拨叉钻孔夹具课程设计

1拨叉钻孔夹具设计学院：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2课程设计任务书一、课程设计的目的机械制造装备设计课程设计是机械制造装备设计课程教学的一个不可或缺的辅助环节。它是学生综合运用本课程及其先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。本课程的目的在于：1）培养学生综合运用机械制造装备设计及相关专业课程（工程材料、机械设计、互换性与测量技术、机械制造基础）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力。2）能根据被加工零件的技术要求，应用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。3）使学生熟悉和能够应用有关手册、标准、图表等技术资料，指导学生分析零件加工的技术要求和企业已具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。4）进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等基本技能。5）培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良3好习惯。6）培养学生解决工艺问题的能力，为学生今后进行毕业设计和去工厂从事工艺与夹具设计打下良好的基础。二、课程设计的要求本课程设计要求就一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工工艺规程，按教师指定的某道工序设计一副专用夹具，并撰写设计说明书。学生应在指导教师的指导下，认真地、有计划地、独立按时完成设计任务。学生对待自己的设计任务必须如图工厂接受任务一样，对于自己所做的技术方案、数据选择和计算结果必须高度负责，注意理论与实践相结合，以期待整个设计在技术上是先进的、在经济上是合理的、在生产中是可行的。设计题目：拨叉零件机械加工工艺规程及工艺装置生产纲领：3000～10000件生产类型：批量生产具体要求：1、产品零件图1张2、零件毛坯图1张3、机械加工工艺过程卡片1份4、机械加工工序卡片1套5、夹具设计装配图（0#或1#图纸）1份6、夹具设计零件图（2#～4#图纸）1～3张7、课程设计说明书（6000～8000字）1份4附：产品零件图指导教师：教研室主任：年月日5目录一、设计任务………………………………………………………………6二、计算生产纲领、确定生产类型………………………………………6三、零件的分析……………………………………………………………6四、确定毛坯的制造方法、初步确定毛坯形状…………………………7五、工艺规程设计…………………………………………………………8六、夹具设计………………………………………………………………17七、总结……………………………………………………………………21八、参考文献………………………………………………………………226一、设计任务：该换挡叉应用在汽车变速箱的换挡机构中。叉头以Φ15.8孔套在变速叉轴上，并以螺钉经M10孔与叉联结，叉脚夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过叉头的槽带动换挡叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动改变档位，从而改变汽车的行驶速度。如图1、图2所示为拨叉钻孔工序图。设计在Z525立式钻床上钻拨叉零件上M10螺纹底孔Φ8.4mm的钻床夹具。图1图2二、计算生产纲领、确定生产类型：该零件属于大批量生产。故需设计专用夹具来确保生产.三、零件分析：1、拨叉技术要求：7加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度Ra形位公差（mm）叉脚两端面5.90-0.15IT126.30.15A叉口两内侧面51+0.10IT126.3Φ15.8内孔15.81+0.043+0.016IT83.2M10螺纹孔M10×1IT7叉头凸台两端面9.650-0.25IT126.3叉头平台外表面IT136.3叉头平台凸面11IT1312.5叉头下表面IT1312.5该拨叉结构简单，属于典型的叉杆类零件。为实现换挡、变速得功能，其叉轴孔和变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强耐磨性，采用局部淬火，硬度为180HBS左右，为保证拨叉使用时，叉脚受力均匀，要求叉脚两端面与孔Φ15.8垂直度要求为0.15mm。拨叉用螺钉定位，螺纹孔为M10。综上所述，该零件得各项技术要求制订较合理，符合在变速箱中得功用。2、审查拨叉的工艺性分析零件图可知，该拨叉的叉脚两端面厚度薄于连接的表面，但减少了加工面积，使用淬火处理提供局部的接触硬度。叉脚两端面面积相对较大，可防止加工过程中钻头钻偏，保证孔的加工精度，及孔与叉脚两端面的垂直度。其它表面加工精度较低，通过铣削、钻床的粗加工就可达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常得生产条件下，采用较经济得方法保质保量地加工出来。可见该零件工艺性好。四、确定毛坯的制造方法、初步确定毛胚形状：1、选择毛坯由于该拨叉在工作过程中承受冲击载荷，为增强强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻模制作毛坯。拔模斜度为5°。2、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量公差等级：由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。锻件重量：已知机械加工后拨叉的重量为3kg，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为3.5kg。83、锻件形状复杂系数对拨叉零件图分析计算，可大概确定锻件外轮廓包容体的长度、宽度和高度，即l=136mm，b=76mm，h=72mm，由公式2-3、2-5可计算出该拨叉锻件的形状复杂系数S=mt/mN=3.5/（136×76×72×7.8×10-6kg/mm3）=3.5/5.8=0.6故属于S2级。