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镇镇 江江 高高 专专 ZHENJIANG COLLEGE 毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文） 拨叉的工艺工装及夹具设计拨叉的工艺工装及夹具设计 Technology and Fixture Design of the Fork 题 目： 拨叉的工艺工装及夹具设计 系 名： 机械工程系 专业班级： 机电 W072 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 副教授 二一二 年 二 月 十五 日 拨叉工艺工装及夹具设计拨叉工艺工装及夹具设计 专业班级：机电 W072 学生姓名： 指导教师： 职称： 副教授 摘要摘要 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。 拨叉钻 5 孔及铣宽 7 拨叉脚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。 关键词关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 Technology and Fixture Design of the Fork Abstract the design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge. Fork milling with 5 Kong Jixi 7 wide fork of fixture design is including machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design a rough structure, and choose the good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of the process step size calculation, is the key to decide the process equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, a guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error analysis, fixture structure rationality and deficiency, and later in the design of improved. Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error. 目目 录录 序言序言1 第一章第一章 零件分析零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 第二章第二章 工艺规程设计工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择传 4 2.3 制定工艺路线 5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.5 确定切削用量及基本工时 7 第三章第三章 夹具设计夹具设计 14 3.1 钻 5 孔的夹具设计 14 3.1.1 问题的提出 14 3.1.2 定位基准的选择 14 3.1.3 定位方案的确定 14 3.1.4 定位误差分析 16 3.1.5 钻套的设计 16 3.1.6 夹具设计及操作简要说明 17 3.2 铣叉脚两端面的夹具设计 18 3.2.1 问题的提出 18 3.2.2 定位基准的选择 18 3.2.3 切削力及夹紧力计算 18 3.2.4 定位误差分析 20 3.2.5 定向键和对刀装置设计 21 3.2.6 夹具设计及操作简要说明 22 总总 结结25 致致 谢谢26 参考文献参考文献 27 第 1 页 共 27 页 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装 备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为 其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。 我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个 国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的 高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 拨叉钻 5 孔及铣宽 7 拨叉脚的夹具设计是在学完了机械制图、机械制 造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环 节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺 寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培 养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。 所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只 有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 第 2 页 共 27 页 第一章第一章零件的分析零件的分析 1.11.1零件的作用零件的作用 变速器换挡叉的作用就是拨动同步器的齿环，以达到各档位的分离和结合， 实现换挡。 1.21.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 从拨叉的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也 有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以15H8mm孔为中心的加工面 这一组加工面包括：15H8孔的右端面，15H8mm孔以及对其倒角。 2. 叉口处的加工面 这一组加工面包括：铣叉口的两端面，铣叉口内侧面，其中两端面和 15H8孔有垂直度要求，这就要求我们要以15H8内孔定位加工这两端面， 以保证端面和15H8孔的垂直度。 第 3 页 共 27 页 第二章第二章 工艺规程设计工艺规程设计 2.12.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 35，零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料 零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用 锻造，锻造精度为 2 级，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加 工精度上考虑也是应该的。 拨叉零件材料为 35，硬度选用180HBS，毛坯重约1Kg。生产类型为成批 生产，采用锻造， 2级精度组。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛 坯初步设计如下： 1. 