拨叉加工工艺及夹具设计

1摘 要此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计，其零件为锻件，具有体积小，零件复杂的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，特别的对于加工大头孔、槽和钻小头孔斜面小孔的工序中，选一面两销的定位方式，并以操作简单的手动夹紧方式夹紧，其机构设计简单，方便且能满足要求。关键词 拨叉，加工工艺，专用夹具，设计2 目 录摘 要11绪 论12 拨叉的分析52.1 拨叉的工艺分析52.2 拨叉的工艺要求53 工艺规程设计63.1 加工工艺过程63.2 确定各表面加工方案63.2.1 影响加工方法的因素63.2.2 加工方案的选择73.3 确定定位基准73.2.1 粗基准的选择73.2.1 精基准选择的原则83.4 工艺路线的拟订83.4.1 工序的合理组合93.4.2 工序的集中与分散93.4.3 加工阶段的划分103.4.4 加工工艺路线方案的比较113.5 拨叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定133.5.1 毛坯的结构工艺要求133.5.2 拨叉的偏差计算133.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）153.7 时间定额计算及生产安排174 镗孔夹具设计204.1 研究原始质料204.2 定位、夹紧方案的选择205 铣槽夹具设计215.1 研究原始质料215.2 定位基准的选择2135.3 切削力及夹紧分析计算215.4 误差分析与计算235.5 零、部件的设计与选用245.5.1 定位销选用245.5.2 夹紧装置的选用245.5.3 定向键与对刀装置设计245.6 夹具设计及操作的简要说明256 钻孔夹具设计2661 研究原始质料2662 定位基准的选择2663 切削力及夹紧力的计算2664 误差分析与计算276.5 零、部件的设计与选用286.5.1 定位销选用286.5.2 夹紧装置的选用296.5.3 钻套、衬套、钻模板设计与选用2966 夹具设计及操作的简要说明30结 论31参考文献32致 谢3311绪 论机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通四年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。而本次对于拨叉加工工艺及夹具设计的主要任务是： 完成拨叉零件加工工艺规程的制定； 完成镗孔、铣槽、钻孔三个专用夹具的设计。通过对拨叉零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出拨叉加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。52 拨叉的分析2.1 拨叉的工艺分析拨叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和底面的精度要求较高，此外还有小头孔端要求加工，对精度要求也很高。拨叉的底面、大头孔上平面和小头孔粗糙度要求都是，所以都要6 . 1Ra求精加工。其小头孔与底平面有垂直度的公差要求，拨叉底面与大头孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽边有平行度公差和对称度公差要求等。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。2.2 拨叉的工艺要求一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。该加工有七个加工表面：平面加工包括拨叉底面、大头孔上平面；孔系加工包括大、小头孔、小孔；小头孔端的槽加工以及大头孔的铣断加工。60.3020.5 以平面为主有： 拨叉底面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是；6 . 1Ra 大头孔端面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是。6 . 1Ra 孔系加工有： 的大头孔粗、精镗加工，其表面粗糙度为44；6.3Ra 的小头孔钻、扩和铰加工，其表面粗糙度要209H求；1.6Ra 的小孔钻加工，小孔表面粗糙度要求。6612.5Ra 小头孔端槽的加工，该槽的表面粗糙度要求是两槽边，0.3020.51.6Ra 6而槽底的表面粗糙度要求是。3 . 6Ra 最后为大头孔的铣断加工，要求断口粗糙度。3 . 6Ra拨叉毛坯的选择模锻，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因其13mm年产量是 5000 件，由3表 2.13 可知是中批量生产。上面主要是对拨叉零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为模锻和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。3 工艺规程设计3.1 加工工艺过程由以上分析可知，该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于拨叉来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知：拨叉的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。3.2 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。3.2.1 影响加工方法的因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有7色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为 Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。3.2.2 加工方案的选择 由参考文献3表 2.112 可以确定，平面的加工方案为：粗铣精铣（） ，粗糙度为6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可79ITIT:aR以较小。 由参考文献3表 2.111 确定，孔的表面粗糙度要求为 6.3，则选44择孔的加方案序为：粗镗精镗。 