終稿—撥叉加工工藝及（一道工序）夾具設計（趙小莉）

1、大連理工大學網(wǎng)絡教育學院畢業(yè)論文（設計）模板 網(wǎng)絡教育學院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設 計） 題 目： 撥叉加工工藝及夾具設計學習中心：安徽馬鞍山奧鵬學習中心層 次： ?？破瘘c本科 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化年 級： 2009年 秋 季 學 號： 091004411033 學 生： 趙小莉 指導教師： 于靜 完成日期： 2011年 9 月18 日 II撥叉加工工藝及夾具設計摘要此次設計是對撥叉零件的加工工藝和夾具設計，其零件為鍛件，具有體積小，零件復雜的特點，撥叉零件的主要加工表面是三面兩孔，一般來說由于平面的加工精度要比孔的加工精度更容易保證，因此，本設計遵循先面后孔的原則，并將孔與

2、平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔的加工精度。在制定工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面為基準來加工其它，整個加工過程選用組合機床，其中各工序夾具都采用專用夾具，特別的對于加工大頭孔、槽和鉆小頭孔斜面小孔的工序中，選一面兩銷的定位方式，考慮所需要的夾緊力較小等原因，本零件以操作簡單的手動夾緊方式夾緊，其機構設計簡單，方便且能滿足要求。關鍵詞：撥叉，加工工藝，工藝規(guī)程，定位，夾具目 錄 摘要I1 緒論12 撥叉零件的分析22.1撥叉的工藝分析22.2撥叉的工藝要求33.1 加工工藝過程基本概念13.2確定各表面加工方案23.3確定定位基準14 撥叉零件的夾具設計14.1夾具的產(chǎn)生、發(fā)展和功

3、用14.2機床夾具的設計要求44.3夾具總體設計54.4夾緊方案64.5夾具體的設計84.6夾具的裝配及分析8參考文獻11引 言本次畢業(yè)設計的題目是撥叉機械加工工藝設計及夾具設計，撥叉是是車床上的重要零件，并在零件的車削加工中承受一定的載荷。本次畢業(yè)設計的重點是兩個方面，工藝規(guī)程設計和夾具設計，專用夾具的設計，專用夾具的應用在近年來國內外機械制造領域得到迅速發(fā)展，通過專用夾具的應用可以解決批量生產(chǎn)的零件加工，現(xiàn)代機械制造中的結構復雜、精密、批量小、多變零件的加工問題。且能穩(wěn)定加工質量，大幅度提高生產(chǎn)效率。 畢業(yè)設計課題要求掌握夾具設計的基本原理，理解現(xiàn)代的加工技術和典型的機加工工藝。

4、應用專用夾具技術來解決機械加工工藝的課題，編制出一套合理的加工工藝，這樣可以降低成本，節(jié)約時間，提高生產(chǎn)效率。畢業(yè)設計是所學各課程的深入綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在大學生活中占據(jù)著重要的地位。此外，通過畢業(yè)設計使我得到了以下三個方面的綜合性鍛煉：（1）正確的運用運動機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的知識，解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。（2）通過設計夾具的訓練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效，省力，經(jīng)濟合理而能保證加工質量的夾具。并通過這次設計提高結構設計能力。（3）通過使用手冊以及

5、圖表資料，熟練的掌握與本設計有關的各種資料的名稱，出處。通過這次畢業(yè)設計，對自己未來將從事的工作進行了一次適應性的訓練，從中鍛煉了自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為今后參加工作打下了一個良好的基礎。畢業(yè)設計是綜合運用所學的知識的訓練過程，也是對自我學習能力的檢驗和創(chuàng)新能力、實踐能力及創(chuàng)業(yè)精神的重要環(huán)節(jié)。由于知識水平有限，設計經(jīng)驗不足，設計中會出現(xiàn)不少錯誤，也誠懇希望老師和同學批評指正。1 緒論畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生實踐能力的重要環(huán)節(jié)之一。它是我們完成所學全部課程，并進行了生產(chǎn)實習，做過課程設計，及與一系列教學環(huán)節(jié)的基礎上進行的，它要求我們全面綜合地運用所學課程的理論和實踐知識進行零件加工畢