15H8的右端面 15H8的右端面的粗糙度为12.5,进行一次粗铣即可满足要求，查机 械工艺学及夹具设计指导表2-12，知Z=2.5mm 2. 15H8mm的孔 因为孔仅有15mm，因此在铸造时不容易铸造出，因此在毛坯的设计时， 不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。 2. 叉口两侧面 该叉口两侧面粗糙度都是6.3，进行一次粗铣即可满足光洁度要求。根 据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。 所以根据相关资料和经验可知，毛坯的叉口厚度定为2.0mm，符合要求。 3. 叉口内圆面 叉口内圆面的圆弧半径为R28.5mm，光洁度要求没有，直接铸造出来， 查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为810级， 4.叉口的内侧面 叉口的内侧面，粗造度为12.5，进行一次粗铣即可满足要求，查机械 工艺学及夹具设计指导表3-3知Z=3.5mm 5.宽13的槽 因其宽度只有13，粗糙度为12.5，所以直接铸造成实心 其它表面均为不加工表面，而且锻造出的毛坯表面就能满足它们的精度 要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 第 4 页 共 27 页 根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸， 这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图.2 “拨叉” 零件毛坯简图。 2.22.2 基面的选择的选择基面的选择的选择 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。从零件图上可以看出，拨叉较不规则，所以粗基准不太容易选择。 为了保证15H8mm孔的位置精度的要求，选择叉口内圆面和15H8的左端面 作为粗基准，以保证孔的轴心线与叉口的X、Y方向的位置要求以及15H8mm 孔轴心线的垂直度，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。 工件被放在支撑板上，限制三个自由度；工件的大叉口内表面紧靠在一 个削边销的外圆柱面上，限制两个自由度；12 30面与一个圆柱销配合，限 第 5 页 共 27 页 制一个自由度，实现完全定位。 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。 2.32.3 制定工艺路线制定工艺路线 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 1：锻造。 工序 2：调质处理 工序 3：铣 15H8 右端面 工序 4：钻，扩，铰 15H8 孔，倒角 工序 5：铣宽 13 的槽 工序 6：钻、铰 5H14 孔 工序 7：铣叉口的宽 7 的两端面 工序 8：铣叉口宽 50H12 的面 工序 9：去毛刺 工序 10：质检、入库 方案二 工序 1：锻造。 工序 2：调质处理 工序 3：铣 15H8 右端面 工序 4：铣叉口的宽 7 的两端面 工序 5：钻，扩，铰 15H8 孔，倒角 工序 6：铣宽 13 的槽 工序 7：钻、铰 5H14 孔 工序 8：铣叉口宽 50H12 的面 工序 9：去毛刺 第 6 页 共 27 页 工序 10：质检、入库 对方案一和方案二进行比较，可知方案二将15H8孔的加工放在铣叉口 的两端面后面，由零件图我们知道，15H8孔和铣叉口的两端面有垂直 度要求，为了保证他们之间的垂直度要求，应将15H8孔的加工放到前 面，这样不但可以保证他们之间的垂直度要求，而且为后面工序的加工， 提供了定位基准，节省了时间，进而提高了效率，所以我们选择方案一。 具体的加工路线如下 工序 1：锻造。 工序 2：调质处理 工序 3：铣 15H8 右端面 工序 4：钻，扩，铰 15H8 孔，倒角 工序 5：铣宽 13 的槽 工序 6：钻、铰 5H14 孔 工序 7：铣叉口的宽 7 的两端面 工序 8：铣叉口宽 50H12 的面 工序 9：去毛刺 工序 10：质检、入库 2.42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、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工余量和工步 如下： 1. 15H8的右端面 15H8的右端面的粗糙度为12.5,进行一次粗铣即可满足要求，查机 械工艺学及夹具设计指导表2-12，知Z=2.5mm 2. 15H8mm的孔 因为孔仅有15mm，因此在铸造时不容易铸造出，因此在毛坯的设计时， 不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。 2. 叉口两侧面 该叉口两侧面粗糙度都是6.3，进行一次粗铣即可满足光洁度要求。根 据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。 第 7 页 共 27 页 所以根据相关资料和经验可知，毛坯的叉口厚度定为2.0mm，符合要求。 3. 叉口内圆面 叉口内圆面的圆弧半径为R28.5mm，光洁度要求没有，直接铸造出来， 查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为810级， 4.叉口的内侧面 叉口的内侧面，粗造度为12.5，进行一次粗铣即可满足要求，查机械 工艺学及夹具设计指导表3-3知Z=3.5mm 5.宽13的槽 因其宽度只有13，粗糙度为12.5，所以直接铸造成实心 其它表面均为不加工表面，而且锻造出的毛坯表面就能满足它们的精度 要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 2.52.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序 1：锻造。 工序 2：调质处理 工序 3：铣 15H8 右端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap5 . 2mmd25 0 min/125mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/ 4 . 318 25 2510001000 r d v ns 按机床标准选取275 w nmin/r 第 8 页 共 27 页 min/ 6 . 21 1000 27525 1000 m dn v w 当275r/min 时 w n rmmznff wzm /22027542 . 0 按机床标准选取rmmfm/200 3）计算工时 切削工时：，则机动工时为mml35mml5 . 2 1 mml3 2 min736 . 0 2 . 0275 35 . 235 21 Xfn lll t w m 工序 4：钻，扩，铰 15H8 孔，倒角 工步一钻孔至 12 确定进给量：根据参考文献表 2-7，当钢的，fMPa b 800 时，。由于本零件在加工 12 孔时mmd12 0 rmf/47 . 0 39 . 0 属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 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min/18mv min/ 7 . 477 12 1810001000 r d v n w s 根据机床说明书，取，故实际切削速度为min/475rnw min/9 .17 1000 47512 1000 m nd v ww 切削工时：，则机动工时为mml30mml6 1 mml3 2 min328 . 