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1 由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书， CADCAD 图纸等，联系图纸等，联系 153893706153893706 杠杆的加工工艺及夹具设计杠杆的加工工艺及夹具设计 摘 要：本设计是 CA6140 杠杆零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。CA6140 杠 杆零件的主要加工表面是平面及孔。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。 因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证 孔的加工精度。基准的选择以杠杆外圆面作为粗基准，以孔及其下表面作为精基准。4525 先将底面加工出来，然后作为定位基准，在以底面作为精基准加工孔。整个加工过程选用组合机 床。在夹具方面选用专用夹具。考虑到零件的结构尺寸简单，夹紧方式多采用手动夹紧，夹紧简 单，机构设计简单，且能满足设计要求。 关键词：关键词： 杠杆零件；加工工艺；夹具；定位；夹紧 The Design of Leverage the Machining Process and Fixture Abstract：This paper is to design the craft processes of making the CA6140 lever spare parts and some specialized tongs in the process. The CA6140 lever spare part primarily processes the surface and bores. Generally speaking, to guarantee the accuracy of the flat surface process is easier than that of the bore. Therefore, this design follows the principle that surface first and then the bore, and definitely divides 2 the process of flat surface and bore into coarse processes and precise processes to guarantee the bore processes. The basic choice is to consider 45 outside circle as rough basis and to consider 25 bore and its next surface as precise basis. The bottom is first processed out to be fixed position basis, and process the bore using the bottom as the precise basis. The whole processes choose the machine bed. In the aspects of tongs choosing, specialized tongs are used. In consideration of the simple construction size of the spare parts, clipping by hands is adopted. It is simple, and the organization design is simple, and can satisfy the design request. Key Words：Lever spare parts；craft proces；tongs；fixed position；tight clip 1 前言 材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一 方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本 身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工 艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能” 。 工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小 批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提 出更高的要求。 2 杠杆加工工艺规程设计 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 题目给出的零件是 CA6140 的杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求 零件的配合要符合要求。 2.1.2 零件的工艺分析 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，为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下： （1）主要加工面： 1）小头钻 以及与此孔相通的 14 阶梯孔、M8 螺纹孔； 0.023 0 25 2）钻 锥孔及铣 锥孔平台； 0.1 0 12.7 0.1 0 12.7 3）钻 2M6 螺纹孔； 4）铣杠杆底面及 2M6 螺纹孔端面。 （2）主要基准面： 3 1）以 45 外圆面为基准的加工表面 这一组加工表面包括：的孔、杠杆下表面 0.023 0 25 2）以 的孔为中心的加工表面 0.023 0 25 这一组加工表面包括：14 阶梯孔、M8 螺纹孔、锥孔及 锥孔 0.1 0 12.7 0.1 0 12.7 平台、2M6 螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是 M8 螺纹孔和 锥孔平台。 