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叉桿設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計—叉桿零件
工藝設(shè)計與工裝設(shè)計說明書
院 系：機(jī)電與信息工程分院
專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用
班 級：
姓 名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)老師：
摘要
本設(shè)計的零件為叉桿，選用QT40-10鋼。根據(jù)零件的形狀、尺寸精度、生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益等各方面的詳細(xì)分析其加工工藝，多采用專用機(jī)床加工。通過對零件的分析，此軸要求精度高，工序適當(dāng)集中，要求光滑，所以選用工具和尺寸要準(zhǔn)。最后對零件進(jìn)行校核。以便達(dá)到零件精度的要求。
關(guān)鍵詞：夾具、校核、工藝設(shè)計
Abstract：
This design components are a beam holder.Selects the QT40-10 steel.
According to the components shape, the size precision, the production economic efficiency and so on various aspects multianalysis its processing craft, uses the special purpose machine processing much. Through to the components analysis, this axis required accuracy is high, the working procedure suitable centralism, the request is smooth, therefore selects the tool and the size wants.Finally carries on the examination to the components.In order to achieve the components precision the request.
Key word：Jig, examination, technological design
目 錄
前言----------------------------------------------------------------------------------------------4
1、緒言---------------------------------------------------------------------------------------5
1.1、課程設(shè)計的目的--------------------------------------------------5
2、機(jī)械制造工藝要求的基本任務(wù)和要求----------------------------5
2.1、基本任務(wù)--------------------------------------------------------6
2.1.1、工藝設(shè)計的基本任務(wù)------------------------------------------------------------------6
2.1.2、夾具設(shè)計的基本任務(wù)------------------------------------------------------------------6
2.2、設(shè)計要求--------------------------------------------------------7
2.2.1、工藝設(shè)計的設(shè)計要求-------------------------------------------------------------------7
2.2.2、夾具設(shè)計的設(shè)計要求------------------------------------------------------------------7
3、機(jī)械制造工藝課程設(shè)計的方法和步驟------------------------------------------7
3.1生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型的確定-----------------------------------------------------7
3.2零件材料的分析-----------------------------------------------------------------------------7
3.3 分析零件圖----------------------------------------------------------------------------------7
3.4確定毛坯--------------------------------------------------------------------------------------8
3.5加工工藝路線--------------------------------------------------------------------------------9
3.6確定工序尺寸及其公差------------------------------------------------------------------10
3.7確定切削用量----------------- -------------------------------------------------------------11
3.8機(jī)床及工藝設(shè)備---------------------------------------------------------------------------11
3.9制作工藝卡片------------------------------------------------------------------------------11
3.10零件的程序編制-------------------------------------------------------------------------12
4、夾具設(shè)計------------------------------------------------------------------------------13
4.1夾具設(shè)計的目的和要求------------------------------------------------------------------13
4.2夾具設(shè)計步驟-----------------------------------------------------------------------------13
4.3夾具零件圖--------------------------------------------------------------------------------14
