CA6140拨叉零件工艺及工装设计Word下载.docx

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四、毕业设计（论文）进度计划

起迄日期

工作内容

备注

04.18-04.23

04.23-05.04

05.05-05.20

1、工艺方案的确定。

2、机械加工工艺卡片完成。

3、零件图、毛呸图的完成。

1、工序卡片的完成。

2、书写说明书。

3、计算切削工时。

1、查夹具手册，设计夹具。

2、画夹具装配图。

3、画夹具零件图。

4、完成装配图实体。

5、检查修改，完成打印。

一．序言…………………………………………………………5

二．夹具的概述…………………………………………………6

2.1夹具的现状几生产对其提出新的要求

2.2现代夹具的发展发向

2.3机床夹具及其功用

2.4机床夹具在机械加工中的作用

2.5机床夹具组成和分类

2.6机床夹具的分类

2.7机床夹具设计特点

2.8机床夹具的设计要求

三．零件的分析…………………………………………………14

3.1零件的工艺分析

四．工艺规程设计……………………………………………14

4.1确定毛坯的制造形式

4.2基面的选择

4.3制定工艺路线

4.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

4.5确定切削用量及基本工时

五．夹具设计………………………………………………27

5.1定位基准的选择

5.2定位误差分析

5.3切削力及夹紧力计算

毕业小结……………………………………………………33

参考文献……………………………………………………33

一、序言

毕业设计在我们学完大学的全部基础课、技术基础课之后进行的，这是我们在进行毕业设计对所学各课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。

另外在做完这次毕业设计之后，我得到一次在毕业工作前的综合性训练，我在想我能在下面几方面得到锻炼：

（1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以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的定位，夹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。

（2）提高结构设计能力。

通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。

（3）学会使用手册以及图表资料。

掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。

就我个人而言，我希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打一个良好的基础。

由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！

二、机床夹具概述

夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。

第一阶段表现为夹具与人的结合。

在工业发展初期。

机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；

第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。

夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；

第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。

这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。

2.1夹具的现状几生产对其提出新的要求

现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，尽管国际生产研究协会的统计表明中不批，多品种生产的工件已占工件种类数的85%左右。

然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有只能感等生产的能力工厂中约拥有13000~15000套专用夹具。

另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有15%左右，特别最近年来柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC），加工中心（MC）和成组加工（GT）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。

综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求；

（1）、能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期；

（2）、能装夹一组相似性特征的工件；

（3）、适用于精密加工的高精度的机床；

（4）、适用于各种现代化制造技术的新型技术；

（5）、采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率。

2.2现代夹具的发展发向

现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：

1．精密化

随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高

对其精度要求。

精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度可达正负0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5um，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆读可达0.2~0.5um。

2．高效化

高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：

自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。

例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高了5倍左右；

而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。

3．柔性化

夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调

组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。

工艺的可变因素主要有：

工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：

组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。

4．标准化

夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和不见的形成：

舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：

夹具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。

目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：

GB2148~2249-80，GB2262~2269-80以及通用夹具标准，组合夹具标准等。

夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。

2.3机床夹具及其功用

2.3.1机床夹具

夹具是一种装夹工件的一种工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工，热处理装配，焊接和检测等工艺过程中。

在金属切削机床工件是使用的夹具称为机床夹具，在现代生产过程中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度，劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具的设计在企业产品设计和制造以及生产技术装备中占有极其主要的地位。

机床夹具设计是一项重要的技术工件。

2.3.2机床夹具的功能

在机床上应用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。

1.机床夹具的主要功能

机床夹具的主要功能是装夹工件，使工件装夹中的定位和夹紧。

（1）、定位

确定工件在夹具中占有正确的位置的过程，定位是通过工件定位基准而与夹具定位元件的定位面接触成配合实现的正的定位可以保证加工面的尺寸和位置的精度要求。

（2）.夹紧

工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不错的操作。

由于工件在加工时，受到各种力的作用若不将其固定，则工件会松动、脱离，因此夹紧为工件提高了安全和可靠的加工条件。

2．机床夹具的特殊功能

机床夹具的特殊功能主要是对刀与导向。

1）、对刀

调整刀具切削相对工件或夹具的正确位置如铣床夹具中饿对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。

2）、导向

如铣床夹具中的钻模板与钻套，能迅速的确定钻头的位置，并引导其进行钻削，导向元件制成模板形成故钻床夹具长称为钻模、镗床夹具（镗模）也是具有导向的功能的。

在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有一些六个方面，然而在不同的生产条件下，应该有不同的侧重点。

夹具设计时应该综合考虑加工的技术要求，生产成本个工人操作方面的要求以达到预期的效果。

（1）、保证加工精度

用夹具装夹工件时，能稳定的保证加工精度，并减少对其他工作条件的依赖性，故在精密加工中广泛的使用该夹具，并且它还是全面质量管理的一个重要环节。

（2）、提高劳动生产率

使用夹具是否能使工件迅速的定位很夹紧并能够显著的缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。

（3）、改善工人的劳动条件

用夹具装夹工件方便、省力、安全。

当采用气压、液压等装夹工件时，可家少工人的劳动强度保证生产安全。

（4）、保证工艺纪律

在生产过程中使用夹具可确保生产周期，生产强度等工艺秩序。

例如：

夹具设计也是工程技术人员解决高难度零件的主要手段之一。

（5）、降低生产成本

在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显降低生产成本。

（6）、扩大机床工艺范围

这是生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施，如车床上的拉削，钻孔加工等，也可用夹具装夹的加工较复杂的成型面。

