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畢業(yè)設計(論文)
夾具設計
所在學院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
指導老師
摘 要
隨著社會的發(fā)展，人類的進步，人們對于日常生活、工作中的物資需求呈現(xiàn)出了極大的多樣化與復雜化。傳統(tǒng)的簡單的產品已經難以再滿足人們的需求。而且在企業(yè)、工廠的運營過程中，需要的工具也不斷精細化與多樣化，給制造業(yè)帶來了新的難題。個性化的社會導致了制造產品大批量越來越少，更多的是需求多品種少批量，這種單件小值的生產模式是對傳統(tǒng)的機械加工產業(yè)模式的挑戰(zhàn)[1]。為此，制造技術的研究者提出了專用技術的科學理論及實現(xiàn)方法，從根本上解決了生產由于品種多、產量少帶來的矛盾。它是將多種零件按其工藝的相似性分類專用，以形成零件族，即把同一零件族中零件分散的小生產量匯聚成較大的專用生產量，從而使小批量生產能獲得接近于大批量生產的經濟效益，專用夾具便應運而生。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖，因此生產效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能夠滿足設計要求。
關鍵詞：CA6120，車床開合螺母操縱盤，銑曲線，夾具設計，加工工藝性
Abstract
This paper is mainly disc milling fixture design curve of CA6120 lathe nut manipulation,
With the development of society and the progress of mankind, people's daily life, work in the material needs of a great diversity and complexity. Traditional simple products have been difficult to meet people's needs. And in the process of operation of enterprises and factories, the tools needed are constantly refined and diversified. Personalized society has led to a large number of manufacturing products less and less, more is the demand for more varieties of small quantities, this single small value of the production model is a challenge to the traditional mechanical processing industry model [1]. For this reason, the researchers of the manufacturing technology put forward the scientific theory and the realization method of the special technology. It is a variety of parts according to its technological similarity to form a special classification, part family, small production scattered parts using the same parts in the family gathered into special large production capacity, so that small batch production can get close to the mass production of the economic benefits, the special fixture will come into being. Choose special fixture fixture clamping way choose manual clamping, clamping reliable, institutions can not be self locked, so the production efficiency is high, suitable for high-volume line processing, can meet the design requirements.
Keywords: CA6120, steering wheel nut lathe, milling curve, fixture design, processing technology 目 錄
摘 要 II
Abstract III
第1章 緒 論 1
1.1 夾具設計目的與意義 1
1.2 專用夾具設計的國內外現(xiàn)狀 2
1.2.1 國內專用技術應用及現(xiàn)狀 2
1.2.2 專用工藝在國外的發(fā)展狀況 3
1.3 專用夾具設計的發(fā)展趨勢 4
第2章 專用夾具的設計 7
2.1 銑床專用夾具的主要類型 7
2.2 銑床專用夾具的設計要點 7
2.3 夾緊裝置 8
2.4 專用夾具的基準選擇 9
第3章 加工車床開合螺母操縱盤專用夾具設計 10
3.1 明確設計任務，了解零件加工工藝過程 10
3.1.1 熟悉工件零件圖、本工序加工要求 10
