河南科技大学主离合器分离杠杆夹具设计课设设计

河南科技大学课程设计 3 专用夹具设计目 录前 言2第一章 零件的分析31.1 零件的作用31.2 零件的工艺分析3第二章 工艺规程设计32.1 确定毛坯的制造形式32.2 基面的选择42.3 制定工艺路线42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.5 确定切削用量及基本工时6第三章 夹具设计123.1 问题的提出123.2 夹具设计123.3 小结.15结 论16参考文献17前 言机械制造工艺学课程设计是我们融会贯通大学所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。本设计是主离合器分离杠杆零件加工工艺及铣大头端面夹具设计。主离合器分离杠杆零件的主要加工表面是平面及孔。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔、基准先行前道工序为下道工序做准备的工艺设计原则。基准的选择以杠杆大头外圆外圆面作为粗基准，以杠杆大头花键底孔及其下表面作为精基准。先将大头底面加工出来，然后作为定位基准，在以底面作为精基准加工孔。由于内孔花键较细小且精度要求较高故采用拉削加工最为合理。考虑到零件年产量5000件，属于大中批量，但是零件的结构简单尺寸较小，所以整个加工过程选用通用机床；在夹具方面选用专用夹具，夹紧方式多采用手动夹紧，夹紧简单，机构设计简单，且能满足设计要求。一、零件的分析1.1零件的作用题目给出的零件是主离合器分离杠杆。是发动机动力输出系统的一个零件，它的主要的作用是把离合器踏板产生的机械位移通过花键转变成扭矩，带动拨叉动作使离合器分离或者接合，控制发动机动力的输出与停止。1.2零件的工艺分析零件的材料为45钢锻造件，HB217255。现分析如下：主要加工面：1) 杠杆大头下表面；2) 小头两侧端面；3) 花键底孔、mm孔及4mm孔；4) 花键、12.5mm及M12mm螺纹孔。5）槽。主要基准面：1) 以杠杆大头下表面为基准的加工表面。这一组加工表面包括：花键底孔、小头端面2) 以花键底孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：内孔花键、12.5mm孔、M12mm螺纹孔、mm孔、4mm孔、mm槽及其倒角。其中主要加工面是内孔花键和mm孔。 这两组加工面之间有着一定的位置要求。现分述如下：杠杆大头端面与花键孔轴线要求相互垂直以保证杠杆曲臂尺寸851mm花键孔轴线与孔有距离2300.75mm的要求以及与12.5孔、M12螺纹孔距离22mm的要求。由上述分析可知，对于两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并保证它们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为45钢，硬度HB217255，由于零件是一个传递扭矩的杠杆，工作时承受较大的负荷，因此此零件应该选用锻件；由于该零件年产量为5000件，已达大批生产的的水平，而且零件的轮廓尺寸也不大，故可锻造成型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2基面的选择粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是杠杆大头侧肩、面圆头和下端面作为加工的粗基准，可用支撑板对侧肩进行定位，以限制、自由度；用一个挡板对圆头定位和一个支撑销定对小头部杆身定位，以限制、自由度；再以一个垫板支承42圆的底面作主要定位消除自由度，达到完全定位。就可加工上端面和花键底孔。精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用杠杆大头下端面和花键底孔作为精基准。2.3确定工艺路线表2.1工艺路线方案一工序5热处理工序10铣杠杆大头下端面工序15钻、铰孔花键底孔至mm工序20铣杠杆小头两端面至mm工序25钻和4孔工序30钻M12螺纹底孔，扩12.5阶梯孔，攻M12螺纹孔工序35拉杠杆大头36槽内孔花键工序40铣杠杆大头4mm槽工序45检查表2.2工艺路线方案二工序5热处理工序10铣杠杆大头上端面工序15钻、铰孔花键底孔至mm工序20钻、锪mm平面以及钻4mm孔工序25锪mm另一面工序30钻M12螺纹底孔，扩12.5阶梯孔，攻M12螺纹孔工序35拉杠杆大头36槽内孔花键工序40铣杠杆大头4mm槽工序45检查工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条是将“工序3铣宽度为mm的杠杆小头两端面”变为“锪mm两个端面面”其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动可以一定程度提高生产效率，但是不能很好保证零件的尺寸精度和位置精度。所以发现第二条工艺路线并不可行。从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第一个方案也比较合理想。所以我决定以第一个方案进行生产。具体的工艺过程如表2.3所示。表2.3 最终工艺过程工序5热处理。调质处理，保证硬度HB217255工序10铣杠杆大头下表面。保证尺寸mm，粗糙度是25。选用立式升降台铣床X52K，专用夹具。工序15钻、铰孔花键底孔至mm。钻孔mm的毛坯到22mm；铰孔22mm到mm。保证粗糙度是6.3；锪孔口倒角至1.5mm。采用立式钻床Z535，专用夹具。工序20铣杠杆小头两端面。