撥叉工藝及鉆Φ5孔夾具設(shè)計

1、 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 題 目 撥叉工藝及5孔鉆夾具設(shè)計 姓 名 學(xué) 號 專業(yè)班級 機制10932 所在學(xué)院 機械學(xué)院 指導(dǎo)教師 二一二 年三 月 二十二日前言機械的加工工藝及夾具設(shè)計是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)

2、品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求。所以對機械的加工工藝及夾具設(shè)計具有十分重要的意義。夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認(rèn)識到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展

3、，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟方向發(fā)展。就我自己而言，我想通過本次的課程設(shè)計能使我的專業(yè)知識有進(jìn)一步的提升。通過本次課程設(shè)計：1、通過課程設(shè)計，使我加深對所學(xué)理論的理解。2、培養(yǎng)從事實際工作的方法和步驟(如優(yōu)選設(shè)計方案、編制設(shè)計說明書、列出計算過程和結(jié)果，并進(jìn)行討論和分析等)。3、進(jìn)一步提高利用技術(shù)資料、運算和繪圖的能力;增強學(xué)生運用計算機的能力及外語的能力。4、培養(yǎng)實事求是、認(rèn)

4、真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和刻苦鉆研不斷創(chuàng)新的精神。5、鞏固所學(xué)到的理論知識，提高解決工程實際問題的能力。對于我們即將畢業(yè)的工科學(xué)生來說，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望在設(shè)計中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。由于能力所限，在設(shè)計中尚有許多不足之處，希望各位老師給予指教。目錄前言11.零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工藝分析22. 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計32.1確定毛坯的制造形式32.2擬訂工藝路線42.3毛坯的技術(shù)要求42.4基準(zhǔn)的選擇42.5 工藝方案的比較與分析52.6機械加工余量及工步的初步確定63.夾具的設(shè)計163.1確定設(shè)計方案16

5、3.3裝卸工件的操作說明17結(jié)束語18參考文獻(xiàn)20致謝21全套圖紙，加 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實踐任務(wù)書課題名稱 撥叉工藝及5孔鉆夾具設(shè)計 指導(dǎo)教師 唐立平 職 稱 講 師 指導(dǎo)教師 唐立平 職 稱 專業(yè)名稱機械制造與自動化 班 級 機制10932 學(xué)生姓名 韓麗杰 學(xué) 號 課題需要完成的任務(wù)：1撥叉零件圖一份；2撥叉毛坯圖一份；3撥叉加工工藝路線、工序卡及相應(yīng)夾具裝配圖、非標(biāo)零件圖一份；4編寫設(shè)計說明書（20-30頁）；5專業(yè)外文資料翻譯（大于3000字符）。 課題計劃：1、2月13日2月19日（第一周）：布置課題，收集相關(guān)資料；2、2月20日2月26日（第二周）：確定撥叉加工工藝路線；3、2

6、月27日3月11日（第三四周）：計算相關(guān)切削參數(shù)、加工余量，確定零件毛坯圖；4、3月12日3月25日（第五六周）：相關(guān)工序?qū)Ｓ脢A具裝配圖及零件圖；5、3月26日4月1日（第七周）：完成設(shè)計說明書寫作，專外翻譯；6、4月2日4月8日（第八周）：畢業(yè)答辯。計劃答辯時間： 機 械 系（部、分院） 2012年 2 月 24 日1.零件的分析1.1 零件的作用題目所給的零件是拖拉機變速箱中的倒檔撥叉，它位于倒檔撥叉桿上的零件，主要作用：一是通過倒檔撥叉桿將扭矩傳遞給倒檔撥叉，撥動倒檔同步器，改變齒輪的嚙合方向，實現(xiàn)拖拉機的倒檔；二是在倒檔撥叉上有一個配合槽，與其他零件配合裝配，在撥叉轉(zhuǎn)動時帶動其運動。零

7、件上的孔15H8mm裝配在倒檔撥桿上，用螺釘固定保證撥叉和撥叉桿的相對位置。撥叉槽寬13mm與其他零件相配合。1.2 零件的工藝分析1.2.1零件的功用、結(jié)構(gòu)及特點撥叉的主要工作表面為操縱槽及撥叉腳兩端面。主要配合面為15H8孔、5H14 孔和撥叉腳內(nèi)側(cè)面 50H12 。該零件屬特殊形狀零件，但復(fù)雜程度一般。由于撥叉在工作時承受一定的力，因此要求有一定的強度、剛度和韌性。1.2.2 主要加工表面及要求(1）撥叉安裝孔：孔徑15H8（），其形狀公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra3.2m(2）撥叉腳端面：厚度為7 ，兩端面對孔15H8軸線的垂直度公差為0.1，外端面與操縱槽對稱面的距離為 31，表面