4、锻件材质系数由于该拨叉材料为35钢，是碳的质量分数少于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。5、锻件分模线形状根据该拨叉的形位特点，以对称平分面为分模面，属平直分模线。6、零件表面粗糙度由零件图可知，该拨叉各加工表面粗糙度Ra均大于等于3.2um。由查表可知锻件毛坯的尺寸公差及机械加工余量：锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级63.5S2M1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注厚度5.91.8+1.4-0.42.0~2.5宽度512.5+1.7-0.82.0~2.5宽度14.22.2+1.5-0.82.0~2.5孔径Φ15.82.2+1.5-0.72.0中心距±0.5五、拟定工艺路线：(一)选择定位基准：1粗基准的选择：以零件的圆柱面为主要的定位粗基准2精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以Φ15.8的孔内表面为辅助的定位精基准。(二)制定工艺路线:根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线9方案如下：工序01粗铣Φ15上、下端面，以外圆为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具；工序02钻Φ15孔，以Φ15孔的下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序03扩Φ15.5孔，以Φ15下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序04粗铰Φ15.7孔，以Φ15下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序05精铰Φ15.8孔，以Φ15下端面为定位基准，采用Z518立式钻床加专用夹具；工序06铣Φ8.4端面，以Φ15孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具；工序07粗精铣叉口前后两侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具；工序08热处理（叉脚两端面局部淬火），淬火，使表面硬度达到185HBS；工序09粗精铣叉口20*5两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具；工序10粗精铣Φ14.2缺口，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具；工序11钻Φ9孔，以Φ15.8孔为定位基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具；工序12去毛刺；工序13终检。（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:1、圆柱表面工序尺寸：前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度Φ15.8钻0.8IT111512.5扩0.5IT1015.56.3粗铰0.2IT1015.76.3精铰0.1IT815.83.22、平面工序尺寸：工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度锻件CT1201粗铣Φ15上、下端面1371206铣Φ8.4端面116121007粗精铣叉口前后两侧面1．551209粗精铣叉口20*5两内侧面1．5511210粗精铣Φ14.2缺口7．114．2123、确定切削用量及时间定额：工序01粗铣Φ15上、下端面，以外圆为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径d0=125mm。根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角：λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。2.切削用量1）确定切削深度ap因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz采用对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X61立式铣床）时：fz=0.09~0.18mm/z故选择：fz=0.18mm/z。3）确定刀具寿命及磨钝标准根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据《切削手册》表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV=1.0，kSV=0.8。切削速度计算公式为：vpvevzvpTvvckzuayfxaqdcvvm0其中mmae72，mmap4，245vC，2.0qv，15.0xv，35.0yv，8.08.00.1kkkSvMvv，2.0uv，0pv，32.0m，min180T，zmmfz/18.0，12Z，将以上数据代入公式：11min/1428.0122.07235.008.015.041802.012524532.0mvc确定机床主轴转速：min/3611000rdvnwcs。根据《简明手册》表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=10000nd=100030012514.3m/min=118m/minfzc=vfc/ncz=390/300×12mm/z=0.1mm/z5)校验机床功率根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kwPcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6）计算基本工时tm＝L/vf，L=l+y+Δ，l=24mm.查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为：y+Δ=40mm，则：tm