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1.零件的分析
1.1 毛坯生產(chǎn)類(lèi)型
確定毛坯類(lèi)型為3000件/年，由表（2-5.6）劃分生產(chǎn)類(lèi)型的參考數(shù)據(jù)確定為中批，工作制度8小時(shí)/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(chē)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(jī)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(jí)為2級(jí)（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(guò)計(jì)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(jī)械加工余量
由表（2-5-5）確定2級(jí)鑄鐵件的機(jī)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(jí)鑄鐵件尺寸偏差為±0.8mm。
1.7 零件的作用
題目所給定的零件是CA6140車(chē)床上的開(kāi)合螺母 。開(kāi)合螺母是用于接通和斷開(kāi)從絲杠傳來(lái)的運(yùn)動(dòng)。車(chē)削螺紋時(shí)，將開(kāi)合螺母合上，絲杠通過(guò)開(kāi)合螺母?jìng)鲃?dòng)溜板箱和刀架；否則就將開(kāi)合螺母脫開(kāi)。車(chē)削螺母時(shí)，順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手柄，通過(guò)軸帶動(dòng)曲線槽盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，曲線槽盤(pán)上的曲線槽盤(pán)形狀，通過(guò)圓柱銷(xiāo)帶動(dòng)上半螺母在溜板箱體后面的燕尾形導(dǎo)軌內(nèi)上下移動(dòng)，使其相互靠攏，將開(kāi)合螺母和絲杠?chē)Ш?。若逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手柄，則兩半螺母相互分離，開(kāi)合螺母和絲杠脫開(kāi)。槽盤(pán)的曲線槽是一段圓弧，此圓弧在接近槽盤(pán)中心部分的傾斜角比較小，目的是使開(kāi)合螺母閉合能自鎖，不會(huì)因?yàn)槁菽干系膹较蛄Χ詣?dòng)脫開(kāi)。
2. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT15-33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(diǎn),因此應(yīng)該選用鑄件,以便使開(kāi)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(chē)間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低，這樣得來(lái)的鑄件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機(jī)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(lái)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(jì)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(guò)程中的問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)象開(kāi)合螺母這樣的零件來(lái)說(shuō)，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(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)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(gè)定位塊和一個(gè)削邊銷(xiāo)對(duì)其進(jìn)行限制，以消除六個(gè)不定度，達(dá)到過(guò)定位。對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，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(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工夾具，并盡量使工序集中來(lái)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。
Ⅴ.涂漆。
Ⅵ.劃線。
Ⅶ.銑燕尾及空刀槽。
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(chē)、半精車(chē)、精車(chē)一端面。
Ⅻ.粗車(chē)、半精車(chē)、精車(chē)另一端面。
ⅩⅢ.切斷。
ⅩⅣ.去毛刺。
ⅩⅤ.清洗。
ⅩⅥ.檢驗(yàn)。
ⅩⅦ.入庫(kù)。
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(chē)、半精車(chē)、精車(chē)一端面。
Ⅷ. 粗鏜、精鏜、粗鉸、精鉸Φ52H7孔并倒角1.5 x 45o。
Ⅸ. 粗車(chē)、半精車(chē)、精車(chē)另一端面。
Ⅹ. 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(yàn)。
ⅩⅦ.入庫(kù)。
2.4 工藝方案的比較與分析：
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)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(shí)的位置精度較易保證，并且定位及裝夾等比較方便。
2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“開(kāi)合螺母”零件材料為HT15-33灰鑄鐵。毛坯重量為4公斤，生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn)，采用離心鑄造毛坯，2級(jí)精度。
根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別對(duì)各加工表面的機(jī)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