0.1 0 12.7 杠杆的 25 孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下： 本套夹具中用于加工 25 孔的是立式钻床。工件以 25 孔下表面及 45 孔外 圆面为定位基准，在定位块和 V 型块上实现完全定位。加工 25 时，由于孔表面粗 糙度为。主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。1.6 a Rm 本套夹具中用于加工杠杆的小平面和加工 12.7 是立式铣床。工件以 0.023 0 25 孔及端面和水平面底为定位基准，在长销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工表 面：包括粗精铣宽度为 30mm 的下平台、钻 12.7 的锥孔，由于 30mm 的下平台的表 面、孔表面粗糙度都为。其中主要的加工表面是孔 12.7，要用 12.76.3 a Rm 钢球检查。 本套夹具中用于加工与 25 孔相通的 M8 螺纹底孔是用立式钻床。工件以 孔及其下表面和宽度为 30mm 的下平台作为定位基准，在大端面长圆柱销、支 0.023 0 25 承板和支承钉上实现完全定位。加工 M8 螺纹底孔时，先用 7 麻花钻钻孔，再用 M8 的丝锥攻螺纹。 2.2 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 2.2.1 确定毛坯的制造形式 零件的材料 HT200。由于年产量为 4000 件，达到大批生产的水平，而且零件的轮 廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金 属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。 2.2.2 基面的选择 （1）粗基准的选择。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的 不加工表面是加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧， 利用一个 V 形块支承45 圆的外轮廓作主要定位，以限制 z、z、y、y 四个自由度。 再以一面定位消除 x、x 两个自由度，达到完全定位,就可加工 25 的孔。 （2）精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用 25 的孔 作为精基准。 2.2.3 确定工艺路线 表 1 工艺路线方案一 4 Table1 Process route plan 1 工序 说明 工序 1铸件，成型，热处理 工序 2粗精铣 25 孔下表面 续表 1 工序 说明 工序 3钻、扩、铰孔使尺寸到达 mm 0.023 0 25 工序 4 粗精铣宽度为 30mm 的下平台 工序 5 钻 12.7 的锥孔 工序 6 加工 M8 螺纹孔，锪钻 14 阶梯孔 工序 7粗精铣 2-M6 上端面 工序 8 钻 2-M6 螺纹底孔孔，攻螺纹孔 2-M6 工序 9校验 工序 10 入库 表 2 工艺路线方案二 Table2 Process route plan 2 工序 说明 工序 1 铸件，成型，热处理 工序 2 粗精铣 25 孔下表面 工序 3 钻、扩、铰孔使尺寸到达 mm 0.023 0 25 工序 4 粗精铣宽度为 30mm 的下平台 工序 5 钻 12.7 的锥孔 工序 6 粗精铣 2 端面-M6 上 工序 7 钻 2-5 孔，加工螺纹孔 2-M6 工序 8 加工 M8 螺纹孔，锪钻 14 阶梯孔 工序 9 校验 工序 10 入库 工艺路线的比较与分析： 第二条工艺路线不同于第一条是将“工序 5 钻 14 孔，再加工螺纹孔 M8”变为 5 “工序 7 粗精铣 M6 上端面”其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动影 响生产效率。而对于零的尺寸精度和位置精度都没有太大程度的帮助。 以 25mm 的孔子外轮廓为精基准，先铣下端面。再钻锥孔，从而保证了两孔中 心线的尺寸与右端面的垂直度。符合先加工面再钻孔的原则。若选第二条工艺路线而 先上端面， 再“钻 14 孔，加工螺纹孔 M8”不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴 线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非功过否重合这个问题。所以发现 第二条工艺路线并不可行。 从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第一个方案也比较合理想。所以我决 定以第一个方案进行生产。具体的工艺过程如表 3 所示。 表 3 最终工艺过程 Table3 Final process 工序说明 工序 1零件铸造，零件成型，零件热处理 工序 2粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是 3.2 选用立式升降台铣床 X52K 工序 3 加工孔 25。钻孔 25 的毛坯到 22mm；扩孔 22mm 到 24.7mm； 铰 孔 24.7mm 到 mm。保证粗糙度是 1.6 采用立式钻床 Z535。 0.023 0 25 采 用专用夹具。 工序 4 粗精铣宽度为 30mm 的下平台，仍然采用立式铣床 X52K，用组合夹具。 工序 5 钻 12.7 的锥孔，采用立式钻床 Z535，为保证加工的孔的位置度， 用专用夹具。 工序 6加工螺纹孔 M8，锪钻 14 阶梯孔。用组合夹具，保证与垂直方向成 10 。 工序 7 粗精铣 M6 上端面。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成 36 的台 肩。 用卧式铣床 X52K，使用组合夹具。 工序 8 钻 2-M6 螺纹底孔、攻 2-M6 螺纹用立式钻床 Z535，为保证加工的孔的 位 置度，采用专用夹具 工序 9校验 6 工序 10入库 2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 杠杆的材料是 HT200，毛坯的重量 0.85kg，生产类型为大批生产。由于毛坯用 采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下： 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其 实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小 余量时应按调整法加工方式予以确定。 