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摘 要
撥叉的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器的性能和使用壽命。本次設(shè)計(jì)旨在提高CA6140車床撥叉的加工效率，由此我們首先對(duì)撥叉的結(jié)構(gòu)特征和工藝進(jìn)行了仔細(xì)的分析，然后確定了一套合理的加工方案，加工方案要求簡(jiǎn)單，操作方便，并能保證零件的加工質(zhì)量。在制定加工工藝規(guī)程的順序如下：
1分析零件；
2選擇毛坯；
3設(shè)計(jì)工藝規(guī)程：包括制定工藝路線，選擇基準(zhǔn)面等；
4工序設(shè)計(jì)：包括選擇機(jī)床，確定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，確定切削用量及計(jì)算基本工時(shí)等；
5編制工藝文件。
此外，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證加工質(zhì)量，需設(shè)計(jì)專用夾具，本次設(shè)計(jì)選擇了鉆25mm孔專用夾具設(shè)計(jì)，以滿足加工過(guò)程的需要。
關(guān)鍵詞：撥叉; 工藝規(guī)程; 夾具設(shè)計(jì)
Abstract
Dials the fork processing quality directly will affect the machine the performance and the service life. This design is for the purpose of enhancing the CA6140 Lathe machine Dials the fork the processing efficiency, first has carried on the careful analysis from this us to the Dials the fork structure characteristic and the craft, then had determined set of reasonable processings plans, the processing plan request are simple, the ease of operation, and can guarantee the components the processing quality. In formulation processing technological process order as follows:
1. analysis the components;
2. choices semifinished materials;
3.designs technological process: Including division Craft route, preferred orientation datum and so on;
4.working procedures designs: Including chooses the engine bed, the determination processing remainder, the computation working procedure size and its the Semifinished materials size, the determination cutting specifications and the computation man-hour and so on;
5. establishments technological document.
In addition, in order to enhance the labor productivity, reduces the labor intensity, guaranteed the processing quality, must design the unit clamp, this design chose the six working procedure to The mill breaks Catarmaran Special-purpose jig design, by satisfied the processing process the need.
Key words: Dials the fork; technological process; jig desin。
目 錄
摘要········································································Ⅰ
Abstract····································································Ⅱ
目錄·······································································Ⅲ
第1章 緒論································································1
第2章 概述································································2
2.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)方法················································································2
2.1.1 定位基準(zhǔn)的選擇························································································2
2.1.2 擬定零件加工工藝路線···············································································2
2.1.3 選擇設(shè)備及工藝裝備··················································································3
2.1.4 工藝方案和內(nèi)容的論證··············································································4
2.2 夾具設(shè)計(jì)概述·····································································································4
2.1.1 夾具夾緊裝置及夾具體的基本要求·······························································4
2.2.2 機(jī)床夾具功用····························································································6
