机床“羊角”拨叉加工工艺及(一道工序)夹具设计.doc

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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题 目：机床“羊角”拨叉加工工艺及加工φ14.4mm孔夹具设计

学习中心： 奥鹏西安直属
层 次： 专科起点本科
专 业：机械设计制造及其自动化
年 级： 09年03春
学 号： 091100311095
学 生： 任敏娟
指导教师： 王 爽
完成日期： 2010年3月10日

III

内容摘要

本论文完成了对机床“羊角”拨叉加工工艺及加工φ14.4mm孔夹具 的设计。在设计的前一部分，主要进行工艺卡的填写。首先， 分析零件的性能、用处和工作条件，明确零件的装配位置及其作用，找出其主要技术要求和关键技术问题，对零件进行工艺审查。然后，确定毛坯，拟定工艺路线，选择定位基面，确定加工所采用的设备、刀具、夹具、量具和辅助工具，确定各主要工序的技术要求及检验方法 。最后， 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差，确定切削用量和工时定额，进行技术经济分析，然后填写工艺文件。
第二阶段，进行夹具设计。纵观整条工艺路线，结合难易程度和夹具本身的特色，选定第三道钻孔的工序进行夹具的总体装配和夹具体的设计。首先，结合零件在该工序中需要达到的各项技术要求，初步拟定工件的定位、夹紧方案；然后，根据夹具设计原则以及夹紧力和夹紧点的确定原则进行局部零部件和夹具体的设计；最后，校核该夹具的精度。

关键词：羊角拨叉；机械加工；工艺；切削；夹具设计

目 录
内容摘要 1
引 言 3
1 设计任务说明 4
1.1 羊角拨叉的功用 4
1.2 设计任务 4
2 零件工艺规程设计 5
2.1 产量的确定 5
2.1.1 生产类型的确定 5
2.1.2 日生产量的确定 5
2.2 毛坯的选择及毛坯图的绘制 5
2.2.1 毛坯的选择 5
2.2.2 毛坯-零件综合图的绘制方法 6
2.3 定位基准的分析与选择 7
2.3.1 基准的概念 7
2.3.2 基准选择原则 7
2.3.3 定位基准的选择 8
2.4 工艺路线的制定 9
2.5 工艺卡的填写 11
3 夹具设计 18
3.1 夹具的整体设计 18
3.1.1夹具设计分析 18
3.1.2 夹具结构方案的确定 18
3.1.3 夹具的具体设计 18
3.2 夹具的装配 20
3.3 夹具的经济性分析 20
结 论 22
参考文献 23
引 言
拨叉作为车床、铣床、镗床、钻床等各类机床及其他设备的传动装置变速时必不可少的零件，其加工精度直接影响传动装置的装配性能、变速性能、运行噪声等很多方面。因此，对拨叉的加工工艺的研究受到国内外学者的广泛重视。学者们不断提出新的加工工艺方案和改进以前的工艺方案。但是，由于拨叉类零件品种、规格繁多，加工时需要不同种类的加工设备，加之传统加工工艺落后，产品合格率不高，常常会影响整机装配，使拨叉零件的加工成为生产的瓶颈。因此，很有必要进一步的对拨叉类零件的加工工艺进行研究和改进，不断的提高拨叉类零件的加工精度。提高整机的整体性能。
本文主要对机床的“羊角”拨叉进行工艺分析和编制，并对加工过程中的重要工艺的专用夹具进行设计和研究。解决机床“羊角”拨叉加工中的瓶颈问题，提高拨叉的加工精度，使其更好的与整机配合，获得良好的整机性能。
同时，本课题的研究，也是对我这几年学习的全部知识总结和应用。初步具备了独立分析零件结构工艺性、编制零件加工工艺文件和加工过程中的重要工艺的夹具设计。熟悉和掌握了文献资料、技术资料和各种手册的查阅和运用。从中锻炼了自己的分析问题、解决问题的能力，为以后的工作打下了坚实的基础。
1 设计任务说明
1.1 羊角拨叉的功用
设计机床羊角拨叉零件的机械加工工艺规程及其机床夹具。拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换档的目的。该零件图纸如下：
图1 机床羊角拨叉零件图

