950-叉桿零件工藝設(shè)計與工裝設(shè)計,零件,工藝,設(shè)計,工裝 叉桿設(shè)計1畢業(yè)設(shè)計—叉桿零件工藝設(shè)計與工裝設(shè)計說明書院 系：機電與信息工程分院專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 叉桿設(shè)計2摘要本設(shè)計的零件為叉桿，選用 QT40-10 鋼。根據(jù)零件的形狀、尺寸精度、生產(chǎn)的經(jīng)濟效益等各方面的詳細分析其加工工藝，多采用 專用機床加工。通 過對 零件的分析，此軸要求精度高，工序適當(dāng)集中，要求光滑，所以選用工具和尺寸要準。最后對零件進行校核。以便達到零件精度的要求。關(guān)鍵詞：夾具、校核、工藝設(shè)計Abstract：This design components are a beam holder.Selects the QT40-10 steel.According to the components shape, the size precision, the production economic efficiency and so on various aspects multianalysis its processing craft, uses the special purpose machine processing much. Through to the components analysis, this axis required accuracy is high, the working procedure suitable centralism, the request is smooth, therefore selects the tool and the size wants.Finally carries on the examination to the components.In order to achieve the components precision the request.Key word：Jig, examination, technological design叉桿設(shè)計3目 錄 前言----------------------------------------------------------------------------------------------41、緒言---------------------------------------------------------------------------------------51.1、課程設(shè)計的目的--------------------------------------------------52、機械制造工藝要求的基本任務(wù)和要求----------------------------52.1、基本任務(wù)--------------------------------------------------------62.1.1、工藝設(shè)計的基本任務(wù)------------------------------------------------------------------62.1.2、夾具設(shè)計的基本任務(wù)------------------------------------------------------------------62.2、設(shè)計要求--------------------------------------------------------72.2.1、工藝設(shè)計的設(shè)計要求-------------------------------------------------------------------72.2.2、夾具設(shè)計的設(shè)計要求------------------------------------------------------------------73、機械制造工藝課程設(shè)計的方法和步驟------------------------------------------73.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型的確定-----------------------------------------------------73.2 零件材料的分析-----------------------------------------------------------------------------73.3 分析零件圖----------------------------------------------------------------------------------73.4 確定毛坯--------------------------------------------------------------------------------------83.5 加工工藝路線--------------------------------------------------------------------------------9叉桿設(shè)計43.6 確定工序尺寸及其公差------------------------------------------------------------------103.7 確定切削用量----------------- -------------------------------------------------------------113.8 機床及工藝設(shè)備---------------------------------------------------------------------------113.9 制作工藝卡片------------------------------------------------------------------------------113.10 零件的程序編制-------------------------------------------------------------------------124、夾具設(shè)計------------------------------------------------------------------------------134.1 夾具設(shè)計的目的和要求------------------------------------------------------------------134.2 夾具設(shè)計步驟-----------------------------------------------------------------------------134.3 