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機 械 制 造 技 術 基 礎
課 程 設 計
題 目：離合器接合叉加工工藝及夾具設計
班 級：
姓 名：
學 號：
指導教師：
完成日期：
目錄
第一章 零件的分析 1
1.1零件的作用 1
1.2零件的工藝分析 1
第二章 工藝規(guī)程設計 2
2.1毛胚的確定 2
2.2 加工工藝過程 2
2.2.1 確定個表面加工方案 2
2.2.2 選擇加工方法是考慮的因素 3
2.2.3 端面的加工 3
2.2.4 孔的加工 3
2.2.5 槽的加工 4
2.3 確定定位基準 4
2.3.1 粗基準的選擇 4
2.3.2 精基準選擇的原則 5
2.4 工藝路線的擬訂 6
2.4.1 工序的合理組合 6
2.4.2 工序的集中與分散 7
2.4.3 加工階段的劃分 8
2.4.4 加工工藝路線方案的比較 9
2.5 拔叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11
2.5.1 毛坯的結構工藝要求 11
2.5.2離合器撥叉零件材質 12
第三章 .夾具的設計 16
結束語 26
參 考 文 獻 27
第一章 零件的分析
1.1零件的作用
件主要用在操縱機構中，比如改變車床滑移齒輪的位置，實現(xiàn)變速；或者應用于控制離合器的嚙合、斷開的機構中，從而控制橫向或縱向進給。
1.2零件的工藝分析
零件的材料為45，是強度較高的一種中碳優(yōu)質鋼，因淬透性差，一般以正火狀態(tài)使用，機械性能要求較高時，采用調質處理。冷變形塑性中等，退火和正火的切削加工性比調質的好。拔叉是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復雜，其加工內花鍵的精度要求較高，此外還有上端面要求加工，對精度要求也很高。其底槽側面與花鍵孔中心軸有垂直度公差要求，上端面與花鍵孔軸線有平行度要求。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關鍵和重要的。
第二章 工藝規(guī)程設計
2.1毛胚的確定
工件尺寸較小單邊余量一般在，結構細密，能承受較大的壓力，占用生產的面積較小。因其年產量是5000件，查參考文獻[3]表2.1-3，生產類型為中批量生產。
2.2 加工工藝過程
由以上分析可知。該撥叉零件的主要加工表面是平面和槽系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證內花鍵的加工精度容易。因此，對于拔叉來說，加工過程中的主要問題是保證孔尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系以及槽的各尺寸精度。
其加工有五組加工：銑圓柱部分端面；銑叉子端面；車外圓,端面及倒角；鉆鉸孔；銑槽。
（1） 圓柱端面的加工主要是為了后續(xù)工序中能有更好的定位面，確保后續(xù)加工所要求的精度，粗糙度在12.5即可。
（2）銑叉子端面，鉆鉸孔
（3） 精銑槽
2.2.1 確定個表面加工方案
一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時是加工的勞動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于設計拔叉的加工工藝來說，應選擇能夠滿足內花鍵加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。
2.2.2 選擇加工方法是考慮的因素
（1） 要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據(jù)各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。
（2） 根據(jù)生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件小批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。
（3） 考慮被加工材料的性質。
（4） 考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。
（5） 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。
選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法。
2.2.3 端面的加工
側面的加工主要是為后續(xù)加工做準備，因此，在選擇加工方法上可以選用一次性銑面，表面粗糙度為6.3。上端面的查參考文獻[3]表2.1-12可以確定，上端面的加工方案為：粗銑——精銑（），粗糙度為6.3~0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。
2.2.4 孔的加工
加工孔Φ9.5
查參考文獻[3]，由于預制孔的精度為H9，所以確定預制孔的加工方案為：一次鉆孔，由于在過程中才能保證孔表面精度，
加工方案定為：鉆，鉸。
2.2.5 槽的加工
查參考文獻[3]表2.1-12可以確定，槽的加工方案為：粗銑——精銑（），粗糙度為6.3~0.8，設計要求為6.3和3.2，粗銑時，精度可適當降低。
2.3 確定定位基準
2.3.1 粗基準的選擇
選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。
粗基準選擇應當滿足以下要求：
（1） 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。
（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。
（3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
（4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。
（5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證拔叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從拔叉零件圖分析可知，選擇作為拔叉加工粗基準。
2.3.2 精基準選擇的原則
（1） 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。
（2） 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。
（3） 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。
自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。
此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。
要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證拔叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從拔叉零件圖分析可知，它的內花鍵槽，適于作精基準使用。
選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。
2.4 工藝路線的擬訂
對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。拔叉的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是：先加工圓柱端面，再加叉子端面，加工孔，最后銑槽。
