撥叉專用夾具設(shè)計(jì)說明書

課程設(shè)計(jì)機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)撥叉鉆孔的專用夾具設(shè)計(jì)班級：學(xué)號：姓名：指導(dǎo)老師：機(jī)電及自動化學(xué)院2015年01月26日目錄TOC\o"1-3"\h\u7594前言 17658設(shè)計(jì)任務(wù) 2281321零件的工藝分析 31881.1設(shè)計(jì)題目 384631.2零件的使用要求基本分析 3209771.3零件的工序特點(diǎn) 3298022.定位方案選擇 4280482.1定位方案分析 483442.1.1定位方案a 4111412.1.2定位方案b 4246732.2定位方案確定 5153193.夾緊方案選擇 526953.1夾緊方案a 6198903.2夾緊方案b 6161783.3夾緊方案確定 680964夾具具體結(jié)構(gòu) 6280924.1定位元件 6191074.2夾緊機(jī)構(gòu) 7240424.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 7263874.3.1鉆模體機(jī)構(gòu) 7327184.3.2.鉆套的選擇 8249364.3.3鉆套高度的選擇 881724.3.4排屑間隙 9180085.定位誤差 9187785.1定位誤差分析 9186785.2定位誤差計(jì)算 9117526夾緊力計(jì)算 1068366.1切削力計(jì)算 10278036.2實(shí)際所需夾緊力計(jì)算 10113756.3夾緊力校核 1143597夾具精度分析與計(jì)算 12268698夾具總裝 1214907總結(jié) 1415524參考文獻(xiàn) 15PAGE14PAGE14前言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)（含機(jī)床夾具設(shè)計(jì)）和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。也是大學(xué)本科里的最后一次課程設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)為了使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，獨(dú)立的分析和解決工藝夾具問題。讓我們初步具備設(shè)計(jì)一個中等復(fù)雜程度零件的機(jī)械加工工藝所需的夾具設(shè)計(jì)的能力，也是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)及編寫技術(shù)文件等技能的一次實(shí)踐機(jī)會，形成規(guī)范解決問題的理念。設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜細(xì)致的工作，本次設(shè)計(jì)更主要是為了通過解決在設(shè)計(jì)過程中常遇到一些困難和問題，積累了一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，發(fā)揮自己的主觀能動性，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。當(dāng)然由于水平有限，說明書中難免出現(xiàn)一些錯誤和不妥指出，還希望老師不吝指出。設(shè)計(jì)任務(wù)本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)撥叉鉆孔的專用夾具的設(shè)計(jì)，目的是通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)會綜合運(yùn)用過去所學(xué)過的相關(guān)課程的知識，經(jīng)受一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合訓(xùn)練，熟悉專用夾具設(shè)計(jì)的原則、步驟和方法，具備夾具設(shè)計(jì)的基本能力。

設(shè)計(jì)要求：

設(shè)計(jì)課題:撥叉鉆孔的專用夾具設(shè)計(jì)

生產(chǎn)綱領(lǐng)：中批量生產(chǎn)