夾具零件圖--------------------------------------------------------------------------------14結(jié)論：-------------------------------------------------------------------------------------------15致謝：-------------------------------------------------------------------------------------------16參考文獻--------------------------------------------------------------------------------------17叉桿設(shè)計5前言隨 著 科 技 技 術(shù) 的 不 斷 進 步 ， 生 產(chǎn) 都 向 著 自 動 化 、 專 業(yè) 化 和 大 批 量 化 的 方 向發(fā) 展 。 這 就 要 求 企 業(yè) 的 生 產(chǎn) 在 體 現(xiàn) 人 性 化 的 基 礎(chǔ) 上 降 低 工 人 的 生 產(chǎn) 強 度 和 提 高工 人 的 生 產(chǎn) 效 率 ， 降 低 企 業(yè) 的 生 產(chǎn) 成 本 。 現(xiàn) 代 的 生 產(chǎn) 和 應(yīng) 用 設(shè) 備 多 數(shù) 都 采 用 機電 一 體 化 、 數(shù) 字 控 制 技 術(shù) 和 自 動 化 的 控 制 模 式 。 在 這 種 要 求 下 叉 桿 越 發(fā) 體 現(xiàn) 出其 廣 闊 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 和 市 場 前 景 。 特 別 是 近 年 來 與 微 電 子 、 計 算 機 技 術(shù) 相 結(jié) 合 后 ，使 叉 桿 進 入 了 一 個 新 的 發(fā) 展 階 段 。 又 因 需 求 的 增 加 ， 所 以 生 產(chǎn) 也 步 入 大 批 量 化和 自 動 化 。為 適 應(yīng) 機 械 設(shè) 備 的 要 求 ， 對 叉 桿 的 設(shè) 計 要 求 和 技 術(shù) 領(lǐng) 域 的 拓 展 還 需 要不 斷 的 更 新 。1.畢業(yè)設(shè)計的目的(1)培養(yǎng)工程意識叉桿設(shè)計6(2)訓(xùn)練基本技能(3)培養(yǎng)質(zhì)量意識(4)培養(yǎng)規(guī)范意識2、機械制造工藝要求的基本任務(wù)和要求2.1、基本任務(wù)2.1.1、工藝設(shè)計的基本任務(wù)(1)繪制零件工作圖一張(2)繪制毛坯 -零件合圖一張(3)編制機械加工工藝規(guī)程卡片一套(4)編寫設(shè)計說明書一份2.1.2、夾具設(shè)計的基本任務(wù)(1)收集資料 ,為夾具設(shè)計做好準備(2)繪制草圖 ,進行必要的理論計算和分析以及夾具的結(jié)構(gòu)方案(3)繪制總圖和主要非標準件零件圖,編寫設(shè)計說明書(4)編制夾具的使用說明或技術(shù)要求2.2、設(shè)計要求2.2.1、工藝設(shè)計的設(shè)計要求(1)保證零件加工質(zhì)量 ,達到圖紙的技術(shù)要求(2)在保證加工質(zhì)量的前提下,盡可能提高生產(chǎn)效率(3)要盡量減輕工人的勞動強度,生產(chǎn)安全(4)在立足企業(yè)的前提下,盡可能采用國內(nèi)技術(shù)和裝備(5)工藝規(guī)程應(yīng)正確 .清晰,規(guī)范化,標準化的要求2.2.2、夾具設(shè)計的設(shè)計要求 (1)保證工件的加工精度(2)提高生產(chǎn)效率(3)工藝性好(4)使用性好叉桿設(shè)計7(5)經(jīng)濟性好3、機械制造工藝課程設(shè)計的方法和步驟3.1、 零 件 分 析1. 首 先 在 對 加 工 零 件 進 行 充 分 的 工 藝 分 析 ， 確 定 零 件 的 編 程 坐 標 系 ， 計算 零 件 的 幾 何 元 素 坐 標 參 數(shù) 。 確 定 鉆 孔 或 擴 孔 、 鏜 孔 和 锪 孔 的 中 心 坐 標 ， 銑 面時 的 起 點 坐 標 和 終 點 坐 標 ， 兩 端 點 坐 標 。2. 其 次 零 件 加 工 工 藝 路 線 或 加 工 順 序 。 根 據(jù) 零 件 圖 、 零 件 的 制 造 材 料 、零 件 的 質(zhì) 量 要 求 確 定 主 運 動 的 啟 動 、 停 止 、 方 向 、 變 速 ； 進 給 運 動 的 速 度 大 小 ；選 擇 刀 具 的 參 數(shù) 及 冷 卻 液 開 、 關(guān) 等 輔 助 裝 置 的 動 作 。3. 根 據(jù) 零 件 的 形 狀 和 加 工 位 置 設(shè) 計 制 造 其 專 用 夾 具 ， 適 合 于 工 件 的 大 批量 生 產(chǎn) 。4. 零 件 的 圖 形 、 尺 寸 及 公 差 、 形 位 公 差 、 表 面 粗 糙 度 、 材 料 、 熱 處 理 及其 他 技 術(shù) 要 求 要 表 示 的 清 晰 明 了 。5. 要 做 到 加 工 效 率 高 、 加 工 質(zhì) 量 符 合 要 求 、 加 工 費 用 低 等 要 求 ?；?本 尺 寸考 慮 材 料 力 學(xué) 性 能 ： 強 度 、 塑 性 、 硬 度 、 沖 擊 韌 性 、 疲 勞 強 度 ；內(nèi) 外 表 面 質(zhì) 量十 字 接 頭 此 零 件 用 于 兩 軸 ,桿 之 間 連 接 傳 遞 ,扭 力 或 運 動 的 中間 聯(lián) 接 器 所 以 對 韌 性 和 強 度 耐 磨 度 有 一 定 的 要 求 .如 零 件 圖 所 示 該 零 件 主要 加 工 表 面 及 技 術(shù) 要 求 分 析 如 下 .1.零 件 整 體 在 未 注 尺 寸 公 差 為 IT14級 .這 對 一 般 的 銑 削 加 工 都 不 難 打 到 .2.零 件 的 形 位 公 差 要 求 也 不 高 .它 是 GBIT1184-1996K級 也 較 容 易 達 到 .3.T1.T2.T3.T4.T5.T6表 面3.2、 選 材接 頭 的 許 用 應(yīng) 力 和 安 全 系 數(shù) 的 關(guān) 系 ： [σ ]=σ °/n=96.67MPa~113.33MPa（ 極 限 應(yīng) 力 σ °,n=3） 脆 性 材 料 的 σ °=σ b。 安 全 系數(shù) n反 映 了 構(gòu) 件 的 強 度 儲 備 。 脆 性 材 料 的 n=2~3.5或 是 3~9。