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I 機床開合螺母機加工工藝及銑床夾具設計 摘 要 本次畢業(yè)設計主要介紹了開合螺母的加工工藝流程以及車削專用夾具的設 計。工作內(nèi)容包括主要分為工藝過程設計以及夾具設計兩個部分。 加工工藝過程設計中主要工作包括：對開合螺母結構進行了分析，對生產(chǎn) 工藝進行了分析，制定了加工工藝路線，確定了重要工序尺寸、加工余量、切 削用量、車床以及刀具，最后完成了加工工藝過程卡和加工工序卡。 夾具設計中主要工作包括：分析任務要求，確定夾具體型式，分析定位原 理與定位誤差，確定加緊方案，計算加工過程中切削力、夾緊力并對其進行了 校核，設計了夾具的主要零件。 關鍵字：開合螺母，工藝設計，夾具設計 II 目 錄 摘 要 ..........................................................................................................I 第一章 工藝設計 .....................................................................................1 1.1 分析、研究零件圖（和實物） ，進行工藝審查 ................................................1 1.2 選擇毛坯制造方式 .............................................................................................1 1.3 擬定工藝路線 .....................................................................................................2 1.4 機械加工工序設計 .............................................................................................4 1.4.1 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ...........................................4 1.4.2 確定各工序的切削用量及基本工時 ...........................................................5 第二章 夾具設計 .................................................................................14 2.1 機床夾具概論 ...................................................................................................14 2.1.1 夾具簡介 ....................................................................................................14 2.1.2 機床夾具的概念 ........................................................................................14 2.2 機床夾具的功能 ...............................................................................................14 2.2.1 機床夾具的主要功能 ................................................................................14 2.2.2 機床夾具的特殊功能 ................................................................................15 2.3 機床夾具在機械加工中的作用 .......................................................................15 2.4 機床夾具的組成 ...............................................................................................15 2.5 夾具設計的基本要求 .......................................................................................16 2.6 機床夾具的分類 ...............................................................................................16 2.7 機床夾具的設計特點和設計要求 ...................................................................16 2.7.1 機床夾具的設計特點 ................................................................................16 2.7.2 機床夾具的設計要求 ................................................................................17 2.8 夾具設計方法和步驟 .......................................................................................17 2.8.1 研究原始資料，明確設計任務 ................................................................17 2.8.2 