機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)-副變速撥叉工藝及粗銑叉頭左內(nèi)側(cè)面夾具設(shè)計(jì)

機(jī)床夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)“副變速撥叉”零件“粗銑叉頭左內(nèi)側(cè)面”工序的夾具設(shè)計(jì)全套圖紙加V信153893706或扣33463894112021年11月

目錄一、工序設(shè)計(jì) 31.選擇加工設(shè)備與工藝裝備 32.確定工序尺寸 4二、切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算 5工序3 5工序10 7工序11 8工序16 9三、夾具總體設(shè)計(jì) 101.定位方案 102.夾緊機(jī)構(gòu) 113.對(duì)刀裝置/導(dǎo)向裝置 124.夾具與機(jī)床連接元件 135.夾具體 136.使用說(shuō)明 147.結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 148.夾具中標(biāo)準(zhǔn)件清單 149.夾具裝配總圖 14四、設(shè)計(jì)總結(jié) 14五、參考文獻(xiàn) 15六、心得體會(huì) 15一、工序設(shè)計(jì)1.選擇加工設(shè)備與工藝裝備（1）選擇機(jī)床工序3為鉆擴(kuò)φ14的孔、工序11為鉸φ14的孔，工序16為鉆φ8.7的孔根據(jù)工件的實(shí)際加工情況選擇Z525立式鉆床最大鉆孔直徑25mm,，主軸端面距工作臺(tái)的距離0-700mm，工作臺(tái)尺寸500*375mm，主電機(jī)功率2.8KW。工序10為粗銑槽底面根據(jù)工件的實(shí)際加工情況選擇X60立式鉆銑床主軸孔徑25mm，主軸端面距工作臺(tái)的距離30-380mm，主軸轉(zhuǎn)速65-1800r/min，工作臺(tái)尺寸1000*250，主電動(dòng)機(jī)功率4.5KW。（2）選擇夾具工序3為鉆擴(kuò)φ14的孔：專(zhuān)用夾具；工序11為鉸φ14的孔：專(zhuān)用夾具；工序16為鉆φ8.7的孔：專(zhuān)用夾具；工序10為粗銑槽底面：專(zhuān)用夾具。（3）選擇刀具工序3為鉆擴(kuò)φ14的孔：硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，硬質(zhì)合金直柄擴(kuò)孔鉆；工序11為鉸φ14的孔：硬質(zhì)合金直柄鉸孔鉆；工序16為鉆φ8.7的孔：專(zhuān)硬質(zhì)合金直柄麻花鉆；工序10為粗銑槽底面：硬質(zhì)合金鑲齒三面刃銑刀。（4）選擇量具工序3為鉆擴(kuò)φ14的孔：內(nèi)徑百分表（公稱(chēng)規(guī)格10-18），游標(biāo)卡尺（200*0.02）；工序11為鉸φ14的孔：內(nèi)徑百分表（公稱(chēng)規(guī)格10-18），游標(biāo)卡尺（200*0.02）；工序16為鉆φ8.7的孔：內(nèi)徑百分表（公稱(chēng)規(guī)格10-18），游標(biāo)卡尺（200*0.02）；工序10為粗銑槽底面：游標(biāo)卡尺（200*0.02）。2.確定工序尺寸（1）計(jì)算過(guò)程對(duì)單側(cè)作機(jī)械加工時(shí)，采用R=F+RMA+CT2;對(duì)圓柱形得鑄件部分或在雙側(cè)機(jī)械加工得情況下，采用R=F+2RMA機(jī)械加工余量按照最終機(jī)械加工余量后鑄件得最大輪廓尺寸，查表得RMA=1mm。配合表5-3查得尺寸公差及工序尺寸。Ф14的孔（內(nèi)腔）F=14，查表得CT=2.2，即R=14-2×1-2.2粗加工：鉆削——選取鉆頭直徑φ13mm，工序尺寸：φ13mm；擴(kuò)削——選取擴(kuò)刀直徑φ13.75mm，工序尺寸：φ13.75mm；精加工：鉸削——選取鉸刀直徑φ14mm，工序尺寸：φ14mm。14H13的內(nèi)表面（內(nèi)腔）F=14，查表CT=2.2,即R=14-2×1+粗加工：銑削——選取鉸刀直徑φ80，工序尺寸：φ14mm。φ8.7的孔粗加工：鉆削——選取鉆頭直徑φ8，工序尺寸：φ8mm。（2）工序尺寸列表圓柱面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精Ф14的孔3.10.25—1313.751412.56.33.214H133.1——14——12.5——φ8孔8——8——12.5——各端面的工序加工余量工序加工表面總加工余量/mm工序加工余量/mm3φ14孔3.12.8510槽底面3.13.111φ14孔3.10.2516φ8孔88二、切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算工序3（1）切削用量1.