3.1.2 熟悉零件加工工藝過程 11
3.2 加工問題和工藝過程設計措施 11
3.3 車床開合螺母操縱盤加工定位基準的選擇 11
3.3.1 粗基準的選擇 11
3.3.2 精基準的選擇 12
3.4 確定切削用量 12
3.5 確定定位方案 26
3.5.1 基準的選擇 26
3.5.2 確定定位夾緊方案 26
3.5.3 定位元件的選擇及設計 27
3.6 定位誤差的計算與分析 28
3.7 計算切削力及實際所需的夾緊力 29
3.8 定向鍵與對刀裝置設計 31
3.9 夾具設計及操作簡要說明 32
總 結 33
致 謝 34
參考文獻 35
V
第1章 緒論
第1章 緒 論
1.1 夾具設計目的與意義
夾具是機械制造廠里的一種工藝裝備，機床夾具就是機床上用以裝夾工件的一種裝置，它使得工件相對于刀具或機床活動正確的位置，并在加工過程中不因外力的影響而變動。廣義的說夾具一種保證加工質量并能加速工藝過程的一種工藝裝備，而在機械制造領域中，機床夾具作為機床的一種輔助設備，用以對工件的定位和夾緊，其數(shù)量和種類很多，顯得相當重要。
機械制造離不開金屬切削機床，對于切削機床，機床夾具是保證機械加工質量、提高生產效率、降低生產成本、減輕勞動強度、降低對工人技術的過高要求、實現(xiàn)生產過程自動化不可或缺的重要工藝裝備之一。雖然各種數(shù)控機床和加工中心等，高度智能化的加工設備已經在我國各個生產單位已被廣泛使用，但是，在大部分情況下都還以普通專用機床為主要生產設備。因此，根據我國機械行業(yè)規(guī)?；魉a線生產的現(xiàn)狀，設計一款專用銑床夾具來滿足生產綱領高效、大批量的要求，是對機械設計從業(yè)人員的基本要求。我們必須掌握對銑床夾具的設計方法和設計思路，將其應用到實際生產中，從中不斷提高自己對所學理論知識的認識與運用能力。此次設計不僅可對整個大學專業(yè)課所學知識加以鞏固和彌補，更能鍛煉自身的自學能力，對于以后個人發(fā)展大有裨益。
隨著社會的發(fā)展，人類的進步，人們對于日常生活、工作中的物資需求呈現(xiàn)出了極大的多樣化與復雜化。傳統(tǒng)的簡單的產品已經難以再滿足人們的需求。而且在企業(yè)、工廠的運營過程中，需要的工具也不斷精細化與多樣化，給制造業(yè)帶來了新的難題。個性化的社會導致了制造產品大批量越來越少，更多的是需求多品種少批量，這種單件小值的生產模式是對傳統(tǒng)的機械加工產業(yè)模式的挑戰(zhàn)[1]。為此，制造技術的研究者提出了專用技術的科學理論及實現(xiàn)方法，從根本上解決了生產由于品種多、產量少帶來的矛盾。它是將多種零件按其工藝的相似性分類專用，以形成零件族，即把同一零件族中零件分散的小生產量匯聚成較大的專用生產量，從而使小批量生產能獲得接近于大批量生產的經濟效益，專用夾具便應運而生[2]。
專用夾具的應用可以擴大機床的使用范圍，提高生產效率和零件的加工質量，也能夠降低工人的勞動強度，縮短生產準備周期，提高勞動生產率[3]。而且隨著專用夾具的應用和發(fā)展，必將加速開拓專用技術新的應用領域。因此，專用夾具將是我國機械工業(yè)今后夾具發(fā)展的一個主要方面。
1.2 專用夾具設計的國內外現(xiàn)狀
1.2.1 國內專用技術應用及現(xiàn)狀
1.專用技術的應用
目前發(fā)展的專用技術是應用系統(tǒng)工程學的觀點，把中、小批生產中的設計制造和管理等方面作為一個生產系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調生產活動的各個方面，全面實施專用技術以提高綜合經濟效益。
（1）產品設計方面。由于用專用技術指導設計，賦予各類零件以更大的相似類，這就為在制造管理方面實施專用技術奠定了良好的基礎，使之取得更好的效果。以專用技術為指導的設計合理化和標準化工作將為實現(xiàn)計算機輔助設計(CAD)奠定良好的基礎；為設計信息最大程度地重復使用，加快設計速度，節(jié)約時間作出貢獻。據統(tǒng)計，當設計一種新產品時，往往有3/4以上的零件設計可參考借鑒或直接引用原有的產品圖紙，從而減少新設計的零件，這不僅可免除設計人員的重復性勞動，也可以減少工藝準備工作和降低制造費用。
（2）制造工藝方面。專用技術在制造工藝方面最先得到廣泛應用。開始是用于專用工序，即把加工方法、安裝方式和機床調整相近的零件歸結為零件組，設計出適用于全組零件加工的專用工序。專用工序允許采用同一設備和工藝裝置，以及相同或相近的機床調整加工全組零件，這樣，只要能按零件組安排生產調度計劃，就可以大大減少由于零件品種更換所需要的機床調整時間。此外，由于零件組內諸零件的安裝方式和尺寸相近，可設計出應用于專用工序的公用夾具，只要進行少量的調整或更換某些零件，公用夾具就可適用于全組零件的工序安裝。
（3）生產組織管理方面。專用加工要求將零件按工藝相似性分類形成加工族，加工同一加工族有其相應的一組機床設備。因此，很自然專用生產系統(tǒng)要求按模塊化原理組織生產，即采取專用生產單元的生產組織形式。專用技術是計算機輔助管理系統(tǒng)技術基礎之一。這是因為運用專用技術基本原理將大量信息分類專用，并使之規(guī)格化、標準化，這將有助于建立結構合理的生產系統(tǒng)公用數(shù)據庫，可大量壓縮信息的儲存量；由于不再是分別針對一個工程問題和任務設計程序，可使程序設計優(yōu)化[5]。
2. 發(fā)展現(xiàn)狀
