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1、編號: 某某農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文〔設(shè)計〕 〔2014 屆〕 題目：撥叉專用鉆夾具設(shè)計 院別：機(jī)電學(xué)院 專業(yè)：農(nóng)業(yè)機(jī)械化與其自動化教育 某某：王斌 指導(dǎo)教師：〔簽名〕 完成日期：2014年4月10日 撥叉專用鉆夾具設(shè)計 機(jī)電學(xué)院 農(nóng)業(yè)機(jī)械化與其自動化教育專業(yè) 王斌 指導(dǎo)教師：馬榮朝教授 摘要：撥叉是在汽車等機(jī)械中的一個重要零件， 撥叉屬于叉架類零件，形狀不規(guī)如此， 因此，需要設(shè)計專用夾具，此次設(shè)計的是螺紋孔 M8的專用鉆夾具。在對零件的加工工藝 和精度要求進(jìn)展仔細(xì)分析后，從實用性和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，選用了合理的定位方案，畫出結(jié)構(gòu) 簡圖，并經(jīng)理論計算和誤差分析后，用 solid

2、works繪制出三維圖形直接生成零件圖和裝 配圖。 關(guān)鍵詞〔中文〕：撥叉鉆夾具solidworks Abstract : special fixture fixture of the design for the processing of the shifting fork threaded hole. Because of the shift ing fork parts for mass producti on, and the drilling precision thread have higher requirements, in order to facilitate the

3、 product ion, en sure the quality, improve the efficie ncy of the desig n. In mach ining process and precisi on of the parts were carefully an alyzed, from the point of view of practicality and economy, the reas on able positi oning scheme, and by theoretical calculati on and error an alysis, draw t

4、hree-dime nsio nal graphics gen erati on part draw ings and assembly draw ings with solidworks. Keywords : fork drill fixture SolidWorks .、八 、- 刖言 機(jī)械制造離不開機(jī)床，而在機(jī)械制造過程中，要加工零件首先要保證工件相對刀具保待 正確的位置，機(jī)床夾具就是實現(xiàn)這一目的的裝置。機(jī)床夾具的主要作用是保證機(jī)械加工質(zhì) 量、提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)本錢，是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化不可缺少的重要工藝裝備之 一。因此，機(jī)床夾具在機(jī)械制造中占有很重要的地位。顯而易見，

5、機(jī)床夾具設(shè)計是我們農(nóng) 業(yè)機(jī)械化與其自動化專業(yè)學(xué)生的必備能力。 此次設(shè)計通過分析工件的加工類型, 工藝要求后，設(shè)計出加工螺紋孔的專用鉆夾具。 在 設(shè)計過程中，結(jié)合使用三維繪圖軟件 SolidWorks繪制出零件和工件的三維模型，此軟件 的優(yōu)點在于不需對標(biāo)準(zhǔn)零件進(jìn)展建模, 直接從標(biāo)準(zhǔn)零件庫調(diào)用即可，并可以用三維模型直 接生成各種二維圖形，大大縮短了繪圖時間 第一章明確設(shè)計任務(wù) 如圖1所示撥叉零件材料為QT140-17。毛坯為精鑄件，生產(chǎn)批量為6000件，設(shè)計鉆 M8-6H螺紋底孔的鉆床夾具?！补ぜ?？24H7孔與兩端面已加工好〕 宇晁卜_｝丄

6、口轄怙 1斗壯 邑 第二章 零件分析 2.1零件的作用 撥叉是汽車和車床機(jī)中的一個重要零件。撥叉主要用于機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)中，其主要作 3 / 11 用可分為兩種：第一種是使變速齒輪滑移，從而實現(xiàn)換擋，以改變機(jī)械的運(yùn)行速度。撥叉 頭以24H7的孔套在變速叉軸上，并用 M8螺釘鎖緊，通過操縱機(jī)構(gòu)給變速叉軸施加力， 傳給撥叉，進(jìn)而撥叉帶動變速齒輪在變速箱中滑移， 從而實現(xiàn)換擋操作，改變機(jī)械的運(yùn)行 速度；第二種是作為推動別離軸承的工具，從而實現(xiàn)發(fā)動機(jī)力的傳遞與斷開。 2.2零件的工藝分析 由零件圖1.1可知，其材料為QT140-17。眾所周知球墨鑄鐵有很高的高的強(qiáng)度