毛坯与零件不同的尺寸有：(具体见零件图 1)故台阶已被铸出,铣刀类型及尺寸 可 知选用 6mm 的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余量都为 0.5mm。 14 7 图 1 零件图 Fig.1 Parts drawing 1）加工 25 的端面，考虑 3mm，粗加工 2mm 到金属模铸造的质量和表面的粗糙 度要求，精加工 1mm，同理上下端面的加工余量都是 2mm。 8 2）对 25 的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求 1.6。可用一次粗加工 1.9mm，一次精加工 0.1mm 就可达到要求。 3）加工宽度为 30mm 的下平台时，用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面 有粗糙度的要求，而铣削的精度可以满足，故采取分四次的铣削的方式，6.3 a Rm 每次铣削的深度是 2.5mm。 4）钻锥孔 12.7 时要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见， 仍然采用 12 的钻头，切削深度是 2.5mm。 5）钻 14 阶梯孔，由于粗糙度要求，因此考虑加工余量 2mm。可一3.2 a Rm 次粗加工 1.85mm，一次精加工 0.15 就可达到要求。 6）加工 M8 底孔，考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺 纹 0.1 就可达到要求。 8 7）加工 2-M6 螺纹，考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻 螺纹 0.1mm 就可达到要求。 8 8）加工 2-M6 端面，粗加工 2mm 到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工 1mm，可达到要求。 2.2.5 确定切削用量 工序 1：铸造，热处理，成型 工序 2：粗、精铣孔下平面25 （1）粗铣孔下平面。工件材料： HT200，铸造。机床：X52K 立式铣床。25 7 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料：， ，齿数，15YT100Dmm8Z 此为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=1.9mm 所以铣削深度： p a1.9 p amm 每齿进给量：，铣削速度：。 f a0.12/ f amm Z 3 V1.33/Vm s 7 机床主轴转速： n 1000V n d （1） 式中 V铣削速度； d刀具直径。 8 机床主轴转速： n 10001000 1.33 60 254 /min 3.14 100 V nr d 300 /minnr 3 实际铣削速度 ： v 1000 dn v （2） 实际铣削速度 ： v 3.14 100 300 1.57/ 10001000 60 dn vm s 进给量： f VZnaV ff （3） 进给量： f V0.12 8 300/604.8/ ff Va Znmm s 工作台每分进给量： m f4.8/288/min mf fVmm smm （4） ： a40amm 7 （2）精铣孔下平面。工件材料： HT200，铸造。机床： X52K 立式铣床。25 7 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数 12，此为细齿15YT100Dmm 铣刀。 精铣该平面的单边余量：Z=0.1mm 铣削深度： p a0.1 p amm 每齿进给量：取 f a0.08/ f amm Z 7 铣削速度：取V0.32/Vm s 7 机床主轴转速： 10001000 0.32 60 61 /min 3.14 100 V nr d 75 /minnr 7 实际铣削速度 ：v 3.14 100 75 0.4/ 10001000 60 dn vm s 进给量有： f V0.15 12 75/602.25/ ff Va Znmm s 9 此处已删除 3.1.1 定位基准的选择 由零件图可知，工艺孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求 并应与顶面垂直。为了保证所钻、铰的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加 工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工 艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣 25 下表面工序的定位 基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用 45 外圆面作为定位基准，用 V 型块定位限制 4 个自由度。再以 25 下表面加 3 个支撑 钉定位作为主要定位基面以限制工件的三个自由度。 为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔 25 进行钻削加工；然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工；最后采用标准高速铰 刀对工艺孔 25 进行铰孔加工。准备采用手动夹紧方式夹紧。 3.1.2 切削力的计算与夹紧力分析 由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切 削力。因此切削力应以钻削力为准。 钻削力 ： (29) 6 . 08 . 0 26HBDfF 钻削力矩 ： (30) 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT 式中： 25Dmm (31) 1 15 . 0 rmmf (32) 0.80.6 26 25 0.152323755.2FN 232187255 3 1 255 3 1 minmaxmax HBHBHBHB 10 (33) 1.90.80.6 10 250.1523226174TN mm 本道工序加工工艺孔时，工件的 45 外圆面与 V 形块靠紧。