機械制造工藝與夾具設(shè)計CA車床撥叉夾具設(shè)計鉆M8

1、序言 2一、零件分析 3（一）零件的作用（圖） 3（二）零件的工藝分析 3二 、工藝規(guī)程設(shè)計 4（一）確定毛坯的制造形式 4（二）基面的選擇 4（三）精基準的選擇 6（四）制定工藝路線 8（五）機械加工余量，工序尺寸及毛坯的確定 11三、 夾具設(shè)計 14（一）機床夾具的功用 14（二）問題的提出 15（三）夾具設(shè)計 15（四）夾具各零件尺寸（圖） 18序言畢業(yè)設(shè)計是學生在學校完成了大學三年的全部課程， 并在進行了 生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上進行的一個教學環(huán)節(jié)， 也是學生在校學習階段的最 后一個重要的教學環(huán)節(jié)， 是完成工程師基本訓練的一個必不可少的過 程。通過畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)學生綜合運用所學知識獨立解決本專業(yè)

2、一般工 程技術(shù)問題的能力，樹立正確的設(shè)計思想和工作作風。畢業(yè)設(shè)計是在畢業(yè)實習的基礎(chǔ)上進行的，根據(jù)自己的設(shè)計課題， 在畢業(yè)實習期間認真調(diào)查研究、搜索資料。本次設(shè)計是提高 CA6140 車床上撥叉的加工效率，設(shè)計正確的加 工工藝路線，以及某道工序的夾具。這次設(shè)計涉及到機床，機械加工 工藝，工裝夾具等機制專業(yè)的幾乎所有的專業(yè)基礎(chǔ)知識。 是一次全面 地，系統(tǒng)地檢查自己在大學期間對專業(yè)知識學習的情況， 在整個設(shè)計 過程中做到嚴謹認真， 一絲不茍的精神， 盡量使自己的設(shè)計達到理想 的水平，通過獨立的查找資料，分析，計算完成方案設(shè)計，圖紙設(shè)計 和編寫技術(shù)文件等， 設(shè)計了這套比較完整的加工工藝路線， 使自己對

3、 機制專業(yè)有了更深刻的認識。由于時間短促，經(jīng)驗不足以及水平有限，本次設(shè)計難免許多不妥 和錯誤之處，敬請批評指正，以便及時改正。、零件分析(一) 零件的作用(圖)題目所給的零件是車床 CA6140 拔叉，型號為 831007 。它位于車床 變速機構(gòu)中， 主要起換擋使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者要求工作， 獲得 所需的速度和扭矩的作用，零件上方的© 22孔與操縱機構(gòu)相連，55 半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸相接觸， 通過上方的力撥動下方 的齒輪變速，倆件零件鑄為一體，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，不適合磨削， 以

4、下則是撥叉零件需要加工的表面以及表面之 間的位置要求。(1) 小孔以及與之相通的錐孔、螺紋孔。(2) 大頭半圓孔 55(3) 撥叉底面，小頭孔端面，大頭半圓孔端面，大頭半圓孔端面與小 頭孔中心線的垂直度誤差為 0.07mm ，小頭孔上端面與之中心線的 垂直度誤差為 0.05由上面分析可知， 可以粗加工撥叉底面， 然后以此為粗基準采用專用 夾具進行加工， 并且保證位置精度， 再根據(jù)加工方法的經(jīng)濟精度以及 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)上述要求，采用常規(guī)的加工工藝均可保證 二 、工藝規(guī)程設(shè)計（一）確定毛坯的制造形式零件的材料為 HT200 ，考慮零件在機床運

5、行過程中所受的沖擊力不 大，零件制造又比較簡單，故選擇鑄件毛坯，選用鑄件公差等級為CT9級，已知該撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為 5000件/年，零件的質(zhì)量為 1.0kg /個，可確定該撥叉零件為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排 為；加工過程工序劃分階段；工序適當集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為 主（二）基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程中的重要工作之一， 基面選擇正確與合理可以 使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率提高。（ 1 ）粗基準的選擇 在選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠多的余 量，及保證不加工表面與加工表面間的尺寸， 位置符合零件圖樣設(shè)計 要求，粗基準的選擇原則：（1 ）重要表面余量均勻原則 必

