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目 錄 1 序言 3 2撥叉的工藝分析及生產類型的確定 4 2.1撥叉的作用 5 2.2撥叉的工藝分析 6 2.3撥叉的生產類型 8 3選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖 9 3.1選擇毛坯 9 3.2確定鑄件機械加工余量 9 3.3撥叉的偏差計算 10 3.4確定毛坯尺寸 12 3.5設計毛坯圖 13 4 加工方法的選擇及工藝規(guī)程設計 15 4.1定位基準的選擇 15 4.2零件表面加工方法的選擇 17 4.3加工階段的劃分 18 4.4工序的集中與分散 19 4.5工序順序的安排 19 4.6制定工藝路線 20 5 工序設計 24 5.1 選擇加工設備與工藝裝備 24 5.2 確定工序尺寸 25 6切削用量及基本時間的確定 27 6.1切削用量的計算 27 6.2時間定額的計算 31 7夾具設計 43 7.1 定位方案 44 7.2 加緊機構 44 7.3 對刀裝置 45 7.4 夾具體 46 7.5 定位誤差計算 47 7.6 切削力及夾緊力計算 49 設計總結 53 致謝 54 參考文獻 55 1 序 言 機械制造加工工藝與機床夾具設計是在學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及全部專業(yè)課之后進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，進而使對機械有了進一步的認識，為以后的工作打下基礎。它主要是對零件的加工工藝和對零件的某幾個工序加工進行專用夾具的設計。從零件的工藝來說，它主要是分析零件在進行加工時應注意什么問題，采用什么方法和工藝路線加工才能更好的保證精度，提高勞動生產率。就專用夾具而言，好的夾具設計可以提高產品生產率、精度、降低成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。在本設計中，就針對撥叉的加工工藝進行分析，制定和比較加工工藝路線，選擇較好的加工工藝路線進行加工。并對撥叉叉口兩側面、孔和槽進行專用夾具的設計，在這過程中，制定多套夾具方案分別對各夾具的定位誤差和精度進行分析計算，選擇其一進行下一步的設計，以完成本次設計。通過這次設計，培養(yǎng)了編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計的能力，這也是在進行畢業(yè)之前對所學課程進行的最后一次深入的綜合性復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們的大學生活中占有十分重要的地位。 就個人而言，希望通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設打下一個良好的基礎。 2 撥叉的工藝分析及生產類型的確定 2.1 撥叉的作用 車床的撥叉位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照操作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件下方的孔與操縱機構相連，而上方的半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。 撥叉是一種輔助零件，通過撥叉控制滑套與旋轉齒輪的接合?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結合與分離，達到換檔的目的。分析這種動力聯(lián)接方式可知，車換檔時要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長零件的使用壽命。 2.2 撥叉的工藝分析 撥叉是機車變速箱中一個重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復雜，但其加工孔和叉口兩側面有精度要求，此外還有Φ14孔上的槽要求加工，對精度有一定的要求。撥叉的底面粗糙度要求是Ra12.5、叉口兩側面是Ra0.8和兩個孔粗糙度要求是Ra1.6。所以都要求精加工。其Φ14孔與側面有垂直度的公差要求，所要加工的槽，在其槽兩側面與Φ14孔有垂直度公差要求等。因為零件的尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工必須保證精度要求。 零件要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加工工藝問題。從設計撥叉的加工工藝來說，應選擇能夠滿足孔和槽加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。 在選擇各表面、孔及槽的加工方法時，要考慮加工表面的精度和表面粗糙度要求，根據(jù)各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工，要根據(jù)生產類型選擇設備，在大中批量生產中可采用高效率的設備，在單件小批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法，要考慮被加工材料的性質，要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平；此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。 