设计拨叉2在钻床上钻削Φ12H7、Φ25H7孔夹具.doc

课程设计说明书 题 目： 机械制造装备设计课程设计 拨 叉 零 件 夹 具 设 计姓 名：杨茹 学 号：1020203040 指 导 教 师：张建育专 业 年 级：10级机械设计制造及其自动化02班所在学院和系：机械工程学院完 成 日 期：2013年6月16日 目录一、 设计任务书 3二、 序言 5三、 夹具设计 61.加工零件的介绍 6 2.定位方案的选择 7 3.夹紧方案的选择 9 4.导向装置的选择 12 5.夹具的结构设计 13 6.夹具的使用说明 14四、设计小结 14 五、参考文献 16 一、机械制造装备设计课程设计任 务 书1课程设计题目： 设计拨叉2在钻床上钻削12H7、25H7孔夹具2课程设计目的：（1）培养学生对所学知识进行综合、比较、归纳、运用的能力。（2）培养学生查阅和搜集资料、独立思考、独立工作的能力。（3）通过对拨叉零件夹具设计，使学生将书本的理论知识与生产实际相结合。培养学生解决实际工程问题的能力。（4）掌握编制技术文件的方法与步骤。3给定条件和基本数据3.1给定条件：(1) 拨叉2零件图。(2) 拨叉零件材料QT40-17,毛坯为精铸件，生产批量为2000件年3.2基本数据：详见拨叉2零件图。4具体设计要求1）翻阅和查找相关设计手册和资料,确定夹具设计方案；2）将给定零件图绘制为工程图；3）设计一套完整的夹具工作图；4）编写出设计说明书一份。5具体设计要求拨叉2工艺过程为：（1）在铣床上铣削长端端面（2）在铣床上铣削长端反端面（3）在铣床上铣削短端端面（4）在钻床上钻削10H8孔（5）在钻床上钻削12H7、25H76完成期限 2周，2013年6月3日-6月14日附：产品零件图二、序言机械制造装备设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。制造背景： 机械制造离不开金属切削机床，而机床夹具则是保证机械加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备之一。机床夹具被广泛用于制造业中，大量专用机床夹具的使用为大批量生产提供了必要条件。 制造意义：夹具的制造在机械加工工艺中有着很重要的意义，从其作用和地位两方面可以得知。一：机床夹具在机械加工中起着十分重要的作用，归纳起来，主要表现在一下几个方面。1. 缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低加工成本。2. 保证加工精度稳定加工质量。3. 降低对工人的技术要求，减轻工人的劳动强度，保证安全生产。4. 扩大机床的工艺范围，实行一机多能。5. 在自动化生产和流水线生产中便于平衡生产节拍。二：机床夹具在工艺系统中的地位：夹具不同于其他环节，他在工艺系统中有着特殊地位，夹具的整体刚度对工件加工的动态误差产生着非常特殊的影响。因此设计夹具时，对夹具的整体刚度应给予足够重视。如因工艺系统其他环节的刚度不足而引起较大的系统动态误差时，也可以采取修正夹具定位元件的方法进行补偿。这就是夹具的能动作用三、夹具设计1加工零件的介绍拨叉零件是机床变速箱里用于拨动齿轮的零件，要求对齿轮拨位准确，因此有一定的加工精度要求。又由于拨叉零件的形状不是很规范，因此在机床上使用通用夹具难于加工，故需设计专用夹具。拨叉类零件主要加工面是平面和孔。然而本夹具是用来加工12H8、25H8孔，加工本道工序应注意该工艺孔应与短端面有一定的垂直度要求，为保证形位公差，需要在加工时用应用短端面为精基准；该零件的尺寸精度也有一定的要求，应保证该夹具与零件之间有良好的接触关系。在设计夹具时，主要应考虑如何定位才能加工出合格的零件，如何才能降低劳动强度和提高劳动生产率。该拨叉零件材料QT40-17,毛坯为精铸件，生产批量为2000件年。拨叉零件工艺过程为：（1）在铣床上铣削长端端面（2）在铣床上铣削长端反端面（3）在铣床上铣削短端端面（4）在钻床上钻削10H7孔（5）在钻床上钻削12H8、25H8孔本次设计的夹具钻削12H8、25H8孔夹具设计属钻床夹具。2.定位方案的选择2.1工艺过程分析：拨叉2零件的加工工艺过程为：（1）在铣床上铣削长端端面（2）在铣床上铣削长端反端面（3）在铣床上铣削短端端面（4）在钻床上钻削10H8孔（5）在钻床上钻削12H7、25H7孔本次设计的夹具在钻床上钻削12H8、25H8孔，属钻床夹具。钻削12H7、25H7孔夹具用于第五道工序，如产品零件图所示：经分析可知，在本工序之前已加工好的表面为:(1) 长端端面。(2) 长端反端面。(3) 短端端面。(4) 10H8孔。2.2确定夹具类型：本工序为钻削12H7、25H7孔，除了保证尺寸公差外，还需要满足的技术要求为：1. 孔径大小。2. 两孔与外圆的同轴度。3. 两孔之间的平行度。4. 两孔与端面的垂直度。2.3拟定定位方案和选择定位元件：2.3.1拟定定位方案：以右图所示坐标系为例，为钻削12H7、25H7孔，在图2中，根据技术要求，本次设计的夹具应该限制工件五个方向的自由度，分别是：x、y轴的线自由度和旋转自由度和z轴的旋转自由度。z轴的线自由度可限制，也可不限制。考虑到前四个工序已加工完成，并保证他们的精度要求和两孔应该同时钻，所以选择以短端端面为第一基准面，即可限制工件的三个自由度。