以及工藝參數(shù)。 （2）完成軸承座的零件圖及裝配圖； （3）確定工藝方案，制定加工工藝文件； （4）設計加工軸承孔夾具； （5）完成零件圖及多軸頭裝配圖的制作。 1.4 研究目標 通過課題的設計鍛煉和培養(yǎng)自己的工藝文件的編制能力，熟悉常用材料的使用性能，正確選 用材料；掌握夾具設計的基本方法和機械零部件設計的基本程序和方法；掌握機械加工工藝的制定 過程，對一般的制造過程和方法有初步的了解，了解常用的零部件設計軟件，并能熟練運用二維及 三維軟件進行設計。定的機械加工工藝所加工的產品能達到圖紙的各項技術要求。使自己在大學四 年所學的知識得到全面總結和鞏固，對以前所學的知識得以溫故而知新，更好的掌握學過的知識， 為將來的工作奠定一個良好基礎。 1.5 方案可行性分析 1）查閱相關文獻，搜集有關資料。 2）了解軸承座的結構以及工作原理的了解，并了解夾具的結構； 3) 通過老師指導,同學討論確定方案。 4）根據(jù)國家有關標準，設計產品 第 2 章 工藝規(guī)程設計 2.1 分析零件圖 （一）零件作用 撥叉是傳動系統(tǒng)中用來撥動滑移齒輪，以實現(xiàn)系統(tǒng)調速、轉向的零件。其小頭通 過與軸的過盈配合來傳遞凸輪曲線槽傳來的運動；大頭的內部突起處與滑移齒輪的凹 槽配合。 （二）零件的工藝分析 1、零件選用材料為 HT200，俗稱灰口鑄鐵?；诣T鐵生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良， 但塑性較差，脆性高，不適合磨削。 2、該零件主要加工表面及技術要求分析如下： (1)、零件上端面及孔 50H13 的上下端面與孔 22H7 的垂直度公差等級為 9-10 級。表面粗糙度為 Ra3.2um。加工時應以上端面與孔 22H7 的內表面為基準。又由 于上端面須加工，根據(jù)“基準先行”的規(guī)則，故應先加工上端面，再加工孔 22H7， 最后加工孔 50H13 的上下端面。 (2)、尺寸 30、20、65、50、70 都有其公差要求，加工時需要保證這些尺寸。 使其滿足 30-0.24+0.084、20- 0.21-0.07、65- 0.19050 0+0.4670 0+0.46。 (3)、22H7 孔內表面 Ra1.6，需要進行精鉸。70H13 孔內表面 Ra6.3，銑 端面時就可以保證。20H13 內孔表面 Ra3.2 只需半精鏜即可。 (4)、M8 的孔只需要鉆孔與攻絲，可放在后期工序中。 (5)、8 錐銷孔只要求加工一半，故可以與 M8 孔同時鉆出。 (6)、花鍵方向保持與圖樣一致。兩件鑄在一起表面應無夾渣、氣孔。 根據(jù)各加工方法的經濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件沒有很難加 工的表面尺寸，上述表面的技術要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。 2.2 確定生產類型 已知零件每年的生產量為 100，000 件，質量為 1.0Kg，可確定其生產類型為大批 生產。故初步確定工藝安排的基本傾向為：加工過程劃分階段；工藝適當集中；加工 設備已通用設備為主；大量采用專用工裝。 2.3 確定毛坯 選擇毛坯時候應該考慮一下幾點因素： (1)零件的力學性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力學性能有所不同。離心 澆注的鑄件、壓力澆注的鑄件、金屬型澆注的鑄件、砂型澆筑的鑄件，其力學性能一次遞減。 (2)零件的結構形狀和外廓尺寸：直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料，相差較大時宜采用鍛件； 形狀復雜、力學性能要求不高可采用鑄鋼件，形狀復雜和薄壁的毛坯不宜采用金屬型鑄造；尺寸較 大的毛坯不宜采用模鍛、壓鑄和精鑄，多采用砂型鑄造和自由鍛造；外形復雜的小零件宜采用精密 鍛造方法，以避免機械加工。 (3)生產綱領和批量：生產綱領大時宜采用高精度和高生產率的毛坯制造方法，生產綱領小時 宜采用設備投資小的毛坯制造方法。 (4)現(xiàn)場生產條件要求：現(xiàn)場生產條件和發(fā)展應經過技術經濟分析和論證。 經過分析考慮，零件材料選取 HT200，由于零件結構一般，生產類型為中、小批生產，在機 床運行過程中所受沖擊不大，力學性能要求不高，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件 結構又比較簡單，零件屬于中批生產，零件的輪廓尺寸不大，根據(jù)參考文獻8中表 3-1 選擇金屬型 澆注鑄件毛坯。