1、目錄前 言第 2 頁零 件 分 析第 3 頁（一）零件的工藝分析第 3 頁（二）零件的作用.第 3 頁工藝規程設計 第4 頁（一）確定毛坯的制造形式 第 4 頁（二）基準面的選擇第 4 頁（三）鉆、擴、鉸孔第 4 頁夾 具 設 計第 6頁（一）問題提出第 6頁（二）夾具設計第 8頁1、切削力及夾緊力的計算 第 8頁2、夾緊力的計算 第 8頁3、定位誤差的分析 第 9頁4、夾具設計及操作簡要說明 第 10 頁（三）結束語 第10頁設計評估 第11頁參 考 文 獻 第 15 頁 致謝第16 頁前言 ·夾具介紹 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛的應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝

2、配、焊接和檢測等工藝過程。在金屬切削機床上使用的夾具統稱為機床夾具。在現代生產中，機床夾具是一種不可缺少的裝備，它直接影響著工件加工的精度、勞動生產率和生產制造成本等。一、機床夾具的種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。常用的分類方法有一下幾種：（1）按夾具的使用特點分類根據夾具在不同生產類型中的通用特性，機床夾具可分為：通用夾具、專用夾具、組合夾具、可條夾具、拼裝夾具五大類。 （2）按使用機床分類夾具使用機床可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、吃論機床夾具、數控機床夾具、自動機床夾具、自動線隨行夾具以及其他機床夾具等。 （3）按夾緊力的動力源分類夾具按夾緊的動力源可分為手動

3、夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。二、機床夾具的組成：（1） 定位裝置：用來確定工件在夾具中正確加工位置的裝置。（2） 夾緊裝置：工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置。（3） 夾具體：它是夾具的基礎元件，把組成夾具的所有元件和裝置連接成為一個有機整體。（4） 對刀、導向元件：用來確定刀具再加工前處于正確位置的元件稱為對刀元件。用來確定刀具位置并引導刀具進行加工的元件稱為導向元件。（5） 其他裝置或元件：根據需要，夾具上還可以一種其他元件，如分度裝置，為了便于卸下工件而設置的頂出器，以及夾具再機床上定位的連接件等。三、鉆床夾具設計。鉆床夾具一般

4、是由定位元件、夾緊裝置、夾具體、對刀、導向元件及其他裝置或元件組成。鉆床夾具主要用于鉆、擴、鉸孔。在鉆削加工中，工件上被加工孔的分布情況，在很大程度上決定了夾具的類型。因此鉆床夾具可分為：固定式鉆床夾具、移動式鉆床夾具、翻轉式鉆床夾具、蓋板式鉆床夾具、回轉式鉆床夾具、滑柱式鉆床夾具等。在此我選擇蓋板式鉆床夾具。零件的分析 .零件的作用 題目所給的零件是CA6140機床上的撥叉，他位于機床變速箱內。主要作用是用于機床的變速。（圖一） 所有表面均已加工。 （圖一）二. 工藝規程設計 （一） 確定毛坯的制造形式。 零件的材料為HT200鑄鐵，考慮到零件的幾何形狀比較復雜。所以用鑄造的形式進行毛坯的制

5、造。 （二） 基面的選擇 基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產無法正常進行。（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。根據這個基準選擇原則，現選取25孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共三塊V形塊支撐這兩個55做主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制1個自由度，達到完全定位。（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

6、準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 三、鉆、擴、鉸孔1） 選擇鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆頭，直徑鉆頭幾何形狀為（表1及表2）：雙錐修磨橫刃， 2） 選擇切削用量（1） 確定進給量：由表5 當加工要求為7級精度，材料鑄鐵時 時 由 時 按鉆頭強度確定進給量 由表7 當灰鑄鐵 時 時： 按機床進給機構強度確定進給量 由表8 灰鑄鐵時 時：機床機構允許的軸向力為9800N。Z535允許最大為15690N。 進給量 由此可以看出受限制的進給量是工藝要求，從中取 由表16 可以查出鉆孔時的軸向力在 時為： 軸向力修正系數為1.0 故 故 可用 2）確定鉆頭磨鈍標準及耐用度，

