伞形拨叉钻10孔夹具设计【全套含CAD图纸、工艺工序卡、说明书】
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机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题目：拨叉的工艺规程及钻 10mm 孔夹具设计一、设计题目拨叉的工艺规程及钻 M8 螺纹孔夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1 张(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1绘制零件图 1 张2毛坯图 1 张3编制机械加工工艺过程综合卡片 1 套4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片） 1套5绘制夹具装配图（A0 或 A1） 1 张6绘制夹具中 1 个零件图（A1 或 A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体） 。 1 张7编写课程设计说明书（约 5000-8000 字） 。 1 份四、进度安排本课程设计要求在 3 周内完成。1第 l2 天查资料，熟悉题目阶段。2第 37 天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第 810 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步） 。4第 1113 天，完成夹具总装图的绘制。5第 1415 天，零件图的绘制。6第 1618 天，整理并完成设计说明书的编写。7第 19 天，完成图纸和说明书的输出打印。8第 2021 天，答辩五、指导教师评语该同学在课程设计过程中表现 认真，工艺路线 夹具设计方案 ，说明书及图纸质量 ，综合评定其成绩为 。成 绩： 指导教师日期摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。拨叉加工工艺规程及其钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。AbstractThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录一 . 零 件 分 析 11.1 零件作用 11.2 零件的工艺分析 二 . 工 艺 规 程 设 计 22.1 确定毛坯的制造形式 22.2 基面的选择32.3 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 42.5 确定切削用量及基本工时5三 夹 具 设 计 9总 结28致 谢29参 考 文 献 30第 1 页 共 30 页一、 零件的分析1.1 零件的作用题目所给的零件是车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 25 孔与操纵机构相连，二下方的 50 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。1.2 零件的工艺分析零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：2.2.1 小头孔以及与此孔相通的的螺纹孔2.2.2 大头半圆孔 50第 2 页 共 30 页2.2.3 拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.05mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为 0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二. 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。零件材料为 HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手册 （后称指导手册 ）选用铸件尺寸公差等级 CT9 级。2.2 基面的选择的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正第 3 页 共 30 页确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。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，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。第 4 页 共 30 页我们采用40端面和外圆对于精基准而言，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 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 方案一工序：铸造。工序：时效处理工序：铣左端各个端面工序：铣右端各个端面 工序：钻，扩，铰 25 孔工序：铣 M8 端面工序：钻 M8 螺纹孔工序：车 R25 内圆工序：去毛刺工序 X：终检，入库。方案二工序：铸造。第 5 页 共 30 页工序：时效处理工序：铣左端各个端面工序：铣右端各个端面 工序：钻，扩，铰 25 孔工序：车 R25 内圆工序：铣 M8 端面工序：钻 M8 螺纹孔工序：去毛刺工序 X：终检，入库。方案一和方案二的区别在于，方案一我们加工 25 孔端面及孔后，然后加工 R25 内圆，这样我们可以以加工好的 25 孔和 R25 内圆作为定位基准，加工其余的面和孔。这样就为后续的加工提供了基准，保证了加工的质量。具体的加工路线如下工序：铸造。工序：时效处理工序：铣左端各个端面工序：铣右端各个端面 工序：钻，扩，铰 25 孔工序：车 R25 内圆工序：铣 M8 端面工序：钻 M8 螺纹孔工序：去毛刺工序 X：终检，入库。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的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加第 6 页 共 30 页工余量和工步如下： 1. 25mm的孔钻孔24扩孔： 24.8mm 铰孔：252. 叉口侧面 铣： 2Z=3mm 2.5 确定切削用量及基本工时工序 III：钻，扩，绞 25 孔工步一钻孔至 24确定进给量 ：根据参考文献表 2-7，当钢的f， 时， 。MPab80md240rmf/47.039.由于本零件在加工 24 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则rf /35.029.75.04.39.0根据 Z525 机床说明书，现取 rmf/.切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所以in/24mvin/47.318210rdvws 根据机床说明书，取 ，故实际切削速度in/75rn为 min/26.810324dvw第 7 页 共 30 页切削工时： ， ， ，则机ml40l91ml32动工时为 in547.2.03721fnltwm工步二：扩孔 85.24利用钻头将 孔扩大至 ，根据有关手mm85.24册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 rff/87.05. 75.06.112钻根据机床说明书，选取 mf5. in/46123312vv钻则主轴转速为 ，并按车床说明书in/46.5rn取 ，实际切削速度为mi/68rnw min/305.108.2dvw切削工时： ， ， ，则机l4l6l2动工时为 in4.157.068321fnltwm工步 3：铰 孔25第 8 页 共 30 页根据参考文献表 2-25， ，rmf/4.02，得min/128vin/65.48.9rs查参考文献表 4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取 ， ，实际切削速度rf/35.0mi/1rw。