手扶拖拉机的副变速拨叉加工工艺及夹具设计毕业设计说明书

摘要 本次毕业设计的是手扶拖拉机的副变速拨叉加工工艺及夹具设计。手扶拖拉机的副变速机构，它由变速拨杆、变速杆、副变速拉杆、副变速拨杆、副变速拨叉、副变速齿轮组成，变速杆外端连有变速手柄，副变速拉杆的内端连有副变速拨杆，该副变速拨杆卡在副变速拨叉的凹槽内，副变速拨叉套装在副拨叉轴上，副变速拨叉的拨爪卡在副变速齿轮的凹槽内，副变速齿轮和制动齿轮及轴承一同安装在副变速轴上。 通过此次设计，我再次学习了怎样制定工艺方案和夹具的设计，另外在此次设计中还学到了如何确定毛坯的材料及毛坯的制造方式和涉及到的相关计算问题，让我对大学四年的所学知识有机会全面系统的学习运用，为今后从事工作打下了良好的基础。关键词：副变速拨叉；工艺；夹具；设计AbstractThis graduation design is the auxiliary gearbox of walking tractor forkprocessing technology and fixture design.Sub transmission mechanism of walking tractor, which is composed of a gear shift lever, the gear lever, auxiliary transmission rod, auxiliary transmission lever, auxiliary transmission component fork, side gear,transmission rod is connected with the gear handle, auxiliary transmission of the inner end of the pull rod connected with the auxiliary gear shift lever, the secondary gear shift lever locking groove theauxiliary gear shift fork, side shift fork is sheathed on the side fork shaft,finger side gear shift fork stuck in grooves in the side gears, side gearand brake gear and bearing were installed on a pair of transmission shaft.Through this design, I learned how to make again design process andfixture, also in this design but also learned how to determine the manufacture material and blank blank and related computational issues involved, let me have the opportunity to learn to use four years of university knowledge systematically, for in the future work has laid a good foundation.Keywords: the secondary gear shifter; technology; fixture design;目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 机械加工工艺的意义11.2 夹具制造的背景与意义11.3 工艺及夹具的现状及发展趋势2第2章 副变速拨叉加工工艺规程设计42.1 零件的分析42.1.1 零件的作用42.1.2 零件的设计图样42.1.3 零件的工艺分析52.2 计算生产纲领，确定生产类型52.3 选择毛坯的制造形式，绘制毛坯图62.3.1 选择毛坯62.3.2 确定加工余量和毛坯尺寸72.3.3 铸件毛坯图82.4 工艺规程设计82.4.1 定位基准的选择82.4.2 零件加工面加工方法的选择92.4.3 制订工艺路线102.4.4 工艺方案的比较与分析122.4.5 选择加工设备与工艺装备132.4.6 确定加工余量，工序尺寸及公差152.5 确定切削用量及切削时间162.5.1 粗铣左端面162.5.2 钻孔至172.5.3 拉孔至14mm182.5.4 粗铣右端面192.5.5 粗铣叉脚两侧面202.5.6 粗铣叉脚内侧212.5.7 铣槽232.5.8 钻小孔242.5.9 半精铣叉脚两侧面25第3章 专用钻床夹具设计273.1 明确设计任务、设计分析原始材料273.1.1 加工工件的零件图273.1.2 拨叉工件的主要加工工艺过程273.1.3 设计任务书273.1.4 工序简图273.1.5 分析原始资料283.2 确定夹具的结构方案283.2.1 确定夹具的定位方式283.2.2 