銑削撥叉叉口兩側(cè)面專用夾具

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1、工藝裝備 課程設計說明書 設計題目：銑削撥叉叉口兩側(cè)面專用夾具 學院：機械工程學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 班級：一班 指導教師：夏廣嵐 學生姓名：惠得祥 2014年7月11日 目錄 第1章 緒 論 1 1.1 課程設計的目的和意義 1 1.2 機械制造工藝與夾具的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1 第2章 機械加工工藝規(guī)程設計3 2.1 零件的分析3 2.2.1 零件的作用3 2.2.2 零件的工藝分析3 2.2 選擇毛坯種類及制造方法4 2.3 擬定零件的機械加工工藝過程4 2.3.1 選擇定位基準4 2.3.2 制訂工藝路線5 2.4 工序設計7

2、 2.4.1 選擇機床和工藝設備7 2.4.2確定加工余量及工序尺寸7 2.4.3確定切削用量8 2.4.4確定工時定額11 第3章 專用機床夾具設計14 3.1 定位方案的確定與定位元件的選擇14 3.2 夾緊方案的確定與夾緊機構的設計14 3.3 對刀裝置的選擇15 3.5 夾具體結(jié)構設計16 3.4 切削力及夾緊力的計算17 3.5 定位誤差分析17 結(jié) 論19 參考文獻20 致 謝21 附 錄22 第1章 緒 論 1.1 課程設計的目的和意義 機床夾具設計課程設計是在全部學完機械制造工藝學及機床夾具設計，并進行了

3、生產(chǎn)實習的基礎是進行的一個教學環(huán)節(jié)。它要求學生全面地綜合運用本課程及其有關選修課的理論和實踐知識進行工藝及結(jié)構的設計，也為以后進行一次預備訓練。此課程設計的目的： （1）能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會，擬訂夾具設計方案，完成夾具結(jié)構設計，初步具備設計出高效、省力、經(jīng)濟合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具的能力。 （2）培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、標準、圖表等技術資料的能力。 （3）進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。 此次是對一種大批量生產(chǎn)的撥叉類零件進行鉆孔。所設計的夾具必須保證這個通孔的各種尺寸精度，并且以最經(jīng)濟、最省時省力的方法來設計

4、此套夾具。通過對定位誤差的分析，確定出采用大端面小心軸定位，夾緊裝置采用螺旋壓板夾緊機構。 對于我本人來說，希望能通過本次課程設計學習，學會將所學理論知識和工藝課程實習所得的實踐知識結(jié)合起來，并應用于解決實際問題之中，從而鍛煉自己分析問題和解決問題的能力。 1.2 機械制造工藝與夾具的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 在我國現(xiàn)階段撥叉類零件的加工還沒有達到現(xiàn)代自動化的加工水平。在批量的生產(chǎn)中，它的加工工藝還需要人工畫線的方法來保證其精度，而對工件的裝夾也是通過人工的方法進行的。因此，我國對撥叉類不規(guī)則零件的加工還處于效率低、加工成本高的階段。 隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的

5、要求，氣動、液壓夾緊等夾具正是適應發(fā)展的產(chǎn)物。它對縮短工藝裝備的設計、制造周期起到至關重要的作用。 國外把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段，并將其作為機械制造業(yè)的主要發(fā)展。夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。 第2章 機械加工工藝規(guī)程設計 2.1 零件的分析 2.2.1 零件的作用 如圖1所示的零件是CA6140機床上的撥叉，他位于機床變速箱內(nèi)。主要作用是用于機床的變速,主要起換擋，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者要求工作，這些過程都是通過撥叉波動齒輪來實現(xiàn)的，是機床變速箱

6、的一個主要零件。 圖 1 零件圖 2.2.2 零件的工藝分析 根據(jù)由圖1可知，零件材料為HT200灰鑄鐵，該材料的強度不高，但其耐磨性、耐熱性及減震性很好，適用于承受較小應力，要求耐磨，減震等得零件。 該零件的主要加工面有四處，其間有一定位置要求。分述如下： 1.開始主要加工的是φ25孔，以及其左右端面。φ25孔的加工方法是鉆，擴，鉸。 2.以φ55為中心的撥叉叉口兩側(cè)面以及φ55孔的加工，φ55孔的加工采用鏜孔的方式加工。側(cè)面與φ25孔的軸線的垂直度為0.1。 3.φ40圓柱斜面的加工,粗糙度為6.3，粗加工即可。 4.槽的加工。采用粗精銑削的方式加工

