汽車撥叉銑槽工序夾具說明書11頁

1、1.概述零件在工藝規(guī)程之后，就要按工藝規(guī)程順序進(jìn)行加工。在加工中除了需要機床、刀具、量具之外，成批生產(chǎn)時還要用機床夾具。他們時機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床獲得正確的位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。通常把確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程，稱為定位。當(dāng)工件定位后，為了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而3破壞定位，還應(yīng)該用一定的機構(gòu)或裝置將工件加以固定。使工件在加工過程中保持定位位置不變的操作，稱為夾緊。將工件定位、夾緊的過程稱為裝夾。工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠，將直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生產(chǎn)中，工件

2、的裝夾是通過機床夾具來實現(xiàn)的。機床夾具在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。在專用夾具的設(shè)計過程中，必須充分地收集設(shè)計資料，明確設(shè)計任務(wù)，優(yōu)選設(shè)計方案。整個過程大體可以分為以下幾個階段進(jìn)行。首先是設(shè)計準(zhǔn)備。這一階段主要是手機原始資料，并根據(jù)設(shè)計任務(wù)對資料進(jìn)行分析。其內(nèi)容包括:1.研究被加工的零件，明確夾具設(shè)計任務(wù)（包括分析零件在整個產(chǎn)品中的作用，零件本身的形狀與結(jié)構(gòu)特點，材料，技術(shù)要求和毛坯的獲得方法）2.分析；零件的加工工藝過程（了解工藝特征和生產(chǎn)類型，特別關(guān)注零件進(jìn)入本工序時的狀態(tài)，包括尺寸，形位精度，材質(zhì)，加工余量，加工要求，定位基準(zhǔn)，夾緊表面等）3.了解所使用的機床的性能，規(guī)格和運動情況，特別要掌握與

3、所涉及夾具連接部分的結(jié)構(gòu)和聯(lián)系尺寸。4.收集有關(guān)設(shè)計資料，包括機械零件，夾具等國家標(biāo)準(zhǔn)，部頒標(biāo)準(zhǔn)，機床夾具設(shè)計手冊和機床夾具圖冊以及還可收集一些同類夾具的設(shè)計圖紙。然后是總體設(shè)計。夾具的總體階段包括從擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖，必要的分析計算，到總裝配圖設(shè)計的全部過程。具體可以分為以下幾個步驟：1.擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖。夾具結(jié)構(gòu)草圖的繪制是夾具設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，由草圖入手進(jìn)行方案設(shè)計，分析計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計等。（1.確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置 2.確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置 3.確定其他位置及元件的結(jié)構(gòu)形式，如對刀，導(dǎo)向裝置，分度裝置等 4.確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式

4、及夾具與機床的聯(lián)結(jié)方式。）設(shè)計夾具體時，應(yīng)保證夾具體具有足夠的整體剛度和強度，同時還要盡量使其結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，多數(shù)情況下夾具體采用鑄件，應(yīng)使夾具體壁厚均勻，局部設(shè)加強筋，并確定整個夾具在機床上的安裝方式。2.必要的分析計算。工件的加工精度較高時，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。有動力裝置的夾具，需要計算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時，可進(jìn)行經(jīng)濟分析，選用荊棘效益較高的方案。3.審查方案的改進(jìn)與設(shè)計。在夾具草圖畫出后，交指導(dǎo)教師審閱。根據(jù)指導(dǎo)教師的意見對夾具方案作進(jìn)一步修改。夾具草圖經(jīng)知道教師審閱同意后，方可進(jìn)行夾具總裝配圖的繪制。4.夾具的總裝配圖應(yīng)該按國家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。繪圖比例盡量采用1:1.主視圖按

