荆楚理工学院车床拨叉零件的专用夹具设计

荆楚理工学院
课程设计成果
学院：机械工程学院班级：机制2班
学生姓名：学号：2011403010207
设计地点（单位）：A1303
设计题目：车床拨叉零件的专用夹具设计
完成日期：2014 年 5 月21 日
指导教师评语：
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成绩（五级记分制）：
教师签名：
荆楚理工学院课程设计任务书
设计题目：车床拨叉零件的专用夹具设计
教研室主任：指导教师：姜全新
2014年 5月 5日
目录
一. 零件分析
（一）零件作用
（二）零件的工艺分析
二、确定毛坯
（一）确定毛坯类型
（二）确定毛坯尺寸
三、工艺规程设计
（一）定位基准的选择（二）制定工艺路线
四、夹具设计
（一）问题的提出
（二）确定夹具的结构方案
（三）切削力及夹紧力计算
（四）定位误差分析
一. 零件分析
（一）零件作用
题目所给的零件是某车床的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。

零件的φ14孔与操纵机构相连，φ40半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。

通过上方的力拨动下方的齿轮变速。

两件零件铸为一体，加工时分开。

（二）零件的工艺分析
零件的材料为ZG45，该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。

该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。

为实现换档、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。

叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为48～58HRC；为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔14的垂直度要求为 0.05mm，其自身的平面度为 0.08mm。

由此可见，该零件的工艺性较好。

该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面和叉轴孔φ14，在设计工艺规程时应重点予以保证。

二、确定毛坯
（一）确定毛坯类型
由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。

该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。

毛坯的拔模斜度为5°。

（二）确定毛坯尺寸
查《加工余量等级和数值》表
注：毛坯尺寸,其余未标尺寸与设计尺寸相同
毛坯图
三、工艺规程设计
（一）定位基准的选择：
粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。

现以零件的底面为主要的定位粗基准。

根据这个基准选择原则。

应选择φ25的外轮廓以及下端面为粗基准，利用一个固定长v形块和滑动短v形块,以及下端面限制6个自由度，达到完全定位。

精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以φ40的孔以及端面作为定位精基准。

（二）制定工艺路线
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1.表面加工方法的确定
依据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定该表面加工工序加工方法，然后再考虑各粗、精加工阶段的加工方法。

决定各表面加工方法时还应对照每种加工方法所能达到的经济加工精度，先主要表面，后次要表面。

根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表确
定加工件各表面的加工方案，如表7所示。

表7 拨叉零件各表面加工方案
2.加工阶段的划分
粗加工拨叉脚两端面和热处理后，应安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，可以将工序定为：
四、夹具设计
（一）、问题的提出
本夹具主要用来车Φ40孔，该孔与其他面没有任何关系。

在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺
寸为自由公差，精度不是主要问题。

（二）确定夹具的结构方案
(1)确定定位方案，设计定位装置
根据工序简图规定的定位基准，从基准的重合原则和定位的稳定性、可靠性出发，选择拨叉脚两端面为主要定位基准面。

因为是粗加工，利用一个固定长v形块和滑动短v形块,以及下端面限制6个自由度，达到完全定位。

(2) 确定夹紧机构
采用双头螺柱与螺母配合夹紧
(3) 确定导向装置
采用固定长v形块，有定心功能
(三)切削力及夹紧力计算
1 切削力的计算
Fc=2493apf0.25Kp
Fb=2383Kp
Ff=3326ap Kp
Vc=100r/min f=0.3min/r ap=1.5mm 对于车内孔Kp=1，将数值代入上式得，
Fc=1793N Fb=1511N Ff=2193N
F= =3354N
因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。

安全系数 K=4321K K K K
其中：1K 为基本安全系数1.5
2K 为加工性质系数1.1
3K 为刀具钝化系数1.1
4K 为断续切削系数1.1
所以 N KF F 7.1775==′
2、夹紧力的计算
选用夹紧螺钉夹紧机 由
其中f 为夹紧面上的摩擦系数，取
N=F/（f1+f2）=6708N
夹紧螺钉： 公称直径d=15mm ，材料ZG45钢 性能级数为6.8级
MPa B 1006σ×= MPa B s 48010
σ8σ=×= 螺钉疲劳极限：MPa B 19260032.0σ32.0σ1=×==
极限应力幅：MPa k k k m a 76.51σεσ1σμlim ==
许用应力幅：[][]MPa S a
a a 3.17σσlim
== 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 [][]s s στ=
[s]=3.5~4 取[s]=4
得 []
MPa 120τ= []τ≤8.2π242=×c
H d F 满足要求
[]
σ≤15π43.12MPa d N c =×× 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，
(四)、定位误差分析
利用一个固定长v 形块和滑动短v 形块定位，工件始终靠近块的一面。

但是，由于此道工序后还有精加工，因此本道工序要求不高，故应当能满足定位要求。

该夹具定位误差主要来自于固定长v 形块与毛坯件的配合误差。

定位误差
Td===0.25mm
总结
两周的课程设计结束了，课程设计之前，我充分分析了车床拔叉零件图。

通过分析零件的材料，加工要求，设计出初步加工工序，并对其加工工序进行分析，证明此加工过程的可行性。

这样，才确定了加工工艺过程。

设计开始后，认真分析每一道加工工序，查找资料，查找出加工余量，切削速度，主轴转速，切削速度，进给量，切削深度，选择加工余量，加工设备，加工所使用的刀具，检验设备。

通过以上的数据的确定，就可以确定出零件毛坯的尺寸。

最后，设计出加工所需的夹具，其中包括夹紧力、切削力的计算，及夹具体的设计过程。

这段时间里，在课程设计过程中,我们碰到了种种困难。

现在终于
完成，极大的鼓舞了我们，锻炼了我们。

通过这次机械装备课程设计，使我学到了很多东西。

我知道了怎么设计一个简单零件的加工工艺，及其特定工序的组合夹具设计。

这些对我以后的学习和工作将会有很大的帮助。

参考文献
[1]陈立德.机械制造装备设计.北京：高等教育出版社，2006
[2]艾兴，肖诗纲. 切削用量简明手册机械工业出版社 1994
[3]马贤智.机械加工余量与公差手册. 北京：中国标准出版社，1994.
[4]陈立德.机械设计基础课程设计.北京：高等教育出版社，2006。