CQA6140車床撥叉銑槽專用夾具設計說明書(共13頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 機電及自動化學院 CQA6140車床撥叉銑槽 專用夾具設計 說明書 姓 名： 學 號： 0811116037 專 業(yè)： 機械電子1班 屆 別： 2008級 課任老師： 2011 年 12 月—2012年01月 專心---專注---專業(yè) 前 言 機床夾具是在機床上裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對機床和刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。 在機床上加工工件時，必須用夾具裝好和夾緊工件。將工件裝好，就是

2、在機床上確定工件相對于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對工件施加作用力，使之在已經(jīng)定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。 按夾具的通用特性分類，常用的夾具有通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、成組夾具、組合夾具和自動線夾具六大類。本次設計主要為CQA6140車床撥叉銑槽夾具的設計，為專用夾具。專用夾具是針對某一工件的某一工序的加工要求而專門設計和制造的夾具。其特點是針對性極強，沒有通用性。在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具的設計制造周期較長，隨著現(xiàn)代多品種及中、小批量生產(chǎn)的發(fā)展，專用

3、夾具在適應性和經(jīng)濟性等方面已經(jīng)產(chǎn)生許多問題。本文設計專用夾具各個部件盡量采用標準件，提高夾具的可加工性和經(jīng)濟性。 本次夾具設計是緊接上次工藝設計所作，是一次難得的實踐機會，由于水平有限，不足的地方請指正。 目 錄 設計任務書 ……………………………………………………2 一． 設計題目 …………………………………………………2 二． 零件圖及加工工序分析……………………………………2 三． 基本要求 …………………………………………………3 四． 設計的任務 ………………………………………………3 設計方案 …………………………………………………………4 一、設計方案

4、選擇 ……………………………………………4 二、具體設計方案 ……………………………………………5 1、 面定位元件選擇 ……………………………………………5 2、孔定位元件選擇 ……………………………………………5 3、夾具連接定位和對刀設計 ………………………………6 （1）夾具的定位設計 ………………………………………………6 （2）夾具與機床連接 ………………………………………………6 （3）夾具的對刀設計 ……… ………………………………………6 4、夾具體設計 ………………………………………………7 三、切削力、夾緊力計算及夾

5、具體強度校核 ………………8 四、定位誤差分析 ………………………………………9 五、小結(jié)與致謝 ………………………………………………10 參考文獻 …………………………………………………11 設計任務書 一、 設計題目 CQA6140車床撥叉銑槽（槽15）專用夾具設計。 二、 零件圖及工藝說明 CQA6140車床撥叉零件圖如圖1所示： 圖1 撥叉零件圖 銑槽工藝說明：CQA6140車床撥叉槽的加工工序圖如圖2所示。 圖2 工序圖 三、 基本要求 1. 選擇合適的定位元件、夾緊元件、導向元件以及對刀元件； 2.

6、 掌握夾具設計的基本方法和步驟； 3. 根據(jù)工序卡對夾具體進行設計，并將各部件進行裝配以獲得專用夾具的裝配圖； 4. 掌握各部件的設計原則，盡量采用標準件，提高夾具的通用性和經(jīng)濟性； 5. 夾緊力和切削力的計算。 四、 設計的任務 1． 熟悉工序圖，設計夾具方案，繪制草圖； 2． 根據(jù)草圖，完善方案； 3． 設計和選擇各零部件； 4． 定位誤差計算及修正方案； 5． 繪制裝配圖和部分零件圖； 6． 書寫說明書。 設計方案 一、設計方案選擇 由圖2工序圖可知，CQA6140車床撥叉槽（槽15）精加工的方法為選用立式銑床X53進行加工，為保證設計要求，并根據(jù)該型號

7、車床撥叉的加工批量為大批量可知，應選用專用夾具。以下是兩種設計方案： 方案一：一面兩孔定位，如下圖 方案二：選擇剛性心軸加小端面的定位方式，如下圖 比較以上兩種方案，兩孔的加工都是通過右端面作為定位基準加工，方案一是通過右端面作為主要定位基準，這樣待銑槽與孔的加工采用了同一基準，容易達到同時保證與孔的垂直度要求和右端面的平行度要求，方案二主要以基準孔A為定位基準，要采用定位心軸，孔與心軸之間會產(chǎn)生基準位置誤差，定位誤差大，