5、夾具面對操作者的方向繪制?？倛D應(yīng)把夾具的工作原理，各種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達(dá)清楚。夾具總圖的繪制步驟有3個：1.用雙點劃線將工件的外形輪廓，定位基面，夾緊表面及加工表面繪制在各個師徒的響應(yīng)位置上。在總圖中，工件視作透明體，不遮擋后面的線條。2.依次繪制出定位裝置，夾緊裝置，其他裝置及夾具體3.標(biāo)注必要的尺寸，公差和技術(shù)要求。為了提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。為了銑16mm的槽并在槽底處形成1x45°的倒角，我選用X50立式銑床工作臺進(jìn)行設(shè)計。2.被加工零件的結(jié)構(gòu)特點及指定工序的加工要求圖1被加工零件名稱為汽車撥叉，是在汽車上不可或缺的變速系統(tǒng)中的一部

6、分。撥叉是推動滑動齒輪的，滑動齒輪上有一個環(huán)槽撥叉就騎在這個環(huán)槽里，當(dāng)駕駛員推動變速桿時變速桿帶動撥叉軸，撥叉軸帶動撥叉，撥叉又推動齒輪從而達(dá)到變速，撥叉最容易磨損的地方就是撥叉和齒輪環(huán)槽接觸的部位，因為齒輪在高速旋轉(zhuǎn)而撥叉不轉(zhuǎn)，撥叉磨損，或強度不夠，可能導(dǎo)致齒輪掛不到位，而掉檔，或撥叉斷掉。此次我拿到的任務(wù)就是設(shè)計如圖1所示的汽車撥叉的夾具，目標(biāo)是銑撥叉上方的那個長度為16的槽。這個汽車撥叉的生產(chǎn)類型是大量生產(chǎn)，所用材料為20鋼，有3個技術(shù)要求，非別為：1.氰化層深度為0.5-0.3 2.鍛件的拔模角要大于7° 3.未注倒角均為1x45°。要制作該汽車撥叉，并使其能夠開始

7、正式使用需要經(jīng)過18道工序，一次分別為：1. 橫鍛2. 噴丸3. 鉆19mm孔至18mm4. 在18mm孔的兩端倒角1.5x45°5. 拉19mm孔至圖紙尺寸6. 校正叉爪7. 銑叉爪兩面，保持厚度為8mm與19mm孔垂直度0.1mm8. 銑叉口圓弧82mm，倒角，至圖紙要求9. 銑頂部凸塊至尺寸10mm，保持尺寸12mm10. 銑16mm槽，在槽底轉(zhuǎn)角處形成1x45°11. 去尖角，毛刺12. 清洗13. 檢查14. 氰化層深度0.5-0.3mm15. 鉆M10x1-6H螺紋孔的小徑，鏜120°錐孔，攻M10x1-6H螺紋16. 除去19mm孔的毛刺17. 校正

8、叉爪，保持叉爪平面到螺孔中心為63mm，叉爪兩平面對19mm孔的垂直度0.1mm18. 檢驗我所要設(shè)計的夾具所涉及的工序為第十步銑16mm槽，在槽底轉(zhuǎn)角處形成1x45°。定位夾緊要以19端面為基準(zhǔn)，因為這樣比較容易保證各項技術(shù)要求。在我之后的第十一步是去尖角和毛刺，為的是使前面所進(jìn)行的步驟的面能夠光滑，為后面還未進(jìn)行的步驟進(jìn)行鋪墊。我的前面一步是銑頂部凸塊至尺寸10mm，保持尺寸12mm，我覺得如果前面一步采用心軸定位的話，那么我這一步也就采用心軸定位，因為，心軸定位可以消除5個自由度，用最少的原件可以達(dá)到最大的效果。而且如果第九步和第十步可以用相似的定位方法的話，在實際的生產(chǎn)過程中

9、必然會大大的提高效率，減小工人的工作量，最大的優(yōu)勢就是可以避免反復(fù)裝夾中人為的和一些無法避免的誤差。3.設(shè)計方案的討論 就像在前面一節(jié)所闡述的一樣，為了用最少的原件達(dá)到最大的限制效果，并且考慮到零件上面19孔在前面的幾步工序中已經(jīng)加工完畢，所以大的定位原件毫無疑問的選擇了定位心軸配合一個垂直的表面，這樣一來，可以一下子消除5個自由度，使得，x，y，z軸的移動自由度以及繞x軸，z軸的自由度都很好的得到了消除。這樣一來就只剩下一個繞y軸移動的自由度了。在思考消除這個自由度時，我腦海中有了兩套方案，方案一就是用一個大半圓柱卡住82處，以此來消除繞y軸轉(zhuǎn)動的自由度，方案二就是只用一個支撐釘擋在下面的撥