7、由表9 時 鉆頭后刀面最大磨損量取為 耐用度 3） 確定切削速度由表10 加工性為第三類 雙橫刃磨的鉆頭 時 切削修正系數 故 擴孔： 24.7 按機床取 所以實際切削速度 鉸孔： 取機床標準 1.13r/s 所以實際切削速度：三、夾具設計（一）定位方案和定位元件的設計 1、常用定位方式及起定元件 定位元件的結構、形狀必須與工件定位基準面形狀想適應。定位基準面的形狀通常有平面、外圓柱面、內孔、錐孔和成型表面等。因此，常用的定位元件按基準面的不同，分為一下幾種：1） 平面定位的定位元件工件以平面為定位基準時，常常是把工件支承在定位元件上，所以這類定位元件稱為支承。按其結構和用途不同，可分為以下幾

8、種： 支承釘：一個支承釘限制工件的一個自由度。 支承板：一個支承板限制三個自由度，其中一個位置自由度，兩個角度自由度。 可調支承：可調支承限制一個自由度。 自位支承：稱為自動定位支承或多點浮動支承，只限制元件的一個自由度。2） 外圓表面定位的定位元件以外圓表面為定位基準時，定位元件有V形架、半圓形定位架、定位套筒和圓錐套筒等。3） 孔定位的定位元件以孔為定位基準時，定位元件主要有圓柱定位銷、圓錐定位銷、定位心軸。·綜上所述，再此選擇自位支承（一對）、V形架（三個）。2、夾緊裝置的選用原則：（1） 夾緊力方向確定。 夾緊力應朝向主要限位面。 夾緊力方向應盡可能使所需要夾緊力減小。 夾緊

9、力方向的選擇應可能使工件變形減小。（2） 夾緊力作用點的選擇 夾緊力的作用點應落在定位元件的定位范圍內。 夾緊力的作用點應落在工件剛度較好的方向和部位。 夾緊力的作用點應靠近工件的加工表面。基本夾緊機構機床夾具中使用最普遍的是機械夾緊機構，這類機構絕大部分都是利用機械擦的自鎖原理來夾緊工件的。斜契夾緊機構是其中最基本的形式，螺旋偏心、凸輪等機構是斜契夾緊機構的變化作用。（1） 斜契夾緊機構·斜契夾緊機構有以下特點： 斜契結構簡單，有增力作用。 斜契夾緊的行程小，通過增大行程，但自鎖差。 通常與其他結構聯合使用。（2） 螺旋夾緊機構 由于螺旋夾緊機構結構簡單，夾緊可靠，所以在機床夾具中

10、得到廣泛應用。螺旋夾緊機構的缺點是夾緊動作慢。為克服此缺點，許多機構上采用各種快速螺旋夾緊裝置。（3） 偏心夾緊機構 偏心夾緊機構是一種快速夾緊機構，常用的有圓偏心和曲線偏心良種形式。（4） 復合夾緊機構 斜契勾形壓板 圓偏心壓板螺釘-壓板形夾緊機構·綜上所述，在此我選擇斜契夾緊機構、螺旋夾緊機構、壓板形夾緊機構三種夾緊元件。 元件的定位必須解決兩個問題：即根據技術要求限制工件的自由度，是定位誤差控制在允許范圍內。現撥叉零件的一個孔，在三個坐標方向都有要求，為保證加工質量，應按完全定位的方式來設計夾具。定位基準的選擇應注意基準重合原則，盡量以精基準定位和考慮孔壁均勻等特殊要求，以使定