2.2.3 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用·····································································6
2.2.4 機(jī)床夾具組成····························································································7
2.2.5 機(jī)床夾具的分類·························································································8
2.2.6 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要求················································································10
2.2.7 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向··········································································10
第3章 零件的分析·························································12
3.1 零件用途·········································································································12
3.2 零件的工藝分析·······························································································12
第4章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)·······················································13
4.1 確定毛坯的制造形式·························································································13
4.2 基準(zhǔn)的選擇······································································································13
4.3 制定工藝路線···································································································13
4.4 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定·········································································15
4.5 確立切削用量及基本用時(shí)··················································································16
第5章 專用夾具設(shè)計(jì)······················································33
參考文獻(xiàn)···································································36
附錄1:畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告·······················································37
附錄2:專業(yè)英語(yǔ)譯文·······················································42
附錄3:專業(yè)英語(yǔ)原文·······················································53
VI
第1章 緒論
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)力的發(fā)展，要求機(jī)械工業(yè)不斷提供先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，加之市場(chǎng)需求的變化多端，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，多品種、小批量生產(chǎn)的比例在提高。這樣，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，很不適應(yīng)新的生產(chǎn)特點(diǎn)。為了適應(yīng)機(jī)械工業(yè)又好又快發(fā)展的需要，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)也必須與時(shí)俱進(jìn)，要求企業(yè)的高級(jí)技能人才能不斷設(shè)計(jì)出構(gòu)思合理、結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確、工藝精良的夾具。所以，在大學(xué)畢業(yè)之前，選擇簡(jiǎn)單的夾具設(shè)計(jì)，希望通過(guò)此次設(shè)計(jì)，在過(guò)程中希望得到以下訓(xùn)練：
（1）運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)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(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。
（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過(guò)設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
（3）學(xué)會(huì)使用手冊(cè)以及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運(yùn)用。
