机械制造技术课程设计-拨叉铣削10两端的平面夹具设计.doc

各专业全套优秀毕业设计图纸 Xinjiang Institute of Engineering机械工程系机械制造装备设计说明书 设计题目 拨叉夹具设计 学科专业 机械设计制造及其自动化学号 姓名 指导教师 日期 2020年01月29日新疆工程学院课程设计任务书20142015学年第一学期机械工程 系 机械设计 专业 机械设计13-1 班级课程名称： 机械制造装备设计 设计题目： 拨叉夹具设计 时间日期：共 1 周内容及任务一、设计任务:1. 加工条件孔、尺寸28的端面、已加工出采用立式铣床加工2. 加工要求加工出尺寸的两个端面，要求：（1） 与定位基准轴线垂直度为0.15（2） 距离其中一端面3. 提交任务要求（1） 拨叉零件图（2D电子版&纸质版）；（2） 拨叉铣床夹具装配图（2D电子版&纸质版）；（3） 拨叉铣床夹具装配3D，并呈现爆炸视图；（4） 拨叉零件3D（5） 拨叉铣床夹具设计说明书零件图、装配图装订成册要求内容： 拨叉零件图； 拨叉铣床夹具装配图； 夹具定位基准误差分析； 夹具零件3D 截图展示，及设计说明；二、设计工作量1、 设计计算说明书一份, 非标准零件图1-2张，专用夹具装配总图1张，夹具爆炸图1张（3D图）；图纸工作量应大于一张A0图；2、 设计说明书及图纸必须为计算机输出稿；上交作业应包括电子稿以及打印稿，设计说明书文件格式为word2003版本，平面工作图纸文件格式为Autocad2008或以下版本文件dwg格式，3D图可采用任何一种三维造型软件绘制。进度安排起止日期工作内容2015.1.51、设计准备工作：熟悉设计任务书，明确设计的内容与要求；2、熟悉设计指导书、有关资料、图纸等3、结构方案分析；2015.1.6机构（夹具）草图设计；机构（夹具）分析计算；2015.1.7-1.9装配图绘制草图；夹具零件图绘制；2015.1.10编写设计计算说明书；2015.1.11答辩主要参考资料1. 机械制造装备设计 冯辛安等著 机械工业出版社2. 机械制造装备设计课程设计 陈立德编 高等教育出版社3. 机械制造装备设计 陈立德编 高等教育出版社4. 金属切削机床夹具设计手册 浦林详等编 机械工业出版社5. 金属切削机床设计 戴曙著 机械工业出版社 指导教师（签字）： 2014 年 12月 22日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日 目 录1.拨叉零件分析11.1零件的作用11.2零件的工艺分析12.总体方案的确定32.1加工的两个端面的工艺步骤32.2机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定32.3 定位方案62.4定位元件和定位装置的设计和选择72.4.1 长圆柱销72.4.2 支撑钉72.4.3 螺母72.5夹紧方案72.6夹具体的设计82.7夹具精度设计83.定位误差84.绘制夹具装配总图95.夹具使用说明10参考文献111.拨叉零件分析1.1零件的作用拨叉的作用主要是变速和换向，主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。拨叉底板座架在机械设备中是不可缺少的其主要作用：(1)构架设备的支撑基础，并在此基础上安装轴类零件及轴上零件；(2)利用他们的工艺结构起到其他重要零件的定位作用；(3)用以连接机器设备与地面的基础零件；图1-1拨叉零件1.2零件的工艺分析该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换档、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为4858HRC；为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔mm的垂直度为0.15mm。拨叉头两端面和叉脚两端面均要求铣加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；该零件除主要工作表面(拨叉脚两端面、变速叉轴孔mm，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床、攻丝的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面和叉轴孔mm的孔表面，在设计工艺规程时应重点予以保证。拨叉加工工艺过程如下:铸造（采用精密铸造，两件合造）热处理（退火）划线（画各端面的线和三个孔的线）车（ 以外形及下端面定位，按线找正，四爪单动卡盘装夹工件。