1.2 设计任务
本次设计任务需完成毛坯选择、编排加工工艺、工装夹具设计、撰写产品说明书，以及图纸绘制等工作，图纸说明如下：
1．毛坯—零件综合图 1张
2．工艺过程卡片 1套
3．夹具装配图 1张
4．夹具体零件图 1张
5．说明书 1份

2 零件工艺规程设计
2.1 产量的确定
2.1.1 生产类型的确定

表1 生产类型的划分

生产类型
同类零件的年产量/件
重型零件
（质量>2000kg）
中型零件
（质量100～2000kg）
小型零件
（质量<100kg）
单件生产
5以下
10以下
100以下
成批生产
小批生产
5～100
10～200
100～500
中批生产
100～300
200～500
500～5000
大批生产
300～1000
500～5000
5000～50000
大量生产
1000以上
5000以上
50000以上

已知零件质量m约为2.2kg，由表1即可确定零件的生产性质。该零件的生产类型为中批生产。
2.1.2 日生产量的确定
零件的年产纲领(件/年)： N=2000件/年
每台产品中该零件的数量(件/台)：n=1
备品率：a=2%
废品率：b=2%
1．年产量Q=N×n×(1+a)×(1+b)=2000×1×(1+2%) ×(1+2%)=2880
2．年工作日D=365-1×52-7×2=299
3．日产量q=Q/D=2880/299=9.6 取q=10
2.2 毛坯的选择及毛坯图的绘制
2.2.1 毛坯的选择
按照零件图纸的设计要求，该零件毛坯的材料为HT200，硬度190-241HB，毛坯种类为铸件。考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产要求。
零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，因内孔很小，所以无法铸出。
2.2.2 毛坯-零件综合图的绘制方法
在选定毛坯和确定了毛坯的机械加工余量后，便可绘制毛坯-零件综合图。综合图的绘制方法是：
1．以实线表示毛坯表面的轮廓、以点划线画出零件的轮廓；在剖面图上用交叉线表示加工余量，加工余量为3～5mm。取加工余量为3mm。
2．标注毛坯尺寸和公差，毛坯的基本尺寸包括机械加工的余量在内，毛坯的尺寸公差参照有关资料。零件是中批量生产，因此可采用砂型机械造型及壳体铸造毛坯。由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-5知，生产出来的毛坯尺寸公差等级为CT8级，加工余量等级为G级。由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-1可查出各个毛坯尺寸的公差值。毛坯的制造公差带采取双向布置，如下表所示。
表2 机床羊角拨叉铸造毛坯尺寸公差及加工余量
项 目
机械加工余量/mm
尺寸公差/mm
备 注
40mm圆柱的两端面
双侧加工3
1.6
表2.2-1
表2.2-4
26mm圆柱的两端面
双侧加工3
1.8
表2.2-1
表2.2-4
40mm圆柱面
不加工
1.3
表2.2-1
表2.2-4
26mm圆柱面
不加工
1.3
表2.2-1
表2.2-4
R54mm圆弧面
不加工
1.4
表2.2-1
表2.2-4
R48mm圆弧面
不加工
1.4
表2.2-1
表2.2-4
此外，半径为R44mm的圆弧面按尺寸mm去铸造。
3．标注机械加工的粗基准符号和有关技术要求。毛坯尺寸是根据工艺规程，机械加工各工序的加工余量与毛坯制造方法能到的精度决定的，因此毛坯图绘制和工艺规程的制订是反复交叉进行的。
2.3 定位基准的分析与选择
在制定零件加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求以及合理安排加工顺序都有重要的影响。
2.3.1 基准的概念
所谓基准就是零件上用来确定其他点、线、面位置的那些参考点、线、面。根据基准的功用不同，又可以分为设计基准和工艺基准两大类。
1） 设计基准是在零件图上用来确定其他点、线、面的位置的基准。
2）工艺基准是在加工及装配过程中使用的基准。按照用途的不同又可以分为：
