1、機械制造工藝學課程設計說明書設計題目：“萬向節滑動叉”專用夾具設計 姓 名： 班 級： 08機電1班 學 號： 0811115055 學 院：機電及自動化學院 指導教師： 華僑大學2012年01月09日目錄前言-31.設計題目-42.生產綱領-43.工序說明-44.問題提出-45.方案選擇-46.具體設計方案-5 6.1定位元件選擇-5 6.2夾緊元件選擇-6 6.3夾具體定位-7 6.4夾具體設計-77.夾具設計-8 7.1定位基準的選擇-87.2切削力及夾緊力計算-87.3定位誤差的分析-98.夾具設計總結-10致謝-11參考文獻-12前言本次課程設計的課題是“萬向節滑動叉”專用夾具設計。

2、萬向節滑動叉位于傳動軸的端部，主要作用之一是傳遞扭矩，使汽車獲得前進的動力；二是當汽車后橋鋼板彈簧處在不同狀態時，由本零件可以調整傳動軸的長短及其位置。萬向節滑動叉就是將萬向節叉和滑動花鍵副的一部分組合起來，使其成為一個零件，其特征是該萬向節滑動叉為采用模鍛制作的萬向節叉與滑動套為一體的整體式結構，其端部呈叉形結構，并設有兩個十字銷孔，用于安裝十字萬向節；在管內設有內花鍵，這種呈整體式結構的滑動叉，不僅加工容易、成本低，而且強度高，故其使用壽命與傳統的萬向節叉滑動套合件相比，有了成倍的提高。它的研究和使用可以簡化萬向傳動裝置的結構，也滿足功能要求，因此對萬向節滑動叉的研究有極大的實際意義。通過

3、本次課程設計，是對上學期所設計的零件進行某一道工序的專用夾具設計，通過設計使我對本專業有了更加深刻的了解，在以后的工作中也具有重要意義。1.設計題目“萬向節滑動叉”專用夾具設計2.生產綱領大批量生產3.工序說明為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經過與指導老師協商，決定設計第6道工序粗銑39mm二孔端面的銑床夾具。第6道工序將用于X63臥式銑床。刀具為高速鋼鑲齒三面刃銑刀，對工件的兩個端面進行加工。4.問題提出本夾具主要用來粗銑39mm二孔的兩個端面，這兩個端面對39mm孔及花鍵孔都有一定的技術要求。但加工本道工序時，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，而

4、精度則不是主要問題。5.方案選擇方案一：采用V型塊+定位銷專用夾具：夾具設計方便，但加工效率和精度低。方案二：采用斜楔夾緊專用夾具：夾具設計復雜，但能同時對兩端面進行銑削加工，既保證加工精度又提高加工效率。綜合考慮，為了提高加工效率，現決定用兩把鑲齒三面刃銑刀對兩個39mm孔端面同時進行加工。同時，為了縮短輔助時間，準備采用氣動夾緊。6.具體設計方案夾具體設計采用“一面一心軸”定位6.1.定位元件選擇萬向節滑動叉圓柱底面在前幾道工序已經加工過，作為本工序加工中的“一面”，限制3個方向的自由度。花鍵孔采用定心軸定位，限制1個方向自由度。定心軸采用16×43H11×50H8&#

5、215;5H10mm花鍵軸加軸肩為標準件。6.2夾緊元件選擇（1）夾緊力轉化：采用斜楔夾緊機構型為提高效率，使用帶滾子的斜楔夾緊機構，但自鎖性能下降，故采用氣動夾緊。（2）夾緊力提供：氣缸+活塞桿活塞桿與活塞采用內六角螺母連接，活塞與氣缸間由密封圈密封。均為標準件。（3）夾緊力傳遞：壓板（4）夾緊力施加：足塊6.3夾具體定位（1）夾具的定位設計工件在夾具中的位置是由與工件接觸的定位元件的定位表面所確定的。為了保證工件相對刀具及切削成形運動有正確的位置，還需要使夾具與機床連接和配合時所用的夾具定位表面相對刀具及切削成形運動處于理想的位置。保證定位元件的定位表面的各項要求，在夾具體上表現為與機床的

