拨叉夹具设计说明书

目 录

青海大学机械系课程设计任务书 ............................. 2 1.加工零件的介绍 ......................................... 5 1.1被加工零件 ........................................ 5 1.2加工零件的介绍 ..................................... 5 2.定位方案的选择 ......................................... 6 2.1工艺过程分析....................................... 6 2.2确定夹具类型....................................... 7 2.3拟定定位方案和选择定位元件 ......................... 7 2.3.1拟定定位方案 .................................. 7 2.3.2选择定位元件 .................................. 7 2.3.3定位误差的计算 ................................ 8 3.夹紧方案的选择 ......................................... 9 3.1确定夹紧方案....................................... 9 3.2夹紧力的估算....................................... 9 4.夹具的结构设计 ........................................ 12 5.夹具的使用说明 ........................................ 12 6.设计小结 .............................................. 13 参考文献 ................................................ 14

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青海大学机械系课程设计

任 务 书

课程名称：机械制造装备设计 设计题目：拨叉零件夹具设计

——在铣床上铣削长端反端面卡具 教研室：机制教研室 指导教师：郭崇善 指导班级：机制2007 指导人数：35

设计时间：2010年7月5日

—2010年7月16日

青海大学机械系 印

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青海大学机械系机制2007级 《机械制造装备设计》课程设计任务书

1．课程设计题目：拨叉零件夹具设计 2．指导教师：郭崇善 3．课程设计目的：

（1）培养学生对所学知识进行综合、比较、归纳、运用的能力。 （2）培养学生查阅和搜集资料、独立思考、独立工作的能力。 （3）通过对拨叉零件夹具设计，使学生将书本的理论知识与生产实

际相结合。培养学生解决实际工程问题的能力。 （4）掌握编制技术文件的方法与步骤。 4．给定条件和基本数据 4.1给定条件：

（1）详见拨叉1、拨叉2零件图。

（2）拨叉零件材料QT40-17,毛坯为精铸件，生产批量为2000件／年

4.2基本数据：详见拨叉1、拨叉2零件图。 5．具体设计要求 拨叉1工艺过程为：

（1）在铣床上铣削Φ24H7孔长端端面 （2）在铣床上铣削Φ24H7孔短端端面 （3）在钻床上钻削Φ24H7孔 （4）在铣床上铣削小台阶面 （5）在铣床上铣削大台阶面 （6）在铣床上铣削R25弧形面 （7）在铣床上铣削R25弧形端面

（8）在钻床上钻削M8-6H螺纹底孔并攻螺纹 拨叉2工艺过程为：

（1）在铣床上铣削长端端面 （2）在铣床上铣削长端反端面 （3）在铣床上铣削短端端面 （4）在钻床上钻削Φ10H7孔

（5）在钻床上钻削Φ12H8、Φ25H8

针对以上工序，以2～3人为一小组，学生应该翻阅和查找相关

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设计手册和资料,确定夹具设计方案,，每人设计一套完整的夹具工作图。

6．学生分工

第一组课题：拨叉1在铣床上铣削Φ24H7孔长端端面夹具 第二组课题：拨叉1在铣床上铣削Φ24H7孔短端端面夹具 第三组课题：拨叉1在钻床上钻削Φ24H7孔夹具 第四组课题: 拨叉1在铣床上铣削小台阶面夹具 第五组课题: 拨叉1在铣床上铣削大台阶面夹具 第六组课题: 拨叉1在铣床上铣削R25弧形面夹具 第七组课题: 拨叉1在铣床上铣削R25弧形端面夹具

第八组课题: 拨叉1在钻床上钻削M8-6H螺纹底孔并攻螺纹夹具 第九组课题：拨叉2在铣床上铣削长端端面夹具 第十组课题：拨叉2在铣床上铣削长端反端面夹具 第十一组课题：拨叉2在铣床上铣削短端端面夹具 第十二组课题: 拨叉2在钻床上钻削Φ10H8孔夹具

