1、機床夾具設計機床夾具設計課程設計說明書課程設計說明書設計題目：設計撥插零件的機械加工工藝規程 及鉆及鉆孔 22 工序的專用機床夾 具。 學 院： 專 業： 班 級： 指導教師： 學生姓名： 201 年 月 日佳木斯大學機床夾具設計目 錄第一章 緒 論.1（一）設計的目的 .1（二）設計的要求 .1第二章 零件的分析.2（一）零件的作用 .2（二）零件的工藝分析 .2第三章 確定生產類型.3第四章 確定毛坯.4 (一) 確定毛坯種類.4 (二) 確定鑄件加工余量及形狀.4（三） 繪制鑄件零件圖 .5第 5 章 工藝規程設計.6(一) 選擇定位基準 .6 （二）制定工藝路線.6 （三）選擇加工設備

2、和工藝設備.6 （四）機械加工余量、工序尺寸及公差的確定.7 （五）確定切削用量，切削速度和時間定額.8(六) 工藝過程卡 .13第六章 夾具設計.14 (一) 夾具設計任務 .14 （二）確定夾具的結構方案.14總結.18參考文獻.19佳木斯大學機床夾具設計- 1 -第第一一章章 緒緒 論論一、設計的目的 1、培養學生運用過去所學的課程知識進行工藝及夾具設計的基本能力； 2、學會運用有關手冊、圖表等技術資料； 3、為以后作好畢業設計進行一次綜合訓練和準備。二、設計的要求 1、設計題目一律定為：設計零件的機械加工工藝規程及工序的專用機床夾具。 生產綱領為大批生產。 2、設計成果包括以下幾項：繪

3、制原始零件圖 1 張編制機械加工工藝過程卡片 1 張編制機械加工工序卡片 1 張繪制夾具總裝配圖 1 張創建夾具三維立體圖 繪制夾具主要零件圖（非標準件） 12 張撰寫設計說明書 1 份 佳木斯大學機床夾具設計- 2 -第第二二章章 零零件件的的分分析析（一）（一）零件的作用零件的作用題目所給的零件是 CA6140 車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動，按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 22 孔與操縱機構相連，下方的 55 半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。（二）零件的作用（二

4、）零件的作用零件的材料為 HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能優良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此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：小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔、大頭半圓孔0.02102288M、撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔55中心線的垂直度誤差為 0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據上述技術要求采用常規的加

5、工工藝均可保證。 佳木斯大學機床夾具設計- 3 -第第三三章章 確確定定生生產產類類型型 已知此撥叉零件的生產綱領為 Q=5000 件/年，零件的質量 m=1.0 件/臺，結合生產實際,備品率 a%和廢品率 b%分別取 3%和 0.5%.代入公式(1-1)得N=5000 件/年 1 件/臺 (1+3%) (1+0.5%)=5152.5 件/年拔叉重量為 1.0kg,由機械制造技術基礎課程設計指導教程(本說明書中除特殊說明外,其余查表均由此指導教程查得)表 1-3 知,拔叉屬輕型零件;由表 1-4 知,該拔叉的生產類型為大批生產.所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以

6、通用設備為主，大量采用專用工裝。 佳木斯大學機床夾具設計- 4 -第第四四章章 確確定定毛毛坯坯(一一)確定毛坯種類確定毛坯種類零件材料為 HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產類型為大批生產，故選擇鑄件毛坯。由表 2-1 選用鑄件尺寸公差等級 CT12 級。(二二)確定鑄件加工余量及形狀確定鑄件加工余量及形狀由表 4-2-1，選用加工余量為 MA-G 級，并查 24 頁表 2-4 確定各個加工面的鑄件機械加工余量，鑄件的分型面的選者及加工余量如下表所示： 表 4-2-1佳木斯大學機床夾具設計- 5 -（三）繪制鑄件零件圖（三）繪制鑄件零件圖圖 4-3-1佳