11、位誤差控制在允許范圍內。 根據上述原則，工件的定位有兩個方案。 第一方案：用兩個互成120°的活動V形塊來夾緊42外圓，再用一個壓板將82的圓壓住。優點是安裝穩定，定位基準與安裝基準重合。但突出的問題是沒有完全定位，只限制5個自由度。如圖： 第二方案：用三個互成120°的活動V形塊來夾緊42外圓，并用兩個直徑為15活動支撐來支撐42的端面，以便于工件處于自由狀態時夾緊工件，再用一塊壓板壓緊82的半圓。這樣即彌補了工件本身材質脆的問題，又限制了工件的六個自由度，從而保證了基準重合原則。因此，應按第二方案來設計定位裝置。如圖： （圖）（二）各種定位元件所能限制的自由度分析 1、

12、壓板所限制自由度為：Z方向的移動。 2、支撐所限制的自由度為：Z方向的移動。 3、V形塊所限制的自由度為：X方向的移動、Y方向的移動、X方向轉動、Y方向轉動、Z方向轉動。 由上述三種元件限制了工件的六個自由度，保證了完全定位的原則。如圖： （圖）（三） 定位基準的選擇由零件圖可知，用圓弧一端面定位并用壓板夾緊，再用三塊可調螺釘組成的V形上定位限制六個自由度。（四） 切削力及夾緊力的計算切削刀具：高速鋼麻花鉆頭，則式中：23.5mm， f0.41mm/r，（）計算結果 = 8397.352N選用壓板壓緊，實際加緊力N應為式中，和是夾具定位面及加緊面上的摩擦系數，0.5。 壓板用螺母擰緊，由機床夾

13、具設計手冊表1-2-23得螺母擰緊力根據杠桿原理壓板實際加緊力為此時已大于所需的1460N的夾緊力，故本夾具可安全工作。（五） 定位誤差分析定位元件尺寸及公差確定。 (1) 夾具的主要定位元件為一平面和一v形塊和一矩形塊，面與面配合。 （2） 工件的工序基準為端面和圓柱面，故端面的平面度和圓柱面的援助度對定位誤差影響最大.則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 其中25H7為25+0.021 -0、117+0.027 -0.027、25H8為25-0.013 0 所以Td=Dmax-Dmin=(0.021+0.054+0.013)=0.089mm本工序采用一平面，一 v形塊和矩形塊定位，工

14、件始終平面，而定位塊的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件在定位塊正上方會傾斜，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。（四）夾具設計及操作的簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇了壓板和壓緊螺釘夾緊方式。本工序為鉆孔，切削力大，所以選用夾緊力大一些裝置就能達到本工序的要求。把工件放在夾具體內，讓彈簧自由伸長，夾緊頂銷之后再用壓板壓緊工件，然后用V形架夾緊工件，最后放上鉆模板。本夾具的最大優點就是結構緊湊,承受較大的夾緊力。（五）結

15、束語 1）目標完成情況：經過這段時間的努力，較好的完成了夾具的設計任務， 完成了設計說明書及裝配圖。2）程序設計中遇到的問題及解決方法：主要困難：學校圖書館相關資料有限，有些資料要上新華書店查閱；另外我們所學的是安裝專業，設計內容與機械加工有關，這就增加了設計難度。 4）總結和體會：這次畢業設計給我們提供了一個應用自己所學知識和了解更多其它專業知識的機會，從到圖書館查找資料到對夾具精度分析與計算和運用CAD畫出夾具零件圖到最后夾具總圖的成型。都對我學的知識進行了檢驗。可以說本次設計有苦也有甜。設計思路是最重要的，只要你的設計思路是成功的，那你的設計已經成功了一半。因此我們應該在設計前做好充分的