选择定位元件，设计定位装置293.2.3 分析计算定位误差303.2.4 确定工件的夹紧装置303.2.5 计算切削力夹紧力313.2.6 确定导向元件333.2.7 确定其他结构333.3 绘制夹具结构草图333.4 夹具精度分析333.5 绘制夹具总装图343.6 绘制夹具零件图343.7 夹具的维护措施34参考文献35结束语36致 谢37附录38- 42 -第1章 绪论1.1 机械加工工艺的意义 机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺流程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车、钳工、铣床等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2 夹具制造的背景与意义 机械制造离不开金属切削机床，而机床夹具则是保证机械加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备之一。机床夹具被广泛用于制造业中，大量专用机床夹具的使用为大批量生产提供了必要条件。 在机床制造或修理中，常常遇到在圆柱上横穿孔的工件，这些工件的孔或螺纹孔的中心线不相交，需在车好圆柱后装配，画好孔的位置线，在按线加工孔或螺纹。以前当工件画好线后，用四爪卡盘按线进行安装，再加工内孔。在校正的过程中，调整夹在圆柱面上的两爪时，工件产生滚动，使划线孔的中心线产生角度位移，很难将工件校正，而产生加工废品。为此人们设计制造了夹具，通过30年的使用，效果很好。夹具的制造在机械加工工艺中有着很重要的意义，从其作用和地位两方面可以得知机。床夹具在机械加工中起着十分重要的作用，归纳起来，主要表现在以下几个方面： 1. 缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低加工成本。 2. 保证加工精度稳定加工质量。 3. 降低对工人的技术要求，减轻工人的劳动强度，保证安全生产。 4. 扩大机床的工艺范围，实行一机多能。 5. 在自动化生产和流水线生产中便于平衡生产节拍。 机床夹具在工艺系统中的地位：夹具的质量影响零件的质量，其整体刚度对工件加工的动态误差产生着非常特殊的影响。当夹具的整体刚度远大于其他环节，工件加工的动态误差基本上只取决于夹具的制造精度和安装精度。因此设计夹具时，对夹具的整体刚度应给予足够重视。如因工艺系统其他环节的刚度不足而引起较大的系统动态误差时，也可以采取修正夹具定位元件的方法进行补偿。这就是夹具的能动作用。 1.3 工艺及夹具的现状及发展趋势 二次工业革命以来，机械制造工艺有着飞速的发展。比如，应用人工智能选择零件的工艺规程。因为特种加工的微观物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域，其加工机理的理论研究极其困难,通常很难用简单的解析式来表达。近年来，虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用尚有一定的距离。然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面质量与加工条件参数间都有其规律。因此，目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方法来了解特种加工的工艺规律，以便实际应用，但还缺乏系统性。随着我国制造业发展和各种各种零件的需求与日俱增，加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。加工装备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上，因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。当然，在满足了柔性的条件下、也有着不同的解决方案，如：模块化、可变换化、可重新配置化、在线兼容性等。不论采用哪种方案，使用高性能的液压夹具都显得尤为重要，现在，柔性专机、可重新配置的机床及专用加工中心的组合应用，使得发动机零件的加工变得越来越柔性化，具体情况取决于每个加工项目的产量配额。夹具是机械加工不可缺少的部件，而要提高加工工艺过程中的零件定位精度，关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变，从而确保在同一道工序下的加工质量一致性。这样在加工过程中，由于变形造成的废品率将会大大降低。因此，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济的方向发展。随着现进制造技术的发展和激烈的市场竞争，为了满足市场要求，目前工艺和夹具的发展趋势主要在于： 1. 改进工艺方案，力求在保证加工精度的前提下，简化加工工艺，减少加工步骤，提高生产效率。 2. 向着自动化、一体化方向发展，以节省时间、提高生产效率、降低生产成本和劳动强度，使企业获得最大生产利润。 