結(jié)論：-------------------------------------------------------------------------------------------15
致謝：-------------------------------------------------------------------------------------------16
參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------------------------------------------17
前言
隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)都向著自動化、專業(yè)化和大批量化的方向發(fā)展。這就要求企業(yè)的生產(chǎn)在體現(xiàn)人性化的基礎(chǔ)上降低工人的生產(chǎn)強(qiáng)度和提高工人的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本?，F(xiàn)代的生產(chǎn)和應(yīng)用設(shè)備多數(shù)都采用機(jī)電一體化、數(shù)字控制技術(shù)和自動化的控制模式。在這種要求下叉桿越發(fā)體現(xiàn)出其廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場前景。特別是近年來與微電子、計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合后，使叉桿進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。又因需求的增加，所以生產(chǎn)也步入大批量化和自動化。
為適應(yīng)機(jī)械設(shè)備的要求，對叉桿的設(shè)計要求和技術(shù)領(lǐng)域的拓展還需要不斷的更新。
1.畢業(yè)設(shè)計的目的
(1)培養(yǎng)工程意識
(2)訓(xùn)練基本技能
(3)培養(yǎng)質(zhì)量意識
(4)培養(yǎng)規(guī)范意識
2、機(jī)械制造工藝要求的基本任務(wù)和要求
2.1、基本任務(wù)
2.1.1、工藝設(shè)計的基本任務(wù)
(1)繪制零件工作圖一張
(2)繪制毛坯-零件合圖一張
(3)編制機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片一套
(4)編寫設(shè)計說明書一份
2.1.2、夾具設(shè)計的基本任務(wù)
(1)收集資料,為夾具設(shè)計做好準(zhǔn)備
(2)繪制草圖,進(jìn)行必要的理論計算和分析以及夾具的結(jié)構(gòu)方案
(3)繪制總圖和主要非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖,編寫設(shè)計說明書
(4)編制夾具的使用說明或技術(shù)要求
2.2、設(shè)計要求
2.2.1、工藝設(shè)計的設(shè)計要求
(1)保證零件加工質(zhì)量,達(dá)到圖紙的技術(shù)要求
(2)在保證加工質(zhì)量的前提下,盡可能提高生產(chǎn)效率
(3)要盡量減輕工人的勞動強(qiáng)度,生產(chǎn)安全
(4)在立足企業(yè)的前提下,盡可能采用國內(nèi)技術(shù)和裝備
(5)工藝規(guī)程應(yīng)正確.清晰,規(guī)范化,標(biāo)準(zhǔn)化的要求
2.2.2、夾具設(shè)計的設(shè)計要求
(1)保證工件的加工精度
(2)提高生產(chǎn)效率
(3)工藝性好
(4)使用性好
(5)經(jīng)濟(jì)性好
3、機(jī)械制造工藝課程設(shè)計的方法和步驟
3.1、零件分析
1. 首先在對加工零件進(jìn)行充分的工藝分析，確定零件的編程坐標(biāo)系，計算零件的幾何元素坐標(biāo)參數(shù)。確定鉆孔或擴(kuò)孔、鏜孔和锪孔的中心坐標(biāo)，銑面時的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)，兩端點(diǎn)坐標(biāo)。
2. 其次零件加工工藝路線或加工順序。根據(jù)零件圖、零件的制造材料、零件的質(zhì)量要求確定主運(yùn)動的啟動、停止、方向、變速；進(jìn)給運(yùn)動的速度大?。贿x擇刀具的參數(shù)及冷卻液開、關(guān)等輔助裝置的動作。
3. 根據(jù)零件的形狀和加工位置設(shè)計制造其專用夾具，適合于工件的大批量生產(chǎn)。
4. 零件的圖形、尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度、材料、熱處理及其他技術(shù)要求要表示的清晰明了。
5. 要做到加工效率高、加工質(zhì)量符合要求、加工費(fèi)用低等要求。
基本尺寸
考慮材料力學(xué)性能：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度；
內(nèi)外表面質(zhì)量
十字接頭此零件用于兩軸,桿之間連接傳遞,扭力或運(yùn)動的中
間聯(lián)接器所以對韌性和強(qiáng)度耐磨度有一定的要求.如零件圖所示該零件主要加工表面及技術(shù)要求分析如下.
1.零件整體在未注尺寸公差為IT14級.這對一般的銑削加工都不難打到.
2.零件的形位公差要求也不高.它是GBIT1184-1996K級也較容易達(dá)到.
3.T1.T2.T3.T4.T5.T6表面
3.2、選材
接頭的許用應(yīng)力和安全系數(shù)的關(guān)系：[σ]=σ°/n=96.67MPa~113.33MPa（極限應(yīng)力σ°,n=3）脆性材料的σ°=σb。安全系數(shù)n反映了構(gòu)件的強(qiáng)度儲備。脆性材料的n=2~3.5或是3~9。
[σ]=290 / 3=96.67MPa
拉伸的強(qiáng)度計算：σ=N/A≤[σ]=96.67
N =σ*Aaz
N≤[σ]*A
材料為QT500
3.3、材料特性
牌號
抗拉強(qiáng)度Бβ
屈服硬度Б
延伸率δ%
布氏硬度HB
N/uu2(cФ/ uu2)
N/mm(kgf/mm2)
QT400-18
400
250
18
130-18
QT400-15
400
250
12
130-18
QT400-10
450
310
10
160-210
QT500-7
500
320
7
170-230
QT600-3
600
370
3
190-270
QT700-2
700
420
2
225-305
QT800-2
800
480
2
245-335
QT900-2
900
600
2
280-360
3.4、毛坯
根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和材料性能毛坯的鑄
造方法選用----低壓鑄造
毛坯公差等級---IT8級
球墨鑄鐵：在鐵水（球墨生鐵）澆注前加一定量的球化劑（硅，鎂）使鑄鐵中石
墨球化，由于碳以球狀存在于鑄件基體中，改善其對基體的割裂作用，球墨鑄鐵
的抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，塑性，沖擊韌性大大提高，并且有耐磨，減震。工藝性
能好，成本低等優(yōu)點(diǎn)
因?yàn)榱慵鬅o砂眼，所以在毛坯鑄造時要注意氣孔的產(chǎn)生
氣孔原因：
1．空氣夾雜在熔湯中
．2．氣體的來源：熔解時、在料管中、在模具中、離型劑
改善方法：
1．適當(dāng)?shù)穆?
