撥叉夾具課程設計

1、燕山大學課程設計說明書題目“ 撥叉”機械加工工藝規(guī)程及“銑叉口兩端面”夾具設計學院（系）：年級專業(yè)： 學 號二 學生：指導教師：教師職稱：燕山大學課程設計（論文）任務書院（系）：基層教學單位：機械系學號學生專業(yè)（班級）設計題目“撥叉”機械加工工藝規(guī)程及“銃叉口兩端面 ”夾具設計設 計 技 術 參 數(shù)1. 年生產(chǎn)綱領：大批量生產(chǎn)2. 加工要求：見零件圖設 計 要 求1. 工藝規(guī)程必須保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)率要求，合理可行。2. 夾具設計要保證加工精度，并定位合理、夾緊可靠、操作簡便； 盡量采用機動夾緊、多件夾緊等。3. 設計圖紙及說明書符合規(guī)。工 作 量零件圖1（ A3/A4）毛坯圖1（ A3/A4

2、）夾具結(jié)構(gòu)裝配圖1（ A1/A0）機械加工工藝過程卡片及工序卡片1 套課程設計說明書1份（不少于5千字）工 作 計 劃第1周抄畫零件圖，完成機械加工工藝規(guī)程設計及毛坯圖。 第2周 進行夾具設計及計算，完成結(jié)構(gòu)草圖。第3周 完成夾具裝配圖，編寫課程設計說明書，答辯。參 考 資 料機/ 機/ 機丿 機丿 機/戒制造工藝學課程設計指導書 械制造工藝手冊床夾具設計圖冊床夾具設計手冊戒零件設計手冊指導教師簽字基層教學單位主任簽字說明：此表一式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各一份。年月日第1章零件的分析 11.1零件的功用及結(jié)構(gòu)分析 11.2零件的工藝分析1第2章?lián)懿媪慵C械加工工藝規(guī)程設計12

3、.1毛坯的選擇.12.2基準的選擇 .12.3工藝路線的擬定.22.3.1表面加工方法及加工方案的確定.22.3.2加工順序的確定.32.4加工余量、工序尺寸及其公差的確定 .42.5切削用量及工時定額的確定5第3章銑叉口兩端面工序夾具設計 .63.1 任務的提出 .63.2 定位方案及定位裝置的設計計算 .73.2.1 定位方案的確定 .73.2.2定位誤差的分析計算 .73.3 夾緊方案及裝置的設計計算 .73.3.1 夾緊方案的確定 .73.3.2夾緊力大小的分析計算 .83.3.3夾具操作及維護簡要說明 .8 第 4 章 小結(jié) .8參考文獻 .10 附錄I機械加工工藝過程卡片 .11附

4、錄U 機械加工工序卡片 .12夾具課程設計說明書一、零件的分析1.1 零件的功用 機械中的撥叉，一般分為撥叉爪子，撥叉軸和撥叉手柄座。主要是撥動 滑移齒輪，改變其在齒輪軸上的位置，可以上下移動或左右移動，從而實現(xiàn) 不同的速度?；騽t是機械產(chǎn)品中離合器的控制，比如端面結(jié)合齒的結(jié)構(gòu)，外 齒的結(jié)構(gòu)，都需要用撥叉控制其一部分來實現(xiàn)結(jié)合與分離。還有一種是機械 產(chǎn)品中電器的控制也是需要撥叉來實現(xiàn)開關的閉合與斷開，一般是電器盒中 兩邊各一個碰卡開關，撥叉左右或上下?lián)軇樱?從而實現(xiàn)機床不同方向的運轉(zhuǎn)。1.2 零件的工藝分析撥叉有一組加工表面，它們之間有一定的位置要求。1.2.1以28mm孔為中心的加工表面。這一

5、組加工表面包括：28mm孔兩端面，叉口及叉口兩端面， M16螺 紋孔。這些加工表面之間有著一定的位置要求： 28mm孔軸線與叉口端面的垂直度誤差為 0.05/100。28mm孔軸線與兩端面的垂直度誤差為 0.05/100。由以上分析可知，28mm孔為設計基準，要加工28mm孔要先加工 孔的兩個端面再加工孔，然后以孔為基準加工其他待加工面，并保證它們之 間的位置精度要求。二、零件機械加工工藝規(guī)程設計2.1 毛坯的選擇零件材料為QT400-18，根據(jù)選擇毛坯應考慮的因素，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，而鑄造生 產(chǎn)成本低，設備簡單，故本零件毛坯采用鑄造方法

