前 言機械制造工藝學(xué)設(shè)計是我們在學(xué)校的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。本次課程設(shè)計題目是產(chǎn)品（或工程）設(shè)計類題目。我們這次設(shè)計題目，以曾經(jīng)在實習(xí)工廠實習(xí)所參觀的并以此設(shè)備為參考，結(jié)合所學(xué)機械的各方面的知識，在老師指導(dǎo)下，查閱了許多手冊，經(jīng)過不斷的改進(jìn)，最終設(shè)計出了此次機構(gòu)，從而避免了加工質(zhì)量差，生產(chǎn)效率低，設(shè)備昂貴的問題。在實際工程設(shè)計中，我們得到所學(xué)過的理論基礎(chǔ)，技術(shù)基礎(chǔ)，專業(yè)課全面的訓(xùn)練，為將來做好機械設(shè)計工程師的工作提供全面的鍛煉機會。我此次設(shè)計的題目是 CA6140 開合螺母的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計，在老師的輔導(dǎo)下，對原有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，從而可以減少勞動強度，計算正確，符合工作量的要求。通過這次設(shè)計，我在計算，制圖，機械原理，機械設(shè)計，機械制造工藝等方面的知識受到全面的綜合訓(xùn)練，并有所提高，在夾具設(shè)計方面受益匪淺。特別是老師在工作中對我耐心輔導(dǎo)，他對學(xué)生強烈的責(zé)任感和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，無不給我以深刻的影響。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望在設(shè)計中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后參加實際工作打下一個良好的基礎(chǔ)。由于類似的大型課題第一次接觸，經(jīng)驗?zāi)芰Ψ矫娴那啡?，錯誤之處一定存在，懇請各位老師給予批評指正。摘 要本次課程設(shè)計是以 CA6140 車床上開合螺母的工藝工裝為基礎(chǔ)的，內(nèi)容主要包括以下幾個方面：設(shè)計零件，加工工藝，設(shè)計一套夾具，拆畫一套夾具等。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(shè)計專用夾具。夾具方案的確定在國內(nèi)是一項十分重要的設(shè)計程序，其方案的優(yōu)劣決定了夾具設(shè)計的成功與失敗。確定設(shè)計方案時應(yīng)遵循以下原則：確保加工質(zhì)量，結(jié)構(gòu)盡量簡單，操作省力高效，制造成本低廉。這次課程設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容比較全面，所涉及的知識比較廣，是對我們所學(xué)知識及應(yīng)用、設(shè)計能力的一次綜合檢驗。通過這次課程設(shè)計，既充分鍛煉了我們的設(shè)計能力，又補充了在校學(xué)習(xí)期間知識和能力的不足。關(guān)鍵詞：CA6140 開合螺母;夾具設(shè)計；工藝工裝設(shè)計.目錄摘 要 .I1.零件的分析 31.1 毛坯生產(chǎn)類型 .31.2 毛坯鑄造形式 .31.3 毛坯精度尺寸 .31.4 確定毛坯鑄件的重量 .31.5 確定機械加工余量 .31.6 確定鑄鐵件的尺寸偏差 .31.7 零件的作用 .42. 工藝規(guī)程設(shè)計 .52.1 確定毛坯的制造形式 .52.2 基面的選擇 .52.3 制定工藝路線 .52.4 工藝方案的比較與分析： .72.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .72.6 確定切削用量及基本工時 .82.6.1 粗銑底面 82.6.2 精銑底面 82.6.3 粗銑燕尾 92.6.4 精銑燕尾 92.6.5 銑退刀槽 102.6.6 粗銑端面 102.6.7 精銑端面 112.6.6 工序Ⅱ磨燕尾及空刀槽，保證粗糙度為 1.6，精度為 7 級 .112.6.7 工序 Ⅲ 鏜 Φ52H7 孔并倒角 1.5×45o122.6.8 工序 Ⅳ 鉆 2 × Φ12 孔 132.6.9 工序Ⅴ 車端面 152.6.10 工序Ⅷ.切斷 173. 機床夾具設(shè)計 .183.1 機床夾具概論 .183.1.1 夾具簡介 183.1.2 機床夾具的概念 183.2 機床夾具的功能 .183.2.1 機床夾具的主要功能 183.2.2 機床夾具的特殊功能 183.3 機床夾具在機械加工中的作用 193.4 機床夾具的組成 .193.5 夾具設(shè)計的基本要求 .203.6 機床夾具的分類 .203.7 機床夾具的設(shè)計特點和設(shè)計要求 .20I3.7.1 機床夾具的設(shè)計特點 203.7.2 機床夾具的設(shè)計要求 213.8 夾具設(shè)計方法和步驟 .213.8.1 研究原始資料，明確設(shè)計任務(wù) 213.8.2 夾具結(jié)構(gòu)和方案的設(shè)計 213.9 切削力及夾緊力計算 .214. 機床夾具的發(fā)展 24謝 辭 .28參考文獻(xiàn) .2921.零件的分析1.1 毛坯生產(chǎn)類型確定毛坯類型為 3000 件/年，由表（2-5.6）劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù)確定為中批，工作制度 8 小時/班制。