6、業(yè)設計是培養(yǎng)學生實踐能力的重要環(huán)節(jié)之一。它是我們完成所學全部工藝規(guī)程的設計。其目的在于（1）培養(yǎng)我們運用機械制造工藝學，數(shù)控加工工藝及有關課程（工程材料與熱處理、機械設計、公差與測量技術、金屬切削原理與刀具、數(shù)控機床自動編程等）的知識。獨立地分析和解決工藝問題。初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。（2）能根據(jù)被加工零件的技術要求運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計，提高結構設計能力。當然，培養(yǎng)我們熟悉并運用有關手冊，規(guī)范，圖表等技術資料的能力。（3）進一步培養(yǎng)我們識圖，制圖，運算和編寫技術文件等基本技能。（4）更能培養(yǎng)我們嚴肅認真，一絲不茍和實事求

7、是的工作作風，從而實現(xiàn)從學生到工程技術人員的過渡。本次設計題目為：撥叉零件機械加工工藝及夾具設計。通過對一個中等復雜零件的機械加工工藝規(guī)程的畢業(yè)設計，對理論知識進行一次綜合性，使用性，和實踐性較強的應用。本次的設計任務是：制定一給定的零件（撥叉）的機械加工工藝及就加工該零件的某一道工序（鉆孔）的夾具設計。設計內容包括：毛坯零件綜合圖1張；工藝過程卡片1套夾具裝配圖1張；夾具體零件圖1張；論文1份；2 撥叉零件的分析2.1撥叉的工藝分析撥叉廣泛應用于機床、汽車、拖拉機等機械的變速箱中，是一種輔助零件，通過撥叉控制滑套與旋轉齒輪的接合?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一

8、起，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結合與分離，達到換檔的目的。該零件圖紙如下：撥叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于撥叉來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系以及槽的各尺寸精度。由技術條件分析得知：撥叉的尺寸精度，形狀精度以及位置關系精度要求都不是很高，這樣對加工區(qū)也就不是很高。按照零件圖紙的設計要求，零件材料為HT20-40，毛坯種類為鑄件。鑄件是指將融化了的金屬澆注到旋轉著的模型中，由于離心力的作用，金屬液粘貼于模

9、型的內壁上，凝結后所得鑄件外形與模型內壁的形狀相同，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的顆粒結構及較好的機械性能。由于零件形狀簡單，因此毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，因內孔很小，所以無法鑄出。在灰口鑄鐵中，由于片狀石墨的存在使其抗拉強度和塑性大大低于鋼材，但片狀石墨對抗壓強度和硬度影響不大，仍然接近于鋼材。而且片狀石墨使灰口鐵具有良好的消震性，減磨性和切削加工性。HT150和HT200的鑄造性好，熔煉設備簡單，價格便宜，所以它們是機械制造中應用最多的材料。零件的切削加工性良

10、好，無特殊的加工問題，故加工中不需要采用特殊工藝措施。刀具材料選擇范圍很大，高速鋼或YT類硬質合金均能勝任。刀具幾何參數(shù)可根據(jù)不同刀具類型通過相關表格查取。零件組成表面：底面，頂面，外圓及臺階面，外圓內20H7孔, 8斜孔。主要零件表面分析：外圓內20H7孔為配合表面及工作面，底面為支承表面。主要技術條件：20H7孔精度要求H7，粗糙度Ra1.6µm，是零件的主要的配合面和工作面。底面的粗糙度為Ra3.2µm，是零件的主要基準面。20H7孔與底面保持基本的垂直關系，并有垂直度要求。零件總體特點是一個典型的鑄造類零件。2.2撥叉的工藝要求制定合理的零件加工工藝過程首先要掌握目

11、前有那些可供選用的加工方法，并能夠針對零件的具體要求較合理的選用。其次，還必須解決各表面的加工順序和熱處理如何安排的問題。首先，要分析產(chǎn)品的零件圖與裝配圖，分析零件圖的加工要求，結構工藝性，檢驗圖樣的完整性；根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領確定生產(chǎn)類型；在制定機械加工工藝規(guī)程時，一般按照零件的生產(chǎn)綱領，把零件劃分為大批量生產(chǎn)、中批量生產(chǎn)和小批量生產(chǎn)三中類型。選擇毛坯；毛坯的選用主要包括毛坯的材料、類型和生產(chǎn)方法的選用。常用的毛坯類主要有各種軋制型材、鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、粉末冶金件以及注塑成形件等。根據(jù)零件結構的不同，毛坯的選用可分為軸類、盤套類和機架箱體類三大類。確定單個表面的加工方法；零件的加工過