小头孔加工方法：209H加零件毛坯不能直接锻出孔，只能锻出一个小坑，以便在以后加工时找正其中心，但其表面粗糙度的要求为，所以选择加工的方法是钻扩6 . 1Ra铰。 孔加工方法：6因为孔的表面粗糙度的要求都不高，是，所以我们采用一次钻孔12.5Ra 的加工方法。 小头端面槽的加工方法是：0.3020.5因槽两侧面表面粗糙度的要求较高，为，所以我们采用粗铣6 . 1Ra精铣。3.3 确定定位基准3.2.1 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求： 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、8外形对称、少装夹等。 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。 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 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。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知，主要是选择加工拨叉底面的装夹定位面为其加工粗基准。3.2.1 精基准选择的原则 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知，它的底平面与小头孔，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件209H自由度不够，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面，因为是非加工表面，所以9也可以用的孔为加工基准。44选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。3.4 工艺路线的拟订对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。拨叉的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工拨叉底面大头孔上平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。3.4.1 工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含 0.4%1.1%8090 c:苏打及 0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。mg2003.4.2 工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 工序集中的特点工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数10和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备，简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。3.4.3 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为 Ra80100m。 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m。 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。11精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为 IT6IT7，表面粗糙度为Ra101.25m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。3.4.4 加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下表： 表 3.1 加工工艺路线方案比较表方案方案工序号工序内容定位基准工序内容定位基准010粗铣平面E、F平面和孔209H粗、精铣 E 平面平面和孔209H020精铣平面E、F平面和孔209H粗、精铣 F 平面平面和孔209H030钻、扩、铰： 孔209H底面和侧面钻、扩、铰： 孔209H底面和侧面040粗镗孔44底面和孔20粗、精镗孔44底面和孔20050精镗孔44底面、孔20和孔44粗、精铣槽0.3020.5底面、孔20和孔44060粗铣槽0.3020.5底面、孔20和孔44钻 ：孔6底面、孔20和孔44070精铣槽0.3020.5底面和孔20铣断底面和孔20080钻 ：孔6检验090铣断底面和孔20加工工艺路线方案的论证： 从前两步工序可以看出：方案把粗、精加工都安排在一个工序中，12以便装夹、安装工件。 再看后面的镗孔、铣槽工序，方案把粗、精加工分在两个不同的工序中，而方案都在一个工序中，这样不但有利于工件的安装，且在设计专用夹具时也可以减少工件的安装次数。方案 2 中其工序较为集中，如粗、精加工都安排在一个工序中，以便装夹、安装工件。由以上分析：方案为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表： 表 3.2 加工工艺过程表工序号工 种工作内容说 明010锻造模锻铸件毛坯尺寸：长： 宽：195.6mm 高：68mm45.2mm孔： 41020热处理退火030铣粗、精铣 E 平面工件用专用夹具装夹；双立轴圆工作台铣床)52(KX040铣粗、精铣 F 平面工件用专用夹具装夹；双立轴圆工作台铣床)52(KX050钻、扩、铰将孔钻到直径209H再将扩孔到17dmm17最后进行铰加工到要求尺19.7寸 209H工件采有专用夹具装夹，机床选用摇臂钻床（）3025Z060粗、精镗粗、精镗孔44工件用专用夹具装夹；立式铣镗床（）68T070粗、精铣粗、精铣槽0.3020.5工件用专用夹具装夹；双立轴圆工作台铣床)52(KX13080钻钻到要求尺寸6工件用专用夹具装夹；摇臂钻床)3025(Z090铣断将大头孔铣断44100检验110入库清洗，涂防锈油3.5 拨叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉的锻造采用的是 45 钢模锻制造，其材料是 45，生产类型为中批量生产，采用模锻毛坯。