I倒挡拨叉 倒档拔叉零件铣叉脚侧面夹具设计.doc
I倒挡拨叉 倒档拔叉零件铣叉脚侧面夹具设计（全套含CAD图纸）
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购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163960目 录一、序言 .- 2 -二、零件的工艺分析及生产类型的确定 .- 2 -1 零件的作用 .- 2 -2 零件的工艺分析 .- 2 -3 零件的生产类型 .- 3 -三、毛坯的选择与设计 .- 4 -1 选择毛坯 .- 4 -2 确定机械加工余量 .- 4 -3 设计毛坯图 .- 5 -四、加工方法和工艺路线的设计 .- 6 -1 定位基准的选择 .- 6 -（1）粗基准的选择 .- 6 -（2）精基准的选择 .- 7 -2 零件表面加工方法的选择 .- 7 -3 制订工艺路线 .- 8 -五、工序设计 .- 10 -1 选择加工设备与工艺装备 .- 10 -（1）选择机床 .- 10 -（3）选择量具 .- 11 -2 确定工序尺寸 .- 11 -（1）24 端面加工余量 .- 11 -（2）钻 13、扩 14H9 孔 .- 12 -（3）面加工余量 .- 12 -（3）钻 孔 .- 13 -09.78六、确定切削用量及基本时间 .- 13 -1 工序 3 .- 13 -购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639612 工序 4 .- 14 -2.1 确定钻 13mm孔的切削用量。 .- 14 -2.2 确定扩 14H9 孔的切削用量。 .- 14 -)(043.2.3 基本时间 .- 14 -3 工序 6 .- 15 -3.1 确定铣开挡底面圆柱面 R15 的切削用量 .- 15 -3.2 确定铣开挡底面圆柱面 R19 的切削用量 .- 15 -3.3 确定开挡脚面的切削用量 .- 16 -4 工序 7 .- 16 -5 、工序 8 .- 17 -七、夹具设计 .- 17 -八、设计小结 .- 18 -九、参考资料 .- 19 -购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163962购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163963购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 4 -一、 序言机械制造技术基础设计是在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践教学环节。这次设计我们能综合运用机械制造基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，在老师和同学的帮助下，我还对夹具，机床，刀具的的结构和工作原理有了更深的了解，不知不觉中我的图纸分析、结构设计能力都得到了提高，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。在结束了机械制造基础及有关的学习后，通过本次的设计使我们所学的知识得到了巩固和加深，并培养了我们学会全面综合地运用所学知识，去分析和解决机械制造中的问题的能力。由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。二、零件的工艺分析及生产类型的确定1 零件的作用题目所给的零件为倒挡拨叉，是与操纵机构零件结合用与拨动滑动齿轮实现输出轴的倒转。故对配合面 、14H13 槽以及下拨叉有精度要求。914H购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 5 -2 零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的试图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。从零件图上看，该零件是典型的叉架类零件，结构比较复杂，形位精度要求不算高。为大批量生产的铸件。其主要加工的有 14H9 表面粗糙度为Ra6.3um，其轴轴要保证直线度 M 级 0.03；斜脚面尺寸要求公差尺寸为-0.48到 0；开挡公差尺寸为 0.1 到 0.2，表面粗糙度为 Ra6.3um 并保证与 14H9 轴线的垂直度为 0.25；R19 面粗糙度为 Ra12.5um，表面要求淬火处理，硬度要求为4853HRC；下爪总长公差尺寸为-1 到 0；后脚面公差尺寸为 0 到 0.52，前面到轴线尺寸 18 的公差尺寸为0.2；孔 8.7 公差尺寸为 0 到 0.09，其轴线到开挡前脚面的尺寸 41.5 的公差尺寸为0.15，孔深 32 公差尺寸为-1 到 0；拨叉尺寸要求较高，两内表面归于孔 8.7 的对称度为 0.4，内表面表面粗糙度为Ra12.5，内表面满足配合 14H13 公差尺寸为 0 到 0.27，其槽底部分允许呈R3max 圆角或 2 最大长为 3 的倒角；孔 8.7 还需锪平直径为 12；孔 24 端面、开挡内 R15 面、孔 8.7 内表面以及槽 14H13 底面表面粗糙度为 Ra25 一般的加工都可获得。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，我们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。3 零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购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 6 -件。三、毛坯的选择与设计1 选择毛坯该零件材料为 ZG310-570，属于批量生产，而且零件的结构复杂，采用铸件成型。2 确定机械加工余量铸件的尺寸公差按 GB/T6414-1999 确定，机械加工余量按 GB/T11351-89 确定，材料为 ZG310-570。