撥叉銑床夾具設計課件

1、目錄一、設計題目.1二、撥叉的工藝分析.2三、工藝設計與計算.4四、工藝路線的擬定.6五、工序順序的安排.8六、確定工藝路線.9七、工藝裝配選用.10八、工序計算.10九、切削用量、時間定額的計算.11十、時間定額的計算.12十一、夾具設計14十二、設計感想.18十三、參考資料.18十四、附錄19一、設計題目圖1-1為CA6140車床撥叉的零件圖和三維圖樣。已知：Q=8500臺/年，m=1件/臺， ，工件工作過程中不會受到沖擊載荷，毛坯選用鑄件。試為該撥叉零件編制工藝規(guī)程。 圖1-1 撥叉零件圖和三維圖樣二、撥叉的工藝分析1. 零件的作用題目給定的零件是CA6140車床撥叉，該撥叉主要位于機床

2、的變速機構中，主要起換擋作用，使主軸回轉運動按照要求工作。撥叉頭以孔套在變速叉軸上，并用銷釘經孔與變速叉軸聯(lián)結，撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當需要改變主軸回轉速度的時候，扳動變速桿，變速操縱機構就通過撥叉頭部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑動，撥叉腳撥動雙聯(lián)變換齒輪在花鍵軸上滑動與其他齒輪嚙合，從而改變主軸的回轉速度。2. 零件的技術要求該撥叉全部技術要求全部列于表3-1中。 表2-1 CA6140車床撥叉技術要求表加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等級表面粗糙度Ra形位公差/mm孔（H7）IT71.6撥叉頭頂面50IT123.2撥叉腳兩端面（d11）IT113.2撥叉腳內表面（H

3、12）IT123.2撥叉腳兩端側面（H12）IT126.3M8螺紋孔M8錐銷孔IT71.6撥叉腳切斷端面2IT146.33.零件的分析1.由表2-1可知,該撥叉共有兩組加工表面,一組是的孔及其上端面、孔壁上的錐銷通孔和M8的螺紋孔；一組是的兩圓弧面和內弧面。其中，撥叉腳兩側圓弧面和撥叉頭上端面有一定的位置精度：（1） 撥叉頭上端面與的撥叉頭孔的垂直度誤差為0.05；（2） 撥叉腳兩側圓弧面與的撥叉頭孔的垂直度誤差為0.072. 為實現(xiàn)換檔、變速的功能，其叉軸孔與變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高。叉腳兩端面在工作中需承受沖擊載荷，為增強其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理，硬度為4858HR

4、C。4.生產類型確定零件的年產綱領可按下式計算：式中 N零件的生產綱領（件/年） Q產品的年產量（臺、輛/年） M每臺（輛）產品中該零件的數(shù)量（件/臺、輛） a%備品率，一般取2%4% b%廢品率，一般取0.3%0.7%表2-2 不同機械產品的零件質量型別表 表2-3機械加工零件生產類型的劃分 表2-3機械加工零件生產類型的劃分由設計題目可知，Q=8500臺，m=1件/臺， ，則其生產綱領 N=85001（1+（2%4%）（1+（0.3%0.7%）=89319459件/年質量為1.0kg，查表2-2可知屬于輕型零件，再查表2-3得該類撥叉的生產類型為大量生產。三、工藝設計與計算1. 選擇毛坯零

5、件材料為HT200，因為零件在工作運行過程中不受任何沖擊，且零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。2. 毛坯尺寸公差與加工余量確定 求最大的輪廓尺寸由設計題目要求可知其輪廓尺寸，長160mm，寬73mm，高50mm，故最大輪廓尺寸為140mm。 選取公差等級CT由鑄造方法按機器造型、鑄件材料按灰鑄鐵，查表得公差等級CT范圍812級，取10級。 求鑄件尺寸公差撥叉頭端面公差為2.8mm；撥叉頭孔的公差為2.4mm；撥叉腳孔公差為2.8mm。 求加工余量等級由鑄造方法按機器造型、鑄件材料按灰鑄鐵，查表得機械加工余量等級范圍為EG級，取為F級。 求RMA（要求的機械加工余量）由最大輪廓尺寸160mm、

