河南科技大學(xué)主離合器分離杠桿夾具設(shè)計課設(shè)設(shè)計

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河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計1目 錄前 言 .2第一章 零件的分析 .31.1 零件的作用 .31.2 零件的工藝分析 .3第二章 工藝規(guī)程設(shè)計 .32.1 確定毛坯的制造形式 .32.2 基面的選擇 .42.3 制定工藝路線 .42.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .52.5 確定切削用量及基本工時 .6第三章 夾具設(shè)計 .123.1 問題的提出 123.2 夾具設(shè)計 123.3 小結(jié)….…….…………………………………….……………….15結(jié) 論 .16參考文獻 .17河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計2前 言機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們?nèi)跁炌ù髮W(xué)所學(xué)的知識，將理論與實踐相結(jié)合，對專業(yè)知識的綜合運用訓(xùn)練，為我們即將走向自己的工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。而機床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動強度、降低生產(chǎn)成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。本設(shè)計是主離合器分離杠桿零件加工工藝及銑大頭端面夾具設(shè)計。主離合器分離杠桿零件的主要加工表面是平面及孔。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。因此，本設(shè)計遵循先面后孔、基準先行前道工序為下道工序做準備的工藝設(shè)計原則?；鶞实倪x擇以杠桿大頭外圓 外圓面作為粗基準，42?以杠桿大頭花鍵底孔及其下表面作為精基準。先將大頭底面加工出來，然后作為定位基準，在以底面作為精基準加工孔。由于內(nèi)孔花鍵較細小且精度要求較高故采用拉削加工最為合理?？紤]到零件年產(chǎn)量 5000 件，屬于大中批量，但是零件的結(jié)構(gòu)簡單尺寸較小，所以整個加工過程選用通用機床；在夾具方面選用專用夾具，夾緊方式多采用手動夾緊，夾緊簡單，機構(gòu)設(shè)計簡單，且能滿足設(shè)計要求。河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計3一、零件的分析1.1零件的作用題目給出的零件是主離合器分離杠桿。是發(fā)動機動力輸出系統(tǒng)的一個零件，它的主要的作用是把離合器踏板產(chǎn)生的機械位移通過花鍵轉(zhuǎn)變成扭矩，帶動撥叉動作使離合器分離或者接合，控制發(fā)動機動力的輸出與停止。1.2零件的工藝分析零件的材料為 45 鋼鍛造件，HB217~255。現(xiàn)分析如下：主要加工面：1) 杠桿大頭下表面；2) 小頭兩側(cè)端面；3) 花鍵底孔、Φ mm 孔及 Φ4mm 孔；0.1652?4) 花鍵、Φ12.5mm 及 M12mm 螺紋孔。5） 槽。104?主要基準面：1) 以杠桿大頭下表面為基準的加工表面。這一組加工表面包括：花鍵底孔、小頭端面2) 以花鍵底孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：內(nèi)孔花鍵、Φ12.5mm 孔、M12mm 螺紋孔、Φ mm 孔、Φ4mm 孔、0.1652?mm 槽及其倒角。其中主要加工面是內(nèi)孔花鍵和 Φ mm 孔。 104? 0.1652?這兩組加工面之間有著一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：杠桿大頭端面與花鍵孔軸線要求相互垂直以保證杠桿曲臂尺寸 85±1mm花鍵孔軸線與 Φ 孔有距離 230±0.75mm 的要求以及與 Φ12.5 孔、M120.1652?螺紋孔距離 22mm 的要求。由上述分析可知，對于兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并保證它們之間的位置精度要求。二、工藝規(guī)程設(shè)計2.1確定毛坯的制造形式零件材料為 45 鋼，硬度 HB217~255，由于零件是一個傳遞扭矩的杠桿，工作時承受較大的負荷，因此此零件應(yīng)該選用鍛件；由于該零件年產(chǎn)量為 5000 件，已達大批生產(chǎn)的的水平，而且零件的輪廓尺寸也不大，故可鍛造成型。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計42.2基面的選擇粗基準的選擇 對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則，選擇本零件的不加工表面是杠桿大頭側(cè)肩、面圓頭和下端面作為加工的粗基準，可用支撐板對側(cè)肩進行定位，以限制 、 、 自由度；用一個擋板對圓頭定位和一個支撐銷定對小頭部桿身定位，x?y?z以限制 、 自由度；再以一個墊板支承 42 圓的底面作主要定位消除 自由度，?z?達到完全定位。就可加工上端面和花鍵底孔。精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用杠桿大頭下端面和花鍵底孔作為精基準。2.3確定工藝路線表 2.1 工藝路線方案一工序 5 熱處理工序 10 銑杠桿大頭下端面工序 15 鉆、鉸孔花鍵底孔至 Ф mm0.324?