831002拔叉工藝及12d11倆端面專用夾具設計【含CAD圖紙、說明書】

831002拔叉工藝及12d11倆端面專用夾具設計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,工藝,12,十二,d11,端面,專用,夾具,設計,cad,圖紙,說明書,仿單 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 題 目:撥叉工藝及（CA6140）12d11 倆端面專用夾 具設計 班級： 姓名： 指導教師： 完成日期： 一、設計題目 制定拔叉工藝及 12d11 倆端面專用夾具設計 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖 1 張 (2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)） 三、上交材料 1繪制零件圖 1 張 2毛坯圖 1 張 3編制機械加工工藝過程綜合卡片 1 套 4編制機械加工工藝卡片（僅編制所設計夾具對應的那道工序的機械加工 工藝卡片） 1 套 5繪制夾具裝配圖（A0 或 A1） 1 張 6繪制夾具中 1 個零件圖（A1 或 A2。裝配圖出來后，由指導教師為學生 指定需繪制的零件圖，一般為夾具體） 。 1 張 7編寫課程設計說明書（約 5000-8000 字） 。 1 份 四、進度安排 本課程設計要求在 3 周內(nèi)完成。 1第 l2 天查資料，熟悉題目階段。 2第 37 天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法和機械 加工工藝規(guī)程的設計并編制出零件的機械加工工藝卡片。 3第 810 天，完成夾具總體方案設計（畫出草圖，與指導教師溝通，在 其同意的前提下，進行課程設計的下一步） 。 4第 1113 天，完成夾具總裝圖的繪制。 5第 1415 天，零件圖的繪制。 6第 1618 天，整理并完成設計說明書的編寫。 7第 19 天，完成圖紙和說明書的輸出打印。 8第 2021 天，答辯 五、指導教師評語 該同學在課程設計過程中表現(xiàn) 認真，工藝路線 夾具設計方案 ，說明書及圖紙質(zhì)量 ，綜合 評定其成績?yōu)? 。 成 績： 指導教師 日期 摘要 本次課程設計的題目是拔叉（CA6140）12d11 倆端面專用銑床 夾具設計，通過此次設計，使課本上學到的理論知識在這次課程設 計中得到實踐，機械制造基礎課本及課程設計指導書上學到的知識， 諸如，定位誤差的計算，機床類型的選擇，加工方式的選擇，夾具 體設計應注意的問題等，在這次課程設計中都得到了應用，增加了 自己理論聯(lián)系實際的能力: 1能熟練運用機械制造基礎書中的運基本理論知識，正確解決 了一個零件在加工時的定位和夾緊以及工藝路線的安排，選擇合理 的方案，進行必要的計算，根據(jù)題意設計出符合要求的低成本夾具， 保證零件的加工質(zhì)量。 2提高結(jié)構(gòu)設計能力，收集有關資料，掌握正確的夾具設計思 想、方法和手段，學會了正確使用有關手冊及其它技術資料，分析 研究結(jié)構(gòu)工藝性問題。 3.知道如何定位，如何加緊，以及定位誤差的計算。 4進一步了解了有關機床、刀具和量具等的工裝知識。 關鍵詞： 拔叉 定位夾緊 夾具體設計 Abstract The course design is the subject of a fork (CA6140) design two end special milling fixture 12d11, through this design, the theoretical knowledge to maketextbooks to get practice in this course design, school textbooks to machinery manufacturing base and curriculum design guide book knowledge, such as, to calculate the location error, machine tool type choice, the choice of processing methods, clip should pay attention to specific design problems, and have been applied in the curriculum design, increase their ability of integrating theory with practice: 1 familiar with basic theory knowledge of machinery manufacturing base in the book, the correct solution to a part positioning in the processing and the clampand the line of the arrangement, select reasonable scheme, carry out the necessary calculations, the design to meet the requirements of low cost fixture,guarantee the quality of parts. 2 to improve the design ability, collect relevant information, grasp the fixture design ideas, methods and means of correct, learn the right use of manuals andother technical information, analysis of the structure of technological problems. 