汽車撥叉銑槽工序夾具說明書

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1、1. 概述 零件在工藝規(guī)程之后， 就要按工藝規(guī)程順序進行加工。 在加工中除了需要機 床、刀具、量具之外，成批生產(chǎn)時還要用機床夾具。他們時機床和工件之間的連 接裝置，使工件相對于機床獲得正確的位置。 機床夾具的好壞將直接影響工件加 工表面的位置精度。 通常把確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程， 稱 為定位。當工件定位后， 為了避免在加工中受到切削力、 重力等的作用而 3 破壞 定位，還應(yīng)該用一定的機構(gòu)或裝置將工件加以固定。 使工件在加工過程中保持定 位位置不變的操作，稱為夾緊。將工件定位、夾緊的過程稱為裝夾。工件裝夾是 否正確、迅速、方便和可靠，將直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、制造

2、成本 和操作安全。在成批、大量生產(chǎn)中，工件的裝夾是通過機床夾具來實現(xiàn)的。機床 夾具在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。 在專用夾具的設(shè)計過程中， 必須充分地收集設(shè)計資料， 明確設(shè)計任務(wù)， 優(yōu)選 設(shè)計方案。整個過程大體可以分為以下幾個階段進行。 首先是設(shè)計準備。 這一階段主要是手機原始資料， 并根據(jù)設(shè)計任務(wù)對資料進 行分析。其內(nèi)容包括 :1. 研究被加工的零件，明確夾具設(shè)計任務(wù)（包括分析零件 在整個產(chǎn)品中的作用， 零件本身的形狀與結(jié)構(gòu)特點， 材料， 技術(shù)要求和毛坯的獲 得方法） 2. 分析；零件的加工工藝過程（了解工藝特征和生產(chǎn)類型，特別關(guān)注零 件進入本工序時的狀態(tài)，包括尺寸，形位精度，材質(zhì)，加工余量，加

3、工要求，定 位基準，夾緊表面等） 3. 了解所使用的機床的性能，規(guī)格和運動情況，特別要掌 握與所涉及夾具連接部分的結(jié)構(gòu)和聯(lián)系尺寸。 4.收集有關(guān)設(shè)計資料， 包括機械零 件，夾具等國家標準， 部頒標準， 機床夾具設(shè)計手冊和機床夾具圖冊以及還可收 集一些同類夾具的設(shè)計圖紙。 然后是總體設(shè)計。 夾具的總體階段包括從擬定夾具結(jié)構(gòu)方案， 繪制夾具結(jié)構(gòu) 草圖，必要的分析計算， 到總裝配圖設(shè)計的全部過程。 具體可以分為以下幾個步 驟： 1. 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案， 繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖。夾具結(jié)構(gòu)草圖的繪制是夾具設(shè)計 的一個重要環(huán)節(jié)，由草圖入手進行方案設(shè)計，分析計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計等。 （1. 確定 工件的定位方案，

4、設(shè)計定位裝置 2. 確定工件的夾緊方案， 設(shè)計夾緊裝置 3. 確定 其他位置及元件的結(jié)構(gòu)形式，如對刀，導(dǎo)向裝置，分度裝置等 4. 確定夾具體的 結(jié)構(gòu)形式及夾具與機床的聯(lián)結(jié)方式。 ）設(shè)計夾具體時，應(yīng)保證夾具體具有足夠的 整體剛度和強度， 同時還要盡量使其結(jié)構(gòu)簡單， 重量輕， 多數(shù)情況下夾具體采用 鑄件，應(yīng)使夾具體壁厚均勻， 局部設(shè)加強筋， 并確定整個夾具在機床上的安裝方 式。 2. 必要的分析計算。 工件的加工精度較高時， 應(yīng)進行工件加工精度分析。 有 動力裝置的夾具，需要計算夾緊力。當有幾種夾具方案時，可進行經(jīng)濟分析，選 用荊棘效益較高的方案。 3. 審查方案的改進與設(shè)計。 在夾具草圖畫出