8、粗糙度 Ra 6.3m。(3）撥叉腳內(nèi)側(cè)面：寬度尺寸為 50H12，其對稱面與撥叉頭對稱面間的夾角為20011 ，表面粗糙度 Ra l2.5m。(4）操縱槽：寬度為 13 mm，深度為12，對稱面與撥叉安裝孔端面的距離為12，表面粗糙度Ral2.5m。(5）撥叉緊定孔：孔徑5H14，孔深為4.5，其形狀公差遵守包容要求孔軸線對孔15H8軸線的位置度公差為02，并遵守最大實體要求。 圖.1 “撥叉”零件工藝分析示意圖 2. 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 2.1確定毛坯的制造形式 l）因零件材料為ZG310-570鑄鋼件，中批量生產(chǎn)，撥叉的輪廓尺寸不大，且有較多不需要切削加工的表面所以毛坯制造選用金屬模

9、砂型機器造型鑄造成形。2）選擇以通過零件最高線且平行于撥叉腳對稱面的平面（撥叉腳對稱面偏右17）作為分型面，采用帶型芯的分模造型，可多件同時澆注，鋼液由兩撥叉腳經(jīng)橫澆道流人。 22毛坯的技術(shù)要求 1）鑄件不應(yīng)有裂紋，砂眼和局部縮松、氣孔及夾渣等缺陷。鑄件表面應(yīng)清除毛刺、結(jié)瘤和粘砂等。2）正火處理硬度180129HBS，以消除內(nèi)應(yīng)力，改善切削加工性能。撥叉腳局部淬火，硬度不小于50HRC3）未注圓角為R3R5。4）起模斜度為30。 23基準(zhǔn)的選擇該撥叉零件圖中較多尺寸及形位公差是以15H8孔及其端面為設(shè)計基準(zhǔn)，因此，必須首先加工出15H8孔及其端面，為后續(xù)工序作為基準(zhǔn)。 2.4擬訂工藝路線2.4

10、.1 確定各表面的加工方法根據(jù)各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，選定如下加工方法：15H8孔的端面加工方法為車削；15H8孔的加工方法為鉆、擴、鉸和孔口倒角；撥叉腳兩端面的加工方法為銑削磨削；其內(nèi)側(cè)兩端面的加工方法為銑削；操縱槽的加工方法為銑削；此5H14孔的加工方法為鉆削。 2.4.2擬定加工工藝路線 加工方案有以下兩種，如圖所示 加工方案一序號工序內(nèi)容設(shè)備10#鑄造20#時效30#涂漆40#車撥叉頭兩端面，鉆擴絞15H8孔，孔口倒角回輪式轉(zhuǎn)塔車床50#校正撥叉腳鉆床，校正工具60#粗銑撥叉兩腳端面銑床70#銑撥叉兩腳側(cè)面銑床80#銑13的槽銑床90#鉆5H14孔鉆床100#去毛刺11

11、0#撥叉腳局部淬火120#校正撥叉腳校正工具130#磨撥叉腳兩端面磨床140#清洗150#檢驗加工方案二序號工序內(nèi)容設(shè)備10#鑄造20#時效30#涂漆40#車撥叉頭兩端面 回輪式轉(zhuǎn)塔車床50#鉆擴絞15H8孔車床60#孔口倒角車床70#校正撥叉腳鉆床，校正工具80# 粗銑撥叉兩腳端面銑床90#銑撥叉兩腳側(cè)面銑床100#銑13的槽銑床110#鉆5H14孔鉆床120#去毛刺130#撥叉腳局部淬火140#校正撥叉腳校正工具150#磨撥叉腳兩端面磨床160#清洗170#檢驗2.5 工藝方案的比較與分析 方案一：按工序集中原則組織工序，15H8孔及端面采用回輪式轉(zhuǎn)塔車床和專用夾具加工，在一臺機床上完成。