3 know how to position, how to step up, calculation and positioning error. 4 further understand the machine tool, tool and measuring tools, tooling knowledge. Keywords: fork positioning and clamping fixture design 目 錄 1 拔叉的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 ..........................1 1.1 拔叉的用途 ....................................................................................1 1.2 拔叉的技術要求 ............................................................................1 1.3 審查工件的工藝性 ........................................................................2 1.4 確定拔叉的生產(chǎn)類型 ....................................................................2 2 確定毛坯，繪制毛坯簡圖 ..................................2 2.1 選擇毛坯 ........................................................................................2 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 ........................................2 2.3 繪制拔叉鑄造毛坯簡圖 ................................................................3 3 擬定拔叉工藝路線 ........................................3 3.1 定位基準的選擇 ............................................................................3 3.1.1 精基準的選擇 ............................................................................3 3.1.2 粗基準的選擇 ............................................................................4 3.2 零件表面加工方法的選擇 ............................................................4 3.3 確定工藝路線........................................5 4 確定切削用量及基本工時 .................................6 4.1 撥叉腳端面 A 銑削用量及基本時間的確定................7 5 夾具的設計 .............................................9 5.1 問題的提出 ...................................................................................9 5.2 夾具設計的有關計算 .................................................................10 5.2.1 定位基準的選擇 .....................................................................10 5.2.2 切削力及夾緊力計算 .............................................................10 5.3 夾具結(jié)構(gòu)設計及操作簡要說明.........................11 6 課程設計體會 ...........................................11 7 參考資料...............................................12 1 拔叉的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1 拔叉的用途 題目所給的零件是 CA6140 車床的拔叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主 要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭 矩的作用。零件上方的 25 孔與操縱機構(gòu)相連，下方的 60 半孔則是用 于與所控制齒輪所在的軸接觸通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零 件鑄為一體，加工時分開。 