12、程，就是零件表面經(jīng)加工獲得符合要求的零件表面的過程。零件表面的類型和要求不同，采用的加工方法也不一樣。主要有車削、鉆削、銑削、刨削、磨削等五大類加工方法。此外還有鏜削、拉削、光整、特種加工等。5）選擇定位基準，確定零件的工藝路線；根據(jù)零件表面質量的要求不同，通常將表面加工劃分為粗加工階段、半精加工階段和精加工階段三個加工階段。零件加工需要遵循的原則是粗、精加工分開，零件的加工一般不是在一臺機床上用一種工藝方法就可完成，往往需要幾種加工方法互相配合，經(jīng)過一定的工藝過程才能逐步地完成零件表面的加工。若一種表面可采用不同的加工方法進行加工的話，那么就生產(chǎn)的具體條件而言，其中必有一種加工方法是最合適的

13、。確定各工序所用的設備及工藝裝備計算加工余量、工序尺寸及公差確定切削用量，估算工時定額填寫工藝文件撥叉是一種薄壁三叉型接結構，它一頭是與滑桿連接的圓柱凸臺滑桿孔，而另一頭則是撥動滑齒輪或嚙合套的撥叉叉口。從撥叉零件設計的機構工藝性來看，工件的剛性差，受力后容易發(fā)生彈性變形；加工基準選擇范圍小，造成工藝設計和制造加工困難。同時，產(chǎn)品設計時，為了提高其抗變形能力，在壁的一側設計有一定高度的加強筋，從而使該類零件沒有一個較為平整的基面可用來選作粗基準，這就給精基準的加工帶來了較大的困難。另外，撥叉叉口的設計基準往往用撥叉的滑桿孔，兩者距離較遠，在加工時為了保證兩者的相互位置，一般采取互為基準的定位方

14、式進行工藝設計。在加工過程中，定位精度一方面容易受夾緊力的作用導致薄壁件自身變形的影響，另一方面，由于兩者距離較遠，定位面又相對較小，導致定位面誤差的比例放大效應嚴重影響了定位的準確性。3 撥叉零件的工藝設計3.1 加工工藝過程基本概念1）工藝過程在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，與原材料變?yōu)槌善酚兄苯雨P系的過程稱為工藝工程。例如：鑄造、鍛造、焊接和零件的機械加工等。2）機械加工工藝過程在工藝過程中，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀，尺寸和性能使之變?yōu)槌善返墓に囘^程，稱為機械加工工藝過程。3）機械加工工藝過程的組成機械加工工藝過程是由若干個順次工序組成的，通過這些不同的工序把毛坯加工成合格的零件。4）

15、工序一個（或一組）工人，在一臺機床上（或一個工作地點），對一個（或同時幾個）工件連續(xù)加工所完成的那一部分機械加工工藝過程。這里必須注意，構成一個工序的主要特點是不改變加工對象、設備和操作者，而且工序內的工作是連續(xù)完成的。5）機械加工工藝規(guī)程機械加工工藝規(guī)程（簡稱工藝規(guī)程）是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。工藝規(guī)程的內容包括：工藝路線：工藝路線是指產(chǎn)品或零部件在生產(chǎn)過程中由毛坯準備到成品包裝入庫經(jīng)過企業(yè)有關部門或工序的先后順序。各工序加工的內容、要求，所采用的機床、工藝裝備；工藝裝備（簡稱工裝）是產(chǎn)品制造過程中所用的各種工具的總稱。它包括刀具、夾具、模具、量具、檢驗工具及輔助工具

16、等。 C、工件的檢驗項目、檢驗方法和切削用量、工時定額等。 6）工藝規(guī)程的格式 機械加工工藝規(guī)程主要有機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片兩種基本形式。機械加工工藝過程卡是以工序為單位簡要說明零件加工過程的一種工藝文件。一般適用于單件小批生產(chǎn)。（零件加工的流向）3.2確定各表面加工方案1）產(chǎn)量的確定生產(chǎn)類型的劃分如下表： 表1 生產(chǎn)類型劃分生產(chǎn)類型同類零件的年產(chǎn)量/件重型零件（質量>2000kg）中型零件（質量1002000kg）小型零件（質量<100kg）單件生產(chǎn)5以下10以下100以下成批生產(chǎn)小批生產(chǎn)510010200100500中批生產(chǎn)1003002005005005000

