拔叉夹具课程设计说明书

1一.设计任务和设计要求(一)设计任务1.对零件进行工艺分析,画零件图;2.确定毛坯的制造方式,绘制毛坯简图;3.制定零件的机械加工工艺路线,填写机械加工工艺过程卡4.对指定工序,选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量，填写工艺过程卡；5.对指定工序进行机床夹具设计计算和机构设计，画夹具装配装配图；6.对夹具的一个零件设计零件图；7.编写设计计算说明书。(二)设计要求1.零件图1张(A4-A3)2.毛坯图1张(A4-A3)3.机械加工工艺过程卡1张4.机械加工工序卡1张5.夹具结构设计装配图1张(A1-A0)6.夹具结构设计零件图1张(A4-A1)7.课程设计说明书1份2二、零件的分析（一）零件的用途题目所给的零件是CA6140车床831002的拨叉。该拨叉应用在车床变速箱的换档机构中.使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ25孔与操纵机构相连，下方的φ60半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。该拨叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用,因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面和叉轴孔Φ25H7，在设计工艺规程时应重点予以保证。(二)零件的技术要求按《指导教程》P2表1-1形式将该拨叉的全部技术要求列于表1-1中。表1-1.拨叉零件技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表面粗糙度Ra/μm形位公差/mmΦ25孔25H7IT71.6Φ60孔60H7IT73.2Φ60孔两端面12d11IT113.2螺纹孔顶面距φ25孔中心线36IT126.3铣槽端面距槽底面8H12IT126.3铣16H11槽16H11IT113.2(三)零件的工艺分析零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能良好,但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此，以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以φ25mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ25H7mm的孔，以及φ42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为φ25H7mm通孔。2.以φ60mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ60H7mm的孔，以及φ60H7mm的两个端面。主要是φ60H7mm的孔。3.铣16H11mm的槽3这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽两侧面。4.以M22×1.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M22×1.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M22×1.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）φ60孔端面与φ25H7孔的垂直度公差为0.1mm.。（2）16H11mm的槽与φ25H7孔的垂直度公差为0.08mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。(四)确定零件的生产类型依要求知:Q=4000台/年,m=1件/台;结合生产实际,备品率a%和废品率b%分别取4%和0.7%.按《指导教程》P2公式(1-1)N=Qm(1+a%)(1+b%)=4000台/年×1件/台×(1+4%)×(1+0.7%)=4189件/年拨叉重量为1.45千克,按《指导教程》P3表1-3可知拨叉属于轻型零件;由表1-4知该拨叉的生产类型为成批生产中的中批量生产.所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。三.工艺规程的设计(一)确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。(二)基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得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，加工工艺过程中会问题百出，甚至还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取φ25H7孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个φ42作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。（2）精基准的选择。4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。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用通用机床配以专用夹具,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以φ42外圆为粗基准，粗铣φ25孔两端面。工序二精铣φ25孔两端面。工序三以φ25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ25孔,使孔的精度达到IT7。工序四以φ25孔为精基准，粗铣φ60孔两端面。工序五以φ25孔为精基准，精铣φ60孔两端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1。工序六以φ25孔为精基准，钻、扩、铰、精铰φ60孔，保证空的精度达到IT7。工序七以φ25孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序八以φ25孔为精基准，钻φ20孔。工序九以φ25孔为精基准，攻M22×1.5螺纹。工序十以φ25孔为精基准，铣槽端面。工序十一以φ25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差为0.08。工序十二拨叉叉脚铣断工序十三去毛刺。工序十四检查。