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(chē)至97 2z=0.8；
半精車(chē)至97.8 2z=1.2；
粗車(chē)至99 2z=6；
3. 另一端面
精車(chē)至95 2z=0.5；
半精車(chē)至96.5 2z=0.5；
粗車(chē)至96 2z=1；
2.6 確定切削用量及基本工時(shí)
工序Ⅰ：銑燕尾及空刀槽
2.6.1 粗銑燕尾
v=6m/min（0.1m/s） （表1-10-151）
ns=1000v/πdw =1000× × 40 =0.8r/s（47.8r/min）
按機(jī)床選取nw=0.79 r/s （47.5r/min）
∴實(shí)際切削速度切削工時(shí)：
l1=8.7（表1-11-12）
t0==158.3s（2.64min）
2.6.2 精銑燕尾
v=6m/min（0.1m/s） （表1-10-151）
ns= =0.8r/s（47.8r/min）
按機(jī)床選取nw=0.79 r/s （47.5r/min）
∴實(shí)際切削速度v=πdw nw/1000=3.14×40×0.79/1000=0.43m/s
切削工時(shí)：
l1=6.3（表1-11-12）
t0==153s（2.6min）
2.6.3 銑退刀槽
s=0.02～0.03（表1-10-142）
選s=0.02mm
v=47m/min（0.78m/s） （表1-10-144）
ns= =4.14r/s（248r/min）
按機(jī)床選取nw=4 r/s （240r/min）
∴實(shí)際切削速度v= =0.75m/s（45m/min）
切削工時(shí)：
l1=5.9，l2=4（表1-11-12）
sm=sz z n=0.02× 4×36=2.88
t0==3.785s（0.06min）
2.6.4 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=0.1mm
v=56m/min（0.92m/s）
ns= =3.7r/s（222r/min）
按機(jī)床選取nw=4.2r/s （252r/min）
∴實(shí)際切削速度v= =1.01m/s（61m/min）
切削工時(shí)：
l1=37.5，l2=2（表1-11-15）
sm=sz z n=0.1× 18 × 3.7=0.37
t0=（=185s（3min）
2.6.5 精銑端面
銑刀每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.10～0.12
選s0=0.12mm
v=56m/min=0.9m/s
ns==3.7r/s（222r/min）
按機(jī)床選取nw=4.2r/s （252r/min）
∴實(shí)際切削速度v= =1.01m/s（61m/min）
切削工時(shí)：
l1=37.5，l2=2（表1-11-15）
sm=sz z n=0.1 × 18× 3.7=0.37
t0==185s（3min）
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(jí)
① 選擇臥軸矩臺(tái)平面磨床M7130-1
② 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)：5-6
③ 用磨輪端面磨平面的切削用量（表10-239）
工件運(yùn)動(dòng)速度v=8-15m/min
選v=10m/min
工作臺(tái)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=1.05
④ 用磨輪端面磨平面的切削動(dòng)力（表10-240）
切削動(dòng)力N=10.3千瓦
切削動(dòng)力的修正系數(shù)
與工件材料有關(guān)K2=0.9
⑤ 用磨輪圓周粗磨平面的切削用量（表10-233）
工作臺(tái)單行程的進(jìn)給量Sb=16.224毫米每行程
工作臺(tái)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=0.86
⑥ 切削工時(shí)
L ：磨削計(jì)算長(zhǎng)度
矩臺(tái)用磨輪圓周磨L=l1+20
矩臺(tái)用磨輪端面磨L=l1+DM+10
l1 ：工件磨削面長(zhǎng)度
DM ：磨輪直徑
h ：加工余量
k：平面磨系數(shù)
v：工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度
St：磨削深度進(jìn)給量
Z：同時(shí)加工的工件數(shù)量
T01= =0.36min
T02= =0.35min
T03= =0.15min
T= T01 + T02 + T03=0.36+0.35+0.15=0.86min
2.6.7 工序 Ⅲ 鉆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(dòng)鏜刀 B=25，H=12（表8-32）
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(shí)
l1=1.7，l2=3.0， l=105（表11-9）
t=（D-d1）/2=（47-40）/2=3.5mm
t0==10.34s（0.17min）
① 粗鏜第二次至50mm
S=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(shí)
l1=0.87， l=105（表11-9）
t=（D-d1）/2=（50-47）/2=1.5mm
t0==9.07s（0.15min）
② 精鏜至52m
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(shí)
l1=0.58， l=105（表11-9）
t=（D-d1）/2=（51.5-50）/2=0.75mm
t0= =10.24s（0.17min）
2.6.8 工序 Ⅳ 鉆2 × Φ12孔
選擇直柄麻花鉆（GB1436-78）
① 鉆到11.0mm
S=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(shí)
l1=0.05，l2=39， l=105（表11-10）
t=（D-d1）/2=（52-51.92）/2=0.04mm
ns= =13.6r/s（816r/min）
按機(jī)床選取nw=800r/s （13.3r/min）
∴實(shí)際切削速度v = = 0.46m/s
切削工時(shí)：
l1=3.4，l2=1.5，L=20（表11-6）
t0==7.49s（0.13min）
②擴(kuò)孔鉆至11.85
S=0.7-0.9，S=0.7mm/r（10-75）