0 25 . 0 475 3630 21 fn lll t w m 第 9 页 共 27 页 工步二：扩孔mm 8 . 14 利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻mm12mm 8 . 14 的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv 钻 则主轴转速为，并按车床说明书取min/34 6 . 51rn ，实际切削速度为min/68rnw min/2 . 3 1000 68 8 . 14 1000 m nd v ww 切削工时：，则机动工时为mml30mml4 . 1 1 mml3 2 min888 . 0 57 . 0 68 34 . 130 21 fn lll t w m 工步三：铰孔mm8H15 根据参考文献表 2-25，rmmf/4 . 02 . 0min/128mv 得 min/65.254 8 . 169rns 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。rmmf/35 . 0 min/198rnwmin/33 . 9 mv 切削工时：，则机动工时为mml30mml1 . 0 1 mml3 2 min478 . 0 35 . 0 198 31 . 030 21 fn lll t w m 工步四：倒角 工序 5：铣宽 13 的槽 第 10 页 共 27 页 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金三面刃铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap0 . 2mmd80 0 min/125mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在 7 次走刀内铣完，则 mmap0 . 2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/ 5 . 318 25 2510001000 r d v ns 按机床标准选取275 w nmin/r min/ 6 . 21 1000 27525 1000 m dn v w 当275r/min 时 w n rmmznff wzm /22027542 . 0 按机床标准选取rmmfm/200 3）计算工时 切削工时：，则机动工时为mml22mml2 1 mml3 2 min4909 . 0 2 . 0275 3222 21 Xfn lll t w m 总的工时：T=7t=3.436min 工序 6：钻 5H14 孔 工步一钻孔至 4.8 确定进给量：根据参考文献表 2-7，当钢的，fMPa b 800 时，。由于本零件在加工 4.8 孔时mmd8 . 4 0 rmf/47 . 0 39 . 0 第 11 页 共 27 页 属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 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min/8mv min/ 8 . 530 8 . 4 810001000 r d v n w s 根据机床说明书，取，故实际切削速度为min/475rnw min/2 . 7 1000 4758 . 4 1000 m nd v ww 切削工时：，则机动工时为mml12mml4 . 2 1 mml3 2 min147 . 0 25 . 0 475 34 . 212 21 fn lll t w m 工步二：铰孔mm14H5 根据参考文献表 2-25，rmmf/4 . 02 . 0min/128mv 得 min/65.254 8 . 169rns 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。rmmf/35 . 0 min/198rnwmin/33 . 9 mv 切削工时：，则机动工时为mml12mml1 . 0 1 mml3 2 min218 . 0 35 . 0 198 31 . 012 21 fn lll t w m 工序 7：铣叉口的宽 7 的两端面 1. 选择刀具 刀具选取三面刃铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap0 . 2mmd100 0 min/125mv 4z 第 12 页 共 27 页 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap0 . 2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X62W 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/8 .238 100 7510001000 r d v ns 按机床标准选取275 w nmin/r min/ 4 . 86 1000 275100 1000 m dn v w 当275r/min 时 w n rmmznff wzm /22027542 . 0 按机床标准选取rmmfm/200 3）计算工时 切削工时： ，则机动工时为mml20 1 mml5 2 (min)4545 . 0 2 . 0275 520 21 Xfn ll t w m 总的工时：T=2t=0.909min 工序 8：铣叉口宽 50H12 的面 卧式铣床 X62W 选择刀具 刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap0 . 2mmd100 0 min/75mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 第 13 页 共 27 页 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 3 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X62W 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/8 .238 100 7510001000 r d v ns 按机床标准选取275 w nmin/r min/4 .86 1000 275100 1000 m dn v w 当275r/min 时 w n rmmznff wzm /22027542 . 0 按机床标准选取rmmfm/200 3）计算工时 切削工时： ，则机动工时为mml20 1 mml5 . 6 2 min4818 . 0 2 . 0275 5 . 620 21 fn ll t w m 总的工时：T=2t=0.964min 工序 9：去毛刺 工序 10：质检、入库 第 14 页 共 27 页 第三章第三章 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹 具。 由指导老师的分配，决定设计工序 6：钻 5 孔的夹具设计； 工序 7：铣叉口的宽 7 的两端面。 3.13.1 钻、铰钻、铰 55 孔的夹具设计孔的夹具设计 3.1.1 问题的提出 5H14 孔为销孔，用于圆锥销连接拨叉头和轴。本工序的加工要求为： 孔径 5H14（+ 0 . 1 80）mm，表面粗糙度为 Ra12.5m，孔的轴线在操纵槽对 称面上，对孔 15H8 轴线的位置度允差为 0.2mm。 