3. 设计新的机械设备，使零件的加工过程可以在一台机床上完成。 4. 改进锻造工艺，在满足强度及各项要求的前提下，锻造出与零件更加接近的产品零件的毛坯，减少加工量提高精度。 5. 机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展。 6. 改进夹具装备技术，使夹具技术朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济的方向发展。 第2章 副变速拨叉加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用副变速拨叉是手扶拖拉机变速操纵机构中的一个重要零件。拨叉1以内孔安装在轴2上，叉脚口卡在双联齿轮4的中间，拨动杆5的一端插入的槽中，使拨叉在轴2上轴向移动以带动双联齿轮滑动，实现速度的变换。滚珠3在弹簧的作用下卡入轴2上的圆弧凹槽中，实现拨叉准确的轴向定位，如图2.1所示：图2.1 拨叉的装配示意图1拨叉；2轴；3滚珠；4双联齿轮；5拨动杆2.1.2 零件的设计图样 零件的设计如图2.2所示:图2.2 零件的设计图2.1.3 零件的工艺分析由零件图可知，该零件形状特殊，结构复杂，属叉杆类零件。拨叉脚两端面、变速叉轴孔和两耳内表面是重要工作表面，在设计工艺规程时应重点予以保证。其他表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求，而主要加工表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。2.2 计算生产纲领，确定生产类型 计算副变速拨叉零件的年产量：查1可得 N=Qn(1+%+%) (式2.1)式中：零件备品率； 零件废品率。由任务书可知每年需生产Q为5000台，零件备品率为4%，零件废品率为2%，则副变速拨叉零件的年产量为： =50001(1+4%+2%)件/年 =5300件/年已知该产品属于轻型机械，由1表1.1-2生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为生产类型为大批量生产 。2.3 选择毛坯的制造形式，绘制毛坯图 2.3.1 选择毛坯铸铁是工程上最常用的金属材料之一，它的生产设备和工艺简单，价格便宜，并具有很多优良的使用性能和工艺性能。铸铁的性能取决于铸铁的组织，而常用各类铸铁的组织有两部分组成的，一部分是石墨，另一部分是基体。因为石墨强度、韧性极低，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。由于石墨的存在，使铸铁具备某些特殊性能：1. 因石墨的存在，造成脆性切削，铸铁的切削加工性能优异。2. 铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减少铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力。3. 石墨具有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有良好的耐磨性能。4. 石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有良好的抗振性能。按石墨的形态，铸铁的分类如表2.1所示：表2.1 常用铸铁的牌号、性能特点名称牌号热处理特点灰口铸铁HT+数字退火（又称人工时效）、表面淬火熔点低，流动性好，凝固时收缩小，可铸造形状复杂的薄壁件，并且具有生产设备简单、价格便宜、易于切削加工、有一定的耐磨性和减振性等。 蠕墨铸铁RuT+数字退火、正火蠕虫状石墨的形态介于片状与球状之间，所以蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，其铸造性能、减振性和导热性都优于球墨铸铁，与灰铸铁相近。可锻铸铁KTZ+数字退火具有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。球墨铸铁QT+数字退火、正火、调质和等温淬火兼有钢的高强度和灰铸铁的优良铸造性能，铸造性能很好、成本低廉、生产方便，在工业中用广泛。依据表2.1对几种铸铁的特点进行对比，结合所研究零件的形状特点确定零件材料为球墨铸铁，型号为QT200，零件结构复杂程度一般，生产类型为大批量生产，故确定毛胚为铸件。查阅资料14可知毛胚的铸造方法选用金属模机械砂型铸造，由于孔需加工出，故无需安放型芯，此外，球墨铸铁在毛坯铸造后需进行退火处理，以消除铸造内应力，改善材料的金属组织和机械加工性能。 2.3.2 确定加工余量和毛坯尺寸 1. 确定加工余量 手扶拖拉机的副变速拨叉的材料为QT200，抗拉强度，采用机器砂型造型，且为批量生产。由1表2.2-3查的，铸钢件采用砂型机器造型时，铸件的尺寸公差为CT8-CT10级，此处选为CT9级。