10、叉?zhèn)让妫瑏硐@個自由度。經(jīng)過自己的考慮和與同學(xué)的討論，我的出了如下結(jié)論，如果用大半圓柱卡住82處，來消除這個自由度，那么會產(chǎn)生過定位的情況，因為它不僅僅消除了1個繞y軸轉(zhuǎn)動的自由度，還消除了x方向和z方向的移動，并且，如果用這個定位方式的話，雖然夾具體為鑄件，可以一次性鑄造成所需要的模樣，可是，這樣鑄造出來的夾具體的這塊在經(jīng)過長時間的使用之后，必定會受到一定程度的磨損，這樣的話，到時候只有連夾具體一起更換了，成本相對較大。而方案二則不需要有如此顧慮，方案二不僅僅只消除一個自由度，而且，對于和撥叉一直接觸的支撐釘，如果損壞的話可以只更換支撐釘，由于支撐釘是標(biāo)準(zhǔn)件，成本不會很大，因此，方案二相比

11、于方案一優(yōu)勢更大，最后我選擇使用方案二的方案。方案為：以19孔的左端為定位面，用固定在夾具體上面的心軸消除零件的5個自由度：x、y、z三個方向的移動，和繞x、z方向的轉(zhuǎn)動如圖2所示，支撐釘限制了一個自由度如圖3所示。夾緊方案則是用雙螺母配合開口墊圈和帶肩六角螺母完成的。夾緊和定位裝置喲工限制了工件的6個自由度，符合六點定位原理可是工件達(dá)到完全定位。心軸：限制5個自由度圖2兩圖分別為該夾具體的左視圖和主視圖，為了能夠更好的觀察心軸和支撐釘?shù)奈恢貌顒e，所以把反映心軸結(jié)構(gòu)較為清楚的左視圖放在圖2。由圖上可以明顯的看出心軸的位置和所消除的自由度。另外，前面提到過，我的夾緊裝置實際上市雙螺母結(jié)構(gòu)配合開口

12、墊圈和帶肩六角螺母完成的。這個夾緊方案有諸多好處，例如，雙螺母可以牢牢的把心軸與夾具體鎖住，使他們的垂直度誤差很小，同時，右邊的帶肩六角螺母和開口墊圈配合，當(dāng)要松開工件的時候，只需把帶肩六角螺母稍稍松開，然后取出開口墊圈，由于帶肩六角螺母的直徑小于工件的孔內(nèi)徑，因此，當(dāng)沒有開口墊圈的固定時，可以輕輕松松的就取出工件。然后，加工下一個工件時，只要把工件裝上心軸，裝上開口墊圈，最后擰緊帶肩六角螺母就可以繼續(xù)加工這個新工件的16mm的槽了。支撐釘：限制1個自由度圖34.夾具結(jié)構(gòu)特點的論述從整體來看，我設(shè)計的夾具似乎沒有什么特別之處，但是，其中卻有很多小小的地方可以給人帶去很多實惠。夾具結(jié)構(gòu)特點1：在

13、夾具體的設(shè)計上，我秉持了簡約，經(jīng)濟的原則。在與心軸相連的地方，我采用了一個圓形豎板，這樣，可以盡量大的節(jié)約制作夾具體所花費的材料，并且，為了保證強度，我又在這塊厚20mm的板前面加了一塊加強筋，這樣就大大提高了這個面的強度。因為這個面是與心軸上面的凸臺緊緊相連的，所以在這里的這塊加強筋可以說是事半功倍。（圖4）夾具結(jié)構(gòu)特點2：采用了快速而有效的壓緊裝置，雙螺母+開口墊圈+帶肩六角螺母。這個結(jié)構(gòu)的特點毋庸置疑，為了滿足大批量生產(chǎn)的原則，我采用了這套夾緊方案，它不僅能夠在結(jié)構(gòu)上使心軸，工件，夾具體牢牢的固定住，更能夠在加工多個工件的時候大大提高效率?？梢哉f工件越多，這套壓緊裝置的特點就越能發(fā)揮的淋