7、、塑性、 韌性、耐磨性、并且耐嚴(yán)重的熱和機(jī)械沖擊、耐高溫或低溫、耐腐蝕以與尺寸穩(wěn)定性等。 從形狀上來分析，該撥叉屬于典型的叉架類零件。為了實現(xiàn)其換擋動作的準(zhǔn)確性，撥 叉軸孔24H7與變速叉軸有形位公差要求，因此要求具有較高的加工精度較高 。叉腳兩 端面在工作中需撥動齒輪，需要承受較大的沖擊載荷，因此為了增強(qiáng)其強(qiáng)度和耐磨性，需 要對該外表進(jìn)展高頻淬火處理，硬度為50?60HRC同時為保證撥叉換檔時叉腳受力均勻， 提高工件的使用壽命，撥叉腳兩端面對撥叉軸孔 24H7軸線的垂直度公差為0.05mm并 且撥叉叉腳自身的平面度公差為 0.08mm為了準(zhǔn)確地進(jìn)展換擋操作，需要同時保證撥叉 與撥叉軸的

8、相對位置準(zhǔn)確，因此需要螺釘定位，螺紋孔的尺寸為 M8 6H o 撥叉孔24H7和螺紋孔M8 6H的端面都是平面，確保了刀具與工件被加工外表的 垂直，可以防止鉆頭加工過程中位置的偏移， 從而保證孔的加工精度；該零件除主要工作 外表是撥叉腳兩端面、變速叉軸孔24H7有較高的精度要求，螺紋孔M8 6H相對24H7 也有垂直度要求，因此在工藝規(guī)程中應(yīng)重點保證其精度。其余外表加工精度均較低，通過 普通的加工手段后即可以達(dá)到技術(shù)要求。 需要保證的精度要求：加工撥叉螺紋孔M8-6H時，螺紋孔的軸線對孔 24H7孔的軸 線垂直度公差為0.20mm。撥叉腳兩端面對撥叉軸孔 24H7軸線的垂直度公差。 撥叉叉

9、 腳平面度公差 第三章專用鉆夾具設(shè)計 由于撥叉形狀不規(guī)如此，M8-6H的螺紋孔不能直接加工，同時為了提高勞動生產(chǎn)率和保 證零件的技術(shù)要求，鉆 M8-6H的螺紋孔需設(shè)計專用鉆床夾具。鉆M8的螺紋孔需要首先 鉆底孔，底孔尺寸為螺紋底孔=公稱直徑減-螺距，即8mm-1.25mm=6.75m查表選用6.7mm 的鉆頭，材料為高速鋼，所用機(jī)床為 Z525型立式鉆床。 3.1.確定零件的生產(chǎn)類型 由本設(shè)計題目可知：撥叉零件的年產(chǎn)量為 6000臺/年，因此撥叉的生產(chǎn)類型為大批 量生產(chǎn)。 、確定工件定位方案，設(shè)計定位裝置 由加工工序可知，加工撥叉螺紋孔M8-6H時，孔的軸線對孔 24H7的軸線垂

10、直度公 差為0.20mm距離？36孔左端面的尺寸為14 0.01mm由于毛坯為精鑄件，工件上 ？24H7 孔與兩端面已加工好，從基準(zhǔn)的重合原如此出發(fā)，選擇 24H7內(nèi)孔和？36左端面作為主 要定位基準(zhǔn)面，并以撥叉叉口 50內(nèi)孔半圓面為定位基準(zhǔn)面，以達(dá)到所要求的定位精準(zhǔn)度。 定位元件選用長銷小端面和一菱形銷， 如圖2,長銷與工件24H7孔配合，限制工件 五個自y,z, y，z由度，小端面與？36左端面配合，限制x。削邊銷與撥叉叉口 50內(nèi)孔半 圓面接觸限制x。從而實現(xiàn)工件的完全定位。定位孔與定位銷的配合尺寸取為 24H7 f6。 查機(jī)床夾具設(shè)計手冊，選用的主定位銷型號為定位銷 A30 f6

