撥叉零件的鉆Φ9孔夾具設計及機械加工工藝規(guī)程制定含4張CAD圖,零件,夾具,設計,機械,加工,工藝,規(guī)程,制定,制訂,cad 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 說 明 書 學 院： 專 業(yè)： 姓 名： 學 號 ： 2014 年 6 月 目 錄 摘 要 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1 課程設計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 2 撥叉的分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.1 撥叉的工藝分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.2 撥叉的工藝要求 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3 工藝規(guī)程設計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3.1 加工工藝過程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.2 確定各表面加工方案 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.2.1 影響加工方法的因素 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.2.2 加工方案的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.3 確定定位基準 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.3.1 粗基準的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.3.2 精基準選擇的原則 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.4 工藝路線的擬訂 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 3.4.1 工序的合理組合 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 3.4.2 工序的集中與分散 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 3.4.3 加工階段的劃分 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 3.5 撥叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ???????????????????????????????????????????????????10 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 3.5.2 撥叉的偏差計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????12 3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????18 4 鉆孔夾具設計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20 4.1 研究原始質(zhì)料 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20 4.2 定位基準的選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21 4.3 切削力及夾緊力的計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23 4.4 誤差分析與計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23 4.5 零、部件的設計與選用 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23 4.5.1 定位銷選用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24 4.5.2 夾緊裝置的選用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24 4.5.3 鉆套、襯套、鉆板設計與選用 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24 4．6 夾具設計及操作的簡要說明 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????25 結 論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????26 參考文獻 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????27 1I 摘 要 此次設計是對撥叉零件的加工工藝和夾具設計，其零件為鑄件， 具有體積小，零件復雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程 時，就先加工面，再以面為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用 專用夾具，特別的對于加工大頭孔、槽和鉆小頭孔斜面小孔的工序中， 選一面兩銷的定位方式，并以操作簡單的手動夾緊方式夾緊，其機構 設計簡單，方便且能滿足要求。 關鍵詞 撥叉，加工工藝，專用夾具，設計 2 1、課程設計 課程設計的題目： 拔叉零件的機械加工工藝規(guī)程制定及夾具設計 課程設計的時間： 2019 年 6 月 1 日-2019 年 6 月 16 日 課程設計的目的及要求： 機械加工工藝課程設計是機械類學生在學完了機械制造技術，進 行了生產(chǎn)實習之后的一項重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。本課程設計主要培 養(yǎng)學生綜合運用所學的知識來分析處理生產(chǎn)工藝問題的能力，使學生 進一步鞏固有關理論知識，掌握機械加工工藝規(guī)程設計的方法，提高 獨立工作的能力，為將來從事專業(yè)技術工作打好基礎。 要求： 1 對零件圖進行工藝分析。 2 對零件進行分析后，初步擬定工藝路線、確定切削余量、繪制零件 的毛坯，填寫機械加工工藝過程卡。 3 進行切削用量、機械加工時間等的計算和查表。 4 填寫機械加工工序卡片。 5 對指定工序提出工裝設計任務書。 6 根據(jù)工裝設計任務書（教師指定）進行機床專用夾具設計，包括設 計方案的確定、結構設計、定位誤差和夾緊力的計算，繪制夾具裝配 圖、零件圖等等。 7 編寫課程設計說明書。 3 2 撥叉的分析 2.1 撥叉的工藝分析 撥叉是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較 復雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加 工，對精度要求也很高。撥叉的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度 要求都是 ，所以都要求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公6.1Ra 差要求，撥叉底面與大頭孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽， 在其槽邊有平行度公差和對稱度公差要求等。因為其尺寸精度、幾何 形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件 的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關 鍵和重要的。 2.2 撥叉的工藝要求 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工 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(zhì) 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。工藝師要考慮如何從工藝上 保證設計的要求。 4 圖 2.1 撥叉零件圖 該加工有七個加工表面：平面加工包括撥叉底面、大頭孔上平面； 孔系加工；小頭孔端的槽加工。 ⑴ 以平面為主有：① 撥叉底面的粗、精銑加工，其粗糙度要求 是 ；6.1?Ra ② 大頭孔端面的粗、精銑加工，其粗糙度要 求是 。. ⑵ 孔系加工有： ②小頭孔鉆、擴和鉸加工，其表面粗糙度要求 ③ 小孔鉆加工，小孔表面粗糙度要求6? 。12.5Ra? ⑶ 小頭孔端槽的加工，該槽的表面粗糙度要求是兩槽邊 ，1.6Ra? 5 而槽底的表面粗糙度要求是 。3.6?Ra ⑷ 最后為大頭孔的銑斷加工，要求斷口粗糙度 。