① 定位基准是在加工中使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准。
② 测量基准是在检验时使用的基准。
③ 装配基准是在装配时用来确定零件或部件在产品中的位置所采用的基准。
在分析基准问题时，必须注意下列几点：
1）作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（例如，孔的中心、轴心线、对称面等），而常由某些具体的表面来表现，这些表面就可称为基面。
2）作为基准，可以是没有面积的点和线或很小的面，但是代表这种基准的点和线在工件上所体现的具体基面总是有一定面积的。
3）上面所分析的都是尺寸关系的基准问题，表面位置精度（平行度、垂直度等）的关系也是一样。
2.3.2 基准选择原则
合理选择定位基准对保证加工精度和确定加工顺序都有决定性影响，后道工序的基准必须在前面工序中加工出来，因此，它是制订工艺过程中要解决的首要问题。如前所述，基准的选择实际上就是基面的选择问题。
在第一道工序中，只能使用毛坯的表面作为定位基准，这种定位基面就称为粗基面（或毛基面）。在以后各工序的加工中，可以采用已经切削加工过的表面作为定位基面，这种定位基面就称为精基面（或光基面）。
经常遇到这样的情况：工件上没有作为定位基面的恰当表面，这时就有必要在工件上专门加工出定位基面，这种基面称为辅助基面。辅助基面在零件的工作中没有用处，它是仅为加工的需要而设置的。
在选择基面时，需要同时考虑三个问题：
1）用哪一个表面作为加工时的精基面，才有利于经济合理地达到零件的加工精度要求。
2）为加工出上述精基面，应采用哪一个表面作为粗基面。
3）是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用第二个精基面。
在选择基面时需要两个基本要求：
1）各加工表面有足够的加工余量（至少不留下黑斑），是不加工表面的尺寸、位置符合图样要求，对一面要加工、一面不加工的壁，要有足够的厚度。
2）定位基面应有足够大的接触面积和分布面积。
由于对精基面和粗基面的加工要求和用途不同，所以在选择精基面和粗基面时所考虑的侧重点也不同。
对于精基面考虑的重点是如何减少误差，提高定位精度，因此选择精基面的原则是：
1） 应尽可能选用设计基准作为定位基准，这是基准重合原则。
2）应尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度，称为统一基准原则。
3）有时还要遵循互为基准、反复加工的原则。
4）有些精加工工序要求加工余量小而均匀，以保证加工质量和提高生产率，这时就以加工面本身作为精基面，称为自为基准原则。
在选择粗基面时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图样要求。因此选择粗基面的原则是：
1）如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，就应该选择该表面作为粗基面。
2）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为定位基准面，如果工件上有好几个不需要加工的表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基面，以求壁厚均匀、外形对称等。
3）应该用毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基面，使加工后各加工表面对各不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图样要求。
2.3.3 定位基准的选择
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削。以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
① mm的两圆柱端面，端面相距88mm,对称分布，加工完成后端面距对称中心线的距离为440.2mm，表面粗糙度为。