6、連接和定位。夾具體與機床工作臺之間的定位依靠定位鍵與工作臺上的T型槽之間的定位，夾具通常是通過兩個定位鍵與工作臺上的T形槽相連，以保證夾具在工作臺上的方向；為了提高定位精度，定位鍵與T形槽應有良好的配合，必要時定位鍵的寬度應按照工作臺上的T形槽配作；兩定位鍵之間的距離，在夾具底座允許的范圍內應盡可能遠些；安裝夾具時，可讓定位鍵靠向T形槽一側，以消除間隙造成的誤差。因此根據機床型號和GB/T2206-91可知，定位鍵的型號為：A16×27（2）夾具與機床連接夾具與機床的連接，根據機床的工作特點，最基本的兩種方式：夾具安裝在機床的工作臺上，如銑床、刨床、鉆床等；夾具安裝在機床的回轉主軸上

7、，如車床、外圓磨床、內圓磨床等。本次夾具設計采用的連接方法為夾具安裝在機床的工作臺上，夾具定位后，應用M16螺栓將其固緊在工作臺上，以提高其連接剛度。（3）夾具的對刀設計常見的標準對刀塊有圓形對刀塊、方形對刀塊、直角對刀塊和側裝對刀塊幾種。本次夾具設計中選用的對刀塊為側裝對刀塊，標準為GB/T2243-91，材料為T7A鋼。用對刀裝置調整刀具對夾具的相對位置方便迅速，但其對準精度一般比試切法低。影響對刀裝置對準精度的主要因素有： 對刀時的調整精度； 元件定位面相對對刀裝置的位置誤差。因此，在設計夾具時，應正確確定對刀塊對刀表面的位置尺寸及其公差，一般來說，這些位置尺寸都是以元件定位面作為基準來

8、標注的，以減少基準變換帶來的誤差。6.4夾具體設計夾具體式將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大、最復雜的基礎件。夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削過程中產生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件可靠的定位和夾緊，因此設計夾具體時，必須考慮其結構應便于排屑。此外，夾具體結構的工藝性、經濟性以及操作和裝拆的便捷性都必須在設計中認真加以考慮。常見的夾具體毛坯制造方法有鑄造夾具體、焊接夾具體、鍛造夾具體和裝配夾具體。本次夾具體的

9、制造方法選擇鑄造夾具體，鑄造夾具體能夠鑄出各種復雜形狀，工藝性好，并且具有較好的抗壓強度、剛度和抗振性；但其生產周期較長，且需經時效處理，成本較高。查機床夾具設計手冊可知，本次夾具體的主要壁厚選擇為16mm。根據工件的加工位置，易知工件應該豎著裝夾，據此可知，夾具體與其他部件的裝配關系以及各部件之間的位置關系。考慮到銑床夾具的重心應盡量低，高度與寬度之比應不大于11.25，因此需要設計肋板，肋板的壁厚為8mm。7.夾具設計7.1定位基準的選擇由零件圖可知，39mm二孔端面應對花鍵孔中心線有平行度及對稱度要求，其設計基準為花鍵孔中心線。為了使定位誤差為零，應該選擇以花鍵孔定位的自動定心夾具。但這

10、種自動定心夾具在結構上將過于復雜，因此這里只選用以花鍵孔為主要定位基面。7.2切削力及夾緊力計算刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，=225mm，z=20 （切削用量簡明手冊手冊表3.28）其中：，mm，mm，mm，mm，z=20所以(N)當用兩把刀銑削時，F實=2F=2912（N）水平分力： FH=1.1F實=3203（N）垂直分力： Fv=0.3F實=873（N）在計算切削力時，必須把安全系數考慮在內。安全系數K=K1K2K3K4。其中： K1為基本安全系數1.5； K2為加工性質系數1.1； K3為刀具鈍化系數1.1； K4為斷續切削系數1.1。所以 F=KFH=1.5×1.1