確定鉆削φ13孔的切削用量，所選刀具為硬質(zhì)合金，直徑為φ13的直柄麻花鉆。確定背吃刀量：雙邊余量為2.9mm，顯然ap為單邊余量，ap=32=確定進(jìn)給量f，切削速度vc：參考數(shù)據(jù)根據(jù)表5-142硬質(zhì)合金鉆頭鉆削不同材料的切削用量表：已知材料為可鍛鑄鐵，d0=13mm，屬于8-22mm范圍內(nèi)，進(jìn)給量為（0.05-0.1mm/r）切削速度為（45-50m/min），鉆尖角（115-120°），切削液為（干切或乳化液）。實(shí)際數(shù)據(jù)根據(jù)表5-73立式鉆床進(jìn)給量，該工序選擇Z525立式鉆床，故選擇進(jìn)給量0.1mm/r。理論切削速度為50mm/r。根據(jù)表2-14查得鉆孔時(shí)使用條件改變時(shí)切削速度的修正系數(shù)：kMv=0.74、ksv=ktv==1.0、k0v=1.2、k1v=0.6故：vc=50*0.74*1.2*0.6=26.64mm/minn=1000vcπd=1000*26.64根據(jù)表5-72立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速，故選擇主軸轉(zhuǎn)速680r/min。則實(shí)際切削速度vc=πdn=27.8m/min=0.46m/s2.確定擴(kuò)削φ13.75孔的切削用量所選刀具為硬質(zhì)合金，直徑為φ13.75的直柄擴(kuò)孔鉆。確定背吃刀量：雙邊余量為0.75mm，顯然ap為單邊余量，ap=32=確定進(jìn)給量f，切削速度vc：參考數(shù)據(jù)根據(jù)表5-136硬質(zhì)合金鉆頭鉆削不同材料的切削用量表：已知材料為可鍛鑄鐵，d0=13.75mm，屬于<=15mm范圍內(nèi)，進(jìn)給量為（0.7-0.9mm/r）。實(shí)際數(shù)據(jù)根據(jù)表5-73立式鉆床進(jìn)給量，該工序選擇Z525立式鉆床，故選擇進(jìn)給量0.81mm/r。vc=式中Cv=93，xv=0.15，zv=0.4,yv=0.45,m=0.4,T=30T/min,f=0.81mm/z由計(jì)算可得；vc=87mm/根據(jù)表2-14查得鉆孔時(shí)使用條件改變時(shí)切削速度的修正系數(shù)：kMv=0.74、ksv=ktv=1.0、k0v=1.2故：vc=87*0.74*1.2=57mm/minn=1000vcπd=1000*57π根據(jù)表5-72立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速，故選擇主軸轉(zhuǎn)速1360r/min。則實(shí)際切削速度vc=πdn=58.7m/min=0.98（2）工時(shí)定額計(jì)算：基本時(shí)間：鉆削基本時(shí)間：TTj=l+l1+l2fn、l1=DTj=67.7s、Tf=10擴(kuò)削基本時(shí)間：TTj=l+l1+l2fn、l1=DTj=4.7s、Tf=0.7（3）本工序切削用量及基本時(shí)間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s11.050.10.4611.367.720.3750.810.9822.674.7工序10（1）切削用量本工序?yàn)榇帚姴?4的底面，由于加工余量較小，銑一次走刀即可完成。選擇鑲齒三面刃銑刀，銑刀寬度12mm，銑刀直徑d080mm，齒數(shù)Z=10，ap=1.55mm，查表可知，銑床功率為2.8kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等，高速鋼銑刀加工可鍛鑄鐵，根據(jù)表5-152查得每齒進(jìn)給量為fz=0.15~0.30mm/z，現(xiàn)取fz=0.20mm/z。查表5-157得，T=120min，確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fMz。根據(jù)公式計(jì)算：vc=式中Cv=74，qv=0.25，xv=0.1,yv=0.2,uv=0.3,pv=0.1,m=0.2,fz=0.20mm/z,kv=1,由計(jì)算可得；vc=264.76m/由表2-9可知由于加工材料的強(qiáng)度和硬度因素，需要考慮切削速度修正系數(shù)kmv=0.66；毛坯狀態(tài)因素，需要考慮切削速度修正系數(shù)ksv=0.8；硬質(zhì)合金不同，需要考慮切削速度修正系數(shù)ktv=0.83。