夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué) 院機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué) 號(hào)4113010604學(xué)生姓名楊 震指導(dǎo)教師楊 曉 東提交日期2016年6月1日目錄引言11 零件分析11.1 零件的作用11.2 零件的工藝分析12確定毛坯類(lèi)型及加工余量12.1 選擇毛坯12.2 確定毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量22.3 鍛件的質(zhì)量22.4 零件表面粗糙度23工藝規(guī)程設(shè)計(jì)33.1 定位基準(zhǔn)的選擇33.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇33.1.2 精基準(zhǔn)的選擇33.2 擬定工藝路線(xiàn)33.2.1 表面加工方法的確定43.3 工序的集中與分散43.4 加工順序的安排43.4.1 機(jī)型加工工序43.4.2 熱處理工序5

2、3.4.3 輔助工序53.5 加工設(shè)備及工藝裝備的選用53.6 切削用量的計(jì)算63.7 時(shí)間定額的計(jì)算73.7.1 基本時(shí)間tj的計(jì)算73.7.2輔助時(shí)間tf的計(jì)算73.7.3 其他時(shí)間的計(jì)算73.7.4 單件時(shí)間tdj的計(jì)算74專(zhuān)用銑床夾具設(shè)計(jì)84.1 夾具設(shè)計(jì)任務(wù)84.1.1工序尺寸和技術(shù)要84.1.2生產(chǎn)類(lèi)型及時(shí)間額定84.2 擬定銑床夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖84.2.1 確定定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置84.2.2確定加緊方案，設(shè)計(jì)加緊裝置8小結(jié)10參考文獻(xiàn)11Error! No text of specified style in document.引言 工業(yè)工程作為一門(mén)正式學(xué)科的出現(xiàn)應(yīng)

3、追溯到19世紀(jì)末。它起源于美國(guó)，其理論體系伴隨著工業(yè)化進(jìn)程逐漸完善。我國(guó)的工業(yè)工程嚴(yán)格地講是從20世紀(jì)60年代到80年代才有了一定水平的應(yīng)用案例1，從80年代開(kāi)始隨著外資企業(yè)的進(jìn)入使工業(yè)工程在一定范圍內(nèi)得到推廣。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，取得了較大的成就111 零件分析1.1 零件的作用變速叉是變速箱的換擋機(jī)構(gòu)中的一個(gè)重要零件。變速叉頭以19的孔套在變速叉軸上，并用螺釘經(jīng)M10的螺紋孔與變速叉軸連接，撥叉腳則在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當(dāng)需要變速時(shí)，操縱變速桿，變速桿機(jī)構(gòu)就能通過(guò)撥叉頭部的操縱桿槽帶動(dòng)撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動(dòng)雙聯(lián)滑移齒輪，在花鍵軸上滑動(dòng)以改變檔位。1.2 零件的工藝分析

4、此變速叉共有兩組加工表面,它們之間有一定的位置要求,現(xiàn)分述如下: 1.以19mm孔為中心的加工表面.這組加工表面包括:19mm孔及其倒角,孔上端尺寸為16mm的槽,槽的外側(cè)厚度為10.8mm的兩個(gè)側(cè)面, 19mm孔的上端距其中心12mm的兩個(gè)端面,還有孔下端M10的螺紋孔.2.以82.2mm孔為中心的加工表面.這組加工表面包括: 82.2mm的孔及其倒角, 82.2mm的孔的側(cè)面,距M10螺紋孔中心線(xiàn)63.7mm.這兩組加工表面有著一定的位置要求,主要是:82.2mm孔與其外端面垂直度公差為0.1mm.由以上分析可知,對(duì)于這兩組加工表面而言,可以先加工其中一組表面,然后借助專(zhuān)用夾具加工另一組表