該零件所需的加工部位為：撥叉小孔端面、小孔，半孔上下兩側面；半孔以及小孔端14的槽。底平面：粗銑（IT14），粗糙度為Ra12.5；Φ60半孔的表面粗糙度要求為1.6，則選擇孔的加工順序為：粗鏜、半精鏜、精鏜；Φ14的孔選擇的加工方法是鉆，但其表面粗糙度的要求為，所以選擇加工的方法是鉆、擴、粗鉸、精校。 這些加工表面之間有著一定的位置要求： （1）Φ14孔軸線與叉口端面的垂直度誤差為0.05/100。 （2）Φ14孔軸線與槽兩側面的垂直度誤差為0.015/100。 （3）叉口上下兩端面有著平行度誤差為0.01/100。 由以上分析可知Φ14孔為設計基準，要加工Φ14孔先加工孔的兩個端面再加工孔，然后以孔為基準加工其他待加工面，并保證它們之間的位置精度要求。 圖1.1 撥叉零件圖 圖1.2撥叉零件三維圖 2.3撥叉的生產類型 撥叉位于機器變速箱的換擋機構中，該機器產品年產量為Q=2000臺/年，n=1件/臺，結合生產實際，備用率α=10％，廢品率β=1％。代入公式得該零件的生產量為： N=Qn（1+10％+1％）=2000×1×（1+10％+1％）=2222件/年 零件是機床上的撥叉，屬于輕型機械，該零件為中批生產。 3 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖 3.1選擇毛坯 零件材料為HT200，考慮到車床在加工中的變速雖然不像其它機器那么頻繁。但是，零件在工作過程中，也經常要承受變載荷及沖擊性載荷，且它的外型復雜，不易加工。因此，應該選用鑄件以提高勞動生產率，保證精度，由于零件的年生產量為2000件已達到中批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用砂型機器造型鑄造，這樣可以提高生產率，保證精度。 3.2 確定鑄件機械加工余量 由于孔均有精度要求，槽為14，不鑄出，還有一個半孔，可以用一個毛坯生產兩個零件，故只需確定四個面和叉口的相關尺寸。 查表確定加工余量，鑄件尺寸公差分為16級，代號“CT”，加工余量分為ABCDEFGH和J9個等級，代號“MA”。由撥叉的功用和技術要求，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-3確定該零件的公差等級為普通級，取CT9級。零件材料為灰鑄鐵，基本尺寸小于100，取MA為G。根據(jù)該零件的的行位特點，選擇零件撥叉口上的中心線分面，屬平直分模線。零件表面粗糙度，由零件圖可知，除叉口兩端面的表面粗糙度為Ra0.8um，該撥叉其余加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6um。 3.3 撥叉的偏差計算 3.3.1撥叉?zhèn)绕矫婕庸び嗔康挠嬎? 根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。其粗銑等級為IT12。 精銑：其余量值規(guī)定為。鑄造毛坯的基本尺寸為，鑄件尺寸公差為。 毛坯的名義尺寸為： 毛坯最小尺寸為： 毛坯最大尺寸為： 粗銑后最大尺寸為： 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個尺寸精度。 3.3.2 Φ60孔兩端面的偏差及加工余量計算 根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。粗銑等級為IT12。 精銑：其余量值規(guī)定為。 鑄造毛坯的基本尺寸為24+2.0+1.0=27mm，鑄件尺寸公差為。 毛坯的名義尺寸為：24+2.0+1.0=27mm 毛坯最小尺寸為：27-0.6=26.4mm 毛坯最大尺寸為：27+1.4=28.4mm 粗銑后最大尺寸為：24+1.0=25.0mm 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個尺寸精度。 3.3.3鉆Φ14孔的偏差及加工余量計算： 鉆孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 擴孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 鉸孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 根據(jù)工序要求，Φ14孔分為鉆、擴、粗鉸、精鉸三個工序，各工序余量如下： 鉆Φ14孔 確定工序尺寸及加工余量為： 加工該組孔的工藝是：鉆——擴——粗鉸——精鉸 鉆孔： Φ 13 擴孔： Φ13.85 2Z=0.85 （Z為單邊余量） 粗鉸孔： Φ13.95 2Z=0.1 （Z為單邊余量） 精鉸孔：Φ14 2Z=0.05 （Z為單邊余量） 3.3.4鏜Φ60孔的偏差及加工余量計算 加工該組孔的工藝是：粗鏜——精鏜 粗鏜：Φ60孔，其余量值為； 精鏜：Φ60孔，其余量值為； 鑄件毛坯的基本尺寸分別為： Φ60孔毛坯基本尺寸為：60-2.2-0.8=57； 鑄件加工該孔經濟精度為IT9。 Φ60孔毛坯名義尺寸為：60-2.2-0.8=57； 粗鏜工序尺寸為：Φ59.2 精鏜工序尺寸為：Φ60 從而達到要求。 3.3.5粗、精銑14槽 槽邊雙邊機加工余量2Z=2.0mm，槽深機加工余量為2.0mm，刀具選擇可得其極限偏差：粗加工為，精加工為。 