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第一章 前言
畢業(yè)設計在我們大學的全部基礎課、技術基礎課之后進行的，這是我們在進行畢業(yè)設計對所學各課程的深入綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們的大學生活中占有重要的地位。另外在做完這次畢業(yè)設計之后，我得到一次在畢業(yè)工作前的綜合性訓練，我在想我能在下面幾方面得到鍛煉：
（1）運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
（2）提高結構設計能力。通過設計夾具的訓練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效，省力，經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
（3）學會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運用。
就我個人而言，我希望通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打一個良好的基礎。
由于個人能力有限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！
機械、機器和機床等機械結構是由部件和零件裝配成的，部件又是由組件和零件裝配而成的。由實體材料組成的機械零件的表面，又可分為加工表面和非加工表面兩種。一般，加工表面是機械零件重要的工作表面，加工表面的精度和粗糙度是通過加工保證的。此外，在加工機械零件表面時，還要考慮制造工藝的可行性、加工生產(chǎn)率、加工成本等多方面問題。本設計通過對一軸套零件的機械加工工藝規(guī)程設計和銑槽用夾具設計，試圖找出一種簡單、實用的加工方法，以供生產(chǎn)同類零件的企業(yè)參考。
第二章 零件的分析
2.1計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型
任務書上的題目內(nèi)容為：加工一個軸套零件，該零件年產(chǎn)量為20000臺，設其備品率為10 %，機械加工廢品率為1 % ，試進行該軸套零件的工藝規(guī)程設計。
現(xiàn)制定該齒輪零件的機械加工工藝規(guī)程。
N＝Qn（l + a %）（1 + b % ) = 20000×1×( l +10 %)（1+ l %) = 22220（件／年）
該零件的年產(chǎn)量為22220件，根據(jù)《機械制造技術基礎》教材中生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領的關系，確定其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。
2.2零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的手柄座。它位于車床操作機構中，可同時操縱離合器和制動器，即同時控制主軸的開、停、換向和制動。操作過程如下：當手把控制手柄座向上扳動時，車床內(nèi)部的拉桿往外移，則齒扇向順時針方向轉(zhuǎn)動，帶動齒條軸往右移動，通過撥叉使滑套向右移，壓下羊角形擺塊的右角，從而使推拉桿向左移動，于是左離合器接合，主軸正轉(zhuǎn)；同理，當手把控制手柄座向下扳動時，推拉桿右移，右離合器接合，主軸反轉(zhuǎn)。當手把在中間位置時，推拉桿處于中間位置，左、右離合器均不接合，主軸的傳動斷開，此時齒條軸上的凸起部分正壓在制動器杠桿的下端，制動帶被拉緊，使主鈾制動。
2.3零件的工藝分析
CA6140車床手柄座有多處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1．以為中心的加工表面
這一組的加工表面有的孔，以及上下端面，，下端面為的圓柱端面；孔壁上有距下端面11mm、與孔中心軸所在前視面呈角的螺紋孔，尺寸為M10-7H，另外還有一個尺寸為6H9的槽，孔與槽的總寬度為27.3H11。
2．以為中心的加工表面
該組的加工表面有的螺紋孔(有位置要求)，加工時測量深度為25mm，鉆孔深度為28mm。上孔壁有一個配鉸的錐銷通孔，該通孔有位置要求。
3．以為中心的加工表面