專用技術從20世紀50年代提出到如今已經歷了近50年的發(fā)展和應用。專用技術作為一門綜合性的生產技術科學是計算機輔助設計、計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助制造（CAM）和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術基礎。我國早在20世紀60年代初就在紡織機械、飛機、機床及工程機械等機械制造業(yè)中推廣應用專用技術，并初見成效。因此，專用技術受到國家有關部、局和工廠企業(yè)，研究所及高等院校的重視。目前，正積極開展這一方面的科學研究、人材培訓和推廣應用等工作。原機械部設計研究院負責組織研制的全國機械零件分類編碼系統(tǒng)JLBM I，它將對我國推廣應用專用技術起到積極推進作用。我國不少高等工業(yè)院校結合教學和科研工作，在專用技術基本理論及其應用方面，如零件分類編碼系統(tǒng)、零件分類專用方法和計算機輔助編碼、分類、工藝設計、零件設計、生產管理的軟件系統(tǒng)等方面都開展了許多研究工作，并取得了不少成果?？梢韵嘈?，隨著應用推廣和科研工作的持續(xù)開展，專用技術對提高我國機械工業(yè)的制造技術和生產管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用[6]。
1.2.2 專用工藝在國外的發(fā)展狀況
專用工藝作為一種先進的工藝方法和生產準備方法，先后在蘇聯(lián)、民德、捷克、波蘭以及英國、法國、日本等國已經逐步得到了應用，并獲得了良好的經濟效果。由于它能縮短單件、小批生產的準備時間，擴大加工批量，提高生產效率，為適應多品種生產的發(fā)展創(chuàng)造了條件。機床工業(yè)具有多品種、小批量生產的特點，因而近年來在國外有不少機床制造廠家先后也采用了專用工藝技術。如日本三菱公司的機床制造部門也引進了專用工藝技術[7]。據介紹，該公司從引進專用工藝到過渡為新的管理系統(tǒng)只用了半年時間。他們引進專用工藝分為兩個階段進行。第一階段主要是進行零件的編碼和分類，確定機床布局，按類似零件設置專用生產線，以改進加工技術，縮短加工時間，并為在新的生產管理系統(tǒng)中采用電子數(shù)據處理系統(tǒng)創(chuàng)造條件。第二階段的任務著重在設計部門推廣和應用專用工藝。通過有效地利用現(xiàn)有圖紙及標準化以減少圖紙數(shù)量及設計工時。依靠反復使用質量穩(wěn)定而有效的零件圖紙，保證產品質量，擴大加工批量，從而降低成本，縮短生產周期，并為采用專用夾具、專用機床以及數(shù)控機床等高效率的設備創(chuàng)造條件。
英國赫伯特(Herbert) 公司的埃奇維克 (Edgwick)和馬肯當一萊恩(Mackadown Lane)工廠也成功地應用了專用工藝?，F(xiàn)在埃奇維克廠有26個專用加工工段。在馬肯當一萊恩廠有18個專用加工工段。這些工段所加工的零件相當于赫伯特公司制造的機床零件的90%以上。其余零件則在非專用加工線上加工。該公司采用專用工藝后，使新產品的生產周期由原來的12~18個月減為平均6個月；其次是減少庫存和再制品數(shù)量。據該公司介紹，采用專用工藝后，生產效率可提高60%。另外該公司還特別從專用加工的觀點出發(fā)，發(fā)展了小批、中批及大批生產用的自動化車床[8]。
隨著生產的不斷發(fā)展，進一步提高勞動生產率，今后專用工藝的采用將會更加廣泛。
1.3 專用夾具設計的發(fā)展趨勢
專用夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性，并且適應工件特征在一定范圍內的變化而得到推廣和應用，如何提高專用夾具設計效率成為需要重點解決的問題之一[9]。
組合夾具與專用夾具都適用于中小批生產和新產品試制，任何事物都不是十全十美的，組合夾具可多次重復使用，縮短生產準備周期，但制造成本高，組裝后笨重復雜，剛性差，積累誤差大，而專用夾具可克服組合夾具的不足，組裝調整時間短，生產和技術管理較方便。采用專用夾具是企業(yè)全面實行專用技術的需要，是實現(xiàn)專用加工的重要手段和工具，而專用加工是實施專用技術的重要領域和必要的環(huán)節(jié)[10]。夾具設計正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強度、通用化、快速化和自動化的方向發(fā)展[11]。
1.國內外研究現(xiàn)狀
目前發(fā)展的專用技術是應用系統(tǒng)工程學的觀點，把中、小批生產中的設計制造和管理等方面作為一個生產系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調生產活動的各個方面，全面實施專用技術以提高綜合經濟效益。
專用技術從20世紀50年代提出到如今已經歷了近50年的發(fā)展和應用。專用技術作為一門綜合性的生產技術科學是計算機輔助設計、計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助制造和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術基礎。我國早在20世紀60年代初就在紡織機械、飛機、機床及工程機械等機械制造業(yè)中推廣應用專用技術，并初見成效。因此，專用技術受到國家有關部、局和工廠企業(yè)，研究所及高等院校的重視。目前，正積極開展這一方面的科學研究、人材培訓和推廣應用等工作?？梢韵嘈?，隨著應用推廣和科研工作的持續(xù)開展，專用技術對提高我國機械工業(yè)的制造技術和生產管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用[4]。
專用工藝作為一種先進的工藝方法和生產準備方法，先后在蘇聯(lián)、民德、捷克、波蘭以及英國、法國、日本等國已經逐步得到了應用，并獲得了良好的經濟效果。由于它能縮短單件、小批生產的準備時間，擴大加工批量，提高生產效率，為適應多品種生產的發(fā)展創(chuàng)造了條件。機床工業(yè)具有多品種、小批量生產的特點，因而近年來在國外有不少機床制造廠家先后也采用了專用工藝技術[5]。