本工序的加工条件为：Z515 钻床，5 标准麻花钻。工件上拨叉头端 面、对孔 15H8 孔、操纵槽、拨叉脚内侧面均已加工，达设计图样要求， 拨叉脚端面已粗加工。 未淬硬钢实心毛胚上钻孔的经济精度为 IT1112,表面粗糙为 Ra12.5m，在钻夹具上加工时适当控制切削用量，可以保证孔的尺寸精度 要求和表面粗糙度要求。因此，在本工序加工时，主要应考虑如何保证孔轴 线与 15H8 轴线的位置度要求。 3.1.2 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否 则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选 择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至 达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图 的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件 图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考 虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。15H8 的孔已加工好， 且与 5H14 孔有位置度要求，为了使定位误差减小，选择 15H8 孔和其端 面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以一削边块和 15H8 孔及其端 第 15 页 共 27 页 面作为定位夹具。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的偏心轮 作为夹紧机构。 3.1.3 定位方案及定位元件选择、设计 定位方案的选择 根据工件加工要求，工件在夹具中的定位有两种方案 可供选择。 方案一：以 15H8 孔为主要定位基准，限制 4 个自由度，以操纵槽为止 推基准，限制 1 个自由度，以拨叉脚内侧面为防转基准，限制 1 个自由度。 夹紧操纵槽。 方案二：以 15H8 孔为主要定位基准，限制 4 个自由度，15H8 孔端面 为止推基准，限制一个自由度，以拨叉脚内侧面为防转基准，限制 1 个自由 度，夹紧 15H8 的另一端面。 方案一是按照基准重合原则确定的，不存在基准不重合误差，有利于保证 加工精度，而且加紧点靠近加工面，夹紧力方向与切削力方向相反，可以抵 消部分切削力，有利于提高夹紧刚度。缺点是，夹紧力过大容易引起定位元 件变形。 方案二是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，夹紧力方向 指向定位元件刚度较大的方向。缺点是不容易保证孔的轴线与操纵槽对称面 重合，钻头进给的轴向力完全由定位元件承受，会引起定位元件变形。 本工序加工的 5H14 孔是穿过 15H8 孔的通孔，在定位销上必须开一个 直径大于 5mm 的径向孔，以便加工钻头通过定位销，而定位销的直径仅为 15mm，开孔后定位销轴向的强度较小，定位销不宜承受夹紧力。另外钻孔 加工的切削力主要是钻头进给的轴向力和钻削扭矩，沿工件轴向几乎没有切 削力，所需要的夹紧力不大。综合考虑两个方案的优缺点，及本工序加工的 具体情况，采用方案一。 3.1.4 定位误差分析 定位元件设计 根据定位方案一，设计定位元件的结构如图所示， 15H8 孔采用圆柱心轴定位，操纵槽采用偏心轮式的定心夹紧装置，拨叉脚 内侧面采用圆柱挡销定位。圆柱心轴的直径及公差为 15f7(-0.016-0.034 ) 第 16 页 共 27 页 mm。 定位误差计算 圆柱心轴与工件 15H8 孔的配合为 15H8/f7,影响位 置度的定位误差为:D= Dmax dmin=（15+0.027）-（15-0.034） =0.061(mm) 此件小于工件相应位置度公差的三分之一，即: D=0.0611/30.2（mm） 所以定位方案能够满足加工要求。 3.1.5 钻套设计 5H14 的加工需钻，然后铰，因为钻后还要铰为了我们钻后能及时的铰。 故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工 艺要求：。即先用 4.8 的麻花钻钻孔，根据 GB114184 的规定钻头上偏 差为零，故钻套孔径为 4.8。再用铰刀加工至 5H14。 3.1.6 夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹 具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具 选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的 手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动 夹紧。为了提高生产力，使用偏心轮夹紧机构。 夹具装配图附图如下夹具装配图附图如下 第 17 页 共 27 页 夹具体附图如下夹具体附图如下 第 18 页 共 27 页 3.23.2 铣拨叉脚的两个端面的夹具设计铣拨叉脚的两个端面的夹具设计 第 19 页 共 27 页 3.2.1 问题的提出 本夹具主要用于铣叉口的宽 7 的两端面的夹具设计，精度要求不高，为 此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。 3.2.2 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否 则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。铣叉口 宽 7 的两端面，采用 15H8 的孔及其端面做为定位基准，限制工件五个自 由度，工件的另一个自由度用一挡块即可限制，但为了防止工件在铣削时转 动，所以在其对应的面用一固定挡销。 3.2.3 切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用三面刃铣刀 100mm z=24 机床： X62W 型卧式铣床 由3 所列公式 得 F V FzF w q u e y z X pF nd zafaC F 0 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1 v k 30 F C83 . 0 F q0 . 1 F X z=24 65 . 0 F y83 . 0 F u8 P a0 F w 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K= 4321 KKKK 第 20 页 共 27 页 其中：为基本安全系数 1.5 1 K 为加工性质系数 1.1 2 K 为刀具钝化系数 1.1 3 K 为断续切削系数 1.1 4 K 所以 NKFF7 .1775 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由FKffN 21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25 . 0 21 ff F=+G G 为工件自重 z P N ff F N 4 . 3551 21 夹紧螺钉： 公称直径 d=6mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPa B 1006MPa B s 480 10 8 螺钉疲劳极限： MPa B 19260032 . 0 32 . 