6、機械加工余量等級為F級，查表得RMA數(shù)值為1.5mm。 求毛坯基本尺寸撥叉頭孔壁上的錐銷通孔和螺紋孔較小，鑄成實心；（1）撥叉頭頂面 單側加工由式求出，即（2）撥叉腳兩端面 雙側加工由式求出，即（3）撥叉腳內表面 內腔加工由式求出，即（4）撥叉腳兩端面?zhèn)让?單側加工由式求出，即撥叉頭鑄件毛坯尺寸公差與加工余量見表2-4.加工表面鑄件公差等級CT加工面基本尺寸mm鑄件尺寸公差/mm機械加工余量等級/mm毛坯基本尺寸mm撥叉頭頂面10502.61.552.9撥叉腳兩端面10202.21.524.2撥叉腳內表面10552.81.550.6撥叉腳兩端面?zhèn)让?0732.81.568.43. 毛坯圖的繪制

7、根據(jù)以上所得參數(shù)，用UG軟件制圖。四、工藝路線的擬定1. 定位基準的選擇精基準選擇根據(jù)該撥叉零件的技術要求，選擇撥叉頭叉軸孔作為精基準，零件上的加工表面都可以采用它作基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則。撥叉軸孔的中心線是設計基準，選用其作精基準定位加工撥叉腳兩側圓弧面和鎖銷孔，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。而選用撥叉頭上端面作為精基準是遵循了“基準重合”的原則，從設計圖紙上可知撥叉頭上端面與撥叉頭叉軸孔的中心線之間的位置精度較高，且該端面是撥叉腳兩側圓弧面的設計基準。粗基準選擇該撥叉不加工表面只有底面和叉軸孔的外輪廓表面，為保證零件加工相對于不加工表面具有一

8、定位置精度的原則，選叉軸孔外輪廓表面作為粗基準。采用叉軸孔外輪廓表面作粗基準加工叉軸孔面，可以為后續(xù)工序準備好精基準；再采用加工過的叉軸孔作為精基準加工上端面，這樣遵循了粗基準不重復使用的原則，同時能保證撥叉頭上端面與叉軸孔的垂直度。2.零件表面加工方法選擇根據(jù)撥叉零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如表3-1所示。 表3-1 撥叉零件各表面加工方案加工表面加工經濟精度IT加工情況表面粗糙度備注撥叉頭上端面IT10粗銑精銑3.2軸孔IT8鉆粗鉸精鉸1.6銑撥叉腳圓弧IT12粗銑半精銑精銑3.2銑撥叉腳另一側圓弧IT12粗銑半精銑精銑3.2孔IT10粗鏜精鏜3.

9、2M8螺紋孔IT10鉆鉸攻螺紋3.2錐銷孔IT10鉆鉸3.2撥叉切斷面IT14粗銑端面6.33.加工階段劃分該撥叉加工質量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個階段。在粗加工階段，首先將精基準（撥叉頭上端面和叉軸孔）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后完成撥叉頭上端面、撥叉腳兩側圓弧面和孔的粗銑，孔的粗鏜以及叉軸孔、M8螺紋孔和錐銷孔的鉆孔；半精加工階段，完成撥叉腳上端面和撥叉腳兩側圓弧面的半精銑，叉軸孔、M8螺紋孔和錐銷孔的鉸孔工藝以及孔的半精鏜；在精加工階段，進行撥叉腳兩側圓弧面的精銑、叉軸孔的精鉸、M8螺紋孔的攻螺紋，以及最后鑄件的