查機械制造工藝設計簡明手冊第 41 頁表 2.2-5，選用鑄件尺寸公差等級為 9 級. 這對提高生產率，保證產品質量有幫助。此外為消除殘余應力還應安排人工時效。 1、確定毛坯種類 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。并依其結構形狀、尺寸大小和生產類型，毛坯的 鑄造方法選用金屬模機械砂型。根據(jù)表 15-5 鑄件尺寸公差等級采用 CT9 級。 2、確定鑄件余量及形狀 根據(jù)表 15-7，取加工余量為 MA-G 級。查表 15-8 確定各表面的鑄件機械加工余量。 鑄件的分型面選擇及各加工表面鑄件機械加工余量見下表： 表面 代號 基本尺 寸 （mm） 加工余 量等級 加工余 量 （mm） 說 明 T1 T2 T3 D1 D2 D3 D4 40 70 70 22 50 70 70 H H H H H H H 3.5 3.0 3.0 1.0 3.0 3.0 3.0 頂面，降一級，單側加工 頂面，單側加工 底面，單側加工 孔徑過小，保證鑄造，余量減 小孔，降一級，雙側加工 孔，降一級，單側加工 孔，降一級，單側加工 3、畫零件毛坯圖(圖附后) 2.4 基準的選擇 定位選擇是工藝規(guī)程設計中重要的工作之一，定位選擇的正確與合理可以使加工質量得到保 證，生產率得以提高，否則加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使 生產無法進行。 2.4.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖 樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。 (1)加工軸承座上蓋時應選擇上蓋螺栓孔的上表面為粗基準，加工上蓋分合面。我選擇粗基準 的根據(jù)如下：選擇上蓋螺栓孔的上表面為基準，能保證軸承座上蓋其他表面加工余量小二均勻，符 合選擇重要表面為粗基準的原則；軸承座上蓋只有螺栓孔上表面不需要進行加工，符合選擇不加工 表面為粗基準的原則；制造毛坯的時候上表面的加工余量留的最少，符合選擇加工余量量最小的表 面為粗基準的原則；上表面能滿足方便定位、加緊的需求，符合選擇較為平整光潔、加工面積較大 的表面為粗基準的原則；螺栓孔上表面只用一次，加工出精基準面就不需要使用，符合粗基準在同 一尺寸方向上只能使用一次的原則。 (2)按照粗基準的選擇原則，同理我們可以選擇出軸承座底座的底孔的上表面為粗基準，加工 底座的底面。 2.4.2 精基準的選擇 精基準的選擇應從保證零件加工精度出發(fā)，同時考慮裝夾方便、夾具結構簡單。 (1)選擇上蓋的分合面為精基準，加工上蓋端面和氣壓杯螺紋孔的上表面。我選擇精基準的根 據(jù)如下：精基準的以“基準重合” 、 “基準統(tǒng)一” 、 “自為基準” 、 “互為基準”為選擇原則，并且需要 保證工件定位精準、加緊可靠、操作方便。選擇上蓋的分合面為精基準可以簡化操作，能夠準確定 位，加緊可靠，滿足加工表面對設計基準的相對位置精度要求，方便加工其他表面。 (2)按照精基準的選擇原則，選擇軸承座底座的底面為精基準，加工底座的端面及內孔分合面。 (3)按照精基準的選擇原則，選擇軸承座的底面與為精基準，加工軸承座的內孔。 2.5 加工主要工序安排 對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。軸承座加工的第一個工序也就是 加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝 孔。由于頂平面加工完成后一直到軸承座加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因 此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底 孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于軸承座，需要精加工的 是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產中這樣安排不易于 保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心 軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于 切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%1.1%蘇打及 0.25%c908 0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等 的殘留量不大于 。