工序 20 銑杠桿小頭兩端面至 mm.18?工序 25 鉆 Ф 和 Ф4 孔0.1652?工序 30 鉆 M12 螺紋底孔，擴 Ф12.5 階梯孔，攻 M12 螺紋孔工序 35 拉杠桿大頭 36 槽內(nèi)孔花鍵工序 40 銑杠桿大頭 4mm 槽工序 45 檢查表 2.2 工藝路線方案二工序 5 熱處理工序 10 銑杠桿大頭上端面工序 15 鉆、鉸孔花鍵底孔至 Ф mm0.32?工序 20 鉆 Ф 、锪 Ф mm 平面以及鉆 Ф4mm 孔0.1652?1.54?工序 25 锪 Ф mm 另一面.4?工序 30 鉆 M12 螺紋底孔，擴 Ф12.5 階梯孔，攻 M12 螺紋孔工序 35 拉杠桿大頭 36 槽內(nèi)孔花鍵工序 40 銑杠桿大頭 4mm 槽工序 45 檢查河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計5工藝路線的比較與分析：第二條工藝路線不同于第一條是將“工序 3 銑寬度為 mm 的杠桿小頭兩0.18?端面”變?yōu)椤帮?Ф mm 兩個端面面”其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)10.524??現(xiàn)這樣的變動可以一定程度提高生產(chǎn)效率，但是不能很好保證零件的尺寸精度和位置精度。所以發(fā)現(xiàn)第二條工藝路線并不可行。從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)第一個方案也比較合理想。所以我決定以第一個方案進行生產(chǎn)。具體的工藝過程如表 2.3 所示。表 2.3 最終工藝過程工序 5 熱處理。調(diào)質(zhì)處理，保證硬度 HB217―255工序 10 銑杠桿大頭下表面。保證尺寸 mm，粗糙度是 25。選用立式升降0146?臺銑床 X52K，專用夾具。工序 15鉆、鉸孔花鍵底孔至 Ф mm。鉆孔 Φ mm 的毛坯0.32???0.32.48H?到 Φ22mm；鉸孔 Φ22mm 到 Ф mm。保證粗糙度是??0.38?6.3；锪孔口 倒角至 1.5mm。采用立式鉆床 Z535，專用夾具。45?工序 20 銑杠桿小頭兩端面。保證厚度為 mm，保證尺寸 85±1，粗糙度0.18?是 25,采用臥式銑床 XA6132，用專用夾具。工序 25 鉆 Ф 和 Ф4 孔。粗糙度是 25,采用搖臂鉆床 Z3032，為保證加0.1652?工的孔的位置度，采用專用夾具。工序 30 鉆 M12 螺紋底孔，擴 Ф12.5 階梯孔，攻 M12 螺紋。采用立式鉆床Z535，專用夾具。工序 35 拉杠桿大頭 36 槽內(nèi)孔花鍵。用內(nèi)花鍵拉刀拉孔 Ф 至??0.32.48H?36 槽內(nèi)花鍵，粗糙度是 3.2,采用臥式拉床 L6120C，組合夾具。工序 40 銑杠桿大頭 4mm 槽。銑杠桿大頭開槽，保證寬度為 mm，保證粗糙10度是 25,采用臥式銑床 XA6132，用專用夾具。工序 45 檢查2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定杠桿的材料是 45 鋼鍛件，毛坯的重量約 3kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用模鍛件, 毛坯尺寸的確定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本設(shè)計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計算最大與河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計6最小余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1．杠桿大頭厚度 46mm考慮到花鍵孔端面的銑削加工方便性，故鍛造厚度方向的余量查《工藝手冊》表 2.2~2.5，其余量值為 2.0~2.5mm，現(xiàn)取 2mm。故厚度毛坯值為 48mm2．內(nèi)孔花鍵考慮到鍛模的簡單方便，將內(nèi)孔花鍵鍛成實心，內(nèi)孔花鍵鉆、鉸、拉出。鉆孔：φ22mm鉸孔： mm??0.3.4H8??拉花鍵：專用拉刀拉成3．杠桿小頭厚度 0.18h2?考慮到端面的銑削加工方便性，故鍛造厚度方向的余量查《工藝手冊》表2.2~2.5，其余量值為 2.0~2.5mm，現(xiàn)取 2mm。故厚度毛坯值為 17mm4．杠桿小頭面上 mm 孔及 φ4mm 孔??0.1652D??考慮到孔徑很小鍛造很難實現(xiàn)，將內(nèi)孔鍛成實心，內(nèi)孔鉆出。鉆孔：φ4mm鉆孔： mm+0.165?5．M12-3 螺紋、φ12.5mm 孔由上可知，此處鍛成實心，不用考慮留加工量。6．4mm 槽由上可知，此處鍛成實心，不用考慮留加工量。2.5 確定切削用量及基本工時工序 1：銑杠桿大頭下表面機床：X52K 立式銑床。刀具：硬質(zhì)合金端銑刀，材料： ， ，齒數(shù) ，此為粗15YT0Dm?5Z?齒銑刀。因其余量：α=2mm所以銑削深度 ：pa2m?每齒進給量 ：查，取f 0.12/faZ?銑削速度 ：參照參考文獻，取 。V45/inV河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計7機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n1043.m/inVd??查機床說明書 5/ir實際銑削速度 ：v.1054./in10??進給量 ： fV.287/iffaZnm?工作臺每分進給量 ： m9/in切削行程 124t 0.5ifwll??