10、切斷。4.工序的集中與分散本例選用工序集中原則安排撥叉的加工工序。該撥叉的生產類型為大量生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求五、工序順序的安排1.機械加工工序（1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準撥叉頭上端面和叉軸孔。（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面：撥叉頭上端面和叉軸孔，后加工次要表面：孔。（4）遵循“先面后孔”原則，先加工撥叉頭上端面，再加工叉軸孔孔；先

11、銑撥叉腳兩側圓弧面，再鉆或鉸叉軸孔、M8螺紋孔和錐銷孔。2熱處理工序鑄件成型后，進行酸洗、噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脫碳而對機械加工帶來的不利影響。撥叉腳內孔兩凹端面在精加工之前進行局部高頻淬火，提高其耐磨性。3輔助工序在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該撥叉工序的安排順序為：基準加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工熱處理主要表面精加工。六、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211列出了撥叉的工藝路線。表3-2 撥叉工藝路線及設備、工裝的選用工序號工序名

12、稱機床設備刀具量具1初檢2退火3粗精銑撥叉頭上端面立式銑床端銑刀游標卡尺4鉆孔，粗擴、精擴、倒角、鉸直徑22叉軸孔鉆床麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀游標卡尺，賽規(guī)5粗銑，半精銑撥叉腳下端面及撥叉腳直徑55內圓表面，與撥叉腳下端面?zhèn)让媾P式銑床端銑刀，周銑刀游標卡尺6粗銑，半精銑撥叉腳上端面與撥叉腳上端面?zhèn)让媾P式銑床端銑刀，周銑刀游標卡尺7加工M8螺紋孔及攻螺紋鉆床麻花鉆、絲錐游標卡尺，賽規(guī)8加工插銷孔鉆床麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀游標卡尺、賽規(guī)9精銑撥叉腳上下端面臥式銑床端銑刀游標卡尺10銑斷銑床三面刃銑刀11中檢賽規(guī)、百分表、卡尺等12校正撥叉腳鉗工臺手挫13清洗清洗機14終檢賽規(guī)、百分表、卡尺等七.機床設備

13、及工藝裝備的選用1、機床設備的選用根據(jù)加工條件： 工件材料：HT200，硬度190260HBS，b=0.16Gpa，鑄造。加工要求： 粗銑，半精銑,精銑撥叉腳上端面與撥叉腳上端面?zhèn)让婕庸ば枨螅ＷC端面粗糙度Ra=3.2m，保證側壁粗糙度Ra=6.3m。選用X63臥式銑床。2、工藝裝備的選用本例撥叉的生產類型為大批生產，所選用的夾具均為專用夾具。3、刀具的選用刀具：涂層硬質合金盤銑刀45mm，選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=1mm

14、。八、工序計算1.工序5粗銑、精銑撥叉腳下端圓弧面 第5道工序的加工過程為：1）用小環(huán)面、短定位銷和削邊銷將撥叉可靠定位；（圖3-3）2）粗銑圓弧面，保證工序尺寸P1；（圖3-4）3）精銑圓弧面，保證工序尺寸P2，達到零件圖設計尺寸兩端圓弧面間距為的要求。（圖3-5） 圖3-4 粗銑加工余量示意圖圖3-5 精銑加工余量示意圖（1）由圖3-5可知，P1=P2+Z2，其中Z2為精銑余量，查表得Z2=1mm，且由設計零件圖知P2=,所以P1=21mm；由于工序尺寸是在粗銑加工中保證的，查表5-30-知，精銑銑工序的經濟加工精度等級可達到圓弧面的最終加工要求IT12，因此確定該工序尺寸公差為IT12，