夾具結構和方案的設計 ............................................................................17 2.8.3 夾具設計方案提出 ....................................................................................18 2.8.4 夾具設計方案確定 ....................................................................................19 2.9 鉆削力及夾緊力計算 .......................................................................................20 2.9.1 切削力及夾緊力的計算 ............................................................................20 2.9.2 定位誤差分析 ............................................................................................21 2.9.3 夾具設計及操作的簡要說明 ....................................................................21 第三章 夾具總圖的繪制 .......................................................................23 III 參考文獻 .................................................................................................27 致 謝 ...................................................................................................28 1 第一章 工藝設計 1.1 分析、研究零件圖（和實物） ，進行工藝審查 （1）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，順時針方向轉動手柄， 通過軸帶動曲線槽盤轉動，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。 （2）零件的材料及性能 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,因此應該選用鑄件,以便使開合螺母在使用中耐磨性良好,保證零件 工作可靠. （3）分析零件結構的工藝性 由于零件年產(chǎn)量為 3000 件,已達到成批生產(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的顆粒結構及較好的機械性能。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該的。 1.2 選擇毛坯制造方式 （1）毛坯生產(chǎn)類型 確定毛坯類型為 3000 件/年，查找參考資料擬定此生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù)為 中批，工作制度 8 小時/班制。 （2）毛坯鑄造形式 2 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 于模型的內(nèi)壁上，凝結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。 （3）毛坯精度尺寸 查機械加工工藝手冊得灰鑄鐵刀具切入金屬層的厚度應大于表面層厚度， 即大于 1mm，小于 4mm。 由此，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。 （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，確定重量偏差為 7。 （5）確定機械加工余量 確定 2 級鑄鐵件的機械加工余量：頂面加工余量為 4.0mm，底面及側面加 工余量為 3.0mm。 （6） 確定鑄鐵件的尺寸偏差 由機械加工工藝手冊查得 2 級鑄鐵件尺寸偏差為0.8mm。 1.3 擬定工藝路線 （1）選擇定位基準 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，可 以使加工質量得到保證、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)無法正常進行。 粗基準的選擇：對象開合螺母這樣的零件來說，選擇好粗基準是至關重要 的。按照有關粗基準的選擇原則，即當零件有不加工表面時，應以這些不加工 表面作粗基準；若零件有若干個不加工表面時，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。 現(xiàn)在選取燕尾為粗基準，利用左、右兩個定位塊和一個削邊銷對其進行限 制，以消除六個不定度，達到過定位。對于精基準而言，主要應該考慮基準重 合的問題。 （2）制定工藝路線 3 制定工藝路線的出發(fā)點，是應該使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度 等技術要求能得到妥善的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為成批生產(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，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工藝路線方案一： 工序： . 鑄造 . 清砂。 . 熱處理。 . 清砂。 .涂漆。 .劃線。 .銑燕尾及空刀槽。 .磨燕尾及空刀槽。 .粗鏜、精鏜、粗鉸、精鉸 52H7 孔并倒角 1.5 x 45。 .鉆、擴鉆、粗鉸、精鉸 2 x 12 孔。 .粗車、半精車、精車一端面。 .粗車、半精車、精車另一端面。 .切斷。 .去毛刺。 .清洗。 .檢驗。 .