夹具课程设计

河南科技大学机械制造课程设计说明书题目：拨叉夹具设计学院：农业工程学院班级：农自111姓名：王雷学号：111403100125指导教师：耿令新2015年3月13日1目录1.绪论.....................................................................21.1课题背景............................................................22.拨叉加工工艺规程设计.....................................................22.1零件的工艺分析......................................................22.2确定生产类型........................................................22.3确定毛坯锻件加工余量及形状..........................................22.4工艺规程设计........................................................22.4.1选择定位基准..................................................22.4.2制定工艺路线..................................................32.4.3确定任务......................................................42.4.4选择加工设备和工艺设备........................................52.5确定切削用量........................................................52.5.1钻Φ22的孔...................................................53.专用夹具设计.............................................................53.1问题的提出......................................................53.2夹具的设计......................................................64.体会与总结..............................................................125.参考文献................................................................1321.绪论1.1课题背景材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。2.拨叉加工工艺规程设计2.1零件的工艺分析零件的材料为45钢，考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由分析可知，可以先加工拨叉上端圆孔，然后以此作为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，采用常规加工工艺均可保证。2.2确定生产类型确定此拨叉零件的生产类型为大批量生产。2.3确定毛坯锻件加工余量及形状零件材料为45钢。查《金属机械加工工艺人员手册》锻件机械加工余量，选用Ф22孔底面加工余量为5mm，其余各个加工面的锻件机械加工余量均为6mm。2.4工艺规程设计2.4.1选择定位基准①粗基准的选择3FJIDBEA图2.3加工表面名称以零件较大的B面为主要的定位粗基准，然后加工与其相对的D面。②精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以加工后的F通孔和加工后的面D为定位精基准。2.4.2制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：表2.1零件加工工艺路线方案工序工序内容机床名称刀具名称4Ⅰ粗铣平面B和平面D，Ra达到12.5，半精铣、精铣平面B和平面D，Ra达到3.2.立式铣床镶齿套式面铣刀Ⅱ以拨叉平面D为精基准钻Ф14孔立式钻床直柄短麻花钻Ⅲ以Ф14孔为粗基准，粗铣、半精铣拨叉口内表面I立式铣床镶齿套式面铣刀Ⅳ以拨叉口两内表面I为精基准，钻、扩、铰Ф22孔立式钻床直柄长麻花钻直柄扩孔钻直柄机用铰刀Ⅴ以Ф22孔为精基准钻Ф10.75孔,攻M12×1.25螺纹和钻、扩、铰Ф14孔立式钻床直柄长麻花钻细柄机用和手用丝锥Ⅵ以Ф22孔为精基准,同时粗铣长度为3的槽及Ф14下端面立式铣床镶齿套式面铣刀Ⅶ以Ф22孔为精基准钻Ф3孔立式钻床细柄机用和手用丝锥Ⅷ倒角，去毛刺，修锐边钳工台Ⅸ清洗清洗机Ⅹ检验检验台2.4.3确定任务为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工此拔叉零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计钻孔夹具一套。经与大家和协商，本次我负责第四道工序，钻、扩、铰Ф22孔的专用夹具。2.4.4选择加工设备和工艺设备①机床的选择本道工序采用Z535立式钻床。②选择夹具5该拨叉的生产纲领为大批量生产，所以采用专用夹具。③选择量具加工过程中主要用到的量具有游标卡尺等。④其他对垂直度、平行度误差采用千分表进行检测，其他尺寸采用通用量具即可。2.5确定切削用量工序Ⅳ：钻Φ22的孔工件材料为45钢，硬度HRC42~50。