②mm的两圆柱端面，端面相距110mm,对称分布，加工完成后，端面的粗糙度为。
③mm的孔，加工完成后，孔内壁面的粗糙度为，且孔的中心线与mm孔的中心线在水平方向的平行度为0.1/150mm，与885.4mm的槽平行度为0.07/100mm。
④mm的孔，加工完成后，孔内壁面的粗糙度为。
⑤mm和mm孔的两端都有1°的倒角。
⑥8863mm的键槽，键槽的两侧壁加工成型后的粗糙度为，槽顶面粗糙度为。
零件在加工时，粗基准选毛坯上的mm和mm圆柱端面，对另一侧的端面进行粗铣。而后反过来以加工过的端面为精基准对另一侧的端面进行粗铣加工。重复以上操作进行精铣加工。而后夹持mm两端面在mm端面上钻mm的孔。再以mm的内圆柱面为精基准面钻mm的孔。最后以mm的内圆柱面为基准面切键槽8863mm。
2.4 工艺路线的制定
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
鉴于此，可以采用一下三种工艺路线方案：
方案一：
工序I：第一次装夹，以毛坯的mm和mm圆柱端面一侧为定位基准面，粗铣另一侧的端面。第二次装夹，以第一次装夹中加工过的端面为定位基准面，对另一侧的毛坯端面进行粗铣、半精铣加工。第三次装夹，以第二次装夹中加工过的端面为精基准对另一侧的端面进行半精铣、精铣。第四次装夹，以第三次装夹中加工过的端面为精基准对另一侧的端面进行精铣。选用X52K立式铣床。
工序II：第一次装夹，以精加工过的mm的两圆柱端面为基准面，在mm圆柱端面上钻、扩、铰mm的孔。第二次装夹，以mm孔的内表面为精基准面，在mm的两圆柱端面上钻、扩、铰mm的孔。选用立式钻床Z525B。
工序III：第一次装夹，用倒角车刀在对mm孔端倒145°倒角。第二次装夹，用倒圆角车刀在对mm孔端倒145°倒角。选用卧式车床CA6140。
工序IV：以mm孔的内圆柱面为定位基准面，加工8863mm键槽。选用立式内拉床L5310。
方案二：
工序I：第一次装夹，以毛坯的mm和mm圆柱端面一侧为定位基准面，粗铣另一侧的端面。第二次装夹，以第一次装夹中加工过的端面为定位基准面，对另一侧的毛坯端面进行粗铣加工、半精铣和精铣加工。以第二次装夹中加工过的端面为精基准对另一侧的端面进行半精铣和精铣。选用X52K立式铣床。
工序II：第一次装夹，以精加工过的mm的两圆柱端面为基准面，在mm圆柱端面上钻、扩、铰mm的孔。第二次装夹，以mm孔的内表面为精基准面，在mm的两圆柱端面上钻、扩、铰mm的孔。选用立式钻床Z525B。
工序III：第一次装夹，用倒角车刀在对mm孔端倒145°倒角。第二次装夹，用倒圆角车刀在对mm孔端倒145°倒角。选用卧式车床CA6140。
工序IV：以mm孔的内圆柱面为定位基准面，加工8863mm键槽。选用立式内拉床L5310。
方案三：
工序I：第一次装夹，以毛坯的mm和mm圆柱端面一侧为定位基准面，粗铣、半精铣和精铣另一侧的端面。第二次装夹，以第一次装夹中加工过的端面为定位基准面，对另一侧的毛坯端面进行粗铣、半精铣和精铣加工。选用X52K立式铣床。
工序II：第一次装夹，以精加工过的mm的两圆柱端面为基准面，在mm圆柱端面上钻、扩、铰mm的孔。第二次装夹，以mm孔的内表面为精基准面，在mm的两圆柱端面上钻、扩、铰mm的孔。选用立式钻床Z525B。
工序III：第一次装夹，用倒角车刀在对mm孔端倒145°倒角。第二次装夹，用倒圆角车刀在对mm孔端倒145°倒角。选用卧式车床CA6140。
工序IV：以mm孔的内圆柱面为定位基准面，加工8863mm键槽。选用立式内拉床L5310。
拨叉的生产加工以高精度、高质量为加工目的。综合比较以上三个方案可以看出，方案一是这三个方案中最为可行的方案。方案一的工序安排遵循了先粗后精、互为基准反复加工的原则。能够获得很高的加工精度和质量。
2.5 工艺卡的填写
切削用量是切削时各参数的合称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）三要素，它们是设计机床运动的依据。
1）切削速度。在单位时间内，刀具和工件在主运动方向上的相对位移，单位为m/s。若主运动为旋转运动，则计算公式为：

