拨叉钻孔夹具课程设计

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1、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

2、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 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

3、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：300010000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

4、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、课程设计说明书（ 60008000字）1 份3附：产品零件图54#指导教师：教研室主任：年月日目录一、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 2256一、设计任务：加工拨叉上？8.4mm孔（工件材料45钢）。工件以？15.81F8孑L、叉口及槽在定位轴2、削边销1、偏心轮3上定位，由偏心轮夹紧工件，并利用偏心轮楔面的作用 限制工件一个自由度。本夹具采用铰链式钻模板，放松锁锁紧

5、螺钉6,即可回转钻模板，以便于装卸工件。图1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 8.4mm的钻床夹具。.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:加工表面尺寸及偏差（mn）公差及精度等级表面粗糙度Ra形位公差（mm叉脚两端面5.9 -0.15IT126.3rri 0-15iAi叉口两内侧面51+0.1IT126.315.8内孔“ +0.04315.81 +0.016IT83.2钻孔8.4 8.400.021 X 1IT7叉头凸台两端面9.65 00.25IT126.3叉头平台外表面IT136.3叉头平

6、台凸面11IT1312.5叉头卜表面IT1312.5该拨叉结构简单，属于典型的叉杆类零件。 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 15.8垂直度要求为 0.15mm,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，通过铳削、

7、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。3、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，

8、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/ (136X 76X 72X 7.8 x 10-6 kg/mni ) =3.5/5.8=0.6 故属于 S级。4、锻件材质系数由于该拨叉材料为45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M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

9、系数公差等级63.5SM1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注厚度5.9“介 +1.41.8 -0.42.02.5宽度512 5 +1.7厶2 -0.82.02.5宽度14.2_ _ +1.52.2 -0.82.02.5孔径15.8_ _ +1.52.2 -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 15.8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

10、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 造工艺设计设计手册第 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 方案如下：工序01粗铳15上、下端面，以外圆为定位基准，采用X61立式铳床加专用夹具；工序02钻15孔，以15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15.5孔，以15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15.7孔，以15下端面为定位基准，采用 Z525立式钻床加专

11、用夹具； 工序05精铰15.8孔，以15下端面为定位基准，采用 Z518立式钻床加专用夹具； 工序06铳8.4端面，以15孔为定位基准，采用 X61立式铳床加专用夹具；工序07粗精铳叉口前后两侧面，以15.8孔为定位基准，采用 X61立式铳床加专用夹具；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粗精铳叉口 20*5两内侧面，以15.8孔为定位基准，采用X61立式铳床加专 用夹具；工序10粗精铳14.2缺口，以15.8孔为定位基准，采用X61立式铳床加专用夹具；工序11钻9孔，以15.8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

12、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 15.81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粗铳15上、下端面1371206铳8.4端面1161207粗精铳叉口前后两侧面1. 551209粗精铳叉口 20*5两内侧面1. 5511210粗精铳14.2缺口7. 114. 212

13、3、确定切削用量及时间定额：工序01粗铳15.81上、下端面，以外圆为定位基准，采用X61立式铳床加专用夹具刀具：YG6硬质合金端铳刀。 铳削宽度aeW 90,深度apW 6,齿数z=12,故根据机械制造 工艺设计简明手册（后简称设计手册）表3.1，取刀具直径do=125mm根据切削用量 手册（后简称切削手册）表3.16，选择刀具前角丫 o= 0。后角ao = 8,副后角ao=10,刃倾角：入s= 10 ,主偏角Kr=60 ,过渡刃Kr =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采用对称端铳，以提

14、高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用YG6硬质合金端铳刀加工，机床功率为4.5kw （据设计手册表 4.2-35 , X61立式铳床）时：fz=0.090.18mm/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，铳刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铳刀直径d0=125mm故刀具使用寿命 T=180min （据设计手册表 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 , fzPcc。故校验合格。最终确定:a p=4.0mm nc=300r/min ，Vf=39

15、0mm/s, Vc=118m/min， fz=0.1mm/z。6) 计算基本工时t m= L/ v f, L=l+ y+ A , l=24mm.查切削手册表 3. 26，入切量及超切量为：y+ A =40mm贝V：tm= L/ V f =(24*2+40)/390=0.22min 。工序02钻15孔，以15孔的上端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具1. 加工条件工件材料：45 钢,d b =170240MPa 锻造；工件尺寸：aema=72mm l=176mm;加工要求：钻 15孔，加工余量 0.8;机床：Z525立式钻床；刀具：根据切削手册表2.1.2.2 ，选择高速钢麻花钻钻头，