[σ ]=290 / 3=96.67MPa拉 伸 的 強 度 計 算 ： σ =N/A≤ [σ ]=96.67叉桿設(shè)計8N =σ *AazN≤ [σ ]*A 　 　 　 　 　 材 料 為 QT500 3.3、 材 料 特 性牌 號 抗 拉 強 度Б β屈 服 硬 度 Б 延伸 率δ %布 氏 硬 度HBN/uu2(cФ / uu2)N/mm(kgf/mm2)QT400-18 400 250 18 130-18QT400-15 400 250 12 130-18QT400-10 450 310 10 160-210QT500-7 500 320 7 170-230QT600-3 600 370 3 190-270QT700-2 700 420 2 225-305QT800-2 800 480 2 245-335QT900-2 900 600 2 280-3603.4、 毛 坯根 據(jù) 零 件 材 料 確 定 毛 坯 為 鑄 件 ， 根 據(jù) 其 結(jié) 構(gòu) 形 狀 、 尺 寸 大 小 和 材 料 性 能 毛坯 的 鑄造 方 法 選 用 ----低 壓 鑄 造毛 坯 公 差 等 級 ---IT8級球 墨 鑄 鐵 ： 在 鐵 水 （ 球 墨 生 鐵 ） 澆 注 前 加 一 定 量 的 球 化 劑 （ 硅 ， 鎂 ） 使 鑄鐵 中 石墨 球 化 ， 由 于 碳 以 球 狀 存 在 于 鑄 件 基 體 中 ， 改 善 其 對 基 體 的 割 裂 作 用 ， 球墨 鑄 鐵的 抗 拉 強 度 ， 屈 服 強 度 ， 塑 性 ， 沖 擊 韌 性 大 大 提 高 ， 并 且 有 耐 磨 ， 減 震 。工 藝 性能 好 ， 成 本 低 等 優(yōu) 點叉桿設(shè)計9因 為 零 件 要 求 無 砂 眼 ， 所 以 在 毛 坯 鑄 造 時 要 注 意 氣 孔 的 產(chǎn) 生 氣 孔 原 因 ：1． 空 氣 夾 雜 在 熔 湯 中． 2． 氣 體 的 來 源 ： 熔 解 時 、 在 料 管 中 、 在 模 具 中 、 離 型 劑改 善 方 法 ：1． 適 當(dāng) 的 慢 速2． 檢 查 流 道 轉(zhuǎn) 彎 是 否 圓 滑 ， 截 面 積 是 否 漸 減3． 檢 查 逃 氣 道 面 積 是 否 夠 大 ， 是 否 有 被 阻 塞 ， 位 置 是 否 位 於 最 后 充 填 的地 方4． 檢 查 離 型 劑 是 否 噴 太 多 ， 模 溫 是 否 太 低5． 使 用 真 空 ．3.5、零件圖的分析：要求：表面清晰，無毛刺，尺寸精度如上圖。表面粗糙度要求高。叉桿設(shè)計103.6 加工工藝路線1．定位基準的選擇正確地選擇定位基準是設(shè)計工藝過程的一向重要內(nèi)容，也是保證加工精度的關(guān)鍵。定位基準分為精基準和粗基準。對于無合適定位面的零件可在毛坯上另外專門設(shè)計或加工出定位表面，稱為輔助基準。 （機械制造基礎(chǔ) P254）2．?dāng)M定工藝路線．確定各表面的加工方法工件各加工表面的加工方法和加工次數(shù)是擬定工藝路線的重要內(nèi)容。主要依據(jù)零件各加工表面本身的技術(shù)要求確定，同時還要綜合考慮生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工表面的尺寸、工廠現(xiàn)有的設(shè)備情況、工件材料性質(zhì)和毛坯情況等。各種加工方法的經(jīng)濟精度和粗糙度如下:表面加工的經(jīng)濟精度與表面粗糙度序號 加工方法 經(jīng)濟精度（IT）表面粗糙度Ra(ｕm)適用范圍1 粗銑 11～13 25～6.32 粗銑→半精銑 8～10 6.3～3.23 粗銑→半精銑→精銑 6～9 1.6～0.84 粗銑→半精銑→精銑→拋光 6～8 0.2～0.025適用于淬火鋼以外的各種金屬5 粗銑→半精銑→精銑→磨削 6～8 0.8～0.46 粗銑→半精銑→粗磨→精磨 5～7 0.4～0.17 粗銑→半精銑→粗磨→精磨→超精加工 5～6 0.1～0.0128 粗銑→半精銑→精銑→精磨→研磨 5級以上 加工順序的安排在確定了零件各表面的加工方法之后,就要安排加工的先后順序。零件加工順叉桿設(shè)計11序是否合適，對加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性有著較大的影響。1．機械加工順序的安排在安排機械加工順序時，一般遵循先粗后精、先面后孔、先主后次、基準先行的原則。對于工序內(nèi)容復(fù)雜的零件則視具體情況采取工序集中與分散的原則處理。2．加工階段的劃分對于精度和表面質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)將粗、精加工分開進行。為此，一般將整個工藝過程劃分階段，按加工性質(zhì)和作用不同，一般劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工家段和光整加工階段。這對于保證零件加工質(zhì)量、合理使用機床設(shè)備、及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷及合理安排熱處理工序等有很大好處。3．熱處理工序的安排熱處理工序主要用來改善材料的性能及消除應(yīng)力。熱處理的方法、次數(shù)和在工藝路線中的位置，應(yīng)根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。如圖 1-4所示為熱處理工序安排圖。毛坯-------→粗加工-------→半精加工-------→精加工-------→拋光 4．合理安排輔助工序輔助工序種類很多，主要包括檢驗、劃線、去毛刺、清洗、平衡、退磁、防銹、包裝等，根據(jù)工藝需要穿插在工序中。3.7 確定工序尺寸及其公差工序順序確定后，就要計算各個工序加工時所應(yīng)達到的工序尺寸及其公差。工序尺寸公差一般按經(jīng)濟加工精度確定，但就其性質(zhì)和特點而言，一般可以歸納為兩類：1．基準重合時（定位基準或工序基準重合）工序尺寸的計算當(dāng)確定了各個工序間余量和工序所能達到的加工精度后，將余量一層層疊加在被加工表面上，計算順序是從最后一道工序開始，由后往前推，就可計算出每道工序的工序尺寸。叉桿設(shè)計122．基準不重合時工序尺寸的計算在零件的加工過程中為了加工和檢驗的方便可靠，或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用設(shè)計基準作定位基準，會出現(xiàn)基準不重合的情況。形狀復(fù)雜的零件在加工過程中需要多次轉(zhuǎn)換定位基準，這時工藝尺寸的計算微比較復(fù)雜，應(yīng)利用尺寸鏈原理進行分析和計算，并對工序余量進行必要的驗算（是否夠切）以確定工序尺寸及其公差。3.8 確定切削用量在單件小批生產(chǎn)中，各工序的切削用量一般又操作工人根據(jù)具體情況自己確定，以簡化工藝文件。在大批大量生產(chǎn)中則應(yīng)科學(xué)地、嚴格地選擇切學(xué)用量，以充分發(fā)揮高效率設(shè)備的潛力和作用。切學(xué)用量的選用與下列因素 關(guān)：生產(chǎn)率，加工質(zhì)量（主要是表面粗糙度） ，切削力所引起的工藝系統(tǒng)的彈性變形，工藝系統(tǒng)的振動，刀具的耐用度，機床功率等。