機床夾具設計說明書“撥叉（CA6140）”零件“擴鉸Φ20孔”工序的夾具設計全套圖紙加V信153893706或扣3346389411姓名：學號：班級：指導教師：學院：2021年11月

目錄一、工序設計 31.選擇加工設備與工藝裝備 32.確定工序尺寸 5二、切削用量、工時定額的計算 6工序4 6工序6 8工序8 10工序10 12三、夾具總體設計 131.定位方案 132.夾緊機構 153.導向裝置 184.夾具與機床連接元件 195.夾具體 206.使用說明 217.結構特點 218.夾具中標準件清單 219.夾具裝配總圖 22四、設計總結 22五、參考文獻 22六、心得體會 23一、工序設計1.選擇加工設備與工藝裝備（1）選擇機床選擇機床時,應注意以下幾個基本原則：1.機床的加工尺寸范圍應與工件的外形尺寸相適應。2.機床的精度應與工序要求的精度相適應。3.機床的生產率應與工件的生產類型相適應。如果工件尺寸太大、精度要求過高，沒有適當的設備可供選擇時，應考慮機床改裝或設計專用機床。根據以上原則，選擇機床如下：1.工序3、8是粗銑、半精銑Φ20及Φ50上端面，其他表面不要求很高的加工精度，故選用立式銑床就能滿足要求，且本零件外輪廓尺寸不大，X51型立式銑床即可滿足要求（表5-78）。2.工序4、6是粗銑、半精銑Φ20及Φ50下端面，表面不要求很高的加工精度，故選用立式銑床就能滿足要求，且本零件外輪廓尺寸不大，X51型立式銑床即可滿足要求（表5-78）。3.工序7為擴、粗鉸、精鉸Φ20孔，零件尺寸輪廓不大，不是回轉體，故宜在鉆床上進行加工，且孔的加工精度要求較高，且一次加工2個位于需選用較為精密的鉆床才能滿足要求，因此選用Z3040搖臂鉆床（表5-68）。4.工序5、9半精鏜、精鏜Φ50孔，表面不要求很高的加工精度，能滿足零件加工尺寸，選用臥式鏜床就能滿足要求，且本零件外輪廓尺寸不大，即T68臥式鏜床可滿足要求。（表5-92）。5.工序10為切斷兩個撥叉，加工精度要求不高，選用臥式銑床就能滿足加工要求，且本零件外輪廓尺寸不大，X60型臥式銑床即可滿足要求（表5-81）。6.工序11為鉆Φ8孔的一半，由于其裝配時進行鉆鉸，不要求很高的加工精度，故選用立式鉆床就能滿足要求，且本零件外輪廓尺寸不大，Z525型立式鉆床即可滿足要求（表5-71）。7.工序12為鉆M6底孔、攻M6螺紋。孔的尺寸較小，位置比較特殊，可采用專用夾具在立式鉆床上加工，故選用X525立式鉆床（表5-71）。（2）選擇夾具機床夾具種類有很多，一般可劃分為通用夾具（適用性強，加工精度不高）、專用夾具（加工精度高、針對性強、缺乏通用性）、可調夾具（調整有缺陷的夾具以及適合小批量零件的加工）以及組合夾具。本零件不是回轉體零件，成批生產且有有較多需要銑削加工、鉆孔、攻螺紋的加工表面，均需要專用夾具進行裝夾。（3）選擇刀具工序號工序內容所選刀具2粗銑Φ20、Φ50孔上端面鑲齒套式面銑刀3粗銑Φ20、Φ50孔下端面鑲齒套式面銑刀4粗鏜Φ50內孔鏜刀5半精銑Φ20、Φ50孔下端面鑲齒套式面銑刀6擴、粗鉸、精鉸兩端的Φ20孔擴孔鉆、鉸刀7半精銑Φ20、Φ50孔上端面鑲齒套式面銑刀8半精鏜Φ50內孔鏜刀9將鑄在一起的兩個撥叉切斷鋸片銑刀10鉆Φ8孔的一半Φ4直柄麻花鉆11鉆M6底孔、攻M6螺紋直柄麻花鉆、絲錐（4）選擇量具本零件屬于成批生產，一般情況下盡量采用通用量具，對于左右及四周端面的加工可采用游標卡尺進行測量，φ20H7孔，由于精度要求高，加工時每個工件都需要進行測量，故宜采用極限量規，按表5-117，根據孔徑可選三牙鎖緊式圓柱塞規（GB/T6300-1986）。此外，Φ50孔加工，由于精度要求不高，加工時每個工件都需要進行測量，故宜采用內徑千分尺，按表5-116，根據孔徑可選內徑千分尺。Φ20及Φ50孔上、下端面經粗銑、半精銑兩次加工，可用游標卡尺進行測量。鉆Φ8孔的一半，鉆M6底孔及攻螺紋后，孔尺寸小，精度要求不高，采用游標卡尺進行測量。