用CA6140车mm（mm）孔至图样尺寸，并车孔的两侧面，保证尺寸）铣（以mm内孔及上端面定位，装夹工件，铣下端面，保证尺寸，再以mm内孔及下端面定位，装夹工件，铣另一端端面，保证尺寸28mm）钻（以mm内孔及上端面定位，装夹工件，钻、扩、铰孔，孔口倒角C1）划线 （划mm孔中心线及切开线）铣（以mm内孔及上端面定位，定向，装夹工件，精铣mm端面，距中心偏移2mm）钻（ 以内孔及下端面定位，倒另一端孔口C1）检验入库。在本次课程设计中，题目已知加工条件：孔、尺寸28的端面、已加工出，采用立式铣床加工。加工要求是：加工出尺寸的两个端面，要求：与定位基准轴线垂直度为0.15，距离其中一端面。加工零件如图1-2所示。 图1-2拨叉夹具零件2.总体方案的确定2.1加工的两个端面的工艺步骤工件在制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案： 工序一 粗、精铣的上端面；工序二 粗、精铣的下端面。2.2机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 （1）零件材料为ZG45，硬度156217HB，按以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（高度为10的上下端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.2.42.2.5，取高度为10的上下端面长度余量均为2.5（均为双边加工）。铣削加工余量为： 粗铣 2.0mm；精铣 0.5mm （2）确立切削用量及基本工时工序：粗、精铣的下端面 1）加工条件工件材料：ZG45。=0.34GPa HBS=156217HB，机床：立式铣床刀具；W18Cr4V硬质合金端铣刀 W18Cr4V硬质合金端铣刀，牌号为YG6，由切削用量简明手册后称切削手册表3.1查得铣削宽度ae60mm,深度ap4,齿数Z=10时，取刀具直径do=80mm。又由切削手册表3.2选择刀具的前角ro=+5o;后角ao=8o;副后角ao=,刀齿斜角s=-10o,主刃Kr=60o,过渡刃Kr=30o,副刃Kr=5o,过渡刃宽b=1mm。 2). 切削用量 粗铣的下端面 a)切削深度 因切削用量较小，故可以选择ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齿进给量：由切削手册表3.30可知机床的功为7.5KW，查切削手册表3.5可得f=0.140.24mm/z,由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z。 c)查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm查切削手册表3.8, 寿命T=180min d)计算切削速度 按切削手册表3.27中的公式： 也可以由表3.16查得=98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根据铣床参数，选 n=475r/min vf =600mm/s，则实际的切削速度为：即=119.3m/min,实际进给量为： 即 =0.13mm/z e)校验铣床功率 查切削手册表3.24，Pcc=1.1KW,而铣床所提供的功率Pcm为1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校验合格。最终确定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z f)计算基本工时 公式中： L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=0所以L=l+y+=72mm。 故 =72/600=0.12min 精铣的下端面 a) 切削深度 因切削用量较小，故可以选择ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齿进给量：由切削手册表3.30可知铣床的功为7.5KW，查切削手册表3.5可得f=0.50.7mm/r，由于是对称铣，选较小量f=0.7mm/r。 c)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm 查切削手册表3.8, 寿命T=180min d)计算切削速度 按切削手册表3.27中的公式：也可以由表3.16查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根据铣床参数，选 n=475r/min vf =375mm/min , 则实际的切削速度为所以=119.3m/min,实际进给量所以=0.08mm/z。 