12、其優(yōu)點是：工藝路線短，減少了工件裝夾次數(shù)，易于保證加工面的相互位置精度，需要的機床數(shù)量少，減少工件在工序間的運輸，減少輔助時間和準(zhǔn)備終結(jié)時間。方案二：按工序分散原則組織工序，先在臥式車床上用三爪自定心卡盤裝夾，加工撥叉頭端面，然后在鉆床上用鉆模加工15H8孔鉆一擴一鉸，孔口倒角則在另一臺車床上加工。其優(yōu)點是可以采用通用夾具，缺點是工藝路線長，增加了工件的裝夾次數(shù)，而且工序40和工序50重復(fù)使用粗基準(zhǔn)定位。由于該撥叉零件形狀不規(guī)則，加工面分散，要適應(yīng)大批生產(chǎn)，可以采用自動機床或?qū)Ｓ脵C床配以專用夾具，盡量使工序集中以滿足生產(chǎn)率和保證質(zhì)量的要求，綜合比較，在方案一上稍作修改。最后決定工藝路線如下：序

13、號工序內(nèi)容設(shè)備及定位10#鑄造20#時效30#涂漆40#銑30mm的平面。 以撥叉叉口一側(cè)面作為定位基準(zhǔn)定位。 選用X62w采用專用夾具 50# 鉆、擴、鉸孔 15H8mm 并倒角 以30mm的端面為基準(zhǔn)定位。 選用Z525立式鉆床加工，采用專用夾具。60#銑撥叉兩腳側(cè)面 以 15H7mm 孔和端面為基準(zhǔn)定位。 選用 X62W 臥式銑床加工，采用專用夾具。70#粗磨叉口側(cè)面 以 15H8mm 孔和端面為基準(zhǔn)定位。 選用M7120加工，采用專用夾具。80#銑叉口內(nèi)圓28mm的側(cè)面 以 15H8mm 孔及其端面為基準(zhǔn)定位。 選用X62W加工，采用專用夾具。90#去毛刺100#撥叉腳局部淬火110#

14、校正撥叉腳校正工具120#磨撥叉腳兩端面磨床130#銑寬為13mm的槽。 以 15H8mm 孔及其端面為基準(zhǔn)定位。 選用X62W加工，采用專用夾具。140#鉆5H14mm的孔。 選用Z525立式鉆床加工，采用專用夾具。150#清洗160#檢驗2.6機械加工余量及工步的初步確定 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量和工步如下： 40# 銑30mm的面半精銑： Z=2mm50# 15H8mm 的孔 鉆孔： 12mm 2Z=12mm 擴孔： 14mm 2Z=2mm 鉸孔： 15mm 2Z=1mm 60# 銑叉口側(cè)面 精銑： Z=2mm 70#磨叉口側(cè)面 粗磨： Z=1mm 精磨：

15、 Z=0.6mm80#銑叉口內(nèi)圓R28mm的側(cè)面 精銑： Z=2mm 130# 銑槽 銑寬為13mm的槽140# 鉆5H14mm的孔在15H8mm處鉆5H14mm的孔 2.7確定切削用量及基本工時 2.7.1 銑30mm處的端面根據(jù)文獻(xiàn)機械加工工藝人員手冊可知 =0.09mm/r v=0.45m/s即27m/min 根據(jù)參考資料4 表3.1-39 選取硬質(zhì)合金鑲齒三面刃銑刀 直徑為d=50mm 齒數(shù)為z=12 齒寬 l=8mm則： n= =172r/min根據(jù)參考資料1 按照機床型號選取 n=190r/min所以實際切削速度為 v=29.83m/min當(dāng)n=190r/min時，工作臺每分鐘進(jìn)給

16、量應(yīng)為： =0.0912190=205.2mm/mm根據(jù)參考資料1 按機床型號選取 =235mm/min銑削加工時間：刀具整個行程為：=150mm t=0.64min2.7.2 鉆、擴、鉸15H8mm的孔鉆15H8mm孔根據(jù)參考資料1查得f=0.1mm/r v=50m/min d=14mmn= =1137.4r/min根據(jù)參考資料1 按機床型號選取n=1100r/min所以，該鉆床的實際切削速度為 v=48.36m/min切削行程為：=30+10+4=44mm切削工時為：t=0.4其中，切入深度=10mm，切除深度=4mm擴15H8mm孔金屬機械加工工藝人員手冊，查得擴孔鉆擴15H8mm孔的進(jìn)