（4）熟悉零件的工藝制定，和有關(guān)計(jì)算。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完大學(xué)的全部課程之后進(jìn)行的，畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)各課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)至關(guān)重要的一環(huán)。本設(shè)計(jì)就CA6140車床撥叉機(jī)械加工工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計(jì)中的專用夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于作者的能力有限，設(shè)計(jì)難免存在不足和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位老師給予指教，在此致謝！
第2章 概述
2.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
零件機(jī)械加工工藝過(guò)程是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的中心問(wèn)題。其內(nèi)容主要包括：選擇定位基準(zhǔn)、安排加工順序、確定各工序所用機(jī)床設(shè)備和工藝裝備等。
零件的結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)和生產(chǎn)批量將直接影響到所制定的工藝規(guī)程的具體內(nèi)容和詳細(xì)程度，這在制定工藝路線的各項(xiàng)內(nèi)容時(shí)必須隨時(shí)考慮到。
以上各方面與零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性有著密切的關(guān)系，“優(yōu)質(zhì)、崗產(chǎn)、低耗”原則必須在此化解中得到統(tǒng)一的解決。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮幾個(gè)方案，經(jīng)過(guò)分析比較，選擇出比較合理的方案。
2.1.1定位基準(zhǔn)的選擇
正確地選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工藝過(guò)程的一項(xiàng)重要內(nèi)容．也是保證零件加工精度的關(guān)鍵。
定位基準(zhǔn)分為精基準(zhǔn)、粗基準(zhǔn)及輔助基準(zhǔn)。在最初加工工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面做為定位基準(zhǔn)(粗基準(zhǔn))。在后續(xù)工序中，則使用已加工表面作為定位基準(zhǔn)(精基準(zhǔn))。為了使工件便于裝夾和易于獲得所需加工精度，可在工件上某部位作一輔助基準(zhǔn)，用以定位。
選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，既要考慮零件的整個(gè)加工工藝過(guò)程，又要考慮零件的特征、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及加工方法，根據(jù)粗、精基準(zhǔn)的選擇原則，合理選定零件加工過(guò)程中的定位基準(zhǔn)。
通常在制定工藝規(guī)程時(shí)，總是先考慮選擇怎樣的精基準(zhǔn)以保證達(dá)到精度要求并把各個(gè)表面加工出來(lái)，即先選擇零件表面最終加工所用精基準(zhǔn)和中間工序所用的精基準(zhǔn)，然后再考慮選擇合適的最初工序的粗基準(zhǔn)把精基準(zhǔn)面加工出來(lái)。
2.1.2擬定零件加工工藝路線
在零件分析中確定了各個(gè)表面的加工方法以后，安排加工順序就成了工藝路線擬定的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
通常機(jī)加工順序安排的原則可概括為十六個(gè)字：先粗后精、先主后次，先面后孔、基面先行。按照這個(gè)原則安排加工順序時(shí)可以考慮先主后次，將零件分析主要表面的加工次序作為工藝路線的主干進(jìn)行排序，即零件的主要表面先粗加工，再半精加工，最后是精加工，如果還有光整加工，可以放在工藝路線的末尾，次要表面穿插在主要表面加工順序之間；多個(gè)次要表面排序時(shí)，按照喝主要表面位置關(guān)系確定先后；平面加工安排在孔加工前；最前面的是粗基準(zhǔn)面的加工，最后面工序的可安排清洗、去毛刺及最終檢驗(yàn)。
對(duì)熱處理工序、中間檢驗(yàn)等輔助工序，以及一些次要工序等，在工藝方案中安排適當(dāng)?shù)奈恢?，防止遺漏。
對(duì)于工序集中與分散、加工階段劃分的選擇，主要表面粗、精加工階段要?jiǎng)澐珠_，如果主要表面和次要表面相互位置精度要求不高時(shí)，主要表面的加工盡量采取工序分散的原則，這樣有利于保證主要表面的加工質(zhì)量。
根據(jù)零件加工順序安排的一般原則及零件的特征，在擬定零件加工工藝路線時(shí)，各種工藝資料中介紹的各種典型零件在不同產(chǎn)量下的工藝路線（其中已經(jīng)包括了工藝順序、工序集中與分散和加工階段的劃分等內(nèi)容），以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)和工廠參觀時(shí)所了解到的現(xiàn)場(chǎng)工藝方案，皆可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。
2.1.3選擇設(shè)備及工藝裝備
設(shè)備（即機(jī)床）及工藝裝備（即刀具、夾具、量具、輔具）類型的選擇應(yīng)考慮下列因素：
1、零件的生產(chǎn)類型；
2、零件的材料；
3、零件的外形尺寸和加工表面尺寸；
4、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；
5、該工序的加工質(zhì)量要求以及生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等相適應(yīng)。
選擇時(shí)還應(yīng)充分考慮工廠的現(xiàn)有生產(chǎn)條件，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和工具。
設(shè)備及工藝裝備的選擇可參閱有關(guān)的工藝、機(jī)床和刀具、夾具、量具和輔具手冊(cè)。
2.1.4工藝方案和內(nèi)容的論證
根據(jù)設(shè)計(jì)零件的不同的特點(diǎn)，可有選擇地進(jìn)行以下幾方面的工藝論證：
1、對(duì)比較復(fù)雜的零件，可考慮兩個(gè)甚至更多的工藝方案進(jìn)行分析比較，擇優(yōu)而定，并在說(shuō)明書中論證其合理性。
2、當(dāng)零件的主要技術(shù)要求是通過(guò)兩個(gè)甚至更多個(gè)工序綜合加以保證時(shí)，應(yīng)對(duì)有關(guān)工序驚醒分析，并用工藝尺寸鏈方法加以計(jì)算，從而有根據(jù)地確定該主要技術(shù)要求得以保證。
3、對(duì)于影響零件主要技術(shù)要求且誤差因素較復(fù)雜的重要工序，需要分析論證如何保證該工序技術(shù)要求，從而明確提出對(duì)定位精度、夾具設(shè)計(jì)精度、工藝調(diào)整精度、機(jī)床和加工方法精度甚至刀具精度（若有影響）等方面的要求。
4、其它的在設(shè)計(jì)中需要應(yīng)加以論證分析的內(nèi)容。
2.2 夾具設(shè)計(jì)
