撥叉(CA6140車床)夾具設(shè)計(jì)

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1、 題目名稱 撥叉（CA6140車床）夾具設(shè)計(jì) 目錄 一、 已知條件 1 二、 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1 （一） 零件的作用 1 （二） 確定加工表面及主要加工表面 1 （三） 確定生產(chǎn)類型 2 三、 確定毛坯尺寸，繪制毛坯圖 2 （一） 確定毛坯尺寸 2 （二） 繪制毛坯圖 3 四、 擬定工藝路線 4 （一） 選擇加工方法，擬定工藝路線 4 （二） 填寫工藝過程卡 6 五、 進(jìn)行工序設(shè)計(jì)和工藝計(jì)算 7 （一） 工序設(shè)計(jì)和工藝計(jì)算 7 （二） 畫工序簡(jiǎn)圖，填寫工序卡片 10 六、 設(shè)計(jì)專用夾具 11 （一） 確定定位方案及定

2、位元件 11 （二） 繪制夾具三維模型 12 七、 繪制夾具裝配二維圖并進(jìn)行標(biāo)注 18 八、 總結(jié) 18 九、 參考文獻(xiàn) 19 1、 已知條件 已知：Q=7500臺(tái)/年，m=1件/臺(tái)， 工件工作過程中不會(huì)受到?jīng)_擊載荷，毛坯選用鑄件，材料HT200，重量1.12kg。 2、 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 （1） 零件的作用 該撥叉應(yīng)用在某拖拉機(jī)變速箱的換檔機(jī)構(gòu)中。撥叉頭以φ25mm孔套在變速叉軸上,撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當(dāng)需要變速時(shí)，操縱變速桿，變速操縱機(jī)構(gòu)就通過撥叉頭部的操縱槽帶動(dòng)撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑動(dòng)，撥叉腳撥動(dòng)雙聯(lián)變換齒輪在花鍵軸

3、上滑動(dòng)以改換檔位，從而改變拖拉機(jī)的行駛速度。 該撥叉在改換檔位時(shí)要承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的作用，因此該零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，以適應(yīng)撥叉的工作條件。該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面、叉軸孔φ250-0.03mm(H7)，在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)予以保證。 （2） 確定加工表面及主要加工表面 該撥叉形狀特殊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬典型的叉桿類零件。為保證撥叉換檔時(shí)叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對(duì)叉軸孔Ф的垂直度要求為0.1mm。為保證撥叉在叉軸上有準(zhǔn)確的位置，改換檔位準(zhǔn)確，撥叉采用導(dǎo)向槽定位。導(dǎo)向槽的尺寸為，且導(dǎo)向槽的側(cè)面與叉軸孔中心線的垂直度要求為0.08mm。 表2-1 各

4、表面技術(shù)要求 加工表面 公差及精度等級(jí) 尺寸及偏差 mm 表面粗糙度Ra m 形位公差/mm 撥叉頭側(cè)面 IT12 17 6.3 撥叉腳兩端面 IT12 3.2 ⊥ 0.1 A 撥叉腳內(nèi)表面 IT13 3.2 撥叉腳頂面 IT9 6.3 操縱槽端面 IT13 3.2 操縱槽內(nèi)側(cè)面 IT12 3.2 ⊥ 0.08 A 操縱槽底面 IT12 8 6.3 孔 IT7 0.4 （3） 確定生產(chǎn)類型 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%，則年產(chǎn)綱領(lǐng)

5、撥叉重量為1.12kg，查表2-1知，撥叉屬輕型零件，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。 表2-2 不同機(jī)械產(chǎn)品的零件質(zhì)量型別表 表2-3機(jī)械加工零件生產(chǎn)類型的劃分 表2-3生產(chǎn)類型 3、 確定毛坯尺寸，繪制毛坯圖 （1） 確定毛坯尺寸 1、 求最大輪廓尺寸 根據(jù)零件圖確定輪廓尺寸：長(zhǎng)約為155.5mm，寬為75mm，高位80mm，故最大輪廓尺寸為155.5mm。 2、 選取公差等級(jí)CT 由表5-1，鑄造方法按機(jī)器造型、鑄造材料按灰鑄鐵，得公差等級(jí)范圍8-12級(jí)，取為10級(jí)。 3、 求鑄件尺寸公差 很據(jù)加工面的基本尺寸和鑄造公差等級(jí)