采用带光面压块的 压 紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。夹紧力 计算公式： 11 (34) 0 12 () Z QL W rtgr tg 式中： 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N） ； 0 W 原始作用力（N） ；Q 作用力臂（mm） ；L 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm） ； r 螺杆端部与工件间的摩擦角（） ； 1 螺纹中径之半（mm） ； Z r 螺纹升角（） ； 螺旋副的当量摩擦角（） 。 2 由式（34）接触的单个普通螺旋夹紧力： 0 35 50 1895 4 (3109 50 ) WN 11 3.1.3 夹紧元件及动力装置确定 由于杠杆的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较 广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠， 机构可以不必自锁。 本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通 过光面压块将工件压紧。带光面压块的压紧螺钉的结构如图 2 所示。 图 2 带光面压块的压紧螺钉 Fig.2 With smooth press block pressure of screws 11 3.1.4 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结 构如图 3 所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔 25mm 分钻、 扩、铰三个工步完成加工。钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔22mm 标准高速 钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔24.7mm 标准高速钢扩孔钻；铰孔 mm 标准高速铰刀。 0.023 0 25 表 4 铰工艺孔钻套结构参数 Table4 Hinge technology hole drilling set of structure parameters H D 1 D 2 Dh 1 hm 1 mr 公称尺寸 公差 2225 30 +0.021 +0.008 46 42 125.5 18 1829.555 钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及 45 外圆面分别靠在夹具支架的定位快 及 V 型块上定位，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。 钻套孔径结构尺寸如图 3 及表 4 所示。 11 图 3 快换钻套 Fig.3 Quick change drill set 衬套选用固定衬套其结构如图 4 所示。 12 图 4 固定衬套 Fig.4 Fixed bushing 衬套选用固定衬套其结构参数如表 5 所示。 表 5 固定衬套的结构尺寸 Table5 Fixed bushing structure size 固定 V 型块的结构及主要尺寸如图 5 及表 6 所示。 11 图 5 V 型块 dDC 1 C 公称 尺寸 允差 H 公称尺 寸 允差 30 +0.041 +0.020 25 42 +0.033 +0.017 1 3 13 Fig.5 V type piece of 表 6 V 型块的主要尺寸 Table6 V type piece of the main dimensions 注：T=L+0.707D-0.5N 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要 元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。 3.1.5 夹具精度分析 利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。 它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中， 当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。 由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用顶面为主要定 位基面，故定位误差很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证工艺孔尺寸 w d mm 及表面粗糙度。本道工序最后采用铰加工，选用标准高速铰刀，直 0.023 0 251.6 a Rm 径为 mm，并采用钻套，铰刀导套孔径为，外径为 0.023 0 25 0.039 0.021 25dmm 同轴度公差为。固定衬套采用孔径为，同轴度 0.023 0.012 30Dmm 0.005mm 0.034 0.016 30mm 公差为。0.005mm 该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：1）各孔的实际轮廓受最大 实体实效边界的控制即受直径为的理想圆柱面的控制。2）各250.124.9mm 孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸。3）当各孔的实际轮廓偏离其25mm 最大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸时可将偏离量补偿给位置度公差。25mm 4）如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为时，相对于最大25.023mm 实体尺寸的偏离量为，此时轴线的位置度误差可达到其最大值25mm0.023mm 。即孔的位置度公差最小值为。0.10.0230.123mm 0.1mm 工艺孔的尺寸，由选用的铰刀尺寸满足。 