3.5.1 毛坯的结构工艺要求拨叉为锻造件，对毛坯的结构工艺性有一定要求： 由于模锻件尺寸精度较高和表面粗糙度值低，因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工，其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满模膛和减少工序，模锻件外形应力求简单、平直的对称，尽量避免模锻件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。 模锻件的结构中应避免深孔或多孔结构。 模锻件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。3.5.2 拨叉的偏差计算 拨叉底平面和大头孔上平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步14余量如下：粗铣：由参考文献4表 1119。其余量值规定为，现取2.0 2.5mm。查3可知其粗铣时精度等级为 IT12，粗铣平面时厚度偏差取2.2mm0.21mm精铣：由参考文献3表 2.359，其余量值规定为。1.0mm锻造毛坯的基本尺寸为，又由参考文献4表 1119422.2 1.045.2mm可得铸件尺寸公差为。1.40.6毛坯的名义尺寸为：422.2 1.045.2mm毛坯最小尺寸为：45.20.644.6mm毛坯最大尺寸为：45.2 1.446.6mm粗铣后最大尺寸为：42 1.043mm粗铣后最小尺寸为：420.2141.79mm精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度 15d8。 大小头孔的偏差及加工余量计算参照参考文献3表 2.22，2.225,2.313 和参考文献15表 18，可以查得：孔：209H钻孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。12IT12.5Raummm21. 0扩孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。10IT3.2Raummm084. 0铰孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。8IT 1.6Raum0.043mm孔44粗镗孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是13IT 12.5Raum。0.39mm精镗孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是8IT umRa6 . 1。0.039mm根据工序要求，小头孔加工分为钻、扩、铰三个工序，而大头孔加工分为粗镗、精镗二个工序完成，各工序余量如下：钻孔 209H参照参考文献3表 2.347，表 2.348。确定工序尺寸及加工余量为：加工该孔的工艺是：钻扩铰钻孔： 1715扩孔： （Z 为单边余量）19.722.7Zmm铰孔： （Z 为单边余量）2020.3Zmm 镗孔44加工该孔的工艺是：粗镗精镗粗镗： 孔， ；43.222.2Zmm精镗： 孔， ；4420.8Zmm锻件毛坯孔的基本尺寸分别为：442.20.841mm粗、精铣槽0.3020.5参照参考文献1表 215，得其槽边双边粗加工余量 2Z=2.0mm，槽深加工余量为 1.0mm，再由参照参考文献1表 215 的刀具选择可得其极限偏差：粗加工为，精加工为。0.11000.0130槽两边毛坯名义尺寸为：20.5218.5mm槽两边毛坯最大尺寸为：18.50.11018.5.110mm槽两边毛坯最小尺寸为：18.5018.50mm粗铣两边工序尺寸为：0.110018.5粗铣槽底工序尺寸为：27精铣两边工序尺寸为：，已达到其加工要求：。0.013020.50.3020.53.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）工序 1：粗、精铣 E 平面。机床：卧式铣床6012X刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料：， ，齿15YT100Dmm数，此为粗齿铣刀。5Z 因其单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度：pa2.2pamm精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：pa1.0pamm每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取：根据参fa0.15/famm Z考文献3表 2.481，取铣削速度2.8/Vm s每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取根据参考faZmmaf/18. 0文献3表 2.481，取铣削速度2.47/Vm s机床主轴转速：n10001000 2.47 60471.97 /min3.14 100Vnrd16按照参考文献3表 3.174，取 475 /minnr实际铣削速度 ：v 3.14 100 4752.49/10001000 60dnvm s进给量： fV0.18 5 475/607.12/ffVa Znmm s 工作台每分进给量： mf7.12/427.5/minmffVmm smm：根据参考文献3表 2.481,取amma60切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l141lmm68lmm刀具切入长度：1l 2210.5()(1 3)lDDa220.5(10010060 )(1 3)12mm刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： 1jt121141 1220.36min427.5jmllltf机动时间：1jt12168 1220.19min427.5jmllltf所以该工序总机动时间110.55minjjjttt工序 2：粗、精铣 F 面。机床：卧式铣床6012X刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料：， ，齿15YT100Dmm数 8，此为细齿铣刀。