工序 2 鉆、鉸孔 φ22.4mm，并锪倒角 1.5×45°1 鉆孔 φ22 mm確定進給量 :查表 28-10，當(dāng)鋼的 表 28-10，當(dāng)鋼的 表 28-10 及表 28-14，查得切削速度v=26m/min。所以 10v2607/min4swnrd????根據(jù)機床說明書，取 =2000r/min，故實際切削速度為205.1/in10wnv???切削工時：h=13mm1．鉆 φ4mm 孔3.8mi2.0mwtnf2. 鉆 φ12mm 孔確定進給量 :查表 28-10，當(dāng)鋼的 表 28-10 及表 28-14，查得切削速度v=16m/min。所以 10v16425/minswnrd????根據(jù)機床說明書，取 =400r/min，故實際切削速度為12405.1/in0wdnv????切削工時：h=13mmh3.6mi4.20mwtnf工序 5 鉆 φ12.5mm 孔，鉆 M12 螺紋底孔，攻 M12 螺紋孔。機床：Z535 立式鉆床，刀具：錐柄鉆頭 φ12.5mm、φ10.2mm，加長柄機用河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計10絲錐（ ）12.75M?1．鉆孔 φ12.5mm確定進給量 :查表 28-10，當(dāng)鋼的f表 28-10 及表 28-14，查得切削速度v=16m/min。所以 10v16407/min2.5swnrd????根據(jù)機床說明書，取 =400r/min，故實際切削速度為12.540.7/in0wdnv????切削工時：h=22mmh.8mi4.20mwtnf2．鉆 M12 螺紋底孔確定進給量 :查表 28-10，當(dāng)鋼的f表 28-10 及表 28-14，查得切削速度v=16m/min。所以 10v1650/min.2swnrd????根據(jù)機床說明書，取 =500r/min，故實際切削速度為10.256/inwdnv????河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計11切削工時：h=21mmh20.min5.mwtnf???1. 攻 M12 螺紋孔切削速度 ：查表 40-8，取V 12m/inV?:由式（2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速 ：， ???012938/in3.4n rd????:根據(jù)機床說明書，取絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 0/min?實際切削速度 ：V?0.121.3/ind??確定進給量 ：由于其螺距 ,因此進給量f.75p.75/fr?切削工時：h=20mmh20.4min31.mwtnf???工序 6 拉 36 槽內(nèi)花鍵確定進給量 :當(dāng)鋼 表 32-1 根據(jù)零件材料選拉削速度分組Ⅱ，則查表 32-2 拉削速度選 v=4.5~3.5m/min根據(jù) LG120C 機床說明書，現(xiàn)取 v=4m/min。切削工時： 12ml6041t .8minv?????工序 7 銑大頭 4mm 開槽采用高速鋼鋸片銑刀， =160mm，齒數(shù) z=80。wd切削速度：查表 30-23，確定 v=15-35m/min，取v=30m/min，則10v2754/min60swnrd????現(xiàn)采用 X63 臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書（見《工藝手冊》表 4.2-39） ，取 =60r/min，故實際切削速度為wn河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計121603.1/minwdnv????當(dāng) =60r/min 時，工作臺的每分鐘進給量 應(yīng)為：wn f= =0.08×18×60=86.4mm/minmfzwn查機床說明書，取 =75mm/min，f切削工時：銑刀的行程=60+24mm，則機動工時為841.2in75mtf?最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結(jié)果連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片，見附表。第三章 夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需設(shè)計專用夾具。經(jīng)指導(dǎo)老師分配任務(wù)設(shè)計，設(shè)計銑大頭端面專用夾具。本夾具將用于 X52K立式銑床。刀具為一把硬質(zhì)合金端銑刀，對工件的端面進行加工。3.1 問題的提出本夾具主要用來銑花鍵孔口端面，由于這個端面圖紙要求精度不是很高，因此在加工本道工序時，主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度；以及生產(chǎn)的經(jīng)濟性。3.2 銑花鍵孔口 Φ42 端面夾具設(shè)計本夾具主要用來銑花鍵孔口 Φ42 端面。由加工本道工序的工序簡圖可知?；ㄦI孔口 Φ42 端面時，花鍵孔口 Φ42 端面有粗糙度要求 ，杠桿銑削25aRm??后高度要求 。本道工序是對花鍵孔口 Φ46 端面銑削加工，因此在本道工1046m?序加工時，主要應(yīng)考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。3.2.1 定位基準的選擇由零件圖可粗基準的選擇，按照本工序銑大頭上端面加工要求，選擇本零件的不加工表面是杠桿大頭側(cè)肩、面圓頭和下端面作為加工的粗基準，可用支撐板對側(cè)肩進行定位，以限制 、 、 自由度；用一個擋板對圓頭定位和一個支撐銷x?y?z定對小頭部桿身定位，以限制 、 自由度；再以一個墊板支承 42 圓的底面作?