保证厚度为mm，保证尺寸851，粗糙度是25,采用卧式铣床XA6132，用专用夹具。工序25钻和4孔。粗糙度是25,采用摇臂钻床Z3032，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。工序30钻M12螺纹底孔，扩12.5阶梯孔，攻M12螺纹。采用立式钻床Z535，专用夹具。工序35拉杠杆大头36槽内孔花键。用内花键拉刀拉孔至36槽内花键，粗糙度是3.2,采用卧式拉床L6120C，组合夹具。工序40铣杠杆大头4mm槽。铣杠杆大头开槽，保证宽度为mm，保证粗糙度是25,采用卧式铣床XA6132，用专用夹具。工序45检查2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的材料是45钢锻件，毛坯的重量约3kg，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用模锻件, 毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。根据上述原始资料及加工工艺，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杠杆大头厚度46mm考虑到花键孔端面的铣削加工方便性，故锻造厚度方向的余量查工艺手册表2.22.5，其余量值为2.02.5mm，现取2mm。故厚度毛坯值为48mm2内孔花键考虑到锻模的简单方便，将内孔花键锻成实心，内孔花键钻、铰、拉出。钻孔：22mm铰孔：mm拉花键：专用拉刀拉成3杠杆小头厚度考虑到端面的铣削加工方便性，故锻造厚度方向的余量查工艺手册表2.22.5，其余量值为2.02.5mm，现取2mm。故厚度毛坯值为17mm4杠杆小头面上mm孔及4mm孔考虑到孔径很小锻造很难实现，将内孔锻成实心，内孔钻出。钻孔：4mm钻孔：mm5M12-3螺纹、12.5mm孔由上可知，此处锻成实心，不用考虑留加工量。64mm槽由上可知，此处锻成实心，不用考虑留加工量。2.5 确定切削用量及基本工时工序1：铣杠杆大头下表面机床：X52K立式铣床。刀具：硬质合金端铣刀，材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其余量：=2mm所以铣削深度：每齿进给量：查，取铣削速度：参照参考文献，取。机床主轴转速：查机床说明书 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： 切削行程 工序2 钻、铰孔22.4mm，并锪倒角1.545 1钻孔22 mm确定进给量:查表28-10，当钢的800MPa，=22mm时，=0.390.47mm/r。由于本零件在加工22mm孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.390.47）x0.75=0.290.35mm/r根据Z535机床说明书，现取=0.25mm/r。切削速度：根据切削手册，查得切削速度v=18m/min。所以 根据机床说明书，取=225r/min，故实际切削速度为 切削工时：h=46mm 2铰孔：mm采用刀具：mm 专用铰孔钻。进给量：=（0. 91.2）0.7=0.630.84mm/r （切削手册表2.10）查机床说明书，取=0.72mm/r。机床主轴转速：取n=68r/min，则其切削速度v=8.26m/min机动工时 l=46mm 3.锪倒角1.545采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与铰孔时相同： =68r/min手动进给。工序3 铣小头两端面切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s即27m/min采用镶齿三面刃铣刀，=160mm，齿数z=18。则 现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取=60r/min，故实际切削速度为 当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为： =0.081860=86.4mm/min查机床说明书，取 =75mm/min，切削工时：铣刀的行程=60+24mm，则机动工时为 工序4 钻4mm、12mm孔1钻4mm孔确定进给量:查表28-10，当钢的800MPa，=4mm，=0.080.10mm/r。由于本零件在加工4mm孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.080.10）0.75=0.060.08mm/r根据Z3032机床说明书，现取=0.08mm/r。 切削速度：查表28-10及表28-14，查得切削速度v=26m/min。所以 根据机床说明书，取=2000r/min，故实际切削速度为 切削工时：h=13mm 1钻4mm孔2. 钻12mm孔确定进给量:查表28-10，当钢的800MPa， =12mm时，=0.250.31mm/r。由于本零件在加工12mm孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.250.31）0.75=0.190.24mm/r根据Z3032机床说明书，现取=0.20mm/r。 切削速度：查表28-10及表28-14，查得切削速度v=16m/min。所以 根据机床说明书，取=400r/min，故实际切削速度为 切削工时：h=13mm 工序5 钻12.5mm孔，钻M12螺纹底孔，攻M12螺纹孔。