2.發(fā)展趨勢
專用夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性，并且適應工件特征在一定范圍內的變化而得到推廣和應用，如何提高專用夾具設計效率成為需要重點解決的問題之一[6]。
組合夾具與專用夾具都適用于中小批生產和新產品試制，任何事物都不是十全十美的，組合夾具可多次重復使用，縮短生產準備周期，但制造成本高，組裝后笨重復雜，剛性差，積累誤差大，而專用夾具可克服組合夾具的不足，組裝調整時間短，生產和技術管理較方便。采用專用夾具是企業(yè)全面實行專用技術的需要，是實現(xiàn)專用加工的重要手段和工具，而專用加工是實施專用技術的重要領域和必要的環(huán)節(jié)[7]。夾具設計正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強度、通用化、快速化和自動化的方向發(fā)展[8]。
3.本課題主要討論的問題
本次設計主要介紹了銑床夾具的的一般設計思想和方法。所給零件為一矩形工件，有形狀和位置公差的要求，所以對夾具的精度有較高的要求。并且夾具的設計要符合銑床夾具的特性。明確設計的要求和意圖；然后對原始資料(零件圖、技術要求等)進行分析，然后提出具體的定位、夾緊、對刀方案，并進行精度分析；最后繪制出夾具的零件圖及裝備圖，運用軟件對整個夾具進行建模和裝配,完成設計論文的撰寫。
35
總結
第2章 專用夾具的設計
2.1 銑床專用夾具的主要類型
（一）直線送進的專用銑床夾具
這類夾具安裝在銑床工作臺上，加工中工作臺是按直線進給方式運動的，
在洗削工序中，為了提高夾具的工作效率，對于這類銑床夾具，可采用連動加緊機構和氣動，和液壓傳動裝置，也可采用多件多工位夾具使加工的機構時間和裝卸工件時間重合等項措施。
（二）圓周送進的專用銑床夾具
圓周銑削法的送進運動時連續(xù)的，能在不停車的情況下裝卸工件，因此是一種高效率的加工方法，適用于大批量生產。
設計圓周送進銑床夾具時應注意使沿圓周排列的工件盡量緊湊，以減少銑刀的空程和夾具的尺寸和質量；手柄沿轉臺的四周分布以便于操作，盡可能采用氣動液壓等機械化夾緊方式以減輕工人勞動強度。
（三）機械仿形送進的靠模夾具
靠模夾具時用來加工各種直線曲面或空間曲面，靠模夾具的作用是使主送進運動和由靠模獲得的輔助運動合成加工所需要的仿形運動。因此按照送進運動的方式，把用于加工直線曲面的仿形夾具分成直線送進和圓周送進的兩種。采用靠模夾具可在一般萬能銑床上加工出所需要的成形面以代替價格昂貴的靠模銑床加工，這對于中小廠來說，通過采用夾具來擴大機床工藝用途，以解決缺少特殊設備問題，具有較大的技術經濟意義。
2.2 銑床專用夾具的設計要點
（一）由于銑削過程不是連續(xù)切削，且加工余量較大，切削力較大而方向隨時多可能在改變。所以夾具應具有足夠的剛性和強度，夾具的重心應盡量低，夾具的高度于寬度之比應為1：1.25，并應有足夠排屑空間。
（二）夾緊裝置要有足夠的強度和剛度，保證必需的夾緊力，并有良好的自鎖性能，一般在銑床夾具上特別是粗銑，不宜采用偏心夾緊。
（三）夾緊力應作用在工件剛度較大的部位上。工件與主要定位元件的定位表面接觸剛度要大。當從側面壓緊工件時，壓板在側面的著力點應低于工件側面支承點。
（四）為了調整和確定夾具與銑刀的相對位置，應正確選用對刀裝置，對到裝置在使用塞尺方便和易于觀察的位置，并應在銑刀開始切入工件的一端。
（五）切削和切削液應能順利地排除，必要時應開排屑孔。
（六）為了調整和確定夾具與機床工作臺軸線的相對位置，在夾具的底面應具有兩個定向建，定向健與工作臺T形槽宜用單面貼合。當工作臺T形槽表面平整時可采用圓柱銷，精度高的或重型夾具宜采用夾具體上的找正基面。
2.3 夾緊裝置
在機械加工中，加工件將受到切削力，離心力，慣性力等外力的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持有定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生震動或位移，一般在夾具結構中都必須設置一定的夾緊裝置，將工件可靠的夾緊。
1.夾緊裝置的組成
典型的夾緊裝置是由幾部分組成
（1）力源裝置。力源裝置是產生夾緊作用力的裝置。通常是指機動夾緊時所用的氣動，液壓，電動等動力裝置。
（2）中間遞力機構，。中間遞力機構是介于力源和夾緊作用力傳遞給夾緊元件，然后由夾緊元件，然后由夾緊元件最終完成對工件的夾緊。一般遞力機構可以在傳遞加緊作用力過程中，改變夾緊作用力的方向和大小，并根據需要亦可具有一定的自鎖性能。
（3）夾緊元件與夾緊機構。夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動作。
以上就是夾緊裝置的基本設計內容。
2.夾緊裝置的基本要求
(1)在夾緊過程中，工件應能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應離開定位置支承。
（2）夾緊力的大小要適當，可靠。既要是工件在加工過程中不產生移動和振動，又不使工件產生不允許的變形和損傷。
（3）夾緊裝置應操作安全，方便，省力。
（4）夾緊裝置的自動化程度和復雜程度應與工件的產量和批量相適應。
2.4 專用夾具的基準選擇
本夾具采用側面定位限制一個方向的自由度；由壓板軸定位，這樣六個自由度全部都被限制住了?？烧{部分安裝在夾具體上，即通過滑塊來限制住支座X軸方向上的轉動。并通過滑塊上的可換定位銷來實現(xiàn)限制作用。
定位基礎可以通過夾具體上的面來定位或由底板來定位，因為夾具上的面上的定位誤差比起底板所產生的定位誤差相比較大，因此為了減少定位誤差，在此我選擇了以底板作為定位基準。
第3章 加工車床開合螺母操縱盤專用夾具設計
設計參數(shù)：
（1）加工車床開合螺母操縱盤上銑兩條曲線槽R10、R20、R30深6mm；