槽的毛坯為一個整體： 粗銑兩邊工序尺寸為：12 粗銑槽底工序尺寸為： 6 精銑兩邊工序尺寸為：14，已達到其加工要求：14。 3.4確定毛坯尺寸 上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度Ra≥1.6um。Ra≤1.6um的表面，余量要適當增大。 由零件圖可知，叉口兩端面的表面粗糙度為Ra0.8um，該撥叉其余加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6um。 表3-1 撥叉毛坯(鑄件)尺寸 零件尺寸 單面加工余量 鑄件尺寸 Φ60叉口大孔 2 Φ56 25 3 28 26 3 29 71 3 74 30 3 33 3.5設計毛坯圖 毛坯圖設計的實質：保持不加工表面不變，加工表面的毛坯尺寸等于零件尺寸加上加工余量，并確定毛坯尺寸公差。 3.5.1鑄件機械加工余量（MA）與尺寸公差（CT）確定 （1）、計算零件的年生產綱領 N＝Q×n（1+a%）(1＋b%）； （2)、根據(jù)年生產綱領和零件重量確定零件生產類型（中批生產）； (3)、根據(jù)生產類型確定毛坯制造方法：（金屬模機械砂型）； （4）、根據(jù)毛坯制造方法和工件材料確定鑄件公差等級（8～10級）； （5）、根據(jù)鑄件公差等級確定機械加工余量等級（MA）（G級）； （6）、根據(jù)鑄件公差等級、基本尺寸、加工余量等級確定鑄件機械?加工總余量（注意：上邊為單邊余量；下邊為雙邊余量，實際余量為2倍雙邊余量）鑄件基本尺寸=工件基本尺寸+加工總余量； （7）、根據(jù)鑄件公差等級確定鑄件尺寸公差數(shù)值?注意事項： 鑄件尺寸公差的公差帶對稱于鑄件基本尺寸；基本尺寸>30mm的孔可以直接鑄出，否則不留鑄造孔；工件尺寸兩側都需要加工時按雙邊余量計算，此時鑄件基本尺寸＝工件基本尺寸＋2′雙邊余量。 3.5.2毛坯圖繪制 (1)毛坯輪廓用粗實線繪制，零件的實際輪廓用雙點劃線，毛坯?余量用網(wǎng)狀線表示。 (2)零件的實際輪廓只表示總體外形和主要加工面。次要表面和結果要素（退刀槽、倒角、實體上加工的孔等）可以不畫。（直徑大于30mm的要澆注出）。 (3)毛坯圖標注毛坯尺寸及其公差、余量尺寸。 (4)毛坯圖要注有必要的技術條件。 圖3-1 撥叉毛坯圖 圖3-2撥叉毛坯三維圖 4加工方法的選擇及工藝規(guī)程設計 4.1定位基準的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更嚴重的還會造成零件大批量報廢，使生產無法正常進行。 粗基準的選擇，選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。選擇定位粗基準是要能加工出精基準，同時要明確哪一方面的要求是主要的。粗基準的選擇應以下面的幾點為原則：a應選能加工出精基準的毛坯表面作粗基準。b當必須保證加工表面與不加工表面的位置和尺寸時，應選不加工的表面作為粗基準。c要保證工件上某重要表面的余量均勻時，則應選擇該表面為定位粗基準。d當全部表面都需要加工時，應選余量最小的表面作為基準，以保證該表面有足夠的加工余量。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置出發(fā)，進而保證撥叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉零件圖分析可知，選擇底面作為撥叉加工粗基準。 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差?；鶞式y(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度?；榛鶞实脑瓌t。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。 應選擇工件上精度高，尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。選擇精基準的原則時，重點考慮的是有利于保證工件的加工精度并使裝夾更為方便。 本零件帶孔，孔是其設計基準（亦是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產生的誤差，應選孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。具體而言，即選Φ14孔及一端面為精基準。 由于本零件的加工面有內圓，內孔，端面，凹槽，材料為HT200，而孔作為精基準應先進行加工，因此應選外圓及一端面為粗基準。 4.2零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有內圓，內孔，端面，凹槽及小孔等，材料為HT200。以公差等級和表面粗糙度要求，查閱工藝手冊中零件表面加工方法、加工經濟精度與表面粗糙度相關內容，其加工方法選擇如下： 表4-1撥叉零件各表面加工方案 加工表面 經濟精度 表面粗糙度 加工方案 Φ28端面 IT12-14 12.5 粗銑 Φ14孔 IT7 1.6 鉆-擴-粗鉸-精鉸 叉口上端面 IT7 0.8 粗銑-半精銑-精銑 叉口下端面 IT7 0.8 粗銑-半精銑-精銑 Φ60孔 IT7 1.6 粗鏜-半精鏜-精鏜 槽 IT7 1.6 粗銑-半精銑-精銑 Φ4孔 IT11 6.3 鉆-鉸 4.3加工階段的劃分 該撥叉的加工質量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工、精加工三個階段。 