孔的直径为22mm。加工机床为Z535立式钻床。钻头为Ø22mm标准高速钢直柄短麻花钻。1）背吃刀量的确定pa=8mm。2）进给量的确定参照《课程设计》表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r。3）切削速度的计算参照《课程设计》表5-22，按工件材料为45钢的条件选取，切削速度v可取为22m/min。由公式n=1000v/d可求得钻头的钻速n=897.6r/min,参照《课程设计》表4-9所列Z535型立式钻床的主轴转速，取转速n=960r/min。在将此转速代入公式n=1000v/d中可求的实际的切削速度v=23.5m/min。3.专用夹具设计3.1问题的提出本夹具主要用来钻拔叉顶部d=22mm的小孔。因为位置精度要求不高，无表面粗糙度要求，故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.2夹具的设计①定位基准的选择此零件放在立式钻床上加工，刀具为22直柄短麻花钻。由零件分析，选择零件的D面和F孔,用短锥套和定位销限制6个自由度，达到完全定位。②定位元件与夹紧元件的选择6机床夹具设计手册，表2-1-3，选用可换定位销（GB2204-80）?6515°6363?22274,621,751X45°图3.1可换定位销B型（GB2204-80）③钻套、衬套、钻模板及夹具体设计Ф14孔的加工只需钻削加工就能满足加工要求。考虑到钻套可能出现的磨损，故参照《机床夹具设计手册》，表2-1-46选用可换钻套（GB2264-80），当磨损就可更换。与其装配的是钻套用衬套（GB2263-80），查表2-1-58可得。起固定的是钻套螺钉（GB2268-80），查表2-1-60可得。735260°5,5112452,530°46351X45°0.80.4220.80.8网纹AR32,521?0.012A图3.4可换钻套表3.1可换钻套dD1D2DHh1hmC1C2Cr基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差22+0.034+0.01622+0.021+0.008463545125.5120.522.523.583483515°60°2,5451X45°0.80.40.8?0.012AA图3.5钻套用衬套表3.2钻套用衬套dD1DHh2C基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差22+0.041+0.02035+0.028+0.015484552.5922?8?121011,51X45°5,55图3.6钻套螺钉表3.3钻套螺钉dL1d1Dd2LL0nt基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差M85.5+0.200+0.05012-0.050-0.1602262211.522.5钻模板选用滑柱将其连接在夹具体上。安装前先调整好位置然后用滑柱定位，后用螺母将其拧紧在夹具体上。在装配时要注意保证钻套轴线与定位元件的位置关系。详细参见钻孔装配图。10⑤夹具体设计夹具体的设计参考钻孔夹具体零件图。⑥夹具体设计(1).夹紧力方向的选择1）夹紧力的方向应有利于工件的定位，而不能破坏定位。为此一般要求主夹紧力应垂直指向第一定位基准面。2）夹紧力的方向应尽量与工件刚度大的方向一致，以减小工件变形。3）夹紧力的方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需的夹紧力。根据以上夹紧力方向确定的基本原则，并结合本设计的夹具的实际情况做出如下分析：如图3.8所示，工件的定位面为左端面，并且是以左圆住端面为第一定位基准面来限制5个自由度，根据夹紧力方向应指向第一定位基准的原则可以确定本夹具的夹紧力方向应与工件圆柱轴线方向一致，并且工件在圆柱径向方向上的刚度明显比在轴线方向上的刚度小，根据夹紧离的方向应尽量与工件刚度大的方向一致，以减小工件变形的基本原则，本夹具的夹紧方向仍然为圆柱轴线方向上。图3.8夹紧力方向的选择11(2).夹紧力作用点的选择夹紧力作用点应正对于支承元件所形成的稳定受力区域内，以保证工件已获得的位置不变。夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。夹紧力的作用点和支承点应尽量靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性，夹紧力作用点应尽量使各支承处的接触变形均匀，以减小加工误差。图3.9夹紧力作用点的选择根据以上夹紧力作用点的选择原则并结合本次设计的夹具的具体情况分析，如图3-9所示。得：夹紧力作用点为工件圆柱右端面。(3).夹紧力大小的计算当在计算夹紧力的大小时，一般可以以最不利于夹紧时的状况为工件受力状况，分析作用在工件上的各种力，列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需要的夹紧力。KFFJ=式中：JF——实际所需要的夹紧力，单位为N；K——安全系数，一般取1.5~2,取K=1.5；F——由静力平衡计算出的理论夹紧力，单位为N。12分析工件的受力状况时，除了夹紧力、切削力以外，工件还应该考虑重力，运动速度较大时还须要考虑离心力和惯性力的作用。针对本设计的夹具夹紧装置的具体形式，如图3.10所示，通过分析得出7螺旋夹紧机构的夹紧力计算公式为W=𝑃𝐿𝑡𝑔(𝛼+𝜑)𝑟平+𝑡𝑔𝜑2∙𝑅′式中：P-----施于手柄上的力，P应小于15公斤力，通常P=8~10公斤力；L-----手柄臂长（毫米），通常L=14d（d-----螺纹外径）；----螺纹升角，平πr2tarctg（度），一般=2°~4°，t为螺距；