因其单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度：pa2.2pamm精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：pa1.0pamm每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取根据参考faZmmaf/18. 0文献3表 2.481，取铣削速度2.47/Vm s每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取：根据参fa0.15/famm Z17考文献3表 2.481，取铣削速度2.8/Vm s机床主轴转速：n10001000 2.8 60535 /min3.14 100Vnrd按照参考文献3表 3.131，取 600 /minnr实际铣削速度 ：v3.14 100 6003.14/10001000 60dnvm s进给量：fV0.15 8 600/6012/ffVa Znmm s 工作台每分进给量： mf12/720/minmffVmm smm被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知，l141lmm68lmm刀具切入长度：精铣时1l1100lDmm刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间：2jt122141 10020.34min720jmllltf机动时间：2jt12268 10020.24min720jmllltf所以该工序总机动时间220.58minjjjttt3.7 时间定额计算及生产安排根据设计任务要求，该拨叉的年产量为 5000 件。一年以 240 个工作日计算，每天的产量应不低于 21 件。设每天的产量为 21 件。再以每天 8 小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于 22.8min。参照参考文献3表 2.52，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时） Ntktttzzfjd/%)1)(0/Ntzz因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： %)1)(ktttfjd其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间）dtjt 辅助时间，用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动ft作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值k18 粗、精铣 E、F 面粗加工机动时间：jt0.55minjt粗精加工机动时间：jt0.58minjt精辅助时间：参照参考文献3表 2.545，取工步辅助时间为。ftmin41. 0由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为，min1则 min41. 1141. 0ft：根据参考文献3表 2.548，k13k单间时间定额有：dt()(1%)(0.55 1.41)(1 13%)2.21min22.8minfdjtttk粗粗()(1%)(0.58 1.41)(1 13%)2.25min22.8minfdjtttk精精因此应布置二台粗、精机床即可以完成此二道工序的加工，达到生产要求。 钻、扩、铰孔209H机动时间： jt0.250.160.070.48minjt 辅助时间：参照参考文献3表 2.541，取工步辅助时间为。ftmin775. 1由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为，min1则 min775. 11775. 1ft：根据参考文献3表 2.543，k14.12k单间时间定额：dt()(1%)(0.48 1.775)(1 12.14%)2.04min22.8mindjftttk因此应布置一台机床即可完成本工序的加工，达到生产要求 粗、精镗孔44粗镗孔：机动时间：43.7jt0.11minjt粗辅助时间：参照参考文献3表 2.537，取工步辅助时间为。ftmin81. 0由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为，min3则 min81. 3381. 0ft：根据参考文献3表 2.539，。k83.14k单间时间定额有：dt()(1%)(0.11 3.81)(1 14.83%)4.50min22.8mindfjtttk粗因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工，达到生产要求。19精镗孔到要求尺：机动时间：43.9jt0.104minjt精辅助时间：参照参考文献3表 2.537，取工步辅助时间为。ftmin81. 0由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为，min3则 min81. 3381. 0ft：根据参考文献3表 2.539，。k83.14k单间时间定额：()(1%)(0.1043.81)(1 14.83%)4.49min22.8mindfjtttk精因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工，达到生产要求。 粗、精铣槽0.3020.5加工机动时间：jt2.28minjt 辅助时间：参照参考文献3表 2.545，取工步辅助时间为。ftmin41. 0由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为，min1则 min41. 1141. 0ft：根据参考文献3表 2.548，。k13k单间时间定额有：dt()(1%)(2.28 1.41)(1 13%)4.17min22.8mindjftttk因此应布置一台机床即可以完成此道工序的加工，达到生产要求。 钻孔6机动时间： jt0.11minjt 辅助时间：参照参考文献3表 2.541，取工步辅助时间为。ftmin775. 1由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为，min1则 min775. 11775. 1ft：根据参考文献3表 2.543，。