2．檢查流道轉(zhuǎn)彎是否圓滑，截面積是否漸減
3．檢查逃氣道面積是否夠大，是否有被阻塞，位置是否位於最后充填的地方
4．檢查離型劑是否噴太多，模溫是否太低
5．使用真空．
3.5、零件圖的分析：
要求：表面清晰，無毛刺，尺寸精度如上圖。表面粗糙度要求高。
3.6 加工工藝路線
1．定位基準(zhǔn)的選擇
正確地選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計工藝過程的一向重要內(nèi)容，也是保證加工精度的關(guān)鍵。定位基準(zhǔn)分為精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)。對于無合適定位面的零件可在毛坯上另外
專門設(shè)計或加工出定位表面，稱為輔助基準(zhǔn)。（機(jī)械制造基礎(chǔ)P254）
2．?dāng)M定工藝路線
<1>．確定各表面的加工方法
工件各加工表面的加工方法和加工次數(shù)是擬定工藝路線的重要內(nèi)容。主要依據(jù)零件各加工表面本身的技術(shù)要求確定，同時還要綜合考慮生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工表面的尺寸、工廠現(xiàn)有的設(shè)備情況、工件材料性質(zhì)和毛坯情況等。各種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度和粗糙度如下:
表面加工的經(jīng)濟(jì)精度與表面粗糙度
序號
加工方法
經(jīng)濟(jì)精度（IT）
表面粗糙度
Ra(ｕm)
適用范圍
1
粗銑
11～13
25～6.3
適用于淬火鋼以外的各種金屬
2
粗銑→半精銑
8～10
6.3～3.2
3
粗銑→半精銑→精銑
6～9
1.6～0.8
4
粗銑→半精銑→精銑→拋光
6～8
0.2～0.025
5
粗銑→半精銑→精銑→磨削
6～8
0.8～0.4
適用于淬火鋼、未淬火鋼
6
粗銑→半精銑→粗磨→精磨
5～7
0.4～0.1
7
粗銑→半精銑→粗磨→精磨→超精加工
5～6
0.1～0.012
8
粗銑→半精銑→精銑→精磨→研磨
5級以上
<0.1
9
粗銑→半精銑→精銑→精磨→超精磨
5級以上
<0.05
10
粗銑→半精銑→精銑→拋光
5～6
0.2～0.025
適用于有色金屬
<2>加工順序的安排
在確定了零件各表面的加工方法之后,就要安排加工的先后順序。零件加工順序是否合適，對加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性有著較大的影響。
1． 機(jī)械加工順序的安排
在安排機(jī)械加工順序時，一般遵循先粗后精、先面后孔、先主后次、基準(zhǔn)先行的原
則。對于工序內(nèi)容復(fù)雜的零件則視具體情況采取工序集中與分散的原則處理。
2． 加工階段的劃分
對于精度和表面質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)將粗、精加工分開進(jìn)行。為此，一般將整個工藝過程劃分階段，按加工性質(zhì)和作用不同，一般劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工家段和光整加工階段。這對于保證零件加工質(zhì)量、合理使用機(jī)床設(shè)備、及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷及合理安排熱處理工序等有很大好處。
3． 熱處理工序的安排
熱處理工序主要用來改善材料的性能及消除應(yīng)力。熱處理的方法、次數(shù)和在工藝路線中的位置，應(yīng)根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。如圖1-4所示為熱處理工序安排圖。
毛坯-------→粗加工-------→半精加工-------→精加工-------→拋光
4． 合理安排輔助工序
輔助工序種類很多，主要包括檢驗(yàn)、劃線、去毛刺、清洗、平衡、退磁、防銹、包裝等，根據(jù)工藝需要穿插在工序中。
3.7確定工序尺寸及其公差
工序順序確定后，就要計算各個工序加工時所應(yīng)達(dá)到的工序尺寸及其公差。工序尺寸公差一般按經(jīng)濟(jì)加工精度確定，但就其性質(zhì)和特點(diǎn)而言，一般可以歸納為兩類：