1.2 拔叉的技術要求 加工表面 m尺 寸 及 偏 差 公差及精度等級 m表 面 粗 糙 度 Ra形 位 公 差 螺紋孔頂面 距 25 孔中 心線 36mm IT12 6.3 撥叉腳底面 離圓中心線 2mm IT12 6.3 拔叉腳兩端面 12 IT11 3.2 0.1 A 拔叉腳內(nèi)表面 60 3.00.3,IT12 3.2 拔叉頭孔 25 21.00.021,IT7 1.6 槽內(nèi)側(cè)面 16 .0.11,IT11 3.2 0.08 A 槽底面 8 015. 0.015， IT12 6.3 槽端面 距 25 孔中 心線 44 mm03.- IT12 6.3 1.3 審查工件的工藝性 根據(jù)零件圖的尺寸及其精度要求，可以先加工 A 面及 22 花鍵底孔，而后其它 表面的加工以這兩個表面為精基準進行。 1.4 確定拔叉的生產(chǎn)類型 設 Q=4000 件/年；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率 a%和廢品率 b%分別取 3%和 0.5%。代入公式（1-1）得 N=4000 件/（1+3%）（1+0.5%）=4326 件/年 拔叉重量為 1.45kg，由查表 1-3 知，拔叉屬于輕型零件；由表 1-4 知，該拔 叉的生產(chǎn)為中批生產(chǎn)。 2 確定毛坯的制造方法 2.1 選擇毛坯 零件材料為 HT200 灰鑄鐵，考慮到零件需加工表面少，精度要求不高，有 強肋，且工作條件不差，既無交變載荷，又屬于間歇工作，故選用金屬型鑄件， 以滿足不加工表面的粗糙度要求及生產(chǎn)綱量要求。 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 由表 2-3 和表 2-4 可知，要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確 定如下各因素。 1. 公差等級 由拔叉的功用和技術要求熔模鑄件的形狀一般都比較復雜，鑄件上可鑄 出孔的最小直徑可達 0.5mm，鑄件的最小壁厚為 0.3mm。在生產(chǎn)中可將一些原來 由幾個零件組合而成的部件，通過改變零件的結(jié)構(gòu)，設計成為整體零件而直接 由熔模鑄造鑄出，以節(jié)省加工工時和金屬材料的消耗，使零件結(jié)構(gòu)更為合理。 故選用熔模鑄造，確定該零件公差等級為 CT810。(表 2-1) 2. 鑄件重量 已知機械加工后拔叉件的重量為 1.45kg，由此初步估計機械加工前鑄件毛 坯重量為 2.0kg。 3. 機械加工余量等級 由以上確定用熔模鑄造，且材料為灰鑄鐵，確定機械加工余量等級范圍為 （RMA）D。(表 2-5) 4.鍛件形狀復雜系數(shù) 對撥叉零件圖進行分析計算，可大致確定鍛件外廓包容體的長度寬度和高度， 即 l=175mm.b=82mm,h=86mm,由公式（2-3),(2-5)可計算出撥叉鍛件的形狀復雜 系數(shù) S=m /m =2/17582867.510 =0.22,介于 0.16-0.32 之間，所以撥tN6- 叉的形狀復雜系數(shù)是 S3 3 擬定撥叉工藝路線 3.1 定位基準的選擇 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，定位基準選擇得正確與合 理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則，加工工藝過程中會問 題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 、粗基準的選擇： 該零件屬于一般軸類零件，以外圓為粗基準就已經(jīng)合理了（夾持長四點定 位），為保證 A 面與花鍵孔軸線垂直，以便于保證以該兩面為定位精基準時其 它表面的尺寸精度加工要求，可以把 A 面與花鍵底孔放在一個工序中加工，因 而該工序總共要消除 X，Y，Z，X，Y 五個自由度（建立空間坐標系為：以花鍵 孔軸線方向為 Z 軸，垂直花鍵孔軸線，平行槽、花鍵、肋板對稱線并且從槽 180+0.012 指向 80+0.03 的方向為 X 軸，同時垂直于 X 軸、Z 軸的方向為 Y 軸， 取坐標原點為花鍵孔軸線與 A 面的交點為原點），用三爪卡盤卡 夾持外圓柱面。消除 X，Y，X，Y 四個自由度，再用一個浮動支承頂住 B 面， 消除 Z 自由度，達到定位要求。 、精基準的選擇： 主要考慮基準重合問題，要遵循基準統(tǒng)一原則，所以選擇用撥叉頭左端面 作為精基準。 3.2 零件表面加工方法的選擇： 撥叉腳 2 端面：先粗至 13mm，Ra6.3，再精銑至 12mm，Ra3.2 根據(jù)拔叉零件 圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工各表面的加工方法，如表 3-2 所示。 加工表面 公差及精度 等級 m表 面 粗 糙 度 Ra加工方法 備注 螺紋孔頂面 IT12 6.3 粗銑 表 1-8 撥叉腳底面 IT12 6.3 粗銑 表 1-8 拔叉腳兩端面 IT11 3.2 粗銑半精銑 表 1-8 拔叉腳 60 孔表 面 IT12 3.2 粗鏜半精鏜 表 1-7 拔叉頭 25 孔 IT7 1.6 鉆擴粗鉸精絞 表 1-7 槽內(nèi)側(cè)面 IT11 3.2 粗銑 半精銑 表 1-8 槽底面 IT12 6.3 粗銑 半精銑 表 1-8 槽端面 IT12 6.3 粗銑 表 1-8 3.3 確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表 3-3 列出了拔叉的工藝路 線 工時工 序 號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設備 工 藝 裝 備 準 件 單件 1 精銑撥叉頭 兩端面 立式銑床 X51 端銑刀，游標卡尺 2 精銑撥叉頭 左端面 立式銑床 X51 端銑刀，游標卡尺 3 粗擴，精擴， 倒角 25 孔四面組合鉆床 麻花鉆，擴孔鉆， 鉸刀 卡尺，塞規(guī) 4 校正撥叉腳 鉗工臺 手錘 