CA6140车床拨叉(831006零件)的加工工艺规程及夹具设计

XXXX大学

毕业设计说明书

设计Q扣1：1459919609扣扣2：1969043202学专题

院：业：目：

CA6140车床拨叉831006加工工艺规程及夹具设计

指导教师：

职称:职称:

20**年**月**日

黑龙江科技学院

毕业设计任务书

学生姓名：

任务下达日期：20**年12月19日设计开题日期：20**年4月13日设计开始日期：20**年4月16日中期检查日期：年月日设计完成日期：年月

日

一、设计题目：CA6140车床拨叉831006加工工艺规程及夹具设计

二、设计的主要内容：说明书：总计1.5万字以上，包括CA6140车床拨叉831006加工工艺规程的制定及夹具设计等。图纸：包括相关工序专用夹具的装配图以及主要零件图等，其中1张图必须徒手画。图纸合计2张零号图纸以上。

三、设计目标：很据CA6140车床拨叉831006的加工要求，通过方案确定、设计计算，完成CA6140车床拨叉831006加工工艺规程编制及夹具设计，并通过该设计培养学生独立设计能力。

指

导

教

师：

院（系）主管领导：

年月日

摘要

随着科技的发展，机械制造行业已经是我国技术进步和社会发展的支柱产业之一。无论是传统产业，还是新兴的机械制造产业，都离不开形式各样的机械制造设备。本次毕业设计的内容主要内容就是对CA6140机床拨叉的工艺规程制定和对其中孔及若干平面加工工序的夹具设计进行研究和探讨。在工艺规程编制方面，主要通过仔细分析拨叉零件图和相关技术要求，查阅零件相关资料，考虑了零件的工艺结构要求、批量生产要求、经济性、可行性等多方面因素，最终安排工序，并完成加工，其中包括各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、辅具、量具的选择，基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定，并将其编入工序卡片，清晰明了的表达出了整个加工过程。另外，在专用夹具设计方面，主要对一孔、一平面的加工工序进行了夹具方案的分析，计算和最终完成设计任务。

关键词：拨叉；工艺路线；定位与夹紧；专用夹具设计

Abstract

Withthedevelopmentofscienceandtechnology,machinerymanufacturingindustryofChinahasbeentechnologicalprogressandsocialdevelopmentofpillarindustries.Whetherintraditionalindustriesornewindustries,itisinseparablefromawiderangeofmachineryandequipment.Thisgraduationofcontentwhichisthestudyabouttheprotocoldevelopmentprocessandthefixturedesignoftheholeandsomeplaneprocessingprocedure.Intermsofprocessrules,primarilythroughacarefulanalysisoftheproductpartsandrelatedtechnicalrequirements,checkthepartsrelevantinformationconsideredpartoftheprocessofstructuralrequirements,batch,andeconomics,feasibility,andmorefactors.Thefinalarrangementsfortheoperationstofinishprocessing,includingtheoperationsofprocessingmethod,machinetools,tooling,fixtures,assistivedevices,measurementapparatusselection,selectdatum,positioningandclampauthoring,andprocesscard,clarityofexpressionoutthewholeprocessingprocedure.Inaddition,infixturedesign,themaindesignaboutahole,aflatandagroovemachiningprocesshasbeenanalysised,computationandfinallytocompletethedesigntask.Key

words:Plectrum;process

dedicatedfixturedesign

route;

positioning

and

clamping;

目录

摘要........................................................................................................................IAbstract...................................................................................................................II第1章

1.11.2

绪论.........................................................................................................1夹具设计的意义..................................................................................1夹具设计研究概述.............................................................................21.2.11.2.21.2.31.31.4

夹具的定义...............................................................................2夹具发展概况...........................................................................2夹具设计要解决的主要问题...............................................3

夹具的功能...........................................................................................4夹具组成................................................................................................41.4.11.4.2

夹具的基本组成部分.............................................................4夹具的其他组成部分.............................................................5

1.5夹具的分类...........................................................................................51.5.11.5.2

按夹具的通用特性分类........................................................5按夹具使用的机床分类........................................................5