min/.9v切削工时： ， ， ，则机动l4l91l32工时为 min75.03.19821fnltwm工序：钻 M8 螺纹孔选用 高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）6由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得m/r28.0f机（切削表 2.15）inVcc1v0x163r/minD机机 按机床选取 54/in机x6.8542/in100cV机机 基本工时： min17.0.3f21xnlt机机第 9 页 共 30 页攻螺纹 M8mm：选择 M8mm 高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距 ，即f p1.25/fmr7.5/mincV机 107.598(/in)6cnrD查按机床选取 2/ir机6.8/incVm机基本工时： 1203.5(min)7.ltf机第 10 页 共 30 页3 拨叉钻 10 孔夹具夹具设计3.1 概述本夹具主要用于拨叉钻 10 孔夹具设计，本夹具主要用于钻床Z525 机床上，在机床对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件正确位置固定不动，这一任务就是由夹具来完成。对于单件、小批生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。但由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低。本零件属于大量生产，零件外形也不适于使用通用夹具，为了保证工件精度，提高生产效率，设计专用夹具就显得非常必要。3.2 方案设计方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计关键的一步，方案设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率，稍不注意就会造成不能满足工件加工要求，或第 11 页 共 30 页加工精度不能达到设计要求，因此必须慎重考虑。设计方案的拟定必须遵循下列原则：1、定位装置要确保工件定位准确和可靠，符合六位定位原理。2、夹具的定位精度能满足工件精度的要求。3、夹具结构尽量简单，操纵力小而夹紧可靠，力争造价低3.3 定位基准的选择我们采用已经加工好的孔及其端面作为定位基准，采用一面一圆柱销再加上 2 个挡销（限制旋转）和端面共限制 6 个自由度为了保证空间工件定位准确，我们需要限制6 个自由度，一面是 25 孔端面，一圆柱销是 25 孔大大圆孔，形成一面一圆柱销再加上 2 个挡销（限制旋转）进行定位。因此我们采用挡销来限制旋转方向的自由度。这样空间 6 个自由度就限制完了。第 12 页 共 30 页3.4 切削力计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）6.08.2HBDfF钻削力矩 式（5-3）6.0.91T式中 maxaxmin187491733HB刀具：钻头 10。则轴向力：见工艺师手册表 28.4F=C d f k 3.1F0zFy式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFk =(F07.1)92()103.nHBF=420 .8357N转矩T=C d f kT0ZTy式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTT=0.206 2.0.813517.34()NM功率 P =m0.690.2VKWd在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数第 13 页 共 30 页K=K K K K1234式中 K 基本安全系数，1.5;K 加工性质系数，1.1;2K 刀具钝化系数, 1.1;3K 断续切削系数, 1.14则 F =KF=1.5/ )(42391.1. N钻削时 T=17.34 N M本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧力计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。这样能较容易、较稳定地保证加工精度。用夹具装夹工件时，工件相对与刀具的位置由夹具保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、教稳定地保证工件的加工精度。能提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。采用夹具后，工件不需划线找正，装夹方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率。3.4 夹紧力的计算夹紧力采用螺旋压板夹紧的方式。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 可按下式计算有：第 14 页 共 30 页6543210KK式中： 为各种因素的安全系数，查参考文献 5表6可得： 1.20.1.301.56C522.3PK.f所以有： 193.08()KCWFN76P5.()Kf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其中： 3()Lm)(8N螺旋夹紧力： 04.W该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如下：第 15 页 共 30 页163图 4.1 移动压板受力简图由表 得：原动力计算公式 261001KLWl即： 0478.23.932.75()KWLNl 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。3.5 定位误差分析（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圆柱销，间隙配合。（2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，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。本夹具是用来在铣床上加工，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心。工序尺寸方向与第 16 页 共 30 页固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一平面定位销的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。由资料10机床夹具设计手册可得：1 定位误差： 当短圆柱销以任意边接触时minDWd当短圆柱销以固定边接触时2d式中 为定位孔与定位销间的最小间隙min通过分析可得：0.52D1dmin因此：当短圆柱销以任意边接触时0.63DW2 夹紧误差 ： cos)(minaxyj其中接触变形位移值：SNHBKRkmnZaZy 014.8.9)(1第 17 页 共 30 页cos0.13jym 磨损造成的加工误差： 通常不超过Mjm05. 夹具相对刀具位置误差： 取AD1.误差总和： 0.965jwm从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.6 导向装置设计 工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。表第 18 页 共 30 页d D D1 H t基本 极限偏差 F7基本 极限偏差 D601 3 +0.010+0.004611.8 4 71.82.6 5 86 9 -2.63+0.06+0.00633.36+0.06+0.008 93.34 7 1045 8 118 12 656+0.022+0.01010+0.019+0.0101168 12 1510 6 20810+0.028+0.011 15 181012 18+0.023+0.0122212 20 251215 22 260.0081518+0.034+0.0626 306 28 361822 +0.041 30+0.028+0.01534 20 36 HT0.012第 19 页 共 30 页2226 35 39 2002630+0.02042 463035 48+0.033+0.0175225HT200563542 55 594248 110 664850+0.050+0.02570+0.039+0.0207430 56 670.040钻模板选用固定钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。3.7 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。第 20 页 共 30 页（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观
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