6、須首先保證工件重要表面具有較小 的加工余量，應(yīng)選擇該表面為粗基準（2）表面間的相互位置要求原則 必須保工件上加工表面與不加工 表面之間的相互位置要求，應(yīng)以不加工表面作為粗基準，如果 在工件上有很多不加工表面，應(yīng)以其中與不加工表面相互位置 要求較高的不加工表面作為粗基準，以求壁厚均勻外形對稱等（3）余量足夠原則 如果零件上各個表面均需加工， 則以加工余量較 小的表面作為粗基準（4）定 位可靠性原則 作為粗基準的表面， 應(yīng)選用比較可靠， 平整光 潔的的表面，以便定位準確，夾緊可靠 在鑄件上不應(yīng)該選擇有澆冒口的表面， 分型面， 有毛刺或夾砂的表面 作為粗基準； 在鍛件上不應(yīng)該伴有飛邊的表面作為粗基準

7、， 若工件上 沒有合適的表面作為粗基準， 可以先鑄出或焊上幾個凸臺， 以后再去 掉（5）不重復使用原則 粗基準的定位精度低， 在同一尺寸方向上只允 許使用一次，不能重復使用對于一般類的叉桿類零件而言， 以孔和端面作為粗基準， 是完全合理 的。對于本零件而言，盡可能選擇不加工便面為粗基準，而對于有若 干個不加工表面的工件， 則應(yīng)以與不加工表面要求要求相對位置精度 較高的不加工表面為粗基準， 以求壁厚均勻外形對稱等。 根據(jù)這個基 準選擇原則，現(xiàn)選取22孔的不加工外輪廓作為粗基準，利用倆個V 型塊支撐22倆個外輪廓表面作為粗基準的定位面，限制5個自由度在利用一個銷釘限制一個自由度達到完全定位然后進行

8、銑削。 對于撥叉零件而言， 盡可能選擇不加工表面為粗基準， 而對于有若干 個不加工表面的工件， 則應(yīng)以與不加工表面為粗基準， 根據(jù)這個基準 選擇原則，現(xiàn)選取撥叉?zhèn)z個© 22孔德下端面為粗基準，利用倆個© 22 的外輪廓作為主要定位面， 再以一個銷釘限制最后一個自由度， 達到 完全定位。（三）精基準的選擇精基準的選擇原則主要考慮如何減少誤差， 保證加工精度和安裝方便 以及以及設(shè)計基準和工序基準重合問題。 當二者不重合時， 應(yīng)該進行 換算。（1）基準重合原則 應(yīng)盡可能選擇零件的設(shè)計基準作為定位基準， 以 避免產(chǎn)生基準不重合原則。（2）基準統(tǒng)一原則 應(yīng)盡可能選用精基準定位加工各表

9、面， 以保證各 表面之間的位置精度。采用統(tǒng)一基準的好處在于：可以在一次 安裝中加工幾個表面，減少安裝次數(shù)和安裝誤差，有利于保證 各加工表面之間的相互位置精度；有關(guān)工序所采用的夾具結(jié)構(gòu) 比較統(tǒng)一，簡化夾具的設(shè)計與制造，縮短生產(chǎn)準備時間，便于 采用高效率的專用設(shè)備，大幅度的提高生產(chǎn)率。（3）自為基準原則 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而 均勻，應(yīng)選擇加工表面為精基準。（4）互為基準反復加工原則 有些相互位置精度要求較高的表面， 可 以采用互為基準反復加工的原則來保證（5）定 位可靠性原則 精基準應(yīng)憑整光潔， 具有相應(yīng)的精度， 確保定 位簡單準確，便于安裝，夾緊可靠。（6）如果工件上沒有能作

10、為精基準選用的恰當表面，可以在工件專 門加工出定位基面，這種精基準成為輔助基準，輔助基準在零 件的的工作中不起任何作用它僅僅是為加工的需要而設(shè)計的。（7）加工階段的劃分該撥叉加工質(zhì)量要求較高， 可將加工階段劃分成粗加工、 半精加 工和精加工幾個階段。（8）工序的集中和分散 本撥叉選用工序集中原則安排撥叉的加工工序。 該撥叉的生產(chǎn)類 型為成批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn) 率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少， 不但可縮短輔助時 間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面， 有利于保證加工表面之 間的相對位置精度要求。（9）加工原則 :1）遵循“先基準后其他”原則，首先加