11、5;1.1×1.1×3203=6395（N）選用氣缸-斜楔夾緊機構，楔角=10°，其結構形式選用型，查機床夾具設計手冊表2-16得擴力比i=3.50。為克服水平切削力，實際夾緊力N應為 N（f1+f2）=KFH所以N=KFH/（f1+f2）其中f1及f2為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數，f1=f2=0.25。則 N=6395/0.5=12790（N）氣缸選用100mm。當壓縮空氣單位壓力p=0.5MPa時，氣缸推力為3900N。由于已知斜楔機構的擴力比i=3.50，故由氣缸產生的實際夾緊力為N氣=3900i=3900×3.50=13650（N）此時N氣已

12、大于所需的12790N的夾緊力，故本夾具可安全工作。 7.3定位誤差的分析（1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一花鍵軸，該定位花劍軸的尺寸與公差現歸定位與本零件在工作時與其相配花鍵軸的尺寸與公差相同，即16×43H11×50H8×5H10mm。（2）零件圖樣規定mm花鍵孔鍵槽寬中心線與mm兩孔中心線轉角公差為2°。由于39mm孔中心線應與其外端面垂直，故要求39mm二孔端面之垂線應與50mm花鍵孔鍵槽寬中心線轉角公差為2°。此項技術要求主要應由花鍵槽寬配合中的側向間隙保證。已知花鍵孔鍵槽寬為mm，夾具中定位花鍵軸鍵寬為mm，因此

13、當零件安裝在夾具中時，鍵槽處的最大側向間隙為 =0.048-（-0.065）=0.113（mm）由此而引起的零件最大轉角為 tan= /R=0.113/25=0.00452所以 =0.258°即最大側隙能滿足零件的精度要求。（3）計算39mm二孔外端面銑加工后與花鍵孔中心線的最大平行度誤差。零件花鍵孔與定位心軸外徑的最大間隙為： max=0.048-（-0.083）=0.131（mm）當定位花鍵軸的長度取100mm時，則由上述間隙引起的傾角為0.131/100。此即為由于定位問題而引起的39mm孔端面對花鍵孔中心線的最大平行度誤差。由于39mm孔外端面以后還要進行磨削加工，故上述平行

14、度誤差值可以允許。8.夾具設計總結在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。為此，應首先著眼于機動夾緊而不采用手動夾緊。因為這是提高勞動生產率的重要途徑。本道工序的銑床夾具就選擇了氣動夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增大氣缸直徑，而這樣將使整個夾具過于龐大。因此，應首先設法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇一種比較理想的斜楔夾緊機構，盡量增加該夾緊機構的擴力比；三是在可能的情況下，適當提高壓縮空氣的工作壓力（由0.4MPa增至0.5MPa），以增加氣缸推力。夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很

15、好地對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體表面上的一對定位鍵可使整個夾具在機窗工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。致謝本次課程設計是在蹇老師心指導下完成的，老師高尚的品德、淵博的學識、嚴謹的學風和高度的責任心深深地影響著學生。老師的諄諄教誨是學生寶貴的精神財富，并將使學生受益終生。在此，特向為指導學生們進行課程設計的老師表示真誠的感謝和崇高的敬意！這次的課程設計業讓我受益匪淺，不僅讓我重新溫習了大學三年來所學的知識，還讓我懂得理論與實踐必須相結合，而且讓我知道了摸索與發現。在老師與同學們的幫助下，我由原來的不懂漸漸地懂了，由原來的茫然不知到熟悉與掌握了。正是老師在百忙中抽出時間指導我，才使得我能在有限的時間里學到很多的知識，順利的完成了課程設計，在此再次對老師表示深深的謝意。在課程設計的制造過程中，我的同學無論在專業知識上還是在設計進行的過程中均給予了很大的幫助。每當我遇到困難時，他們都會放下自己的設計不搞，來幫助我直到我能聽懂、會做為止。為我能順利完成課程設計提供了莫大的幫助，在此，向曾經幫助過我的同學和朋友以及所有的人 ，表示深深的感謝。最后，我還要深深地感謝默默支持本人完成學業的父母、以及所有的親友，感謝他們為我所做出的無私奉獻和巨大支持！謹向所有在次課程設計的完成中給予本人關