本組的加工表面有的孔(兩個)，及其兩個內(nèi)端面(對稱)，兩端面均有位置要求，端面之間的距離為mm。，孔除了有位置要求以外還有平行度的形狀公差要求(與孔壁之間的平行度公差為)
4．以為中心的加工表面
這組的加工表面有的孔，該孔通至上的槽，并有位置要求。
由上面的分析可知，加工時應先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準加工另外一組。
第三章 工藝規(guī)程設計
3.1確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200。手柄座在使用過程中不經(jīng)常的變動，它的只起支撐的作用，受到的沖擊不是很大，只是在縱向上受到很大的壓力。在加工過程中的精度保證很重要，它對工件的定位有一定的保證作用。
3.2基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。
3.2.1粗基準的選擇
對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取孔的下端面作為粗基準，利用一組共兩塊V形塊分別支承和作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。
3.2.2精基準的選擇
主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不作介紹。
3.3制定工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)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,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
（1）工藝路線方案一：
工序一：備料
工序二：鑄造毛坯
工序三：粗銑上、下表面，精銑下表面；
工序四：鉆孔；
工序五：插鍵槽6H9；
工序六：銑槽1443 mm；
工序七：鉆、拉孔；
工序八：鉆孔；
工序九：鉆、擴螺紋孔；
工序十：鉆、鉗錐銷通孔、M10-7H；
工序十一：終檢。
（2）工藝路線方案二：
工序一：備料
工序二：鑄造毛坯
工序三：鉆；
工序四：粗銑上、下表面；
工序五：精銑下表面；
工序六：插鍵槽6H9 mm；
工序七：銑槽14 mm 43 mm；
工序八：鉆孔；
工序九：鉆、拉孔；
工序十：鉆、擴；
工序十一：鉆、鉗錐銷通孔、M10-7H；
工序十二：終檢。
（3）、工藝方案的分析：
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工上下表面為中心的一組工藝，然后加工的孔，再以的孔的孔為基準加工的孔。方案二則是先加孔后再加工上下表面，再加工孔，此時方案二采用車床加工工序一，這樣有利提高效率，節(jié)省成本。經(jīng)比較可知，先加工上下表面，再以上下表面為基準加工及插鍵槽，最后完成對的孔的定位。顯然方案一比方案二的裝夾次數(shù)減少了，同時也更好的保證了精度要求。
綜上所述，零件的具體工藝過程如下：
工序一：備料
工序二：鑄造毛坯
工序三：粗銑、半精銑凸臺端面，選用X51立式銑床；
工序四：銑，半精銑大端面；
工序五：鉆，擴，鉸內(nèi)孔，選用Z535立式鉆床；
工序六：鉆，粗鉸，精鉸孔，選用Z525立式鉆床；
工序七：銑槽mm，選用X63臥式銑床；
工序八：鉆、粗鉸、精鉸螺紋孔，選用Z525立式鉆床；
工序九：鉆底孔，攻螺紋孔M10-H7mm，選用Z525立式鉆床；
工序十：鉆錐銷通孔，選用Z525立式鉆床；
工序十一：拉鍵槽6H9mm；
工序十二：鉆槽底通孔鉆，選用Z525立式鉆床；
工序十三：終檢。
3.4機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“手柄座”零件材料為鑄鐵，硬度為HBS65～87，毛坯的重量約為2Kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型鑄模。相關數(shù)據(jù)參見零件圖。據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1．外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（端面）。
查《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工）
銑削加工余量為：
粗銑 1mm
精銑 0mm