5、后， 交指導(dǎo)教師審閱。 根據(jù)指導(dǎo) 教師的意見對夾具方案作進一步修改。 夾具草圖經(jīng)知道教師審閱同意后， 方可進 行夾具總裝配圖的繪制。 4. 夾具的總裝配圖應(yīng)該按國家制圖標準繪制。繪圖比例盡量采用 1:1. 主視 圖按夾具面對操作者的方向繪制。 總圖應(yīng)把夾具的工作原理， 各種裝置的結(jié)構(gòu)及 其相互關(guān)系表達清楚。 夾具總圖的繪制步驟有 3 個： 1.用雙點劃線將工件的外形輪廓，定位基面， 夾緊表面及加工表面繪制在各個師徒的響應(yīng)位置上。 在總圖中，工件視作透明體， 不遮擋后面的線條。2.依次繪制出定位裝置，夾緊裝置，其他裝置及夾具體 3. 標注必要的尺寸，公差和技術(shù)要求。 為了提高生產(chǎn)效率，保證

6、加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。為 了銑16mm勺槽并在槽底處形成1x45°的倒角，我選用X50立式銑床工作臺進行 設(shè)計。 2. 被加工零件的結(jié)構(gòu)特點及指定工序的加工要求 被加工零件名稱為汽車撥叉，是在汽車上不可或缺的變速系統(tǒng)中的一部分。 撥叉是推動滑動齒輪的，滑動齒輪上有一個環(huán)槽撥叉就騎在這個環(huán)槽里， 當駕駛 員推動變速桿時變速桿帶動撥叉軸， 撥叉軸帶動撥叉，撥叉又推動齒輪從而達到 變速，撥叉最容易磨損的地方就是撥叉和齒輪環(huán)槽接觸的部位， 因為齒輪在高速 旋轉(zhuǎn)而撥叉不轉(zhuǎn)，撥叉磨損，或強度不夠，可能導(dǎo)致齒輪掛不到位，而掉檔，或 撥叉斷掉。此次我拿到的任務(wù)就是設(shè)計如圖1

7、所示的汽車撥叉的夾具，目標是銑 撥叉上方的那個長度為16的槽。這個汽車撥叉的生產(chǎn)類型是大量生產(chǎn)，所用材 料為20鋼，有3個技術(shù)要求，非別為：1.氰化層深度為0.5-0.3 2.鍛件的拔 模角要大于7° 3.未注倒角均為1x45°。要制作該汽車撥叉，并使其能夠開始 正式使用需要經(jīng)過 18 道工序，一次分別為： 1. 橫鍛 2. 噴丸 3. 鉆 ①19mmfL至 ①18mm 4. 在①18mmfL的兩端倒角1.5x45 ° 5. 拉①19mmfL至圖紙尺寸 6. 校正叉爪 7. 銑叉爪兩面，保持厚度為 8mm與 19mmfL垂直度0.1mm 8. 銑叉口圓弧 ①82mm倒角，至圖紙

8、要求 9. 銑頂部凸塊至尺寸10mm保持尺寸12mm 10. 銑16mm槽，在槽底轉(zhuǎn)角處形成1x45° 11. 去尖角，毛刺 12. 清洗 13. 檢查 14. 氰化層深度 0.5-0.3mm 15. 鉆M10x1-6H螺紋孔的小徑，鏜120°錐孔，攻M10X1-6H螺紋 16. 除去①19mm孔的毛刺 17. 校正叉爪，保持叉爪平面到螺孔中心為 63mm叉爪兩平面對19mm孔的垂直 度 0.1mm 18. 檢驗 我所要設(shè)計的夾具所涉及的工序為第十步銑 16mm槽，在槽底轉(zhuǎn)角處形成 1x45°。定位夾緊要以 ①19端面為基準，因為這樣比較容易保證各項技術(shù)要求。 在我之