vc=kmvksvktv*264.76=116m/n=1000*vcπd0根據(jù)X60主軸轉(zhuǎn)速表（5-82）查得轉(zhuǎn)速選擇n=560r/min=9.3r/s，則，實(shí)際切削速度為vc=πnd1000=140.7r/min=2.3m工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為fMz=0.2*10*560=1120mm/min根據(jù)5-83選擇fMz=500mm/min，則工作臺(tái)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為；f=5001120=0.45mm（2）工時(shí)定額計(jì)算：基本時(shí)間：TTj=l+l1+l2l1l其中ae=15，fMz=1120計(jì)算得l1=32，取l2=2，則TTf+Tb+Tx=(15%+2%+2Td=3（3）本工序切削用量及基本時(shí)間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s10.050.452.39.32.64工序11（1）切削用量確定鉸削φ14孔的切削用量所選刀具為硬質(zhì)合金，直徑為φ14的直柄機(jī)用鉸刀。確定背吃刀量：雙邊余量為0.25mm，顯然ap為單邊余量，ap=32=確定進(jìn)給量f，切削速度vc：參考數(shù)據(jù)根據(jù)表5-144硬質(zhì)合金鉆頭鉆削不同材料的切削用量表：已知材料為可鍛鑄鐵，d0=14mm，屬于10-15mm范圍內(nèi)，進(jìn)給量為（0.2-0.45mm/r），切削速度（8-12m/min），干切。實(shí)際數(shù)據(jù)根據(jù)表5-73立式鉆床進(jìn)給量，該工序選擇Z525立式鉆床，故選擇進(jìn)給量0.36mm/r。理論切削速度為10mm/r。根據(jù)表2-14查得鉸孔時(shí)使用條件改變時(shí)切削速度的修正系數(shù)：kMv=0.74、ksv=ktv=k0v=k1v=1.0故：vc=10*0.74=7.4mm/minn=1000vcπd=1000*7.4π根據(jù)表5-72立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速，故選擇主軸轉(zhuǎn)速195r/min。則實(shí)際切削速度vc=πdn=8.4（2）工時(shí)定額計(jì)算：基本時(shí)間：鉸削基本時(shí)間：TTj=l+l1+l2fn、l1=D-Tj=76s、Tf=（3）本工序切削用量及基本時(shí)間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s10.1250.360.143.2576工序16（1）切削用量1.確定鉆削φ8.7孔的切削用量，所選刀具為硬質(zhì)合金，直徑為φ8的直柄麻花鉆。確定背吃刀量：雙邊余量為8mm，顯然ap為單邊余量，ap=32=確定進(jìn)給量f，切削速度vc：參考數(shù)據(jù)根據(jù)表5-142硬質(zhì)合金鉆頭鉆削不同材料的切削用量表：已知材料為可鍛鑄鐵，d0=8mm，屬于8-22mm范圍內(nèi)，進(jìn)給量為（0.05-0.1mm/r）切削速度為（45-50m/min），鉆尖角（115-120°），切削液為（干切或乳化液）。實(shí)際數(shù)據(jù)根據(jù)表5-73立式鉆床進(jìn)給量，該工序選擇Z525立式鉆床，故選擇進(jìn)給量0.1mm/r。理論切削速度為50mm/r。根據(jù)表2-14查得鉆孔時(shí)使用條件改變時(shí)切削速度的修正系數(shù)：kMv=0.74、ksv=ktv==1.0、k0v=1.2、k1v=0.6故：vc=50*0.74*1.2*0.6=23.976mm/minn=1000vcπd=1000*26.64π根據(jù)表5-72立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速，故選擇主軸轉(zhuǎn)速960r/min。則實(shí)際切削速度vc=πdn=24.13m（2）工時(shí)定額計(jì)算：基本時(shí)間：鉆削基本時(shí)間：TTj=l+l1+l2fn、l1=DTj=43.9s、Tf=6.6（3）本工序切削用量及基本時(shí)間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s140.10.41643.9三、夾具總體設(shè)計(jì)1.定位方案（1）定位方案設(shè)計(jì)工件的定位主要通過(guò)心軸和底板的配合限制5個(gè)自由度，再通過(guò)一塊支撐板使其側(cè)面與叉頭內(nèi)表面相接觸來(lái)限制z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)心軸時(shí)考慮到垂直度的要求，選擇與夾具體通過(guò)螺紋連接，而并非直接鑄出或焊接成型。綜上所述即可完成工件的定位。通過(guò)心軸與孔的配合，限制x,y的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)心軸與孔的配合，限制x,y的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)4個(gè)自由度。