拖拉機Ⅱ-Ⅲ檔倒擋撥叉-銑叉口7mm的外端面夾具-銑叉腳兩端面的夾具

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摘要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 銑寬7撥叉腳的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 Abstract the design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge. Fork milling Jixi 7 wide fork of fixture design is including machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design a rough structure, and choose the good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of the process step size calculation, is the key to decide the process equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, a guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error analysis, fixture structure rationality and deficiency, and later in the design of improved. Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error. 目 錄 序言…………………………………………………………………1 第一章 零件分析 ……………………………………………2 1.1 零件作用 ………………………………………………2 1.2零件的工藝分析 …………………………………………2 第二章 工藝規(guī)程設計…………………………………………3 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………3 2.2基面的選擇傳 ……………………………………………4 2.3制定工藝路線 ……………………………………………5 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………6 2.5確定切削用量及基本工時 ………………………………7 第三章 夾具設計 ……………………………………………14 3.1銑叉腳兩端面的夾具設計 ………………………………18 3.1.1問題的提出 ……………………………………………18 3.1.2定位基準的選擇 ………………………………………18 3.1.3切削力及夾緊力計算 …………………………………18 3.1.4定位誤差分析 …………………………………………20 3.1.5定向鍵和對刀裝置設計 ………………………………21 3.1.6夾具設計及操作簡要說明 ……………………………22 總 結………………………………………………………………25 致 謝………………………………………………………………26 參考文獻 …………………………………………………………27 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 撥叉鉆Ф5孔及銑寬7撥叉腳的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 第一章 零件的分析 1.1 零件的作用 變速器換擋叉的作用就是撥動同步器的齒環(huán)，以達到各檔位的分離和結合，實現換擋。 1.2 零件的工藝分析 從撥叉的零件圖上可以看出，它有兩組加工表面，這兩組加工面之間也有一定的位置要求，現將這兩組加工面分述如下： 1. 以Φ15H8mm孔為中心的加工面 這一組加工面包括：Φ15H8孔的右端面，Φ15H8mm孔以及對其倒角。 2. 叉口處的加工面 這一組加工面包括：銑叉口的兩端面，銑叉口內側面，其中兩端面和Φ15H8孔有垂直度要求，這就要求我們要以Φ15H8內孔定位加工這兩端面，以保證端面和Φ15H8孔的垂直度。 第二章 工藝規(guī)程設計 2.1確定毛坯的制造形式 零件材料為35，零件在工作過程中經常受到沖擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用鍛造，鍛造精度為2級，能保證鍛件的尺寸要求，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。 撥叉零件材料為 35，硬度選用180HBS，毛坯重約1Kg。生產類型為成批生產，采用鍛造， 2級精度組。 根據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，對毛坯初步設計如下： 1. Φ15H8的右端面 Φ15H8的右端面的粗糙度為12.5,進行一次粗銑即可滿足要求，查《機械工藝學及夾具設計指導》表2-12，知Z=2.5mm 2. Φ15H8mm的孔 因為孔僅有15mm，因此在鑄造時不容易鑄造出，因此在毛坯的設計時，不宜設計底孔。因此毛坯采用實心鑄造。以確保毛坯的成功率。 2. 叉口兩側面 該叉口兩側面粗糙度都是6.3，進行一次粗銑即可滿足光潔度要求。根據資料可知，選取加工余量等級為G，選取尺寸公差等級為9級。 所以根據相關資料和經驗可知，毛坯的叉口厚度定為2.0mm，符合要求。 3. 叉口內圓面 叉口內圓面的圓弧半徑為R28.5mm，光潔度要求沒有，直接鑄造出來，查資料知，砂型鑄造機械翻砂造型的尺寸公差等級為8~10級， 4.叉口的內側面 叉口的內側面，粗造度為12.5，進行一次粗銑即可滿足要求，查《機械工藝學及夾具設計指導》表3-3知Z=3.5mm 5.寬13的槽 因其寬度只有13，粗糙度為12.5，所以直接鑄造成實心 其它表面均為不加工表面，而且鍛造出的毛坯表面就能滿足它們的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 根據上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了，毛坯的具體形狀和尺寸見圖.2 “撥叉”零件毛坯簡圖。 2.2 基面的選擇的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。