入庫。 路線方案二： 工序： . 鑄造。 . 清砂。 . 熱處理。 . 清砂。 .涂漆。 4 .劃線。 . 粗車、半精車、精車一端面。 . 粗鏜、精鏜、粗鉸、精鉸 52H7 孔并倒角 1.5 x 45。 . 粗車、半精車、精車另一端面。 . 銑燕尾及空刀槽。 . 磨燕尾及空刀槽。 . 鉆、擴鉆、粗鉸、精鉸 2 x 12 孔。 .切斷。 .去毛刺。 .清洗。 .檢驗。 .入庫。 （3）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 為基準加工孔 52H7；而方案二是先加工兩端面，再加工 52H7 孔。兩者相 比較，可以看出，先加工燕尾及空刀槽，然后以此為基準加工孔 52H7，這時 的位置精度較易保證，并且定位及裝夾等比較方便。 1.4 機械加工工序設計 1.4.1 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 HT15-33 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. 52H7 孔 精鉸至 52H7，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 12 孔 鉸至 12mm 2z=0.15； 5 擴鉆至 11.85mm 2z=0.85； 鉆至 11 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； 1.4.2 確定各工序的切削用量及基本工時 工序：銑燕尾及空刀槽 1. 粗銑燕尾 v=6m/min（0.1m/s） ns=1000v/d w =1000 40 =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：.10.9.43/0dv ms l1=8.7（表 1-11-12） t0= =158.3s（2.64min）75.283mzs 2. 精銑燕尾 v=6m/min（0.1m/s） 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=d w nw/1000=3.14400.79/1000=0.43m/s 6 切削工時： l1=6.3 t0= =153s（2.6min）+75.263mzs 3. 銑退刀槽 s=0.020.03 選 s=0.02mm v=47m/min（0.78m/s） 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 sm=sz z n=0.02 436=2.88 t0= =3.785s（0.06min）125.948mls 4. 粗銑端面 選擇高速鋼套式面銑刀 每齒進給量：sz=0.1-0.2 選 sz=0.1mm v=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 sm=sz z n=0.1 18 3.7=0.37 7 t0=（ =185s（3min）12937.520mls 5. 精銑端面 銑刀每轉進給量 0.100.12 選 s0=0.12mm v=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 sm=sz z n=0.1 18 3.7=0.37 t0= =185s（3min）12937.520mls 工序：磨燕尾及空刀槽，保證粗糙度為 1.6，精度為 7 級 選擇臥軸矩臺平面磨床 M7130-1 磨輪的選擇 磨料：黑色炭化硅 粒度：36-46 硬度：ZR1-Z1 結合劑：陶瓷 結構：5-6 用磨輪端面磨平面的切削用量 工件運動速度 v=8-15m/min 選 v=10m/min 工作臺磨削深度進給量 st=0.065 毫米每行程 st 與工件材料相關的次數(shù)為 k=1.05 用磨輪端面磨平面的切削動力 8 切削動力 N=10.3 千瓦 切削動力的修正系數(shù) 與工件材料有關 K2=0.9 用磨輪圓周粗磨平面的切削用量 工作臺單行程的進給量 Sb=16.224 毫米每行程 工作臺單行程的磨削深度進給量 St=0.025 毫米每行程 St 的修正系數(shù) K1=0.86 切削工時 t0lhkTo=1vsz L ：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+10 l1 ：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：工作臺往復運動的速度 St：磨削深度進給量 Z：同時加工的工件數(shù)量 T01= =0.36mint02+310.2lhk 1vsz653 T02= =0.35mint0.l T03= =0.15mint0126+0.21lhk 1vsz53 T= T01 + T02 + T03=0.36+0.35+0.15=0.86min 工序：鉆 52H7 孔并倒角 1.545 9 (1) 粗鏜第一次至 47mm 選擇硬質合金可調節(jié)浮動鏜刀 B=25，H=12 進給量 S=1.6-2.0，選 S=1.6mm/r v=62.6m/min，n=398r/min（6.63r/min） 切削工時 l1=1.7， l2=3.0， l=105 t=（ D-d1）/2=（47-40）/2=3.5mm t0= =10.34s（0.17min）1205.736lsn 粗鏜第二次至 50mm S=1.6-2.0，選 S=2.0mm/r v=56.6m/min，n=360r/min（6r/min） 切削工時 l1=0.87， l=105 t=（ D-d1）/2=（50-47）/2=1.5mm t0= =9.07s（0.15min）205.8736lsn 精鏜至 52m S=1.6-2.0，選 S=1.6mm/r v=62.6m/min，n=398r/min（6.63r/min） 切削工時 l1=0.58， l=105 t=（ D-d1）/2=（51.5-50）/2=0.75mm t0= =10.24s（0.17min）1205.836lsn 工序: 鉆 2 12 孔 選擇直柄麻花鉆（GB1436-78） 鉆到 11.0mm S=0.22-0.28，S=0.25mm/r v=28m/min（ 0.47m/s） ，n=894r/min （7.95r/s） 10 ns=1000v/ 切削工時 l1=0.05，l 2=39， l=105 t=（ D-d1）/2=（52-51.92）/2=0.04mm ns= =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， l2=1.5，L=20 t0= =7.49s（0.13min）03.4152wns 擴孔鉆至 11.85 S=0.7-0.9，S=0.7mm/r v=22.2m/min，n=472r/min 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）00.58176wtns 鉸至 12 選用錐柄機用鉸刀 D=12 S=1.7 mm/r v=10m/min， n=318r/min（5.3r/s） 切削工時 l1=0.05，l2=18， l=20 =5.14s（0.09min）00.51873wtns 11 工序：車端面 粗車至 99mm S=（0.30.5） mm/r 選 s=0.4 mm/r V=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 L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+3+2+5=42.5mm t0=（ L/sn ） i =（42.5/0.4 8.6）2=24.72s（0.4min） 半精鏜至 97.8mm S=（0.30.5） mm/r 選 s=0.3 mm/r V=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 L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+1+1+5=39.5mm t0=（ L/sn ） i =（39.5/0.3 2.5）1=52.7s（0.88min） 精車至 97mm S=（0.30.5） mm/r 選 s=0.3 mm/r 12 V=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=39.5mm t0=（ L/sn ） i =（39.5/0.3 2.5）1=52.7s（0.88min） 倒角 1.545 S=（0.150.25） mm/r 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）w10v0.3d452sn 按機床選取 nw=120r/min（2 r/s） l=0.75， l1=0.4 tm=（l+ l1）/nw s= （0.75+0.4）/（20.2）=2.87min（172.5s） 工序： 切斷 選用鋸片銑刀，D=175mm（8-38） ，齒數(shù)（838） S=（0.030.04） mm/r 選 s=0.03 mm/r v=34m/min（ 0.57m/s） ， =2.412r/s（144r/min）w10v0.57d34sn 實際切削速度為 =0.59m/s（35m/min ）.1752.00v 13 l1=6 ， l2=4mm Sm= SzZn=0.03402.5=3mm =49s（0.82min）1208364lts 14 第二章 夾具設計 2.1 機床夾具概論 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，故機床夾具設計在企業(yè)的產(chǎn)品設計和制造以及生產(chǎn)技術準備中占 有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。 2.1.1 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，故機床夾具設計在企業(yè)的產(chǎn)品設計和制造以及生產(chǎn)技術準備中占 有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。 2.1.2 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。 2.2 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。 2.2.1 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 15 落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2.2.2 機床夾具的特殊功能 （1）對刀 調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 其進行鉆削。導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 有導向功能。 2.3 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，應該與不同的側重點。夾具設計時應綜合考慮加工的技術要求， 以達到預期的效果。 （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 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）保證工藝紀律 在生產(chǎn)過程中使用夾具，可確保生產(chǎn)周期、生產(chǎn)調度等工 藝秩序。例如，夾具設計往往也是工程技術人員解決高難度零件加工的主要工 藝手段之一。 （6）擴大機床工藝范圍 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雜的成形面。 2.4 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 16 件、夾緊裝置、導向對刀元件、連接元件、 裝置和元件、夾具體。 2.5 夾具設計的基本要求 （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； 2.6 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。 2.7 機床夾具的設計特點和設計要求 2.7.1 機床夾具的設計特點 機床夾具設計與其它裝備設計比較，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。 