由1表2.2-5选择加工余量为G级，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸由1表2.2-4可查得各加工表面余量如表2.2所示： 表2.2 各表面加工余量加工表面加工内容加工余量（mm）表面粗糙度工序余量（mm）左端面粗铣312.50叉脚两侧面粗铣2（一侧）12.51半精铣16.30孔先用钻头钻孔至13.56.30.5拉孔至0.53.20右端面粗铣3250叉脚内侧粗铣3（一侧）12.50槽粗铣1412.50孔钻8.7250 2. 确定毛坯基本尺寸加工表面的的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取得相应加工余量即可，所得毛坯尺寸如表2.3所示：表2.3 毛坯基本尺寸名称零件尺寸/mm加工余量/mm毛坯尺寸/mm两端面70676孔14叉脚两侧6612叉脚内侧40634槽14140孔 8.702.3.3 铸件毛坯图 零件毛胚图一般包括铸造毛胚形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他有关技术要求等。根据主要毛胚尺寸，该铸件毛胚图如图2.3所示： 图2.3 毛坯图2.4 工艺规程设计2.4.1 定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。而定位基准又有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。 1. 精基准的选择定位基准选择是影响拨叉加工精度的关键因素。内孔是拨叉零件的设计基准和装配基准，加工精度要求相对较高，工作表面对基准孔中心有较高的垂直度要求，为保证主要表面间的相互位置精度要求，应选择内孔为精基准，限制四个自由度，符合基准重合原则。拨叉零件结构复杂，壁薄刚性差，加工面多，选择左端面限制移动自由度，符合基准统一原则，且定位可靠，操作简单方便。位置尺寸50.50.15mm由于基准不重合，可通过工艺尺寸链换算，提高前工序的加工精度来实现。在尺寸链（图2.4）中尺寸50.50.15mm为封闭环，以左端面定位，钻小孔的工序尺寸为55.50.1mm；以左端面定位，精铣叉脚面的工序尺寸为50.05mm，两者的加工精度都在IT11级以下。叉脚内侧面距离基准孔远，定位简单方便，用以限制转动自由度。 2. 粗基准的选择 选择基准孔的外圆作为粗基准，可保证不加工的外圆与内孔壁厚均匀；选择叉脚K面作为粗基准限制移动自由度，可是不加工的叉脚面（厚度为5mm）与叉脚加工面（厚度为mm）两侧对称；选择叉脚外侧面为粗基准限制转动自由度，既方便又可靠。图2.4 工艺尺寸链图2.4.2 零件加工面加工方法的选择本零件的加工面有：内孔、平面以及槽，其材料为QT200，参考相关资料，其各部分加工方法如下：1. 平面的加工平面加工的方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。由于本零件对所加工表面粗糙度要求都不高。由1表1.4-6可知，圆柱右端面的表面粗糙度为Ra25m，该表面可考虑粗车或粗铣，根据零件的结构特点，选用粗铣加工方式；圆柱左端面的表面粗糙度Ra为12.5m,故该表面只需进行粗铣。叉脚左右两侧面：由于表面粗糙度均为Ra6.3m,由1表1.4-8可知，该表面需进行粗铣、半精铣。叉脚内侧：由于表面粗糙度均为Ra12.5m，由1表1.4-8可知，该表面只需进行粗铣。2. 孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。内孔：由于公差等级为9级，且表面粗糙度为Ra3.2m，根据1表1.4-7，需进行钻、拉孔。孔：由于表面粗糙度Ra为25m,故只需进行钻孔即可。 3. 槽的加工一般槽都是铣削、拉削加工。槽：由于公差等级为12级，且表面粗糙度为Ra12.5m,故只需进行粗铣。2.4.3 制订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大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以适当夹具，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。1. 工艺路线方案一 工序 粗铣左端面，工序II 钻孔至。工序 拉孔。工序 粗铣右端面。工序 校正。 工序VI 粗铣叉脚两侧面。 工序VII 粗铣叉脚内侧。工序VIII 铣槽。 工序IX 钻小孔。 工序X 校正。 工序XI 半精铣叉脚两侧面。 工序XII 钳工倒角，修毛刺。 工序XIII 总检入库。 2. 工艺路线方案二工序 粗铣左端面，工序II 钻孔至。工序III 拉孔。工序IV 粗铣右端面。工序V 校正。 工序VI 粗铣叉脚内侧。 工序VII 粗铣叉脚两侧面。工序VIII 铣槽。 工序IX 钻小孔。 工序X 校正。 工序XI 半精铣叉脚两侧面。 工序XII 钳工倒角，修毛刺。 工序XIII 总检入库。 3. 工艺路线方案三工序 粗铣左端面工序II 钻孔至。 工序III 拉孔。工序IV 粗铣右端面。 