2.確定工序尺寸（1）計算過程擴、粗鉸、精鉸內孔：由于其原本尺寸較大，經計算鑄造內孔尺寸為Φ16.8，加工余量為2.2mm，擴孔后尺寸為Φ19，查表公差為0.13，根據基孔制有鉆削工序尺寸及公差為Φ1900.13；粗鉸孔加工余量為0.8mm，粗鉸孔后尺寸為Φ19.8，查表公差為0.052，根據基孔制有鉆削工序尺寸及公差為Φ19.800.052；精鉸加工余量為0.2mm，鉸后尺寸為Φ20，查表公差為工序4、6，粗銑、精銑Φ20孔及Φ50孔下端面，粗銑加工余量為1mm，精銑加工余量為0.65mm,只需將剩余的加工余量銑削即可達到零件的尺寸要求。工序8，精銑Φ20孔及Φ50孔上端面，精銑加工余量為0.65mm，只需將剩余的加工余量銑削，即可達到零件的尺寸要求。工序10，將鑄在一起的兩個撥叉切斷，切削寬度小，加工余量較大，一次加工即可達到零件的尺寸要求。（2）工序尺寸列表圓柱面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精Φ20孔2.20.80.2ΦΦΦ12.53.21.6各端面的工序加工余量工序加工表面總加工余量工序加工余量4下端面1.6516下端面1.650.658Φ20孔上端面Φ20孔上端面1.651.450.650.4510銑斷1212二、切削用量、工時定額的計算工序4（1）切削用量本工序為粗銑Φ20孔及Φ50孔下端面。因為加工余量較小，銑一次走刀即可完成。即ap=1mm。選擇鑲齒套式面銑刀，銑刀寬度為80mm，ae=72mm，齒數為10。查表5-78可知，X51銑床功率為4.5kW，工藝系統剛性為中等，高速鋼面銑刀加工鑄鐵，根據表5-152查得每齒進給量為fz=0.15~0.30mm/z，現取fz=0.25mm/v式子中Cv=35,qv=0.2,xv=0.1,yv=0.4,uv=0.5,pv=0.1,m=0.15，T=120min，apn=根據X51型立式銑床主軸轉速表(表5-79)，選擇n=210r/min=3.5r/s，則實際切削速度為vc=f根據表5-80選擇fMzf=校驗機床功率：根據表2-18的計算公式，銑削時的功率(單位kW)為：PF其中，CF=30，xF=1.0，yF=0.65，uF代入有Fc=102.70N，Pc=0.090kW，（2）工時定額計算：基本時間：由表2-28得，T=l+l1+l（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s112.430.8821021.83工序6（1）切削用量本工序為半精銑Φ20孔及Φ50孔下端面，保證粗糙度Ra3.2。因為加工余量較小，銑一次走刀即可完成。即ap=0.65mm。選擇鑲齒套式面銑刀，銑刀寬度為80mm，ae=72mm，齒數為10。查表5-78可知，X51銑床功率為4.5kW，工藝系統剛性為中等，高速鋼面銑刀加工鑄鐵，根據表5-152查得每轉進給量為f=0.5~1.2mm/r，現取f=1mm/r,則每齒進給量為fv式子中Cv=35,qv=0.2,xv=0.1,yv=0.4,uv=0.5,pv=0.1,m=0.15，T=120min，apn=根據X51型立式銑床主軸轉速表(表5-79)，選擇n=255r/min=4.25r/s，則實際切削速度為vcf根據表5-80選擇fMzf=校驗機床功率：根據表2-18的計算公式，銑削時的功率(單位kW)為：PF其中，CF=30，xF=1.0，yF=0.65，uF代入有Fc=36.80N，Pc=0.039kW，（2）工時定額計算：基本時間：由表2-28得，T=l+l1+l2（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s10.650.981.0725521.83工序8（1）切削用量本工序為半精銑Φ20孔及Φ50孔上端面，保證粗糙度Ra3.2。