---設(shè)計撥叉2在鉆床上鉆削Φ12H7、Φ25H7孔夾具.doc

課程設(shè)計說明書 題 目： 機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計 撥 叉 零 件 夾 具 設(shè) 計姓 名：楊茹 學(xué) 號：1020203040 指 導(dǎo) 教 師：張建育專 業(yè) 年 級：10級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化02班所在學(xué)院和系：機(jī)械工程學(xué)院完 成 日 期：2013年6月16日 目錄一、 設(shè)計任務(wù)書 3二、 序言 5三、 夾具設(shè)計 61.加工零件的介紹 6 2.定位方案的選擇 7 3.夾緊方案的選擇 9 4.導(dǎo)向裝置的選擇 12 5.夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 6.夾具的使用說明 14四、設(shè)計小結(jié) 14 五、參考文獻(xiàn) 16 一、機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計任 務(wù) 書1課程設(shè)計題目： 設(shè)計撥叉2在鉆床上鉆削12H7、25H7孔夾具2課程設(shè)計目的：（1）培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行綜合、比較、歸納、運(yùn)用的能力。（2）培養(yǎng)學(xué)生查閱和搜集資料、獨(dú)立思考、獨(dú)立工作的能力。（3）通過對撥叉零件夾具設(shè)計，使學(xué)生將書本的理論知識與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。（4）掌握編制技術(shù)文件的方法與步驟。3給定條件和基本數(shù)據(jù)3.1給定條件：(1) 撥叉2零件圖。(2) 撥叉零件材料QT40-17,毛坯為精鑄件，生產(chǎn)批量為2000件年3.2基本數(shù)據(jù)：詳見撥叉2零件圖。4具體設(shè)計要求1）翻閱和查找相關(guān)設(shè)計手冊和資料,確定夾具設(shè)計方案；2）將給定零件圖繪制為工程圖；3）設(shè)計一套完整的夾具工作圖；4）編寫出設(shè)計說明書一份。5具體設(shè)計要求撥叉2工藝過程為：（1）在銑床上銑削長端端面（2）在銑床上銑削長端反端面（3）在銑床上銑削短端端面（4）在鉆床上鉆削10H8孔（5）在鉆床上鉆削12H7、25H76完成期限 2周，2013年6月3日-6月14日附：產(chǎn)品零件圖二、序言機(jī)械制造裝備設(shè)計使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。制造背景： 機(jī)械制造離不開金屬切削機(jī)床，而機(jī)床夾具則是保證機(jī)械加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強(qiáng)度、降低對工人技術(shù)的過高要求、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化不可或缺的重要工藝裝備之一。機(jī)床夾具被廣泛用于制造業(yè)中，大量專用機(jī)床夾具的使用為大批量生產(chǎn)提供了必要條件。 制造意義：夾具的制造在機(jī)械加工工藝中有著很重要的意義，從其作用和地位兩方面可以得知。一：機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起著十分重要的作用，歸納起來，主要表現(xiàn)在一下幾個方面。1. 縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低加工成本。2. 保證加工精度穩(wěn)定加工質(zhì)量。3. 降低對工人的技術(shù)要求，減輕工人的勞動強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。4. 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，實(shí)行一機(jī)多能。5. 在自動化生產(chǎn)和流水線生產(chǎn)中便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍。二：機(jī)床夾具在工藝系統(tǒng)中的地位：夾具不同于其他環(huán)節(jié)，他在工藝系統(tǒng)中有著特殊地位，夾具的整體剛度對工件加工的動態(tài)誤差產(chǎn)生著非常特殊的影響。因此設(shè)計夾具時，對夾具的整體剛度應(yīng)給予足夠重視。