傘形撥叉的工藝過程設計及專用銑床夾具設計【CATIA夾具】

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撥叉的工藝過程設計及專用銑床夾具設計 ——機械制造課程設計  目錄 一、 撥叉的分析 2 1.撥叉的用途 2 2.撥叉的技術要求 2 3.撥叉的工藝性 2 4.撥叉的生產類型 2 二、 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2 1.選擇毛坯 2 2.確定毛坯的尺寸和機械加工余量 3 3.毛坯鍛件圖 3 三、 擬定工藝路線 3 1.定位基準的選擇 4 2.各表面的加工方案 4 3.確定工藝路線 4 四、 計算加工余量、切削用量和時間定額 5 工序05——粗銑撥叉叉爪內側面 5 1.確定加工余量 4 2.確定切削用量 5 3.計算時間定額 5 五、 專用鉆床夾具設計 5 1. 確定定位元件 5 2. 確定對刀裝置 5 3. 確定夾緊機構 6 4. 確定定位鍵 6 5. 繪制裝配圖 6 6. 標注尺寸、配合及技術要求 7 六、 專用銑床夾具裝配圖 一、 撥叉的分析 1.撥叉的用途 撥叉零件用在機器變速箱的換擋機構中。撥叉通過φ30孔安裝在變速叉軸上，銷釘經撥叉上φ9孔與變速叉軸連接作軸向固定，撥叉腳則夾在雙聯(lián)變速齒輪的槽中，當需要變速時，操縱變速桿，就能通過帶動撥叉來使雙聯(lián)變速齒輪在花鍵軸上滑動以實現改變檔位，從而改變轉速。 撥叉在換當時要承受彎曲應力和沖擊載荷的作用，因此該零件應具有足夠的強度、剛度和韌性，以適應撥叉的工作條件。撥叉的主要工作表面是撥叉腳兩端面，變速叉軸孔φ30H7和鎖銷孔φ8H7，在設計工藝規(guī)程時應重點保證此處精度。 2.撥叉的技術要求 加工表面 基本尺寸 偏差 精度等級 表面粗糙度Ra 形位公差 上偏差 下偏差 撥叉頭左/右面 70 0 -0.19 IT11 Ra6.3/12.5 ↗0.15 撥叉腳兩端面 36 0 -0.15 IT9 Ra3.2 撥叉爪內側面 R68 +0.46 0 IT13 Ra12.5 螺紋孔臺階面 30 ±0.17 IT13 Ra12.5 φ30通孔 φ30 +0.033 0 IT8 Ra3.2 螺紋孔M16 M16 6H Ra3.2 φ9錐銷孔 φ9 +0.015 0 IT7 Ra1.6 3.撥叉的工藝性 分析撥叉零件圖可知，撥叉頭兩端面和撥叉腳兩端面在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積也提高了換擋時撥叉腳面的接觸剛度。 而且該零件除了主要工作表面（撥叉腳兩端面、φ30孔、φ9錐銷孔）外，其余表面加工精度的都較低，通過一次粗加工或者粗加工之后半精加工即可達到加工要求。而主要工作表面雖然精度較高，但也可以是在正常生產條件下保證質量的加工出來。 由此可見，零件的加工工藝性良好。 4.撥叉的生產類型 Q=3000臺/年，m=1件/臺；結合實際生產，被頻率a%和廢品率b%分別取3%和5%。代入公式計算。 N=Qm(1+a%)(1+b%)=10815 根據質量查表，屬于大量生產類型。 二、確定毛坯、繪制毛坯簡圖 1.選擇毛坯 由于撥叉在換當時要承受彎曲應力和沖擊載荷的作用，因此該零件應具有足夠的強度、剛度和韌性，以適應撥叉的工作條件。