拨叉脚内侧夹具设计说明书.docx
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拨叉脚内侧夹具设计说明书
课程设计说明书
设计题目：
副变速拨叉工艺流程及铣拨叉叉脚内侧
夹具设计说明书
学院：
机械电气工程学院班级：
学号：
姓名：
指导老师:
CA6140车床副变速拨叉机械加工工艺规程
一.设计的目的
机械制造工艺学课程设计，是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习所获得的感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前学过的全部课程，并且独立完成一项工程基本训练。
同时，也为以后搞好毕业设计打下了良好基础。
通过课程设计达到以下目的：
1，能熟练地运用机械制造技术基础的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制定工艺规程等问题方法，培养自我学习能力和解决问题能力。
2,通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。
通过学生亲手设计夹具的训练，提高结构能力设计。
3,课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册，查询相关资料等，增强解决实际工程问题的独立能力。
二、零件的工艺分析及生产类型的确定
1确定毛坯种类：
零件材料为KTH350-10,考虑到零件在加工过程中所受冲击力不大，并且为中批量生产，所以，选择金属型铸造毛坯。
查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-1。
选用铸件尺寸公差等级为CT1Q保证的尺寸公差在1-4mm。
2毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定
（1）查p119表5-1选择金属型铸造毛坯选用铸件尺寸公差等级为CT10
（2）求铸铁尺寸公差查表5-3铸铁尺寸63-100mm取3.2
（3）求机械加工余量等级查表5-5E-G取G级
（4）求RMA（要求的机械加工余量）查表5-4RMA为1.4
（5）求毛坯基本尺寸R二F+2RMA+CT/2
=70+2.8+3.2/2=74.4
项目
*24端面
两叉头同侧
两叉头内侧
14H13槽
公差等级CT
10
10
10
10
加工面基本尺寸
70
6
40
14
铸件尺寸公差
3.2
3.2
3.2
3.2
机械加工余量等
级
G
G
G
G
RMA
1.4
1.4
1.4
1.4
毛坯基本尺寸
74.4
10.4
34
9.6
1L4HW底"丸许fflDh酬的因几£材科tHH350-1K
制图
王««林
2歸蛊集5
11莊请桶又毛坯牟件宮削
111
机制妙2班
毛坯零件合图
二、工艺规程设计
（一）选择定位基准：
1、粗基准选择：
以零件24左的端面为主要粗基准，以零件24的外圆为辅助粗基准。
2、精基准选择：
根据精基准的选择原则“基准统一原则”以及考虑到工件的装夹与加工方便，选用加工后的24右端面为主要精基准，以零件24的外圆
为辅助精基准。
（二）制定工艺路线
考虑到零件的几何形状，尺寸精度以及位置精度等技术要求，以及加工时的经济性，尽量使工序能够集中起来。
选择零件的加工方法及工艺路线如下：
方案一：
工序1:
铸件回火
工序2:
粗铣24右端面粗铣两叉头右侧，以24左端面为粗基准，采用立式铣床加专用夹具。
工序3:
粗铣，半精铣24左端面，以及粗铣两叉头左侧，以24右端面为定位基准，采用立式铣床及专用夹具。
工序4：
钻，铰14孔，以24右端面以及24外圆为基准，采用立式钻床以及专用夹具。
工序5:
粗铣两叉头内侧，以14孔中心为定位基准，采用卧式铣床及专用夹具。
工序6：
粗铣槽，以24孔表面为定位基面，采用卧式铣床及专用夹具。