15、其公差值為0.21mm，故。（2）由圖3-4可知，P0=P1+Z1，其中Z1為粗銑余量，Z1=5-Z2=4mm，且，所以P0。九、切削用量、時間定額的計算1.粗銑撥叉腳下端圓弧面該工序分兩個工步，工步1是粗銑圓弧面；工步2精銑圓弧面。由于這兩個工步是在一臺機床上經兩次走刀加工完成的，定位不必更改，但兩工步所選用的切削速度v、進給量f和背吃刀量都不同。（1）背吃刀量的確定 工步1的背吃刀量取為z1，所以=5-1=4mm。（2）進給量的確定 按機床功率為7.5kW、工件夾具系統(tǒng)剛度為中等條件查表5-144得該工序的每齒進給量取為0.2mm。(3)銑削速度的確定 按端銑刀，取d=50mm、z=8計算

16、，查表有,=18.9，=0.2，T=180,=0.1，=0.4，=0.1，=0.1，m=0.15，=1，=4mm2精銑撥叉腳另一端圓弧面（1）背吃刀量的確定 =Z2=1mm.（2）進給量的確定 按鑲齒銑刀，表面粗糙度Ra=3.2,所以該工序的每轉進給量取為0.1mmr。 3）銑削速度的確定 d=50mm、z=8計算：=25，=0.2，=0.1=0.4，=0.5，=0.1，m=0.15，=1， =1mm,十、時間定額的計算1.基本時間的計算（1） 粗銑根據(jù)銑刀銑平面的基本時間計算公式可求出該工序的基本時間；其中l(wèi)=73mm，=1，f×n×z×n0.2mmz×

17、;8zr×503rmin804.8rnrnmin=（73+15.2+1）/804.8=6.7s（2） 精銑 根據(jù)銑刀銑平面的基本時間計算公式可求出該工序的基本時間；其中l(wèi)=73mm，=1，=15.2mm，=f×n0.8mmr×322rmin257.6rnrnmin=（73+15.2+1）/257.6=20.8s2輔助時間的計算輔助時間與基本時間之間的關系為=(0.150.2) ，這里取=0.15，則各工序的輔助時間分別為：粗銑：=0.15=1s精銑：=0.15=3.12s工序5: 1+3.12=4.12s3，其他時間的計算除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間之和）以外

18、，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于撥叉的生產類型為大批生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作地時間是作業(yè)時間的27，休息與生理需要時間，是作業(yè)時間的24，本例均取為3，則各工序的其他時間（）可按關系式（53）×（）計算，它們分別為：粗銑其他時間：=8×（6.7s1s）=0.616s；精銑其他時間：=8×（20.8s3.12s）=1.91s；4，單件時間的計算各工序的單件時間分別為：粗銑的單件時間：6.7s1s0.616s8.316s；精銑的單件時間：=20.8s3.12s1.91s=25.8

19、3s；工序5的總時間 8.316+25.83=34.146s十一、夾具設計1機床夾具設計要求1）保證工件加工的各項技術要求要求正確確定設計方案、夾緊方案，正確確定刀具的導向方式，合理制定夾具的技術要求，必要時要進行誤差分析與計算。2）具有較高的生產效率和較低的制造成本為提高生產效率，應盡量采用多件夾緊，聯(lián)動夾緊等高效夾具，但結構應盡量簡單，造價要低廉。3）盡量選用標準化零部件盡量選用標準夾具元件和標準件，這樣可以縮短夾具的設計制造周期，底稿夾具設計質量和降低夾具制造成本。4）夾具操作方便安全,省力為便于操作，操作手柄一般應放在右邊或前面:為便于夾緊工件，操縱夾緊件的手柄或扳手在操作范圍內應有足

20、夠的活動空間:為減輕工人勞動強度，在條件允許的情況下，應盡量采用氣動，液壓等機械化夾緊裝置。5）夾具應具有良好的結構工藝性所設計的夾具應便于制造，檢驗，裝配，調整和維修。2機床夾具設計內容及步驟1）明確設計要求，收集和研究有關資料在接到夾具設計任務書后，首先要仔細閱讀加工件的零件圖和與之有關的不見裝配圖，了解零件的作用，結構特點和技術要求：其次要認真研究和加工件的工藝規(guī)程，充分了解本工序的加工內容和加工要求，了解本工序使用的機床和刀具，研究分析夾具設計任務書上所選用的定位基準和工序尺寸。2）確定夾具的結構方案A.確定定位方案,選擇定位元件,計算定位誤差。B.確定夾緊方案,選擇夾緊機構。C.確定