9、后的第十一步是去尖角和毛刺，為的是使前面所進行的步驟的面能夠光 滑，為后面還未進行的步驟進行鋪墊。我的前面一步是銑頂部凸塊至尺寸 10mm， 保持尺寸12mm我覺得如果前面一步采用心軸定位的話，那么我這一步也就采 用心軸定位， 因為，心軸定位可以消除 5個自由度， 用最少的原件可以達到最大 的效果。而且如果第九步和第十步可以用相似的定位方法的話， 在實際的生產(chǎn)過 程中必然會大大的提高效率， 減小工人的工作量， 最大的優(yōu)勢就是可以避免反復(fù) 裝夾中人為的和一些無法避免的誤差 。 3. 設(shè)計方案的討論 就像在前面一節(jié)所闡述的一樣， 為了用最少的原件達到最大的限制效果， 并 且考慮到零件上面 ①

10、19孔在前面的幾步工序中已經(jīng)加工完畢，所以大的定位原 件毫無疑問的選擇了定位心軸配合一個垂直的表面， 這樣一來， 可以一下子消除 5個自由度，使得， x， y， z 軸的移動自由度以及繞 x 軸， z 軸的自由度都很好 的得到了消除。 這樣一來就只剩下一個繞 y 軸移動的自由度了。 在思考消除這個 自由度時，我腦海中有了兩套方案，方案一就是用一個大半圓柱卡住 ① 82 處， 以此來消除繞 y 軸轉(zhuǎn)動的自由度，方案二就是只用一個支撐釘擋在下面的撥叉?zhèn)?面，來消除這個自由度。經(jīng)過自己的考慮和與同學的討論，我的出了如下結(jié)論， 如果用大半圓柱卡住 ①82處，來消除這個自由度，那么會產(chǎn)生過定位的情況，

11、 因為它不僅僅消除了 1個繞y軸轉(zhuǎn)動的自由度，還消除了 x方向和z方向的移動， 并且，如果用這個定位方式的話，雖然夾具體為鑄件，可以一次性鑄造成所需要 的模樣，可是，這樣鑄造出來的夾具體的這塊在經(jīng)過長時間的使用之后， 必定會 受到一定程度的磨損，這樣的話，到時候只有連夾具體一起更換了，成本相對較 大。而方案二則不需要有如此顧慮，方案二不僅僅只消除一個自由度，而且，對 于和撥叉一直接觸的支撐釘，如果損壞的話可以只更換支撐釘，由于支撐釘是標 準件，成本不會很大，因此，方案二相比于方案一優(yōu)勢更大，最后我選擇使用方 案二的方案。 方案為：以 ①19孔的左端為定位面，用固定在夾具體上面的心軸消除零件

12、 的5個自由度：x、y、z三個方向的移動，和繞x、z方向的轉(zhuǎn)動如圖2所示， 支撐釘限制了一個自由度如圖3所示。夾緊方案則是用雙螺母配合開口墊圈和帶 肩六角螺母完成的。夾緊和定位裝置喲工限制了工件的 6個自由度，符合六點定 位原理可是工件達到完全定位。 兩圖分別為該夾具體的左視圖和主視圖， 為了能夠更好的觀察心軸和支撐釘 的位置差別，所以把反映心軸結(jié)構(gòu)較為清楚的左視圖放在圖 2。由圖上可以明顯 的看出心軸的位置和所消除的自由度。 另外，前面提到過，我的夾緊裝置實際上 市雙螺母結(jié)構(gòu)配合開口墊圈和帶肩六角螺母完成的。這個夾緊方案有諸多好處， 例如，雙螺母可以牢牢的把心軸與夾具體鎖住， 使

13、他們的垂直度誤差很小，同時, 右邊的帶肩六角螺母和開口墊圈配合，當要松開工件的時候，只需把帶肩六角螺 母稍稍松開，然后取出開口墊圈，由于帶肩六角螺母的直徑小于工件的孔內(nèi)徑， 因此，當沒有開口墊圈的固定時，可以輕輕松松的就取出工件。然后，加工下一 個工件時，只要把工件裝上心軸，裝上開口墊圈，最后擰緊帶肩六角螺母就可以 繼續(xù)加工這個新工件的16mm勺槽了。 / I I / U \ f I -4— i i 支撐釘：限 制i個自由 4. 夾具結(jié)構(gòu)特點的論述 從整體來看，我設(shè)計的夾具似乎沒有什么特別之處， 但是，其中卻有很多小 小的地方可以給人帶去很多實惠。 夾具結(jié)構(gòu)特點1：在夾