在粗加工階段，首先將精基準準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑撥叉頭Φ14孔上端面，撥叉Φ60孔上下端面，粗鏜Φ60孔，粗銑槽外端面，粗銑槽內側和底面，完成Φ14孔的鉆、擴和粗鉸，鉆Φ4孔。 在半精加工階段，完成Φ60孔的半精鏜，槽內側和底面的半精銑，Φ60孔左右端面的半精銑。 在精加工階段，進行撥叉Φ60孔左右端面的精銑，槽內側和底面的精銑和Φ14孔的精鉸。 4.4工序的集中與分散 選用工序集中原則安排撥叉的加工工序。該撥叉的生產類型為中批生產，可以采用萬能型機床配以專用工具、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的夾裝次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次夾裝中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 4.5工序順序的安排 （1）遵循“先基準后其他”的原則，首先加工精基準——撥叉頭Φ14的左端面和軸孔Φ14孔。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面——撥叉頭Φ14左端面和軸孔Φ14孔和撥叉Φ60孔左右端面，后加工次要表面——操縱槽內側面和底面。 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工撥叉頭Φ14孔左端面，再加工軸孔Φ14孔。 輔助工序，精加工后，安排去毛刺、終檢工序。 4.6制定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，列出撥叉工藝路線。對于批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。撥叉的加工的第一個工序也是加工統(tǒng)一的基準。具體工序是先以Φ14孔上端面為粗基準，粗、精加工孔下端面，再以下端面為基準加工Φ14孔，在后續(xù)的工序安排中都是以Φ14孔為基準定位。后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。制定工藝路線的出發(fā)點,應當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 表4-2 工藝路線方案一 工序號 工序內容 工序一 粗、精銑Φ14孔上端面。 工序二 鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ14孔。 工序三 切斷。 工序四 粗、精銑Φ60半孔兩端面 工序五 粗、精鏜Φ60半孔。 工序六 銑14槽平面。 工序七 粗、精銑14槽。 工序八 配鉆8-Φ4鉚釘孔。 工序九 檢查。 上面工序不能保證其質量，但可以進行精度要求不高的生產。綜合考慮以上步驟，得到下面工藝路線。 表4-3 工藝路線方案二 工序號 工序內容 工序一 粗、精銑Φ14孔上端面。 工序二 鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ14孔。 工序三 粗、精銑Φ60孔兩端面 工序四 粗、精鏜Φ60孔。 工序五 銑14槽平面。 工序六 粗、精銑14槽。 工序七 配鉆8-Φ4鉚釘孔。 工序八 切斷。 工序九 檢查。 雖然工序增加了工時，但是質量大大提高了。方案一和方案二相比，方案一工藝路線在工序三就將Φ60孔鋸開，在后面的工序銑Φ60孔的兩側面的時候，對于工件的加工面減少加工設計，但是在后面的工序中進行的加工，特別是定位和孔Φ60的加工就有相當大的難度，如采用方案一進行Φ60孔的加工時，在上面的工序中已經鋸斷，只有進行半圓的加工。這樣的加工在一般的機床上是不保證精度的，若想要保證精度只有在數(shù)控機床上，那樣的話生產成本將提高了很多。方案二就解決了上述產生的問題，將Φ60的孔到了最后的時候才將其鋸開，這樣不僅保證了60孔的精度，而且在后面工序中的加工也可以用60的孔來作為定位基準。這樣的加工可以在一般的機床上就可以進行加工了，不僅保證了精度，還降低了生產成本。 由以上分析：方案二為合理、經濟的加工工藝路線方案，但是需要遵循加工時先粗后精的基本原則，故進行調整后列出具體的加工工藝過程如表4-4。 表4-4 最終加工工藝路線 工序號 工序內容 工序一 粗銑Φ14孔上端面 工序二 鉆、擴、粗鉸Φ14孔 工序三 粗銑Φ60孔兩端面 工序四 粗鏜Φ60孔 工序五 粗銑14槽平面，14槽 工序六 精鉸Φ14孔 工序七 半精銑Φ60孔兩端面 工序八 半精鏜Φ60孔 工序九 半精銑14槽平面，14槽 工序十 精銑Φ60孔兩端面 工序十一 精鏜Φ60孔 工序十二 精銑14槽 工序十三 銑斷 工序十四 配鉆8-Φ4鉚釘孔。 工序十五 檢查 5 工序設計 5.1選擇加工設備與工藝裝備 （1）、選擇機床 在中批生產條件下，可以選用高效的專用設備和組合機床，也可選用通用設備。根據(jù)不同的工序選擇機床。 本撥叉機械加工所選用的通用設備應提出機床型號，如立式銑床X51K；所選用的組合機床應提出機床特征。 （2）、工藝裝備的選用 工藝裝備主要包括刀具、夾具和量具。在工藝卡片中簡要寫出它們的名稱，如“鉆頭”、“百分表”和“機床夾具”等。 本撥叉的生產類型為中批生產，所選用的夾具均為專用夾具。 