由于是大批量且形状复杂的零件，所以毛坯选择砂型铸造。根据 GB/T6414-1999 查表得尺寸公差 CT 为 8-12 级。加工余量等级为FH。所以，可取 CT=9 级。查表（GB/T6414）查出各表面的公差数值。零件尺寸 公差 CT端面 4624 2脚面圆柱面 15 1.6脚面圆柱面 19 1.7两脚面尺寸 6 1.514H13 槽面尺寸 14 1.6槽底面 14 1.6叉脚开挡尺寸 23 1.7购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 7 -3 设计毛坯图拨叉毛坯图尺寸（单位：mm）零件表面 总余量 毛坯尺寸公差 CT端面 46242 50 2脚面圆柱面 15 2 13 1.6脚面圆柱面 19 2 17 1.7两脚面尺寸 6 2 10 1.514H13 槽面尺寸 14 2 10 1.6槽底面 14 2 12 1.6叉脚开挡尺寸 23 2 19 1.7下图为该零件的毛坯图（具体尺寸请看毛坯图）：购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 8 -四、加工方法和工艺路线的设计1 定位基准的选择（1）粗基准的选择工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用肋板 6 的左端面作为粗基准来加工 14H9孔。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，以及当零件有不加工表面应该以这些不加工表面做粗基准的原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，加工 14H9 孔，保证其轴线的直线度，并作为以后工序的定位基准，这个基准就是精基准。（2）精基准的选择在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。2 零件表面加工方法的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 ZG310-570。以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 Ra25um，可选粗铣即可满足要求。（2）14H9 孔：公差等级为 9 级，表面粗糙度为 Ra6.3um，公差尺寸 0到 0.043，根据 GB/T1800.3-1998 规定其公差等级按 IT9，可以先钻后扩孔来满购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 9 -足要求。（3）开挡 15 内圆柱面：表面粗糙度为 Ra25um，未标注公差等级，故粗铣即可满足要求。（4）脚面：表面粗糙度 Ra6.3um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。（4）开挡：表面粗糙度为 Ra12.5um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。（5）槽 14H13：表面粗糙度为 Ra12.5um，公差等级 13，加工方法可采用粗铣即可达到要求。（6）槽 14H13 底面：表面粗糙度为 Ra25um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。（7）孔 ：表面粗糙度 Ra25um，公差尺寸为 0 到 0.1，根据1.078GB1800-79 规定其公差等级按 IT11，采用车孔即可达到要求。3 制订工艺路线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。由于生产纲领为成批生产所采用的通用机床配以专用加工夹具，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。现有工艺路线如下：购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 10 -工艺路线一 工艺路线二精铸退火 精铸退火工序 工序铣端面 车孔车孔 粗铣脚面扩孔 铣端面倒角 扩孔粗铣脚面 倒角铣开挡 铣开挡铣槽 铣槽车孔 车孔精铣脚面方案的比较选择：方案 2 先铣脚面虽然满足了先面后孔的原则，但是对于后面工序的基准选定却不够方便，所以不合理，根据根据经济性级工序内容的简便性可选择方案一，并制定出详细的工序内容。毛坯为精铸件，拿到毛坯后应该先退火处理下，消除掉铸件在铸造过程中产生的内应力及误差。并在毛坯车间调整好毛坯的机械性能以达到技术要求，然后送到机械加工车间加工，具体工序如下：铸造购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 11 -热处理铣端面钻 13 孔、扩 14H9 孔倒角铣脚面、开挡铣槽钻 8.7去毛刺检验根据工序安排编出机械加工工序卡，共 6 张。五、工序设计1 选择加工设备与工艺装备（1）选择机床1-1 工序 4 钻 13 孔、扩 14H9 孔、工序 5 倒角及工序 8 钻8.7，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 Z525 立式钻床。1-2 工序 3、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 X62卧式铣床即可。选择刀具（参考指南 ）1-1 工序 3 铣端面购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 12 -1-2 工序 4 钻 13 孔。选择莫氏锥柄麻花钻 13 GB/T1438.1-1996。其直径为 13mm，工作长度 101mm，莫氏锥度为 1 号，总长182mm。1-3 工序 4 扩 14H9 孔。选择 14 GB/T 1141-1984。其直径为14mm，工作长度 108mm，莫氏锥度为 1 号，总长 189mm。1-4 工序 5 倒角。1-5 工序 3、6、7 都是铣。铣刀按表 5-105 选镶齿三面刃铣刀，直径为 100，孔径 d=27，齿数 z=12。