mg20 （一）選擇定位基準 （1） 、選擇粗基準 為了方便裝夾，以及依據(jù)以不加工表面為基準和毛坯表面質 量較好者為基準的原則，選底端面為粗基準。 （2） 、選擇精基準 依據(jù)基準重合原則，應選用統(tǒng)一的基準有利于保證零件的精 度。多用“一面兩孔”的定位方式定位，所以選擇小頭孔軸線和底面為精基準。 （二）制訂工藝過程 1、根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法所能達到的經濟精度（查表 15-32、15- 33、15-34） ，選擇加工方法： （1） 、上端面 T1：粗銑（R6.3）精銑（R3.2） （2） 、上端面 T2：粗銑（R6.3）精銑（R3.2） （3） 、底端面 T3：粗銑（R6.3）精銑（R3.2） （4） 、切斷面 T4：粗銑（R6.2） （5） 、小端頭孔 D1：擴孔（R6.3、IT10）鉸孔（R1.6、IT7） （6） 、中間孔 D2：粗鏜（R6.3）半精鏜（R3.2、IT7） （7） 、中間孔 D3：粗鏜（R6.3、IT13） 2、工藝過程的確定: 工序號 工序內容 定位基準 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100 110 120 130 140 鑄坯 粗銑小頭孔的兩端 粗銑中間孔上端面 粗銑中間孔下端面 擴兩小端頭孔 精鏜中間孔 精鏜小頭孔上端面 半精鏜中間孔 精銑中間孔上端面 精銑中間孔下端面 精鉸兩端小頭孔 銑斷 鉆 2X8、M8 螺紋孔，攻 M8 螺 紋 去毛刺 檢驗 D1、T5 D1、T1 D1、T1 D2、D5、T5 D1、D5、T5 D1、T5 D1、T5 D1、T5 D1、T1 D2、T5、D5 D1、T5 D1、D2、T5 2.6 選擇加工設備與工藝設備 （一） 、選擇機床 1、工序 010、020、030、060、080、090 均為銑端面，可采用立式升降臺銑床： XQ5025A。 2、工序 040、100、120 均為鉆、擴孔工藝，可采用搖臂鉆床 Z3025B。 3、工序 050、070 為鏜孔，采用 T68 鏜床。 （二） 、選擇夾具 各工序廣泛采用專用夾具。在鉆空 M8 時，其夾具可采用一面兩空定位。 （三） 、選擇刀具 1、在銑床上加工的工序，均采用硬質合金銑刀即可保證加工質量。 2、加工孔 22H7 時，由于采用擴、鉸的加工方案，故工序 040 可用擴孔刀具一 次加工。而工序 100 精鉸 22H7，因加工余量小，則選用高速鋼鉸刀。 3、在鏜孔 50H13 時，由于對精度要求不高，故采用硬質合金鏜刀即可。 （四） 、選擇量具 1、對端面的尺寸精度要求不高，采用通用量具即可。 2、對孔 22H7，為保證加工精度，工序 100 采用專用塞規(guī)進行測量。為保證 30- 0.24+0.084、 20-0.21-0.07的尺寸精度，采用專用極限量規(guī)。為保證各端面的垂直度，故采用千分 表進行檢測。 2.7 確定工序尺寸 （一） 、孔類加工工藝尺寸 孔類加工的設計基準與工藝基準重合，尺寸計算簡單。鑄造尺寸按要求其公差帶 對稱分布，其余偏差一律按“入體原則”確定（孔類表面為雙側，公差加倍表示） 。 圓柱表面工序尺寸及公差： 工序余量 加工表面 加工內容 加工余 量 （mm） 精度等級 表面粗糙 度 Ra（um ） 工序尺寸 最小 最大 22H7 鑄件 精鉸 擴孔 2 0.2 1.8 CT9 IT7 IT10 1.6 3.2 20 -+0.8 22 0+0.021 21 0+0.052 0.148 1 1.021 2.652 50H13 鑄件 粗鏜 半精鏜 6 4 2 CT9 IT13 IT9 6.3 3.2 44 -0+1.0 48 0+0.46 50 0+0.074 2.9 1.54 5.6 2.074 70H13 鑄件 粗鏜 6 6 CT9 IT13 6.3 64 -+1.1 70 0+0.046 4.9 7.146 8 鑄件 鉆孔 精鉸 8 7.8 0.2 IT12 IT8 12.5 1.6 7.8 0+0.15 8 0+0.022 7.8 0.05 7.95 0.222 M8 鑄件 鉆孔 攻絲 8 6.8 1.2 IT13 IT7 12.5 3.2 6.8 0+0.18 8 0+0.012 6.8 0.82 6.98 1.012 （二） 、面類加工工序 各端面加工定位基準多次相互轉換，使之尺寸及偏差關系復雜，余量核算也較復 雜?