3.6?Ra 撥叉毛坯的，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余 量一般在 ，結構細密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較1~3m 小。因其年產(chǎn)量是 5000 件，由[3]表 2.1～3 可知是中批量生產(chǎn)。 上面主要是對撥叉零件的結構、加工精度和主要加工表面進行了 分析，選擇了其毛坯的的制造方法為鍛和中批的批量生產(chǎn)方式，從而 為工藝規(guī)程設計提供了必要的準備。 3 工藝規(guī)程設計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該撥叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽 系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。 因此，對于撥叉來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及 位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技術條件分析得知：撥叉的尺寸精度，形狀精度以 及位置關系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 一個好的結構不但應該達到設計要求，而且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，要能保證加工的質(zhì)量， 同時使加工的勞動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成 的。對于我們設計撥叉的加工工藝來說，應選擇能夠滿足平面孔系和 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(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條 件下，應選擇價格較底的機床。 3.2.1 影響加工方法的因素 ⑴ 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，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。 ⑵ 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設備。 在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機 6 連桿小頭孔的加工，在小批量生產(chǎn)時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而 在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。 ⑶ 要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電 加工；而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削， 高速精銑等。 ⑷ 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。 ⑸ 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。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求來選定最終 加工方法。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓 面，要求公差為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.63μm，并要求淬硬時，其 最終工序選用精度，前面準備工序可為粗車——半精車——淬火—— 粗磨。 3.2.2 加工方案的選擇 ⑴ 由參考文獻[3]表 2.1～12 可以確定，平面的加工方案為：粗 銑——精銑（ ） ，粗糙度為 6.3～ 0.8，一般不淬硬的平面，79IT:aR 精銑的粗糙度可以較小。 ⑵ 由參考文獻[3]表 2.1～11 確定， 孔的表面粗糙度要求為4? 6.3，則選擇孔的加方案序為：粗鏜——精鏜。 ⑶ 小頭孔加工方法： 加零件毛坯不能直接出孔，只能鍛出一個小坑，以便在以后加工 時找正其中心，但其表面粗糙度的要求為 ，所以選擇加工的方6.1?Ra 法是鉆——擴——鉸。 ⑷孔加工方法： 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是 ，所以我們采用2.5 一次鉆孔的加工方法。 ⑸ 小頭端面槽的加工方法是： 因槽兩側(cè)面表面粗糙度的要求較高，為 ，所以我們采用粗6.1?Ra 銑——精銑。 3.3 確定定位基準 3.3.1 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， 7 使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： ⑴ 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工 面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需 加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表 面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 ⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床 床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面 作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這 樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增 加耐磨性。 ⑶ 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面 有足夠的加工余量。 ⑷ 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準， 以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選 作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥 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，主要是選擇加工撥叉底面的裝夾定位面為其加工粗基準。 3.3.2 精基準選擇的原則 ⑴ 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。 ⑵ 基準統(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(zhuǎn)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。 ⑶ 互為基準的原則。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(nèi)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。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準 8 的例子。 此外，還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。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥 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，它的底平面與 小頭孔，適于作精基準使用。但用一個209H? 平面和一個孔定位限制工件自由度不夠，如果使用典型的一面兩孔定 位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的 要求。至于兩側(cè)面，因為是非加工表面，所以也可以用 的孔為加4? 工基準。 選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度 并使裝夾準。 3.4 工藝路線的擬訂 對于中批量生產(chǎn)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就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔和面 定位粗、精加工撥叉底面大頭孔上平面。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求 和機床設備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基 本原則： ⑴ 工序分散原則 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。 簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的 技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路 線長，生產(chǎn)管理復雜。 ⑵ 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了 操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工 數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生 產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備 和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當 9 集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的 專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含809c?: 0.4%～1.1%蘇打及 0.25%～0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓 縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不 大于 。mg20 3.4.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散 是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的 加工，反之為工序分散。 ⑴ 工序集中的特點 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操 作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù) 個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn) 可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和 工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 ⑵ 工序分散的特點 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備， 簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的 技術水平要求不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路 線長，生產(chǎn)管理復雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和 工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當 集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的 專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu) 點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多 的生產(chǎn)準備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。 3.4.3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： ⑴ 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造 10 較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早 發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用 量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力 大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。 一般粗加工的公差等級為 IT11～IT12。粗糙度為 Ra80～100μm。 ⑵ 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做 好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9～IT10。 表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 ⑶ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形 狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求. 另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于 提高加工精度．精加工的加工精度一般為 IT6～IT7，表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱 處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之 間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛 性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件 往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、 精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整 個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。 例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精 加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成 批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng) 濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 鑄造時效處理 粗銑大端面 1 精銑大端面 1 11 粗銑大端面 1 精銑大端面 2 鉆、擴、鉸?20 孔 插鍵槽 粗銑 18 槽 精銑 18 槽 鉆、鉸?9 孔 鉆、鉸?3 孔 由以上分析：方案為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過 程如下表： 鑄造時效處理 粗銑大端面 1 精銑大端面 1 粗銑大端面 1 精銑大端面 2 鉆、擴、鉸?20 孔 插鍵槽 粗銑 18 槽 精銑 18 槽 鉆、鉸?9 孔 鉆、鉸?3 孔 3.5 撥叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 撥叉的鑄件采用的是 HT200，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用鑄件 毛坯。 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 撥叉為鑄件件，對毛坯的結構工藝性有一定要求： 12 ⑴ 由于鑄件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有 與其它機件配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應設計為非加 工表面。 ⑵ 為了使金屬容易充滿膛和減少工序，鑄件外形應力求簡單、 平直的對稱，盡量避免鑄件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高 臺等結構。 ⑶ 鑄件的結構中應避免深孔或多孔結構。 ⑷ 鑄件的整體結構應力求簡單。 ⑸ 工藝基準以設計基準相一致。 ⑹ 便于裝夾、加工和檢查。 ⑺ 結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近， 可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能 導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造 成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問 題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.5.2 撥叉的偏差計算 ⑴ 撥叉底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余量的計算。