式中 —工件待加工表面或刀具的最大直径（mm）;
—工件或刀具每分钟转数（r/min）。
若主运动为往复直线运动（如刨削），则常用其平均速度作为切削速度，即：

式中 L—往复运动的行程长度（mm）；
—主运动每分钟的往复次数（次/min）。
2）进给量f。在主运动每转一转或每一行程时（或单位时间内），刀具和工件之间在进给运动方向上的相对位移，单位mm/r（用于车削、镗削等）或mm/行程（用于刨削、磨削等）。进给量还可以用进给速度（单位是mm/s）或每齿进给量（用于铣刀、铰刀等多刃刀具，单位为mm/齿）表示。一般情况下：

式中 n—主运动的转速（r/s）；
Z—刀具数量。
3）背吃刀量（切削深度）。待加工表面与已加工表面之间的垂直距离（mm）。车削外圆时为：

式中 、—待加工表面和已加工表面的直径（mm）。

选取工序I做切削用量和基本工作时间的计算。
工序I选用的是立式铣床X52K，其基本参数如表3所示:
表3. 立式铣床X52K的主要技术参数
主轴端面至工作台面距离（mm）
30~400
主轴中心线到床身垂直导轨距离（mm）
350
主轴锥度
7：24
主轴孔径（mm）
29
刀杆直径（mm）
32~50
立铣头最大回转角度
45°
主轴转速（r/min）
30~1500
主轴轴向移动量（mm）
70
工作台面积（长宽）（mm）
1250320
工作台最大行程（mm）
纵向：手动/机动
横向：手动/机动
升降：手动/机动

700/680
255/240
370/350
工作台进给量：（mm/min）
纵向
横向
升降

23.5~1180
15~786
8~391
工作台快速移动速度：（mm/min）
纵向
横向
升降

2300
1540
770
工作台T型槽：
槽数
宽度
槽距

3
18
70
主电动机功率（KW）
7.5
立式铣床X52K的主轴转速和工作台进给量如表4所示：
表4. 立式铣床X52K的主轴转速和工作台进给量
主轴转速（r/min）
30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300、375、475、600、750、950、1180、1500
工作台进给量（mm/min）
纵向：23.5、30、37.5、47.5、60、75、96、118、150、190、235、300、375、475、600、750、950、1180
横向：15、20、25、31、40、50、63、78、100、126、156、200、250、316、400、500、634、786
升降：8、10、12.5、15.5、20、25、31.5、39、50、63、78、100、125、158、200、250、317、394
铣削加工切削用量的计算：
根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.26，可知铣刀直径，切入时切削宽度为40mm，则切入量为12mm,切出时，切削宽度为26mm，超出量为6mm。
粗铣加工时
1. 选择刀具
刀具选择为镶齿套式面铣刀，刀片为YG6硬质合金。
2. 选择切削用量
1） 决定铣削深度 由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则=1mm
2） 决定每齿进给量 采用的刀具的材料是YG6，机床的功率是7.5KW，查《切削用量简明手册》（第3版）表3.5可得 每齿进给量=0.13mm/z
3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.7可得，粗铣铸铁的后刀面最大磨损限度为1.2mm，精铣加工时后刀面最大磨损限度为0.5mm。由刀具的直径为80mm, 根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.8可得，刀具寿命为T=180min。
4）决定切削速度和每分钟进给量 切削速度可根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.27中的公式计算，也可直接由表查出。
当，z=10，，时，根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.16 可得
n=439r/min
修正系数为
故

根据立式铣床X52K的主轴转速表4可知，选
切削速度
则进给速度

根据立式铣床X52K的主轴转速表4中的横向进给速度可知，选
则每齿进给量
5）检验机床功率
根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.24 可得，铣削功率介于1.1~1.3KW之间，取。而立式铣床X52K的最大功率为7.5KW，所以
因此选择的切削用量可以采用，即，，，，
6）计算基本工时