11、工基準撥叉下端面2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序， 后安排加工工序。3）遵循“先主后次”原則.4）遵循“先面后孔”原則.考慮保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準統(tǒng)一和基準重 合”原則,以粗加工底面為定 位粗基準。四）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾乎形狀，尺寸精度及位 置精度等技術(shù)要求能得到合理保證， 再生產(chǎn)綱領(lǐng)已確實， 為大批量生 產(chǎn)的條件下， 可以考慮使用萬能機床配以專用的夾具， 并盡量使工序 集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成 本盡量降低。1工藝路線方案一工序I粗銑40©孔的兩頭的端面，©73 mm孔的上下

12、端面。工序H精銑©40孔的上下端面。工序皿粗鏜,半精鏜,精鏜©55至圖樣尺寸。工序W鉆，擴鉸兩端© 22孔至圖樣尺寸。工序V鉆M8的螺紋孔，鉆© 8的錐孔鉆到一半攻M8的螺紋。工序W銑斷保證圖樣尺寸。工序去剌，檢查。2工藝路線方案二工序一：退火工序二：粗、精銑22 mm、55 mm的下表面，保證其粗 糙度為 3.2 um工序三：以22 mm的下表面為精基準，粗、精銑22 mm 的孔的上表面， 保證其粗糙度為 3.2 um, 其上、下表 面尺寸為 50mm工序四：以22 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸22 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 u

13、m , 垂直度誤差不超過 0.05mm工序五：以22 mm的下表面為精基準，粗、半精鏜55 mm 的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為 3.2 um工序六；以22 mm的下表面為精基準，粗、精銑55mm 的上表面， 保證其與孔的 垂直度誤差不超過 0.07mm ，其上、下表面尺寸為 30mm工序七：銑斷工序八：以22 mm的孔為精基準，鉆8 mm的錐孔的一半， 裝配時鉆鉸工序九：以22mm的孔為精基準，鉆6 mm的孔，攻M8 的螺紋工序十：以22 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為 6.3um工序十一：檢查3工藝路線方案三工序一；退火工序二：粗、精銑22 mm、55 mm的下表面，保證其粗 糙度為

14、 3.2 um工序三：以22 mm的下表面為精基準，粗、精銑22 mm、55 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為 3.2 um ,22 mm 的上、下表面尺寸為 50mm，55 mm 的 上、下表面尺寸為 30mm工序四：以22 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸22 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um , 垂直度誤差不超過 0.05 mm工序五：以22 mm 的下表面為精基準，粗、半精鏜55 mm 的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為 3.2 um工序六：以22 mm的孔為精基準，鉆8 mm的錐孔的一 半，裝配時鉆鉸工序七：以22 mm的孔為精基準，鉆6mm的孔，攻M8的螺紋工序八：銑斷工

15、序九：以22 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為 6.3um工序十：檢查3.工藝方案的分析與比較。上述工藝方案的特點在于：方案一是光加工與© 22mm的孔有垂直度 要求面再加工孔，而方案二恰恰相反，先是加工完© 22mm的孔，在 以孔的中心軸線來定位加工與之有垂直度要求的三個孔面， 方案一裝 夾次數(shù)少，但在加工© 22mm 的時候最多只能保證一個面定位面與之 與之有垂直度要求， 其他兩個面很難保證， 因此，此方案有很大弊端。 方案二在加工三個面時都是用© 22 孔的中心軸線來定位， 這樣很容易 就可以保證其余三個面的為制度要求。所以綜上最終方案為：

16、 工序I粗銑40孔的兩頭的端面。工序H鉆，擴鉸兩端©22mm孔至圖樣尺寸。工序皿粗銑中間孔上端面。工藝方案的分析與比較。上述工藝方案的特點在于：方案一是光以拔叉底面為精基準，加工©22兩小孔，然后再加工© 55孑L,而方案二則與此相反光以© 22外圓 為基準加工© 55孑L,在通過定位加工© 22兩小孔，兩相比較可以看出， 先加工©22小孔，再加工©55孑L,這時的位置精度較易保證，并且定 位及裝夾都比較方便， 而且兩方案中的工序嗾使相等的， 只需將方案 一與方案二中的某些工序相接合，取長補短，做出更好的工藝路線，