，F(xiàn)用工序尺寸聯(lián)系圖表法確定其工序尺寸。 1、按規(guī)定符號建立工序尺寸聯(lián)系圖。其中 C 類尺寸為鑄件尺寸，A 類為機械加工 工序尺寸，B 類尺寸為最終保證尺寸。 2、查表確定工序基本余量。根據(jù)手冊表 15-57 取孔上端面粗銑余量為 2.2mm，底 端面粗銑余量為 1.7mm，上端面、底端面精銑余量為 0.8mm。 3、由最終工序向前推算工序基本尺寸及毛坯尺寸。 4、查表 15-32 及表 15-33 確定工序尺寸的經濟加工精度。 5、由各加工方法的經濟精度確定工序尺寸偏差。 （a）對直接保證設計尺寸的工藝尺寸，可按設計尺寸偏差要求確定其尺寸偏差。 （b）鑄件尺寸按要求其公差帶對稱分布。 （c）其余獨立的中間工藝尺寸按“入體方向”確定偏差。 6、校核設計尺寸。 工序余量加工 表面 加工 內容 加工 余量 精度 等級 工序 尺寸 表面粗 糙度 最小 最大 鑄件 3.5 CT9 66.5-+2 精銑 0.8 IT9 630+0.074 3.2 0.726 1.1 孔 22 上 端面 粗銑 2.7 IT12 63.80+0.30 6.3 0.4 4.7 鑄件 3 CT9 41-+1.7 精銑 0.8 IT9 380+0.052 3.2 0.748 0.92 孔 50上 端面 粗銑 2.2 IT12 38.80+0.12 6.3 0.38 3.9 鑄件 3 CT9 38-+1.7 精銑 0.8 IT9 350+0.052 3.2 0.748 0.92 孔 50 下 端面 粗銑 2.2 IT12 35.80+0.12 6.3 0.38 3.9 2.8 切削用量 工序 粗銑小頭孔端面，以底面為粗基準 齒/05.mfz 由機械手冊可以直接查出銑削速度： min/18v 采用立粗齒銑刀， 。則2,50ZmDin/1810rvnsi/6952.zfsm 計算工時 min3.10mflt 工序 粗銑中間孔上端面 齒/05.fz 由機械手冊可以直接查出銑削速度： min/18v 采用立粗齒銑刀， 。則2,50ZmDin/1810rvnsi/6952.zfsm 計算工時 min13.78mflt 工序 粗銑中間孔下端面?zhèn)?齒/05.fz 由機械手冊可以直接查出銑削速度： in/18mv 采用錯齒三面刃銑刀， 。則14,,50,16ZmLDmdin/3810rdvnsi/25145.zfsm 計算工時 min6.0mflt 工序 VI 精銑小頭孔上端面 齒/05.fz 由于是精加工銑削速度放大 30，其值： min/23v 采用鑲齒三面刃銑刀， 。則30,1,50,48齒 數(shù)LDmdin/153201rdvnsi/9.zfsm 計算工時 min87.02mflt 工序 VII 半精鏜中間的孔 需要鏜至 65 0+0.074，單邊余量 ，查手冊一次鏜削余量 。3 次鏜完Z3map1 切削速度 ，進給量in/3mvrmf/6.0in/4321rDnw 鏜一次所以需要工時： in3.0684fltwm 完成整個加工需要的工時就為 mi1.3mt 第 3 章 鉆 8 孔氣動夾具設計 3.1 夾具的設計原理 下面具體闡述一下夾具的設計原理: （1）六點定位原理 當工件在不受任何條件約束時，其位置是任意的不確定的。設工件為一理想的鋼體，并以一 個空間直角坐標作為參照來觀察鋼體的位置變動。由理論力學可知，在空間處于自由狀態(tài)的鋼體， 具有六個自由度，即沿著 X、Y、Z 三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸的轉動，如圖所示。用 X、Y、Z 和 X、Y、Z 分別表示沿三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸轉動的自由度。 六個自由度是工件在空間位置不確定的最高程度。定位的任務，就是要限制工件的自由度。 在夾具中，用分別適當?shù)呐c工件接觸的六個支撐點，來限制工件六個自由度的原理，稱為六點定位 原理。 （2） 、應用定位原理幾種情況 完全定位 1 工件的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位置，稱為完全定位。 