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：由參考文獻[4]表 11～19。其余量值規(guī)定為 ，現(xiàn)2.0~5m 取 。查 [3]可知其粗銑時精度等級為 IT12，粗銑平面時厚度偏差2.m 取 01? 精銑：由參考文獻[3]表 2.3～59，其余量值規(guī)定為 。1. 鑄件毛坯的基本尺寸為 ，又由參考文獻 [4]表42.1045.2m?? 11～19 可得鑄件尺寸公差為 。10.6? 毛坯的名義尺寸為： . 毛坯最小尺寸為： 5. 毛坯最大尺寸為： 421.?? 粗銑后最大尺寸為： 03m 粗銑后最小尺寸為： .4.79? 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個尺寸精度 15d8。 ⑵ 大小頭孔的偏差及加工余量計算 13 參照參考文獻[3]表 2.2～2，2.2～25,2.3～13 和參考文獻[15] 表 1～8，可以查得： 孔： 鉆孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是1?IT12.5Raum? 。m2.0 擴孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是03. 。84. 鉸孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是8IT?1.6Rau? 。0.3 ⑶．粗、精銑槽 參照參考文獻[1]表 21～5，得其槽邊雙邊粗加工余量 2Z=2.0mm，槽深加工余量為 1.0mm，再由參照參考文獻[1]表 21～5 的 刀具選擇可得其極限偏差：粗加工為 ，精加工為 。0.1?0.13? 槽兩邊毛坯名義尺寸為： 2.58m?? 槽兩邊毛坯最大尺寸為： .5 槽兩邊毛坯最小尺寸為： 1.0 粗銑兩邊工序尺寸為： 85? 粗銑槽底工序尺寸為：27 精銑兩邊工序尺寸為： ，已達到其加工要求： 。0.132 0.325? 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序 1：粗、精銑 E 平面。 機床：銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀） ，材料： ，15YT ，齒數(shù) ，此為粗齒銑刀。0Dm?5Z? 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ：pa2.m 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～73，取 ：fa 0.15/famZ? 根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 2.8/Vs? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～73，取 根f f/8. 14 據(jù)參考文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 2.47/Vms? 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n102.47601.9/in31Vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～74，取 475? 實際銑削速度 ：v .402.9/106nms??? 進給量 ： fV.1857/0.1/ffaZ 工作臺每分進給量 ： m.247.5infVs?? ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～81,取?a ma6? 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 14l'8l 刀具切入長度 ：1 20.5()(~3lDa????2.061)2m? 刀具切出長度 ：取2lml2 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt12420.36in7.5jmlf???? 機動時間 ：'1jt'1268.19i.jlf 所以該工序總機動時間 '10.5minjjtt?? 工序 2：粗、精銑 F 面。 機床：臥式銑床 602X 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀） ，材料： ，15YT ，齒數(shù) 8，此為細齒銑刀。10Dm? 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ：pa2.m? 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 15 銑削深度 ：pa1.0m? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～73，取 根f Zmaf/18.0? 據(jù)參考文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 2.47/Vs? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～73，取 ：fa .5/f 根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 .8/ms 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n102.86053/in314Vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 60/ir? 實際銑削速度 ：v.143.14/0dnms??? 進給量 ：fV.586/02/ffaZ? 工作臺每分進給量 ： m17infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ，l 4lm'68l 刀具切入長度 ：精銑時110lD? 刀具切出長度 ：取2l2 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt12402.34min7jmlf???? 機動時間 ：2jt'1268.ijlf 所以該工序總機動時間 '20.5injjtt?? 工序 3：鉆、擴、鉸 孔。09H? 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 209? 鉆孔 時先采取的是鉆 孔，再擴到 ，所以 。H17?1.7?17Dm? 切削深度 ：pa8.5m? 16 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～38，取 。f rmf/3.0? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～41，取 。V 48Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，100.486539./in317vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 60? 所以實際切削速度 ：v.1473.56/0dnms??? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 ：1 17(~)105.962rDlctgkctgm????? 刀具切出長度 ： 取l42?l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt630.5in.jLfn??? ⑵ 擴孔 209H? 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～31 選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花 擴孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔 時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ，所以209?17?19.7? ，19.7Dm?17d? 切削深度 ：pa.35m? 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～52，取 。f 0.6/fmr? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～53，取 。V 4Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n100.462.78/in319vrD???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 50n? 所以實際切削速度 ：v.1..52/06dms? 17 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 有：11 9.71(~2)20.8632rDdlctgkctgm???????? 