2．內(nèi)孔（已鑄成孔）
查《工藝手冊》表2.2～2.5，取已鑄成孔長度余量為3，即鑄成孔半徑為21mm。
工序尺寸加工余量：
鉆孔 2mm
擴孔 0.125mm
3．其他尺寸直接鑄造得到
由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認。
3.5確立切削用量及基本工時
工序三切削用量及基本工時的確定：銑Φ45端面，選用機床：X51立式銑床
⑴銑Φ45端面：
選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見《工藝手冊》表3.1－27）
，（《切削》表3.7和《切削》表3.8）
（《切削》表3.9）
按機床選取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
銑床工作臺進給量：
基本工時：
⑵半精銑Φ45端面：
加工余量為Z=1mm
切削速度為
選用主軸為
工作臺進給量：
基本工時：
工序四切削用量及基本工時的確定：銑削大端面：
⑴粗銑大端面：
進行兩次銑削，第一次Z=2mm，第二次Z=1mm
選用主軸為
實際切削速度：
工作臺進給量：
基本工時：
⑵半精銑大端面：
切削速度：
選用主軸為
工作臺進給量：
基本工時：
工序五切削用量及基本工時的確定：鉆→擴→粗鉸→精鉸Φ25H8mm通孔，選用機床：Z535立式鉆床
⑴鉆孔Φ23mm：
選擇Φ23mm高速鋼錐柄標準麻花鉆（見《工藝手冊》表3.1－6）
（《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16）
（《切削》表2.15）硬度200－217
按機床選取（《工藝》表4.2－5）
實際切削速度：
基本工時：（《工藝》表6.2－5）
⑵擴孔Φmm：
選擇Φ24.8mm高速鋼錐柄擴孔鉆（《工藝》表3.1－8）
由《切削》表2.10得擴孔鉆擴Φ24.8mm孔時的進給量，并由《工藝》表4.2－16取擴孔鉆擴孔時的切削速度
由《切削》表2.15得，故：
按機床選取
基本工時：
⑶鉸Φ孔：
選擇Φ25mm高速鋼錐柄機用鉸刀（《工藝》表3.1－17）
由《切削》表2.24得，，
由《工藝》表4.2－16得
按機床選取
基本工時：
工序六 切削用量及基本工時的確定：鉆→粗鉸→精鉸Φ10H7孔，選用機床：Z525立式鉆床
⑴鉆Φ10孔：
選擇Φ9.8mm高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機床選取
基本工時：
⑵粗鉸Φ9.96mm孔：
選擇Φ9.96mm的高速鋼鉸刀（《工藝》表2.11）
由《切削》表2.24和《工藝》表4.2－15查得
按機床選取
基本工時：
⑶精鉸Φ20mm孔：
選擇Φ20mm的鉸刀
按機床選取
基本工時：
工序七切削用量及基本工時的確定：銑的槽，選用機床：X63臥式銑床
選用高速鋼圓柱形銑刀，齒數(shù)Z=6
⑴第一次走刀：
按機床選取
工作臺進給量：
基本工時：
⑵第二次走刀：
按機床選取
工作臺進給量：
基本工時：
工序八切削用量及基本工時的確定：選用機床：Z525立式鉆床
⑴鉆Φ13mm孔：
選擇Φ13高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.5－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機床選取
基本工時：
⑵粗鉸Φ13.95mm孔：
選擇Φ13.95高速鋼錐柄機用鉸刀（《工藝》表3.1－17）
，，
按機床選?。ā豆に嚒繁?2－15）
（《工藝》表4.2－16）
基本工時：
⑶精銑Φ14mm孔：
選擇Φ14高速鋼錐柄機用鉸刀（《工藝》表3.1－17）
由《切削》表2.24查得
，，
（《工藝》表42－16）
按機床選取
基本工時：
工序九 切削用量及基本工時的確定：鉆8.5mm底孔，攻螺紋M10mm，選用機床：Z525立式鉆床
⑴鉆Φ8.5底孔：
選用Φ8.5高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機床選取
基本工時：
⑵攻螺紋M10mm：
選擇M10mm高速鋼機用絲錐
f等于工件螺紋的螺距p，即
按機床選取
基本工時：
工序十 切削用量及基本工時的確定：加工Φ5的圓錐孔，選用機床：Z525立式鉆床
⑴鉆Φ5的圓錐孔：
選擇高速鋼麻花鉆
按機床選取
基本工時：
⑵鉸Φ5的孔：
選擇Φ5的鉸刀
按機床選取
基本工時：
