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1、 題目名稱 撥叉（CA6140車床）夾具設計 目錄 一、 已知條件 1 二、 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1 （一） 零件的作用 1 （二） 確定加工表面及主要加工表面 1 （三） 確定生產(chǎn)類型 2 三、 確定毛坯尺寸，繪制毛坯圖 2 （一） 確定毛坯尺寸 2 （二） 繪制毛坯圖 3 四、 擬定工藝路線 4 （一） 選擇加工方法，擬定工藝路線 4 （二） 填寫工藝過程卡 6 五、 進行工序設計和工藝計算 7 （一） 工序設計和工藝計算 7 （二） 畫工序簡圖，填寫工序卡片 10 六、 設計專用夾具 11 （一） 確定定位方案及定

2、位元件 11 （二） 繪制夾具三維模型 12 七、 繪制夾具裝配二維圖并進行標注 18 八、 總結(jié) 18 九、 參考文獻 19 1、 已知條件 已知：Q=7500臺/年，m=1件/臺， 工件工作過程中不會受到?jīng)_擊載荷，毛坯選用鑄件，材料HT200，重量1.12kg。 2、 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 （1） 零件的作用 該撥叉應用在某拖拉機變速箱的換檔機構(gòu)中。撥叉頭以φ25mm孔套在變速叉軸上,撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當需要變速時，操縱變速桿，變速操縱機構(gòu)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

3、上滑動以改換檔位，從而改變拖拉機的行駛速度。 該撥叉在改換檔位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。該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面、叉軸孔φ250-0.03mm(H7)，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。 （2） 確定加工表面及主要加工表面 該撥叉形狀特殊、結(jié)構(gòu)簡單，屬典型的叉桿類零件。為保證撥叉換檔時叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對叉軸孔Ф的垂直度要求為0.1mm。為保證撥叉在叉軸上有準確的位置，改換檔位準確，撥叉采用導向槽定位。導向槽的尺寸為，且導向槽的側(cè)面與叉軸孔中心線的垂直度要求為0.08mm。 表2-1 各

4、表面技術(shù)要求 加工表面 公差及精度等級 尺寸及偏差 mm 表面粗糙度Ra m 形位公差/mm 撥叉頭側(cè)面 IT12 17 6.3 撥叉腳兩端面 IT12 3.2 ⊥ 0.1 A 撥叉腳內(nèi)表面 IT13 3.2 撥叉腳頂面 IT9 6.3 操縱槽端面 IT13 3.2 操縱槽內(nèi)側(cè)面 IT12 3.2 ⊥ 0.08 A 操縱槽底面 IT12 8 6.3 孔 IT7 0.4 （3） 確定生產(chǎn)類型 結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%，則年產(chǎn)綱領(lǐng)

5、撥叉重量為1.12kg，查表2-1知，撥叉屬輕型零件，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。 表2-2 不同機械產(chǎn)品的零件質(zhì)量型別表 表2-3機械加工零件生產(chǎn)類型的劃分 表2-3生產(chǎn)類型 3、 確定毛坯尺寸，繪制毛坯圖 （1） 確定毛坯尺寸 1、 求最大輪廓尺寸 根據(jù)零件圖確定輪廓尺寸：長約為155.5mm，寬為75mm，高位80mm，故最大輪廓尺寸為155.5mm。 2、 選取公差等級CT 由表5-1，鑄造方法按機器造型、鑄造材料按灰鑄鐵，得公差等級范圍8-12級，取為10級。 3、 求鑄件尺寸公差 很據(jù)加工面的基本尺寸和鑄造公差等級

6、CT，由表5-3查得，公差帶相對于基本尺寸對稱分布。 4、 求機械加工余量等級 由表5-5，鑄造方法按機器造型、鑄件材料按灰鑄鐵，得機械加工余量等級范圍E-G級，去為F級。 5、 求RMA（要求的機械加工余量） 對所有加工表面取同一個數(shù)值，由表5-4查最大輪廓尺寸為155.5mm、機械加工余量等級為F級，RMA數(shù)值為1.5mm。 6、 求毛坯基本尺寸 1　 撥叉頭側(cè)面 單側(cè)加工由式5-1求出，即 ，因為撥叉頭外圓半徑為 20mm，因此壓鑄時外圓鑄完整，外圓槽完全機加工做出。 2　 撥叉腳兩端面 雙側(cè)加工由式5-2求出，即

