夹具设计课程设计.docx

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夹具设计课程设计

文件排版存档编号：

[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

夹具设计课程设计

1.设计任务书

.概述

.设计的要求

.设计题目

2.加工零件的简介

.加工的零件图

.加工零件的结构特点

3.零件加工方案的选择

3.1.零件的工艺分析

.工艺方案的确定

3.2.1、确定毛坯的制造形式

3.2.2、基面的选择

3.2.3..制定工艺路线

3.2.4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

3.2.5、确立切削用量及基本工时

4.零件夹具方案的选择

拟定定位方案和选择定位元件

4.1.1.拟定定位方案

4.1.2选择定位元件

.确定夹具类型

5.夹紧方案的确定

.夹紧方案的选择

.夹紧力的估算

6.夹具的结构设计

7.夹具的使用说明

8.设计小结

参考文献

1.设计任务书

概述

在现代制造技术迅猛发展的今天，机床夹具无论在传统机床上还是在数控机床、加工中心上，仍是必不可少的重要工艺装备。

通过机床夹具设计，不仅可养综合运用已学知识的能力而且可以得到工程设计的初步训练。

.设计的要求

1.运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得的实际只是，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。

2.培养结构设计能力，掌握结构设计的方法和步骤

3.学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确的解决一个零件在加工中的加工基准的选择、定位、夹紧、加工方法选择以及合理安排工艺路线，保证零件的加工质量。

4.进一步培养机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本技能。

.设计题目

题目：

“拔叉（CA6140）”的夹具设计

内容：

铣直径为40mm上端面的立式铣床夹具设计

（1）零件图1张

（2）夹具总装图1张

（3）夹具主要零件图若干张（每个零件一张图）

（4）课程设计说明书1份

2.加工零件的简介

.加工的零件图

.加工零件的作用及结构特点

题所给的是CA6140车床上的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作用，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩。

零件上方的Φ20mm的孔与操作机构相连，下方的Ф50mm的半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速，两零件铸造为一体，加工时分开。

拔叉零件的结构不是很规范因此在机床上使用通用夹具很难加工，所以需要设计专用夹具。

3.定位方案的选择

3.1.零件的工艺分析

CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。

分述如下：

（1）、以φ22为中心的加工表面外直径为40mm的圆面

这一组加工表面包括：

φ22

的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。

下端有一个47的斜凸台。

这三个都没有高的位置度要求。

（2）、以φ55为中心的加工表面

这一组加工表面包括：

φ55

的孔，以及其上下两个端面。

这两组表面有一定的位置度要求,即φ55

的孔上下两个端面与φ22

的孔有垂直度要求。

由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组

.工艺规程设计

3.2.1、确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200。

考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。

3.2.2、基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。

（1）、粗基准的选择。

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。

而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。

根据这个基准选择原则，现选取φ22

孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个φ40作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。

（2）、精基准的选择。

主要应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，此处不再重复。

3.2.3..制定工艺路线

制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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：

工序一以φ40外圆为粗基准，夹紧零件，粗铣φ22孔下端面。

工序二以φ40外圆为粗基准，夹紧零件，半精铣φ22孔下端面。

工序三以φ40外圆为粗基准，夹紧零件，精铣φ22孔下端面。

工序四以φ22孔下端面为精基准，粗铣φ22孔上端面。

工序五以φ22孔下端面为精基准，半精铣φ22孔上端面

工序六以φ22孔下端面为精基准，精铣φ22孔上端面，使其表面粗糙度为。

工序六检查。

3.2.4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量2.2kg，生产类型大批量，铸造毛坯。

据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

（1）、外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ22，φ55端面）。

查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表～，取φ22，φ55端面长度余量均为（均为双边加工）