1.2 毛坯鑄造形式將融化了的金屬澆注到旋轉(zhuǎn)著的模型中，由于離心力的作用，金屬液粘貼于模型的內(nèi)壁上，凝結(jié)后所得鑄件外形與模型內(nèi)壁的形狀相同，使用這種方法可以毋需澆注口，故能顯著地減少金屬的消耗。由于免除了砂型和制模的設(shè)備，以及減少了鑄工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低；而所得逐漸則具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機械性能。1.3 毛坯精度尺寸由表（2-5-1）得灰鑄鐵刀具切入金屬層的厚度應(yīng)大于表面層厚度，即大于1mm，小于 4mm。由 JK67-62，確定灰鑄鐵鑄件精度等級為 2 級（指尺寸精度和表面光潔度要求較高，或者大批、中批生產(chǎn)的鑄件。1.4 確定毛坯鑄件的重量通過計算，最后確定毛坯的重量為 4.079Kg，由表（2-5-2）確定重量偏差為7﹪。1.5 確定機械加工余量由表（2-5-5）確定 2 級鑄鐵件的機械加工余量：頂面加工余量為 4.0mm，底面及側(cè)面加工余量為 3.0mm。1.6 確定鑄鐵件的尺寸偏差由(標(biāo)-5-6)查得 2 級鑄鐵件尺寸偏差為±0.8mm。31.7 零件的作用題目所給定的零件是 CA6140 車床上的開合螺母 。開合螺母是用于接通和斷開從絲杠傳來的運動。車削螺紋時，將開合螺母合上，絲杠通過開合螺母傳動溜板箱和刀架；否則就將開合螺母脫開。車削螺母時，順時針方向轉(zhuǎn)動手柄，通過軸帶動曲線槽盤轉(zhuǎn)動，曲線槽盤上的曲線槽盤形狀，通過圓柱銷帶動上半螺母在溜板箱體后面的燕尾形導(dǎo)軌內(nèi)上下移動，使其相互靠攏，將開合螺母和絲杠嚙合。若逆時針方向轉(zhuǎn)動手柄，則兩半螺母相互分離，開合螺母和絲杠脫開。槽盤的曲線槽是一段圓弧，此圓弧在接近槽盤中心部分的傾斜角比較小，目的是使開合螺母閉合能自鎖，不會因為螺母上的徑向力而自動脫開。 42. 工藝規(guī)程設(shè)計2.1 確定毛坯的制造形式零件材料為 HT200 灰鑄鐵,考慮到灰鑄鐵 的抗缺口敏感性，減震性和耐優(yōu)良等特點,因此應(yīng)該選用鑄件,以便使開合螺母在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠.由于零件年產(chǎn)量為 3000 件,已達(dá)到成批生產(chǎn)的水平，而且離心鑄造，免除了砂模和制模的設(shè)備，以及減少了鑄工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低，這樣得來的鑄件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機械性能。因此采用離心鑄造,這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度來考慮也是應(yīng)該的。2.2 基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)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)率得到提高。否則不但加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。粗基準(zhǔn)的選擇：對象開合螺母這樣的零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時，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為粗基準(zhǔn)。我現(xiàn)在選取燕尾為粗基準(zhǔn)，利用左、右兩個定位塊和一個削邊銷對其進(jìn)行限制，以消除六個不定度，達(dá)到過定位。對于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。2.3 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，是應(yīng)該使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到妥善的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性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。工藝路線方案一：工序Ⅰ. 鑄造。Ⅱ. 清砂。Ⅲ. 熱處理。Ⅳ. 清砂。5Ⅴ.涂漆。Ⅵ.劃線。Ⅶ.銑底面、燕尾及空刀槽。Ⅷ.磨燕尾及空刀槽。Ⅸ.粗鏜、精鏜、粗鉸、精鉸 Φ52H7 孔并倒角 1.5 x 45o。 Ⅹ.鉆、擴(kuò)鉆、粗鉸、精鉸 2 x Φ12 孔。Ⅺ.粗車、半精車、精車一端面。Ⅻ.粗車、半精車、精車另一端面。ⅩⅢ鉆，锪 φ6.5 孔ⅩⅣ鉸 φ8.3 孔，攻 M10 螺紋ⅩⅤ.切斷。ⅩⅥ.去毛刺。ⅩⅦ.清洗。ⅩⅧ.檢驗。ⅩⅨ.入庫。路線方案二：工序Ⅰ. 鑄造。Ⅱ. 清砂。Ⅲ. 熱處理。Ⅳ. 清砂。Ⅴ.涂漆。Ⅵ.劃線。Ⅶ. 粗車、半精車、精車一端面。 Ⅷ. 粗鏜、精鏜、粗鉸、精鉸 Φ52H7 孔并倒角 1.5 x 45o。Ⅸ. 粗車、半精車、精車另一端面。6Ⅹ. 銑燕尾及空刀槽。Ⅺ. 磨燕尾及空刀槽。Ⅻ. 鉆、擴(kuò)鉆、粗鉸、精鉸 2 x Φ12 孔。ⅩⅢ.切斷。ⅩⅣ.去毛刺。ⅩⅤ.清洗。ⅩⅥ.檢驗。ⅩⅦ.入庫。2.4 工藝方案的比較與分析：上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工燕尾及空刀槽，然后以此為基準(zhǔn)加工孔 Φ52H7；而方案二是先加工兩端面，再加工 Φ52H7 孔。