快挡拨叉工艺设计及夹具设计-铣叉脚夹具【全套CAD图纸+word说明书】
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快挡拨叉
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机械制造课程设计说明书 题目：设计 快挡拨叉 的机械加工工艺规程 及 铣叉脚端面夹 工序的专用夹具 专 业： 学生姓名： 学 号： 班 级： 指导老师： 专业系主任： 机械工程学院 2015 年 月 日 摘 要 本设计 快挡拨叉 零件加工过程的基础 设计的夹具设计 。主要 加工部 位是平面和 孔加工。在一般情况下，确保比保证精密加工孔很容易。 此，设计遵循的原则 是先加工面后加工孔 表面。 在零件的夹具设计中，主要是根据零件加工工序要求，分析应限的自由度数，进而根据零件的表面特征选定定位元件，再分析所选定位元件能否限定应限自由度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件，最后就是确定专用夹具的结构形式。 关键词： 快挡拨叉 零件 ；工艺；夹具； he of of In to is In of to of of of to of be be of to is to of 录 摘 要 . I . 1 章 零件的分析 . 1 件的作用 . 1 件的工艺分析 . 1 件的生产类型 . 2 第 2 章 确定毛坯的种类和制造 方法 . 3 择毛坯 . 3 定机械加工余量 . 3 计毛坯尺寸 . 3 第 3 章 拟定工艺路线 . 5 准的选择 . 5 件表面加工方法选择 . 5 艺路线的拟定 . 6 第 4 章工序设计 . 7 择加工设备与工艺装备 . 7 定工 序尺寸 . 8 削用量及基本时间确定 . 9 第 5 章 铣叉脚端面夹具的设计 . 14 题的提出 . 14 具设计 . 14 位基准的选择 . 14 削力和夹紧力计算 . 15 位误差分析 . 16 具设计及操作的简要说明 . 17 总 结 . 19 参考文献 . 20 致 谢 . 21 1 第 1 章 零件的分析 件的作用 快挡拨叉在运输车的变速箱中，与操纵机构的其他零件结合，用它拨动滑动齿轮，实现倒车。 14配合面有较高精度。槽 14滑动拨动的配合表面。下拨叉为与滑动齿轮接触的表面。 件的工艺分析 该零 件是叉架零件，形状不大规则，尺寸精度、形位精度要求不高， 2 为大批量生产零件，其主要技术要求分析如下： 其主要加工的有 14一个比较重要的孔，其轴线要保证与 脚面尺寸要求公差尺寸为 ；开挡公差尺寸为 面粗糙度为 保证与 14要是保证叉面能正确地安装在变速箱的倒档轴上，拨叉利用弹簧、滚珠在轴上进行定位，； 粗糙度为 面要求淬火处理，硬度要求为 4853爪总长公差尺寸为 0；后脚面公差尺寸为 0到 面到轴线尺寸 18的公差尺寸为 到 轴线到开挡前脚面的尺寸 深 32 公差尺寸为 0；拨叉尺寸要求较高，两内表面归于孔 对称度为 表面表面粗糙度为 表面满足配合14到 槽底部分允许呈 角或 2最大长为3 的倒角；孔 需锪平直径为 12；孔 24 端面、开挡内 、孔 表面以及槽 14面表面粗糙度为 般的加工都可获得。 通过分析该零件，其布局合理，虽结构复杂，但加工要求比较容易保证，通过专用夹具可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。 件的生产类型 依设计题目，结合生产实际可知该零件的生产纲领零件是大批量生产的铸件。 3 第 2 章 确定毛坯的种类和制造方法 择毛坯 由于零件的结构比较复杂，大批量生产，又是薄壁的中小型零件，所以采用砂型铸造，工件材料为 定机械加工余量 铸 件 的 尺 寸 公差 按 6414 定 ， 机 械 加 工余 量 按11351 根据 6414。加工余量等级为 F H。 所以，可取 级。查表（ 6414）查出各表面的公差数值。 零件尺寸 公差 4 端面 46 2 脚面圆柱面 15 面圆柱面 19 脚面尺寸 6 44 底面 14 脚开挡尺寸 40 计毛坯 尺寸 快挡拨叉 毛坯图尺寸（单位： 零件表面 总余量 毛坯尺寸 公差 4 端面 46 2 50 2 脚面圆柱面 15 2 13 4 脚面圆柱面 19 2 17 脚面尺寸 6 2 10 44 2 10 底面 14 2 12 脚开挡尺寸 40 2 36 5 第 3 章 拟定工艺路线 准的选择 根据零件图纸及零件的使用情况分析，知 14，槽宽，叉子面厚，叉子面与腹板的距离等均应通过正确的定位才能保证，故对基准的选择应予以分析。 （ 1）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，故此处选择 5加工 14 保证 24 （ 2）精基准的选择 ，各工序则以该孔为定位精基准，从靠近叉脚的 24面为轴向尺寸的定位基准不重合，这时需要进行尺寸链的换算。 件表面加工方法选择 本零件的加工面有内孔、倒角、槽、下底面、圆环面等，材料为公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。 （ 1） 24端面 :表面粗糙度为 选粗铣即可满足要求。 （ 2） 14：公差等级为 9 级，表面粗糙度为 差尺寸 0 到 据 定其公差等级按 以先钻后扩孔来满足要求。 （ 3）开挡 面粗糙度为 标注公差等级，故粗铣即可满足要求。 （ 4）脚面：表面粗糙度 工方法可采用粗铣即可达到要求。 （ 4）开挡：表面粗糙度为 工方法可采用粗铣即可达到要求。 6 （ 5）槽 14面粗糙度为 差等级 13，加工方法可采用粗铣即可达到要求。 （ 6）槽 14面粗糙度为 工方法可采用粗铣即可达到要求。 （ 7）孔 8：表 面粗糙度 差尺寸为 0到 据 用钻孔即可达到要求。 