7、 3　 撥叉腳內(nèi)表面 內(nèi)腔加工由式5-3求出，即 4　 撥叉腳頂面 單側(cè)加工由式5-1求出，即 5　 操縱槽端面 單側(cè)加工由式5-1求出，即 6　 操縱槽內(nèi)側(cè)面 內(nèi)腔加工由式5-3求出，即 7　 操縱槽底面 單側(cè)內(nèi)腔加工由式5-1求出，即 8　 孔 內(nèi)腔加工由式5-3求出，即 表3-1 毛坯尺寸 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 撥叉腳兩端面 10 12 2.2 1.5 1

8、6.1 撥叉腳內(nèi)表面 10 55 2.8 1.5 50.6 撥叉腳頂面 10 132.5 3.6 1.5 135.8 操縱槽端面 10 23 2.4 1.5 25.7 操縱槽內(nèi)側(cè)面 10 16 2.2 1.5 11.9 操縱槽底面 10 8 2 1.5 5.5 孔 10 25 2.4 1.5 20.8 （2） 繪制毛坯圖 如下圖所示： 圖3-1 毛坯圖 4、 擬定工藝路線 （1） 選擇加工方法，擬定工藝路線 1、 定位基準的選擇 1　 精基準的選擇：根據(jù)該撥叉零件的技術(shù)要求和裝

9、配要求，選擇撥叉腳左端面和孔作為精基準，零件上的很多表面都可以采用它們作基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則。且撥叉軸孔的軸線是設計基準，選用其作精基準定位加工撥叉腳兩端面、操縱槽端面和撥叉頭側(cè)面，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，遵循了“基準重合”的原則。選用撥叉腳左端面作為精基準同樣是遵循了“基準重合”的原則，因為該撥叉在軸向方向上的尺寸多以該端面作設計基準。另外，由于撥叉件剛性較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，為了避免在機械加工中產(chǎn)生夾緊變形，根據(jù)夾緊力應垂直于主要定位基面，并應作用在剛度較大部位的原則，夾緊力作用點不能作用在叉桿上。 2　 粗基準的選擇： 作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛

10、刺或其他表面缺欠。本例選擇撥叉頭左端面作粗基準。采用撥叉頭左端面作粗基準加工撥叉腳左端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準；再采用加工過的撥叉腳左端面作為精基準加工孔，這樣遵循了粗基準不重復使用的原則，同時能保證撥叉腳端面與孔的垂直度。 2、 零件表面加工方法的選擇 表4-1 表面加工方法 加工表面 經(jīng)濟精度 表面粗糙度Ram 加工方案 備注 撥叉頭側(cè)面 IT12 6.3 粗銑-半精銑 表5-16 撥叉腳兩端面 IT12 3.2 粗銑-磨削 表5-16 撥叉腳內(nèi)表面 IT10 3.2 粗鏜-半精鏜 表5-15 撥叉腳頂面 IT12 6.3

11、 粗銑-半精銑 表5-16 操縱槽端面 IT12 3.2 粗銑-半精銑 表5-16 操縱槽內(nèi)側(cè)面 IT12 3.2 粗銑-半精銑 表5-16 操縱槽底面 IT12 6.3 粗銑-半精銑 表5-16 孔 IT8 0.4 擴-鉸 表5-15 3、 制定工藝路線 按照“先基面后其他”“先主后次”“先粗后精”的原則，該零件加工可按下述工藝路線進行。 以粗基準撥叉頭底面定位，加工精基準孔和撥叉腳左端面→以孔定位加工撥叉頭側(cè)面、操縱槽端面、撥叉腳頂面和內(nèi)表面→以撥叉腳左端面定位加工撥叉腳右端面、操縱槽內(nèi)側(cè)面和底面 表4-2工藝路線 工序號 工

12、序名稱 機床設備 刀具 量具 負責人 1 鑄件表面處理 鉗工臺 錘子、銼刀 卡尺 2 退火 3 擴、鉸孔 立式鉆床 擴孔鉆、鉸刀 卡尺、賽規(guī) 汪帥兵 4 粗銑撥叉腳兩端面 臥式雙面銑床 臥式雙面銑床銑刀 游標卡尺 沈博文 5 粗銑撥叉腳頂面、內(nèi)側(cè)面 銑床 銑刀 游標卡尺、賽規(guī) 吳家文 6 粗銑、半精銑撥叉頭側(cè)面 立式銑床 立銑刀 游標卡尺 劉露淳 7 粗銑、半精銑操縱槽端面、內(nèi)側(cè)面、底面 立式銑床 立銑刀 游標卡尺 冼李廣 8 精銑撥叉腳兩端面 周軼驍 9 精銑撥叉腳頂面

