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设计说明书 题目题目：拨叉的工艺规程及铣槽的夹具设计拨叉的工艺规程及铣槽的夹具设计 学学 生：生： 学学 号：号： 专专 业：业： 班班 级：级： 指导老师：指导老师： 摘摘 要要 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。 拨叉加工工艺规程及其铣槽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 hole 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1 一. 零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 二. 工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择 3 2.3 制定工艺路线 5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7 2.5 确定切削用量及基本工时 8 三 夹具设计 13 3.1 问题的提出13 3.2 定位基准的选择13 3.3 切削力及夹紧力计算14 3.4 定位误差分析15 3.5 夹具设计及操作简要说明16 总 结18 致 谢19 参考文献 20 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。 拨叉的加工工艺规程及其铣槽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、零件分析一、零件分析 1.1 零件的作用零件的作用 拨叉作用待查 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 零件为 QT600-3 铸钢件，无热处理要求。 从结构上看，左部呈圆筒状，右部为厚 14mm 的半圆叉爪。两 部分上下都不在同一平面上，工件安装有一定困难。 零件的主要加工表面和主要的技术要求也分两个部分 一个是以 20 孔端面为中心的加工表面，这一组加工表面包 括：20mm 的孔以及 M20 螺纹底孔。 一个是以 20 孔为中心的加工表面,这一组加工表面包括：叉 口端面，宽 42 槽，螺纹孔，销孔。 第 3 页 共 24 页 二：工艺规程设计二：工艺规程设计 (一一)确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料是 QTQ600-3。零件年产量为批量，而且零件加 工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度后可采 用铸造成型中的金属模铸造。零件形状复杂，因此毛坯形状 可以与零件的形状尽量接近，毛坯尺寸通过确定加工余量后 再决定。 （二）基面的选择（二）基面的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保 第 4 页 共 24 页 证该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗 基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的 表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是 粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。先选取 20 端面为定位基准。 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为 定位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精 基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误 差，简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加 工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其 他表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4） “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺 寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加 工。 （5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简 单、操作方便。 以 20 孔（一面 2 销）为定位精基准，加工其它表面及孔。 主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时 候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不 再重复。 第 5 页 共 24 页 （三）（三） 工艺路线的制定工艺路线的制定 制定艺路线的出发点,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,在生产纲领已确定的情 况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中 来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成 本尽量下降。经考虑选择了两个可行的工艺方案。 方案一 1 铸造铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣铣 20 孔两端面 4 钻钻扩铰 20 孔 5 钻钻 M20 x1.5 螺纹底孔 6 铣铣叉口端面 7 钻钻 8 销孔 8 钻钻 2-M8 孔 9 钻钻 4-6.2 孔 10 铣铣宽 42mm 槽 11 攻攻 M20 x1.5 螺纹 12 检验检验，入库 方案二方案二 第 6 页 共 24 页 1 铸造铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣铣 20 孔两端面 4 铣铣叉口端面 5 钻钻扩铰 20 孔 6 钻钻 M20 x1.5 螺纹底孔，攻丝 7 钻钻 8 销孔 8 钻钻 2-M8 孔 9 钻钻 4-6.2 孔 10 铣铣宽 42mm 槽 11 检验检验，入库 上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该 先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率 不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。 方案一和方案二的区别在于方案一先加工 20 孔端面，再加工 20 孔，再加工 M20 螺纹底孔，后面工序采用 20 孔和 M20 螺 纹底孔定位，采用一面两销，这样可以为后面工序利用更好的定 位基准；而方案二是把端面加工完毕再加工孔，加工完 M20 螺纹 底孔立即攻丝，不能作为定位基准。综合考虑我们选择方案一。 最终工艺路线如下： 1 铸造铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣铣 20 孔两端面 4 钻钻扩铰 20 孔 第 7 页 共 24 页 5 钻钻 M20 x1.5 螺纹底孔 6 铣铣叉口端面 7 钻钻 8 销孔 8 钻钻 2-M8 孔 9 钻钻 4-6.2 孔 10 铣铣宽 42mm 槽 11 攻攻 M20 x1.5 螺纹 12 检验检验，入库 六、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确六、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确 定定 拨叉零件材料为 QT600-3，毛坯重量 1.12kg，生产类型为中 批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余 量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直 接获得。 