车床夹具设计说明书

成都电子机械高等专科学校第3页共22页3引言十年磨一剑，一朝试锋芒。如今，毕业的钟声即将敲向，我们即将迈入社会工作的浪花中。因此，我们应该对自己大学三年来所学的知识进行汇总和提炼。而毕业设计则为我们提供了一个锻炼的舞台，在这灿烂的舞台上，我们都是主角，因为我们要运用自己所学的知识来自主设计，自主创新。为此，我还怀这饱满的热情和精力积极投入毕业设计的浪潮中。通过上个月的课程专周设计和工厂实习，我发现在机械制造业中，机床就象人的头脑一样引领着该行业飞速地发展，而夹具则象人的四肢一样推动着该行业日新月异地革新。因此，我结合了时代的发展和社会的需要，选择了机床夹具设计。此外，我还认真学习了机械教研室公布的《毕业设计（论文）概念》，认真分析了此次毕业设计的目的、方向、重点和意义；并结合自身专业知识的掌握程度及运用能力，选择了中等复杂零件C620拔杆来进行工艺规程拟订和第20道工序的车夹设计。我由于是在工厂自己完成的，没有老师的指导，做起来十分吃力，而且也没有足够的时间，可能设计有些粗糙，也存在很多问题，但我是真的尽力了！这次毕业设计，让我明白了毕业设计的伟大意义。更进一步掌握了车夹的步骤和方法，锻炼了发现问题解决问题的能力和观察力。并对大学三年来所学的知识进行了一次彻底地“扫描”，充分认识到自身存在的不足，不但巩固了旧知识，还学到了许多新知识。进一步锻炼了自己的学习能力、自主设计、自主创新能力。第一章工艺设计工艺设计这一章是本次毕业设计的首要任务，对后面的夹具设计起着引领作用，是打开整个毕业设计的“窗户”，起着至关重要的作用。它主要包括零件工艺分析、机械加工工艺设计、机械加工工序设计等几个方面。现从各个方面具体进行。第一节零件的工艺分析由C620轴零件图可知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性、减振性以及铸造性，使用于承受较大应力、要求耐磨的零件。能够达到使用要求。该零件上的主要加工面为B面、C面、G面、F面，主要加工孔有Ø420+0.027和2-Ø160+0.019和M10螺纹孔，此外，还需加工通槽24×5和4处油沟宽5深2。现结合图纸（图1—1）要求具体分析。成都电子机械高等专科学校第4页共22页4图1—1C620零件图由零件图可知，B、C两平面与Ø42孔中心线的不垂直度公差0.05/100。为了保证精度要求，它们最好一次装夹后加工完成，这样便能更好地保证垂直度要求，从零件的结构特性来看，B面和Ø42孔易于实现一次装夹便完成加工，但C面由于零件右端限制，不易和它们实现一次装夹便完成加工。即便能够达到一次装夹便完成加工的要求，也不够经济。此外，还考虑到精基准选择的因素，由于B面较大，而且是端面，Ø420+0.027孔较大，易于定位，因此将B面和Ø420+0.027孔作为精基准。从这方面考虑，它们应该一次加工完成，这样才能减小工件的定位误差。当B面和Ø42孔一次性加工完成后，C面以此定位来加工，便能很好地保证不垂直度误差了。对于G面和F面，虽不是重要配合面，但它的表面质量直接关系到2­Ø160+0.019两孔的位置度及同轴度，因此这两面最好也一次性加工完成，这样便能很好地保证平行度，从而间接地减小了后续两孔的加工误差。结合本期专业实习的实践知识，初步确定该两面可采用卧式铣床X62W，用两把铣刀一次性加工完成。至于2­Ø16两孔，首先，其尺寸精度较高，被约束的因素也较多，主要有成都电子机械高等专科学校第5页共22页5Ø420+0.027与Ø160+0.019两中心线位置度公差0.1，Ø160+0.019两孔同轴度公差0.05，Ø420+0.027与Ø160+0.019中心线垂直度公差0.05/100。从零件精度和加工工艺性考虑，这两孔最好在车床上一次性加工完成。对于通槽24×5，由于没有很高的配合要求，只是影响后续螺纹孔M10加工，因此在铣床上粗铣后再精铣即可。对于螺纹孔M16，它起着连接的作用，因此应先钻出预孔，然后攻螺纹即可，具体数据参阅工艺卡片。对于4处宽5深2油槽，可在插床上加工，精度方面易于保证，只是加工方法有点复杂。