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拨叉夹具设计说明书解读
摘要
机床夹具是机械加工工艺系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备。
机床夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、生产率和生产成本以及工人的劳动强度等。
因此机床夹具设计是机械加工工艺准备中的一项重要工作。
在专用夹具的设计中，根据设计任务主要就拨叉的装用铣床和镗床夹具进行了设计，完成了对夹具用的定位件、导向件对刀件、导引件等夹具中用到的零件的设计，并用UG进行了三维建模和CAD二维制图。
夹具的设计，根据所设计出的工件外形及加工要求，设计出合适的夹具。
本文设计的夹具，基本上可以满足工程需要，本文使用的设计方法，也可为同类夹具的设计提供参考。
关键词：
铣床夹具镗床夹具UGCAD专用夹具拨叉
目录
摘要I
1设计任务1
1.1专用夹具的主要作用1
2零件的装夹3
2.1零件的工艺和精度分析3
2.2定位设计4
2.3对刀引导装置8
2.4夹紧方案8
3夹具加工精度分析10
3.1定位精度10
3.2对刀精度10
3.3安装精度10
3.4夹具精度10
总结11
参考文献12
1设计任务
1.1专用夹具的主要作用
1.工装夹具应具备足够的强度和刚度。
夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。
2.夹紧的可靠性。
夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。
既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。
3.夹具体应具有良好的加工精度和尺寸稳定性。
对于夹具体上用来安装定位元件、对刀（或导向元件）的工作表面，应提出相应的尺寸、几何公差以及粗糙度的具体要求，并作相应的热处理或时效处理。
4.有良好的结构工艺性和使用性。
5.力求结构简单，装卸方便。
在保证强度和刚度的前提下，极可能体积小、重量轻、以便于操作。
6.排屑方便。
7.夹具在机床上安装要稳定、可靠。
1.2设计任务简介
如图1-1所示，分别为车床变速拨叉的立体图和零件图。
本工序的任务是加工拨叉的拨叉脚的孔Φ55和深8mm的槽。
加工要求：
毛坯材料为HT200，Φ110x100，生产类型是大批生产，
加工条件：
加工机床为镗床、X6132.
图1-1车床变速拨叉的立体图和零件图
2零件的装夹
2.1零件的工艺和精度分析
1、制定工艺路线
按照“先基面后其他”“先主后次”“先粗后精”的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。
以粗基准拨叉头底面定位，加工精基准
孔和拨叉脚左端面→以
孔定位加工拨叉头侧面、槽端面、拨叉脚顶面和内表面→以拨叉脚左端面定位加工拨叉脚右端面、操纵槽内侧面和底面
表2-1工艺路线
工序号
工序名称
机床设备
刀具
装夹夹具
精度分析
1
铸件表面处理
钳工台
锤子、锉刀
2
退火
3
拨叉头端面，钻、镗、铰Φ25孔，车Φ25外端面
CA6140
外圆车刀、Φ24mm麻花钻，扩孔刀、Φ24.8mm，Φ25mm铰刀
拨叉头车夹具
车端面至加工精度要求
4
矫正拨叉脚
5
镗Φ55孔
镗床
双刃镗刀
拨叉脚镗夹具；（先拧紧U形压板，再固定滑柱，插上开口垫圈，拧紧螺母）
至加工精度要求
6
铣Φ55两端面
铣床
Φ125直齿三面铣刀，
铣夹具
保证两端面与Φ25中心线垂直度0.1
7
分割零件
铣床
铣端面至加工精度要求
8
铣槽
立式铣床
立铣刀
铣夹具；（先拧紧钩形压板，再固定滑柱，插上开口垫圈，拧紧螺母）
保证槽侧面与Φ25中心轴线垂直度0.08
9
去毛刺
钳工台
砂纸
10
热处理——拨叉脚两端面局部淬火
淬火机等
12
校正拨叉脚
钳工台
手挫
13
清洗
14
终检
百分表、卡尺等
2.2定位设计
2.2.1镗孔的定位方案
图2-1
方案一：
工件以Φ25孔作为主要定位基面，用一个短销和一个菱形销（分别和Φ25孔配合）和三个支承钉，限制六个自由度，为提高工件的装夹刚度，在另一端Φ25处加一辅助支撑。
方案一误差分析：
1）加工尺寸（
）的定位误差
由于定位基准为孔的轴线，所以定位基准和工序基准重合ΔB=0
由于存在间隙，Φ25g6（
）与孔Φ25H7（
）间隙配合。
定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差
