1、 夹具设计班级：数控 1 班姓名：吴亨平学号：201009401目录1、 零件的工艺分析及生产类型的确定 技术要求分析 .零件的工艺分析 .2、 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 选择毛坯 .毛坯尺寸的确定 .3、 选择加工方法，制定加工艺路线 定位基准的选择 .零件表面加工方法的选择 .制定工艺路线 .4、 工序设计 选择加工设备与工艺装备 .选择机床 根据工序选择机床 选用夹具 .选用刀具 .选择量具 .确定工序尺寸 .5、 确定切削用量及基本工时 切削用量 基本时间 .6、专用 夹具设计 定位分析与定位误差分析计算 .夹紧机构设计 .对刀及导引装置设计夹具方案与装配图绘制 .夹具装配图
2、工件零件图2输出轴零件的工艺分析及生产类型的确定技术要求分析题目所给定的零件是一个典型的轴类零件，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为 45 钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。年产量 3 万件，因此属于大批量生产，所以毛胚应选用锻件。零件的工艺分析从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有55、60、65、75、176 的外圆柱面，50、80、104 的内圆柱表面，10 个 20 的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是 IT6 级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、80
3、 内圆柱表面为 Ra3.2um,大端端面为 Ra3.2um,其余为 Ra12.5um，要求不高；位置要求较严格，表现在 55 的左端面、80 内孔圆柱面对 75、60 外圆轴线的跳动量为 0.04mm, 20 孔的轴线对 80 内孔轴线的位置度为 0.05mm,键槽对 55 外圆轴线的对称度为.0.08mm；热处理方面需要调质处理，到 200HBS，保持均匀。 通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图选择毛坯毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性
4、质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材 2、锻造 3、铸造 4、焊接 5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零3件。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻。毛坯尺寸的确定毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查机械加工工艺手册 金属机械加工工艺人员手册知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量,见表。铸件的外圆角半径按表 5-12 确定，内圆角半径按 5-13 确定。结
5、果为：外圆角半径： ；内圆角半径： 。按表 5-11，外模锻斜度 ，内模锻斜度2r3R5。下图为本零件的毛坯图7图 1 毛坯图选择加工方法，制定加工工艺路线4定位基准的选择本零件为带孔的管状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准） ，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。具体而言，即选 孔及一端面作为精基准。由于本零件全部表面都需要加工，而孔48作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。零件表面加工方法的选择加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备
6、、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工 176、55、60、65、75 外圆柱表面。半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如 55、60、65、75 外圆柱面，80、20 孔等。精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主
7、要目标是全面保证加工质量。基面先行原则该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和 55 外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。先粗后精即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。5先面后孔对该零件应该先加工圆柱表面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平
8、面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于输出轴来讲先加工 75 外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。工序划分的确定工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散辅助工序的安排：辅助工序
9、一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。热处理工序的安排热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件 CA6140 车床输出轴材料为 45 钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在 840温度中保持 30 分钟释放应力。制定加工工艺路线按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。工序 1 粗车圆柱面 176 及端面,打中心孔。工序 2 粗车圆柱面 55、60、65 和 75 和及台阶面。工序 3 精车 176 外圆柱面
10、及倒角。工序 4 半精车圆柱面 55、60、65 和 75 和及台阶面。工序 5 精车圆柱面 55、60、65 和 75 和及台阶面。6工序 6 倒角。工序 7 粗镗内孔 50、80、104。工序 8 精镗内孔 50、80、104。工序 9 钻孔 1020。工序 10 扩孔 1020。工序 11 铰孔 1020。工序 12 铣键槽 1610。工序 13 钻斜孔 28。工序 15 去毛刺。工序 15 终检。工序设计选择加工设备与工艺装备选择机床 根据工序选择机床（1）工序 1、2、3、4 和 5 是粗车和精车。各工序的工步数不多，大批大量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件
11、外廓尺寸不大，选用最常用的 CA6140 型卧式车床。（2）工序 7、8 为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔，选用 C616A 型卧式车床。（3）工序 12 铣削。工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选机床使用范围较广泛为宜，故可选常用用的 X61W 型铣床能满足加工要求。（4）工序 9、10 和 11 是扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用 Z525。选用夹具本零件除铣销，钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。选用刀具由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精
