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毕业设计说明书毕业设计说明书 题目：倒档拨叉的工艺规程及钻 15 孔的夹 具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 倒档拨叉加工工艺规程及其钻 15 孔的夹具设计是包括零件 加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺 设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的 结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着 对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的 工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹 具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体 与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位 误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意 改进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序言序言1 一一. . 零件分析零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 3 二二. . 工艺规程设计工艺规程设计4 2.1 确定毛坯的制造形式 4 2.2 基面的选择 5 2.3 制定工艺路线 8 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 10 2.5 确定切削用量及基本工时11 三三 夹具设计夹具设计12 3.1 问题的提出12 3.2 定位基准的选择12 3.3 切削力及夹紧力计算13 3.4 定位误差分析14 3.5 夹具设计及操作简要说明15 总 结17 致 谢18 参考文献参考文献 19 第 1 页 共 24 页 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接 供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各 种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业， 因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低 是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 倒档拨叉的加工工艺规程及其钻 15 孔的夹具设计是在学完 了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进 行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工 中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设 计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的 自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面 广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产 实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完 成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评 指正。 第 2 页 共 24 页 一、一、 零件的分析零件的分析 1.11.1 零件的作用零件的作用 倒档拨叉的作用，题目所给定的零件是东风-150型拖拉机 II-III档拨叉，它位于倒档拨叉杆上，主要作用一是通过倒档拨 叉杆将扭矩传递给倒档拨叉，拨动倒档同步器，改变齿轮的啮合 方向，实现拖拉机的倒行；二是在倒档拨叉上有一个配合槽，与 第 3 页 共 24 页 其他零件配合装配，在拨叉转动时带动其运动。零件上15mm的 孔，装配在倒档拨叉杆上，用螺钉固定保证拨叉和拨叉杆的相对 位置。宽13mm深15mm的槽与其他零件相配合，半圆形叉口拨动同 步器。 1.21.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 倒档拨叉从零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组 加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以15mm孔为中心的加工面 这一组加工面包括：一个的15mm孔以及对其倒角，宽13m深 15mm的槽口，在15mm孔所在的轮毂上钻两个孔，用来做为固定 倒档拨叉和拨叉杆之用。 2. 叉口处的加工面 这一组加工面包括：铣叉口的2端面面，铣叉口内侧面，其 中外端面和15孔有垂直度要求，这就要求我们要以15内孔定 位加工这2端面，以保证端面和15孔的垂直度。 二二. . 工艺规程设计工艺规程设计 第 4 页 共 24 页 2.12.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200，考虑到拖拉机运行时经常需要挂倒档以 倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷， 采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零 件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精 度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工 精度上考虑也是应该的。 2.22.2 毛坯的设计毛坯的设计 拖拉机的倒档拨叉零件材料为 HT200，硬度选用260HBS， 毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂 造型，2级精度组。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工 余量，对毛坯初步设计如下： 1. 15mm的孔 因为孔只有15mm大，因此在铸造时不容易铸造出，因此在毛 坯的设计时，不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛 坯的成功率。 2. 叉口侧面 该叉口两侧面粗糙度都是3.2，进行一次粗铣即可满足光洁 度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差 等级为9级。 所以根据相关资料和经验可知，毛坯的叉口厚度定为10mm， 符合要求。 第 5 页 共 24 页 3. 叉口内圆面 叉口内圆面的圆弧半径为R26mm，光洁度要求没有，直接铸 造出来，查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级 为810级， 5. 钻孔、 在15mm的孔处钻孔 在此处，因为加工的孔不是很大，所以可以不必留铸造底孔。 因其它表面均为不加工表面，而且砂型机器造型铸造铸造出 的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面 上留有加工余量。 根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、 工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了。 2.22.2 基面的选择的选择基面的选择的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正 确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则， 不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大 批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面 的精加工至关重要。从零件图上可以看出，拖拉机倒档拨叉较不 规则，所以粗基准不太容易选择。为了保证15mm孔的位置精度 的要求，选择叉口内圆面和叉口侧面作为粗基准，以保证孔的轴 心线与叉口的X、Y方向的位置要求以及15mm孔轴心线的垂直度， 第 6 页 共 24 页 依照粗基准的选择原则 （即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准， 若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置 精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。 工件被放在两个支承钉和支撑板上，限制三个自由度；工件的大 叉口内表面紧靠在两个支承钉的外圆柱面上，限制两个自由度； 小头15mm 孔的端面紧靠在支承钉上，限制一个自由度，实现完 全定位。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与 工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算， 此处不再重复。 2.32.3 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精 度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定 为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量降下来。 方案一 工序：铸造。 工序：时效处理 工序：铣左端面 工序：铣右端面 工序：钻扩绞 15H9 的孔 工序：铣宽 7mm 的 2 端面 第 7 页 共 24 页 工序：铣宽 50 的内侧面 工序：铣宽 13mm 的槽 工序：钻 5 的孔 工序 X：终检，入库。 方案二 工序：铸造。 工序：时效处理 工序：铣左端面 工序：铣右端面 工序：钻扩绞 15H9 的孔 工序：铣宽 7mm 的 2 端面 工序：铣宽 50 的内侧面 工序：铣宽 13mm 的槽 工序：钻 5 的孔 工序 X：终检，入库。 上述两种方案看起来大体合理，不过仔细一看都有不足之处。 第1个 方案先是“摇臂钻床上钻5孔。”，先把这一步工序 放在前面是想，后面还有“钻15mm孔”这一步工序，如果先 钻孔那么就可以省略一步“手工去毛刺”的工序。能这样想， 出发点是好的，考虑到可以减少一步工序，似乎能减少劳动 工时，提高生产率，可是没有考虑到，把这一步工序放前， 定位比较难，不易保证必要的位置精度，夹具设计困难，实 际可行性比较低。再看第2个方案，第2个方案把“钻15mm 孔”这一步工序放在了前面，这样为以后的各个工序提供了 加工基准，工序安排比较科学合理。不过它和第1个方案一 样，都把“扩、铰孔15mm”和“倒角”放在了一步工序中。在 第 8 页 共 24 页 这一步中通过换钻套可以倒一边的角，不过要倒另一边的角， 就要把工件卸下翻面倒角，这样增加了夹具的设计难度。不 过主要的是立式钻床体积比较大，操作起来不方便，并且倒 角也没有高的精度要求，从经济效益上来考虑是不合算的。 通过分析后，把这一步工序一分为二，把“倒角”独立出来， 单独作为一步工序，因为倒角的精度要求不高，我们可以把 这一步工序放在台钻上来完成。台钻体积比较小，操作简单， 夹具结构也简单，这样零件的加工工时降下来了，生产效率 上来了，降低了零件的成本。 具体的加工路线如下 工序：铸造。 工序：时效处理 工序：铣左端面 工序：铣右端面 工序：钻扩绞 15H9 的孔 工序：铣宽 7mm 的 2 端面 工序：铣宽 50 的内侧面 工序：铣宽 13mm 的槽 工序：钻 5 的孔 工序 X：终检，入库。 2.42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加 工余量和工步如下： 第 9 页 共 24 页 1. 