14、具體的設(shè)計上，我秉持了簡約，經(jīng)濟的原則。在與心 軸相連的地方，我采用了一個圓形豎板，這樣，可以盡量大的節(jié)約制作夾具體所 花費的材料，并且，為了保證強度，我又在這塊厚 20mm勺板前面加了一塊加強 筋，這樣就大大提高了這個面的強度。因為這個面是與心軸上面的凸臺緊緊相連 的，所以在這里的這塊加強筋可以說是事半功倍。 （圖4） 夾具結(jié)構(gòu)特點2:采用了快速而有效的壓緊裝置，雙螺母+開口墊圈+帶肩六 角螺母。這個結(jié)構(gòu)的特點毋庸置疑，為了滿足大批量生產(chǎn)的原則，我采用了這套 夾緊方案，它不僅能夠在結(jié)構(gòu)上使心軸，工件，夾具體牢牢的固定住，更能夠在 加工多個工件的時候大大提高效率。 可以說工件越多，這套壓緊裝

15、置的特點就越 能發(fā)揮的淋漓盡致。（圖5） 夾具結(jié)構(gòu)特點3:采用可換支承釘，在很好的約束了 1個自由度的情況下， 又能保證強大的可換性，讓整個夾具體的壽命間接的得以增長， 無形中讓整個系 統(tǒng)的經(jīng)濟度再度提高。采用 B型圓頭支承釘于 ①82的圓相配合，能夠達到所需 標準。（圖5） 特點1原形豎版+加強筋  夾具結(jié)構(gòu)特點4:采用非標準心軸，強度可靠，關(guān)鍵是采用削去整圓的凸臺, 使得工件，凸臺和夾具體能夠很好的共存。（圖6） 5. 夾緊力的估算，定位誤差的計算 由于定位面為 ①19mn端面，所以設(shè)計基準和定位基準重合， 基準不重合誤 差為0。又因為心軸與工件相接觸的地方為固

16、定單邊接觸，所以基準位移誤差為 孔公差與軸公差的和的一半，因為軸的公差為 0.013，孔的公差為0.021，所以 基準位移誤差的值為0.017。因此，定位誤差的值為基準不重合誤差與基準位移 誤差的和，等于0.017。 因為直接影響工件加工精度的夾具公差一般取工件相應(yīng)加工尺寸公差的 1/5~1/2，常用比值為1/3~1/2，并且此次設(shè)計的公差應(yīng)該控制在相應(yīng)加工尺寸 公差的一半，所以0.24/2=0.12大于0.017，因此滿足定位誤差的條件。 6. 夾具的主要技術(shù)條件及優(yōu)缺點分析 1. 定位表面對夾具安裝基面的垂直度和平行度都要小于 0.02 2. 定位表面對找正基面或定位鍵側(cè)面的相對

17、位置度小于 0.02 3. 對刀裝置的工作面對夾具安裝面的平行度要求必須小于 0.03 4. 靠模型面對夾具安裝基面的垂直度小于 0.02 此銑床夾具的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，夾緊力足夠且反行程自鎖，機動時間 與輔助時間重疊，是高效銑床夾具，使用于大批量生產(chǎn)。另外采用鑄件，有足夠 的剛度和穩(wěn)定性，和簡單的結(jié)構(gòu)相輔相成，經(jīng)濟可靠。 此銑床夾具的缺點：由于銑削加工切削用量及切削力較大，又是多刃斷續(xù)切削， 加工時易產(chǎn)生振動，又由于采用的是帶肩六角螺母和開口墊圈的配合， 所以在提 高了換件效率的同時會給夾緊力上帶來一定的缺憾，比起高精度的加工，精度稍 有欠缺。 7. 夾具的主要零件技術(shù)

