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1、-机械毕业设计（论文）-拨叉加工工艺及多件装夹车床夹具设计（全套图纸）-第 17 页常州机电职业技术学院毕业设计（论文）说明书作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 题 目： 多件装夹加工工艺及车夹具设计 指导者：评阅者：2014年05月毕业设计（论文）中文摘要本设计是基于车床拨叉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。零件的主要加工表面是平面和孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段，以保证加工精度。主要加工工序是第一个支持孔定位加工出顶平面，然后顶平面和孔的位置的孔加工工艺配套系列。在后续工序
2、中除与顶平面定位技术和加工其他孔与平面的个体的过程。利用坐标镗削加工孔。一般整个工艺的选择。专用夹具的夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠，机构不能自锁，因此生产效率高，适合于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求。关键词 车床拨叉类零件；工艺；夹具；全套图纸，加153893706毕业设计（论文）外文摘要Title： The shaft fork processing technology and fixture design Abstract：This design is the special fixture for machining process of automobile shi
3、ft lever parts and process design based on. The main processing surface steering lever parts of the plane and the holes. In general, the plane guarantee precision machining is easier than to guarantee the machining accuracy. Therefore, the design follows the surface after the first hole principle. A
4、nd the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. The main process is the first locating hole processing the top plane, and then the hole processing technology series top plane and the position of the hole. Process in addition t
5、o individual and the top plane positioning technology and other processing of the hole and the plane is in in the follow-up process. By using the coordinate boring hole. In general the whole process selection. Fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, agen
6、cies can not lock, therefore the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.Keywords：shifting fork;technology; fixture;目 录1 前言11.1简介11.2设计目的12 零件的分析22.1零件的作用22.2零件的工艺分析22.2.1孔的加工22.2.2面的加工23 工艺规划设计33.1毛坯的制造形式33.2基面的选择33.2.1粗基准的选择33.2.2精
7、基准的选择33.3工艺路线的拟定33.3.1工艺路线方案33.3.2工艺方案的确定43.4毛坯尺寸及其加工余量的确定43.4.1两侧面毛坯尺寸及加工余量计算43.4.2小头孔毛坯尺寸及加工余量计算53.5确定各工序切削用量及基本工时54 多件装夹车床夹具114.1 车床夹具设计要求说明114.2车床夹具的设计要点124.3 定位机构144.4夹紧机构144.5零件的车床夹具的加工误差分析144.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构154.7 零件的车床专用夹具简单使用说明165 本章小结17总 结18参考文献19致 谢201 前言1.1简介机械制造技术基础课程设计是我们学完了大学全部基础课，技术基
8、础课以及大部分专业课之后进行的，这是我们在进行毕业设计之前对所有各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。本次课程设计内容包括零件的分析，工艺路线的制定，工艺规划设计，某道工序的夹具设计以及该道工序的工序卡，机械加工综合卡片，夹具装配图以及夹具底座零件图的绘制等等。就我个人而言，希望能通过这次课程设计对未来即将从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，并学会将所学到的理论知识应用到具体的实际生产问题中来，为以后走向社会打下坚实的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师批评指正。1.2设计目的
9、机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础课程进行了生产实习之后的一个重要的实践教学环节。学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计。其目的如下：培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。培养学生熟悉并运
10、用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。2 零件的分析2.1零件的作用 该零件为典型的杆类零件，而且为连杆类。因此，其主要的要素包括两侧面，1孔。另外，还有其它辅助要素：小。通过22mm孔连接即该拔叉的作用是实现运动的传递作用。2.2零件的工艺分析该拔叉的加工表面分三种，主要是孔的加工，两侧面的加工各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特别是孔的加工，几乎都要保证Ra3.2um的表面粗糙度，因而需精加工，现将主要加工面分述如下：2.2.1孔的加工该零件共有1个孔要加工：22mm孔是零件的主要加工面，多组面，通过两孔
11、中心连线及对两侧对称面，没有位置尺寸度要求。2.2.2面的加工该零件共有2个侧面要加工：两个侧面是配合22mm孔后续工序的主要精基准面，需要精加工。3 工艺规划设计3.1毛坯的制造形式零件材料为HT200，根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小，形状较复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，大批生产，而砂型铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用铸造。3.2基面的选择基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。3.