工序十二 切削用量及基本工時的確定：加工Φ5.5的圓錐孔，選用機床：Z525立式鉆床
⑴鉆Φ5.5mm孔：
選擇Φ4.8的高速鋼錐柄麻花鉆
按機床選取
基本工時：
⑵鉸孔：
選擇的鉸刀
按機床選取
基本工時：
第四章 專用夾具設計
4.1 設計夾具的目的
在機械制造的機械加工、檢驗、裝配、焊接和熱處理等冷、熱工藝過程中，使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或者檢測的裝置。在機械制造中采用大量的夾具，機床夾具就是夾具中的一種。它裝在機床上，使工件相對刀具與機床保持正確的相對位置，并能承受切削力的作用。機床夾具的作用主要有以下幾個方面：較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度，因為用夾具裝夾工件時，工件相對機床（刀具）的位置由夾具來保證，基本不受工人技術水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度；提高勞動生產(chǎn)率，因為采用夾具后，工件不需要劃線找正，裝夾也方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產(chǎn)率；擴大機床的使用范圍，因為使用專用夾具可以改變機床的用途、擴大機床的使用范圍，例如，在在車床或搖臂轉(zhuǎn)床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工；改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全，因為使用專用機床夾具可以減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，降低對工人操作技術水平的要求，保證安全。
4.2 夾具的分類
（1）通用夾具
通用夾具是指已經(jīng)標準化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如， 車床上的三爪卡盤和四爪卡盤、頂尖和雞心夾頭；銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。它們有很大的通用性，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已經(jīng)標準化。由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機床附件供應給用戶。
（2）專用夾具
專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設計的夾具，具有結構緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設計和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。
（3）組合夾具
組合夾具是在機床夾具零部件標準化的基礎上，由一整套預先制造好的，具有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標準元件和合件，按照組合化的原理，針對工件的加工要求組裝成各種專用夾具。夾具使用完畢后，可以拆卸，留待組裝新夾具時使用。
組合夾具的應用范圍十分廣泛。它最適合于品種多、產(chǎn)品變化快、新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)等場合，在批量生產(chǎn)中也可利用組合夾具代替臨時短缺的專用夾具，以滿足生產(chǎn)要求。用組合夾具元件可以組裝成各類機床夾具。數(shù)控機床和柔性制造單元的出現(xiàn)，更加推動了組合夾具技術的進步，擴大了組合夾具的應用范圍。
組合夾具具有以下特點：組合夾具元件可供多次使用，但其一旦組裝成某個夾具后，該夾具結構仍屬專用性，只能一次使用。當變換加工對象時，一般仍需全部拆開，重新組裝成新夾具結構，以滿足新工件的加工要求。和專用夾具不一樣，組合夾具的最終精度，是靠各組成元件的精度，直接組合來保證的，不允許進行任何補充加工，否則無法保證元件的互換性。由于組合夾具是由各標準元件組合起來的，因此剛性較差，尤其是元件連接的結合面接觸剛度，對加工精度影響較大。一般組合夾具的外形尺寸較大，不及專用夾具那樣緊湊。這種夾具不受生產(chǎn)類型的限制，可以隨時組裝，以應生產(chǎn)之急。
（4）拼裝夾具
拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由標準化、系列化的夾具元件，直接按專用夾具的裝配方法（銷釘定位、螺栓緊固）裝配成的專用夾具。采用拼裝夾具大大縮短了專用夾具的設計與制造周期，而且當產(chǎn)品改型時原來夾具的大部分元件仍可拆下重新使用，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。
（5）通用可調(diào)夾具
通用可調(diào)夾具是指根據(jù)不同尺寸或種類的工件，調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件而形成的專用夾具。加工對象不很確定，通用范圍較大，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。
（6）成組夾具
成組夾具是指專為加工成組工藝中某一組零件而設計的可調(diào)夾具。加工對象明確，只需調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件便可使用，調(diào)整范圍只限于本零件組被的工件，適用于成組加工。
通用可調(diào)夾具和成組夾具都是一種比較先進的、繼承性好的新型夾具。采用這兩種夾具可大大減少專用夾具數(shù)量，縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，并可有效地促進并實現(xiàn)機床夾具標準化、系列化和通用化。
通用可調(diào)夾具與成組夾具的區(qū)別在于：前者的加工對象不很確定，其更換調(diào)整部分的結構設計，往往具有較大的適應性，通用范圍大；而成組夾具則是為成組加工工藝中
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一組零件而專門設計的，加工對象十分明確，可調(diào)范圍也只限于本組內(nèi)的零件，因此后者亦稱為專用可調(diào)夾具。
4.3 專用夾具的組成
（1）定位裝置
這種裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置，即通過它使工件加工時相對于刀具及切削成形運動處于正確的位置，如支撐釘、支撐板、V形塊、定位銷等。
（2）夾緊裝置
它的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位移，同時防止或減小振動。它通常是一種機構，包括夾緊元件（如夾爪、壓板等），增力及傳動裝置（如杠桿、螺紋傳動副、斜楔、凸輪等）以及動力裝置（如氣缸、油缸）等。
（3）對刀—引導裝置
它的作用是確定夾具相對于刀具的位置，或引導刀具進行加工，如對刀塊、鉆套、鏜套等。
（4）其他元件及裝置
如定向件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設置的一些裝置，如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。
（5）夾具體
用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎件，并與機床有關部位連接，以確定夾具相對于機床的位置。
4.4 典型的定位元件
工件以平面定位：工件以平面作為定位基面，是最常見的定位方式之一。如箱體、床身、機座、支架等類零件的加工中，較多采用了平面定位。工件以平面定位時常用的定位元件如下所述。
A主要支承：
它主要用來限制工件的自由度，起定位作用。
1） 固定支承，有支承釘和支承板兩種形式，在使用過程中他們都是固定不動的。當工件以粗糙不平的粗基準定位時，采用球頭支承釘。齒紋頭支承釘用在工件的側(cè)面，它能增大摩擦因數(shù)，防止工件滑動。當工件以加工過的平面定位時，可采用平頭支承釘或支承板。
為保證各固定支承的定位表面嚴格共面，裝配后，需將其工作表面一次磨平。支承釘與夾具體孔的配合采用H7/ r6或H7/n6,當支承需要經(jīng)常更換時，應加襯套。襯套外徑與夾具體孔的配合一般采用H7/n6或者H7/r6，襯套內(nèi)徑與支承釘?shù)呐浜线x用H7/s6。
可調(diào)支承，是指支承釘?shù)母叨瓤梢哉{(diào)節(jié)。調(diào)整時要先松后調(diào)，調(diào)好后用防松螺母鎖緊。