工序7：
钻8.7孔，以24孔表面为定位基面，采用立式钻床及专用夹具。
工序8：
去毛刺。
工序9：
热处理。
工序10：
终检。
方案二：
工序1：
铣削T4右端面，以24左端面为粗基准，采用X51型立式铣床、
YG8硬质合金端铣刀以及专用夹具;
工序2：
钻、扩、铰、及精铰14孔，以24右端面以及24外圆为基准，采用Z525型立式钻床、锥柄麻花钻、锥柄扩孔钻、锥柄机用铰刀以及专用夹具；
工序3:
铣削24左端面，以24右端面为定位基准，采用X51型立式铣床、端铣刀及专用夹具；
工序4:
粗铣大叉头外表面，以24右端面为定位基准，采用X51型立式铣床、镶齿套式面铣刀及专用夹具；
工序5:
精铣大叉头外表面，以24右端面为定位基准，采用X51型立式铣床、三面刃铣刀及专用夹具；
工序6：
铣两叉头内侧，以14孔中心为定位基准，采用X61W型卧式铣床、细齿锯片铣刀及专用夹具；
工序7：
铣14H13的槽，以14孔中心为定位基准，采用X62型卧式铣床、直齿三面刃铣刀及专用夹具；
工序8钻87mm孔，以14孔中心为定位基准，采用Z32K型摇臂钻床、直柄麻花钻及专用夹具；
工序9：
铣大叉头右端外端面，以14孔中心为定位基准，采用X61W型卧式铣床、细齿圆柱形铣刀及专用夹具；
工序10：
去毛刺；
工序11：
终检。
制定工艺路线使尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
还应当考虑加工时的经济性，尽量使工序能够集中起来提高生产率。
比较方案一和方案二方案一更合理一些因此选择方案一。
（三）加工余量，工序尺寸及公差的确定
各个工序加工余量，精度等级
工
序
加工表面
加工内
容
加工余
量（mm
精度等
级（CD
工序尺
寸（mm
表面粗
糙度
工序余
量（mm
1
*24右端面
粗铣
2.2
12
72.2
25
0
两叉头右侧
粗铣
1.2
12
9.2
1
半精铣
1
11
8.2
6.3
0
2
*24左端面
粗铣
2.2
12
70
25
0
两叉头左侧
粗铣
1.2
12
7
1
半精铣
1
11
6
6.3
0
3
$14孔
钻
13
12
13
1
铰
1
9
14
3.2
0
4
两叉头内侧
粗铣
6
12
40
12.5
0
5
槽
粗铣
4.4
10
14
12.5
0
6
*8.7孔
钻
8.7
12
8.7
25
0
（四）确定切屑用量及时间定额
一：
铣24端面以及两叉头左侧：
加工条件：
被加工材料KTH350-10其最小
抗拉强度为330MPa最低延伸率为10的黑心可锻铸铁。
零件大小为x=70mm
y=85mm加工要求：
粗铣*24右端面，加工余量为2.2mm
1,刀具选择：
选择硬质合金端铣刀YG8铣刀直径40mm背吃刀量a^4，
a^<60，齿数12
2,切屑深度：
因为加工余量较小，一次走刀即可完成
3,选用铣床：
查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-71（P150）选用X51立式铣床，同时查得主轴转速：
lOOr.min‘电动机功率：
4.5kw
4,确定切屑速度和工作台每分钟进给量fMz。
查《机械制造技术基础课程设
cv=548,kv=1,T=120min,m=0.33,ap
y=0.1赳=2,%二0.22vc=74.8m/minfz>0.18qv=0.22pv=0
5，工时定额的确定
查《机械制造技术基础课程设计指南》（p37）完成零件加工的一个工序的时间定额公式：
Td二TjTfTbTxTz/N其中Td-单件时间定额；Tj-基本时间；Tf-辅助时间；Tb-布置工作时间；Tx-休息及生理需要时间；Tz-准备与终结时间；N-一批零件的数量。
基本时间：
Tj」“l2i；h=』ae（d二ae）收花=3计算可得Tj=0.4min.
fMz
辅助时间：
Tf=0.2Tj=0.08min.
布置工作时间：
Tb=0.05*0.48=0.024min.