后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。
2.4.1 工序的合理組合
確定加工方法以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則：
（1） 工序分散原則
工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。
（2） 工序集中原則
工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。
一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%~1.1%蘇打及0.25%~0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部基本無雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留物。
2.4.2 工序的集中與分散
制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。
（1） 工序集中的特點
工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。
（2） 工序分散的特點
工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。
工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。
一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產。
由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。
2.4.3 加工階段的劃分
零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段：
（1） 粗加工階段
粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。
粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11~IT12。粗糙度為Ra=80~100μm。
（2） 半精加工階段
半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9~IT10。表面粗糙度為Ra=10~1.25μm。
（3） 精加工階段
精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。
精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6~IT7，表面粗糙度為Ra10~1.25μm。
（4） 光整加工階段
對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為IT5~IT6,表面粗糙度為Ra1.25~0.32μm。
此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。
但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。
2.4.4 加工工藝路線方案的比較
在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產可以考慮采用專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產成本，擬訂兩個加工工藝路線方案，見表3.1
。表3.1 加工工藝路線方案比較表
工序號
方案Ⅰ
方案Ⅱ
工序內容
定位基準
工序內容
定位基準
010
銑圓柱左側面
左側面
銑圓柱左側面
左側面
020
銑叉子端面
28外圓及頂端
銑叉子端面
28外圓及頂端
030
鉆2- 9.5H9通孔，鉸孔
已加工左端面
車外圓端面及倒角
叉子內端面
040
車外圓端面及倒角
叉子內端面
鉆2- 9.5H9通孔，鉸孔
已加工左端面
050
粗、精銑槽
已加工左端面
粗、精銑槽
已加工左端面
060
去毛刺，清洗
去毛刺，清洗
070
檢驗
檢驗
加工工藝路線方案的論證：
方案Ⅰ、Ⅱ主要區(qū)別在于在加工上端面及以下工序時，所選定位基準不同，方案Ⅰ選用預制孔為主要定位基準，方案Ⅱ選用花鍵作主要定位基準，很顯然選用內花鍵做定位基準更符合設計要求，因為其表面精度更高，且和某些需加工面有位置精度要求。
由以上分析，方案Ⅱ為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程見表3.2。
表3.2 加工工藝過程表
工
序
號
工 名
序 稱
工 序 內 容
10
下料
下離合器接合叉形狀材料
20
熱處理
正火
30
粗銑1
粗銑左端圓柱端面
40
粗銑2
粗銑右端叉子端面
50
半精銑
半精銑叉子內端面
60
鉆，鉸孔
鉆，鉸叉子內通孔2-?9.5
70
粗車
粗車左端圓柱外圓?25及倒角
80
半精車
半精車左端圓柱外圓?25
90
粗，精銑槽
粗，精銑左端鍵槽(寬度為7的槽)
100
鉗工
去毛刺，清洗
2.5 拔叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
拔叉其材料是45鋼，采用的是金屬型鑄造，生產類型為中批量生產。
2.5.1 毛坯的結構工藝要求
（1） 拔叉為鑄造件，對毛坯的結構工藝有一定要求：
① 鑄件的壁厚應合適、均勻，不得有突然變化。
② 鑄造圓角要適當，的得有尖棱、尖角。
③ 鑄件的結構要盡量簡化。
④ 加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產生裂紋。
⑤ 鑄件的選材要合理，應有較好的可鑄性。
（2） 設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到：
① 各加工面的幾何形狀應盡量簡單。
② 工藝基準以設計基準相一致。
③ 便于裝夾、加工和檢查。
④ 結構要統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。
在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。
2.5.2離合器撥叉零件材質為45鋼，硬度為HB207-269，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據(jù)上述資料及加工工藝，分別確定各工序加工表面的機械加工余量、切削用量、工時計算、機床等如下：
1. 銑端面B
1）機械加工余量：查《機械加工工藝手冊》表3.1-56，鍛件重量在0.4-1.0Kg之間，鍛件復雜系數(shù)為S3、長度為25mm時，查出該零件余量是：厚度方向為1.5-2.0mm，水平方向為1.5-2.0mm，所以B面余量取2mm。
2） 切削用量、工時計算及機床：此工序為銑端面B面，保證
尺寸97.5+0.3 -0.5
fZ=0.08mm/齒（參考《切削用量簡明手冊》表3.3）
切削速度：參考有關手冊，確定V=1.57m/s，即94.2m/min
采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀dW=100mm，齒數(shù)Z=8。則：
nS===300r/min
現(xiàn)采用X52K立式銑床，根據(jù)機床使用說明書（見《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2-39），取nw=300r/min，故實際切削速度為
v===94.2m/min
當nw=300r/min時，工作臺的每分鐘進給量fm應為：
fm= fZznw=0.08*8*300=192mm/min
查機床說明書，fm =190mm/min。