16、準備，像查找詳細的資料，了解相關知識等，為我們設計的成功打下堅實的基礎。制作過程是一個考驗人耐心的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎，要心平氣合的一步一步來。總體來說，通過這次設計我受益匪淺。在摸索該如何畫出夾具零件圖時的過程中，也特別有趣，培養了我的設計思維，增加了實際操作能力。在讓我體會到了搞設計艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂。 設計評估1、經濟性以加工25的孔而設計專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑結構，所以此夾具設計簡單，節約材料，用途較廣。經濟分析的原始數據工件的年批量N（件）單件工時td(h)機床每小時的生產費f（元/h）。此項費用包括工人工資、

17、機床折舊費、生產中輔料損耗費、管理費等。夾具年成本Cj(元)。Cj為專用夾具的制造費用CZ分攤在使用期內每年的費用與全年使用夾具的費用之和。專用夾具的制造費用CZ用下式計算： CZ=pm+tfe式中 P ：材料的平均價格（元/） m ：夾具毛坯的重量（） t ：夾具制造工時（h） fe :制造夾具的每小時平均生產費用（元/h）夾具年成本Cj由下式計算：Cj=（1+K1/T）+K2CZ式中 K1：專用夾具設計系數，常用0.5； K2：專用夾具使用系數，常用0.20.3； T：專用夾具使用年限，對于簡單夾具，T=1a。對于復雜的夾具，T=45a.因本夾具為簡單的專用夾具：單件工時td2=0.15h

18、,夾具毛坯重量m=,材料平均價p=1元/，夾具制造工時t=h,制造夾具每小時平均生產費fe=10元/h. 專用夾具的制造價格為： CZ2= pm+tfe=（1×+×10）元=元夾具的年成本Cj2: K1=0.5 K2=0.2 T=1a則：Cj2=（1+K1/T）+K2CZ=.8元2、工藝合理性結構工藝性評價的目的是降低生產成本，縮短生產時間，提高產品質量。結構工藝性應從加工、裝配、維修和運輸等方面來評價。本套產品是專用夾具，需要組合的零部件較少，結構也較為簡單，加工中沒有結構很復雜，尺寸很大的零部件，加工工藝性較好，只是連接面的精度不是非常好，但也能滿足要求，零件多為鑄件類

19、零件，多采用平面、直線等并不復雜的形狀，考慮加工時應避免傾斜面，孔在同一軸線上甚至同一直徑和公差可合并工序，簡化工藝以及加工面留有必要的退刀，應能保證一定的零件加工工藝性。另外在裝配、維修方面也較為簡單，且較少人員就能完成裝配維修。3、技術可靠性表示產品可靠性水平高低的各種可靠性數量指標稱為可靠性特征量。可靠性指標體系如下圖所示：可靠性預測可靠性預測是對新產品設計的可靠性水平進行評估，技術出產品或其零部件可能達到的可靠性指標，目的是為了發現薄弱環節，提供方案比較、修改、優選和進行可靠性分配的依據，并對產品的維修費用以及全壽命運行費用作出估計。可靠性預測有許多方法，如統計分析法、失效模式、影響及

20、后果分析法（FMECA）、鼓掌樹分析法（FTA）、可靠性邏輯框圖法及近似值法等 可靠性指標的分配    . 可靠性的分配原則是：    ）對技術成熟的單元，能夠保證實現較高的可靠性，或預期投入使用時可靠性可有把握達到較高水平的單元，可分配較高的可靠度；    ）對較簡單的單元，組成單元的零部件數量少，裝配容易保證質量或故障后易于修復的單元，可分配較高的可靠度；    ）對重要的單元，該單元的失效將引起嚴重的后果，或該單元失效會導致全系統實效，應分配較高的可靠度；    ）對整個任務時間內需連續工作，或工作條件嚴酷的單元，應分配較低的可靠度可靠性分配方法：等同分配法、按比例分配法、綜合評分分配法和最優化分配法。 四、參考文獻李華機械制造技術高等教育出版社,2007隋明陽機械設計基礎2002機械制造工藝學 張福潤 嚴曉光    華中科技大學出版社機床設計手冊機械工業