休息及生理需要时间Tz=0.03*0.480.02min
准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。
工时定额T=0.53min
二.加工14孔，加工条件：
被加工材料KTH350-10其最小抗拉强度为330MPa最低延伸率为10的黑心可锻铸铁，孔直径为14mm钻孔至13mm铰至14mm
1,选择刀具：
钻孔时，高速钢，钻头直径13mm钻头直径13mm铰孔时，
YG8钻头直径为14mm进给量f<0.3mm/r，切削速度乂=C叭k查《机Tmapfyv
械制造技术基础课程设计指导》表2-13
Kv=0.75Cv=14.1Zv=0.25Xv=0Yv=0.55m=0.125ap=7
算得vc=18.6m/min扩孔时，高速钢，钻头直径13mn，
2,选用钻床：
查《机械制造技术基础课程设计指导》表5-64，选用立式钻床
Z525。
主轴最大行程175mm主轴转速97r/min，主轴最大转矩245.25N，功率2.8kw。
3，时间定额的确定
完成零件加工的一个工序的时间定额公式：
Td二TjTfTbTxTz/N其中Td-单件时间定额；Tj-基本时间；Tf-辅助时间；Tb-布置工作时间；Tx-休息及生理需要时间；Tz-准备与终结时间；N-一批零件的数量。
钻孔的基本时间：
「=丄=—l1—；h二Dcotkr•2；12=3；计算可得：
Tj=3.8min
jfnfn2
辅助时间：
Tf=0.2Tj=0.76min.
布置工作时间：
Tb=0.05*3.8=0.19min.
休息及生理需要时间Tz=0.03*3.80.11min
准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。
工时定额Td二TjTfTbTxTz/N=4.86min
铰孔的基本时间：
：
Tj二丄」hl2；hd1cotkr2;l^3;计算可得：
jfnfn2
Tj=4.9min
辅助时间：
Tf=0.2Tj=0.98min.布置工作时间：
Tb=0.05*4.9=0.25min.
休息及生理需要时间Tz=0.03*4.90.15min
准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。
工时定额Td二TjTfTbTxTz/N=6.28min
加工14孔所用的额定工时为：
T=11.07min
三.加工8.7孔，加工条件：
被加工材料KTH350-10其最小抗拉强度为330MPa最低延伸率为10的黑心可锻铸铁，孔直径为8.7mm钻孔至8.7mm
1,选择刀具：
钻孔时，高速钢，钻头直径8.7mm进给量fM.3mm/r，切削
速度Vccvdx^_kv查《机械制造技术基础课程设计指导》表2-13算得
Tmapfyv
Vc=12.1m/min选用钻床：
查《机械制造技术基础课程设计指导》表5-64,
选用立式钻床Z525。
主轴最大行程175mm主轴转速97r/min,主轴最大转矩245.25N,功率2.8kw。
3,时间定额的确定
完成零件加工的一个工序的时间定额公式：
Td二TjTfTbTxTz/N其中Td-单件时间定额；Tj-基本时间；Tf-辅助时间；Tb-布置工作时间；Tx-休息及生理需要时间；Tz-准备与终结时间；N-一批零件的数量。
钻孔的基本时间：
「=丄=一l1一；h二Dcotkr•2；12=3；计算可得：
Tj=2.3min
jfnfn2
辅助时间：
Tf=0.2Tj=0.46min.
布置工作时间：
Tb=0.05*2.3=0.12min.