5、面,并保證他們之間的位置精度要求.2確定毛坯類(lèi)型及加工余量2.1 選擇毛坯 零件材料為20號(hào)鋼?？紤]到汽車(chē)在行駛中要經(jīng)常加速及正、反向行駛，零件在工作的過(guò)程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。2.2 確定毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量 由變速叉的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為一般精度。2.3 鍛件的質(zhì)量由于機(jī)械加工后變速叉的質(zhì)量為1.5kg，可初步估計(jì)機(jī)械加工前鍛件毛坯的質(zhì)量為2kg。2.4 零件表面粗糙度由零件圖可知，該變速叉的各表面的粗糙度Ra均大于等于1.6。根據(jù)上述因素，由表2-1確定該鍛件的尺寸公差和機(jī)械加工余量。 表2-

6、1 變速叉機(jī)械加工余量及鍛造毛坯尺寸公差加工表面零件尺寸機(jī)械加工余量毛坯公差毛坯尺寸19孔上兩側(cè)面10-0.3 01.7-2.2(左2.2右2)1.6-0.5+1.114.2-0.5+1.15451.7-2.2（取2.2）1.8-0.6+1.249.4-0.6+1.282.2+1的孔82.2+11.7-2.2（取2）2.0-1.4+0.678.4-1.4+0.6叉腳兩端面8-0.3-0.21.7-2.2（取1.7）1.6-0.5+1.111.4-0.5+1.1圖2-1 鍛造零件毛坯圖及加工余量 3工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1 定位基準(zhǔn)的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以

7、使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中回問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取19mm孔的外輪廓不加工面作為粗基準(zhǔn),利用一組共兩個(gè)V形塊夾持外輪廓做為主要定位面,以消除自由度. 3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專(zhuān)門(mén)計(jì)算，此處不再重復(fù)。3.2 擬定工藝路線(xiàn)制定工藝路線(xiàn)得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾

8、何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。3.2.1 表面加工方法的確定根據(jù)零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查課程設(shè)計(jì)手冊(cè)平面加工方案的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度；孔加工方案的經(jīng)濟(jì)度和表面粗糙度，確定變速叉零件各表面的加工方法如表3-1表3-1 變速叉?zhèn)€表面加工方法加工表面尺寸及偏差/mm尺寸精度等級(jí)（IT）表面粗糙度/加工方案19孔兩端面4593.2粗銑-半精銑19孔190+0.045106.3鉆-擴(kuò)距19孔12mm兩端面1212

9、12.5粗銑16mm的槽16+0.241112.5粗銑19孔上兩側(cè)面10-0.31312.5粗銑M10的螺紋孔鉆M9的孔鉆-攻絲叉腳兩側(cè)8-0.3-0.283.2粗銑-半精銑82.2的孔82.2+183.2粗鏜-半精鏜3.3 工序的集中與分散選用集中原則安排變速叉的加工工序。該變速叉為大批量生產(chǎn)可以采用萬(wàn)能型機(jī)床配以專(zhuān)用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)減少，不但縮短輔助時(shí)間，而且由于一次裝夾中加工了許多表面，有利于保障各加工表面的相對(duì)位置精度。3.4 加工順序的安排3.4.1 機(jī)型加工工序遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)變速叉左端面，和19的孔，遵循“先粗后

10、精”，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循先主后次的原則，先加工主要表面先加工變速叉左端面，19的孔和變速叉腳兩端面，后加工次要表面距19孔軸線(xiàn)12mm的兩端面，16mm的槽，槽兩側(cè)面及82.2的孔和M10的螺紋孔；遵循先面孔的原則先加工19孔左端面，在加工19孔。初擬工序如下10 粗銑變速叉左右兩端面 先基準(zhǔn)后其他；20 半精銑變速叉左端面 先面后空 先主后次；30 鉆、擴(kuò)19孔 先面后孔；40 銑變速叉腳兩端面 先粗后精；50 粗銑距19孔12mm兩端面 先主后次；60 粗銑16mm的槽 先主后次；70 粗銑19孔上兩側(cè)面 先主后次；80鏜82.2的孔 先粗后精；3.4.2 熱處理工序