2、端面 由于端面要与其他接触面接触，同时又是 20 孔的中心线的基 准。查相关资料知余量留 2.5 比较合适。 第 8 页 共 24 页 3、孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参 照参数文献，确定工艺尺寸余量为 2mm 七、确立切削用量及基本工时七、确立切削用量及基本工时 工序：铣 20 孔两端面 1. 选择机床刀具 选择立式铣床 X51 硬质合金钢 Yab 端铣刀60 p a 2. 切削用量 查 2 表 5 f=0.140.24mm/r T=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min min/44 . 6 mVf 3. 计算工时 s19 . 4 44 . 6 243 1 nf L tm 半精铣 04s . 4 44 . 6 242 2 nf L tm 23s . 8 ttT m2m1m 工序：铣宽 42mm 槽 1、选择机床及刀具 机床 x51 立式铣床 刀具 三面刃铣刀铣槽 do=42mm 查1表 8 第 9 页 共 24 页 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数 z=24 2、计算切削用量 由工艺手册表 9.41 和（切削用量手册）查得 走刀量 f=0.67 mm/r 铣刀磨钝标准和耐用度 由工艺手册表 9.46 查得 磨钝标准为 0.20.3 表 9.47 查得 耐用度为 T=150min （1）切削速度 由工艺手册 式 3.2 v Pu w Y f X p m q V k zaaaT dC V VVV v 0 v （7-26） 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1 v k 40 V C2 . 0 v q1 . 0 v X m=0.54 . 0 v Y5 . 0 v u1 . 0 v p mm z f af028 . 0 24 67 . 0 6 w a8 p a 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （2）确定机床主轴速度 min/ 5 . 390/5 . 6 1000 rsr dw v ns 由工艺手册 按机床选取主轴转速为 6.33 r/s 第 10 页 共 24 页 所以 实际切削速度为 min/ 2 . 196/27 . 3 1000 msm dn v ww （3）计算切削工时 32.770.54min m ff Lly Ts va zn （7-27） 第 11 页 共 24 页 三、三、 夹具设计夹具设计 3.1问题的提出问题的提出 本夹具要用于铣槽，本道工序只粗铣一下槽即达到各要求， 因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证槽的各加工精度， 如何提高生产效率，降低劳动强度。 3.2 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。 25 的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择 已加工好的 20 孔和 M20 螺纹底孔和其端面作为定位精基准， 来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的 20 孔和 M20 螺纹底孔作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作 为夹紧机构。 定位方案如下图： 第 12 页 共 24 页 3.2 切削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算 （1）刀具： 高速钢三面刃铣刀 42mm z=24 机床： X51 立式铣床 由3 所列公式 得 （8- F V FzF w q u e y z X pF nd zafaC F 0 1） 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1 v k 30 F C83 . 0 F q0 . 1 F X z=24 65 . 0 F y83 . 0 F u8 P a0 F w 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 第 13 页 共 24 页 安全系数 K= 4321 KKKK 其中：为基本安全系数 1.5 1 K 为加工性质系数 1.1 2 K 为刀具钝化系数 1.1 3 K 为断续切削系数 1.1 4 K 所以 NKFF 7 . 1775 （2） 夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由FKffN 21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25 . 0 21 ff F=+G G 为工件自重 z P N ff F N 4 . 3551 21 （8-2） 夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPa B 1006MPa B s 480 10 8 螺钉疲劳极限： MPa B 19260032 . 0 32 . 0 1 第 14 页 共 24 页 极限应力幅：MPa k kkm a 76.51 1lim 许用应力幅： MPa Sa a a 3 . 17 lim （8-3） 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s （8-4） s=3.54 取s=4 得 MPa120 满足要求 8 . 2 2 4 2 c H d F MPa d N c 15 43 . 1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节 装置，即可指定可靠的夹紧力 3.3 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一平面和两定位销，孔与销间 隙配合。 第 15 页 共 24 页 （2） 工件的工序基准为孔心，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。本夹具是用来在卧式镗床 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=0.063-0.042=0.021 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近 定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的 平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销 正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于 加工是自由公差，故应当能满足定位要求。 3.4. 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 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。本道工序为铣床夹具选择了开口压板夹紧 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，使用开口压板快 速螺旋夹紧机构。 第 16 页 共 24 页 装配图附图装配图附图 第 17 页 共 24 页 夹具体附图：夹具体附图： 第 18 页 共 24 页 总总 结结 这次设计即将结束了，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。 这次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 19 页 共 24 页 致致 谢谢 这次设计使我收益不小，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 20 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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