兩者相比較，可以看出，先加工燕尾及空刀槽，然后以此為基準(zhǔn)加工孔 Φ52H7，這時的位置精度較易保證，并且定位及裝夾等比較方便。2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“開合螺母”零件材料為 HT200 灰鑄鐵。毛坯重量為 4 公斤，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用離心鑄造毛坯，2 級精度。根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別對各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定如下：1. Φ52H7 孔精鉸至 Φ52H7，表面粗糙度為 Ra1.6um，工序余量為 2z=0.08；粗鉸至 51.92mm 2z=0.42；精鏜至 51.5mm 2z=1.5；粗鏜第二次至 50mm 2z=3；粗鏜至 47m 2z=7；1. 2 × Φ12 孔7鉸至 Φ12mm 2z=0.15；擴(kuò)鉆至 Φ11.85mm 2z=0.85；鉆至 Φ11 2z=11；2. 一端面精車至 97 2z=0.8；半精車至 97.8 2z=1.2；粗車至 99 2z=6；3. 另一端面精車至 95 2z=0.5；半精車至 96.5 2z=0.5；粗車至 96 2z=1；2.6 確定切削用量及基本工時工序Ⅰ：銑底面、燕尾及空刀槽2.6.1 粗銑底面v=6m/min（0.1m/s ） （表 1-10-151）ns=1000v/πd w =1000× =0.8r/s（47.8r/min）1.034?按機床選取 nw=0.79 r/s （47.5r/min ）∴實際切削速度 切削工時：.10.9.43/0v ms???l1=8.7（表 1-11-12）t0= =158.3s（2.64min）75.283mzs?2.6.2 精銑底面v=6m/min（0.1m/s ） （表 1-10-151）ns= =0.8r/s（47.8r/min）w10v0.1d34???8按機床選取 nw=0.79 r/s （47.5r/min ）∴實際切削速度 v=πd w nw/1000=3.14×40×0.79/1000=0.43m/s切削工時：l1=6.3（表 1-11-12）t0= =153s（2.6min）1+75.263mzs??2.6.3 粗銑燕尾v=6m/min（0.1m/s ） （表 1-10-151）ns=1000v/πd w =1000× =0.8r/s（47.8r/min）1.034?按機床選取 nw=0.79 r/s （47.5r/min ）∴實際切削速度 切削工時：.10.9.43/0v ms???l1=8.7（表 1-11-12）t0= =158.3s（2.64min）75.283mzs?2.6.4 精銑燕尾v=6m/min（0.1m/s ） （表 1-10-151）ns= =0.8r/s（47.8r/min）w10v0.1d34???按機床選取 nw=0.79 r/s （47.5r/min ）∴實際切削速度 v=πd w nw/1000=3.14×40×0.79/1000=0.43m/s切削工時：l1=6.3（表 1-11-12）t0= =153s（2.6min）1+75.263mzs??92.6.5 銑退刀槽s=0.02～0.03（表 1-10-142）選 s=0.02mmv=47m/min（ 0.78m/s） （表 1-10-144）ns= =4.14r/s（248r/min）w10v0.78d346???按機床選取 nw=4 r/s （240r/min）∴實際切削速度 v= =0.75m/s（45m/min）wdn3.14600???切削工時：l1=5.9，l2=4（表 1-11-12）sm=sz z n=0.02× 4×36=2.88t0= =3.785s（0.06min）125.98mls???2.6.6 粗銑端面選擇高速鋼套式面銑刀每齒進(jìn)給量：sz=0.1-0.2（ 10-113）選 sz=0.1mmv=56m/min（ 0.92m/s） ns= =3.7r/s（222r/min）w10v0.93d48???按機床選取 nw=4.2r/s （252r/min）∴實際切削速度 v= =1.01m/s（61m/min ）wdn3.1480.20???切削工時：l1=37.5，l 2=2（表 1-11-15）sm=sz z n=0.1× 18 × 3.7=0.37t0=（ =185s（3min）12937.520mls???102.6.7 精銑端面銑刀每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 0.10～0.12選 s0=0.12mmv=56m/min=0.9m/s ns= =3.7r/s（222r/min）w1v0.92d348???按機床選取 nw=4.2r/s （252r/min）∴實際切削速度 v= =1.01m/s（61m/min ）wdn3.1480.20???