△Y=（δD+δd+Xmin）/2=（0.023+0.009+0.007）/2=0.0215mm
则定位误差ΔD=ΔB+△Y=0.0215mm
由于△D＜1/3X0.1mm
所以，定位方案满足工件此项加工要求
方案二：
工件以Φ25孔作为主要定位基面，用一个短销和一个短菱形销限制三个自由度，两边分别用一个长条支撑板限制三个自由度，共限制六个自由度。
方案二误差分析：
1）加工尺寸（
）的定位误差
由于定位基准为孔的轴线，所以定位基准和工序基准重合ΔB=0
由于存在间隙，Φ25g6（
）与孔Φ25H7（
）间隙配合。
定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差
△Y=（δD+δd+Xmin）/2=（0.023+0.009+0.007）/2=0.0215mm
则定位误差ΔD=ΔB+△Y=0.0215mm
由于△D＜1/3X0.1mm
所以，定位方案满足工件此项加工要求。
[1]
比较以上两种方案：
方案一中虽然定位基准和设计基准重合，Φ55两端面要求保证和Φ25轴线的垂直度，但不利于工件的夹紧。
方案二中虽然过定位，但工件的加工工艺中，能较高的保证垂直度，过定位的影响小，在对工件施加加紧力时，工件的变形也小，且定位基准和工序基准重合。
综上所述，方案二较好
2.2.2铣槽的定位方案
图2-2定位方案一定位方案二
方案一：
用长销和支承钉限制工件五个自由度，另设置一防档销实现六点定位。
为提高工件的装夹刚度，在Φ25处加一辅助支承。
方案一误差分析：
1）加工尺寸（
和11）的定位误差
采用此定位方案，当以定位基准E面为基准时，定位基准与工序基准重合ΔB=0，基准位移误差Δy=0，因此定位误差ΔD1=0。
当以Φ25为定位基准时，定位基准和工序基准不重合，ΔB=0.15mm。
由于长销与定位孔之间存在最大配合间隙Xmax,
取长销配合长度为40mm，配合等级6级，IT=0.013直径为Φ25g6（
）与孔Φ25H7（
）间隙配合。
此定位误差ΔD1=0。
当以Φ25为定位基准时，定位基准和工序基准不重
Tan△a=Xmax/（2X40）=（0.020+0.023）/（2X40）=0.0005375
此处槽为8mm，所以基准位移误差
△Y=2X8Tan△a=2X8X0.0005375=0.0086mm
则定位误差ΔD2=ΔB+△Y=0.1586mm
在分析加工尺寸精度时，应计算误差影响大的定位误差ΔD2，此项误差略大于工件公差△k的1/3，需计算精度分析确定是否合理。
2）槽侧面与Φ25H7孔轴线垂直度的定位误差
由于定位基准和工序基准重合ΔB=0
由于孔轴配合存在最大配合间隙Xmax，所以存在基准位移误差。
定位基准可绕x轴产生两个方向的转动。
Tan△a=Xmax/（2X40）=（0.020+0.023）/（2X40）=0.0.0005375
此处槽为8mm，所以基准位移误差
△Y=2X8Tan△a=2X8X0.0005375=0.0086mm
则定位误差ΔD3=ΔB+△Y=0.0086mm
由于ΔD3＜1/3X0.08mm
所以，定位方案满足工件此项加工要求。
方案二：
工件以Φ25孔作为主要定位基面，用长销和长条支承板，共限制六个自由度，另设置一防转档销，同时也加一辅助支承。
方案二误差分析：
1）加工尺寸（
和11）的定位误差
采用此定位方案，当以定位基准E面为基准时，定位基准与工序基准重合ΔB=0，基准位移误差Δy=0，因此定位误差ΔD1=0。
当以Φ25为定位基准时，定位基准和工序基准不重合，ΔB=0.15mm。
由于长销与定位孔之间存在最大配合间隙Xmax,
取长销配合长度为40mm，配合等级6级，IT=0.013直径为Φ25g6（
）与孔Φ25H7（
）间隙配合。
Tan△a=Xmax/（2X40）=（0.020+0.023）/（2X40）=0.0005375
此处槽为8mm，所以基准位移误差
△Y=2X8Tan△a=2X8X0.0005375=0.0086mm
则定位误差ΔD2=ΔB+△Y=0.1586mm
在分析加工尺寸精度时，应计算误差影响大的定位误差ΔD2，此项误差略大于工件公差△k的1/3，需计算精度分析确定是否合理。
2）槽侧面与Φ25H7孔轴线垂直度的定位误差
由于定位基准和工序基准重合ΔB=0
由于孔轴配合存在最大配合间隙Xmax，所以存在基准位移误差。
定位基准可绕x轴产生两个方向的转动。
Tan△a=Xmax/（2X40）=（0.020+0.023）/（2X40）=0.0.0005375
此处槽为8mm，所以基准位移误差
△Y=2X8Tan△a=2X8X0.0005375=0.0086mm