刀具切出長度 ： ，取lm42?l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt30.16in.5jLfn??? ⑶ 鉸孔 09H? 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～54，選擇硬質(zhì)合金錐柄機用 鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa.15m?20D? 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～58， 取f rmf/0.2~1? 。rmf/0.2? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～60，取 。V sV/3. 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n100.3265.73/min14rD???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31 取 1? 實際切削速度 ：v.206.3/10ns??? 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 ，101 019.7(~)20.9rDdlctgkctgm???????? 刀具切出長度 ： 取2l4l32 走刀次數(shù)為 1 18 機動時間 ：3jt42.093.7min15jLnf???? 該工序的加工機動時間的總和是 ：jt0.2516.07.48minj??? 工序 5：粗、精銑槽。 機床：雙立軸圓工作臺銑床 KX52 刀具：錯齒三面刃銑刀 ⑴ 粗銑槽 切削深度 ：pa9.m? 根據(jù)參考文獻[3]表 查得：進給量 ,根據(jù)參考2476?0.6/famz? 文獻[1]表 查得切削速度 。30?/inV 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，102.1/i3.45rd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～74，取 7n? 實際切削速度 ：v.0.5/106nms? 進給量 ：fV.87/1.3/ffaZ?? 工作臺每分進給量 ： m58infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 20lm 刀具切入長度 ：1 0.5(~2)lD?? =63mm 刀具切出長度 ：取2ll2 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt120631.05min8jmlf???? ⑵ 精銑槽 切削深度 ：pa.0 根據(jù)參考文獻[3]表 查得：進給量 ,根據(jù)參考2476?0.8/faz? 文獻[1]表 查得切削速度 ，30?3/inV? 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n 19 ，102345.8/min.160Vnrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～74，取 。7? 實際切削速度 ：v..04/ns? 進給量 ：fV0.8247.5/61.39/ffaZm?? 工作臺每分進給量 ： m8infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 0l 刀具切入長度 ：1 0.5(~2)lD?? =81mm 刀具切出長度 ：取2lml2 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： 2jt12081.23in.6jmlf???? 本工序機動時間： 12.5.8mijjtt? 工序 6：鉆孔 機床：臺式鉆床 406ZA 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆 頭 切削深度 ：pam3? 根據(jù)參考文獻[3]表 查得：進給量 ,切削速度4.2?0.2/fmr? 。smV/36.0? 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，in/14764.3010rdV???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 。0n? 實際切削速度 ：v..5/10Dms 切削工時 被切削層長度 ：l3m? 20 刀具切入長度 ：1l 6(1~2)0242rDctgkctgm?????? 刀具切出長度 ： 取 。2m4l3 加工基本時間 ： jt124.1in0.6jLlfn?? 3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 根據(jù)設計任務要求，該撥叉的年產(chǎn)量為 5000 件。一年以 240 個 工作日計算，每天的產(chǎn)量應不低于 21 件。設每天的產(chǎn)量為 21 件。再 以每天 8 小時工作時間計算，則每個工件的生產(chǎn)時間應不大于 22.8min。 參照參考文獻[3]表 2.5～2，機械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以 上）時間定額的計算公式為： （大量生產(chǎn)時 ） Ntktt zfjd /%)1(?? 0/?Ntz 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為： )(ttfjd 其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時jt 間） —輔助時間，用于某工序加工每個工件時都要進行的各ft 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k 比值 ⑴ 粗、精銑 E、F 面 粗加工機動時間 ：jt0.5minj?粗 精加工機動時間 ： 8精 輔助時間 ：參照參考文獻[3]表 2.5～45，取工步輔助時間為ft 。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為min41.0 ， 則 min41..0??ft ：根據(jù)參考文獻 [3]表 2.5～48，k 13?k 單間時間定額 有：dt()(%(0.5)(%)2.min.8ifdjtk????粗 粗 181435fjt??精 精 21 因此應布置二臺粗、精機床即可以完成此二道工序的加工，達到 生產(chǎn)要求。 ⑵ 鉆、擴、鉸 孔209H? 機動時間 ： jt.5.16.07.48minj??? 輔助時間 ：參照參考文獻[3]表 2.5～41，取工步輔助時間為f 。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間min75.1 為 ， 則 in75.1.??ft ：根據(jù)參考文獻 [3]表 2.5～43，k 14.2?k 單間時間定額 ：dt()1%(0.48175)(.%).0min2.8idjftk??? 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求 ⑷ 粗、精銑槽 加工機動時間 ：jt2.8minj? 輔助時間 ：參照參考文獻[3]表 2.5～45，取工步輔助時間為f 。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為min41.0 ， 則 in41..0??ft ：根據(jù)參考文獻 [3]表 2.5～48， 。k 3k 單間時間定額 有：dt()1%(2.814)(%)4.17min2.8ijfk???? 因此應布置一臺機床即可以完成此道工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 ⑸ 鉆 孔6? 機動時間 ： jt0.1minj? 輔助時間 ：參照參考文獻[3]表 2.5～41，取工步輔助時間為f 。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間min75.1 為 ， 則 in75.1.??ft ：根據(jù)參考文獻 [3]表 2.5～43， 。k 14.2?k 22 單間時間定額 ，由式（1.11）有：dt()1%(0.175)(2.14%).min2.8ijfk?????? 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求 ⑹ 銑斷 加工機動時間 ：jt0.61minj 輔助時間 ：參照參考文獻[3]表 2.5～45，取工步輔助時間為f 。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為min41.0 則 in41..??ft ：根據(jù)參考文獻 [3]表 2.5～48， 。k 13?k 單間時間定額 有：dt()1%(0.6.4)(%)2.9min.8idjftk??? 因此應布置一臺機床即可以完成此道工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 4、鉆孔夾具設計 4．