7、木斯大學機床夾具設計- 6 -第第五五章章 工工藝藝規規程程設設計計 (一一) 選擇定位基準選擇定位基準1.粗基準的選擇：粗基準的選擇：以零件的兩個小頭孔外圓表面為主要的定位粗基準，以小頭孔的底面為輔助粗基準。2.精基準的選擇：精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統一”原則，以兩個小頭孔外圓柱表面為主要的定位精基準，以加工后的小頭孔的上端面為輔助的定位精基準。（二）制定工藝路線（二）制定工藝路線根據零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工

8、序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。查機械制造工藝及設備設計指導手冊346 頁表 15-32、15-33、15-34，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如機械加工工藝過程卡片。（三）選擇加工設備和工藝設備（三）選擇加工設備和工藝設備1.機床的選擇：機床的選擇： 工序 010060 均為銑平面，可采用 X51 立式銑床。 工序 070110 采用搖臂鉆床。 工序 120 采用鉆床。多刀具組合機床。 工序 130 采用銑斷機床。2.選擇夾具：選擇夾具：該撥叉的生產綱領為大批生產，所以采用專用夾具。3.選擇刀具：選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用硬質合金銑刀即可

9、保證加工質量。在鉸孔，由于精度不高，可采用硬質合金鉸刀。55 13H佳木斯大學機床夾具設計- 7 -4.選擇量具：選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規。5.其他：其他：對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。（四）機械加工余量、工序尺寸及公差的確定（四）機械加工余量、工序尺寸及公差的確定1.圓柱表面工序尺寸：圓柱表面工序尺寸：前面根據資料已初步確定工件各面的總加工余量，現在確定 7 、8 加工工序鉆-擴-粗鉸-精鉸 22 加工余量工序尺寸及公差如下：由 2-28 可查得精鉸余量 Z 精鉸=0.06mm 粗鉸余量 Z 粗鉸=0.14mm 擴孔余量

10、 Z 擴孔=1.8mm 鉆孔余量 Z 鉆=20mm查表 1-20 可依次確定各工序的加工精度等級為,精鉸:IT7; 粗鉸:IT10; 擴孔:IT11; 鉆孔:IT12. 根據上述結果,再查標準公差數值表可確定各工步公差值分別為,精鉸:0.021mm; 粗鉸:0.058mm; 擴孔:0.075mm; 鉆孔:0.15mm綜上所述,該工序各工步的工序尺寸及公差分別為,精鉸: 2200.021mm; 粗鉸 21.9400.058mm; 擴孔:21.800.075mm; 鉆孔: 2000.15mm.2.平面工序尺寸：平面工序尺寸：2.1 粗銑兩小頭孔上端面，加工余量為 1.2mm，基本尺寸為，經濟精度為

11、 CT12 級。2.2 粗銑中間孔上端面，加工余量為 4mm，基本尺寸為22mm，經濟精度為 CT12 級。2.3 粗銑中間孔下端面，加工余量為 4mm，基本尺寸為22mm，經濟精度為 CT12 級。2.4 精銑小頭孔上端面，加工余量為 0.5mm，基本尺寸為 50mm，經濟精度為 CT11 級。2.5 精銑中間孔上端面，加工余量為 1mm，基本尺寸為 21mm，經濟精度為 CT10 級。2.6 精銑中間孔下端面，加工余量為 1mm，基本尺寸為 20 mm，經濟精度為 CT10 級。00.252600.252200.2550.50.070.21200.060.0621佳木斯大學機床夾具設計-

12、8 -（五）確定切削用量，切削速度和時間定額（五）確定切削用量，切削速度和時間定額1 工序工序:以小頭孔外圓表面為粗基準，粗銑 22 孔上端面。 1.1 加工條件加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：粗銑 22 孔上端面。機床：X51 立式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 ae=60,深度 apPcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.2mm，n=160r/min, V c=40.2m/min，f z=0.2mm/z。1.5 計算基本工時計算基本工時根據教程表 5-43 查得對稱銑tjl+l1+l2/fmz ，