1-6 工序 8 钻 8.7 孔。孔径为 8.7mm 无通用刀具，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。（3）选择量具本零件为中批量生产，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3 铣端面 游标卡尺、粗糙块4 钻 13 孔扩、 14H9 孔游标卡尺、塞规5 倒角 游标卡尺6 铣脚面、开挡 游标卡尺、粗糙块购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 13 -7 铣槽 游标卡尺、粗糙块8 钻 8.7游标卡尺、塞规2 确定工序尺寸（1）24 端面加工余量工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度加工表面粗铣 粗铣 粗铣端面504 46 Ra25（2）钻 13、扩 14H9 孔加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度车孔扩孔车孔扩孔车孔扩孔钻扩孔13 1 3043.1 R购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 14 - a6.3（3）面加工余量工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度加工表面粗铣精铣粗铣精铣粗铣精铣R15 圆柱面 2 15 Ra25R19 圆柱面 2 52.019Ra12.5脚面 1.60.43.0422.01Ra12.5Ra6.314H13 槽底面2 10 Ra2514H13 槽 1.60.414.427.014Ra25Ra12.5（3）钻 孔 09.78加工 工序双边 工序尺寸及 表面粗糙度购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 15 -表面 余量 公差09.78孔8.7 09.78Ra25六、确定切削用量及基本时间1 工序 3切削用量：本工序为粗车端面，已知加工材料为 ZG310-570，表面淬火处理后 HRC40-50。确定粗铣端面的切削用量。所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-pa1500 r/min，精度要求不高，选择 n=150r/min。由前面可知刀具直径为 100mm，则切削速度为 。min/12.471054.310dnV校核机床功率： 参考公式 zkpaadpfem 5.08.13.其中 d=100mm z=12 map2ae24f/.n=150/60r/s kpm=1，解得 kw7.5kw ，故可用。61.m2 工序 4切削用量：本工序为钻 13mm 、扩 14H9 。)(043.2.1 确定钻 13mm 孔的切削用量。所选刀具为莫氏锥柄麻花钻，其直径为 13mm，工作长度101mm，莫氏锥度为 1 号，总长 182mm。 确定切削用量 =13/2=6.5mm，查表得进给量 f =0.28mm/r，切削pa购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 16 -速度 v =21m/min。则主轴转速 n= =514.19r/min,故取dv10n=545r/min，此时 v= =22.26m/min。10nd2.2 确定扩 14H9 孔的切削用量。)(43.所选刀具为 14 GB/T 1141-1984，其直径为 14mm，工作长度108mm，莫氏锥度为 1 号，总长 189mm。确定切削用量 =1/2=0.5mm，查表得进给量 f =0.45mm/r，pa切削速度 v =60m/min。则主轴转速 n= =1364.19r/min,故取dv10n=960r/min，此时 v= =42.2m/min。10nd2.3 基本时间确定钻 13mm 孔的基本时间=1jt sfnlfL9.21605428.07.1 确定扩 14H9 孔的基本时间)(3.=1jt sfnlfL74.60945.0.21 3 工序 6切削用量：本工序是铣脚面、开挡，先粗铣，后半精铣。3.1 确定铣开挡底面圆柱面 R15 的切削用量所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-pa1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um） ，选择 n=150r/min。由前面可知刀具直径为 100mm，则切削速度为购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 17 -。min/1.471054.310dnV校核机床功率： 参考公式 znkpmaadpfe75.08.13.053其中 d=100mm z=12 ap2aef/2.n=150/60r/s kpm=1，解得 kw7.5kw ，故可用。01.2m3.2 确定铣开挡底面圆柱面 R19 的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-pa1500 r/min，精度要求不高（Ra=12.5um） ，选择 n=200r/min。由前面可知刀具直径为 100mm，则切削速度为。min/83.62104.3dnV校核机床功率： 参考公式 znkpmaadpfe75.08.13.05其中 d=100mm z=12 map2ae7f/2.n=200/60r/s kpm=1，解得 kw7.5kw ，故可用。2.03.3 确定开挡脚面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=4mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-pa1500 r/min，精度要求较高（Ra=6.3um 及有垂直度要求） ，选择n=250r/min。由前面可知刀具直径为 100mm，则切削速度为。