（2）生產效率：每個班生產100件，設計壽命5年。
3.1 明確設計任務，了解零件加工工藝過程
3.1.1 熟悉工件零件圖、本工序加工要求
圖2.1 加工零件圖
該零件為45鋼；零件圖如上圖2.1，大批量生產；該工序在立式銑床上用三面刃銑刀加工。
3.1.2 熟悉零件加工工藝過程
鍛造毛坯
時效處理
1.粗車φ80大頭外圓及端面
2.粗車φ25小頭外圓及端面
3 半精車φ80大頭外圓及端面
4.半精車φ25小頭外圓及端面
5.車小頭端3處退刀槽
6.精車小頭端各個外圓
7.磨φ25外圓
8.銑兩條曲線槽R10、R20、R30深6mm
3.2 加工問題和工藝過程設計措施
由以上分析可知。該車床開合螺母操縱盤零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于車床開合螺母操縱盤來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。由于的生產量很大。怎樣滿足生產率要求也是加工過程中的主要考慮因素。
車床開合螺母操縱盤類零件的加工應遵循先面后槽的原則：即先加工車床開合螺母操縱盤上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工槽系。車床開合螺母操縱盤的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。
車床開合螺母操縱盤零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將槽與外圓和平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
3.3 車床開合螺母操縱盤加工定位基準的選擇
3.3.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入車床開合螺母操縱盤的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以車床開合螺母操縱盤的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。
3.3.2 精基準的選擇
從保證車床開合螺母操縱盤孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證車床開合螺母操縱盤在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從車床開合螺母操縱盤零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是車床開合螺母操縱盤的裝配基準，但因為它與車床開合螺母操縱盤的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。
3.4 確定切削用量
3.1工序1 粗車φ80大頭外圓及端面
所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CJK6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為3mm，可在一次走刀內完成，故
= （3-1）
②.確定進給量
根據《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時，
進給量=0.5～1.0
按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。
切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5 （3-2）
由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-3）
==120 （3-4）
根據CJK6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
= （3-5）
⑤.校驗機床功率
切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時，
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2 （3-6）
根據表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：
=3，=，==，=
計算基本工時
式中，l=75mm, 根據，根據表1.26，車削時的入切量以及超切量,則L=80mm,故
min
3.2工序2 粗車φ25小頭外圓及端面
1、加工條件
（1）選擇刀具
1） 選擇直頭焊接式外圓車刀
2）依據，根據表1.1，車床CJK6140的中心高度，所以選擇的刀桿尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為4.5mm。
3）依據，根據表1.2，粗車毛坯為45鋼，可以選擇YT15硬質合金刀具。
4）依據，根據表1.3，車刀幾何形狀如表12
表12 車刀幾何形狀角度
刀角名稱
符號
范圍
取值
主偏角
kr
30～45
45
副偏角
10～15
15
前角
5～10
10
后角
5～8
5
刃傾角
0
0
倒棱前角
-10～ -15
-10
續(xù)表12 車刀幾何形狀角度
倒棱寬度
0.4［（0.3~0.8）f］
1
0.4~0.8
0.5
（2）選擇切削用量
1）、確定切削深度ap 由于粗加工余量僅為2.9mm，可在一次走刀內切完，故
ap=2.9mm
2）、進給量
依據，根據表1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于40mm時，
依據，根據CJK6140車床的使用說明書選擇