18、條件的分析 1. 支撐釘： 采用GB/T2226-91的國標；材料為T8;熱處理條件為 HRC5—60。T8是淬 硬型塑料模具用鋼。淬火回火后有較高硬度和耐磨性，但熱硬性低、淬透 性差、易變形、塑性及強度較低。用作需要具有較高硬度和耐磨性的各種 工具，如形狀簡單的模子和沖頭、切削金屬的刀具、打眼工具、木工用的 銑刀、埋頭鉆、斧、鑿、縱向手用鋸、以及鉗工裝配工具、鉚釘沖模等次 要工具。 2. 帶肩六角螺母： 采用GB/T2148-91的國標；螺距為 1.5 ;材料為45鋼，熱處理條件為 HRC35-40細牙螺紋的支承面對螺紋軸線的垂直度按 GB1184-80《形狀和位置公 差》規(guī)定的9級

19、公差。45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ，硬度不高易切削加工， 模具中常用來做模板，梢子，導(dǎo)柱等，但須熱處理。45號鋼淬火后沒有回火之 前，硬度大于HRC55最高可達HRC62為合格。實際應(yīng)用的最高硬度為 HRC55 （高頻淬火 HRC58。45號鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。調(diào)質(zhì)處理 后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別 是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低， 不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)+表面淬火提高零件表面硬度。 45號鋼廣泛用于機械制造， 這種鋼的機械性能很好。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好， 45號鋼 可以淬硬至 HRC42~46所

20、以如果需要表面硬度，又希望發(fā)揮 45#鋼優(yōu)越的 機械性能，常將45#鋼表面淬火（高頻淬火或者直接淬火），這樣就能得到需 要的表面硬度。 3. 開口墊圈： 材料為20鋼或者45鋼;熱處理為20鋼滲碳深度0.8-1.2mm，淬火HRC50-55 45鋼采用淬火HRC35-40銳邊倒鈍，表面發(fā)藍或其他防銹處理。強度比 15號 鋼稍高，很少淬火，無回火脆性。冷變形塑性高、一般供彎曲、壓延、彎 邊和錘拱等加工，電弧焊和接觸焊的焊接性能好，氣焊時厚度小，外形要 求嚴格或形狀復(fù)雜的制件上易發(fā)生裂紋。切削加工性冷拔或正火狀態(tài)較退 火狀態(tài)好、一般用于制造受力不大而韌性要求高的。 4. 六角螺母：

21、采用GB/T6172.1-2000，表面不經(jīng)過處理，鍍鋅鈍化 5. 對刀裝置： 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定夾具和刀具的相對位置。 對刀裝置 的結(jié)構(gòu)形式取決于加工表面的形狀。對刀塊常用銷釘和螺釘緊固在夾具體上，其 位置應(yīng)便于使用塞尺對刀，不妨礙工件裝卸。對刀時，在刀具與對刀塊之間加一 塞尺，避免刀具與對刀塊直接接觸而損壞刀刃或造成對刀塊過早磨損。 塞尺有平 塞尺和圓柱形塞尺兩種，其厚度和直徑為3?5mm制造公差h6。對刀塊和塞尺均 已標準化（設(shè)計時可查閱相關(guān)手冊），使用時，夾具總圖上應(yīng)標明塞尺尺寸及對 刀塊工作表面與定位元件之間的位置。 對刀裝置應(yīng)設(shè)置在便于對刀而且是工件切 入的

