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分 類 號(hào)
密 級(jí)
寧
設(shè)計(jì)(論文)
倒擋變速叉的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
摘 要
此次設(shè)計(jì)是對(duì)倒擋變速叉零件的加工工藝和夾具設(shè)計(jì)，其零件為鍛件，具有體積小，零件復(fù)雜的特點(diǎn)，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時(shí)，就先加工面，再以面為基準(zhǔn)來(lái)加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具,并以操作簡(jiǎn)單的手動(dòng)夾緊方式夾緊，其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，方便且能滿足要求。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞 倒擋變速叉，加工工藝，專用夾具，設(shè)計(jì)
24
Abstract
This design is to dials forks the components the processing craft and the jig design, its components are the forging, has the volume to be small, components complex characteristic,Because the surface is easier than the hole to process, when formulation technological process, first the machined surface, then processes other take the surface as the datum,In which various working procedures jig all uses the unit clamp, special regarding processes the big end of hole, the trough and drills the capitellum hole incline eyelet in the working procedure, Chooses locate mode which two sells at the same time, and operates the simple manual clamp way clamp, its organization design is simple, the convenience also can satisfy the request.
Key words： Dials the fork, the processing craft, unit clamp, design
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
序 言 4
第1章 零件的分析 5
1.1 零件的作用 5
1.2 零件的工藝分析 5
第2章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 7
2.1 確定毛坯的制造形式 7
2.2 基準(zhǔn)的選擇 7
2.3制定工藝路線 8
2.4 倒擋變速叉的偏差計(jì)算 9
2.5 切削用量以及機(jī)床的確定 10
第3章 銑窩15×17±0.2手動(dòng)夾具設(shè)計(jì) 17
3.1 問(wèn)題的提出 17
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 17
3.3切削力及夾緊力的計(jì)算 18
3.4定位誤差的分析 20
3.5定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 22
3.6確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 23
3.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 24
總 結(jié) 25
序 言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開(kāi)制造業(yè)，因此制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
倒檔倒擋變速叉工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問(wèn)題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
第1章 零件的分析
1.1 零件的作用
題目所給的是變速箱中的倒擋變速叉，它的主要作用是推動(dòng)倒檔齒輪向輸入軸傳動(dòng)齒輪移動(dòng)并與之嚙合，使汽車實(shí)現(xiàn)倒行。再換倒檔時(shí)，撥叉將受到較大的沖擊。
1.2 零件的工藝分析
該撥叉為精密鑄件，鑄造表面光潔，平整，無(wú)裂痕，毛刺，分層，縮孔，縮松等鑄造缺陷。
從零件圖上看，該零件是典型的叉架類零件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，形位精度要求不算高。為大批量生產(chǎn)的鑄件。其主要加工的有16的孔表面粗糙度為Ra1.6um，斜腳面尺寸要求公差尺寸為自由公差，表面粗糙度為Ra3.2m并保證與16軸線的垂直度為0.10；R34面粗糙度為Ra3.2um，表面要求淬火處理，硬度要求為45~53HRC。通過(guò)分析該零件，其布局合理，雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但加工要求比較容易保證，我們通過(guò)專用夾具可保證其加工要求，整個(gè)圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達(dá)物體的形狀和大小，符合要求。
5個(gè)加工表面分別是：
（1）厚42兩端平面;
（2）加工φ16的孔內(nèi)表面；
（3）撥叉兩端面，保證尺寸9±0.15；
（4）鉆，擴(kuò)，鉸螺紋孔；
（5）加工R50圓弧槽
第2章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮到倒擋變速叉運(yùn)行時(shí)經(jīng)常需要掛檔倒車或輔助轉(zhuǎn)向，因此零件在工作過(guò)程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料的零件強(qiáng)度也能得到保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機(jī)械翻砂造型，鑄造精度為2級(jí)，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。
有上述工藝要求與資料，對(duì)毛坯初步設(shè)計(jì)如下:
1. Φ16mm的孔
由于16mm難以鑄造，在毛坯設(shè)計(jì)時(shí)，不宜設(shè)計(jì)底孔，因此毛坯采用實(shí)心鑄造，以確保毛坯成功率。
2.叉口側(cè)面
叉口兩側(cè)面粗糙度均為3.2，進(jìn)行一次粗銑即可滿足光潔度要求。根據(jù)資料可知，毛坯的叉口厚度定為1.5mm。
3. 叉口內(nèi)圓面
粗糙度沒(méi)有要求，直接鑄出
2.2 基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，他對(duì)零件的生產(chǎn)是非常重要的。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，否則，不但使加工工藝問(wèn)題百出，更有甚者，造成生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。
1． 粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于零件而言，粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)于后面的精加工至關(guān)重要，從零件圖上看出，倒擋變速叉較不規(guī)則，所以粗基準(zhǔn)不太容易選擇，為了保證Φ16孔的精度要求，選φ16孔下端面為粗基準(zhǔn)。
2． 精基準(zhǔn)的選擇
以φ16孔下端面為粗基準(zhǔn)，加工φ16孔的上端面，然后以加工過(guò)的上端面為精基準(zhǔn)加工φ16內(nèi)孔，從而保證加工精度。
2.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度的技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能機(jī)床以及專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便生產(chǎn)成本盡量降低。
10
鑄造
鑄造
20
銑
銑厚42兩端平面
30
鉆
鉆，擴(kuò)，鉸Φ16孔
40
熱
淬火E表面和R34端面
50
銑
精銑R34端面
60
車
車R23內(nèi)圓
70
銑
銑寬15mm的槽
80
鉆
鉆M10螺紋底孔，攻絲M10
85
鉗
去毛刺
90
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)入庫(kù)
2.4 倒擋變速叉的偏差計(jì)算
⑴ 倒擋變速叉底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計(jì)算
底平面加工余量的計(jì)算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：由參考文獻(xiàn)[4]表11～19。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。查[3]可知其粗銑時(shí)精度等級(jí)為IT12，粗銑平面時(shí)厚度偏差取
精銑：由參考文獻(xiàn)[3]表2.3～59，其余量值規(guī)定為。