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，使生產無法進行。 粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關重要。從零件圖上可以看出，撥叉較不規(guī)則，所以粗基準不太容易選擇。為了保證?15H8mm孔的位置精度的要求，選擇叉口內圓面和Ф15H8的左端面作為粗基準，以保證孔的軸心線與叉口的X、Y方向的位置要求以及Φ15H8mm孔軸心線的垂直度，依照粗基準的選擇原則 （即當零件有不加工表面時，應該以這些不加工表面作為粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做為粗基準）來選取。 工件被放在支撐板上，限制三個自由度；工件的大叉口內表面緊靠在一個削邊銷的外圓柱面上，限制兩個自由度；1230面與一個圓柱銷配合，限制一個自由度，實現完全定位。 對于精基準而言，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 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量降下來。 方案一 工序1：鍛造。 工序2：調質處理 工序3：銑Φ15H8右端面 工序4：鉆，擴，鉸Φ15H8孔，倒角 工序5：銑寬13的槽 工序6：鉆、鉸Φ5H14孔 工序7：銑叉口的寬7的兩端面 工序8：銑叉口寬50H12的面 工序9：去毛刺 工序10：質檢、入庫 方案二 工序1：鍛造。 工序2：調質處理 工序3：銑Φ15H8右端面 工序4：銑叉口的寬7的兩端面 工序5：鉆，擴，鉸Φ15H8孔，倒角 工序6：銑寬13的槽 工序7：鉆、鉸Φ5H14孔 工序8：銑叉口寬50H12的面 工序9：去毛刺 工序10：質檢、入庫 對方案一和方案二進行比較，可知方案二將Φ15H8孔的加工放在銑叉口的兩端面后面，由零件圖我們知道，Φ15H8孔和銑叉口的兩端面有垂直度要求，為了保證他們之間的垂直度要求，應將Φ15H8孔的加工放到前面，這樣不但可以保證他們之間的垂直度要求，而且為后面工序的加工，提供了定位基準，節(jié)省了時間，進而提高了效率，所以我們選擇方案一。 具體的加工路線如下 工序1：鍛造。 工序2：調質處理 工序3：銑Φ15H8右端面 工序4：鉆，擴，鉸Φ15H8孔，倒角 工序5：銑寬13的槽 工序6：鉆、鉸Φ5H14孔 工序7：銑叉口的寬7的兩端面 工序8：銑叉口寬50H12的面 工序9：去毛刺 工序10：質檢、入庫 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 根據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： 1. Φ15H8的右端面 Φ15H8的右端面的粗糙度為12.5,進行一次粗銑即可滿足要求，查《機械工藝學及夾具設計指導》表2-12，知Z=2.5mm 2. Φ?15H8mm的孔 因為孔僅有15mm，因此在鑄造時不容易鑄造出，因此在毛坯的設計時，不宜設計底孔。因此毛坯采用實心鑄造。以確保毛坯的成功率。 2. 叉口兩側面 該叉口兩側面粗糙度都是6.3，進行一次粗銑即可滿足光潔度要求。根據資料可知，選取加工余量等級為G，選取尺寸公差等級為9級。 所以根據相關資料和經驗可知，毛坯的叉口厚度定為2.0mm，符合要求。 3. 叉口內圓面 叉口內圓面的圓弧半徑為R28.5mm，光潔度要求沒有，直接鑄造出來，查資料知，砂型鑄造機械翻砂造型的尺寸公差等級為8~10級， 4.叉口的內側面 叉口的內側面，粗造度為12.5，進行一次粗銑即可滿足要求，查《機械工藝學及夾具設計指導》表3-3知Z=3.5mm 5.寬13的槽 因其寬度只有13，粗糙度為12.5，所以直接鑄造成實心 其它表面均為不加工表面，而且鍛造出的毛坯表面就能滿足它們的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 2.5 確定切削用量及基本工時 工序1：鍛造。 工序2：調質處理 工序3：銑Φ15H8右端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?75 當＝275r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序4：鉆，擴，鉸Φ15H8孔，倒角 工步一鉆孔至φ12 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ12孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：擴孔 利用鉆頭將孔擴大至，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 根據機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按車床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步三：鉸孔 根據參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工步四：倒角 工序5：銑寬13的槽 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在7次走刀內銑完，則 2）決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?75 當＝275r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 總的工時：T=7t=3.436min 工序6：鉆Φ5H14孔 工步一鉆孔至φ4.8 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ4.8孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：鉸孔 根據參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工序7：銑叉口的寬7的兩端面 1. 