min/5.781024.310dnV校核机床功率： 参考公式 znkpmaadpfe75.08.13.053其中 d=100mm z=12 ap3. ae4f/2.n=250/60r/s kpm=1，解得 kw7.5kw ，故可用。1.0m购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 18 -4 工序 7本工序为铣槽，先粗铣槽底，再铣槽。4.1 确定槽底面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-pa1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um） ，选择 n=150r/min。由前面可知刀具直径为 100mm，则切削速度为。min/1.471054.310dnV校核机床功率： 参考公式 znkpmaadpfe75.08.13.053其中 d=100mm z=12 ap2aef/2.n=150/60r/s kpm=1，解得 kw7.5kw ，故可用。74.0m4.2 确定槽的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=4mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-pa1500 r/min，精度要求较高（Ra=12.5um 且对称度为 0.4） ，选择n=220r/min。由前面可知刀具直径为 100mm，则切削速度为。min/1.691024.310dnV校核机床功率： 参考公式 znkpmaadpfe75.08.13.053其中 d=100mm z=12 ap4ae8f/2.n=220/60r/s kpm=1，解得 kw7.5kw ，故可用。6.m5 、工序 8本工序为钻 8.7，并锪平 12。确定钻 8.7 孔的切削用量。所选刀具为直柄麻花钻，其直径为购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 19 -8.7mm，工作长度 80mm， ，总长 122mm。 确定切削用量 =8.7/2=4.35mm，查表得进给量 f =0.49mm/r，切pa削速度 v =27m/min。则主轴转速 n= =987.8r/min,故取dv10n=960r/min，此时 v= =26.24m/min。10nd七、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，需要设计专用夹具。为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为铣床夹具铣叉脚侧面的专用夹具，本夹具将用于 X52K 立式铣床。7.1 设计要求本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。7.2 夹具设计7.2.1 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。7.2.2 切削力及夹紧力的计算7.3 夹具的夹紧装置和定位装置夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 20 -一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向，用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后，用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位，把压板压紧，之后取出定位插销。刀具：铣刀。刀具有关几何参数： 01501顶 刃 0n侧 刃 601530rK4Dm6d2.5Lm2Z.8/famz购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 21 -map0.2由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式：0.8.10.35pzFafDBzn有： .9.8.1.10.1254836.2()N根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即：FKW安全系数 K 可按下式计算：6543210式中： 为各种因素的安全系数，查参考文献5121 可知其公6式参数：123456.0,.,.0,3KK由此可得： 1.1.301.56所以 845()KWFN由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226 可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有： )(210 tgtQLWz式中参数由参考文献5可查得：6.2.76zr90105229螺旋夹紧力： 048()N该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如2.1.由表 得：原动力计算公式 261001KLWl购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 22 -即： 0478.230.932.75()1KWLNl 由上述计算易得： K由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。7.4 定位误差的分析制造误差 ZZ（1）中心线对定位件中心线位置精度. 取 .m05.3.2m04.2（2）同轴度误差（查表 P297）故，8.3 mDW 142.06.05.8.04.125. 222225422 则 .30142.0知此方案可行。7.5 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396- 23 -保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，
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