v=22.2m/min，n=472r/min（表10-76）
按機(jī)床選取nw=460r/min=7.67r/s
實(shí)際切削速度=0.29m/s
切削工時(shí)
l1=0.58，l2=1.5， l=20
=4.11s（0.07min）
③鉸至Φ12
選用錐柄機(jī)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(shí)
l1=0.05，l2=18， l=20
=5.14s（0.09min）
2.6.9 工序Ⅴ 車(chē)端面
① 粗車(chē)至99mm
S=（0.3～0.5） mm/r （10-19）
選s=0.4 mm/r
V=118m/min（1.97m/s）
=9.65r/s（597r/min）
按機(jī)床選取nw=8.6r/s（516 r/s）
∴實(shí)際切削速度為
=1.76m/s（105m/min）
l=（105-99）/2=3mm，l1=3，l2=2 ，l3=5（11-4）
L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+3+2+5=42.5mm
t0=（L/s．n ）．i =（42.5/0.4×8.6）×2=24.72s（0.4min）
② 半精鏜至97.8mm
S=（0.3～0.5） mm/r （10-19）
選s=0.3 mm/r
V=35m/min（0.58m/s）
=2.84r/s（171r/min）
按機(jī)床選取nw=2.5r/s（150 r/s）
∴實(shí)際切削速度為
=0.51m/s（30.615m/min）
l=0.6，l1=1，l2=1 ，l3=5（11-4）
L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+1+1+5=39.5mm
t0=（L/s．n ）．i =（39.5/0.3×2.5）×1=52.7s（0.88min）
③ 精車(chē)至97mm
S=（0.3～0.5） mm/r （10-19）
選s=0.3 mm/r
V=35m/min（0.58m/s）
=2.84r/s（171r/min）
按機(jī)床選取nw=2.5r/s（150 r/s）
∴實(shí)際切削速度為
=0.51m/s（30.615m/min）
l=0.4，l1=1，l2=1 ，l3=5（11-4）
L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+1+1+5=39.5mm
t0=（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/r
v=（12～25）m/min（0.58m/s），選v=20 m/min=0.33m/m
=2.02r/s（121r/min）
按機(jī)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 Ⅵ.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/r
v=34m/min（0.57m/s），
=2.412r/s（144r/min）
∴實(shí)際切削速度為
=0.59m/s（35m/min）
l1=6 ，l2=4mm（11-12）
Sm= Sz·Z·n=0.03×40×2.5=3mm
=49s（0.82min）
3. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
3.1 機(jī)床夾具概論
3.1.1 夾具簡(jiǎn)介
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過(guò)程中。
在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)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(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。
3.1.2 機(jī)床夾具的概念
在機(jī)械制造廠的生產(chǎn)過(guò)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(yàn)、裝配、焊接等工作，所使用的工藝裝備稱(chēng)為夾具。
3.2 機(jī)床夾具的功能
在機(jī)床上用夾具裝夾工件時(shí)，其主要功能是使工件定位和夾緊。然而，由于各類(lèi)機(jī)床加工方式的不同，有些機(jī)床夾具還具有一些特殊的功能。
3.2.1 機(jī)床夾具的主要功能
定位：確定工件在夾具中占有正確的過(guò)程。定位是通過(guò)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(shí)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(guò)程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時(shí)，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會(huì)松動(dòng)、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
3.2.2 機(jī)床夾具的特殊功能
（1） 對(duì)刀 調(diào)整刀鋸切削刃相對(duì)工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對(duì)刀塊，它能迅速地確定銑刀相對(duì)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(chēng)為鉆模。鏜床夾具也具有導(dǎo)向功能。
3.3機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用
在機(jī)械加工中，使用機(jī)床夾具的目的主要有以下六個(gè)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(diǎn)。夾具設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)，能穩(wěn)定地保證加工精度，并減少對(duì)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(gè)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(duì)刀具、機(jī)床的切削成形運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(shí)間和基本時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