0.023 25mm 0.015 0.008 25mm 工艺孔的表面粗糙度，由本工序所选用的加工工步钻、扩、铰满足。1.6 a Rm 影响两工艺孔位置度的因素有： 1）钻模板上两个装衬套孔的尺寸公差：mm005. 0 1 2）两衬套的同轴度公差：mm005. 0 2 3）衬套与钻套配合的最大间隙： 3 25.03425.0120.022mm NDBHLllAA1dd1d2hb 4245522068201426221011181012 14 4）钻套的同轴度公差：mm005 . 0 4 5）钻套与铰刀配合的最大间隙： 5 25.03925.0080.031mm 222222 12345 22 0.0390.0780.1 w dmmmm 所以能满足加工要求。 3.1.6 夹具设计及操作的简要说明 钻铰 25 孔的夹具如夹具装配图 ZJZ-01 所示。装卸工件时，先将工件放在定位 块上；再把工件向固定 V 行块靠拢，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧；然后加工 工件。当工件加工完后，将带光面压块的压紧螺钉松开，取出工件。 3.2 粗精铣宽度为 30mm 的下平台夹具设计 本夹具主要用来粗精铣杠杆宽度为 30mm 的下平台。由加工本道工序的工序简图 可知。粗精铣杠杆宽度为 30mm 的下平台时，杠杆宽度为 30mm 的下平台有粗糙度要求 ，杠杆宽度为 30mm 的下平台与工艺孔轴线分别有尺寸要求。本6.3 a Rm 0.23 0 25mm 道工序是对杠杆宽度为 30mm 的下平台进行粗精加工。因此在本道工序加工时，主要 应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。 3.2.1 定位基准的选择 由零件图可知 25 孔的轴线所在平面和右端面有垂直度的要求是 10 ，从定位 和夹紧的角度来看，右端面是已加工好的，本工序中，定位基准是右端面，设计基准 是孔 25 的轴线，定位基准与设计基准不重合，需要重新计算上下端面的平行度， 来保证垂直度的要求。在本工序只需要确定右端面放平。 为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对杠杆宽度为 30mm 的下平台同时进行粗 精铣加工。同时为了采用手动夹紧。 3.2.2 定位元件的设计 本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面 两销。因此进行定位元件的设计主要是对固定挡销和带大端面的短圆柱销进行设计。 带大端面的短圆柱销的结构尺寸参数如图 6 所示。 11 15 图 6 带大端面的短圆柱销 Fig.6 The main cylinder with short sales 固定挡销的结构如图 7 所示。 11 图 7 固定挡销 Fig.7 Fixed block pin 主要结构尺寸参数如下表 7 所示。 表 7 固定挡销的结构尺寸 Table7 Fixed block structure size pins 3.2.3 定位误差分析 本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为： 销与孔的配合 0.05mm，铣/钻模与销的误差 0.02mm，铣/钻套与衬套 0.029mm 由公式 e=(H/2+h+b)max/H （35） max=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625 可见这种定位方案是可行的。 D 1 DHLCdh 121814264124 16 3.2.4 铣削力与夹紧力计算 本夹具是在铣钻床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧， 为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对“17”六角螺母和”11”螺母螺钉施 加一定的夹紧力。由计算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) （36） Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母 L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm) 螺纹升角() 1螺纹副的当量摩擦() 2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角() r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径() 其回归方程为 FjktTs 6 （37） 其中 Fj螺栓夹紧力(N)； kt力矩系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N （38） 3.2.5 夹具体槽形与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。 通过定向键与铣床工作台 U 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的 送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的 螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。 定向键的结构如图 8 所示。 11 17 图 8 定向键 Fig.8 Directional keys 夹具 U 型槽的结构如图 9 所示。 11 图 9 U 型槽 Fig.9 U-shaped slot 主要结构尺寸参数如下表 8 所示。 表 8 U 型槽的结构尺寸 Table8 U slot structure size 对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。 由于本道工序是完成杠杆宽度为 30mm 下平台的粗精铣加工，所以选用直角对刀块。 根 据 GB224380 直角对到刀块的结构和尺寸如图 10 所示。 螺栓直径dD 1 DL 12143020 18 10 147 37 8 25 标记 四周倒圆 图 10 直角对刀块 Fig.10 Right Angle of the knife 塞尺选用平塞尺，其结构如图 11 所示。 