上交材料：

課程設(shè)計(jì)說明書

一份零件圖一張

3.工序卡

一張

4.夾具裝配圖

一張

5.非標(biāo)件零件圖兩份1零件的工藝分析1.1設(shè)計(jì)題目根據(jù)工序6（對Ф15的孔進(jìn)行鉆孔）設(shè)計(jì)一套專用夾具。1.2零件的使用要求基本分析本次設(shè)計(jì)的專用夾具相應(yīng)的零件是中批量生產(chǎn)的撥叉。撥叉是一個很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和表面的精度要求較高，上下表面、圓弧表面都有粗糙度要求，零件精度要求較高，加工精度要求較高。其中，Ф15孔與底面的垂直度和上下端面的平行度要求較高，有精度要求，因?yàn)槠涑叽缇?、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。1.3零件的工序特點(diǎn)加工該工序使用的是鉆床Z535，加工工序6前，工件已經(jīng)加工了上下端面、前后端面、左右端面，即零件各面均可用于直接定位。如圖1.1所示：圖1.1撥叉零件圖2.定位方案選擇在夾具設(shè)計(jì)中，工件在夾具中定位的主要工作內(nèi)容包括：根據(jù)工件的表面結(jié)構(gòu)特征和工序要求，確定工件需要限定的自由度；確定定位方式，即確定工作上的定位表面及其與之相對應(yīng)的定位元件；分析工件各表面定位方式組合后限定自由度的情況，對欠定位的進(jìn)行定位方案修改，對不必要的過程定位自由度采取消除措施。擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強(qiáng)度，提高加工精度。根據(jù)工序6特點(diǎn)，鉆Ф15的通孔，限制6個自由度。2.1定位方案分析2.1.1定位方案a使用下底面限制3個自由度，再用V形塊和擋板限制另外的3個自由度。下底面限制了Z軸的移動、繞X軸的轉(zhuǎn)動和繞Y軸的轉(zhuǎn)動，V形塊和側(cè)面擋板限了制X軸的移動、Y軸的移動和Z軸的轉(zhuǎn)動。剛好限制的6個自由度沒有出現(xiàn)過定位或者欠定位。分析可知，該定位方案滿足要求。2.1.2定位方案b使用一面一銷和V形塊進(jìn)行定位，下底面限制了Z軸的移動、繞X軸的轉(zhuǎn)動和繞Y軸的轉(zhuǎn)動，定位銷限制了繞Z軸的轉(zhuǎn)動，V形塊限制X軸的移動、Y軸的移動。也是剛好限制了6個自由度沒出現(xiàn)過定位和欠定位。分析可知，該定位方案滿足要求。2.2定位方案確定工序6為鉆15的孔，使用方案b的短定位銷不僅零件不好拆卸，而且設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，會增大定位誤差，很難保證左右端面與孔中心線的對稱要求，而方案a既簡單又容易拆卸，也能使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，減小定位誤差，故方案a更合理。3.夾緊方案選擇在夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時，一般根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)、尺寸、生產(chǎn)類型和工序內(nèi)容等選擇合適的夾緊機(jī)構(gòu)，并盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)的零部件，使夾具的制造周期短、成本低。夾緊力源通常根據(jù)批量生產(chǎn)類型確定，由于裝配支撐塊生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，且工件尺寸較小，切削力不大，所以夾緊力源可采用手動的夾緊裝置。在確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)的同時，要確定相應(yīng)的夾緊機(jī)構(gòu)。確定夾緊機(jī)構(gòu)要注意以下幾方面的問題：①安全性夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和夾緊力，以防止以外傷及夾具操作人員。②手動夾具夾緊機(jī)構(gòu)的操作力不應(yīng)過大，以減輕操作人員的勞動強(qiáng)度。③夾緊機(jī)構(gòu)的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。④手動夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)操作靈活、方便。（1）.夾緊力的方向：夾緊力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，防止工件在夾緊力的作用下產(chǎn)生變形。1).作用方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基準(zhǔn)，以保證加工精度；2).作用方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減少工件的夾緊變形；3).作用方向應(yīng)盡量與工件的切削力、重力等的作用方向一致，以減小夾緊力；綜合上述，選擇夾緊力的作用點(diǎn)在Φ27孔的左端面。（2）.