k14.12k单间时间定额，由式（1.11）有：dt()(1%)(0.11 1.775)(1 12.14%)2.11min22.8mindjftttk因此应布置一台机床即可完成本工序的加工，达到生产要求 铣断加工机动时间：jt0.616minjt 辅助时间：参照参考文献3表 2.545，取工步辅助时间为。ftmin41. 0由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1则 min41. 1141. 0ft20：根据参考文献3表 2.548，。k13k单间时间定额有：dt()(1%)(0.616 1.41)(1 13%)2.29min22.8mindjftttk因此应布置一台机床即可以完成此道工序的加工，达到生产要求。4 镗孔夹具设计4.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应44满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对孔进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，孔进行了钻、扩、铰加工。因此，定位、夹紧方案有：209H方案：选底平面、工艺孔和大头孔外圆端来定位，即一面、一短209H圆柱销和 V 型块定位，夹紧方式可设计圆环套在大头孔圆周边进行夹紧。方案：应用一面即拨叉底面，一销即定位于大头孔外端的挡销和工艺孔的心轴来定位，夹紧方式就用螺母在心轴上夹紧。209H方案：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，还有一挡销定209H位于大头孔外端，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。分析比较上面三种方案：方案中的 V 型块定位造成过定位，而夹紧方式加大了设计量，装、取工件也不易。方案中的心轴夹紧、定位是不正确的，也端是不加工的，且定位与夹紧应分开，因夹紧会破坏定位。209H通过比较分析只有方案满足要求，孔其加工与孔的轴线间有44209H尺寸公差，选择小头孔为定位基准来设计镗模，从而保证其尺寸公差要求。攀枝花学院毕业设计 5 铣槽夹具设计5 铣槽夹具设计5.1 研究原始质料利用本夹具主要用来粗、精铣 20.5 槽，该槽对孔的中心线要满足209H对称度要求以及其槽两边的平行度要求。在铣此槽时，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。5.2 定位基准的选择由零件图可知：在对槽进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，孔进行了钻、扩、铰加工，进行了粗、精镗加工。因此，定位、夹紧209H44方案有：方案：选底平面、工艺孔和大头孔定位，即一面、心轴和棱形销209H定位，夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。方案：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，用棱形销209H44定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。分析比较上面二种方案：方案中的心轴夹紧、定位是不正确的，孔端是不加工的，且定位与夹紧应分开，因夹紧会破坏定位。209H通过比较分析只有方案满足要求，孔其加工与孔的轴线间有44209H尺寸公差，选择小头孔和大头孔来定位，从而保证其尺寸公差要求。铣该槽时其对孔的中心线有对称度以及槽两边的平行度要求。为了209H使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即为拨叉底平面；两销为的短圆柱销和的棱形209H44销。5.3 切削力及夹紧分析计算刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 00150010 顶刃0n 侧刃60010 15 30rK 40Dmm160dmm20.5Lmm22Z 0.08/famm zmmap0 . 2由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式： 0.90.801.11.10.12335pzFafDB zn23有：0.900.801.11.10.12335 2.00.082820.522 2.4836.24()FN根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： FKWK安全系数 K 可按下式计算： 6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121 可知其公60 KK式参数： 1234561.0,1.0,1.0,1.3,1.0,1.0.KKKKKK由此可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 836.24 1.561304.53()KWK FN由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226 可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：)(210tgtgQLWz式中参数由参考文献5可查得： 6.22 2.76zr 90105922 29其中： 33()Lmm)(80 NQ 螺旋夹紧力：04748.2()WN该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如2.1.由表得：原动力计算公式 2621001KLWWl即： 004748.2 33 0.989032.75()17KW LWNl由上述计算易得： KKWW由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，24决定选用手动螺旋夹紧机构。5.4 误差分析与计算该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为。为了满足工序的00.5135加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。