7、。槽與φ25孔的軸線的垂直度為0.08。 由上面分析可知，加工時應先加工φ25孔以及其左右端面，再以這組加工后表面為基準加工φ55為中心的叉口兩側(cè)面。這樣可以保證叉口兩側(cè)面與φ25孔的垂直度。之后再用之前的加工表面來加工其他的表面。再根據(jù)加工方法的經(jīng)濟精度以及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所 以根據(jù)上述要求，采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 2.2 選擇毛坯種類及制造方法 確定零件的材料為HT200灰鑄鐵，考慮到零件的幾何形狀比較復雜。所以用鑄造的形式進行毛坯的制造。因此，應該選用鑄件以提高勞動生產(chǎn)率，保證精度為主，由于零件的年生產(chǎn)量為中批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪

8、廓尺寸不大，故可采用金屬型鑄造，這樣可以提高生產(chǎn)率，保證精度。 2.3 擬定零件的機械加工工藝過程 2.3.1 選擇定位基準 軸承基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。 （1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。從保證孔與孔，孔與平面，平面與平面的位置精度出發(fā)，進而保證撥叉在整個加工過程中，基本上都能用統(tǒng)一的基準定位，從零件圖分析

9、可知，選擇平面作為撥叉的加工粗基準。 （2）精基準的選擇。精基準的選擇原則有： 1、 基準重合原則：定位基準與設計基準重合。 2、 基準統(tǒng)一原則 3、 自為基準原則：在精加工或光整加工時，要求余量小而均勻時，選擇加工表面自身為基準。 4、 互為基準原則： 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度用。 5、 精基準的選擇應使定位準確，夾緊可靠。 其中主要應該考慮基準重合的問題。從保證孔與孔，孔與平面，平面與平面的位置精度出發(fā)，進而保證撥叉在整個加工過程中，基本上都能用統(tǒng)一的基準定位，從零件圖分析可知，選擇零件的側(cè)面與φ25孔作為精基準。但是一個孔和一個平面只能限制5個自由度，不能滿足

10、完全定位，綜合考慮采用一面兩銷定位方式定位，這樣整個零件的加工過程都可以滿足基準統(tǒng)一的要求。 2.3.2 制訂工藝路線 2.3.2.1 確定工序的原則 工序集中的特點：有利于采用高效的專用設備和工藝裝備，顯著提高生產(chǎn)率；減少了工序數(shù)目，縮短了工藝過程，簡化了生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作；減少了設備數(shù)量，相應地減少了操作工人人數(shù)種生產(chǎn)面積，工藝路線短；減少了工件裝夾次數(shù)，不僅縮短了輔助時間，且由于一次裝夾加工較多的表面，就容易保證它們之間的位置精度；專用機床設備、工藝裝備的投資大、調(diào)整和維修費事，生產(chǎn)準備工作量大，轉(zhuǎn)為新產(chǎn)品的生產(chǎn)也比較困難。 工序分散的特點：所使用的機床設備和工藝裝備都比較簡

11、單，容易調(diào)整，生產(chǎn)工人也便于掌握操作技術，容易適應更換產(chǎn)品有利于選用最合理的切削用量，減少機動工時。機床設備數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長。 工序的分散和集中各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構特點和技術要求、機床設備等具體生產(chǎn)條件綜合分析，以便決定采用哪一種原則來組合工序。 2.3.2.2 擬定工藝路線方案 擬訂工藝路線的內(nèi)容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，成批生產(chǎn)還應考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加工的經(jīng)濟性