切削工時：機動工時tm ==0.75min
2. 銑叉子端面
1）機械加工余量：《機械加工工藝手冊》表3.1-56已查出厚度方
向余量為1.5-2.0mm，所以叉子端面單邊余量取2mm。
2） 切削用量、工時計算及機床：此工序為銑叉子端面，可在
立式銑床上采用隔套同時裝四把銑刀一次銑削四個面成。
fZ=0.08mm/齒（參考《切削用量簡明手冊》表3.3）
切削速度：參考有關手冊，確定V=0.43m/s，即25.8m/min
采用高速鋼三面刃銑刀dW=110mm，齒數(shù)Z=4。則：
nS===75r/min
現(xiàn)采用X52K立式銑床，根據(jù)機床使用說明書（見《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2-39），取nw=75r/min，故實際切削速度為
v===25.9m/min
當nw=75r/min時，工作臺的每分鐘進給量fm應為：
fm= fZznw=0.08*4*75=24mm/min
查機床說明書，fm =23.5mm/min。
切削工時：機動工時tm ==6min
3. 車外圓φ250 -0.14mm及C面
1）機械加工余量：《機械加工工藝手冊》表3.1-56已查出厚度方
向余量為1.5-2.0mm，水平方向余量為1.5-2.0mm，所以外圓余量取4mm，C面余量取2mm。
2）切削用量、工時計算及機床：此工序為車外圓φ250 -0.14mm、
C面及1.5*45°倒角
切削深度：單邊余量Z=2mm，因外圓表面粗糙度Ra12.5，加工
精度為IT6級，需經(jīng)兩次切削，粗車后單邊留余量Z=0.5mm，選用立式車床C365L。
進給量f：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.4，選用f=0.5mm/r
計算切削速度：見《切削用量簡明手冊》表1.27
Vc===123m/min
確定主軸轉速：
ns===313r/min
按機床選取n=322r/min
所以實際切削速度v===126m/min
切削工時：
t===0.2min
4. 鉆-鉸兩內孔φ9.5+0.03 0mm（叉部），選用機床：立式鉆床Z525
1） 機械加工余量：毛坯為實心，不沖出孔，兩內孔精度要
求IT9，參照《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-9工序尺寸及余量為：
鉆孔：φ9.3mm 2Z=0.2mm
鉸孔：φ9.5+0.03 0mm
2） 切削用量、工時計算及機床：
① 鉆孔φ9.3mm
f=0.25mm/r（見《切削用量簡明手冊》表2.7）
v=12m/min（見《切削用量簡明手冊》表2.13及表
2.14，按5類加工性考慮）
ns===411r/min
按機床選取nw =392r/min（按《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2-15）
所以實際切削速度
v===11.45m/min
切削工時：t===1.2min
② 鉸孔φ9.5+0.03 0mm
f=0.5mm/r（見《切削用量簡明手冊》表2.11）
v=6m/min（見《切削用量簡明手冊》表2.24）
ns===201r/min
按機床選取nw=195r/min（按《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2-15）
所以實際切削速度
v===5.8m/min
切削工時：t==1.2min
本工序的機動時間是1.2min+1.2min＝2.4min
5. 銑寬7+0.36 0mm的槽，選用機床：立式銑床X52K
1） 機械加工余量：參照《機械制造工藝設計簡明手冊》表
2.3-22工序尺寸及余量為：
粗銑：5mm 2Z=2.5mm
精銑：7+0.36 0mm
2） 切削用量及機床：
fz=0.01mm/齒（參考《切削用量簡明手冊》表3.4）
切削速度v=0.39m/s及23.4m/min
采用錯齒三面刃銑刀，dw=100，齒數(shù)z=1，則
ns===74.5r/min
根據(jù)機床使用說明書（見《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2-39，取nw=75r/min，故實際切削速度為
v===23.55m/min
切削工時：t==1.5min
第3章 .夾具的設計
車25外圓夾具設計說明書
1.1 車床夾具設計要求說明
車床夾具主要用于離合器接合叉車25外圓夾具。因而車床夾具的主要特點是工件加工表面的中心線與機床主軸的回轉軸線同軸。
（1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設計的心軸；專用夾具通常可分為心軸式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉，刀具做進給運動。
定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以外圓或外圓定位，夾具采用定心夾緊機構。
角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉端面時，由于零件形狀較復雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設計專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。
花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復雜工件的外圓和內外圓。這類夾具不對稱，要注意平衡。
（2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉運動，夾具做進給運動。
由于后一類夾具應用很少，屬于機床改裝范疇。而生產中需自行設計的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。
1.2車床夾具的設計要點
（1）定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求
當加工回轉表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結構和布置必須保證這一點。
當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時，則應以夾具的回轉軸線為基準來確定定位元件的位置。
工件的夾緊應可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。
（2）夾具與機床主軸的連接
車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉軸線與臥式車床主軸軸線應具有盡可能小的同軸度誤差。
心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐外圓配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心外圓與車床前、后頂尖安裝使用。
根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：
1)對于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐外圓中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。
2)對于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結構。
圖一
圖1-b所示的過渡盤，其上有一個定位圓外圓按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機床主軸的同軸度。