gwj与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：j MjjjWDADZWj由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ：111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm且：L=135mm ，得 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 025 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.0850.3jwmmmm 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。5.5 零、部件的设计与选用5.5.1 定位销选用本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位，其参数如下表：表 5.1 定位销DdH公称尺寸允差1Dh1hb1dC1C141816150.01122514M1241 表 5.2 定位棱销ddH公称尺寸允差Lh1hb1bC1C40502022+0.0340.0236553816 1.55.5.2 夹紧装置的选用该夹紧装置选用移动压板，其参数如表 5.3：表 5.3 移动压板公称直径LBHlb1bdK645208196.67M655.5.3 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。26根据 GB220780 定向键结构如图所示： 图 5.1 夹具体槽形与螺钉根据 T 形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表 5.4：表 5.4 定向键夹具体槽形尺寸 B2B公称尺寸允差 d允差4dLHhD1h公称尺寸允差 D2h180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成拨叉槽精铣加工，所以选用侧装对刀块。根据GB224380 侧装对刀块的结构和尺寸如图 5.2 所示：5.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构） 。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。攀枝花学院毕业设计 6 钻孔夹具设计6 钻孔夹具设计61 研究原始质料利用本夹具主要用来钻圆周面上孔，加工时要满足粗糙度要求。为6mm了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。62 定位基准的选择由零件图可知：在对槽进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，孔进行了钻、扩、铰加工，进行了粗、精镗加工。因此，定位、夹紧209H44方案有：方案：选底平面、工艺孔和大头孔定位，即一面、心轴和棱形销209H定位，夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。该心轴需要在上面钻孔，以便刀具能加工工件上的小孔。方案：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，用棱形销209H44定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。分析比较上面二种方案：方案中的心轴夹紧、定位是不正确的，孔端是不加工的，且定位与夹紧应分开，因夹紧会破坏定位。心轴上的209H开孔也不利于排销。通过比较分析只有方案满足要求，孔其加工与孔的轴线间有44209H尺寸公差，选择小头孔和大头孔来定位，从而保证其尺寸公差要求。图中对孔的的加工没有位置公差要求，所以我们选择底平面和两孔为定位基准来设计钻模，从而满足孔的加工要求。工件定位用底面和两孔定位限制 5个自由度。63 切削力及夹紧力的计算钻该孔时选用：台式钻床 Z4006A，刀具用高速钢刀具。由参考文献5查表可得：721切削力公式： 1.20.7667fPFDfK式中 6Dmm0.22/fmm r查表得： 8210.75()736bpK其中： 0.6b0.0048pK 28即：955.08()fFN实际所需夹紧力：由参考文献5表得：1 2 12 12KFKW 有：120.7,0.16安全系数 K 可按下式计算有：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 60 KK121 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 955.08 1.561489.92()KfWK FN由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。取，1.56K 10.720.16查参考文献51226 可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：)(210tgtgQLWz式中参数由参考文献5可查得： 6.22 2.76zr 90105922 29其中： 33()Lmm)(80 NQ 螺旋夹紧力：04748.2()WN由上述计算易得： 0KWW因此采用该夹紧机构工作是可靠的。64 误差分析与计算该夹具以底面、两孔为定位基准，要求保证被加工和孔粗糙度为 12.5。该孔次性加工即可满足要求。由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ：111minD WDd29 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm且：L=135mm ，得 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.085jwmm 6.5 零、部件的设计与选用6.5.1 定位销选用本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位，其参数如表 6.1 和 6.2：表 6.1 可换定位销DdH公称尺寸允差1Dh1hb1dC1C141816150.01122514M1241 30表 6.2 固定棱形销ddH公称尺寸允差Lh1hb1bC1C40502022+0.0340.0236553816 1.56.5.2 夹紧装置的选用该夹紧装置选用移动压板，其参数如表 6.3： 表 6.3 移动压板公称直径LBHlb1bdK645208196.67M656.5.3 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。 