14、漓盡致。（圖5）夾具結(jié)構(gòu)特點3：采用可換支承釘，在很好的約束了1個自由度的情況下，特點1：原形豎版+加強筋又能保證強大的可換性，讓整個夾具體的壽命間接的得以增長，無形中讓整個系統(tǒng)的經(jīng)濟度再度提高。采用B型圓頭支承釘于82的圓相配合，能夠達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)。（圖5）圖4特點3：圓頭支撐釘?shù)膽?yīng)用特點2：雙螺母+開口墊圈+帶肩六角螺母圖5夾具結(jié)構(gòu)特點4：采用非標(biāo)準(zhǔn)心軸，強度可靠，關(guān)鍵是采用削去整圓的凸臺，使得工件，凸臺和夾具體能夠很好的共存。（圖6）特點4：非標(biāo)準(zhǔn)心軸圖65.夾緊力的估算，定位誤差的計算由于定位面為19mm端面，所以設(shè)計基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)不重合誤差為0。又因為心軸與工件相接觸的地方為

15、固定單邊接觸，所以基準(zhǔn)位移誤差為孔公差與軸公差的和的一半，因為軸的公差為0.013，孔的公差為0.021，所以基準(zhǔn)位移誤差的值為0.017。因此，定位誤差的值為基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差的和，等于0.017。 因為直接影響工件加工精度的夾具公差一般取工件相應(yīng)加工尺寸公差的1/51/2，常用比值為1/31/2，并且此次設(shè)計的公差應(yīng)該控制在相應(yīng)加工尺寸公差的一半，所以0.24/2=0.12大于0.017，因此滿足定位誤差的條件。6.夾具的主要技術(shù)條件及優(yōu)缺點分析1.定位表面對夾具安裝基面的垂直度和平行度都要小于0.022.定位表面對找正基面或定位鍵側(cè)面的相對位置度小于0.023.對刀裝置的工作面

16、對夾具安裝面的平行度要求必須小于0.034.靠模型面對夾具安裝基面的垂直度小于0.02此銑床夾具的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，夾緊力足夠且反行程自鎖，機動時間與輔助時間重疊，是高效銑床夾具，使用于大批量生產(chǎn)。另外采用鑄件，有足夠的剛度和穩(wěn)定性，和簡單的結(jié)構(gòu)相輔相成，經(jīng)濟可靠。此銑床夾具的缺點：由于銑削加工切削用量及切削力較大，又是多刃斷續(xù)切削，加工時易產(chǎn)生振動，又由于采用的是帶肩六角螺母和開口墊圈的配合，所以在提高了換件效率的同時會給夾緊力上帶來一定的缺憾，比起高精度的加工，精度稍有欠缺。7.夾具的主要零件技術(shù)條件的分析1.支撐釘：采用GB/T2226-91的國標(biāo)；材料為T8；熱處理條件為HRC

17、5560。T8是淬硬型塑料模具用鋼。淬火回火后有較高硬度和耐磨性，但熱硬性低、淬透性差、易變形、塑性及強度較低。用作需要具有較高硬度和耐磨性的各種工具，如形狀簡單的模子和沖頭、切削金屬的刀具、打眼工具、木工用的銑刀、埋頭鉆、斧、鑿、縱向手用鋸、以及鉗工裝配工具、鉚釘沖模等次要工具。2.帶肩六角螺母：采用GB/T2148-91的國標(biāo)；螺距為1.5；材料為45鋼，熱處理條件為HRC35-40；細(xì)牙螺紋的支承面對螺紋軸線的垂直度按GB1184-80形狀和位置公差規(guī)定的9級公差。45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板,梢子,導(dǎo)柱等,但須熱處理。45號鋼淬火后沒有回火之前，