夾緊力的作用點(diǎn)：夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選擇在定位元件支承點(diǎn)的作用范圍內(nèi)，以及工作剛度高的位置。確保工件定位準(zhǔn)確、不變形。夾緊力的作用點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則1).應(yīng)落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承平面內(nèi)，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形；2).應(yīng)落在工件剛性較好的部位上；3).應(yīng)盡可能靠近加工面，以提高工件加工部位的剛度和抗振性。3.1夾緊方案a使用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)對撥叉的左端面進(jìn)行夾緊。螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對工件的夾緊，采用標(biāo)準(zhǔn)的夾緊螺釘，螺旋升角很小，自鎖性能好，壓板又是標(biāo)準(zhǔn)件有利于實(shí)現(xiàn)夾緊工件，減少夾具的減少制造周期。能夠達(dá)到對工件的夾緊要求。3.2夾緊方案b使用單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)對撥叉的前端面進(jìn)行夾緊。單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)采用螺紋自鎖原理實(shí)現(xiàn)對工件的夾緊，能夠達(dá)到對工件的夾緊要求。3.3夾緊方案確定比較方案a和方案b，使用方案b缺點(diǎn)：夾緊動作慢、工件裝卸費(fèi)時，且機(jī)構(gòu)相對復(fù)雜，對于定位比較麻煩，而方案a不僅操作簡單，機(jī)構(gòu)也更加簡單，零件的拆卸快，誤差小，所以選擇方案a更加合理。如圖3.1所示：圖3.1夾緊機(jī)構(gòu)示意圖壓緊機(jī)構(gòu)由壓板和自鎖螺栓組成，既能實(shí)現(xiàn)自鎖又能有較大的夾緊力，便于拆卸和裝夾。4夾具具體結(jié)構(gòu)4.1定位元件工件以平面定位的定位元件有底板、側(cè)面擋板、和V形塊。其中V形塊可自動對心。底板與工件配合要求地面平面度要好和與下底面的平行度和粗糙度要求高，側(cè)面擋板限制其繞Z軸轉(zhuǎn)動也是與工件接觸要有一定的粗糙度要求。4.2夾緊機(jī)構(gòu)單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)：采用方案a進(jìn)行夾緊如圖4.1所示：圖4.1單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)圖由螺釘和壓板組成，自鎖性好，承受的壓力大。4.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)4.3.1鉆模體機(jī)構(gòu)用來裝配鉆套和與夾具體的配合，鉆模體與鉆套的配合是鉆模體下底面與夾具體基體配合所以平面度要求比較高，上表面又要與孔保持垂直度要求一般保持在Ф0.02左右，對于撥叉零件去Ф0.02保證其精度，鉆模體與底板的配合連接靠螺栓鎖緊和定位銷定位保證其上平面與底板平行。如圖4.2所示：圖4.2鉆模體示意圖用于與鉆套的配合，有特定的公差配合保證其加工精度。4.3.2.鉆套的選擇鉆床夾具的導(dǎo)向元件為固定鉆套,它的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置,并在加工中對鉆頭等加工刀具進(jìn)行引導(dǎo),保證被加工孔的位置精度和防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。固定鉆套適用范圍：1中批量生產(chǎn)用的鉆模應(yīng)采用外徑直接壓入鉆模的固定鉆套。2對于下列情況應(yīng)采用帶肩固定鉆套（1）利用鉆套端面左基面（2）鉆模板較薄（3）要防止細(xì)碎切屑進(jìn)入孔內(nèi)可換鉆套的適用范圍：1鉆套磨損后更換方便，適用大批量生產(chǎn)2適用在鉆套外徑很大，以致不容易壓入鉆?；蛞蜚@模壁較薄壓入鉆套容易產(chǎn)生變形時采用。對于本次夾具設(shè)計(jì)是屬于中批量生產(chǎn)，且鉆套的外徑才Ф22mm，適用固定鉆套，鉆套選擇外徑Ф22mm，內(nèi)徑Ф14mm，高度16mm,帶肩的固定鉆套，與鉆模體采用配合。如圖4.3所示：圖4.3鉆套示意圖4.3.3鉆套高度的選擇鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關(guān)。鉆套高度H越大,刀具的導(dǎo)向性越好，但刀具與鉆套的摩擦越大,一般取H=(1～2.5)D，孔徑小、精度要求高時，H取較大值，所以H=(1×23～2.5×25)mm=(23～62.5)mm。查文獻(xiàn)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-181可取固定鉆套的高度H=16mm。4.3.4排屑間隙排屑間隙h值應(yīng)適當(dāng)選取，h值太小時，切屑難以自由排出，使加工表面被損壞；h值太大時，會降低鉆套對鉆頭的導(dǎo)向作用，影響加工精度。加工鑄鐵時，h=(0.3～0.4)D即h=(0.3～0.4)D=（0.3×23～0.4×25）mm=（6.9～10）mm。