可調(diào)支承主要用于工件以粗基準面定位、或者定位基面的形狀復雜（如成型面、臺階面等），以及各批毛坯的尺寸、形狀變化較大時的情況?？烧{(diào)支承在一批工件加工前調(diào)整一次。在同一批工件加工中，它的作用同固定支承相同。
自位支承（浮動支承） 在工件定位過程中，它能自動地調(diào)整位置，其特點是：支承點的位置能隨著工件定位基面的不同而自動調(diào)節(jié)，定位基面壓下其中一點，其余點便上升，甚至各點都與工件接觸。接觸點數(shù)的增加，提高了工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，但其作用仍相當于一個固定支承，只限制工件一個自由度。
B 輔助支承
輔助支承用來提高工件的剛度和穩(wěn)定性，不起定位作用。輔助支承的工作特點是：待工件定位夾緊后，再調(diào)整支承釘?shù)母叨龋蛊渑c工件的有關表面接觸并鎖緊。每安裝一個工件就調(diào)整一次輔助支承。另外，輔助支承還可以起預定位的作用。常見的輔助支承有：螺旋式輔助支承、自位式輔助支承和推引式輔助支承。
工件以圓孔定位：工件以圓孔表面作為定位基面時，常用以下定位元件：
圓柱銷（定位銷）當工件孔徑較小時（D=3-10mm），為增加定位銷剛度，避免銷子因受撞擊而折斷，或熱處理時淬裂，通常把根部倒成圓角。這時夾具體上應有沉孔，使定位銷的圓角部分沉入孔內(nèi)而不會妨礙定位。大批大量生產(chǎn)時，可以采用帶襯套的結構形式。為了便于工件裝入，定位銷的頭部應有15度的倒角。
定位銷的工作部分直徑可按g5、g6、f6、f7制造，定位銷和夾具體的配合可用H7/r6、H7/n6，襯套與夾具體選用過渡配合H7/n6，其內(nèi)徑和定位銷為間隙配合H7/h6、H7/h5。
2） 圓柱心軸
其定位部分直徑按h6、g6或f6制造，裝卸工件方便，但定心精度不高。為了減少因配合間隙而造成的工件的傾斜，工件常以孔和端面聯(lián)合定位，因而要求工件定位孔和端面有較高的垂直度，最好能在一次裝夾中加工出來。
21
使用開口墊圈可實現(xiàn)快速裝卸工件，開口墊圈的兩端面應互相平行。當工件內(nèi)孔和端面垂直度誤差很大時，因采用球面墊圈。
3） 圓錐銷 限制了X、Y、Z三個自由度。
4） 圓錐心軸（小錐度心軸）這種定位方式的定心精度較高，不用另設夾緊裝置，但工件的軸向定位誤差較大，傳遞的扭矩較小，適用于工件定位孔不低于IT7的精車和磨削加工，不能加工端面。
工件以外圓柱面定位：工件以外圓柱面定位時，常用以下元件：
V形塊 它有固定式和活動式兩種。固定式V形塊在夾具體上的裝配，一般用兩個定位銷和2-4個螺釘連接，活動式V形塊除限制工件一個移動自由度外，還兼有夾緊作用。它定位最大的優(yōu)點就是對中性好，它可使一批工件的定位基準軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準直徑誤差的影響。V形塊定位的另一個特點是無論定位基準是否經(jīng)過加工，是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。因此，V形塊是用得最多的定位元件。
定位套 它用來限制沿軸向的自由度，常與端面聯(lián)合定位。用端面作為主要定位面時，應控制套的長度，以免夾緊時工件產(chǎn)生不允許的變形。它結構簡單，容易制造，但定心精度不高，一般適用于精基準定位。
半圓套 這種定位方式主要用于大型軸類零件及不便于軸向裝夾的零件。定位基面的精度不低于IT8-IT9，半圓的最小內(nèi)徑取工件定位基面的最大直徑。
4.5 夾具中的夾緊機構
夾具中的夾緊裝置一般由動力源和夾緊機構兩個部分組成。動力源是產(chǎn)生原始作用力的部分，如用人的體力對工件進行夾緊，稱為手動夾緊；若采用氣動，液動，電動以及機床的運動等動力裝置來代替人力進行夾緊，則稱為機動夾緊。夾緊機構是接受和傳遞原始作用力，使其變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務的部分，包括中間傳遞力機構和夾緊元件。中間傳遞力機構把來自人力或者動力裝置的力傳給夾緊元件，再由夾緊元件直接與工件受壓面接觸，最終完成夾緊任務。
在夾緊的組成中可以看出，不論采用任何動力源（手動或者機動），外加的原始作用力要轉(zhuǎn)化為夾緊力，都必須通過夾緊機構。夾具中常用的夾緊機構有斜碶夾緊機構、螺旋夾緊機構、圓偏心夾緊機構、鉸鏈夾緊機構、定心對中夾緊機構以及聯(lián)動夾緊機構等。
