拨叉夹具设计夹具设计毕业设计doc.docx
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拨叉夹具设计夹具设计毕业设计doc
机械设计课程设计说明书
设计题目:
拨叉夹具设计
分院:
机电与能源工程分院
专业班级:
09机制1班
姓名:
学号:
指导老师:
设计日期:
2012年9月22日
一、零件的工艺分析及生产类型的确定
图1-1拨叉零件图
图1-2拨叉零件三维图
1.1零件的用途
该拨叉产品主要应用在拖拉机变速箱的换挡机构之中,拨叉以φ20+0.0350mm孔套在变速叉轴上,并用销钉经φ8孔与变速叉轴联结,拨叉脚则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拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移,拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动以改换档位,从而改变拖拉机的行驶速度。
该拨叉在改换档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用,因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性,以适应拨叉的工作条件。
该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔φ20mm和锁销孔φ8mm,在设计工艺规程时应重点予以保证。
1.2拨叉零件的技术要求
按表形式将该拨叉的全部技术要求列表中
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度
表面粗糙度
拨叉头右端面
34
IT12~IT14
12.5
拨叉头左端面
34
IT12~IT14
25
φ20mm孔
IT8
1.6
φ10mm孔
IT12~IT14
3.2
拨叉脚两端面
IT12
6.3
φ8孔
IT10
3.2
φ3孔
IT12
12.5
叉爪口内侧面
IT11
6.3
1.3审核拨叉的工艺性
分析零件图可知,拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工,并在轴向方向上均高于相邻表面,这样即减少了加工面积,又提高了换档时叉脚端面的接触刚度;另外,该零件除主要工作表面加工精度均较低,不需要高精度机床加工,通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求;而主要工作表面虽然加工精度相对较高,但也可以在正常的生产条件下,采用较经济的刚法保质保量地加工出来。
由此可见,该零件的工艺性较好
1.4确定拨叉的生产类型
依设计题目知:
Q=5000台/年,m=1件/台;结合生产实际,备品率a%和废品率b%分别取为3%和0.5%。
代入公式得
N=Qm(1+a%)(1+b%)=5000台/年x1件/台x(1+3%)(1+0.5%)=5175件/年
根据拨叉的质量查表1-4知,该拨叉属轻型零件;再由表1-5可知,该拨叉的生产类型为大批生产。
二、确定毛坯、绘制毛坯简图
2.1选择毛坯
由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷,为增强拨叉的强度和冲击韧度,获得纤维组织,毛坯选用铸件,该拨叉的轮廓尺寸不大,且生产类型属中批生产,为提高生产率和铸件精度,以采用机器造型方法制造毛坯。
2.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量
要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量,应先确定如下各项因素。
1、公差等级
由于拨叉的功用和技术要求。
确定该零件的公差等级为普通级。
2、铸件重量
经计算机械加工后该拨叉件的重量为1kg,由此可初步估计机械加工前铸件毛坯的重量为1.5kg。
3、铸件的材质系数
由于该拨叉材料为QT-400,是碳的质量分数大于0.65%的碳素钢,该铸件的采制系数属M2级。
拨叉铸造毛坯机械加工总余量及毛坯尺寸
毛坯尺寸/mm
机械加工总余量/mm
尺寸公差/mm
毛坯尺寸/mm
备注
厚度34
2.6
37.3
表2-3【1】
1.0
表2-4【1】
厚度24
2.4
26.2
表2-3【1】
1.0
表2-4【1】
厚度12
2.2
15.1
表2-3【1】
1.0
表2-4【1】
Φ50
2.8
46.6
表2-3【1】
1.0
表2-4【1】
Φ20
2.4
16.8
表2-3【1】
1.0
表2-4【1】
76
3.2
78.6
表2-3【1】
1.0
表2-4【1】
中心距78
1.0
3.2
2.3绘制滑叉的毛坯简图
由上表所得结果,绘制毛坯简图如下图2-1所示
三、定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定精基准,然后再确定粗基准。
3.1粗基准的选择
以拨叉头上端面为主要的定位粗基准,以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。
3.2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,以粗加工后的底面为主要的定位精基准,以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。
3.3表面加工方法的确定
根据拔叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,确定加工件各表面的加工方法如表
拨叉零件各表面加工方案
加工表面
经济精度
表面粗糙度
加工方案
备注
拨叉头右端面
IT12~IT14
12.5
粗铣
表1-11
拨叉头左端面
IT12~IT14
2.5
粗铣-半精铣
表1-11
φ20mm孔
IT8
1.6
钻-扩-铰
表1-10
φ10mm孔
IT12~IT14
3.2
钻-铰
表1-10
拨叉脚两端面
IT12
6.3
粗铣
表1-11
拨叉脚下端面
IT12
12.5
粗铣
表1-11
操纵槽端面
IT12
12.5
粗铣
表1-11
φ8孔
IT10
3.2
钻-绞
表1-10
φ3孔
IT12~IT14
12.5
钻
表1-10
叉爪口内侧面