切削工時：l1=37.5，l2=2（表 1-11-15）sm=sz z n=0.1 × 18× 3.7=0.37t0= =185s（3min）12937.520mls???2.6.6 工序Ⅱ磨燕尾及空刀槽，保證粗糙度為 1.6，精度為 7 級① 選擇臥軸矩臺平面磨床 M7130-1② 磨輪的選擇磨料：黑色炭化硅粒度：36-46硬度：ZR1-Z1結(jié)合劑：陶瓷結(jié)構(gòu)：5-6③ 用磨輪端面磨平面的切削用量（表 10-239）工件運動速度 v=8-15m/min選 v=10m/min工作臺磨削深度進(jìn)給量 st=0.065 毫米每行程st 與工件材料相關(guān)的次數(shù)為 k=1.05④ 用磨輪端面磨平面的切削動力（表 10-240）切削動力 N=10.3 千瓦11切削動力的修正系數(shù)與工件材料有關(guān) K2=0.9⑤ 用磨輪圓周粗磨平面的切削用量（表 10-233）工作臺單行程的進(jìn)給量 Sb=16.224 毫米每行程工作臺單行程的磨削深度進(jìn)給量 St=0.025 毫米每行程St 的修正系數(shù) K1=0.86⑥ 切削工時 t0lhkTo=1vszL ：磨削計算長度矩臺用磨輪圓周磨 L=l1+20矩臺用磨輪端面磨 L=l1+DM+10l1 ：工件磨削面長度DM ：磨輪直徑h ：加工余量k：平面磨系數(shù)v：工作臺往復(fù)運動的速度St：磨削深度進(jìn)給量Z：同時加工的工件數(shù)量T01= =0.36min??t02+310.2lhk 1vsz653?T02= =0.35mint0.l T03= =0.15min??t0126+0.21lhk 1vsz53?T= T01 + T02 + T03=0.36+0.35+0.15=0.86min2.6.7 工序 Ⅲ 鏜 Φ52H7 孔并倒角 1.5×45o(1) 粗鏜第一次至 47mm選擇硬質(zhì)合金可調(diào)節(jié)浮動鏜刀 B=25，H=12（表 8-32）12進(jìn)給量 S=1.6-2.0，選 S=1.6mm/r（10-97）v=62.6m/min，n=398r/min （6.63r/min ） （表 10-98）切削工時 l1=1.7，l 2=3.0， l=105（表 11-9）t=（D-d1 ）/2=（47-40）/2=3.5mmt0= =10.34s（0.17min）1205.736lsn?????① 粗鏜第二次至 50mmS=1.6-2.0，選 S=2.0mm/r（10-97）v=56.6m/min，n=360r/min （6r/min ） （表 10-98）切削工時 l1=0.87， l=105（表 11-9）t=（D-d 1）/2= （50-47）/2=1.5mmt0= =9.07s（0.15min ）205.8736lsn?????② 精鏜至 52mS=1.6-2.0，選 S=1.6mm/r（10-97）v=62.6m/min，n=398r/min （6.63r/min ） （表 10-98）切削工時 l1=0.58， l=105（表 11-9）t=（D-d1 ）/2=（51.5-50）/2=0.75mmt0= =10.24s（0.17min）1205.836lsn?????2.6.8 工序 Ⅳ 鉆 2 × Φ12 孔選擇直柄麻花鉆（GB1436-78）① 鉆到 11.0mmS=0.22-0.28，S=0.25mm/r（10-67 ）v=28m/min（ 0.47m/s） ，n=894r/min（7.95r/s） ns=1000v/切削工時 13l1=0.05，l 2=39， l=105（表 11-10）t=（D-d 1）/2= （52-51.92）/2=0.04mmns= =13.6r/s（816r/min）w0v0.47d3???按機床選取 nw=800r/s （13.3r/min）∴實際切削速度 v = = 0.46m/swd3.14.00???切削工時：l1=3.4，l 2=1.5，L=20（表 11-6）t0= =7.49s（0.13min ）03.4152wns????②擴(kuò)孔鉆至 11.85S=0.7-0.9，S=0.7mm/r（10-75）v=22.2m/min，n=472r/min （表 10-76） 按機床選取 nw=460r/min=7.67r/s實際切削速度 =0.29m/sd3.14.857600v???切削工時 l1=0.58，l 2=1.5， l=20=4.11s（0.07min）100.58176wtns????③鉸至 Φ12選用錐柄機用鉸刀 D=12（表 8-34）S=1.7 mm/r（10-81）v=10m/min， n=318r/min（5.3r/s） （表 10-84） 切削工時 l1=0.05，l2=18， l=20=5.14s（0.09min）00.51873wtns????142.6.9 工序Ⅴ 車端面① 粗車至 99mmS=（0.3～0.5） mm/r （10-19）選 s=0.4 mm/rV=118m/min（ 1.97m/s）=9.65r/s（597r/min）w10v1.97d3465sn???按機床選取 nw=8.6r/s（516 r/s）∴實際切削速度為=1.76m/s（105m/min ）d3.14658.00v???l=（105-99） /2=3mm，l1=3，l2=2 ，l3=5（11-4）L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+3+2+5=42.5mmt0=（L/s．n ） ．i =（42.5/0.4×8.6）×2=24.72s（0.4min ）② 半精鏜至 97.8mmS=（0.3～0.5） mm/r （10-19）選 s=0.3 mm/rV=35m/min（ 0.58m/s）=2.84r/s（171r/min）w10v0.58d346sn???按機床選取 nw=2.5r/s（150 r/s）∴實際切削速度為=0.51m/s（30.615m/min）d3.14652.00v???l=0.6，l1=1，l2=1 ，l3=5（11-4 ）L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+1+1+5=39.5mmt0=（L/s．n ） ．i =（39.5/0.3×2.5）×1=52.7s（0.88min ）③ 精車至 97mmS=（0.3～0.5） mm/r （10-19）選 s=0.3 mm/r15V=35m/min（ 0.58m/s）=2.84r/s（171r/min）w10v0.58d346sn???