12、度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具7应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为 45 钢，推荐用硬质合金中的 YT15 类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而 YT 类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工 45 钢这种材料时采用硬质合金的刀具。粗车外圆柱面： 90半精车，精车外圆柱面：前角为 90的车刀。钻头：高速钢刀具，直径为 30；直径为 18；扩孔钻：直径为 19.8；铰刀：直径
13、为 20。镗刀，刀杆长度为 200.BH1625。选择量具本零件属大批大量生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，选择如下：读数值 0.02、测量范围 0150 游标卡尺，读数值0.01、测量范围 0150 游标卡尺。读数值 0.01、测量范围 50125 的内径千分尺，读数值 0.01、测量范围 50125 的外径千分尺，读数值 0.01、测量范围 50125 的内径百分表确定工序尺寸确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量） ，应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工
14、序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：表 3 外圆柱面 176 轴段加工余量计算Tab3 工 序工序名称工序间余量/mm 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车 2 IT10 6.3 176 14.076粗车 3 IT12 12.5 179 .9毛坯 2 181 28表 4 外圆柱面 55 轴段加工余量计算Tab4 工序名称 工序间 工 序 工序基本 标注工序8余量/mm 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/m 尺寸/mm 尺寸公差/mm精车 1.0 IT6 1.6 55 019.5半精车
15、 1.5 IT10 3.2 56 2.6粗车 2.5 IT12 6.3 57.5 3.07毛坯 2 60 表 560 轴段加工余量计算Tab5 工 序工序名称工序间余量 /mm 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车 1.0 IT6 1.6 60 019.6半精车 1.5 IT10 3.2 61 2.粗车 2.5 IT12 6.3 62.5 03.5毛坯 2 65 6表 565 轴段加工余量计算Tab5 工 序工序名称工序间余量 /mm 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车 1.0 IT6 1.6 65 01
16、9.65半精车 1.5 IT10 3.2 66 2.粗车 2.5 IT12 6.3 67.5 03.7毛坯 2 70 表 575 轴段加工余量计算Tab5 工 序工序名称工序间余量 /mm 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车 1.0 IT6 1.6 75 019.75半精车 1.5 IT10 3.2 76 2.6粗车 2.5 IT12 6.3 77.5 03.9毛坯 2 80 280表 5104 内孔加工余量计算Tab5 工 序工序名称工序间余量 /mm 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精镗 1.8 IT
17、7 3.2 104 035.14粗镗 3.2 IT10 6.3 103.2 .2毛坯 2 99 9表 580 内孔加工余量计算Tab5 工 序工序名称工序间余量 /mm 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精镗 1.5 IT7 3.2 80 03.8粗镗 2.5 IT10 6.3 78.5 12.57毛坯 2 76 6表 550 内孔加工余量计算Tab5 工 序工序名称工序间余量 /mm 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精镗 1.5 IT7 3.2 50 025.粗镗 2.5 IT10 6.3 48.5 1.4
18、8毛坯 2 46 6确定切削用量及基本工时切削用量包括背吃刀量 、进给量 和切削速度 。确定顺序是确定 、 ，再pafvpaf确定 。本说明书选取粗车外圆 为例确定其切削用量及基本时间。vm510切削用量 。 本工序为粗车。已知加工材料为 45 钢，锻件，有外皮；机床为 CA6140 型卧式车床，工件装夹在三爪自定心卡盘中。确定 外圆的切削用量。 m5所选刀具为 YT15 硬质合金可转位车刀，根据表 5-112，由于 CA6140 机床的中心高为 200mm，故选用刀杆尺寸 BH=16mm25mm，刀片厚度为 4.5mm。根据表 5-133，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角 ，后角
19、、主偏角12060、,副偏角 、刃倾角 、刀尖圆弧半径 。9010sm8.（1）确定背吃刀量 由于粗车双边余量为 2.5mm，则 2.25mm。pa pa（2）确定进给量 f 根据表 5-114，在粗车钢件、刀杆尺寸为 、2516、工件直径为 时， 。按 CA6140 机床的进给量map3m106rf/9.05选择 。确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求，故需进行校验。rf/65.0根据表 5-55，CA6140 机床进给机构允许的进给力 。NF350max根据表 5-123，当钢材 、 、 ，MPab6705.2rf/7.， (预计)时，进给力 。45rin/6v fFf的修正系数为 ，
20、， ,故实际进给力为.10fFk.fsFk17.fFk，由于 ，所选的 可用。Nf 28917.0maxr/650（3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 5-119，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度 。in6T（4）确定切削速度 v 根据表 5-120，当用 YT15 硬质合金车刀加工钢材时， 时，切削速度 。maP0.2rf/75. in/97v切削速度的修正系数为 ， ， ， ，8.0sv65.tv81.0Tv0.Tv表 2-9。则有：.1vM min/94i/97min/4.23in/64.rrdn按 CA6140 机床的转速选择 ,则实际切削速度 。s/08.185i/
21、2.37v最后确定切削用量为：， ， ， 。map25.1rf/6.0in/15rin/.基本时间确定粗车外圆 的基本时间 t 5根据机械制造工艺学公式 4-23 车外圆基本时间为：11根据机械制造工艺学公式 4-23 车外圆基本时间为： ifnlifLTj 21式中： ， ， ， ，ml4.83malp)32(tn102l rmf/65.，in/0.rn则 sTj4308.65其余工步切削用量及基本工时计算从略专用夹具的设计 4为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。决定设计第四道工序-钻扩 10*20mm 的孔。本夹具将用于立式钻床上。定位分析与定位误差分析计算：
22、定位误差的分析。定位误差主要取决于作为基准的内孔，以及夹具中钻套轴线与固定夹具中的孔的同轴度。夹紧机构设计与夹紧力分析计算：刀具：高速钢麻花钻，钻头直径为 19.98mm钻孔时轴向力 FyzFKfdC0公式中 =600， =1 , 0.7 ， 是修正系数Fc3.13.1VBMFXMK所以 )(67270986.0 NfdCyz对刀及导引装置设计：钻套夹具方案设计及装配图绘制：夹具设计及操作的简要说明：如前所述，决定设计第四道工序-钻扩10*20mm 的孔。本夹具将用于立式钻床上，在夹具设计时，应该注意提高劳动生产率。设计时由于装夹时，可能会出现轴的旋转，因此需要足够的力来使轴固定住，12因此在轴跟箱盖之间放一个弹簧来产生力，起到夹紧力的作用。保证夹具箱盖与轴不产生相应的位置滑动。夹具底部与钻床进行固定。钻 10*20 孔钻床夹具设计：夹具主要零件图绘制：13钻模板零件图工件零件图：