22、一端。對刀塊是銑床的特有元件對刀塊是用來確定銑刀相對于夾具定位元件 的位置的。我采用的是直角對刀塊 GB/T2242-91，材料為20鋼，熱處理條件為 滲碳深度0.8-1.2mm，HRC58-64塞尺的厚度為2mm 6. 定位鍵： B為14mn的A型定位鍵，采用GB/T2206-91的國標。材料為45鋼，熱處理 條件為HRC40-45 7. 墊圈 采用平墊圈-C級，為GB/T95-2002國標，機械性能等級為鋼100HV奧氏體 不銹鋼A140,表面處理為不經(jīng)處理，鍍鋅鈍化，奧氏體不銹鋼為不經(jīng)處理 8. 編與夾具非標零件的加工工藝規(guī)程 心軸 加工工 藝過程 工序號 工序名稱

23、 安裝 工序內(nèi)容 機床設(shè)備 1 鍛 鍛造 2 熱處理 正火 回火爐 3 割 鋸小端，保證總長為 125mm 鋸床 4 車 車兩端面至所需長度 CA6140車床 5 車 粗車各外圓（均留余量 2.5-3） CA6140車床 6 車 半精車①18、①19、 ①34三外圓分別至 ①20、①21、①36 CA6140車床 7 熱處理 調(diào)質(zhì)硬度230-250HBS 8 車 半精車各外圓及15° 錐度，留磨量0.5-0.6 , 螺紋外徑留磨量 0.2-0.6 CA6140車床 9 熱處

24、理 按圖中①18、①19各 部位調(diào)質(zhì)高頻淬火硬 度 54HRC 10 磨 半精磨各外圓（留磨量 0.12-0.15 ）、15° 錐面 （留磨量0.2-0.3 ）、螺 紋外圓 M1432矽卜圓磨床 11 銑 銑①34上的平臺，至 圓底距離為27.9mm X50 12 車 精車M16 M6螺紋 CA6140 13 磨 精磨各外圓①34上平 臺，15。錐面 M1432外卜圓磨床 14 檢驗 9. 心得體會 這次課程設(shè)計給我們提供了一個應(yīng)用自己所學知識的機會， 從到圖書館查找 資料，到對夾具結(jié)構(gòu)分析與計算和運用

25、 CAD畫出夾具零件圖到最后夾具總圖加上 夾具體和心軸的完成。 都對我所學的知識進行了檢驗。 可以說這次的課程設(shè)計有 苦也有甜，熬夜是痛苦的，被老師肯定的時候，痛苦卻煙消云散。 設(shè)計思路舉足輕重， 只要設(shè)計思路準確， 那就可以避免走很多的彎路， 因此， 我們應(yīng)該在設(shè)計前做好充分的準備， 認真查找資料， 打下扎實的基礎(chǔ)， 這樣才能 保質(zhì)保量的完成任務(wù)。 整個過程是一個考驗人的過程， 不能有絲毫的馬虎， 急躁， 要一步一個腳印踏踏實實的完成所要完成的任務(wù)。 盡管拿到的題目并不難， 但在 設(shè)計過程中也不免鬧出一些笑話， 但是在老師的提醒， 對參考資料的琢磨的過程 中，那些錯誤都得到了很好的更正。

26、 總而言之， 通過這次的設(shè)計夾具， 我受益匪淺。 摸索如何能成功的畫出夾具 零件的過程中， 培養(yǎng)了我的思維， 和綜合考量能力， 更是增強了我的實際操作能 力。這個短短的過程，讓我在體會設(shè)計的艱辛的同時也讓我感到了成功的喜悅。 在這次夾具設(shè)計中我收獲頗豐 10. 主要參考資料 1. 金屬切削機床夾具設(shè)計手冊（上海柴油機長工藝設(shè)備研究所編） 2. 機床夾具設(shè)計圖冊（孟憲棟、劉彤安主編） 3. 機床夾具零件及部件（國家標準） 4. 機床夾具設(shè)計手冊（東北重型機械學院編） 5. 機械零件設(shè)計手冊（東北工學院第二版）上冊、中冊 6. 機械制造工藝裝備使用手冊（李慶壽主編） 7. 典型零件機械加工工藝（馮冠大主編） 8. 《機床夾具設(shè)計》課程設(shè)計參考資料（馮鶴敏編） 9. 機械設(shè)計課程設(shè)計（浙江大學出版社 第三版）