拨叉夹具课程设计

燕山大学课程设计说明书题目：“拨叉”机械加工工艺规程及“铣叉口两端面”夹具设计学院（系）：年级专业：学号:学生姓名：指导教师：教师职称：燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：基层教学单位：机械系学号学生姓名专业（班级）设计题目“拨叉”机械加工工艺规程及“铣叉口两端面”夹具设计设计技术参数1.年生产纲领：大批量生产2.加工要求：见零件图设计要求1.工艺规程必须保证加工质量和生产率要求，合理可行。2.夹具设计要保证加工精度，并定位合理、夹紧可靠、操作简便；尽量采用机动夹紧、多件夹紧等。3.设计图纸及说明书符合规范。工作量零件图1张（A3/A4）毛坯图1张（A3/A4）夹具结构装配图1张（A1/A0）机械加工工艺过程卡片及工序卡片1套课程设计说明书1份（不少于5千字）工作计划第1周抄画零件图，完成机械加工工艺规程设计及毛坯图。第2周进行夹具设计及计算，完成结构草图。第3周完成夹具装配图，编写课程设计说明书，答辩。参考资料《机械制造工艺学课程设计指导书》《机械制造工艺手册》《机床夹具设计图册》《机床夹具设计手册》《机械零件设计手册》指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。年月日目录第1章零件的分析…………………………………………………….…11.1零件的功用及结构分析…………………………………………...11.2零件的工艺分析…………………………………………………...1第2章拨叉零件机械加工工艺规程设计………………………………12.1毛坯的选择………………………………………………………...12.2基准的选择………………………………………………………..12.3工艺路线的拟定…………………………………………………...22.3.1表面加工方法及加工方案的确定…………………………….22.3.2加工顺序的确定……………………………………………….32.4加工余量、工序尺寸及其公差的确定…………………………...42.5切削用量及工时定额的确定…………………………………...…5第3章铣叉口两端面工序夹具设计……………………………………...63.1任务的提出………………………………………………………...63.2定位方案及定位装置的设计计算………………………………...73.2.1定位方案的确定……………………………………………….73.2.2定位误差的分析计算………………………………………….73.3夹紧方案及装置的设计计算……………………………………...73.3.1夹紧方案的确定……………………………………………….73.3.2夹紧力大小的分析计算……………………………………….83.3.3夹具操作及维护简要说明…………………………………….8第4章小结………………………………………………………………..8参考文献……………………………………………………………………..10附录Ⅰ机械加工工艺过程卡片……………………………………..…......11附录Ⅱ机械加工工序卡片…………………………..……………………..121夹具课程设计说明书一、零件的分析1.1零件的功用机械中的拨叉，一般分为拨叉爪子，拨叉轴和拨叉手柄座。主要是拨动滑移齿轮，改变其在齿轮轴上的位置，可以上下移动或左右移动，从而实现不同的速度。或则是机械产品中离合器的控制，比如端面结合齿的结构，内外齿的结构，都需要用拨叉控制其一部分来实现结合与分离。还有一种是机械产品中电器的控制也是需要拨叉来实现开关的闭合与断开，一般是电器盒中两边各一个碰卡开关，拨叉左右或上下拨动，从而实现机床不同方向的运转。1.2零件的工艺分析拨叉有一组加工表面，它们之间有一定的位置要求。1.2.1以Ф28mm孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：Ф28mm孔两端面，叉口及叉口两端面，M16螺纹孔。这些加工表面之间有着一定的位置要求：⑴Ф28mm孔轴线与叉口端面的垂直度误差为0.05/100。⑵Ф28mm孔轴线与两端面的垂直度误差为0.05/100。由以上分析可知，Ф28mm孔为设计基准，要加工Ф28mm孔要先加工孔的两个端面再加工孔，然后以孔为基准加工其他待加工面，并保证它们之间的位置精度要求。二、零件机械加工工艺规程设计2.1毛坯的选择零件材料为QT400-18，根据选择毛坯应考虑的因素，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，大批生产，而铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用铸造方法。2.2基准的选择基准选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，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，使生产无法正常进行。2.2.1粗基准的选择2粗基准选择应为后续加工提供精基准，由于该零件毛坯没有铸孔，根据有关粗基准的选择原则，现选取Ф44外圆为粗基准先加工两端面，然后以端面为基准再加工Ф28孔。最后以Ф28孔轴线为基准加工其他待加工面。2.2.2精基准的选择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。2.3工艺路线的拟定拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。2.3.1工艺路线方案一Ⅰ.粗铣Ф28mm孔端面；Ⅱ.精铣Ф28mm孔端面；Ⅲ.钻，扩，粗铰，精铰Ф28mmmm孔至图样尺寸；Ⅳ.粗铣叉口两端面；Ⅴ.精铣叉口两端面；Ⅵ.粗铣叉口；Ⅶ钻M16底孔Ф14mm；Ⅷ.;.攻螺纹M16mm；Ⅸ.去锐边,毛刺；Ⅹ.终检,入库。2.3.2工艺路线方案二Ⅰ.粗铣Ф28mm孔端面；3Ⅱ.精铣Ф28mm孔端面；Ⅲ.钻Ф28mm孔（不到尺寸）；Ⅳ.半精镗Ф28mm孔（不到尺寸）；Ⅴ.精镗Ф28mm孔Ⅵ.粗铣叉口；Ⅶ.粗铣叉口两端面；Ⅷ.精铣叉口两端面；Ⅸ.钻M16mm螺纹底孔；Ⅹ.攻螺纹M16mm;Ⅺ.去锐边,毛刺;Ⅻ.终检,入库。