11、模鍛成型后切邊，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度為HRC58-63，并進(jìn)行酸洗、噴丸處理。噴丸可提高表面硬度，增加耐磨性，取消毛坯表面因脫碳而對(duì)機(jī)械加工產(chǎn)生不利影響。叉腳兩端面在精加工前要局部高頻淬火，提高其耐用和在工作中承受沖擊載荷的能力。3.4.3 輔助工序粗加工變速叉叉腳兩端面和熱處理后，應(yīng)安排校直，在半精加工后安排去毛刺，最后安排清洗和終檢工序。終上所述，該變速叉工序安排順序?yàn)椋夯鶞?zhǔn)加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工熱處理等 。3.5 加工設(shè)備及工藝裝備的選用機(jī)床和工藝裝備的選擇應(yīng)在滿(mǎn)足零件加工工藝的需要和可靠地保障零件的加工質(zhì)量的前提下，與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍相適應(yīng)，應(yīng)優(yōu)

12、先考慮采用標(biāo)準(zhǔn)化的工藝裝備和充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用。變速叉為大批量生產(chǎn)，可以選用較高效的專(zhuān)用設(shè)備和組合機(jī)床，也可以選用通用設(shè)備，所選用的夾具均為專(zhuān)用夾具。各工序加工設(shè)備及工藝裝備的選用見(jiàn)表3-2：表3-2 加工設(shè)備及工藝裝備工序號(hào)工序內(nèi)容加工設(shè)備工藝裝備10粗銑19孔左右兩端面立式銑床X15高速鋼面銑刀，游標(biāo)卡尺20半精銑19孔左端面立式銑床X15高速鋼面銑刀，游標(biāo)卡尺30鉆擴(kuò)19的孔立式鉆床X525麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、卡尺、塞規(guī)40粗銑、半精銑叉腳兩側(cè)面臥式雙面銑床三面刃銑刀、游標(biāo)卡尺50粗鏜、半精鏜82.2的孔坐標(biāo)鏜床鏜刀、游標(biāo)卡尺60粗銑距19孔12mm的兩端面立式銑床X15高

13、速鋼面銑刀，游標(biāo)卡尺70粗銑16mm的槽立式銑床X15立銑刀，游標(biāo)卡尺80粗銑19孔上兩側(cè)面立式銑床X15面銑刀，游標(biāo)卡尺90鉆、錐絲M10×1的螺紋孔立式鉆床Z525高速合金鋼鉆頭，絲錐100去毛刺鉗工臺(tái)平銼110熱處理變速叉腳及16mm槽的兩端面表面淬火淬火機(jī)120終檢塞規(guī)、百分表、卡尺3.6 切削用量的計(jì)算1工序60粗銑距19孔中心12mm的兩端面該工序共一個(gè)工步，有一臺(tái)機(jī)床兩次走刀完成。1）背吃刀量由于該工序一次走刀一次切削，選背吃刀量為加工余量5.91mm2）進(jìn)給量X51型立式銑床的銑床功率為4.5KW,查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表5.8高速鋼套式面銑刀粗銑平面進(jìn)給量，按機(jī)

14、床、工件、夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的每齒進(jìn)給量fz為0.08mm/z。3）銑削速度本工序采用高速鋼鑲齒銑刀、dw=80mm、齒數(shù)z=10.查表5.8高速鋼套式面銑刀的銑削速度，確定銑削速度vc=40.5r/min，則ns=1000vc×40.5d=161.22r/min 由本工序采用X51立式銑床，取轉(zhuǎn)速nw=160r/min，實(shí)際銑削速度 vc=×80×1601000=40.2r/min當(dāng)nw=160r/min時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm為 fm=fzznw=0.08×10×160=128mm/min查表得機(jī)床進(jìn)給量為125mm/mi

15、n.3.7 時(shí)間定額的計(jì)算3.7.1 基本時(shí)間tj的計(jì)算1）工序60粗銑距19孔中心12mm的兩端由于該工序加工左右兩個(gè)端面所以：tj=2l+l1+l2fmz l1=0.5dc0d-c0+13=26.32mm c0=0.030.05d=3.2 l2=35mm綜上tj57.7s3.7.2輔助時(shí)間tf的計(jì)算輔助時(shí)間tf與基本時(shí)間tj之間的關(guān)系為tf=(0.150.2)tj。取tf=0.15tj=8.66s3.7.3 其他時(shí)間的計(jì)算除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和）以外，每道工序的單間時(shí)間還包括布置工作地時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于變速叉的生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上