在綜合考慮上訴因素的基礎(chǔ)上，使背吃刀量 ap，進給量 f，切削速度 v 的乘積最大。一般應(yīng)先盡量取大 ap，其次盡量取大 f，最后取合適的 v。3.8 機床及工藝設(shè)備的選擇（1）選擇機床選擇機床和工藝裝備的總原則是根據(jù)生產(chǎn)類型與加工要求使所選擇的機床及工藝裝備既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟合理?；诖卧瓌t本叉桿設(shè)計所選機床如下：數(shù)控機床、銑床、鉆床、磨床等（具體銑床類型及型號請看工藝卡片） 。（2）選擇夾具①粗銑、半精銑可采用壓板對底面進行固定。②紅金控可以用直徑 10mm 的銑刀直接銑出。（3）選擇量具①粗加工、半精加工可選用通用量具。Ⅰ大端面工序尺寸中無高公差，而查參考文獻知計量器具不確定度允許值為 0.012mm，故選擇分度值為 0.01mm 的游標卡尺，其不確定度值為0.006mm，可滿足要求。叉桿設(shè)計13Ⅱ仿形銑工序中軸向尺寸 Ф32f6 其上偏差為-0.025，下偏差為-0.041，查表并根據(jù)有關(guān)公式計算得，計量器具不確定度允許值為 0.045mm，查參考文獻選擇分度值為 0.02mm 的游標卡尺，其不確定值可滿足要求。Ⅲ精加工工序為零件完工尺寸，精度要求高，若用通用量具，需選用比較儀、指示表，使用不便。故宜選用專用量具。⑴內(nèi)圓測量宜采用卡規(guī)，測量時要注意從相互垂直的兩個方向測量。4、夾具設(shè)計4.1 夾具設(shè)計的目的和要求目的1．保證加工精度2．提高勞動生產(chǎn)率3．改善工人勞動條件4．降低生產(chǎn)成本5．?dāng)U大機床工藝范圍要求1．保證工件的加工精度2．提高生產(chǎn)效率3．工藝性好4．使用性好5．經(jīng)濟性好4.2 夾具設(shè)計步驟1．夾具類型的選擇根據(jù)本叉桿加工要求及其工藝性，在銑孔時所用夾具為專用夾具，故無須浪費人力、物力設(shè)計新夾具。由于該工件生產(chǎn)為中批量生產(chǎn)，且工件體積小，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，從經(jīng)濟耐用的要求考慮，本工序加工家具不適宜太復(fù)雜，自動化聲度不宜太高。故擬定選用簡單的 V形塊定位螺旋壓板夾緊機構(gòu)。2.定位裝置的設(shè)計叉桿設(shè)計14（1）定位方案的確定（2）定位誤差分析3.夾緊裝置設(shè)計（1）夾緊機構(gòu)根據(jù)該產(chǎn)品不是批量生產(chǎn)，因此夾具的夾緊機構(gòu)不用太過復(fù)雜，自動化程度也不能太高，采用螺旋壓板夾緊機構(gòu)，采用 M12螺栓作為夾具夾緊螺栓。（2）夾緊力的計算根據(jù)理論力學(xué)的力平衡理論，夾緊摩擦力矩應(yīng)與銑削力矩平衡，即 M摩=M 切。銑削力矩 M切的計算和夾緊力的計算3、工件的夾緊方式，計算夾緊力并設(shè)計夾緊裝置夾緊機構(gòu)應(yīng)保證工件夾緊可靠．安全．不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設(shè)計夾緊裝置時必須合理選擇夾緊力的方向和作用點，必要時還應(yīng)進行夾緊力的估算。(1)切削力的計算(C a 吃刀量 f 進給量 v 切削速度 k 修正系數(shù))0.75 0Fz=9.81Cafvk=9.81×180×0.2×4 ×10 ×（300/190）×0.55×1.8=1561.18N0.9 0.75 0Fy=9.81Cafvk=9.81×94×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.3×1.63=1795.36N1.2 0.65 0Fx=9.81Cafvk=9.81×54×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.1×0.7=1092.82N2 2 2故總的切削力 F=【〔Fz_+ Fy + Fx 〕 】開平方根 =2618.27N叉桿設(shè)計15(2)夾緊力的計算Fwk=KM/LF（Fwk 實際夾緊力,M 切削力矩,L 壓板長度,F 進給量）=0.1 × 2618.27×20 /50×0.2=523.65N在確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力。夾緊力（大型工件還應(yīng)考慮重力，慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)。4.3 夾具零件圖此叉桿夾具圖形如下：叉桿設(shè)計16叉桿設(shè)計17叉桿設(shè)計18叉桿設(shè)計19結(jié) 論經(jīng)過兩個月的分析零件、查閱資料、繪圖、計算、等復(fù)雜的步驟，最終完成了止動塊的模具設(shè)計。在此期間本人遇到了不少的疑難問題，通過網(wǎng)上查詢、請教師、跟同學(xué)討論之后得到了解決問題的辦法。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，讓我鞏固了以前所學(xué)的知識，也為我以后的工作打下了很好的基礎(chǔ)。這篇畢業(yè)設(shè)計雖然已經(jīng)完成了，但由于本人缺少實際經(jīng)驗，在實際利用中次設(shè)計肯定還存在不少的問題，需要改進。希望老師能給我提點意見和建議。接下來的時間本人會在公司里好好學(xué)習(xí)，以提高自己的水平，為將來的工作打下更堅實的基礎(chǔ)。致 謝在這里，在這本設(shè)計即將完成之際，我要感謝我們寧波摩多卡汽銑配件有限公司的領(lǐng)導(dǎo)，是他們給了我設(shè)計的空間；我還要感謝一直幫助我的楊偉超、叉桿設(shè)計20廖飛軍兩位導(dǎo)師，他們在我的設(shè)計中給了我很多的指導(dǎo)，在一些對我來說比較艱深，比較把握不了方向的地方，給予了我指明，幫我除去了許多不必要的麻煩；在此我還要感謝我們公司技術(shù)課的同仁，是他們不遺余力的幫助，才使我有充足的時間來完成本設(shè)計，謝謝，謝謝你們，因為有你們才有本設(shè)計的實現(xiàn)，謝謝！！！參考文獻[1]、吳兆祥， 《機械制造技術(shù)課程設(shè)計》 ，浙江大學(xué)出版社，2005.1[2]、蔣建強， 《數(shù)控加工技術(shù)與實訓(xùn) 》 ，北京：電子工業(yè)出版社， 2003.8[3]、李啟炎， 《計算機繪圖（初級）AUTOCAD2004 版》 ，同濟大學(xué)出版社，2004.7[4]、夏鳳芳， 《數(shù)控機床》 ，高等教育出版社，2002.7[5]、廖兆榮， 《數(shù)控幾雙電氣控制》 ，高等教育出版社，2005.1[6]、 《機械工程手冊 》工程材料，1996 年第二版[7]、成大先， 《機械設(shè)計手冊》北京：機械工業(yè)出版社[8]、甘永立， 《幾何量公差與檢測》上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993叉桿設(shè)計1畢業(yè)設(shè)計—叉桿零件工藝設(shè)計與工裝設(shè)計說明書院 系：機電與信息工程分院專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 叉桿設(shè)計2摘要本設(shè)計的零件為叉桿，選用 QT40-10 鋼。