机床：Z535立式钻床，刀具：锥柄钻头12.5mm、10.2mm，加长柄机用丝锥（）1钻孔12.5mm 确定进给量:查表28-10，当钢的800MPa， =12.5mm时，=0.250.31mm/r。由于本零件在加工12.5mm孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.250.31）0.75=0.190.24mm/r根据Z535机床说明书，现取=0.20mm/r。 切削速度：查表28-10及表28-14，查得切削速度v=16m/min。所以 根据机床说明书，取=400r/min，故实际切削速度为 切削工时：h=22mm 2钻M12螺纹底孔 确定进给量:查表28-10，当钢的800MPa， =10.2mm时，=0.250.31mm/r。由于本零件在加工10.2mm孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.250.31）0.75=0.190.24mm/r根据Z535机床说明书，现取=0.20mm/r。 切削速度：查表28-10及表28-14，查得切削速度v=16m/min。所以 根据机床说明书，取=500r/min，故实际切削速度为 切削工时：h=21mm 1. 攻M12螺纹孔切削速度：查表40-8，取由式（2.1）机床主轴转速：， 根据机床说明书，取丝锥回转转速实际切削速度：确定进给量：由于其螺距,因此进给量切削工时：h=20mm 工序6 拉36槽内花键确定进给量:当钢800MPa，属于中等刚度零件，查表32-1根据零件材料选拉削速度分组，则查表32-2拉削速度选 v=4.53.5m/min根据LG120C机床说明书，现取v=4m/min。切削工时： 工序7 铣大头4mm开槽采用高速钢锯片铣刀，=160mm，齿数z=80。切削速度：查表30-23，确定v=15-35m/min，取v=30m/min，则 现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取=60r/min，故实际切削速度为 当=60r/min时，工作台的每分钟进给量应为： =0.081860=86.4mm/min查机床说明书，取 =75mm/min，切削工时：铣刀的行程=60+24mm，则机动工时为 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见附表。第三章 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。经指导老师分配任务设计，设计铣大头端面专用夹具。本夹具将用于X52K立式铣床。刀具为一把硬质合金端铣刀，对工件的端面进行加工。3.1 问题的提出本夹具主要用来铣花键孔口端面，由于这个端面图纸要求精度不是很高，因此在加工本道工序时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度；以及生产的经济性。3.2 铣花键孔口42端面夹具设计本夹具主要用来铣花键孔口42端面。由加工本道工序的工序简图可知。花键孔口42端面时，花键孔口42端面有粗糙度要求，杠杆铣削后高度要求。本道工序是对花键孔口46端面铣削加工，因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.2.1定位基准的选择由零件图可粗基准的选择，按照本工序铣大头上端面加工要求，选择本零件的不加工表面是杠杆大头侧肩、面圆头和下端面作为加工的粗基准，可用支撑板对侧肩进行定位，以限制、自由度；用一个挡板对圆头定位和一个支撑销定对小头部杆身定位，以限制、自由度；再以一个垫板支承42圆的底面作主要定位消除自由度，达到完全定位，就可加工上端面了。3.2.2定位元件的设计本工序选用的定位基准为三面一销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是三面一销。因此进行定位元件的设计主要是对支撑板和支撑销钉进行设计。根据参考文献11 支撑销钉的结构尺寸参数如图3.1所示。图3.1 带大端面的短圆柱销支撑板的结构如图3.2所示。图3.2 固定挡销另外两个支撑板于此类似。3.2.3定位误差分析本夹具选用的定位元件为三面一销定位。铣削加工时是靠调整机床保证其加工尺寸其定位误差主要由零件尺寸造成，夹具误差可以忽略。3.2.4铣削力与夹紧力计算本夹具是在铣床上使用的，用螺钉夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，由计算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) 式（3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献其回归方程为 FjktTs其中Fj螺栓夹紧力(N)； kt力矩系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N3.2.5夹具体槽形与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台U形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据参考文献11定向键的结构如图3.3所示。图3.3 定向键夹具U型槽的结构如图3.4所示。图3.8 U型槽主要结构尺寸参数如下表3.5所示。表3.1 U型槽的结构尺寸螺栓直径161816 3.2.6夹紧装置及