13、、內(nèi)側(cè)面 黎如劍 10 去毛刺 鉗工臺 砂紙 11 熱處理——撥叉腳兩端面局部淬火 淬火機等 12 中檢 賽規(guī)、百分表、卡尺等 13 校正撥叉腳 鉗工臺 手挫 14 磨削撥叉腳兩端面 平面磨床 砂輪 游標卡尺 15 清洗 清洗機 16 終檢 賽規(guī)、百分表、卡尺等 （2） 填寫工藝過程卡 5、 進行工序設計和工藝計算 （1） 工序設計和工藝計算 1、機械加工余量的與確定 查表5-42可得，擴孔至24.8，粗鉸至24.94，精鉸至25，即

14、精鉸余量，粗鉸余量，擴孔余量 2、 工序尺寸及公差的計算 查表5-29可確定各工序尺寸的加工精度等級為精鉸：IT7；粗鉸：IT10；粗擴：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查表5-30可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.021mm；粗鉸：0.084mm；粗擴：0.21mm。 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：mm；粗鉸： mm；粗擴：mm，它們的相互關(guān)系如圖 圖5-1 工藝尺寸鏈 3、 切削用量的選擇 1　 擴孔工步 高速鋼擴孔鉆擴孔，取背吃刀量=2mm，走刀兩次。 由表5-128，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.7mm/r。 由表5-133，按工件材料為H

15、T200的條件取，切削速度為10m/min。 由公式可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速為n=128.42r/min，參照表5-65所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=140r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實際切削速度。 2　 粗鉸工步 高速鋼鉸刀粗鉸，取背吃刀量=0.14mm。 由表5-129，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=1.5mm/r。 由表5-135，切削速度v可取為5m/min。 由公式可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=63.85r/min，參照表5-65所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=68r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實際切削速度。 3　 精鉸工步

16、 高速鋼鉸刀精鉸，取背吃刀量=0.06mm。 由表5-129，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=1.5mm/r。 由表5-135，切削速度v可取為5m/min。 由公式可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=63.69r/min，參照表3-54（2）所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=68r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實際切削速度。 4、 工時定額的計算 計算公式： 1　 基本時間（機動時間）的計算 A. 擴孔工步 根據(jù)表2-26，擴孔的基本時間可由公式求得。式中；；；f=0.7mm/r；n=140r/min。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間。 B. 粗鉸工步

17、 根據(jù)表2-26，粗鉸基本時間可由公式求得。式中、由表3-42按、的條件查得；；而；f=1.5mm/r；n=68r/min。將上述結(jié)果代入公式，則工序的基本時間：。 C. 精鉸工步 同上，根據(jù)表2-26，基本時間可由公式求得。式中、由表3-42按、的條件查得；；而；f=1.5mm/r；n=68r/min。將上述結(jié)果代入公式，工序的基本時間 2　 輔助時間的計算 輔助時間與基本時間之間的關(guān)系為，取，則各工序的輔助時間分別為： 工序2擴孔工步的輔助時間： 工序2粗鉸工步的輔助時間： 工序2精鉸工步的輔助時間： 3　 其他時間的計算 除了作業(yè)時間以外，每道工序的單件時間

18、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(jié)時間。該撥叉的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作地時間是作業(yè)時間的2%~7%，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的2%~4%,均取為3%，則各工序的其他時間（+）可按關(guān)系式（3%+3%）（+）計算，它們分別為： 工序2擴孔工步的輔助時間：（+）=6%（50.82s+8.64s）=6%59.64s=3.57s 工序2粗鉸工步的輔助時間：（+）=6%（54.92s+9.34s）=6%64.26s=3.86s 工序2精鉸工步的輔助時間：（+）=6%（53.64s+9.12s）=6%62.76s=3.77s

19、 4　 單件時間的計算 工序2的單件時間為三個工步單件時間的和，其中 擴孔工步：=50.82s+8.64s+3.57s=63.03s； 粗鉸工步：=54.92s+9.34s+3.86s=68.12s； 精鉸工步：=53.64s+9.12s+3.77s=66.53s； 因此，工序2的單件時間=63.03s+68.12s+66.53s=197.68s。 將上述零件工藝規(guī)程設計的結(jié)果，填入工藝文件。 （2） 畫工序簡圖，填寫工序卡片 6、 設計專用夾具 （1） 確定定位方案及定位元件 1、 定位方案的確定 分別以撥叉頭外圓及撥叉底面定位，以短V型塊定位外圓限制兩個