e)校验铣床功率 查切削手册表3.24，Pcc=1.1KW,而铣床所提供的功率Pcm为1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校验合格。最终确定ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min f)计算基本工时公式中： L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=80mm, 所以L=l+y+=32+80=112mm。故 =112/375=0.3min2.3 定位方案根据任务书要求可知，本道工序的内容是铣削两端的平面，所选用的是立式铣床，在手动的专用夹具中加工完成。 经过仔细分析本工序的工序内容及加工精度要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和定位元件。根据给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。利用过度配合将长圆柱销定位在夹具体上，并用短支撑钉辅助支撑作用，工件被完全定位。分析可知，拨叉锁销孔mm，孔的轴线对mm的两端面垂直度为0.15，mm的一端面距离B面的尺寸为mm。从基准的重合原则和定位的稳定性、可靠性出发，定位装置选用一个支撑钉和一个长圆柱销，长圆柱销与工件定位孔配合，限制四个自由度（x,y的转动，x,y的移动），定位销轴肩小环面与工件定位端面接触，限制一个自由度（z的转动），一个支撑钉起辅助支撑作用，限制一个自由度（z的移动），实现长圆柱销和短支撑钉辅助支撑的组合定位，可以约束6个自由度，工件正确定位。定位孔与定位销的配合尺寸取为(在夹具上标出定位销配合尺寸)。2.4定位元件和定位装置的设计和选择2.4.1 长圆柱销 材料:45钢 热处理35-40HRC,按GB/T2196-91查得2.4.2 支撑钉 材料:45钢 热处理30-35HRC,按GB/T2160-91查得2.4.3 螺母 材料: 45钢 热处理35-40HRC,按GB/T2148-91查得2.5夹紧方案车床夹具的夹紧装置必须安全可靠。夹紧力的方向和作用点应按以下要求进行选择：(1).主要夹紧力应朝向主要定位基准，作用点应靠近支承面的几何中心；(2).夹紧力的方向应有利于减少夹紧力，尽量垂直于工件的主要定位基面，尽量和切削力、重力方向一致；(3).夹紧力的方向和作用点应施于工件刚性较好的方向和部位；(4).夹紧力的作用点应适当靠近加工表面。由于工件为中等批量生产，产量不大，宜用简单的手动夹紧装置。采用长圆柱销连接支撑板，另一端采用支撑钉连接，通过长圆柱销夹紧工件来实现夹紧。有效的提高了工作效率。长圆柱销夹紧工件主要是为了防止工件在加工过程中受力的作用产生倾覆和振动，手动夹紧是可靠的，可以免去夹紧力的计算。2.6夹具体的设计 本夹具加工的是的两个端面，因此在底板上设置支撑板、长圆柱销、支撑钉，将定位、导向、夹紧装置连接成一体，并能正确地安装在铣床上。如下图2-1所示：图2-1夹具体2.7夹具精度设计 为确使夹具能满足工序要求，在夹具技术要求指定以后，还必须对夹具进行精度分析。若工序某项精度不能被保证时，还需要夹具的有关技术要求作适当调整。按夹具的误差分析中的分析方法，下面对本例中的工序要求进行分析。加工过程中厚度为的板，此项要求由刀具精度保证，与夹具精度无关。所以，该铣平面夹具能满足铣面工序要求。3.定位误差 本工序采用一支撑钉，支撑定位，工件始终靠近支撑钉的一面，而支撑钉的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底板的水平力，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。4.绘制夹具装配总图夹具由底板，支撑板，长圆柱销，支撑钉等零件组成。图4-1 总装配图图4-2 爆炸图图4-3 总装配示意图5.夹具使用说明 安装工件时，将工件的孔套入长圆柱销，与底板和支撑板固定在一起，再用支撑钉加紧工件。为了保证加工精度，夹具最关键的是正确的定位、加紧和导向，在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位，从而提高自动化程度，以适应多品种工件的加工。通过此夹具限制了6个自由度，实现了完全定位，保证了加工精度，满足技术要求。参考文献【1】.机械制造装备设计 冯辛安等著 机械工业出版社【2】.机械制造装备设计课程设计 陈立德编 高等教育出版社【3】.机械制造装备设计 陈立德编 高等教育出版社【4】.金属切削机床夹具设计手册 浦林详等编 机械工业出版社【5】.金属切削机床设计 戴曙著 机械工业出版社 第 11 页