15mm的孔 钻孔15 扩孔： 15H11mm 2. 叉口侧面 铣： 2Z=2mm 3. 铣槽 铣宽45mm铣： Z=2mm 4. 钻孔、攻丝 在15mm的孔处钻5mm孔。 ， 2.52.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序 III：钻，扩，绞 15 孔 工步一钻孔至 14 确定进给量：根据参考文献表 2-7，当钢的f ，时，。MPa b 800mmd14 0 rmf/47 . 0 39 . 0 由于本零件在加工 14 孔时属于低刚度零件，故进给量 应乘以系数 0.75，则 rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得 切削速度所以min/18mv 第 10 页 共 24 页 min/7 .301 14 1810001000 r d v n w s 根据机床说明书，取，故实际切削速度min/375rnw 为 min/37.22 1000 37514 1000 m nd v ww 切削工时：，则机mml30mml9 1 mml3 2 动工时为 min448 . 0 25 . 0 375 3930 21 fn lll t w m 工步二：扩孔mm85.14 利用钻头将孔扩大至，根据有关手mm14mm85.14 册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv 钻 则主轴转速为，并按车床说明书min/34 6 . 51rn 取，实际切削速度为min/68rnw min/238 . 4 1000 6885.14 1000 m nd v ww 第 11 页 共 24 页 切削工时：，则机mml30mml6 1 mml3 2 动工时为 min006 . 1 57 . 0 68 3630 21 fn lll t w m 工步 3：铰孔mmH1115 根据参考文献表 2-25，rmmf/4 . 02 . 0 ，得min/128mv min/65.254 8 . 169rns 查参考文献表 4.2-2，按机床实际进给量和实际转 速，取，实际切削速度rmmf/35 . 0 min/198rnw 。min/33 . 9 mv 切削工时：，则机动mml30mml9 1 mml3 2 工时为 min6060 . 0 35 . 0 198 3930 21 fn lll t w m 第 12 页 共 24 页 三、三、 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要 设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计钻 15 孔的钻床夹具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于钻 15 孔，精度要求不高，为此，只考虑 如何提高生产效率上，精度则不予考虑。因此我们以 15 孔外 圆和顶面，侧面为定位基准。 3.23.2 定位基准的选择定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合 理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的 零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理， 或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位 置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零 第 13 页 共 24 页 件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高 的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考 虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。15 的 孔已加工好，为了使定位误差减小，选择 15 孔外圆和顶面， 侧面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以 V 型块，手柄， 挡销作为定位元件。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用 简单的手柄作为夹紧机构。 3.33.3 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切 削手册得： 钻削力 式（5-2） 6 . 08 . 0 26HBDfF 钻削力矩 式（5-3） 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT 式中：D=15mm maxmaxmin 11 187187 149174 33 HBHBHBHB 代入公式（5-2）和（5-3）得 1 0.20fmm r N2378174x20 . 0 x15x26F 6 . 08 . 0 m.N53789174xx0.2015x10T 6 . 00.819 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因 此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、 刚度适当即能满足加工要求。 3.43.4 定位误差分析定位误差分析 （1） 定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为固定 V 型块和挡销销及其手柄， 第 14 页 共 24 页 孔与销间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔外圆，当工件孔径为最大，定 位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量 等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在铣床上 加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。 此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变 动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序 尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定 位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一固定 V 型块，一挡销定位，用手柄夹 紧，即可满足定位要求。 3.53.5 夹具设计及操作简要说明夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生 产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。 提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择了手柄夹紧方 式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动 夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。 夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力， 使用手柄夹紧机构。 第 15 页 共 24 页 夹具装配图附图如下夹具装配图附图如下 第 16 页 共 24 页 夹具体附图如下夹具体附图如下 第 17 页 共 24 页 总总 结结 毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受 益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论， 不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计， 使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我 们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各 种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入设计打下了好的 基础。 毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够 的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢 老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给 我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关 键一步。 第 18 页 共 24 页 致致 谢谢 这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了 坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册 时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上 存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝 贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完 成了毕业设计。 这次毕业设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开 的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休 息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态 度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励 着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的 指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精 心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬 佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是 我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨 向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 第 19 页 共 24 页 参参 考考 文文 献献 1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版， 1994 年 2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出 版，1994 年 3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科 学技术出版社出版，1983 年 4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制 造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990 年 5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981 年 10 月 6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社 出版，1997 年
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