工件上所需切削长度为,切入量，切出量。故=83+12+6=101mm故

半精铣加工时
1）决定铣削深度 由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则=1mm
2）决定每齿进给量 采用的刀具的材料是YG6，机床的功率是7.5KW，查《切削用量简明手册》（第3版）表3.5可得 每齿进给量=0.1mm/z
3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.7可得，粗铣铸铁的后刀面最大磨损限度为1.2mm，精铣加工时后刀面最大磨损限度为0.5mm。由刀具的直径为80mm, 根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.8可得，刀具寿命为T=180min。
4）决定切削速度和每分钟进给量 切削速度可根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.27中的公式计算，也可直接由表查出。
当，z=10，，时，根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.16 可得
n=494r/min
修正系数为
故

根据立式铣床X52K的主轴转速表4可知，转速要大于390.26r/min。选
切削速度
则进给速度

根据立式铣床X52K的主轴转速表4中的横向进给速度可知，进给速度要小于587.5mm/min。选
则每齿进给量
5）检验机床功率
根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.24 可得，铣削功率介于1.1~1.3KW之间，取。而立式铣床X52K的最大功率为7.5KW，所以
因此选择的切削用量可以采用，即，，，，
6）计算基本工时

工件上所需切削长度为,切入量，切出量。故=83+12+6=101mm故

精铣加工时
1）决定铣削深度 由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则=1mm
2）决定每齿进给量 采用的刀具的材料是YG6，机床的功率是7.5KW，查《切削用量简明手册》（第3版）表3.5可得 每齿进给量=0.7mm/z
3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.7可得，粗铣铸铁的后刀面最大磨损限度为1.2mm，精铣加工时后刀面最大磨损限度为0.5mm。由刀具的直径为80mm, 根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.8可得，刀具寿命为T=180min。
4）决定切削速度和每分钟进给量 精铣时只需将机床转速提高一个档位，进给速度降低一个档位。根据立式铣床X52K的主轴转速表4可知，转速要大于475r/min。选
切削速度
则进给速度

根据立式铣床X52K的主轴转速表4中的横向进给速度可知，进给速度要小于420mm/min。选
则每齿进给量
5）检验机床功率
根据《切削用量简明手册》（第3版）表3.24 可得，铣削功率介于1.1~1.3KW之间，取。而立式铣床X52K的最大功率为7.5KW，所以
因此选择的切削用量可以采用，即，，，，
6）计算基本工时

工件上所需切削长度为,切入量，切出量。故=83+12+6=101mm故

请参看工艺卡片的AutoCAD图。

3 夹具设计
3.1 夹具的整体设计
3.1.1夹具设计分析
机床夹具是机械加工工艺系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备。工件在机床上进行加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，完成这一功能的辅助装置称为机床夹具。机床夹具在机械加工中骑着重要的作用，它直接影响机械加工质量、生产率和生产成本以及工人的劳动强度等。因此机床夹具设计是机械加工工艺准备中的一项重要工作。
本文选择其中的第三道工序的夹具进行设计。因为的孔与的孔的中心线要求在水平方向上的不平行度不大于0.1/150。机床夹具设计的好坏直接影响到零件的加工精度。所以，设计好第三道工序的夹具是非常重要的。
本工序是加工的孔，加工完成应达到图纸的技术要求。
3.1.2 夹具结构方案的确定
确定机床夹具的结构方案，主要考虑一下问题：
1） 根据六点定位原理确定工件的定位方式，并设计相应的定位装置。
2） 确定刀具的导引方法，并设计引导元件和对刀装置。
3） 确定工件的夹紧方案并设计夹紧装置。
4） 确定其他元件或装置的结构形式，如定向键、分度装置等。
5） 考虑各种装置、元件的布局，确定夹具的总体结构。
6） 对夹具的总体结构，最好考虑几个方案，经过分析比较，从中选取较合理的方案。
这样确定的方案，符合定位夹紧的选择原则，能够实现对的孔的加工。
3.1.3 夹具的具体设计
工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔等。对于第三道工序的定位方式，这里选择的是以工件的的内圆孔定位。定位基准面为孔的内表面，圆柱的端面。定位元件采用定位心轴。
工件在定位元件上定位后，必须采用一定的装置将工件压紧夹牢，使其在加工过程中不会因受切削力、惯性力或离心力等作用而发生振动或位移，从而保证加工质量和生产安全，这种装置称为夹紧装置。它必须满足如下基本要求：
1） 夹紧时不能破坏工件定位后获得的正确位置。
2） 夹紧力大小要合适，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不振动，又不得产生不能使工件产生变形或损伤工件表面。
3） 夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。
4） 结构紧凑，易于制造与维修。其自动化程度及复杂程度应与工件的生产纲领相适应。
夹紧力大小、方向和作用点的确定。
1. 夹紧力方向的确定
（1） 夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。
（2） 夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小。
（3） 夹紧力作用方向应使工件变形尽可能小。
本夹具的夹紧力方向选为垂直与圆柱端面的方向，即沿的中心线方向。
2. 夹紧力作用点的确定
（1） 夹紧力作用点应落在支撑元件或几个支撑元件形成的稳定受力区域内。
（2） 夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位。
（3） 夹紧力作用点应尽可能靠近加工面。
本夹具的夹紧力作用点为与基准端面相对的另一端面。
3. 夹紧力大小的确定
本夹具采用手动螺旋夹紧，夹紧力的大小随螺母旋转的圈数而定，具体大小不容易确定。也不必要计算。