按機床選取 nw=2.5r/s（150 r/s）∴實際切削速度為=0.51m/s（30.615m/min）d3.14652.00v???l=0.4，l1=1，l2=1 ，l3=5（11-4 ）L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+1+1+5=39.5mmt0=（L/s．n ） ．i =（39.5/0.3×2.5）×1=52.7s（0.88min ）④ 倒角 1.5×45°S=（0.15～0.25） mm/r （10-90）選 s=0.2 mm/rv=（12 ～25）m/min （0.58m/s） ，選 v=20 m/min=0.33m/m=2.02r/s（121r/min）w10v0.3d452sn???按機床選取 nw=120r/min（ 2 r/s）l=0.75，l1=0.4（11-9）tm=（l+ l1）/nw ．s= （0.75+0.4）/（2×0.2 ）=2.87min （172.5s ）2.6.10 工序Ⅵ 鉆孔 4- 6.5 L=6mm r/min?ml31?l12960?nw1243960.2minmwlft???锪沉頭孔 f=0.21mm/r min/4rw?L=8 l1?02l=fLntwm2?in8.1.4?162.6.11 工序Ⅶ 鉆攻 M10鉆 L=120 r/minml31?l12960?nw=fLntwm2??0.mi96.??攻v=4.9r/min195?wL=30mm l31l12?fLntwm2??= (30)0.74min195?2.6.10 工序Ⅷ.切斷選用鋸片銑刀，D=175mm （8-38 ） ，齒數(shù)（8～38 ）S=（0.03～0.04） mm/r （10-142）選 s=0.03 mm/rv=34m/min（ 0.57m/s） ，=2.412r/s（144r/min）w10v0.57d34sn???∴實際切削速度為=0.59m/s（35m/min ）.1752.00vl1=6 ，l 2=4mm（11-12）Sm= Sz·Z·n=0.03×40×2.5=3mm=49s（0.82min）1208364lts???173. 機床夾具設(shè)計3.1 機床夾具概論3.1.1 夾具簡介夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。3.1.2 機床夾具的概念在機械制造廠的生產(chǎn)過程中用夾安裝工件使之固定在正確的位置上，完成其切削加工、檢驗、裝配、焊接等工作，所使用的工藝裝備稱為夾具。3.2 機床夾具的功能在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。然而，由于各類機床加工方式的不同，有些機床夾具還具有一些特殊的功能。3.2.1 機床夾具的主要功能定位：確定工件在夾具中占有正確的過程。定位是通過工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件的定位面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工面的尺寸和位置精度要求。夾緊：工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。183.2.2 機床夾具的特殊功能（1） 對刀 調(diào)整刀鋸切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。（2） 導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板和鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具也具有導(dǎo)向功能。3.3 機床夾具在機械加工中的作用在機械加工中，使用機床夾具的目的主要有以下六個方面。然而，在不同的生產(chǎn)條件下，應(yīng)該與不同的側(cè)重點。夾具設(shè)計時應(yīng)綜合考慮加工的技術(shù)要求，以達(dá)到預(yù)期的效果。（1） 保證加工精度 用夾具裝夾工件時，能穩(wěn)定地保證加工精度，并減少對其它生產(chǎn)條件的依賴性，故在精密加工中廣泛地使用加緊廠，并且它還是全面質(zhì)量管理的一個重要環(huán)節(jié)。夾具能保證加工精度的原因是由于工件在夾具中的位置和夾具對刀具、機床的切削成形運動的位置被確定，所以工件在加工中的正確位置得到保證，從而夾具能滿足工件的加工精度要求。（2） 提高勞動生產(chǎn)率 使用夾具后，能使工件迅速地定位和夾緊，并能夠顯著地縮短輔助時間和基本時間，提高勞動生產(chǎn)率。（3） 改善工人的勞動條件 用夾具裝夾工件方便、省力、安全。當(dāng)采用氣壓、液壓等夾緊裝置時，可減輕工人的勞動強度，保證安全生產(chǎn)。（4） 降低生產(chǎn)成本 在批量生產(chǎn)中使用夾具時，由于勞動生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級較低的工人操作，故可明顯地降低生產(chǎn)成本。（5） 保證工藝紀(jì)律 在生產(chǎn)過程中使用夾具，可確保生產(chǎn)周期、生產(chǎn)調(diào)度等工藝秩序。例如，夾具設(shè)計往往也是工程技術(shù)人員解決高難度零件加工的主要工藝手段之一。（6） 擴(kuò)大機床工藝范圍 這是在生產(chǎn)條件有限的企業(yè)中常用的一種技術(shù)改造措施。如在車床上拉削、深孔加工等，也可用夾具裝夾以加工較復(fù)雜的成形面。