對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結構，如圖1-c所示，過渡盤在其長錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。
圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準確、剛度好。
過渡盤常作為車床附件備用，設計夾具時應按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。
4.3 定位機構
由零件圖分析加工離合器接合叉車25外圓夾具內外圓夾具的加工要求，必須保證外圓軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個自由度，才可以達到加工要求。先設計夾具模型如下：
加圖
選擇定位元件為：圓盤面，銷，擋塊。圓盤面限制了X,Y,Z方向的移動自由度，擋銷限制X,Y方向的轉動自由度，擋型塊限制了Z方向的轉動自由度。可見，定位方案選擇合理。
1.4夾緊機構
選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機構時，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點。夾緊裝置的基本要求如下：
1.夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；
2.夾緊力要適當，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉動、不震動，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。
3.夾緊機構的操作應安全、方便、迅速、省力。
4.機構應盡量簡單，制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質，確定夾緊動力源類型為手動夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結構與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。
1.5 切削力及夾緊力的計算
刀具：粗車毛坯為HT200，可以選擇YT15硬質合金刀具—內外圓車刀（鏜刀）。
依據(jù)，根據(jù)表1.3，車刀幾何形狀如表12
表12 車刀幾何形狀角度
刀角名稱
符號
范圍
取值
主偏角
kr
30～45
45
副偏角
10～15
15
前角
5～10
10
后角
5～8
5
刃傾角
0
0
倒棱前角
-10～ -15
-10
倒棱寬度
0.4［（0.3~0.8）f］
1
0.4~0.8
0.5
1.5.1粗車切削力：查《切削用量簡明手冊》P37表，得車削切削力計算公式：
圓周分力
徑向分力
軸向分力
其中——切削深度 2.3mm
f——進給量 0.16mm
Vc—切削速度 60m/min
Kp—修正系數(shù)1.08
所以切削時的各切削力
= 566.8N =801.5N = 416.4N
精車切削力：
——背吃刀量0.5mm
f——每轉進給量 0.13mm
Vc—切削速度38m/min
Kp—修正系數(shù) 1.08
所以切削時的各切削力
= 105.45N = 57.23N = 97.96N
螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中： 假設擰緊螺旋力
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下：
圖4.1 移動壓板受力簡圖
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
1.6零件的車床夾具的加工誤差分析
采用一面一V型塊和擋銷的定位方式，這種定位在結構上簡單易操作。，為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[5]可得：
⑴ 定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
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。
4.6 確定夾具體結構尺寸和總體結構
夾具體設計的基本要求
（1）應有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面，應有適當?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應有適當?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。
（2）應有足夠的強度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。
（3）應有良好的結構工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應便于排除切屑
在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠
夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重外圓。
確定夾具體的結構尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
4.6 零件的車床專用夾具簡單使用說明
（1）夾具的總體結構應力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉軸線不平衡時，將產生較大的離心力和振動，影響工件的加工質量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產，特別是在轉速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設置平衡塊或加工減重外圓。在工廠實際生產中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應該加防護罩。
結束語
課程設計是本科畢業(yè)前的一次非常難得的理論與實際相結合的機會，通過本次設計，對拔叉的加工工藝及其夾具設計分析，對工藝和夾具、刀具設計有了進一步認識，從書上的理論知識轉換到實際運用，是一個漫長而艱苦的過程，在設計過程中遇到了很多自己不能獨立解決的問題，在盧老師的指導下，問題得以一一解決。
在本次設計中，對零件的工藝分析是整個設計的前提，一個好的工藝規(guī)程應考慮加工工藝裝備等，如工序的合理性、工人的勞動強度等。設計夾具時綜合分析夾具發(fā)展現(xiàn)狀，即高精、高效、經(jīng)濟。
我要感謝老師對課程設計的指導。在課程設計中，老師花了大量的時間提出了很多的設計問題，并給予了很多的建議，讓我知道了在做設計時應多方面考慮問題，同時，、老師認真、負責的工作態(tài)度，讓我在此次設計路上走的更為平坦，衷心的感謝老師，您辛苦了！
參 考 文 獻
[1] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2005。
[2] 陳宏鈞．實用機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2003。
[3] 李洪．機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。
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[5] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2001。
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