拨叉夹具设计说明书_拔叉夹具设计说明书

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课程设计说明书

题

目： 拨叉零件夹具设计

——在铣床上铣削长端反端面

姓

名：董超

学

号：1100401059

指 导 教 师：郭崇善

专 业 年 级：2011级机制 所在学院和系：机械工程学院

完 成 日 期：2014年7月14日---2014年7月24日/ 10

目 录

机械制造装备设计课程设计任务书...........................3 1.加工零件的介绍.........................................4 1.1被加工零件........................................4 1.2加工零件的介绍.....................................4 2.定位方案的选择.........................................5 2.1工艺过程分析.......................................5 2.2确定夹具类型.......................................6 2.3拟定定位方案和选择定位元件.........................6 2.3.1拟定定位方案..................................6 2.3.2选择定位元件..................................7 2.3.3定位误差的计算................................7 3.夹紧方案的选择.........................................7 3.1确定夹紧方案.......................................7 3.2夹紧力的估算.......................................8 4.夹具的结构设计.........................................9 5.夹具的使用说明.........................................9 6.设计小结..............................................10 7.参考文献...............................................10/ 10

机械制造装备设计课程设计

任 务 书

1．课程设计题目：拨叉零件夹具设计 2．指导教师：郭崇善 3．课程设计目的：

（1）培养学生对所学知识进行综合、比较、归纳、运用的能力。（2）培养学生查阅和搜集资料、独立思考、独立工作的能力。（3）通过对拨叉零件夹具设计，使学生将书本的理论知识与生产实际相结合。培养学生解决实际工程问题的能力。（4）掌握编制技术文件的方法与步骤。4．给定条件和基本数据 4.1给定条件：

(1)拨叉

1、拨叉2零件图。

(2)拨叉零件材料QT40-17,毛坯为精铸件，生产批量为2000件／年

4.2基本数据：详见拨叉

1、拨叉2零件图。5．具体设计要求

拨叉1工艺过程为：

（1）在铣床上铣削Φ24H7孔长端端面（2）在铣床上铣削Φ24H7孔短端端面（3）在钻床上钻削Φ24H7孔（4）在铣床上铣削小台阶面（5）在铣床上铣削大台阶面（6）在铣床上铣削R25弧形面（7）在铣床上铣削R25弧形端面

（8）在钻床上钻削M8-6H螺纹底孔并攻螺纹 拨叉2工艺过程为：

（1）在铣床上铣削长端端面（2）在铣床上铣削长端反端面（3）在铣床上铣削短端端面（4）在钻床上钻削Φ10H8孔/ 10

（5）在钻床上钻削Φ12H7、Φ25H7 针对以上工序，以4人为一小组。组员任务单列，每人任务： 1）将给定零件图绘制为工程图；

2）翻阅和查找相关设计手册和资料,确定夹具设计方案； 3）设计一套完整的夹具工作图； 4）编写出设计说明书一份。

1.加工零件的介绍

1.1被加工零件（拨叉2）零件图，如图1所示：

图1 1.2加工零件的介绍：

拨叉零件是机床变速箱里用于拨动齿轮的零件，要求对齿轮拨位准确，因此有一定的加工精度要求。又由于拨叉零件的形状不是很规范，因此在机床上使用通用夹具难于加工，故需设计专用夹具。拨叉/ 10

类零件主要加工平面和孔。

该拨叉零件材料QT40-17,毛坯为精铸件，生产批量为2000件／年。

2.1工艺过程分析：

2.定位方案的选择

拨叉2零件的加工工艺过程为：（1）在铣床上铣削长端端面（2）在铣床上铣削长端反端面（3）在铣床上铣削短端端面（4）在钻床上钻削Φ10H7孔（5）在钻床上钻削Φ12H8、Φ25H8孔

本次设计的夹具——铣削长端反端面夹具，属铣床夹具。长端反端面铣削夹具用于第二道工序，即铣削长端反端面，如图2所示：

图2 经分析可知，在本工序之前已加工好的表面为长端端面。/ 10

0A2，本工序需要保证的尺寸为A1280.3mm，加工之前的尺寸为0加工余量为A。实际上除了保证A1280.3mm外，还隐含应保证长端端面与反端面的平行度要求，只不过该平行度要求控制在A1尺寸范围内。

本工序使用普通立式铣床铣削，刀具为盘状铣刀。2.2确定夹具类型：

本工序为铣削长端反端面，除了保证尺寸公差外，为便于后续工序的加工，还应保证与底面即长端端面的平行度误差。因此采用普通铣床夹具即可。

2.3拟定定位方案和选择定位元件： 2.3.1拟定定位方案：

以右图所示坐标系为例，为铣削长端反端面，在图2中，应限制工件的三个自由度，分别是Z轴方向的线性自由度和绕X、Y轴的旋转自由度，工件其余的自由度可限制，也可不限制，但在限制时，形成过定位，要考虑这个过定位是否影响加工或装卡。考虑到前一个工序已加工完成，并保证他们的精度要求，选择以长端端面为第一基准面，即可限制工件的三个自由度。但是该定位基准面在X方向太小，定位不太稳定，所以再选择工件的侧面为定位基准，限制工件的三个自由度。实际限制了工件的五个自由度，即：X、Y、Z三个方向的线性自由度和绕X、Y的旋转自由度。/ 10