18、硬度大于HRC55（最高可達(dá)HRC62）為合格。實際應(yīng)用的最高硬度為HRC55（高頻淬火HRC58）。 45號鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)+表面淬火提高零件表面硬度。45號鋼廣泛用于機械制造，這種鋼的機械性能很好。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好， 45號鋼可以淬硬至HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希望發(fā)揮45#鋼優(yōu)越的機械性能，常將45#鋼表面淬火(高頻淬火或者直接淬火)，這樣就能得到需要的表面硬度。3開口墊圈：材料為20鋼或

19、者45鋼；熱處理為20鋼滲碳深度0.8-1.2mm，淬火HRC50-55，45鋼采用淬火HRC35-40；銳邊倒鈍，表面發(fā)藍(lán)或其他防銹處理。強度比15號鋼稍高，很少淬火，無回火脆性。冷變形塑性高、一般供彎曲、壓延、彎邊和錘拱等加工，電弧焊和接觸焊的焊接性能好，氣焊時厚度小，外形要求嚴(yán)格或形狀復(fù)雜的制件上易發(fā)生裂紋。切削加工性冷拔或正火狀態(tài)較退火狀態(tài)好、一般用于制造受力不大而韌性要求高的。4.六角螺母：采用GB/T6172.1-2000，表面不經(jīng)過處理，鍍鋅鈍化。5.對刀裝置：對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定夾具和刀具的相對位置。對刀裝置的結(jié)構(gòu)形式取決于加工表面的形狀。對刀塊常用銷釘和螺釘緊

20、固在夾具體上，其位置應(yīng)便于使用塞尺對刀，不妨礙工件裝卸。對刀時，在刀具與對刀塊之間加一塞尺，避免刀具與對刀塊直接接觸而損壞刀刃或造成對刀塊過早磨損。塞尺有平塞尺和圓柱形塞尺兩種，其厚度和直徑為35mm,制造公差h6。對刀塊和塞尺均已標(biāo)準(zhǔn)化（設(shè)計時可查閱相關(guān)手冊），使用時，夾具總圖上應(yīng)標(biāo)明塞尺尺寸及對刀塊工作表面與定位元件之間的位置。對刀裝置應(yīng)設(shè)置在便于對刀而且是工件切入的一端。對刀塊是銑床的特有元件對刀塊是用來確定銑刀相對于夾具定位元件的位置的。我采用的是直角對刀塊GB/T2242-91，材料為20鋼，熱處理條件為滲碳深度0.8-1.2mm，HRC58-64。塞尺的厚度為2mm。6.定位鍵：B

21、為14mm的A型定位鍵，采用GB/T2206-91的國標(biāo)。材料為45鋼，熱處理條件為HRC40-45。7.墊圈 采用平墊圈-C級，為GB/T95-2002國標(biāo)，機械性能等級為鋼100HV，奧氏體不銹鋼A140，表面處理為不經(jīng)處理，鍍鋅鈍化，奧氏體不銹鋼為不經(jīng)處理。8.編寫夾具非標(biāo)零件的加工工藝規(guī)程心 軸 加 工 工 藝 過 程工序號工序名稱安裝工序內(nèi)容機床設(shè)備1鍛鍛造2熱處理正火回火爐3割鋸小端，保證總長為125mm鋸床4車車兩端面至所需長度CA6140車床5車粗車各外圓（均留余量2.5-3）CA6140車床6車半精車18、19、34三外圓分別至20、21、36CA6140車床7熱處理調(diào)質(zhì)硬度230-250HBS8車半精車各外圓及15°錐度，留磨量0.5-0.6，螺紋外徑留磨量0.2-0.6CA6140車床9熱處理按圖中18、19各部位調(diào)質(zhì)高頻淬火硬度54HRC10磨半精磨各外圓（留磨量0.12-0.15）、15°錐面（留磨量0.2-0.3）、螺紋外圓M1432B外圓磨床11銑銑34上的平臺，至圓底距離為27