193.4 機床夾具的組成機床夾具因被加工工件的加工表面不同或使用機床種類的不同而有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但就機床夾具體結(jié)構(gòu)而言，大致可分為以下幾個部分：定位元件、夾緊裝置、導(dǎo)向?qū)Φ对?、連接元件、 裝置和元件、夾具體。3.5 夾具設(shè)計的基本要求（1） 穩(wěn)定地保證工件的加工技術(shù)要求：（2） 提高機械加工的勞動條件；（3） 結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和維修：（4） 作安全、方便。3.6 機床夾具的分類（1） 按夾具的通用特征分類這是一種基本的分類方法，主要反映夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，故也是選擇夾具的主要依據(jù)。目前，我國常用的分類有通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動化生產(chǎn)用夾具等五大類。（2） 按夾具使用的機床分類這是專用夾具設(shè)計所用的分類方法。如車床、銑床、刨床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、拉床等夾具。設(shè)計專用夾具時，機床的類別、組別、型別和主要參數(shù)均已確定。它們不同點是機床的切削成形運動不同，故夾具與機床的連接方式不同。它們的加工精度要求也不相同。3.7 機床夾具的設(shè)計特點和設(shè)計要求3.7.1 機床夾具的設(shè)計特點機床夾具設(shè)計與其它裝備設(shè)計比較，有較大的差別，主要表現(xiàn)在下列五個方面：（1） 要有較短的設(shè)計和制造周期。一般沒有條件對夾具進(jìn)行原理性試驗和復(fù) 雜的計算工作。（2） 夾具的精度一般比工件的精度高 2～3 倍。20（3） 夾具和操作工人的關(guān)系特別密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作習(xí)慣密切結(jié)合。（4） 夾具在一般情況下是單件制造的，沒有重復(fù)制造的機會。通常要求夾具在投產(chǎn)時一次成功。（5） 夾具的社會協(xié)作制造條件較差，特別是商品化的元件較少。設(shè)計者要熟悉夾具的制造方法，以滿足設(shè)計的工藝性要求。顯然，注意這些問題是很重要的。這將有利于保證夾具的設(shè)計、制造質(zhì)量。3.7.2 機床夾具的設(shè)計要求設(shè)計夾具時，應(yīng)滿足下列四項基本要求：（1） 保證工件的加工精度要求，即在機械加工工藝系統(tǒng)中，夾具要滿足以下 三項要求：工件在夾具中的正確定位；夾具在機床上的正確位置；刀具的正確位置。（2） 保證工人的操作方便、安全。（3） 達(dá)到加工的生產(chǎn)率要求。（4） 滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟(jì)性要求。3.8 夾具設(shè)計方法和步驟3.8.1 研究原始資料，明確設(shè)計任務(wù)本次是 CA6140 車床開合螺母鏜 Ф52 孔，根據(jù)任務(wù)說明書，采用角鐵式夾具，所以，夾具是安裝在主軸上的。3.8.2 夾具結(jié)構(gòu)和方案的設(shè)計夾具采用滑塊夾緊，菱形銷定位。利用本夾具主要是鏜 Ф52 孔。孔粗糙度為 1.6，精度微級。在本道工序加工時，考慮如何提高勞動的生產(chǎn)率降低生產(chǎn)強度，同時也要考慮精度問題。3.9 切削力及夾緊力計算1.切削力計算：21首先選擇切削所用的刀具，根據(jù)要求，選擇刀具為高速鋼 W18Cr4V。刀具有關(guān)參數(shù)如下： 0015~?? 0012~8??08~5?n?025~1??mD48Zzmaf/5. map.由參考文獻(xiàn)《機床夾具設(shè)計手冊》 ，可得鏜削加工的切削力計算公式：PzpCzKBfaF9.0172.01?(4.1)由參考文獻(xiàn)《機床夾具設(shè)計手冊》得：C F=310 對于合金鋼：5.0)19(Hp?(4.2)取 HB63， 去 HB=200，即 1?pK所以 FC=310×2.01.1×0.250.72×45-1.1×600.9×8×1=2187528.98(N)垂直切削力 ：F CN=0.9×FC=1968776(N) (4.3)背向力：F P=0.55×FC=1203140.9(N) 2.夾緊力計算：夾緊力的計算公式為： WK??式中： ——夾緊力W——理論夾緊力K——安全系數(shù)安全系數(shù) K 可按下式計算，由(7.4)有：：式 (4.4)6543210?式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見 《機床夾具設(shè)計手冊 》表 可6~ 12?得： 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見《機床夾具設(shè)計手冊》表60可得： ? 25.01.32.10. ????所以 WK=KFC=4921940.205(N) (4.5)WK=KFCN=4429746(N) (4.6)WK=KFP=2707067.1(N) (4.7)取最大值為 WK=4921940.205(N)3.誤差分析：該夾具以定位板為主要的定位方式，為了滿足公差要求，必須使加工誤差小于其形位公差：與機床夾具有關(guān)的加工誤差 j?，一般可用下式表示：22MjjWDAZWj ???? ????? (4.8)由參考文獻(xiàn)《機床夾具設(shè)計手冊》可得：平面定位板的定位誤差 ：0??D夾緊誤差 ： ?cos)(minaxyj??? (4.9)其中接觸變形位移值： lNcHBkRnZaZy 04.)62.19(( ????