12、。根據(jù)先面后孔?，F(xiàn)主要表面后次要表面及先粗加工后精加工的原則，確定工藝路線如下： 10） 精密鑄造，清砂 20） 時效處理 30） 粗、精銑圓柱右端面 40） 粗銑φ25孔左端面 50） 鉆、擴、鉸孔 60） 粗、精銑叉口兩側(cè)面（φ55孔兩側(cè)面） 70） 粗、精鏜φ55孔 80） 粗、精銑下平面 90） 粗、精銑16mm槽 100） 粗銑φ40圓柱斜平面 110） 切斷 120） 去毛刺 130） 檢查、入庫 2.4工序設計 2.4.1 選擇機床和工藝設備 （1）粗、精銑撥叉叉口兩側(cè)面 1）粗銑撥叉叉口兩側(cè)面：選用X62K臥式升降臺銑床

13、，道具選擇YT15硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀，齒數(shù)Z=5即粗齒銑刀。銑刀直徑為100mm。 2）精銑撥叉叉口兩側(cè)面：選用X52K臥式銑床，道具選擇YT15硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀，齒數(shù)Z=8，即細齒銑刀。銑刀直徑為100mm。 （2）粗、精鏜φ55孔 1）粗鏜φ55孔：選用臥式鏜床T618，YT5硬質(zhì)合金鏜刀。 查表取刀桿伸出長度為20mm。 2）精鏜φ55孔：選用臥式鏜床T618，YT5硬質(zhì)合金鏜刀。 查表取刀桿伸出長度為20mm。 （3）銑斷 選用X52K立式升降臺銑床，刀具選擇細齒鋸片銑刀，，銑刀直徑為100mm。 2.4.2確定加工余量及工序尺寸 （

14、1）粗、精銑撥叉叉口兩側(cè)面 1）粗銑撥叉叉口兩側(cè)面： 查表知銑削深度時，且銑刀直徑為100mm，取余量z=2mm。側(cè)面毛坯厚度為15mm。 選擇銑刀磨銑標準及耐用度： 查表知銑刀刀齒后刀面最大磨損量為；由于銑刀直徑故耐用度。 2）精銑撥叉叉口兩側(cè)面： 查表知銑削深度時，且銑刀直徑為100mm，取余量z=1mm。此時側(cè)面毛坯厚度為13mm。 選擇銑刀磨銑標準及耐用度： 查表知銑刀刀齒后刀面最大磨損量為；由于銑刀直徑故耐用度。 （2）粗、精鏜φ55孔 1）粗鏜φ55孔： 查表知銑削深度時，且刀桿伸出長度為20mm，取單邊余量z=2.2mm，毛坯孔徑為52

15、mm。 選擇鏜刀標準及耐用度： 查表知鏜刀最大磨損量為；且刀桿伸出長度為20mm，故耐用度。 2）精鏜φ55孔： 查表知銑削深度時，且刀桿伸出長度為20mm，取單邊余量z=0.8mm，此時毛坯孔徑為54.2mm。 選擇鏜刀標準及耐用度： 查表知鏜刀最大磨損量為；且刀桿伸出長度為20mm，故耐用度。 （3）銑斷 選擇銑刀磨銑標準及耐用度： 查表知銑刀刀齒后刀面最大磨損量為；由于銑刀直徑故耐用度。 2.4.3確定切削用量 （1）粗、精銑撥叉叉口兩側(cè)面 1）粗銑撥叉叉口兩側(cè)面： 選擇切削用量

16、 確定銑削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀內(nèi)完成。 確定每齒進給量 ：查表可知當使用YT15銑床功率為7Kw時，。這里取。 確定銑削速度v和每秒鐘進給量 查表確定當時 查表確定 因此實際銑削速度和每齒進給量 2）精銑撥叉叉口兩側(cè)面： 選擇切削用量

17、 確定銑削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀內(nèi)完成。 確定每齒進給量：查表知當使用YT15銑床功率為7Kw時，。這里取。 確定銑削速度v和每秒鐘進給量 查表確定當時 查表確定 因此實際銑削速度和每齒進給量 （2）粗、精鏜φ55孔 1）粗鏜φ55孔： 選擇切削用量 確定切削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀內(nèi)完成，因此取。 確定進

18、給量 ：查表確定進給量為 確定切削速度v和每秒鐘進給量 查表選取切削速度 查表確定 因此實際切削速度和每齒進給量 工作臺每分鐘進給量 工作臺每秒進給量 2）粗鏜φ55孔： 選擇切削用量 確定切削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀內(nèi)完成，因此取。 確定進給量 ：查表確定進給量為 確定切削速度v和每秒鐘進給量 查表選取切削速度 查表確