（3） 改善工人的勞動(dòng)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(shí)，可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(shí)，由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級(jí)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(guò)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(jì)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(jī)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(chē)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。
3.4 機(jī)床夾具的組成
機(jī)床夾具因被加工工件的加工表面不同或使用機(jī)床種類(lèi)的不同而有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但就機(jī)床夾具體結(jié)構(gòu)而言，大致可分為以下幾個(gè)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(jì)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(jī)械加工的勞動(dòng)條件；
（3） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維修：
（4） 作安全、方便。
3.6 機(jī)床夾具的分類(lèi)
（1） 按夾具的通用特征分類(lèi)
這是一種基本的分類(lèi)方法，主要反映夾具在不同生產(chǎn)類(lèi)型中的通用特性，故也是選擇夾具的主要依據(jù)。目前，我國(guó)常用的分類(lèi)有通用夾具、專(zhuān)用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動(dòng)化生產(chǎn)用夾具等五大類(lèi)。
（2） 按夾具使用的機(jī)床分類(lèi)
這是專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)所用的分類(lèi)方法。如車(chē)床、銑床、刨床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、拉床等夾具。設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具時(shí)，機(jī)床的類(lèi)別、組別、型別和主要參數(shù)均已確定。它們不同點(diǎn)是機(jī)床的切削成形運(yùn)動(dòng)不同，故夾具與機(jī)床的連接方式不同。它們的加工精度要求也不相同。
3.7 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求
3.7.1 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)與其它裝備設(shè)計(jì)比較，有較大的差別，主要表現(xiàn)在下列五個(gè)方面：
（1） 要有較短的設(shè)計(jì)和制造周期。一般沒(méi)有條件對(duì)夾具進(jìn)行原理性試驗(yàn)和復(fù) 雜的計(jì)算工作。
（2） 夾具的精度一般比工件的精度高2～3倍。
（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(méi)有重復(fù)制造的機(jī)會(huì)。通常要求夾具在投產(chǎn)時(shí)一次成功。
（5） 夾具的社會(huì)協(xié)作制造條件較差，特別是商品化的元件較少。設(shè)計(jì)者要熟悉夾具的制造方法，以滿足設(shè)計(jì)的工藝性要求。
顯然，注意這些問(wèn)題是很重要的。這將有利于保證夾具的設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量。
3.7.2 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)滿足下列四項(xiàng)基本要求：
（1） 保證工件的加工精度要求，即在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，夾具要滿足以下 三項(xiàng)要求：工件在夾具中的正確定位；夾具在機(jī)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(jì)方法和步驟
3.8.1 研究原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)
本次是 CA6140車(chē)床開(kāi)合螺母Ф12孔及磨燕尾，根據(jù)任務(wù)說(shuō)明書(shū)，采用搖臂鉆床和平面磨床，所以，夾具是安裝在工件臺(tái)上的。
3.8.2 夾具結(jié)構(gòu)和方案的設(shè)計(jì)
對(duì)于搖臂鉆床上使用的夾具采用偏心輪夾緊。利用本夾具主要是鉆、擴(kuò)鉸兩孔。這兩孔粗糙度為1.6，精度微級(jí)。在本道工序加工時(shí)，考慮如何提高勞動(dòng)的生產(chǎn)率降低生產(chǎn)強(qiáng)度，同時(shí)也要考慮精度問(wèn)題。
3.9 鉆削力及夾緊力計(jì)算
刀具：直炳麻花鉆 Ф11mm
M=CM·doXM · fYmm KM ·10-3 =225.63×112×0.250.8×10-3=6.83N·m
F=CF.dOXF.fyF.KF，
由表（1-3-36），
CF=588.60，yf=0.8，xF=1，
∴F=588.60×11×0.25 0.8×1.0=1618.65N
當(dāng)HB=15-33時(shí)，查表（1-1-36）中3休正系數(shù)K料M=K料F=（）0.6=0.9
∴實(shí)際切削扭矩及軸向力F為：
M=6.83x0.9=6.147（N·m），
F=1618.65×0.9=1456.785（N）
切削功率為：PM=2л·M·n·10 -3=2×3.14×6.147×13.6×10 -3=0.525（KW）
偏心夾緊時(shí)，夾緊力公式為：
W0=
W0：偏心夾緊時(shí)的夾緊力（N）；
Q：作用在手柄上的作用力（N）；
L：力臂長(zhǎng)（mm）；
u：摩擦因數(shù)（tg=tg=u）；
R：偏心輪半徑（mm）；
E：偏心量（mm）；