1． 基準(zhǔn)重合時（定位基準(zhǔn)或工序基準(zhǔn)重合）工序尺寸的計算
當(dāng)確定了各個工序間余量和工序所能達(dá)到的加工精度后，將余量一層層疊加在被加工表面上，計算順序是從最后一道工序開始，由后往前推，就
可計算出每道工序的工序尺寸。
2． 基準(zhǔn)不重合時工序尺寸的計算
在零件的加工過程中為了加工和檢驗(yàn)的方便可靠，或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用設(shè)計基準(zhǔn)作定位基準(zhǔn)，會出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合的情況。形狀復(fù)雜的零件在加工過程中需要多次轉(zhuǎn)換定位基準(zhǔn)，這時工藝尺寸的計算微比較復(fù)雜，應(yīng)利用尺寸鏈原理進(jìn)行分析和計算，并對工序余量進(jìn)行必要的驗(yàn)算（是否夠切）以確定工序尺寸及其公差。
3.8確定切削用量
在單件小批生產(chǎn)中，各工序的切削用量一般又操作工人根據(jù)具體情況自己確定，以簡化工藝文件。
在大批大量生產(chǎn)中則應(yīng)科學(xué)地、嚴(yán)格地選擇切學(xué)用量，以充分發(fā)揮高效率設(shè)備的潛力和作用。切學(xué)用量的選用與下列因素 關(guān)：生產(chǎn)率，加工質(zhì)量（主要是表面粗糙度），切削力所引起的工藝系統(tǒng)的彈性變形，工藝系統(tǒng)的振動，刀具的耐用度，機(jī)床功率等。在綜合考慮上訴因素的基礎(chǔ)上，使背吃刀量ap，進(jìn)給量f，切削速度v的乘積最大。一般應(yīng)先盡量取大ap，其次盡量取大f，最后取合適的v。
3.8機(jī)床及工藝設(shè)備的選擇
（1）選擇機(jī)床
選擇機(jī)床和工藝裝備的總原則是根據(jù)生產(chǎn)類型與加工要求使所選擇的機(jī)床及工藝裝備既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟(jì)合理。
基于次原則本叉桿設(shè)計所選機(jī)床如下：
數(shù)控機(jī)床、銑床、鉆床、磨床等（具體銑床類型及型號請看工藝卡片）。
（2）選擇夾具
①粗銑、半精銑可采用壓板對底面進(jìn)行固定。
②紅金控可以用直徑10mm的銑刀直接銑出。
（3）選擇量具
①粗加工、半精加工可選用通用量具。
Ⅰ大端面工序尺寸中無高公差，而查參考文獻(xiàn)知計量器具不確定度允許值為0.012mm，故選擇分度值為0.01mm的游標(biāo)卡尺，其不確定度值為0.006mm，可滿足要求。
Ⅱ仿形銑工序中軸向尺寸Ф32f6其上偏差為-0.025，下偏差為-0.041，查表并根據(jù)有關(guān)公式計算得，計量器具不確定度允許值為0.045mm，查參考文獻(xiàn)選擇分度值為0.02mm的游標(biāo)卡尺，其不確定值可滿足要求。
Ⅲ精加工工序?yàn)榱慵旯こ叽?，精度要求高，若用通用量具，需選用比較儀、指示表，使用不便。故宜選用專用量具。
⑴內(nèi)圓測量宜采用卡規(guī)，測量時要注意從相互垂直的兩個方向測量。
4、夾具設(shè)計
4.1夾具設(shè)計的目的和要求
目的
1． 保證加工精度
2． 提高勞動生產(chǎn)率
3． 改善工人勞動條件
4． 降低生產(chǎn)成本
5． 擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍
要求
1． 保證工件的加工精度
2． 提高生產(chǎn)效率
3． 工藝性好
4． 使用性好
5． 經(jīng)濟(jì)性好
4.2夾具設(shè)計步驟
1．夾具類型的選擇
根據(jù)本叉桿加工要求及其工藝性，在銑孔時所用夾具為專用夾具，故無須浪費(fèi)人力、物力設(shè)計新夾具。
由于該工件生產(chǎn)為中批量生產(chǎn)，且工件體積小，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，從經(jīng)濟(jì)耐用的要求考慮，本工序加工家具不適宜太復(fù)雜，自動化聲度不宜太高。
故擬定選用簡單的V形塊定位螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。