16、的時(shí)間甚微，可以忽略不計(jì)；布置工作地餓時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%7%，休息時(shí)間與生理需要時(shí)間tx為作業(yè)時(shí)間的2%4%，均取為3%，則各工序的其他時(shí)間（tx+tb）可按關(guān)系式（3%+3%）（tx+tb）計(jì)算，它們分別為：工序60的時(shí)間：tb+tx=6%×8.66+57.7=4s3.7.4 單件時(shí)間tdj的計(jì)算工序60的單件時(shí)間：tdj=57.7s+8.66s+4s=70.36s4專(zhuān)用銑床夾具設(shè)計(jì)4.1 夾具設(shè)計(jì)任務(wù)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證生產(chǎn)質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。為工序60銑距19孔中心12mm的兩端面設(shè)計(jì)銑床夾具，所用機(jī)床為X51立式銑床，大批生產(chǎn)類(lèi)型 4.1.1工序尺寸

17、和技術(shù)要加工變速叉距19孔中心12mm的兩端面尺寸的要求為Ra12.5，只需要粗銑就能達(dá)到精度要求。4.1.2生產(chǎn)類(lèi)型及時(shí)間額定生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，本道工序額定時(shí)間為70.36s4.2 擬定銑床夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖4.2.1 確定定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置分析零件圖與加工要求可知，加工變速叉距19孔中心12mm的兩端面，從基準(zhǔn)重合原則和定位穩(wěn)定性，可靠性出發(fā)，選擇以19孔為主要定位表面，以及82.2的孔作為次要定位表面 定位原件采用帶肩長(zhǎng)心軸和削邊銷(xiāo)定位。長(zhǎng)心軸與19的孔配合限制四個(gè)自由度，分別是X軸的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)、Z軸的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，其軸肩小環(huán)面與工件定位表面接觸，限制一個(gè)自由度，既Y軸的移

18、動(dòng)。最后削邊銷(xiāo)與叉腳配合限制Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件的完全定位4.2.2確定加緊方案，設(shè)計(jì)加緊裝置由于變速叉19孔處的軸向剛度較好，因此夾緊力沿19孔的軸線(xiàn)方向。針對(duì)大批量生產(chǎn)的加工工藝特點(diǎn)，此加緊裝置采用快換機(jī)構(gòu)。1） 確定導(dǎo)向方案，設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置為能迅速，、準(zhǔn)確的確定道具與夾具體的相對(duì)位置，銑床專(zhuān)用夾具都有對(duì)刀元件對(duì)刀塊。對(duì)刀塊與導(dǎo)向板連接，導(dǎo)向板用螺固定在夾具體上，本工序中采用直角對(duì)刀塊，具體尺寸參考課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。2） 確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具體的在機(jī)床上的安裝方式考慮夾具體的剛度、強(qiáng)度和工藝性要求，采用鑄造夾具體結(jié)構(gòu)。小結(jié)為期二星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，在這段時(shí)間里，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我了解了從事設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，進(jìn)一步鞏固了我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和鍛煉了我獨(dú)立思考問(wèn)題的能力。在這次課程設(shè)計(jì)進(jìn)行過(guò)程中，我有很深的體會(huì)和學(xué)習(xí)到很多東西。首先，我學(xué)會(huì)了查閱資料和獨(dú)立思考。我設(shè)計(jì)的題目是變速叉第四及第五速規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)，其中主要涉及夾具設(shè)計(jì)，由于平時(shí)所學(xué)知識(shí)有限，所以設(shè)計(jì)過(guò)程中必須查閱其他相關(guān)的書(shū)籍或資料。其次，我體會(huì)到了做任何事都要有耐心。一個(gè)星期時(shí)間說(shuō)長(zhǎng)也不長(zhǎng)，但每天都要重復(fù)查資料、計(jì)算、畫(huà)圖這些工作，久之久之也覺(jué)得非?？菰餆o(wú)味。特別是畫(huà)圖的時(shí)候，有時(shí)候一天就畫(huà)了那么一小部分，一條條的線(xiàn)讓人眼