休息及生理需要时间Tz=0.03*2.3=0.07min
准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。
工时定额Td二TjTfTbTxTz/N=2.95min
加工14孔所用的额定工时为：
T=2.95min
四：
铣拨叉叉脚内侧：
加工要求：
粗铣拨叉叉脚内侧平面，加工余量为3mm
选机床：
查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-74，选用X61型卧式铣床。
机床功率为7.5kw。
每齿进给量为0.06-0.1mm/z。
取f=0.08mm/z。
确定
切屑速度和工作台每分钟进给量fMz。
查《机械制造技术基础课程设计指南》
Cv=48.qv=0.25,xv=0.1,yv=0.2,uV=0.3pV=0.1,m=0.2,T=120min,ap=16mm,fz=0.8mm/z,ae=14mm,z=20,d=125mmkv=1.0
计算得v=25.4m/min
根据X62型卧式铣床工作台进给表（5-75），选择n=60r/min=1r/s，则实际的切削速度v=0.36m/s，工作台每分钟进给量为:
fMz=0.08*20*60=96mm/min
根据X61型卧式铣床工作台进给表（5-76），选择fMz=75mm/min。
工时定额的确定
查《机械制造技术基础课程设计指南》（p37）完成零件加工的一个工序
的时间定额公式：
Td=TjTfTbTxTz/N其中Td-单件时间定额；Tj-基本时间；Tf-辅助时间；Tb-布置工作时间；Tx-休息及生理需要时间；Tz-准备与终结时间；N-一批零件的数量。
基本时间：
Tj」丄St二.,ae（d二a。
）很出=3计算可得Tj=0.5min.fMz
辅助时间：
Tf=0.2t=0.1min.
布置工作时间：
Tb=0.05*0.48=0.024min.
休息及生理需要时间Tz=0.03*0.480.02min
准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。
工时定额T=0.644min
五，铣槽
1,加工情况：
铣槽宽：
14mm槽长度：
19mm槽深度16mm被加工材料KTH350-10其最小抗拉强度为350MPa最低延伸率为10的黑心可锻铸铁。
2,选用刀具：
高速钢三面刃铣刀。
铣刀直径为125mm宽度14mm齿数20
3,选机床：
查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-74，选用X62型卧式
铣床。
机床功率为7.5kw。
每齿进给量为0.06-0.1mm/z。
取f=0.08mm/z。
确
定切屑速度和工作台每分钟进给量fMz。
查《机械制造技术基础课程设计指南》
Cv二48.qv二0.25,xv二0.1,yv=0.2,uv二0.3pv=0.1,m=0.2,T=120min,ap=16mm,fz=0.8mm/z,ae=14mm,z=20,d=125mmkv=1.0
计算得v=25.4m/min
根据X62型卧式铣床工作台进给表（5-75），选择n=60r/min=1r/s，则实际的切削速度v=0.36m/s，工作台每分钟进给量为:
fMz=0.08*20*60=96mm/min
根据X62型卧式铣床工作台进给表（5-76）,选择fMz=75mm/min。
则实际的每
齿进给量为fz750.063mm/z
20*60
5,工时定额的确定
完成零件加工的一个工序的时间定额公式：
Td=TjTfTbTxTz/N其中Td-单件时间定额；Tj-基本时间；Tf-辅助时间；Tb-布置工作时间；Tx-休息及生理需要时间；Tz-准备与终结时间；N-一批零件的数量。
基本时间：
Tj二一^1一i；h=.ae（d-ae）•2;|2=3计算可得Tj=0.8min=42s.
fMz
辅助时间：
Tf=0.2Tj=0.16min.
布置工作时间：
Tb=0.05*0.8=0.04min.
