CA6140机床夹具设计课程设计.docx

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CA6140机床夹具设计课程设计

摘要

机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课、专业基础课以及专业课后进行的。

这是我们在进行毕业设计对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。

因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。

我这次设计的是拨叉84009，首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是拨叉84009。

了解了拨叉的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。

然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定拨叉的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。

就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。

关键词：

毕业设计，拨叉，工艺

Abstract

Machinofacturetechnologycurriculumdesignisthatwemimicallbasiccourses,technologybasiccourseandmajorparthavingcompleteduniversitybeinginprogressafterthespecializedcourse.Thisisthatwealwaysreviewforthegraduationpracticebeinginprogresstowhatbelearnedeverythoroughcomprehensivenessofcourse,bealsothatatheorycontactsactualtraining,itoccupiesimportantpositiontherefore,inouruniversityforthreeyearslife.

MydesignisBocha84,009,Firstofall,wemustfamiliarwiththeparts,subjecttothepartsisBocha84,009.Bochaunderstandingoftherole,followedinaccordancewiththenatureofpartsandcomponentsinthefaceofthemapontheroughnessofroughdeterminethesizeandmechanicalJiagongyuliang.Accordingtoanotherlocationandthenwesetthebenchmarkfinefirstbase,establishedafterthebenchmarkcrude,Bochafinalizingtheroadmapprocess,theenactmentoftheworkpiececlampingprogramme,todrawfixtureassembly.

Formepersonally,Ihopethatthroughthecurriculumdesignoftheirfuturewillbefurtherengagedintheworkofadaptivetraining,inthehopethattheirdesigncanexercisetheirownanalysis,problemsolving,theabilitytosearchinformation,theworklaidforthefutureAgoodfoundation.

Keywords：

graduationpractice，Bocha，process

一级标题用加黑四号宋体

二级标题用小四宋体

1设计任务

专用夹具的主要作用：

准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。

减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性，减少了加工时繁琐的操作，获得较高的生产率和加工精度。

夹具设计的基本要求：

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。

设计任务介绍：

该零件的零件图

图1-1CA6140车床拨叉零件图

生产类型：

中批量生产。

毛坯类型：

棒料：

75X80X40

零件的加工工艺流程

现要求设计第6和7道工序的专用钻床夹具和第8道工序的专用铣床夹具。

机床：

立钻Z525立式铣床X51

刀具：

φ8钻头铣刀为高速钢直齿三面刃铣刀

表1.1机械加工工艺过程

序号

加工方案

设备

工序1

铣端面先粗铣左右两端面，在精铣左端面

卧式铣床X60

工序

钻孔Ø20mm、扩花键底孔Ø22mm

六角车床C365L

工序3

内花键孔倒角1.07×15

普通车床C6140

工序4

拉花键孔

卧式拉床L6110

工序5

粗、精铣上、下表面

卧式铣床X62

工序6

钻2—M8孔，Ø5mm锥孔

立钻Z525

工序7

攻螺纹2—M8

立钻Z525

工序8

铣通槽18H11㎜

立式铣床X51

工序9

去毛刺

工序10

检查

2零件的装夹

2.1零件的工艺和精度分析

零件的工艺分析

CA6140拨叉（型号：

84009）共有3组加工表面：

（1）、零件两端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面为粗基准加工右端面，再以前端面为精基准加工左端面；

（2）、以花键中心线为基准的加工面：

这一组面包括Ф25H7的三齿方花键、Ф22H12的花键底孔、两端的2X15°倒角和距花键中心线为22mm的上顶面；

（3）、以工件右端面为基准的18H11mm的槽、上顶面的2-M8通孔和Ф5锥孔。

经上述分析可知，对于后两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。

精度分析

CA6140拨叉材料为灰铸铁HT200。

生产类型为大批量生产，毛坯为铸铁，精度为2级铸铁，大体尺寸确定，外表面加工面少，根据以上加工原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸及加工余量如下：

1.前后端面的加工余量

前端面有3

0.8mm的加工余量，足以把铸铁的硬质表面层切除。

前端面粗铣一次即可，加工余量3mm，工序基本尺寸为83mm,工序经济精度等级为IT11，公差值为0.22mm，表面粗糙度Ra5µm，上下偏差按“入体原则”确定（以后按照此原则确定）。

后端面粗铣一次，精铣一次，粗铣加工余量2.8mm,工序经济精度等级为IT11，公差值为0.22mm，精铣加工余量0.2mm,工序经济精度等级为IT7，公差值为0.035mm，表面粗糙度Ra3.2µm，工序基本尺寸为80mm。

