拖拉机Ⅱ-Ⅲ档倒挡拨叉铣叉口7mm的外端面夹具设计【课程资料 含全套CAD图纸】

买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 镇 江 高 专 业 设 计（论文） 拨叉的工艺工装及夹具设计 of 题 目： 拨叉的工艺工装及夹具设计 系 名： 机械工程系 专业班级： 机电 学生姓名： 贺 巧 凤 学 号： 070108235 指导教师姓名： 张 晶 指导教师职称： 副教授 二一二 年 二 月 十五 日 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 拨叉工艺工装及夹具设计 专业班级： 机电 学生姓名： 贺巧凤 指导教师： 张晶 职称： 副教授 摘要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 拨叉 转 5孔及铣宽 7拨叉脚的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其 它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词 ： 工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 of of to of of is in In of to of to a of of is to of a as a is in of 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 目 录 序言 1 第一章 零件分析 2 件作用 2 2 第二章 工艺规程设计 3 3 4 5 序尺寸及毛 坯尺寸的确定 6 7 第三章 夹具设计 14 5 孔的夹具设计 14 题的提出 14 位基准的选择 14 位方案的确定 14 位误差分析 16 套的设计 16 具设计及操作简要说明 17 叉脚两端面的夹具设计 18 题的提出 18 位基准的选择 18 削力及夹紧力计算 18 位误差分析 20 向键和对刀装置设计 21 具设计及操作简要说明 22 总 结 25 致 谢 26 参考文献 27 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 1 页 共 27 页 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制 造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 拨叉 钻 5孔及铣宽 7拨叉脚的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次 设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 2 页 共 27 页 第一章 零件的分析 件的作用 变速器换挡叉的作用 就是拨动同步器的齿环，以达到各档位的分离和结合，实现换挡 。 零件的工艺分析 从拨叉的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以 15 这一组加工面包括： 15 15 2. 叉口处的加工面 这一组加工面包括：铣叉口的两端面， 铣叉口内侧面，其中两端面和15就要求我们要以 15保证端面和 15 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 3 页 共 27 页 第二章 工艺规程设计 零件材料为 35，零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用锻造，锻造精度为 2 级，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 拨叉 零件材料为 35，硬度选用 180坯重约 1产类型为成批生产，采用锻造， 2级精度 组。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 15 15行一次粗铣即可满足要求，查机械工艺学及夹具设计指导表 2 Z=. 15 因为孔仅有 15此在铸造时不容易铸造出，因此在毛坯的设计时，不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。 2. 叉口两侧面 该叉口两侧面粗糙度都是 行一次粗铣即可满足光洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为 G，选取 尺寸公差等级为 9级。 所以根据相关资料和经验可知，毛坯的叉口厚度定为 合要求。 3. 叉口内圆面 叉口内圆面的圆弧半径为 洁度要求没有，直接铸造出来，查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为 810级， 叉口的内侧面，粗造度为 行一次粗铣即可满足要求，查机械工艺学及夹具设计指导表 3=3的槽 因其宽度只有 13，粗糙度为 以直接铸造成实心 其它表面均为不加工表面，而且锻造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求， 所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 4 页 共 27 页 根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图 拨叉 ” 零件毛坯简图。 基面的选择的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出， 拨叉 较不 规则，所以粗基准不太容易选择。为了保证 15择叉口内圆面和 15保证孔的轴心线与叉口的 X、 15照粗基准的选择原则 （即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。 工件被放在支撑板上，限制三个自由度；工件的大叉口内表面紧靠在一个削边销的外圆柱面上，限制两个自由度； 12 30面与一个圆柱销配合，限制买文档送全套 纸，交流 14951605 第 5 页 共 27 页 一个自由度，实现完全定位。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 方案一 工序 1：锻造。 工序 2：调质处理 工序 3： 铣 15端面 工序 4： 钻，扩，铰 15角 工序 5： 铣宽 13的槽 工序 6： 钻、铰 5工序 7： 铣叉口的宽 7的两端面 工序 8： 铣叉口宽 50面 工序 9： 去毛刺 工序 10：质检、入库 方案二 工序 1：锻造。 工序 2：调质处理 工序 3： 铣 15端面 工序 4： 铣叉口的宽 7的两端面 工序 5： 钻，扩，铰 15角 工序 6： 铣宽 13的槽 工序 7： 钻、铰 5工序 8： 铣叉口宽 50面 工序 9： 去毛刺 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 6 页 共 27 页 工序 10：质检、入库 对方案一和方案二进行比较， 可知方案二将 15叉口的两端面 后面，由零件图我们知道， 15叉口的两端面有垂直度要求，为了保证他们之间的垂直度要求，应将 15样不但可以保证他们之间的垂直度要求，而且为后面工序的加工，提供了定位基准，节省了时间，进而提高了效率，所以我们选择方案一。 具体的加工路线如下 工序 1：锻造。 工序 2：调质处理 工序 3： 铣 15端面 工序 4： 钻，扩，铰 15角 工序 5： 铣宽 13的槽 工序 6： 钻、铰 5工序 7： 铣叉口的宽 7的两端面 工序 8： 铣 叉口宽 50面 工序 9： 去毛刺 工序 10：质检、入库 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量和工步如下： 1. 15 15行一次粗铣即可满足要求，查机械工艺学及夹具设计指导表 2 Z=. 