拨叉杠杆拔叉工艺夹具设计【钻20mm孔夹具】
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钻20mm孔夹具
杠杆
工艺
夹具
设计
20
mm
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课程设计说明书题目：1、“拨叉杠杆”零件的机械设计加工的工艺规程2、钻、扩、铰孔，锪钻阶梯孔班级： 姓名： 学号： 指导老师： 拨叉零件设计任务书一、设计题目：拨叉杠杆 零件机械加工工艺规程制定及第 道工序的夹具设计。二、设计条件：1、去毛刺锐边2、材料为QT2003、生产批量：大批量生产三、设计内容：1、 零件图分析： （1）、零件图工艺性分析（结构工艺性及条件分析）； （2）、绘制零件图（UG绘图）。2、毛坯选择3、 机械加工工艺路线确定： (1)、加工方案分析及确定 (2)、基准的选择4、 工序尺寸及其公差确定5、 设备及其工艺装备的确定6、 切削用量及工时定额确定： 确定全部工序切削用量及工时定额。7、 工艺文件制订： (1)、编写工艺文件设计说明书： (2)、编写工艺规程：8、 指定工序机床夹具设计1、工序图分析； 2、定位方案确定；3、定位误差计算； 4、夹具总装图绘制；四 设计任务（工作量）： 1、 零件机械加工工艺规程制订设计说明书一份；2、 工艺文件一套（含工艺流程卡片、全部工序卡片、全套工序附图）；3、 机床夹具设计说明书一份；4、 夹具装配图一张（A0图纸）；零件图一张（A3图纸）；第一部分 工艺设计说明书1.零件图工艺性分析1.1零件结构功用分析：拨叉是一个重要的零件，拨叉是用来转换机器运转速率的零件，在传递力矩的过程中其要承受很强的冲击力。和其他工件碰撞的面是零件的主要面，也是零件中有加工难度的曲面。1.2零件结构工艺性分析：由零件图可知，该零件外形不复杂、尺寸不大，加工那个圆弧面可用成型铣刀进行加工，其余表面用精铣就能满足，孔用摇臂钻就可以，螺纹用丝锥攻丝、，底面是精度要求最高的面，必须要用刮刀刮削才能进行加工.拨叉底面要求很高，必须用刮削。.孔用钻摇钻钻后，用铰刀铰孔就能达到要求。螺纹用丝锥就可以，但零件技术要求高，考虑加工精度用攻丝。1.3技术条件分析：a）零件中外形尺寸精度要求很高很难加工，两个10的孔必须要满足同轴 拨叉底面的精度要求很高,粗糙度为1.6精度很高 M6的螺纹必须和相交的孔垂直b).螺纹用丝锥攻丝,精度高2.毛坯的确定毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，则零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，可充分提高劳动生产率，降低成本，但是毛坯制造费用会提高，在确定毛坯时，应根据机械加工和毛坯制造两方面考虑。分析锻件形状复杂系数s：v工件=r2 h=3.14*452 *27+39*（29+5）+（23.28/2）=205229.92mm3 =205.22992cmw件=v= 205.22992cm*7.9 =1619.5g=1.619kg 由于包容体和零件的毛坯接近所以S取 1，所以锻件复杂系数s=w件/w包=v件/v包=1经查表只s0.63-1为简单件。加工余量根据机械工艺设计资料表1.2-7中查得各顶面、侧面、底面的加工余量确定尺寸毛坯零件合图草图 3机械工艺路线确定1、粗铣、半精铣、精铣圆台下端面2、粗铣、半精铣中间下端面3、粗铣、精铣左端的上端面4、粗、半精铣拨叉两叉头内外侧，粗铣弧两侧5、钻、扩、铰孔，锪钻阶梯孔6、钻、粗铰、精铰孔7、钻、铰孔，锪钻孔，攻的螺纹8、钻、粗铰、精铰左端的孔9、攻左端螺纹10、粗铣左端凹槽11、清洗12、终检4、确定切屑用量和切屑用时。工序1：粗铣、半精铣、精铣圆台下端面（1）粗铣下平面 取背吃到量 ，选用X51型立式铣床 ，每齿进给量工件材料 QT200 ，铸造 ，高速钢镶齿铣刀、 齿数 ，查表5.8确定铣削速度 采用X51立式铣床 ，查表3.6，取转速 ， 故实际铣削速度当工作台每分钟进给 为（2）半精铣 每齿进给量 故实际铣屑速度工作台每分钟进给应为（3）精铣 每齿进给量 查表X51 故实际铣削速度 当 ，工作台每分钟进给量切屑用时：（1）粗铣下平面 由工艺手册得（2）半精铣 （3）精铣 工序2：粗铣、半精铣中间下端面（1）粗铣圆柱下端面切屑用量：（1）粗铣下平面 X51型立式铣床 每齿进给量工件材料 QT200 铸造 高速钢镶齿铣刀、 齿数 查表5.8确定铣削速度 采用X51立式铣床 查表3.6取转速 故实际铣削速度当工作台每分钟进给 为。切屑用时：工序时间：查工艺手册得（2）半精铣圆柱下端面切屑用量： 每齿进给量 故实际铣屑速度工作台每分钟进给应为.切屑用时： 工序3：粗铣、精铣左端的上端面（1）粗铣的上端面切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据X51立式铣床，取每齿进给量，铣屑速度：，即，采用X51立式铣床，取，故实际铣屑速度为。当时，工作台每分钟进给量应为切屑用时：，故，。 （2）精铣的上端面切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据X51立式铣床，取每齿进给量，铣屑速度：，即，采用X51立式铣床，取，故实际铣屑速度为。当时，工作台每分钟进给量应为。切屑用时：，故，单件工序总时间 工序4：粗、半精铣拨叉两叉头内外侧，粗铣弧两侧（1）粗铣内外断面， 每齿进给量 高速钢镶齿三面刃铣刀，齿数 Z=10 查表 确定铣削速度 采用x62卧式铣床，取转速 故实际铣削速度为当，工作台每分钟进给量工序时间:半精铣每齿进给 齿数 确定铣削速度 采用x62卧铣 取转速故实际铣削速度为当工作台每分钟进给量工序基本时间 工序5：钻、扩、铰孔，锪钻阶梯孔钻孔标准高速钢麻花钻，扩孔标准高速钢扩孔钻，铰孔标准高速铰刀。（1）钻孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据z525立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故， （2）扩孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据z525立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即，查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故， （3）铰孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据z525立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即，查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故，。（4）锪孔切屑用量：，取，取，故实际切屑速度为。切屑用时：，。