工序V 校正。工序VI 粗铣叉脚两侧面。 工序VII 半精铣叉脚两侧面。 工序VIII 粗铣叉脚内侧。 工序IX 铣槽。 工序X 钻小孔。 工序XI 校正。 工序XII 钳工倒角，修毛刺。 工序XIII 总检入库。2.4.4 工艺方案的比较与分析上述四个工艺方案的特点在于：方案一第一步是以外圆及K面为基准粗铣左端面，钻孔至；第二步是拉孔；第三步以内孔及左端面为基准，铣右端面、和叉脚两侧；第四步是以叉脚左侧H面、外侧面及内孔为定位基准粗铣叉脚内侧；第五步是以内孔及左端面、叉脚内右侧为定位基准来铣槽和钻小孔；第六步是以内孔和左端面为定位基准来半精铣叉脚两侧面，最后是钳工倒角，修毛刺。方案二与方案一的不同之处是方案三的工序VI是粗铣叉脚内侧，工序VII是粗铣叉脚两侧面，而方案一的是工序VI粗铣叉脚两侧面，工序VII粗铣叉脚内侧。方案三与方案一的不同之处在于方案三工序中粗铣叉脚两侧面后直接半精铣的叉脚两侧面，然后才粗铣叉脚内侧，而方案一是粗铣叉脚两侧面后直接粗铣叉脚内侧，然后在后面的工序中才半精铣的叉脚两侧面。三种方案相比较，可以看出：方案一中遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序，并且在加工过程中以左端面为定位基准进行多次加工，遵循了统一基准原则，另外把粗铣叉脚面安排在铣叉脚内侧面之前，为铣内侧面提供了精基准面，铣内侧面时可用孔右端面为基准，夹紧力指向右端面面，靠近加工面，不会因工件刚性差、切削力大而产生变形，半精铣叉脚面安排在最后进行，以保证加工精度不致遭到破坏；方案二中把粗铣叉脚内侧放在了粗铣叉脚两侧面的前面，不能为铣内侧提供精基准，保证不了叉脚内侧面的精度。方案三中把精铣叉脚两侧面放在粗铣叉脚内侧之前，在后续的工序中叉脚两侧面容易遭到破坏，影响其表面的精度。因此，我选用方案一做为手扶拖拉机副变速拨叉的的加工工艺路线： 工序I 以外圆及右端面为粗基准，粗铣左端面。选用X51立式铣床及专用夹具加工，采用硬质合金端铣刀YG8。工序II 以外圆及K面为粗基准，钻孔至。选用Z525立式钻床及专用夹具，采用莫氏圆锥号为1号的硬质合金锥柄麻花钻。工序III 以内孔基准，拉孔。选用L6110卧式内拉床及专用夹具，采用圆孔拉刀。 工序IV 铣孔右端面，以外圆及左端面为基准。选用X51立式铣床及专用夹具加工，采用硬质合金端铣刀YG8。 工序V 校正。工序VI 粗铣叉脚两侧面，以右端面及内孔作为定位基准。选用X51立式铣床及专用夹具加工。 工序VII 粗铣叉脚内侧，以右端面及内孔作为定位基准。选用X51立式铣床及专用夹具加工。工序VIII 铣槽，以内孔及左端面为定位基准。选用X51立式铣床及专用夹具加工。 工序IX 钻小孔，以内孔及左端面为定位基准。选用Z525立式钻床及专用夹具。 工序X 校正。工序XI 半精铣叉脚两侧面，以右端面及内孔作为定位基准。选用X51立式铣床及专用夹具加工。 工序XII 钳工倒角，修毛刺。工序XIII 总检入库。2.4.5 选择加工设备与工艺装备1. 选择机床 1）工序I、IV、VI、VII、VIII为粗铣，且精度要求不高，选用最常用的X51。 2）工序III为拉孔，可选用L6110卧式内拉床。 3）工序II、IX为钻孔，精度要求不高，选用Z525立式钻床。 4）工序XI为半精铣叉脚两侧面，选用X51立式铣床。2. 选择夹具在各工序中由于是大批量生产，所以都采用专用夹具。3. 选择量具本零件属于大批生产，一般采用通用量具，对于精度要求高，不易测量的可采用专用量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择时，采用其中的一种方法即可。1）选择各轴向测量量具工序IV中要保证24圆柱两端面的距离为70mm，且未标注公差，取IT12级，由12表1.4可知T=0.30mm,按计量器具的不确定度选择该表面加工时所用的量具，由1表5.1-1可查的它所对应的不确定允许值为0.016mm，所以根据1表5.2-6可选分度值为0.02mm的游标卡尺。即取测量范围为0-150mm，分度值为0.02mm的游标卡尺。在此工序中，还要保证拨叉脚的厚度为12mm，未标注公差，取IT14级，由12表1.4可知T=0.43mm，由1表5.1-1可查的它所对应的不确定允许值为0.029mm，所用的量具为分度值为0.02mm的游标卡尺。即取测量范围为0-150mm，所以根据1表5.2-6可选分度值为0.02mm的游标卡尺。两个外部轴向测量在同一工序中，故可采用其中一个精度较高的游标卡尺即可，故选用范围为0-150mm，分度值为0.02mm的游标卡尺。 工序VI和工序XI中 ，加工拨叉的左侧，且保证与24mm圆柱左端面的距离为5mm，由于未标注公差，取IT14级，由12表1.4可知T=0.30mm,由1表5.1-1可查的它所对应的不确定允许值为0.016mm,故选用的量具为分度值为0.01mm的游标卡尺，测量范围为0-50mm。加工拨叉的右侧，且保证拨叉厚度为mm，此时T=0.12mm，公差等级为IT12级，由1表5.1-1可查的它所对应的不确定允许值为0.09mm,故选用的量具为分度值为0.01mm的游标卡尺，测量范围为0-50mm。 