根據(jù)零件的形狀、尺寸精度、生產(chǎn)的經(jīng)濟效益等各方面的詳細分析其加工工藝，多采用 專用機床加工。通 過對 零件的分析，此軸要求精度高，工序適當(dāng)集中，要求光滑，所以選用工具和尺寸要準。最后對零件進行校核。以便達到零件精度的要求。關(guān)鍵詞：夾具、校核、工藝設(shè)計Abstract：This design components are a beam holder.Selects the QT40-10 steel.According to the components shape, the size precision, the production economic efficiency and so on various aspects multianalysis its processing craft, uses the special purpose machine processing much. Through to the components analysis, this axis required accuracy is high, the working procedure suitable centralism, the request is smooth, therefore selects the tool and the size wants.Finally carries on the examination to the components.In order to achieve the components precision the request.Key word：Jig, examination, technological design叉桿設(shè)計3目 錄 前言----------------------------------------------------------------------------------------------41、緒言---------------------------------------------------------------------------------------51.1、課程設(shè)計的目的--------------------------------------------------52、機械制造工藝要求的基本任務(wù)和要求----------------------------52.1、基本任務(wù)--------------------------------------------------------62.1.1、工藝設(shè)計的基本任務(wù)------------------------------------------------------------------62.1.2、夾具設(shè)計的基本任務(wù)------------------------------------------------------------------62.2、設(shè)計要求--------------------------------------------------------72.2.1、工藝設(shè)計的設(shè)計要求-------------------------------------------------------------------72.2.2、夾具設(shè)計的設(shè)計要求------------------------------------------------------------------73、機械制造工藝課程設(shè)計的方法和步驟------------------------------------------73.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型的確定-----------------------------------------------------73.2 零件材料的分析-----------------------------------------------------------------------------73.3 分析零件圖----------------------------------------------------------------------------------73.4 確定毛坯--------------------------------------------------------------------------------------83.5 加工工藝路線--------------------------------------------------------------------------------9叉桿設(shè)計43.6 確定工序尺寸及其公差------------------------------------------------------------------103.7 確定切削用量----------------- -------------------------------------------------------------113.8 機床及工藝設(shè)備---------------------------------------------------------------------------113.9 制作工藝卡片------------------------------------------------------------------------------113.10 零件的程序編制-------------------------------------------------------------------------124、夾具設(shè)計------------------------------------------------------------------------------134.1 夾具設(shè)計的目的和要求------------------------------------------------------------------134.2 夾具設(shè)計步驟-----------------------------------------------------------------------------134.3 夾具零件圖--------------------------------------------------------------------------------14結(jié)論：-------------------------------------------------------------------------------------------15致謝：-------------------------------------------------------------------------------------------16參考文獻--------------------------------------------------------------------------------------17叉桿設(shè)計5前言隨 著 科 技 技 術(shù) 的 不 斷 進 步 ， 生 產(chǎn) 都 向 著 自 動 化 、 專 業(yè) 化 和 大 批 量 化 的 方 向發(fā) 展 。 