5.2確定工序尺寸 （1）、φ28外圓表面 考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯，沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。 (2)、φ14下端面 查《機械制造工藝設計簡明手冊》得，φ14下端面的加工余量為3mm，毛坯尺寸81mm，?公差等級為IT12，CT10,3.2mm。 (3)、內孔φ14孔 查《機械制造工藝設計簡明手冊》得， 表5-1 鉆Φ14孔加工工序 工步 加工余量 工序尺寸 公差 鉆孔 1mm 13.85-0.425*2=13mm IT12 0.21mm 擴孔 0.425mm 13.95-0.05*2=13.85mm IT11 0.13mm? 粗鉸 0.05mm 14-0.025*2=13.95mm IT9 0.052m? 精鉸 0.025mm 14mm IT7 0.021mm （4）、φ60孔的左右端面 毛坯尺寸為21mm，CT10,2.2。查《機械制造工藝設計簡明手冊》的，? 表5-2 φ60孔的左右端面加工工序 工步 加工余量 工序尺寸 公差 粗銑 2mm 21.6+1.4=23mm?IT13 0.27mm 半精銑 1.4mm 21+0.6=21.6mm?IT11 0.11mm? 精銑 0.6mm 21mm?IT8 0.027mm （5）、內孔φ60孔 孔φ60經過粗鏜、半粗鏜得到，查《機械制造工藝設計簡明手冊》取公差等級?為IT10，加工余量等級為F級，砂型鑄造孔的加工余量等級需要降低一級選用，其加工余量等級為CT10、MA-G級，再由表2-4查的加工余量為2.8mm，直徑總加工余量為5.6mm，毛坯尺寸為54.4mm，CT10,2.8mm。 表5-3 內孔φ60孔加工工序 工步 加工余量 工序尺寸 公差 粗鏜 1.4mm 58.8-2*0.8=57.2mm?IT12 0.3mm 半精鏜 0.8mm 60-2*0.6=58.8?IT11 0.074mm? 精鏜 0.6 60mm IT8 0.035 （6）、銑槽表面 毛坯尺寸30mm，加工余量等級為CT10，2.8mm。 表5-4 銑槽表面加工工序 工步 加工余量 工序尺寸 公差 粗銑 2mm 12.6+1.4=14mm?IT13 0.27mm 半精銑 1.4mm 12+0.6=12.6mm?IT11 0.11mm （7）、銑14槽 毛坯尺寸為30，CT10，2.2mm。粗銑加工余量為3mm，公差等級為IT8，公差為0.035mm 6切削用量及基本時間的確定 6.1切削用量的計算 6.1.1、粗銑φ14孔上端面 （1）背吃刀量的確定，取ap=3mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.3mm/z （3）切削速度的計算，d/z=80/10的條件選取V=40m/min，159.15r/min,取n=150r/min,實際銑削速度37.7m/min 6.1.2、鉆、擴、粗鉸、精鉸φ14孔? 鉆孔φ14孔 （1）背吃刀量的確定，取ap=6.5mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.62mm/r （3）切削速度的計算，工件材料為灰鑄鐵，取V=20m/min，275r/min,取n=275r/min,實際鉆削速度15.1m/min? 擴孔φ14孔 （1）背吃刀量的確定，取ap=0.425mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=1.0mm/r (3)切削速度的計算，取V=79.1m/min，1007.1r/min,取n=1100r/min,實際切削速度25.6m/min? 粗鉸孔φ14孔 （1）背吃刀量的確定，取ap=0.05mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.9mm/r (3)切削速度的計算，取V=4m/min，50.93r/min，取n=68r/min,實際銑削速度=10.4m/min? 精鉸孔φ14孔 （1）背吃刀量的確定，取ap=0.025mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.8mm/r (3)切削速度的計算，取V=5m/min，63.66r/min,取n=68r/min,實際切削速度11.2m/min 6.1.3、粗銑、半精銑、精銑φ60孔左右端面? 粗銑φ60孔左右端面 （1）背吃刀量的確定，取ap=2mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.3mm/z （3）切削速度的計算，由d/z=80/10,取V=40m/min，159.15r/min,取n=150r/min,實際銑削速度=37.7m/min? 半精銑φ60孔左右端面 （1）背吃刀量的確定，取ap=1.4mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.2mm/z （3）切削速度的計算，由d/z=125/14,取V=41m/min，104.4r/min,取n=95r/min,實際銑削速度=37.31m/min? 精銑φ60孔左右端面 （1）背吃刀量的確定，取ap=0.6mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.9mm/r （3）切削速度的計算，由d/z=80/10,取V=57.6m/min，229.18r/min,取n=235r/min,實際銑削速度=59.06m/min 6.1.4、粗鏜、半精鏜φ60孔? 