6、。2.2基準的選擇基準選擇是工藝規(guī)劃設計中的重要工作之一，基準選擇的正確與合理， 可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，否則，不但使加工工藝過程中 的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無常進行。2.2.1 粗基準的選擇粗基準選擇應為后續(xù)加工提供精基準，由于該零件毛坯沒有鑄孔，根據(jù)有關粗基準的選擇原則，現(xiàn)選取44外圓為粗基準先加工兩端面，然后以端 面為基準再加工28孔。最后以28孔軸線為基準加工其他待加工面。2.2.2 精基準的選擇 主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進 行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。2.3 工藝路線的擬定擬定工藝路線

7、的容除選擇定位基準外， 還要選擇各加工表面的加工方法， 安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮 使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，成 批生產(chǎn)還應考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考 慮加工的經(jīng)濟性，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。2.3.1 工藝路線方案一I .粗銑28mm孔端面；II .精銑28mm孔端面；川.鉆，擴，粗鉸，精鉸28mmmm孔至圖樣尺寸；IV .粗銑叉口兩端面；V.精銑叉口兩端面；W .粗銑叉口；%鉆M16底孔14mm；Vffl .;.攻螺紋 M16mm ；IX.去銳邊，毛刺；X .終檢入庫。2.3.2工藝

8、路線方案二I .粗銑28mm孔端面；II .精銑28mm孔端面;川.鉆28mm孔（不到尺寸）;IV .半精鏜28mm孔（不到尺寸）;V .精鏜28mm孔W .粗銑叉口；VD .粗銑叉口兩端面；Vffl .精銑叉口兩端面；IX .鉆M16mm螺紋底孔；X .攻螺紋M16mm;幻.去銳邊，毛刺；劉.終檢，入庫。2.3.3 工藝方案的比較與分析方案一中的工序川雖然代替了方案二中的工序M、V、V,減少了裝夾次 數(shù)，但是在一道工序中要完成這么多工作， 除了選用專門設計的組合機床 （但 在成批生產(chǎn)時,在能保證加工精度的情況下,應盡量不選用專用組合機床） 外,只能選用轉(zhuǎn)塔車床,利用轉(zhuǎn)塔頭進行加工。而轉(zhuǎn)塔車床

9、目前大多適用于 粗加工，用來在此處加工28mm孔是不合適的，因此決定降方案二中的工 序M、V、V移入方案一，改為兩道工序加工。 綜上所述，零件的最后加工路線如下：2.3.4 工藝方案的確定I .粗銑28mm孔端面；I .鉆、擴28mm孔；川.粗銑叉口；V .粗銑叉口端面；V.鉆M16mm螺紋孔；.攻螺紋M16mm ;VD .精銑28mm孔端面；Vffl .精銑叉口端面；IX .精鏜28mm孔；X .去銳邊、毛刺；幻.終檢。2.4 毛坯尺寸及其加工余量的確定撥叉零件材料為QT400-18，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用精鑄生產(chǎn)。由于孔均有精度要求，不鑄出。故僅確定四個端面和叉口的相關尺寸。 查表確定加

10、工余量：砂型鑄造，材料為球墨鑄鐵，機器造型，公差等級為CT812,取CT10,加工余量等級EG取G.切削余量：查表，基本尺寸小于 100mm，加工余量為1.4mm；基本尺寸小于63mm，加工余量為0.7mm。鑄件公差等級：查表，基本尺寸小于 100mm，取2.5mm；基本尺寸小于63mm，取2.5mm。24128mm圓柱兩端面毛坯尺寸及加工余量計算根據(jù)工序要求，28mm圓柱兩端面經(jīng)過兩道工序， 先粗銑28mm圓柱 端面，再精銑28mm圓柱端面，各步余量如下：粗銑：由機械加工工藝手冊第一卷表 3.2-23，其余量值規(guī)定，對于端面(< 50mm為1.02.0mm,現(xiàn)取1.8mm。表3.2-2