1.61.7

夹具使用优点.......................................................................................7夹具设计要求.......................................................................................71.7.11.7.2

夹具设计基本要求.................................................................7生产对其提出的新要求........................................................8

1.81.9第2章

2.1

夹具设计特点.......................................................................................8现代夹具的发展发向.........................................................................9工艺规程的编制................................................................................10零件的分析.........................................................................................10

2.1.12.1.22.22.32.42.52.62.7第3章

3.1

零件的作用.............................................................................10零件的工艺分析....................................................................11

确定毛坯的制造形式......................................................................12基面的选择.........................................................................................13制定工艺路.........................................................................................14选择加工设备及刀具、夹具、量具...........................................15机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定........................16确立切削用量及基本工时.............................................................19夹具设计..............................................................................................37工序30的夹具设计.........................................................................373.1.13.1.23.1.33.1.4

问题的提出.............................................................................37夹具设计..................................................................................37定位误差的分析....................................................................40夹具设计及操作的简要说明.............................................40

3.2工序50的夹具设计.........................................................................403.2.13.2.23.2.33.2.4

问题的提出.............................................................................40夹具设计..................................................................................41定位误差的分析....................................................................43夹具设计及操作的简要说明.............................................43

3.3工序70的夹具设计.........................................................................443.3.13.3.23.3.33.3.4

问题的提出.............................................................................44夹具设计..................................................................................44定位误差的分析....................................................................47夹具设计及操作的简要说明.............................................47

第4章机床夹具优化设计及经济效益....................................................48

4.1优化设计分析.......................................................................................48

4.1.1成组夹具成本............................................................................484.1.2优化设计的现实意义.............................................................494.2机床夹具柔性化..................................................................................494.3机床夹具经济效益分析....................................................................50结论.....................................................................................................................52致谢.....................................................................................................................53参考文献................................................................................................................54

Contents

Abstract..................................................................................................................ⅠChapter1

1.11.2

Introduction...................................................................................1

Thesignificanceofthefixturedesign..........................................1Fixturedesignresearchoverview..................................................21.2.11.2.21.2.3

Thedefinitionofafixture.....................................................2Fixturedevelopment................................................................2Designofjigsandfixturestosolvethemainproblems

............................................................................3

1.31.4

Functionsoffixtures.........................................................................3Fixturecomposition...........................................................................41.4.11.4.2

Thebasiccomponentsoffixtures........................................4Theothercomponentofthefixtures..................................4Accordingtothecommoncharacteristicsof

classificationfixtures.............................................................5

1.5.2

Themachinetoolusedbyfixtureclassification.............5

1.5Fixtureofclassification....................................................................51.5.1

1.61.7

Usetheadvantagesoffixtures........................................................6Designofmachine-toolfixtures.....................................................71.7.1Basicrequirementsforthedesignoffixtures.................71.7.2Productiononhisproposednewrequirements................71.8Fixturedesigncharacteristics.........................................................81.9Developmentofmodernfixturessentto......................................9Chapter2

2.1

Thecompilationofprocedures.............................................10Partoftheanalysis..........................................................................102.1.1

Partoftherole........................................................................10

2.1.22.22.32.42.52.62.7

PartsoftheProcessAnalysis.............................................11

Determinetheformofblankmanufacturing............................12Thechoiceofbaselevel.................................................................13Developroute....................................................................................14Selecttheprocessingequipmentandtooling,fixtures,

measuringtools................................................................................15Allowance,dimensionsandfurdimension...............................16Establishmentofcuttingandbasicwork...................................19Fixturedesign.............................................................................36Fixturedesignofthethirdworkingprocedure......................373.1.13.1.23.1.33.1.4

Problem.....................................................................................37Fixturedesign.........................................................................40Theanalysisofpositioningerror......................................40Fixturedesignandabriefdescriptionoftheoperation......40

Chapter3

3.1

3.2Fixturedesignofthefifthworkingprocedure.........................403.2.13.2.23.2.33.2.4

Problem.....................................................................................40Fixturedesign.........................................................................41Theanalysisofpositioningerror......................................43Fixturedesignandabriefdescriptionoftheoperation....43