夾具最早出現(xiàn)在1787年，至今經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結(jié)合。在工業(yè)發(fā)展初期。機(jī)械制造的精度較低，機(jī)械產(chǎn)品工件的制造質(zhì)量主要依賴勞動(dòng)者個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過(guò)程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機(jī)床、汽車、飛機(jī)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(dǎo)向（或?qū)Φ叮┰慕Y(jié)構(gòu)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(xué)技術(shù)的進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當(dāng)重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的緊密結(jié)合。
在機(jī)床制造企業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械加工、檢驗(yàn)、焊接、熱處理和裝配等冷熱加工工藝，都使用著大量的夾具，用以安裝對(duì)象，使之占有正確的加工位置。夾具在保證加工質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本等方面有著極其明顯的經(jīng)濟(jì)效益。因此，夾具是企業(yè)生產(chǎn)中的一種重要的工藝裝備。
2.2.1夾具夾緊裝置及夾具體的基本要求
為了確保工件的加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，對(duì)夾緊裝置提出“正、牢、簡(jiǎn)、快”的基本要求，如下
1）“正”就是在夾緊過(guò)程中應(yīng)保持工件原有的正確定位。
2）“牢”就是夾緊力要可靠、適當(dāng)，既要把工件壓緊夾牢，保證工件不位移、不抖動(dòng)；又不因?yàn)閵A緊力過(guò)大而使工件表面損傷或變形。
3）“簡(jiǎn)”就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性能好、容易制造。只有在生產(chǎn)批量較大的時(shí)候，才考慮相應(yīng)增加夾具夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度。
4）“快”就是夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、迅速、方便、省力。
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(yīng)市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，盡管國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明中不批，多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習(xí)慣采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個(gè)具有中等生產(chǎn)能力的工廠中約擁有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(shí)際磨損量只有15%左右，特別最近年來(lái)柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數(shù)控機(jī)床（NC），加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術(shù)被應(yīng)用和推廣，使中小批生產(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(duì)夾具提出了如下新的要求：
（1）能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；
（2）能裝夾一組相似性特征的工件；
（3）適用于精密加工的高精度的機(jī)床；
（4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù)；
（5）采用液壓汞站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，首先要合理選擇夾緊力的方向，再確定其著力點(diǎn)和大小，并確定夾緊力的傳遞方式和相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，最后選用或設(shè)計(jì)夾緊裝置的具體結(jié)構(gòu)，來(lái)保證實(shí)現(xiàn)上述基本要求。
對(duì)于夾具體的基本要求，如下：
1）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
2）力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸工件方便
3）要有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和實(shí)用性
4）結(jié)構(gòu)尺寸大小適當(dāng)且穩(wěn)定
5）排除切削問(wèn)題要解決
6）夾具在機(jī)床上安裝要穩(wěn)定、安全
2.2.2 機(jī)床夾具功用
機(jī)床夾具的主要功能如下：
1）保證加工質(zhì)量
使用機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工面與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。
2）提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本
使用夾具后可減少劃線、找正等輔助時(shí)間，且容易實(shí)現(xiàn)多件、多工位加工。
3）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍
在機(jī)床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。
4）減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全
采用專用夾具裝卸工件顯然比不用夾具方便、省力、安全、迅速。
2.2.3 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用
在機(jī)床上應(yīng)用夾具裝夾工件時(shí)，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1.機(jī)床夾具的主要功能
機(jī)床夾具的主要功能是裝夾工件，使工件裝夾中的定位和夾緊。
1）定位