粗鏜φ60孔 （1）背吃刀量的確定，取ap=2mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.5mm/r （3）切削速度的計算，取V=22m/min，由《機械制造工藝設計簡明手冊》取d=60，116.71r/min,查《機械制造工藝設計簡明手冊》，取n=125r/min,實際銑削速度=23.56m/min? 半精鏜φ60孔 （1）背吃刀量的確定，取ap=3mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.4mm/r （3）切削速度的計算，取V=30m/min，d=60，159.15r/min,參照《機械制造工藝設計簡明手冊》，取n=160r/min,實際銑削速度30.16m/min 6.1.5、粗銑、精銑14槽表面? 粗銑14槽表面 （1）背吃刀量的確定，取ap=13mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.3mm/r （3）切削速度的計算，由d/z=125/14,取V=34.6m/min，88.11r/min,取n=95r/min,實際銑削速度37.31m/min? 精銑14槽表面 （1）背吃刀量的確定，取ap=0.3mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.2mm/r （3）切削速度的計算，由d/z=80/10,取V=40m/min，159.15r/min,取n=150r/min,實際銑削速度37.70m/min 6.1.6、粗銑槽端面 （1）背吃刀量的確定，取ap=2mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.03mm/r （3）切削速度的計算，由d/z=160/16,取V=35.1m/min，69.83r/min,取n=75r/min,實際銑削速度37.7m/min 6.1.7、粗銑、半精銑、精銑14槽內側? 粗銑14槽內側 （1）背吃刀量的確定，取ap=16mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.03mm/r （3）切削速度的計算，由d/z=10/5,取V=26m/min，827.61r/min,取n=725r/min,實際銑削速度22.78m/min? 半精銑14槽內側 （1）背吃刀量的確定，取ap=1.5mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.02mm/r （3）切削速度的計算，由d/z=10/5,取V=28m/min，891.27r/min,取n=945r/min,實際銑削速度29.69m/min? 精銑14槽內側 （1）背吃刀量的確定，取ap=0.5mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.02mm/r （3）切削速度的計算，由d/z=8/5,取V=26m/min，1034.5r/min,取n=945r/min,實際銑削速度23.75m/min 6.1.9、兩件銑斷 （1）背吃刀量的確定，取ap=2mm （2）進給量的確定，查《切削用量簡明手冊》得f=0.02mm/r （3）切削速度的計算，由d/z=110/50,取V=31m/min，89.71r/min,取n=95r/min,實際銑削速度32.83m/min 6.2 時間定額計算及生產安排 根據(jù)設計任務要求，該撥叉的年產量為2000件。一年以240個工作日計算，每天的產量應不低于 件。設每天的產量為9件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產時間應不大于53.3min。 機械加工單件（生產類型：中批以上）時間定額的計算公式為： （大量生產時） 因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為： —單件時間定額 —基本時間（機動時間） —輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間 —布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值 6.2.1、粗銑φ14孔上端面? （1）基本時間ｔｊ 根據(jù)面銑刀銑平面（不對稱銑削）的基本時間公式,L=25mm,?L1?=3~5, 取L2=4mm,C0=(0.03-0.05)d=2.4~4,取C0=3mm，則L1=26.80mm，f*n=450mm/min,?=7.44s? (2)輔助時間 ，取 （3）其他時間 置工作地時間ｔｎ是作業(yè)時間的２％～７％，休息與生理需要時間ｔｘ是作業(yè)時間的２％～４％，本設計中把它們均取值為3%，則工序一的其他時間（ｔｂ＋ｔｘ）可按關系式（3％+3%）*（＋）計算，粗銑端面工序的其他時間： 0.54s （4）單件時間ｔｄｊ擴 =9.468s 6.2.2、鉆φ14孔? （1）基本時間 基本時間公式,L=80mm,?L2=0mm,，Kr=30°，則L1=41.84mm，f*n=165mm/min,?=44.34s? (2)輔助時間 =（0.15~0.2），取=0.2，=8.86s （3）其他時間 3.192s （4）單件時間ｔｄｊ擴 =56.392s 6.2.3、擴φ14孔? （1）基本時間 ,L=80mm,?L2=3mm,?