11、7粗銑平面的厚度偏差 (< 30mm 為一0.250.39mm,現(xiàn)取一0.30mm。精銑：由加工工藝手冊表 3.2-25，其余量規(guī)定值為 0.7mm故鑄造毛坯的基本尺寸為 44 + 2.5+ 2.5 = 49mm。又根據(jù)前面鑄件尺寸 公差標準值，取尺寸公差為 2.8m m。故：毛坯的名義尺寸：43+ 2.5+ 2.5 = 49mm;毛坯的最小尺寸：49 0.3= 48.7mm；毛坯的最大尺寸：49+ 0.3= 49.3mm；粗銑端面后的最大尺寸：44+ 0.7= 44.7mm;粗銑端面后的最小尺寸：44.7 0.30 = 44.4mm；精銑端面后的最大尺寸：44+0= 44mm；精銑端面

12、后的最小尺寸：44 0.1 = 43.9mm。2.5確定各工序切削用量及基本工時2.5.1粗銑叉口兩端面1.加工條件：工件材料：QT400-18,精鑄加工要求：粗銑叉口兩端面 機床：X63臥式銑床v=0.45m/s 即 27m/min刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，dw 80mm ,齒數(shù)z=18。則ns1000vdw1000 2780= 107 (r/min )1000m fzznw 0.08 18 100144(mm/ min)現(xiàn)采用X63臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書，取nw 100r/min，故實際切削速度為80 100100025.12( n/mi n)當nw 100r / min時，工作臺

13、的每分鐘進給量fm應為查機床說明書，剛好有fm 150mm/ min，故直接選用該值。切削深度 單邊余量Z=1.8mm，可一次切除。切削工時：由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必銑過整個工件，利用作圖 法，可得出銑刀的行程丨h(huán) l2 41mm，則機動工時為tml空 0.27(mi n) fm1502.5.2精銑叉口端面v=0.45m/s 即 27m/min刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，dw 80mm ,齒數(shù)z=18。則ns 皿 =107( r/min) dw80現(xiàn)采用X63臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書，取nw 100r / min，故實際切削速度為025.12(n/min)1000vd wnw1000

14、當nw 100r / min時，工作臺的每分鐘進給量fm應為m fzzrw 0.02 18 100 36(mm/mi n)查機床說明書，剛好有fm 40mm/min，故直接選用該值。切削深度切削工時:單邊余量Z=1.8mm，可一次切除。利用作圖法，可得出銑刀的行程 l l1 l2 45mm，則機動工時為12451.125(mi n)40三、工序夾具設計由于生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保 證加工質(zhì)量，故需設計專用夾具。3.1任務的提出定位方案的確定設計加工叉口兩端面的專用夾具。3.1.1工序要求本次設計選擇工序 :粗銑叉口兩端面，工件以28mm孔及端面為定位基準，一面

15、加芯軸和一個支撐釘實現(xiàn)完全定位，由機械夾緊裝置直接夾緊 工件，工件的定位基面為28mm孔表面及端面。3.2定位方案及定位裝置的設計計算3.2.1定位方案的確定d 彳 d A A為了加工叉口兩端面，應限制的自由度有x、y、z、x、y > z。為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設計的定位方案如附圖 A1圖紙一一夾具裝配圖所 示，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。在該定位方案中，28mm孔端面被夾具體上的一塊支撐板頂住，限制三個自由度z、y、嘆，28mm孔插入芯軸，限制了 Z、y，支撐釘和芯軸配合限制了 x3.2.2定位誤差分析定位誤差是指由于定位不準確引起的某一工序的尺寸或位置精度要求

16、方 面的加工誤差。對于夾具設計中采用的定位方案，只要可能產(chǎn)生的定位誤差 小于工件相應尺寸或位置公差的1/3,或滿足+w T即可認為定位方案符合加工要求。對于本次設計的夾具，需要保證的尺寸要求：零件中28mm孔軸線與端面的垂直度誤差為0.5°。此項技術要求主要應由夾具底面和直立支撐板的 垂直度保證。已知夾具底面和直立支撐板的垂直度誤差為0.01/100即0.1°，當零件安裝在夾具中時，零件的最大垂直度誤差為0.1°。所以夾具的精度能夠滿足零件的精度要求。對于工序要求，定位基準與工序基準同為28mm孔中心線，故基準不重合誤差為0?；鶞饰恢谜`差則取決于孔直徑尺寸公差以及