15 因为孔仅有 15此在铸造时不容易铸造出，因此在毛坯的设计时，不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。 2. 叉口两侧面 该叉 口两侧面粗糙度都是 行一次粗铣即可满足光洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为 G，选取尺寸公差等级为 9级。 所以根据相关资料和经验可知，毛坯的叉口厚度定为 合要求。 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 7 页 共 27 页 3. 叉口内圆面 叉口内圆面的圆弧半径为 洁度要求没有，直接铸造出来，查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为 810级， 叉口的内侧面，粗造度为 行一次粗铣即可满足要求，查机械工艺学及夹具设计指导表 3=3的槽 因其宽度只有 13，粗糙度为 以直接铸造成实心 其它表面均为不加工表面，而且锻造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 确定切削用量及基本工时 工序 1：锻造。 工序 2：调质处理 工序 3： 铣 15端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 p ， 50 ， 25 ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 p 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 510001000 rd vn s 按机床标准选取275 r 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 8 页 共 27 页 m 0 0 275251 0 0 0 w 当275r/ 按机床标准选取 2003） 计算工时 切削工时： 5 ， ， 2 ，则机动工时为 m ： 钻，扩，铰 15角 工步一钻孔至 12 确定进给量 f ：根据参考文献 表 2钢的 00，20 时， 。由于本零件在加工 12 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 根据 床说明书，现取 切削速度：根据参考文献 表 2表 2得切削速度8 所以 m 712 181 0 0 01 0 0 0 rd 根据机床说明书，取 75 ，故实际切削速度为 m 0 0 475121 0 0 0 切削工时： 0 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 m 纸，交流 14951605 第 9 页 共 27 页 工步二：扩孔 利用钻头将 孔扩大至 ，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 钻 根据机床说明书，选取 m i n/461231213121 钻则 主 轴 转 速 为 m 4 ， 并 按 车 床 说 明 书 取8 rn w ，实际切削速度为 m 切削工时： 0 ， ， 2 ，则机动工时为 m 孔 根据 参考文献 表 2， 28 ，得 m 4 9 查参考文献 表 机床实际进给量和实际转速，取， 98 rn w ，实际切削速度 3.9 。 切削工时： 0 ， ， 2 ，则机动工时为 m 角 工序 5： 铣宽 13的槽 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 10 页 共 27 页 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金三面刃铣刀，刀片采用 p ， 00 ， 25 ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在 7 次走刀内铣完，则 p 2）决定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明 书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 51 0 001 0 00 rd vn s 按机床标准选取275 r m 0 0 275251 0 0 0 w 当275r/ 按机床标准选取 2003）计算工时 切 削工时： 2 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 m 0 22221 T=7t=序 6： 钻 5 工步一钻孔至 定进给量 f ：根据参考文献 表 2钢的 00， 时， 。由于本零件在加工 时买文档送全套 纸，交流 14951605 第 11 页 共 27 页 属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 根据 床说明书，现取 切削速度：根据参考文献 表 2表 2得切削速度 所以 m 1 0 0 01 0 0 0 rd 根据机床说明书，取 75 ，故实际切削速度为 m 切削工时： 2 ， ， 2 ，则机动工时为 m 孔 根据 参考文献 表 2， 28 ，得 m 4 9 查参考文献 表 机床实际进给量和实际转速，取， 98 rn w ，实际切削速度 3.9 。 切削工时： 2 ， ， 2 ，则机动工时为 m ： 铣叉口的宽 7的两端面 1. 选择刀具 刀具选取三面刃铣刀，刀片采用 p ， 000 ， 25 ， 4z 。 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 12 页 共 27 页 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 p 2）决定每次进给量及 切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 510001000 rd vn s 按机床标准选取275 r m 0 0 2751001 0 0 0 w 当275r/ 按机床标准选取 2003）计算工时 切削工时： 01 ， 2 ，则机动工时为 ( m 4 5 4 2021 T=2t=序 8： 铣叉口宽 50面 卧式铣床 择刀具 刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用 p ， 000 ， 5 ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 13 页 共 27 页 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 p 2）决定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 510001000 rd vn s 按机床标准选取275 r m 0 0 2751001 0 0 0 w 当275r/ 按机床标准选取 2003）计算工时 切削工时： 01 ， ，则机动工时为 m 1 5 fn T=2t= 序 9： 去毛刺 工序 10：质检、入库 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 14 页 共 27 页 第三章 夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计工序 6：钻 5孔的夹具设计； 工序 7： 铣叉口的宽 7的两端面。 、铰 5 孔的夹具设计 题的提出 5于圆锥销连接拨叉头和轴。本工序的加工要求为：孔径 5+面粗糙度为 m，孔的轴线在操纵槽对称面上，对孔 15 本工序的加 工条件为： 5 标准麻花钻。工件上拨叉头端面、对孔 15、操纵槽、拨叉脚内侧面均已加工，达设计图样要求，拨叉脚端面已粗加工。 未淬硬钢实心毛胚上钻孔的经济精度为 12,表面粗糙为 钻夹具上加工时适当控制切削用量，可以保证孔的尺寸精度要求和表面粗糙度要求。