IT11
6.3
钻-绞
表1-10
3.4加工阶段的划分
该拔叉加工质量要求较高,可将加工阶段划分成粗加工,半精加工和精加工几个阶段。
在粗加工阶段,首先将精基准准备好,使后续工序都可以采用精基准定位加工,保证其他加工表面的精度要求;然后粗铣拔叉头又端面,拔叉脚内表面,拔叉脚两端面的粗铣。
在半加工阶段,完成拔叉脚两端面的精铣加工两个销轴孔的钻加工;在精加工阶段,进行拔叉脚两端面的半精铣加工。
3.5工序的集中与分散
选用工序集中原则安排拔叉的加工工序。
该拔叉的生产类型为大批生产,可以采用万能型机床配以专用工、夹具,以提高生产率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可以缩短辅助时间,而且由于与一次装夹中加工了许多表面,有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。
3.6工序顺序的安排
机械加工工序
(1)遵循“先基准后其他”原则,首先加工基准——拨叉头左端面和叉轴孔。
(2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序。
(3)遵循“先主后次”原则,先加工主要表面——拔叉头左端面和叉轴孔和拨叉脚两端面,后加工次要表面。
(4)遵循“先面后孔”原则,先加工拨叉头端面,再加工叉轴孔。
3.7确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上,表列出了拨叉的工艺路线。
拨叉工艺路线及设备、工装的选用
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
粗铣拨叉头两端面
卧式铣床X51
高速钢套式面铣刀
游标卡尺、专用夹具
2
钻、扩、铰φ20mm孔
立式钻床
麻花钻、铰刀
卡尺、塞规
3
粗铣拨叉脚内表面
立式铣床
铣刀
游标卡尺、专用夹具
4
粗铣拨叉脚两端面
卧式铣床X61
高速钢套式面铣刀
游标卡尺、专用夹具
5
粗铣拨叉脚底面
卧式铣床X61
高速钢套式面铣刀
游标卡尺、专用夹具
6
铣操纵槽端面
卧式铣床
高速钢套式面铣刀
游标卡尺、专用夹具
7
钻、铰φ8mm孔
立式钻床
麻花钻、铰刀
卡尺、塞规
8
钻、铰φ10mm孔
立式钻床
麻花钻、铰刀
卡尺、塞规
9
钻φ3mm孔
立式钻床
麻花钻
卡尺、塞规
10
去毛刺
钳工台
平锉
11
清洗
清洗机
12
中检
塞规、百分表、卡尺等
13
校直拨叉脚
钳工台
手锤
14
清洗
清洗机
15
终检
塞规、百分表、卡尺等
四、机床设备及工艺装备的选用
4.1机床设备的选用
设备的选用可以参考上面表3-1,因为在表上都已经列好每道工序所需的设备
4.2工艺装备的选用
工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。
刀具和夹具可以参考上面表3-1,因为在表上都已经列好每道工序所需的道具和夹具。
拨叉的生产为大批生产,所以选用的夹具均为专用夹具。
五、工序1切削用量、时间定额的计算
5.1切削用量的计算
工序1——铣削拨叉脚下端面
(1)确定背吃刀量工序1的背吃刀量
取为
,
应等于拨叉底脚面的毛坯机械加工总余量,即
。
(2)确定进给量查表5-5,按机床功率为5~10KW及工件材料、刀具材料选取,该工序的每齿进给量
取为0.20mm/z。
(3)计算铣削速度查表5-11按
,
的条件选取铣削速度
。
由式(5-1):
可求得该工序铣刀转速
,查表4-19按照该工序所X61型卧式铣床的主轴转速系列,取转速
。
再将此转速代入公式(5-1),可求出该工序的实际铣削速度
5.2时间额定的计算
1、基本时间
的计算
工序1----粗铣拨叉底脚端面根据表5-47中面铣刀铣平面(对称铣削、主偏角
)的基本时间计算公式
可求出该工序的基本时间。
故式中的l=70mm,取
=1mm,
将上述结果代入公式
则该工序的基本时间
2、辅助时间
的计算
根据第五章第二节所述,辅助时间
与基本时间
之间的关系为
,该工序
,则
工序1的辅助时间:
3、其他时间的计算
除了作业时间(基本时间与辅助时间之和)以外,每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。
由于本例中拔叉的生产类型为中批生产,需要考虑各工序的准备与终结时间,
为作业时间的3%~5%;而布置工作地时间
是作业时间的2%~7%,休息生理需要时间
是作业时间的2%~4%,本例均取3%,则各工序的其他时间
应按关系式
计算。
工序1的其他时间:
4、单件时间额定
的计算
根据公式,本例中单件时间
六、铣削切削力及夹紧力的计算
6.1铣削力计算
由于本道工序主要完成拨叉脚下端面的铣削,主要切削力是铣削力。
由《切削手册》得:
铣削力
(式6-1)
确定各参数值:
1.02
将各参数代入式(6-1)得
6.2夹紧力计算
夹紧力
计算:
(式6-2)
确定各参数:
代入式6-2得
夹紧力
计算:
式(6-3)
确定各参数:
代入式(6-3)得:
6.3定位误差分析
(1)定位元件尺寸及公差的确定。
夹具的主要定位元件为两个定位销,这两个定位销的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相匹配轴的尺寸与公差相同。
此外,这两定位销共同保证加工尺寸的精度。
(2)计算定位销轴与工作台的平行度误差。
定位销轴1与夹具体孔的最大间隙为:
定位销轴2与夹具体孔的最大间隙为:
七、夹具设计及操作的简要说明
本夹具用于铣拨叉脚下端面。
工件以φ20,φ16的内孔和下底面为定位基准,由支承锭和压板实现完全定位。
采用“Z”型压板和平压板装置来夹紧工件。
安装夹具时应保证底面和工作台之间贴合紧密。
使用是应保证夹具的整洁,定期进行检查,保证定位精准。
该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。
参考文献
[1]机械制造技术基础课程设计指导教程(第2版)邹青、呼咏主编2011.6
[2]机床夹具的现代设计方法秦国华主编航空工业出版社2006.11
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[10]机械制造工艺及专用夹具设计指导孙丽媛冶金工业出版社2002.12
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