如因工藝系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)的剛度不足而引起較大的系統(tǒng)動態(tài)誤差時，也可以采取修正夾具定位元件的方法進(jìn)行補(bǔ)償。這就是夾具的能動作用三、夾具設(shè)計1加工零件的介紹撥叉零件是機(jī)床變速箱里用于撥動齒輪的零件，要求對齒輪撥位準(zhǔn)確，因此有一定的加工精度要求。又由于撥叉零件的形狀不是很規(guī)范，因此在機(jī)床上使用通用夾具難于加工，故需設(shè)計專用夾具。撥叉類零件主要加工面是平面和孔。然而本夾具是用來加工12H8、25H8孔，加工本道工序應(yīng)注意該工藝孔應(yīng)與短端面有一定的垂直度要求，為保證形位公差，需要在加工時用應(yīng)用短端面為精基準(zhǔn)；該零件的尺寸精度也有一定的要求，應(yīng)保證該夾具與零件之間有良好的接觸關(guān)系。在設(shè)計夾具時，主要應(yīng)考慮如何定位才能加工出合格的零件，如何才能降低勞動強(qiáng)度和提高勞動生產(chǎn)率。該撥叉零件材料QT40-17,毛坯為精鑄件，生產(chǎn)批量為2000件年。撥叉零件工藝過程為：（1）在銑床上銑削長端端面（2）在銑床上銑削長端反端面（3）在銑床上銑削短端端面（4）在鉆床上鉆削10H7孔（5）在鉆床上鉆削12H8、25H8孔本次設(shè)計的夾具鉆削12H8、25H8孔夾具設(shè)計屬鉆床夾具。2.定位方案的選擇2.1工藝過程分析：撥叉2零件的加工工藝過程為：（1）在銑床上銑削長端端面（2）在銑床上銑削長端反端面（3）在銑床上銑削短端端面（4）在鉆床上鉆削10H8孔（5）在鉆床上鉆削12H7、25H7孔本次設(shè)計的夾具在鉆床上鉆削12H8、25H8孔，屬鉆床夾具。鉆削12H7、25H7孔夾具用于第五道工序，如產(chǎn)品零件圖所示：經(jīng)分析可知，在本工序之前已加工好的表面為:(1) 長端端面。(2) 長端反端面。(3) 短端端面。(4) 10H8孔。2.2確定夾具類型：本工序?yàn)殂@削12H7、25H7孔，除了保證尺寸公差外，還需要滿足的技術(shù)要求為：1. 孔徑大小。2. 兩孔與外圓的同軸度。3. 兩孔之間的平行度。4. 兩孔與端面的垂直度。2.3擬定定位方案和選擇定位元件：2.3.1擬定定位方案：以右圖所示坐標(biāo)系為例，為鉆削12H7、25H7孔，在圖2中，根據(jù)技術(shù)要求，本次設(shè)計的夾具應(yīng)該限制工件五個方向的自由度，分別是：x、y軸的線自由度和旋轉(zhuǎn)自由度和z軸的旋轉(zhuǎn)自由度。z軸的線自由度可限制，也可不限制。考慮到前四個工序已加工完成，并保證他們的精度要求和兩孔應(yīng)該同時鉆，所以選擇以短端端面為第一基準(zhǔn)面，即可限制工件的三個自由度。在工件的側(cè)面加一短的V型塊限制兩個自由度，在底面再加一短圓柱銷在10H8孔上，此支撐釘和V型塊在一起限制三個自由度，所以實(shí)際限制了工件的六個自由度，即：X、Y、Z三個方向的線性自由度和旋轉(zhuǎn)自由度。2.3.2選擇定位元件：以底面為第一定位基準(zhǔn)面，在底面放置一個固定短圓柱銷來限制工x軸方向和y軸方向的線自由度，底面為大平面限制z軸方向的線自由度和繞x軸和y軸的旋轉(zhuǎn)自由度，側(cè)面為第二定位基準(zhǔn)面，由于要限制工件繞Y軸的旋轉(zhuǎn)自由度，并且考慮到工件為圓柱型，選擇一個V型塊為定位元件，實(shí)際限制六個自由度即X、Y、Z軸方向的線性自由度和繞X，Y，Z軸的旋轉(zhuǎn)自由度；定位方案能夠保證加工尺寸精度和兩孔平行度要求。定位方案如圖所示：2.3.3定位誤差的計算：本工序的定位誤差主要以兩支撐釘?shù)亩ㄎ徽`差為主，V型塊主要起輔助作用，具體分析過程如下：（1）基準(zhǔn)不重合誤差為0；（2）定位引起的誤差：平面產(chǎn)生的位移誤差，該誤差由加工平面時的精度決定，一般很小，可以忽略不計，所以總誤差也很小，定位誤差顯然在工件允許誤差的范圍內(nèi)，所以加工精度足以保證。3.夾緊方案的選擇3.1確定夾緊方案（如圖所示）： 工件在切削過程中會受到切削力、離心力和慣性力等各種力的作用，因此定位后必須夾緊。夾緊裝置一般由夾緊機(jī)構(gòu)和動力源組成。夾緊裝置有如下設(shè)計要求：應(yīng)保證定位準(zhǔn)確，而不能破壞定位；夾緊后工件與夾具的變形應(yīng)在允許的范圍內(nèi)；夾緊機(jī)構(gòu)安全可靠，有足夠的剛度和強(qiáng)度，手動夾緊應(yīng)自鎖，夾緊行程要足夠；結(jié)構(gòu)簡單，制造和操作方便，快速和省力。夾緊方案如圖所示：夾緊方案在上圖中，絲杠左端為左旋，右端為右旋，通過轉(zhuǎn)動絲杠，可以使絲杠上的兩個滑塊產(chǎn)生相對運(yùn)動，從而滑塊上的斜面對壓緊杠桿施加作用力，使工件達(dá)到夾緊的作用。當(dāng)絲杠反向轉(zhuǎn)動時可以將工件松開。3.2夾緊力的估算：通常，由于切削力本身是估算的，工件與支承件間的摩擦因數(shù)也是近似的，因此夾緊力也是粗略估算的。