加工工艺和机床夹具设计说明书

加工工艺和机床夹具设计说明书内容摘要：

准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。 2. 工艺基准 零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。 工艺基准按用途不同， 又分为装配基准 、测量基准、工序基准和定位基准。 （ 1） 装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。 （ 2） 测量基准 测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。 （ 3） 工序基准 在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。 （ 4） 定位基准 工件定位时所采用的基 准，称为定位基准。 需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。 如轴心线、对称面等 ，它们是由某些具体表面来体现的。 用以体现基准的表面称为定位基准。 工件的定位 工件定位的基本原理 工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置， 它包括工件在夹具的定位 、夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。 在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。 显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。 1. 六点定位原则 定位， 就是限制自由度。 通常是用一个支承点限制工件的一个自由度， 用合理设置的六个支承点 ，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是工件定位的“六点定位原则”。 2. 工件定位中可能出现的集中情况 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 9 （ 1） 完全定位 六个支承点限制了工件的全部自由度，称为完全定位。 （ 2） 不完全定位 根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位， 称为不完全定位。 （ 3） 欠定位 根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被限制的定位，称为欠定位。 器定位无法保证加工要求 ，所以是决不允许的。 （ 4） 过定位 夹具 上的两个或两个以上的定位元件， 重复限制工件的同一个或几个自由度的现象 ，称为过定位。 过定位中常会出现干涉现象。 消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法：一种是提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。 一种是改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。 常见定位方式及定位元件 定位方式和定位元件的选择包括选择定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等，他们主要取决于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用等因素。 1. 工件及平面定位 （ 1） 主要支承 主要支承用来 限制工件的自由度，起定位作用 1）固定支承 2）可调支承 3）自位支承 （ 2） 辅助支承 提高工件的安装刚性和稳定性 1）螺旋式辅助支承 2）自位式辅助支承 3）推引式辅助支承 4）液压锁紧的辅助支承 2. 工件以圆柱空定位 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 10 （ 1） 圆柱销 （ 2） 圆锥销 （ 3） 圆柱心轴 3. 工件以外圆柱面定位 （ 1）在 V 形块中定位 （ 2）在圆孔中定位 （ 3）在半圆孔和圆锥孔中定位 工件的夹紧 在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。 工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上，使 工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度和安全生产。 这样把工件压紧夹牢的装置，即称为夹紧装置。 夹紧装置的组成及基本要求 1. 夹紧装置的组成 （ 1） 力源装置 （ 2） 中间传动机构 作用如下： 1）改变夹紧作用力的方向 2）改变夹紧作用力的大小 3）具有一定的自锁性能 （ 3）夹紧元件 2. 对夹紧装置的基本要求 （ 1）夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置 （ 2）夹紧力的大小要适当 （ 3）夹紧装置要操作方便 （ 4）结构要进凑简单， 有良好的结构工艺性，尽量使用标准件 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 11 夹紧力的确定 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。 在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。 夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。 只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。 1. 夹紧力方向的确定 （ 1） 夹紧力方向应垂直于主要定位基准面 （ 2） 夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致 2. 夹紧力作用点的选择 （ 1） 应能够保持工 件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。 （ 2） 应尽量避免或减少工件的夹紧变形 （ 3） 夹紧力作用点应尽量靠近加工部位 3. 夹紧力大小的估算 （ 1） 首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。 （ 2） 常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算。 （ 3） 对重型工件应考虑工件重力的影响。 在工件做高速运动场合，必须计入惯性力。 （ 4） 分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力 （ 5） 将计算夹紧力再乘以 K，即得实际夹紧力。 K 为 总安全系数， K=K0K1K2K3 各种因素的安全系数可查表 23，一般 K=~；当夹紧力与切削力相反时，K=~3。 典型夹紧结构 1. 斜楔夹紧结构 2. 螺旋夹紧结构 （ 1） 单个螺旋夹紧结构 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 12 （ 2） 螺旋压板夹紧结构 （ 3） 偏心夹紧机构 定心夹紧机构 当加工尺寸的工序基准是中心要素（轴线、中心平面等）撕，为使基准重合以减少定位误差，可以采用定位夹紧机构，所以，定心夹紧机构主要用于要求准确定心或对中的场合。 定心夹紧机构可分为以下几种： （ 1） 螺旋式定心夹紧机构 （ 2） 杠杆 式定心夹紧机构 （ 3） 楔式定心夹紧机构 （ 4） 弹簧筒夹式定心夹紧机构 （ 5） 膜片卡盘定心夹紧机构 （ 6） 波纹套定心夹紧机构 （ 7） 液性塑料定心夹紧机构 专用夹具设计 对机床专用夹具的基本要求 1. 