⑵ 小頭孔的偏差及加工余量計(jì)算
參照參考文獻(xiàn)[3]表2.2～2，2.2～25,2.3～13和參考文獻(xiàn)[15]表1～8，可以查得：
孔￠16：
鉆孔的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是。
擴(kuò)孔的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是。
鉸孔的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是。
⑶．粗、精銑15槽
參照參考文獻(xiàn)[1]表21～5，得其槽邊雙邊粗加工余量2Z=2.0mm，槽深加工余量為1.0mm，再由參照參考文獻(xiàn)[1]表21～5的刀具選擇可得其極限偏差：粗加工為，精加工為。
2.5 切削用量以及機(jī)床的確定
工序30：粗銑Φ24右端面
機(jī)床：立式銑床X52K
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)8，此為細(xì)齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81，取銑削速度
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81，取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序40：粗銑?24另外一側(cè)端面
機(jī)床：立式銑床X52K
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)8，此為細(xì)齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81，取銑削速度
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81，取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序50：鉆、擴(kuò)、鉸孔￠16。
機(jī)床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
（1）鉆孔
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻(xiàn)[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進(jìn)給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即
查參考文獻(xiàn)[2]表3.17，取，
故實(shí)際切屑速度為。
切屑用時(shí)：
=10mm，，，
故，，
，
（2）擴(kuò)孔
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻(xiàn)[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進(jìn)給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即，
查參考文獻(xiàn)[2]表3.17，取，
故實(shí)際切屑速度為。
切屑用時(shí)：
=10mm，，，
故，，
，
（3）鉸孔
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻(xiàn)[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進(jìn)給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即，
查參考文獻(xiàn)[2]表3.17，取，
故實(shí)際切屑速度為。
切屑用時(shí)：
=10mm，，，，
故，，
，。
工序60：銑叉口
機(jī)床：立式銑床X52K
刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-64選用硬質(zhì)合金鑲齒套面銑刀YT15.
銑刀壽命T=180min,D/Z=100/10,B=40
1) 削深度 2=10mm 所以有=5mm
2) 給量 查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表10-118與表10-119得,進(jìn)給量f=0.2~0.35mm/齒 按機(jī)床行選取f=0.3mm/齒
3) 切削速度 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-70,及10-66,查得
V=115min/s. 即V=6.9m/min
4) 定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 21.97r/min
按機(jī)床說(shuō)明書(見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表6-39),與21.97r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為22.5r/min?，F(xiàn)選取=22.5r/min。
所以實(shí)際切削速度==
當(dāng)=22.5r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
=fZ=0.31022.5=67.5(mm/min)， 查機(jī)床說(shuō)明書有=60(mm/min)
5) 削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t===1.5(min) t==0.75(min)
銑兩次的總時(shí)間為t=1.5+0.75=2.25min
工序110：粗磨叉口兩側(cè)面及凸臺(tái)面。
機(jī)床 M7130平面磨床
1)選擇砂輪。見(jiàn)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第三章中磨料A46KV6P 35040167
其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級(jí)，陶瓷結(jié)合劑，6號(hào)組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x167
2)切削用量的選擇。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表33-42有
工件速度 ＝18m/min 切削深度＝0.0157mm/st
縱向進(jìn)給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程)
3)切削工時(shí)
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(tái)移動(dòng)速度
--工作臺(tái)往返一次砂輪軸向進(jìn)給量
--工作臺(tái)往返一次砂輪徑向進(jìn)給量
＝0.55(min)
工序160：精磨叉口兩側(cè)面。
機(jī)床 M7130平面磨床
1)選擇砂輪。見(jiàn)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第三章中磨料A46KV6P 35040167
其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級(jí)，陶瓷結(jié)合劑，6號(hào)組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x167
2)切削用量的選擇。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表33-42有
工件速度 ＝18m/min切削深度 ＝0.0157mm/st
縱向進(jìn)給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程)
3)切削工時(shí)
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(tái)移動(dòng)速度
--工作臺(tái)往返一次砂輪軸向進(jìn)給量
--工作臺(tái)往返一次砂輪徑向進(jìn)給量
＝0.3(min)
工序130 ：鉆M10螺紋底孔,倒角
機(jī)床：鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭
切削深度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得：進(jìn)給量,切削速度。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取。
實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取。
加工基本時(shí)間：
工序140 ：攻絲M10
鉆孔選用機(jī)床為Z525搖臂機(jī)床，刀具選用絲錐，《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷。
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷表10.4-2查得絲錐鉆孔進(jìn)給量為0.20～0.35。
則取
確定切削速度，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷表10.4-9
切削速度計(jì)算公式為 （3-20）
查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35
則 ==1.6
所以 ==72
選取
所以實(shí)際切削速度為=2.64
確定切削時(shí)間（一個(gè)孔） =
第3章 銑窩15×17±0.2手動(dòng)夾具設(shè)計(jì)
3.1 問(wèn)題的提出