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14、 且內(nèi)孔的加工精度沒有右端面高，故采用方案一比較適宜。 二、具體設計方案 本工序采用的加工定位為“一面兩孔”定位方式。 1、面定位元件選擇 圓柱底面和下端面在同一工序加工，作為本工序加工中的“一面”，限制3個方向的自由度。其中圓柱底面采用定位墊圈進行定位，下端面采用支承板進行定位，為滿足定位墊圈和支承板在同一面上，需要對定位墊圈和支承板進行配磨，表面粗超度達到0.4從而提高定位精度，達到定位要求。 支承板的選擇 查《機床夾具設計手冊》，根據(jù)GB/T2236-

15、91可知： 選用支承板型號為：支承板A6X30GB/T2236-91。 該支承板的加工主要技術要求為：定位面須與定位墊圈進行配磨，并且表面粗超度要求較高，需要達到0.4，并且與夾具體裝配的安裝面的粗超度也需要達到0.8。該支承板為標準件。 定位墊圈的選擇 為滿足“一面”定位，限制3個方向自由度的要求，須在圓柱底面安裝一個圓形的定位墊圈。為了防止過定位的出現(xiàn)，定位墊圈與支承板需要進行配磨。定位墊圈的型號根據(jù)相關要求可獲得，為非標準件。 2、孔定位元件選擇 本工序加工須完全限制工件的六個自由度，并且不能形成欠定位和過定位，欠定位和過定位都會影響甚至破壞加工的進行，采用了“兩孔”定位

16、，限制工件的另外3個自由度時，為防止出現(xiàn)過定位的情況，采用一個短圓柱銷和一個短菱形銷（削邊銷）進行定位。由零件圖可知，孔Φ20為設計基準，根據(jù)精基準的選擇原則中的基準重合原則可知，精基準應該選用孔Φ20，為了滿足定位要求，應該適當提高孔Φ20和Φ20.5的精度，因此，Φ20和Φ20.5的加工要求為Φ20H7和Φ20.5H7。其中孔Φ20H7采用短圓柱銷進行定位，孔Φ20.5H7采用菱形銷進行定位。菱形銷的切邊方向應該在兩短銷的中心的連線的垂直方向方能防止過定位的出現(xiàn)。 圓柱銷的選擇 由于該夾具需要在圓柱上端面進行夾緊，而定位的圓柱銷只能選擇短銷，參考GB/T2203-91、GB/T2148

17、-91對該銷進行設計。并且該銷的軸線應該與支承板的定位面滿足一定的垂直度要求，方能達到定位要求。該圓柱銷參考固定式定位銷的標準而非可換定位的銷標準，是為了防止松開夾緊的時候同時松開了定位銷與夾具體之間的連接，無法達到定位的要求；為了防止由于夾緊力的作用使得定位銷與夾具體的連接出現(xiàn)松動情況，需要在定位銷與夾具體的連接部分中擰入砌縫釘，從而滿足定位要求。 按照GB/T2203-91可知，短圓柱銷主要參數(shù)如下： 1) 定位銷與夾具體連接部分的直徑尺寸及公差為： Φ12mm。 2) 定位銷與工件裝配部分的直徑尺寸以及公差為： Φ20mm。 3) 定位銷上端與下端的同軸度有一定的要求，上端圓

18、柱面的軸線須位于直徑為公差值Φ0.01mm，且與以下端圓柱面為基準的同軸的圓柱面內(nèi)。 該圓柱銷為非標準件，零件圖如附圖所示。 菱形銷的選擇 根據(jù)GB/T2203-91可知，菱形銷的型號如下： 定位銷B20.5f7X16GB/T2203-91。菱形定位銷的主要加工要求如下： 1) 菱形定位銷與夾具體連接部分的直徑尺寸及公差為： Φ12mm。 2) 定位銷與工件裝配部分的直徑尺寸以及公差為： Φ20.5mm。 定位銷上端與下端的同軸度有一定的要求，上端圓柱面的軸線須位于直徑為公差值Φ0.01mm，且與以下端圓柱面為基準的同軸的圓柱面內(nèi)。 3、夾具連接定位和對刀設

19、計 （1）夾具的定位設計 工件在夾具中的位置是由與工件接觸的定位元件的定位表面所確定的。為了保證工件相對刀具及切削成形運動有正確的位置，還需要使夾具與機床連接和配合時所用的夾具定位表面相對刀具及切削成形運動處于理想的位置。 保證定位元件的定位表面的各項要求，在夾具體上表現(xiàn)為與機床的連接和定位。夾具體與機床工作臺之間的定位依靠定位鍵與工作臺上的T型槽之間的定位，夾具通常是通過兩個定位鍵與工作臺上的T形槽相連，以保證夾具在工作臺上的方向；為了提高定位精度，定位鍵與T形槽應有良好的配合，必要時定位鍵的寬度應按照工作臺上的T形槽配作；兩定位鍵之間的距離，在夾具底座允許的范圍內(nèi)應盡可能遠些；安裝夾