確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗
依據，根據CJK6140車床的使用說明書得其進給機構允許的進給力為。
依據，根據表1.21，當鋼的強度=570~670MPa，，，， (預計)時，進給力為N。
依據，根據表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.0，故實際進給力為
N
由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用
3）、車刀磨鈍標準及耐用度T
依據，根據表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命T=60min。
4）、確定切削速度
依據，根據表1.28，切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故
=0.94
依據，根據表1.27，切削速度的計算
故 =110m/min
r/min
依據，根據CJK6140車床的使用說明書，選擇
這時實際切削速度為
=120m/min
最后決定的車削用量為
。
式中，l=145mm, 根據，根據表1.26，車削時的入切量以及超切量為,則L=150mm,故
min
3.2工序3 半精車φ80大頭外圓及端面
1、加工條件
（1）選擇刀具
1） 選擇直頭焊接式外圓車刀
2）依據，根據表1.1，車床CJK6140的中心高度，所以選擇的刀桿尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為4.5mm。
3）依據，根據表1.2，粗車毛坯為45鋼，可以選擇YT15硬質合金刀具。
4）依據，根據表1.3，車刀幾何形狀如表12
表12 車刀幾何形狀角度
刀角名稱
符號
范圍
取值
主偏角
kr
30～45
45
副偏角
10～15
15
前角
5～10
10
后角
5～8
5
刃傾角
0
0
倒棱前角
-10～ -15
-10
續(xù)表12 車刀幾何形狀角度
倒棱寬度
0.4［（0.3~0.8）f］
1
0.4~0.8
0.5
（2）選擇切削用量
1）、確定切削深度ap 由于粗加工余量僅為2.9mm，可在一次走刀內切完，故
ap=2.9mm
2）、進給量
依據，根據表1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于40mm時，
依據，根據CJK6140車床的使用說明書選擇
確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗
依據，根據CJK6140車床的使用說明書得其進給機構允許的進給力為。
依據，根據表1.21，當鋼的強度=570~670MPa，，，， (預計)時，進給力為N。
依據，根據表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.0，故實際進給力為
N
由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用
3）、車刀磨鈍標準及耐用度T
依據，根據表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命T=60min。
4）、確定切削速度
依據，根據表1.28，切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故
=0.94
依據，根據表1.27，切削速度的計算
故 =110m/min
r/min
依據，根據CJK6140車床的使用說明書，選擇
這時實際切削速度為
=120m/min
最后決定的車削用量為
。
工序4 半精車φ25小頭外圓及端面
1、加工條件
(1)、選擇刀具
車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。
（2）、背吃刀量ap
查，得半精車余量ap=0.9mm
1）、進給量
依據，根據表1.6，材料為碳鋼，當表面粗糙度為，（預計）時，。
依據，根據CJK6140車床的使用說明書選擇
2）、車刀磨鈍標準及耐用度T
依據，根據表1.9，選擇車刀的后刀面的最大磨損量為0.5mm,刀具的壽命T=60min。
3）、切削速度
依據，根據表1.28，可查得切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故
=0.94
依據，根據表1.27，切削速度的計算
故 =158m/min
r/min
依據，根據CJK6140車床的使用說明書，選擇
這時實際切削速度為
=97m/min
最后決定切削用量
3.2.2工序110 車小頭端3處退刀槽
切削深度ap：ap=1mm
根據《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,查《機械加工工藝手冊》表2.4-82得切削速度，
機床主軸轉速：
，
查《機械加工工藝手冊》表3.1-74取
實際切削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知深度為3mm，l=3mm
機動時間==0.052min=3.12s
3.2.2工序6 精車小頭端各個外圓
1、加工條件：工件材料為45鋼，。
(1)、選擇刀具
車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。
（2）選擇切削用量
1）、確定切削深度 由于精加工余量僅為0.2mm，可在一次走刀內切完，故
依據，得精車余量ap=0.2mm
2）、進給量
依據，根據表1.6，加工材料為碳鋼，當表面粗糙度為，（預計）時，。
依據，根據CJK6140車床的使用說明書選擇