部分定位 2 工件定位時，并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下，少于六個 支撐點的定位稱為部分定位。 在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡化定位裝置，在生產中應用很多。如工件裝夾在 電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。 過定位（重復定位） 3 幾個定位支撐點重復限制一個自由度，稱為過定位。 A、一般情況下，應該避免使用過定位。 通常，過定位的結果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件（或定位件）產生 變形，所以在一般情況下，過定位是應該避免的。 B、過定位亦可合理應用 雖然工件在夾具中定位，通常要避免產生“過定位” ，但是在某些條件下，合理地采用“過定 位” ，反而可以獲得良好的效果。這對剛性弱而精度高的航空、儀表類工件更為顯著。 工件本身剛性和支承剛性的加強，是提高加工質量和生產率的有效措施，生產中常有應用。 大家都熟知車削長軸時的安裝情況，長軸工件的一端裝入三爪卡盤中，另一端用尾架尖支撐。這就 是個“過定位”的定位方式。只要事先能對工件上諸定位基準和機床（夾具）有關的形位誤差從嚴 控制，過定位的弊端就可以免除。由于工件的支撐剛性得以加強，扶持有助于實現(xiàn)穩(wěn)定，可靠的定 位，所以工件安裝方便，加工質量和效率也大為提高。 3.2 定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動 夾緊。 由零件圖可知：定位、夾緊方案有： 采用一面 2 銷定位,采用氣缸夾緊 為了使定位誤差達到要求的范圍之內，這種定位在結構上簡單易操作。 3.3 確定夾具結構，確定夾緊機構（氣壓夾緊）方案 1夾緊裝置的組成 工件在夾具中正確定位后，由夾緊裝置將工件夾緊。夾緊裝置的組成有： 1）動力裝置：產生夾緊動力的裝置。 2）夾緊元件：直接用于夾緊工件的元件。 3）中間傳力機構：將原動力以一定的大小和方向傳遞給夾緊元件的機構。 2對夾緊裝置的要求 1）夾緊過程不得破壞工件在夾具中占有的定位位置。 2）夾緊力要適當，既要保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過大損傷工 件表面或使工件產生過大的夾緊變形。 3）操作安全、省力。 4）結構應盡量簡單，便于制造，便于維修。 典型夾緊機構 1斜楔夾緊機構 斜楔是夾緊機構中最為基本的一種形式，它是利用斜面移動時所產生的力來夾緊工件的，常 用于氣動和氣壓夾具中。在手動夾緊中，斜楔往往和其他機構聯(lián)合使用。 斜楔夾緊機構的缺點是夾緊行程小，手動操作不方便。斜楔夾緊機構常用在氣動、氣壓夾緊 裝置中，此時斜楔夾緊機構不需要自鎖。 2螺旋夾緊機構 采用螺旋裝置直接夾緊或與其他元件組合實現(xiàn)夾緊的機構，統(tǒng)稱螺旋夾緊機構。螺旋夾緊機 構結構簡單，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夾緊機構的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都較大， 在手動夾具上應用較多。螺旋夾緊機構可以看作是繞在圓柱表面上的斜面，將它展開就相當于一個 斜楔。 3偏心夾緊機構 偏心夾緊機構是斜楔夾緊機構的一種變型，它是通過偏心輪直接夾緊工件或與其他元件組合 夾緊工件的。常用的偏心件有圓偏心和曲線偏心，圓偏心夾緊機構具有結構簡單，夾緊迅速等優(yōu)點； 但它的夾緊行程小，增力倍數(shù)小，自鎖性能差，故一般只在被夾緊表面尺寸變動不大和切削過程振 動較小的場合應用。 4定心夾緊機構 定心夾緊機構能夠在實現(xiàn)定心作用的同時，又起著將工件夾緊的作用。定心夾緊機構中與工 件定位基面相接觸的元件，既是定位元件，又是夾緊元件。 5鉸鏈夾緊機構 鉸鏈夾緊機構是一種增力裝置，它具有增力倍數(shù)較大、摩擦損失較小的優(yōu)點，廣泛應用于氣 動夾具中。 6聯(lián)動夾緊機構 圖 23 雙向作用固定式活塞氣缸圖 1前蓋 2氣缸體 3活塞桿 4活塞 5密封圈 6后蓋 聯(lián)動夾緊機構是一種高效夾緊機構，它可通過一個操作手柄或一個動力裝置，對一個工件的 多個夾緊點實施夾緊，或同時夾緊若干個工件。 