艺路线的拟定 （ 1）工艺路线的拟定 为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术 要求，必须制定合理的工艺路线。 由于生产纲领为大批量生产，所以采用通用机床配以专用的工、夹、量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。按照先加工基准面及先粗后精的原则，该零件的加工可按以下工艺路线进行。 10、铸造 15、热处理 20、铣 14 端面 25、钻 扩铰 1430、倒角 14 35、铣 开档 叉 脚面 40、 铣开档 405、铣槽 140、钻 8 55、去毛刺 60、检验 根据此工序安排，编出机械 加工工艺路线卡及工序卡片。 7 第 4 章工序设计 择加工设备与工艺装备 （一） 选择机床 1钻扩铰 14工序 5倒角及 工序 8 钻 8， 工步不多，选用立式钻床就能满足要求，本零件外廓尺寸不大，选用 1、 6、 7是粗铣和精铣，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式铣床就能满足要求，选用 （二） 选择夹具 本零件除了铣槽和钻小孔需要专用量具外，其它用通用量具即可。 （三） 选择刀具 1 铣端面。镶齿三面刃铣刀。 1 钻扩铰 14选择莫氏锥柄麻花钻 13 直径为 14作长度 46序 4 14。选择 14 1141直径为 14作长度 46氏锥度为 1号，总长 189 1 倒角。 1、 6、 7都是铣。 铣刀按表 5径为100，孔径 d=27，齿数 z=12。 1 钻 8孔。孔径为 通用刀具，故可制造专用刀具，方便制造及经济效益，可做成直柄麻花钻。 （四） 选择量具 本零件为大批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下表： 工序 工序名 称 量具 8 3 铣端面 游标卡尺、粗糙块 4 钻扩铰 14 游标卡尺、塞规 5 倒角 游标卡尺 6 铣脚面、开挡 游标卡尺、粗糙块 7 铣槽 游标卡尺、粗糙块 8 钻 8 游标卡尺、塞规 定工序尺寸 4 端面加工余量 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗铣 粗铣 粗铣 端面 50 4 46 14 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 钻扩孔 钻孔 扩孔 钻孔 扩孔 钻孔 扩孔 13 1 13 加工表面 工序余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗铣 精铣 粗铣 精铣 粗铣 精铣 2 15 2 9 面 3 42 10 14 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 8孔 8 8 削用量及基本时间确定 1 工序 10 切削用量：本工序为粗铣端面，已知加工材料为 面淬火处理后 确定粗铣端面的切削用量。所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 表得进给量 f =z，又 床主轴转速 30r/度要求不高，选择 n=150r/ 前面可知刀具直径为 100切削速度为 m i n/ 。 校核机床功率： 参考公式z n k p 其中 d=100mm 42.0z=12 n=150/60r/s ，解得 61.1故可用。经计算得加工时间为 57s。 2 工序 15、 20 10 切削用量： 钻，扩，铰 14 定钻 14 所选刀具为 莫氏锥柄麻花钻 确定切削用量3/2=表 得 进给量 f =r，切削速度 v =21m/主轴转速 n=000=取 n=545r/时 v=1000 定扩 14( 的切削用量。 所选刀具为 14 1141直径为 14作长度 108氏锥度为 1号，总长 189 确定切削用量，查表得 进给量 f =r，切削速度v =60m/主轴转速 n=000=取 n=960r/时 v=1000 确定钻 孔 的基本时间 1 确定扩 14( 的基本时间 1 总时 间为 30s。 3 工序 6 11 切削用量：本工序是铣脚面、开挡，先粗铣，后半精铣。 定铣开挡底面圆柱面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 表得进给量 f =z，又 床主轴转速 30r/度要求不高（ 5选择 n=150r/前面可知刀具直径为 100切削速度为 m 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p d=100mm 12.0z=12 n=150/60r/s ，解得 01.2故可用。 定铣开挡底面圆柱面 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 表得进给量 f =z，又 床主轴转速 30r/度要求不高（ 选择 n=200r/前面可知刀具直径为 100切削速度为 m 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p d=100mm 2.0z=12 n=200/60r/s ，解得 72.0故可用。 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 表得进给量 f =z，又 床主轴转速 3012 r/度要求较高（ 有垂直度要求），选择 n=250r/ 前 面 可 知 刀 具 直 径 为 100 则 切 削 速 度 为m 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p 5.0d=100mm 2.0z=12 n=250/60r/s ，解得 1.0故可用。 加工用时为：180s 铣脚面和开挡各 90s。 4 工序 7 本工序为 铣槽，先粗铣槽底，再铣槽。 