這 就 要 求 企 業(yè) 的 生 產(chǎn) 在 體 現(xiàn) 人 性 化 的 基 礎(chǔ) 上 降 低 工 人 的 生 產(chǎn) 強 度 和 提 高工 人 的 生 產(chǎn) 效 率 ， 降 低 企 業(yè) 的 生 產(chǎn) 成 本 。 現(xiàn) 代 的 生 產(chǎn) 和 應(yīng) 用 設(shè) 備 多 數(shù) 都 采 用 機電 一 體 化 、 數(shù) 字 控 制 技 術(shù) 和 自 動 化 的 控 制 模 式 。 在 這 種 要 求 下 叉 桿 越 發(fā) 體 現(xiàn) 出其 廣 闊 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 和 市 場 前 景 。 特 別 是 近 年 來 與 微 電 子 、 計 算 機 技 術(shù) 相 結(jié) 合 后 ，使 叉 桿 進 入 了 一 個 新 的 發(fā) 展 階 段 。 又 因 需 求 的 增 加 ， 所 以 生 產(chǎn) 也 步 入 大 批 量 化和 自 動 化 。為 適 應(yīng) 機 械 設(shè) 備 的 要 求 ， 對 叉 桿 的 設(shè) 計 要 求 和 技 術(shù) 領(lǐng) 域 的 拓 展 還 需 要不 斷 的 更 新 。1.畢業(yè)設(shè)計的目的(1)培養(yǎng)工程意識叉桿設(shè)計6(2)訓(xùn)練基本技能(3)培養(yǎng)質(zhì)量意識(4)培養(yǎng)規(guī)范意識2、機械制造工藝要求的基本任務(wù)和要求2.1、基本任務(wù)2.1.1、工藝設(shè)計的基本任務(wù)(1)繪制零件工作圖一張(2)繪制毛坯 -零件合圖一張(3)編制機械加工工藝規(guī)程卡片一套(4)編寫設(shè)計說明書一份2.1.2、夾具設(shè)計的基本任務(wù)(1)收集資料 ,為夾具設(shè)計做好準備(2)繪制草圖 ,進行必要的理論計算和分析以及夾具的結(jié)構(gòu)方案(3)繪制總圖和主要非標準件零件圖,編寫設(shè)計說明書(4)編制夾具的使用說明或技術(shù)要求2.2、設(shè)計要求2.2.1、工藝設(shè)計的設(shè)計要求(1)保證零件加工質(zhì)量 ,達到圖紙的技術(shù)要求(2)在保證加工質(zhì)量的前提下,盡可能提高生產(chǎn)效率(3)要盡量減輕工人的勞動強度,生產(chǎn)安全(4)在立足企業(yè)的前提下,盡可能采用國內(nèi)技術(shù)和裝備(5)工藝規(guī)程應(yīng)正確 .清晰,規(guī)范化,標準化的要求2.2.2、夾具設(shè)計的設(shè)計要求 (1)保證工件的加工精度(2)提高生產(chǎn)效率(3)工藝性好(4)使用性好叉桿設(shè)計7(5)經(jīng)濟性好3、機械制造工藝課程設(shè)計的方法和步驟3.1、 零 件 分 析1. 首 先 在 對 加 工 零 件 進 行 充 分 的 工 藝 分 析 ， 確 定 零 件 的 編 程 坐 標 系 ， 計算 零 件 的 幾 何 元 素 坐 標 參 數(shù) 。 確 定 鉆 孔 或 擴 孔 、 鏜 孔 和 锪 孔 的 中 心 坐 標 ， 銑 面時 的 起 點 坐 標 和 終 點 坐 標 ， 兩 端 點 坐 標 。2. 其 次 零 件 加 工 工 藝 路 線 或 加 工 順 序 。 根 據(jù) 零 件 圖 、 零 件 的 制 造 材 料 、零 件 的 質(zhì) 量 要 求 確 定 主 運 動 的 啟 動 、 停 止 、 方 向 、 變 速 ； 進 給 運 動 的 速 度 大 小 ；選 擇 刀 具 的 參 數(shù) 及 冷 卻 液 開 、 關(guān) 等 輔 助 裝 置 的 動 作 。3. 根 據(jù) 零 件 的 形 狀 和 加 工 位 置 設(shè) 計 制 造 其 專 用 夾 具 ， 適 合 于 工 件 的 大 批量 生 產(chǎn) 。4. 零 件 的 圖 形 、 尺 寸 及 公 差 、 形 位 公 差 、 表 面 粗 糙 度 、 材 料 、 熱 處 理 及其 他 技 術(shù) 要 求 要 表 示 的 清 晰 明 了 。5. 要 做 到 加 工 效 率 高 、 加 工 質(zhì) 量 符 合 要 求 、 加 工 費 用 低 等 要 求 ?；?本 尺 寸考 慮 材 料 力 學(xué) 性 能 ： 強 度 、 塑 性 、 硬 度 、 沖 擊 韌 性 、 疲 勞 強 度 ；內(nèi) 外 表 面 質(zhì) 量十 字 接 頭 此 零 件 用 于 兩 軸 ,桿 之 間 連 接 傳 遞 ,扭 力 或 運 動 的 中間 聯(lián) 接 器 所 以 對 韌 性 和 強 度 耐 磨 度 有 一 定 的 要 求 .如 零 件 圖 所 示 該 零 件 主要 加 工 表 面 及 技 術(shù) 要 求 分 析 如 下 .1.零 件 整 體 在 未 注 尺 寸 公 差 為 IT14級 .這 對 一 般 的 銑 削 加 工 都 不 難 打 到 .2.零 件 的 形 位 公 差 要 求 也 不 高 .它 是 GBIT1184-1996K級 也 較 容 易 達 到 .3.T1.T2.T3.T4.T5.T6表 面3.2、 選 材接 頭 的 許 用 應(yīng) 力 和 安 全 系 數(shù) 的 關(guān) 系 ： [σ ]=σ °/n=96.67MPa~113.33MPa（ 極 限 應(yīng) 力 σ °,n=3） 脆 性 材 料 的 σ °=σ b。 安 全 系數(shù) n反 映 了 構(gòu) 件 的 強 度 儲 備 。 脆 性 材 料 的 n=2~3.5或 是 3~9。