17、圓度誤差，由于孔的表面精度都達到Ra1.6mm,經(jīng)過精鉸，故基準位置誤差也可以忽略，只要 芯軸的標準尺寸以及相對位置關系得到保證，定位誤差也是很小的。綜上所述，該定位方案是符合加工要求的。3.3夾緊方案的確定331夾緊裝置的設計夾緊力方向原則：（1）夾緊力的作用方向不應破壞工件的既定位置;（2）夾緊力的作用方向應使所需夾緊力盡可能小;（3）夾緊力的作用方向應使工件的夾緊變形最小。夾緊作用點原則：（1）夾緊里的作用點應正對夾具定位支撐元件或位于支撐元件所形成的 穩(wěn)定受力區(qū)域，以免工件產(chǎn)生位移和偏轉(zhuǎn)；（2） 夾緊力的作用點應正對工件剛性較好的部位上，以使夾緊變形盡可 能少，有時可采用增大工件受力面

18、積或合理分布夾緊點位置等措施來實現(xiàn)；（3） 夾緊力的作用點應盡可能靠近工件的加工表面，以保證夾緊力的穩(wěn) 定性和可靠性，減少工件的夾緊力，防止加工過程中可能產(chǎn)生振動。根據(jù)以上要求，考慮加工零件的特點及定位方式，確定夾緊方式本設計方案選用的是定心夾緊機構(gòu)，夾緊方向在垂直水平面方向，通過 機械手柄的轉(zhuǎn)動，帶動壓板做小角度轉(zhuǎn)動，進而使平頭螺栓向左運動，由于 雙螺母結(jié)構(gòu)的鎖緊作用，使脹塊也向左運動，通過與楔形錐軸的相互作用使 脹塊向外膨脹，實現(xiàn)夾緊，具體夾緊裝置的布置見A1圖紙。這種夾緊方式和 夾緊裝置簡單實用，且對于大批量生產(chǎn)能較快裝夾工件，勞動強度較小，成 本低，簡單可靠。3.3.2切削力及夾緊力的

19、計算3.3.2.1切削力的計算刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，d=80mm, z=18Cx y uF（見切削手冊表3.28)F3pfzyaeFZd0FnWF其中 CF650, ap 1.8mm， xF 1.0， fz 0.08， yF 0.72 , ae 40mm， uF 0.86do 80mm , qF 0.86 , z=18所以650 1.8 0.080'72 400'86 18800.861883(N)當用兩把銑刀時，F(xiàn)實=2F =3766( N)水平分力：Fh 1.1F實=4143 ( 2在計算切削力的時候，必須把安全系數(shù)考慮在。安全系數(shù)KK1K2K3K4其中：K1為基本安

20、全系數(shù)1.5；K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1；K3為刀具鈍化系數(shù)1.1；K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。所以 F' KFh 1.5 1.1 1.1 1.1 1.1 4143 8270( N)3.3.2.2夾緊力的確定運用定心夾緊機構(gòu)，楔角a=10°,則擴力比i 3.42。為克服水平切削力，十幾夾緊力N應為N(f1 f2) KFh所以 Nf1 f2其中f1及f2為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，f1f2 0.25。則8270N16540( N)0.5杠桿的傳力比為2.2。脹塊的擴力比為3.42凸輪的推力為2000N。所以該機構(gòu)的夾緊力為N夾=2000 2.2 3.42 2=30096 (N

21、)此時N夾已大于所需的16540N的夾緊力，故本夾具可安全工作3.3.3夾具的操作及維護安裝工件時，應先將機械手柄扳起， 然后將工件的28mm孔的端面緊靠在直立支撐板上，轉(zhuǎn)動機械手柄，脹塊會膨脹從而將工件夾緊，由于是定 心夾緊機構(gòu)所以會自動定心。此機構(gòu)操作方便，簡單易懂，裝夾方便，效率 極高。夾具在使用中，應注意檢查鉆套的磨損情況，如果磨損后不能精確保證加工精度， 則需要更換鉆套。本夾具定位面板是受力部件，夾緊時檢查其是否發(fā)生受力變形，如有 變形，應及時設法修正，才能保證加工精度。為使其變形減小，需要嚴格控制螺桿的夾 緊力。四、小結(jié)本次課程設計持續(xù)時間很長，在進行到一半的時候， 全體去一汽實習了。 在課程設計過程中碰到的許多問題都不是很明白，書上的一些圖例工作原理 也不是很了解，這次實習恰到好處的解決了這個問題。在一汽的車間里見到 了各種各樣的機床，還有各種各樣的夾具，使我們更加充分的把書本上的知 識聯(lián)系到實際當中來。實習回來后還有一周的時間來進行剩余的課程設計， 這幾天當中明顯感覺要比剛開始的時候腦子里有東西。同時本次課程設計是在進行畢業(yè)設計之