稳定地保证工件的加工精度 2. 提高机械加工的劳动生产率 3. 结构简单，有良好的结构工艺性和劳动条件 4. 应能够降低工件的制造成本 5. 适当提高夹具元件的通用化和标准化程度，以缩短夹具制造周期，降低夹具成 本 专用夹具设计方法和步骤 1. 明确设计任务，收集设计资料 2. 拟订 夹具结构方案，绘制夹具草图 （ 1） 确定工件的定位方案，设计定位装置，并对夹紧力进行估算，以确保夹紧可靠 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 13 （ 2） 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置 （ 3） 确定刀具的引导方式，选择或设计引导元件或对刀元件 （ 4） 确定其他元件或装置的结构形式，如定位键、分度装置等 （ 5） 确定夹具的总体结构及夹具在机床上的安装方式。 对夹具的总体结构最好能拟订出几个不同的方案，画出草图，经过分析比较，选择最佳方案 3. 绘制夹具总图 （ 1） 选择操作者工作时正对的位置为主视图 （ 2） 用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面以及加工 表面画在各视图相应的位置上，待加工面上的加工余量可用网纹线表示。 在夹具总图中，工件可看作透明体，不遮挡后面的线条 （ 3） 依次画出定位、夹紧、导向元件或装置的具体结构，再画出夹具体，将各元件或装置连成一个整体 （ 4） 在总图上标注尺寸（包括轮廓尺寸、联系尺寸、重要的配合尺寸等）、公差和技术要求 （ 5） 绘制夹具零件图。 在夹具中的非标准零件都要绘制零件图，并按总图要求确定零件的尺寸、公差及技术条件 夹具总图技术要求的制订 1. 夹具总图上应标注的尺寸和公差 （ 1） 夹具外形的最大轮廓尺寸 （ 2） 影响定位精度 的尺寸 （ 3） 影响对刀精度的尺寸和公差 （ 4） 影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差 （ 5） 影响夹具精度的尺寸和公差 （ 6） 其他装配尺寸及公差 2. 夹具总图上公差值的确定 （ 1） 与加工尺寸有直接对应关系的夹具公差δ J （ 2） 其他装配尺寸的配合性质及公差等级 3. 夹具总图上应标注的技术要求 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 14 第 3 章 零件的分析 零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。 它位于车床变速机构中，主要起换档，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的作用。 零件上方的φ22 孔与操纵机构相连，二下方的 φ55 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。 两件零件铸为一体，加工时分开。 零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适 合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求 需要加工的表面： 、大孔的上下端面；  mm 以及与此孔相通 的 φ 8mm 的锥孔、 8M 螺纹孔； 55 mm； 位置要求： 小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为 、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为。 由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。 再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 15 第 4 章 工艺规程设计 确定毛坯的制造形式 零件 材料为 HT200。 考虑到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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。 选用铸件尺寸公差等级 CT9 级，已知此拨叉零件的生产纲领为 4000 件 /年，零件的质量是 ，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 基面的选择 基面的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，生产效率得以提高。 否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择 以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。 这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。 精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。 当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。 制定工艺路线 制定工 艺路线的出发点，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。 再生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 16 机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。 处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工序Ⅰ 粗铣 Ф 40mm孔的两头的端面， Ф 73mm孔的上下端面。 工序Ⅱ 精铣 Ф 40mm孔的两头的端面， Ф 73mm孔的上下端面。 工序Ⅲ 粗镗、半精镗、精镗 Ф 55mm孔至图样尺寸。 工序Ⅳ 钻、扩、铰两端 Ф 22mm孔至图样尺寸。 工 序Ⅴ 钻 M8 的螺纹孔，钻 Ф 8 的锥销孔钻到一半，攻 M8 的螺纹。 工序Ⅵ 铣断保证图样尺寸。 工序Ⅶ 去毛刺，检查。 工序Ⅰ 粗铣 Ф 40mm孔的两头的端面。 工序Ⅱ 钻、铰两端 Ф 22mm孔之图样尺寸。 工序Ⅲ 粗铣中间孔上端面至 Ф 25mm，周径至 Ф 71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至 Ф 71mm；精铣两头孔的端面至 50mm；精铣中间孔上端面至 25mm，周径至 Ф 73mm；精铣中间孔下端面至周径至 Ф 73mm； 工序Ⅳ 粗镗、半精镗、精镗 Ф 55mm孔至图样尺寸。 工序Ⅴ 钻 Ф 8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻 M8mm 的螺纹孔，攻 M8mm 的螺纹。 工序Ⅵ 铣断保证图样尺寸 工序Ⅶ 去毛刺，检查。 . 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与 Ф 22mm 的孔有垂直度要求的面再加工孔。 而方案二悄悄相反，先是加工完 Ф 22mm 的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。 方案一的装夹次数少，但在加工 Ф 22mm 的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。 其他两个面很难保证。 因此，此方青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 17 案有很大的弊端。 方案二在加工三。