支撐板通過(guò)支撐板通過(guò)與叉頭內(nèi)側(cè)的弧面相貼合，限制z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)工件右端面與通過(guò)工件右端面與凸臺(tái)接觸可限制z方向的平動(dòng)。（3）定位誤差計(jì)算叉頭內(nèi)表面靠支撐面的圓柱面定位ΔΔΔ式中δD=0.02，α=60°ΔDH1=0.02mm、ΔDH2=Δz=Δ心軸與φ14內(nèi)孔配合定位Δz=Δ凸臺(tái)表面和零件左端面定位ΔΔΔz=2.夾緊機(jī)構(gòu)（1）夾緊方案設(shè)計(jì)工件通過(guò)心軸和支撐塊定位在夾具體上，使用墊片加螺母的組合使工件夾緊，屬于螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。（2）夾緊方案草圖通過(guò)螺旋夾緊裝置，使工件固定在夾具體上。通過(guò)螺旋夾緊裝置，使工件固定在夾具體上。 （3）夾緊力計(jì)算與校驗(yàn)工件的夾緊形式為，以?xún)?nèi)孔定位的作用下打滑與移動(dòng)所需要的夾緊力：F=式中，f1為工件與螺母在軸向方向上的摩擦系數(shù)；f2為工件與芯軸底端在軸向方向上的摩擦系數(shù)；FJ為實(shí)際所需夾緊力，F(xiàn)J=K*FJ0，F(xiàn)J0為根據(jù)靜力平衡原理計(jì)算出的理論夾緊力；D為工件被壓緊面的最大直徑。查表3-7，取f1=0.2，f2=0.2；安全系數(shù)K：一般在粗加工或斷續(xù)加工時(shí)取K=2.5～3，此處K取3；實(shí)際所需夾緊力FJ=K*FJ0，在切削力的計(jì)算中得到銑削時(shí)所產(chǎn)生的軸向力為

F，此處FJ0=Ff，則FJ=34.83*3=104.49N；D=24mm，D1=22mm，D2=20mm，d=14mm。則：F=得到F=1435.57N。夾緊力的校驗(yàn)：此方案的夾緊機(jī)構(gòu)采用的是螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)中收到力較大的是心軸，故需要強(qiáng)度校核。此處的夾緊力主要為軸向拉力，螺桿危險(xiǎn)截面上的力為拉應(yīng)力。拉應(yīng)力計(jì)算：=F/S=1435.57/[（Π×d2）/4]=36.84Mpa心軸的材料為45鋼，許用應(yīng)力為，取=355Mpa，得到許用應(yīng)力為88.75Mpa。綜上所述，夾具滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。3.對(duì)刀裝置/導(dǎo)向裝置（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明本夾具體涉及的加工方式為銑削，所以需要提供對(duì)刀元件來(lái)完成加工前的對(duì)刀，所以根據(jù)國(guó)標(biāo)選取標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)刀塊裝配使用。（2）對(duì)刀裝置/導(dǎo)向裝置二維工程圖4.夾具與機(jī)床連接元件（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明本夾具體設(shè)計(jì)方式為銑削，選擇立式銑床X51立式銑床，根據(jù)查表5-78查得立式銑床工作臺(tái)參數(shù)，T型槽3，槽數(shù)：3、寬度：14、槽數(shù)：50。選擇φ14的T型螺栓，φ14的六角螺母，使用螺栓螺母將夾具體和工作臺(tái)連接在一起。（2）夾具與機(jī)床連接元件二維工程圖5.夾具體（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明根據(jù)工作臺(tái)的的具體參數(shù)在夾具體上設(shè)計(jì)了4個(gè)夾緊槽，為了避免加工大平面，在對(duì)刀塊，支撐塊，心軸這些零件與夾具體相接處的地方設(shè)置了小凸臺(tái)，減少了加工表面，降低了成本，另外在與對(duì)刀塊，支撐塊，心軸相互配合的地方設(shè)置了螺紋孔和圓孔用來(lái)定位零件。（2）夾具體二維工程圖6.使用說(shuō)明使用φ14的T型螺釘和φ14的螺母，利用夾具體上預(yù)留的槽位將夾具體放置在X51立式銑床的工作臺(tái)上，將心軸，支撐塊，對(duì)刀塊利用螺釘和銷(xiāo)安裝到夾具體上，放入待加工毛坯，毛坯通過(guò)φ14的孔放置在心軸上，再根據(jù)支撐板的位置限制工件z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，最后通過(guò)墊片加螺母的組合將工件夾緊，即可開(kāi)始銑削副變速撥叉的叉頭內(nèi)表面。7.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在夾具體與工作臺(tái)連接處設(shè)置了雙面都突出的槽，這樣即可保證夾具體的定位精度，又避免了大平面的加工，降低了成本。