定槽底面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 表得进给量 f =z，又 床主轴转速 30r/度要求不高（ 5选择 n=150r/前面可知刀具直径为 100切削速度为 m 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p d=100mm 02.0z=12 n=150/60r/s ，解得 74.0故可用。 定槽的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 表得进给量 f =z，又 床主轴转速 30r/度要求较高（ 对称度为 选择 n=220r/ 前 面 可 知 刀 具 直 径 为 100 则 切 削 速 度 为m 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p 3 其中 d=100mm 82.0z=12 n=220/60r/s ，解得 66.3故可用。加工时间为： 5 、工序 8 本工序为 钻 8，并锪平 12。 确定钻 8孔的切削用量。所选刀具为直 柄麻花钻 确定切削用量=表得 进给量 f =r，切削速度v =27m/主轴转速 n=000=取 n=960r/时v=1000工用时 99s。 14 第 5 章 铣 叉 脚端面 夹具的设计 设计工序： 铣叉脚端面 夹具的设计 题的提出 本夹具要用于 铣叉脚端面 夹具的设计 夹具精度等级为 ，粗糙度为 道工序只精铣一下即达到各要求，因此，在本道工 序加工时，我们应首先考虑保证 铣叉脚端面 的设计 夹具设计 的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。 具设计 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。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。 14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 14孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的 14孔的端面作为定位夹具。 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。 15 削力和夹紧力计算 （ 1）刀具： 刀 机床： 卧式 铣床 3 所列公式 得 查表 8 得其中： 修正系数 0.1C q X y u 8 z=24 0 代入上式 ， 可得 F= 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K=4321 1K 为基本安全系数 K 为加工性质系数 K 为断续切削系数 以 （ 2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 21 其中 F= G G 为工件自重 N 16 夹紧螺钉： 公称直径 d=20料 45钢 性能级数为 006 M P 8 0108 螺钉疲劳极限： M P 极限应力幅： M P 许用应力幅： M P aS 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s= 取 s=4 得 满足要求 M P 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 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一定位销，孔与销间隙配合。 （ 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 17 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： 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。 具 设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所 18 以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 19 总 结 快挡拨叉的加工工艺及夹具设计，主要是对快挡拨叉的加工工艺和夹具进行设计。快挡拨叉的加工工艺设计主要是确定加工工艺路线，机械加工余量和切削用 量、基本工时的确定，夹具的设计主要是要设计出正确的定位夹紧机构。在本设计中工件的加工工艺路线正确合理，夹具的定位夹紧机构也能达到定位夹紧的目的，能保证加工工件的精度。在设计中遇到了很多问题，如出现工艺路线的不合理，甚至出现不能保证加工所要求达到的精度。在进行夹具设计时，因定位基准选择不合理，出现过定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保证。在选择夹紧机构时由于机构的大小，尺寸等不合理，而达不到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点或作用面的位置不合理而使工件产生翻转。不过在指导老师的悉心认真的指导下，经过两个月自 身的不断努力，这些问题都一一解决。在这个过程中，对机械加工工艺和夹具设计有关的知识有了更深的理解，增强了对本专业综合知识运用的能力，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。 通过这次课程设计使我感到要设计一个夹具的不易，也感到团队合作的重要性，在这
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