铣削加工余量为：

粗铣1mm

精铣0mm

3.2.5、确立切削用量及基本工时

工序一：

以φ40外圆为粗基准，粗铣φ22孔上下端面。

（1）、加工条件：

工件材料：

HT200,σb=HB=190~241,铸造。

加工要求：

粗铣φ22孔上下端面。

机床：

X6140卧式铣床。

刀具：

W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm。

选择刀具前角γo＝＋5后角αo＝8，副后角αo’=8，刀齿斜角λs=－10,主刃Kr=60,过渡刃Krε=30,副刃Kr’=5过渡刃宽bε=1mm。

（2）、切削用量

1）、铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）、每齿进给量机床功率为。

查《切削手册》f=~0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z。

3）、查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表，后刀面最大磨损为~1.5mm。

查《切削手册》表，寿命T=180min

4）、计算切削速度按《切削手册》，

算得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s

据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。

5）、校验机床功率查《切削手册》Pcc=,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。

故校验合格。

最终确定ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。

6）、计算基本工时

tm＝L/Vf=（32+80）/475=。

工序二精铣φ22孔上下端面。

（1）、加工条件

工件材料：

HT200,σb=HB=190~241,铸造。

加工要求：

精铣φ22上下端面。

机床：

X6140卧式铣床。

刀具：

W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm。

选择刀具前角γo＝＋5后角αo＝8，副后角αo’=8，刀齿斜角λs=－10,主刃Kr=60,过渡刃Krε=30,副刃Kr’=5过渡刃宽bε=1mm。

（2）、切削用量

1）、铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）、每齿进给量机床功率为。

查《切削手册》f=~0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z。

3）、查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表，后刀面最大磨损为~1.5mm。

查《切削手册》表，寿命T=180min

4）、计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s

据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。

5）、校验机床功率查《切削手册》Pcc=,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。

故校验合格。

最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。

6）、计算基本工时

tm＝L/Vf=（32+80）/475=。

4.零件夹具方案的选择

拟定定位方案和选择定位元件

4.1.1夹紧方案的选择

方案一：

一面两销定位方案可用方案比较：

定位方案：

一面两销定位，利用R12圆柱体一个端面限制3个自由度，R7孔内放短销限制2个自由度，再利用档销限制一个自由度，完全定位。

方案二：

91）下面为两种定位方案的图形;

方案

（一）

方案

（二）

（2）最终选定的方案是：

此方案使用加工时操作比较方便，且夹具简单，还有一定的通用性。

。

示意图如下：

4.1.2选择定位元件

如图是V型块

（一），它固定在夹具底座上，其v形面起固定零件的圆柱侧面的作用。

如图是V型块

（二），它用四个螺钉固定在垫片上，其v形面可以通过丝杆的运动，和固定的v形块一起，起固定和夹紧零件的作用。

.确定夹具类型

5.夹紧方案的确定

.夹具的结构设计

（1）夹具的组成:

两个V形块，固定用的螺栓，移动活动V形块及其组件（如手柄）。

（2）此道工序是要铣拨叉的Ф40mm的平面，所以夹具要确保工件在加工过程中不会左右移动、摆动，根据；零件的形状设计了两个V形块夹紧的方案用两个V形块从工件的两边进行夹紧定位，两个V形块限制了5个自由度满足加工的要求，一个V形块通过螺栓固定，另外一个V形块和螺栓连接，螺栓和手柄连接，转动手柄就可以移动V形块夹紧工件

.夹紧力的估算

（1）V形块地夹紧力：

切削力的大小：

由公式

估算大小:

100N左右（水平方向上）,乘上安全系数

最后夹紧力大小设为：

W=××100=375N.

（2）螺栓的夹紧力：

螺栓必须为V形块提高375N的水平力。

F>=（K*W）/（f*z*i）i=1,z=4,取f为：

，k=则F>=761N

故4个螺栓每个的预紧力F>=761N

6.夹具的使用说明

此夹具主要有两个V形块及其固定和附件组成。

先安装要求把夹具安装好，通过调节移动V形块扩大间隙，然后放进工件，最后移动活动V形块加紧工件，就可以铣削上面的端面.

示意图如下：

7.设计小结

参考文献

[１]、徐嘉元，曾家驹主编《机械制造工艺学》机械工业出版社　

[2]、赵家齐：

《机械制造工艺学课程设计指导书》，机械工业出版社

[3]、李益民主编：

《机械制造工艺设计简明手册》，机械工业出版社

[4]、艾兴肖诗纲主编.《切削用量简明手册》.机械工业出版社,1994

[5]、浦林祥主编.《金属切削机床夹具设计手册》.机械工业出版社,1984

[6]、王启平主编《机床夹具设计》哈工大出版社

[7]、东北重型机械学院主编《机床夹具设计手册》上海科学技术出版社　

[8]、徐灏主编《机械设计手册》机械工业出版社　

[9]、《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》（教材）

[10]、孙丽媛主编，《机械制造工艺及专用夹具设计指导》，冶金工业出版社2002

[11]、《机械零件设计手册》

[12]、《机床夹具设计图册》

[13]、《几何量公差与检测》第五版甘永立主编上海科学技术出版社