12、2.1粗基准的选择粗基准选择应为后续加工提供精基准，由于两侧面较平整且加工精度较高，故以2个主要侧面为基准。3.2.2精基准的选择精基准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，该零件上重要表面是大头孔22H8，由于其与底面有垂直度关系，所以底面自然成为精基准面，考虑到第二基准面选择的方便性，将其精度由原来的该定位基准组合在后续孔的加工中，以及孔上径向孔的加工中都将作为精基准面。3.3工艺路线的拟定拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产
13、还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。3.3.1工艺路线方案10铸造铸造时效处理20粗铣粗铣一侧端面30精铣精铣一侧端面40粗铣粗铣另外一侧端面50精铣精铣另外一侧端面60钻、扩、铰钻、扩、铰22孔70车车R32内圆弧80入库入库、组装入库3.3.2工艺方案的确定10铸造铸造时效处理20粗铣粗铣一侧端面30精铣精铣一侧端面40粗铣粗铣另外一侧端面50精铣精铣另外一侧端面60钻、扩、铰钻、扩、铰22孔70车车R32内圆弧80入库入库、组装入库3.4毛坯尺寸及其加工余量的确定拔叉零件材料为HT200,毛坯重量约为1.56kg，生产类型为
14、中批或大批生产，采用普通模锻生产。查表确定加工余量：普通模锻，材料为HT200钢，分模线平直对称，材质系数M1,复杂系数=1.56/1.80.87,为S1级，厚度为26mm，普通级，查的上下偏差分别为+1.4和-0.63.4.1两侧面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，两侧面经过四道工序，先粗铣端面B，再粗铣端面A，精铣端面B，最后精铣端面A，各步余量如下：粗铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-23，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为1.0mm。精铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-25，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100m
15、m，其加工余量为0.5mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。3.4.2小头孔毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，22H7mm孔由粗镗到精镗得到，查机械加工工艺手册得粗镗的公差上偏差0.21mm，下偏差为0，故：毛坯的名义尺寸：220.83.218mm；毛坯的最大尺寸：181.419.4mm；毛坯的最小尺寸：180.417.6mm；粗镗小头孔后的最大尺寸：183.20.40.2121.81 mm；粗镗小头孔后的最小尺寸：183.21.419.8 mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，
16、但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。3.5确定各工序切削用量及基本工时工序20：粗铣一侧端面（1）粗铣粗铣一侧端面取背吃到量，选用X52型立式铣床 ，每齿进给量工件材料 HT200 ，铸造 ，高速钢镶齿铣刀、 齿数 ，查表5.8确定铣削速度 采用X52立式铣床 ，查表3.6，取转速 ， 故实际铣削速度当工作台每分钟进给 为由工艺手册得工序30：粗铣另外一侧端面取背吃到量，选用X52型立式铣床 ，每齿进给量工件材料 HT200 ，铸造 ，高速钢镶齿铣刀、 齿数 ，查表5.8确定铣削速度 采用X52立式铣床
17、，查表3.6，取转速 ， 故实际铣削速度当工作台每分钟进给 为由工艺手册得工序40：精铣一侧端面 每齿进给量 查表X52 故实际铣削速度 当 ，工作台每分钟进给量工序50：精铣另外一侧端面 每齿进给量 查表X52 故实际铣削速度 当 ，工作台每分钟进给量工序60：钻、扩、铰22孔（1）钻孔切屑用量：钻、扩、铰22孔先钻18孔 取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据z525立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故，（2）扩孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据z525立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修
18、正后的切屑速度，即，查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故，（3）铰孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据z525立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即，查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故，工序70 车R32内圆弧所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于C6021机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀
19、内完成，故.确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表130，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.
20、9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-14）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25，=，切削速度时，切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 根据表
21、1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=1.25，=，=，=4 多件装夹车床夹具4.1 车床夹具设计要求说明车床夹具主要用于加工中心孔夹具。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。（1） 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具 在车床
22、上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。（2） 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专用夹具。4.2车床夹具的设计要点
23、（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。（2）夹具与机
24、床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式：1)对于径向尺寸D140mm，或D(23)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。图1-b所示的过渡盘，其上有一个定
25、位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图1-c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.050
26、.1mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。图1 车床夹具与机床主轴的连接过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册4.3 定位机构由零件图分析孔F的加工要求，必须保证孔轴向和径向的加工尺寸，得出，夹具必须限制工件的六个自由度，才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下：选择定位元件为：支承板，支撑钉，定位销，上下盖板。支撑板限制了X,Y,Z方向的移动自由度，X,Y方向的转动自由度，支撑钉限制了Z方向的转动自由度。可见，定位方案选择合理。4.4夹紧机构选择工件
27、的夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得劳，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下：二、 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；三、 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。四、 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。五、 机构应尽量简单，制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质，确定夹紧动力源类型为手动夹紧，夹紧装置为压板，压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。4.5零件的车床夹具的加工误差分析工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具
28、上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。如夹具图所示，在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述：（1）定位误差由于C面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差为零。工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差为零。因此，尺寸的定位误差等于零。（2）夹具误差夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差，以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.（3）安装误差因为夹具和主轴是莫氏锥度配合，夹具的安装误差几乎可以忽略不计。（4）加工方法误差如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等
29、。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取=/3=0.05/3=0.017mm零件的车床夹具总加工误差是：精度储备：故此方案可行。4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够
30、的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上
31、设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。4.7 零件的车床专用夹具简单使用说明（1）夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。（2）当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作。（3）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。