在對(duì)刀塊、支撐板，心軸與夾具體配合的地方同樣設(shè)置了小凸臺(tái)，另外在心軸的凸臺(tái)上設(shè)置螺紋孔與心軸配合，這樣既保證了定位精度，同時(shí)也不會(huì)像一體式鑄造或焊接那樣增加了成型難度，符合優(yōu)結(jié)構(gòu)工藝性的特點(diǎn)。8.夾具中標(biāo)準(zhǔn)件清單零件尺寸材料螺釘M6*1440鋼圓柱銷(xiāo)φ5Q235對(duì)刀塊40*26*2220鋼螺釘M10*1640鋼螺母M1040鋼墊片M1040鋼9.夾具裝配總圖四、設(shè)計(jì)總結(jié)機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)是機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程教學(xué)的一個(gè)不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。這次課程設(shè)計(jì)中主要完成的任務(wù)也很多，包括：繪制產(chǎn)品零件圖，了解零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求。根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型和所擬的企業(yè)生產(chǎn)條件，對(duì)零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和工藝分析。確定毛坯的種類(lèi)及制造方法，繪制毛坯圖。擬定零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程，選擇各工序的加工設(shè)備和工藝裝備(刀具、夾具、量具、模具、工具)，確定各工序的加工余量和工序尺寸，計(jì)算各工序的切削用量和工時(shí)定額，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。填寫(xiě)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片、機(jī)械加工工序卡片等工藝文件。設(shè)計(jì)指定工序的專(zhuān)用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖。撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。在本次課程設(shè)計(jì)中也遇到了不少的難點(diǎn)和困惑，任務(wù)初期在對(duì)零件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析的時(shí)候，由于對(duì)零件的使用情況以及零件圖的表示方法沒(méi)有完全了解，以至于在加工表面精度，以及相互位置關(guān)系的表示上存在較大的疑惑，再了解了各個(gè)表面尺寸的具體含義與相互位置關(guān)系之后，對(duì)零件的結(jié)構(gòu)工藝性理解也更加的全面，任務(wù)中期就牽連到了很多參數(shù)的計(jì)算，由于參考書(shū)的內(nèi)容有限，以至于很多數(shù)據(jù)都沒(méi)有可用的參數(shù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)計(jì)算卡了很長(zhǎng)一段時(shí)間，后來(lái)在圖書(shū)館借閱了有關(guān)方面的參考書(shū)，補(bǔ)全了之前落下的數(shù)據(jù)，后續(xù)的計(jì)算才得以進(jìn)行，在任務(wù)的后期，夾具體方案的表達(dá)是最重要也是花費(fèi)時(shí)間最多的一步，定位及夾緊方案的選擇一開(kāi)始為考慮清楚定位于夾緊的區(qū)別，導(dǎo)致零件過(guò)定位，在后期經(jīng)過(guò)查閱資料，清楚了定位于夾緊的概念，也是順利的改正了夾緊方案，最后用solidworks成功的表達(dá)出了夾具體三維模型。在零件的結(jié)構(gòu)分析與工藝性分析方面，更多的是自主設(shè)計(jì)的零件來(lái)輔助定位和夾緊，標(biāo)準(zhǔn)件的選取并不是很多，這樣加工的成本以及效率就受到了一定的影響，所以在標(biāo)準(zhǔn)件的選用上還有一定的改進(jìn)空間。五、參考文獻(xiàn)專(zhuān)著：[1]崇凱.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2015.4.[2]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].高等教育出版社,2018.6.[3]陳宏鈞.實(shí)用機(jī)械加工工