確定工件在夾具中占有正確的位置的過(guò)程，定位是通過(guò)工件定位基準(zhǔn)而與夾具定位元件的定位面接觸成配合實(shí)現(xiàn)的正定位可以保證加工面的尺寸和位置的精度要求。
2）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錯(cuò)的操作。由于工件在加工時(shí)，受到各種力的作用若不將其固定，則工件會(huì)松動(dòng)、脫離，因此夾緊為工件提高了安全和可靠的加工條件。
2．機(jī)床夾具的特殊功能
機(jī)床夾具的特殊功能主要是對(duì)刀與導(dǎo)向。
1）對(duì)刀
調(diào)整刀具切削相對(duì)工件或夾具的正確位置如銑床夾具中餓對(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(dǎo)其進(jìn)行鉆削，導(dǎo)向元件制成模板形成故鉆床夾具長(zhǎng)稱為鉆模、鏜床夾具（鏜模）也是具有導(dǎo)向的功能的。
2.2.4 機(jī)床夾具組成
1．機(jī)床夾具的基本組成部分
雖然各類機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)有所不同但按主要功能加以分析。機(jī)床夾具的基本組成部分是定位元件，夾緊裝置和夾具體三個(gè)部分，這也好似夾具體的主要內(nèi)容。
1) 定位元件
定位元件是夾具的主要功能元件之一 ，通常當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面的形狀確定后，定位元件的結(jié)構(gòu)也就確定了。
2) 夾緊裝置也是夾具的主要元件之一，一般鉸鏈壓板、螺釘、夾緊裝置等。
3) 夾具體
通常夾具作為鑄件的結(jié)構(gòu)、鍛件結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座等多種定位元件，夾緊裝置等分布在夾具體不同的位置上。
2．夾具的其他組成部分
為滿足夾具的餓其他功能要求，各種夾具好要設(shè)計(jì)其他的元件個(gè)裝置。
1)連接元件
根據(jù)機(jī)床的工作特點(diǎn)，夾具在機(jī)床上的安裝。
連接常有的兩種方式：一種是安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，另一種是安裝在機(jī)床主軸上，連接元件用于確定夾具本身在機(jī)床上的位置。
2)對(duì)刀與導(dǎo)向裝置
對(duì)刀裝置常見在銑床夾具中，用以對(duì)刀塊
調(diào)銑刀對(duì)刀前的位置，對(duì)刀時(shí)，銑刀不能與對(duì)刀塊直接相連，以免碰傷銑刀的切削刃和對(duì)刀塊工作表面。
導(dǎo)向裝置鉆模板、鉆套、鏜模的鏜模支架。鏜套，它們能確定刀具的位置，并引導(dǎo)刀具進(jìn)行切削。
3)其他元件和裝置
根據(jù)加工的需要，有些夾具分別采用分度裝夾，例如靠模裝置上下料加工工藝機(jī)器人等。
2.2.5 機(jī)床夾具的分類
1.按夾具的通用特性分類
這是一種基本的分類方法，主要反應(yīng)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，故也是選擇夾具主要依據(jù)。目前，我國(guó)常用的夾具有通用夾具、專用夾具和自動(dòng)化生產(chǎn)夾具等五大類。
1）通用夾具
通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，具有一定通用性的夾具、如三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤、臺(tái)虎鉗、萬(wàn)能分度頭、頂尖、中心架、電磁吸盤等。其特點(diǎn)是使用性強(qiáng)，不需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件，這類夾具以商品化，且成為機(jī)床附件，采用這種夾具可減少生產(chǎn)周期，減少夾具品種從而降低生產(chǎn)成本，其缺點(diǎn)是夾具的精度不高，生產(chǎn)效率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故使用與單件小批量生產(chǎn)中。
2）專用夾具
專用夾具是針對(duì)一個(gè)工序的要求而專門設(shè)計(jì)和制造夾具，其特點(diǎn)是針對(duì)性極強(qiáng)，沒有通用性，在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定批量較大的生產(chǎn)中，常用各種專用夾具，可獲得較長(zhǎng)，隨著現(xiàn)代多品種中小批量的發(fā)展專用夾具在專用性和經(jīng)濟(jì)性等方面已多生許多問(wèn)題。
3）可調(diào)夾具
可調(diào)夾具是針對(duì)通用夾具專用夾具的缺陷而發(fā)展起來(lái)的異類新型夾具對(duì)不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來(lái)夾具上的個(gè)別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又稱為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種，前者的通用范圍比通用夾具更大，后者則是一種可調(diào)夾具，它按成組原理設(shè)計(jì)并能加工一組相似零件，故在多品種中，中小批生產(chǎn)中上午有較好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
4）組合夾具
組合夾具是一種模塊化的夾具，標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件有較高的精度和耐磨性，可組裝成各種夾具夾具用具既可拆除，留用組裝新的夾具，由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，并且有可減少專用家句數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)，因此、組合夾具在單件中小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具，組合夾具也已商品化。
5）自動(dòng)化生產(chǎn)專用夾具
自動(dòng)化生產(chǎn)專用夾具主要分為線夾具和數(shù)控機(jī)床專用夾具兩大類，自動(dòng)線夾具有兩種：一種是固定完成夾具，一種是隨行夾具，數(shù)控機(jī)床夾具還包括加工中心夾具和柔性制造系統(tǒng)專用夾具，隨著制造的現(xiàn)代化，在企業(yè)中數(shù)控機(jī)床的夾具比例正在增加，得以滿足數(shù)控機(jī)床的加工要求，數(shù)控幾傳呼的典型結(jié)構(gòu)是平裝夾具，它是利用標(biāo)準(zhǔn)的模塊組裝的夾具。
2.按夾具使用的機(jī)床分類
這是專用夾具設(shè)計(jì)使用的分類方法，如車床、銑床、刨床、鉆床、數(shù)控車床等夾具。設(shè)計(jì)專用夾具時(shí)機(jī)床的類別、組別、型別主要參數(shù)均以確定。它們不同點(diǎn)是機(jī)床切削成型運(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各不相同。