夹具体夹紧机构见下图1、图2：

图1 夹具体夹紧机构（方案一）

图2 夹具体夹紧机构（方案二）

3.2 夹具的装配
首先将工作台打扫干净，机床回到原点。
将零件清洗干净，安装时保证定位心轴与夹具体的基准面垂直。钻套的轴线垂直与夹具体的基准面垂直，并与定位心轴的轴线相平行。将心轴、钻模板固定。
然后将夹具放到机床工作面板上，找准原点。使钻头与钻套位于同一轴线上。最后装夹工件。
3.3 夹具的经济性分析
为了提高整个工艺加工的生产效率，在保证定位夹紧要求和零件的各项技术要求的前提下，对于夹具的选择也要满足一定的经济性。
1．在夹具设计中，应尽量采用标准件或推荐的元件，这样在夹具需更换元件时，可避免重复设计、重复制造带来的麻烦和浪费，减少更换时间，且降低了夹具成本。
2．尽量减小需精加工的平面的面积，降低夹具的制造成本。
3．为提高生产率，应尽量采用方便、简单的夹紧装置，这样不仅可以减少劳动强度，还可降低成本。
本夹具在设计过程中，充分考虑到了夹具的经济性方面的问题。如定位心轴、钻套等。就定位心轴来说，由于是中批量生产，心轴在装夹工件的过程中容易磨损，需要不断的更换。定位心轴在定位和固定就采用了定位套和螺母固定。这样在心轴磨损后，便于更换。避免更换整个夹具。在钻套的选取时，也考虑了经济性情况。本夹具采用的是可更换的钻套。当钻套磨损后，可以更换新的钻套。还有就是夹紧时采用的是标准件螺母，在磨损后可以更换。方便经济。

结 论
在老师和同学的共同努力下，我们在两周的时间内完成了夹具课程设计。我们花费的时间很长，因为这是同学第一次进行这样的课程设计。虽然过程中我们遇到了遇到困难，但是在老师的指点下，同学们都的十分的努力。我们这次终于把我们所学的知识运用到现实中来了，这对同学们加深对课本知识的理解很有好处。同学学会了对于不同的待工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们。这些都是因为老师的帮助下，我们才能完成的。谢谢老师。
两周的夹具课程设计过去了，学到了很多知识。通过这次课程设计实训，使我对机械装备课程有了更进一步的了解。装备在现在工业中有着重要的作用，当然，我们现在对机械设计只不过时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习，在这两周短暂的课程设计里，我学会了一些机械设计的最基本的理论，同时也对机械装备产生了浓厚的兴趣。
通过这次实训，我能够熟练运用autoCAD电子图版绘图软件，在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然还存在或多或少的问题，这也是我今后努力的方向，我会继续努力学习，来丰富自己的知识。

参考文献
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