17、大批生產(chǎn)30010005005000500050000大量生產(chǎn)1000以上5000以上50000以上零件的生產(chǎn)綱領為2000件/年，備品率是2%，廢品率是2%。因此，可計算出年產(chǎn)量：Q=生產(chǎn)綱領×每臺件數(shù)×（1+備品率）×（1+廢品率）Q=2081件除去一年中的法定假日：Days=365-52-14=299天日產(chǎn)量=2081/299=7件/天已知撥叉零件的質量m小于100kg，由上表中可確定撥叉的生產(chǎn)性質為中批量生產(chǎn)。2）零件圖的分析考慮到保證產(chǎn)品按時定量完成，生產(chǎn)該產(chǎn)品的每一道工序的單件核算時間必須小于生產(chǎn)節(jié)拍（工藝卡填寫過程考慮到客觀隨機因素的影響，將節(jié)拍乘8

18、0%后與單件核算時間比較），若大于生產(chǎn)節(jié)拍，就會造成完不成年產(chǎn)量，因此應改用多臺機床加工。撥叉共有20H7孔和厚度12d11的加工精度較高，并且有垂直度要求，另外撥叉底部的平面也有較高的精度要求，因此，加工時應先加工一組表面，在以這組加工后表面為基準加工另外一組。3）確定毛坯、畫毛坯在選定毛坯和確定了毛坯的機械加工余量后，便可繪制毛坯-零件綜合圖。綜合圖的繪制方法是：1以實線表示毛坯表面的輪廓、以點劃線畫出零件的輪廓；在剖面圖上用交叉線表示加工余量，加工余量為35mm。2標注毛坯尺寸和公差，毛坯的基本尺寸包括機械加工的余量在內，毛坯的尺寸公差參照有關資料。3標注機械加工的粗基準符號和有關技術要

19、求。毛坯尺寸是根據(jù)工藝規(guī)程，機械加工各工序的加工余量與毛坯制造方法能到的精度決定的，因此毛坯圖繪制和工藝規(guī)程的制訂是反復交叉進行的。現(xiàn)畫零件毛坯圖如下：圖1 零件毛坯圖4）確定各面的加工方案按照零件圖的要求，參考零件毛坯圖，分別定義撥叉零件的各面如下：圖2 撥叉各面定義圖可以得出各個表面的加工方案如下：A面采用銑削加工B面采用銑削加工D孔采用鉆削加工C面采用車削加工，G孔采用車削加工E孔及F孔采用鉆削加工端面H面采用銑削加工倒角J、J使用銑削加工3.3確定定位基準在制定零件加工工藝規(guī)程時，基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理是加工質量得到保證的基礎，生產(chǎn)率得以提高的重要

20、因素。否則，加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法進行?；鶞史譃榇只鶞屎途鶞?，粗基準是指用毛坯上未經(jīng)加工的表面作定位基準，這種定位基準稱為粗基準。精基準含義是用加工過的表面作定位基準，這種定位基準稱為精基準。A、粗基準的選擇對于撥叉這類零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準，面對有若干個不加工表面的工件，則應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，根據(jù)這個基準選擇原則，先選擇底面A面粗基準。先粗銑A面，再以A面為基準，粗銑B面。精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題，當涉及基準與工序不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復

21、。因此應選擇底面A面作為精基準。3.4制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降?，F(xiàn)有工藝路線方案如下：工藝路線方案一：工序一：銑削A面工序二：銑削B面工序三：鉆，擴，鉸D,D孔工序四：車削C面和鏜削G面工序五：鉆，擴，鉸E、E、F、F孔工序六：銑削切斷H面工序七：銑削J、J面倒角工序八：清除毛刺工藝路線方案二：工序三：鉆，擴，鉸D,D孔工序四：車削C面和鏜削G面工序五：鉆，擴，鉸E、E、F

22、、F孔工序一：銑削A面工序二：銑削B面工序六：銑削切斷H面工序七：銑削J、J面倒角工序八：清除毛刺工藝路線方案三：工序一：銑削切斷H面工序二：銑削A面工序三：銑削B面工序四：鉆，擴，鉸D,D孔工序五：車削C面和鏜削G面工序六：鉆，擴，鉸E、E、F、F孔工序七：銑削J、J面倒角工序八：清除毛刺由經(jīng)驗告訴我們，大多數(shù)情況下都應該先銑平面再加工孔，會更能容易滿足零件的加工要求，同時，先加工A面和B面再切斷H面會更容易滿足零件的位置精度要求。因此，工藝路線方案一較為合理，效率也比較高，其中銑削有四次，多次加工D孔是因為圖紙中精度要求所致。主要表面可能采用的終加工方法，按照精度要求，Ra3.2µ