21、夾具具體的形式和夾具的總體結構。在確定夾具結構方案的過程中,應提出幾種不同的方案進行比較分析,選取其中最為合理的結構方案。3）對夾具進行建模并繪制夾具的裝配圖夾具總圖繪制比例除特殊情況外,一般均應按1:1繪制,以使所設計夾具有良好的直觀性?？倛D上的主觀圖，應盡量選取與操作者正對的位置。 繪制夾具裝配圖可按如下順序進行:畫出工件;按夾緊狀態(tài)畫出夾緊裝置:畫出其他元件或機構:最后畫出家夾具體把上述組成部分聯(lián)結成一體,形成完整的夾具.在夾具裝配圖中,被加工件視為透明體。4）確定并標注有關尺寸,配合及技術要求A.夾具總裝配圖上應標注的尺寸a.工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸,例如,工件基準孔與夾具定位套的配

22、合尺寸。b.夾具與刀具的聯(lián)系尺寸,例如鉆套與定位元件之間的位置尺寸及公差。c.夾具內部的聯(lián)系尺寸及關鍵件配合尺寸,例如,定位元件間的位置尺寸,定位元件與夾具體的配合尺寸等。d.夾具外形輪廓尺寸。B.確定夾具技術條件 在裝配圖上需要標出與工序尺寸精度直接有關的下列各有關夾具元件之間的相互位置精度要求。a.定位元件之間的相互位置要求。b.定位元件與聯(lián)接元件（夾具以聯(lián)接元件與機床相聯(lián)）或找正基面間的相互位置精度要求。c.定位元件與導向元件的位置精度要求。5）繪制夾具零件圖繪制裝配圖中非標準零件的零件圖,其視圖應盡可能與裝配圖上的位置一致3專用銑床夾具設計切削力的計算：查表得其中：修正系數(shù) 0 . 1

23、 Z=24 代入求得F=889.4因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。安全系數(shù)K=其中： 為基本安全系數(shù)1.51為加工性質系數(shù)1.12為刀具鈍化系數(shù)1.1為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以最終求得F=1775.7夾緊力的計算：查表以及根據(jù)公式求得 由于工件所受夾緊力大于工件所受的切削力，而且實際夾緊力大于所需夾緊力。故本夾具安全可靠。1）夾具設計任務已知：工件材料為HT200，毛坯為沙型鑄造機器造型，所用機床為臥式銑床X63，成批大量生產規(guī)模。試為該工序設計一銑床夾具。2）確定夾具的結構方案A.確定定位元件 根據(jù)工序簡圖規(guī)定的定位基準，選用兩個小環(huán)面和一個短心軸及一個菱形銷的定位配合，實現(xiàn)定位。其中兩個小環(huán)面型塊限3個自由度，一個短心軸限制2個自由度，一個菱形銷限制1個自由度（即為一面兩孔定位）。由上述分析可知，該定位方案合理、可行。b.確定夾緊機構 針對成批大量生產的工藝特征，此夾具選用螺旋夾緊夾緊機構。螺旋夾緊機構由壓緊螺母、缺口村套、螺桿組成。采用手動夾緊裝置。3）畫夾具裝配圖4）在夾具裝配圖上標注尺寸、配合及技術要求夾具體上頂面與夾具體下平面平行度要求取0.05，夾具體上裝配菱形銷，支撐釘，短心軸處孔中心線與夾具體下平面垂直度要求均取0.05。對刀塊上頂面與定位鍵側面垂直度要求取0.02。對刀塊上頂面對工件定位面（撥叉腳下端面）裝配要求?。?短心軸與夾具體裝配要求：