图 6.1 可换钻套31铰工艺孔钻套结构参数如下表 6.4：表 6.4 钻套DdH公称尺寸允差1D2Dh1hmCr61212+0.018+0.007221810490.5180.5衬套选用固定衬套其结构如图所示：图 6.2 固定衬套其结构参数如下表 6.5：表 6.5 固定衬套dD公称尺寸允差H公称尺寸允差C 1C12+0.034+0.0161218+0.023+0.0120.52钻模板选用固定式钻模板，用 4 个沉头螺钉和 2 个锥销定位于夹具体上。66 夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在钻床上加工孔。工件以底平面、两孔为定位基准，在6mm定位环上实现完全定位。采用手动螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。 32结 论通过这次毕业设计，使我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计都有了更进一步的认识，也加深了对大学四年中所学基础知识的学习和理解。毕业设计是理论联系实际的最有效方法。在具体设计过程中，必须考虑到方方面面的问题，在理论上正确无误的设计，在实际中往往存在各种问题。这样，在设计时就必须考虑所设计的机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，而不仅仅考虑理论上的可行性，毕业设计使我学会了从实际出发加工零件和设计夹具。在本次设计中，考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题，所选用的零、部件都是操作简单，通用性较强的标准件，从现时以最低的成本实现最先进的加工。但也有不足之处：特别是对于镗孔夹具，在刀具加工完退出工件孔时，有可能会划伤工件内孔表面，本可以在夹具体内部设置液压升降系统，使工件孔与定位立台可升可降，这样，在刀具退出时，使定位立台连同工件孔一起升起，从而避免划伤。但考虑到成本问题，未采用这种方法。为此，镗孔的专用夹具还有待改进。无论怎样，这次的毕业设计使我获益良多，是我在学校的最后一次答卷，也是我成功迈向社会的第一步。33参考文献1 杨叔子，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，2004。2 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，2004。3 李洪，机械加工工艺手册M，北京：机械工业出版社，1990。4 方昆凡，公差与配合手册M，北京：机械工业出版社，1999。5 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M，上海科学技术出版社，2000。6 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1979。7 吴宗泽，机械设计实用手册M，北京：化学工业出版社，2000。8 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。9 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，1984。10 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2002。 11 黄如林，切削加工简明实用手册M，北京：化学工业出版社，2004。12 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。13 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1980。14 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M，银州：宁夏人民出版社，1991。15 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M，中国计量出版社，2000：919。16 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2005：417。17 王先逵，机械机械制造工艺学，机械工业出版社，2006。18 Machine Tools N.chernor 1984.19 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.20 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 .34致 谢首先，我要感谢指导毕业设计的卢宗彪老师。在毕业设计中，他给予了很多指导性的意见，我万分的感谢他给我的宝贵的意见和鼓励。同时，我深深感谢谢永春老师、李泽容老师、周汝忠老师、党玉春老师、乔水明老师、卢宗彪老师、张勇老师、翟秀云老师、周丹老师等。在他们的课堂上使我受益匪浅，得到了不少对我论文有帮助的知识和想法。我也非常感谢我的父母。在学习和生活上，他们一直都很支持我，使我能全身心地投入到学习中。最后，很感谢阅读这篇毕业设计（论文）的人们。感谢您们抽出宝贵的时间来阅读这篇毕业设计（论文） 。35本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）文献综述文献综述院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 03 级机制一班 学生姓名： 学 号: 2009 年年 4 月月 22 日日36文献综述评价表文献综述评价表毕业设计（论文）题目 拨叉加工工艺及夹具设计 综述名称 拨叉加工工艺及夹具设计的综述评阅教师姓名职称评 价 项 目优良合格不合格综述结构01文献综述结构完整、符合格式规范02能准确如实地阐述参考文献作者的论点和实验结果03文字通顺、精练、可读性和实用性强综述内容04反映题目所在知识领域内的新动态、新趋势、新水平、新原理、新技术等05中、英文参考文献的类型和数量符合规定要求，格式符合规范参考文献06围绕所选毕业设计（论文）题目搜集文献成绩成绩综合评语：综合评语： 评阅教师（签字）：评阅教师（签字）： 年年 月月 日日37文献综述： 拨叉机械加工工艺及夹具设计的综述1 前言 机械加工工艺及夹具设计是毕业前对专业知识的综合运用训练。制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中