2）选择加工孔用量具工序、III中孔的加工，钻孔至13.5mm，拉孔至mm。 （1）钻孔时采用标准钻头，且其精度要求低，可不需要量具； （2）拉孔时，由于精度要求较高，加工每个工件都要进行测量，故宜选择极限量规，通规和止规。工序IX中，钻8.7mm的内孔时由于采用标准钻头，且其精度要求低，可不需要量具。 3）选择加工槽所用的量具铣槽时，由于采用了标准刀具，平时无需测量，但刀具磨损到一定时候时，应进行测量以便及时更换刀具，此时可以选择通用量具。槽的精度为12级，T=0.18mm, 其不确定允许值为0.009mm,故选用的量具为分度值为0.02mm的游标卡尺，测量范围为0-150mm。2.4.6 确定加工余量，工序尺寸及公差 确定工序尺寸的一般方法，由表面加工的最后工序往前推，最后工序的工序尺寸按零件图的要求标准，如表2.4。当无基准转换时，与统一表面多车加工的工序尺寸（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸应用尺寸链计算。表2.4 各个工序加工余量，精度等级工序号加工表面加工内容加工余量（mm）精度等级（CT）工序尺寸（mm）表面粗糙度工序余量（mm）工序左端面粗铣31273250工序II孔钻13.51113.50.5工序III孔拉孔0.59143.20工序IV右端面粗铣31270250工序VI叉脚左侧面粗铣212101叉脚右侧面粗铣21281工序VII叉脚内侧粗铣6123412.50工序VIII槽 粗铣14121412.50工序IX孔钻 8.7108.7250工序XI叉脚左侧面半精铣1870叉脚右侧面半精铣1866.302.5 确定切削用量及切削时间2.5.1 粗铣左端面加工条件：被加工材料QT200，其抗拉强度为200MPa。零件大小x=70mm，y=96mm。1. 刀具选择：选择硬质合金端铣刀YG8，其参数d=50mm,孔径D=22mm，L=50mm，背吃刀量，齿数12。根据9表4-2确定铣刀角度，选择前角，后角，主偏角，螺旋角。2. 切屑深度:因为加工余量较小，一次走刀即可完成。即。3. 确定每齿进给量f和切削速度。查9表4-5知当工艺系统刚性中等、硬质合金铣刀加工铸铁时，其每齿进给量 。由于本工序被吃刀量和铣削宽度较小，故选择最大的每齿进给量，即=0.30mm/z。 根据所知的工件材料为QT200，根据2表8-99，选择切削速度=70m/min。 4. 计算主轴转速。查1表4.2-36得n=490r/min，同时查表4.2-35得电动机功率：4.5kw，然后计算实际切削速度：5. 基本时间的确定。按1表6.2-7知： T=(l+l+l)/f （式2.2） l=0.5d- 其中（） l=4式中：Z-铣刀齿数； -铣刀每齿进给量（mm/z）； -工作台的水平进给量（mm/min）； -切削宽度（垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）； -切削深度（平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）； d-铣刀直径（mm）； l-切削加工长度（mm）； -刀具切入长度（mm）； -刀具切出长度（mm）； n-机床主轴转速（r/min）。查1表4.2-35，选用=30mm/min，把已知数据代入以上各式解得：T1.5min 故粗铣左端面的基本时间为：T=1.5min 辅助时间：=0.2T=0.3min.工作地服务时间：=15.9%T0.24min工时定额：T=2.04min2.5.2 钻孔至 1. 选择刀具：莫氏圆锥号为1号的硬质合金锥柄麻花钻。根据1表3.1-6选取。麻花钻参数螺旋角，顶角，横刃斜角，进给后角。 2. 确定背吃刀量 钻孔时,。 3. 确定进给量 按照加工要求决定进给量。钻头直径，工件材料为铸铁且时，根据9式5-3进给量取值范围为0.120.24mm/r。 在此取0.2mm/r。 4. 确定切削速度 根据9表5-1知切削速度为2530m/min ，在此选30m/min。 则： 根据Z525机床标准主轴转速，由1表4.2-15选取，实际转速为： 5. 基本时间由1表6.2-5得钻孔的基本时间为： （式2.3）式中: 工件切削部分长度，单位为mm; 切入量，单位为mm，； 切出量，单位为mm，；已知，。所以，加工的孔所用的基本时间为：辅助时间：=0.2=0.12min.工作地服务时间：=15.7%0.09min工时定额：2.5.3 拉孔至14mm 1. 选择刀具：根据1表3.1-24选取d=14mm,L=385mm的圆孔拉刀作为刀具。 2. 确定背吃刀量 钻孔时 。 3. 确定进给量 按照加工要求决定进给量。钻头直径，工件材料为铸铁且时，根据9式5-3进给量取值范围为0.120.24mm/r。 在此取0.2mm/r。 4. 确定切削速度 根据9表5-1知切削速度为2530m/min ，在此选30m/min。 则： 根据Z525机床标准主轴转速，由1表4.2-15选取，实际转速为： 5. 