5 粗銑撥叉腳 兩端面 臥式雙面 銑床 三面刃銑刀，游標 卡尺 6 銑叉爪口內(nèi) 側(cè)面 立式銑床 X51 銑刀，游標卡尺 7 粗銑操縱槽 底面和內(nèi)側(cè) 面 立式銑床 X51 鍵槽銑刀，卡規(guī)深 度卡尺 8 精銑撥叉腳 兩端面 臥式雙面 銑床 三面刃銑刀，游標 卡尺 9 鉆，攻絲 M22 螺紋孔 四面組合 鉆床 符合鉆頭，卡尺 10 去毛刺 鉗工臺 平挫 11 中檢 塞規(guī)，百分表，卡 尺 12 熱處理撥 叉腳兩端面 局部淬火 淬火機等 13 校正撥叉腳 鉗工臺 手錘 14 磨削撥叉腳 兩端面 平面磨床 M7120A 砂輪，游標卡尺 15 清洗 清洗機 16 終檢 塞規(guī)，百分表，卡 尺 4 確定切削用量及基本工時（機動時間） 在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量。 (1)切削用量指：背吃刀量 asp(即切削深度 ap)、進給量 f 及切削速度 Vc 。 (2)確定方法是：確定切削深度確定進給量確定切削速度 (3)具體要求是： 由工序或工步余量確定切削深度： 精、半精加工全部余量在一次走刀中去除； 在中等功率機床上一次走刀 ap可達 810mm。 按本工序或工步加工表面粗糙度確定進給量： 對粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進給量后還要校驗機床進給機 構(gòu)強度 可用查表法或計算法得出切削速度 Vc 查 ，用公式 換算出查表或計算法所 得的轉(zhuǎn)速 nc 查 ，根據(jù) Vc 查 在選擇機床實有的主軸轉(zhuǎn)速表中選取接近的主軸轉(zhuǎn)速 n 機 作為實際的轉(zhuǎn)速，再用 換算出實際的切削速度 Vc 機 填入工藝文件中。對粗 加工，選取實際切削速度 Vc 機 、實際進給量 f 機 和背吃刀量 asp之后，還要校驗 機床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文件中。 4.1 撥叉腳端面 A 銑削用量及基本時間的確定： (1)、加工條件 工件材料：HT200 正火， b=220MPa，190220HBS 加工要求：粗銑撥叉腳端面。 機床選擇：為 X51 臥式銑床，采用端銑刀粗銑。 機床功率：4.5kw 工件裝夾：工件裝夾在銑床專用夾具上。 (2)、確定切削用量及基本工時 (2.1) 粗銑 1）、選擇刀具： 根據(jù)工藝手冊表 3.1-27，選擇用一把 YG6 硬質(zhì)合金端銑刀，其參數(shù)為： 銑刀外徑 d0=100mm，銑刀齒數(shù) Z=10。 2）、確定銑削深度 a p： 單邊加工余量 Z=3，余量不大，一次走刀內(nèi)切完，則：a p=3mm 3）、確定每齒進給量 fz: 根據(jù)切削手冊表 3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為 4.5kw 的 X51 銑床加 工時，選擇每齒進給量 fz=0.140.24mm/z，由于是粗銑，取較大的值。現(xiàn)?。?fz=0.15mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據(jù)切削手冊表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 1.01.5mm，現(xiàn) 取 1.2mm，根據(jù)切削手冊表 3.8 銑刀直徑 d0=100mm 的硬質(zhì)合金端銑刀的耐 用度 T=180min。 5）、確定切削速度 Vc： 根據(jù)切削手冊表 3.16 可以查 Vc： 由 ap=3mm fz=0.15mm/z，查得 Vc=72mm/z n=235mm/z V=360mm/z 根據(jù) X51 型臥銑床說明書 nc=160r/min Vc=40.2 mm/min (橫向) 實際切削速度和齒進給量： 6）、計算基本工時： t=28.8s (2.2) 精銑 1）、選擇刀具： 根據(jù)工藝手冊表 3.1-27，選擇用一把 YG6 硬質(zhì)合金端銑刀，銑刀外徑 d0=100mm，銑刀齒數(shù) Z=10 2）、確定銑削深度 ap： 由于單邊加工余量 Z=1，故一次走刀內(nèi)切完，則：a p= 1 mm 3）、確定每齒進給量 fz: 由切削手冊表 3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為 4.5kw 的 X51 銑床加工 時，選擇每齒進給量 fz=0.140.24mm/z，半精銑取較小的值。現(xiàn)?。?fz=0.14mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據(jù)切削手冊表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 1.01.5mm，現(xiàn) 取 1.2mm，根據(jù)切削手冊表 3.8 銑刀直徑 d0=100mm 的硬質(zhì)合金端銑刀的耐 用度 T=180min。 5）、確定切削速度 Vc： 根據(jù)切削手冊表 3.16 可以查 Vc： 由 ap4mm z=0.14mm/z，查得： Vc=110mm/z n=352mm/z V=394mm/z 根據(jù) X51 型臥銑床說明書 nc=210 r/min Vc= 52.78mm/min 實際切削速度和每齒進給量： 6）、計算基本工時： t=28.8s 所以本工序的基本時間為： T=t1+t2=28.8+28.8=57.6 5 夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動成本，需要設計專用夾具。 