图 11 平塞尺 Fig.11 Flat feeler 塞尺尺寸如表 9 所示。 表 9 平塞尺结构尺寸 Table9 Flat feeler structure size 3.2.6 夹紧装置 及夹具体设计 夹紧装置采用移动的 A 型压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成 公称尺寸 H允差 dC 3-0.0060.25 19 后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。 移动压板的结构如图 12 所示。 图 12 移动压板 Fig.12 Mobile linking piece 主要结构尺寸参数如表 10 所示。 表 10 移动压板结构尺寸 Table10 Mobile linking piece structure size 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要 元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图 ZJX-02 所 示。 3.2.7 夹具设计及操作的简要说明 本夹具用于在立式铣床上加工杠杆的小平面和加工 12.7。工件以孔及 0.023 0 25 端面和水平面底为定位基准，在短销、支承板和支承钉上实现完全定位。采用转动 A 型压板夹紧工件。当加工完一边，可松开螺钉、螺母、支承钉来加工另一边。一次加 工小平面和加工 12.7，如夹具装配图 ZJX-02 所示。 3.3 钻 M8 螺纹孔夹具设计 3.3.1 定位基准的选择 在加工 M8 螺纹孔工序时，25 孔和宽度为 30mm 的下平台已经加工到要求尺寸。 LBbl 1 lKHh 1 hm 973011364081641.512 20 因此选用和 25 孔及 25 孔下表面加上宽度为 30mm 的作为定位基准。选择 25 孔 限制了工件的 3 个自由度，选择 45 外圆面定位时，限制了 3 个自由度。即一面两 销定位。工件以一面两销定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为 25 孔下表面，两销为短圆柱销和固定挡销。 3.3.2 定位元件的设计 本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面 两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和固定挡销进行设计 短圆柱销的结构和尺寸，如图 13 所示。 图 13 短圆柱销 Fig.13 Short cylindrical pin 主要结构尺寸参数如表 11 所示。 表 11 固定定位销的结构尺寸 Table11 Fixed location pins structure size 固定定位销的结构及主要尺寸如图 14 所示。 D 1 DHLCdh 121814264124 21 图 14 固定定位销 Fig.14 Fixed location pins 3.3.3 定位误差分析 机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。在这些因素中，有一项因素于机 床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具 中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等 于或小于该工序所规定的工序公差。 本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为： 销与孔的配合 0.05mm，钻模与销的误差 0.02mm，钻套与衬套 0.029mm 由公式 e=(H/2+h+b)max/H max=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625 可见这种定位方案是可行的。 3.3.4 钻削力与夹紧力的计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻、攻螺纹加工，而钻削力远远大于攻螺纹切削 力。因此切削力应以钻削力为准。 钻削力 6 . 08 . 0 26HBDfF 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT 式中： 8Dmm 1 15 . 0 rmmf 0.80.6 26 8 0.152321201.7FN 1.90.80.6 10 80.152323003TN mm 232187255 3 1 255 3 1 minmaxmax HBHBHBHB 22 本套夹具采用移动压板夹紧，移动压板主要靠移动压板上的螺母来实现夹紧。该 机构属于单个螺旋夹紧。 9 由式（34） 0 35 104 3033 5.5132 299 50 ) WN tg （ 3.3.5 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 M8 螺纹孔的加工需钻、攻螺纹两次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其 结构如图 15 所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：M8 螺纹孔分钻、攻 螺纹两个工步完成加工。钻、攻，加工刀具分别为：钻孔7 标准高速钢麻花钻， 磨出双锥和修磨横刃；攻螺纹8 的丝锥。 钻套孔径结构如图 15 所示。 9 图 15 快换钻套 Fig.15 Quick change drill set 钻 M8 孔钻套结构参数如表 12 所示。 表 12 钻 M8 孔钻套结构参数 Table12 Drill hole drilling structure parameters of the M8 D H 公称尺寸允差 1 D 2 Dh 1 hd 1 mr 23 衬套选用固定衬套其结构如图 16 所示。 9 图 16 固定衬套 Fig.16 Fixed bushing 固定衬套结构参数如表 13 所示。 表 13 固定衬套结构参数 Table13 Fixed bushing structure parameters 夹具 U 型槽的结构如图17 所示。 