23、;m應為精銑。3) 選擇加工設備及刀、夾、量具按照零件材料，批量大小，現(xiàn)場條件等因素，并對照各加工方法特點及適應范圍確定采用銑削加工底面及兩端面。結合主要表面加工及表面形狀特點，D、E、F孔和D、E、F孔采用鉆、擴、鉸的加工方式。A、B兩面銑削采用立式銑床，H面和J、J面采用臥式銑床，D、D、E、E、F、F孔加工采用搖臂鉆床，C面和G面采用通用車床進行加工。零件在銑床上或者鉆床上的加工都應采用專用夾具進行裝夾。立式銑床的主要參數(shù)如下：型號：X5032A功率：7.5KW主軸轉速：30-1500轉/分臥式銑床的主要參數(shù)如下：型號：X63功率：10KW主軸轉速：30-1500轉/分搖臂鉆床的主要參數(shù)

24、如下：型號：Z3032功率：2.2kW主軸轉速：32-2500轉/分通用車床的主要參數(shù)如下：型號：C6140功率：7.5kW主軸轉速：10-1400轉/分4) 機械加工工藝卡的填寫切削用量指的是切削時各運動參數(shù)的總稱，包括切削速度、進給量和背吃刀量。撥叉零件材料為HT20-40，毛坯為鑄件，毛重20kg，數(shù)量為2000件/年，屬于中批量生產(chǎn)?？紤]零件外圓表面（38）為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯，沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。根據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各道加工工序的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：工序一、二：銑削A面、B面查機械制造工藝設計簡明手冊，取粗銑加工余量為3

25、mm，半精銑平面加工余量為1mm。查機械制造工藝設計簡明手冊，取粗銑A面、B面加工余量為3mm，半精銑A面、B面加工余量為1mm；工序三：鉆，擴，鉸D,D孔查機械制造工藝設計簡明手冊，并根據(jù)加工精度要求，取鉆孔H1，H2的加工余量為11mm，惚孔G1，G2的加工余量為6mm。工序四：車削C面和鏜削G面查機械制造工藝設計簡明手冊，取鉆孔余量為18mm，擴孔余量為1.8mm，鉸孔余量為0.2mm。工序五：鉆，擴，鉸E、E、F、F孔查機械制造工藝設計簡明手冊，取鉆孔余量為17mm，擴孔余量為1.85mm，鉸孔余量為0.15mm工序六：銑削切斷H面查機械制造工藝設計簡明手冊，取粗銑H面加工余量為3mm

26、，半精銑H面加工余量為1mm；工序七：銑削J、J面倒角查機械制造工藝設計簡明手冊，取粗銑J面、J面加工余量為3mm，半精銑J面、J面加工余量為1mm；工序八：清除毛刺此道工序不適用加工余量。根據(jù)以上工序，可以計算出基本工序的切削加工工時：工序一、二：銑削A面、B面v=15m/min（0.25m/s）ns=1000v/dw =1000× × 40 =2r/s（120r/min）按機床選取nw=2r/s （120r/min）實際切削速度切削工時：l1=8.7（表1-11-12）t0=185.09s（3.09min）工序六：銑削切斷H面v=15m/min（0.25m/s）ns=1

27、000v/dw =1000× × 40 =2r/s（120r/min）按機床選取nw=2r/s （120r/min）實際切削速度切削工時：l1=6.3（表1-11-12）t0=180.57s（3.1min）4 撥叉零件的夾具設計4.1夾具的產(chǎn)生、發(fā)展和功用1)夾具的產(chǎn)生夾具最早出現(xiàn)在1787年，至今經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結合。在工業(yè)發(fā)展初期，機械制造的精度較低，機械產(chǎn)品工件的制造質量主要依賴勞動者個人的經(jīng)驗和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機床、汽車、飛機等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、夾緊、導向（

