【導讀】輪變速箱以相應的檔位運行。這就要求撥叉有一定的強度和剛度，工作可靠、穩(wěn)定，輕、傳動效率高、壽命長等特點。設計中用CAD繪制出了撥叉零件圖和夾具的零件圖，并用CATIA繪。對于撥叉的傳統(tǒng)工藝進行了更深的了解，對于一般的端面精銑。夾具進行了廣泛的討論。

　　

【正文】 定位方式及元器件的選擇 以 的圓柱凸臺端面以及 Φ20H8 的孔作為定為基準，可限制 5 個自由度，以 Φ4mm孔為基準可以限制圍繞 Φ20mm 孔中心線旋轉(zhuǎn)的自由度。在撥叉叉爪處以彈性銷作輔助支撐。 夾緊采用氣壓夾緊，活塞桿上裝有 液壓缸 ，活塞運動時推動圓柱心軸運動 并靠壓塊來 來夾緊 工件 。 在繪制夾具總圖時，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機構(gòu)在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進行造型設計，再根據(jù)強度和剛度要求選擇斷面的結(jié)構(gòu) 形狀和壁厚尺寸。夾具體上設計有螺孔、銷孔，并且要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作。 在機床上加工工件時，為了使工件在該工序所加工的表面能達到規(guī)定的尺寸和位置公差要求，在開動機床進行加工之前，必須首先使工件占有一定正確位置。通常把確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程，稱為定位。當工件定位后，為了避免在加工過程中受到切削力、重力等的作用而破壞定位，還應該用一定的機構(gòu)或裝置將工件加以固定。工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作，稱為夾緊。將工件定位、夾緊的過程稱為裝夾。工件裝夾是否 正確、迅速、方便和可靠，將直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生產(chǎn)中，工件的裝夾是通過機床夾具來實現(xiàn)的。機床夾具在生產(chǎn)中應用十分廣泛。 機床夾具的作用可歸結(jié)為以下四個方面： （ 1）保證加工精度 機床夾具可準確確定工件、刀具和機床之間的相對位置，可以保證加工精度。 （ 2）提高生產(chǎn)效率 機床夾具可快速地將工件定位和夾緊，減少輔助時間 （ 3）減輕勞動強度 采用機械、氣動、液壓等夾緊機構(gòu)，可以減輕工人的勞動強度 （ 4）擴大機床的工藝范圍 利用機床夾具，可使機床的加工范圍擴大例如在臥式車床刀架處安裝鏜孔夾具，可對箱體孔進行鏜孔加工。 定位器的作用是要使工件在夾具中具有準確和確定不便的位置，在保證加工要求的情況下，限制足夠的自由度。工件的定位原理：自由物體在空間直角坐標系中有六個自由度，即沿 OX,OY,OZ 三個軸向的平動自由度和三個繞軸的轉(zhuǎn)動自由度。要使工件在夾具體中具有準確和確定不變的位置，則必須限制六個自由度。工件的六個自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六個，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生產(chǎn)中，為了調(diào)整和控制不可避免產(chǎn)生的焊接應力和變形，有 些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在焊接夾具設計中，按加工要求應限制的自由度而沒有被限制的欠定位是不允許的；而選用兩個或更多的支撐點限制一個自由度的方法稱為過定 25 位，過定位容易位置變動，夾緊時造成工件或定位元件的變形，影響工件的定位精度，過定位也屬于不合理設計。 一般定位應按如下： (1)以工件的平面為基準進行定位時，常采用擋鐵、支撐釘進行定位 。 (2)工件以圓孔內(nèi)表面為基準進行定位時常采用銷定位器 。 (3)工件以圓柱外表面為基準進行定位時常采用 V形鐵定位器 . 夾緊機構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定 、夾緊力作用點的確定、夾緊力大小的確定。 