2.2.6 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)夾具時(shí)必須使工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、勞動(dòng)條件和經(jīng)濟(jì)效益等四方面達(dá)到辯證的統(tǒng)一。其中能穩(wěn)定地保證加工質(zhì)量是最基本的要求。為了提高生產(chǎn)率，夾具采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)裝置以及快速高效的夾緊裝置，以縮短輔助時(shí)間，這往往會(huì)增加夾具的制造成本，但當(dāng)工件的批量增加到一定規(guī)模時(shí)，因?yàn)閱渭墓r(shí)下降所獲得的經(jīng)濟(jì)效益將得到補(bǔ)償，從而降低工件的制造成本。因此所設(shè)計(jì)的夾具其復(fù)雜程度和工作效率必須與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，才能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。
但是，任何技術(shù)措施都會(huì)遇到某些特殊情況，故對(duì)以上四方面有時(shí)候也很側(cè)重。例如對(duì)于位置精度要求很高的工件加工，往往著眼于滿足加工精度要求；對(duì)于精度要求不高的而生產(chǎn)批量較大的工件，則需要著重考慮提高夾具的工效。
總之，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)該滿足以下幾個(gè)基本要求：
1）保證工件的加工精度 即在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，夾具在滿足以下三
個(gè)要求：工件在夾具中的定位，夾具在機(jī)床上的位置，刀具的正確位置。
2）保證工人的造作安全；
3）達(dá)到加工的造作生產(chǎn)率要求
4）滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)
2.2.7 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向
由于市場(chǎng)需求的變化多端以及機(jī)電產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期短，多品種、中小批量生產(chǎn)的比例在提高。為了適應(yīng)現(xiàn)代化機(jī)械工業(yè)向高、精、尖方向發(fā)展的需要，現(xiàn)代機(jī)床夾具也必須與時(shí)俱進(jìn)，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作和傳統(tǒng)的夾具結(jié)構(gòu)已經(jīng)不適應(yīng)新的生產(chǎn)特點(diǎn)，其發(fā)展方向主要表現(xiàn)為“四化”。
1.標(biāo)準(zhǔn)化
夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面，在制造典型夾具，結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)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形成：舍棄一些功能低劣的結(jié)構(gòu)，通用化方法包括：夾具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夾具的標(biāo)準(zhǔn)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(guó)已有夾具零件、部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及通用夾具標(biāo)準(zhǔn)，組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化也是夾具柔性化高效化的基礎(chǔ)，作為發(fā)展趨勢(shì)，，有利于夾具的專業(yè)化生產(chǎn)和有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
2.可調(diào)化、組合化
夾具的可調(diào)化、組合化即夾具的柔性化，它與機(jī)床的柔性化相似，它是通過(guò)調(diào)整組合等方式，以適應(yīng)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(diào)夾具、成組夾具、模塊夾具、數(shù)控夾具等，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，夾具的柔性化趨向?qū)⑹菉A具發(fā)展的主要方向。
3.精密化
隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必也相應(yīng)提高對(duì)其精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度可達(dá)正負(fù)0.1，用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm，又如用于軸承套圈磨削的電磁無(wú)心夾具，工件的圓度可達(dá)0.5μm。
4.高效自動(dòng)化
高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的機(jī)動(dòng)時(shí)的和輔助時(shí)的，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，常見的高效化夾具有：自動(dòng)化夾具、告訴化夾具、具有夾緊動(dòng)力模塊的夾具等。例如使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，可使工件效率比普通虎鉗提高了5倍左右；而高速卡盤則可保證卡爪在轉(zhuǎn)速9000r/min的條件下能正常夾緊工件，使切削速度大幅度提高。
第3章 零件的分析
3.1 零件用途
題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件的φ25孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，?55半圓孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開。
3.2 零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削。該零件兩個(gè)面都沒有尺寸精度的要求，也無(wú)粗糙度的要求。以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
1．小頭孔?250+0.023（內(nèi)表面粗糙度要求為1.6）；
2．大頭半圓孔?550+0.4（內(nèi)表面粗糙度要求為3.2）及其端面（A、B面）（粗糙度要求為3.2）；
3．40X16×8槽三個(gè)面（粗糙度要求為3.2）；