28、或對刀）元件的結構也日趨完善，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學技術的進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機床的緊密結合。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場激烈競爭，盡管國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明中不批，多品種生產(chǎn)的工價已占工件種類數(shù)的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習慣于采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個具有只能同等生產(chǎn)能力工廠中約擁有13000-15000套專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量只有15%左右，特別最近年來柔性制造系統(tǒng)（F

29、MS）、數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術被廣泛應用和推廣，使中小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。綜上所述，現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求：A、能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準備周期；B、能裝夾一組相似性特征的工件；C、適用于精密加工的高精度的機床；D、適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新技術；E、采用液壓泵站等為動力源的高效夾緊裝置，進一步提高勞動生產(chǎn)率。2）現(xiàn)代夾具的發(fā)展現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化等四個方面：A、精密化隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必也相應提高對其精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒量

30、，其分度可達正負0.1，用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5m，又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度可達0.2-0.5mB、高效化高效化夾具主要用來減少工件加工的機動時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減少工人勞動強度，常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力模塊的夾具等。例如使用電動虎鉗裝夾工件，可使工件效率比普通虎鉗提高5倍左右；而高速卡盤則可保證卡爪在轉速9000r/min的條件下能正常夾緊工件，使切削速度大幅度提高。C、柔性化夾具的柔性化和機床的柔性化相似，它是通過調節(jié)組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的

31、形狀和尺寸等，具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊夾具、數(shù)控夾具等，在較長時間內，夾具的柔性化趨向將是夾具發(fā)展的主要方向。D、標準化夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面，在制造典型夾具，結構的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和不見的部件的形成；舍棄一些功能低劣的結構，通用化方法包括：夾具、部件、元件、毛坯和材料的通用化，夾具的標準化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件。目前，我國已有夾具零件、部件的國家標準：GB2148-2249-80，GB2262-2269-80以及通用夾具標

32、準，組合夾具標準等。夾具的標準化也是夾具柔性化高效化的基礎，作為發(fā)展趨勢，這類夾具的標準化有利于夾具的專業(yè)化生產(chǎn)和有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。3）夾具的功用夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應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。在金屬切削機床工件中使用的夾具稱為機床夾具，在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，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，故機床夾具的設計在企業(yè)產(chǎn)品設計和制造以及生產(chǎn)技術裝備中占有極其主要的地位，機床夾具設計是一項重要的技術工作。在機床上應用夾具裝工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。機床夾具的主要

33、功能有以下幾個方面：A、定位確定工件在夾具中占有正確的位置的過程，定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件的定位面接觸成配合實現(xiàn)的，正確的定位可以保證加工面的尺寸和位置的精度要求。B、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錯的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將其固定，則工件會松動、脫離，因此夾緊為工件提高了安全和可靠的加工條件。C、對刀調整刀具切削相對于工件或夾的正確位置如銑床夾具中的對刀塊，能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。D、導向如銑床夾具中的鉆模板與鉆套，能迅速的確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削加工，導向元件制成模板形成故鉆刨夾具稱為鉆模、鏜床夾具（鏜模）

34、也是具有導向功能的。4)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，應該有不同的側重點。夾具設計時應綜合考慮加工的技術要求，生產(chǎn)成本和工人操作方面的要求以達到預期的效果。A、保證加工精度用夾具裝夾工件時，能穩(wěn)定的保證加工精度，并減少對其他工作條件的依賴性，故在精密加工中廣泛的使用該夾具，并且它還是全面質量管理的一個重要環(huán)節(jié)。B、提高勞動生產(chǎn)率使用夾具是否能使工件迅速的定位和夾緊并能夠顯著的縮短輔助加工的時間和基本時間，提高勞動生產(chǎn)率。C、改善工人的勞動條件用夾具裝夾工件方便、省力、安全。當采用氣壓、液壓等裝夾工件時，可減少工人的勞動強度

35、保證生產(chǎn)安全。D、保證工藝紀律在生產(chǎn)過程中使用夾具可確保生產(chǎn)周期，生產(chǎn)強度等工藝秩序，例如：夾具設計也是工程技術人員解決高難度零件加工的主要手段之一。E、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等級較低的工人操作，故可明顯降低生產(chǎn)成本。F、擴大機床工藝范圍這是生產(chǎn)條件有限的企業(yè)中常用的一種技術改造措施，如車床上的拉削，鉆孔加工等，也可用夾具裝夾的加工較復雜的成型面。設計夾具時，應滿足下列四項基本要求：A、保證工件的加工精度；即在機械加工工藝系統(tǒng)中，夾具在滿足以下三項要求，工件在夾具中的定位、夾具在機床上的位置、刀具的正確位置B、保證工人的操作安全C、達到加工精度的