基本时间 由1表6.2-5得拉孔的基本时间为：式中 已知，。所以，拉孔至所用的基本时间为： 辅助时间：=0.2=0.112min.工作地服务时间：=15.7%0.1min工时定额：2.5.4 粗铣右端面1. 刀具选择：选择硬质合金端铣刀YG8，其参数d=50mm,孔径D=22mm，L=50mm，背吃刀量，齿数12。根据9表4-2确定铣刀角度，选择前角，后角，主偏角，螺旋角。2. 切屑深度:因为加工余量较小，一次走刀即可完成，即。3. 确定每齿进给量f和切削速度。查9表4-5知当工艺系统刚性中等、硬质合金铣刀加工铸铁时，其每齿进给量 。由于本工序被吃刀量和铣削宽度较小，故选择最大的每齿进给量，即=0.30mm/z。 根据所知的工件材料为QT200，根据2表8-99，选择切削速度=70m/min。 4. 计算主轴转速。查1表4.2-36得n=490r/min，同时查表4.2-35得电动机功率：4.5kw，然后计算实际切削速度5. 基本时间的确定。按1表6.2-7可得： l=0.5d- 其中（） =0.550-)+2 17 l=4 查1表4.2-35，选用=30mm/min，则： T=(l+l+l)/f =(24+17+4)30 1.5min 故粗铣左端面的基本时间为：T=1.5min 辅助时间：=0.2T=0.3min.工作地服务时间：=15.9%T0.24min工时定额：T=2.04min2.5.5 粗铣叉脚两侧面该工序分两个工步，工步1是粗铣拨叉脚左端面；工步2是粗铣拨叉脚右端面。它们所选用的背吃刀量、切削速度和进给量是一样的。1. 刀具选择：选择硬质合金端铣刀YG8，其参数d=50mm,孔径D=22mm，L=50mm，背吃刀量，齿数12。根据9表4-2确定铣刀角度，选择前角，后角，主偏角，螺旋角。2. 切屑深度:因为加工余量较小，一次走刀即可完成。即。3. 确定每齿进给量f和切削速度。查9表4-5知当工艺系统刚性中等、硬质合金铣刀加工铸铁时，其每齿进给量 。由于本工序被吃刀量和铣削宽度较小，故选择最大的每齿进给量，即=0.30mm/z。 根据所知的工件材料为QT200，根据2表8-99，选择切削速度=70m/min。 4. 计算主轴转速。查1表4.2-36得n=490r/min，同时查表4.2-35得电动机功率：4.5kw，然后计算实际切削速度5. 基本时间的确定。按1表6.2-7。 l=0.5d- 其中（） =0.550-)+2 17 l=4 查1表4.2-35，选用=30mm/minT=(l+l+l)/f =(62+17+4)30 2.8min 故粗铣叉脚两侧面的基本时间为：T=2T=5.6min 辅助时间：=0.2T=1.12min.工作地服务时间：=15.9%T0.89min工时定额：T=7.61min2.5.6 粗铣叉脚内侧该工序分两个工步，工步1是粗铣拨叉脚左内表面；工步2是粗铣拨叉脚右内表面，它们所选用的背吃刀量、切削速度和进给量是一样的。 1. 刀具选择：选高速钢镶齿套式面铣刀铣平面，=80mm，D=27，L=36，=16，。根据9表4-2确定铣刀角度，选择前角=，后角=，主偏角=，螺旋角=。2. 切屑深度:因为加工余量较小，一次走刀即可完成。即。3. 确定每齿进给量f和切削速度。查9表4-5知当工艺系统刚性中等、高速钢铣刀加工铸铁时，其每齿进给量 。由于本工序被吃刀量和铣削宽度较小，故选择最大的每齿进给量，即=0.20mm/z。根据所知的工件材料为QT200，根据2表8-99，选择切削速度=18m/min。 4. 计算主轴转速。由切削速度=18m/min则： 查1表4.2-36得n=80r/min，同时查表4.2-35得电动机功率：4.5kw，然后计算实际切削速度5. 基本时间的确定。按1表6.2-7。 l=0.5d- 其中（） =0.580-)+2 25 l=4 查1表4.2-35，选用=50mm/minT=(l+l+l)/f =(6+25+4)50 =0.7min 故粗铣叉脚内侧的基本时间为：T=2T=1.4min辅助时间：=0.2T=0.28min.工作地服务时间=15.9%T0.22min工时定额T=1.9min2.5.7 铣槽 1. 刀具选择：直柄键槽铣刀（GB1112-85），直径d=8，L=50mm，l=14mm，=8mm,。2. 切屑深度:因为加工余量较大，需三次走刀才可完成。即取。3. 确定切削速度。根据所知的工件材料为QT200，根据2表8-99，选择切削速度=18m/min。4. 计算主轴转速。由切削速度=18m/min则： 查1表4.2-36得n=100r/min，同时查表4.2-35得电动机功率：4.5kw，然后计算实际切削速度 5. 基本时间的确定。按1表6.2-7。 T= （式2.4） l=2式中：Z-铣刀齿数； -铣刀每齿进给量（mm/z）； -工作台的水平进给量（mm/min）； -切削宽度（垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）； -切削深度（平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）； d-铣刀直径（mm）； l-切削加工长度（mm）； -刀具切入长度（mm）； -刀具切出长度（mm）； h-键槽深度； n-机床主轴转速（r/min）。 