因為加工余量較小，銑一次走刀即可完成。半精銑Φ20孔上端面：Φ20孔上端面加工余量ap=0.65mm。選擇鑲齒套式面銑刀，銑刀寬度為80mm，ae=32mm，齒數為10。查表5-78可知，X51銑床功率為4.5kW，工藝系統剛性為中等，高速鋼面銑刀加工鑄鐵，根據表5-152查得每轉進給量為f=0.5~1.2mm/r，現取f=1mm/r,則每齒進給量為fv式子中Cv=35,qv=0.2,xv=0.1,yv=0.4,uv=0.5,pv=0.1,m=0.15，T=120min，apn=根據X51型立式銑床主軸轉速表(表5-79)，選擇n=255r/min=4.25r/s，則實際切削速度為vcf根據表5-80選擇fMzf=校驗機床功率：根據表2-18的計算公式，銑削時的功率(單位kW)為：PF其中，CF=30，xF=1.0，yF=0.65，uF代入有Fc=36.80N，Pc=0.040kW，半精銑Φ50孔上端面：Φ50孔上端面加工余量ap=0.45mm。選擇鑲齒套式面銑刀，銑刀寬度為80mm，ae=72mm，齒數為10。查表5-78可知，X51銑床功率為4.5kW，工藝系統剛性為中等，高速鋼面銑刀加工鑄鐵，根據表5-152查得每轉進給量為f=0.5~1.2mm/r，現取f=1mm/r,則每齒進給量為fv式子中Cv=35,qv=0.2,xv=0.1,yv=0.4,uv=0.5,pv=0.1,m=0.15，T=120min，apn=根據X51型立式銑床主軸轉速表(表5-79)，選擇n=255r/min=4.25r/s，則實際切削速度為vcf根據表5-80選擇fMzf=校驗機床功率：根據表2-18的計算公式，銑削時的功率(單位kW)為：PF其中，CF=30，xF=1.0，yF=0.65，uF代入有Fc=25.48N，Pc=0.027kW，（2）工時定額計算：基本時間：由表2-28得，T1=l+l1T2=TT3=l+l1（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s10.650.981.0725519.220.450.981.0725523.76工序10（1）切削用量本工序為將鑄在一起的兩個撥叉切斷，保證粗糙度Ra6.3。因為切削寬度較小，銑一次走刀即可完成。即ap=12mm,ae=4mm。選擇中齒鋸片銑刀，銑刀直徑d=160mm，齒數為48，厚度為4mm。高速鋼切斷銑刀加工鑄鐵，根據T=180min,ae=4mm，ap=12根據X60型臥式銑床主軸轉速表(《設計指南》表5-82)，選擇n=50r/min=0.83r/s，則實際切削速度為vcf根據表5-83選擇fMzf=9050=1.80m/r校驗機床功率：根據表PF其中，CF=30，xF=1.0，yF=0.65，uF代入有Fc=91.82N，Pc=0.035kW，（2）工時定額計算：基本時間：由表2-28得，T1=l+l1T2=T（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s1111.800.399650.67三、夾具總體設計1.定位方案（1）定位方案設計因為加工的是Φ20H7孔，所以水平放置，便于加工。將其完全定位，可以采用：一側加固定V形塊，另一側加活動V形塊定位，這樣既簡單又方便。一底面限制的自由度有3個，一個固定短V形塊限制和一個活動V形塊限制個自由度，定位可靠，加工穩定，所設計的定位方案，總共限制了工件的5個自由度，屬于不完全定位，存在過定位。目前90°V形塊結構已經標準化（參看JB/T8018.1-1999，JB/T8018.1-1999，JB/T8018.4-1999，JB/T8019-1999），使用V形塊進行定位，夾具可換性較強，技術經濟性較好，制造成本低。在該定位方案中，1個支撐面（位于XOY平面），限制了Z軸的移動，X軸的轉動，Y軸的轉動，共3個自由度。