休息及生理需要时间Tz=0.03*0.80.024min
准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。
工时定额T=1.02min=62s
夹具设计
该夹具是在工序4用卧式铣床粗铣拨叉叉口内侧面。
工件以已加工的孔及其端面定位，限制五个自由度，以叉杆幅板右侧面限制一个自由度，实现完全定位。
夹具用螺母4夹紧工件，用自为夹紧机构完成辅助定位与夹紧，以承受切削时产生的切削力。
安装工件时，先将压板6转开，把工件从夹具前方放入夹具，并使各定位表面靠紧各自的定位元件。
然后拧紧夹紧螺母4,再将压板6转到夹紧位置并拧紧夹紧螺母5,即可进行加工。
1.切削力及夹紧力的计算
水平分力：
Fh=1.1F=71.64（N）,垂直分力:
FV=0.3F=19.54（N）
40
0.86
1=65.13（N）
在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。
安全系数K二KK2K3K4
刀具：
细齿锯片铣刀，①40mmZ=40,
其中：
cF=30,ap=2mm,xF=1.0,fz=0.08mm/z,yF=0.72,kF=1,
ae=5mm,uf=0.86,d0=40mm,qF=0.86,wF=0,z=40,
切削力F=Cf
XfyFUf
apfzaez
d；qFnWF
kFc
所以F=
0.720.86
3020.08540
其中：
k1为基本安全系数1.5；k2为加工性质系数1.1；
ka为刀具顿化系数1.1；k4为断续切削系数1.1。
所以F=KFh=1.5X1.1X1.1X1.1X71.64=143.03（N）
为克服水平切削力，实际夹紧力N为N（ff1+f2
其中f1及f2为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f1=f2二0.25，则
N^14303=286.06（N）o
0.5
2.定位误差分析
（1）定位元件尺寸及公差的确定。
夹具的主要定位元件为一水平放置的
定位销，查《机床夹具设计手册》可得，该定位销尺寸及上下偏差为①14Z3
（2）定位误差计算。
△定位二二d=（-0.0160.023）0.043=0.025mm从零
22
件图可知，①14孔的轴线的直线度误差为①0.025mm所以上述定位误差可以允许。
IOi6
A-A
K术整弱
LCH对Bj®的在更度營遵
Q.Q25u
2.1弘難的对CU的干祎戊益旌Q.D2S»*.
所设计的夹具装配图如图所示:
T
4*
2
5
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基傥■
1
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1
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E思曲内祈CM电贞R
（1）定位方案工件以已加工的孔轴及其端面定位，用定位销3进行定位，其限制了零件的两个转动自由度和两个移动自由度。
由孔的一个端面以一个
垫块限制了其一个移动自由度，由叉杆幅板右侧面与夹紧装置6,和7限制了
其1个自由度，通过以上定位装置来限制了其6个自由度，实现完全定位。
（2）夹紧机构根据生产要求，通过手动夹紧就可以满足要求，采用螺旋夹紧机构对工件进行夹紧。
（3）对刀装置采用圆形对刀块（JB/T8031.3-1999）及平面塞尺
（JB/T8032.1-1999）对刀。
对刀块2可以沿着导向槽移动或更换，自位夹紧机
构可以在夹具体1上作左右调整。
时间飞逝，为期三周的课程设计已经接近尾声。
如今，回首这三周的设计过程，我感触良多。
在老师和同学的帮助下，我从中学到了以前在课堂和书本上学不到的东西，受益匪浅。
在这次设计过程中，我真正地认识到自己的不足之处，以前上课没有学到和自己平时忽略的知识，在这次设计当中也涉及到了。
通过自己不断地查漏补缺，使得自己的知识结构进一步合理、知识体系进一步完善。
这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，巩固了所学知识。
本次课程设计让理论与实践更加接近，加深了我们对理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
本次课程设计主要经历了两个阶段：
第一阶段是机械加工工艺规程设计,第二阶段是专用夹具设计。
第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
在这次设计中，还有一个重点的就是关于专用夹具的设计。
在开始的设计过程中，存在这样或那样的问题。
但在老师的细心指导下，查阅各种关于专用夹具的设计资料，我根据步骤一步一步的设计，画图。
老师仔细分析我们的图纸后提出了多点意见，几经修改终于完成。
其次，我了解到作为一个设计人员，在设计的过程中一点都不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不能凭空捏造。
而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准执行，查阅
大量资料。
设计一个零件，需要花费一定的时间，有时甚至是很长的时间
通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编
制、专用夹具设计的方法和步骤等。
学会了查相关手册、选择使用工艺装备
等等0
总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题
等方面得到了一次较好的训练。
提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
这次设计使我认识到，学习都必
须做到认真、谨慎，注重将理论和实践相结合。
用实践检验自己所学的知识，真正地让知识在实践中升值创造出更大的价值。
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