4. 40X16×8槽所在的底面（C面）（粗糙度要求為3.2）；
5．?40外圓斜面（35X3）（粗糙度要求為6.3）；
6. ?55大半圓銑斷斷口面（粗糙度要求為6.3）；
7．大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.1mm；槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.08m。
其中，?25孔的粗糙度要求為1.6，需要精加工，因?yàn)槭谴笈可a(chǎn)，所以采用鉆削以保證其加工精度；大半圓孔內(nèi)表面粗糙度要求為3.2，需要通過(guò)先粗鏜后精鏜實(shí)現(xiàn)；A、B、C面以及40X16X8槽可以通過(guò)粗——精銑加工；其他加工表面可以通過(guò)一次銑削加工。同時(shí)保證零件中的兩個(gè)垂直度要求。
第4章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
4.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，采用鑄造毛坯；根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)（第二版）》（機(jī)械工業(yè)出版社，王先逵主編）（以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》）表3.1-17～3.1-20，零件生產(chǎn)類型為成批制造，形狀比較簡(jiǎn)單，最大輪廓尺寸為317mm（兩件合鑄），故采用精度較高的金屬型鑄造方法。
4.2 基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇：本零件毛坯是金屬模鑄造成型，鑄件精度較高；粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。
精基準(zhǔn)選擇：用工序基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)重合，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差；為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循互為基準(zhǔn)原則反復(fù)加工各表面。
4.3 制定工藝路線
方案一：
工序Ⅰ：粗銑、精銑?55大圓下端面A面，以?40上端面D面為粗基準(zhǔn)；
工序Ⅱ：粗銑、精銑?55大圓上端面B面，以其下端面A面為定位基準(zhǔn)；
工序Ⅲ：鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸?25小孔，以?40外圓為定位基準(zhǔn)；
工序Ⅳ：粗鏜、精鏜?55大圓孔，以?25孔為定位基準(zhǔn)；
工序Ⅴ：粗銑?40外圓斜面，以?25孔為定位基準(zhǔn)；
工序Ⅵ：粗銑、精銑C面，以?25孔為定位基準(zhǔn)；
工序Ⅶ：粗、精銑40×16×8槽，以?25孔為定位基準(zhǔn)；
工序Ⅷ：銑斷；
工序Ⅸ：去毛刺；
工序Ⅹ：檢驗(yàn)
方案二：
工序Ⅰ：鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸?25孔，以?40外圓和其端面為基準(zhǔn)；
工序Ⅱ：粗銑、精銑?55上下端面，利用?25的孔作為定位基準(zhǔn)；
工序Ⅲ：粗銑、精銑?55大圓孔，粗銑?40外圓斜面，粗銑、精銑C面，利用?25的孔定位；
工序Ⅳ：粗銑40×16×8的槽，以?25的孔定位；
工序Ⅴ：銑斷；
工序Ⅵ：去毛刺；
工序Ⅶ：檢驗(yàn)。
方案分析：方案一工序相對(duì)比較分散，適合大批量生產(chǎn)，但是對(duì)廠房設(shè)備要求較高，對(duì)工人技術(shù)水平要求低一些；方案二工序比較集中，適合單件小批生產(chǎn)，使用通用設(shè)備，對(duì)生產(chǎn)條件要求較低，對(duì)工人技術(shù)水平要求比較高一些，因?yàn)樵摴に囈?guī)程針對(duì)成批生產(chǎn)，所以應(yīng)該針對(duì)此改進(jìn)；方案一符合“先面后孔”的一般原則，但是φ55的兩個(gè)端面相對(duì)較小，定位不可靠；方案二則先加工孔，因?yàn)樵谠摿慵懈目灼鸬街匾亩ㄎ蛔饔茫鶕?jù)“基準(zhǔn)先行”原則，這是合理的。另外，該零件的精度要求不高，出于成本和生產(chǎn)效率考慮，適合采用相對(duì)集中的工藝路線，并且不劃分加工階段，通過(guò)對(duì)比，最終確定最終工藝路線方案為：
工序Ⅰ：鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸?25小孔，用?40外圓及其端面為粗基準(zhǔn)；
工序Ⅱ：粗銑、精銑?55大圓下端面，以?25孔及其上端面做定位基準(zhǔn)；
工序Ⅲ：粗銑、精銑?55大圓上端面，以?25孔及?55孔下端面做定位基準(zhǔn)；
工序Ⅳ：半精鏜、精鏜?55大圓孔，以?25孔為精基準(zhǔn)；
工序Ⅴ：銑斷；
工序Ⅵ：粗銑?40外圓斜面，以?25孔和?55大圓下端面為定位基準(zhǔn)；
工序Ⅶ：粗銑、精銑30×40面，以?25孔為定位基準(zhǔn)；
工序Ⅷ：粗銑40×16×8槽，以?25孔為定位基準(zhǔn)；
工序Ⅸ：精銑40×16×8槽，以?25孔為定位基準(zhǔn)；
工序Ⅹ：去毛刺；
工序Ⅺ：檢驗(yàn)
4.4 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定
①求最大輪廓尺寸 兩件合鑄，最大輪廓尺寸為317mm。
②選取公差等級(jí)CT 由《手冊(cè)》表3.1-24，鑄造方法按照金屬型鑄造，材料按照灰鑄鐵，的公差等級(jí)范圍為8～10級(jí)，取為9級(jí)。
③求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件尺寸公差等級(jí)CT，由《手冊(cè)》表3.1-21選取鑄件各加工面尺寸公差，公差帶相對(duì)于基本尺寸對(duì)稱分布。
④求機(jī)械加工余量等級(jí) 由《手冊(cè)》3.1-26，鑄造方法按照金屬型，鑄件材料按照灰鑄鐵，得機(jī)械加工余量等級(jí)范圍為D～F級(jí)，取為E級(jí)。
⑤求RMA（要求的機(jī)械加工余量） 對(duì)所有加工表面取同一個(gè)數(shù)值，由《手冊(cè)》表3.1-27查最大輪廓尺寸為317mm、機(jī)械加工余量等級(jí)為E級(jí)，得RMA數(shù)值為1.4mm。
項(xiàng)目
基本尺寸/mm
公差等級(jí)CT
尺寸公差/mm
A面
82.5
9
2.2
B面
14.2
9
1.6
C面
25.3
9
1.7
?55內(nèi)圓
?51.2
9
2
⑥求毛坯基本尺寸R
內(nèi)孔?25通過(guò)鉆削得到，鑄成實(shí)心； ?40外圓斜面以及16×8槽通過(guò)銑削得到，不鑄成毛坯；A面單側(cè)加工，根據(jù)公式R=F+RMA+CT/2得，R=80+1.4+2.2/2=82.5mm；B面單側(cè)加工，根據(jù)公式R=F+RMA+CT/2得，R=12+1.4+1.6/2=14.2mm；C面為單側(cè)加工，根據(jù)公式R=F+RMA+CT/2得，R=23+1.4+1.7/2=25.3mm；?55內(nèi)圓孔屬于內(nèi)腔加工，根據(jù)公式