（1）、系统元件

（2）、夹紧元件

（3）、夹具体

（4）、连接元件

（5）、对刀与导向装置

（6）、其他元件或装置

一．机床夹具的基本组成部分

虽然各类机床夹具的结构有所不同但按主要功能加以分析。

机床夹具的基本组成部分是定位元件，夹紧装置和夹具体三个部分，这也好似夹具体的主要内容。

1.定位元件

定位元件是夹具的主要功能元件之一，通常当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就确定了。

2.夹紧装置也是夹具的主要元件之一，一般铰链压板、螺钉、夹紧装置等。

3.夹具体

通常夹具作为铸件的结构、锻件结构、焊接结构，形状有回转体形和底座等多种定位元件，夹紧装置等分布在夹具体不同的位置上。

二、几夹具的其他组成部分

为满足夹具的饿其他功能要求，各种夹具好要设计其他的元件个装置。

1.连接元件

根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装。

连接常有的两种方式：

一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上，连接元件用于确定夹具本身在机床上的位置。

2.对刀与导向装置

对刀装置常见在铣床夹具中，用以对刀块

调铣刀对刀前的位置，对刀时，铣刀不能与对刀块直接相连，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀块工作表面。

导向装置钻模板、钻套、镗模的镗模支架。

镗套，它们能确定刀具的位置，并引导刀具进行切削。

3.其他元件和装置

根据加工的需要，有些夹具分别采用分度装夹，

靠模装置上下料加工工艺机器人等。

1、按夹具的通用特性分类

这是一种基本的分类方法，主要反应夹具在不同生产类型中的通用特性，故也是选择夹具主要依据。

目前，我国常用的夹具有通用夹具、专用夹具和自动化生产夹具等五大类。

（1）、通用夹具

通用夹具是指结构、尺寸已规格化，具有一定通用性的夹具、如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。

其特点是使用性强，不需调整或稍加调整就可以装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件，这类夹具以商品化，且成为机床附件，采用这种夹具可减少生产周期，减少夹具品种从而降低生产成本，其缺点是夹具的精度不高，生产效率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故使用与单件小批量生产中。

（2）、专用夹具

专用夹具是针对一个工序的要求而专门设计和制造夹具，其特点是针对性极强，没有通用性，在产品相对稳定批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较长，随着现代多品种中小批量的发展专用夹具在专用性和经济性等方面已多生许多问题。

（3）、可调夹具

可调夹具是针对通用夹具专用夹具的缺陷而发展起来的异类新型夹具对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。

它一般又称为通用可调夹具和成组夹具两种，前者的通用范围比通用夹具更大，后者则是一种可调夹具，它按成组原理设计并能加工一组相似零件，故在多品种中，中小批生产中上午有较好的经济效应。

（4）、组合夹具

组合夹具是一种模块化的夹具，标准的模块元件有较高的精度和耐磨性，可组装成各种夹具夹具用具既可拆除，留用组装新的夹具，由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并且有可减少专用家句数量的优点，因此、组合夹具在单件中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具，组合夹具也已商品化。

（5）、自动化生产专用夹具

自动化生产专用夹具主要分为线夹具和数控机床专用夹具两大类，自动线夹具有两种：

一种是固定完成夹具，一种是随行夹具，数控机床夹具还包括加工中心夹具和柔性制造系统专用夹具，随着制造的现代化，在企业中数控机床的夹具比例正在增加，得以满足数控机床的加工要求，数控几传呼的典型结构是平装夹具，它是利用标准的模块组装的夹具。

2、按夹具使用的机床分类

这是专用夹具设计使用的分类方法，如车床、铣床、刨床、钻床、数控车床等夹具。

设计专用夹具时机床的类别、组别、型别主要参数均以确定。

它们不同点是机床切削成型运动不同、故夹具与机床的连接方式不同它们的加工精度要求也各不相同。

1.4、机床夹具的设计特点和要求

1、用加剧装夹工件的优点如下：

1）、所保证加工精度用夹具装夹工件时工件相对刀具及机床的位置由夹具保证不受工人技术的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。

2）、提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速工件不需划线找正，可显著的减少辅助工时，提高劳动生产率，工件在夹具装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率，可使用多工位夹具，并可采用高小夹紧机构，进一步提高劳动生产率。

3）、能扩大机床的使用范围

4）、能降低成本在批量生产后使用夹具后，由于劳动生产率的提高，使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显的降低了成本夹具制造成本分摊在一批工件上，没个工件制造的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本，元件批量越大使用夹具所取得的经济效应就越大。