6、CT，由表5-3查得，公差帶相對(duì)于基本尺寸對(duì)稱分布。 4、 求機(jī)械加工余量等級(jí) 由表5-5，鑄造方法按機(jī)器造型、鑄件材料按灰鑄鐵，得機(jī)械加工余量等級(jí)范圍E-G級(jí)，去為F級(jí)。 5、 求RMA（要求的機(jī)械加工余量） 對(duì)所有加工表面取同一個(gè)數(shù)值，由表5-4查最大輪廓尺寸為155.5mm、機(jī)械加工余量等級(jí)為F級(jí)，RMA數(shù)值為1.5mm。 6、 求毛坯基本尺寸 1　 撥叉頭側(cè)面 單側(cè)加工由式5-1求出，即 ，因?yàn)閾懿骖^外圓半徑為 20mm，因此壓鑄時(shí)外圓鑄完整，外圓槽完全機(jī)加工做出。 2　 撥叉腳兩端面 雙側(cè)加工由式5-2求出，即

7、 3　 撥叉腳內(nèi)表面 內(nèi)腔加工由式5-3求出，即 4　 撥叉腳頂面 單側(cè)加工由式5-1求出，即 5　 操縱槽端面 單側(cè)加工由式5-1求出，即 6　 操縱槽內(nèi)側(cè)面 內(nèi)腔加工由式5-3求出，即 7　 操縱槽底面 單側(cè)內(nèi)腔加工由式5-1求出，即 8　 孔 內(nèi)腔加工由式5-3求出，即 表3-1 毛坯尺寸 加工表面 鑄件公差等級(jí)CT 加工面基本尺寸mm 鑄件尺寸公差/mm 機(jī)械加工余量等級(jí) /mm 毛坯基本尺寸mm 撥叉腳兩端面 10 12 2.2 1.5 1

8、6.1 撥叉腳內(nèi)表面 10 55 2.8 1.5 50.6 撥叉腳頂面 10 132.5 3.6 1.5 135.8 操縱槽端面 10 23 2.4 1.5 25.7 操縱槽內(nèi)側(cè)面 10 16 2.2 1.5 11.9 操縱槽底面 10 8 2 1.5 5.5 孔 10 25 2.4 1.5 20.8 （2） 繪制毛坯圖 如下圖所示： 圖3-1 毛坯圖 4、 擬定工藝路線 （1） 選擇加工方法，擬定工藝路線 1、 定位基準(zhǔn)的選擇 1　 精基準(zhǔn)的選擇：根據(jù)該撥叉零件的技術(shù)要求和裝

9、配要求，選擇撥叉腳左端面和孔作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。且撥叉軸孔的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作精基準(zhǔn)定位加工撥叉腳兩端面、操縱槽端面和撥叉頭側(cè)面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，遵循了“基準(zhǔn)重合”的原則。選用撥叉腳左端面作為精基準(zhǔn)同樣是遵循了“基準(zhǔn)重合”的原則，因?yàn)樵摀懿嬖谳S向方向上的尺寸多以該端面作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。另外，由于撥叉件剛性較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，為了避免在機(jī)械加工中產(chǎn)生夾緊變形，根據(jù)夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基面，并應(yīng)作用在剛度較大部位的原則，夾緊力作用點(diǎn)不能作用在叉桿上。 2　 粗基準(zhǔn)的選擇： 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛

10、刺或其他表面缺欠。本例選擇撥叉頭左端面作粗基準(zhǔn)。采用撥叉頭左端面作粗基準(zhǔn)加工撥叉腳左端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)；再采用加工過的撥叉腳左端面作為精基準(zhǔn)加工孔，這樣遵循了粗基準(zhǔn)不重復(fù)使用的原則，同時(shí)能保證撥叉腳端面與孔的垂直度。 2、 零件表面加工方法的選擇 表4-1 表面加工方法 加工表面 經(jīng)濟(jì)精度 表面粗糙度Ram 加工方案 備注 撥叉頭側(cè)面 IT12 6.3 粗銑-半精銑 表5-16 撥叉腳兩端面 IT12 3.2 粗銑-磨削 表5-16 撥叉腳內(nèi)表面 IT10 3.2 粗鏜-半精鏜 表5-15 撥叉腳頂面 IT12 6.3