3.3Fixturedesignoftheseventhworkingprocedure..................443.3.13.3.23.3.33.3.4

Problem.....................................................................................44Fixturedesign.........................................................................44Theanalysisofpositioningerror......................................47Fixturedesignandabriefdescriptionoftheoperation..47

Chapter4

4.1

Fixturedesignoptimizationandeconomicbenefits.....48OptimalDesignandAnalysis........................................................48

4.1.14.1.2

Groupfixturecosts................................................................48Thepracticalsignificanceofdesignoptimization.......49

4.24.3

FlexibleMachineToolFixture.....................................................49EconomicAnalysisofjigsandfixtures.....................................50

Conclusion.............................................................................................................52Thanks....................................................................................................................53References.............................................................................................................54References

第1章绪论

随着科学技术的高速发展，机械产品不断更新换代，其产品型号越来越多，质量要求越来越高，更新周期越来越短，使机械制造工程飞速的发展。在机械加工过程中，夹具占有非常重要的地位。它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度。夹具的设计过程中，应深入生产实际，对工件的图纸、工艺文件，生产纲领等分析，精心调查研究，吸取国内外的先进技术，制订出合理的设计方案[1]。

机械加工必须保证零件的加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求，同时还应该具有较高的生产率和经济性。因此，机械加工工艺规程设计就是一项重要的工作。它要求设计者必须具有丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。

在指定工艺规程时，应根据零件的产量和现有的设备条件，综合考虑加工质量、生产率和经济性的要求，经过反复分析比较，确定最优方案。

1.1夹具设计的意义

零件在工艺规程制定之后就要按工艺规程顺序进行加工。加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。他们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床或刀具获得正确的位置，机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，所以机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一[2]。

因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品生产在保证精度的前提下提高效率，降低成本。在当今激烈的市场竞争和企业信息化要求下，满足企业对夹具的设计制造的更高要求。

CA6140车床拨叉铣、钻等工序使用的专用夹具设计应针对加工零件，应达到结构紧凑、操作简便、生产率高。所以对CA6140车床拨叉加工工艺及夹具设计，不但是我们对大学所学的知识的一个整合，而且是对结构设计和工艺设计方面的一次训练。

1.2

1.2.1

夹具的定义

夹具设计研究概述

夹具是一种装夹工件的一种工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工，热处理装配，焊接和检测等工艺过程中。

在金属切削机床工件是使用的夹具称为机床夹具，在现代生产过程中，机床夹具不可缺少。它直接影响着加工的精度，劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具的设计在企业产品设计和制造以及生产技术装备中占有极其主要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工件[3]。

1.2.2夹具发展概况

随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。改革开放以来，机械工业充分利用国内外两方面技术资源，有计划的进行企业的技术改造，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术、产品质量以及经济效益有了很大的提高，为繁荣国内市场，扩大出口创汇，推动国民经济的发展起了重要作用。

夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。

我国的机械制造业经过50多年，特别是近20年的发展，已形成了品种繁多、门类齐、布局合理的机械制造工业体系。许多科研院所、大专院校和企业研制出了一大批成套技术装备和多种高精尖产品，有些已接近或达到国际先进水平。

现代机床夹具的发展为了适应现代机械工业向高、精，尖方向发展的需要和多品种、中小批生产的特点，机床夹具的主要发展方向表现为精密化[4]。

目前中国制造业发展迅猛，以前的我国制造业普遍使用刚性专机加工各种各样的零部件，导致改型和生产个零部件周期较长。随着我国制造业发展和各种各种零件的需求与日俱增，加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。

目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数

控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。

为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向，使机械产品不断更新换代，品种型号越来越多．质量越来越高，更新周期越来越短[5]。

1.2.3夹具设计要解决的主要问题

夹具设计最关键是要求对工件定位正确，且满足定位精度要求。首先得了解影响定位精度的因素，然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度，那么可以提高夹具的制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。

除此之外，选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应，夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度，从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间[6]。