则定位误差ΔD3=ΔB+△Y=0.0086mm
由于ΔD3＜1/3X0.08mm
所以，定位方案满足工件此项加工要求。
[2]
比较以上两种方案：
方案一中虽然定位基准和设计基准重合，槽的中心平面与Φ25孔轴线的垂直度要求以保证，当不利于工件的夹紧。
方案二中虽然过定位，但工件的加工工艺中，能较高的保证垂直度，过定位的影响小，在对工件施加加紧力时，工件的变形也小，且定位基准和工序基准重合。
综上所述，方案二较好
2.3对刀引导装置
2.3.1镗孔的对刀引导装置
镗床上采用镗套进行导向，本方案采用滚动旋转镗套，该镗套两轴承支撑距离远，尺寸大，导向精度高，多用于镗杆的后导向，即靠近机床主轴端。
该镗套与镗杆间采用间隙配合H6/g5，镗套与轴承外圈采用过渡配合N7/h6,轴承内圈与镗杆采用过盈配合H6/js5。
2.3.2铣槽的对刀引导装置
铣床上用对刀块进行对刀，用S为3mm或5mm的圆塞尺进行对刀，圆塞尺尺寸公差为h5。
2.4夹紧方案
镗孔夹紧方案：
先拧紧U形压板，再固定滑柱，插上开口垫圈，拧紧螺母
铣键的夹紧方案：
先拧紧钩形压板，再固定滑柱，插上开口垫圈，拧紧螺母
根据总体结构设计，结合钻床夹具的特点和第3章的内容，选择合理的夹紧装置。
布置夹紧装置见图
图2-3：
铣槽的夹紧方案图2-4：
镗孔的夹紧方案
3夹具加工精度分析
3.1定位精度
影响定位精度的尺寸和公差（SD）即工件与定位元件及定位元件之间的尺寸、公差。
3.2对刀精度
影响工件定位精度的尺寸和公差包括：
工件内孔与长销的配合尺寸Φ25和档销的位置尺寸
3.3安装精度
影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差（SA）即用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸，主要指夹具安装基面与机床主轴端的配合尺寸；对于铣床指夹具上定位键与机床工作台T型槽的配合尺寸；标注尺寸时通常以定位元件为基准；对于车磨类夹具主要指与机床主轴端的配合尺寸。
3.4夹具精度
影响夹具精度的尺寸和公差（SJ）即定位元件、对刀或者导向元件、分度装置及安装基面相互之间的尺寸、公差和位置公差。
总结
通过本次课程设计，对于工件在夹具中的定位及夹紧有了一个比较完整的概念而且对加工过程中精度的保持有了更深的理解。
同时，也培养了我表达，归纳总结的能力。
此外，通过此次设计我也更加明确了自己所学知识的用途，这为以后的学习指明了方向，让我在以后的学习中更加思路清晰，明确重点，从而向更好的方向努力。
同时在设计的整个过程中叶发现了自己的很多的缺点，眼高手低，细节问题注意程度不够，在处理关键的数据时往往要重复的计算好几遍，漏掉一个小数点就会导致数据偏差很大。
另外在设计的过程中叶培养了自己的合作能力，我们全组同学就积极投入到学习中去，完成各自的数据计算，基本草图的绘制，数据的简单处理，而且大家积极的同他人交流，讨论设计过程遇到的难题，一起去解决，这样就会是一个问题越分析越明朗，直到最后每个人都真正的明白理解，这种学习的方法也是值得借鉴的，在讨论中学习，而且这种由同学自己得到的东西，同学们记得会更加的深刻，另外在讨论学习过程中同学们之间的关系会更加密切，非常有利于增进同学之间的友谊。
在最后课程设计结束后，这不仅使我们将相关的知识掌握的更加牢固，我们更学到了一些技能以外的其他东西，领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深内切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，同学们所表现出来的积极向上勤奋好学的精神更值得我们在以后的学习生活中一直保持下去。
更重要的是通过本次课程设计使我明白了自己知识还比较欠缺，需要学习的东西好有很多，以前总认为自己掌握很好的东西，其实差的还很远，尤其是在机械这个大行业里面，学了那么一丁点的东西，根本拿不出手，要想真正的在这个行业中有所建树，付出是你必须的，而且是不遗余力的去努力，沉下心去学习。
最后感谢指导老师对我们的悉心指导以及各位同学的帮助，顺利的完成了本次的课程设计，努力的学习他们的优秀的品质，改正自己的缺点与不足，为以后的工作道路打下坚实的基础。
参考文献
[1]机床夹具设计与应用/李存霞，姬瑞海主编【M】——第六版——北京2001
[2]机床夹具设计与应用/李存霞，姬瑞海主编【M】——第第六版——北京2002.8
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