11、 粗銑-半精銑 表5-16 操縱槽端面 IT12 3.2 粗銑-半精銑 表5-16 操縱槽內(nèi)側(cè)面 IT12 3.2 粗銑-半精銑 表5-16 操縱槽底面 IT12 6.3 粗銑-半精銑 表5-16 孔 IT8 0.4 擴(kuò)-鉸 表5-15 3、 制定工藝路線 按照“先基面后其他”“先主后次”“先粗后精”的原則，該零件加工可按下述工藝路線進(jìn)行。 以粗基準(zhǔn)撥叉頭底面定位，加工精基準(zhǔn)孔和撥叉腳左端面→以孔定位加工撥叉頭側(cè)面、操縱槽端面、撥叉腳頂面和內(nèi)表面→以撥叉腳左端面定位加工撥叉腳右端面、操縱槽內(nèi)側(cè)面和底面 表4-2工藝路線 工序號(hào) 工

12、序名稱 機(jī)床設(shè)備 刀具 量具 負(fù)責(zé)人 1 鑄件表面處理 鉗工臺(tái) 錘子、銼刀 卡尺 2 退火 3 擴(kuò)、鉸孔 立式鉆床 擴(kuò)孔鉆、鉸刀 卡尺、賽規(guī) 汪帥兵 4 粗銑撥叉腳兩端面 臥式雙面銑床 臥式雙面銑床銑刀 游標(biāo)卡尺 沈博文 5 粗銑撥叉腳頂面、內(nèi)側(cè)面 銑床 銑刀 游標(biāo)卡尺、賽規(guī) 吳家文 6 粗銑、半精銑撥叉頭側(cè)面 立式銑床 立銑刀 游標(biāo)卡尺 劉露淳 7 粗銑、半精銑操縱槽端面、內(nèi)側(cè)面、底面 立式銑床 立銑刀 游標(biāo)卡尺 冼李廣 8 精銑撥叉腳兩端面 周軼驍 9 精銑撥叉腳頂面

13、、內(nèi)側(cè)面 黎如劍 10 去毛刺 鉗工臺(tái) 砂紙 11 熱處理——撥叉腳兩端面局部淬火 淬火機(jī)等 12 中檢 賽規(guī)、百分表、卡尺等 13 校正撥叉腳 鉗工臺(tái) 手挫 14 磨削撥叉腳兩端面 平面磨床 砂輪 游標(biāo)卡尺 15 清洗 清洗機(jī) 16 終檢 賽規(guī)、百分表、卡尺等 （2） 填寫工藝過程卡 5、 進(jìn)行工序設(shè)計(jì)和工藝計(jì)算 （1） 工序設(shè)計(jì)和工藝計(jì)算 1、機(jī)械加工余量的與確定 查表5-42可得，擴(kuò)孔至24.8，粗鉸至24.94，精鉸至25，即

14、精鉸余量，粗鉸余量，擴(kuò)孔余量 2、 工序尺寸及公差的計(jì)算 查表5-29可確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)為精鉸：IT7；粗鉸：IT10；粗?jǐn)U：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查表5-30可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.021mm；粗鉸：0.084mm；粗?jǐn)U：0.21mm。 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：mm；粗鉸： mm；粗?jǐn)U：mm，它們的相互關(guān)系如圖 圖5-1 工藝尺寸鏈 3、 切削用量的選擇 1　 擴(kuò)孔工步 高速鋼擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，取背吃刀量=2mm，走刀兩次。 由表5-128，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.7mm/r。 由表5-133，按工件材料為H

15、T200的條件取，切削速度為10m/min。 由公式可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速為n=128.42r/min，參照表5-65所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=140r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實(shí)際切削速度。 2　 粗鉸工步 高速鋼鉸刀粗鉸，取背吃刀量=0.14mm。 由表5-129，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=1.5mm/r。 由表5-135，切削速度v可取為5m/min。 由公式可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=63.85r/min，參照表5-65所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=68r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實(shí)際切削速度。 3　 精鉸工步