1.3夹具的功能

机床夹具的主要功能是定位和加紧。定位是确定工件在夹具中占有正确位置的过程。通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触或配合实现的，而夹紧则是工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。

机床夹具的特殊功能是对刀和导向，通过调整工件切削刃相对工件或夹具的正确位置。而导向则是如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速的确定钻头的位置，并引导其进行钻削。

机床夹具能够降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强度。由于多数专用夹具的夹紧装置只需厂人操纵按钮、手柄即可实现对工件的夹紧，这在很大程度上减少了工人找正和调整工件的时间与难度[7]。

1.4

1.4.1

夹具的基本组成部分

夹具组成

虽然各类机床夹具的结构有所不同但按主要功能加以分析。机床夹具的基本组成部分是定位元件，夹紧装置和夹具体三个部分，这也好似夹具体的主要

内容。

定位元件是夹具的主要功能元件之一，通常当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就确定了。夹紧装置也是夹具的主要元件之一，一般铰链压板、螺钉、夹紧装置等。通常夹具作为铸件的结构、锻件结构、焊接结构，形状有回转体形和底座等多种定位元件，夹紧装置等分布在夹具体不同的位置上。

1.4.2夹具的其他组成部分

1．连接元件

根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装。连接常有的两种方式：一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上，连接元件用于确定夹具本身在机床上的位置。

2．对刀与导向装置

对刀装置常见在铣床夹具中，用以对刀块。调铣刀对刀前的位置，对刀时，铣刀不能与对刀块直接相连，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀块工作表面。

导向装置钻模板、钻套、镗模的镗模支架。镗套，它们能确定刀具的位置，并引导刀具进行切削。

3．其他元件和装置

根据加工的需要，有些夹具分别采用分度装夹，靠模装置上下料加工工艺机器人等[8]。

1.5

1.5.1

按夹具的通用特性分类

夹具的分类

这是一种基本的分类方法，主要反应夹具在不同生产类型中的通用特性，故也是选择夹具主要依据。目前，我国常用的夹具有通用夹具、专用夹具和自动化生产夹具等五大类。

1.5.2按夹具使用的机床分类

这是专用夹具设计使用的分类方法，如车床、铣床、刨床、钻床、数控车床等夹具，如图1-1,1-2,1-3所示：

图1-1钻床夹具图1-2铣床夹

具

图1-3工装夹具

设计专用夹具时机床的类别、组别、型别主要参数均以确定。它们不同点是机床切削成型运动不同、故夹具与机床的连接方式不同它们的加工精度要求也各不相同[9]。

1.6夹具使用优点

夹具的使用一般包括两个过程，其一是夹具本身在机床上的安装和调整，其二是被加工工件在夹具中的安装。加工过程中，工件与刀具的相对位置容易得到保证，并且不受各种主观因素的影响，因而工件的加工精度稳定可靠。

1．所保证加工精度

用夹具装夹工件时工件相对刀具及机床的位置由夹具保证不受工人技术

的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。

2．提高劳动生产率

使用夹具装夹工件方便、快速工件不需划线找正，可显著的减少辅助工时，提高劳动生产率，工件在夹具装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率，可使用多工位夹具，并可采用高小夹紧机构，进一步提高劳动生产率。

3．能扩大机床的使用范围4．能降低成本

在批量生产后使用夹具后，由于劳动生产率的提高，使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显的降低了成本夹具制造成本分摊在一批工件上，没个工件制造的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本，元件批量越大使用夹具所取得的经济效应就越大。

5．改善工人的劳动条件

用夹具装夹工件方便、省力、安全[10]。

1.7

1.7.1

夹具设计基本要求

夹具设计要求

设计夹具时，应满足下列四项基本要求：1．保证工件的加工精度。2．保证工人的造作安全。

3．达到加工的造作生产率要求。

4．满足夹具一定的使用寿命和经济效应。

1.7.2生产对其提出的新要求

现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，现代生产对夹具提出了如下新的要求：

1．能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期。2．能装夹一组相似性特征的工件。3．用于精密加工的高精度的机床。

4．适用于各种现代化制造技术的新型技术。5．采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率[11]。