對夾緊機構(gòu)的基本要求如下： (1)夾緊作用準確，處于夾緊狀態(tài)時應能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。 (2)夾緊動作迅速，操作方便省力，夾緊時不應損害零件表面質(zhì)量 (3)夾緊件應具備一定的剛性和強度，夾緊作用力應是可調(diào)節(jié)的。 (4)結(jié)構(gòu)力求簡單，便于制造和維修。 夾緊裝置由三部分組成： (1)動力裝置：動力裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。通常是指機動夾緊時所用的氣動、液壓、電動等動力裝置。 (2)夾緊元件：夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過它和工件受壓面的直接接觸而 完成夾緊動作。 ()中間傳動機構(gòu)：中間傳動機構(gòu)是介于力源和夾緊元件之間的傳力機構(gòu)，它將原動力以一定得大小和方向傳遞給夾緊元件。如鉸鏈杠桿機構(gòu)、斜楔機構(gòu)等。 根據(jù)工序加工要求，工件在夾具中的定位方案如下：以Φ 孔為主要定位基準，限制 1 個自由度，以操縱槽為止推基準，限制 1 個自由度，以拔叉腳內(nèi)側(cè)面為防轉(zhuǎn)基準，限制 1 個自由度，夾緊操縱槽。 此方案是按照基準重合原則確定的，不存在基準不重合誤差，有利于保證加工精度，夾緊力可以抵消部分切削力，有利于提高夾緊剛性。缺點是，夾緊力較大時容易引起定 位元件變形。 本工序加工的 M10 1— 7H 螺紋孔和 Φ 孔垂直相通，在定位銷上必須開一個直徑大于 10mm 的徑向孔，以便加工時鉆頭不與定位銷相撞，而定位銷的直徑 Φ ，開孔后定位銷軸向的強度較小，定位銷不宜承受較大夾緊力。另外，鉆孔加工的切削力主要是鉆頭進給的軸向力和鉆削轉(zhuǎn)矩，沿工件軸向幾乎沒有切削力，所需要的夾緊力不大。 (1)定位元件設計 根據(jù)定位方案，設計定位元件如圖（ 9— 1）所示。 Φ 采用圓柱心軸定位，操縱槽采用圓偏心輪式的定位夾緊裝置，拔叉腳內(nèi)側(cè)面采用圓柱擋銷定位。根 據(jù)《互換性與測量技術(shù)基準》書中表 3— 3， 3— 5， 3— 7 所示心軸配合，圓柱 26 心軸的直徑及公差為Φ （ ） mm。 (2)定位誤差計算 圓柱心軸與工件Φ （ ） mm 孔的配合為Φ ，影響位置度的定位誤差為 Δ D=Δ Y+Δ B 根據(jù)基準分析，Δ B=，根據(jù)《機械制造技術(shù)課程設計指導書》表 7— 12所示定位簡圖（ 3）可得 Δ D=δ D/2+δ d/2=（ +） = 此值小于工件相應位置度公差，即 Δ D= 偏心輪兩側(cè)面緊貼在操縱槽兩內(nèi)側(cè)面實施定位夾緊，偏心輪具有定心作用，由于其定位基準是操縱槽的對稱面，故Δ B=0，且基準位移誤差Δ Y=0. 換擋叉頭圓弧操縱槽的中心線與 M10 1— 7H 螺紋孔的距離是 +，對M10 1— 7H 螺紋孔的位置度產(chǎn)生影響。位置度誤差為 . 選擇導向方案如圖（ 9— 1）所示。由于零件的生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)，考慮到鉆 套磨損后可以更換，所以選擇標準結(jié)構(gòu)的可換鉆套，鉆套至工件表面的距離按（ 1— ） d=5— 選取，考慮本加工工序加工時鉆頭較細，為防止切屑將鉆頭別斷，應有足夠的排屑空間，故鉆套至工件表面的距離取 10mm 襯套與鉆模板的配合選 H7/n6，鉆套與襯套的配合選 F7/m6。因此，根據(jù) 《機械制造技術(shù)課程設計指導書》表 7 — 32 確 定 可 換 鉆 套 為*15m6*28JB/— 《機械制造技術(shù)課程設計指導書》表 7—35 確定可換襯套為 A15*28JB/— 1995. 由于工件以夾具上 的Φ 圓柱面等位限位基面，工件上Φ 孔端面并未用來定位，故《機械制造技術(shù)課程設計指導書》表 7— 39計算精度公式中的 L,F,δ L39。