选择此工艺路线的理由有：1、经验告诉我们，应该先铣平面再加工孔，那样会更容易满足零件的加工要求。故钻φ25、φ60孔时应先铣这两个孔的端面。2、φ60孔端面与φ25H7孔垂直度公差为0.1mm.，16H11mm的槽与φ25H7的孔垂直度公差为0.08mm。加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。3、若把拨叉叉口铣断放在中间，则对前面的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。故把拨叉叉口铣断放在后面。5拨叉工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1粗铣φ25孔端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺2精铣φ25孔端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺3钻、扩、铰φ25孔立式钻床Z5125A麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规4粗铣φ60孔上下端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺5精铣φ60孔上下端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺6钻、扩、铰φ60孔立式钻床Z5163A麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规7铣螺纹孔端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺8钻φ20孔立式钻床Z525麻花钻卡尺、塞规9攻M22×1.5螺纹丝锥螺纹塞规10铣16H11槽端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺11铣16H11的槽万能铣床X61W三面刃铣刀卡尺、塞规12拨叉叉口铣断万能铣床X61W锯片铣刀13去毛刺14检查以上工序过程详见机械加工工艺过程卡片。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140车床拨叉，零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面（φ42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2.外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量（φ25，φ60端面）。（1）确定加工路线由《指导教程》P11表1-8序号7得：粗铣---精铣。（2）确定各工序的加工余量取φ25，φ60端面长度余量均为2mm(均为双边加工)铣削加工余量为:粗铣1.5mm精铣0.5mm.3.内孔（φ60的孔已铸成φ50的孔，φ25的孔已铸成φ15的孔）由《指导教程》P41表2-28取φ60孔已铸成孔长度余量为5，即铸成孔直径为50mm。工序尺寸加工余量：钻孔至φ55mm；扩孔4.5mm；铰孔0.4mm；精铰0.1mm。φ25的孔工序尺寸加工余量：钻孔至φ23mm余量为2mm；扩孔1.8mm；粗铰0.14mm；精铰0.06mm64.槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量由《指导教程》P41表2-26铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。工序尺寸加工余量：粗铣端面2.1mm；半精铣0.7mm；精铣0.2mm5.螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至φ25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4mm工序尺寸加工余量：粗铣顶面3.1mm；半精铣0.7mm；精铣0.2mm6.其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。（五)确立切削用量及基本工时工序六以φ25孔为精基准，钻、扩、铰、精铰φ60孔，保证孔的精度达到IT7。钻孔:1.选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=55mm，钻头采用双头刃磨法,钻头几何形状为:β=28,2φ=120,2φ1=70,bg=11mm,αο=12,ψ=55,b=6mm,l=11mm.选择Z5163A钻床n=22.4~1000r/min,f=0.063~1.2mm/r.2.选择切削用量（1）决定进给量查《切削手册》表2.7,当加工要求为H7精度,铸铁的强度σb800MPa,d0=55mm时,rmmf/2.1~0.1按钻头强度选择rmmf/0.1按机床强度选择rmmf/9.0最终决定选择Z5163A机床已有的进给量rmmf/8.0（2）计算工时选择n=600r/min所以stm2.4min07.08.0600/)2312(1扩孔：选高速钢扩孔钻min/1000rnrmmf/2.2~8.1取f=2mm/rmmd5.590snfLtm05.1min0175.01000212232铰孔：选高速钢铰刀min/1000rnrmmf/2.4~1.2mmd9.590,7取f=3.15mm/rsnfLtm66.0min011.0100015.312233精铰：选高速钢铰刀min/1000rnrmmf/2.4~1.2取f=3.15mm/r7600HdsnfLtm66.0min011.0100015.312234sttttTmmmmm57.64321三、夹具设计设计工序——钻、扩、铰、精铰φ60H7孔的夹具。（一）、夹具设计1．定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。Φ25的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的φ25孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以长圆柱销3、浮动支承块1和挡销2上实现完全定位.为了提高加工效率，缩短辅助时间，采用DQG型气缸4通过对称布置的两套铰链机构和压板夹紧工件。2、切削力和夹紧力计算（1）切削力的计算刀具：高速钢麻花钻d=55mm机床：立式钻床Z5163A其中D为钻头直径；f为每转进给量；Kp为修正系数Kp=(бb/736）0.75＝（450/736）0.75＝0.691。所以M=0.88×55×2.250.9×10.8×0.691＝46.3NmFf=371×2.251.3×10.7×0.6