36、勞動生產(chǎn)率要求D、滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟效應4.2機床夾具的設計要求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構形式，但就機床夾具體結構而言，大致可分為以下幾個部分：定位元件、夾緊裝置、導向對刀元件、連接元件、 裝置和元件、夾具體。對于夾具的設計來說，其基本要求有：（1）穩(wěn)定地保證工件的加工技術要求：（2）提高機械加工的勞動條件；（3）結構簡單，便于制造和維修：（4）作安全、方便。根據(jù)夾具的不同特點，可以把夾具做一些分類；（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

37、用夾具、專用夾具、可調夾具、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。既然夾具有自身的特點，機床夾具的設計特點和設計要求也與其它機械裝備的設計有很大的不同，主要表現(xiàn)在以下五個方面：（1）要有較短的設計和制造周期。一般沒有條件對夾具進行原理性試驗和復雜的計算工作。（2）夾具的精度一般比工件的精度高23倍。（3）夾具和操作工人的關系特別

38、密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作習慣密切結合。（4）夾具在一般情況下是單件制造的，沒有重復制造的機會。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。設計者要熟悉夾具的制造方法，以滿足設計的工藝性要求。顯然，注意這些問題是很重要的。這將有利于保證夾具的設計、制造質量。機床夾具的設計要求：設計夾具時，應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

39、性要求。4.3夾具總體設計本課題的工藝設計中，為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具，經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計工序六：銑削切斷H面在臥式銑床上使用的銑床夾具。銑床夾具的組成主要包括：定位裝置、夾緊裝置、夾具體、連接元件和對刀元件。而銑床夾具的類型可分為：直線進給式銑床夾具圓周進給式銑床夾具仿形進給式銑床夾具對于銑床夾具的設計，由于銑削加工的切削力較大，又是斷續(xù)切削，加工中易引起振動，因此：夾具的受力元件要有足夠的強度和剛度；夾緊機構所提供的夾緊力應足夠大；要求有較好的自鎖性能。為了提高夾具的工作效率，應盡可能采用機動夾緊機構和聯(lián)動夾緊機構。并在可能的情況下，采用多

40、件夾緊和多件加工。銑床夾具的對刀裝置，用以確定夾具相對于是刀具的位置。銑床夾具的對刀裝置主要由對刀塊和塞尺構成。常用的對刀塊有：高度對刀塊：用于加工平面時對刀直角對刀塊：用于加工鍵槽或臺階面時對刀；成形對刀塊：用于加工成形表面時對刀。本次設計零件變速箱撥叉為中批量生產(chǎn)，要求成本低，且在加工過程夾緊力要求不高。本道工序六：銑削切斷H面，在進行本道工序時，其他加工表面均已經(jīng)完成。為了保證技術要求，最關鍵的是要找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。4.4夾緊方案本夾具設計時以前道工序成型后的表面作為粗基準，再以加工好的面作為基準加工另外一個面。定位元件用于確定工件在夾具中的位置

41、，使工件相對于刀具及運動軌跡有一個正確的位置。定位元件是夾具的主要功能元件之一，其定位精度將直接影響攻堅餓加工精度。定位元件主要有支承釘、支撐板、可調支承和輔助支承四種。由于變速箱撥叉零件在本道工序之前所有表面均已經(jīng)加工過，因此使用支承板作為定位元件較為合適，因此，在本設計中，分別以支承板作為工件A面的定位，限制工件x軸旋轉、y軸旋轉、z向移動三個自由度。另外，由于變速箱撥叉零件的結構特點具有外圓表面，在進行工序六之前，外圓內孔已經(jīng)加工過，以外圓內孔定位時，通常采用圓柱軸銷。根據(jù)工件的特點，需要兩個圓柱軸銷，實現(xiàn)“一面兩銷”的定位。安裝時，先將工件放在一個支承板（消除x軸旋轉、y軸旋轉、z向移

