毕业设计（论文）车床变速箱中拨叉的专用夹具设计.doc

商丘学院毕业设计（论文） 学号： 学号: 09305086车床变速箱中拨叉的专用夹具设计分 院 电子信息工程学院 专 业 机械制造与自动化 班 级 姓 名 指 导 教 师 2012 年 5 月 10 日摘 要此次设计是针对车床变速箱中拨叉专用夹具的设计,主要设计镗孔、铣槽、钻孔。通过这的设计很大一部分改善了加工和生产的困难，使得机床夹具对零件的加工的质量、生产率和生产成本有了进一步的改善，缩短了加工工艺的时间、提高加工工艺的精度、提高了工艺加工的生产效率。这种夹具的设计更加的具有可操作性，使得加工操作更加的人性化。这样也减少了工艺加工的材料的浪费，提高加工工艺的生产效益，也在一定程度上节约了加工工艺的成本。关键词：设计，拨叉，专用夹具，加工工艺AbstractThis design is for special jig design, the main design boring and milling machine chamfer, drilling a hole. Through a large part of the design process and production to improve the difficulties and make tool machine for parts processing the fixture quality, productivity and production costs have further improved, shorten processing time and improve the precision of the processing technology, improve the processing technology of production efficiency. This fixture design more practical, makes the processing operation more humane. This also reduces the processing technology of materials of the waste and the improvement of the machining process of benefits to some extent, also save processing cost. Keywords：Design, fork, special jig, process technology目 录1 绪论11.1课题背景11.2夹具的发展史11.3小结12 零件的分析32.1零件的作用32.2零件的工艺分析32.3绘制拨叉零件图33专用夹具设计43.1镗孔夹具设计43.1.1问题的提出43.1.2夹具的设计43.2铣槽夹具设计73.2.1问题的提出73.2.2夹具的设计73.3钻孔夹具设计93.3.1问题的提出93.3.2夹具的设计93.4本章小结11结 论12致 谢13参考文献141 绪论1.1课题背景随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。新型工艺的加工采用自动化处理让加工工艺更加的完善与精确,提高了加工工艺时间与精度,使得机械制造行业进入一个全新阶段.工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。1.2夹具的发展史夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。1.3小结一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。2 零件的分析2.1零件的作用题目中的零件可以看成CA6140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。2.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。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：(1) 中心圆孔。(2) 的螺纹孔垂直于中心孔，其中心与右面的距离为。(3) 键槽与中心孔有0.08的垂直度，深为。(4) 半孔与中心孔有的位置关系，其宽为与中心孔有0.1的垂直度。由上面分析可知，可以先加工拨叉中心孔，然后以此作为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1。2.3绘制拨叉零件图图2.1 零件毛坯图3专用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。在加工此拔叉零件时，需要设计专用夹具,使得加工更加方便。根据任务要求中的设计内容，需要设计镗孔夹具、铣槽夹具及钻顶面螺纹底孔夹具各一套。3.1镗孔夹具设计3.1.1问题的提出本夹具是用来镗此拔叉下端60H12的孔,零件图中此孔与25H7的孔中心距有公差要求。此工序为粗镗、半精镗加工,因此本工序加工时要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,重点是保证加工精度的问题2。3.1.2夹具的设计定位基准的选择因为25H7的孔与此孔有公差要求,所以应以这个长通孔为主要定位基准。由于铸件的公差要求较大,利用60H12的孔的左侧面作为辅助定位基准。在小孔处采用移动压板对零件进行夹紧。在60H12的孔旁边有筋板的缘故，有足够的强度，可以进行直接的镗削，能保证加工精度。定位元件及夹紧元件的选择3据上面所述，查参考文献1，选用固定式定位销（长销）穿过25H7的孔。由于此孔两侧面没加工，故用定位块进行支承。这样一销一面就限制了五个自由度，最后在待加工孔下面加上一个支承钉再限制最后一个自由度，即一面两销定位。这样就可以完全定位了，如图3.1所示。图3.1 固定式定位销（GB2203-80）夹紧元件选用压板，由于压板种类很多，当选用转动压板时，其行程不够，选用U型压板又不合适，故在充分比较分析的情况下，选用移动压板，其夹紧可靠、操作方便，在很多地方都有用到，如图3.2所示。