夾緊的動力裝置 在大批大量生產中，為提高生產率、降低工人勞動強度，大多數(shù)夾具都采用機動夾緊裝置。 驅動方式有氣動、液動、氣液聯(lián)合驅動，電（磁）驅動，真空吸附等多種形式。 1氣動夾緊裝置 氣動夾緊裝置以壓縮空氣作為動力源推動夾緊機構夾緊工件。常用的氣缸結構有活塞式和薄 膜式兩種。 活塞式氣缸按照氣缸裝夾方式分類有固定式、擺動式和回轉式三種，按工作方式分類有單向 作用和雙向作用兩種，應用最廣泛的是雙作用固定式氣缸。 2氣壓夾緊裝置 氣壓夾緊裝置的結構和工作原理基本與氣動夾緊裝置相同，所不同的是它所用的工作介質是 壓力氣壓。與氣壓夾緊裝置相比，氣壓夾緊具有以下優(yōu)點： 傳動力大，夾具結構相對比較??； 氣壓液不可壓縮，夾緊可靠，工作平穩(wěn)； 噪聲小。它的不足之處是須設置專門的氣壓系統(tǒng)，應用范圍受限制。 3.4 設計夾具裝配圖 由零件圖可知：利用底面等為粗定位基準來設計夾具，從而保證其尺寸公差要求。 據(jù)夾具手冊知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采 用同一定位基準進行加工。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)， 合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們 應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。圓臺外圓及兩端面都已加工好，為了使 定位誤差減小，選擇已加工好的端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以已加工好的端面 作為定位夾具。 氣壓缸左腔進氣壓時，活塞和缸筒分別向兩側移動，各鉸鏈和連桿運動，使壓板頭向下壓緊工 件；氣壓缸右腔進氣壓時，活塞和缸筒都向內移動，壓板頭抬起松開工件。 3.5 切削力及夾緊力的計算 刀具：高速鋼麻花鉆頭。 則軸向力：見工藝師手冊表 28.4 F=C d f k 3.1F0zFy 式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FF k =( 7.1)92()13.FnHB F=420 )(205.8.0. N 轉矩 T=C d f kT0ZTy 式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TT T=0.206 )(34.17.35..18.2 M 功率 P =mKWdV26.0.90 在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=K K K K1234 式中 K 基本安全系數(shù)，1.5; K 加工性質系數(shù)，1.1;2 K 刀具鈍化系數(shù), 1.1;3 K 斷續(xù)切削系數(shù), 1.14 則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。為此應先著眼于機動夾緊而不采用手動 加緊。因為這是提高勞動生產率的重要途徑。本道工序的夾具就選擇了氣動夾緊方式。本工序因為 是粗加工，毛坯材料又是鋁合金，切削力不是很大，為了夾緊工件，勢必要增大氣壓缸直徑，而這 樣將使整個夾具過于龐大。因此，首先降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精 度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇一種比較理想的杠桿夾緊機構；三是在可能情 況下，適當提高壓縮空氣的工作壓力（由 0.4MPa 增至 0.6MPa） ，以增加氣壓缸推力。結果本夾具 總的感覺還是比較緊湊 18，可以滿足要求。 夾具在裝夾時，由在定位時造成圓周上存在定位誤差；夾具體在零件的內孔 端面上定位時，也存在定位誤差，從而會造成由原來的面接觸變成點接觸，從而 使零件在定位時發(fā)生誤差，進而影響加工精度，只要誤差在允許范圍內就可以滿 足加工要求。 3.6 誤差分析與計算 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 gwj 與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjjWDAZWj 由參考文獻5可得： 定位誤差 ： 11minDd 2i 2min. DdJWarctgL 其中： ，10.52Dm20D ，d.3d ， inin4 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： 1()(9.62nHBZyRaZkNl 查5表 1215 有 。 