第十三组课题: 拨叉2在钻床上钻削Φ12H7、Φ25H7孔夹具 7．完成期限

2周，2010年7月5日--7月16日

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1.加工零件的介绍

1.1被加工零件（拨叉2）零件图，如图1所示：

图1

1.2加工零件的介绍：

拨叉零件是机床变速箱里用于拨动齿轮的零件，要求对齿轮拨位准确，因此有一定的加工精度要求。又由于拨叉零件的形状不是很规范，因此在机床上使用通用夹具难于加工，故需设计专用夹具。拨叉类零件主要加工平面和孔。

该拨叉零件材料QT40-17,毛坯为精铸件，生产批量为2000件／年。

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2.1工艺过程分析：

2.定位方案的选择

拨叉2零件的加工工艺过程为： （1）在铣床上铣削长端端面 （2）在铣床上铣削长端反端面 （3）在铣床上铣削短端端面 （4）在钻床上钻削Φ10H7孔 （5）在钻床上钻削Φ12H8、Φ25H8孔

本次设计的夹具——铣削长端反端面夹具，属铣床夹具。长端反端面铣削夹具用于第二道工序，即铣削长端反端面，如图2所示：

图2

经分析可知，在本工序之前已加工好的表面为长端端面。

??0A2，本工序需要保证的尺寸为A1?28?0.3mm，加工之前的尺寸为??0加工余量为?A。实际上除了保证A1?28?0.3mm外，还隐含应保证长端

端面与反端面的平行度要求，只不过该平行度要求控制在A1尺寸范围

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内。

本工序使用普通立式铣床铣削，刀具为盘状铣刀。 2.2确定夹具类型：

本工序为铣削长端反端面，除了保证尺寸公差外，为便于后续工序的加工，还应保证与底面即长端端面的平行度误差。因此采用普通铣床夹具即可。

2.3拟定定位方案和选择定位元件： 2.3.1拟定定位方案：

以右图所示坐标系为例，为铣削长端反端面，在图2中，应限制工件的三个自由度，分别是Z轴方向的线性自由度和绕X、Y轴的旋转自由度，工件其余的自由度可限制，也

可不限制，但在限制时，形成过定位，要考虑这个过定位是否影响加工或装卡。考虑到前一个工序已加工完成，并保证他们的精度要求，选择以长端端面为第一基准面，即可限制工件的三个自由度。但是该定位基准面在X方向太小，定位不太稳定，所以再选择工件的侧面为定位基准，限制工件的三个自由度。实际限制了工件的五个自由度，即：X、Y、Z三个方向的线性自由度和绕X、Y的旋转自由度。 2.3.2选择定位元件：

以底面为第一定位基准面，在底面放置两个固定支撑钉来限制工Z轴方向的移动自由度以及绕X轴的旋转自由度；侧面为第二定位基准面，由于要限制工件绕Y轴的旋转自由度，并且考虑到工件为圆柱

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型，选择一个V型块为定位元件，实际限制5个自由度即X、Y、Z轴方向的线性自由度和绕X，Y轴的旋转自由度；考虑到侧面还需加夹紧装置，将V型块改成活动的，由活动V型块的特性，相当于释放了Y轴方向的线性自由度；这样实际限制了工件X，Z轴方向的移动自由度、绕X，Y轴的转动自由度；定位方案能够保证加工尺寸精度和上下端面的平行度要求。

同样的方法，在长端小头部分也加一个V型块，这样有两个V型块分别在工件的两端，可以限制工件绕Z轴的旋转自由度，以利于减少工件在加工过程中的窜动，也有利于减小夹紧力。 2.3.3定位误差的计算：

本工序的定位误差主要以两支撑钉的定位误差为主，V型块主要起辅助作用，具体分析过程如下：

（1）基准不重合误差为0； （2）两支撑钉引起的误差：

两支撑钉可以认为是一个平面，所以两支撑钉引起的误差就是平面产生的位移误差，该误差由加工平面时的精度决定，一般很小，可以忽略不计，所以总误差也很小，定位误差显然在工件允许误差的范围内，所以加工精度足以保证。