20、自由度，以輔助支撐和兩個支撐釘定位底面限制三個自由度，沿切削方向的轉(zhuǎn)動自由度無需限制。 2、 定位元件的設計 1　 V形塊的設計：查表5-170，由撥叉頭外圓直徑D=40mm，得V形塊參數(shù)，如下表： D N L B H A b l d h 40 42 85 40 32 64 16 19 16 12 8 11 18 10 18 2　 支撐釘?shù)脑O計：查表5-162，底面為粗基準面，采用D6球頭支撐釘，得參數(shù)如下表： D L d SR 8 4 12 6 8 3、 導向裝置的設計： 1　 快換鉆套：查

21、表5-182，由鉆孔直徑d=25mm，得鉆套參數(shù)，如下表： d D H h r m t 配用螺釘 25 35 52 46 25 12 5.5 32.5 21 21 0.012 M8 2　 襯套：查表5-183，d為鉆套的D，選用A型襯套，得襯套參數(shù)。 d D H t 35 48 52 25 0.012 3　 鉆套螺釘：查表5-184，取M8。 d D L n t M8 5.5 12 20 22 11.5 2 2.5 4　 鉆模板：已知襯套外圓直徑D=48，查表

22、3-5，排屑間隙h=（0.3-0.7）d，得到鉆模板高度等參數(shù)。 4、夾緊裝置的設計：采用鉤形壓板夾緊機構(gòu)，查表5-204,使用A型，得壓板參數(shù)。 A B D H h r 9 24 20 20 35 11 10 18 14 20 1 查表5-205，得組合件尺寸。 d K D B L M8 14 28 20 38 （2） 繪制夾具三維模型 圖6-1 V形塊 圖6-2 鉆套 圖6-3 鉆模板 圖6-4鉆套螺釘 圖6-5 底座 圖6-6 球頭支撐釘 圖6-7 鉤形壓板

23、 圖6-8 夾具裝配模型 6-9 爆炸視圖 7、 繪制夾具裝配二維圖并進行標注 8、 總結(jié) 此次課程設計是在一邊進行課程學習，一邊著手完成的，基本上是課程上學習多少便應用多少，對書本的知識有很好的鞏固及實踐的作用，效果相當受用。從課程設計的過程中了解了機械產(chǎn)品制造的一般過程，特別是機械加工這一塊，了解了從初始毛坯，經(jīng)過粗精加工后到成品的過程，對于其中生產(chǎn)類型的確定，加工表面選擇，加工余量的計算有比較深的理解，也學會了初步的應用。而對于粗精基準的選擇和作用，也在學習與應用的過程中逐步從比較懵懂到有了一定理解。在工序的安排這一塊，從課本上比較模式化的書面語言到實際設計過程中較靈

24、活的安排，都有不少方法上的收獲和理解。 在夾具這一塊，在沒接觸之前對其比較陌生，感覺不是很好上手，但在實際設計時，慢慢從書本及現(xiàn)實的結(jié)合中都對其逐步加深理解，對于定位鍵及自由度的應用從書本上比較抽象的說法到實際使用時概念的漸漸明確，方法的逐步熟練都有不小的收獲。而夾具體的設計上，從原來的空白到參照一些典型結(jié)構(gòu)之后，慢慢也是逐步上手，到最后的三維主體的完成，其中的過程有些許困難，但任務完成時的那份成就依然是比之欣喜得多。 到現(xiàn)在已經(jīng)做過四次的課程設計了，每次都是從陌生開始，在忐忑與能力的懷疑中逐步摸索出來，最后如期地完成成品。其中最深的印象便是對人學習能力的認識，人可以從一無所知到精通一門專

25、業(yè)，之間相差的便是這種學習的行動，很多東西看似高不可攀，但一步步下來，終究可以將其掌握，而這中間要求的，便是決心與毅力了。 感謝這次課程設計中老師對自己的指導，多次勞心的檢查與改進意見的給出及知識上的點撥都讓我相當收益。同時謝謝組員間的合作，在與同學的彼此討論中，解決了疑問，加深了印象，最重要的是通過自己的發(fā)現(xiàn)與探討后解決方案的提出，都是自己實實在在的收獲，對知識有深的理解，對將來問題的解決有信心與有啟發(fā)。 9、 參考文獻 【1】《機械制造技術(shù)基礎》 于駿一、鄒青主編 機械工業(yè)出版社。 【2】《機械制造技術(shù)基礎課程設計指南》 崇凱主編 化學工業(yè)出版社。 【3】《幾何量公差與檢測》 甘永立主編 上?？茖W技術(shù)出版社。 【4】《機械制圖》 何銘新 錢可強主編 高等教育出版社。 17