10.4,0,.42,0.7zKCcos8jy 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD0. 誤差總和： 0.853jwm 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結構如下圖所示）以減少 更換鉆套的輔助時間。 為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 01 3 +0.010 +0.004 6 11.8 4 7 1.82.6 5 8 6 9 -- 2.63 +0.016 +0.006 33.3 6 +0.016 +0.008 9 3.34 7 10 45 8 11 8 12 16 56 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 68 12 15 10 16 20 810 +0.028 +0.013 15 18 1012 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 1215 22 26 0.008 1518 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 1822 30 +0.028 +0.015 34 2226 35 39 20 36 HT 200 2630 +0.041 +0.020 42 46 3035 48 +0.033 +0.017 52 25 HT20 0 56 3542 55 59 4248 62 66 0.012 4850 +0.050 +0.025 70 +0.039 +0.020 74 30 56 67 0.040 鉆模板選用翻轉鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 3.8 確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度， 之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度， 剛度可以適當加固。 （3）結構的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特 別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下， 應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位 精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的 鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產生更多的， 一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具 應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中 空的，識別特定的文件夾結構，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布 局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落 在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外， 夾點技術，經濟的具體結構和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形 成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮 結構應便排出鐵屑。 3.9 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，該工件為提高生產率，經過方案的認真分析和比較，選用了氣動夾緊方式。