17 2.7.2 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)濟性要求。 2.8 夾具設計方法和步驟 2.8.1 研究原始資料，明確設計任務 本次是 CA6140 車床開合螺母銑斷，根據(jù)任務說明書，采用搖臂鉆床和臥 式銑床，所以，夾具是安裝在工件臺上的。 2.8.2 夾具結構和方案的設計 本夾具主要用于銑斷，并且銑開的表面與 52 的孔有一定的公差要求，又在 加工本道工序時， 的孔已經(jīng)進行了加工，因此，在本道工序中主要考慮20m 加工面與 52 孔之間的要求，其次是考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量， 降低勞動強度。 18 2.8.3 夾具設計方案提出 圖 2.1 方案一 19 圖 2.2 夾具方案二 2.8.4 夾具設計方案確定 選擇方案二；方案二在方案一上增加了四處改動： （1）改 U 盤槽：使彎頭壓板可與平動，卸載工件時，只需擰松螺母，就可移動 彎頭壓板； （2）加長彎頭壓板：方案一的彎頭壓板壓在工件上的厚度太小，會出現(xiàn)壓緊又 （3）自動松掉的情況； 增加支承板：方案一未加支承板，一旦工作臺表現(xiàn)磨損，就需換掉整個夾 具，方案二只要更換支承板即可； （4）加大通孔直徑：使調節(jié)支承螺桿不會卡死在通孔里 20 2.9 鉆削力及夾緊力計算 2.9.1 切削力及夾緊力的計算 刀具：高速鋼細齒圓鋸片銑刀 直徑 齒數(shù) Z=50 又由切削160odm 手冊表 3.28 中的公式：FFxyupzenwoCafZdq 其中： 301.0 x.65Fy0.83FuFw0.83Fq Z=50 160om4pm2ea2/zfmz 所以 F=63.5N 水平分力： 1.63.519.HFN 垂直分力； 0V 又在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) 1234K 其中 K1 為基本安全系數(shù) 1.5 K2 為加工性質系數(shù) 1.2 K3 刀具鈍化系數(shù) 1.2 K4 為切削特點系數(shù)（斷續(xù)切削）1.2 所以 F =KFH=69.9x1.5x1.2x1.2x1.2=181.2N 為了克服水平方向的力，實際的夾緊力為 N（f1+f2）= KFH 其中 f1 為螺母與螺桿間的摩擦系數(shù) f2 為工件與螺桿頭（或壓板）間的摩擦系數(shù) 又查得 f 1 和 f2 為 1.6 則 12HKFNf 所以 8.5601N 又選擇的螺旋夾緊機構的基本尺寸如下（根據(jù)機床夾具設計 第三版表 1-2-20、1-2-21、1-2-22、1-2-23 查得： r=0 2Mm1p5.67zrm136a0 tg L=120mm Q=30N2950 0.15 則 可以提供的夾緊力為： 21 12()zQLwrtga 所以 = =3140Nw12035.67(95)tg 又由機床夾具設計 第三版表 1-2-24 查得 當螺紋的公稱直徑為 12mm 時 ，螺栓許用的夾緊力為 5690N 由以上的數(shù)據(jù)可知：所選的螺旋機構提供的夾緊力大于所需的，且滿足螺 栓的許用夾緊力，故本夾具可以安全工作。 2.9.2 定位誤差分析 1）定位元件尺寸及公差的確定 本夾具的定位元件為一圓柱銷和一菱形 銷，其參數(shù)由（機床夾具設計手冊圖 5-3 及其表選 兩定位銷的尺寸及公 差為： （定位銷的公差取 h8） 。 0.32m 2）零件圖樣規(guī)定 的孔的中心線與 孔的中心線的長度誤差20 50m 為 0.2mm， 孔中的定位銷與夾具體的垂直度誤差為 0.05 ， ，此項技 術要求應由定位銷寬配合中的側向間隙保證。已知 的寬為 ，2 0.21m 定位銷為 （定位銷的公差取 h8） ，則 一個定位銷與一個孔的定位誤 0.3 差為： max.21(.03)/2.07bm 此處引起零件的定位誤差為 <0.2mm2.054x 故最大側向間隙能滿足零件的精度要求。 （2）計算 定位銷的中心線與夾具體垂直度誤差20 定位銷的寬度為 夾具體表面的粗糙度 0.3 1.6aRum 故 mmmax.16().60.5 所以最大垂直度誤差能滿足零件精度要求 2.9.3 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，首先要考慮到能保證零件的加工精度，其次是 要提高勞動生產(chǎn)率。為此，應先考慮所設計的夾具體與零件在夾具上的定位， 在本道工序中，由于零件的底面的定位是用的夾具體，所以其表面粗糙度要求 應比較高，視為關鍵面。又本道工序是銑斷，其切削力不大，故在設計夾具時 應考慮夾具的簡單及利用常用的一些零件。為了提高生產(chǎn)率，可以考慮同時裝 22 夾幾個零件，并且用了活動杠桿使操作更加節(jié)省時間。可以同時裝夾四個零件， 提高了生產(chǎn)率。 夾具上裝有對刀塊，可以使夾具在一批零件加工之前很好的對刀；同時， 夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置， 以利于銑削加工。 23 第三章 夾具總圖的繪制 一、 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； 二、 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； 三、繪圖的順序：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； 四、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； 五、確定并標注有尺寸和夾具技術要求。 圖 3.1 開合螺母工件圖 24 圖 3.2 銑夾具體 圖 3.3 銑夾具裝配圖 25 圖 3.4 proe 裝配圖 1 圖 3.5 proe 裝配圖 2 26 結 論 參考文獻 1 機械制造工藝設計手冊 哈爾濱工業(yè)大學出版社 王紹俊。 2 金屬機械加工工藝人員手冊 上海科學技術出版社 金屬機械加工工藝 人員手冊修訂組。 3 機械加工工藝手冊 機械工業(yè)出版社 孟少農(nóng)主編。 4 機床夾具設計手冊 上海科學技術出版社 王光斗 王春福主編。 5 機械加工工藝辭典 學苑出版社 王俊俏主編。 6 機械制造工藝學課程設計指導書 哈爾濱工業(yè)大學出版社 趙家齊編。 7 機床夾具設計 中國鐵道出版社 王秀倫、 邊文義、 張運祥。 27 致 謝