机床拨叉夹具课程设计说明书
HENNAN POLYTECHNICSTITUTE
题 目： CA6140拨叉工装设计说明书
班 级：
姓 名： 宋海亮
专 业： 机械设计与制造
辅导老师： 刘吉彪
2012年11月18日
目录
序言……………………………………………………………… 3
一、夹具设计任务……………………………………………… 4
1、CA6140拨叉831007的产品图
2、CA6140拨叉831007产品的重点技术要求分析
二、工装夹具设计方案的确定………………………………… 5
1、基准面的确定（夹具体方式的确定）
2、定位方式及元件的选择
3、夹紧方式及元件的选择
4、装配方案
5、夹具总装结构
三、定位误差分析与计算............................................................
四、主要零件设计的说明……………………………………
1、夹具体
2、定位元件
3、压紧元件
4、其它元件
五、工装夹具的装配要求……………………………………….
六、工装夹具的使用说明……………………………………….
1、夹具的操作步骤
2、夹具使用注意事项、保养及维护
七、本次课程设计小结、体会及建议…………………………..
八、参考资料…………………………………………………….. 7 7 7 8 8
序言
为保证CA6140拨叉831007的工序070----弓箭两端小头孔22mm的初步加工的质量、降低劳动强度、提高生产效率，而设计一套专用夹具（也可用于精铰孔工序）。
专用工装夹具及其在生产中的应用
专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，在产品相对稳定、批量较大的生产中使用；在生产过程中它能有效地降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度。
专用夹具的主要作用有以下几个方面：
（1） 准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。减小
制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性
（2） 减少了加工时繁琐的操作，获得较高的生产率和加工精度
夹具设计的基本要求：
（1）、工装夹具应具备足够的强度和刚度。夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。
（2）、夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。
（3）、夹具体应具有良好的加工精度和尺寸稳定性。对于夹具体上用来安装定位元件、对刀（或导向元件）的工作表面，应提出相应的尺寸、几何公差以及粗糙度的具体要求，并作相应的热处理或时效处理。
（4）、有良好的结构工艺性和使用性。家具体上部加工的毛面与工件表面之间应保证有一定的空隙，以免安装时产生干涉，空隙大小可按以下经验数据选取:夹具体是毛面，弓箭也是毛面，去8~15mm；夹具体是毛面，而工件是光面时，取4~10mm。
（5）、力求结构简单，装卸方便。在保证强度和刚度的前提下，极可能体积小、重量轻、以便于操作。
（6）、排屑方便。
（7）、夹具在机床上安装要稳定、可靠 。
一、拨叉工装夹具设计任务
1、CA6140拨叉831007的产品图
零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔与操纵机构相连，二下方的φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。零件的材料为HT200，灰铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性差、脆性高，不易磨削。在这套模具上所进行的加工工序为工序070，初钻两端小孔。
2、 CA6140拨叉831007产品的重点技术要求分析
精度要求
⑴、本夹具是用来钻两个22mm的小头孔,零件图中大小孔的中心距有公
差要求,因此这两个小头孔的中心距也有一定的公差要求.另外,此中心线为三个侧平面的设计基准,有一定的垂直公差要求.但此工序只是粗加工,因此本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,而精度不是主要问题。
⑵、两端小孔的中心距65mm，加工过程中所产生的误差。
二、拨叉工装夹具设计方案确定
1、 基准面的选择
夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具体时应满足以下基本要求。
①、具有足够的强度和刚度。
②、结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小、质量轻和便于工件装卸。
③、安装稳定牢靠。
④、结构的工艺性好，便于制造、装配和检验⑤、尺寸要稳定且具有一定精度。
⑥、清理方便。
夹具体毛坯制造方法的选择 综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；
夹具体的外形尺寸 在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸。夹具体的壁厚30mm，长度161mm，宽度320mm；根据设计要求，夹具体上设计有螺孔、销孔，并且要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配作。
2、定位方式及元器件选择
1）、定位器的作用是要使工件在夹具中具有准确和确定不便的位置，在保证加工要求的情况下，限制足够的自由度。
工件的定位原理
自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿OX,OY,OZ三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，则必须限制六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六个，但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生产中，为了调整和控制不可避免产生的焊接应力和变形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在焊接夹具设计中，按加工要求应限制的自由度而没有被限制的欠定位是不允许的；而选用两个或更多的支撑点限制一个自由度的方法称为过定位，过定位容易位置变动，夹紧时造成工件或定位元件的变形，影响工件的定位精度，过定位也属于不合理设计。
①、以工件的平面为基准进行定位时，常采用挡铁、支撑钉进行定位。以工件的已加工的面为定位基准，限定了绕X、Y轴的转动两个自由度。
②工件以圆柱外表面为基准进行定位时常采用V形铁定位器。以两端的小圆柱外表面，用V型铁进行定位，以限定绕Z轴的转动及X、Y轴的移动三个自由度。
3、夹紧方式及元器件选择
夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。
对夹紧机构的基本要求如下：
①、夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。
②、夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量
③、夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。
④、结构力求简单，便于制造和维修。
夹紧序1 用螺杆调动夹紧件
夹紧序2 工件两端用V型铁夹紧两端
夹紧序3 通过螺栓调节滑块上的快上的螺杆达到对中的目的
4、装配方案
从夹具的装配图可知，现将螺杆（两端的螺纹是相反的，能同时旋进到两个滑块的螺孔）旋到两滑块中，在安放到夹具底座上，并让螺杆与对中块进行配合如图 ：
然后放上工件并夹紧，通过7调节对中块找正中心。
5、夹具总装结构
专用夹具是在夹具体上安装滑块、滑块上有定位基准面、V型铁夹紧装置；夹紧或拆卸工件是通过螺杆进行操作，通过对中块两边的螺栓对中块对中以保证加工精度；底端有挡板拖着对中块，通过螺钉紧固，从而构成整个夹具。整体夹具见夹具装配图。
三、定位误差的分析与计算
定位误差分析
零件图规定大孔与小孔的中心距为65mm.采用自动对中夹具后,定位误差取决于对中块\螺杆以及滑块的制造误差.同时,对对中块利用调整螺钉进行调整并加装钻套后,钻孔后的误差只有0.08mm.在后续的铣断工序中,利用中间大孔定位,孔壁与定位销的配合间隙为0.05mm.因此加工完成后大孔与小孔的中心距的最大误差为
0.08+0.05=0.130.2mm
所以能满足精度要求.