17、給量，并給據(jù)機床型號選取2f=0.72mm/r擴孔鉆擴孔時的切削速度為v=20m/s d=14.72mmn= =432.7r/min根據(jù)參考資料1 和機床型號選取 n=450r/min所以，該鉆床的實際切削速度為 v=20.88m/min切入時=3mm 切出時=1.5mm切削工時為 t=0.22min鉸15H8mm孔根據(jù)參考資料1 查得鉸15H7mm孔的進(jìn)給量f=0.28v=12m/minn= =255r/min根據(jù)參考資料1 按照機床型號選取n=275r/min所以該鉆床的實際切削速度為 v=12.95m/min切削工時為 t=0.45min切入時=3mm 切出時=1.5mm2.7.3銑7m

18、m的兩個面金屬機械加工工藝人員手冊 查出加工余量為2mm，可得知x62w臥式銑床的電動機功率為7.5kw。因此，再根據(jù)參考資料可查得=0.20mm/z切削速度為 v=0.45m/s即27m/min選用YG8硬質(zhì)合金刀片 d=125mm 齒數(shù)為z=12則：n= =68.4r/min根據(jù)參考資料1 按機床型號選取n=75r/min故實際切削速度為： v=29.44m/min當(dāng)n=75r/min時，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為： =0.21275=180mm/min根據(jù)參考資料1按機床型號選取=190mm/min銑削加工時間：利用作圖法，可知總行程為=150mm t=0.79min故切削時間為t=0.79

19、min2.7.4粗磨7mm的兩個面粗磨7mm的一個面根據(jù)參考資料2 選取加工余量為0.6mm；根據(jù)參考資料1 表10-230 “磨輪的選擇”，選擇磨輪為：砂輪350x40x127，棕剛玉，粒度為36，硬度為2R-Z的平面磨磨輪，耐磨時間為6min由表10-233查得：s=0.6 v=8m/min s=0.041mm/行程軸向進(jìn)給=20mm/單行程、徑向進(jìn)給=0.015mm/單行程、工作臺運動速度為v=10m/min、=0.075mm切削加工時間為： =0.077min8=80.077=0.62 min經(jīng)計算得機動時間t=0.62min粗磨7mm的另一個面軸向進(jìn)給=20mm/單行程、徑向進(jìn)給=0

20、.015mm/單行程、工作臺運動速度為v=10m/min、=0.075mm切削加工時間為： =0.077min8=80.077=0.62min經(jīng)計算得機動時間t=0.62min2.7.5銑叉口內(nèi)圓R28mm的側(cè)面金屬機械加工工藝人員手冊 查出加工余量為2mm，可得知x62w臥式銑床的電動機功率為7.5kw。因此，再根據(jù)參考資料可查得=0.20mm/z切削速度為 v=0.45m/s即27m/min選用YG8硬質(zhì)合金刀片 d=125mm 齒數(shù)為z=12則：n= =68.4r/min根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊按機床型號選取n=75r/min故實際切削速度為： v=29.44m/min當(dāng)n=75r/

21、min時，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為： =0.21275=180mm/min根據(jù)參考資料1金屬機械加工工藝人員手冊按機床型號選取=190mm/min銑削加工時間：利用作圖法，可知總行程為=180mm t=0.95min因為是兩個面，所以，總的切削時間為 2t=20.95=1.9min故切削加工時間為1.9min2.7.6精磨7mm兩面精磨7mm一面根據(jù)參考資料2 選取加工余量為0.3mm；根據(jù)參考資料1 表10-230 “磨輪的選擇”，選擇磨輪為：砂輪350x40x127，棕剛玉，粒度為36，硬度為2R-Z的平面磨磨輪，耐磨時間為6min由表10-233查得：s=0.6 v=8m/min s=0.

22、041mm/行程軸向進(jìn)給=20mm/單行程、徑向進(jìn)給=0.015mm/單行程、工作臺運動速度為v=10m/min、=0.075mm切削加工時間為： =0.077min4=40.077=0.31min經(jīng)計算得機動時間t=0.31min精磨7mm另一面計算得切削加工時間為t=0.31min2.7.7銑寬為13mm的槽根據(jù)參考資料1 查出x62w臥式銑床的電動機功率為7.5kw。因此，再根據(jù)參考資料可查得=0.20mm/z切削速度為 v=0.45m/s即27m/min選用YG8硬質(zhì)合金刀片 d=125mm 齒數(shù)為z=12則：n= =68.4r/min根據(jù)參考資料1 按機床型號選取n=75r/min故