20、具時，可讓定位鍵靠向T形槽一側(cè)，以消除間隙造成的誤差。因此根據(jù)機床型號和GB/T2206-91可知，定位鍵的型號為：A18h6GB/T2206-91。 （2）夾具與機床連接 夾具與機床的連接，根據(jù)機床的工作特點，最基本的兩種方式：①夾具安裝在機床的工作臺上，如銑床、刨床、鉆床等；②夾具安裝在機床的回轉(zhuǎn)主軸上，如車床、外圓磨床、內(nèi)圓磨床等。本次夾具設計采用的連接方法為夾具安裝在機床的工作臺上，夾具定位后，應用螺栓將其固緊在工作臺上，以提高其連接剛度。 （3）夾具的對刀設計 夾具在機床上定位后，接著進行的就是夾具的對刀。夾具對刀的方法通常有以下三種。 ① 單件試切法。 ② 每加

21、工一批工件，安裝調(diào)整一次夾具，刀具相對元件定位面的理想位置都是通過試切數(shù)個工件來對刀的。 ③ 用樣件或?qū)Φ堆b置對刀。這種方法只在制造樣件和調(diào)整對刀裝置時才需要試切一些工件，而在每次安裝使用夾具時，并不需要再試切工件。顯然，這種方法是最為方便快捷的。 常見的標準對刀塊有圓形對刀塊、方形對刀塊、直角對刀塊和側(cè)裝對刀塊幾種。本次夾具設計中選用的對刀塊為側(cè)裝對刀塊，標準為GB/T2243-91，材料為20鋼。 用對刀裝置調(diào)整刀具對夾具的相對位置方便迅速，但其對準精度一般比試切法低。影響對刀裝置對準精度的主要因素有： ① 對刀時的調(diào)整精度； ② 元件定位面相對對刀裝置的位置誤差。 因此，在設

22、計夾具時，應正確確定對刀塊對刀表面的位置尺寸及其公差，一般來說，這些位置尺寸都是以元件定位面作為基準來標注的，一減少基準變換帶來的誤差。 4、夾具體設計 夾具體式將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大、最復雜的基礎件。夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件可靠的定位和夾緊，因此設計夾具體時，必須考慮其結(jié)構(gòu)應便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性都必須

23、在設計中認真加以考慮。 常見的夾具體毛坯制造方法有鑄造夾具體、焊接夾具體、鍛造夾具體和裝配夾具體。本次夾具體的制造方法選擇鑄造夾具體，鑄造夾具體能夠鑄出各種復雜形狀，工藝性好，并且具有較好的抗壓強度、剛度和抗振性；但其生產(chǎn)周期較長，且需經(jīng)時效處理，成本較高。 查《機床夾具設計手冊》可知，本次夾具體的主要壁厚選擇為16mm。根據(jù)工件的加工位置，易知工件應該豎著裝夾，據(jù)此可知，夾具體與其他部件的裝配關系以及各部件之間的位置關系。考慮到銑床夾具的重心應盡量低，高度與寬度之比應不大于1～1.25，因此需要設計肋板，肋板的壁厚為8mm。夾具體如附圖2所示。

24、 三、切削力、夾緊力計算與夾具體強度校核 1、切削力的計算 本工序為銑削加工，所選刀具為成形銑刀，刀具材料為高速鋼。由此可知，銑削力的計算公式如下： F=[2]現(xiàn)代機床夾具設計 其中： F——銑削力，N Cp——在用高速鋼銑刀銑削是，考慮工件材料及銑刀類型的系數(shù) ap——銑削深度，mm d——銑削直徑，mm fz——每齒進給量，mm B——銑削寬度，mm z——銑刀齒數(shù) Kp——用高速鋼銑刀銑削時，考慮工件材料機械性能不同的修正系數(shù)，對于灰鑄鐵：Kp=（HB/190）0.55 查表可知，Cp=669，ap=3mm，d=16mm，fz=1.5mm，B=1mm，z=