1個活動V形塊與1個固定V形塊限制了X軸的移動，Y軸的移動，X軸的轉動，Y軸的轉動，5個自由度被限制。圖1零件軸測示意圖（2）定位方案草圖如上圖所示，夾具的定位方案采用V形塊和大平面定位，可以滿足定位方案分析過程中對自由度的要求，無欠定位，存在過定位但是不會影響零件的加工。如下圖所示，1為固定V形塊，2為夾具體，3為需加工零件，4為活動V形塊。（3）定位誤差計算夾具的主要定位元件為一平面和2個V形塊間隙配合。工件的工序基準為Φ32外圓的軸線，零件使用兩個V形塊定位，一個主要起定位作用，一個主要起夾緊作用，由于工件的定位基準與工序基準不重合，以及工件的定位基準面與夾具定位元件的定位表面存在制造誤差，會引起工件的工序基準偏離理想位置，產生加工誤差，稱之為定位誤差，常用符號?DW1.V形塊定位誤差：若忽略V形塊的角度公差，此時V形塊與工件外圓表面的定位，外圓尺寸為?320D其中，δD為工件外圓的直徑公差，為V形塊的角度，代入公式得：D所以能滿足精度要求。2.磨損造成的加工誤差：?M通常不超過；3.夾具相對刀具位置誤差：?D取；誤差總和：D從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。2.夾緊機構（1）夾緊方案設計螺旋機構結構簡單、夾緊行程大，具有增力比大、自鎖性能好兩大特點，為了減少夾緊和松開工件用時（輔助時間），使用快速裝卸螺旋夾緊機構。快速人工夾緊，調節夾緊力調節裝置，即可指定可靠的夾緊力。（2）夾緊方案草圖零件的的夾緊采用螺旋夾緊機構，即可滿足零件的夾緊要求。如下圖所示，1為固定V形塊，2為夾具體，3為需加工零件，4為活動V形塊，5為螺旋夾緊機構。（3）夾緊力計算與校驗工件的夾緊形式為，以外圓定位（一個V形塊定位，一個V形塊夾緊）為防止工件在切削轉矩M（N·mm）的作用下打滑而轉動所需要的夾緊力：Q式中，f1為工件與V形塊間在圓周方向的摩擦系數；R為外圓的半徑；M查表3-7，取f1=0.4；安全系數K，一般精加工或者連續切削時取K=1.5～2，這里取K=1.75；R=16；查表2-15，知扭矩計算公式：M=C查得CM=0.206，zM查表2-11,nF=0.6計算修正系數：所以可得：M=0.206×162Q為防止工件在軸向力P的作用下打滑而軸向移動所需要的夾緊力：Q式中，f2為工件與V形塊間在軸向方向的摩擦系數；P查表3-7，取f1=0.1；安全系數K，一般粗加工或者連續切削時取K=2.5-3，這里取K=2.75；查表2-15，知軸向力計算公式：P=查得CF=420，zF查表2-11計算修正系數：kF所以可得：P=420×161×Q綜上所述，夾緊力按上述兩種情況計算后，取其中較大值，即當前加工時的夾緊力Q=10324.4N。夾緊力的校驗：由于此處采取的是快速裝卸螺旋夾緊機構，夾緊機構中受力較大的是螺桿，需要進行強度計算。才能對加緊力進行校驗，螺桿工作時承受軸向壓力F和扭矩M的作用。螺桿危險截面上既有壓縮應力，又有切應力。因此，校核螺桿強度時，應根據第四強度理論求出危險截面的計算應力，其強度條件為：σca其中，F為所受軸向壓力，N；A為螺紋段的危險截面面積，A=π4d12,mm2；為螺桿螺紋小徑，mm；T為螺桿所受的扭矩，N·查閱資料，根據工作情況，取螺桿的材料為45鋼，許用應力為σs3~5，取σs=355MPa，得許用應力為118.3MPa。取螺桿公稱尺寸為M18，則小徑d1取15；T=4.01×故計算可得危險截面的應力為：σca滿足要求。綜上所述，經校核：滿足強度要求，夾具安全可靠。3.導向裝置（1）設計說明因為我們需要用鉆床去加工Φ20的孔，且該孔加工工序包括擴、粗鉸、精鉸，該孔在同一步工序中經過多個工步的加工，生產批量為中批量生產，采用快換鉆套（參看JB/T8045.3-1999），鉆套磨損后，可以迅速更換，同時配合使用鉆套用襯套（參看JB/T8045.4-1999）。夾具設計技術經濟性較好，易于維修，成本較低。（2）導向裝置二維工程圖4.