選擇刀具 刀具選取三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則 2）決定每次進給量及切削速度 根據X62W型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝275 當＝275r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 總的工時：T=2t=0.909min 工序8：銑叉口寬50H12的面 臥式銑床X62W 選擇刀具 刀具選取高速鋼三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則 2）決定每次進給量及切削速度 根據X62W型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝275 當＝275r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 總的工時：T=2t=0.964min 工序9：去毛刺 工序10：質檢、入庫 第三章 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配，決定設計工序6：鉆Ф5孔的夾具設計； 工序7：銑叉口的寬7的兩端面。 3.1 銑撥叉腳的兩個端面的夾具設計 3.1.1 問題的提出 本夾具主要用于銑叉口的寬7的兩端面的夾具設計，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產效率上，精度則不予考慮。 3.1.2 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，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量。銑叉口寬7的兩端面，采用Ф15H8的孔及其端面做為定位基準，限制工件五個自由度，工件的另一個自由度用一擋塊即可限制，但為了防止工件在銑削時轉動，所以在其對應的面用一固定擋銷。 3.1.3 切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 采用三面刃銑刀 φ100mm z=24 機床： X62W型臥式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。 安全系數 K= 其中：為基本安全系數1.5 為加工性質系數1.1 為刀具鈍化系數1.1 為斷續(xù)切削系數1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=6mm，材料45鋼 性能級數為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3.1.4 定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為一平面，一心軸，一擋塊、一擋銷。 （2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，心軸的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與心軸配合的最大間隙量。本夾具是用來在銑床上加工，所以工件上孔與夾具上的心軸保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與心軸中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和心軸中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一心軸，一擋板定位，工件始終靠近擋板的一面，而心軸的會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在心軸正上方，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。 3.1.5定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。 根據GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖 根據T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如下： 表 3.1 定向鍵數據表 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 -0.014 -0.045 25 12 5 11 6.8 13 +0.023 6 塞尺選用平塞尺，其結構如下圖所示： 圖 3.5 平塞尺圖 塞尺尺寸為： 表 3.2 平塞尺尺寸表 公稱尺寸H 允差d C 2 -0.006 0.25 3.1.6 夾具設計及操作簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用快速螺旋夾緊機構。 夾具裝配圖附圖如下 夾具體附圖如下 總 結 畢業(yè)設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設計打下了好的基礎。 畢業(yè)設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。  致 謝 大學里的學習時光已經接近尾聲，在此我想對我的母校，我的老師和同學們表達我由衷的謝意。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學們在學習中的認真熱情，生活上的熱心主動，所有這些都讓我的二年充滿了感動。 這次畢業(yè)設計我得到了很多老師和同學的幫助，其中我的設計指導老師對我的關心和支持尤為重要。每次遇到難題，我最先做的就是向張老師尋求幫助，而張老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。 我做畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料，設計提綱的確定，中期設計的修改，后期設計格式調整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導。在此謹向張老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 同時感謝在整個畢業(yè)設計期間對我?guī)椭耐瑢W，在此，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝！ 最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與論文答辯的各位老師表示感謝。 參 考 文 獻: 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上海科學技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 第 24 頁 共 27 頁