，Kr=30°，則L1=3.56mm，f*n=1100mm/min,?=4.72s? (2)輔助時間 =（0.15~0.2），取=0.2，=0.944s （3）其他時間 0.34s （4）單件時間ｔｄｊ擴 6s 6.2.4、粗鉸φ14孔? （1）基本時間基本時間公式,去?L=80mm,?L2=22mm,?L1=0.15mm，f*n=61.2mm/min,?ｔｊ=10.15s? (2)輔助時間 ，取=0.2，=2.03s （3）其他時間 7.21s （4）單件時間ｔｄｊ擴 19.39s 6.2.5、精鉸φ14孔 （1）基本時間公式 ,去?L=80mm,?L2=13mm,?L1=0.05mm，f*n=54.4mm/min,?ｔｊ=10.63s? (2)輔助時間 ，?。簦?0.2=2.53s （3）其他時間 7.39s （4）單件時間ｔｄｊ擴 19.55s 6.2.6、粗銑φ60孔左右端面? （1）基本時間 根據(jù)表面銑刀銑平面（對稱銑削）的基本時間公式,?L2?=1~3,取L2=2mm,?Kr=90°，ae=11mm，L1=2.38，L=111.53mm，f*n=450mm/min,=15.45s? (2)輔助時間 ，取=0.2，=3.09s （3）其他時間 1.11s （4）單件時間ｔｄｊ擴 19.65s 6.2.7、半精銑φ60孔左右端面? （1）基本時間ｔｊ 根據(jù)面銑刀銑平面（對稱銑削）的基本時間公式,?L2?=1~3,取L2=2mm,?Kr=90°，ae=11mm，L1=2.38，L=111.53mm，f*n=266mm/min,=26.11s (2)輔助時間 ，取ｔｆ=0.2，=5.22s （3）其他時間 1.88s （4）單件時間ｔｄｊ擴 33.21s 6.2.8、精銑φ60孔左右端面? （1）基本時間ｔｊ 根據(jù)面銑刀銑平面（對稱銑削）的基本時間公式,?L2?=1~3,取L2=2mm,?Kr=90°，ae=11mm，L1=2.38，L=111.53mm，f*n=211.5mm/min,ｔｊ=32.88s (2)輔助時間 ，?。簦?0.2，=6.58s （3）其他時間 2.37s （4）單件時間ｔｄｊ擴 41.83s 6.2.9、粗鏜φ60孔? （1）基本時間ｔｊ基本時間公式,?L2?=3~5,取L2=4mm,?得取L3=4，kr=30°，ap=2mm，則L1=6.46mm?，?f*n=62.5mm/min,?L=94.25mm，則=104.34s (2)輔助時間ｔｆ ，取ｔｆ=0.2，=20.89s （3）其他時間 7.51s （4）單件時間ｔｄｊ擴 132.74 6.2.10、半精鏜φ60孔? （1）基本時間ｔｊ基本時間公式,?L2?=3~5,取L2=4mm,得取L3=4，kr=30°，ap=0.8mm，則L1=4.39mm?，?f*n=64mm/min,?L=94.25mm，則=99.89s (2)輔助時間ｔｆ ，取=0.2，=20.00s （3）其他時間 7.19s （4）單件時間ｔｄｊ擴 127.08 6.2.11、粗銑14槽表面? （1）基本時間ｔｊ基本時間公式,?L2?=1~3,取L2=2mm,?kr=90°，ae=32mm，d=125mm，則L1=4.08mm?，?f*n=399mm/min,?L=32mm，則=5.73s (2)輔助時間ｔｆ ，取=0.2=1.15s （3）其他時間 0.41s （4）單件時間ｔｄｊ擴 7.29s 6.2.12、半精銑14槽? （1）基本時間ｔｊ基本時間公式,?L2?=1~3,取L2=2mm,?kr=90°，ae=32mm，d=80mm，則L1=5.34mm?，?f*n=300mm/min,?L=32mm，則=7.87s (2)輔助時間 ，取=0.2，=1.57s （3）其他時間 0.57s （4）單件時間ｔｄｊ擴 10.01s 6.2.13、粗銑槽端面? （1）基本時間 基本時間公式,?L2=2mm,?d=160mm，ae=16mm，則L1=2.4mm?，?f*n=36mm/min,?L=90mm，則=15.73s? (2)輔助時間 ，取=0.2=3.47s （3）其他時間 1.33s （4）單件時間ｔｄｊ擴 20.13s 6.2.14、粗銑槽底面? （1）基本時間ｔｊ 根據(jù)表5-43，基本時間公式,?L2=3mm，d=10mm，則L1=4mm?，?f*n=108.75mm/min,?L=90mm，則=53.52s (2)輔助時間 ，取=0.2=10.70s （3）其他時間 3.85s （4）單件時間ｔｄｊ擴 68.67s 6.2.15、粗銑槽內側面? （1）基本時間 基本時間公式,?L2=2mm,h=4mm，ap=2mm，則i=h/ap=amm, d=1則L1=7mm?，?f*n=108.75mm/min,?L=90mm，則=54.62s? (2)輔助時間 ，取=0.2=10.93s （3）其他時間 3.91s （4）單件時間ｔｄｊ擴 69.46s 6.2.16、半精銑槽內側面? （1）基本時間 基本時間公式,?L2=2mm,?d=10mm，則L1=7mm?，?f*n=94.5mm/min,?L=90mm，則ｔｊ=62.86s? (2)輔助時間ｔｆ ，取=0.2=12.57s （3）其他時間 4.53s （4）單件時間ｔｄｊ擴 80s 6.2.17、精銑槽內側面? （1）基本時間 基本時間公式 ,?L2=2mm，d=8mm，則L1=5mm?，?f*n=94.5mm/min,?L=90mm，則=61.59s? (2)輔助時間 ，取=0.2=12.32s （3）其他時間 4.43s （4）單件時間ｔｄｊ擴 78.34s 7.