四、主要零件设计的说明
1、夹具体
综合考虑了结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；考虑到定位精度，要求对中块与螺杆有一定的配合精度h6/H7；考虑到工件较小，夹具体的强度要求以及夹具体的结构要求，没有在夹具体上设计加强筋。
2、定位元件
对中块与螺杆要求有一定的配合精度h6/H7，从而保证两端小孔到大孔的中心句相等，并关于大孔中心线对称。滑块上表面精铣，粗糙度0.06。
3、压紧元件
螺杆，紧固滑块；进而通过V型铁（放到滑块上，并且V型铁与滑块接触面良好）夹紧工件。
4、其它元件
挡板、压板、螺栓、螺钉、可换钻套、钻套架。
五、工装夹具的装配要求
1、装配螺杆与两个滑块，保证滑块上平面在同一平面；安装压板，并保证滑块能在夹具体上灵活移动，紧固螺钉。
2、对中块装配到夹具体上时应保证对中块与螺杆配合良好，托板压着对中块的同时保证对中块在调节螺栓的推动下能够自由活动。
3、夹紧元件V型在滑块上关于对整块对称。
4,、安装钻套，压紧螺钉。
六、工装夹具的使用说明
1、 夹具的操作步骤
⑴、旋动螺杆，拉大两滑块的距离。
⑵、将工件放量V型铁之间，然后旋动螺杆夹紧工件（由于工件在钻削
的过程中无X、Y方向的力，故夹紧力无需太大）
⑶、调整对中块是对中块居中（两端的螺栓均拧到死点）
⑷、拆卸工件时，旋动螺杆拉大两滑块的距离的距离，然后拆下工件。
2、夹具使用注意事项、保养及维护
注意事项：
⑴、在工件夹紧时不要用力过大，以免损坏螺杆
⑵、及时清理钻屑，保证安装平面的清洁
⑶、加工完成后清去滑块导槽里的钻屑
⑷、安放工件时要注意不要砸到基准平面，而影响加工精度
⑸、每隔一段时间在使用时都要检查一下对中块是否对中
保养及维护：
要定期润滑螺杆两端处，滑块及调节螺栓 、螺钉；并对对中块与螺杆的配合处进行适量润滑；及时更换钻套。
七、本次课程设计小结、体会及建议
专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，它广泛用于大量生产中；它不但提高了生产率而且也提高加工精度，改善劳动条件。
通过这次课程设计，我个人对夹具有了更进一步的了解：夹具要保加工出的产品有较高的精度，就必须要求其自身有较高的精度，定位元件拥有高精度的同时换要有一定的刚度和强度，以保证在加工过程中自身不会变形和一定的寿命。夹紧机构要求有一定的刚度和强度，以确保在一定的力的作用下夹紧元件不会先于工件发生变形、损坏。夹具体是夹具的主体部分，是与机床相接的部位、也是支撑夹紧元件、工件的主要部分；要求其有一定的强度和刚度、稳定性，又考虑到经济性一般都采用HT200作为夹具体。
而且对夹具的维护保养，及夹具在设计中应该注意的问题有了更进一步的了解，自己的能力在这次课程设计中也得到了提升。在设计的过程中又一次把所学的知识做了一次综合式的复习，为接下来要做的毕业设计做了很好的准备工作；同时在设计中也发现自己的很多不足之处：缺乏实际的经验，有些实物没有见过很难想象，只能通过找相应的参考资料，然后再通过想象把他们综合到一起，再通过实例对比，进行设计。因此在夹具设计中存在有许多的不足之处，还恳请老师您予以指导和指正。
八、参考资料
1、《机械加工技术》 刘红普 中国人民大学出版社 2008.9
2、《现代机床夹具设计》 吴拓 化学工业出版社 2009.1
3、《机械制造技术》 周飞 宫本文 电子工业出版社 2007.8
4、《机械制造工艺装备设计手册》李庆寿 宁夏人民出版社 1991.6
5、《机床夹具设计手册》 上海科学技术出版社 1979.7