单件工序总时间： 工序6：钻、粗铰、精铰孔钻孔工步 由Z525立式钻床说明书取 采用Z525 取 故实切速为 粗铰孔工步 取 切削速度 则 采用Z525，取转速 故实切速为 精铰孔工步 取 则 取 故实切速为 查表5-40 工序7：钻、铰孔，锪钻孔，攻的螺纹钻-绞 的孔 名称 工序间余量 经济精度 工序间尺寸 尺寸公差 绞孔 0.2 H9 9.8 3.2 钻孔 9.6 H11 9.6 12.5（1） 钻孔工件材料为45钢，孔mm，高速钢钻头，查表5.19切削速度，进给量则采用Z525型立式钻床 由表3.17得转速 故实际切削速度为 该工序基本时间为 （2） 绞孔取背吃刀量 45钢 孔，查表5.23切削速度，进给量则采用Z525型立式钻床 取转速 故实际切削速度为由 查表5.40绞孔切入切出行程 该工序基本时间为攻的螺纹Z525立式钻床，刀具：细柄机用丝锥，进给量，查参考文献表5.141，切削速度机床主轴转速=采用Z525立式钻床，查表5-65，取转速=195.故实际切削速度为攻M12螺纹的工时：被切雪层长度L：L=24mm刀具切入长度 走刀次数 锪孔阶梯孔.Z525立式钻床.加工刀具为：锪钻孔小直径端面锪钻，查进给量f=，查表得V= 采用Z252机床，取n= 实际切削速度为被切削层长度l=3mm， 工序8：钻、粗铰、精铰左端的孔钻孔：，粗铰：，精铰： （1）钻孔工步切屑用量：取背吃刀量mm，由参考文献2可查出，根据z525立式钻床，取进给量，切屑速度：，即查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=5.9mm，故，。（2）粗铰孔工步切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据z525立式钻床，取进给量，切屑速度：，即。查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：，（3）精铰孔工步切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据z525立式钻床，取进给量，切屑速度：，即。查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：， ，。 工序9：攻左端螺纹Z525立式钻床钻孔至，选用的麻花钻攻M6 螺纹选用M6细柄机用丝锥攻螺纹查表得切削深度进给量 取 切削速度 则机床主轴转速 取实际切速 被切削长度 刀具切入长度 刀具切出长度 攻螺纹进给量 切削速度 机床主轴转速n 取实际切速 攻：钻：工序10：粗铣左端凹槽二次粗铣左端凹槽第一次高速钢直柄立铣刀. d=10mm 齿数Z=5 槽深查表5.11 ， 5.14，每齿进给量，采用51立式铣 取转速故实际转速为当，工作台每分钟进给量应为i取1 第二次铣屑方式和第一次相同，则单件工序时间为第二部分 夹具设计说明书2.1问题的指出由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。本次设计选择设计的是工序5的夹具，主要是针对5、钻、扩、铰孔，锪钻阶梯孔的夹具，它将用于Z525钻床。2.2定位基准的选择该工序要求中心线与端面（有位置要求，因此可以得出该孔在两个侧面的正中心上，并且还要求其孔为通孔，由于端面经过精铣，精度比较高，因而工序基准为端面A，为了便于加工，选取适当的定位基准，保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求，在保证较高的生产效率的前提下，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，并且夹具体应具有较好的刚性。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。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。60圆台外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的60端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的60端面作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。如图所示，为了加工通孔，必须使其完全定位。因此初步的设计方案如下,首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型块和滑动V型块定位，这样既简单又方便。如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定V型块限制两个自由度，一个滑动V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了z轴的移动，z轴的旋转，y轴的旋转三个移动自由度。一个固定V型块限制了y轴的移动，x轴的移动，一个滑动V型块限制了z轴的旋转，这样6个自由度全部被限制2.3 切削力和夹紧力计算（1）刀具：刀具用高速钢刀具钻头机床： Z525机床切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即：实际所需夹紧力：由参考文献5表得： 有：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 所以 2.4 夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=2.54 取s=4 得 满足要求 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2.5 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和V型块间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销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销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为80。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ： 其中：， 且：L=80mm ，得： 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。2.6 零、部件的设计与选用2.6.1挡销选用本夹具选用一挡销来定位，其参数如下表： 表2.2 挡销销dHd公称尺寸允差122010+0.0340.0236553816 1.52.6.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。.尺寸表dDD1Ht基本尺寸极限偏差F7基本尺寸极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.0203034203645222635+0.033+0.01739263042462545563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。2.7确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切
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