夾具體的組成 夾具裝配圖： 圖7-0- 1 圖7-0-2夾具立體圖 7.1定位元件 它是與工件定位基準面接觸使工件相對于機床有正確位置的夾具元件。 7.2夾緊機構 它是用來緊固工件的機構，以保證在加工過程中不因外力和振動而破壞工件定位時所占有的正確位置。 本次設計的夾具，為X51立銑床的專用夾具。采用的是偏心夾緊裝置，其特點是裝夾方便快捷，結構簡單，生產效率高等。 圖7-2-1偏心夾緊裝置原理圖 7.3對刀元件和導向元件 對刀元件是用來保證相對于夾具具有準確位置的元件，如銑床夾具的對刀塊等。導向元件能引導并使位置和方向都保持正確，如鉆套、鏜套等。 塞尺選用平塞尺，其結構如圖 塞尺尺寸 公稱尺寸H 允差d C 3 -0.006 0.25 表7-3-1 7.4夾具體 它是整個夾具的基礎件，夾具的所有元件和機構都安裝在它的上面，使其成為一個整體。 圖7-4- 1 圖7-4-2 夾具三維圖 7.5夾具的其他元件及裝置 夾具的其他元件及裝置包括連接元件、分度裝置及鎖緊機構等。這里主要是連接元件。 對于銑床、鏜床、刨床等機床，夾具都是裝在工作臺上的，用倆個定位鍵定位，用若干個螺栓夾緊。 7.6夾具定位誤差 1.本夾具是專用夾具，定位方式采用的是1面?zhèn)z銷的定位方式，其定位誤差： 表7-6- 1 一面兩孔組合定位 A.削角銷的寬度b的計算 圖7-6- 2 所示的幾何關系： 其中： ， ， 整理并略去二次微量 、 ，得： 可得削角銷的尺寸表： 表7-6- 3 B.定位誤差的確定 、分別為兩工件孔直徑公差；、分別為兩定位副最小間隙；、分別為兩定位副最大間隙。 Δ只是單向轉角誤差，若工件任意方向偏轉，則取按雙向轉角誤差2Δ來考慮。 7.7切削力及夾緊力的計算 1. 刀具：高速鋼立銑刀， d=10mm。 2. 切削力的計算： 夾緊力、重力及切削力之間的關系： 圖7.7- 1 立銑刀所產生的徑向切削力F，和夾具的夾緊力的關系是平行且同向，都是垂直于副定位面。 由《切削手冊》表 3.28 查得切削力公式： 其中， ,z=3,ap=3,ae=3,do=10mm,fz=0.13mm/z 計算可得： F=（30*3^1*0.17^0.68*3^0.83**3）/（10^0.83*1） =312.4N 在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內， 安全系數(shù): KH=K1*K2*K3*K 4 其中， K1 為基本安全系數(shù) 1.5； K2 為加工性質系數(shù)為 1.1； K3 為刀具鈍化系數(shù)為 1.1； K4 為斷續(xù)切削系數(shù)為 1.1。 計算切削力得： 夾緊力的計算公式： Wo為偏心夾緊時的夾緊力； Q—作用在手柄上的作用力（N）； L—力劈長（mm）； —摩擦因數(shù)（tg=）； R—偏心輪半徑（mm）； r—轉軸半徑（mm）； e—偏心量（mm）； γ—偏心輪幾何中心與轉動中心連線和幾何中心與夾緊點聯(lián)線間的夾角（°）； ，見表1-2-32. 表1-2- 32 所以，叉形偏心輪所能產生的夾緊力為: Wo=KQL=2100N~3600N 總結 本設計中是對撥叉零件銑槽加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產率，降低成本的目的。 通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并設計了銑斜面的專用夾具。而且它們都有一個共同的特點，都采用了一面兩銷定位，夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。因此手動偏心夾緊滿足夾緊要求。 完成了本次畢業(yè)設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 致謝 通過這次設計，我對零件機械加工工藝規(guī)程的設計，機床專用夾具等工藝裝備的設計更加了解，但我覺得也還只是皮毛吧，這是一門很深厚的的學科，靠這幾個星期也只能學會基礎的；我對所學的知識有了進一步的了解，也了解了一些設計工具書的用途，同時，也鍛煉了同學相互之間的協(xié)同工作能力；學會了使用和查閱各種設計資料、手冊、和國家標準等。綜合運用所學理論知識，解決現(xiàn)代實際工藝設計問題，鞏固和加深了所學到的東西。 感謝李文輝老師不辭辛勞的細心指導。李老師占用自己的休息時間為我們一個一個耐心地指導，同學們深受感動。在以后的學習生活中，我將繼續(xù)刻苦努力，不斷提高自己學習與應用等各方面的能力。由于本身能力水平有限，設計中所存在的錯誤和不及之處，懇請老師給予指正，謝謝！ 參考文獻 [1] 呂 明．機械制造技術基礎．武漢：武漢理工大學出版社，2001．7． [2] 李益民．機械制造工藝設計簡明手冊［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，1993．6． [3] 艾 興 肖詩綱．切削用量簡明手冊［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，2002．6． [4] 馬麟.畫法幾何與機械制圖.北京：高等教育出版社．2011．9． [5] 侯放．機床夾具圖冊［Ｍ］．北京：中國勞動社會保障出版社．2007.8. 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