23、實際切削速度為： v=29.44m/min當(dāng)n=75r/min時，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為： =0.21275=180mm/min根據(jù)參考資料1按機床型號選取=190mm/min銑削加工時間：利用作圖法，可知總行程為=130mm t=0.68min故切削加工時間為t=0.68min2.7.8鉆5H14mm的孔根據(jù)參考資料1查得f=0.1mm/r v=0.33mm/s d=5mmn= =1061.2r/min金屬機械加工工藝人員手冊 按機床型號選取n=800r/min所以，該鉆床的實際切削速度為 v=12.56m/min切削行程為：=37+4+4=45mm切削工時為：t=0.56min其中，切入深

24、度=4mm，切除深度=4mm3.夾具的設(shè)計3.1確定設(shè)計方案本次夾具設(shè)計的夾具是為第十四道工序鉆5H14的孔，前面工序已經(jīng)把小孔加工精度相關(guān)的表面：撥叉頭的前端面、15H8孔以及撥叉腳內(nèi)側(cè)面加工完畢，小孔的精度不太高，主要由刀具保證，深度由對刀塊保證。3.2確定定位方案，選擇定位元件，分析定位誤差六點定位方案是：其中與15H14配合的定位心軸限制4個自由度，定位盤安裝在撥叉頭前端面限制1個自由度，防轉(zhuǎn)銷限制1個自由度，（見圖3-1），從而實現(xiàn)了完全定位，滿足加工要求。麻花鉆的切削力產(chǎn)生的力偶不影響工件的可靠定位。根據(jù)經(jīng)驗選用M10的螺母壓緊，保證夾緊工件夾持牢靠。夾緊方向和位置如圖3-1示。圖

25、3-1 小孔的定位及夾緊方案3.3裝卸工件的操作說明 夾緊工件：采用螺旋夾緊方式，開口墊圈12以及螺母實現(xiàn)夾緊，開口墊圈的作用是方便裝拆。為了保證夾具在工作臺上安裝穩(wěn)定，應(yīng)按照夾具體的高寬比不大于1.25的原則確定其寬度，并在兩端設(shè)置而作，以便固定。為了保證定位精度，夾具體上安裝定位元件的定位孔平行度誤差為0.05mm，垂直度誤差為0.03mm。為了讓夾具體在工作臺上安裝的位置準(zhǔn)確及保證槽的中心平面與之際15的孔軸線的垂直度要求，夾具體的底面可以設(shè)置定位鍵，定位鍵側(cè)面與長銷的軸心線垂直。設(shè)計小結(jié)拖拉機倒檔撥叉的加工工藝及夾具設(shè)計，主要是對拖拉機倒檔撥叉的加工工藝和夾具進(jìn)行設(shè)計。拖拉機倒檔撥叉的

26、加工工藝設(shè)計主要是確定加工工藝路線，機械加工余量和切削用量、基本工時的確定，夾具的設(shè)計主要是要設(shè)計出正確的定位夾緊機構(gòu)。在本設(shè)計中工件的加工工藝路線正確合理，夾具的定位夾緊機構(gòu)也能達(dá)到定位夾緊的目的，能保證加工工件的精度。在設(shè)計中遇到了很多問題，如出現(xiàn)工藝路線的不合理，甚至出現(xiàn)不能保證加工所要求達(dá)到的精度。在進(jìn)行夾具設(shè)計時，因定位基準(zhǔn)選擇不合理，出現(xiàn)過定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保證。在選擇夾緊機構(gòu)時由于機構(gòu)的大小，尺寸等不合理，而達(dá)不到夾緊的目的，也可能因夾緊力作用點或作用面的位置不合理而使工件產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)。不過在指導(dǎo)老師的悉心認(rèn)真的指導(dǎo)下，經(jīng)過兩個月自身的不斷努力，這些問題都一一解決。在這個過程中，對機械加工工藝和夾具設(shè)計有關(guān)的知識有了更深的理解，增強了對本專業(yè)綜合知識運用的能力，使我對專業(yè)知識、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我感到要設(shè)計一個夾具的不易，也感到團(tuán)隊合作的重要性，在這次畢業(yè)設(shè)計中遇到了不少的問題，但在老師和同學(xué)的幫助之下一一解決。在這里我要感謝老師和同學(xué)對我的幫助。畢業(yè)設(shè)計中我學(xué)到了 不少，不僅把以前的知識進(jìn)