在計算夾緊力時，將夾具和工件看作一個剛性系統(tǒng)，以切削力的作用點(diǎn)，方向和大小處于最不利于夾緊時的狀況為工件受力狀況，根據(jù)切削力、夾緊力（大工件還應(yīng)考慮重力，運(yùn)動速度較大時應(yīng)考慮慣性力），以及夾緊機(jī)構(gòu)具體尺寸，列出工件的靜力平衡方程式，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為實(shí)際所需夾緊力。安全系數(shù)一般可取k=2 3，或按下式計算： K=kkkk式中 k 一般安全系數(shù)，考慮工件材料性質(zhì)及余量不均勻等引起切削力變化，k=1,5 2；k 加工性質(zhì)系數(shù)，粗加工k=1.2，精加工k=1；k 刀具鈍化系數(shù)，k=1.1 1.3；k 斷續(xù)切削系數(shù)，繼續(xù)切削時k=1.2，連續(xù)切削時k=1。工件與支承元件之間的摩擦因數(shù)，以及工件與夾緊元件間的摩擦因數(shù)，可由支承表面特點(diǎn)決定。該夾具支承表面為光滑表面，摩擦因數(shù)取0.150.25。該夾具設(shè)計時依次取k=2 、k=1、 k=1.2、k=1，則K=kkkk=211.21=2.4 由機(jī)床夾具設(shè)計手冊得，取最不利于切削時的夾緊力矩為M1，切削力為矩。此工件在鉆床上加工。取鉆床主軸最大轉(zhuǎn)矩為400NM，最大進(jìn)給抗力為16000N。得W=63600N4.導(dǎo)向裝置的選擇鉆床夾具的導(dǎo)向元件為可換鉆套,它的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置,并在加工中對鉆頭等加工刀具進(jìn)行引導(dǎo),保證被加工孔的位置精度和防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。（1）鉆套高度鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關(guān)。鉆套高度H越大,刀具的導(dǎo)向性越好，但刀具與鉆套的摩擦越大,一般取H=(12.5)D，孔徑小、精度要求高時，H取較大值，所以H=(1252.525)mm=(2562.5)mm。查文獻(xiàn)（2）機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南表5-181可取可換鉆套的高度H=36mm?？蓳Q鉆套 1鉆套 2襯套 3鉆模板 4螺釘進(jìn)給速度的確定：所使用的鉆頭為高速鋼椎柄麻花鉆，背吃刀量進(jìn)給量確定：參照機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程選取每步進(jìn)給量f=0.5m/s。切削速度：參照機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程,因工件材料為QT40所以選取切削速度V=20m/min。由n=1000v/d =530.78r/min5.夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 考慮到工件要在立式鉆床上加工，所設(shè)計的夾具最后要在鉆床上一起夾緊，因此在保證加工要求的基礎(chǔ)上，夾具必須盡可能簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，裝拆工件容易，操作方便。底面通過支撐釘將工件定位在夾具體上，并在側(cè)面用V型塊將工件固定在夾具體上；調(diào)節(jié)左邊的輔助壓緊裝置，消除工件與夾具的間隙，再通過轉(zhuǎn)動絲杠由壓緊杠桿將工件夾緊，并一起固定在支撐板上。6.夾具的使用說明本工序是要鉆削12H7、25H7孔，因此在裝載工件時，應(yīng)將工件長端端面朝上放置，然后通過活動V型塊和短銷來調(diào)節(jié)定位，消除間隙，旋轉(zhuǎn)絲杠將工件壓緊；再進(jìn)一步旋緊活動V型塊，推動V型塊直至無間隙為止；在夾緊時應(yīng)當(dāng)注意，夾緊力不要太大，以免工件產(chǎn)生變形，工件不能移動為準(zhǔn)。四、設(shè)計小結(jié)這次課程設(shè)計為期兩周，由于時間比較緊迫，我基本上按照老師的計劃完成工作，但畢竟缺乏實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計方面出現(xiàn)了好多困難。但是，本次設(shè)計在老師的精心指導(dǎo)下和自己查閱相關(guān)設(shè)計手冊，并和小組成員一起討論的情況下，終于完成了設(shè)計任務(wù)。通過這次課程設(shè)計鍛煉了我參與實(shí)際生產(chǎn)的能力，并且鞏固了CAD的一些基本技術(shù)，做完這個課程設(shè)計使我深刻的體會到了理論