R=F-2RMA-CT/2得，R=55-2×1.4-2/2=51.2mm。
⑦繪制毛坯圖
4.5 確定切削用量及基本工時(shí)
1.確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下：
1）內(nèi)孔表面
加工表面
加工
內(nèi)容
加工
余量
精度等級(jí)
工序尺寸
表面
粗糙度
φ25小孔
鉆孔
23
IT11
?230+0.130
12.5
擴(kuò)孔
1.8
IT10
?24.80+0.084
6.3
粗鉸
0.14
IT9
?24.940+0.052
精鉸
0.06
IT7-8
?250+0.023
1.6
φ55大圓孔
鑄造
3.8
CT9
?51.2±1
12.5
半精鏜
2.8
IT13
?540+0.46
6.3
精鏜
1.0
IT12-13
?550+0.4
3.2
2）平面
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級(jí)
工序尺寸
表面
粗糙度
?55下端面
鑄造
2.5
CT9
82.5±1.1
12.5
粗銑
1.5
81
6.3
精銑
1.0
80
3.2
?55上端面
鑄造
2.2
CT9
14.2±0.8
12.5
粗銑
1.2
IT12
13-0.180
6.3
精銑
1.0
IT11-12
12-0.18-0.06
3.2
?40外圓斜面
粗銑
3
17
6.3
40X30面
鑄造
2.3
CT9
25.3-0.9+0.8
12.5
粗銑
1.3
IT13
24.0-0.330
6.3
精銑
1.0
IT12-13
23-0.30
3.2
40X16X8槽
粗銑
IT12
6.3
精銑
IT11-12
3.2
大圓斷口面
銑斷
6.3
2.確定切削用量及時(shí)間定額
工序Ⅰ：鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸?25小孔，用?40外圓及其端面為粗基準(zhǔn)；
1）加工條件
工件材料：灰鑄鐵HT200
加工要求：鉆?25的孔，其表面粗糙度值為Rz=1.6 μm；先鉆?23的孔在擴(kuò)?24.8的孔，再粗鉸?24.94孔，再精鉸?25孔。
機(jī)床：Z535立式鉆床（《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-64）。
刀具：?23麻花鉆，?24.8的擴(kuò)刀，鉸刀。
2）計(jì)算切削用量
（1）鉆?23的孔。
①進(jìn)給量
查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（吳拓，方瓊珊，機(jī)械工業(yè)出版社）P47表2-23鉆孔進(jìn)給量f為0.39~0.47 mm/r，由于零件在加工 23mm孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35mm/r，按機(jī)床取f=0.32mm/r。此工序采用?23的麻花鉆，所以進(jìn)給量f= 0.32mm/z。
② 鉆削速度
查《手冊(cè)》表3.4-8，切削速度計(jì)算公式為：
其中,cv=9.5，d0=23mm,zv=0.25，m=0.125，ap=9，xv=0，yv=0.55，f=0.32，查得修正系數(shù)：kTv=1.0，klv=0.85，ktv=1.0，故實(shí)際的切削速度：
n=1000vπd0=1000×19.8π×23=274.2r/min
按機(jī)床取n=275r/min
vc=π×23×2751000=19.9m/min
③ 檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率
扭矩：
M=CMd0zMfyMkM
其中，CM=0.206,d0=23mm,zM=2.0,f=0.32mm/r,yM=0.8,kM=1.0.
Mc=0.206×232.0×0.320.8×1.0=43.80N·m
即MC=43.80N·m
Z535立式鉆床參數(shù)Mm=245.25N·m
功率： P=Mv30d0
其中，M=43.80N·m，v=19.9m/min，d0=23mm。
Pc=1.23KW
Z535立式鉆床PE=2.8×0.81=2.27KW
由于Mc
Pm,故校驗(yàn)合格，最終確定ap=1.5mm,n=210rmin,vf=300mmmin,vc=65.9mmin,fz=0.14mm/z
⑥計(jì)算切削工時(shí)
tm=lw+l1+l2vf
其中 ，lw=75mm，vf=300mm/min，查《手冊(cè)》表2.1-101，得l1+ l2=15mm
tm=0.30min
（2）精銑至80mm
①確定切削深度ap
銑削余量為81-80=1mm，較小，故選擇ap=1mm一次走刀即可完成。
②粗銑時(shí)的進(jìn)給量
根據(jù)《手冊(cè)》表2.1-73，銑削進(jìn)給量為f=0.5~1.0mm/r，即af=0.06~0.13mm/z
③確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-148，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.5mm；由于銑刀直徑D=100mm，根據(jù)表5-149，銑刀壽命T=180min。
④計(jì)算銑削速度
銑削速度計(jì)算公式：v=Cvd0qvTmapxvafyvawuvzpvkv
其中，Cv=203,d0=100mm,qv=0.2,T=180min,m=0.32,ap=1mm,af=0.13mmz,aw=75mm,z=8,xv=0.15,yv=0.35,uv=0.2,pv=0,kv=kMv×kKv×kTv=0.88×0.8×1.2=0.85
則vc=71m/min
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速ns=1000vcπd0=226r/min
按機(jī)床選擇轉(zhuǎn)速n=210r/min，vfc=205mm/min
f=vfcn=205210=0.98mm/r
實(shí)際銑削速度vc=65.9m/min,fz=0.1mm/z
⑤校驗(yàn)機(jī)床
銑削力Fc=CFapxFafyFawuFd0qFnωFkFc，扭矩M=Fcd02000，銑削功率Pm=Fcv60000
其中，（表2.1-78）
CF=534,xF=0.9,yF=0.74,uF=1.0,qF=1.0,ωF=0,ap=1mm,af=0.1mm,aw=75mm,d0=100mm,n=210rmin,kFc=kMPm×kKv×kTv=1.07則Fc=78N，M=3.9N·m，Pm=0.086kW
主軸允許功率PE=3.4kW>Pm,故校驗(yàn)合格，最終確定ap=1mm,n=210rmin,vf=205mmmin,vc=65.9mmin,fz=0.1mm/z
⑥計(jì)算切削工時(shí)
tm=lw+l1+l2vf
其中 ，lw=75mm，vf=205mm/min，查手冊(cè)表2.1-101，得l1+ l2=15mm
tm=0.44min
工序Ⅲ：粗銑、精銑?55大圓上端面，以?55孔下端面做定位基準(zhǔn)；
1）加工條件
工件材料：灰鑄鐵HT200
加工要求：銑削?55上端面，其表面粗糙度值為Rz=3.2 μm；先粗銑后精銑；加工余量Z=2.2mm。
機(jī)床：X51立式