[σ ]=290 / 3=96.67MPa拉 伸 的 強 度 計 算 ： σ =N/A≤ [σ ]=96.67叉桿設(shè)計8N =σ *AazN≤ [σ ]*A 　 　 　 　 　 材 料 為 QT500 3.3、 材 料 特 性牌 號 抗 拉 強 度Б β屈 服 硬 度 Б 延伸 率δ %布 氏 硬 度HBN/uu2(cФ / uu2)N/mm(kgf/mm2)QT400-18 400 250 18 130-18QT400-15 400 250 12 130-18QT400-10 450 310 10 160-210QT500-7 500 320 7 170-230QT600-3 600 370 3 190-270QT700-2 700 420 2 225-305QT800-2 800 480 2 245-335QT900-2 900 600 2 280-3603.4、 毛 坯根 據(jù) 零 件 材 料 確 定 毛 坯 為 鑄 件 ， 根 據(jù) 其 結(jié) 構(gòu) 形 狀 、 尺 寸 大 小 和 材 料 性 能 毛坯 的 鑄造 方 法 選 用 ----低 壓 鑄 造毛 坯 公 差 等 級 ---IT8級球 墨 鑄 鐵 ： 在 鐵 水 （ 球 墨 生 鐵 ） 澆 注 前 加 一 定 量 的 球 化 劑 （ 硅 ， 鎂 ） 使 鑄鐵 中 石墨 球 化 ， 由 于 碳 以 球 狀 存 在 于 鑄 件 基 體 中 ， 改 善 其 對 基 體 的 割 裂 作 用 ， 球墨 鑄 鐵的 抗 拉 強 度 ， 屈 服 強 度 ， 塑 性 ， 沖 擊 韌 性 大 大 提 高 ， 并 且 有 耐 磨 ， 減 震 。工 藝 性能 好 ， 成 本 低 等 優(yōu) 點叉桿設(shè)計9因 為 零 件 要 求 無 砂 眼 ， 所 以 在 毛 坯 鑄 造 時 要 注 意 氣 孔 的 產(chǎn) 生 氣 孔 原 因 ：1． 空 氣 夾 雜 在 熔 湯 中． 2． 氣 體 的 來 源 ： 熔 解 時 、 在 料 管 中 、 在 模 具 中 、 離 型 劑改 善 方 法 ：1． 適 當(dāng) 的 慢 速2． 檢 查 流 道 轉(zhuǎn) 彎 是 否 圓 滑 ， 截 面 積 是 否 漸 減3． 檢 查 逃 氣 道 面 積 是 否 夠 大 ， 是 否 有 被 阻 塞 ， 位 置 是 否 位 於 最 后 充 填 的地 方4． 檢 查 離 型 劑 是 否 噴 太 多 ， 模 溫 是 否 太 低5． 使 用 真 空 ．3.5、零件圖的分析：要求：表面清晰，無毛刺，尺寸精度如上圖。表面粗糙度要求高。叉桿設(shè)計103.6 加工工藝路線1．定位基準的選擇正確地選擇定位基準是設(shè)計工藝過程的一向重要內(nèi)容，也是保證加工精度的關(guān)鍵。定位基準分為精基準和粗基準。對于無合適定位面的零件可在毛坯上另外專門設(shè)計或加工出定位表面，稱為輔助基準。 （機械制造基礎(chǔ) P254）2．?dāng)M定工藝路線．確定各表面的加工方法工件各加工表面的加工方法和加工次數(shù)是擬定工藝路線的重要內(nèi)容。主要依據(jù)零件各加工表面本身的技術(shù)要求確定，同時還要綜合考慮生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工表面的尺寸、工廠現(xiàn)有的設(shè)備情況、工件材料性質(zhì)和毛坯情況等。各種加工方法的經(jīng)濟精度和粗糙度如下:表面加工的經(jīng)濟精度與表面粗糙度序號 加工方法 經(jīng)濟精度（IT）表面粗糙度Ra(ｕm)適用范圍1 粗銑 11～13 25～6.32 粗銑→半精銑 8～10 6.3～3.23 粗銑→半精銑→精銑 6～9 1.6～0.84 粗銑→半精銑→精銑→拋光 6～8 0.2～0.025適用于淬火鋼以外的各種金屬5 粗銑→半精銑→精銑→磨削 6～8 0.8～0.46 粗銑→半精銑→粗磨→精磨 5～7 0.4～0.17 粗銑→半精銑→粗磨→精磨→超精加工 5～6 0.1～0.0128 粗銑→半精銑→精銑→精磨→研磨 5級以上 加工順序的安排在確定了零件各表面的加工方法之后,就要安排加工的先后順序。零件加工順叉桿設(shè)計11序是否合適，對加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性有著較大的影響。1．機械加工順序的安排在安排機械加工順序時，一般遵循先粗后精、先面后孔、先主后次、基準先行的原則。對于工序內(nèi)容復(fù)雜的零件則視具體情況采取工序集中與分散的原則處理。2．加工階段的劃分對于精度和表面質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)將粗、精加工分開進行。為此，一般將整個工藝過程劃分階段，按加工性質(zhì)和作用不同，一般劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工家段和光整加工階段。這對于保證零件加工質(zhì)量、合理使用機床設(shè)備、及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷及合理安排熱處理工序等有很大好處。3．熱處理工序的安排熱處理工序主要用來改善材料的性能及消除應(yīng)力。熱處理的方法、次數(shù)和在工藝路線中的位置，應(yīng)根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。如圖 1-4所示為熱處理工序安排圖。毛坯-------→粗加工-------→半精加工-------→精加工-------→拋光 4．合理安排輔助工序輔助工序種類很多，主要包括檢驗、劃線、去毛刺、清洗、平衡、退磁、防銹、包裝等，根據(jù)工藝需要穿插在工序中。3.7 確定工序尺寸及其公差工序順序確定后，就要計算各個工序加工時所應(yīng)達到的工序尺寸及其公差。工序尺寸公差一般按經(jīng)濟加工精度確定，但就其性質(zhì)和特點而言，一般可以歸納為兩類：1．基準重合時（定位基準或工序基準重合）工序尺寸的計算當(dāng)確定了各個工序間余量和工序所能達到的加工精度后，將余量一層層疊加在被加工表面上，計算順序是從最后一道工序開始，由后往前推，就可計算出每道工序的工序尺寸。叉桿設(shè)計122．基準不重合時工序尺寸的計算在零件的加工過程中為了加工和檢驗的方便可靠，或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用設(shè)計基準作定位基準，會出現(xiàn)基準不重合的情況。形狀復(fù)雜的零件在加工過程中需要多次轉(zhuǎn)換定位基準，這時工藝尺寸的計算微比較復(fù)雜，應(yīng)利用尺寸鏈原理進行分析和計算，并對工序余量進行必要的驗算（是否夠切）以確定工序尺寸及其公差。3.8 確定切削用量在單件小批生產(chǎn)中，各工序的切削用量一般又操作工人根據(jù)具體情況自己確定，以簡化工藝文件。在大批大量生產(chǎn)中則應(yīng)科學(xué)地、嚴格地選擇切學(xué)用量，以充分發(fā)揮高效率設(shè)備的潛力和作用。切學(xué)用量的選用與下列因素 關(guān)：生產(chǎn)率，加工質(zhì)量（主要是表面粗糙度） ，切削力所引起的工藝系統(tǒng)的彈性變形，工藝系統(tǒng)的振動，刀具的耐用度，機床功率等。在綜合考慮上訴因素的基礎(chǔ)上，使背吃刀量 ap，進給量 f，切削速度 v 的乘積最大。