16、 高速鋼鉸刀精鉸，取背吃刀量=0.06mm。 由表5-129，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=1.5mm/r。 由表5-135，切削速度v可取為5m/min。 由公式可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=63.69r/min，參照表3-54（2）所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=68r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實(shí)際切削速度。 4、 工時(shí)定額的計(jì)算 計(jì)算公式： 1　 基本時(shí)間（機(jī)動(dòng)時(shí)間）的計(jì)算 A. 擴(kuò)孔工步 根據(jù)表2-26，擴(kuò)孔的基本時(shí)間可由公式求得。式中；；；f=0.7mm/r；n=140r/min。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間。 B. 粗鉸工步

17、 根據(jù)表2-26，粗鉸基本時(shí)間可由公式求得。式中、由表3-42按、的條件查得；；而；f=1.5mm/r；n=68r/min。將上述結(jié)果代入公式，則工序的基本時(shí)間：。 C. 精鉸工步 同上，根據(jù)表2-26，基本時(shí)間可由公式求得。式中、由表3-42按、的條件查得；；而；f=1.5mm/r；n=68r/min。將上述結(jié)果代入公式，工序的基本時(shí)間 2　 輔助時(shí)間的計(jì)算 輔助時(shí)間與基本時(shí)間之間的關(guān)系為，取，則各工序的輔助時(shí)間分別為： 工序2擴(kuò)孔工步的輔助時(shí)間： 工序2粗鉸工步的輔助時(shí)間： 工序2精鉸工步的輔助時(shí)間： 3　 其他時(shí)間的計(jì)算 除了作業(yè)時(shí)間以外，每道工序的單件時(shí)間

18、還包括布置工作地時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。該撥叉的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作地時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%~7%，休息與生理需要時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%~4%,均取為3%，則各工序的其他時(shí)間（+）可按關(guān)系式（3%+3%）（+）計(jì)算，它們分別為： 工序2擴(kuò)孔工步的輔助時(shí)間：（+）=6%（50.82s+8.64s）=6%59.64s=3.57s 工序2粗鉸工步的輔助時(shí)間：（+）=6%（54.92s+9.34s）=6%64.26s=3.86s 工序2精鉸工步的輔助時(shí)間：（+）=6%（53.64s+9.12s）=6%62.76s=3.77s

19、 4　 單件時(shí)間的計(jì)算 工序2的單件時(shí)間為三個(gè)工步單件時(shí)間的和，其中 擴(kuò)孔工步：=50.82s+8.64s+3.57s=63.03s； 粗鉸工步：=54.92s+9.34s+3.86s=68.12s； 精鉸工步：=53.64s+9.12s+3.77s=66.53s； 因此，工序2的單件時(shí)間=63.03s+68.12s+66.53s=197.68s。 將上述零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果，填入工藝文件。 （2） 畫工序簡(jiǎn)圖，填寫工序卡片 6、 設(shè)計(jì)專用夾具 （1） 確定定位方案及定位元件 1、 定位方案的確定 分別以撥叉頭外圓及撥叉底面定位，以短V型塊定位外圓限制兩個(gè)

20、自由度，以輔助支撐和兩個(gè)支撐釘定位底面限制三個(gè)自由度，沿切削方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度無(wú)需限制。 2、 定位元件的設(shè)計(jì) 1　 V形塊的設(shè)計(jì)：查表5-170，由撥叉頭外圓直徑D=40mm，得V形塊參數(shù)，如下表： D N L B H A b l d h 40 42 85 40 32 64 16 19 16 12 8 11 18 10 18 2　 支撐釘?shù)脑O(shè)計(jì)：查表5-162，底面為粗基準(zhǔn)面，采用D6球頭支撐釘，得參數(shù)如下表： D L d SR 8 4 12 6 8 3、 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)： 1　 快換鉆套：查

21、表5-182，由鉆孔直徑d=25mm，得鉆套參數(shù)，如下表： d D H h r m t 配用螺釘 25 35 52 46 25 12 5.5 32.5 21 21 0.012 M8 2　 襯套：查表5-183，d為鉆套的D，選用A型襯套，得襯套參數(shù)。 d D H t 35 48 52 25 0.012 3　 鉆套螺釘：查表5-184，取M8。 d D L n t M8 5.5 12 20 22 11.5 2 2.5 4　 鉆模板：已知襯套外圓直徑D=48，查表