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（1）斜碶夾緊機構：斜碶夾緊機構是夾緊機構中最基本的形式之一，螺旋夾緊機構，圓偏心夾緊機構，定心對中夾緊機構等均是斜碶夾緊機構的變形，由于手動的斜碶夾緊機構在夾緊工件時既費時又費力，效率很低，故實際上多在機動夾緊裝置中采用。
（2）螺旋夾緊機構：利用螺桿直接夾緊工件，或者與其他元件組成復合夾緊機構夾緊工件，是應用較廣泛的一種夾緊機構，由于螺旋夾緊機構具有結構簡單，容易制造，夾緊可靠，擴力比較大和夾緊行程不受限制等特點，所以在手動夾緊裝置中被廣泛使用，在夾具中除采用螺桿直接夾緊工件外，經(jīng)常采用螺旋壓板夾緊機構。
（3）圓偏心夾緊機構：由于偏心圓的夾緊力小，自鎖性能又不是很好，故只使用于切削負荷不大而且無很大震動的場合，為滿足自鎖條件，其夾緊行程也相應受到限制，用與夾緊行程較小的場合。
（4）鉸鏈夾緊機構：因鉸鏈夾緊機構的結構簡單，擴力比較大，適用于多點或多件夾緊，在氣動或者液動夾具中廣泛應用。
（5）定心、對中夾緊機構：定心，對中夾緊機構是一種特殊的夾緊機構，工件在其上同時實現(xiàn)定位和夾緊。
（6）聯(lián)動夾緊機構：工件裝夾所使用的夾具，有的需要同時有幾個點對工作的工件進行夾緊，而有的則需要同時夾緊幾個工件，為了提高效率，減少裝夾時間，可采用聯(lián)動夾緊機構。
4.6 夾具的發(fā)展趨勢
夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。
?1） 高精度
隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復安裝的定位精度高達±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2~5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。
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2） 高效
為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。
3） 模塊、組合
夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經(jīng)營電子商務化。
4） 通用、經(jīng)濟
夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應用的價值。
專家們建議組合夾具行業(yè)加強產(chǎn)、學、研協(xié)作的力度，加快用高新技術改造和提升夾具技術水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡技術，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進技術，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
4.7 本課題夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用的夾具。我被要求設計第Ⅳ道工序----鉆孔Φ14H7，本夾具將用于Z525立式鉆床。
4.7.1任務的提出
本夾具主要用來鉆Φ14H7的孔，同時對孔的同軸度及加工精度有一定的要求。且在鉆孔后還要進行拉孔，以保證其精度要求，為了使其誤差減小，在工序工序一、工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞動強度、提高加工質(zhì)量。
4.7.2定位方案及定位裝置的設計計算
4.7.2.1定位方案的確定
工件以Φ25H8孔及端面和Φ10H7孔為定位基準；夾緊時，首先由開口墊圈夾緊Φ25H8孔兩端面，再用汽缸通過連桿機構夾緊。
4.7.2.2定位元件及裝置設計
用定位銷、開口墊圈進行完全定位。
4.7.2.3定位誤差的分析計算
本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下。
式中 ——工件圓孔直徑公差（mm）；
——定位銷外圓直徑公差（mm）。
4.7.3對刀或?qū)бㄑb置）設計
對刀裝置用來確定刀具與夾具的相對位置。由于本道工序是完成孔的加工。用轉(zhuǎn)套引導刀具的方式。
4.7.4夾緊方案及裝置的設計計算
4.7.4.1夾緊方案的確定
夾緊時，首先由定位銷和開口墊圈夾緊孔兩端面，再用DQG型汽缸的連桿杠桿機構夾緊。