2.3.3工艺方案的比较与分析方案一中的工序Ⅲ虽然代替了方案二中的工序Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，减少了装夹次数，但是在一道工序中要完成这么多工作，除了选用专门设计的组合机床（但在成批生产时，在能保证加工精度的情况下，应尽量不选用专用组合机床）外，只能选用转塔车床，利用转塔头进行加工。而转塔车床目前大多适用于粗加工，用来在此处加工Ф28mm孔是不合适的，因此决定降方案二中的工序Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ移入方案一，改为两道工序加工。综上所述，零件的最后加工路线如下：2.3.4工艺方案的确定Ⅰ.粗铣Ф28mm孔端面；Ⅱ.钻、扩Ф28mm孔；Ⅲ.粗铣叉口；Ⅳ.粗铣叉口端面；Ⅴ.钻M16mm螺纹孔；4Ⅵ.攻螺纹M16mm；Ⅶ.精铣Ф28mm孔端面；Ⅷ.精铣叉口端面；Ⅸ.精镗Ф28mm孔；Ⅹ.去锐边、毛刺；Ⅺ.终检。2.4毛坯尺寸及其加工余量的确定拨叉零件材料为QT400-18，生产类型为大批生产，采用精铸生产。由于孔均有精度要求，不铸出。故仅确定四个端面和叉口的相关尺寸。查表确定加工余量：砂型铸造，材料为球墨铸铁，机器造型，公差等级为CT8~12,取CT10，加工余量等级E~G,取G.切削余量：查表，基本尺寸小于100mm，加工余量为1.4mm；基本尺寸小于63mm，加工余量为0.7mm。铸件公差等级：查表，基本尺寸小于100mm，取2.5mm；基本尺寸小于63mm，取2.5mm。2.4.1Ф28mm圆柱两端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，Ф28mm圆柱两端面经过两道工序，先粗铣Ф28mm圆柱端面，再精铣Ф28mm圆柱端面，各步余量如下：粗铣：由《机械加工工艺手册第一卷》表3.2-23，其余量值规定，对于端面（≤50mm）为1.0~2.0mm，现取1.8mm。表3.2-27粗铣平面的厚度偏差（≤30mm）为―0.25~―0.39mm，现取―0.30mm。5精铣：由《加工工艺手册》表3.2-25，其余量规定值为0.7mm。故铸造毛坯的基本尺寸为44＋2.5＋2.5＝49mm。又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为2.8mm。故：毛坯的名义尺寸：43＋2.5＋2.5＝49mm；毛坯的最小尺寸：49－0.3＝48.7mm；毛坯的最大尺寸：49＋0.3＝49.3mm；粗铣端面后的最大尺寸：44＋0.7＝44.7mm；粗铣端面后的最小尺寸：44.7－0.30＝44.4mm；精铣端面后的最大尺寸：:44+0＝44mm；精铣端面后的最小尺寸：:44－0.1＝43.9mm。2.5确定各工序切削用量及基本工时2.5.1粗铣叉口两端面1.加工条件：工件材料：QT400-18,精铸加工要求：粗铣叉口两端面机床：X63卧式铣床v=0.45m/s即27m/min刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，80wdmm,齿数z=18。则1000100027=107r80swvnd（/min）现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书，取100/minwnr，故实际切削速度为8010025.12(/min)10001000wwdnvn当100/minwnr时，工作台的每分钟进给量mf应为0.0818100144(/min)mzwffznmm6查机床说明书，刚好有150/minmfmm，故直接选用该值。切削深度单边余量Z=1.8mm，可一次切除。切削工时：由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程1241lllmm，则机动工时为12410.27(min)150mmllltf2.5.2精铣叉口端面v=0.45m/s即27m/min刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，80wdmm,齿数z=18。则1000100027=107r80swvnd（/min）现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书，取100/minwnr，故实际切削速度为8010025.12(/min)10001000wwdnvn当100/minwnr时，工作台的每分钟进给量mf应为0.021810036(/min)mzwffznmm查机床说明书，刚好有40/minmfmm，故直接选用该值。切削深度单边余量Z=1.8mm，可一次切除。切削工时：利用作图法，可得出铣刀的行程1245lllmm，则机动工时为12451.125(min)40mmllltf三、工序夹具设计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。73.1任务的提出定位方案的确定设计加工叉口两端面的专用夹具。3.1.1工序要求本次设计选择工序Ⅶ：粗铣叉口两端面，工件以Ф28mm孔及端面为定位基准，一面加芯轴和一个支撑钉实现完全定位，由机械夹紧装置直接夹紧工件，工件的定位基面为Ф28mm孔内表面及端面。3.2定位方案及定位装置的设计计算3.2.1定位方案的确定为了加工叉口两端面，应限制的自由度有x、y、z、x、y、z。为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案如附图A1图纸——夹具装配图所示，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，Ф28mm孔端面被夹具体上的一块支撑板顶住，限制三个自由度z、y、x，Ф28mm孔内插入芯轴，限制了z、y，支撑钉和芯轴配合限制了x。3.2.2定位误差分析定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对于夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的1/3，或满足++≤T,即可认为定位方案符合加工要求。对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：零件中Ф28mm孔轴线与端面的垂直度误差为0.5°。此项技术要求主要应由夹具底面和直立支撑板的垂直度保证。已知夹具底