5）、改善工人的劳动条件用夹具装夹工件方便、省力、安全。

当采用气动、液动等夹紧装置时可减少工人的劳动强度，保证安全生产延长工人的操作寿命，提高企业整体的技术水平。

2．7机床夹具设计特点

机床夹具设计与其他装备设计比较有较大的差别，主要表现在以下五个方面：

（1）、要有较短的设计和制造周期，一般没有条件对夹具进行原理性实验和复杂的计算工作；

（2）、夹具的精度一般比工件的精度变了三倍；

（3）、夹具在一般情况下是单体制造的，重复制造的机会通常要求夹具在投产时一次成功。

（4）、夹具和操作工人的关系非常的密切，要求夹具与生产条件和操作密切结合。

（5）、夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少，设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺要求。

2.8机床夹具的设计要求

设计夹具时，应满足下列四项基本要求

（1）、保证工件的加工精度即在机械加工工艺系统中，夹具在满足以下三项要求，工件在夹具中的定位，夹具在机床上的位置，刀具的正确位置。

（2）、保证工人的造作安全；

（3）、达到加工的造作生产率要求

（4）、满足夹具一定的使用寿命和经济效应

三、零件的分析

该零件两个面都没有尺寸精度的要求，也无粗糙度的要求。

￠25的孔的粗糙度值要求1.6，需要精加工。

因是大批量生产，所以需用钻削。

保证其加工精度。

下面的叉口有3.2的粗糙度的要求，所以采用先粗铣再精铣来满足精度的要求，同时保证￠25的孔和叉口的垂直度。

同时该零件上还需加工40×

16的槽，其粗糙度值为6.3，所以一次铣销即可。

但同时要满足该槽与￠25的孔的垂直度。

四、工艺规程设计

4.1确定毛坯的制造形式

根据《机械制造工艺设计简明手册》（机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编）零件材料为HT200，采用铸造。

根据《机械加工工艺师手册》（机械工业出版出版社、杨叔子主编），得知大批量生产的铸造方法有两种金属模机械砂型铸造和压铸，由于压铸的设备太昂贵，根据手册数据采用铸造精度较高的金属型铸造。

4.2基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

（1）粗基准的选择。

因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择Φ40mm圆一个端面作为粗基准加工另一个端面。

再加一个钩形压板和一个V形块限制自由度，达到完全定位。

（2）精基准的选择。

主要因该考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。

4.3制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等级等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领已确定为大批生产的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

工艺路线方案一：

工序Ⅰ：

钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。

以Φ40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。

工序Ⅱ：

铣φ55的叉口及上、下端面。

利用Φ25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。

工序Ⅲ：

粗、精铣

的叉口的内圆面。

工序Ⅳ：

粗铣35×

3的上表面。

以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序Ⅴ：

精铣35×

工序Ⅵ：

粗铣40×

16的槽，以Φ25的孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序Ⅶ：

切断φ55的叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序Ⅷ　检验。

工艺路线方案二：

工序Ⅰ：

切断φ55叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

：

以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺卡片”。

以上加工方案大致看来是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，主要表现在φ25的孔及其16的槽和φ55的端面加工要求上,以上三者之间具有位置精度要求。

图样规定：

先钻

mm的孔。

由此可以看出：

先钻φ25的孔，再由它定位加工φ55的内圆面及端面，保证φ25的孔与φ55的叉口的端面相垂直。

因此，加工以钻φ25的孔为准。

为了在加工时的装夹方便，因此将切断放在最后比较合适。

为了避免造成一定的加工误差；

通过分析可以比较工艺路线方案一最为合理。

具体方案如下：

零件材料为HT200，硬度170~220HBS，毛坯重量约1.12kg。

根据《机械加工工艺师手册》（以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社、杨叔子主编）知生产类型为大批生产，采用金属模铸造毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1、毛坯余量及尺寸的确定

毛坯余量及尺寸的确定主要是为了设计毛坯图样，从而为工件毛坯的制造作准备，该工序在这里不做详细说明，主要说明一下毛坯尺寸及相应公差的确定，以便毛坯制造者参考。

根据《机械加工工艺师手册》（以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社、杨叔子主编），结合加工表面的精度要求和工厂实际，要合理地处理好毛坯余量同机械加工工序余量之间的不足。

（1）粗铣φ55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。

该端面的表面粗糙度为3.2，所以先粗铣再精铣。

查《机械加工余量手册》（以下简称《余量手册》机械工业出版社、孙本序主编）中的表4-2成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。

MA为F。

再查表4-2查得加工余量为2.0mm。

由《工艺手册》表2.2-1至表2.2-4和《机械制造工艺与机床夹具》（机械工业出版出版社、刘守勇主编）中表1-15及工厂实际可得：

Z=2.0mm，公差值为T=1.6mm。

（2）加工35×

3的上表面的加工余量及公差。

同上方法得：

2Z=4.0，公差值为1.3mm。

（3）铣40×

16的槽的上表面的加工余量及公差。

2Z=4.0，公差值为1.6mm。

2、各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坏尺寸的确定

（1）钻φ25的孔加工余量及公差。

毛坯为实心，不冲出孔。

该孔的精度要求在IT7~IT9之间，参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：

查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生