1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來鉆圓周面上孔，加工時要滿足粗糙度要求。 為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高 勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 4．2 定位基準的選擇 由零件圖可知：在對槽進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工， 孔進行了鉆、擴、鉸加工，進行了粗、精鏜加工。因此，定位、夾緊 方案有： 方案Ⅰ：選底平面、工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形 銷定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。該心軸需要在上面鉆孔， 以便刀具能加工工件上的小孔。 方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷， 用棱形4? 銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。 23 分析比較上面二種方案：方案Ⅰ中的心軸夾緊、定位是不正確的， 孔端是不加工的，且定位與夾緊應分開，因夾緊會破壞定位。心軸上 的開孔也不利于排銷。 通過比較分析只有方案Ⅱ滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺 寸公差，選擇小頭孔和大頭孔來定位，從而保證其尺寸公差要求。 圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇底平面和兩 孔為定位基準來設計鉆，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和 兩孔定位限制 5 個自由度。 4．3 切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：鉆床 Z525，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻[5]查表 可得：721? 切削力公式： .06f PFDfK? 式中 m./r 查表 得： 821?0.75()36bp? 其中： 0.6b??.48K? 即： 95()fFN 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表 得：12? 12KFW???? 有： 120.7,.6? 安全系數(shù) K 可按下式計算有： 6543210K? 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻 [5]表 60~ 12? 可得： 1.20.1.301.56K???? 24 所以 95.081649.2()KfWFN???? 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、 操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 取 ， ，1.56K?10.7?2.16? 查參考文獻[5]1～2～26 可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾 緊力按以下公式計算： )(210 ?????tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 6.2???.76zr?901?052??'29?? 其中： 3()Lm)(8NQ 螺旋夾緊力： 04.W 由上述計算易得： K? 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 4．4 誤差分析與計算 該夾具以底面、兩孔為定位基準，要求保證被加工和孔粗糙度為 12.5。該孔次性加工即可滿足要求。 由參考文獻[5]可得： ⑴ 兩定位銷的定位誤差 ： 11minDWd?????? 1 21min2min.DdDdJWarctgL??????? 其中： ，10.52D??20D?? 25 ，10.dm??20.3dm?? ， in?in4 且：L=135mm ，得 0.63DW??? .2Jm ⑵ 夾緊誤差 ： ?cos)(minaxyj??? 其中接觸變形位移值： 1()(9.62nHBZyRaZkNcl?? 查[5]表 1～2～15 有 。 10.4,0,.42,0.7zKC???cos8jym?? ⑶ 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj??5. ⑷ 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01. 誤差總和： 0.85jwm??? 4.5 零、部件的設計與選用 4.5.1 定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數(shù)如表 6.1 和 6.2： 表 6.1 可換定位銷 D d H 公稱尺 寸 允差 1h1b1dC1 26 14 ～1 8 16 15 ～0.0 11 22 5 1 4 M1 2 4 1 表 6.2 固定棱形銷 d d H 公稱尺 寸 允差 Lh1b1C1 40 ～5 0 20 22 +0.03 4 ～0.0 23 65 5 3 8 1 6 1.5 4.5.2 夾緊裝置的選用 該夾緊裝置選用移動壓板，其參數(shù)如表 6.3： 表 6.3 移動壓板 公稱直徑 L BHlb1dK 6 45 20 8 19 6.6 7 M6 5 4.5.3 鉆套、襯套、鉆板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套 （其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 27 圖 6.1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結構參數(shù)如下表 6.4： 表 6.4 鉆套 D d H 公稱尺 寸 允差 12Dh1mCr? 6 12 12 +0.01 8 +0.00 7 22 18 10 4 9 0.5 18 0.5 襯套選用固定襯套其結構如圖所示： 28 圖 6.2 固定襯套 其結構參數(shù)如下表 6.5： 表 6.5 固定襯套 d D 公稱尺 寸 允差 H 公稱尺寸 允差 C 1 12 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 鉆板選用固定式鉆板，用 4 個沉頭螺釘和 2 個錐銷定位于夾具體 上。 4．6 夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以底平面、兩孔為定位基準， 在定位環(huán)上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機構夾緊工件。該夾緊 機構操作簡單、夾緊可靠。 29 結 論 通過這次設計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設計都有 了更進一步的認識，也加深了對大學三年中所學基礎知識的學習和理 解。設計是理論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設計過程中，必須考 慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設計，在實際中往往存在 各種問題。這樣，在設計時就必須考慮所設計的機構是否合理，在實 際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，使我學會了 從實際出發(fā)加工零件和設計夾具。 在本次設計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所 選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標準件，從現(xiàn)時以最低 的成本實現(xiàn)最先進的加工。但也有不足之處：特別是對于鏜孔夾具， 在刀具加工完退出工件孔時，有可能會劃傷工件內(nèi)孔表面，本可以在 夾具體內(nèi)部設置液壓升降系統(tǒng)，使工件孔與定位立臺可升可降，這樣， 在刀具退出時，使定位立臺連同工件孔一起升起，從而避免劃傷。但 考慮到成本問題，未采用這種方法。為此，鏜孔的專用夾具還有待改 進。無論怎樣，這次的畢業(yè)設計使我獲益良多。 30 參考文獻 [1] 楊叔子，機械加工工藝師手冊[M] ，北京：機械工業(yè)出版社， 2004。 [2] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W 技術出版社，2004。 [3] 李洪，機械加工工藝手冊[M] ，北京：機械工業(yè)出版社， 1990。 [4] 方昆凡，公差與配合手冊[M] ，北京：機械工業(yè)出版社， 1999。 [5] 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上海科學技術出版 社，2000。 [6] 東北重型