17、 具體工藝過程如下：工序一；退火工序二：粗、精銑22 mm、55 mm的下表面，保證其粗 糙度為 3.2 um ，可采用 X6140 臥式銑床專用夾具。工序三：以22 mm的下表面為精基準，粗、精銑22 mm、55 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為 3.2 um ,22 mm 的上、下表面尺寸為 50mm，55 mm 的 上、下表面尺寸為30mm ,采用X6140臥式銑床專 用夾具。工序四：以22 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸22 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um , 垂直度誤差不超過 0.05 mm ，可采用多刀具組合 機床。工序五：以22 mm 的下表面為精基準，粗、

18、半精鏜55 mm 的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um，采用T616臥式鏜床專用夾具。工序六：以22 mm的孔為精基準，鉆8 mm的錐孔的一 半，裝配時鉆鉸 ，采用 Z525 立式鉆床加專用夾具。工序七：以22 mm的孔為精基準，鉆6mm的孔，攻M8 的螺紋，采用 Z525 立式鉆床專用夾具。工序八：銑斷，去毛刺，采用 X60 臥式銑床加專用夾具。 工序九：以22 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度 為6.3um，采用X60臥式銑床加專用夾具。工序十：檢查，入庫。（五）機械加工余量，工序尺寸及毛坯的確定CA6140撥叉”零件材料為HT200 ,硬度為190-210HB,重量為1.0kg

19、, 生產(chǎn)類型為重中批生產(chǎn)，采用在金屬模機器造型，查機械制造工藝 簡明手冊以下簡稱簡明手冊表 2.2-5 知；毛坯的加工余量的等 級為 4，尺寸公差 CT 為 8 查表 2.2-4 單側(cè)加工時，其加工余量為 2.0mm, 雙側(cè)加工時，每冊加工余量為 1.5mm1. 根據(jù)上述原始資料及加工工藝， 分別確定各加工表面的機械加工余 量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：(1) 祝2孔的加工余量的確定查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表 2.3-8得，各加工余量分別為精絞0.06mm、粗絞0.14mm、擴孔1.8mm、鉆孔20mm，總余量為22mm (由于該處孔徑較小，未先預(yù)鑄孔，故用©20的鉆頭鉆出©

20、; 20的孔)。(2) ©55孔的加工余量的確定查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表 2.3-9得，各加工余量分別為粗 鏜4mm、半精鏜0.5mm、總余量為5mm (該處先已預(yù)鑄出© 50的 孔)。(3) ©22的兩個上端面的加工余量的確定查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表 2.3-21得，各加工余量分別為精銑1mm、粗銑2mm，總余量為3mm。(4) 撥叉底面的加工余量的確定查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表 2.3-21得，其粗銑的加工余量 為 2mm。2、為了更直觀一些，做表如下加工孔加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級工序尺寸忙5孔鑄件5CT12忙0 i2.8粗鏜3IT12忙2

21、±).15半精鏜0.5IT11（|）53.25 o+w©22孔20IT11（|）2Oo+°.131.8IT9©21.8°+°.°52粗鉸0.14IT8加工平面加工內(nèi)容加工余量基本尺寸鑄件6.0粗銑©22孔下端面4.056.0粗銑©55孔下端面4.031.0粗銑©22孔上端面4.052.0精銑©22孔下端面1.051.0精銑©22孔上端面1.050.0精銑©55孔上端面1.0 X230.0精鉸0.06IT722o+°.°21©21.94&

22、#176;+°.°33工件如圖所示三、夾具設(shè)計（一）機床夾具的功用1、穩(wěn)定保證工件的加工精度用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證， 不受工人技術(shù)水平的影響，是一批工件的加工精度趨于一致。2、減少輔助工時，提高生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件無需劃線找證， 可顯著地減少輔助工時， 方便快捷； 可提高工件剛性，使用較大的切削用量；可實現(xiàn)多件、多工位同時裝 夾，可采用高效夾緊機構(gòu)，提高勞動生產(chǎn)率。3、擴大機床使用范圍，實現(xiàn)一機多能 根據(jù)加工機床的成形運動， 附以不通類型的夾具， 可擴大機床的工藝 范圍，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