11、X42，菱形銷型號為定位 銷 B25 f7X25GB 2204-1991 誤差分析 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，故只計算基準(zhǔn)位置誤差，該項誤差等于孔銷的配合的最大間隙， 即：DW JW Dmax Dmin查簡明公差標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊可知孔上偏差為 +0.021mm下偏差 為0,軸的上偏差為-0.020，下偏差為-0.033。所以DW JW Dmax Dmin —〔-0.033〕 =0.054mm 圖2 一面兩銷定位方案圖 確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置 選擇夾緊機(jī)構(gòu) (1) 夾緊力的方向： 夾緊力的方向應(yīng)有利于定位，而不能改變工件定位時所占的正確位置， 因此一般要求 夾緊力垂直

12、于主要定位基準(zhǔn)面、并且應(yīng)與工件剛度高的方向一致從而有利于減少工件的變 形。 (2) 夾緊力的作用點： 為了減少零件的變形，夾緊力的作用點應(yīng)正對定位元件或位于定位元件所形成的支撐 面內(nèi)，夾緊力的作用點應(yīng)位于工件剛度高的部位， 夾緊力的作用點還應(yīng)盡量靠近加工外表 使夾緊穩(wěn)固可靠。 在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應(yīng)的夾緊機(jī)構(gòu)。確定夾緊機(jī)構(gòu)要注意 以下幾方面的問題： ① 安全性 夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和夾緊力，以防止意外傷與夾具操作人員。 ② 手動夾具夾緊機(jī)構(gòu)的操作力不應(yīng)過大，以減輕操作人員的勞動強(qiáng)度。 ③ 夾緊機(jī)構(gòu)的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。 ④ 手動夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)

13、操作靈活、方便。 根據(jù)工件的加工要求和工件自身的材料情況， 經(jīng)綜合考慮，夾緊力方向為與24H 7內(nèi) 孔軸線平行且水平向左，夾緊力作用點為？36左端面。同時采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)利用螺母的 松緊來控制夾緊力，通過查機(jī)械設(shè)計手冊表 2-1-72選用固定手柄壓緊螺釘，其型號為螺 釘AM16X100GB 2162-199。此夾緊機(jī)構(gòu)操作方便靈活，結(jié)構(gòu)簡單，本錢低廉。其機(jī)構(gòu)如 切削力的計算： 查機(jī)械加工工藝師手冊表2-2-16可知加工QT140-17的鉆削切削力計算公式為 F=419df0.8Kf f /mm『D； d3 D； d3 f /mm『1 查表得Kf =1 所以鉆削切削力F=4

14、19X0.40.8X1=201N 理論夾緊力的計算： 查機(jī)床夾具設(shè)計手冊 p21可知工件以內(nèi)孔定位時理論夾緊力 Wk 二一 2 3KPzD 3X 2.5X 201X36 帶入數(shù)據(jù)Wk= 3 3 3 =1 12N c O303 243 O303 243 2 3 2 2 3 2 2 302 242 302 242 344夾緊機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的實際夾緊力： 查現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計表4-23可知，單個普通螺 栓和工件以平面接觸時M16的螺栓所能產(chǎn)生的夾緊力為7900N所以此夾緊機(jī)構(gòu)能滿足工 作要求。 確定導(dǎo)向方案，設(shè)計導(dǎo)向裝置 為了能保證工件被加工孔的位置，并防止加工過程中刀具的偏斜