所以撥叉零件材料選為45號鋼鍛造，因為撥叉的輪廓尺寸不大，宜選用普通模鍛方法制毛坯。毛坯的起模斜度為5°，模鍛成型后切邊，調質熱處理，硬度≤229HBW。 2.確定毛坯的尺寸和機械加工余量 鍛件質量/kg 包容體質量/kg 形狀復雜系數 材質系數 公差等級 2.68 9.63 0.278 M1 普通級 毛坯尺寸/mm 機械加工總余量 公差（上偏差） 公差（下偏差） 毛坯基本尺寸 高度70 2.2（雙邊余量） +1.5 -0.7 74 高度36 2.2（雙邊余量） +1.5 -0.7 40 φ30孔 2.5 +1.5 -0.5 φ25 R68表面 2 +1.9 -0.6 R70 中心距218 ±0.2 218 3.毛坯鍛件圖  三、擬定工藝路線 1.定位基準的選擇 （1）精基準的選擇 對于撥叉頭和撥叉腳的兩端面，根據基準統(tǒng)一原則和基準重合原則，應選左側同高的面為精基準定位。 對于φ30孔，因為要求其孔中心與撥叉爪內側面的圓心之間的中心距在定的尺寸公差范圍內，而其他外表面均為粗基準，所以根據自為基準原則，以預鍛出的孔自身為精基準。 撥叉爪內側面以φ30孔為精基準定 （2）粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或者其他表面缺陷，如φ30孔的外圓表面。而且零件的粗基準應保證非加工表面相對于加工表面具有一定的位置精度原則，故選取φ30孔的外圓表面作為粗基準。 2.各表面的加工方案 加工表面 加工經濟精度 表面粗糙度Ra 加工方案 撥叉頭左右端面 IT11 6.3 粗銑—半精銑 撥叉腳左右端面 IT9 3.2 粗銑—精銑 撥叉叉爪內側面 IT13 12.5 粗銑 螺紋孔臺階面 IT13 12.5 粗銑 φ30通孔 IT8 3.2 粗擴—精擴—鉸 螺紋孔M16 6H 3.2 鉆—攻螺紋 φ9錐銷孔 IT7 1.6 鉆—粗鉸—精鉸 3.確定工藝路線 序號 工序名稱 機床設備 刀具 量具 1 粗銑撥叉頭右端面 X51 鑲齒套式面銑刀 游標卡尺 2 粗銑撥叉投左端面 粗銑撥叉腳左端面 X51 鑲齒套式面銑刀 游標卡尺 3 粗銑撥叉腳右端面 X51 鑲齒套式面銑刀 游標卡尺 4 粗擴、精擴、鉸φ30孔 搖臂鉆床 Z535 錐柄擴孔鉆 錐柄錐面锪鉆 錐柄機用鉸刀 游標卡尺 內徑千分尺 5 去毛刺 鉗工臺 手錘 6 粗銑撥叉叉爪內側面 X51 高速鋼圓柱銑刀 卡規(guī) 7 粗銑撥叉頭端平面 X51 硬質合金立銑刀 8 中檢 塞規(guī)、卡尺等 9 半精銑撥叉頭左側面 X51 鑲齒套式面銑刀 游標卡尺 10 精銑撥叉腳左側面 X51 鑲齒套式面銑刀 游標卡尺 11 精銑撥叉腳右側面 鑲齒套式面銑刀 游標卡尺 12 鉆左右φ9錐銷孔 搖臂鉆床 Z535 硬質合金直柄麻花鉆 硬質合金直柄鉸刀 專用量具 13 鉆孔、倒角、攻螺紋M16 Z535 麻花鉆、機用絲錐 卡尺、螺紋塞尺 14 去毛刺 鉗工臺 平銼 15 淬火撥叉腳 淬火機等 16 校直 鉗工臺 手錘 17 清洗 清洗機 18 終檢 塞規(guī)、卡尺等 四、計算加工余量、切削用量和時間定額 1.確定加工余量 由于撥叉叉爪內側面的要求加工精度和粗糙度都不高，僅一步粗銑即能達到設計要求。所以只需一個工步即可。而加工R68的側面，如果用定尺寸刀具加工，即可直接保證尺寸以及形位公差要求。所以，這一個工步的加工余量等于鍛件的總機械加工余量2mm。 