2.定位裝置的設(shè)計
（1）定位方案的確定
（2）定位誤差分析
3.夾緊裝置設(shè)計
（1）夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)該產(chǎn)品不是批量生產(chǎn)，因此夾具的夾緊機(jī)構(gòu)不用太過復(fù)雜
，自動化程度也不能太高，采用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)，采用M12螺栓作為夾具夾緊螺栓。
（2）夾緊力的計算
根據(jù)理論力學(xué)的力平衡理論，夾緊摩擦力矩應(yīng)與銑削力矩平衡，即M摩=M切。
銑削力矩M切的計算和夾緊力的計算
3、工件的夾緊方式，計算夾緊力并設(shè)計夾緊裝置
夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)保證工件夾緊可靠．安全．不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設(shè)計夾緊裝置時必須合理選擇夾緊力的方向和作用點(diǎn)，必要時還應(yīng)進(jìn)行夾緊力的估算。
(1)切削力的計算(C a吃刀量 f進(jìn)給量 v切削速度 k修正系數(shù))
0.75 0
Fz=9.81Cafvk=9.81×180×0.2×4 ×10 ×（300/190）×0.55×1.8=1561.18N
0.9 0.75 0
Fy=9.81Cafvk=9.81×94×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.3×1.63=1795.36N
1.2 0.65 0
Fx=9.81Cafvk=9.81×54×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.1×0.7=1092.82N
2 2 2
故總的切削力F=【〔Fz_+ Fy + Fx 〕】開平方根=2618.27N
(2)夾緊力的計算
Fwk=KM/LF（Fwk實(shí)際夾緊力,M切削力矩,L壓板長度,F進(jìn)給量）
=0.1 × 2618.27×20 /50×0.2=523.65N
在確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力。夾緊力（大型工件還應(yīng)考慮重力，慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)。
4.3夾具零件圖
此叉桿夾具圖形如下：
結(jié) 論
經(jīng)過兩個月的分析零件、查閱資料、繪圖、計算、等復(fù)雜的步驟，最終完成了止動塊的模具設(shè)計。在此期間本人遇到了不少的疑難問題，通過網(wǎng)上查詢、請教師、跟同學(xué)討論之后得到了解決問題的辦法。
經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，讓我鞏固了以前所學(xué)的知識，也為我以后的工作打下了很好的基礎(chǔ)。這篇畢業(yè)設(shè)計雖然已經(jīng)完成了，但由于本人缺少實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際利用中次設(shè)計肯定還存在不少的問題，需要改進(jìn)。希望老師能給我提點(diǎn)意見和建議。
接下來的時間本人會在公司里好好學(xué)習(xí)，以提高自己的水平，為將來的工作打下更堅實(shí)的基礎(chǔ)。
致 謝
在這里，在這本設(shè)計即將完成之際，我要感謝我們寧波摩多卡汽銑配件有限公司的領(lǐng)導(dǎo)，是他們給了我設(shè)計的空間；我還要感謝一直幫助我的楊偉超、廖飛軍兩位導(dǎo)師，他們在我的設(shè)計中給了我很多的指導(dǎo)，在一些對我來說比較艱深，比較把握不了方向的地方，給予了我指明，幫我除去了許多不必要的麻煩；在此我還要感謝我們公司技術(shù)課的同仁，是他們不遺余力的幫助，才使我有充足的時間來完成本設(shè)計，謝謝，謝謝你們，因?yàn)橛心銈儾庞斜驹O(shè)計的實(shí)現(xiàn)，謝謝！?。?
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20