0 1 极限应力幅：MPa k kkm a 76.51 1lim 第 21 页 共 27 页 许用应力幅： MPa Sa a a 3 . 17 lim 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s s=3.54 取s=4 得 MPa120 满足要求 8 . 2 2 4 2 c H d F MPa d N c 15 43 . 1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指 定可靠的夹紧力 3.2.4 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，一心轴，一挡块、一挡销。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，心轴的孔径为最小时， 孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与心轴配合的最大间隙量。 本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的心轴保持固 定接触。此时可求出孔心在接触点与心轴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 固定接触点和心轴中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一心轴，一挡板定位，工件始终靠近挡板的一面，而 心轴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， 工件不在心轴正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于 第 22 页 共 27 页 加工是自由公差，故应当能满足定位要求。 3.2.5 定向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置 的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作 表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。 根据 GB220780 定向键结构如图所示： o 图 3.3 夹具体槽形与螺钉图 根据 T 形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如下： 表 3.1 定向键数据表 夹具体槽形尺寸 B 2 B 2 h 公称 尺寸 允差 d允差 4 d LHhD 1 h 公称尺寸 允 差 D 18-0.014-0.04525125116.813 +0 .0 23 6 塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 第 23 页 共 27 页 标记 四周倒圆 图 3.5 平塞尺图 塞尺尺寸为： 表 3.2 平塞尺尺寸表 公称尺寸 H允差 d C 2-0.0060.25 3.2.6 夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。 应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工 序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切 削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手 动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 第 24 页 共 27 页 夹具装配图附图如下夹具装配图附图如下 第 25 页 共 27 页 夹具体附图如下夹具体附图如下 第 26 页 共 27 页 总总 结结 毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的， 通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而 是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而 且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟 练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入设计 打下了好的基础。 毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该 更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导， 使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们 毕业设计完成的更出色的关键一步。 致致 谢谢 大学里的学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的老师和同 学们表达我由衷的谢意。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同 学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的二年充满 了感动。 这次毕业设计我得到了很多老师和同学的帮助，其中我的设计指 导老师对我的关心和支持尤为重要。每次遇到难题，我最先做的就是向张老 师寻求帮助，而张老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商 量解决的办法。 我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，设计提纲的确定，中期 设计的修改，后期设计格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。在此 谨向张老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 同时感谢在整个毕业设计期间 对我帮助的同学，在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢！ 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与论文答辩的 第 27 页 共 27 页 各位老师表示感谢。 参参 考考 文文 献献: 1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994 年 2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994 年 3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版 社出版，1983 年 4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大 学编，上海科学技术出版社出版，1990 年 5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981 年 10 月 6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997 年
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