2.確定切削用量 因為加工方式選用立式銑床上圓柱銑刀銑削，所以背吃刀量=36mm，切削深度=2mm。而立式銑床X51的功率P=4.5kW，根據機床功率、背吃刀量、切削深度和刀具尺寸根據經驗表選擇單齒進給量=0.12。繼續(xù)查表得刀具壽命T=120min，v=27m/min。 n=1000v/(πd)=63.2r/min，以此計算數值去貼近X51機床的主軸轉速，取n=65r/min。 即v=27.76m/min f=zn=78，貼近X51的水平進給量，取f=80，即=f/zn=0.123mm/z 即切削用量：=36mm =2mm =0.123mm/z n=65r/min v=27.76m/min 3.計算時間定額 基本時間=（L+）i/f L=2，=3~5=5，i=2，f=78 即=10.5 s 輔助時間=0.15=1.575 s 布置工作地時間=3%*(+) 休息和生理需要時間=3%*(+) 準備與中介時間/m=4%*((+) 則單件定額時間=+/m=13.285 s 五、夾具裝配圖的繪制 1.確定定位元件 根據工序見圖確定定位基準，選用平面銷加上可調支撐的定位方式。其中兩支撐板組成一個支撐面，限制了三個自由度，短銷限制兩個自由度，可調支撐作用于粗基準面，限制一個自由度。 其中，定位孔與定位銷的配合尺寸選φ30H7/f7。 2.確定對刀裝置 加工撥叉腳內側面只需要在一個方向上確定刀具的加工位置。在內側面的高度方向上不需要確定刀具位置，因為刀具會在上下兩個方向上大于撥叉尺寸，而在中心距方向上靠機床的行程開關控制。故對刀塊選取平面對刀塊，塞尺厚度去2mm。 3.確定夾緊機構 采用雙鉤形壓板同時加緊撥叉腳。 4.確定定位鍵 銑床夾具采用兩個標準定位鍵，使其固定在夾具體底面的同一直線位置的鍵槽中，用于確定銑床夾具相對于機床進給方向的正確位置。由于選用的是立式銑床X51，可知T型槽槽寬為14mm，槽中心距為50mm。為保證定位鍵的寬度與機床工作臺T型槽的寬度匹配，查表確定采用基本尺寸為14的A型定位鍵。 5.繪制裝配圖 通過夾具體把夾具的各個組成部分連接起來，并根據設計的夾具選擇正確的視圖表達方式。左耳結構需要選定機床和定位鍵相匹配，查表繪制。 6.標注尺寸、配合及技術要求 1）對刀塊的位置尺寸 對刀塊工作表面到工作元件定位表面的基本尺寸為：塞尺的厚度2mm和圓柱銑刀的半徑68mm。 則基本尺寸L=2+68=70mm 本道工序只通過粗銑即可達到加工要求，可知該尺寸的精度等級為IT13 查表可得公差T=0.46mm 其公差取工件相應尺寸公差的1/3，又由于中心距尺寸為自由公差 即尺寸L的公差為±(T/2)/3 即±0.077 2）定位銷與可調支撐的位置尺寸 定位銷與可調支撐的位置基本尺寸應為零件的設計尺寸，B=23mm。 零件的該表面為未加工表面，其公差應為上偏差+1.5，下偏差-0.7。 定位元件的公差值應取零件公差的1/3，并按對稱標注。 即公差為±0.37。 3）形位公差確定 查表可確定： 對刀塊工作面相對于夾具體底面以及定位鍵側面的垂直度為0.03 定位銷中心線對于夾具體底面的垂直度是φ0.02，對定位鍵側面的平行度是0.02 支撐板工作面相對于夾具體底面的平行度是0.02，對定位鍵側面的垂直度是0.02 4）關鍵件的配合尺寸分別為： 定位銷與夾具體：φ30H7/h6 定位鍵與夾具體：18 H7/h6 六、專用銑床夾具裝配圖