特别是Ø420+0.027孔里面的两油槽，须采用活动销定位，待定位夹紧后再取出活动销进行加工。由参考文献[1]《机械加工工艺设计手册》中有关面和孔的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是能够保证的，零件的结构工艺性也是可行的。第二节确定毛坯毛坯类型主要有铸件、锻件、型材等。毛坯的选择主要从以下四个方面来考虑：1）零件的结构特性、形状和尺寸；2）零件材料3）零件产量4）工厂设备条件由于该零件的材料是HT200，其形状较复杂，属于中等复杂程度的异性零件，因此采用铸件较为合理。在选择铸造方法的时候应主要考虑该零件材料的铸造性能以及其生产批量以及工厂设备条件这三大因素。对于不同生产批量的零件其铸造方法也有很大区别。对于小批量生产的零件宜采用成本较低的木模铸造或；对于成批生产的零件则宜采用效率较高的砂型铸造，而在大批大量生产中，则采用高效率的砂型机械铸造。此外，对于一些精度要求较高的，并且结构较复杂的异性零件，当普通的方法不能完成铸造要求时，则需采用特种铸造。对于本零件，通过上述分析，确定采用砂型铸造的方法获得毛坯，由于铸造后有残余应力，因此在铸造后进行清砂和热处理。对毛坯进行热处理安排时，主要从以下从以下三个方面来考虑：1）毛坯类型（通常，铸件采用退火处理；锻件采用正火处理）2）工时安排（若工时充裕，如两班制，则采用人工时效即可；若工时紧张，如三班制，则采用回火处理）3）工厂设备条件通过上述分析，假设在工时充裕，两班制的情况下，则才用退火后进行人工时效处理。待毛坯类型确定后，边可确定毛坯基本尺寸。通过参阅参考文献[1]《机械加工工艺设计手册》表2.3­6，该种毛坯的尺寸公差等级CT为8~10级，加工余量登记MA为G级。故取CT为9级，MA为G级。参阅文献[1]《机械加工工艺设计手册》表2.3­5，用查表法确定各表面的总余量如表1­1所示。成都电子机械高等专科学校第6页共22页6表1­1各加工表面总余量加工表面基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量数值(mm)说明B、C面54H2单侧加工G、F面54H2双侧加工Ø420+0.027孔42H3单侧加工第三节工艺规程设计工艺规程设计主要包括以下四个方面，即定位基准的选择，制订工艺路线，选择加工设备及刀、夹、量具，加工工序设计。现对这四个方面逐步详解。一、定位基准的选择精基准的选择：C620轴拔杆的B面和Ø420+0.027孔既是设计基准，有是装配基准，用她们作精基准，既能使加工遵循“基准重合”的原则，又能实现“销孔”的典型定位方式；其余各孔和面的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，B面的面积较大，定位比较稳定，加紧方案即可采用一长销或短销，然后在C面加开口垫圈压紧。因此夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。另一方面，从图纸上的技术要求Ø420+0.027与Ø160+0.019两中心线位置度公差0.01和Ø420+0.027与Ø160+0.019中心线垂直度公差0.05/100也可得知，Ø420+0.027孔是后续工序的基准，只有把它作为精基准，才能很好地保证与Ø160+0.019孔的位置度和垂直度。再则，G、F两对称面到中心线的距离为340­0.25，为了更好地保证该尺寸，也应该选它作为精基准。通过以上两方面的分析，确定B面和Ø420+0.027精基准。粗基准的选择：粗基准选择的一般原则有以下四点：1）为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面为粗基准；2）合理分配各加工面的余量；3）粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许用一次；4）选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保证定位准确、夹紧可靠。以上面四点为基本出发点，结合该零件结构特性及铸造特性分析。