(4.10) myj 03.cos??磨損造成的加工誤差： Mj??通常不超過 m05.夾具相對刀具位置誤差： AD取 1.誤差總和為 4.126.?? 滿足加工要求。4.夾具使用操作簡介本夾具用于開合螺母的中批生產(chǎn)生產(chǎn)工藝的工序鏜削內(nèi)孔，夾具可一次安裝一個工件。工件以燕尾面為主要的定位基準(zhǔn)，共限制 6 個自由度。安裝工件時，先將工件從夾具的上方放入夾具，就可以把工件夾緊。234. 機床夾具的發(fā)展回顧夾具的歷史，它是來源于以大量生產(chǎn)為基礎(chǔ)的互換性零件的加工。夾具最早出現(xiàn)于 1798 年，當(dāng)時作為大量生產(chǎn)方式的創(chuàng)造者而名列前茅的“惠特尼”公司接受了美國政府訂購的三年間制造一萬支步槍的合同，把原來靠手工操作的步槍槍管鍛件，由一個人從頭到尾制造下來的方式改為雇用熟練工人進(jìn)行簡單操作、制造，使用了一系列夾具，使 5 步槍按時交貨。繼而在 1853 年“科爾特”根據(jù)互換性方式建造了大型兵工廠，據(jù)說把涉及1400 臺機床的大部分作成了專用機床，并花費與機械設(shè)備的數(shù)量相同的費用，消耗在制造刀具和夾具上。這樣通過使用刀具和夾具才使制造有互換性的零件成為可能。同時還簡化了操作，為后來向大量生產(chǎn)的發(fā)展準(zhǔn)備了條件。第二次世界大戰(zhàn)時期，世界機床技術(shù)的發(fā)展在很大程度上受軍火生產(chǎn)多影響，戰(zhàn)前用于生產(chǎn)汽車、無線電、民用產(chǎn)品的大量技術(shù)，在戰(zhàn)時廣泛移用于軍需品的產(chǎn)品。為了提高生產(chǎn)率，應(yīng)付熟練技術(shù)工人的不足，機床夾具得到了更大的發(fā)展。1920 年，世界第一部幾少夾具的書籍在德國出版。夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可分為以下三個階段：第一階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這時夾具只是作為人的單純的輔助工具，使加工過程加速和趨于完善，生產(chǎn)率得到提高；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的技機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認(rèn)識到，夾具與操作人員改進(jìn)工件及機床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分,成為機械加工中不可缺少的工藝裝備.夾具在機械加工中的作用已如前面所述.在近幾十年中,夾具的基本組成部分并無明顯變化,但隨著機械工藝的迅速發(fā)展,對產(chǎn)品品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求,使多品種、中小批生產(chǎn)成為機械工業(yè)生產(chǎn)的主流,為了適應(yīng)機械工業(yè)這種發(fā)展的趨勢,必然對機床夾具提出更高的要求.它主要表現(xiàn)在如下幾方面:i. 機床夾具的“三化”工作為了加速新產(chǎn)品的投產(chǎn),簡化設(shè)計工作,加速工藝裝備的準(zhǔn)備工作,以獲取良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,必須重視機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化工作.標(biāo)準(zhǔn)化是多樣化、自動化的前提,世界許多國家不但制定了組合夾具的標(biāo)準(zhǔn).蘇聯(lián)、美國、英國、民主德國、日本等國還制定了專用和通用可調(diào)夾具的標(biāo)準(zhǔn).大大達(dá)到24了夾具設(shè)計和制造的勞動量,為組織專用夾具零部件的集中大量生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件.目前各國都在盡量減少專用夾具的比重，積極采用各類標(biāo)準(zhǔn)的通用夾具，逐漸擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的使用范圍。ii. 大力研制推廣使用新型機床夾具1.單件、小批生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中，應(yīng)推廣使用組合夾具和半組合夾具。2.在多品種、中小批生產(chǎn)中，應(yīng)大力推廣使用可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。iii. 高夾具的機械化、自動化水平提高生產(chǎn)率是社會生產(chǎn)的一項經(jīng)常的、一貫的要求，近幾十年來，高小、自動化夾具得到了迅速地發(fā)轉(zhuǎn)，主要原因是，一方面由于書空機床、組合機床及其它高小自動化機床的出現(xiàn)，要求夾具能適應(yīng)機床的要求，才能更好地發(fā)揮機床的作用。另一方面，由于采用高速強力切削，機動時間得到了響應(yīng)地縮短，但勞動生產(chǎn)率并未因此得到明顯地提高，其原因就在于輔助時間沒有減少不多。因此，只有采用高小機械化與自動化夾具，才能使生產(chǎn)力廠得以進(jìn)一步大幅度提高。a) 制高精度機床夾具目前，機械制造工藝普遍朝精密化的方向發(fā)展。對精度要求較高的零件，除選用精密的機床外，尚需采用一些精密的夾具。