15、，鉆夾具上應(yīng)用鉆套 來引導(dǎo)刀具定位。鉆套安裝在鉆模板上，鉆套與工件之間留有一定的排屑空間如圖 3。鉆 套高度H對其導(dǎo)向性能有直接影響，同時影響刀具與鉆套之間的摩擦情況。 本工序要求對 被加工孔依次進(jìn)展鉆孔和攻絲2個工步的加工，最終達(dá)到工序簡圖上規(guī)定的加工要求，同 時，此零件為大批量生產(chǎn)，為磨損后便于更換，應(yīng)當(dāng)選用可換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件。 如圖4.3所示 鉆套高度通常取H （1?2.5）d，根據(jù)實際情況取H 1.8d 1.8 6.7 mm=12mm鉆套與 工件之間，還應(yīng)留有一定的排屑間隙，排屑空間隙不宜過大，通常取 h （0.3?1.2） d，根 據(jù)實際情況取h 1.2d =8mm

16、 查機(jī)床夾具設(shè)計手冊［3］表2-1-162可知，選用鉆套型號為 鉆套 6.7F7 12m6 12GB2264 1991 查機(jī)床夾具設(shè)計手冊表2-1-174可知，選用鉆套用襯套型號為 襯套 A12X12GB 2263-1991 鉆套與襯套采用12F7m6配合，以便于鉆套磨損后快速更換。襯套與鉆模版之間采 用H7n6配合 圖4導(dǎo)向裝置簡圖 夾具體設(shè)計 考慮夾具的剛度、強(qiáng)度和加工性質(zhì)等要求，夾具體采用鑄造生產(chǎn)方式 ，材料為HT20Q 其結(jié)構(gòu)如圖4所示根據(jù)夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗數(shù)據(jù)可知，鑄造結(jié)構(gòu)夾具體壁厚通常為 8 至25mm結(jié)合此題考慮取底座為12mm與鉆模版配合處為8mm其余

17、壁厚均取10mm 體 具 夾1 1 / 5 9 圖 第四章夾具尺寸與技術(shù)要求 4.1最大輪廓尺寸175mm 90mm 162mm 4. 2確定定位元件之間的尺寸與公差 按照制定夾具公差的根本原如此，夾具裝配 圖上標(biāo)注的各種公差一般取工件上相應(yīng)公差的 -至-，當(dāng)工件無明確的形位公差要求時， 3 2 夾具原件的幾何形形狀精度取0.03至0.05mm長銷小平面與菱形銷中心距尺寸公差取工 件孔50與孔24H7軸線尺寸公差的1/3，即標(biāo)注尺寸為845。 4.3定位元件與引導(dǎo)元件間的相互位置要求由機(jī)床夾具設(shè)計手冊可知，凡與工件加工 要求直接有關(guān)者，其位置誤差數(shù)值可按工件加工

18、技術(shù)規(guī)定數(shù)值的 1/2至1/5選取。根據(jù)工 序簡圖上規(guī)定的被加工孔的加工要求， 確定鉆套中心線與夾具體基準(zhǔn)面。 鉆套中心線對定 位銷中心線的位置度公差取工件相應(yīng)位置度公差值的 1/3，即取為0.03mm 4.4定位元件與夾具體底面的位置要求 定位銷中心線與夾具體底面A的平行度公 差取為0.02mm 第五章夾具零件圖和裝配圖 鉆模的裝配總圖上應(yīng)將定位心軸、鉆模板與夾具體的連接結(jié)構(gòu)表達(dá)清楚。夾具裝配總 圖如附圖3所示。其主中定位心軸與夾具體采用過渡配合 20H7f7，用鎖緊螺母固定。 菱形銷與夾具體采用 20H 7 n6配合，并用螺母鎖緊。鉆模板與夾具體用兩個螺栓連接。 其裝配三維模型示意圖如圖6所示. 圖6鉆夾具裝配示意圖 參考文獻(xiàn)： ［1］ 王巍.機(jī)械制圖第二版［M］，高等教育 ［2］ 王先奎.機(jī)械制造工藝學(xué)第二版［M］，機(jī)械工業(yè)， ［3］ 徐鴻本.機(jī)床夾具設(shè)計手冊［M］，某某科學(xué)技術(shù)，2004.3，254 致謝 最后感謝各 我要感謝我的導(dǎo)師馬榮朝教授的的悉心指導(dǎo)， 以與感謝各位任課教師的幫助, 位教師的點評。 d2 2 d； d2 Pz =F=201N