主要定位消除 自由度，達到完全定位，就可加工上端面了。z?河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計133.2.2 定位元件的設(shè)計本工序選用的定位基準為三面一銷定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是三面一銷。因此進行定位元件的設(shè)計主要是對支撐板和支撐銷釘進行設(shè)計。根據(jù)參考文獻[11] 支撐銷釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如圖 3.1 所示。圖 3.1 帶大端面的短圓柱銷支撐板的結(jié)構(gòu)如圖 3.2 所示。圖 3.2 固定擋銷另外兩個支撐板于此類似。3.2.3 定位誤差分析本夾具選用的定位元件為三面一銷定位。銑削加工時是靠調(diào)整機床保證其加工尺寸其定位誤差主要由零件尺寸造成，夾具誤差可以忽略。3.2.4 銑削力與夾緊力計算本夾具是在銑床上使用的，用螺釘夾緊，為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動，由計算公式Fj=FsL/(d0tg(α+ψ 1’)/2+r’tgψ 2) 式（3.2）Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力 Fs－作用在六角螺母河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計14L－作用力的力臂(mm) d0－螺紋中徑(mm)α－螺紋升角(゜)ψ 1－螺紋副的當(dāng)量摩擦(゜)ψ 2－螺桿(或螺母) 端部與工件(或壓塊) 的摩擦角(゜ )r’－螺桿 (或螺母 )端部與工件( 或壓塊)的當(dāng)量摩擦半徑 (゜)根據(jù)參考文獻其回歸方程為Fj＝k tTs其中 Fj－螺栓夾緊力(N) ；kt－力矩系數(shù)(cm －1 )Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm) ；Fj =5×2000=10000N3.2.5 夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺 U 形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。根據(jù)參考文獻[11]定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖 3.3 所示。圖 3.3 定向鍵夾具 U 型槽的結(jié)構(gòu)如圖 3.4 所示。河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計15圖 3.8 U 型槽主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表 3.5 所示。表 3.1 U 型槽的結(jié)構(gòu)尺寸螺栓直徑 dDL16 18 163.2.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計夾緊裝置采用壓緊螺釘來夾緊工件，采用壓緊螺釘?shù)暮锰幘褪羌庸ね瓿珊螅梢詫壕o螺釘松開，然后退后一定距離把工件取出。壓緊螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖 3.6 所示。圖 3.6 壓緊機構(gòu)夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。3.2.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明本夾具用于在立式銑床上加工杠桿的小平面。工件以 端面和大頭側(cè)面421??為定位基準，在支承板和支承釘上實現(xiàn)完全定位。采用轉(zhuǎn)動壓緊螺栓夾緊工件。河南科技大學(xué)課程設(shè)計 3 專用夾具設(shè)計16當(dāng)加工完，可松開壓緊螺栓來取下工件。3.3 小結(jié)對專用夾具的設(shè)計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設(shè)計可以反應(yīng)夾具設(shè)計時應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題?？偨Y(jié)本設(shè)計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：（1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。（2）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。（3）系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。17參考文獻[1]機械加工工藝師手冊/楊叔子主編，北京：機械工業(yè)出版社，2001.8[2] 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程指導(dǎo)教程，北京：機械工業(yè)出版社，2004[3] 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書，北京：機械工業(yè)出版社，2007[4] 機械制造工藝學(xué) /陳明主編，北京：機械工業(yè)出版社，2005.8[5] 機械制造工藝與機床夾具/劉守勇主編，北京：機械工業(yè)出版社，2000.5[6] 金屬切學(xué)原理與刀具/陸劍中孫家寧主編，北京：機械工業(yè)出版社，2001.8