图3.2 移动压板（GB2175-80）切削力及夹紧力计算镗刀材料：，机床为：T68由参考文献3，表1-12选择刀具的几何参数为：1）粗镗：由参考文献12，查表可得：圆周切削分力公式：查表得： 取由表可得参数：同理：径向切削分力公式 ： 式中参数： 轴向切削分力公式 ： 式中参数： 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5。即：安全系数K可按下式计算， 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献12表可得： 所以，有：2）半精镗：误差分析与计算该夹具以一长销和一支承钉定位，要求保证孔中心与小通孔中心距的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。由参考文献12可知孔销间隙配合的定位误差为：夹具体设计9夹具体的设计参考镗孔夹具体零件图。3.2铣槽夹具设计3.2.1问题的提出本夹具主要用来粗、精铣此拨叉的槽。粗、精铣槽时，槽宽有尺寸要求，其深度要求为，槽的左右两侧面粗糙度要求Ra3.2,底面粗糙度要求Ra6.3。本道工序仅是对槽进行粗、精铣削加工。同样在本道工序加工时，还是应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量6。3.2.2夹具的设计定位基准的选择在进行铣槽加工工序时，由于和的孔已经加工。因此工件选择的孔一面与两孔作为定位基准。由一个长销穿在的孔加上此孔的一面就限制了五个自由度，再在的孔中间加上个削边销，就把自由度限制完了。即是一面两孔定位。定位元件及夹紧元件的选择此过程定位元件主要是长圆柱销和削边销，所以对他们进行选取。查参考文献1，选用的元件如下图3.3、图3.4所示：图3.3 长圆柱销（GB2203-80 A型）图3.4 削边销（GB2203-80 B型）夹紧元件选用压板，考虑到工件装夹的方便，此选用转动压板，如图3.5所示。图3.5 转动压板（GB2176-80）3.3钻孔夹具设计3.3.1问题的提出本夹具主要用来钻拔叉顶部螺纹孔的底孔。这个孔距右平面有尺寸精度要求为，与中心孔垂直。因为位置精度要求不高，也无需表面粗糙度要求，故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.3.2夹具的设计定位基准的选择此零件放在Z535立式钻床上加工，刀具为20.50直柄短麻花钻。由零件分析，选择用中心孔的长销加上这个孔的一面定位，就可以限制5个自由度，在由下面的大孔加个削边销就可以实现完全定位7。定位元件与夹紧元件的选择查参考文献1，表5.2-6，选用固定式定位销，如图3.6、3.7所示。压板还是选用操作方便的转动压板，如图3.8所示。图3.6 固定式定位销（GB2203-80）图3.7 削边销（GB2203-80 B型）图3.8 转动压板（GB2176-80）切削力与夹紧力的计算8由于本道工序完成螺纹底孔的钻削，因此切削力为钻削力。由参考文献1，表2.4-69得：轴向力F：扭矩M：式中：选用可换钻套（GB2264-80）、钻套用衬套（GB2263-80）、伸出式钻模版夹具精度分析9转角定位误差为既是（由下的图可知）：夹具体设计10夹具体的设计参考钻孔夹具体零件图。3.4本章小结在本章是对夹具结构的设计和分析其精确度的阶段。重点在于选择基准面将零件如何定位、夹紧在夹具体上。在选择基准面时，主要参考已加工面，在此主要用到的是一面两销定位，一个圆柱销和一个削边销，他们分别穿过已加工过的长中心孔和大端面的孔，再由中心孔的一面定位，就使零件在夹具体上完全定位了。选用压紧件时，分别用了移动和转动压板。最后设计出夹具体，参考有关资料计算夹具的定位误差11。结 论本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产，工序就分得很散，中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面两销定位，将工件固定夹紧在夹具上。在此计算了了夹紧力和夹具体的误差等。在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，有所不足。致 谢在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声，谢谢！我想没有他们的帮助，毕业设计就会做得很困难。这次毕业设计是在李慧平老师悉心指导下完成的。李老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题，李老师给了我许多关怀和帮助，并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们，也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。在论文工作中，得到了电子信息工程学院有关领导和老师的帮助与支持，在此表示衷心的感谢。最后，在即将完成毕业设计之时，我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、领导及同学。谢谢!参考文献1 李洪机械加工工艺手册M北京：北京出版社，1996：19-202 陈宏钧实用金属切削手册M北京：机械工业出版社，20053 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海：上海科学技术出版社，20024 杨叔子机械加工工艺师手册M北京：机械工业出版社，20005 徐鸿本机床夹具设计手册M沈阳：辽宁科学技术出版社，20036 都克勤机床夹具结构图册M贵阳：贵州人民出版社，19837 胡建新机床夹具M北京：中国劳动社会保障出版社，20018 冯道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M合肥：安徽文化音像出版社，20039 王先逵机械制造工艺学M北京：机械工业出版社，200010 马贤智机械加工余量与公差手册M北京：中国标准出版社，199411 刘文剑夹具工程师手册M哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987412 王光斗机床夹具设计手册M上海：上海科学技术出版社，2002