11 72012 +0.018 +0.007 2218104771650 dD 公称尺寸允差 H 公称尺寸允差 C 1 C 12 +0.034 +0.016 2018 +0.023 +0.012 0.52 24 图 17 U 型槽 Fig.17 U-shaped slot U 型槽的结构尺寸参数如表 14 所示。 表 14 U 型槽的结构尺寸参数 Table14 U slot size parameters of the structure 3.3.6 夹紧装置的设计 夹紧装置采用移动的 A 型压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成 后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。 移动压板的结构尺寸参数如表 15 所示 表 15 移动压板的结构尺寸参数 Table3.12 The structure of the mobile linking piece size parameters 移动压板（GB2175-80） ，其结构如图 18 所示。 螺栓直径dD 1 DL 12143020 LBbl 1 lKHh 1 hm 1203011365081641.512 25 图 18 移动压板 Fig.18 Mobile linking piece 3.3.7 夹具设计及操作的简要说明 本套夹具用于加工 M8 螺纹孔。定位采用常见的一面两销定位方案。以 25 孔下 表面（一面）及其内孔（带大端面的长圆柱销） ，加上宽度为 30mm 的下平台（固定定 位销）来实现完全定位。主要考虑工件便于取出夹紧装置采用移动压板夹紧。工件加 工完成后，移动压板向后退一定距离，工件就可以很方便的取出。工件装夹时，先将 工件放到带大端面的长圆柱销和固定定位销处，然后将移动压板前移，压在工件上， 将螺栓拧紧就可以进行加工了。加工完成以后将移动压板退出一定距离，就可以把工 件直接取出。如夹具装配图 ZJZ-03 所示。 3.4 小结 对专用夹具的设计，可以了解机床夹具在切削加工中的作用：可靠地保证工件的 加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具 设计可以反应夹具设计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和 强度、结构工艺性等问题。 4 总结 本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下： l)缺乏实际工 J 经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪 费。 2)与夹具相哭的刀具和量具的了解还不太清楚。 3)系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些 不足。 4)使用有一定的局限：人工操作多，零部什磨损度在实际中尚不明确。 参考文献 1 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具，1982。 2 孙己德，机床夹具图册M，北京：机械工业出版社，1984: 20-23。 26 3 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册M，贵阳：贵州任命出版社 1983: 42-50。 4 刘友才，机床夹具设计M，北京：机械工业出版社，1992。 5 孟少龙，机械加工工艺手册第 1 卷M，北京：机械工业出版社，1991。 6金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册M 海科学技术出版社，1979。 7 李洪，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业山版社，1990。 8 马贤智，机械加工余量与公差手册M，北京：中国标准出版社，1994。 9 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，1984。 10 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2002。 11 薛源顺，机床夹具设计(第二版) M，机械工业出版社，2003.1。 12 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。 13 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册 M，上海：上海科学技术出版社，1980。 14 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M，银州：宁夏人民出版社，1991。 15 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M，中国计量出版社，2000: 9-19。 16 哈尔滨工业大学，哈尔滨市教育局，专用机床夹具设训与制造，黑龙江人民出版 社1979. 12。 17 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2005: 4-17。 18 Machine Tools N.chernor1984。 19 Machine To01 Metalworking John L.Feirer 1 973。 20 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984。 21 Sors l.fatigue design of machine components.oxford:pergramon press.1 971。 致 谢 本次设计从拟定题目到定稿，历时数月。设计过程中遇到许多问题，在指导老师的 帮下一一解决。在本设计完成之际，首先要向我的指导老师董亮副教授致以最诚挚的 感谢。在设计过程中，董老师给了我许许多多的帮助和关怀。董老师学识渊博、治学 严谨，待人随和。在董老师的悉心指导下，我不仅对以前所学的知识更熟练更扎实， 而且更开阔了视野。 27 附录 附录 1：工艺卡片 12 张 附录 2：A0 图纸 3 张 附录 3：A1 图纸 3 张 附录 4：A3 图纸 1 张
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