23、具。（二）問題的提出本夾具主要用來鉆M8兩個小孔，這兩個小孔對© 40上端面有 個的位置度要求。（三）夾具設(shè)計1、定位基準的選擇由零件圖可知，M8兩小孔相對于兩個© 40孔上端面有位置度 要求，其設(shè)計基準就是© 40孔上端面，為了使定位誤差為零，應(yīng)選擇 以©22孔為定位基準，采用“一面兩孔”進行定位，即用一個平面，限 制 3 個自由度和一個短圓柱銷， 一個銷邊銷共限制了 3 個自由度， 達 到完全定位。2、定位誤差分析（1）定位元件尺寸及公差的確定。 夾具的主要定位元件為一個平面、 以短圓柱銷一個銷邊銷， 短圓柱銷和銷邊銷的尺寸與公差現(xiàn)規(guī)定與本 零件&#

24、169;22孔的尺寸與公差相同：即©22+O0.021 所謂定位誤差，是指由于定位造成的加工面相對于工序基準的位置誤 差，因為對于一批工件而言，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動的，即被加工 表面的位置相對于定位基準是不變的， 所以定位誤差就是工序基準在 加工尺寸方向上的最大變動量。（ 2）造成定位誤差的原因：由于定位基準與工序基準不一定引起的定位誤差，稱基準不重 合誤差，即工序基準對定位基準在加工方向上的最大變動量， 用AB表示。由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差，稱為基 準定位誤差，即定位誤差的相對位置在加工尺寸方向上的最大 變動量。3、夾緊裝置的設(shè)計要求 夾緊裝置是夾具的重要組

25、成部分，合理設(shè)計夾緊裝置有利于保證 工件的加工質(zhì)量。 提高生產(chǎn)率和減輕工人的勞動強度， 因此對夾緊裝 置提出以下要求：（1）工件在夾緊過程中，不能破壞工件在定位時所獲得的正確位置（2）夾緊力的方向應(yīng)可靠、適當。也就是即要保證工件在加工過程中不產(chǎn)生移動或震動， 同時又必須使工件不產(chǎn)生不適當?shù)淖冃魏捅砻?損傷（3）夾緊動作要準確迅速，以便提高生產(chǎn)效率（4）操作簡便，省力，安全，以改善工人的勞動條件，減輕勞動強 度（5）結(jié)構(gòu)簡單，易于制造4、夾緊力的方向（1）夾緊力的作用方向應(yīng)不破壞工件的準確性和可靠性，一般要求 夾緊力的方向應(yīng)指向主要定位基面， 把工件壓向定位元件的主要定位 表面上。（2）夾緊力方

26、向應(yīng)使工件變形盡可能變小，使工件的夾緊部分屬于 套筒零件，顯然軸向夾緊要比要比徑向夾緊使工件變形要小。（3）夾緊力方向應(yīng)使所需夾緊力可能小， 在保證夾緊可靠的前提下， 減小夾緊力可以減輕工人的勞動強度， 提高生產(chǎn)效率， 同時可以使機 構(gòu)輕便，緊湊以及減少工件變形， ，為此，應(yīng)使加緊力 Q 的方向最好 與切削力下，工件重力 G 的方向，這時所需夾緊力為最小。5、夾緊力的作用點 （1）夾緊力作用點應(yīng)靠近支撐元件的幾何中心，或幾個支撐元件所 形成的支撐面內(nèi)（2）夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛度較好的部位上（3）夾緊力的作用點應(yīng)盡可能靠近被加工表面，這樣可以減小切削 力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩， 必要時應(yīng)在工件剛性差的部位增加輔助支撐并施加附加夾緊力（四）夾具各零件尺寸（圖）”弭撤鬥間供牛©扎耗比衍1山寶只導I、鳳峠勢屹 豪葫盯賈闿,驀氈廈是鉅孚址廷低孔出.:i =尸丄址十些餐甘如飛.整體結(jié)構(gòu)圖H戲-RJT7=!>-：=»*.rrv1|ta>V4IV心H 尊'|3B