r：轉(zhuǎn)軸半徑
：偏心輪幾何中心與轉(zhuǎn)動(dòng)中心聯(lián)線和幾何中心與夾緊點(diǎn)聯(lián)線間的夾角（ °）；
；
s1=0.3mm（1-2-33），s2=0.1mm （1-2-33），s3=0.1mm，s4=0.2mm，
∴s=0.3+0.1+0.1+0.2=0.7mm；
偏心輪工作段為~為150°~180°，
偏心量：偏心量：偏心量：
偏心輪直徑D（14~20）e，
轉(zhuǎn)軸直徑：d0.25，D=0.25×25=6.25mm，
∴ W0==100×70x0.43=3010N
4. 夾具總圖的繪制
一、 總圖應(yīng)該遵循機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(guò)大的時(shí)候選用1：2等縮小比例，過(guò)小時(shí)取2：1的比例；
二、 圖中應(yīng)該以最少數(shù)量視圖清楚地表示出夾具的工作原理和結(jié)果，表示各 種元件或者裝置之間的位置關(guān)系等；
三、 的順序：先用點(diǎn)劃線繪出工件的輪廓，外形及定位基準(zhǔn)，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(huà)出定位、導(dǎo)向、夾緊及其他元件或者裝置的具體結(jié)構(gòu)；最后繪制夾具體，形成一個(gè)完整的夾具；
四、夾具總圖上標(biāo)注出零件編號(hào)，按規(guī)定要求填寫(xiě)標(biāo)題欄和明細(xì)表；
五、確定并標(biāo)注有尺寸和夾具技術(shù)要求。
如圖所示。
5. 機(jī)床夾具的發(fā)展
回顧夾具6的歷史，它是來(lái)源于以大量生產(chǎn)為基礎(chǔ)的呼喚性零件的加工。
夾具最早出現(xiàn)于1798年，當(dāng)時(shí)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(guó)政府訂購(gòu)的三年間制造一萬(wàn)支步槍的合同，把原來(lái)靠手工操作的步槍槍管鍛件，由一個(gè)人從頭到尾制造下來(lái)的方式改為雇用熟練工人進(jìn)行簡(jiǎn)單操作、制造，使用了一系列夾具，使5步槍按時(shí)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(shuō)把涉及1400臺(tái)機(jī)床的大部分作成了專(zhuān)用機(jī)床，并花費(fèi)與機(jī)械設(shè)備的數(shù)量相同的費(fèi)用，消耗在制造刀具和夾具上。這樣通過(guò)使用刀具和夾具才使制造有互換性的零件成為可能。同時(shí)還簡(jiǎn)化了操作，為后來(lái)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(shí)期，世界機(jī)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(chē)、無(wú)線電、民用產(chǎn)品的大量技術(shù)，在戰(zhàn)時(shí)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(jī)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(shū)籍在德國(guó)出版。
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可分為以下三個(gè)階段：第一階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這時(shí)夾具只是作為人的單純的輔助工具，使加工過(guò)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(jī)床之間的橋梁，夾具的技機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，夾具與操作人員改進(jìn)工件及機(jī)床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對(duì)夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分,成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備.夾具在機(jī)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(wú)明顯變化,但隨著機(jī)械工藝的迅速發(fā)展,對(duì)產(chǎn)品品種和生產(chǎn)率提出了愈來(lái)愈高的要求,使多品種、中小批生產(chǎn)成為機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的主流,為了適應(yīng)機(jī)械工業(yè)這種發(fā)展的趨勢(shì),必然對(duì)機(jī)床夾具提出更高的要求.它主要表現(xiàn)在如下幾方面:
i. 機(jī)床夾具的“三化”工作
為了加速新產(chǎn)品的投產(chǎn),簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)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(jī)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(dòng)化的前提,世界許多國(guó)家不但制定了組合夾具的標(biāo)準(zhǔn).蘇聯(lián)、美國(guó)、英國(guó)、民主德國(guó)、日本等國(guó)還制定了專(zhuān)用和通用可調(diào)夾具的標(biāo)準(zhǔn).大大達(dá)到了夾具設(shè)計(jì)和制造的勞動(dòng)量,為組織專(zhuān)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(guó)都在盡量減少專(zhuān)用夾具的比重，積極采用各類(lèi)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(jī)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(jī)械化、自動(dòng)化水平