2.矩形花键底孔

要求以矩形花键底孔的外径定心，故先钻中心孔，再扩，最后拉削，内孔尺寸为Ф22H12，见零件图，参照《金属加工工艺人员手册》表3-59确定孔加工余量的分配。

钻孔Ф20mm,工序经济精度等级为IT11，公差值为0.13mm。

扩孔Ф21mm,工序经济精度等级为IT10，公差值为0.084mm，粗糙度Ra,6.3µm。

拉花键花键孔要求以外径定心：

拉削时加工余量参照《金属加工工艺人员手册》取2Z=1mm。

3.顶面的加工余量

此工序分为两个工步，①粗铣顶面；②精铣顶面。

粗铣加工余量2.8mm,工序经济精度等级为IT11，公差值为0.22mm。

精铣加工余量0.2mm,工序经济精度等级为IT7，公差值为0.035mm，表面粗糙度Ra3.2µm。

4.18H11槽的加工余量

铣削的加工余量：

槽底面的铣削余量为50mm，槽侧面的铣削余量为17.9mm，工序经济精度等级为IT12，公差值为0.25mm，槽底面表面粗糙度Ra6.3µm。

磨削的加工余量：

槽侧面的磨削余量为0.5mm，工序经济精度等级为IT9，公差值为0.043mm，侧面粗糙度Ra3.2µm。

2.2定位设计

方案一：

钻Ф8螺纹孔的定位设计

1.根据零件图图1-1和工艺过程确定零件定位方案

（1）在本设计方案中，工序尺寸为73mm、15mm、20mm、M8，工序基准为工件的底面、左端面和后端面。

要满足加工要求理论限制的自由度为

、

、

和他们的转动。

（2）

根据工序基准选用工件已加工了的底面、左端面和后端面为主要定位基准。

结合第二章的内容，工件大端面用平面定位。

通过底面大端面定位限制3个自由度，后端面用小的支撑板限制2个自由度，左端面用一个支撑钉限制1个自由度，实际限制了工件的6个自由度。

图2-1方案一的定位方案

（3）该定位方案轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故没有基准不重合误差。

径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸没有基准不重合误差，即ΔB=0。

由于定位基面都经过粗精铣，故没有基准位移误差，即ΔY=0。

定位误差ΔD=ΔB+ΔY=0（2-1）

既不考虑定位误差。

对于M8而言，因为是钻孔加工，属定尺寸刀具加工，故其由刀具保证。

经校核可知，该定位方案合理。

方案二：

铣18H11的槽的定位设计

1.根据零件图图1-1和工艺过程确定零件定位方案

（1）在本设计方案中，工序尺寸为10mm、18H11mm，工序基准为工件的后端面和花键孔中心线。

要满足加工要求理论限制的自由度为

、

、

和他们的转动。

（2）

根据工序基准选用工件已加工了后端面和花键心轴的中心线为主要定位基准。

结合第二章的内容，主要定位元件为Ф22的短定位销，孔与销H7/h6间隙配合，工件端面用平面和挡销定位。

通过短定位销定位限制2个自由度，后端面用大的支撑板限制3个自由度，左端面用一个挡销限制1个自由度，实际限制了工件的6个自由度。

图2-2方案二的定位方案

（3）该定位方案轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故没有基准不重合误差。

径向尺寸无极限偏差,但有形状和位置公差，故径向尺寸有基准不重合误差为0.08mm，即ΔB=0.08mm。

工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。

本夹具是用来在立式铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。

此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。

工件的定位基准为孔心。

工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为：

Td=Dmax-Dmin

查《互换性与测量技术》中表3-1可知孔的基本尺寸为Ф22

，销的基本尺寸为Ф22

。

基准位移误差△Y=22.0213—21.86=0.1613。

ΔD=ΔB+ΔY=0.2413

由于孔和销都有制造误差，为工件装卸方便还有最小间隙

（次间隙可以在调刀尺寸和对刀时消除）

由制造误差引起的△y＝（Dmax－dmin）/2－（Dmin-dmax）/2=（0.023+0.020）/2=0.0215<0.08

在垂直度要求范围内

本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。

但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求经校核可知，该定位方案合理。

2.3对刀引导装置

方案一：

（1）确定钻套的形式

根据零件的加工特点，钻套形式选用可换钻套，钻套以H7/n6的配合直接压入钻模板的底孔内。

（2）确定对刀位置尺寸

对尺寸15mm和20mm确定对刀尺寸

工序尺寸：

15mm和20mm

对刀尺寸：

基本尺寸和工序尺寸相同

故对刀尺寸为15mm和20mm。

（3）计算钻套导孔尺寸

导孔的基本尺寸:

取刀具刃部基本直径，即Ф8。

（4）确定夹具精度误差

钻床夹具没有位置误差。

方案二：

铣床上没有对刀引导装置。

2.4夹紧方案

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

方案一：

图2-3方案一的夹紧方案

方案二：

图2-4方案二的夹紧方案

图2-5CA6140车床拨叉零件图

2.5夹具体设计

方案一：

方案二：

如前所述，在设计夹具时，应注意提高劳动率，为此，在螺母夹紧时采用开口垫块，以便装卸，夹具体上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。

结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。

夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）;同时，夹具体上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。

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

影响对刀精度的尺寸和公差（ST）主要指刀具与对刀或者导向元件之间的尺寸公差。

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。

由于钻模的安装基面是平面，可不比标注。

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

通过这一段时间的努力,这次课程设计结束了。

感谢我们的指导老师—王鑫慧，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样！

他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。

经过一个多月的忙碌和工作，本次课程设计已经接近尾声，作为一个本科生的课程设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，以及同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

王老师平日里工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。

我的设计较为复杂烦琐，但是王老师仍然细心地纠正图纸中的错误。

除了敬佩王老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。

授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，领会了基本的思考方式，从课程设计题目的选定到设计过程的指导，经由您悉心的点拨，再经思考后的领悟，常常让我有“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。

大学的学习时光我学到很多知识。

老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲，同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的充满了感动。

我相信通过这次设计以及在这个过程中王老师不断点拨，在今后的学习和工作中我一定会做到更好！

！

参考文献

[1]机械工程手册编辑委员会编．机械设计手册【M】．第3版．北京：

机械工业出版社，2008

[2]作者．机械设计手册【M】．第3版．北京：

机械工业出版社，2008．P56-P78

[3]作者．论文名称【J】．期刊名称，年度，卷（期）：

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