13、由于kr2210.5()(1 2)tanperalddak,nmzzffz L2=2mm,解得 tj=0.15min輔助時間：ta=(0.150.2)tj=0.3min90o佳木斯大學機床夾具設計- 9 -2 工序工序:以小頭孔外圓表面為基準粗銑 55 孔上下端面。2.1 加工條件加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：粗銑 55 上端面。機床：X51 立式銑床。刀具：直柄立式銑刀，按教程62 頁表 3-15 查得，取d=71mm,d1=63mm,中齒 z=8。2.2 切削用量切削用量2.2.1 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=4mm

14、，一次走刀即可完成所需長度。2.2.2 每齒進給量每齒進給量 機床功率為 7.5kw。查簡明手冊f=0.2mm/z。2.3 查后刀面壽命查后刀面壽命 查簡明手冊表 3.8，壽命 T=180min2.4 計算切削速度計算切削速度 按教程表 5-9 選取 Vc=40m/min，根據公式1000dCVn ，算得 n=181.98r/min,查教程表 4-15 取 n=210r/min,在由公式1000cndV算得實際切削速度 Vc46.8m/min2.5 計算基本工時計算基本工時根據教程表 5-43 查得對稱銑 tjl+l1+l2/fmz ，由于 krPcc。故校驗合格。最終確定 n=210r/mi

15、n, V c=46.8m/min，f z=0.12mm/z。3.5 計算基本工時計算基本工時tmL+l1/ fn=(4+1)/0.12*210=0.20min。輔助時間：ta=(0.150.2)tj=0.4min4 工序工序:070 和 080 以 T1 及小頭孔外圓為基準，鉆、擴、粗鉸、精鉸 22孔，保證垂直度誤差不超過 0.05mm,孔的精度達到 IT7。.采用立式鉆床 525 型號4.1 鉆孔工步鉆孔工步(1)刀具:采用莫氏錐柄麻花鉆(20GB/T1438.1-1996)(2)背吃刀量的確定 取 a p=20mm(3)進給量的確定 由表 5-22,選取該工步的每轉進給量 f=0.25mm

16、/r(4)切削速度的計算 由表 5-22,按工件材料為鑄鐵的條件選取,切削速度 v 取 18m/min 由公式(5-1)n=1000v/d=1000 18/(3.14 22)=286.6r/min,參照表 4-9 所列 Z525 型立式鉆床的主軸轉速,取轉速 n=272r/min.代入(5-1),求出實際鉆削速度v=nd/1000=272 3.14 20/1000=17m/min佳木斯大學機床夾具設計- 11 -(5)時間定額計算 根據表 5-41,鉆孔的基本時間可由公式 tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得.式中l=50mm,l2=1mm;l1=Dcotkr/2+(12)=20mm

17、/2 cot54.0+1mm=11.7mm,f=0.25mm/r,n=272r/min.將以上結果代入公式,得該工序基本時間 tj=(50mm+11.7mm+1mm)/(0.25mm/r 272r/min=0.92min=55.3s(6)輔助時間 tf 的計算 由輔助時間與基本時間的關系為 ta=(0.150.2) tj 得鉆孔工步的輔助時間 tf=0.15 55.3=8.30s4.2 擴孔工步擴孔工步(1)刀具:采用莫氏錐柄擴孔鉆(B/T1141-1984)(2)背吃刀量的確定 取 ap=1.8mm(3)進給量的確定 由表 4-10,選取 f=1.1mm/r.(4)切削速度的計算由表 5-2

18、2,按工件材料為鑄鐵的條件選取,切削速度 v 取 4m/min. 由公(5-1)n=1000v/d=1000 4/(3.14 21.8)=58.43r/min,參照表 4-9 所列 Z525 型立式鉆床的主軸轉速,取轉速 n=97r/min.代入(5-1),求出實際鉆削速度 v=nd/1000=2723.14 21.8/1000=6.64m/min(5)時間定額計算由 D=21.8mm l=50mm l2=3mm 得l1=(D-d)cotkr+(12)=(21.8-20)/2 cot54.0+1=1.6mm=30.7s(6)輔助時間 tf 的計算 由輔助時間與基本時間的關系為 ta=(0.15