16、 粗钻时do=15mm钻头 采 用双锥后磨横刀，后角a。= 12,二重刃长度b e =3.5mm,横刀长b=2mm宽l=4mm,棱带长度 l1 = 1.5mm, 2=100。，： =302. 选择切削用量(1) 确定进给量二1.67 ： 3，由切削手册表按加工要求确定进给量：查切削手册，f二0.43 0.53mm/r,2.7,系数为0.5,则:f =(0.430.53) 0.5 =(0.215 0.265)mm/r按钻头强度选择：查切削手册表 2.8,钻头允许进给量为：f = 2.0mm/r ；按机床进给机构强度选择：查切削手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为f = 0

17、.93mm/r。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。根据设计手册表 4.2-16,最终选择进给量f = 0.22mm/r o由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据切削手册表 2.19查出,钻孔时轴向力 Ff=2500N,轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830N Ff，故所选进给量可用。(2) 确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查设计手册)为0.6mm寿命T =45min .(3) 切削速度查切削手册表 2.3

18、0，切削速度计算公式为：cvdozvvc m xv yvkv(m/min)T ap f其中，cv 二 9.5, do 二 18mm, zv = 0.25, m 二 0.125,9 , Xv = 0 ,屮二 0.55 ,f =0.22，查得修正系数：kv = 1.0 , k二0.85, d = 1.0，故实际的切削速度:9.5 180.25600.125 1 0.220.550.85 =9.5m/min13(4) 检验机床扭矩及功率查切削手册表 2.20，当f 0.26, d o,切削扭矩：皿=34.5$0.8 KD=8.4, s=0.2, Kp= ( d b/75) 0.75 , r b=58

19、0。切削力Px=264N,切削扭矩：M=1444N mm理论夹紧力Fjo= Px=264N,取安全系数 K=2.7,夹紧力 Fj =K F jo=712.8N，原始作用力 F= Fj/5.3=134.5N切削扭矩M=1444N mm对工件定位的影响很少，可以忽略。3、夹具装配图标注尺寸、配合及技术要求（1） 确定定位元件间的尺寸，心轴与削边销中心距尺寸为96.8（2） 根据加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定位偏心轮中心线的尺寸为3.1 0.03 ， 为零件相应尺寸 3.1 0.1 的公差值的 1/3 。位置度公差为零件相应尺寸 0.1 的公差值的 1/3 。（ 3）心轴中心线与夹具底面的平行

20、度公差为0.02mm。（4）标注关键件的配合尺寸如图，20H7k6,19H7k6,12H7f9。4、夹具操作简要说明本夹具使用在立式钻床上，加工拨叉上孔8.4mm。工件以 15.81F8孔、51001 mm叉口及14.2 00.1 mnfl,分别在定位心轴、削边销及偏心轮上定位。转动手柄，使偏心轮顺时针转动，偏心轮上的对称弧面楔入工件14.2 00.1 mn内，定位并夹紧工件。25七、总结就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计， 机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、 和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识， 解决现代实际工艺设

21、计问题， 巩固和加深了所学到的东西。 并在设计过程中， 学到了很多课堂上没有学到的东 西。能够顺利的完成这次课程设计， 首先得助于罗成老师的悉心指导， 还有就是我们 小组成员间合理的分工和小组成员们的努力。 在设计过程中， 由于对零件加工所 用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解， 缺乏实际的生产经验， 导致 在设计中碰到了许多的问题。 但在我们小组成员的共同努力下， 我们通过请教老 师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。在 这个过程中， 使我对所学的知识有了进一步的了解， 也了解了一些设计工具书的 用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。在此，十分感谢罗成老师的细 心指导，感谢同学们的互相帮助。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不 段提高自己。本说明书拨叉的有关工艺规程的设计说明 ,由于本身及小组成员能力水平有 限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢！26八、参考文献1、机械制造技术基础课程设计 。柯建宏 主编 2008 年 华中科技出版社 2、机械制造工艺及设备设计指导手册 1.2 。3、GBT6414-1999铸件尺寸公差及加工余量。4、 机床夹具设计薛源顺主编机械工业出版社5、 机床夹具图册薛源顺主编机械工业出版社27