提高生產(chǎn)率是社會(huì)生產(chǎn)的一項(xiàng)經(jīng)常的、一貫的要求，近幾十年來(lái)，高小、自動(dòng)化夾具得到了迅速地發(fā)轉(zhuǎn)，主要原因是，一方面由于書(shū)空機(jī)床、組合機(jī)床及其它高小自動(dòng)化機(jī)床的出現(xiàn)，要求夾具能適應(yīng)機(jī)床的要求，才能更好地發(fā)揮機(jī)床的作用。另一方面，由于采用高速?gòu)?qiáng)力切削，機(jī)動(dòng)時(shí)間得到了響應(yīng)地縮短，但勞動(dòng)生產(chǎn)率并未因此得到明顯地提高，其原因就在于輔助時(shí)間沒(méi)有減少不多。因此，只有采用高小機(jī)械化與自動(dòng)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(jī)床夾具
目前，機(jī)械制造工藝普遍朝精密化的方向發(fā)展。對(duì)精度要求較高的零件，除選用精密的機(jī)床外，尚需采用一些精密的夾具。
b) 展計(jì)算機(jī)輔助機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的眼界工作
為了提高機(jī)床家具設(shè)計(jì)的質(zhì)量與書(shū)牘，在機(jī)床夾具億個(gè)度微的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的基礎(chǔ)上，過(guò)外已可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)工作。計(jì)算機(jī)輔助機(jī)床夾具設(shè)計(jì)乃是整個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的一個(gè)組成部分。計(jì)算機(jī)輔助機(jī)床夾具設(shè)計(jì)可以做到：?jiǎn)压δ軜?biāo)準(zhǔn)化的夾具元件組成的專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)；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(jì)；組合夾具的組裝設(shè)計(jì)。
用計(jì)算機(jī)輔助機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的最主要優(yōu)點(diǎn)就在于：用計(jì)算機(jī)控制設(shè)計(jì)程序，喲功能自動(dòng)繪圖機(jī)來(lái)自動(dòng)進(jìn)行繪圖，大大加快了設(shè)計(jì)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(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)需要可在光筆圖象顯示儀上隨時(shí)顯示所設(shè)計(jì)的方案圖象，并且可用光筆進(jìn)行實(shí)地修改，以達(dá)到夾具設(shè)計(jì)的最佳化。
c) 開(kāi)展機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中有關(guān)問(wèn)題的研究
除上面 談到的一些問(wèn)題在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中需要加以研究之外，還有一些問(wèn)題需要進(jìn)一步加強(qiáng)眼界，以便更好地設(shè)計(jì)機(jī)床夾具。這些問(wèn)題有：夾具設(shè)計(jì)中誤差（定位誤差、夾緊誤差等）的綜合分析；高精度零件檢驗(yàn)夾具設(shè)計(jì)；夾具磨損極限的合理制定；夾具設(shè)計(jì)與制造工時(shí)定額的確定；夾具最佳標(biāo)準(zhǔn)件的確定；夾具設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)程序；夾具剛度問(wèn)題（尤其是可調(diào)夾具、組合夾具）的研究等等。
6.附錄：
6.1 英文原文
Cams
Various motions can be produced by the action of a cam against a follower.Mamy timing devices are operated by can action.The purpose of andy cam is to produce a displacement of its follower;a secondary follower is often .used to produce additional displacement in another location.The most popular type is the plate cam.The cylindrical type is used to transmit linear motion to a follower as the cam rotates.Three-dimensional cam are sometimes used;these provide some unusual follower motions,but also make follower design difficult.The camshaft in the automotive engine illustrates a simple but important application of a late cam.The cam assemblies in automatic record players illustrate a somewhat more complex application.
Cam profiles are accurately constructed by either praphical or mathematical methods.The transitiom from development drawings to working (shop) drawing can be made in several ways:
1.Make a full-scale template.This is desirable from the manufacturing standpoint,but it will not guarantee accurate cam profiles.
2.Use radial dimensions.This is fairly accurate,but sometimes produces layout problems in the shop.
3.Use coordinate dimensioning.This procedure will ensure accuracy.
In selecring one of these methods,one should consider the function of the cam in terms of desired preciseness.