均不存在，若以Δ T代表導向誤差，則公式成為 Δ T=K l bhddPmeddKdd ??????? )(2112 23 式中； d— 鉆套內(nèi)孔最大直徑，由 M10 1— 7H 知， d=80528mm； d1— 鉆頭最小直徑，按 GB/T613 — 1996，鉆頭直徑公差為 h8，故d1=； d2— 可換鉆套 外徑的最小尺寸，由《機械制造技術(shù)課程設計指導書》表 7—32 知， d2=； d3— 固定襯套內(nèi)孔的最大直徑，由《機械制造技術(shù)課程設計指導書》表 7—35 知， d3=； e— 可換鉆套內(nèi)外徑軸線的偏心量， e=（按同軸度公差Φ 算得）； 27 l=38mm； h=10mm； b=30mm；由《機械制造技術(shù)課程設計指導書》表 7— 39 中查得 K=， m=， p=. 將各參數(shù)代入上式得 Δ T=（能滿足位置度要求） 切削力及夾緊力 的計算 (1)切削力的計算 根據(jù)， 根據(jù) 《 工藝 手冊》表 325， ?? ZdpafaeaCzFFZ, 式中， 0d 為 銑刀 直徑，取 160mm； Z 為銑刀齒數(shù) z=16， FZC 為銑削力系數(shù)，根據(jù) 《 工藝 手冊》表 325，取 FZC = ?? ZdpafaeaCzFFZ = ??????? =1288 N 本工序采用不對稱順銑，根據(jù)《工藝手冊》： HF = zF = 1288=386N VF = zF =1288N 0F = zF = 1288=644N （ 2）夾緊力的計算 夾緊力方向與切削力方向相同，為使工件在夾緊狀態(tài)下盡量減少變形 夾緊力 F=386N 取安全系數(shù) k=3 則 最后需要施加的夾緊力為： F=1158N 定位誤差的計算 圓柱心軸與工件 Φ20H8 孔的配合為 Φ20H8／ h7。 影響位置度的定位誤差 ΔD=Dmax－ dmin=(20+) － (20－ )= ΔD=＜ 31 = 28 總 結(jié) 一個學期 的畢業(yè)設計結(jié)束了，回顧整個設計過程，受益匪淺。此次畢業(yè)設計中 查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗 和充實。作為《機械制造技術(shù)基礎》和《機械設計基礎》課程的重要教學實踐性環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。 通過這次實踐，了解了 變速撥叉 的用途及工作原理，熟悉了 變速撥叉 的設計步驟，鍛煉了工程設計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設計能力。此次畢業(yè)設計是對專業(yè)知識和專業(yè)基礎知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身 。 這個畢業(yè)設計主要經(jīng)歷了兩個階段。第一個階段中，認真復習以前所學過的各門基礎課及專業(yè)課知識， 進 一步懂得了如何分析零件的工藝性，并在設計中學會如何查閱資 料 、 手冊，選擇加工方法，加工余量，確定毛坯的形狀 、 大小等，繪制出毛坯圖。第二階段中， 對 工件的定位 、 導向 和 夾緊方式都 提出 了多 種設計方案，經(jīng)過與老師的討論，最終確定了合理的 設計 方案。 通過這次設計，基本掌握了零件的加工過程分析，工藝 技術(shù) 文件的編制，專用夾具的設計等。學會查閱手冊，選擇使用工藝裝備等。但是畢業(yè)設計也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處。比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解等等。這次實踐是對自己大學四年所學 知識 的一次大檢閱， 從中了解到 自己知識還很淺薄 。 雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學之路還很長 ，以后更應該在工作中 繼續(xù) 學習，努力使自己成為一個對社會有所貢獻的人 。 29 參考文獻 [1] 于俊一，鄒青 ． 機械制造技術(shù)基礎 [M]． 北京 ： 機械 工業(yè)出版社， 2021． [2] 王啟平 .機械制造工藝學 [M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 1998. 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