b) 展計算機輔助機床夾具設(shè)計的眼界工作為了提高機床家具設(shè)計的質(zhì)量與書牘，在機床夾具億個度微的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的基礎(chǔ)上，過外已可以用計算機進(jìn)行機床夾具的設(shè)計工作。計算機輔助機床夾具設(shè)計乃是整個計算機輔助設(shè)計（CAD）的一個組成部分。計算機輔助機床夾具設(shè)計可以做到：喲功能標(biāo)準(zhǔn)化的夾具元件組成的專用夾具的設(shè)計；用標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化的夾具基體和調(diào)整件組成的成組夾具的設(shè)計；組合夾具的組裝設(shè)計。用計算機輔助機床夾具設(shè)計的最主要優(yōu)點就在于：用計算機控制設(shè)計程序，喲功能自動繪圖機來自動進(jìn)行繪圖，大大加快了設(shè)計速度，大大加速了工藝準(zhǔn)備工作，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；同時在設(shè)計過程中，根據(jù)需要可在光筆圖象顯示儀上隨時顯示所設(shè)計的方案圖象，并且可用光筆進(jìn)行實地修改，以達(dá)到夾具設(shè)計的最佳化。c) 開展機床夾具設(shè)計中有關(guān)問題的研究25除上面 談到的一些問題在機床夾具設(shè)計中需要加以研究之外，還有一些問題需要進(jìn)一步加強眼界，以便更好地設(shè)計機床夾具。這些問題有：夾具設(shè)計中誤差（定位誤差、夾緊誤差等）的綜合分析；高精度零件檢驗夾具設(shè)計；夾具磨損極限的合理制定；夾具設(shè)計與制造工時定額的確定；夾具最佳標(biāo)準(zhǔn)件的確定；夾具設(shè)計中的尺寸與形位公差以及其它技術(shù)條件的合理制定；成組夾具的精度分析；機床夾具科學(xué)管理方法的研究；夾具定位系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)等的最佳設(shè)計程序；夾具剛度問題（尤其是可調(diào)夾具、組合夾具）的研究等等。26結(jié) 論課程設(shè)計是我們機械專業(yè)學(xué)生在校學(xué)習(xí)的一個總結(jié)性的理論和實踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運用所學(xué)知識和技能的具體實踐過程。通過這次課程設(shè)計，使我對所學(xué)的專業(yè)知識有了更深刻的理解和認(rèn)識，并為我今后從事機械相關(guān)工作樹立了堅定的信心。我的課程設(shè)計題目是來源于熟識的 CA6140 車床，使得設(shè)計和實踐得到了充分的結(jié)合，有利于培養(yǎng)解決工程實際問題的能力。在設(shè)計的過程中，通過把自己幾年來所學(xué)到的專業(yè)知識和實踐相結(jié)合，并運用到設(shè)計中，我順利完成了設(shè)計的各項任務(wù)。但在設(shè)計過程中，我對一些理論問題掌握的不夠充足，經(jīng)過多次向指導(dǎo)老師請教最后才得以解決。在今后的學(xué)習(xí)和工作中，我會更多的吸取相關(guān)方面的知識，不斷提高自己的專業(yè)水平和能力。通過本次課程設(shè)計，我了解和掌握了機械工藝、夾具設(shè)計等方面的諸多知識，鍛煉了自己分析問題和解決問題的能力，并積累了一定的實踐經(jīng)驗，為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。但由于時間緊，任務(wù)重，再加上本人的知識水平和能力有限，以及經(jīng)驗不足，設(shè)計中難免存在一些缺點和錯誤，歡迎各位老師給予批評指正。在設(shè)計過程中，我得到了老師的精心指導(dǎo)，以及其他老師和同學(xué)的大力幫助，感覺受益匪淺，在此向你們表示衷心的感謝！27謝 辭課程設(shè)計馬上就要結(jié)束了，回首那些奔波、拼搏、積極向上、孜孜不倦的審議感，歷歷在目，仿佛就在昨天。通過這次課程設(shè)計，使我對以前在校期間掌握的知識印象更加深刻。并且學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的東西，這次使我受益匪淺。我這次課程設(shè)計的題目是 CA6140 開合螺母的工藝工裝設(shè)計，其中涉及到了很多曾經(jīng)學(xué)過的計算，驗算等以及相關(guān)專業(yè)方面的知識。在以前的設(shè)計中，如機械制圖、模具、夾具、工藝等，在各位老師的細(xì)心知道下，我學(xué)到了不少專業(yè)知識，為我這次設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。但是這次設(shè)計與以往的課程設(shè)計有所不同，它是將以前所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識匯總起來的依次綜合運用。另外，我還要對本次課程設(shè)計輔導(dǎo)組的所有老師表示最衷心的感謝，為我們講解和分析我們在設(shè)計過程中碰到的疑難問題，對我們進(jìn)行耐心細(xì)致的輔導(dǎo)。使我從他身上學(xué)到的不僅僅是知識，更多的是他那種嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度，所有的這些都為我以后走上工作崗位樹立了一面優(yōu)秀的旗幟。其次，在整個設(shè)計過程中，也有不少同學(xué)給我提出了寶貴的意見和建議，在此我一并對他們表示深深的感謝！