拨叉夹具设计说明书

1机械制造课程设计拨叉钻床夹具设计专业机械设计制造与自动化学生姓名班级学号学校完成日期2机械制造工程原理课程设计任务书一、设计题目设计拨叉，钻M22x1.5螺纹孔的专用夹具。二、原始依据1．生产类型：成批生产；2．零件图样。三、设计内容1．零件图1张；2．毛坯草图1张；3．制定零件的机械加工工艺规程，填写机械加工工艺过程卡片及指定工序的机械加工工序卡片各1份。或填入机械加工工艺过程综合卡片；4．设计指定的专用夹具，绘制夹具装配总图1张，绘制所设计夹具的大件零件图1张；5．编写设计说明书1份。3目录一、零件的工艺分析及生产类型的确定………………………………4二、加工方法的选择及工艺路线的制定………………………………5三、夹具方案的探讨……………………………………………………5四、工件的夹紧设计理论………………………………………………10五、夹具设计……………………………………………………………13六、夹紧装置的设计……………………………………………………13七、夹具体与机床连接部分与定位…………………………………13八、小结………………………………………………………………15九、参考文献…………………………………………………………164一、零件的工艺分析及生产类型的确定1.零件的作用零件是拨叉，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，从而控制横向获纵向进给。2.确定生产类型根据设计任务书可知：成批生产3.零件的工艺分析零件的视图正确、完整。公差及技术要求齐全。零件图如下：根据零件图的要求，要加工螺纹孔为M22x1.5，,其中心与基中面有精度要求，必须保证其尺寸。5二、加工方法的选择及工艺路线的制定1.定位基准的选择（1）根据零件图纸的要求，零件的定位基准为轴的中心线。这样可以保证相应的尺寸公差，圆度，跳动的精度要求。（2）粗基准的选择按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，因此选择轴的左右两端面的孔为基中。（3）精基准的选择考虑要保证零件的加工精度，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以平面为精基中。2.工艺路线的拟定本零件的加工面比较多，用到的机床有车床，铣床，钻床，磨床。分析如下：1.基中平面有粗糙度要求，因此粗铣到相应的尺寸然后进行精加工；2.粗铣平面留有余量5mm。3.精铣平面，保证粗糙度为6.3。4.钻孔直径25上偏差+0.02下偏差0。三、夹具方案的探讨3夹具定位原件的设计3.1常用定位元件及选用工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。用定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。3.1.1工件以平面定位1.以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，侧面定位时，可选用网状支承钉。2.以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，用于面定位时用不带斜槽的支承板，通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。3.以毛坯面，阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但须注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。4.以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。65.当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，但须注意，辅助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。3.1.2工件以外圆柱定位1.当工件的对称度要求较高时，可选用V形块定位。V形块工作面间的夹角α常取60°、90°、120°三种，其中应用最多的是90°V形块。90°V形块的典型结构和尺寸已标准化，使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。V形块结构有多种形式，有的V形块适用于较长的加工过的圆柱面定位；有的V形块适于较长的粗糙的圆柱面定位；有的V形块适用于尺寸较大的圆柱面定位，这种V形块底座采用铸件，V形面采用淬火钢件，V块是由两者镶合而成。2.当工件定位圆柱面精度较高时（一般不低于IT8），可选用定位套或半圆形定位座定位。大型轴类和曲轴等不宜以整个圆孔定位的工件，可选用半圆定位座。3.1.3工件以内孔定位1.工件上定位内孔较小时，常选用定位销作定位元件。圆柱定位销的结构和尺寸标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可根据工件定位内孔的直径选用。当工件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销。当工件圆孔端边缘形状精度较差时，选用圆锥定位销；当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时，选用浮动锥销。2.在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。因此，这类心轴通常是带台阶定位面的心轴，当工件以内花键为定位基准时，可选用外花键轴，当内孔带有花键槽时，可在圆柱心轴上设置键槽配装键块；当工件内孔精度很高，而加工时工件力矩很小时，可选用小锥度心轴定位。综上：正确定位，必须选对定位基准。3.1.4对定位元件的基本要求1.限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。2.限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夹具的使用寿命和定位精度。3.支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中，受工件重力、7夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中变形和损坏。