夾具與機床連接元件（1）設計說明因為加工此零件選用的機床為Z3040型搖臂鉆床，其相關技術參數如下：從工作臺T型槽中心到導軌距離為150mm，主軸軸線到導軌面距離為250mm，Z3040鉆床工作臺上T型槽數為3個，兩槽間距為200mm。一般設計鉆床夾具，不需要安裝另外的定位元件，定位是依靠鉆套來完成的，這里采用在夾具體上設計座耳，用T型螺栓固定，具體如下：根據T型槽尺寸，選擇公稱尺寸為M8的T型槽快卸螺栓（參看JB/T8007.2-1999），如果損壞易于更換，技術經濟性較好，成本較低。根據T型槽快卸螺栓尺寸，參考設計手冊相關內容，設計了座耳的結構，在夾具體上表面和下表面分別有凸臺，在進行機加工時只需要加工凸臺即可，節省加工時間，加工成本較低.（2）夾具與機床連接元件二維工程圖5.夾具體（1）設計說明夾具體是夾具的基礎件，夾具的其它各種元件、機構和裝置等要安裝在夾具體上。我所設計的加工工序的專用夾具需要一個固定V形塊和一個活動V形塊，以及安裝在活動V形塊安裝一個手動快速螺旋夾緊機構。為了留出足夠的安裝空間，我們的夾具體總長為305mm，總寬為176mm，總高為108mm。我們選擇夾具體通過鑄造得到，因為鑄造容易加工，抗壓強度和抗振性好。為了減輕重量，底部我們采用周邊接觸結構。為了節省加工時間和降低成本，將鉆模板和夾具體一起鑄造成形。為保證夾具體的強度和剛度，設計了加強筋。（2）夾具體二維工程圖6.使用說明本夾具是專用快換式鉆模，用于加工C1340自動車床上Φ20H7的通孔，使用快換鉆套，可以對工件進行擴、粗鉸、精鉸加工，在使用時先將右側活動V形塊滑出，再將工件放在套杯之上，然后將工件夾緊，進行加工即可。夾具使用螺旋夾緊機構，拆卸方便。進入裝配的零件及部件（包括外購件、外協件），均必須具有檢驗部門的合格證方能進行裝配。零件在裝配前必須清理和清洗干凈，不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、油污、著色劑和灰塵等。裝配前應對零、部件的主要配合尺寸，特別是過盈配合尺寸及相關精度進行復查。7.結構特點本夾具的最大優點就是結構簡單緊湊、操作方便。由于夾具的夾緊力不大，銑削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。為了提高生產力，使用螺旋夾緊機構。本夾具使用的標準件數量較多，經濟性較好，安裝方便，如有損壞更換簡單，成本較低。固定V形塊為非標準件，因為工件結構的原因，參照標準對其進行了一定的設計、調整。8.夾具中標準件清單名稱數量材料備注內六角圓柱頭螺釘M8×20245鋼GB/T70.1-2008快換鉆套20F7×30m6×251T10AJB/T8045.3-1999鉆套用襯套A18×28120鋼JB/T8045.4-1999鉆套螺釘M8×5.5145鋼JB/T8045.5-1999圓柱銷8m6×50235鋼GB/T119.1-2000鍵3×3×10145鋼GB/T1096-20039.夾具裝配總圖四、設計總結本次為期三周的夾具課程設計，我主要完成了“撥叉”零件的工藝規程設計及“擴鉸Φ20孔”工序的夾具設計，繪制了零件圖、毛坯零件合圖，以及根據設計，繪制了夾具裝配圖、零件圖及三維模型。我設計了所分配零件的工藝過程、加工過程；每道工序所使用的機床、刀具、加工余量、切削用量、工步安排、工時定額；填寫工藝過程卡片，工序卡片。然后我完成了我所分配的零件的鉆孔的定位方案，并設計定位方案草圖和進行定位誤差計算。接下來完成了夾緊方案設計并繪制草圖和進行夾緊力的計算和校核。緊接著設計對刀裝置和繪制對刀裝置二維工程圖，然后完成夾具體的設計以及繪制夾具體二維工程圖，設計夾具體和機床的連接元件對耳裝置并繪制二維工程圖，最終進行裝配圖的繪制。以及利用SW進行三維建模，繪制零件的三維圖并將其裝配。最后撰寫設計說明書。設計工藝路線的時候，設計了兩條工藝路線，但不