查1表4.2-35，选用=25mm/min，则：T= =1.12min 故铣槽的基本时间为：T=1.12min辅助时间：=0.2T=0.224min.工作地服务时间：=15.9%T0.18min工时定额：T=1.524min2.5.8 钻小孔 1. 选择刀具：根据1表3.1-6选取高速钢直柄麻花钻（GB1436-85），d=8.7mm，l=125mm,=81mm。麻花钻参数螺旋角，顶角，横刃斜角，进给后角。 2. 确定背吃刀量 钻孔时，。 3. 确定进给量 按照加工要求决定进给量。钻头直径，工件材料为铸铁且时，根据9式5-3进给量取值范围为0.0870.174mm/r。 在此取0.1mm/r。 4. 确定切削速度 根据9表5-1知切削速度为2025m/min ，在此选25m/min。 则： 根据Z525机床标准主轴转速，由1表4.2-15选取，实际转速为： 5. 基本时间由1表6.2-5得钻孔的基本时间为： （式2.5）式中，工件切削部分长度，单位为mm; 切入量，单位为mm，； 切出量，单位为mm，；已知，。所以，加工的孔所用的基本时间为：辅助时间：=0.2=0.108min.工作地服务时间=15.7%0.08min.工时定额2.5.9 半精铣叉脚两侧面该工序分两个工步，工步1是半精铣拨叉脚左端面；工步2是半精铣拨叉脚右端面。它们所选用的背吃刀量、切削速度和进给量是一样的。1. 刀具选择：选择硬质合金端铣刀YG8，其参数d=50mm,孔径D=22mm，L=50mm，背吃刀量，齿数12。根据9表4-2确定铣刀角度，选择前角。2. 切屑深度:因为加工余量较小，一次走刀即可完成。即。3. 确定每齿进给量f和切削速度。查9表4-5知当工艺系统刚性中等、硬质合金铣刀加工铸铁时，其每齿进给量 。由于本工序被吃刀量和铣削宽度较小，故选择最大的每齿进给量，即=0.30mm/z。 根据所知的工件材料为QT200，根据2表8-99，选择切削速度=70m/min。 4. 计算主轴转速。查1表4.2-36得n=490r/min，同时查表4.2-35得电动机功率：4.5kw，然后计算实际切削速度5. 基本时间的确定。按1表6.2-7。 l=0.5d- 其中（） =0.550-)+2 17 l=4 查1表4.2-35，选用=30mm/minT=(l+l+l)/f =(62+17+4)30 2.8min 故半精铣叉脚两侧面的基本时间为：T=2T=5.6min 辅助时间：=0.2T=1.12min.工作地服务时间：=15.9%T0.89min.工时定额：T=7.61min.第3章 专用钻床夹具设计 拨叉机构形状复杂，刚性差，易变形，需采用专用夹具进行加工。常见的有车床夹具、钻床夹具和铣床夹具等，本次设计的专用夹具为钻床夹具。3.1 明确设计任务、设计分析原始材料3.1.1 加工工件的零件图 加工工件的零件图如图2.2。3.1.2 拨叉工件的主要加工工艺过程 拨叉工件的主要加工工艺过程如表3.1所示：表3.1 拨叉工件的主要加工工艺过程序号工序内容使用设备序号工序内容使用设备010铣孔左端面X51060铣叉脚内侧面X51020钻孔至Z525070铣槽X51030拉孔L6110080钻小孔Z525040铣孔右端面X51090精铣叉脚两侧面X51050粗铣叉脚两侧面X513.1.3 设计任务书 设计任务书如表3.2所示：表3.2 设计任务书工件名称副变速拨叉机床型号Z525材料QT200生产类型大批量生产夹具类型钻床夹具同时加工工件数13.1.4 工序简图 工序简图如图3.1，本夹具设计第2道工序钻的孔的夹具。要求在钻床上一次装夹中加工出来，本工序加工要求如下：1. 孔必须达到图上所标注的坐标尺寸。2. 应尽量使孔与两端面垂直。3. 孔的表面粗糙度3.2。图3.1 副变速拨叉钻孔工序简图3.1.5 分析原始资料1. 从加工工件的零件图可以看出，工件的结构形状比较复杂，且壁较薄，所以受力后容易发生变形，设计时要注意夹紧力作用点、方向与大小的合理确定。2. 本道工序是第2道工序，所以在此道工序加工时工件上只有孔的左端面加工完成，经分析确定加工件定位所选的为粗基准面。3. 由于是大批量生产，工件的加工精度要求不高，所以设计的夹具结构不宜太复杂。应在保证质量和适当提高生产率的基础上，应尽可能地简化夹具的结构，降低夹具设计与制造的成本，提高经济效益。4. 本工序所使用的机床为Z525立式钻床，刀具为通用标准刀具。3.2 确定夹具的结构方案3.2.1 确定夹具的定位方式由工序简图可知，该工序限制了工件5个自由度。现根据加工要求来分析其必须限制的自由度数目及其基准选择的合理性。坐标系简见图3.1。为保证所钻孔与端面的垂直度，应限制、两个方向的自由度；为保证所钻孔与外圆同轴，应限制、两个自由度；为保证孔长度方向的尺寸，应限制、三个方向的自由度。由此分析，为满足加工要求，工件定位时应限制5个自由度，并和工序简图上所