25、10， HB=220 由此可知F=4.5=3006.9N 2、夾緊力的計算 圓柱上端面采用開口墊圈和螺母進行壓緊，在工件的側(cè)面安裝螺旋夾緊機構(gòu)進行壓緊。 由《機床夾具設計手冊》可知，工件以一面兩孔定位，且夾緊力與切削力相互垂直，為防止工件在切削力F的作用下移動所需的夾緊力： Fk= ① 其中： Fk——夾緊力；N K——安全系數(shù)；K=K0K1K2K3K4K5K6 F——切削力；N F0——圓柱銷允許承受的部分切削力；N ——摩擦系數(shù)（0<<1） 查表計算可得，K=1.7，F(xiàn)0=600

26、N，=0.3， 由此可得，F(xiàn)k=13639.1N 3、夾具體強度校核 本次夾具體的制造方法選擇鑄造夾具體，鑄造夾具體能夠鑄出各種復雜形狀，工藝性好，并且具有較好的抗壓強度、剛度和抗振性，此次夾具體的主要壁厚選擇為16mm。肋板的壁厚為8mm。能滿足強度要求。 四、定位誤差分析 定位誤差是由于工件在夾具上定位不準確引起的加工誤差。常用ΔDW表示。定位誤差的來源主要有兩個方面：①由于工件的定位表面或夾具上的定位元件制作不準確引起的定位誤差，稱為基準位置誤差，常用ΔJW。②由于工件的工序基準與定位基準不重合而引起的定位誤差，稱為基準不重合誤差，常用ΔJB表示。 本工序采用一面兩銷定位

27、。考查工件上與使用夾具有關的工序尺寸及工序要求，即工序位置尺寸和位置度要求，有：①槽深22mm；②槽寬15mm；③槽距離圓柱銷軸線的尺寸為19.5mm；④槽側(cè)面與定位面平行度要求為0.04mm；⑤兩側(cè)面對稱度為0.04mm；⑥槽與圓柱銷軸線垂直度要求為0.05mm。 第1項要求 工序基準以上頂面為基準，而定位基準為圓柱銷的 軸線，存在基準不重合誤差，該尺寸為自由公差，定位誤差的影響可以忽略不計，這里不做計算。 第2項要求 工序基準為槽的中心，而定位記住為底面，存在基準不重合誤差，其值為定位面到中心的距離尺寸公差，即自由公差。根據(jù)標準GB/T1804-2000可知，自由公差值為0.4m

28、m。又定位面已經(jīng)加工過，其基準位置誤差可近似認為等于零。故對該項要求，定位誤差為： ΔDW=ΔJB=0.4mm 第3項要求 工序基準與定位基準均為Φ20孔的中心線，因此定位基準一致，不存在基準不重合誤差。定位誤差來源僅為基準位置誤差。定位銷與孔之間的配合關系為間隙配合H7/f7，當工件孔徑為最大，定位銷直徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量均為孔與銷的最大間隙，即無論工序尺寸方向如何（只要工序尺寸方向垂直于孔的軸線），孔銷間隙配合的基準位置誤差為：ΔJW=Dmax-dmin 因此，該項要求，定位誤差為： ΔDW=ΔJB= Dmax-dmin=20.021-19.959=

29、0.062mm 其余三項要求的定位誤差參考上面三項要求進行計算，這里不再敘述 五、小結(jié)與致謝 通過整個完整的設計過程，我首先對已學過的專業(yè)知識進行了一個全面的復習，對于加工工藝的過程也有一個更深的了解。然后就是懂得了如何根據(jù)所給的零件去設計一個完整的夾具。夾具的設計是一次將各科目的知識進行綜合運用的實踐，通過本次設計，在專業(yè)知識方面有了一定的進步，在如何利用各種資源查詢各類標準，參考同類夾具的設計理念和設計方法，提高所設計專用夾具的可行性、經(jīng)濟性等方面有了長足的進步；綜合考慮上次工藝課程設計，通過夾具設計對上次工藝進行了一

30、定的修改，使得工件的加工工藝編排更加合理。本次夾具設計是一次難得的實踐機會，不僅鞏固了已學知識，并且在如何做好設計，如何利用資源，如何修改設計方案等方面有了一定的提高。總之，本次課程設計獲益頗多。 在這次課程設計的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的老師在課程設計上給予我的指導、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設計能力。其次，我要感謝幫助過我的同學，他們也為我解決了不少我不太明白的設計商的難題。同時也感謝學院為我提供良好

31、的做畢業(yè)設計的環(huán)境。最后再一次感謝所有在設計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學。 參考文獻

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