2.3.2选择定位元件：

以底面为第一定位基准面，在底面放置大平面来限制工Z轴方向的移动自由度以及绕X轴的旋转自由度；侧面为第二定位基准面，由于要限制工件绕Y轴的旋转自由度，并且考虑到工件为圆柱型，选择一个V型块为定位元件，实际限制5个自由度即X、Y、Z轴方向的线性自由度和绕X，Y轴的旋转自由度；在长端小头部分和短端端面分别加一个活动手柄压紧螺钉，这样就限制了所有的自由度，以利于减少工件在加工过程中的窜动，也有利于减小夹紧力。2.3.3定位误差的计算：

本工序的定位误差主要以大平面的定位误差为主，V型块和活动手柄压紧螺钉主要起辅助作用，具体分析过程如下：

（1）基准不重合误差为0；（2）平面定位引起的误差：

误差主要是平面产生的位移误差，该误差由加工平面时的精度决定，一般很小，可以忽略不计，所以总误差也很小，定位误差显然在工件允许误差的范围内，所以加工精度足以保证。133.夹紧方案的选择

3.1确定夹紧方案：

以大平面为底面，通过长端小头部分的活动手柄压紧螺钉和V型块将工件左右夹紧，用在短端端面的活动手柄压紧螺钉和平面将工件上下夹紧。/ 10

3.2夹紧力的估算：

通常，由于切削力本身是估算的，工件与支承件间的摩擦因数也是近似的，因此夹紧力也是粗略估算的。在计算夹紧力时，将夹具和工件看作一个刚性系统，以切削力的作用点，方向和大小处于最不利于夹紧时的状况为工件受力状况，根据切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动速度较大时应考虑惯性力），以及夹紧机构具体尺寸，列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需夹紧力。

安全系数一般可取S=2～3，或按下式计算：

SS1S2S3S4

式中

S1— 一般安全系数，考虑工件材料性质及余量不均匀等引起切削力

变化，S1=1.5～2；

S2— 加工性质系数，粗加工S2=1.2，精加工 S21； S3— 刀具钝化系数，S3=1.1～1.3；

S4— 断续切削系数，继续切削时S41.2，连续切削时S41。

工件与支承元件之间的摩擦因数，以及工件与夹紧元件间的摩擦因数，可由支承表面特点决定。该夹具支承表面为光滑表面，摩擦因数取0.15～0.25。

该夹具设计时依次取S1

2、S2

1、S31.2、S41，则

SS1S2S3S4211.212.4/ 10

又，μ=0.25，L=195-12.5=182.5㎜，FA=40N，L1=250mm,L2=0㎜，且

0.5Fjminμ（L1+ L2）= FAL 得 Fj≥SFjmin=

2SFAL=560N。

（L1L2）估算得夹紧力为560N。

4.夹具的结构设计

考虑到工件要在立式铣床上加工，所设计的夹具最后要在铣床上一起夹紧，因此在保证加工要求的基础上，夹具必须尽可能简单，结构紧凑，装拆工件容易，操作方便。底面通过大平面将工件定位在夹具体上，并在工件上面的活动手柄压紧螺钉将工件固定在夹具体上；压紧螺钉通过导向板与V型块过盈配合，并一起固定在支撑板上，为防止工件加工过程中发生变形与转动，在工件另一侧面要加辅助支撑，并与V型块尽可能点对点安装，在工件的加工面要留退刀间隙。由于工件的生产批量不大，可以不设置对刀装置。

5.夹具的使用说明

本工序是要加工长端反端面，因此在装载工件时，应将工件短端端面朝上放置，然后通过V型块来调节，定位好，工件上面的活动手柄压紧螺钉将工件压紧；再进一步旋紧压紧螺钉，推动V型块直至压紧为止；在夹紧时应当注意，夹紧力不要太大，以免工件产生变形，工件不能移动为准。/ 10

6.设计小结

这次课程设计为期两周，在郭老师的精心指导下和自己查阅相关设计手册的情况下，我按照计划完成了设计任务。通过这次课程设计锻炼了我将所学知识联系实际生产并将理论化为设计的能力，为以后走向工作岗位打下了坚实的基础。做完这个课程设计使我深刻的体会到了理论联系实际的重要性，因为你不联系实际，不应用于设计，所学的将永远只是理论而不能转化为自身的能力。

7.参考文献

[1] 大连理工大学工程画教研室.机械制图 [M].6版.北京： 高等教育出版社2007.7。

[2] 关慧贞，冯辛安.机械制造装备设计 [M].3版.北京：机械工业出版社,2009.11。[3] 机床夹具设计手册[M]。

[4]张锋，古乐.机械设计课程设计手册.[M].北京：高等教育出版社，2007.7。/ 10