本夾具要用于銑窩15×17±0.2夾具精度等級(jí)為IT12級(jí)，粗糙度為12.5。本道工序只精銑一下即達(dá)到各要求，因此，在本道工序加工時(shí)，我們應(yīng)首先考慮保證加工對(duì)接平面的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒(méi)有較高的技術(shù)要求，也沒(méi)有較高的平行度和對(duì)稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。φ16孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ16孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來(lái)設(shè)計(jì)本道工序的夾具，以已加工好的二個(gè)孔的端面作為定位夾具。
為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，決定用簡(jiǎn)單的螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)作為夾緊機(jī)構(gòu)。
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對(duì)進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊。
由零件圖可知：在對(duì)進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，進(jìn)行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有：
方案Ⅰ：選底平面、和側(cè)面定位夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來(lái)夾緊。
方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式，2面用擋銷，夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來(lái)夾緊。
分析比較上面二種方案：方案Ⅱ中的定位是不正確的，擋銷的位置是固定，且定位與夾緊應(yīng)分開(kāi)，因夾緊會(huì)破壞定位。
通過(guò)比較分析只有方案Ⅰ滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇小頭孔和大頭孔來(lái)定位，從而保證其尺寸公差要求。
為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。
3.3切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：立銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
夾緊力的確定
夾緊力方向的確定
夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。
夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
(1) 夾緊力作用點(diǎn)的選擇
a. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
b. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對(duì)加工精度的影響。
c. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。
(3)夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過(guò)程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計(jì)算出。但實(shí)際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過(guò)程中是變化的，因此，夾緊力的計(jì)算是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，只能進(jìn)行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.實(shí)際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。
c.校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2]
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程緊密聯(lián)系在一起的。定位問(wèn)題已在前面研究過(guò)，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場(chǎng)合下，還無(wú)法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對(duì)工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和震動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)夾緊工件的。不過(guò)這里上是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來(lái)夾緊的。
典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：
（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
（2）擴(kuò)力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動(dòng)作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
工件通過(guò)定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過(guò)精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡(jiǎn)單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過(guò)松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱中心在規(guī)定位置上。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)， 由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
3.4定位誤差的分析
該夾具以一個(gè)平面和2個(gè)定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
1 定位誤差：
當(dāng)以任意邊接觸時(shí)
通過(guò)分析可得：
因此：當(dāng)以任意邊接觸時(shí)
2 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過(guò)定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖
根據(jù)T形槽的寬度 a=25mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)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
25
-0.014
-0.045
40
14
6
15
6
24
+0.023
7
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來(lái)確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
由于本道工序是完成后加工，所以選用對(duì)刀塊。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)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
3
-0.006
0.25
3.6確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過(guò)程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見(jiàn)繪制的夾具裝配圖。
3.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)閵A具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)榫娗邢饔嗔啃。邢髁π。砸话愕氖謩?dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
總 結(jié)
經(jīng)過(guò)差不多一個(gè)學(xué)期的緊張的設(shè)計(jì)，在指導(dǎo)老師及其他老師的幫助下，通過(guò)查閱大量的資料，參觀工廠的設(shè)備，認(rèn)真地進(jìn)行了這次設(shè)計(jì)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使我對(duì)工藝路線的制定和工藝規(guī)程的安排以及工裝的選擇和設(shè)計(jì)有了更深刻的了解和掌握。也使我對(duì)于一個(gè)工藝員所從事的工作有了深層次體會(huì)，培養(yǎng)了實(shí)際工作能力，特別是分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，可以說(shuō)這次設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問(wèn)題，不過(guò)我的指導(dǎo)老師XX老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見(jiàn)，在我遇到難題時(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了設(shè)計(jì)。