Because the cam work outline already determined, therefore the cam structural design mainly was determines the curve outline axial thickness and the cam and the drive shaft connection way. When the work load compares the hour, curve outline axial thickness generally takes for the outline curve biggest radius of vector 1,/10 ～/5; Regarding a stress bigger important situation, must with carry on the design according to the cam contour surface from the contact intensity.
When determination cam and drive shaft joint way, should synthesize the consideration cam the assembling and dismantling, the adjustment and firmly grades the question. Regarding implementing agency more equipment, between its each execution component movement coordination usually determined by the cycle of motion chart, therefore in assembly cam gear time, the cam contour curve initial station (pushes regulation starts) the relative position to have according to the cycle of motion chart to carry on the adjustment, guarantees each execution component to be able according to the pre-set sequence synchronized action. Therefore, requests the cam in the structural design to be able to be opposite to the drive shaft carries on the rotation along the circumference direction, and reliably performs fixedly. The simplest method uses the clamping screw nail fixed cam, or with clamping screw nail pre- fixed, after treats adjusts uses the pin to be fixed again.
From structural design: from structure: When design must consider from the guidance and prevented revolves. From movement rule design: Involves many aspects from the movement rule design the questions, besides consideration rigidity impact and flexible impact, but also should maximum speed vmax which has to each kind of movement rule, maximum acceleration amax and its the influence performs the comparison. 1) vmax bigger, then momentum mv is bigger. If from is suddenly prevented, the oversized momentum can cause the enormous impulse, endangers the equipment and the personal safety. Therefore, when is bigger from the quality, in order to reduce the momentum, should choose the vmax value smaller movement rule. 2) amax bigger, is bigger. Function in high vice- contact place stress bigger, the organization intensity and the wear resistant request is also higher. Regarding high speed cam, in order to reduce the harm, should choose the amax value smaller movement rule. First states several kind of movements rules vmax, amax, the impact characteristic and the suitable situation following table regarding swings from the cam gear, its movement graph x-coordinate expression cam corner, y-coordinate then separately expresses from, angular speed and angle acceleration. This kind of movement graph has the state of motion and above is same.
From structural design: from structure: When design must consider from the guidance and prevented revolves. From movement rule design: The cam gear design basic question 1. cam gears type choice, the definite cam shape, with from maintains the high vice- contact from the shape and the movement form and the cam the way 2. from the movement rule design, according to the application situation to from the travelling schedule and the state of motion request, determines from the movement rule. 3. cam gears basic parameter design, determines from the travelling schedule, various movements angle, the cam radius, , the roller radius, the center distance, from the length and so on. 4. cam contours curve design. 5. cam gears bearing capacity computation. 6. cam gears structural design, plan organization assembly drawing and various components shop drawing
Fromstructural design: from structure: When design must consider from the guidance and prevented revolves. From movement rule design: The cam gear design basic question 1. cam gears type choice, the definite cam shape, with from maintains the high vice- contact from the shape and the movement form and the cam the way 2. from the movement rule design, according to the application situation to fromthe travelling schedule and the movement 1, the cam gear application cam gear is includes the cam the high vice- organization, the cam gear has the structure to be simple, may accurately realize request merit and so on movement rule, thus obtains the widespread application in the industrial production, specially automatic device and in the automatic control device, obtains the widespread application. 2nd, the cam gear classification according to two moves the relative motion characteristic classification between the component (1) the plane cam gear 1) the disk cam; 2) translation cam. (2) space cam gear according to from movement vice- element shape classification (1) apex from; (2) roller from (3) flat base from. Note: Classifies this part of content when the introduction cam gear, should point out each kind of cam gear the good and bad points and its the adaption situation, showed each kind of cam gear the inner link, will build the foundation for the later translation cam and the column cam contour design.
3rd, the throwout lever movement rule (1) the cam gear cycle of motion and the basic term terminology push the regulation movement angle: With from pushes the cam corner which the regulation corresponds; Far stops the angle: With from far rests the cam corner which the regulation corresponds; Return trip movement angle: With cam corner which corresponds from the return trip; Nearly stops the angle: With from nearly rests the cam corner which the regulation corresponds; Cam: Take the cam axle center as the center of a circle, take its outline slightly to diameter r0 as the radius circle; From ravelling schedule: In pushes in the regulation or the retu