查文獻(xiàn)【2】《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-181，可取排屑間隙h=10mm。5.定位誤差定位誤差包括兩個部分，一是由于工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的定位基準(zhǔn)變動量，稱為基準(zhǔn)不重合誤差；二是由于工件上的定位基準(zhǔn)和定位元件上的定位工作表面的制造不準(zhǔn)確（包括配合間隙）而引起的定位基準(zhǔn)位置的變動量，稱為基準(zhǔn)位移誤差。5.1定位誤差分析由于該夾具使用下底面作為基準(zhǔn)限制3個自由度、V形塊右限制2個自由度、側(cè)面擋板限制一個自由度，從而完全定位，所以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，即該定位方式下，各定位基準(zhǔn)的基準(zhǔn)不重合誤差為零，所以主要計(jì)算基準(zhǔn)的位移誤差。5.2定位誤差計(jì)算一般情況下，定位誤差應(yīng)滿足：△dw≤(1/3~1/5)該工序6是鉆15孔，主要是V形塊定位的誤差計(jì)算。根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]第8頁，表1-6可知：定位誤差計(jì)算公式（90度V形塊）：=0.00923mm=0.00273mm=0.015mm經(jīng)分析可知其誤差都小于0.1。即：該定位方案所以滿足要求。6夾緊力計(jì)算6.1切削力計(jì)算鉆15孔時選用：鉆床Z535，刀具用高速鋼。由參考文獻(xiàn)[2]第34頁公式（2-1）可知:切削力公式為：其中：，灰鐵硬度取190HBW即：6.2實(shí)際所需夾緊力計(jì)算根據(jù)參考資料[1]第299頁，表6.22可知：式中，根據(jù)參考資料[4]第478頁表3-19，取總的安全系數(shù)K可按下式?jīng)Q定：式中：——基本安全系數(shù)，一般取1.0；——加工狀態(tài)系數(shù)，粗加工取1.2，精加工取1.0；——刀具鈍化系數(shù)，一般取1.0-1.9；可參考參考資料[4]表3-20選?。弧邢魈攸c(diǎn)系數(shù)，連續(xù)取1.0，斷續(xù)取1.2；——夾緊動力穩(wěn)定性系數(shù)，手動夾緊取1.3，機(jī)動夾緊取1.0；——手動加緊手柄位置系數(shù)，若手柄位置操作方便，手柄偏轉(zhuǎn)角度范圍小，取1.0；若手柄位置操作不方便，手柄偏轉(zhuǎn)角度范圍大，取1.2?！獌H在有力矩企圖使工件回轉(zhuǎn)時，才應(yīng)考慮支撐面接觸情況系數(shù)。K的值約為：所以：由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力適中，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。6.3夾緊力校核 根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]第488頁表3-26可得：帶手柄螺釘M16可用夾緊力為：Q=7900N由Q>可知，該單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)滿足夾緊要求，即該機(jī)構(gòu)工作是可靠的。7夾具精度分析與計(jì)算為保證夾具設(shè)計(jì)的正確性，首先要在設(shè)計(jì)圖樣上對夾具的精度進(jìn)行分析。用夾具裝夾工件進(jìn)行加工時，其工序誤差可用誤差不等式：式中：△D———定位誤差，mm；△A———安裝誤差，mm；△T———調(diào)整誤差，mm；δK———工件工序尺寸公差，mm定位誤差（設(shè)計(jì)定位元件已計(jì)算）安裝誤差定位心軸與夾具底面的垂直度公差為0.01mm，即安裝誤差調(diào)整誤差鉆套與鉆模體之間的尺寸公差為0.024mm，即調(diào)整誤差。（）因而該夾具能保證Ф15的基本尺寸公差和位置度0.15mm的加工要求。8夾具總裝專用夾具包含了：（1）夾具體（2）夾緊機(jī)構(gòu)（3)撥叉(4)M5螺栓(5)定位銷(6)鉆模體(7)鉆套(8)V形塊(9)沉頭螺釘(10）圓柱螺釘組成；由V形塊、底面和擋板進(jìn)行定位，V形塊利用螺栓與夾具體連接鎖緊，可自動對心。鉆模板利用2根定位銷進(jìn)行定位，再利用一對螺釘鎖緊連接，可拆卸，定位好，鉆套采用固定鉆套與鉆模版直接固定保證其垂直度，夾緊機(jī)構(gòu)采用手動式螺栓鎖緊，便于拆卸和裝夾。對于夾具體與鉆床T形臺的連接采用一對螺栓鎖緊。操作時只需擰松夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝夾，拆卸也是靠夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行松開。從而取出工件。如圖8.1所示：圖8.1總裝示意圖夾具裝配圖標(biāo)注尺寸、配合及技術(shù)要求確定定位元件間的尺寸，兩定位銷距離72mm。根據(jù)加工孔的加工要求，位置度公差為零件相應(yīng)尺寸0.1的公差值的1/3。鉆套中心線與夾具底面的垂直度公差為Ф0.02mm。定位銷軸線與底面的垂直度公差為Ф0.02mm。定位平面與夾具體地面平行度公差為0.01mm。標(biāo)注關(guān)鍵件的配合尺寸如圖，，。總