確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗
依據，根據CJK6140車床的使用說明書，其進給機構允許的進給力為=3530N。
查，根據表1.21，當鋼的強度，，，，=100m/min(預計)時，進給力為=375N。
依據，根據表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為，，，故實際進給力為
由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用
3）、車刀磨鈍標準及耐用度T
依據，根據表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為0.5mm（0.4~0.6），車刀的壽命T=60min。
4）、確定切削速度
依據，根據表1.28，可查得切削速度的修正系數(shù)為，，，，，故
=0.94
依據，根據表1.27，切削速度的計算為
故 =224m/min
r/min
依據，根據CJK6140車床的使用說明書，選擇
這時實際切削速度為
=120m/min
最后決定的車削用量為
。
工序7 磨φ25外圓
1、加工條件：工件材料為45鋼，。
機床M114W萬能外圓磨床
1) 選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料A46KV6P 350×40×127
其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350×40×127
2) 切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有
工件速度 ?。?8m/min 切削深度 ?。?.0157mm/st
縱向進給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程)
3) 切削工時
式中 D---被加工直徑 b----加工寬度 Z--單邊加工余量
K---系數(shù) V---工作臺移動速度
--工作臺往返一次砂輪軸向進給量
--工作臺往返一次砂輪徑向進給量
＝2.5(min)
工序8. 銑兩條曲線槽R10、R20、R30深6mm
機床的選擇：X52K型萬能銑床
（1）選擇刀具：查，根據表2.1-72，因為銑削寬度，可查得立銑刀
2）查，根據表2.1-20，選擇7:24錐柄立銑刀，標準系列L=198mm，標準系列l(wèi)=63mm，粗齒數(shù)為4。
（2）選擇切削用量
1）決定銑削深度
銑削深度由工序決定，因為每次的銑削深度不大，故均可以一次性走完，則粗銑削時為3.4mm。
2）決定每齒進給量
查，根據表2.1-72，當銑削寬度=12mm時，銑刀的每齒進給量，取，所以。
3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命
查，根據表2.1-75，可選擇高速鋼立銑刀，，粗銑，后刀面的最大磨損限度為0.3～0.5mm，查，根據表2.1-76，可選用的高速鋼立銑刀，其耐用度T=90min。
4）決定切削速度
查，根據表2.1-77可查得：=1.18，=1.0，=0.9，=1.2，=1.0，=1.25（銑削余量較小時，）
銑削速度計算公式：
查，根據表2.1-77可查得：
所以 m/min
r/min
查，根據表3.30，銑床的使用說明書，選擇：
這時實際切削速度為
m/min
式中，。，則，
min
3.5 確定定位方案
3.5.1 基準的選擇
根據工件的加工要求，該工序必須限制工件的五個自由度。建立坐標系如圖2.2所示。為保證底面至工件φ80下端面的垂直度，應選φ80下端面為定位基面，限制；為保證工序尺寸70mm，須限制、，所以選取A面為定位基面；為保證兩側面對孔軸線的對稱度要求，還必須在加工時限制自由度。另外，為了方便控制刀具的走刀位置，還需要限制。
綜上所述，工件的5個自由度均被限制，為使定位基準與設計基準重合，選取的定位基準是φ80下端面和φ25外圓。
3.5.2 確定定位夾緊方案
根據零件特點，按照工藝過程要求，確定工件定位夾緊方案【4】，采用機械夾緊方式對工件進行夾緊。
綜上對工件定位、夾緊方案的分析，確定定位、夾緊方案。其定位夾緊圖如
3.5.3 定位元件的選擇及設計
1.定位元件的選擇 由上知，工件的定位面是據此在夾具上的定位元件選為支承板
2.定位板設計 定位平面所用的定位支承板參照參考文獻【3】第272頁設計。 標記為：支承板 A6×HT20 GB 2236-80 材料：T8。
現(xiàn)確定定位銷的極限偏差和定位表面到定位銷中心的名義尺寸：
平均尺寸，公差取相應尺寸公差的(~)倍，現(xiàn)取，【2】則有：
=400.02mm
滿足工件順利裝拆的補償量值：=(+)÷2=(0.16+0.04)÷2=0.10mm
則，菱形定位銷和定位孔配合的最小間隙===0.43mm
（其中，b的值可查手冊得值為3【3】）
3.6 定位誤差的計算與分析
必須要滿足誤差的總和應該小于或等于該工序公差。
與夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻可得：
⑴孔銷定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上、所設計的夾具滿足零件加工精度要求。
3.7 計算切削力及實際所需的夾緊力
圖2.9作用于工件上的切削力
工件在加工時的受力情況如圖2.9所示。加工時，工件受到切削合力F的作用，F(xiàn)可分解為水平和垂直方向的切削分力和，由經驗公式，和可通過切向銑削力分別乘以一個系數(shù)來得到。在對稱銑削情況下，=(1~1.2),=(0.2~0.3)。
參照《機床夾具設計手冊》【3】表1-2-9得銑削力的計算公式：
參數(shù)的選?。?