5.1 問題的提出： 本夾具主要用于第 4 道工序銑撥叉腳 2 端面，由于該端面精度要求不高， 所以，在本道工序加工時，要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率。 5.2 夾具設計的有關計算： 、定位基準的選擇： 粗銑銑撥叉腳 2 端面時，應該選取撥叉左端面作為基準。所以夾具設計 時，底面應該再加一塊擋板，這樣就把零件定位在夾具上了。 、切削力及夾緊力計算： 刀具：YG6 硬質(zhì)合金端銑刀 (見切削手冊表 3.28) 其中： CF=54.5，a p=4.5，X F=0.9，f Z=0.18，Y F=0.74，a e=28，U F=1.0，d 0=100，q F=1. 0，n=255，W F=0，Z=10 F=54.54.5 0.90.180.742810/(1002550)166.1(N) 水平分力：F H=1.1F 實 182.7(N) 垂直分力：F V=0.3F 實 49.8(N) 在計算切削力時，必須安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù): K=K 1K2K3K4。 其中：K 1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1 F =KFH=（1.51.11.11.1）182.7=364.8 (N) 實際加緊力為 F 加 = KFH/（U1*U2）=364.8/0.5=729.6 (N) 其中 U1 和 U2 為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1=U2=0.025 螺母選用 M42x1.5 細牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為 W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D 2- d2) 其中： M=19000 N.M D2=18mm a=2 029， D=42mm d=25mm 解得： W=17845 (N) 此時螺母的加緊力 W 已大于所需的 729.6 的加緊力 F 加，故本夾具可安全 工作。 心軸取材料為 Q235 查表得 Q235 的許用彎曲應力為： 158Mpa 彎曲應力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/3.14X(0.022)2 =2.67<< 許用彎曲應力 158Mpa (3)定位誤差分析 由于左端面是靠著夾具體上的，在誤差允許的情況下，肯定會產(chǎn)生相應的 誤差，所以應該盡量底面與垂直面提高垂直度，以減小誤差。夾具體的主要定 位元件是心軸和支撐板，查表 2-40 標準公差等級是 IT7 標準公差值是 21um， 心軸的定位誤差計算公式為 Dy=（ d+ D） /2 查 表 得 D=0.021mm， d=0.013mm， Dy=0.017mm，采用六點定位原理為基礎，水 平方向定位誤差為 0，符合要求 5.3 夾具結(jié)構(gòu)設計及操作簡要說明： 如夾具圖所示，在設計夾具時，應該注意提高勞動率。為此，在螺母夾緊 時采用開口墊圈，以便裝卸，夾具體底面上的一對定位擋板可使整個夾具在機 床工作臺上有正確的安裝位置，以利于銑削加工。夾具上裝有對刀塊裝置，可 使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體 底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有 利于銑削加工。 6 課程設計體會 課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，是幫著我們邁向社會， 畢業(yè)設計的第一步，也是基礎， “千里之行，始于足下”通過這次課程設計，我 深深的體會到這句話的含義，更知道了凡事應該由自己動手，自己去思考，機 械制造工藝與機床夾具課程設計是機械制造工藝與機床夾具課程教學的一個不 可或缺的輔助環(huán)節(jié)。它是我全面地綜合運用本課程及其有關先修課程的理論和 實踐知識進行加工工藝及夾具結(jié)構(gòu)設計的一次重要實踐。培養(yǎng)了自己編制機械 加工工藝規(guī)程和機床夾具設計的能力，為以后搞好畢業(yè)設計和去工廠從事工藝 與夾具設計做了一些必要的準備。通過本課程設計自己的收獲如下：培養(yǎng)了自 己綜合運用機械制造工藝學及相關專業(yè)課程（工程材料與熱處理、機械設計、 互換性與測量技術、金屬切削加工及裝備等）的理論知識，結(jié)合金工實習、生 產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設 計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力，根據(jù)被加工零件的技術要求，運 用夾具設計的基本原理和方法，學會了擬訂夾具設計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設計。 使自己提高了應用有關手冊、標準、圖表等技術資料的能力，掌握了從事工藝 設計的方法和步驟。進一步培養(yǎng)了自己機械制圖、設計計算、結(jié)構(gòu)設計和編寫 技術文件等的基本技能。培養(yǎng)了自己解決工藝問題的能力，為今后進行畢業(yè)設 計和去工廠從事工藝與夾具設計打下了良好的基礎。 參考文獻 1 蘇翼林.材料力學M.北京:人民教育出版社,1979 2 趙 俊,楮乃雄.AG 材料床身的結(jié)構(gòu)設計J,1996,26(03):27-29 3 機床夾具設計手冊.王光斗.王春富.上?？茖W技術出版社 4 機械制造技術基礎.黃健求.機械工業(yè)出版社 5 互換性與測量技術基礎.王伯平. 機械工業(yè)出版社 6 機械圖形學.李鳳平.張士慶.蘇猛.屈振生.東北大學出版社