A、E、D面皆不是分型面，而且铸造后表面质量较好；而且面比较大，能够保证定位、夹紧可靠。此外，结合定位方法，可采用以A面和D面定位，E面压紧，或者采用E面和D面定位，A面压紧。这两种方案大同小异。只是工件的摆放位置相反。但都能保证加工要求。从这方面来看，只要铸造表面的质量较好，这两面不用加工便可进行定位压紧。从而使得定位基面的加工余量最小。满足一般粗基准选择的原则。另一方面，从产品的经济性来考虑，A、E、D三面皆相对较大，若铸造后都要加工方能到达定位精度要求，那必然带来成本增高的弊端，即使方案能够实现，也不实用于现场指导生产。因此，在设计零件的时候，就应从零件的结构特性、机械加工规程、生产效益等主要因素来综合考虑。通过以上分析，结合加工过程来综合考虑。选择A、D两面较E、D两面更成都电子机械高等专科学校第7页共22页7好，这是由于前者便于在定位压紧中对工件进行观察、调整、取放。综上所述，确定以A、E两面为粗基准。二、制订工艺路线（一）初步拟订工艺路线通过查阅参考文献[1]《机械加工工艺设计手册》第四章各种加工方法的经济精度和表面粗糙度，结合图纸（如第5页图１—１所示）分析各表面的加工要求，确定各表面的加工方法如下：B面：粗车——精车；Ø420+0.027孔：粗车——精车；C面：粗铣——半精铣；G、F两面：粗铣——半精铣；Ø160+0.019两孔：钻——铰；通槽24×5：粗铣——半精铣；M10螺纹孔：钻——攻螺纹；4处油槽：插槽因B面和Ø420+0.027孔中心线的垂直度要求较高，同时，它们是后续工序的精基准，因此这两个工序应采用工序集中的原则，即分边在一次装夹下将B面和Ø420+0.027孔同时加工出来，以保证其位置精度。根据先面后孔、先主要面后次要面和先粗加工后精加工的原则，将G、F两面放在前面，Ø160+0.019两孔则放在其后面。次要表面如C面，槽24×5，4处油槽则放在最后依次进行。在拟订加工工艺路线的时候，除了考虑零件工艺性以及加工工艺的一些基本原则，还应考虑零件生产批量，并结合现场车间的机床布局，适当调整生产节拍，尽量减少装卸和运输等辅助工时，以边提高生产效率。如后面的M10螺纹孔和油槽的加工，这两工序之间没有直接的联系，先加工谁并无影响，因此和根据车间现场机床布局形式来进行适当的调整。此外，在拟订工艺路线的时候还应注意一些辅助环节，如倒角，可穿插在各工序之间进行，以边减少工时，提高生产效率。除此之外，尽量使得机械设备和工作人员的合理搭配，如一些次要倒角，可安排在最后进行钳工处理。这样，不仅达到了合理的生产节拍，还充分利用物力、人力资源。从而实现了较为经济合理的，能够指导现场生产的工艺路线。通过上述分析，初步拟订加工工艺路线如下：表1­2初步工艺路线工序号工序内容10铸造——清砂——退火20粗车——精车B面；粗车——精车——Ø420+0.027孔30粗铣——精铣C面40粗铣——半精铣G、F两面50钻——铰Ø160+0.019两孔60粗铣——精铣通槽24×570钻M10预孔——攻M10螺纹孔80插4处宽5深2油槽成都电子机械高等专科学校第8页共22页8（二）改进工艺路线上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还需进一步改进。如工序20的加工方法，是对B面和Ø420+0.027孔分别进行粗、精加工，虽然这样能节省换刀等辅助工时，减小加工成本。但这两个面是整个工艺的精基准，并且它们之间有垂直度要求0.05/100，因此应将二者的粗、精加工集合在一起。即先粗车B面和Ø420+0.027孔，再精车B面和Ø420+0.027孔。这样不仅便于在加工Ø420+0.027孔时可以通过精车孔来纠正垂直度误差，还提高了加工精度，为后续工序提供了精度储备，同时，还有利于降低后续工序相关夹具的设计难度。从这一点来看，我们在拟订工艺路线的时候，不能一味照搬书上的原则、定理。而应结合生产实际，针对零件的主要的相关精度要求以及零件的整个工艺路线来综合考虑工序的安排。此外，G、F两面的平行度会直接影响Ø160+0.019两孔的同轴度误差，因此，这两面应采用工序集中的原则，即一次装夹，对两个面同时进行加工，可才用卧