切向銑削力 （N）
銑刀系數(shù) =669
銑削深度 =3mm
每齒進給量 =0.15mm
銑刀直徑 d=10mm
銑削寬度 B=10mm
銑刀齒數(shù) z=12
修正系數(shù) （工件屈服應力）
綜上，計算得：
銑削力 。
故水平分力=1.1=1279N，垂直分力=0.3=349N。
工件的主定位面是B面，故選擇夾緊力的作用方向為水平方向作用于B面。當夾緊力水平作用于工件上時，所需要的理論夾緊力=+=1279+=3606N
由公式 = 可計算出實際所需夾緊力。
現(xiàn)在計算安全系數(shù)K的值。
安全系數(shù)K的計算公式為：
由《機床夾具設計手冊》表1-2-0得各安全系數(shù)K的取值如下：
基本安全系數(shù) 加工性質
刀具鈍化程度 切削特點
穩(wěn)定性 手柄位置
工件與支撐面接觸情況
將各安全系數(shù)值代入上面公式計算得,K=1.95<2.5（注：若安全系數(shù)的計算值小于2.5，則取=2.5），則取K的值為2.5。
所以實際所需夾緊力為： = =9015N。
實際所需的夾緊力計算是一個很復雜的問題，一般只能作粗略的估算。為簡化計算，在設計夾緊裝置時，可只考慮切削力對夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的切削過程穩(wěn)定不變?！?】
3.8 定向鍵與對刀裝置設計
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。
根據GB2207—80定向鍵結構如圖所示：
圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖
根據T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如下：
表 3.1 定向鍵數(shù)據表
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
-0.011
-0.027
25
12
5
12
6.8
17
+0.023
6
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。
塞尺選用平塞尺，其結構如下圖所示：
圖 3.5 平塞尺圖
塞尺尺寸為：
表 3.2 平塞尺尺寸表
公稱尺寸H
允差d
C
2
-0.006
0.25
3.9 夾具設計及操作簡要說明
工件以Φ25h6外圓及端面在定位套上定位，用兩塊壓板夾緊。
夾具底座安裝在銑床工作臺上，底座上的拖板，通過三根拉簧，使靠模板始終靠在支架的滾動軸承上。當搖動手柄通過蝸桿和蝸輪帶動轉盤轉動時，靠模板的曲面使拖板左右移動，從而銑出工件要求的曲線槽。
加工前，先將對刀塊裝在夾具的定位套上，對刀塊以Φ25h6外圓、端面及圓銷定位。用對刀塊上的Φ10mm孔確定銑刀的徑向位置。加工時，對定銷插入靠模板上的分度孔I中、銑刀垂直方向切入工件后，拔出對定銷，搖手柄進行銑削。當對定銷靠彈簧的作用，自動插入分度孔II時，一條曲線槽加工完成。退出銑刀，拔出對定銷后，再搖手柄，待對定銷插入分度孔III后，按上述方法銑削第二槽的周向位置是靠對刀塊、定位套、定位銷、靠模板之間的定位保證的。
總 結
設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎。
設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們踏入社會的關鍵一步
致 謝
在本文完成之際，首先向我最尊敬的導師老師致以最誠摯的敬意和最衷心的感謝。幾個月以來，他不遺余力地對我的設計進行了指導。在我畢業(yè)設計這段時間，無論在學習還是在生活上，恩師都給予了我無微不至的關懷。他以其淵博的知識，寬厚的胸懷、無私的敬業(yè)精神以及嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和開拓進取的精神激勵著我，并言傳身教，身體力行地不斷培養(yǎng)我獨立思考，深入探索，解決實際問題的能力，使我受益匪淺。老師給與了該設計關鍵性的技術指導，并指明了研究的方向，雖然平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的過程中，特別在說明書的撰寫和修改上給予了我悉心的指導，特此向老師表示衷心的感謝和敬意!
畢業(yè)設計雖已完成了，但由于知識水平的局限，實際經驗缺乏，設計還存在許多不足，有很多地方需要改進。對于這些不足，我將在以后的工作中利用盡自已所能的去補充和完善，讓自己成為對社會作更多的貢獻，成為有用之才。
此外還要感謝那些給予過我關心、幫助的老師和同學，正是有了大家的關懷、鼓力和我自己的努力，此設計才得以順利完成。
參考文獻
參考文獻
[1] 劉德榮，組合夾具結構簡圖的初步探討，組合夾具，1982. (1)
[2] 孫已德，機床夾具圖冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1984：20-23