一般應(yīng)先盡量取大 ap，其次盡量取大 f，最后取合適的 v。3.8 機床及工藝設(shè)備的選擇（1）選擇機床選擇機床和工藝裝備的總原則是根據(jù)生產(chǎn)類型與加工要求使所選擇的機床及工藝裝備既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟合理?；诖卧瓌t本叉桿設(shè)計所選機床如下：數(shù)控機床、銑床、鉆床、磨床等（具體銑床類型及型號請看工藝卡片） 。（2）選擇夾具①粗銑、半精銑可采用壓板對底面進行固定。②紅金控可以用直徑 10mm 的銑刀直接銑出。（3）選擇量具①粗加工、半精加工可選用通用量具。Ⅰ大端面工序尺寸中無高公差，而查參考文獻知計量器具不確定度允許值為 0.012mm，故選擇分度值為 0.01mm 的游標卡尺，其不確定度值為0.006mm，可滿足要求。叉桿設(shè)計13Ⅱ仿形銑工序中軸向尺寸 Ф32f6 其上偏差為-0.025，下偏差為-0.041，查表并根據(jù)有關(guān)公式計算得，計量器具不確定度允許值為 0.045mm，查參考文獻選擇分度值為 0.02mm 的游標卡尺，其不確定值可滿足要求。Ⅲ精加工工序為零件完工尺寸，精度要求高，若用通用量具，需選用比較儀、指示表，使用不便。故宜選用專用量具。⑴內(nèi)圓測量宜采用卡規(guī)，測量時要注意從相互垂直的兩個方向測量。4、夾具設(shè)計4.1 夾具設(shè)計的目的和要求目的1．保證加工精度2．提高勞動生產(chǎn)率3．改善工人勞動條件4．降低生產(chǎn)成本5．?dāng)U大機床工藝范圍要求1．保證工件的加工精度2．提高生產(chǎn)效率3．工藝性好4．使用性好5．經(jīng)濟性好4.2 夾具設(shè)計步驟1．夾具類型的選擇根據(jù)本叉桿加工要求及其工藝性，在銑孔時所用夾具為專用夾具，故無須浪費人力、物力設(shè)計新夾具。由于該工件生產(chǎn)為中批量生產(chǎn)，且工件體積小，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，從經(jīng)濟耐用的要求考慮，本工序加工家具不適宜太復(fù)雜，自動化聲度不宜太高。故擬定選用簡單的 V形塊定位螺旋壓板夾緊機構(gòu)。2.定位裝置的設(shè)計叉桿設(shè)計14（1）定位方案的確定（2）定位誤差分析3.夾緊裝置設(shè)計（1）夾緊機構(gòu)根據(jù)該產(chǎn)品不是批量生產(chǎn)，因此夾具的夾緊機構(gòu)不用太過復(fù)雜，自動化程度也不能太高，采用螺旋壓板夾緊機構(gòu)，采用 M12螺栓作為夾具夾緊螺栓。（2）夾緊力的計算根據(jù)理論力學(xué)的力平衡理論，夾緊摩擦力矩應(yīng)與銑削力矩平衡，即 M摩=M 切。銑削力矩 M切的計算和夾緊力的計算3、工件的夾緊方式，計算夾緊力并設(shè)計夾緊裝置夾緊機構(gòu)應(yīng)保證工件夾緊可靠．安全．不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設(shè)計夾緊裝置時必須合理選擇夾緊力的方向和作用點，必要時還應(yīng)進行夾緊力的估算。(1)切削力的計算(C a 吃刀量 f 進給量 v 切削速度 k 修正系數(shù))0.75 0Fz=9.81Cafvk=9.81×180×0.2×4 ×10 ×（300/190）×0.55×1.8=1561.18N0.9 0.75 0Fy=9.81Cafvk=9.81×94×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.3×1.63=1795.36N1.2 0.65 0Fx=9.81Cafvk=9.81×54×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.1×0.7=1092.82N2 2 2故總的切削力 F=【〔Fz_+ Fy + Fx 〕 】開平方根 =2618.27N叉桿設(shè)計15(2)夾緊力的計算Fwk=KM/LF（Fwk 實際夾緊力,M 切削力矩,L 壓板長度,F 進給量）=0.1 × 2618.27×20 /50×0.2=523.65N在確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力。夾緊力（大型工件還應(yīng)考慮重力，慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)。4.3 夾具零件圖此叉桿夾具圖形如下：叉桿設(shè)計16叉桿設(shè)計17叉桿設(shè)計18叉桿設(shè)計19結(jié) 論經(jīng)過兩個月的分析零件、查閱資料、繪圖、計算、等復(fù)雜的步驟，最終完成了止動塊的模具設(shè)計。在此期間本人遇到了不少的疑難問題，通過網(wǎng)上查詢、請教師、跟同學(xué)討論之后得到了解決問題的辦法。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，讓我鞏固了以前所學(xué)的知識，也為我以后的工作打下了很好的基礎(chǔ)。這篇畢業(yè)設(shè)計雖然已經(jīng)完成了，但由于本人缺少實際經(jīng)驗，在實際利用中次設(shè)計肯定還存在不少的問題，需要改進。希望老師能給我提點意見和建議。接下來的時間本人會在公司里好好學(xué)習(xí)，以提高自己的水平，為將來的工作打下更堅實的基礎(chǔ)。致 謝在這里，在這本設(shè)計即將完成之際，我要感謝我們寧波摩多卡汽銑配件有限公司的領(lǐng)導(dǎo)，是他們給了我設(shè)計的空間；我還要感謝一直幫助我的楊偉超、叉桿設(shè)計20廖飛軍兩位導(dǎo)師，他們在我的設(shè)計中給了我很多的指導(dǎo)，在一些對我來說比較艱深，比較把握不了方向的地方，給予了我指明，幫我除去了許多不必要的麻煩；在此我還要感謝我們公司技術(shù)課的同仁，是他們不遺余力的幫助，才使我有充足的時間來完成本設(shè)計，謝謝，謝謝你們，因為有你們才有本設(shè)計的實現(xiàn)，謝謝?。?！參考文獻[1]、吳兆祥， 《機械制造技術(shù)課程設(shè)計》 ，浙江大學(xué)出版社，2005.1[2]、蔣建強， 《數(shù)控加工技術(shù)與實訓(xùn) 》 ，北京：電子工業(yè)出版社， 2003.8[3]、李啟炎， 《計算機繪圖（初級）AUTOCAD2004 版》 ，同濟大學(xué)出版社，2004.7[4]、夏鳳芳， 《數(shù)控機床》 ，高等教育出版社，2002.7[5]、廖兆榮， 《數(shù)控幾雙電氣控制》 ，高等教育出版社，2005.1[6]、 《機械工程手冊 》工程材料，1996 年第二版[7]、成大先， 《機械設(shè)計手冊》北京：機械工業(yè)出版社[8]、甘永立， 《幾何量公差與檢測》上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993