22、3-5，排屑間隙h=（0.3-0.7）d，得到鉆模板高度等參數(shù)。 4、夾緊裝置的設(shè)計(jì)：采用鉤形壓板夾緊機(jī)構(gòu)，查表5-204,使用A型，得壓板參數(shù)。 A B D H h r 9 24 20 20 35 11 10 18 14 20 1 查表5-205，得組合件尺寸。 d K D B L M8 14 28 20 38 （2） 繪制夾具三維模型 圖6-1 V形塊 圖6-2 鉆套 圖6-3 鉆模板 圖6-4鉆套螺釘 圖6-5 底座 圖6-6 球頭支撐釘 圖6-7 鉤形壓板

23、 圖6-8 夾具裝配模型 6-9 爆炸視圖 7、 繪制夾具裝配二維圖并進(jìn)行標(biāo)注 8、 總結(jié) 此次課程設(shè)計(jì)是在一邊進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，一邊著手完成的，基本上是課程上學(xué)習(xí)多少便應(yīng)用多少，對(duì)書本的知識(shí)有很好的鞏固及實(shí)踐的作用，效果相當(dāng)受用。從課程設(shè)計(jì)的過程中了解了機(jī)械產(chǎn)品制造的一般過程，特別是機(jī)械加工這一塊，了解了從初始毛坯，經(jīng)過粗精加工后到成品的過程，對(duì)于其中生產(chǎn)類型的確定，加工表面選擇，加工余量的計(jì)算有比較深的理解，也學(xué)會(huì)了初步的應(yīng)用。而對(duì)于粗精基準(zhǔn)的選擇和作用，也在學(xué)習(xí)與應(yīng)用的過程中逐步從比較懵懂到有了一定理解。在工序的安排這一塊，從課本上比較模式化的書面語(yǔ)言到實(shí)際設(shè)計(jì)過程中較靈

24、活的安排，都有不少方法上的收獲和理解。 在夾具這一塊，在沒接觸之前對(duì)其比較陌生，感覺不是很好上手，但在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，慢慢從書本及現(xiàn)實(shí)的結(jié)合中都對(duì)其逐步加深理解，對(duì)于定位鍵及自由度的應(yīng)用從書本上比較抽象的說(shuō)法到實(shí)際使用時(shí)概念的漸漸明確，方法的逐步熟練都有不小的收獲。而夾具體的設(shè)計(jì)上，從原來(lái)的空白到參照一些典型結(jié)構(gòu)之后，慢慢也是逐步上手，到最后的三維主體的完成，其中的過程有些許困難，但任務(wù)完成時(shí)的那份成就依然是比之欣喜得多。 到現(xiàn)在已經(jīng)做過四次的課程設(shè)計(jì)了，每次都是從陌生開始，在忐忑與能力的懷疑中逐步摸索出來(lái)，最后如期地完成成品。其中最深的印象便是對(duì)人學(xué)習(xí)能力的認(rèn)識(shí)，人可以從一無(wú)所知到精通一門專

25、業(yè)，之間相差的便是這種學(xué)習(xí)的行動(dòng)，很多東西看似高不可攀，但一步步下來(lái)，終究可以將其掌握，而這中間要求的，便是決心與毅力了。 感謝這次課程設(shè)計(jì)中老師對(duì)自己的指導(dǎo)，多次勞心的檢查與改進(jìn)意見的給出及知識(shí)上的點(diǎn)撥都讓我相當(dāng)收益。同時(shí)謝謝組員間的合作，在與同學(xué)的彼此討論中，解決了疑問，加深了印象，最重要的是通過自己的發(fā)現(xiàn)與探討后解決方案的提出，都是自己實(shí)實(shí)在在的收獲，對(duì)知識(shí)有深的理解，對(duì)將來(lái)問題的解決有信心與有啟發(fā)。 9、 參考文獻(xiàn) 【1】《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 于駿一、鄒青主編 機(jī)械工業(yè)出版社。 【2】《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》 崇凱主編 化學(xué)工業(yè)出版社。 【3】《幾何量公差與檢測(cè)》 甘永立主編 上海科學(xué)技術(shù)出版社。 【4】《機(jī)械制圖》 何銘新 錢可強(qiáng)主編 高等教育出版社。 17