42、動三個自由度）之上，并靠在右邊的支承釘之上（消除x向移動一個自由度），并由兩個圓柱軸銷定向（消除z軸旋轉一個自由度），然后使用開口墊片和螺母等鎖緊螺母，把工件夾緊，此時六個自由度全部消除。本夾具夾緊方案為利用螺栓、螺母手動夾緊。在銑削時夾緊力產(chǎn)生的力矩，必須滿足機床夾具設計手冊中所規(guī)定的要求，刀具材料：YG8細齒硬質合金面銑刀刀具有關幾何參數(shù)： 由機床夾具設計手冊表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式： 查參考文獻13表得：對于灰鑄鐵： 取 ， 即所以 由參考文獻3表1-2可得：垂直切削力 ：（對稱銑削）背向力：根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜

43、力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻13表可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算： 式中參數(shù)由機床夾具設計手冊可查得： 其中： 螺旋夾緊力：易得：經(jīng)過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構工作是可靠的，可以滿足切削力的要求。4.5夾具體的設計夾具體是用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎件。它與機床有關部件進行連接、對定，使夾具相對于

44、機床具有確定的位置。銑床夾具的夾具體一般要設定位或導向裝置，夾具通過夾具體底面安放在銑床工作臺上，可直接用鉆套找正并用壓板夾緊（或在夾具體上設置耳座用螺栓夾緊）。對于銑床，通常要求在相當于刀具送進方向設置對刀塊安裝位置。本設計中的夾具體圖紙設計可見本文附件。在夾具設計中，本夾具有以下特點：A、該夾具采用手動夾緊，可靠方便，省時省力，尺寸小，不需要增壓裝置，結構簡單。B、該夾具采用一面兩銷定位，誤差少，能夠滿足工件的加工要求；C、工件要求不太高，夾具各公差配合適當放寬，降低了夾具的制造精度，從而使夾具生產(chǎn)成本不太高，符合夾具設計要求。4.6夾具的裝配及分析按規(guī)定的技術要求，將零件或部件進行配合和

45、連接，使之成為半成品或成品的工藝過程，稱為裝配。裝配包括部件裝配和總裝。機器是由零件、套件、組件、部件等構成的。為保證有效地進行裝配工作，通常將機器劃分成若干個能獨立裝配的部分，稱為裝配單元。在裝配工藝中，表明產(chǎn)品零、部件間相互裝配關系及裝配流程的示意圖，稱為裝配系統(tǒng)圖。零件是組成機器的最小單元，它是由整塊金屬或其它材料制成的。零件可以直接安裝到機器上，也可以預先組成套件、組件或部件后再安裝到機器上。在一個基準零件上，裝上一個或若干個零件構成的部分稱為套件。在一個基準零件上，裝上若干個零件(及套件)而構成的部分稱為組件。機器結構裝配工藝性的基本要求：機器能夠分成獨立的裝配單元；盡量減少裝配過程

46、中的修配和機械加工；機器結構應便于裝配和拆卸；結構的繼承性好；各裝配單元應有正確的裝配基準。為了提高整個工藝加工的生產(chǎn)效率，在保證定位夾緊要求和零件的各項技術要求的前提下，對于夾具的選擇也要滿足一定的經(jīng)濟性。1在夾具設計中，應盡量采用標準件或推薦的元件，這樣在夾具需更換元件時，可避免重復設計、重復制造帶來的麻煩和浪費，減少更換時間，且降低了夾具成本。2盡量減小需精加工的平面的面積，降低夾具的制造成本。3為提高生產(chǎn)率，應盡量采用方便、簡單的夾緊裝置，這樣不僅可以減少勞動強度，還可降低成本。夾具的裝配總圖應該遵循機械制圖國家標準繪制，圖形大小的比例盡量取1：1，為求使繪制的夾具總圖有良好的直觀性，如果工件過大的時候選用1：2等縮小比例，過小時取2：1的比例；圖中應該以最少數(shù)量視圖清楚地表示出夾具的工作原理和結果，表示各種元件或者裝置之間的位置關系等；繪制的順序：先用點劃線繪出工件的輪廓，外形及定位基準，并用網(wǎng)狀線顯示出加工余量；把工件輪廓視為透明體，然后按著工件的形狀及位置依次畫出定位、導向、夾緊及其他元件或者裝置的具體結構；最后繪制夾具體，形成一個完整的夾具；夾具總圖上標注出零件編號，按規(guī)定要求填寫標題欄和明細表；最后確定并標注有尺寸和夾具技術要求。按照以上要求繪制夾具裝配圖如下：基于以上結論，本套夾具在經(jīng)