在工件的侧面加一短的V型块限制两个自由度，在底面再加一短圆柱销在10H8孔上，此支撑钉和V型块在一起限制三个自由度，所以实际限制了工件的六个自由度，即：X、Y、Z三个方向的线性自由度和旋转自由度。2.3.2选择定位元件：以底面为第一定位基准面，在底面放置一个固定短圆柱销来限制工x轴方向和y轴方向的线自由度，底面为大平面限制z轴方向的线自由度和绕x轴和y轴的旋转自由度，侧面为第二定位基准面，由于要限制工件绕Y轴的旋转自由度，并且考虑到工件为圆柱型，选择一个V型块为定位元件，实际限制六个自由度即X、Y、Z轴方向的线性自由度和绕X，Y，Z轴的旋转自由度；定位方案能够保证加工尺寸精度和两孔平行度要求。定位方案如图所示：2.3.3定位误差的计算：本工序的定位误差主要以两支撑钉的定位误差为主，V型块主要起辅助作用，具体分析过程如下：（1）基准不重合误差为0；（2）定位引起的误差：平面产生的位移误差，该误差由加工平面时的精度决定，一般很小，可以忽略不计，所以总误差也很小，定位误差显然在工件允许误差的范围内，所以加工精度足以保证。3.夹紧方案的选择3.1确定夹紧方案（如图所示）： 工件在切削过程中会受到切削力、离心力和惯性力等各种力的作用，因此定位后必须夹紧。夹紧装置一般由夹紧机构和动力源组成。夹紧装置有如下设计要求：应保证定位准确，而不能破坏定位；夹紧后工件与夹具的变形应在允许的范围内；夹紧机构安全可靠，有足够的刚度和强度，手动夹紧应自锁，夹紧行程要足够；结构简单，制造和操作方便，快速和省力。夹紧方案如图所示：夹紧方案在上图中，丝杠左端为左旋，右端为右旋，通过转动丝杠，可以使丝杠上的两个滑块产生相对运动，从而滑块上的斜面对压紧杠杆施加作用力，使工件达到夹紧的作用。当丝杠反向转动时可以将工件松开。3.2夹紧力的估算：通常，由于切削力本身是估算的，工件与支承件间的摩擦因数也是近似的，因此夹紧力也是粗略估算的。在计算夹紧力时，将夹具和工件看作一个刚性系统，以切削力的作用点，方向和大小处于最不利于夹紧时的状况为工件受力状况，根据切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动速度较大时应考虑惯性力），以及夹紧机构具体尺寸，列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需夹紧力。安全系数一般可取k=2 3，或按下式计算： K=kkkk式中 k 一般安全系数，考虑工件材料性质及余量不均匀等引起切削力变化，k=1,5 2；k 加工性质系数，粗加工k=1.2，精加工k=1；k 刀具钝化系数，k=1.1 1.3；k 断续切削系数，继续切削时k=1.2，连续切削时k=1。工件与支承元件之间的摩擦因数，以及工件与夹紧元件间的摩擦因数，可由支承表面特点决定。该夹具支承表面为光滑表面，摩擦因数取0.150.25。该夹具设计时依次取k=2 、k=1、 k=1.2、k=1，则K=kkkk=211.21=2.4 由机床夹具设计手册得，取最不利于切削时的夹紧力矩为M1，切削力为矩。此工件在钻床上加工。取钻床主轴最大转矩为400NM，最大进给抗力为16000N。得W=63600N4.导向装置的选择钻床夹具的导向元件为可换钻套,它的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置,并在加工中对钻头等加工刀具进行引导,保证被加工孔的位置精度和防止刀具在加工中发生偏斜。（1）钻套高度钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。钻套高度H越大,刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大,一般取H=(12.5)D，孔径小、精度要求高时，H取较大值，所以H=(1252.525)mm=(2562.5)mm。查文献（2）机械制造技术基础课程设计指南表5-181可取可换钻套的高度H=36mm。可换钻套 1钻套 2衬套 3钻模板 4螺钉进给速度的确定：所使用的钻头为高速钢椎柄麻花钻，背吃刀量进给量确定：参照机械制造技术基础课程设计指导教程选取每步进给量f=0.5m/s。切削速度：参照机械制造技术基础课程设计指导教程,因工件材料为QT40所以选取切削速度V=20m/min。由n=1000v/d =530.78r/min5.夹具的结构设计 考虑到工件要在立式钻床上加工，所设计的夹具最后要在钻床上一起夹紧，因此在保证加工要求的基础上，夹具必须尽可能简单，结构紧凑，装拆工件容易，操作方便。底面通过支撑钉将工件定位在夹具体上，并在侧面用V型块将工件固定在夹具体上；调节左边的辅助压紧装置，消除工件与夹具的间隙，再通过转动丝杠由压紧杠杆将工件夹紧，并一起固定在支撑板上。6.夹具的使用说明本工序是要钻削12H7、25H7孔，因此在装载工件时，应将工件长端端面朝上放置，然后通过活动V型块和短销来调节定位，消除间隙，旋转丝杠将工件压紧；再进一步旋紧活动V型块，推动V型块直至无间隙为止；在夹紧时应当注意，夹紧力不要太大，以免工件产生变形，工件不能移动为准。四、设计小结这次课程设计为期两周，由于时间比较紧迫，我基本上按照老师的计划完成工作，但毕竟缺乏实际生产经验，在设计方面出现了好多困难。但是，本次设计在老师的精心指导下和自己查阅相关设计手册，并和小组成员一起讨论的情况下，终于完成了设计任务。通过这次课程设计锻炼了我参与实际生产的能力，并且巩固了CAD的一些基本技术，做完这个课程设计使我深刻的体会到了理论