4.定位元件应有较好的工艺性。定位元件应力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。5.定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。在工件定位中有很多种不同的定位方法，比如，工件以平面定位，工件以圆孔定位，工件以外圆柱定位，工件以锥孔定位等定位方法等定位方法。这些定位方法适应在不同的场合，根据具体情况而定。本次夹具定位分析如下：在加工本工序以前已加工过的表面有，A、B面看，K孔。可用A面支靠，K定位，K孔用削边销定位。3.2自由度限制分析：3.2.1常用定位元件所能限制的自由度定位元件可按工件典型定位基准面分为以下几类：1.用于平面定位的定位元件：括固定支承（钉支承和板支承），自位支承，可调支承和辅支承。2.用于外圆柱面定位的定位元件：括V形架，定位套和半圆定位座等。3.用于孔定位的定位元件：括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销），圆柱心轴和小锥度心轴。3.2.2定位误差分析六点定位原则解决了消除工件自由度的问题，即解决了工件在夹具中位置“定与不定”的问题。但是，由于一批工件逐个在夹具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，即出现工件位置定得“准与不准”的问题。如果工件在夹具中所占据的位置不准确，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成误差。这种只与工件定位有关的误差称为定位误差，用ΔD表示。在工件的加工过程中，产生误差的因素很多，定位误差仅是加工误差的一部分，为了保证加工精度，一般限定定位误差不超过工件加工公差T的1/5～1/3，即：ΔD≤(1/5～1/3)T（1-1）式中ΔD——定位误差，单位为mm；T——工件的加工误差，单位为mm。零件如图所示，此时工件限制的自由度分别是：①A面支靠，限制四个自由度。②B面用夹紧定位，可限制一个自由度，还有一个自由度没有限制。③K孔选择一个削边销进行限制。六个自由度完全限制。3.2.3定位误差产生的原因工件逐个在夹具中定位时，各个工件的位置不一致的原因主要是基准不重8合，而基准不重合又分为两种情况：一是定位基准与限位基准不重合，产生的基准位移误差；二是定位基准与工序基准不重合，产生的基准不重合误差。由于定位副的制造误差或定位副配合间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用ΔY表示。不同的定位方式，基准位移误差的计算方式也不同。如果工件内孔直径与心轴外圆直径做成完全一致，作无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，如图所示，心轴和工件内孔都有制造误差。于是工件套在心轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。可按下式计算：ΔY=amax-amin=1/2(Dmax-dmin)=1/2（δD+δd）（1-2）式中：ΔY——基准位移误差单位为mm；Dmax——孔的最大直径单位为mm；dmin——轴的最小直径单位为mm。δD——工件孔的最大直径公差，单位为mm；δd——圆柱心轴和圆柱定位销的直径公差，单位为mm。基准位移误差的方向是任意的。减小定位配合间隙，即可减小基准位移误差ΔY值，以提高定位精度。加工尺寸的基准是外圆柱面的母线时，定位基准是工件圆柱孔的中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用ΔB表示。此时除定位基准位移误差外，还有基准不重合误差。综上：定位误差产生的原因是，定位基准与限位基准不重合及定位基准与工序基准不重合而产生的误差。3.2.4常见定位方式中基准位移误差1.用圆柱定位销、圆柱心轴中心定位计算式：ΔY＝Xmax=δD+δd0+Xmin（定位心轴较短）（1-3）Xmax——工件定位后最大配合间隙；δD——工件定位基准孔的直径公差；δd0——圆柱定位销或圆柱心轴的直径公差；Xmin——定位所需最小间隙，由设计而定。注意：基准位移误差的方向是任意的。当工件用长定位心轴定位时，需考虑平行度要求。9计算式：ΔY＝Xmax=（δD+δd+Xmin）L1／L2（1-4）L1——加工面长度；L2——定位孔长度。2.定位套定位计算式：ΔY＝Xmax=δD0+δd+Xmin（1-5）δD0——定位套的孔径公差；δd——工件定位外圆的直径公差。注意：基准位移误差的方向是任意的。3.平面支承定位平面支承定位的位移误差较容易计算，当忽略支承误差且定位基准制作精度较高时，工序尺寸的基准位移误差视为零。4.V形体定心定位若不计V形体制造误差，仅有工件基准面的圆度误差时，工件的定位中心会发生偏移即O1O2＝T1－T2，产生基准位移误差。即：ΔY＝O1O2=T1－T2（1-6）故：对于90°V形体ΔY＝0.707δd。3.2.5定位误差的合成定位误差是两误差的合成即：ΔD=ΔB+ΔY（1-7）在圆柱间隙配合定位和V形块中心定位中，当基准不重合误差和位移误差都存在时，定位误差的合成需判断“＋”、“－”号。例如：V形块中：ΔB＝δd／2（1-8）当ΔB与ΔY的变动方向相同时：ΔD＝ΔB＋ΔY＝δd／2+ΔY（1-9）当ΔB与ΔY的变动方向相反时：ΔD＝ΔB－ΔY＝δd／2－ΔY（1-10）3.2.6六点定位原理当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件10六个自由度的原理，称为六点定位原理。四．工件的夹紧在机械加工过程中，工件会受到切削力、离心力、惯性力等的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动和位移，在夹具结构中必须设置一定的夹紧装置将工件可靠地夹牢。工件定位后，将工件固定并使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。4.1夹紧装置的组成夹紧装置的组成由以下三部分组成。第一部分：动力源装置它是产生夹紧作用力的装置。分为手动夹紧和机动