19、0.2) tj 得鉆孔工步的輔助時間 tf=0.15 30.7=4.6s4.3 粗鉸工步粗鉸工步(1)刀具:采用錐柄機用鉸刀(GB/T1133-1984)(2)背吃刀量的確定 取 a p0.14mm(3)進給量的確定 由表 5-31,選取 f=1.0mm/r.(4)切削速度的計算由表 5-31,取 v=4m/min. 由公式(5-1) n=1000v/d=1000 4/(3.14 20)=63.7r/min,參照表 4-9 所列Z525 型立式鉆床的主軸轉速,取轉速 n=97r/min.代入(5-1),求出實際切削速度v=nd/1000=97 3.14 20/1000=6.1m/min佳木斯大

20、學機床夾具設計- 12 -(5)時間定額計算 根據表 5-41,鉆孔的基本時間可由公式 tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn,式中 l1 l2 由表 5-42 按 kr=15.0 ap=(D-d)/2=(21.94mm-21.8mm)/2=0.08mm 的條件查得l1=0.37mm l2=15mm;而 l=50mm f=1.0mm/r n=97r/min將以上結果代入公式,得該工序的基本時間 tj=(50mm+0.37mm+15mm)/(1.0mm/r 97r/min)=0.67min=40.4s(5)輔助時間 tf 的計算 由輔助時間與基本時間的關系為 ta=(0.150.2) tj 得

21、鉆孔工步的輔助時間 tf=0.15 40.4=6.06s4.4 精鉸工步精鉸工步(1)刀具:采用錐柄機用鉸刀(GB/T1133-1984)(2)背吃刀量的確定 取 ap=0.06mm(3)進給量的確定 由表 5-31,選取 f=0.8mm/r.(4)切削速度的計算 由表 5-31,取 v=6m/min.由公式(5-1) n=1000v/d=1000 6/(3.14 20=95.5r/min, 參照表 4-9 所列 Z525 型立式鉆床的主軸轉速,取轉速 n=97r/min.代入(5-1),求出實際切削速度 v= nd/1000=97 3.14 20/1000=6.1m/min(5)時間定額計算

22、 根據表 5-42,鉆孔的基本時間可由公式 tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn,式中 l1 l2 由表5-42 按 kr=15.0 ap=(D-d)/2=(22mm-21.96mm)/2=0.02mm 的條件查得l1=0.19mm l2=13mm;而 l=50mm f=0.8mm/r n=97r/min,將以上結果代入公式,得該工序的基本時間tj=(50mm+0.19mm+13mm)/(0.8mm/r 97r/min)=0.81min=48.8s(6)輔助時間 tf 的計算 由輔助時間與基本時間的關系為 ta=(0.150.2) tj 得鉆孔工步的輔助時間 tf=0.15 48.8=7.

23、32s佳木斯大學機床夾具設計- 13 -（6）工藝過程卡工藝過程卡 表 5-5-1佳木斯大學機床夾具設計- 14 -第第六六章章 夾夾具具設設計計 (一一) 夾具設計任務夾具設計任務為提高勞動生產率,保證加工質量,降低勞動,需設計轉專用夾具,并設計工序070 、080 鉆小頭孔22.本夾具將用于組合機床,刀具為麻花鉆.（二）確定夾具的結構方案（二）確定夾具的結構方案1.確定定位元件確定定位元件 底面對孔的中心線有一定的垂直度公差要求,因此應以底面為主要定位基準,利用小頭孔的外圓表面為輔助定位基準.2.確定導向裝置確定導向裝置本工序要求對被加工孔依次進行鉆、擴、鉸等三個工步加工,最終達到工序簡圖上規定的加工要求,故選用快換鉆套作為刀具的導向元件.快換鉆套查表 9-10,得2200.024,鉆