這類 夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 由于是大批大量生產，主要考慮提高勞動生產率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要 求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，固定 V 型塊定位兩個自由度，V 型塊活 動定位最后一個轉動自由度 該夾具方案符合生產要求，效率高，做了可活動銷，滿足保持正確的加工位置 總 結 經過差不多一個學期的緊張的設計，在指導老師及其他老師的幫助下，通過查閱大量的資料， 參觀工廠的設備，認真地進行了這次設計。通過這次設計，使我對工藝路線的制定和工藝規(guī)程的安 排以及工裝的選擇和設計有了更深刻的了解和掌握。也使我對于一個工藝員所從事的工作有了深層 次體會，培養(yǎng)了實際工作能力，特別是分析問題和解決問題的能力，可以說這次設計使我收益不小， 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 XX 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 成了設計。 參考文獻 參考文獻 1、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，1994 2、機床夾具設計手冊.北京：中國科學技術出版社 3、趙家齊主編.機械制造工藝學課程設計指導書.北京.機械工業(yè)出版社，2000 4、吳拓、方瓊珊主編. 機械制造工藝與機床夾具課程設計指導書.北京：機械工業(yè)出版社，2005 5、曾志偉、呂明主編，機械制造技術基礎，武漢理工大學出版社，2001 年 6、肖詩綱主編，切削用量手冊，機械工業(yè)出版社，1993 年 7、曾東建主編，汽車制造工藝學，機械工業(yè)出版社 8、機械設計手冊（上冊） ， 機械設計手冊聯(lián)合編寫組編，化學工業(yè)出版社 致 謝 經過了的很長時間，終于比較圓滿完成了設計任務?；仡欉@日日夜夜，感覺經過了一場 磨練，通過圖書、網(wǎng)絡、老師、同學等各種可以利用的方法，鞏固了自己的專業(yè)知識。對所 學知識的了解和使用都有了更加深刻的理解。 此時此刻，我要特別感謝我的導師的精心指導，不僅指導我們解決了關鍵性技術難題， 更重要的是為我們指引了設計的思路并給我們講解了設計中用到的實際工程設計經驗，從而 使我們設計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學會綜合應用所學知識，提 高分析和解決實際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我 在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。 大學的艱苦跋涉，幾個月的精心準備，畢業(yè)論文終于到了劃句號的時候，心頭照例該如 釋重負，但寫作過程中常常出現(xiàn)的輾轉反側和力不從心之感卻揮之不去。論文寫作的過程并 不輕松，工作的壓力時時襲擾，知識的積累尚欠火候，于是，我只能一次次埋頭于圖書館中， 一次次在深夜奮筆疾書。第一次花費如此長的時間和如此多的精力，完成一篇具有一定學術 價值的論文，其中的艱辛與困難難以訴說，但曲終幕落后留下的滋味，值得我一生慢慢品嘗。 敲完最后一個字符，重新從頭細細閱讀早已不陌生的文字，我感觸頗多。雖然其中沒有 什么值得特別炫耀的成果，但對我而言，是寶貴的。它是無數(shù)教誨、關愛和幫助的結果。 我要感謝我的指導教師 XX 老師。老師雖身負教學、科研重任，仍抽出時間，不時召集 我和同門以督責課業(yè)，從初稿到定稿，不厭其煩，一審再審，大到篇章布局的偏頗，小到語 句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他傳授給我方方面面的知識，拓寬了我的知識面，培養(yǎng) 了我的功底，對論文的完成不無裨益。我還要感謝學院所有教過我的老師，是你們讓我成熟 成長；感謝學院的各位工作人員，他細致的工作使我和同學們的學習和生活井然有序。 謹向我的父母和家人表示誠摯的謝意。他們是我生命中永遠的依靠和支持，他們無微不 至的關懷，是我前進的動力；他們的殷殷希望，激發(fā)我不斷前行。沒有他們就沒有我，我的 點滴成就都來自他們。 讓我依依不舍的還有各位學友、同門和室友。在我需要幫助的時候他們伸出溫暖的雙手， 鼎立襄助。能和他們相遇、相交、相知是人生的一大幸事。 本論文的完成遠非終點，文