因此，在本工序加工时，主要应考虑如何保证孔轴线与 15 位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工 出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。 15孔已加工好，且与 5了使定位误差减小，选择 15设计本道工序的夹具，以一削边块和 15纸，交流 14951605 第 15 页 共 27 页 为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的偏心轮作为夹紧机构。 计 定位方案的选择 根据工件加工要求，工件在夹具中的定位有两种方案可供选择。 方案一：以 15为主要定位基准，限制 4 个自由度，以操纵槽为止推基准，限制 1 个自由度，以拨叉脚内侧面为防转基准，限制 1 个自由度。夹紧操纵槽。 方案二：以 15为主要定位基准，限制 4个自由度， 15端面为止推基准，限制一个自由度，以拨叉脚内侧面为防转基准，限制 1个自由度，夹紧 15 方案一是按照基 准重合原则确定的，不存在基准不重合误差，有利于保证加工精度，而且加紧点靠近加工面，夹紧力方向与切削力方向相反，可以抵消部分切削力，有利于提高夹紧刚度。缺点是，夹紧力过大容易引起定位元件变形。 方案二是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，夹紧力方向指向定位元件刚度较大的方向。缺点是不容易保证孔的轴线与操纵槽对称面重合，钻头进给的轴向力完全由定位元件承受，会引起定位元件变形。 本工序加工的 55定位销上必须开一个直径大于 5径向孔，以便加工钻头通过定位销，而定位 销的直径仅为15孔后定位销轴向的强度较小，定位销不宜承受夹紧力。另外钻孔加工的切削力主要是钻头进给的轴向力和钻削扭矩，沿工件轴向几乎没有切削力，所需要的夹紧力不大。综合考虑两个方案的优缺点，及本工序加工的具体情况，采用方案一。 定位误差分析 定位元件设计 根据定位方案一，设计定位元件的结构如图所示， 15纵槽采用偏心轮式的定心夹紧装置，拨叉脚内侧面采用圆柱挡销定位。圆柱心轴的直径及公差为 15 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 16 页 共 27 页 定位误差计算 圆 柱心轴与工件 15的配合为 15H8/响位置度的定位误差为 : D= 15+-（ =此件小于工件相应位置度公差的三分之一，即 : D= 所以定位方案能够满足加工要求。 套设计 5后铰，因为钻后还要铰为了我们钻后能及时的铰。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：。即先用 据 84的规定钻头 上偏差为零，故钻套孔径为 用铰刀加工至 5 具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。 夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用偏心轮夹紧机构 。 夹具装配图附图如下 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 17 页 共 27 页 夹具体附图如下 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 18 页 共 27 页 面的夹具设计 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 19 页 共 27 页 题的提出 本夹具主要用于 铣叉口的宽 7 的两端面 的夹具设计，精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。 位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。铣叉口宽 7 的两端面，采用 15孔及其端面做为定位基准，限制工件五个自由度，工件的另一个自由度用一挡块即可限制，但为了防止工件在铣削时转动，所以在其对应的面用一固定挡销。 削力及夹紧力计算 （ 1）刀具： 采用三面刃铣刀 100z=24 机床： 由 3 所列公式 得 查表 8 得其中： 修正系数 0.1C q X y u 8 z=24 0 代入上式，可得 F= 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K=4321 纸，交流 14951605 第 20 页 共 27 页 其中： 1K 为基本安全系数 K 为加工性质系数 K 为断续切削系数 以 （ 2） 夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 21 其中 F= G N 夹紧螺钉： 公称直径 d=6料 45 钢 性能级数为 006 M P 8 0108 螺钉 疲劳极限： M P 极限应力幅： M P 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 21 页 共 27 页 许用应力幅： M P aS 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s= 取 s=4 得 满足要求 M P 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力 定位误差分析 （ 1）定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面，一心轴，一挡块、一挡销。 （ 2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，心轴的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与心轴配合的最大间隙量。本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的心轴保持固定接触 。此时可求出孔心在接触点与心轴中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和心轴中心连线方向相同，则其定位误差为： 本工序采用一心轴，一挡板定位，工件始终靠近挡板的一面，而心轴的会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在心轴正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于买文档送全套 纸，交流 14951605 第 22 页 共 27 页 加工是自由公差，故应当能满足定位要求。 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。 通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。 根据 80定向键结构如图所示： 夹具体槽形与螺钉图 根据 a=18向键的结构尺寸如下 ： 表 定向键数据表 B L H h D 1h 夹具体槽形尺寸 2B 2h 公称尺寸 允差 d 允差 4d 公称尺寸 允差D 18 5 12 5 11 3 + 塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示 ： 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 23 页 共 27 页 标记 四周倒圆图 平塞尺图 塞尺尺寸为 ： 表 平塞尺尺寸表 公称尺寸 H 允差 d C 2 夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结 构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具