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3.夹紧方案的选择

3.1确定夹紧方案（如图3所示）：

图3

在上图中，丝杠左端为左旋，右端为右旋，通过转动丝杠，可以使丝杠上的两个滑块产生相对运动，从而滑块上的斜面对压紧杠杆施加作用力，使工件达到夹紧的作用。当丝杠反向转动时可以将工件松开。

3.2夹紧力的估算：

通常，由于切削力本身是估算的，工件与支承件间的摩擦因数也是近似的，因此夹紧力也是粗略估算的。在计算夹紧力时，将夹具和工件看作一个刚性系统，以切削力的作用点，方向和大小处于最不利于夹紧时的状况为工件受力状况，根据切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动速度较大时应考虑惯性力），以及夹紧机构具体尺寸，

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列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需夹紧力。

安全系数一般可取S?2?3，或按下式计算：

S?S1S2S3S4

式中

S1— 一般安全系数，考虑工件材料性质及余量不均匀等引起切

削力

变化，S1?1.5?2；

S2— 加工性质系数，粗加工S2=1.2，精加工 S2?1； S3— 刀具钝化系数，S3?1.1?1.3；

S4— 断续切削系数，继续切削时S4?1.2，连续切削时S4?1。

工件与支承元件之间的摩擦因数，以及工件与夹紧元件间的摩擦因数，可由支承表面特点决定。该夹具支承表面为光滑表面，摩擦因数?取0.15～ 0.25。

该夹具设计时依次取S1?2、S2?1、S3?1.2、S4?1，则

S?S1S2S3S4?2?1?1.2?1?2.4

取最不利于切削时的压紧力为F，切削力为FA，又，??0.25，此时压紧力在工件上产生的摩擦力刚好克服切削力，即

?F?FA，得F?F?FA?

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图4

由上图4可根据杠杆原理得：

80F1?40F ，即 F1?111FA1FAF?F????2FA 222?20.25

图5

又?F1是由丝杠的旋转，并带动滑块作用在压紧杠杆上的一个力，并

知丝杠的直径为D?20mm ，螺距为5mm ，单头，导程角为?。

?由上图5可得：tan??55??0.08 ?D3.14?20 11 / 14

并得：F2?F1?tan??2FA?tan??0.16FA

所以，为使工件夹紧，必须要施加一个转矩T以产生F2，但是考虑到安全，则再乘以安全系数即可，设切削力为FA?40N，得： 夹紧力矩 T?0.02?0.16SFA?0.02?0.16?2.4?600?4.6N/m

4.夹具的结构设计

考虑到工件要在立式铣床上加工，所设计的夹具最后要在铣床上一起夹紧，因此在保证加工要求的基础上，夹具必须尽可能简单，结构紧凑，装拆工件容易，操作方便。底面通过支撑钉将工件定位在夹具体上，并在工件下面的肋板上用四个压紧杠杆将工件固定在夹具体上；调节左边的辅助压紧装置，消除工件与夹具的间隙，再通过转动丝杠由压紧杠杆将工件夹紧，并一起固定在支撑板上，并在工件的加工面要留退刀间隙。由于工件的生产批量不大，可以不设置对刀装置。

5.夹具的使用说明

本工序是要加工长端反端面，因此在装载工件时，应将工件短端端面朝上放置，然后通过活动V型块来调节定位，消除间隙，旋转丝杠将工件压紧；再进一步旋紧活动V型块，推动V型块直至无间隙为止；在夹紧时应当注意，夹紧力不要太大，以免工件产生变形，工件不能移动为准。

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6.设计小结

这次课程设计为期两周，在郭老师的精心指导下和自己查阅相关设计手册的情况下，我按照计划完成了设计任务。通过这次课程设计锻炼了我参与实际生产的能力，为以后走向工作岗位打下了坚实的基础。做完这个课程设计使我深刻的体会到了理论联系实际的重要性。

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参考文献

[1] 大连理工大学工程画教研室. 机械制图 [M]. 高等教育出版社2005年4月。 [2] 冯辛安. 机械制造装备设计 [M]. 机械工业出版社2009年7月。 [3] 机床夹具设计手册[M]. 上海科技出版社,1979年7月。

[4]崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.化学工业出版社，2007年2月。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wgng.html