19、定 因此實際切削速度和每齒進給量 工作臺每分鐘進給量 工作臺每秒進給量 （3）銑斷 選擇切削用量 查表選取 銑削深度 進給量 確定銑削速度v和每秒鐘進給量 查表選取 銑削速度 由機床選 因此實際切削速度和每齒進給量 2.4.4確定工時定額 （1）粗、精銑撥叉叉口兩側(cè)面 1）粗銑撥叉叉口兩側(cè)面： 查表知 計算基本工時： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具其切入長度 刀

20、具其切出長度 走到次數(shù)為1 所用時間 2）精銑撥叉叉口兩側(cè)面： 計算基本工時： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具其切入長度 精銑時 刀具其切出長度 走到次數(shù)為1 所用時間 所以銑削撥叉叉口側(cè)面的總機動時間為 （2）粗、精鏜φ55孔 1）粗鏜φ55孔： 計算基本工時： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具其切入長度 刀具其切出長度 走到次數(shù)為1 所用時間 2） 精鏜φ55孔： 計算基本工時： 被切削層長度：由毛

21、坯尺寸可知 刀具其切入長度 刀具其切出長度 走到次數(shù)為1； 所用時間 所以鏜φ55孔的總機動時間為 （3）銑斷 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具其切入長度 刀具其切出長度 走到次數(shù)為1 所用時間 第3章 專用機床夾具設計 3.1 定位方案的確定與定位元件的選擇 在進行叉口側(cè)面加工的時候，孔已經(jīng)加工出來，因此工件選用孔與頂面作為定位基面。選用孔與孔左端面作為定位基面來限制五個自由度，再以大頭孔的一側(cè)面作為定位基面，來限制工件的一個自由度。達到完全定位。采用一面兩銷定位方式定

22、位，定位元件包括：長圓柱銷、支撐板、支撐釘。 3.2 夾緊方案的確定與夾緊機構的設計 根據(jù)夾緊力方向的原則 （1）夾緊力的作用方向不應破壞工件的既定位置。 （2）夾緊力的作用方向應使所需夾緊力盡可能??； （3）夾緊力的作用方向應使工件的夾緊變形最小。 根據(jù)夾緊力作用點的原則 （1）夾緊力的作用點應正對夾具定位支承元件或位于支承元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)，以免工件產(chǎn)生位移和偏轉(zhuǎn)； （2）夾緊力的作用點應在工件剛性較好的部位上，以使夾緊變形盡可能少，有時可采用增大工件受力面積或合理布局夾緊點位置等措施來實現(xiàn)； （3）夾緊力的作用點應盡可能靠近工件的加工表面，以保證夾緊力的穩(wěn)定性和

23、可靠性，減小工件的夾緊力，防止加工過程產(chǎn)生振動。 根據(jù)以上原則，為了使夾具結(jié)構簡單，便于操作，降低成本，提高夾具性價比。且夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用聯(lián)動夾緊機構。 手動轉(zhuǎn)動聯(lián)動機構的手柄，通過聯(lián)動機構帶動壓板和浮動支撐板來夾緊工件。之后利用三面刃圓盤銑刀銑削。經(jīng)檢驗，此夾具設計合理，使用方便，生產(chǎn)效率高，夾具設計圖如圖2所示： 圖 2 夾具裝配圖 3.3 對刀裝置的選擇 對刀裝置有對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 根據(jù)查表確定，選用直角對刀塊，結(jié)構如圖3所示： 圖 3 對刀塊結(jié)構圖 根據(jù)夾具裝配要

24、求，選用平塞尺，其結(jié)構如圖4所示： 圖 4平塞尺結(jié)構圖 3.5夾具體結(jié)構設計 夾具體是機床夾具設計的主要零件，是工件加工的重要組成部分，對CA6140車床加工撥叉的夾具體設計如圖5所示： 圖 5 夾具體結(jié)構圖 3.4切削力及夾緊力的計算 銑削力計算公式為： 圓周分力 式中： 計算得 查表可知銑削水平力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為： 所以 當用兩把銑刀同時加工時銑削水平分力 加工產(chǎn)生的水平分力應由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力來平衡。