4.7.4.2夾緊力大小的分析計算
鉆孔時切削用量最大，軸向力、扭矩最大，故以鉆孔時計算夾緊力并分析。
刀具：高速鋼錐柄麻花鉆
根據(jù)《切削手冊》表2.34可查得：
軸向力計算公式為
其中：，，，，，，，。故
扭矩計算公式
其中：，,，，，，
。
4.7.5夾緊機構及裝置設計
利用氣缸活塞的拉力通過連桿機構對工件進行夾緊。夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。
4.7.6夾具操作及維護簡要說明
如前所述，在設計夾具時，為提高生產(chǎn)率，首先想到是怎么樣方便的安裝和拆卸，本道工序就是采用了快換墊圈的方式。由于本夾具是對工件進行鉆孔，因此在鉛直方向受到很大的沖擊力，故在其相應的方向上應適當?shù)目紤]強度上的要求。并設法減少夾具的的占地面積，使之很方便的操作和快速的切換工件。
因此，應設法解決上述問題。目前采取的措施有：一是提高毛坯的精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇精度的心軸，使其定位精確，并使心軸連在夾具體內(nèi)，這樣可以減少縱向傾斜的偏差；三是：加大螺母和開口墊圈的加緊力。使工作進行時，工作緊湊和保證加工要求。夾具體上裝有快換鉆套，使夾具在一批零件之間能加工不同要求的零件，同時在夾具體上裝有一塊可翻動的蓋模板，這樣有利于工件的拆裝。
結論
為期三個月的畢業(yè)設計結束了，在本次設計中，我查了大量的資料，在網(wǎng)上也搜索了很多相關的典型零件的工藝規(guī)程等內(nèi)容，在我設計困難的時候，我得到了我的導師和多位院里老師的指導和幫助，同學們也給了我很大的支持和啟發(fā)，因此，我的設計與老師同學的幫助是分不開的，在這里，我對幫助過我順利完成畢業(yè)設計的老師和同學表示真摯的感謝。
我的課題題目是：CA6140手柄座工藝規(guī)程及夾具設計，這是我第一次全方位的對所學科目的運用。從中發(fā)現(xiàn)了很多以前沒有注意到的問題，也學到了很多的處理生產(chǎn)問題的技巧和方法，我覺得本次畢業(yè)設計對我而言，非常重要。既是對我大學三年的學習總結，也是為以后在工廠工作打下基礎。在本次設計中，在老師的指導下，我完成了本次設計，學習了新的知識，很感謝學校為我創(chuàng)造這個學習設計的機會。
本次設計中，我查閱了大量的書籍，在此，對所有機械書籍的作者表示感謝。沒有他們的辛勤勞動，不可能完成我的畢業(yè)設計。由于我的知識有限，而且設計中實際生產(chǎn)的知識，因此，有很多缺點和錯誤，希望答辯時專家和老師們能給我指出，對此表示感謝。
參考資料
1.《機床夾具設計》 第2版 肖繼德 陳寧平主編 機械工業(yè)出版社
2.《機械制造工藝及專用夾具設計指導》 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社
3.《機械制造工藝學》周昌治、楊忠鑒等 重慶大學出版社
4.《機械制造工藝設計簡明手冊》李益民 主編 機械工業(yè)出版社
5.《工藝師手冊》 楊叔子主編 機械工業(yè)出版社
6.《機床夾具設計手冊》王光斗、王春福主編 上?？萍汲霭嫔?
7.《機床專用夾具設計圖冊》南京市機械研究所 主編 機械工業(yè)出版社
8.《機械原理課程設計手冊》 鄒慧君主編 機械工業(yè)出版社
9.《金屬切削手冊》第三版 上海市金屬切削技術協(xié)會 上?？茖W技術出版社
10.《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立 主編 上海科學技術出版社
11．《機械制造工藝水學》、《機床夾具設計》（教材）
12．《機械制造工藝學課程設計指導書》 ，機械工業(yè)出版社
致謝
本文是在尊敬的X老師的精心指導下完成的，老師高尚的品德，淵博的學識，嚴謹?shù)膶W風和高度的責任心深深地影響著學生。導師三年的教誨是學生寶貴的精神財富，并將使學生受益終生。在此，謹向尊敬的導師表示真誠的感謝和崇高的敬意！
在課題的研究過程中，我的同學史團樂等均給予了很大的幫助。在課題的調(diào)研過程中，各老師均給了很大的幫助，作者表示深深的感謝！
最后，作者還要深深地感謝默默支持本人完成學業(yè)的父母及親友，感謝他們?yōu)槲宜龀龅臒o私奉獻和巨大支持！
謹向所有在本文的完成中給予作者關懷和幫助而在此無法一一提及的老師、同學和朋友致以誠摯的謝意！
作者于2010年11月
第 30 頁 共 29 頁