25、 所以 取安全系數(shù)k=2，則所需夾緊力 通過聯(lián)動裝置產(chǎn)生的夾緊力 此時已大于所需的夾緊力，故本夾具可安全工作。 3.5定位誤差分析 定位元件尺寸及公差確定。 本工序的加工采用的是孔定位，利用一面兩銷定位。設計時，采用孔作為第一定位基準，利用長圓柱銷限制四個自由度，端面用一點接觸限制一個自由度，欲在受力的情況下，保證保證長銷正確定位，表面接觸良好，常采用平面支撐球面浮動和小平面。 在本工序中，設計的夾具主要用來加工叉口的兩側(cè)面，為了保證側(cè)面與軸向的水平位置，兩側(cè)面與孔的軸線垂直度的要求，從工件的定位方案來考慮，定位是必須保證銷與孔的配合和孔的配合和孔左端面的接觸良好。

26、 查資料書知孔與軸的間隙配合公差可達到 由于工件的垂直度誤差為0.1，則因此它要求夾具的誤差為 即可以達到設計要求。 結(jié) 論 本次設計是在完成大學的全部基礎課、技術基礎課、專業(yè)課學習之后進行的一次設計。作為機械制造專業(yè)的學生，最重要的就是機械加工工藝規(guī)程的制定和工裝夾具的設計。通過課程設計，我掌握了機械加工工藝規(guī)程的設計和工裝夾具設計的基本步驟和方法。工藝規(guī)程設計首先是分析了零件的技術要求，包括被加工面的尺寸精度和幾何形狀精度，各被加工表面之間的相互位置精度，被加工表面的表面加工質(zhì)量及熱處理要求，對毛坯的要求等等。并對達

27、到各個技術要求的主要影響因素進行了分析，計算確定毛坯尺寸，了解各種機械加工機床的加工范圍，加工能夠達到的精度。選擇合理的機床組合，擬訂合理的加工路線，確定機床、刀具、量具、夾具，如果需要專用夾具，就需要設計專用夾具。計算確定切削用量，機床轉(zhuǎn)速、時間定額等。然后編制工藝規(guī)程文件，如工藝過程卡，工序卡片。 專用夾具的設計是針對不同的機床和零件的被加工表面設計專門的夾具以滿足加工精度要求、提高加工效率，降低工人勞動強度。夾具設計包括：定位元件或定位裝置、夾緊元件或夾緊裝置、對刀及引導元件、夾具體組成、連接元件、其他元件或裝置。本次設計的是銑床夾具，加工叉口兩側(cè)面，需要精加工。所以夾具對定位、導向裝

28、置要求較高。綜合考慮，選用聯(lián)動裝置夾緊，以降低工人勞動強度和縮短輔助時間，提高效率。 參考文獻 [1]艾興、肖詩綱.切削用量簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.6 [2]張捷.機械制造技術基礎[M].成都：西南交通大學出版社，2006.2 [3]趙如富.機械加工工藝人員手冊[M].上海：上?？茖W技術出版社，2006.10 [4]徐鴻本.機床夾具設計手冊[M].遼寧：遼寧科學技術出版社，2004.3 [5]施平.機械工程專業(yè)英語第七版[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005.8 [6]薛源順,機床夾具設計(第二版) [M],機械工業(yè)出版社,2003.1 [7]

29、 趙家齊，機械制造工藝學課程設計指導書[M]第2版，哈爾濱工業(yè)大學 、機械工業(yè)出版社，1994.6戴曙 [8] 戴曙.金屬切削機床[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.1 [9] 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。 [10]艾興.切削用量簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.3 [11] 王啟平.機床夾具設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005.7 [12] 李旦.機械專用夾具圖冊[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1998.9 致 謝 衷心感謝導師夏教授在本次課程設計中對本人的精心指導。他的言傳身教將使我終生受益。老師淵博的知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我受益匪淺。通過本次設計我學到了許多的專業(yè)知識和相關的設計方法。最重要的是我學會了如何才能把書本上學到的知識應用到實踐中的技巧。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝，感謝老師在百忙中給我的指導。 附 錄 工藝過程卡 工序卡